Xây dựng đặc tính kéo của ô tô có truyền động thủy lực

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ∆vi Độ dài đại số khoảng vận tốc thứ i A kg N Trọng lượng trung bình của một người trên ô tô a, b, c Các hệ số Lây đéc man B m Chiều rộng của bánh xe

MỤC LỤC

Danh m ục các ký hiệu và chữ viết tắt 3

Danh m ục các hình vẽ, đồ thị 9

MỞ ĐẦU 11

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ 14

1.1 Các dạng bố trí chung hệ thống truyền lực 14

1.1.1 Hệ thống truyền lực xe con 14

1.1.2 Hệ thống truyền lực xe tải 17

1.1.3 Hệ thống truyền lực có hộp số tự động 21

1.2 Đặc tính động cơ đốt trong 23

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ CÓ HỆ THỐNG 27

TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ 27

2.1 Các công thức cơ bản 27

2.1.1 Tính toán kéo kiểm nghiệm 27

2.1.2 Tính toán thiết kế 27

2.2 Phân chia t ỷ số truyền hệ truyền lực 29

2.3 Xây dựng đặc tính tốc độ ngoài động cơ đốt trong 35

2.4 Ví dụ tính toán 40

2.4.1 Các s ố liệu tính toán: 40

2.4.2 Chương trình MatLab 41

2.4.2 Đồ thị đặc tính động lực học của ô tô xây dựng trên Matlab 48

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ CÓ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 53

3.1 Tổng quan về hộp số thủy cơ 53

3.1.1 Các bộ phận của biến mô 54

3.1.2 Nguyên lý ho ạt động của biến mô 55

1

3.1.3 Đặc tính của biến mô 56

3.2 Hộp số hành tinh 57

3.3 Tính toán kéo h ộp số thủy cơ 61

3.3.1 Các công thức cơ bản về biến mô 61

3.3.2 Xây dựng đặc tính kéo của hộp số thủy cơ 62

3.3.3 Tính toán kiểm nghiệm hộp số thủy cơ của xe HD785-5 64

3.3.4 Xây d ựng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 73

KẾT LUẬN 82

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 84

2

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

∆vi Độ dài đại số khoảng vận tốc thứ i

A kg (N) Trọng lượng trung bình của một người trên ô tô

a, b, c Các hệ số Lây đéc man

B m Chiều rộng của bánh xe khi không chịu tải, áp suất khí nén

đúng tiêu chuẩn

B m Chiều rộng cơ sở của ô tô

B0 m Chiều rộng lớn nhất của ô tô

Cm Hệ số khuyếch đại biến mô

Cn Tỷ số truyền của biến mô

d m Chiều cao tiết diện lốp xe

D m Đường kính ngoài của lốp

D Nhân tố động lực học của ô tô

d1 m Đường kính lắp với vành của lốp tại chỗ lắp với mép bánh

xe

Da m Đường kính của biến mô thủy lực

Dx Nhân tố động lực học ứng với tải trọng Gx

3

f Hệ số cản lăn của đường

G N Trọng lượng toàn bộ của ô tô

G0 N Trọng lượng ô tô khi không tải

G1 N Trọng lượng phân bố lên cầu trước (trọng lượng tĩnh)

G2 N Trọng lượng phân bố lên cầu sau (trọng lượng tĩnh)

Gb N Trọng lượng bám (trọng lượng đặt lên bánh xe chủ động)

Ge N Tải trọng định mức của ô tô

ge g/kW.h Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ

Gh N Trọng lượng của hành lý

GT kg/h Lượng tiêu hao nhiên liệu được xác định bằng thực nghiệm

đo trên băng thử động cơ tương tự

Gx N Khối lượng của ô tô ở tải trọng đang tính

Gφ N Trọng lượng bám (Trọng lượng phân bố lên cầu chủ động)

H m Chiều cao lớn nhất của ô tô

i0 Tỷ số truyền của truyền lực chính

4

ifc Tỷ số truyền cao của hộp số phụ hoặc hộp phân phối

ift Tỷ số truyền thấp của hộp số phụ hoặc hộp phân phối

ih Tỷ số truyền của hộp số chính

ih1 Tỷ số truyền của hộp số chính ở tay truyền số 1

il Tỷ số truyền của số lùi

it Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

j m/s2 Gia tốc của ô tô

jm m/s2 Gia tốc của ô tô ở tay số thứ m

ka Tỷ số giữa mô men xoắn lớn nhất của trục khuỷu động cơ

với mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với thời điểm công suất động cơ lớn nhất

ke Tỷ số giữa số vòng quay trục khuỷu động cơ lớn nhất với số

vòng quay trục khuỷu động cơ tại thời điểm công suất động

cơ lớn nhất

Kmax Hệ số biến đổi mômen lớn nhất

m Số chỗ đứng trên ô tô

m Hệ số điền đầy diện tích

m Số truyền trung gian thứ m

M1 Nm Mô men trên trục vào của biến mô

m2k Hệ số phân bố lại tải trọng

Me Nm Mô men xoắn của trục khuỷu động cơ

Memax Nm Mô men xoắn lớn nhất của trục khuỷu động cơ

5

MeN Nm Mô men xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với thời điểm

công suất động cơ đạt lớn nhất

MT Nm Mô men bánh tua bin

n Số chỗ ngồi trong ô tô kể cả ghế người lái

n Số cấp số tiến của hộp số

n0 Số chỗ ngồi trong buồng lái (cabin) kể cả người lái trên ô tô

nb vòng/phút Số vòng quay của trục bánh bơm

Nb kW Công suất trên trục bánh bơm của biến mô

nb vòng/phút Số vòng quay tại thời điểm mô men lớn nhất

Ne kW Công suất động cơ tại một điểm trên đường đặc tính của

động cơ (công có ích)

ne vòng/phút Số vòng quay trục khuỷu động cơ tại một điểm trên đường

đặc tính của động cơ

Nemax kW Công suất lớn nhất của động cơ

neN vòng/phút Số vòng quay trục khuỷu động cơ ứng với thời điểm công

suất động cơ lớn nhất

Nf kW Công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn

Ni kW Công suất tiêu hao cho lực cản lên dốc

Nj kW Công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc

Nk kW Công suất kéo ở bánh xe chủ động

Nkd kW Công suất dư để khắc phục lực cản lên dốc, lực cản tăng tốc,

lực cản moóc kéo

6

Nmk kW Công suất tiêu hao cho lực cản moóc kéo

nN vòng/phút Số vòng quay của động cơ ứng với công suất lớn nhất của

động cơ

Nt kW Công suất tổn thất cho hệ thống truyền lực

nT vòng/phút Số vòng quay của trục bánh tua bin

NT kW Công suất phát ra trên trục bánh tua bin của biến mô

nv vòng/phút Số vòng quay của động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của xe

Nv kW Công suất của động cơ cần thiết để khắc phục sức cản

chuyển động để đạt vận tốc lớn nhất trên đường tốt

Nw kW Công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí

p Số nhân viên trên ô tô gồm (phụ xe, nhân viên bán vé)

r m Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

r0 m Bán kính thiết kế của bánh xe, xác định theo ký hiệu lốp

rt m Bán kính tự do của lốp

v m/s Vận tốc của ô tô

vmax m/s Vận tốc lớn nhất của ô tô

vmin m/s Vận tốc nhỏ nhất của ô tô

γ N/m3 Trọng lượng riêng của dầu biến mô trong buồng công tác

δi Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của các khối lượng các chi tiết

7

quay khi tăng tốc

δim Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của các khối lượng các chi tiết

quay trong hệ truyền lực ở tay số m

ηbm Hiệu suất của biến mô

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 2.10 Đặc tính ngoài động cơ (Tính toán) Trang 35 Hình 2.11 Đồ thị cân bằng công suất (Tính toán) Trang 36 Hình 2.12 Đồ thị cân bằng lực kéo (Tính toán) Trang 36

Hình 3.2 Bộ phận và nguyên lý của biến mô thủy lực Trang 41

Hình 3.5 Hộp số hành tinh đơn và cách tính tỷ số truyền Trang 44

Hình 3.8 Hộp số 6 số tự động của Hãng ZF kiểu Ravigneaux Trang 45 Hình 3.9 Hộp số 4 số tự động của Hãng ZF kiểu Ravigneaux Trang 46

Hình 3.11 Hộp số của hãng Ford Fordomatic Trang 47

10

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của luận văn

Hòa chung bối cảnh phát triển của ngành công nghiệp thế giới, ngành công nghiệp ô tô đang có những bước chuyển biến mạnh mẽ trong thiết kế và chế tạo nhờ sự tiến bộ không ngừng của khoa học và công nghệ Ngày nay, một chiếc xe ô tô không còn đơn thuần là một phương tiện phục vụ đi lại, vận chuyển Những phiên bản xe mới lần lượt ra đời, kết hợp giữa những bước đột phá về công nghệ kỹ thuật và những nét sáng tạo thẩm mỹ tạo nên những chiếc xe đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng

Ở Việt Nam ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách, hàng hóa rất phổ biến Các hãng xe lớn như:

Daewoo, Isuzu, Ford, Honda, Huyndai, Mecerdes, Nissan, Toyota …đều đã có mặt trên thị trường Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ô tô trong xã hội đặc biệt là các loại ô tô đời mới thể hiện nhu cầu ngày càng lớn đối với mặt hàng này Và đó cũng chính là động lực mạnh mẽ để ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển Đứng trước cơ hội lớn đó yêu cầu đặt ra hàng đầu chính là phát triển trình độ của đội ngũ nguồn nhân lực phục vụ trong ngành ô tô đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế Vì vậy nâng cao khả năng nghiên cứu, tính toán thiết kế là một yêu cầu cấp thiết đối với các kỹ sư, các nhà nghiên cứu, chế tạo ô tô

Khi thiết kế ô tô nhất thiết phải tính toán khả năng động lực học của ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo yêu cầu thiết kế Tính chất động lực học của ô tô được thể hiện qua các chuyển vị, vận tốc, gia tốc, tần số và biên độ dao động theo các phương pháp khác nhau khi chuyển động trong điều kiện mặt đường không bằng phẳng hoặc do tác động điều kiện như tăng giảm ga, quay vòng khi phanh Tính chất động lực học của ô tô ảnh hưởng đến khả năng khởi hành và tăng tốc của ô tô, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận

11

chuyển, độ êm dịu và tính an toàn trong chuyển động Việc tính toán chính xác các chỉ tiêu đánh giá tính động lực học của ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện Vì các chỉ tiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố ngẫu nhiên

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nghành công nghệ thông tin và các thiết

bị nghiên cứu ngày càng chính xác hơn, nên nhiều bài toán được giải quyết một cách nhanh chóng với độ chính xác cao giúp cho quá trình tính toán, thiết kế và chế tạo được thuận lợi và chính xác hơn rất nhiều, tạo điều kiện thuận lợi cho nghành công nghiệp ô

tô ngày càng phát triển và đảm bảo được các yêu cầu của người sử dụng Xuất phát từ

thực trạng trên, đề tài “Xây dựng đặc tính kéo của ô tô có truyền động thủy lực” nhằm

tính toán và mô phỏng khả năng động lực học của ô tô có truyền động thủy lực thực sự cần thiết và có ý nghĩa khoa học trong điều kiện thực tế của ngành công nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu tổng quan về các các cấu trúc hộp

số thường cũng như hộp số thủy cơ làm cơ sở lựa chọn khi thiết kế; nghiên cứu các thiết kế hiện tại về hộp số thủy cơ gồm phần biến mô thủy lực và hộp số hành tinh làm

cơ sở thiết kế và kiểm nghiệm ô tô Nghiên cứu các thiết kế hiện tại về hộp số thủy cơ gồm phần biến mô thủy lực và hộp số hành tinh làm cơ sở thiết kế và kiểm nghiệm ô tô; trình bày phương pháp tính toán kéo hộp số thường và hộp số thủy cơ với đối tượng

là một xe con và một xe siêu trọng sử dụng phần mềm Matlab và Excel để tính toán

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là ô tô có truyền động thủy lực Phạm vi nghiên cứu của đề tài là xây dựng đặc tính kéo

Phương pháp nghiên cứu

12

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là tính toán kiểm nghiệm và tính toán thiết kế

để xây dựng đặc tính kéo của ô tô có truyền động thủy lực

Ý nghĩa thực tiễn

Luận văn góp phần hoàn thiện phương pháp tính toán thiết kế khả năng động lực học của ô tô có truyền động thủy lực nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho người học trong việc nghiên cứu lý thuyết tính toán thiết kế ô tô

Bố cục luận văn

Xuất phát từ mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu Nội dung luận văn bao gồm các chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống truyền lực ô tô

Chương 2: Phương pháp tính toán sức kéo ô tô có hệ thống truyền lực cơ khí Chương 3: Phương pháp tính toán sức kéo ô tô có truyền động thủy lực

13

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ

1.1 Các dạng bố trí chung hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực trên ô tô có nhiệm vụ truyền công suất từ động cơ tới các bánh xe Hệ thống truyền lực bao gồm các cụm chi tiết sau: Ly hợp, hộp số, hộp phân phối, trục các đăng, truyền lực chính, vi sai và các bán trục

Hệ thống truyền lực có 4 chức năng sau đây:

- Bảo đảm cho xe chuyển động lúc ban đầu khi vận tốc bằng 0;

- Thay đổi mô men đầu ra và số vòng quay đầu ra phù hợp với điều kiện thay đổi của đường và có khả năng dự trữ;

- Hiệu suất truyền lực cao;

- Dễ dàng thay đổi công suất

1.1.1 Hệ thống truyền lực xe con

Hiện nay trên thế giới có nhiều kiểu bố trí hộp số xe con Sau đây là một số hộp

số điển hình

Hộp số trong hình 1.1 là hộp số dạng đơn 4 số và hộp số 5 số của hãng VW Hộp

số này thích hợp cho loại động cơ đặt ngang

14

Hình 1.1 Hộp số của hãng VW

Hộp số trong hình 1.2 là hộp số 6 số 2 cấp của hãng Opel Hộp số dạng này phù hợp cho xe con động cơ đặt ngang

Hình 1.2 H ộp số 6 số của hãng Opel

Sơ đồ trong hình 1.3 là hộp số thủy cơ của hãng VW sản xuất năm 1967 Hộp số

cơ khí là hộp số thường, trục cố định có 3 số và một biến mô thủy lực Giữa biến mô và hộp số cơ khí có một ly hợp ma sát

15

Hình 1.3 Hộp số thủy cơ của hãng VW

Hiện nay để tăng độ cứng vững và làm gọn hộp số người ta thường sử dụng hệ thống truyền lực ly hợp kép như hình 1.4 Đây thực chất là hai hộp số song song với nhau Dãy thứ nhất với ly hợp C1 có 3 số 1, 3, 5 Hộp số thứ 2 với ly hợp C2 liên kết với các số 2, 4, 6

16

Hình 1.6 Hộp số xe tải 2 hộp số phụ

Trong thực tế hộp số phụ nên là hộp số hành tinh vì dễ điều khiển Ví dụ như hộp

số 9 số của hãng ZF như hình 1.7 hoặc như hộp số 16 số như hình 1.8 của hãng Mercedes-Benz: hộp số chính 4 số thông thường, hộp số phụ phía trước 2 số, và hộp số phụ phía sau kiểu hành tinh 2 số Người ta cũng có thể bố trí hộp số 3 trục và một hộp

số phụ để đạt được 16 số như hình 1.9

18

Hình 1.7 Hộp số 9 số của hãng ZF

Hình 1.8 Hộp số 16 số của Hãng Mercedes-Benz tự động

19

Hình 1.9 Hộp số 16 số tự động của hãng ZF

Ngày nay, đối với các xe tải để tăng cường đặc tính động lực học cho phép xe chuyển động êm dịu trong một miền biến thiên lực kéo lớn người ta thường thiết kế hộp số thủy cơ, gồm một biến mô thủy lực, một hộp số chính cơ khí và một hộp số phụ hành tinh như hình 1.10 là hộp số 16 số của hãng ZF

20

+ Cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn hoặc dài

+ Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô

+ Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường Hiện nay hộp số tự động thường là hộp số thủy cơ, bao gồm một biến mô thủy lực

và sau nó là một hộp số hành tinh Biến mô thủy lực làm cho đặc tính của động cơ đốt trong phù hợp cho đặc tính kéo của ô tô

Tuy nhiên khả năng khuếch đại của biến mô thủy lực hạn chế, thường nhỏ hơn 2,1 đối với biến mô đơn Vì vậy để đáp ứng khoảng biến thiên vận tốc và lực kéo của ô

tô, người ta ghép thêm hộp số cơ khí sau biến mô thủy lực Thông thường hộp số cơ khí là hộp số hành tinh Hộp số hành tinh có đặc điểm cấu trúc gọn (chiều dài hộp số

21

ngắn, các bánh răng luôn luôn ăn khớp và dễ điều khiển tự động), dễ dàng thiết kế vào

số tự động

Hình 1.11 là một hộp số 4 số tự động của hãng ZF: Hộp số có 4 cấp kiểu Ravigneaux Sơ đồ các số như trong hình 1.12 Việc sang số thường được thực hiện thông qua đóng ngắt các ly hợp hoặc phanh Vì vậy việc vào số có thể đóng ngắt tự động một cách dễ dàng

Hình 1.11 Hộp số thủy cơ của hãng ZF

Hình 1.12 Sơ đồ đi số hộp số thủy cơ

22

Hình 1.13 Hộp số của hãng Mercedes –Benz

Để có thể tạo ra sự mềm mại khi sang số người ta còn có thể thiết kế phía sau hộp số cơ khí một bộ truyền đai như hình 1.14 là hộp số của hãng ZF

Hình 1.14 Hộp số ZF vô cấp

1.2 Đặc tính động cơ đốt trong

Ngày nay phần lớn các ô tô đều sử dụng nguồn lực kéo là động cơ đốt trong hoặc

là động cơ phun xăng hoặc là động cơ diesel Đặc tính của động cơ đốt trong được xác định theo công suất đầu ra và đặc tính của nó như ở hình 1.15

23

Hình 1.15 Đặc tính động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong có nhiều ưu điểm như tỷ lệ công suất riêng cao, hiệu suất tương đối cao và có mật độ năng lượng cao

Tuy nhiên nó có 3 hạn chế sau:

- Mô men lớn nhất nằm ở gần số vòng quay cực tiểu

- Chỉ cho công suất lớn nhất ở một số vòng quay nhất định

- Tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc rất nhiều vào điểm làm việc của động cơ

Ta biết rằng với một động cơ thì công suất kéo là thông số quan trọng và đặc tính

lý tưởng của ô tô là một đường hyperbol: Pk= Pe/v Trong hình 1.14 chỉ ra các đường

mô men phụ thuộc số vòng quay khi công suất P không đổi

24

Trong toàn miền vận tốc, khả năng của động cơ không đáp ứng được đặc tính lý tưởng xem hình 1.16a vì vậy người ta phải thiết kế hộp số để tạo ra các đường đặc tính kéo khác nhau tạo ra sự thay đổi lực kéo một cách gần liên tục như hình 1.16b

Hình 1.16 Đặc tính kéo lý tưởng của xe

Trong quá trình tính toán thiết kế ô tô nhất thiết phải tính toán khả năng động lực nhằm xác định các thông số cơ bản của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo yêu cầu thiết kế Chất lượng kéo được đánh giá bằng khả năng chuyển động của xe với vận tốc trung bình, cao trong điều kiện đường xá khác nhau, đối với từng loại đường và từng tay số cho ta xác định được tốc độ cực đại thích hợp và sức cản lớn nhất của đường mà xe có thể khắc phục được Vì vậy xây dựng đường đặc tính động lực học của

ô tô là một yêu cầu không thể thiếu

Để đánh giá chất lượng động lực học ô tô cần phải thực hiện các bước sau:

25

+ Chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài của động cơ;

+ Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính và các tỷ số truyền của hộp số; + Lập đồ thị cân bằng công suất của ô tô;

+ Lập đồ thị cân bằng lực kéo;

+ Lập đồ thị đặc tính động lực học của ô tô;

+ Lập đồ thị gia của tốc ô tô;

+ Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô;

+ Lập đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô

26

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ CÓ HỆ THỐNG

TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ 2.1 Các công thức cơ bản

Tính toán kéo là bài toán xác định khả năng kéo của động cơ Đối với ô tô có hai dạng tính toán kéo sau:

+ Tính toán kiểm nghiệm;

+ Tính toán thiết kế

2.1.1 Tính toán kéo kiểm nghiệm

Dựa vào các số liệu đã cho như khối lượng, bán kính bánh xe, tỷ số truyền của hệ thống truyền lực, hệ số khí động và các đặc tính động cơ đốt trong ta phải xác định các đặc tính kéo Fk(v), nhân tố động lực học D(v), đặc tính gia tốc j(v).

2.1.2 Tính toán thiết kế

Tính toán thiết kế là giai đoạn đầu để xác định động cơ đặt lên xe khi làm dự án Các số liệu hoặc phải tham khảo hoặc tính toán theo các công thức kinh nghiệm Có hai bài toán cơ bản trong tính toán thiết kế là xác định đặc tính động cơ và xác định tỷ

i i i

π

= (2.2)

27

Trong đó:

+ η : Hiệu suất của hệ thống truyền lực;

+Me : Mômen động cơ đốt trong;

2.2 Phân chia tỷ số truyền hệ truyền lực

Hệ truyền lực ô tô gồm ly hợp, hộp số chính, hộp số phụ, truyền lực cuối, truyền lực cạnh như hình 2.1 và 2.2 Nhiệm vụ thiết kế tỷ số truyền là chọn và tính các tỷ số truyền thành phần trong đó

Hình 2.1 Hệ truyền lực 2WD

29

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4WD

Công thức tính tỷ số truyền hệ thống truyền lực:

i t =i i i0 hj p

(2.10)

- Tỷ số truyền phụ thuộc mức biến thiên vận tốc và lực kéo đặt ra khi thiết kế;

- Tỷ số truyền in1 phải tạo ra lực kéo lớn nhất:

30

ip: Chọn theo kinh nghiệm cho hộp số phụ hoặc truyền lực cạnh;

Tỷ số truyền tay số 1 phải thỏa mãn hai điều kiện là:

Tỷ số truyền lực cuối io được xác định nhờ điều kiện cân bằng lực kéo ở tay số cao nhất, thường là truyền thẳng và tại đó xe đạt vmax:

ρc

(2.17)

(2.18)

31

Nội dung thứ 3 trong phần tìm tỷ số truyền cho hệ truyền lực là xác định số tay số

và chọn bước nhảy của các số Công thức xác định số tay số dựa vào Jante [1] Dựa vào đồ thị (2.3) ta có các thông số tính toán trung gian:

max

n i

i hI

hn

α α

=

=

Sự thay đổi vận tốc của ô tô một phần do thay đổi số vòng quay từ n(Mmax) đến n(Ne,max) được gọi là miền biến thiên trong và thay đổi do tỷ số truyền hộp số αhs gọi là biến thiên ngoài, đặc trưng bởi tỷ số truyền ihI và ihn

Sự biến thiên chung đặc trưng bởi:

αch = α αhs i (2.19)

ax , ax,

hI

m ch

Do đó miền biến thiên toàn thể được tính theo:

ax

m hI ch

ch i

α

= (2.22)

32

Khi đã xác định được số tay số z ta có thể chọn bước nhảy giữa các tay số theo 3 phương pháp sau:

(i) Cấp số nhân;

(ii) Cấp số điều hòa;

(iii) Dựa vào kết quả (i) hoặc (ii) để điều chỉnh cho phù hợp

Hình 2.3 Đặc tính động cơ

Trong hình 2.4 là đặc tính công suất kéo và công suất cản phụ thuộc vận tốc của

xe Trong hình 2.5, 2.6 là đặc tính kéo của xe theo hai phương pháp phân chia tỷ số truyền là cấp số nhân và điều hòa Với cấp số nhân miền biến thiên trong không thay đổi Với cấp điều hòa, các số càng cao miền biến thiên trong càng hẹp Với xe con, hay

sử dụng số cao nên phân chia cấp số điều hòa là không phù hợp Tuy nhiên với xe máy công trình thì lại là hữu ích

33

Hình 2.4 Đặc tính công suất

Hình 2.5 So sánh hai cấp số

34

Hình 2.6 Đặc tính kéo

2.3 Xây dựng đặc tính tốc độ ngoài động cơ đốt trong

Khi chưa có đặc tính động cơ chúng ta phải dựa vào công thức thực nghiệm để xác định đặc tính động cơ

Theo công thức S.R.Lây Đécman:

Ne= Nemax(aλ’+ bλ’2+ cλ’3

) (2.23) Trong đó:

+ Nemax, nN : Công suất lớn nhất của động cơ và số vòng quay tương ứng

+ Ne, ne : Công suất và số vòng quay ở 1 điểm trên đường đặc tính của động cơ + Các hệ số a,b,c là các hệ số thực nghiệm

Thông thường trong các tài liệu của các hãng, người ta cho một số giá trị như công suất cực đại, mô men cực đại và số vòng quay tương ứng cũng như số vòng quay lớn nhất và bé nhất Dựa vào công thức trên và phương pháp bình phương tối thiểu ta có thể xác định tương đối chính xác đặc tính động cơ Trước hết ta cần xác định công suất kéo Nvtheo điều kiện xe đạt vận tốc cực đại:

35

Nv= (fG+ ρCWA )vmax (2.24)

Nemax= (2.25) Trong đó λ =nmax/nNemax

Sau đây là hai phương pháp xây đưng đặc tính động cơ:

Phương pháp 1:

Lấy 3 điểm có tọa độ (Các điểm này được nhà sản xuất cho trước):

Điểm 1: nemin, Me1 Điểm 2: neM, Memax Điểm 3: neN, MeN Theo công thức thực nghiệm với đặc tính Me= f(ne) có dạng đường cong bậc 2 đối với ne:

Me = MeN [ a+b( )+ c ] (2.26)

Trong đó:

+ Me: Momen xoắn trên trục khủy động cơ ứng với điểm đạt Pemax

+ neN : Số vòng quay của trục khuỷu động cơ ứng với Pemax

Đưa công thức (2.26) về dạng : y= a+bx+cx2

(2.27) Trong đó : y = ; x= (2.28)

Ta tính tọa độ cho 3 điểm trên đường cong y=f(x):

x1= ; y2 = = (2.29)

x2= ; y2 = = (2.30)

36

k k k b

2

1( 1)

a

e

k c k

−

=

− (2.40) Trong đó: max

a

N

M k M

= ; max

e N

n k n

= + Nemax, nN : Công suất lớn nhất của động cơ và số vòng quay tương ứng

+Ne, ne : Công suất và số vòng quay ở 1 điểm trên đường đặc tính của động cơ + ne : Đơn vị tính theo vòng/phút

+ Ne: Đơn vị tính theo W

+ Me: Đơn vị tính theo Nm

Chú ý: Khi nhiệm vụ yêu cầu tính toán tính kinh tế nhiên liệu của ô tô thì phải xây

dựng thêm đường suất tiêu hao nhiên liệu ge: = f(ne) trong trường hợp bướm ga (hoặc thanh răng ) mở hoàn toàn, ở đây ge được tính theo công thức:

ge= T

e

G

N ( g/kWh) (2.41) Trong đó:

+ GT: Lượng tiêu hao nhiên liệu (kg/h) và được xác định bằng thực nghiệm

đo trên băng thử động cơ tương tự

+ Ne: Công suất của động cơ (W)

38

Hình 2.7 Đặc tính động cơ xăng không có bộ hạn chế số vòng quay

Hình 2.8 Đặc tính động cơ xăng có bộ hạn chế số vòng quay

39

Hình 2.9 Đặc tính động cơ Diesel

2.4 Ví dụ tính toán

2.4.1 Các số liệu tính toán:

A= 80 (kg) = 800 (N): Khối lượng của một người

Nemin=75,4 (KW) : Công suất động cơ

m2k=1,1 : Hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau

H= 2,03(m): Chiều cao cơ sở

G0: Khối lượng tải trọng khi không tải

40