Tài liệu Lý thuyết môn học lý thuyết ô tô pdf

TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

Mở đầu
Thiết kế môn học Lý thuyết Ô tô là một phần của môn học "Lý thuyết
các phơng tiện vận tải đờng bộ", vận dụng các lý luận, các nội dung của
môn học để tiến hành tính toán sức kéo, động lực học kéo của một ô tô.
Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của ô
tô: Công suất động cơ, các thông số của hệ thống truyền lực ... nhằm đảm
bảo chất lợng kéo cần thiết của ô tô.
Tính toán søc kÐo cho ta biÕt mét sè th«ng sè kü thuật, trạng thái, tính
năng và khả năng làm việc của ô tô, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình
vận hành khai thác ô tô có hiệu quả, đảm bảo tính năng kinh tế - kỹ thuật
tối u.
Nội dung của thiÕt kÕ gåm 3 phÇn :
PhÇn I : ThiÕt kÕ tuyến hình
Phần II : Tính toán động lực học kéo
Phần III : Tính toán ổn định chuyển động
Mẫu xe tải HINO FF3H
Nội dung thiết kế đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn của PGS.TS
Cao Trọng Hiền. Bộ môn Cơ Khí Ôtô-Đại Học Giao Thông Vận Tải

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Công Thµnh

2


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

Giíi thiƯu néi dung thiÕt kÕ
I - C¸c thông số cho trớc

- Loại ô tô : Ô tô tải 2 cầu
- Trọng tải hữu ích Ge : 8000 (kg)
- Tèc ®é lín nhÊt ë sè trun cao : Vmax = 100km/h = 27.78m/s
- HƯ sè c¶n lín nhÊt của đờng mà ô tô có thể khắc phục
(ở số I hoặc Dmax)
max = 0.31
- Động cơ dùng trên ô tô diesel
- Hệ thống truyền lực cơ khí
II - Các thông số chọn

- Trọng lợng bản thân Go = 5990 kg

N.s 2
- Nhân tố cản khí động học W = K.F = 3.12 ⎜ 2
⎜ m
⎝

⎞
⎟
⎟
⎠

- HiƯu st c¬ khí của hệ thống truyền lực T = 0.89
(Các thông số chọn dựa trên điều kiện sử dụng

thực tế và trên cơ sở của ô tô mẫu có sẵn)
- Vmax = 27.78 m/s
- Hệ số cản của mặt đờng tơng øng víi Vmax

⎛
V max 2
Ψ = f = fo ⎜1 +

1500



= 0.03



27.78 2
1 +

1500



= 0.045



III. Các thông số tính toán

- Công suất động cơ

- Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
- Các đại lợng đánh giá chất lợng kéo của ô tô.

3


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

Phần I : Thiết kế tuyến hình
1. Các kích thớc cơ bản của ô tô
- Kích thớc bao ngoµi : Lo x Bo x Ho = 6420 x 2420 x 2900 (mm)
- Chiều dài cơ sở L

3780

- Chiều rộng cơ sở B

2380

- Chiều dài trớc L1

1150

- Chiều dài thùng xe

4390

- Chiều rộng thùng xe

2420

- Khoảng cách 2 vệt b¸nh xe sau 2380
- Gãc v¸t tr−íc

30o

- Gãc v¸t sau

28o

- Số cầu xe

2

- Lựa chọn tuyến hình theo mẫu
Diện tích c¶n chÝnh diƯn F = B x Ho = 2380 x 2900 (mm2)
- Bố trí chung : trình bày trên bản vẽ TKMH01
- Số chỗ ngồi trong ca bin nc = 3
2. Bố trí động cơ và hệ thống truyền lực
- Động cơ bố trí đằng trớc phía trong cabin, dẫn động cầu sau chủ
động (F-R).
- Công thức bánh xe 4 ì 2 - cầu sau chủ động
- Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực

BXCĐ

2 Lh
Đc

1

Hs

C
3

4
5

1 : Động cơ

7

4

6


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

2 : Li hỵp

3 : Hép sè

4 : Truyền động cac đăng

5 : Truyền lực chính

6 : Vi sai

7 : Nửa trục

3. Trọng lợng xe thiết kế và sự phân bố trọng lợng trên các trục
(3 - 1). Träng l−ỵng xe thiÕt kÕ :
G = Go + nc . Gh + Ge
Trong đó :

Go : Trọng lợng bản thân của xe
Ge : Tải trọng hữu ích lớn nhất
Gh : Trọng lợng của 1 ngời + hành lý
nc : Số chỗ ngồi trong cabin (nc = 3)

G = 5990+ 3 (55 + 15) + 8000 = 14200 (kg)
(3 - 2) Phân bố tải trọng lên các trục
Khối lợng các cụm tổng thành của ô tô
- Động cơ + li hợp : Gdclh

= 650 (kg)

- Cầu trớc

: Gct

= 300 (kg)

- CÇu sau

: Gcs

= 600 (kg)

- Hép sè

: Ghs

= 100 (kg)

- Thïng xe

: Gtx

= 900 (kg)

- Khung xe

: Gkx

= 750 (kg)

- Ca bin

: GCB

= 500 (kg)

- HÖ thèng treo

: GT

= 600 (kg)

- Hệ thống lái

: GL

= 400 (kg)

- Các đăng

: Gcđ

= 150 (kg)

- B¸nh xe + lèp

: Gbx

= 75 x 6

- Thïng nhiªn liƯu : Gnl

= 150 (kg)

- Ac quy

= 450 (kg)

= 70 (kg)

: Gaq

- Nớc làm mát + dầu bôi trơn GLM + BT = 40 (kg)
- Hệ thống khác GHTK = 330 (kg)
- T¶i träng

: Ge

= 8000 (kg)

5


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

Để thuận tiện trong tính toán : quy dẫn khối lợng của các cụm tổng
thành về các nhóm tải trọng Qi (i = 1 ữ 7)
1. Gđc.lh + GHS + GLMBT = 650 + 100 + 40 = 790 (kg)
Q1 = 790 * 9.81 = 7749.9 (N)
2. Gnl +Gaq = 150 + 70 = 220 (kg)⇒ Q2 = 220 * 9.81 = 2158.2 (N)
3. GTX + GC§ = 900 + 150 = 1050 (kg) -> Q3 = 10300.5 (N)
(khi không tảI)
GTX + GCĐ

+ Gc = 900 + 150 + 8000 = 9050 (kg)

-> Q3 = 88780.5 (N)
(khi toµn t¶i )
4. GCT +

1
2
2
GT + GBX = 300+ 200+ 450 = 650 (kg)
3
6
6

Q4 = 650 * 9.81 = 6376.5 (N)
5. Gcs +

2
4
2
4
GT + GBX = 600 + 300 + 450 = 1100 (kg)
3
6
3
6

Q5 = 1100* 9.81 = 10791 (N)
6. GKX + GHTK = 750 + 330 = 1080 (kg)
Q6 = 1080*9.81 =10594.8 (N)
7. GCB + GL = 500 + 400 = 900 (kg)
Q7 = 900*9.81 = 8829 (N)

- Träng l−ỵng Q6 phân bố đều trên toàn bộ chiều dài xe
Ta có :
q6 =

Q6 10594.8
N
=
= 1650.28
Lo
6.42
m

- Sơ đồ hoá tải trọng tác dụng lên ô tô
Gọi Zo1, Zo2 : Phản lực từ đờng tác dụng lên cầu trớc , cầu sau khi
không tải :
Z1, Z2 : Phản lực từ đờng tác dụng lên cầu trớc và cầu sau của ô tô
khi toàn tải

6


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

Sơ đồ tải trọng tác dụng lên ô tô
Q6
Q1 Q7

Q4

Q2

Q3

150
400

Q5
540

A 1000

1165

1150

B

2165

1490

1615

Z1

Z2
3780

Lấy momen tất cả các lực tác dụng ®èi víi ®iĨm A ta cã :

ΣmA (QK) = 3.78 Q5 + Q3 (3.78 – 0.54) + 1 Q2 + 2.165 Q6
Z2 * 3.78 - Q1 * 0.4 – 0.15 * Q7 = 0
-> Z2 = 99224.52 (N)
G2 = 10114.63 (kg)
G1 = G - G2 = 14200 – 10114.63 = 4085.37 (kg)
Z1 = G1 . 9.81 = 40036.63 (N)
- Sè vòng quay nN = 3200 vòng/phút
ii. xác định công suất của ôtô

- Công suất của động cơ khi ô tô chuyển động với tốc độ cực đại
Vmax = 100 km/h = 27.78 m/s
Nv =

1
(Ψ * G * Vmax + W * V3max )
T

Trong đó :

(W)

G : Trọng lợng toàn bộ cđa « t« (kg)
Vmax : VËn tèc lín nhÊt cđa « t« (m/s)

Ψ : HƯ sè c¶n tỉng céng cđa ®−êng
t−¬ng øng víi tèc ®é lín nhÊt Vmax
Ta cã : Ψ = 0.045
W = 3.12

7


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

1
(0.045 * 14200 * 27.78 + 3.12 * 27.783) = 95101 (W)
0.89

Nv =

Nv = 95.101 (KW)
- C«ng suÊt lớn nhất của động cơ
Nemax =

Nv
a + b2 c3

(W)

Trong đó : a, b, c là các hệ số thực nghiệm
Với động cơ diesel 4k :a = 0.5 ; b = 1.5; c = 1

λ=

n c max
nN

ncmax : Sè vßng quay lớn nhất của trục khuỷu động cơ ứng với Vmax
nN : Số vòng quay của trụch khuỷu động cơ øng víi Ncmax .
Chän λ = 0.9

nN = 3200 v/p

Suy ra :
Nemax =

Nv
95.101
=
= 101.6 (KW)
2
3
0.5 * 0.9 + 1.5 * 0.9 − 0.9
0.936

VËy Nemax = 101.6 (KW)
- TÝnh c«ng suÊt của động cơ ở số vòng quay c khác nhau.
Theo phơng pháp S.R. Laydecman
Ne = Ncmax

2
3

a. ne + b ne ⎞ − c⎛ ne ⎞ ⎥
⎜
⎜
⎟

⎟
⎜n ⎟ ⎥
⎜n ⎟
⎢ nN
⎝ N⎠ ⎦
⎝ N⎠
⎣

- TÝnh momen xo¾n cđa trơc khủu động cơ ứng với số vòng quay c
khác nhau.
Me =

10 4 N e
1.047.ne

(N.m)

Lập bảng tính các giá trị trung gian Ne, Me để xây dựng các
đờng đặc tính

Ne = f(ne)

Me = f(ne)
Bảng giá trị trung gian

8


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

B¶ng 1
ne/nN

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

ne (v/p)

640

960

1280

1600

1920

2240

2560

2880

3200

Ne (KW)

8.96

28.9

42.1

55.99

69.88

83.08

94.96

104.8

133.2

Me/(N.)

133.7 287.5 314.1 334.2

347.6

354.2

354.3

347.5

334.2

M e max
= K = 1.15
MN
Mcmax = K. MN = 1.15 *347.5 = 399.6 (N.m)
iii. xác định thể tích công tác của ®éng c¬
17.5 * 10 5 * Z * N c max
Vc =
(1)
PeN * η N

PCN = 0.5 MPa : ¸p suất hữu ích trung bình ứng với công suất lớn nhất
của động cơ
Z = 4 (động cơ 4 ky )

17.5 *10 5 * 4 *101.6
Vc =
= 4.9(l )
0.5 * 3200
IV. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Công thức :
io =

2π .Γb .η c max
60.inr .i pc .Vmax

inn : Tû sè trun cđa hép sè ë sè trun cao nhÊt
Chän inn = 0.66
ipc = 1 : Tû sè truyÒn của hộp số phụ và hộp phân phối (không có hộp
số phụ và hộp phân phối)
Ncmax = * nN = 0.9 * 3200 = 2880 (v/p)
rb : Bµn kÝnh lµm việc trung bình của bánh xe
io =

2 * 2880 * 0.457
= 6.1
60 * 0.66 * 27.78

V. XáC ĐịNH Tỷ Số TRN ë C¸C TAY Sè CđA HéP Sè

1. Tû sè truyÒn ë sè I :
9

TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

Khi ô tô chuyển động bình thờng (ổn định) thì lực kéo phải khắc
phục đợc lực cản lớn nhất của mặt đờng.
Pkmax Pmax + Pw
Pkmax : Lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động
Pmax : Lực cản tổng cộng của đờng
Pw : Lực cản không khí
Khi ô tô chuyển động ở số I, vận tốc của ô tô nhỏ nên bỏ qua Pw.
VËy : PKmax ≥ PΨmax = Ψmax . G

M c max .i o .i I .η t
≥ Ψmax G
rb
Suy ra iI ≥

ψ max .G .rb
M c max .i o .η t

Mcmax = 399.6 (N.m)

Ψmax = 0.33
ηT = 0.89
iI ≥

0,33 * 11000 * 9,81 * 0.457
= 6.343
399.6 * 6.1 * 0,89

Mặt khác PKmax còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt
đờng.
PKmax P = m . Gϕ . ϕ
(-)

m c max .i o .i I . T
mG.
rb

Theo điều kiện bám ta phải có :
iI ≤

mG ϕ .ϕ .rb
M c max .i o .η t

m : Hệ số phân bổ tải trọng ở c ầu sau (cầu chủ động)
G : Trọng lợng phân bổ ë cÇu sau
Gϕ = Z2 = 99224.52

ϕ : HƯ sè bám của mặt đờng, chọn = 0.75
10


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

G2
10114,63
=
= 0,683
14200
G

m=

Do đó :
iI

0,683.10114,63.9,81.0,75.0,482
= 8.27
661,7.5,2.0,89

Vậy ta chọn iI =7.8
2. Xác định tỷ số truyền của các số trung gian
- Chän hƯ thèng tû sè trun cđa c¸c cấp số trong hộp số theo cấp số
nhân.
- Công thức xác định
iK =

n 1 ( n K )
iI

Trong đó :

n : Sè cÊp sè cña hép sè thiÕt kÕ
K : Sè thø tù sè trun

- Tû sè trun cđa cÊp sè II
iII =

i 3 = 4 7,83 = 4.67
I

4

- Tû sè trun cđa cÊp sè III
iIII =

4

i2 =
I

7,8 = 2.8

- Tû sè trun cđa cÊp sè IV
iIII =

4

iI =

4

7,8 = 1.67

- Tû sè trun cđa cÊp sè V :
iv = 0.66 ®· chän
3. Tû sè trun sè lïi :
iL = 1.2 . iI = 1.2 * 7.8 = 9.36
Tû số truyền tơng ứng với từng cấp số
Cấp số

I

II

III

11

IV

V

Bảng 2
Số lïi


TKMH. Lý thuyết ô tô

Tỷ số truyền

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

7.8

4.67

2.8

1.67

0.66

9.36

VI. Xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lợng kéo của ô
tô.

1. Cân bằng lực kéo của ô tô
a. Phơng trình cân bằng lực kéo
PK = Pf + Pi + Pw + Pj + Pm
- PK : Lùc kÐo tiÕp trun ë b¸nh xe chđ động
- Pf : Lực cản lăn : Pf = f. G. cos
- Pi : Lực cản lên dốc : Pi = G. sin
- Pw : Lực cản không khí : Pw = WV2
- Pj : Lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)
Pj =

G
j .J
g

- α : Gãc dèc cđa ®−êng
- i = tgα : ®é dèc cđa ®−êng

- f : HƯ sè cản lăn của đờng
P = Pf + Pi = G (f . cos α ± sin α) ≈ G (f ± i) = G. Ψ

Ψ = f ± i : Hệ số cản tổng cộng của đờng
* Xét trờng hợp xe chuyển động ổn định không kéo moóc
PK = Pf Pi + Pw = P + Pw
b. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô
(*) Dựng đồ thị lùc kÐo
PKi =

Vi =

M e .i i .i o .η t
rb
2π .n e .rb
60i o i i

Trong ®ã :
PKi : Lùc kÐo t−¬ng øng ë cÊp sè i
12


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

ii : Tû sè trun cđa cÊp sè i
io : Tû sè truyÒn lùc chÝnh
Vi : VËn tèc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu
động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp sè i

Dùa vµo biĨu thøc (2) vµ (3) thiÕt lËp bảng toạ độ trung gian.
Bảng 3
2070
2300

ne (v/p)

460

690

920

1150

1380

1610

1840

Me(N.)

420,8

475,6

520

533,1

575,3

586,1

586,56

575,4

553,13

0,6

0,86

1,15

1,43

1,72

2

2,3

2,6

2,86

35619

38944,3

41425,5

43086

43896,25

43929,2

43093,4

41425,5

1,434

1,91

2,4

2,87

3,35

3,82

4,3

4,8

21325,8

23316,6

24802,2

25796,3

26281,5

26301,2

25800,8

24802,2

2,4

3,2

4

4,8

5,58

6,4

7,2

8

12786,3

1398,0

14870,7

15466,7

15757,6

15769,5

15469,4

14870,7

4

5,34

6,68

8,02

9,36

10,69

12,03

13,4

7626,14

8338,08

8869,3

9224,8

9398,3

9405,35

9226,4

8869,3

10,15

13,53

16,91

20,29

23,68

27,06

27.78

33,85

3013,9

3295,3

3505,24

3645,7

3714,3

3717,08

3646,36

3505,24

34,36

50,08

66,6

83,12

98,8

113,00

124,7

133,2

V1 (m/s)
PK1 (N)

31492,5

V2 (m/s) 0,96
PK2 (N)

18855,1

V3 (m/s) 1,6
PK3 (N)

1130,5

V4 (m/s) 2,67
PK4 (N)

6742,6

VS (m/s) 6,77

PKS (N)

2664,75

Ne(KW) 20,25

Đồ thị lực cản
Pc = Pf + Pw = f (ne)
Pc = fG + Wv2

⎡
v2 ⎤
f = fo ⎢1 +
⎥ : Chän fo = 0.03
1500 ⎦
⎣
Ta cã Pc = fG + Wv2
Sau khi tính toán ta có bảng sau :
W = 3.12 : Hệ số cản khí động học
V (m/s)

2,6

4,3

7,2
13

12,03

B¶ng 4
27.78


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

467,4

Pc (N)

507,5

621,4

938,7

3646,36

Từ bảng trên dựng đồ thị Pc = f(v)
Từ đồ thị

PKi = f(v)
Pc = f(v)

Ta có thể nhận thấy mức độ dự trữ lực kéo của ô tô ở các tay số khác
nhau (sử dụng khi tăng tốc hoặc vợt dốc) .
Việc sử dụng lực kéo của ô tô còn bị giới hạn bởi khả năng bám của
bánh xe với mặt đờng. Vì vậy để đánh giá khả năng bị trợt quay của bánh

xe ta dựng thêm đồ thị lực bám P = f(v)
P = mG. = 0,683 . 10114, 63 . 9,81 . 0,70 = 47439,24 (N)
Đồ thị là đờng nằm ngang song song với trục hoành.

2. Cân bằng công suất của ô tô
a/ Phơng trình cân bằng công suất
Phơng trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động
NK = Nc - Nt = Nf + Nw Ni + Nj
Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động
NK = Nc - Nt = Nc . ηt = 0,89 Nc
- C«ng suất tiêu hao cho lực cản của đờng
N = Nf ± Ni = G.f. v. cosα ± Gv. sin α
- Công suất tiêu hao cho lực cản không khí
Nw = WV3
- Công suất tiêu hao khi tăng tốc
Nj =

G
j. v. j
g

Trong đó :

j : Gia tốc của ô tô
v : Vận tốc chuyển động của ô tô

j : Hệ số kể đều ảnh hởng của các khối lợng quay
g : Gia tèc träng tr−êng
14

TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

b. Đồ thị cân bằng công suất
* Dựng đồ thị công suất kéo NK = f(v)
NK = Nct
Theo Lay Decman ta cã :

⎡ ⎛n
NK = 0,89 Nemax ⎢a.⎜ e
⎜
⎢ ⎝nN
⎣

⎞
⎛n
⎟ + b⎜ e
⎟
⎜n
⎠
⎝ N

3
2
⎞
⎛ ne ⎞ ⎤
⎟ − c⎜
⎟

⎜ n ⎟ ⎥ (KW)
⎟
⎠
⎝ N⎠ ⎥
⎦

(1)

NKi = f(vi)
NKi : Công suất kéo của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động khi ô tô
chuyển động ở cấp số i cđa hép sè.
vi : VËn tèc t−¬ng øng víi số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô
chuyển ®éng ë cÊp sè i cña hép sè
vi =

2πη c .b
60i o i i

(2)

Dựa vào công thức (1) và (2) thiết lập bảng giá trị trung gian để xây
dựng đồ thị NKi.
nc v/p

640

960

1280

1600

1920

2240

2560

Bảng 5
2880
3200

Ne (KW)

9.2

29.68

43.25

57.52

71.79

85.36

97.56

99.13

101.6

V1(m/s)

0,6

0,86

1,15

1,43

1,72

2

2,3

2,6

2,86

V2 (m/s)

0,96

1,434

1,91

2,4

2,87

3,35

3,82

4,3

4,8

V3(m/s)

1,6

2,4

3,2

4

4,8

5,58

6,4

7,2

8

V4(m/s)

2,67

4

5,34

6,68

8,02

9,36

10,69

12,03

13,4

V5(m/s)

6,77

10,15

13,53

16,91

20,29

23,68

27,06

27.78

33,83

NK (KW)

18

30,6

44,57

59,3

74

87,9

100,57

110,98

100,75

Dựa vào bảng trên dựng đồ thị NKi = f(vi)
Dựng đồ thị công suất c¶n
Nc = Nf + Nw = Gf . cos α . v + Wv3
Nc = v (Gf + Wv2) . 10-3 (KW)
Từ đó ta có bảng sau :
15


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

V (m/s)

2,6

4,3

7,2

12,03

Bảng 6
27.78

Ne (N)

1,22

2,2

4,48

11,3

99.13

Ta dựng đợc đồ thị NKi = f(v)
Ne = f(v)
Gọi là đồ thị cân bằng công suất của ô tô.
Dựa vào đồ thị ta có thể đánh giá mức độ dự trữ công suất (để tăng tốc
hoặc vợt dốc) của ô tô ở các cấp số truyền khác nhau của hộp số.
3. Nhân tố động lực học của ô tô
a. Nhân tố động lực học
D=

1
PK − PW ⎛ M c i ti η t
=⎜
− w.v 2
r
G
G


b

Trong đó :

D : Nhân tố động lực học của ô tô
Pw : Lực cản không khí
PK : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động
iti : Tû sè trun cđa hƯ thèng trun lùc ë tay số i của

hộp số
Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe.
D =

P PW
G

m. G wv 2


=
G









Để ô tô chuyển động không bị trợt
D D
b. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học

D = f(v)
* Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô ở các số trun kh¸c nhau cđa
hép sè
Di = f(vi)

16


TKMH. Lý thuyÕt « t«

⎞
1 ⎛ M e i ti η t
⎜
− wv 2 ⎟
⎟
G ⎜ rb
⎠
⎝

Di =

vi =

SV: NguyÔn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

2c .b
60i o i i

Thiết lập bảng giá trị trung gian.
Ta có bảng giá trị trung gian của Di ở các tay số khác nhau và theo tốc

độ chuyển động của ô tô.

nc (v/p)

640

Mc (N.m)

960

1920

2240

2560

B¶ng 7
2880

1280

1600

420,25 475,6

52,0

553,13 575,3

586,12 586,56 575,4

V1 (m/s)

0,6

0,86

1,15

1,43

1,72

2

D1

0,217

0,245

0,268

0,285

0,2965 0,302

0,3022 0,296

V2 (m/s)

0,96

1,434

1,91

2,4

2,87

3,82

D2

0,130

0,147

0,160

0,1706 0,177

0,1806 0,1807 0,177

V3 (m/s)

1,6

2,4

3,2

4

4,8

5,58

6,4

7,2

D3

0,078

0,088

0,096

0,102

0,106

0,108

0,107

0,1054

V4 (m/s)

2,67

4

5,34

6,68

8,02

9,36

10,69

12,03

D4

0,046

0,052

0,057

0,06

0,062

0,063

0,062

0,06

V5 (m/s)

6,77

10,15

13,53

16,91

20,29

23,68

27,06

27.78

D5

0,036

0,038

0,042

0,048

0,049

0,05

0,049

0,0486

2,3

3,35

2,6

4,3

* Đồ thị D = f(v)

m.ϕ.Gϕ − wv 2
0,683.0,75.99224,52 − 3,12.v 2
Dϕ =
=
G
145286,1
Ta cã b¶ng giá trị trung gian của D

v (m/s)
D

2,6

4,3

7,2

12,03

Bảng 8
27.78

0,350

0,349

0,348

0,3467

0,3298

17


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

v2
1 +

Dựng đờng hệ số cản lăn f = fo
1500


2,6

4,3

7,2

12,03

Bảng 9
27.78

0,030

0,030

0,031

0,033

0,0486

v (m/s)
F

Dựa vào đồ thị nhân tố động lực học để xác định các thông số đặc
trng cho hoạt động của ô tô.
(Các chỉ tiêu đánh giá chất lợng kéo của ô tô).
4. Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quÃng đờng, vận tốc lớn
nhất của ô tô và độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể khắc phục đợc.
a. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô
- Từ đồ thị cân bằng công suất của ô tô đồ thị NK5 cắt đồ thị Pc tại A,
từ A dòng xuống trục hoành ta đợc Vmax = 27.78(m/s)
b. Độ dốc lớn nhất mà « t« cã thĨ kh¾c phơc (imax)
Khi « t« chun ®éng ỉn ®Þnh (j = 0).
imax = Dmax - f
Dùa vào đồ thị nhân tố động lực học của ô tô xác định đợc độ dốc lớn
nhất mà ô tô có thể khắc phục đợc ở mỗi tay số.
Bảng 10
V

I

II

III

IV

2,3

3,82

5,58

9,36

22

Dmax

0,3022

0,1807

0,108

0,063

0,05

imax

0,2722

0,1503

0,078

0,033

0,02032

Số truyền
V (m/s)

c. Xác định khả năng tăng tốc của ô t«
D=Ψ+

δj
g

j

18


TKMH. Lý thuyÕt « t«

Ta cã j = (D - )
Trong đó :

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

g
δj

g : Gia tèc träng tr−êng

δj : HƯ sè kĨ đến ảnh hởng của các khối lợng chuyển
động quay

j = 1,05 + 0,05 . l i2
- ë tay sè I : δj1 = 1,44
- ë tay sè II : δj2 = 1,284
- ë tay sè III : δj3 = 1,19
- ë tay sè IV : δj4 = 1,134
- ë tay sè V : δj5 = 1,083
j = (D - f)

9,81
(1,05 + 0,05i i2 )

- Khi xe chun ®éng víi vËn tèc v < 22,2 m/s th× f = fo = 0,03
- Khi xe chun ®éng víi vËn tèc v>22,2m/s

⎛
v2 ⎞
⎟
f = fo ⎜1 +
⎜ 1500 ⎟
⎝
⎠
B¶ng 11
2,3
2,6

0,6

0,86

1,12

1,43

1,72

2

0,217

0,245

0,268

0,285

0,296

0,302

0,302

0,296

J1 (m/s)

1,3

1,46

1,62

1,74

1,82

1,85

1,853

1,81

V2 (m/s)

0,96

1,434

1,91

2,4

2,87

3,35

3,82

4,3

D2

0,130

0,147

0,160

0,1706

0,177

0,1806

0,1807

0,177

J2 (m/s)

0,764

0,894

1

1,074

1,12

1,15

1,17

1,12

V3 (m/s)

1,6

2,4

3,2

4

4,8

5,58

6,4

7,2

0,078

0,088

0,096

0,102

0,106

0,108

0,107

0,1054

J3 (m/s)

0,4

0,48

0,54

0,6

0,63

0,64

0,635

0,62

V4 (m/s)

2,67

4

5,34

6,68

8,02

9,36

10,69

12,03

V1 (m/s)
Sè I

Sè II

Sè III

D1

D3

19


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

0,046

0,052

0,057

0,06

0,062

0,063

0,062

0,06

J4 (m/s)

0,14

0,19

0,23

0,26

0,28

0,29

0,28

0,26

V5 (m/s)

6,77

10,15

13,53

16,91

20,29

23,68

27,06

30,55

D5

0,036

0,038

0,042

0,048

0,049

0,05

0,049

0,0486

f

0,03

0,03

0,031

0,035

0,038

0,041

0,0446

0,486

0,055

0,073

0,1

0,12

0,1

0,082

0,045

0

Sè IV D4

Sè V

J5 (m/s)

Tõ b¶ng trên ta dựng đồ thị jii = f(v)
d. Xác định thời gian tăng tốc và qung đờng tăng tốc :
(*) Xác định thời gian tăng tốc của ô tô
Từ phơng trình j =

1
dv

-> đt = .dv
j
dt

Suy ra : Khoảng thời gian tăng tốc từ v1 -> v2 của ô tô lµ :
v2

t1,2 =

1

∫ j dv

v1

- Dùng hµm sè

1
= f(v) (Dùa vào đồ thị j = f(v)
j

ti : là thời gian tăng tốc từ v1 ữ v2
ti = Fi : Với Fi là diện tích giới hạn bởi phần đồ thị

1
= f(v) ; v = v1; v
j

= v2 vµ trơc hoµnh (ov) .
Suy ra : Thời gian tăng tốc toàn bộ

n

t=



Fi

i =1

n : Số khoảng chia vận tốc (Vmin đến Vmax)
(Vì tại Vmax j = 0 ->

1
= . Do đó chỉ tính tới giá trị V = 0,91 Vmax
j

= 28m/s).

20


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

- Lập bảng tính gia tốc ngợc

V1 (m/s)
Số I

j (m/s2)
1/j
V12(m/)
Sè II
j (m/s2)
1/j
V3 (m/s)
Sè III j (m/s2)
1/j
V4 (m/s)
Sè IV j (m/s2)
1/j
V5 (m/s)
Số V
j (m/s2)
1/j

Từ

0,6
1,3
0,77
0,96
0,764
1,31
1,6
0,4
2,5
2,67
0,14

7,14
6,67
0,055
18,18

0,86
1,46
0,68
1,434
0,894
1,12
2,4
0,48
2,08
4
0,19
5,26
10,15
0,073
13,7

1
j

1,15
1,62
0,62
1,91
1
1

3,2
0,54
1,85
5,34
0,23
4,35
13,53
0,1
10

1,43
1,74
0,57
2,4
1,074
0,93
4
0,6
1,7
6,68
0,26
3,85
16,91
0,12
8,33

1,72
1,82
0,55
2,87

1,12
0,89
4,8
0,63
1,59
8,02
0,28
3,57
20,29
0,1
10

2
1,85
0,54
3,35
1,15
0,87
5,58
0,64
1,56
9,36
0,29
3,45
23,68
0,082
12,2

Bảng 12
3,2

2,6
1,853
1,81
0,54
0,55
3,82
4,3
1,17
1,12
0,855
0,89
6,4
7,2
0,635
0,62
1,57
1,6
1969 12,03
0,28
0,26
3,57
3,85
27,06
30,5
0,045
0
22,2


1

= f(v) ta tìm t = f(v)
j

(Dựa vào đồ thị gia tốc ngợc )
+ QuÃng đờng tăng tốc
t2

ds = v.dt-> s =

v . dt

t1

Từ đồ thị t = f(v)
Ta có Si = Fis : với Fis giới hạn bởi các đờng t = f(v) ; t = t1; t = t2 vµ
trơc o.t (trục tung).
QuÃng đờng tăng tốc từ Vmin ữ Vmax là :
n

S=



Fis

: n : Số khoảng chia vận tốc

i =1

Bảng giá trị thời gian tăng tốc, qung đờng tăng tốc

Trong trờng hợp không xét đến sự mất mát vận tốc và thêi gian khi
sang sè ta cã thĨ cã b¶ng sau :
Xác lập đò thị t=f(v) và s=f(v) ,dựa vào đồ thị ta cóbảng sau
21


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

Bảng 14
V(m/s)

2,6

4,3

7,2

12,03

27.78

T (s)

0,945

2,3625

6,73

23,74

203,74

s(m)
Trờng hợp có tính đến mất mát vận tốc khi sang số và thời gian khi sang
số, ta có thể xác định độ giảm vận tốc chuyển động khi sang số dựa vào
phơng trình chuyển động lăn trơn của ô tô;

v = .g.tl/i
tl: thời gian chuyển số
(trong thiết kế không tính phần này)
Phần III : Tính toán ổn định chuyển động của ô tô
i. xác định toạ độ trọng tâm của ô tô

- Xác định khoảng cách a, b
Lấy momen đối với điểm A
.MA = 0
-> G.a
a=

A

- Z2 . L = 0

G
a

Z2

99224,52
. 3,95 = 2,697 (m)
.L =
G
139302

b = L - a = 3,95 - 2,697 = 1,253 (m)
- Xác định chiều cao trọng tâm hg =
Trong đó :

Z1

hiGi
G

Gi : Khối lợng các cụm tổng thành.
Chiều cao trọng tâm các cụm tổng thành.
Hđc,lh = 1000 (mm)

Hnl, aq = 1000 (mm)

Hcs = 350 (mm)

Htx = 1650 (mm)

Hct = 420 (mm)

Hkx = 1250 (mm)

Hcb = 1200 (mm)

Hl = 700 (mm)

Ht = 1100 (mm)

Hcd,hs = 1100 (mm)

22

b
L

hi : ChiÒu cao các cụm tổng thành

EMBED Equation.3

B

Z2


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

Suy ra : hg = 1,380 (m) = 1380 (mm)
Vậy toạ độ trọng tâm của ô tô
O (a; b; hg) = (2,697 ; 1,253; 1,380)

(m)

II. TÝNH TO¸N ỉn định dọc của ô tô
Xét các lực tác dụng lên xe trong mặt phẳng dọc khi xe chuyển động
lên dốc.

G2
G1
A

G

Pf

B

a

Pf
b

Z1

L

Z2

(*) Trờng hợp ô tô quay đầu lên dốc
- Góc giới hạn lật của ô tô ((l)
tg(1 =

EMBED Equation.3

= 0,908

Suy ra (L = arctg (0,908) = 42o14' 18''
- Gãc dèc giíi hạn trợt ((T)
(Trong điều kiện phanh xe có hiệu quả nhÊt)
tg(T = ( .

EMBED Equation.3

αT = arctg (0,633) = 35o54'41''
Tõ đó ta có L > T
Đảm bảo điều kiện ổn định (xe trợt trớc khi lật)
* Trờng hợp ô tô xuèng dèc
23

(


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

- Gãc tíi h¹n lËt (α'L)
tgα'L =

a 2,697
=
= 1,954

hg 1,38

-> 'L = 69o53'
- Góc tới hạn trợt ('T)
tg'T = ϕ

a
2,697
= 0,7
= 0,384
L + ϕ.hg
3,95 + 0,7.1,38

Suy ra α'T = 23o20'
Ta có 'L > 'T : Đảm bảo điều kiện ổn định
* Trờng hợp ô tô chuyển động trên đờng bằng
Vận tốc giới hạn lật
Vghl =

G.b
Ư W.h n

Giả sử hw = hg = 1,38 (m)
Vghl =

14200.1,253
= 65,65 (m/s)
3,12.1,38

Vghl > Vmax : Đảm bảo điều kiện

iii. tính toán ổn định ngang của ô tô

1. Khi xe chuyển động trên đờng có góc nghiêng ngang
- Góc nghiên đ : Tại đó xe bị lật đổ
tgđ =

B
1970
=
= 0,72
2hg 2.1380

- Góc nghiêng : Tại đó xe bị trợt ngang
tg = y = 0,7
tgđ > tg -> Đảm bảo điều kiện ổn định
2. Khi ô tô quay vòng trên đờng bằng
Bán kính quy vòng tối thiểu của ô tô R = 11 (m)
- VËn tèc giíi h¹n lËt ngang
Vghl =

B.g.R
=
2hg

1970.9,81.11
⎛m⎞
= 8,8 ⎜ ⎟
2.1380
⎝s⎠
24

TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí ô tô b_k42

- Vận tốc giới hạn trợt ngang
Vght =

m
= 8,6
s

g.R. y =

Vghl > Vght : Đảm bảo điều kiện ổn định
3. Khi ô tô quay vòng trên ®−êng cã gãc nghiªng β.
a. Khi h−íng nghiªng cđa ®−êng cïng phÝa víi trơc quay vßng
(XÐt gãc lËt nguy hiĨm và góc trợt nguy hiểm bằng với khi chuyển
động trên ®−êng b»ng).
- VËn tèc nguy hiĨm khi xe bÞ lËt ®æ
Vn =

g.R (B / 2hg + tgβ d )
=
1 − B / 2hg.tgβ d

9,81.11(1790 / 2.1380 + 0,72)
1 − 1970 / 2.1380.(0,72)

⎛m⎞
= 17,85 ⎜ ⎟
⎝s⎠
- VËn tèc nguy hiÓm khi xe bị trợt ngang
V =

g.R ( y + tg )
1 − ϕ y .tgβ ϕ

9,81.11(0,7 + 0,7)
= 17,2
1 − 0,7.0,7

=

m

s

Vn > V : Đảm bảo điều kiện ổn định
b. Khi hớng nghiêng của đờng ngợc phía với trục quay vòng
- Vận tốc nguy hiểm xe bị lật
Vn =

g.R (B / 2hg − tgβ d )
1 + B / 2hg.tg d

- Vận tốc nguy hiểm khi xe bị trợt ngang
Vϕ =

g.R (ϕ y − tgβ ϕ )
1 + ϕ y .tg

Để đảm bảo điều kiện ổn định
tgđ <

B
= 0,72
2hg

tgβϕ < ϕy = 0,7

β® < 35o29'
βϕ < 34o59'

VËn tèc chuyển động khi quay vòng của xe phải thoả mÃn
25


TKMH. Lý thuyết ô tô

SV: Nguyễn Công Thành_lớp cơ khí « t« b_k42

⎛m⎞
V< Vϕ = 8,6 ⎜ ⎟
⎝s⎠

NhËn xÐt
ViÖc tÝnh toán động lực kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết
do tính tơng đối của các phép tính , và sự lựa chọn các hệ số trong quá

trình tính toán không chính xác so với thực tế. Trong thực tế , việc nghiên
cứu đánh giá chất lợng kéo của ôtô đợc thực hiện trên đờng hoặc trên
các bệ thử chuyên dùng.
______________________________________________________
Tài liệu tham khảo

- Lý thuyết ô tô - máy kéo . GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn (chđ biªn).
NXB Khoa häc kü tht. 2000.
- KÕt cÊu - tính toán ô tô . TS. Thái Nguyễn Bạch Liên (Chủ biên).
NXB Giao thông vận tải Hà Nội 1984.

26