Đồ án môn học lý thuyết ô tô xe ford ranger wildtrak

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
PHÂN HIỆU TẠI TPHCM
KHOA CƠ KHÍ
------    ------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

LÝ THUYẾT Ơ TƠ
TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ
Sinh viên: Trần Văn Trí
Lớp: Cơ khí ơ tơ

Khóa: 57

Hệ: Chính quy
GVHD: Ths. Văn Quốc Hữu

TP.HCM 2019


Tí
nh
tố
MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU
Lý thuyết ơtơ là một trong những mơn cơ sở then chốt của chun ngành cơ khí ơtơ
có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, ổn định và hiệu quả
trong q trình sử dụng. Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu,
động lực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu…
Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng
những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để

tính tốn sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ
thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể. Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật,
trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ơtơ khi kéo, từ đó hiểu được nội
dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho
các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này.
Sau đây là phần thuyết minh của em về nội dung bài tập lớn môn học này. Mặc dù
được thầy cô bộ môn hướng dẫn rất kỹ càng nhưng cũng do đây là lần đầu làm nên em
khơng tránh khỏi sai xót trong bài làm của mình. Mong thầy có thể bỏ qua những sai xót
đó và nhắc nhở cho em khi vấn đáp để em có thể sửa chữa. Em xin chân thành cảm ơn!
Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương:
-

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ
CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ
Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Vũ Văn Định. Bộ mơn
cơ khí ơtơ – Đại học Giao Thơng Vận Tải Phân hiệu tại TP. Hồ Chí Minh.
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Trí


Tr
ần 3
Vă
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ
1.1. Xác định các kích thước cơ bản của xe.

– Ba hình chiếu của xe Ford Ranger Wildtrak 3.2L 4x4AT :

– Các kích thước cơ bản:
Thơng số

Chiều dài tồn bộ

Ký hiệu
L0

Kích thước
5362

Đơn vị
mm

Chiều rộng toàn bộ
Chiều cao toàn bộ

B0
H0

1860
1848

mm
mm

Chiều dài cơ sở

L

3220

mm

Vết bánh trước
Vết bánh sau

B1
B2

1560
1560

mm
mm

Khoảng sáng gầm xe
Góc thốt trước

H1
γ1

200
25,5

mm
Độ

Góc thốt sau

γ2

20,9

Độ


Tí
nh
tố
Vận tốc tối đa

vmax

260

km/h

Chiều dài thùng hàng

D

1500

mm

Chiều rộng thùng hàng R

1560

mm

Chiều cao thùng hàng

510

mm

80

lít

C

Dung tích thùng nhiên L
liệu

1.2. Các thơng số thiết kế, thơng số chọn và tính chọn:
1.1.1. Thơng số chọn và thơng số tính chọn
1.2.1. Động cơ xe RANGER WILDTRAK 3.2l 4x4 AT 2018
a) Thông số theo thiết kế phác thảo:
– Loại động cơ: Turbo Diesel 3.2L i5 TDCi
– Dung tích cơng tác: Vc = 3198 (cc)
– Cơng suất tối đa:
Pmax = 200 (hp) = 147 (kW)
– nN = 3000 ()
– Mômen xoắn tối đa: Memax = 470 (N.m)
– nM = 2500 (
– Vận tốc lớn nhất:
vmax = 260 (km/h) = 72,72 (m/s)
– Hệ thống lái: trợ lực lái điện / EPAS
– Hệ thống treo:
+ Hệ thống treo sau: Loại nhíp với ống giảm chấn.

+ Hệ thống treo trước: Hệ thống treo độc lập, tay đòn kép, lò xo trụ và ống giảm
chấn.
– Phanh và hộp số:
+ Hộp số: số tự động 6 cấp.
+ Hệ thống truyền lực: Hai cầu chủ động / 4x4, động cơ đặt trước.
+ Ly hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lị xo đĩa.
+ Gài cầu điện: có.


Tr
ần 5
Vă
+ Khóa vi sai cầu sau: có.
+ Khả năng lội nước: 800 (mm)
b) Thơng số chọn:
– Trọng lượng tồn bộ xe tiêu chuẩn: 3250 kg
– Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn: 2215 kg
– Khối lượng hàng chuyên chở:
660 kg
– Trọng lượng hành khách:
55 kg/ người
– Dung tích thùng nhiên liệu:
80 (
– Hiệu suất truyền lực:
– Hệ số cản khơng khí:
K=0,3
– Hệ số cản lăn khi V < 22 m/s là
c) Thơng số tính chọn:
- Cỡ lốp: 265/60R18 (chiều rộng lốp B= 265mm=10,43inch, tỉ lệ giữa chiều cao và
chiều rộng lốp là 60%, cấu trúc phân bố dạng toả trịn, đường kính vành lốp d= 18inch=

18.25,4= 457,2mm)

H
= 0,6 → H = B.0,6 = 265.0,6 = 159(mm)
B
Bán kính thiết kế của bánh xe là:

r0 =

d
457,2
+H=
+ 159 = 387,6(mm)
2
2

rbx: Là bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
Ta có: rbx = rd = r = r0.λ

với rđ: Bán kính động lực học
rk: Bán kính động học
λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp
Chọn λ=0,95

→rbx = 0,95.387,6 = 368,22 (mm)
- Hệ số cản mặt đường tương ứng [1]:


Tí
nh

tố
với Vmax= 260 km/h= 72,22 m/s > 22m/s

Với f0 = 0,015,

72,222
f = 0,015 +
= 0,067
1500
→
- F: là diện tích cản chính diện.
Đối với xe con

[ 1] :

F=0,78.Bo.H= 0,78.1,860.1,848=2,681 m2

1.3. Trọng lượng và phân bố trọng lượng
1.3.1 Trọng lượng xe
- Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn G0= 2215(kg)= 22150N
G= G0 + n(Ghk + Ghl) + Ge

- Tải trọng của hành lí: Ghl = 20 (kg)
- Tải trọng của người: G hk = 55 (kg)
- Tải trọng thùng hóa Ge= 660 kg

→

G = 2215 + 5.( 55 + 20) + 660 = 3250(kG) = 32500N

1.3.2 Phân bố tải trọng ra các cầu
+Tải trọng phân bố lên cầu sau: Z2= 0,4G= 0,4.32500= 13000 (N)
+Tải trọng phân bố lên cầu trước: Z1= 0,6G= 0,6.32500= 19500 (N)
Chương 2. Tính tốn sức kéo ơ tơ
2.1. Tính tốn thơng số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngồi


Tr
ần 7
Vă
2.1.1. Xác định công suất cực đại
- Từ công thức

Nev =

Với

[ 1] :

1
3
(Gψ vVmax + KFVmax
) (W)
η tl

Nev : công suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển động đạt

vận tốc lớn nhất trên đường tốt.

ψ v : hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô chuyển động ở tốc độ V

Với:

ψ v = f + i (i=0 do xét ô tô chuyển động trên đường bằng)

ηtl= 0,9: Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực
K= 0,3: hệ số cản khơng khí
F= 2,633 m2: là diện tích cản chính diện.

→

N ev =

(

)

1
. 32500.0,067.72,22 + 0,3.2,681.72,223 = 511778,6(W )
0,9

-Công suất lớn nhất của động cơ
+ Theo phương pháp laydecman:

N e max =

N ev

2

3

n

n

n
a. e max + b. e max ÷ − c. e max ÷
nN
 nN 
 nN 

Với động cơ diesel:

ne max
=1
nN

max


Tí
nh
tố
Trong đó a, b, c là các hệ số thực nghiệm.
Đối với động cơ diesel: a = 0,5 ; b = 1,5 ; c = 1 thay vào ta được:

N emax =

511778,6
= 511778,6(W ) = 511,7786(kW )

0,5.1 + 1,5.12 − 1.13

2.1.2. Xây dựng đường đặc tính ngồi
+ Cơng suất động cơ ở các vịng quay khác nhau (sử dụng cơng thức deleman):
2
3
 n




n
n
N e = N e max  a. e + b. e ÷ − c. e ÷ 
 nN
 nN 
 nN  

N ,n
- Trong đó: e max N : Công suất cực đại của động ở và số vịng quay tương ứng với
nó.

Ne , ne : Cơng suất và số vịng quay ứng với 1 thời điểm nào đó trên
đường đặc tính
+ Moment xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau

M e = 9500

N e ( kW )
ne ( v / ph )  

(N.m)

+ Lập bảng:
- Các thông số Ne, Me, nN đã có cơng thức tính

λ=
- Cho

ne
nN với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….;

[ 1] :


Tr
ần 9
Vă
Bảng 2.1: Bảng thể hiện moment và công suất động cơ

λ

ne (v/f)

Me (N.m)

Ne (kW)

0.10

300

1042.664

32.754

0.20

600

1238.163

77.790

0.30

900

1401.079

132.039

0.40

1200

1531.412

192.429

0.50

1500

1629.162

255.889

0.60

1800

1694.328

319.350

0.70

2100

1726.912

379.740

0.80

2400

1726.912

433.988

0.90

2700

1694.328

479.025

1.00

3000

1629.162

511.779

-Sau khi tính tốn và xử lý số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngồi với cơng
suất Ne (kW) và moment động cơ (N.m):
Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ
- Nhận xét :
Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :
Xuất phát từ công thức
2
 ωe  
ωe
Ne Ne max 
 a + b. − c. 
Me max =

=
÷
ωe
ωN 
ωN
ωN  




- Đạo hàm biểu thức và giải phương trình trên theo góc quay , và coi = ta có:


Tí
nh
tố

dMe Ne max  b 2.c.ω M  Ne max 
ωM 
=
−
=
b
−
2
c





dω e
ωN ωN ωN2 
ωN2 
ωN 

⇒

M emax
→

=

=0

ω M b 1,5
= = = 0,75
ω N 2c 2.1

2
N emax 
 ωe  
ωe
 a + b.
=
− c.  
ωN 
ωN
 ω N  


(

)

30.511,7786
0,5 + 1,5.0,75 − 0,752 = 1731,7( N .m)
3,14.3000

2.2. Tính tốn thơng số hệ thống truyền lực
2.2.1. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính

Từ cơng thức

[ 1] :

io = 0,105.

rbx .ne max
ihc .i pc .vmax

i

i
- hc : Tỉ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số, chọn hc

=1

i
- pc : Tỉ số truyền của tay số cao của hộp số phụ hoặc hộp phân phối. Do ở đây khơng có hộp
i

số phụ hay hộp phân phối nên ta lấy pc
-

rbx= 368,22mm= 0,36822m

=1


Tr 1
ần 1
Vă

n

v

- e max : Là số vòng quay của trục khuỷu tương ứng max

i0 = 0,105.
→

0,36822.3000
= 1,606
1.1.72,22

2.2.2. Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số:
2.2.2.1. Xác định tỉ số truyền của tay số I:
-Xác định tỉ số truyền của tay số 1: được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục
được sức cản chuyển động lớn nhất từ mặt đường mà bánh xe chủ động không bị
trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động.

Sử dụng phương trình cân bằng lực kéo khi ơ tơ chuyển động ổn định ở tay số 1
Pw=0; Pj=0 Ta có:

Pk max ≥ Pψ max
⇔

M e max .io .ih1
η tl ≥ G.ψ max
rd
ih1 ≥

→

( Xét ô tô chạy trên đường bằng)

G.ψ max .rd 32500.0,45.0,36822
=
= 2,15
M emax .io .η tl
1731,7.1,606.0,9

(1)

Mặt khác lực kéo lớn nhất của ô tô không được lớn hơn lực bám:

PK max ≤ Pϕ = Gϕ .mk .ϕ
hay

M e max .io .ih1.η tl
≤ Gϕ .mk .ϕ

rbx


Tí
nh
tố
Theo điều kiện bám ta phải có:

ih1 ≤

Gϕ .mk .ϕ .rbx
M e max .io .η lt

mk

Trong đó: -

-

Gϕ

là hệ số phân bố lại tải trọng bám, chọn mk = 1
là trọng lượng bám của cầu chủ động (do có 2 cầu chủ động nên

Gφ= G= 32500)
-

→

ih1 ≤

ϕ

là hệ số bám của mặt đường, chọn

32500.1.0,8.0,36822
= 3,82
1731,7.1,606.0,9

ϕ

= 0,8

(2)

Từ (1) và (2) → 2,15 ≤ ih1 ≤ 3,82
Vậy ta chọn ih1 = 2,5
2.2.2.2. Xác định tỉ số truyền của các số trung gian:
-Xác định tỉ số truyền của các tay số trung gian, ta tính tốn theo cấp số nhân
Ta có cơng thức

q = n−1

[ 1] :

ih1
ihn

với: n là số cấp số (n=6)
ih1 là tỉ số truyền của tay số thứ 1

ihn là tỉ số truyền của tay số cuối cùng

→

q = 6 −1

2,5
= 1,2
1


Tr 1
ần 3
Vă
Tỉ số truyền tay số thứ i được xác định theo công thức sau:

ihi =

i( i −1)

i
= ( hi −11)
q
q

i

Trong đó: hi - Là tỉ số truyền tay số thứ i trong hộp số (2,…,n-1)
Vậy ta xác định được tỉ số truyền ở các tay số:

ih2 =
+ Tỉ số truyền của tay số II là:

ih3 =
+ Tỉ số truyền của tay số III là:

ih4 =
+ Tỉ số truyền của tay số IV là:

ih5 =
+ Tỉ số truyền của tay số V là:

ih1
q ( 2−1)
ih1
q (3−1)
ih1
q ( 4−1)

ih1
q (5−1)

ih6 =
+ Tỉ số truyền của tay số VI là:

=

=

2,5

= 2,08
1,2

=

2,5
= 1,73
1,2 2

=

2,5
= 1,44
1,2 3

2,5
= 1,2
1,2 4

ih1
q (6−1)

=

2,5
=1
1,2 5

+ Tỉ số truyền tay số lùi:

iL = ( 1,1 ÷ 1,2 ) ih1

i
chọn L

= 1,2.ih1 = 1,2.2,5 = 3

i
So sánh với điều kiện (2) => chọn L = 3


Tí
nh
tố
Vậy: Tỉ số truyền tương ứng với từng cấp số:

Bảng 2.2.2: Tỉ số truyền
Cấp số
Tỉ số truyền

I
2,5

II
2,08

III
1,73

IV

1,44

V
1,2

2.3. Tính tốn và xây dựng đồ thị
2.3.1. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo.
2.3.1.1. Phương trình cân bằng lực kéo:
Phương trình cân bằng lực kéo:
-

-

Pk = Pf +Pi + Pw + Pj + Pm
Pk: Lực kéo tiếp truyền của bánh xe chủ động
Pf : Lực cản lăn
Pf = G.f.cos
Pi : Lực cản lên dốc
Pi = G.sin
Pw : Lực cản khơng khí Pw = K.F.v²

G
j. .δ j
Pj = g

Pj : Lực cản qn tính
là góc dốc của đường
i là độ dốc của đường, i=tg

2.3.1.2. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô:

-Dựng đồ thị lực kéo

PKi =

M e .ihi .io .η tl
rbx

(1)

VI
1

Số lùi
3


Tr 1
ần 5
Vă

vi =

Trong đó:

2.π .ne .rbx
60.io .ihi

(2)

PKi : Lực kéo tương ứng ở cấp số i

ihi : Tỉ số truyền của cấp số i
io : Tỉ số truyền lực chính
vi : Vận tốc chuyển động của ơ tơ theo số vịng quay của trục khuỷu động cơ khi ơ
tơ chuyển động ở cấp số i
Lập bảng tính theo cơng thức (1) và (2) theo từng tay số truyền:
Bảng 2.3.1a. Giá trị lực kéo ứng với từng tay số.

Tay số 1
V1
Pk1
10232.1
2.88
0
12150.6
5.76
2
13749.3
8.64
9
11.5 15028.4
2
0
14.4 15987.6
0
6
17.2 16627.1
8
7
20.1 16946.9
6

2
23.0 16946.9
4
2
25.9 16627.1
2
7
28.8 15987.6

Tay số 2
V2
Pk2

Tay số 3
V3
Pk3

3.46

4.15

7092.33

8.31

8422.14

6.92
10.3
8

13.8
4
17.2
9
20.7
5
24.2
1
27.6
7
31.1
3
34.5

8518.77
10116.0
4
11447.1
0
12511.9
4
13310.5
8
13843.0
0
14109.2
1
14109.2
1
13843.0

0
13310.5

12.4
6
16.6
2
20.7
7
24.9
3
29.0
8
33.2
4
37.3
9
41.5

9530.32
10416.8
6
11081.7
6
11525.0
4
11746.6
7
11746.6
7

11525.0
4
11081.7

Tay số 4
V4
Pk4
5904.7
4.99
4
7011.8
9.98
8
14.9 7934.5
7
0
19.9 8672.5
6
9
24.9 9226.1
5
6
29.9 9595.2
4
1
34.9 9779.7
3
3
39.9 9779.7
2

3
44.9 9595.2
1
1
49.9 9226.1

Tay số 5
V5
Pk5
4916.0
5.99
1
11.9 5837.7
9
6
17.9 6605.8
8
9
23.9 7220.3
8
9
29.9 7681.2
7
7
35.9 7988.5
6
2
41.9 8142.1
6
4

47.9 8142.1
5
4
53.9 7988.5
4
2
59.9 7681.2

Tay số 6
V6
Pk6
4092.8
7.20
4
14.4 4860.2
0
5
21.6 5499.7
0
6
28.8 6011.3
0
6
36.0 6395.0
0
6
43.2 6650.8
0
7
50.4 6778.7

0
7
57.5 6778.7
9
7
64.7 6650.8
9
7
71.9 6395.0


Tí

1 nh

tố
0

6

9

8

5

6

0

6

4

7

9

-Đồ thị cân bằng lực cản Pc:

Pc = Pf + Pw = f (v)
-Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và khơng có gió

Pc = fG + KFv 2
khi v 22 m/s thì

f = f0 = 0,015

2
vmax
f = f0 +
= 0,067
1500
khi v 22m/s thì

-

P
Từ bảng trên ta dựng đồ thị c

-

Từ đồ thị :

= f (v )

Pi = f ( v )

Pc = f ( v )
Ta có thể nhận thấy mức dữ trữ lực kéo của ô tô ở các tay số khác nhau (sử dụng
khi tăng tốc hoặc vượt dốc)
Việc sử dụng lực kéo của ô tơ cịn bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với
mặt đường. Vì vậy để đánh giá khả năng bị trượt quay của bánh xe ta dựng thêm đồ thị

P
lực bám ϕ

= f (v )

.

Pφ = Gφ.mk.φ = 32500.1.0,8= 26000 (N)

6


Tr 1
ần 7
Vă
Ta lập được bảng và vẽ đồ thị cân bằng lực kéo:

Bảng 2.3.1b: Giá tri lực cản ứng với mỗi tay số
Vận tốc (m/s)
Pc
Pφ

0.00

28.80
1154.4
487.50
9
26000 26000

34.59
1579.7
7
26000

41.55
2103.2
7
26000

49.90
2847.8
5
26000

59.94
3734.5

2
26000

71.99
5504.4
5
26000

Hình 2.3.1: Đồ thị cân bằng lực kéo.
- Nhận xét:
+ Trục tung biểu diễn Pk, Pc, Pφ. Trục hoành biểu diễn v (m/s).
+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của
đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực
kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc.
+ Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường.
2.3.2. Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ơ tơ.
2.3.2.1. Phương trình cân bằng cơng suất.
-Phương trình cân bằng:
Nk = N f + N w + N i + N j
Nk = Ne.ηtl = 0.9Ne
-Công suất tiêu hao do lực cản của đường [3]:
Nφ = Nf + Ni = Gfv.cos + Gv.sin
-Công suất tiêu hao do lực cản khơng khí:
Nw = KFv³
-Cơng suất tiêu hao khi tăng tốc:


Tí

1 nh

tố

G
j. .δ j
Nj = g
j

: là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay

2.3.2.2. Đồ thị cân bằng công suất
-Dựng đồ thị công suât kéo [3]:
Nk = Ne.ηtl
Ta có [3]:

N k = η tl .Ne
Vi =

2π .rk .ne
60.i0 .ihi .i pc

Khi đó ta có bảng giá trị như sau:
Bảng 2.3.2a Công suất của ô tô.
ne(v/f
)
300
600
900
1200

1500
1800
2100
2400
2700
3000

Ne(kW
)
32.75
77.79
132.04
192.43
255.89
319.35
379.74
433.99
479.02
511.78

V1

V2

V3

V4

V5

V6

2.88
5.76
8.64
11.52
14.40
17.28
20.16
23.04
25.92
28.80

3.46
6.92
10.38
13.84
17.29
20.75
24.21
27.67
31.13
34.59

4.15
8.31
12.46
16.62
20.77
24.93

29.08
33.24
37.39
41.55

4.99
9.98
14.97
19.96
24.95
29.94
34.93
39.92
44.91
49.90

5.99
11.99
17.98
23.98
29.97
35.96
41.96
47.95
53.94
59.94

7.20
14.40
21.60

28.80
36.00
43.20
50.40
57.59
64.79
71.99

-Dựng đồ thị công suất cản:

Nk(kW
)
29.48
70.01
118.83
173.19
230.30
287.41
341.77
390.59
431.12
460.60


Tr 1
ần 9
Vă

(

N c = N f + N w = v Gf cos α + KFv 2

)

Xét ô tô chuyển động trên đường bằng phẳng

(

N c = N f + N w = v Gf + KFv 2

)

Ta có bảng:
Bảng 2.3.2b Công cản của ô tô đối với từng tay số
V(m/s)
Nc(kW
)

0

28.80

34.59

41.55

0

33.25

50.15

84.68

49.90
140.4
9

59.94
235.53

71.99
456.8
8

Hình 2.3.2 Đồ thị cân bằng cơng suất.
2.3.3. Đồ thị nhân tố động học
2.3.3.1. Nhân tố động lực học.
- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến P k và lực cản khơng
khí Pw với trọng lượng tồn bộ của ơtơ. Tỷ số này được ký hiệu là D

D=


Pk − Pw 1  M e .io .ihi
= 
η tl − KFv 2 ÷
G
G  rbx


Điều kiện bám:

Pϕ − Pw ϕ .G1.mk1 − KFv 2
Dϕ =
=
G
G
Điều kiện để ô tô không bị trượt quay thì:
2.3.3.2. Xây dựng đồ thị

ψD Dφ


Tí

2 nh

tố
Ta có cơng thức

[ 1] :

Di =

1  M e .io .ihi
2
η
−
KFv


÷
tl
G  rbx


vi =

2π .ne .rbx
60.io .ihi

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v
của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngồi, D = f(v)
- Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:
Bảng 2.3.3a. Nhân tố động lực học
Ne
(v/f)
300
600
900
120
0
150
0
180
0
210
0
240
0

270
0
300
0

Tay số 1
V1
D1
0.3
2.88
1
0.3
5.76
7
0.4
8.64
2
11.5 0.4
2
6
14.4 0.4
0
9
17.2 0.5
8
0
20.1 0.5
6
1
23.0 0.5

4
1
25.9 0.4
2
9
28.8 0.4
0
7

Tay số 2
V2
D2
0.2
3.46
6
0.3
6.92
1
10.3 0.3
8
5
13.8 0.3
4
8
17.2 0.4
9
0
20.7 0.4
5
2

24.2 0.4
1
2
27.6 0.4
7
2
31.1 0.4
3
0
34.5 0.3
9
8

Tay số 3
V3
D3
0.2
4.15
2
0.2
8.31
6
12.4 0.2
6
9
16.6 0.3
2
1
20.7 0.3
7

3
24.9 0.3
3
4
29.0 0.3
8
4
33.2 0.3
4
3
37.3 0.3
9
2
41.5 0.3
5
0

Tay số 4
V4
D4
4.99

0.18

9.98

0.21

14.9
7

19.9
6
24.9
5
29.9
4
34.9
3
39.9
2
44.9
1
49.9
0

0.24
0.26
0.27
0.27
0.27
0.26
0.25
0.22

Tay số 5
V5
D5
0.1
5.99
5

11.9 0.1
9
8
17.9 0.2
8
0
23.9 0.2
8
1
29.9 0.2
7
1
35.9 0.2
6
1
41.9 0.2
6
1
47.9 0.1
5
9
53.9 0.1
4
7
59.9 0.1
4
5

Tay số 6
V6

D6
0.1
7.20
2
14.4 0.1
0
4
21.6 0.1
0
6
28.8 0.1
0
6
36.0 0.1
0
6
43.2 0.1
0
6
50.4 0.1
0
5
57.5 0.1
9
3
64.7 0.1
9
0
71.9 0.0
9

7

Me(N.m
)
1042.66
1238.16
1401.08
1531.41
1629.16
1694.33
1726.91
1726.91
1694.33
1629.16


Tr 2
ần 1
Vă
Ta xét ô tô trên đường bằng: i=0 → ψ = f + i = f trong đó

Khi

v ≥ 22m / s thì

f = f 0 + K f .v 2

ta lập được bảng nhân tố động học theo điều kiện bám.

Bảng 2.3.3b. Nhân tố động học theo điều kiện bám

V(m/s
)

0.00

28.80

34.59

Dφ

0.9000 0.8795 0.8704

f

0.0150 0.0150 0.0234

41.55

49.90

0.857
3
0.027
1

0.838
4
0.032
4

59.94
0.8111
0.0401

71.99
0.771
7
0.051
3

Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học của ơ tơ:

Hình 2.3.3. Đồ thị nhân tố động học
Nhận xét:
- Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là
vùng thoả mãn điều kiện trên. Khi D > Dφ trong giới hạn nhất định có thể dùng đường đặc
tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra.
2.3.4. Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc
2.3.4.1. Khả năng gia tốc của ơ tơ

Ta có: Gia tốc của ô tô

[ 1] :

ji = ( Di − i − f )

δj
g

Xét ô tô chuyển động trên đường bằng i=0


Tí

2 nh

tố

Ta có:

ji = ( Di − f )

g
δj

+ Di – giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i tương ứng với tốc độ vi đã biết
từ đồ thị D = f(v);
+ f , i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;

j
+ i – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i.
là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

[ 1] :

δj = 1+0,05.(1+ihi²)
Ta có:
Bảng 2.3.4.1a Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay
Tay số

δJ

1
1.3
6

2

3

4

5

6

1.27

1.20

1.15

1.12

1.10

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì

f = fo

Khi ơ tơ chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì

f = f o + K f .V 2

Ta có bảng giá trị sau:
Bảng 2.3.4.1b: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số.
Tay
số
1

V1
D1
f1
j1

2.88
0.315
0.015
2.199

5.760
0.373
0.015
2.628

8.640
0.421
0.015
2.981

11.52
0.459
0.015
3.260

14.40
0.487
0.015
3.463

17.28
0.504
0.015
3.591

20.16
0.511
0.015
3.643

23.04
0.508
0.015
3.621

25.92
0.495
0.015
3.523

28.80
0.471
0.015
3.350


Tr 2
ần 3
Vă
Tay
số
2
Tay
số
3
Tay
số
4
Tay
số
5
Tay
số
6

V2
D2
f2
j2
V3

D3
f3
j3
V4
D4
f4
j4
V5
D5
f5
j5
V6
D6
f6
j6

3.46
0.262
0.015
1.949
4.15
0.218
0.015
1.690
4.99
0.181
0.015
1.439
5.99
0.15

0.015
1.206
7.200
0.125
0.015
0.997

6.920
0.310
0.015
2.330
8.310
0.257
0.015
2.020
9.980
0.213
0.015
1.718
11.99
0.176
0.015
1.435
14.4
0.144
0.015
1.177

10.38
0.350

0.015
2.641
12.46
0.289
0.015
2.286
14.97
0.239
0.015
1.937
17.98
0.195
0.015
1.606
21.60
0.158
0.015
1.297

13.84
0.380
0.015
2.884
16.62
0.314
0.015
2.489
19.96
0.257
0.015

2.097
23.98
0.208
0.015
1.719
28.80
0.164
0.021
1.306

17.29
0.402
0.015
3.057
20.77
0.330
0.015
2.627
24.95
0.268
0.015
2.196
29.97
0.214
0.015
1.774
36.00
0.165
0.024
1.278

20.75
0.415
0.015
3.160
24.93
0.339
0.015
2.702
29.94
0.273
0.021
2.182
35.96
0.214
0.024
1.691
43.20
0.158
0.028
1.185

24.21
0.420
0.015
3.195
29.08
0.341
0.015
2.712

34.93
0.271
0.024
2.142
41.96
0.207
0.027
1.601
50.40
0.146
0.033
1.027

27.67
0.415
0.015
3.159
33.24
0.334
0.023
2.594
39.92
0.261
0.026
2.039
47.95
0.194
0.031
1.448
57.59

0.126
0.038
0.802

31.13
0.402
0.022
3.001
37.39
0.320
0.025
2.460
44.91
0.245
0.029
1.873
53.94
0.174
0.035
1.234
64.79
0.101
0.044
0.512

34.59
0.380
0.023
2.815
41.55

0.298
0.027
2.260
49.90
0.222
0.032
1.645
59.94
0.147
0.040
0.956
71.99
0.041
0.051
0.000

Từ kết quả tính ta xây dựng đồ thị j = f(v):

Hình 2.3.4.1. Đồ thị khả năng tăng tốc ô tô.
- Nhận xét:
+ Gia tốc cực đại của ô tô ở tay số 1 và giảm dần tới tay số cuối cùng.
+ Tốc độ nhỏ nhất của ô tơ Vmin = 2,88 (m/s) tương ứng với số vịng quay ổn định
nhỏ nhất của động cơ là nmin = 300 (vòng/ phút).


Tí

2 nh

tố

+ Trong khoảng ơ tơ bắt đầu chuyển động từ 0 đến Vmin thì khi đó ly hợp trượt và
bướm ga mở dần
+ Ở tốc độ Vmax = 71,99 (m/s) thì jv = 0 lúc đó thì xe khơng còn khả năng tăng tốc.

2.3.4.2. Thời gian tăng tốc.
- Từ biểu thức:

dv
dt

j=

=>

t=

dt =
v2

∫

v1

1
dv
j
nên ta có khoảng thời gian tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2 là:

1
dv

j

- Lập bảng tính giá trị theo v:
Bảng 2.3.4.2: Giá trị 1/j ứng với từng tay số
Tay số 1
V1
1/j1
0.45
2.880
5
0.38
5.760
1
0.33
8.640
5
11.52 0.30
0
7
14.40 0.28
0
9

Tay số 2
V2
1/j2
0.51
3.460
3
0.42

6.920
9
10.38 0.37
0
9
13.84 0.34
0
7
17.29 0.32
0
7

Tay số 3
V3
1/j3
0.59
4.155
2
0.49
8.309
5
12.46 0.43
4
7
16.61 0.40
8
2
20.77 0.38
3
1

Tay số 4
V4
1/j4
0.69
4.990
5
0.58
9.980
2
14.97 0.51
1
6
19.96 0.47
1
7
24.95 0.45
1
5

Tay số 5
V5
1/j5
0.82
5.994
9
11.98 0.69
8
7
17.98 0.62

1
3
23.97 0.58
5
2
29.96 0.56
9
4

Tay số 6
V6
1/j6
7.199
14.39
9
21.59
8
28.79
7
35.99
7

1.003
0.850
0.771
0.766
0.782


Tr 2

ần 5
Vă
17.28
0
20.16
0
23.04
0
25.92
0
28.80
0

0.27
9
0.27
4
0.27
6
0.28
4
0.29
9

20.75
0
24.21
0
27.67
0

31.13
0
34.59
0

0.31
6
0.31
3
0.31
7
0.33
3
0.35
5

24.92
8
29.08
2
33.23
7
37.39
1
41.54
6

0.37
0
0.36

9
0.38
5
0.40
7
0.44
3

29.94
1
34.93
1
39.92
1
44.91
2
49.90
2

0.45
8
0.46
7
0.49
0
0.53
4
0.60
8

35.96
3
41.95
7
47.95
1
53.94
4
59.93
8

0.59
1
0.62
5
0.69
0
0.81
1
1.04
6

43.19
6
50.39
5
57.59
5
64.79
4

71.99
3

0.844
0.974
1.246
1.952
28.57
8

+ Chú ý:
Vì khi đạt vận tốc cực đại của xe thì j = 0 → = . Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax =
247 (km/h) = 68,6 m/s.

Ta có đồ thị:

Hình 2.3.4.2. Đồ thị gia tốc ngược
2.3.4.3. Cách tính thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:
Dựa vào hình dáng của ồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao
tại vmax của từng tay số.
Ta có:

j=

dv
1
⇒ dt = .dv
dt
j