NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ TẢI

SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A

LỜI GIỚI THIỆU

Sự phát triển của ngành sản xuất công nghiệp đòi hỏi các nhu cầu vận chuyển hàng hóa
với số lượng nhiều, tải trọng lớn, song song đó là nhu cầu di chuyển không giới hạn của
con người. Ngành cơ khí động lực đã phát triển lớn mạnh nhằm đáp ứng cho hệ thống
vận chuyển đồ sộ của con người.
Trong số các phương tiện của con người thì ô tô chính là phương tiện có tầm quan trọng
nhất và dần trở thành chủ lực. Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một
phương tiện đi lại cá nhân, cũng như vận chuyển hành khách, hàng hóa phổ biến. Sự gia
tăng nhanh chóng số lượng ô tô trong xã hội, đặc biệt là các loại ô tô đời mới đang kéo
theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong ngành công nghiệp ô tô,
nhất là trong lĩnh vực thiết kế.
Sau khi học xong giáo trình “ Lý Thuyết Ô tô – Máy Kéo”, tôi được giáo viên giảng dạy
giao nhiệm vụ làm bài tập lớn của môn học. Qua bài tập lớn này, sinh viên nắm được
phương pháp thiết kế tính toán như: chọn công suất của động cơ, xây dựng đường đặc
tính ngoài của động cơ, xác định tỷ số truyền, và thành lập các đồ thị cần thiết để đánh
giá chất lượng động lực học của ô tô, đánh giá các chỉ tiêu của ô tô sao cho năng suất là
cao nhất, đảm bảo khả năng làm việc của ô tô ở các loại đường khác nhau, các điều kiện
công tác khác nhau. Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô.
Trong quá trình thực hiện, hoàn thành tôi đã rất cố gắng nhưng không tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được sự quan tâm, ý kiến đóng góp của các thầy và
các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn.
Trần văn Dương
Lớp: ô tô k5a
Trường: ĐH SPKT Vinh

SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ BÀI TẬP LỚN
1. Nhận xét, đánh giá của giáo viên giảng dạy:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
.................................................................................................................................
2.Nhận xét, đánh giá của giáo viên chấm:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
................................................................................................................................
3. Kết quả:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
..................................................................................................................................

NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ TẢI:
Đề số: 47
I. Số liệu cho trước:
• Tải trọng: 1000 kg
• Tốc độ lớn nhất : Vmax = 100 (km/h)
• Hệ số cản lăn của mặt đường: f = 0,024
• Độ dốc của mặt đường: α = 12o
• Loại động cơ: Xăng
• Hệ thống truyền lực: Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động.
II. Nội dung cần hoàn thành:
1. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ:
• Ne = f(ne).
• Me = f(ne).
2. Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
• Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính (io)
• Xác định tỷ số truyền của hộp số chính (ih)
3. Tính toán các chỉ tiêu động lực học của ô tô:
• Tính toán chỉ tiêu về công suất (Nk)
• Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (Pk)
• Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và tải thay đổi (Dx).
• Tính toán khả năng tăng tốc của ô tô:
 Gia tốc (j).
 Thời gian tăng tốc (t).
 Quãng đường tăng tốc (s).

SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
III. Các bản vẽ đồ thị:

LỚP: ÔTÔ K5A

• Các đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
• Các đồ thị: cân bằng công suất, cân bằng lực kéo, nhân tố động lực học, gia tốc và gia
tốc ngược, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc.
• Tất cả các đồ thị đều biểu diễn trên tờ giấy kẻ ly khổ AO.

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

PHẦN I: Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ
Để xác định công suất của động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài, trước tiên phải xác
định trọng lượng của ô tô.
I.1 Xác định trọng lượng toàn bộ của ô tô:
Đây là loại xe tải chuyên chở hàng hóa, lưu thông trên các đường có tính chất khác nhau,
nên ta áp dụng công thức tính toán khối lượng toàn bộ của xe như sau:
G = G0 + A.n0 + Ge

(I-1)

Trong đó:
 G0: trọng lượng bản thân ô tô. Ta chọn G0 = 1510 (kg).
 A : trọng lượng trung bình của mỗi người. Ta chọn là A = 60 (kg).
 n0: số chỗ ngồi trên ô tô ( kể cả người lái). Ta chọn n0 = 2(người).
 Ge: tải trọng định mức của ô tô Ge = 1000 (kg).
 Giả thiết rằng mỗi người trên xe mang theo 15 kg đồ dùng cá nhân.
Vậy ta có: G = 1510 + (60+15).2 + 1000 = 2660 (kg).
 Chọn kích thước lốp của ô tô:

Đối với loại xe tải nhỏ này, trọng lượng đặt trên bánh xe phân bố ra cầu trước là:
30%.G =798 (kg), và cầu sau là 70%.G = 1862 (kg).
Như vậy, trọng lượng đặt lên cầu sau lớn hơn nhiều so với cầu trước, nên lốp sau sẽ chịu
tải lớn hơn lốp trước. Ta chọn theo lốp sau cho toàn bộ lốp của xe. Cầu sau mỗi bên một
bánh, cầu trước mỗi bên một bánh.
-Ký hiệu lốp: B-d kích thước: 8,4 – 15
+)Bề rộng lốp: 8,4 (inch)


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
+)Đường kính của vành bánh xe: 15 (inch)

LỚP: ÔTÔ K5A

I.2 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ:
Các đường đặc tính ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của
các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng
quay của trục khuỷu động cơ.
Các đường đặc tính này bao gồm:
 Đường công suất Ne= f(ne)
 Đường mômen xoắn Me = f(ne)
Khi động cơ làm việc, các đại lượng Me , Ne thay đổi theo số vòng quay của trục khuỷu
(ne). Trị số của ne biến thiên từ ne min ổn định đến ne max.
I.2.1 Xác định công suất động cơ theo điều kiện cản chuyển động.
 G.f.V
max


270


3 1
k.F.Vmax

+
3500  ηt


Nv= (mã lực) (I-2)
Trong đó:

 ηt: hiệu suất của hệ thống truyền lực.
 Nv: công suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển động đạt vận tốc
lớn nhất trên đường tốt.
 G: trọng lượng toàn bộ của ô tô (kg).
 f: hệ số cản lăn của đường.
 Vmax: tốc độ lớn nhất của ô tô (km/h).
 k: hệ số cản của không khí.
 F: diện tích cản chính diện của ô tô (m2).
a) Hiệu suất của hệ thống truyền lực chính (ηt)
Để đánh giá tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực, người ta dùng hiệu suất trong
hệ thống truyền lực (ηt) là tỷ số giữa công bánh xe chủ động và công suất hữu ích của
động cơ. ηt thường được xác định bằng công thức thực nghiệm. Khi tính toán, ta chọn
theo loại xe như sau: Xe tải: ηt = 0,8 ÷ 0,9 ta chọn ηt = 0,9.
b) Hệ số cản của không khí (k):
Hệ số này phụ thuộc vào mật độ không khí, hình dạng chất lượng bề mặt của ô tô
(kg.s2/m4). k được xác định bằng công thức thực nghiệm, Đối với xe tải có tải trọng
1000kg thì ta chọn k = 0,03
c) Diện tích cản chính diện của ô tô (F)

SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
Diện tích cản chính diện của ô tô (F) là diện tích hình chiếu của ô tô lên mặt phẳng vuông
góc với trục dọc của ô tô. Việc xác định diện tích có phần khó khăn. Để đơn giản trong
tính toán, ta dùng công thức gần đúng đối với xe tải như sau:
F = BO.HO (m2)
Trong đó:
 BO là chiều rộng cơ sở của ô tô (m). Ta chọn BO = 1,442 (m)
 HO là chiều cao toàn bộ của ô tô (m). Ta chọn HO = 2,04 (m)
Do đó: F = 1,442.2,04 = 2,942 (m2)
d) Các thông số khác:
G = 2660 (kg)
Vmax = 100 (km/h)
f = 0,024
Thay các thông số vừa tìm được vào (I-2) :
 2660.0,024.100 0,03.2,942.1003  1


+
270
3500

 0,9



Nv = = 54,291 (mã
lực)

I.2.2 Xác định công suất cực đại của động cơ:
Sau khi xác định được công suất Nv của động cơ, ta cần xác định công suất lớn nhất của
động cơ theo công thức sau:

Nv
a.λ + b.λ 2 − c.λ3 


Ne max = (mã lực) (I-3)

 Trong đó:

a, b, c là các hệ số thực nghiệm. Đối với động cơ xăng, ta chọn: a = b = c = 1.
n ÷1,3
λ = 1,1
V
λ= với λ là tỷ số giữa số vòng

n
quay của động cơ ứng với vận tốc lớn N nhất của ô tô và công suất lớn nhất của
động cơ. Ta chọn loại động cơ đặt trên xe
là loại động cơ không hạn chế số vòng
quay nên ta chọn λ=1,1


Vậy :

Ne max = (mã lực)

54,291

1,1+1,12 −1,13

= 55,455

I.2.3 Xác định đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:
a) Đường biểu diễn công suất của động cơ:

a.λ′ − b.λ′2 − c.λ′3 Ne = Ne max [] (mã lực) (I-4)

Trong đó:


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
 Ne max, : công suất lớn nhất của động cơ n N và số vòng quay tương ứng.

n
 Ne ,: Công suất và số vòng quay ở một e điểm trên đường đặc tính của động
cơ.
 a,b,c: Các hệ số đã chọn ở trên.

n= 4000
N e

λ' = ta chọn (vòng/phút)
n 2
′ − c.λ′3 Để việc tính Ne tiện lợi và nhanh.
a.λ′ + b.λN
n

Đặt A = []. Vậy:

Ne = A.Ne max =55,455.A (mã lực) (I-5)
Trên thực tế, trị số phần công suất Ne max chỉ là phần công suất động cơ dùng để khắc
phục các lực cản chuyển động. Vì vậy, để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần phải tăng thêm
phần công suất để khắc phục các sức cản phụ như: máy nén khí, hệ thống nạp điện, các
loại bơm dầu, lực ma sát giữa các chi tiết làm việc động... Nên ta phải chọn công suất
động cơ có công suất lớn nhất là:

(1,1÷1,3)

N'e max = Ne max .ta chọn N'e max =

1,2Ne max (mã lực)
N
716,2. e b) Đường biểu diễn Mômen xoắn của
n e động cơ M = (kg.m) (I-6)
e
Trong đó:
 Ne có thứ nguyên: mã lực.
 ne có thứ nguyên: vòng/phút.

′

Ta sử dụng các công thức (I-5) và (I-6) để λ xây dựng bảng (bảng I) thể hiện các mối
quan hệ giữa ne, , A, Ne, Me.
Bảng I: Mối quan hệ ne,, A, Ne, Me.

λ′

ne

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

4400

λ'

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

A

0.232

0.363

0.496

0.625

0.744

0.847

0.928

0.981

1

0.979

Ne

12.866

20.130

27.506

34.660

41.259

46.971

51.462

54.402

55.455

54.291

Me

11.518

12.014

12.312

12.412

12.312

12.014

11.518

10.823

9.929

8.837

Dựa vào bảng I, ta vẽ được đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ (Hình 1).


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
Mỗi đường đặc tính khi biểu diễn trên đồ thị cần chọn một giá trị tỷ lệ xích thích hợp:
biểu diễn trên trục tung.
biểu diễn trên trục tung.
biểu diễn trên trục hoành.

μ ml =
Ne
mm
μkGm=
Me
mm
(μv/ph
ne =)
mm


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
Hình 1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Phần II: Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.
Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực trong trường hợp tổng quát được xác định theo công
thức:

it = ih.if.io

(II-1)

Trong đó:

 ih: Tỷ số truyền của hộp số chính.
 if: Tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối.
 io: tỷ số truyền của truyền lực chính.
Đối với loại xe một cầu chủ động, truyền lực chính loại đơn thì if = 1
II.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính (io).
Tỷ số truyền của truyền lực chính io được xác định từ điều kiện đảm bảo cho ô tô đạt vận
tốc lớn nhất, được xác định theo công thức:
r .n V
b
io = (II-2)
0,377
i .i .Vmax
fc hn
Trong đó:
 rb: bán kính làm việc của bánh xe, được xác định theo kích thước lốp, đơn vị mét.
r = λ .ro
b 1
rd 

 B + o25,4 Với: +): bán kính thiết kế của bánh
2

xe. = (mm)

B =B8,4

d

với: là bề rộng của lốp. (inch)

:đường kính của vành bánh xe: d = 15 (inch)
15r

Vậy (mm). Ta chọn:=
ro =  8,4 + o25,4 = 403,86
2

0,404 (m)

λ

+): là hệ số kể đến sự biến dạng của 1 lốp, ta chọn:= 0,935
Như vậy ta được:

r = 0,935.0,404 = 0,378
b

(m)

n
 : số vòng quay của trục khuỷu động cơ V ứng với vận tốc lớn nhất(vmax) của
n = λ.n
V
N
ôtô. (vòng/phút)
λ

Với: +) : đối với động cơ loại đang xét. Ta chọn =1,1

SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
+) : số vòng quay trục khuỷu ứng n N với công suất lớn nhất. Ta đã chọn ở
n = 4000
N
trên, (vòng/phút).
n V = 1,1.4000 = 4400
Vậy: (vòng/phút).
 ifc: tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối ở số truyền cao. Ta chọn ifc= 1.
 ihn: tỷ số truyền của hộp của hộp số chính ở số truyền thẳng. Ta chọn ihn=1.
 Vmax: vận tốc lớn nhất của xe. Đề ra cho : Vmax= 100 (km/h).
Như vậy, ta đã có đủ các thông số để tính io ,thay các thông số vào (II-2):
r .n
0,378.4400
b V= 6,27
0,377
0,377 1.1.100
io = =
i .i .Vmax
fc hn
II.2 Xác định tỷ số truyền của hộp số chính
II.2.1 Xác dịnh tỷ số truyền ở tay số 1(ih1).
Trị số tỷ số truyền ih1 được xác định theo điều kiện cần và đủ để ô tô khắc phục được lực
cản lớn nhất và bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động.
a) Theo điều kiện chuyển động để khắc phục lực cản lớn nhất:
ψ
≥
Pk max Pmax khai triển hai vế của biểu thức
ta được:
ψ

.G.r
max
b
(II-3)
iψ ≥
h1 Memax .io .i .η
fc t Trong đó:

ψ
 : hệ số cản cực đại của đường mà ô tô max có thể khắc phục được.
 = f + tanα = 0,024 + tan12o = 0,237

ψ max

 G: trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2660 (kg).
 rb: bán kính làm việc trung bình của bánh xe. rb = 0,378 (m).
 Me max: mômen xoắn cực đại của động cơ. Được lấy từ bảng I. Me max = 12,412 . Ứng
với ne= 2000 (vòng/phút)

i
 : tỷ số truyền của hệ truyền lực chính: o io= 6,27
 : hiệu suất truyền lực: = 0,9

ηt

Thay các thông số này vào công thức (II-3) ta được:
ψ max .G.r
b = 0,237.2660..0,378 = 3,646
(*)
iψ ≥

h1 Memax .io .i .η
12,412.6,2
7.1.0,9
fc t
b) Theo điều kiện
để bánh xe không bị trượt quay thì:


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A
P
≤ Pϕ khai triển hai vế của biểu thức và rút
kmax
gọn ta được:
ϕ
.G
.r
b b
(II-4)
iϕ ≤
h1 Memax .io .i .η
fc t Trong đó:
ϕ =ϕ0,8
 : hệ số bám giữa bánh xe và mặt
đường, ta chọn với loại đường nhựa khô và sạch.
 Gb: trọng lượng bám. Gb = m.G2.
Với: +) G2: trọng lượng tĩnh tác dụng lên cầu sau. G2= 1862 (kg).
= 1,1÷1,3
+) m: hệ số phân bố lại tải trọng

(trong trường hợp xe chuyển động tăng tốc). m. Ta chọn m=1,1
Vậy: Gb= 1,1.1862 = 2048,2 (kg).
 Các thông số còn lại đã được nói rõ ở phần trên.
Như vậy, công thức (II-4) được tính sau khi thay các thông số trên:
ϕ.G .r
0,8.2048,2.0,378
b b
iϕ ≤
=
= 8,848
h1 Memax .io .i .η 12,412.6,27.1.0,9
fc t
kiểm tra cả hai điều kiện (*) và (**):
i = 3,646
h1

Ta

(**)
3,646 ≤ i

h1

≤ 8,848

Ta chọn

II.2.2 Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian của hộp số.
Chọn cấp số trong hộp số: đối với xe tải loại này, ta chọn số cấp la n=5 cấp số tiến.
Tỷ số truyền của các tay số trung gian trong hộp số được chọn theo quy luật cấp số nhân.

Khi biết số truyền ih1 và số truyền ihn (ihn là số truyền thẳng. ihn = 1). Trị số của các số
trung gian (ihm) được xác định theo công thức:


 n −1 n −m

i
ihm = (II-5)
h1
Trong đó: +) n: số cấp số tiến của hộp số.
2≤m≤n
+) m: là chỉ số ở tay số truyền
đang tính.
 Tỷ số truyền ở tay số 2:
i
 Tỷ số truyền ở tay số 3:

h2

= 4 i3 = 4 3,6463 = 2,639
h1


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A
i

h3

= 4 i 2 = 4 3,6462 = 1,909
h1

i

= 4 i1 = 4 3,646 = 1,382
h1

 Tỷ số truyền ở tay số 4:
h4

 Tỷ số truyền ở tay số 5:

i

= 4 i0 = 1
1
h5

II.2.3 Xác định tỷ số truyền của số lùi
trong hộp số, thường được bố trí một tỷ số truyền số lùi. Trị số của tỷ số truyền của tay
số lùi được lựa chọn lớn hơn tỷ số truyền của tay số 1.
i = (1,2 ÷1,3).i
ta chọn 1,25
lui
h1
i = 1,25.i = 1,25.3,646 = 4,558
lui
h1
Vậy :

II.3 Lập bảng xác định vận tốc của ô tô tương ứng với tỷ số truyền.
Vận tốc chuyển động của ô tô ở các tay số truyền được xác định theo công thức:
r ne
0,378.n e
(II-6)
Vm = 0,377 b.
= 0,377
io .i .i
6,27.1.i
fc hm
hm Trong đó:
m = 1÷ n

m: chỉ số của tay số truyền
đang tính.

n: tổng số cấp số tiến trong hộp số. n= 5
 ne: số vòng quay của động cơ. ne= ne

÷

n

min e max

 rb, io, ifc, ihm đã tính ở trên.
Từ công thức (II-6)), ta lập bảng (bảng II) tính vận tốc của ô tô theo các số truyền:


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

Bảng II: Tính vận tốc của ô tô theo các số truyền

LỚP: ÔTÔ K5A

ne

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

4400

V
h1

4.99

7.48

9.97

12.47

14.96

17.45

19.95

22.44

24.93

27.43

V
h2

6.75

10.13

13.50

16.88

20.25

23.63

27.01

30.38

33.76

37.13

V
h3

9.52

14.29

19.05

23.81

28.57

33.33

38.10

42.86

47.62

52.38

V
h4

13.16

19.73

26.31

32.89

39.47

46.05

52.62

59.20

65.78

72.36

V
h5

18.18

27.27

36.36

45.45

54.55

63.64

72.73

81.82

90.91

100.00

ﾧ
ﾧ
ﾧ
ﾧ
ﾧ
ﾧ

Phần III: Tính toán và xây dựng đồ thị các chỉ tiêu
động lực học của ôtô

III.1 tính toán chỉ tiêu về công suất (Nk)
Để phân tích tính chất động lực học của ô tô ngoài mối tương quan về lực ta có thể sử
dụng mối tương quan về công suất giữa công suất kéo ở bánh xe chủ động và công suất
của lực cản chuyển động.
Trong trường hợp tổng quát, phương trình cân bằng công suất có dạng:
N = N + Nω ± N ± N + N m
k
f
i
j
(III-1)
Trong đó:

N

 : công suất kéo ở bánh xe chủ động, k được xác định theo công thức:
N = Ne − N r = Ne .ηt
k
(III-1-1)
Với: +) : công suất của động cơ.
+) : công suất tiêu hao cho tổn thất cơ
truyền lực.
 : công suất tiêu hao cho cản lăn.

Ne
Nr
N

f

khí trong hệ thống


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

V
V
N = G.f.cosα.
= 2660.0,024cosα o .
f
270
270

LỚP: ÔTÔ K5A
(III-1-2)
 : công suất tiêu

hao cho cản lên dốc:

N

i

V
V
N = G.sinα.
= 2660.sinα o .
(III-1-3)
i
270

270
N
 : công suất tiêu hao cho lực cản quán j tính khi tăng tốc:
G
V
N = .δ .j.
(III-1-4)
j g i 270
Nω
 : công suất tiêu hao cho cản
không khí:
k.F.V3 0,03.2,942.V3
(III-1-5)
Nω =
=
3500
3500
Nm
 : công suất tiêu hao cho
lực cản ở mooc kéo:
V
N m = n.Q.ψ.
(III-1-6)
270
N
Nω o
Ta đang xét với xe không kéo mooc nên α =m
kf0 =0 và xe chạy trên đường bằng (). Vì vậy
trong phương trình cân bằng công suất
trên ta chỉ cần xác định công suất ,, theo

tốc độ của từng tay số của hộp số. Để xây dựng được đồ thị cân bằng công suất ta phải
tính tốc độ chuyển động của ô tô ở từng tay số theo số vòng quay ne của động cơ:
0.377.r .n e
b
V =
hm
io .i
hm
N =
N
.η
N
N
k ω
f e t Ta sử dụng kết quả của Vhm ở bảng II.
Sử dụng công thức (III-1-1) để thành lập bảng (bảng III) tính Nk . Sử dụng công thức:
(III-1-2) và công thức:(III-1-5) để thành lập bảng (bảng IV) tính, và + .
Bảng III: Tính Nk theo Ne

ne

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

4400

Ne

12.866

20.130

27.506

34.660

41.259

46.971

51.462

54.402

55.455

54.291

11.579

18.117

24.755

31.194

37.133

42.274

46.316

48.961

49.910

48.862

ﾧ

N

k

SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A

(NωNN+ωfNf )
V(km/m)

N
ﾧ

f

Nω

ﾧ

Bảng IV: Tính , và theo vận tốc.

0.00

4.99

16.86

28.74

40.62

52.49

64.37

76.25

88.12

100.00

0.00
0

1.179

3.987

6.795

9.604

12.412

15.220

18.028

20.836

23.644

0.00

0

0.003

0.121

0.599

1.690

3.648

6.726

11.178

17.257

25.217

1.182

4.108

7.394

11.293

16.059

21.946

29.206

38.093

48.862

N + N 0.00
ω
f0
ﾧ

Bảng V: lập mối quan hệ giữa và vận

V
h1

ﾧ

N

k1

V
h2

ﾧ

N

k2

V
h3

ﾧ

N

k3

V
h4

ﾧ

N

k4

V
h5

ﾧ

N

k5

N÷
k

tốc từ Vmin Vmax ở các tay số

4.99

7.48

9.97

12.47

14.96

17.45

19.95

22.44

24.93

27.43

11.579

18.117

24.755

31.194

37.133

42.274

46.316

48.961

49.910

48.862

6.75

10.13

13.50

16.88

20.25

23.63

27.01

30.38

33.76

37.13

11.579

18.117

24.755

31.194

37.133

42.274

46.316

48.961

49.910

48.862

9.52

14.29

19.05

23.81

28.57

33.33

38.10

42.86

47.62

52.38

11.579

18.117

24.755

31.194

37.133

42.274

46.316

48.961

49.910

48.862

13.16

19.73

26.31

32.89

39.47

46.05

52.62

59.20

65.78

72.36

11.579

18.117

24.755

31.194

37.133

42.274

46.316

48.961

49.910

48.862

18.18

27.27

36.36

45.45

54.55

63.64

72.73

81.82

90.91

100.00

11.579

18.117

24.755

31.194

37.133

42.274

46.316

48.961

49.910

48.862


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
Từ hai bảng IV và bảng V, ta xây dựng được đồ thị công suất (hình 2) và có một số nhận
định sau:

V
-Đường biểu diễn Nf là đường bậc nhất, max đi qua gốc tọa độ, chỉ cần xác định qua
270
hai điểm: Nf v=0 và Nf = G.f..

N

-Đường biểu diễn đồ thị = f(v3) là đường ω cong, được cộng tiếp với Nf theo trục
tung.
Nω + N
f -Trên đồ thị, đoạn nằm giữa Nk và là
công suất dư. Công suất dư này dùng để ô tô có thể khắc phục các công suất cản sau:

(

)

+) Công suất cản lên dốc.
+) Công suất cản tăng tốc.

(Nω + Nf ) -Các tung độ nằm giữa đường cong

tổng công suất cản và trục hoành sẽ tương ứng với công suất tiêu hao dùng để khắc phục
sức cản của mặt đường và sức cản của không khí.
Nω
α =+ 0Nf
-Giao điểm A giữa đường cong công
suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động N k và đường cong tổng công suất cản
chiếu xuống trục hoành sẽ cho ta vận tốc lớn nhất của ô tô (Vmax) ở loại đường đã cho.
Khi đó công suất dự trữ của ô tô không còn. Nghĩa là ô tô không còn khả năng tăng tốc

nữa. Vận tốc lớn nhất của ô tô chỉ đạt khi ô tô chuyển động trên đường bằng () và bướm
ga mở hết.

(

)


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
Hình 2: đồ thị cân bằng công suất

LỚP: ÔTÔ K5A

III.2 Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (Pk)
III.2.1 Phương trình cân bằng lực kéo
Phương trình cân bằng lực kéo tổng quát của ô tô khi chuyển động trên dốc với đầy đủ
các thành phần lực cản được biểu diễn theo dạng sau:
P = P +Pω ± P ± P + Pm
k
f
i
j

(III-2)

Phương trình này có thể được viết dưới dạng:
M e .io .i .i .ηt
V2
G
f h
(III-3)
= G.f.cosα + k.F.
± G.sinα ± δ + n.Q.ψ
ig
r
12,963
b
Trong đó:

P

 : lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động. k

P
f
P
i
Pω

 : lực cản lăn.
 : lực cản lên dốc.
 : lực cản không khí.

P

j
Pm
 : lực cản kéo mooc.
δ
 : hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối i lượng của các chi tiết quay khi tăng
δ σ=11=+0,04
σ .i 2÷ 0,05
+σ ;
tốc. với:
1 h1 2
i
σ = 0,03 ÷ 0,04
2
= 0,05; σ 2+=0,04
0,04= 1,704
δ = 1 +σ0,05.3,646
1
2
 : lực cản quán tính.

i

đường. .

ψ = f ψ± tanα

ta chọn . Vậy



: hệ số cản tổng cổng của

io , i M
,r ,η
fPkeb t Để vẽ đồ thị cân bằng lực kéo, ta cần
lập bảng (bảng VI) tính theo vận tốc của từng số truyền. Đối với một ô tô nhất định, các
trị số: là không đổi nên trị số lực kéo sẽ thay đổi theo hai thông số là mômen xoắn() và
tỷ số truyền của hộp số. Do đó, công thức tính được viết dưới dạng:
P = c.Me .i
km
hm
io.i .ηt 6,27.1.0,9
f
trong đó:
c=
=
r
0,378
b
Bảng VI: tính lực kéo Pkm
theo Me, ihm, Vhm


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A

ne

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

4400

Me

11.518

12.014

12.312

12.412

12.312

12.014

11.518

10.823

9.929

8.837

Vh1

4.99

7.48

9.97

12.47

14.96

17.45

19.95

22.44

24.93

27.43

654.00

670.21

675.62

670.21

654.00

626.97

589.14

540.49

481.04

10.13

13.50

16.88

20.25

23.63

27.01

30.38

33.76

37.13

P
k2 463.07

483.03

495.01

499.00

495.01

483.03

463.07

435.13

399.20

355.29

Vh3

14.29

19.05

23.81

28.57

33.33

38.10

42.86

47.62

52.38

P
k3 328.26

342.41

350.90

353.73

350.90

342.41

328.26

308.45

282.98

251.85

Vh4

19.73

26.31

32.89

39.47

46.05

52.62

59.20

65.78

72.36

P
k4 237.64

247.88

254.03

256.08

254.03

247.88

237.64

223.30

204.86

182.33

Vh5

27.27

36.36

45.45

54.55

63.64

72.73

81.82

90.91

100.00

179.37

183.81

185.29

183.81

179.37

171.95

161.58

148.24

131.93

P
k1 626.97
Vh2

6.75

9.52

13.16

18.18

P
k5 171.95

Pm = 0; P = 0; P = 0
i
j
Ta xem xét trường hợp ô tô không
kéo mooc và chuyển động ổn
định trên mặt đường nằm ngang. Nghĩa là: . Vì vậy, phương trình (III-2) trong trường
hợp này được viết lại như sau:
P = P + Pω
k
f

P

Ta cũng cần lập bảng (bảng VII) tính theo ω vận tốc .
k.F.V 2 0,03.2,942.V 2

Pω =
=
12,963
12,963
P = 0,024.2660
P = f.G = 63,84
f
f
Còn
bảng.

vẽ đồ thị không cần lập


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A
P P+ Pω Bảng VII: Tính toán lực cản và theo
f ω
tốc độ của ô tô

V(km/m)

0.00

4.99

16.86

28.74

40.62

52.49

64.37

76.25

88.12

100.00

Pω

0.000

0.169

1.936

5.624

11.23
2

18.761

28.211

39.582

52.874

68.086

P +P
ω f

63.84

64.01

65.78

69.46

75.07

82.60

92.05

103.42

116.71

131.93

ﾧ

ﾧ

III.2.2. Đồ thị cân bằng lực kéo (Hình 3)

P
Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn ω mối quan hệ giữa các lực Pk, Pf, và vận
tốc chuyển động của ô tô.
- Trên trục hoành của đồ thị , ta đặt các giá trị chuyển động của ô tô (v). Trên trục tung ta
đặt các giá trị của lực kéo tiếp tuyến ứng với các số truyền khác nhau của hộp số PkI, PkII,
PkIII, PkIV. Hình dạng của đường cong lực kéo tiếp tuyến P k giống như dạng đường cong
của momen xoắn của động cơ Me (là đường cong lồi, có một điểm cực đại mà tại đó P k
đạt cực đại ứng với Vth).
io .i .η
Vì:
P = M e .i . f t
km
hm
r
b - Lực cản lăn P được biểu diễn
f
trên đồ thị là đường thẳng song song với trục hoành. Pf = f.G = const.
P P+ωPω
f
- Đường biến diễn () là đường parabol
tương ứng với các trị số trong bảng (bảng VII). Đồ thị () khi vẽ được đặt trên đồ thị biểu
diễn lực cản lăn Pf (có nghĩa là cộng đồ thị ).
P P+ωPω
f
Đường cong giữa lực kéo tiếp tuyến Pk

= f(v) và đường cong cắt nhau tại A, khi chiếu điểm A xuống trục hoành, ta được vận tốc
lớn nhất của ô tô, thì các tung độ nằm giữa các đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk và
đường cong lực cản tổng hợp Pf, nằm về bên trái của điểm A là lực kéo dư của ô tô, ký
hiệu Pd. Lực kéo dư nhằm để tăng tốc ô tô hoặc ô tô chuyển động lên dốc với độ dốc tăng
lên. Với điểm A là điểm giao nhau qua đường cong của lực kéo tiếp tuyến Pk ở số truyền
cao nhất của hộp số và đường cong của lực cản tổng hợp nằm về bên trái của điểm A là
lực kéo dư của ô tô, ký hiệu là Pd. Lực kéo dư nhằm để tăng tốc ô tô hoặc ô tô chuyển
động với độ dốc tăng lên. Với điểm A là điểm giao nhau giữa đường cong của lực kéo
tiếp tuyến Pk ở số truyền cao nhất của hộp số và đường cong của lực cản tổng hợp ở loại
đường đã cho, tại đây ô tô không còn khả năng tăng tốc và khắc phục độ dốc cao hơn.
- Sử dụng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô có thể xác định được các chỉ tiêu động cơ


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
chuyển động ổn định.

LỚP: ÔTÔ K5A

- Để xem xét đến khả năng có thể xảy ra sự trượt quay của các bánh xe chủ động, trên đồ
thị ta cũng xây dựng được đường lực bám phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của ô tô Pϕ
với Pϕ = f(v).
Lực bám được tính theo công thức: Pϕ = m.Gϕ.ϕ
Trong đó:
 Gϕ: là trọng lượng của ô tô phân bố trên cầu chủ động.

Gϕ = Gα = 70%.G = 1862 (kg)
 ϕ: là hệ số bám của các bánh xe với mặt đường. Ta chọn ϕ = 0,8 ( đường nhựa khô và
sạch)
 m: là hệ số phân bố tải trọng động (trong trường hợp xe chuyển động tang tốc). Ta
chọn m = 1,1

Vậy Pϕ = m.Gϕ.ϕ = 1,1.1862.0,8 =1638,6 (KG).
- Như vậy, điều kiện thỏa mãn cho ô tô chuyển động ổn định, không bị trượt quay là:
P≥ω
Pϕ Pk Pc. Trong đó Pc = + Pf.


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A

Hình 3: đồ thị cân bằng lực kéo


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG
LỚP: ÔTÔ K5A
III.3 Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và tải thay đổi (Dx).
III.3.1. Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D)
a. Phương trình nhân tố động lực học D

PPω− Pω
Nhân tố động lự học của ô tô là tỉ số
D= k
G giữa lực kéo tiếp tuyến trừ đi lực cản
của không khí chia cho trọng lượng toàn bộ của ô tô: (III-3)
 M .i .i .i .η 
e o f h t  k.F.V3  1
Hay
(III-4)
D = 
−


Pωm

r
12,963  G
b


 -Để xây dựng đồ thị D ta
cần lập bảng tính các chỉ
số Pkm , , Dm theo công thức:
P − Pωm
(III-5)
D m = km
G
Và D được thể hiện theo tốc độ
của từng tay số truyền (bảng VIII)


SV: TRẦN VĂN DƯƠNG

LỚP: ÔTÔ K5A

Bảng VIII: Tính toán nhân tố động lực học Dm theo tốc độ

V
h1
P
k1
P

ω1
D
1
V
h2
P
k2
P
ω2
D
2
V
h3
P
k3

4.99
7.48

9.97

654.00

12.47

14.96

17.45

19.95

22.44

24.93

27.43

670.21 675.62

670.2
1

654.00

626.97

589.14

540.49

481.04

0.38

0.68

1.52

2.07

2.71

3.43

4.23

5.12

0.2457

0.2517 0.2536

0.251
4

0.2451

0.2347

0.2202

0.2016

0.1789

10.13

13.50

20.25

23.63

27.01

30.38

33.76

37.13

483.03

495.01 499.00

495.0
1

483.03

463.07

435.13

399.20

355.29

0.70

1.24

2.79

3.80

4.97

6.28

7.76

9.39

0.1813

0.1856 0.1869

0.185
0

0.1802

0.1722

0.1612

0.1472

0.1300

14.29

19.05

28.57

33.33

38.10

42.86

47.62

52.38

342.41

350.90 353.73

350.9
0

342.41

328.26

308.45

282.98

251.85

ﾧ

626.97

ﾧ

0.17
1.06

ﾧ

0.2356

ﾧ

6.75
16.88

ﾧ

463.07

ﾧ

0.31
1.94

ﾧ

0.1740

ﾧ

9.52
23.81

ﾧ

328.26

ﾧ