ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
--------

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn : Trần Hữu Nhân
Sinh viên thực hiện

:

Đào Anh Kiệt
Đỗ Bảo Anh Khoa
Nguyễn Văn Quang
Trần Văn Hội

1711656
1711762
1712790
1711456

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019
1


Mục lục
Chương 1. CÁC THÔNG SỐ CỦA XE......................................................................3
1.1

Chọn xe: Xe tải Hyundai 2.5 tấn Mighty N250SL.................................................3

1.2

Kích thước, khối lượng.........................................................................................3

1.3

Động cơ................................................................................................................3

1.4

Hộp số và vi sai.....................................................................................................4

1.5

Bánh xe.................................................................................................................4

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................................5
2.1 Động lực học động cơ............................................................................................5
2.2 Mơ hình tốn học mơ tả lực kéo động cơ theo tốc độ của xe.................................5

Chương 3. TÍNH TỐN VÀ PHƯƠNG TRÌNH KẾT QUẢ..................................7
3.1 Tính tốn kiểm tra động học.....................................................................................7
3.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe......................................................................7
3.1.2 Tính ổn định dọc của ơ tơ.............................................................................8
3.1.3 Tính ổn định ngang của ơ tơ.......................................................................11
3.1.4 Động học quay vịng..................................................................................14
3.2 Tính toán kiểm tra động lực học.............................................................................15
3.2.1 Động lực học kéo của xe............................................................................15

3.2.2 Động lực học phanh...................................................................................18

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................21

2


Chương 1. CÁC THÔNG SỐ CỦA XE
1.1 Chọn xe: Xe tải Hyundai Mighty N250SL 2.5 Tấn
1.2 Kích thước, khối lượng:
Bảng 1.1 Các thơng số kích thước của động cơ Huyndai
STT

Thơng số

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Kích thước tổng thể (DxRxC)
Chiều dài cơ sở (L)
Bán kính quay vòng nhỏ nhất
Vệt bánh xe trước/sau

Chiều dài đầu xe
Chiều dài đi xe
Khoảng sáng gầm xe
Góc thốt trước
Góc thốt sau
Chiều cao khung xe

Nội dung
6000x1760x2200 mm
3310mm
6.4 m
1485/1275 mm
1160 mm
1530mm
160mm
22
18

Khung xe có tiết diện mặt cắt
ngang của dầm dọc (cao x Rộng
x dầy): U185x65x6mm;
vật liệu thép SAPH440. Tải trọng
cho phép 5750 kg

Bảng 1.2 Các thông số khối lượng của động cơ Huyndai
STT

Thông số

Nội dung


1
2
3

Tự trọng
Tải trọng
Trọng lượng tồn bộ (tính cả lái
xe, dụng cụ,…)
Phân bố tải trọng lên trục bánh
xe trước/sau (không tải)
Khả năng chịu tải lớn nhất cầu
trước và sau

1900 kg
2400 kg
4995 kg

4
5

1360/540 kg
2000/3200 kg

3


1.3 Động cơ:
- Hiệu suất truyền động
STT

1
2
3
4
5
6
7
8

: 0.9

Hình 1.3 Các thông số kỹ thuật của động cơ Huyndai
Thông số
Nội dung
Kiểu loại động cơ
Loại nhiên liệu, số kỳ, số xylanh và
cách bố trí
Dung tích xylanh
Tỷ số nén
Đường kính xylanh
Hành trình piston
Cơng suất định mức/ số vòng quay
Momen xoắn cực đại

D4CB
Diesel, 4 kỳ, 4 xylanh, bố trí thẳng hàng,
làm mát bằng nước, tăng áp
2.497 lít
16.4:1
91 mm

96 mm
130 PS tại 3800 vịng/phút
255 N.m tại 2000 vòng/phút

1.4 Hộp số và vi sai
Số
Tỷ số truyền
-

Bảng 1.4 Phân phối tỷ số truyền của hộp số
1
2
3
4
5
4.487
2.248
1.364
1
0.823

Tỷ số truyền vi sai: nd = 4.181

1.5 Bánh xe
- Ký hiệu lốp trước: 6.50 R16
- Ký hiệu lốp sau: 5.50 R13

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
4


6
0.676

Lùi
4.038


2.1 Động lực học động cơ:
Mơ hình tốn học mơ tả đường cơng suất động cơ theo đốc độ góc:
(1)
=
Trong đó:

,,

(2)
: Cơng suất động cơ [kW].
: Tốc độ góc của động cơ [rad/s].
: Cơng suất cực đại tại số vịng quay [kW].
: Momen xoắn của động cơ tại số vòng quay
: Các hệ số đa thức phân loại động cơ.

[N.m].

Ta tìm các hệ số đa thức phân loại động cơ bằng cách:
-

Theo các thơng số của xe ta có cơng suất cực đại tại số vòng quay . Thế vào
phương trình (1) ta được phương trình đầu tiên:
=


-

Lại có số vòng quay tại momen xoắn cực đại Ta được phương trình thứ (2):
=

-

Tại vị trí momen xoắn đạt cực đại, đạo hàm tại đó bằng 0. Ta được phương trình
thứ (3):
=

-

Từ 3 phương trình trên ta tìm được các hệ số P1, P2 và P3. Từ đó vẽ đường đặc tính
ngồi của động cơ.

2.2 Mơ hình tốn học mơ tả lực kéo động cơ theo tốc độ của xe
-

Tỷ số truyền hệ thống truyền động:
n = ng.nd

Trong đó:

-

n
ng
nd


: Tỷ số truyền của hệ thống truyền động.
: Tỷ số truyền của hộp số.
: Tỷ số truyền của vi sai.

Hiệu suất truyền động:  < 1 (thường  0.9)
 Pe > Pw
 Pw = Pe
5


Với: Pe
Pw
-

: Công suất động cơ [kW].
: Công suất giảm do hệ thống truyền động [kW].

Theo quan hệ tỷ số truyền:
n = ng.nd = 
vx = Rw. =
: Vận tốc góc của bánh xe [rad/s].

Mà
Với

- Quan hệ giữa lực kéo tại từng tay số theo vận tốc:
Từ các công thức sau:

Suy ra:


=)
=
=
-

Ứng với mỗi tay số ta có dải tốc độ riêng dựa vào tỷ số truyền và số vòng quay
động cơ nhỏ nhất và lớn nhất.
< < với i = 1, 2, 3, 4, 5.
Từ đó ta sẽ thiết lập được đồ thị lực kéo theo dải tốc độ riêng của từng tay số.

Chương 3. TÍNH TỐN VÀ PHƯƠNG TRÌNH KẾT QUẢ
3.1 Tính tốn kiểm tra động học:
3.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe:

6


Gọi O tại vị trí tiếp điểm của bánh xe sau với mặt đường là gốc tọa độ.
Khoảng cánh từ O tới trọng tâm theo phương x là . Ta có a2 được tính theo cơng thức:
Trong đó:
l

: khối lượng cầu trước chịu tải [kg].
: khối lượng cầu sau chịu tải [kg].
: chiều dài cơ sở [mm].

Trong đó :
: khoảng cách từ tâm bánh trái đến trọng tâm [mm].
: khoảng cách từ tâm bánh phải đến trọng tâm [mm].

: chiều rộng cơ sở của xe [mm].
Ta có chiều rộng cơ sở của bánh xe trước là : w =1485 [mm].
 == 743 (mm)

 Trường hợp không tải:

Suy ra khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước là:
Chiều cao trọng tâm xe theo phương Oz được tính như sau:
hg =
Trong đó:
Gi
: Trọng lượng các thành phần (cabin, động cơ, hộp số,…) [kg].
hgi
: Chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng [mm].
Đối với xe tải nhỏ (2.53.5 tấn) chiều cao trọng tâm thường nằm trong khoảng
hg = 1.01.2(m). Ta chọn hg = 1.1 (m) = 1100 (mm).

 Trường hợp toàn tải:
Suy ra khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước là:
Chiều cao trọng tâm xe theo phương Oz được tính như sau:
hg =
Trong đó:
Gi
- Trọng lượng các thành phần (cabin, động cơ, hộp số,…) [kg].
7


hgi

- Chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng [mm].


Đối với xe tải nhỏ (2.53.5 tấn) chiều cao trọng tâm thường nằm trong khoảng hg
= 0.91.2(m). Ta chọn hg = 1 (m) = 1000 (mm).
3.1.2 Tính ổn định dọc của ơ tơ
 Tìm góc giới hạn khi xe quay đầu lên dốc :

Điều kiện cân bằng của xe :
Trong đó:
a1
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm cầu trước [mm].
a2
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm cầu sau [mm].
l
- Chiều dài cơ sở [mm].
l = a1 + a2
h
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến mặt đường [mm].

- Góc nghiêng của dốc [độ].

Từ phương trình (3) ta có :

Xác định góc giới hạn :
+ Theo điều kiện trượt :
Khi =>
Lực bám lớn nhất của xe khi xe ở góc tới hạn :
8


+ Theo điều kiện lật :

Xe bắt đầu lật khi
Khi đó :

Từ hai kết quả trên, ta chọn góc giới hạn là :
 Tìm góc giới hạn khi xe quay đầu xuống dốc :

C

Trong đó:
a1
a2
l
h


- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm cầu trước [mm].
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm cầu sau [mm].
- Chiều dài cơ sở [mm].
l = a1 + a2
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến mặt đường [mm].
- Góc nghiêng của dốc [độ].

Điều kiện cân bằng của xe :
9




Từ phương trình (6) ta có :


Xác định góc giới hạn.
+ Theo điều kiện trượt :
Khi =>
Lực bám lớn nhất của xe khi xe ở góc tới hạn :

+ Theo điều kiện lật :
Xe bắt đầu lật khi
Khi đó :

Từ hai kết quả trên, ta chọn góc giới hạn là :
3.1.3 Tính ổn định ngang của ơ tơ:

 Ổn định của xe khi đứng yên trên đường nghiêng ngang
Gọi điểm tiếp xúc của bánh xe trái với mặt đường là A .

10


Trong đó:
w1
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm bánh xe trái cầu trước [mm].
w2
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm bánh xe phải cầu trước [mm].
w
- Chiều rộng cơ sở cầu trước [mm].
w = w1 + w2
h
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến mặt đường [mm].

- Góc nghiêng của dốc [độ].

Phân tích lực ta có :

Từ phương trình (9) ta có :

Góc nghiêng tới hạn :
11


+ Theo điều kiện trượt :
=>
Lực bám lớn nhất ở góc tới hạn :

+ Theo điều kiện lật :
Xe lật khi .
Ta có :

Vậy góc lớn nhất để xe đứng yên trên đường nghiêng ngang là 36.61

 Ổn định của xe khi di chuyển trên đường bằng :

12


Trong đó:
w1
w2
w
h



- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm bánh xe trái cầu trước [mm].
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm bánh xe phải cầu trước [mm].
- Chiều rộng cơ sở cầu trước [mm].
w = w1 + w2
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến mặt đường [mm].
- Góc nghiêng của dốc [độ].


Từ phương trình (12) ta có:


+ Theo điều kiện trượt :
Khi (2
13


Lực bám lớn nhất :

+ Theo điều kiện lật :
Xe lật khi
Ta có :

3.1.4 Động học quay vịng

14


Hình 1.4 Sơ đồ động học hệ thống lái
Trong đó:


R1

: Bán kính quay vịng nhỏ nhất [mm].
15


R1 = (mm)
Ta có: Rmin = R1 - = 6400 - = 5657 (mm)
Trong đó:

B01

: Chiều rộng cơ sở của hai bánh xe trước (vết bánh xe trước) [mm].

 Rmax =
= = 8425 (mm)
Trong đó:

A

: Chiều dài đầu xe [mm].

Vậy, hành lang quay vịng của ơ tơ là:

R = Rmax - Rmin = 8425 – 5657 = 2769(mm)
3.2 Tính tốn kiểm tra động lực học
3.2.1 Động lực học kéo của xe
- Đường đặc tính tốc độ của động cơ:
Ta có: = 3800 (vòng/phút) = 398 (rad/s)
= 2000 (vòng/phút) = 209 (rad/s)

Theo cơ sở lý thuyết, ta tính các hệ số đa thức từ hệ phương trình sau:
=
=
=



= 95600
= 255
=



= 236.9
= 0.173
= -4.14

Phương trình đường đặc tính động cơ:
+
Te = +
Từ 2 phương trình trên ta xây dựng đoạn code để vẽ đồ thị đường đặc tính ngồi của động
cơ:

Z1
16


Wmin=50;
We=linspace(Wmin,Wmax,1000);
P1=236.9; P2=0.173; P3=-0.000414;

Pe=(P1*We+P2*(We).^2+P3*(We).^3)/1000;
Te=P1+P2*We+P3*(We).^2;
hold on
grid on
plotyy(We,Pe,We,Te,'plot','plot');
axis([0 800 0 200]);
xlabel('W[rad/s]'); ylabel('P[kW]');
legend('P[kW]','T[Nm]');
title('Duong dac tinh ngoai dong co');

- Đồ thị cân bằng lực kéo:
Theo cơ sở lý thuyết ta có phương trình lực kéo như sau:

Fx =
Trong đó:

: Hiệu suất truyền động.  = 0.9
Rw
: Bán kính làm việc của bánh xe [m].
Thơng số lốp: 6.5-R16
Bán kính hình học của bánh xe : Ro = 6.5 +
= 36.88 (cm) = 0.3688 (m).
 Bán kính làm việc của bánh xe: Rw = 0.98Ro = 0.980.3688 = 0.36 (m)
 Fx = 2476.2ni + 21 – 1.17
Từ đó ta xây dựng đoạn code và vẽ đồ thị:

n=0.9;
nd=4.418;
17



Rw=0.36;
P1=236.9; P2=0.173; P3=-0.000414;
ng=input('Nhap ty so truyen trong hop so: ');
% ma tran ng can nhap:[ 4.478 2.248 1.364 1 0.823 0.676] ;
k=length(ng);
for i=1:k
Wmax=400;
Wmin=60;
vx=linspace(Rw*Wmin/(nd*ng(i)),Rw*Wmax/(nd*ng(i)),1000);
We=vx*nd*ng(i)./Rw;
Fx=(n*nd*ng(i)./Rw).*(P1+P2*We+P3*(We).^2);
plot(vx,Fx)
hold on
grid on
axis([0 50 0 15000]);
legend('n1','n2','n3','n4','n5',’n6’);
xlabel('Vx[m/s]'); ylabel('Fx[N]');
title('Do thi luc keo o tung tay so');
end

3.2.2 Động lực học phanh:
 Lực phanh sinh ra ở bánh xe:

18


Trong đó:
a1
a2

l
h
Ta có:

- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm cầu trước [mm].
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến tâm cầu sau [mm].
- Chiều dài cơ sở [mm].
l = a1 + a2
- Khoảng cách từ trọng tâm C đến mặt đường [mm].




-2Fx1 - 2Fx2 = –ma
2Fz1 +2Fz2 – mg = 0
2Fz1a1 – 2Fz2a2 – 2(Fx1 + Fx2)h =0 (15)

Thế phương trình (13) và (14) vào phương trình (15) ta được:
 2Fz1a1 – (mg – 2Fz1)a2 – mah = 0
 2Fz1a1 – (mga2 - mah) = 0
 Fz1 = mg + mg
 Fz2 = mg - mg
 = 2(Fz1+ Fz2) = mg
Lực phanh cực đại sinh ra ở toàn bộ xe:
Fp= mg=0.652009.81= 30607(N)
Với: 
- Hệ số bám.
Lực phanh sinh ra ở các bánh xe:
Fp1 = mg + mg
19


(13)
(14)


Fp2 = mg - mg

Gia tốc chậm dần khi phanh: Fx ≤ Fz  ma ≤ mg
=> a ≤ g = 0.89.81 = 7.85 (m/s2).
Thời gian phanh là: vo = 50 km/h = 13.89 m/s
v = vo – at = 13.89 – 7.85t = 0 (*)
 t = 1.77 (s)
Quãng đường phanh là: S = So + vot - at2
Với: a = 7.85 (m/s2) và t = 1.77 (s)
 S = 12.29 m (thõa tiêu chuẩn QCVN 09:2015)
Bảng 1.5 Hiệu quả phanh chính khi thử đầy tải

Tài liệu tham khảm
[1] Reza N. Jazar, Vehicle Dynmics: Theory and Application
20


[2] Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng an tồn kỹ thuật và bảo vệ mơi trường đối
với xe ô tô (QCVN 09:2015/BGTVT)

21