BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THƠNG
----------------

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
THIẾT KẾ – TÍNH TỐN Ô TÔ

Giáo viên hướng dẫn

: Th.s Huỳnh Trọng Chương

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Tấn Đạt

Mã số sinh viên

: 59130268

Lớp

: 59.CNOT2

KHOA KỸ THUẬT GIAO THƠNG
Khánh Hịa – 2020


BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN THIẾT KẾ - TÍNH TỐN Ơ TƠ

Thực hiện
Xác định các thơng số liên quan khi ô tô thiết kế, cần:
- Chuyên chở: 7 người
- Vận tốc lớn nhất (Vmax): 200 km/h

Nội dung thực hiện
1. Tổng quan về thiết kế kỹ thuật ơ tơ
2. Tính tốn sức kéo ơ tơ
3. Hình thang lái
4. Kết luận

Giáo viên quản lý học phần

Huỳnh Trọng Chương

Học kỳ năm học 2020/2021


LỜI CAM ĐOAN

Cam đoan về đồ án học phần “Thiết kế  tính tốn ơ tơ” là q trình tìm hiểu của
cá nhân trong thời gian qua. Mọi số liệu, hình ảnh, phân tích trong đồ án học phần và
kết quả nghiên cứu là tự tìm hiểu một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ
ràng.
Xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu có sự khơng trung thực trong thơng tin sử
dụng trong đồ án học phần.
Khánh Hòa, ngày 13, tháng 12, năm 2020
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Tấn Đạt


LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Th.s Huỳnh Trọng Chương, giảng
viên môn Đồ án học phần “Thiết kế – tính tốn ơ tơ”, Trường Đại học Nha Trang đã
trang bị giúp em những kỹ năng cơ bản và kiến thức cần thiết để hoàn thành được đồ
án này.
Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án do kiến thức chuyên ngành của em còn hạn
chế nên khơng thể tránh khỏi một vài thiếu sót khi trình bày và đánh giá vấn đề. Rất
mong nhận được sự góp ý, đánh giá của các thầy cơ bộ mơn để đề tài của em thêm
hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đồ án học phần “Thiết kết – tính tốn ơ tơ” gồm có 2 chương. Ơ chương thứ nhất
thì nêu tổng quan về thiết kế kỹ thuật ô tô, trong chương này sẽ có những bảng đưa ra
những khoảng giá trị của các thông số để ta chọn sau đó qua chương thứ hai bắt đầu
xác định và tính tốn các thơng số của ơ tơ như trọng lượng, nhân tố cản khơng khí, hệ
số cản tổng cộng, lực bám, lực cản bánh xe, tính chọn lốp xe,…rồi tiến hành vẽ các
đường đặc tính của ơ tơ như: đặc tính ngồi của động cơ, cân bằng cơng suất, cân bằng
lực kéo, nhân tố động lực học khi chưa tải và có tải,…Ngồi ra ở chương hai cịn tính
tốn hệ thống dẫn hướng của ơ tơ trong đó ta tính tốn hình thang lái và xác định các
góc đặt của bánh xe. Và cuối cùng là tính lực và phản lực tác động lên các bánh xe của
ô tơ.
Đồ án học phần “Thiết kết – tính tốn ơ tô” nhằm cung cấp cho sinh viên kiến

thức về kết cấu, ngun lý hoạt động và phương pháp tính tốn, thiết kế các cơ cấu, hệ
thống ô tô đồng thời giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng tính tốn, thiết kế các cơ cấu, hệ
thống, phục vụ nghiên cứu, bảo dưỡng, sả chữa, khai thác kỹ thuật ô tô hiệu quả.

I


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................I
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................II
TÓM TẮT KHÓA LUẬN........................................................................................III
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ............................................................................iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT.......................................................iii
PHẦN MỞ ĐẦU.......................................................................................................vii

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KỸ THUẬT Ô TÔ........................8
1.1. Ô TÔ....................................................................................................................... 8
1.1.1. Chủng loại ô tô.....................................................................................................8
1.1.2. Hệ số cản mặt đường và môi trường ô tô di chuyển.............................................3
1.1.3. Lực và phản lực ô tô ở trạng thái tĩnh..................................................................5
1.1.3.1. Phân bố trọng lượng.........................................................................................5
1.1.3.2. Trọng lượng ơ tơ...............................................................................................6
1.1.3.3. Trọng lượng tồn bộ ơ tơ đặt lên điểm tiếp xúc bánh xe và mặt đường ngang.......7
1.1.4. Lốp xe.................................................................................................................. 8
1.1.5. Vận tốc nhỏ nhất..................................................................................................9
1.2. ĐỘNG CƠ..............................................................................................................9
1.2.1. Khái quát.............................................................................................................. 9
1.2.2. Năng lượng hoạt động........................................................................................10

1.2.3. Đường đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong....................................................10
1.3. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ......................................................................13
1.3.1. Tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực ô tô thiết kế...........................................13
1.3.1.1. Khái quát........................................................................................................13
1.3.1.2. Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ô tô.......................................................14
1.3.1.3. Tỷ số truyền số lùi trong hộp số chính............................................................15
1.3.1.4. Tỷ số truyền trung gian trong hộp số chính.....................................................15
1.3.2. Bố trí các cụm chi tiết trong hệ thống truyền lực trong ô tô thiết kế..................17
1.4. CƠNG SUẤT Ơ TƠ..............................................................................................20
1.4.1. Cơng suất động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của ô tô thiết kế............................20
II


1.4.2. Công suất lớn nhất của động cơ.........................................................................20
1.5. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA Ơ TƠ.........................................................................21
1.5.1. Cân bằng cơng suất của ơ tơ...............................................................................21
1.5.1.1. Phương trình cân bằng cơng suất của ơ tơ.....................................................21
1.5.1.2. Đồ thị cân bằng công suất ô tô.......................................................................22
1.5.2. Cân bằng lực kéo của ơ tơ..................................................................................23
1.5.2.1. Đường đặc tính cân bằng lực kéo của ô tô......................................................23
1.5.2.2. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô....................................................................24
1.5.3. Nhân tố động lực học của ô tô...........................................................................24
1.5.3.1. Nhân tố động lực học......................................................................................24
1.5.3.2. Đồ thị nhân tố động lực học............................................................................25

Chương 2. CHỌN VÀ TÍNH TỐN..................................................................27
2.1. CÁC THÔNG SỐ.................................................................................................27
2.1.1. Yêu cầu của xe thiết kế......................................................................................27
2.1.2. Chủng loại ô tô thiết kế......................................................................................27
2.1.3. Xe mẫu............................................................................................................... 27

2.1.4. Chọn kích thước cho ô tô thiết kế......................................................................28
2.1.5. Chọn mặt đường cho ô tô thiết kế đạt vận tốc lớn nhất......................................29
2.1.6. Chọn sơ bộ động cơ...........................................................................................29
2.1.7. Chọn vận tốc nhỏ nhất cho ô tô thiết kế.............................................................30
2.1.8. Chọn một số tỷ số truyền trong hộp số chính và phụ.........................................30
2.1.9. Chọn các thơng số liên quan đến hệ thống truyền lực........................................30
2.1.10. Chọn thông số liên quan đến trọng lượng ô tô.................................................31
2.1.11. Chọn trọng lượng phân bố lên các bánh xe ở các phía trục cầu........................31
2.1.12. Thông số lốp xe (phụ lục 1).............................................................................32
2.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ Ô TÔ THIẾT KẾ.................................................32
2.2.1. Xác định trọng lượng của ô tô thiết kế...............................................................32
2.2.2. Xác định trọng lượng của ô tô thiết kế phân bố trên mỗi bánh xe......................32
2.2.3. Nhân tố cản khơng khí.......................................................................................34
2.2.4. Hệ số bám và hệ cản tổng cộng giữa mặt đường và các bánh xe.......................34
2.2.5. Lực bám và lực cản bánh xe chủ động tiếp xúc mặt đường...............................34
2.2.6. Tính và chọn lốp xe............................................................................................35
2.2.7. Tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực của ô tô thiết kế....................................35
2.3. CÔNG SUẤT Ô TÔ..............................................................................................38
III


2.3.1. Công suất ô tô thiết kế.......................................................................................38
2.3.2. Chọn động cơ.....................................................................................................38
2.4. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH............................................................................................38
2.4.1. Xây dựng đường đặc tính động cơ đốt trong loại piston....................................38
2.4.2. Xây dựng đường đặc tính cân bằng cơng suất ơ tơ.............................................40
2.4.3. Xây dựng đường đặc tính cân bằng lực kéo ô tô................................................43
2.4.4. Xây dựng đường đặc tính nhân tố động lực học của ơ tơ...................................45
2.4.4.1. Đường đặc tính nhân tố động lực học của ơ tơ khi chất đủ tải........................45
2.4.4.2. Đường đặc tính nhân tố động lực học của ô tô khi thay đổi tải trọng.............47

2.5. HỆ THỐNG DẪN HƯỚNG Ơ TƠ.......................................................................48
2.5.1. Hình thang lái....................................................................................................48
2.5.2. Các góc đặt bánh xe dẫn hướng.........................................................................54
2.5.2.1. Góc nghiêng ngang Kingpin...........................................................................54
2.5.2.2. Góc Caster......................................................................................................55
2.5.2.3. Góc Camber....................................................................................................56
2.6. LỰC VÀ PHẢN LỰC TÁC ĐỘNG TỪ MẶT ĐƯỜNG LÊN CÁC BÁNH XE..57
2.6.1. Theo phương dọc ô tô........................................................................................57
2.6.2. Theo phương ngang ô tô....................................................................................58

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
IV


Hình 1.1a. Sơ đồ kích thước xe con...............................................................................1
Hình 1.1b. Sơ đồ kích thước xe khách...........................................................................1
Hình 1.1c. Sơ đồ kích thước xe tải.................................................................................2
Hình 1.2. Các thơng số ơ tơ............................................................................................5
Hình 1.3. Giới thiệu thơng số lốp xe..............................................................................8
Hình 1.4. Các động cơ có thể lắp đặt trên ơ tơ...............................................................9
Hình 1.5. Đường đặc tính ngồi động cơ đốt trong loại piston....................................11
Hình 1.6. Sơ đồ được bố trí động cơ............................................................................18
Hình 1.7. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động................................................................19
Hình 2.1. Sơ đồ kích thước xe con...............................................................................27
Hình 2.2. Đường đặc tính ngồi động cơ.....................................................................40
Hình 2.3. Đường đặc tính cân bằng cơng suất ơ tơ......................................................43
Hình 2.4. Đường đặc tính cân bằng lực kéo ơ tơ..........................................................45
Hình 2.5. Đường đặc tính nhân tố động lực học ơ tơ...................................................47
Hình 2.6. Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi..........................48
Hình 2.7. Kích thước cơ sở ơ tơ thiết kế......................................................................49

Hình 2.8. Hình thang a, b, c sẽ lắp khung kích thước cơ sở.........................................49
Hình 2.9. Hình thang lái b, c khi lắp vào khung kích thước cơ sở ABNM...................50
Hình 2.10. Giao điểm phương vng góc với véctơ vận tốc của 2 bánh xe dẫn hướng......50
Hình 2.11. Đồ thị so sánh đường đặc tính lý thuyết và thực tế.....................................53
Hình 2.12. Đường tâm Kingpin nghiêng ngang...........................................................54
Hình 2.13. Góc Caster..................................................................................................55
Hình 2.14. Góc Camber...............................................................................................56
Hình 2.15. Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên.....................................................57
Hình 2.16. Sơ đồ lực tác dụng khi xe đứng yên trên dốc nghiêng ngang.....................58

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Hệ số bám và hệ số cản lăn của mặt đường và bánh xe.................................4
V


Bảng 1.2. Các hệ số K, F, và W các chủng loại ô tô.......................................................5
Bảng 1.3. Trọng lượng phấn bố theo %Gi.....................................................................6
Bảng 1.4. Tốc độ tối đa của lốp có thể tra trong bảng....................................................8
Bảng 1.5. Tải trọng tương ứng với số liệu trong ký hiệu lốp xe.....................................8
Bảng 1.6. Khoảng giá trị vận tốc nhỏ nhất.....................................................................9
Bảng 1.7. Giá trị các hệ số thực nghiệm của ĐCĐT....................................................11
Bảng 1.8. Các khoảng giá trị số vòng quay ứng với động cơ sử dụng nhiên liệu.........12
Bảng 1.9. Giá trị trung bình ηt bằng thực nghiệm........................................................20
Bảng 2.1. Bảng kê tỷ số truyền các tay số truyền trong hộp số chính..........................37
Bảng 2.2. Một số giá trị số vịng quay trục khuỷu động cơ (ne).....................................c
Bảng 2.3. Tập hợp các giá trị Ne, Me theo số vòng quay ne..........................................c
Bảng 2.4. Giá trị Nk theo Ne.........................................................................................d
Bảng 2.5. Giá trị ve theo ne...........................................................................................d
Bảng 2.6. Giá trị ve, fv, Ne, Nk, Nfv, Nω, (Nfv+Nω) theo ne........................................e

Bảng 2.7. Giá trị ve, fv, Me, Pφ, Pki, Pfv, Pω, (Pfv+Pω) theo ne...................................f
Bảng 2.8. Giá trị ve, fv, Pφ, Pki, Pfv, Pω, (Pφ–Pω)/Ga, (Pkij – Pω) theo ne..................g
Bảng 2.9. Giá trị nhân tố động lực học ô tô ứng với tải trọng thay đổi...........................j
Bảng 2.10. Giá trị lt,tt khi thay đổi α.........................................................................j

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

a

Khoảng cách từ trục trước đến trọng tâm G
VI


a, b, c

Hệ số thực nghiệm của động cơ

b

Khoảng cách từ trục sau đến trọng tâm G

B

Chiều rộng bao

C0

Khoảng cách hai vệt bánh xe phía trước

D


Nhân tố động lực học của ô tô

Daij

Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với khi đủ tải ở tay số
truyền i và tỷ số truyền (j) hộp số phụ

Dx

Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng mới

fv

Hệ số cản lăn giữa các bánh xe với mặt đường

F

Diện tích cản chính diện

g

Gia tốc trọng trường

ge

Suất tiêu hao nhiên liệu

G


Trọng tâm của xe khi chất đầy tải

G0

Trọng lượng bản thân xe khi chưa chất tải

Ge

Tải trọng hữu ích

Ghh

Trọng lượng hàng hóa

Ghl

Trọng lượng hành lý trung bình của một người mang theo

Gi

Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ

Gi1,Gi2

Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ được phân bố theo thứ tự lên các
bánh xe của trục cầu trước và trục sau

Gng

Trọng lượng trung bình một người tham gia


GT

Tiêu hao nhiên liệu trong một giờ

Gx

Trọng lượng mới của ô tô

Gφ

Trọng lượng bám của bánh xe chủ động ô tô

H

Chiều cao bao

HG

Chiều cao trọng tâm
VII


i

Độ dốc của mặt đường

i0

Tỷ số truyền trong truyền lực chính


icc

Tỷ số truyền trong truyền lực cuối cùng

ih1

Tỷ số truyền trong hộp số chính, ở tay số truyền thấp nhất (1)

ihi

Tỷ số truyền trong hộp số chính, ở tay số thứ (i)

ihn

Tỷ số truyền trong hộp số chính, ở tay số truyền cao nhất (n)

ipj

Tỷ số truyền trong hộp số phụ; có tỷ số truyền (j)

ipt

Tỷ số truyền trong hộp số phụ; có tỷ số truyền thấp (t)

ipc

Tỷ số truyền trong hộp số phụ; có tỷ số truyền cao (c)

it


Tỷ số truyền của hệ thống truyền động

itij

Tỷ số truyền của hệ thống truyền động ơ tơ với hộp số chính ở
tay số truyền thứ i và tỷ số truyền (J) hộp số phụ

iti

Tỷ số truyền của hệ thống truyền động ô tô với hộp số chính ở
tay số truyền thứ i (khơng có hộp số phụ)

j

Gia tốc tịnh tiến của ô tô

K

Hệ số cản không khí

L

Chiều dài bao

L0

Chiều dài cơ sở

Memax


Mơ men động cơ lớn nhất

nemin

Số vịng quay nhỏ nhất trục khuỷu động cơ làm việc ổn
định chế độ toàn tải

nemax

Số vòng quay lớn nhất trục khuỷu động cơ

neN

Số vòng quay trục khuỷu ứng với giá công suất lớn nhất Nemax

neM

Số vịng quay trục khuỷu ứng với giá trị mơ men động cơ lớn
nhất Memax

nng

Số lượng người tham gia
VIII


Ne

Công suất phát ra của động cơ


Nemax

Công suất cực đại của động cơ

Nevmax

Công suất động cơ ứng với vận tốc lớn nhất

Nf

Công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn

Ni

Công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc

Nj

Công suất tiêu hao để thắng lực cản qn tính

Nt

Cơng suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực

Nω

Công suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí

Pc


Lực cản chuyển động của ơ tơ

Pi

Lực cản dốc

Pj

Lực qn tính

Pk

Lực kéo tiếp tuyến của ô tô

Pkij

Lực kéo tiếp tuyến phát ra tại các bánh xe chủ động ứng với từng
tay số thứ i và tỷ số truyền (j) hộp số phụ

Pf

Lực cản lăn

Pω

Lực cản khơng khí

Pφ


Lực bám giữa bánh xe chủ động của ô tô với mặt đường

Pψ

Lực cản tổng cộng của mặt đường

q

Cơng bội

rb

Bán kính lăn lốp xe

ro

Bán kính thiết kế của bánh xe.

v

Vận tốc ô tô thiết kế

vmin

Vận tốc nhỏ nhất

vmax

Vận tốc lớn nhất


W

Nhân tố cản khơng khí ơ tơ
IX


W0

Khoảng cách 02 tâm trụ đứng (KingPin)

Zi1,Zi2

Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên các bánh xe ô tơ
phía trục caaug trước và trục cầu sau

ωe, ne

Thứ tự là tốc độ góc và số vịng quay của trục khuỷu động cơ;

ωb, nb

Thứ tự là tốc độ góc và số vòng quay của bánh xe chủ động.

ηt

Hiệu suất hệ thống truyền lực

ψmax

Hệ số cản tổng cộng của mặt đường ứng với vmax


λ

Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

φ

Hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường

δi

Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng vận động quay

ĐCĐT

Động cơ đốt trong

TLC

Truyền lực chính

VS

Vi sai

PHẦN MỞ ĐẦU

Nền kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, kéo theo ngành dịch vụ vận
chuyển cũng đòi hỏi một nhu cầu vận chuyển rất cao. Nhất là trong việc vận chuyển
hành khách. Trong các loại hình vận chuyển thì vận chuyển bằng ơ tơ là loại hình thích

hợp nhất khi vận chuyển trên các loại đường ngắn và trung bình. Ơ tơ có thể đến được
nhiều vùng, nhiều khu vực địa điểm mà các phương tiện vận chuyển khác khó có thể
X


thực hiện được. Nó có thể đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng đến tận
chân công trình,...mà giá cước phù hợp với nhu cầu của nhân dân. Thiết kế đóng mới ơ
tơ con MAZDA CX8 là để đáp ứng nhu cầu trên.
Cũng như các loại ô tô con thông thường khác, ô tô con MAZDA CX8 có thể đáp
ứng các yêu cầu vận tải trên các tuyến đường ở Việt Nam như tính năng động học và
động lực học tốt, tính ổn định cao, tuổi thọ lớn, an tồn, cơ động,…và phù hợp với sở
thích của nhiều người sử dụng

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KỸ THUẬT Ơ TƠ

1.1. Ơ TƠ
1.1.1. Chủng loại ơ tơ
Theo tiêu chuẩn việt nam, xe ơ tơ có ba chủng loại
a. Ơ tơ con
XI


Có kết cấu và trang bị chủ yếu dùng để chở người, hành lý mang theo và/hoặc
hàng hóa. Tổng số chỗ ngồi bao gồm cả chỗ người điều khiển không nhiều hơn 9 (hình
1.1a);

Hình 1.1a. Sơ đồ kích thước xe con
Ơ tơ con cũng có thể kéo theo một rơ mc.
b. Ơ tơ khách
Có kết cấu và trang bị dùng để chở người và hành lý mang theo, có số chỗ ngồi

bao gồm cả chỗ người điều khiển 10 trở lên (hình 1.1b)

Hình 1.1b. Sơ đồ kích thước xe khách
Ơ tơ khách có thể có 1 hoặc 2 tầng và cũng có thể kéo theo rơ mc
c. Ơ tơ tải
Được thể hiện trong hình 1.1c. Ơ tơ tải có thể dùng:
- Chở hàng hóa
- Chở hàng chuyên dùng
- Kéo rơ moóc
- Làm đầu kéo

XII


Hình 1.1c. Sơ đồ kích thước xe tải
Trong đó:
L

- chiều dài bao, milimét (mm);

B - chiều rộng bao, mm;
H - chiều cao bao, mm;
G - trọng tâm của xe khi chất đầy tải;
L0 - chiều dài cơ sở, mm;
C0 - Khoảng cách hai vệt bánh xe phía trước, mm;
W0 - Khoảng cách 02 tâm trụ đứng (KingPin), mm;
HG - Chiều cao, mm;
a

- khoảng cách từ trục trước đến trọng tâm G, mm;


b

- Khoảng cách từ trục sau đến trọng tâm G, mm;

1.1.2. Hệ số cản mặt đường và môi trường ô tô di chuyển
a. Điều kiện ô tô chuyển động được trong môi trường
- Điều kiện để các bánh xe chủ động lăn mà không trượt trên mặt đường:
Pφ ≥ Pk , với:
Pk – lực kéo tiếp tuyến của ô tơ, Newton (N);
Pφ = φ×Gφ – lực bám giữa bánh xe chủ động của ô tô với mặt đường, N;
với,φ

– hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường;

Gφ – trọng lượng bám của bánh xe chủ động ô tô, N
- Điều kiện để ô tô di chuyển trên mặt đường: Pk ≥ Pc
với, Pc – lực cản chuyển động của ô tô, N;
b. Lực cản của môi trường
XIII


Lực cản chuyển động Pc, bao gồm:
- Lực cản của mặt đường
Lực cản chuyển động ô tô gây ra bởi mặt đường nằm nghiêng có độ dốc (α), bao
gồm: lực cản lăn (Pf); lực cản dốc của mặt đường (Pi)
+ Lực cản dốc xuất hiện do mặt đường có độ dốc (α) thể hiện biểu thức:
Pi = Gi×sinα, N

(1.1)


Với: Gi – trọng lượng tồn bộ của ơ tơ, N.
+ Lực cản lăn phát sinh là do có sự biến dạng của lốp và mặt đường, và do sự ma
sát ở bề mặt tiếp xúc giữa lốp và mặt đường, được xác định theo biểu thức:
Pf = fv×Gi, N

(1.2)

Với: fv – hệ số cản lăn giữa các bánh xe với mặt đường;
- Lực cản của môi trường
Khi ô tô di chuyển trong mơi trường, do khơng khí trong mơi trường tác động
vào diện tích cản chính diện F của ơ tơ sinh ra lực cản khơng khí Pω, có biểu thức:
Pω = W×v2, N

(1.3)

Với: v – vận tốc ơ tơ thiết kế, N.
W – nhân tố cản khơng khí ơ tơ, Ns2/m2.
W = KF, với: K – hệ số cản không khí, Ns2/m4
F – diện tích cản chính diện, m2
- Lực cản quán tính
Lực quán tính do gia tốc các khối lượng vận động quay gây nên, được xác định
bởi biểu thức:
Pj = δi×Gi×j/g

(1.4)

Với: δi – hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng vận động quay;
j – gia tốc tịnh tiến của ô tô, m/s2;
g – gia tốc trọng trường, m/s;

Như vậy:
Mặt đường ơ tơ chuyển động có:
- Hệ số bám (φ) của mặt đường: là điều kiện để bánh xe lăn mà không trượt;
- Hệ số cản lăn (fv) và độ dốc mặt đường (i): sẽ làm cản trở sự di chuyển xe.
XIV


Theo trang 22 chương I và trang 54 chương II, [1], các khoảng giá trị từ thực
nghiệm của hệ số lực bám (φ) và hệ số cản lăn (f) theo từng loại đường, tình trạng mặt
đường được thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Hệ số bám và hệ số cản lăn của mặt đường và bánh xe
HỆ SỐ

LOẠI ĐƯỜNG
& TÌNH TRẠNG MẶT ĐƯỜNG

Bám
(φ)

Đường nhựa
hoặc đường bêtông

Cản lăn (f0) ứng với
V< hoặc = 80 km/h
0.015 ÷ 0.018
0.012 ÷ 0.015

- Khơ và sạch
0.7 ÷ 0.8
- Ướt

0.35 ÷ 0.45
Đường rải đá
0.023 ÷ 0.030
Đường đất
- Pha sét, khơ
0.5 ÷ 0.6
0.025 ÷ 0.035
- Ướt (sau khi mưa)
0.2 ÷ 0.4
0.050 ÷ 0.15
- Đất sau khi cày
0.12
Đường cát
0.10 ÷ 0.30
- Khơ
0.2 ÷ 0.3
- Ướt
0.4 ÷ 0.5
Riêng hệ số cản lăn (f0) giữa bánh xe và mặt đường sẽ thay đổi theo vận tốc ô tô
([1], chương II, trang 53)
- Khi vận tốc ô tô từ 80 km/h trở lên, hệ số cản lăn thay đổi theo biểu thức:
f = f0×(1+ v2/1500)

(1.5)

- Trường hợp ơ tơ chuyển động trên đường nhựa bê tông hay đường nhựa tốt, hệ
số cản lăn được tính:
f = (32 + v)/2800

(1.6)


với: v – vận tốc ô tô, m/s
Trang 29 chương I [1], giới thiệu trong bảng 1.2 về giá trị trung bình của hệ số
cản khơng khí K, diện tích cản chính diện F và nhân tố cản khơng khí W cho từng loại
ô tô.
Bảng 1.2. Các hệ số K, F, và W các chủng loại ơ tơ
CHỦNG LOẠI Ơ TƠ

K (Ns²/m4)

Ơ tơ con
XV

F (m²)

W (Ns²/m²)


- Vỏ kín

0.20 ÷ 0.35

1.6 ÷ 2.8

0.3 ÷ 0.9

- Vỏ hở

0.40 ÷ 0.50


1.5 ÷ 2.0

0.6 ÷ 1.0

Ơ tơ tải

0.60 ÷ 0.70

3.0 ÷ 5.0

1.8 ÷ 3.5

Ơ tơ khách (vỏ loại toa tàu)

0.25 ÷ 0.4

4.5 ÷ 6.5

1.0 ÷ 2.6

0.13 ÷ 0.15

1.0 ÷ 1.3

0.13 ÷ 0.18

Ơ tơ đua
Diện tích cản chính diện F

- Ơ tơ con : F = 0.8×W×H, m2

- Ơ tơ tải

: F = W0×H, m2

(1.7)
(1.8)

1.1.3. Lực và phản lực ơ tơ ở trạng thái tĩnh
1.1.3.1. Phân bố trọng lượng
Trong hình 1.2 giới thiệu các thông số khi ô tô đặt trên mặt đường nằm ngang (α = 0)
ở trạng thái tĩnh

Hình 1.2. Các thơng số ơ tơ
Trong đó:
G – trọng tâm ô tô theo chiều dọc, sẽ thay đổi theo tải trọng chất lên xe;
L – chiều dài cơ sở ô tô (khoảng cách hai trục bánh xe), mm;
L = a + b, với:
a – khoảng cách từ G đường tâm trục trước, mm
b – khoảng cách từ G đường tâm trục sau, mm
Gi – trọng lượng tồn bộ ơ tơ, N;
Gi1,Gi2 – trọng lượng tồn bộ của ơ tơ được phân bố theo thứ tự lên các bánh xe
của trục cầu trước và trục sau, N;
Zi1,Zi2 – phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên các bánh xe ơ tơ phía
trục cầu trước và trục cầu sau, N;
Trọng lượng tồn bộ (Gi) ơ tơ thiết kế được phân bố lên các bánh xe ở mỗi trục
cầu thường phân bố theo tỷ lệ trong bảng 1.3 (trang 139, chương IV, [1])
XVI


Bảng 1.3. Trọng lượng phấn bố theo %Gi

CHỦNG LOẠI XE

Gi1

Gi2

Ô tơ con

(40 ÷ 50)%Gi

(50 ÷ 60)%Gi

Ơ tơ tải

(20 ÷ 35)%Gi

(65 ÷ 80)%Gi

(20 ÷ 35)%Gi

(65 ÷ 80)%Gi

Ơ tơ khách
1.1.3.2. Trọng lượng ô tô

Trọng lượng ô tô khi chất đủ tải (G a), tập trung và đặt tại trọng tâm G của xe, tác
dụng lên mặt đường ngang tại các điểm tiếp xúc giữa các bánh xe, bao gồm:
- Trọng lượng bản thân xe khi chưa chất tải, G0;
- Trọng lượng hữu ích (Ge)
a. Trọng lượng hữu ích

Tải trọng hữu ích (Ge) hay còn gọi trọng lượng chuyên chở là trọng lượng tổng số
người tham gia – hành lý với trọng lượng hàng hóa, thể hiện bằng biểu thức:
Ge = [(Gng + Ghl)×nng + Ghh], N

(1.9)

Trong đó:
nng – số lượng người tham gia,
Gng – trọng lượng trung bình một người tham gia, N
Ghl – trọng lượng hành lý trung bình của một người mang theo, N,
Ghh – trọng lượng hàng hóa, N,
Trọng lượng trung bình một người,

Gng= (650 ÷ 800)N

(1.10)

Trọng lượng hành lý trung bình của một người, Ghl = (200 ÷ 300)N

(1.11)

b. Trọng lượng toàn bộ khi chất đủ tải
Trọng lượng tồn bộ khi chất đủ tải (Ga) được tính:
Ga = [G0 + Ge], N
Hay:

(1.12)

Ga = [G0 + nng×(Gng + Ghl) + Ghh], N


1.1.3.3. Trọng lượng tồn bộ ơ tơ đặt lên điểm tiếp xúc bánh xe và mặt đường ngang
a. Hai bánh xe của một trục cầu
Khi xe đặt trên mặt đường ngang (α = 0) với trạng thái tĩnh, sẽ chịu các phản lực
pháp tuyến (Zi) từ mặt đường lên xe qua các điểm tiếp xúc bánh xe (hình 1.2).
XVII


Trục cầu trước
Xét mômen tại điểm tiếp xúc của bánh xe trục cầu sau và mặt đường
∑Mzi2 = Zi1×L - Gi×b = 0
→ Zi1 = Gi×b/L, N

(1.13)

Trục cầu sau
Xét mơmen tại điểm tiếp xúc của hai bánh xe trục cầu trước và mặt đường
∑Mzi1 = Zi2×L - Gi.a = 0
→ Zi2 = Gi×a/L, N

(1.14)

Như vậy, trọng lượng tác động lên các bánh xe trên trục cầu:
Phía trước:Gi1 = Zi1 = Gi×b/L, N

(1.15)

Trục sau :Gi2 = Zi2 = Gi×a/L, N

(1.16)


b. Tác dụng lên một bánh xe ở một đầu trục
Lực và phản lực pháp tuyến tác dụng lên một bánh xe ở một đầu trục ở:
Một bánh xe phía trục trước: Gbi1 = Zi1/2= Gi×b/2L, N

(1.17)

Một bánh xe phía trục sau:

(1.18)

Gbi2 = Zi2/2= Gi×a/2L, N

1.1.4. Lốp xe
a. Điều kiện chọn lốp xe
Lốp xe được chọn phải thỏa mãn 02 thông số:
- Tải trọng thiết kế lớn hơn tải trọng đã tính, N
- Vận tốc thiết kế của lốp xe lớn hơn vận tốc dự kiến của ô tô thiết kế, m/s
b. Thơng số lốp xe

Hình 1.3. Giới thiệu thơng số lốp xe
1. Chiều rộng lốp xe (mm);
XVIII


2. Tỷ số giữa chiều cao của thành lốp và chiều rộng lốp xe;
3. Cấu trúc lốp ; 4. Đường kính la zăng hay mâm (Inches);
5. Tải trọng tối đa – Load opacity of type; 6. Tốc độ tối đa mà lốp chịu được.
Xét vị trí số liệu từ phải sang trái trong ký hiệu lốp xe, như hình 1.3. Ngay vị trí:
Thứ nhất: là vận tốc tối đa mà lốp xe chịu được. Với ký tự chữ cái V, lốp xe sẽ có
tốc độ tối đa tương ứng là 240 km/h (bảng 1.4).

Bảng 1.4. Tốc độ tối đa của lốp có thể tra trong bảng
MẪU TỰ
Tốc (mph)
Độ (km/h)

Q
99
160

S
112
180

T
118
190

U
124
200

H
130
210

V
149
240

Z

Trên 149
Trên 240

Thứ hai: cụm số này là chỉ số tải trọng lốp xe chịu được, thơng thường vị trí này
có số từ 75 tới 105 tương đương với tải trọng từ 380 tới 925 kg (bảng 1.5). và trong ký
hiệu lốp xe là số 87
Bảng 1.5. Tải trọng tương ứng với số liệu trong ký hiệu lốp xe
Số
Chịu tải

75
853

(lbs)

85
1135

88
1235

91
1356

93
1433

105
2039


(kg)
387
515
560
615
650
925
tương ứng
Hạn sử dụng của lốp xe ô tô – trên thành lốp bao giờ cũng có 1 dãy mã số. Với
4 chữ số cuối cùng thì chỉ ngày tháng năm sản xuất ra chiếc lốp đó. Ví dụ nếu 4 chữ số
cuối dãy là 0806, có nghĩa là lốp này xuất xưởng vào tuần thứ 8 của năm 2006. Thời
hạn sử dụng nhà sản xuất khuyên dùng là không quá 6 năm từ ngày sản xuất.
- Bảng thông số kỹ thuật
Được giới thiệu trong phụ lục 1

1.1.5. Vận tốc nhỏ nhất
Vận tốc nhỏ nhất (vmin) của ô tô sẽ ứng với tốc độ động cơ đốt trong nhỏ nhất,
ứng với cánh bướm ga (ở động cơ xăng) đóng hồn tồn, hay thước nhiên liệu (động
cơ diesel) ở trạng thái tự do.
Giá trị của vmin cho ô tô thiết kế thường được chọn tùy từng chủng loại ô tô, dựa
theo theo trang 143 chương IV, [1], có bảng 1.6 để tham khảo
Bảng 1.6. Khoảng giá trị vận tốc nhỏ nhất
CHỦNG LOẠI XE

vmin (km/h)

Con, khách cỡ nhỏ

5÷7


Tải, khách cỡ trung

4÷5

XIX


Tải lớn, Sơ mi rơ mc

2÷3

1.2. ĐỘNG CƠ
1.2.1. Khái qt
Động cơ lắp trên ơ tơ là thiết bị chuyển hóa dạng năng lượng nào đó thành động
năng làm quay trục động cơ. Hiện nay, động cơ lắp trên ô tô (hình 1.4) bao gồm:
Động cơ đốt trong (hình a);
Động cơ điện (hình b);
Động cơ Hybrid (hình c).

Hình 1.4. Các động cơ có thể lắp đặt trên ơ tơ
a. Động cơ đốt trong; b. Động cơ điện; c. Động cơ diesel.
1.2.2. Năng lượng hoạt động
Động cơ đốt trong: là động cơ dùng nhiên liệu được đốt cháy bên trong buồng
đốt của động cơ, nếu nhiên liệu là:
- Xăng, gọi là động cơ xăng;
- Diesel, gọi là động cơ diesel;
- Khí đốt, gọi là động cơ khí đốt.
Động cơ đốt trong có thể là động cơ 2 hay 4 kỳ.
Động cơ điện: là động cơ dùng năng lượng điện để hoạt động;
Động cơ Hybrid: là động cơ sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện.

1.2.3. Đường đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong
Đường đặc tính tốc độ của động cơ là để xác định lực hoặc mômen tác dụng lên
các bánh xe chủ động của ô tơ cần nghiên cứu. Bằng thí nghiệm trên bệ thử cho động
cơ đốt trong loại piston, sẽ cho đường đặc tính tốc độ.
Đường đặc tính tốc độ động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có
ích Ne; mơmen xoắn có ích Me; tiêu hao nhiên liệu trong một giờ GT và suất tiêu hao
nhiên liệu ge theo số vòng quay ne hoặc theo tốc độ góc ωe của trục khuỷu động cơ
XX


Đường đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong loại piston, có 2 loại:
- Đường đặc tính tốc độ cục bộ;
- Đường đặc tính tốc độ ngồi, gọi tắt đường đặc tính ngồi
Đường đặc tính cục bộ
Bằng thí nghiệm động cơ trên bệ thử, đường đặc tính cục bộ của động cơ nhận
được bằng cách cung cấp nhiên liệu ở chế độ đặt cánh bướm ga đối với động cơ xăng
hoặc thanh răng của bơm cao áp với động cơ diesel đặt ở nhiều vị trí trung gian.
Đường đặc tính ngồi
Đường đặc tính ngồi của động cơ nhận được, bằng cách cung cấp nhiên liệu ở
chế độ cực đại, tức: mở bướm ga hoàn toàn đối với động cơ xăng hoặc đặt thanh răng
của bơm cao áp ứng với chế độ cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel.
Đường đặc tính ngồi động cơ bằng thực nghiệm là chính xác, nhưng nó có thể
xây dựng đường đặc tính ngồi nhờ cơng thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đécman (theo
trang 11 chương I [1],):
Ne = Nemax×[a×(ne/neN) + b×(ne/neN)2 - c×(ne/neN)3]

(1.19)

Trong đó:
Ne, ne – cơng suất của động cơ và số vòng quay tương ứng của trục khuỷu động

cơ ở một điểm bất kỳ trên đường đặc tính ngồi
Nemax, neN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương ứng của trục
khuỷu động cơ trên đường đặc tính ngồi
a, b, c – hệ số thực nghiệm của động cơ
Đường đặc tính ngồi động cơ đốt trong loại piston được xây dựng theo công
thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đécman, chúng được xây dựng theo mối quan hệ giữa
công suất phát ra của động cơ phụ thuộc vào số vòng quay của trục khuỷu của động
cơ, nghĩa là:
Ne = f(ne) = Nemax×[a.(ne/neN) + b×(ne/neN)2- c×(ne/neN)3], W

(1.20)

Các hệ số thực nghiệm a,b,c của động cơ đốt trong loại piston phụ thuộc vào:
– Nhiên liệu sử dụng cho động cơ
– Loại 2 hay 4 kỳ;
– Buồng đốt động cơ.
Theo trang 11 chương I, [1], trị số các hệ số thực nghiệm a,b,c được chọn dựa theo
bảng 1.7
Bảng 1.7. Giá trị các hệ số thực nghiệm của ĐCĐT
XXI