TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CNKT Ô TÔ
BỘ MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ
------ ❧ ✪ ❧ ------

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ÔTÔ
Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô
Loại ô tô: Xe bán tải 2 cầu chủ động

Tải trọng/Số chỗ ngồi: 5 chỗ ngồi

Vận tốc chuyển động cực đại: 180 Km/h
Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: Ψmax = 0,04

Xe tham khảo: Ford Ranger Wildtrak 3.2L 4×4 AT
Nhóm thực hiện : Nhóm 13
Lớp: CNKT Ô TÔ 3
Hệ: Chính quy

Khóa: 11

Người hướng dẫn: GV. Nguyễn Anh Ngọc

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2018



Lời Nói Đầu
Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành
cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn
định và hiệu quả trong quá 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 toán 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
ôtô 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.
Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :
-

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ
Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Anh
Ngọc .

Nhóm thực hiện
Nhóm 13



Mục lục


CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe.

Các kích thước cơ bản:
STT

Thông số


Ký hiệu

Kích thước

Đơn vị

1

Chiều dài toàn bộ

L0


5362

mm

2

Chiều rộng toàn bộ

B0

1860


mm

3

Chiều cao toàn bộ

H0

1848

mm


4

Chiều dài cơ sở

L

3220

mm

5


Khoảng sáng gầm xe

H1

200

mm

6

Vận tốc tối đa


Vmax

180

Km/h

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:
1.2.1. Thông số theo thiết kế phác thảo:
–
–
–


Loại động cơ: Tubor Diesel 3.2l i5 TDCi
Dung tích xilanh: Vxl = 3198 (cc)
Công suất tối đa: Pmax = 200 (147KW) / 300

nN = 3000 ()
-Mômen xoắn tối đa: Mmax = 470 (N.m)
-Vận tốc lớn nhất: vmax = 180 (km/h) = 50 (m/s)

–

4



- Hệ thống truyền lực:
+ Hai cầu chủ động / 4x4
+ Hộp số tự động 6 cấp
1.2.2.Thông số chọn:
Trọng lượng bản thân: 2215 kg
Trọng lượng hành khách: 60 kg/người
Trọng lượng hành lí:
25 kg/người
Hiệu suất truyền lực:
Hệ số cản không khí:

K= 0,2
Hệ số cản lăn khi V<22 m/s là
1.2.3. Thông số tính chọn :
– Hệ số cản mặt đường tương ứng với Vmax
–
–
–
–
–
–

⇨

– Bán kính bánh xe : có kí hiệu: 265/60R18

⇨ Bán kính thiết kế của bánh xe:
r0 = 159 + . 25,4 = 387,6 (mm) = 0,3876 (m)

⇨ Bán kính động học và bán kính động lực học của bánh xe:
⇨ rb = rk = λ.r0
với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,930,95)
Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,94
→ rb = rk = 0,940,3876 = 0,3643 (m).
-


Diện tích cản chính diện:
F = 0,78.B0.H0 = 0,78 . 1,86 . 1,848= 2,681

-

Công thức bánh xe: 4x2

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô.
Xe Ford Ranger Wildtrak 3.2L 4×4 AT 5 chỗ :

5



+ Tự trọng (trọng lượng bản thân): G0 = 2215 (kG)
+ Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ...): Gh = 25 (kG)
→ Trọng lượng:

G = G0+n.(A+ Gh)

⇨
-

+ G0 – tự trọng
+ n – số người (n = 5)

+ A – khối lượng người
+ Gh – khối lượng hành lý

G = 2215 + 5.(60 + 25) = 2640 (kG)
Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2640 (kG)= 25872 (N)
Phân bố trọng lượng: xe bán tải trọng lượng tác dụng lên cầu sau (G1) chiếm từ
50% ÷ 60%.

⇨
⇨
-


Chọn G1 = 55%G
G1 = 55% . 2640 = 1452 (kG)= 14229,6 (N)
G2 = (1 – 55%) . 2640 = 1188 (kG)= 11642,4 (N)
Vậy G1 = 14229,6 (N); G2 = 11642,4 (N).

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ
-

Các đường đặc tính tốc độ 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 gồm:
+ Đường công suất: Ne = f(ne)
+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)
+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)
6


-

Ne = (Ne)max .
(1)

Đặt λ = . Đây là động cơ dầu diesel
(λ = 1,1 ÷ 1,25).
Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ dầu)
→

(Ne)max = =

(2)

+ Động cơ dầu 4 kỳ có buồng cháy phun trực tiếp:
a =0,5 ; b =1,5 ; c =1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm)
+ vmax = 180 ()

⇨

vmax = 180. = 50 ()

+ Nev = .
●
●

G = 2640 (kG) = 25872 (N)
vmax = 50 () > 22 (). Vậy hệ số cản lăn f được tính:

<=> = 0,04

●
●
●
●

K – hệ số cản khí động học (chọn K = 0,2)
F: diện tích cản chính diện, F = B0.H = 2,681 m2
Hiệu suất truyền lực: = 0,8
Hệ số cản tổng cộng của đường: = 0,04

→ Nev = 107836,25 w
Nev = 107,84 (Kw)

Vậy công suất động cơ của theo điều kiện cản chuyển động:
⇨

-

Nev = 107,84 (Kw)
-

Công suất cực đại của động cơ:
(2) → Nemax = 149,2 (Kw)
Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:
+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công

thức ledeman)
(1) → Ne = (Ne)max . (kW)
Trong đó :
- Ne max và nN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương
ứng
- Ne và ne : công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính
+ Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác
nhau :
Me = 9550.

(N.m)


+ Lập bảng:
7


- Các thông số nN; Ne ; Me đã có công thức tính
- Cho λ = với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1
- Kết quả tính được ghi ở bảng:
Bảng 1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

ne
300
600

900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000

ne/nN
0.1
0.2

0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1

Ne
9.5488
22.6784

38.4936
56.0992
74.6000
93.1008
110.7064
126.5216
139.6512
149.2000

Me
304.0051
361.006

408.5068
446.5075
475.008
494.0083
503.5084
503.5084
494.0083
475.008

Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với
Công suất Ne(Kw) và Mômen xoắn Me(N.m):


Hình 1. Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

- Nhận xét :
●

Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :
Xuất phát từ công thức
Me=
⇨
⇨
⇨
⇨


●

Memax
Memax= 503,5 (N.m)

Trị số công suất Nemax ở trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khác
phục các lực cản chuyển động. Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng
thêm phần công khắc phục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì
vật phải chọn công suất lớn nhất là :
Nemax = 1,1.Nemax = 1,1.149,2 = 164,12 (Kw)


2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
-

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :
itl = i0 . ih . ic . ip
Trong đó : + itl – tỷ số truyền của HTTL
8


+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính
+ ih – tỷ số truyền của hộp số
+ ic – tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng

+ ip – tỷ số truyền của hộp số phụ
-

Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1

2.2.1. Tỷ số truyền của truyền lực chính.
- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn
nhất ở tay số cao nhất của hộp số.
- Ta có:
i0 = 0,105
Trong đó:


+ rbx = 0,3643 (m)

+ ne max – số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất
+ vmax = 180 (km/h) – tốc độ lớn nhất của ôtô
+ ihc = 1 – tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số
+ ipc = 1– tỷ số truyền của hộp phân phối chính
⇨

i0 = 0,105 . = 2,29

2.2.2. Tỷ số truyền của hộp số.
2.2.2.1 Tỷ số truyền của tay số 1.

–

Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đẩm bảo khắc
phục được lực cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động

–

không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động.
Theo điều kiện chuyển động, ta có:
Pk max Pψ max + PW
Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ
Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

PW – lực cản không khí
Khi ôtô chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua
●
●
●

–

–

-


lực cản không khí PW
Vậy : Pk max =
⇨ ψmax.G
⇨
(Me max = 503,5 [N.m] )
⇨
= 0.41
(3)
Mặt khác, Pk max còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với
mặt đường:
Pk max Pφ = mk.Gφ.φ
⇨


mkGφφ

⇨
9


Trong đó:

+ mk – hệ số lại tải trọng (mk =1)
+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động
+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8 : đường


tốt)
+ rk – bán kính động học của xe
⇨

= 4,49

⇨

Chọn ih1 = 3

(4)


2.2.2.2. Tỷ số truyền của các tay số trung gian.
–
–

Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo ‘cấp số nhân’
Công bội được xác định theo biểu thức:
q=
Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 6)

+ ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 3)
+ ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih6 = 1)

q = = 1,316
Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức sau:
⇨

–

ihi = =
Trong đó: ihi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i = 1; 2;…; n-1)
–

–


Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:
+ Tỷ số truyền của tay số 2:

ih2 = = = 2,28

+ Tỷ số truyền của tay số 3:

ih3 = = = 1,73

+ Tỷ số truyền của tay số 4:

ih4 = = = 1,316


+ Tỷ số truyền của tay số 5:

ih5 = = = 1

Tỷ số truyền của tay số lùi:

ihl = 1,2ih1 = 1,23 = 3,6

(5)

Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:


Pφ = mk.Gφ.φ
⇨

mk.Gφ.φ
⇨

⇨
–

= 4 ,5


(6)

Từ (5) + (6) → ihl = 3,6
2.2.2.3. Tỷ số truyền của các tay số
10


Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:
Tay số
Tỷ số
truyền


1

2

3

4

5

6


lùi

3

2,4

1,93

1,55

1.246


1.00

3,6

2.3.Xây dựng đồ thị.
2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô.
-

Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô:
Pk = P f + P i + P j + P w
Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động
Pki = =


(a)

+ Pf – lực cản lăn

Pf = G.f. = G.f (do = 0)

+ Pi – lực cản lên dốc

Pi = G.= 0 (do = 0)

+ Pj – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)

Pj = ..j
Pw = K.F.v2

+ Pw – lực cản không khí
- Vận tốc ứng với mỗi tay số
(b)

Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền

ne

ne/n

N

Ne

Me

v1

v2

v3


v4

v5

300

0.1

9.5488

304.0051


1.66

2.18

2.87

3.78

4.97

600


0.2

22.6784

361.006

3.32

4.36

5.75


7.56

900

0.3

38.4936

408.5068

4.97


6.54

8.62

1200

0.4

56.0992

446.5075


6.63

1500

0.5

74.6000

1800

0.6


93.1008

2100

0.7

110.7064

2400

0.8


126.5216

2700

0.9
139.6512
Bảng
2.Giá

11.34
15.1
2

18.9
0
22.6
8
26.4
5
30.2
3
34.0
số 1
37.7
9


9.95
14.9
2
19.8
9

3000

1

149.2000


8.73 11.50
10.9
14.3
475.008
8.29
1
7
13.0
17.2
494.0083 9.95
9

5
15.2
503.5084 11.60
7
20.12
13.2
17.4
23.0
503.5084
6
5
0

14.9
19.6
494.0083
2
trị
lực kéo ứng
với3 mỗi25.87
tay
16.5
475.008
8
21.81 28.75


24.87
29.8
4
34.8
1
39.7
9
44.7
6
49.7
3


Pk1
4586.
4
5446.
3
6162.
9
6736.
2
7166.
2

7452.
8
7596.
2
7596.
2
7452.
8
7166.
2

Pk2

3485.
6
4139.
2
4683.
8
5119.5
5446.
3
5664.
2
5773.

1
5773.
1
5664.
2
5446.
3

Pk3
2644.
8
3140.

7
3554.
0
3884.
6
4132.
5
4297.
8
4380.
5
4380.

5
4297.
8
4132.
5

Pk4

Pk5

2011.9
2389.

1
2703.
5
2955.
0
3143.
6
3269.
3
3332.
2
3332.

2
3269.
3
3143.
6

1528.8
1815.4
2054.3
2245.4
2388.7
2484.3

2532.1
2532.1
11
2484.3
2388.7


Phương trình cân bằng lực cản Pc.
P c= P f + P w
Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió
Pc = fG + KFv²


(trang 52)

f = f0 khi v 22 m/s
f = f0 +
-

Với ta chọn

Lập bảng tính Pc, P

V (m/s)


0

20

30

40

50

Pc (N)


388,08

602,56

1103,5

1659,952

2375,38

Pᵩ (N)


13660.4

13660.4

13660.4

13660.4

13660.4

Bảng 3. Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số


Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

Pφ = Gφ.mk2.φ
Trong đó:
+ mk2 – hệ số phân bố lại tải trọng ở cầu sau( cầu sau chủ động
mk2 = 1,1 ) Chọn mk2 = 1,2.
+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động.
+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8)
Pφ = Gφ.mk2.φ =14229,6.1,2.0,8=13660,4 N

Dựng đồ thị Pk =f(v) và P=f(v):


Hình 2. Đồ thị cân bằng lực kéo
-

Nhận xét:
+ Trục tung biểu diễn Pk , Pc , P . Trục hoành biểu diễn v (m/s)
12


+

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 ôtô
–


Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:
Nk = Nf + Ni + Nj + NW

–

Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định
theo công thức:

Nki = Ne.
–


Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

13


ne

ne/nN

Ne

Nk


v1

v2

v3

v4

v5

300


0.1

9.5488

8

1.66

2.18

2.87


3.78

4.97

600

3.32

4.36

5.75


7.56

9.95

900

0.2 Bảng 22.6784
18 ô tô
4. Công suất của
0.3
38.4936

31

4.97

6.54

8.62

11.34

14.92


1200

0.4

56.0992

45

6.63

8.73


11.5

15.12

19.89

1500

0.5

74.6


60

8.29

10.91

14.37

18.9

24.87


1800

0.6

93.1008

74

9.95

13.09


17.25

22.68

29.84

2100

0.7

110.7064


89

11.6

15.27

20.12

26.45

34.81


2400

0.8

126.5216

101

13.26

17.45


23

30.23

39.79

2700

0.9

139.6512


112

14.92

19.63

25.87

34.01

44.76


3000

1

149.2

119

16.58

21.81


28.75

37.79

49.73

14


Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị Nc theo bảng trên:
–


Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:
Nc = Nf + N= G.f.cos.V + K.F.V3 = V(G.f + K.F.V2). 10-3 (kW)
Từ đó ta có bảng sau:
Bảng 5. Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số
V(m/s)

0

5

15


25

35

50

Nc(Kw)

0

2,007


7,630

22,123

47,664

118,769

Hình 3. Đồ thị cân bằng công suất của ôtô
2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học.
-


Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản
không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô. Tỷ số này được ký hiệu là “D”

D====f+i+.
-Xây dựng đồ thị

Di = (-KFv²)
vi =

ne
300
600

900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000

Me
304
361

409
447
475
494
504
504
494
475

-

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 ngoài, D = f(v)
Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

v1
1.66
3.32
4.97
6.63
8.29

9.95
11.6
13.26
14.92
16.58

v2
2.18
4.36
6.54
8.73
10.91

13.09
15.27
17.45
19.63
21.81

v3
2.87
5.75
8.62
11.5
14.37

17.25
20.12
23
25.87
28.75

v4
3.78
7.56
11.34
15.12
18.9

22.68
26.45
30.23
34.01
37.79

v5
4.97
9.95
14.92
19.89
24.87

29.84
34.81
39.79
44.76
49.73

D1
0.177244
0.2104
0.237962
0.259929
0.276302

0.287079
0.292265
0.291854
0.285848
0.274247

Bảng 6:Nhân tố động lực học

D2
0.134679
0.159798
0.180612

0.19712
0.209324
0.217223
0.220817
0.220106
0.215091
0.20577

D3
0.102144
0.121064
0.136626

0.148827
0.157671
0.163153
0.165279
0.164042
0.15945
0.151493

D4
0.077621
0.091774
0.103213

0.111937
0.117946
0.12124
0.121824
0.11969
0.11484
0.107276

D5
0.058844
0.069183
0.077185

0.082847
0.086166
0.08715
0.085795
0.082094
0.076061
0.067688
15


Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau :


`Bảng 7. Nhân tố động lực học theo điều kiện bám
V(m/s)
Dᵩ
f

0
0
0.015

5
0.52748
0.015


15
0.52334
0.015

25
0.51505
0.025

35
0.50261
0.0273


50
0.47619
0.04

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

Hình 4. Đồ thị nhân tố động lực học ôtô
-

Nhận xét:
+ Dạng của dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị

+

lực kéo Pk = f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn.
Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max ở từng
tay số) thì ôtô chuyển động ổn định, vì trong trường hợp này thì sức cản
chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm và nhân tố động lực học D tăng.
Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i là vùng làm việc không ổn định ở từng

+

-


tay số của ôtô.
Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả

năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = ψmax
Vùng chuyển động không trượt của ôtô:
+ Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi
+
+

điều kiện bám của các bánh xe chủ động với mặt đường.
Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ được xác định như sau:
Dφ = =

+ Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D
phải thoả mãn điều kiện sau :
Ψ D Dφ
+

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 khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc
-


Biểu thức tính gia tốc :

J = .g
16


-

Khi ôtô chuyển động trên đường bằng(α= 0) thì:
⇨


Trong đó:

Ji = .g

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


= 1+0.05(1+ihi²)
Tay số

1

2

3

4

5


δJ

1,5

1.31

1.20

1.14

1.10


Bảng 8. Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0
Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0.(1+)
-

Lập bảng tính toán các giá trị ji theo vi ứng với từng tay số:

17



-

v1

v2

v3

v4

v5


D1

D2

D3

D4

D5

J1


J2

J3

J4

J5

1.66

2.18


2.87

3.78

4.97

0.1772
14

0.1346
28


0.1020
56

0.0774
67

0.0585
79

1.0597
99


0.8949247
11

0.7109
55

0.5369
96

0.3882
45


3.32

4.36

5.75

7.56

9.95

0.2102
81


0.1595
93

0.1207
09

0.0911
59

0.0681
18


1.2758
37

1.0816906
62

0.8632
87

0.6547
01


0.4732
33

8.62

11.3

14.9

0.2376


0.1801

0.1358

0.1018

0.0747
89

1.4549
49


1.2354870
58

0.9867
52

0.7464
24

0.5326
68


8.73

11.5

15.1
2

19.8
9

0.2594
56


0.1963

0.1474
04

0.1094
76

0.0785
9


1.5971
14

1.3562868
42

1.0813
01

0.8121
65


0.5665
29

8.29

10.9
1

14.3
7

18.9


24.8
7

0.2755
62

0.2080
43

0.1554
49


0.1141
01

0.0795
1

1.7023
39

1.4441370
34


1.1470
02

0.8519
25

0.5196
21

9.95


13.0
9

17.2
5

22.6
8

29.8
4


0.2860
14

0.2153
79

0.1599
51

0.1157
04


0.0775
68

1.7706
25

1.4990173
37

1.1837
66


0.8214
84

0.4780
93

11.6

15.2
7

20.1

2

26.4
5

34.8
1

0.2908
17

0.2183

08

0.1609
23

0.1142
96

0.0727
55

1.8020

03

1.5209277
53

1.1917
02

0.7934
53

0.4065

91

13.2
6

17.4
5

23

30.2
3


39.7
9

0.2899
62

0.2168
29

0.1583
49


0.1098
55

0.0650
56

1.7964
15

1.5098686
12


1.1274
81

0.7368
63

0.3048
97

14.9


19.6

25.8

34.0

44.7

0.2834

0.2109


0.1522

0.1023

1.7538

1.4658399

1.0661

0.6518


0.1734

4.97
6.63

6.54

96 tốc ứng
52 với mỗi
27 tay số
29
Bảng 9.4 Giá2trị gia


18


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

Hình 5. Đồ thị gia tốc ôtô
-

Nhận xét:
+ Gia tốc cực đại của ôtô lớn nhất ở tay số một và giảm dần đến tay số
+


cuối cùng.
Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 1,66 (m/s) tương ứng với số vòng quay

+

ổn định nhỏ nhất của động cơ nmin = 300 (vòng/phút).
Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li
hợp trượt và bướm ga mở dần dần.

+ Ở tốc độ v = 49.73 (m/s) thì jv ≈ 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng tốc
2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc

2.3.5.1. Xây dựng đồ thị gia tốc ngược
-

Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:
Từ CT: j = → dt = .dv

-

Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là:
t = dv
+ ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2
+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị = f(v); v = v 1 ; v


= v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược.
⇨

Thời gian tăng tốc toàn bộ:

19


n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)
-


(vì tại j = 0 → = . Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 47,5 (m/s)
Lập bảng tính giá trị theo v:

v1

v2

v3

v4

v5


1/J1

1/J2

1/J3

1/J4

1/J5

1.66


2.18

2.87

3.78

4.97

0.9435748

1.117412


1.406558

1.862211

2.575694

3.32

4.36

5.75


7.56

9.95

0.7837991

0.924479

1.158363

1.527416


2.113122

4.97

6.54

8.62

11.34

14.92


0.6873091

0.809397

1.013426

1.339722

1.877344

6.63


8.73

11.5

15.12

19.89

0.6261294

0.737307


0.924812

1.231277

1.765135

8.29

10.91

14.37


18.9

24.87

0.871838

1.173812

1.92448

9.95


13.09

Bảng 10. Giá trị 1/j ứng với 0.587427
từng tay số 0.692455
17.25

22.68

29.84

0.5647723


0.667104

0.844761

1.217308

2.091642

11.6

15.27


20.12

26.45

34.81

0.554938

0.657493

0.839136


1.260314

2.459472

13.26

17.45

23

30.23


39.79

0.5566642

0.662309

0.886933

1.357104

3.279792


14.92

19.63

25.87

34.01

44.76

0.5701617


0.682203

0.937911

1.534129

5.76635

16.58

21.81


28.75

37.79

49.73

0.5972208

0.720025

1.026115


1.85746

83.55449

20


Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị = f(v):
Hình 6. Đồ thị gia tốc ngược
2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô
❖


Xác định Vimax theo phương pháp giải tích:
Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốc
tại thời điểm chuyển số(Vmax)
➢

Ta có: tại vị trí Vmax1

⇨

=> =


Với + D =

(1)

(2)

+ f=

(3)

+
Mặt khác:

⇨

(4)

Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau:

Thay số vào phương trình ta được
V1max= 16.58 (m/s)
Tính toán tương tự cho các lần chuyển số tiếp theo ta có các vận tốc lần lượt như
sau:
21



➢
➢
➢
➢
➢

V1max= 16.58 (m/s)
V2max= 21.81 (m/s)
V3max= 28.75 (m/s)
V4max= 37.79 (m/s)
V5max= 49.73 (m/s)


a) Thời gian tăng tốc
Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp
sang số cao là tại Vmax của từng tay số.

Tính gần đúng theo công thức:

(s)
b) Quãng đường tăng tốc
dS = v.dt →
Từ đồ thị t = f(v)
Ta có : Si = – với phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1 ; t

= t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc.
Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax :

2.3.5.3. Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của
ôtô
- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số.
+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyển số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái,
kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ôtô.
+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến
2s
(Với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyển số có thể cao hơn từ
25 ÷ 40%)

22


- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe
có trình độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau):
Δv =

(m/s)

Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường .f = f0
+ g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2])
+ t – thời gian chuyển số [s]

+ δj = 1 + 0,05.[1 + ()2.(ip)2]
Từ công thức trên ta có bảng sau:
Bảng 11. Độ giảm vận tốc khi sang số
số 1 → số 2

δi
1.31

số 2 → số 3
số 3 → số 4
số 4 → số 5


1.24
1.19
1.15

Δt (s)
chọn:
∆t = 1(s)

Δv (m/s)
0,18
0,24
0,35

0,53

- Lập bảng:

V(m/s)

1/j(s2)

0
1.66

0

0.943402

3.32

(s)

t(s)

S(m)

0


0

0

0.783024

0.783024

1.299819

0.783323


1.433182

2.216205

11.0367

4.97

0.68649

1.212596


3.428801

28.42476

6.63

0.62492

1.08847

4.517271


52.40035

8.29

0.585764

1.004868

5.522139

82.39032


9.95

0.562561

0.95311

6.475249

118.1085

11.6


0.55204

0.919546

7.394795

159.3578

13.26

0.55286


0.917067

8.311862

206.6329

14.92

0.565119

0.927923


9.239784

260.3771
23


16.58

0.590406

0.959086


10.19887

321.2644

17.45

0.651728

0.540328

10.7392


365.4549

19.63

0.668064

1.438573

12.17777

451.5518


21.81

0.700704

1.491957

13.66973

566.4736

23


0.851808

0.923745

14.59347

653.9335

25.87

0.888875


2.49788

17.09135

835.2544

28.75

0.954933

2.655084


19.74644

1078.55

30.23

1.217425

1.607545

21.35398


1259.458

34.01

1.317796

4.791568

26.14555

1679.59


37.79

1.491458

5.30949

31.45504

2258.472

39.79


2.189654

3.681112

35.13615

2725.863

44.76

2.735947


12.24012

47.37627

4005.664

49.73

4.014815

16.77564


64.15191

6061.714

Bảng 12: thời gian và quãng đường tăng tốc

2.3.5.4. Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc.

Hình 7. Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc

24



KẾT LUẬN
Qua bài tập lớn này, chúng em đã biết tính toán được tỉ số truyền, sức kéo
của ôtô. Và thấy được ảnh hưởng của nhân tố động lực học tới khả năng tăng tốc
của xe. Trên đây chỉ là tính toán dựa trên cơ sở lí thuyết và lựa chọn các hệ sô
nên số liệu có tính tương đối, không chính xác so với thực tế. Trong thực tế, việc
đánh giá các thông số của ôtô được thực hiện trên đường hoặc trên bệ thử chuyên
dùng.

25