Thiết lập quy trình tính toán kéo xe con

Hệ thống truyền lực, bao gồm Ly hợp/ Biến mô, hộp số chính phụ, các đăng, cầu xe, truyền lực cạnh.. Thiết kế Hệ thống truyền lực có hai vấn đề cơ bản: i Thiết kế động lực học và tính toá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

PHẠM TUẤN ANH

THIẾT LẬP QUY TRÌNH TÍNH TOÁN KÉO XE CON

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Kỹ thuật Cơ khí động lực

Hà Nội – Năm 2013

THIẾT LẬP QUY TRÌNH TÍNH TOÁN KÉO XE CON

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5

LỜI NÓI ĐẦU 7

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE CON 9

1.1 Sơ đồ hệ truyền lực xe con 9

1.2 Các dạng sơ đồ hộp số 14

1.3 Các thiết kế cơ bản 17

Chương 2CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN CHIA TỶ SỐ TRUYỀN HỆ TRUYỀN LỰC Ô TÔ 21

2.1 Nhiệm vụ hệ truyền lực ô tô 21

2.2.Cơ sở chọn tỷ số truyền hệ truyền lực xe con 24

Chương 3 CƠ SỞ XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH SỨC KÉO Ô TÔ 38

3.1 Đặc tính động cơ đốt trong 38

3.1.1 Phương pháp Jazar [5] 39

3.1.2 Tính theo Le-đec-man có hiệu chỉnh 41

3.1.3 Tính theo Le-đec-man hiệu chỉnh theo [6] 42

3.2 Tính toán sức kéo ô tô 45

3.2.1 Tính toán kéo hệ truyền lực thường 45

3.2.2 Tính toán sức kéo với hộp số thủy cơ 46

Chương 4 TÍNH TOÁN SỨC KÉO XE CON 48

4.1 Đặc tính động cơ và các phương án chọn tỷ số truyền 48

4.1.1 Đường đặc tính ngoài động cơ 48

4.1.2 Các phương án tính chọn tỷ số truyền 49

4.2 Các phương án tính toán 53

4.2.1 Tính toán kéo hộp số 4 tay số 53

4.2.2 Tính toán kéo hộp số 5 tay số 58

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

a, b, c, a ’ , b ’ , c ’ : Các hệ số đặc tính động cơ

F k,id : Đặc tính kéo lý tưởng

Fke : Đặc tính động cơ sinh ra

Me: Mô men động cơ

Pe: Công suất động cơ

n e : Công suất động cơ

Ka; Hệ số thích ứng của mô men

Ke; Hệ số số vòng quay

nn: Số vòng quay tại công suất max

M T : Mô men tua bin

M B : Mô men bơm

ZF: Tên hãng

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1a Sơ đồ hệ thống truyền lực xe con 9

Hình 1.1b Sơ đồ Hệ thống truyền lực xe con đặt trước cầu trước 10

Hình 1.2 Các hộp số cơ khí có cấp (z) 12

Hình 1.3 Hộp số thủy cơ 12

Hình 1.4 Hộp số vô cấp 13

Hình 1.5 Hệ truyền lực lai/ Hybrid transmission system 13

Hình 1.6 Sơ đồ hệ truyền lực chung 14

Hình 1.7 Bố chung hệ truyền lực xe con (a,b,c,d,e,f) 15

Hình 1.8 Hệ truyền lực bố trí hỗn hợp 15

Hình 1.9 Cầu sau chủ động 16

Hình 1.11 Sơ đồ cơ bản hộp số trục cố định 17

Hình 1.12 Cụm cơ bản hộp số cơ khí có trục 18

Hình 1.13 Cặp hành tinh và tỷ số truyền 19

Hình 1.14 Hộp số Wilson(a) và Simpson (b) 19

Hình 1.15 Phương án thiết kế số lùi 20

Hình 2.2 Đường đặc tính kéo lý tưởng và thực tế 22

Hình 2.3 Đặc tính kéo thực tế (4 số) và đặt tính kéo lý tưởng 22

Hình 2.4 Đặc tính động cơ và đặc tính kéo của xe 26

Hình 2.5 Đặc tính động và các điểm là việc lý tưởng 27

Hình 2.6 Sơ đồ xác định số tay số 28

Hình 2.7a Đặc tính công suất 33

Hình 2.7b Biểu đồ vận tốc và lực kéo 34

Hình 2.8 Đặc tính kéo 34

Hình 2.9 Quan hệ vận tốc-số vòng quay động cơ với tỷ số truyền 36

Hình 2.10 Quan hệ công suất khi chọn tỷ số truyền lực cuối iA,min 36

Hình 2.11 Đặc tính mô men của ô tô 37

Hình 4.3 Đồ thị đặc tính công suất kéo 4 tay số 53

Hình 4.4 Đồ thị đặc tính lực kéo 4 tay số 54

Hình 4.5 Đồ thị nhân tốc động lực học 4 tay số 55

Hình 4.6 Đồ thị gia tốc xe 4 tay số 56

Hình 4.7 Đồ thị gia tốc nghịch đảo 4 tay số 57

Hình 4.8 Đồ thị đặc tính công suất kéo 5 tay số 58

Hình 4.9 Đồ thị đặc tính lực kéo 5 tay số 59

Hình 4.10 Đồ thị nhân tố động lực học 5 tay số 60

Hình 4.11 Đồ thị gia tốc 5 tay số 61

Hình 4.12 Đồ thị gia tốc nghịch đảo 5 tay số 62

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống động lực ô tô là hệ thống tạo ra lực kéo và công suất cho các bánh xe chủ động, bảo đảm lực kéo đủ lớn để khởi động, lên dốc, tăng tốc trong các điều kiện vận hành khác nhau Hệ thống động lực gồm động cơ đốt trong và hệ truyền lực Hệ thống truyền lực, bao gồm Ly hợp/ Biến mô, hộp

số chính phụ, các đăng, cầu xe, truyền lực cạnh Hệ thống truyền lực là hệ thống quan trọng; nó đa dạng nên rất phức tạp Đề tài “Thiết lập quy trình tính toán kéo xe con” có mục tiêu nghiên cứu lựa chọn phương pháp xác định tối

ưu tỷ số truyền hệ truyền lực và đề xuất tiến trình thiết kế (Algoritmus) nhằm giúp học viên, kỹ sư trẻ nắm được quy trình thiết kế Thiết kế Hệ thống truyền lực có hai vấn đề cơ bản:

(i) Thiết kế động lực học và tính toán chọn động cơ, xây dựng tỷ số

truyền hệ truyền lực;

(ii) Xác định tỷ số truyền hệ truyền lực;

(iii) Tính toán sức kéo bằng MatLab

Trong khuôn khổ của luận văn cao học hạn chế về thời gian, đề tài

“Thiết lập quy trình tính toán kéo xe con” chỉ trình bày các vấn đề sau:

(i) Cơ sở xác định đặc tính và phương pháp chọn động cơ cho ô tô ;

(ii) Cơ sở lý thuyết chọn số tay số theo Jante và phương pháp chọn tỷ số

truyền theo phương pháp hiệu chỉnh hỗn hợp

Đề tài “Thiết lập quy trình tính toán kéo xe con” được thực hiện tại Bộ môn Ô tô của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trong khuôn khổ một luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trong khi làm đồ án, được sự giúp đỡ của PGS.TS Võ Văn Hường, tác giả đã có nhiều cố gắng để hoàn thành các nhiệm vụ đề ra Tuy vậy, do năng lực hạn chế và chưa có kinh nghiệm nên luận văn có thể

Phạm Tuấn Anh

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE CON

1.1 Sơ đồ hệ truyền lực xe con

Xe con là đối tượng phải cạnh tranh khốc liệt trên thị trường quốc tế Vì vậy, khi thiết kế phải bảo đảm tối đa những yêu cầu kỹ thuật hiện hành Đặc biệt đối với xe con thì hệ thống truyền lực có ý nghĩa to lớn nhằm bảo đảm khả năng động lực học Thứ nhất là khả năng tăng tốc Trong sơ đồ 1.1a và 1.1b là hai sơ đồ bố trí điển hình

Trong sơ đồ 1.1a là hệ truyền lực xe con hai cầu chủ động, động cơ đặt dọc phía trước, kế tiếp là hộp số, đến hộp phân phối và vi sai giữa truyền mô men ra cầu trước và cầu sau Đây là một dạng truyền lực đặc trưng có khả năng truyền hết mô men và đạt được khả năng gia tốc lớn

Hình 1.1b động cơ dọc đặt trước cầu tạo không gian sử dụng hiệu quả hơn Hệ truyền lực xe con có yêu cầu lớn về vận tộc cực đại và khả năng tăng tốc lớn Vì vậy nó có yêu cầu riêng về bố trí chung nhằm bảo đảm các yếu cầu đặc trưng

Hình 1.1a Sơ đồ hệ thống truyền lực xe con

Hình 1.1b Sơ đồ Hệ thống truyền lực xe con đặt trước cầu trước

Hệ thống truyền lực gồm các cụm sau:

(1) Ly hợp ma sát hoặc biến mô thủy lực BM: bảo đảm điều kiện khởi động vì động cơ không làm việc ở số vòng quay thấp Nó còn là khớp mềm bảo đảm cho hệ thống truyền lực an toàn Đồng thời là cơ cấu gài số

(2) Hộp số chính (trục cố định hoặc trục quay hành tinh), là cơ quan sang

số thường xuyên trong miền số cao và miền số thấp, có nhiệm vụ thay đổi mô men và số vòng quay của động cơ cho phù hợp yêu cầu sử dụng;

(3) Hộp số phụ: Trong nhiều trường hợp miền lực kéo lớn, không thể thiết

kế nhiều tay số làm cho hộp số chính làm cho hộp số cồng kềnh, khó sang số

và tổn hao công suất, người ta thiết kế hộp số phụ sau và trước cho xe tải, thường là 2 số, có một số truyền thẳng nhằm tăng gấp đôi số tay số mà hộp số vẫn gọn gàng Hộp số phụ tạo ra hai miền vận tốc là miền vận tốc cao (H) và thấp (L) Hộp số phụ thường sang số một lần trong một miền làm việc

(4) Các đăng: Nối các cụm trong hệ truyền lực với nhau;

(5) Cầu xe: Truyền lực chính và vi sai, thay đổi hướng truyền mô men Trong các ô tô cơ điện tử, vi sai có điều khiển có nhiệm vụ phân phối mô men

ra các cầu,các bánh xe một cách hợp lý theo điều kiện chuyển động

(6) Hộp phân phối: chia mô men ra các cầu chủ động, vi sai giữa Vi sai giữa có nhiệm vụ phân phối mô men theo tỷ lệ nhất định giữa 2 cầu

Tổng quan về các hộp số: Người ta thường phân loại hộp số theo hai cách:

vì vậy người ta có thể kết hợp hai bộ hành tinh với nhau để có thể có một dãy

tỷ số truyền hợp lý Hộp số có đặc điểm là ngắn, gọn nhẹ dễ dàng điều khiển bằng đóng ngắt phanh, ly hợp Dễ dàng thiết kế hộp số tự động Trên thực tế

có 3 loại hộp số hành tinh cơ bản: Simpson, Wilson, Ravigneaux Đặc biệt đối với máy kéo, cấu trúc hộp số cực kỳ phức tạp Phải tạo ra nhiều miền số khác nhau Hộp số có nhiều hộp số phụ

Hình 1.2 Các hộp số cơ khí có cấp (z)

Hình 1.2 (f,g,h) là các hộp số thủy cơ, gồm biến mô thủy lực và hộp số

cơ khí, thường là hộp số hành tinh Biến mô thủy lực một cấp có thể tăng mô men lên 2,1 lần; tạo ra đặc tính gần giống đặc tính của ô tô Hộp số hành tinh

là hộp số có cấp, trục quay, bánh răng luôn ăn khớp, có chiều dài ngắn nên có

độ cứng vững cao, dễ bố trí, dễ điều khiển vào số thông qua các phanh giải và các ly hợp Sự kết hợp biến mô với hộp số hành tinh, gọi là hộp số thủy cơ, tạo ra hộp số tự động với tỷ số truyền thay đổi

Hình 1.3 Hộp số thủy cơ

Hình 1.3 là hộp số thủy cơ vô cấp, gồm một biến mô thủy lực đặt trước, sau đó là hộp số hành tinh có cấp và một bộ truyền đai (hình 1.3 j) Hộp số này có ba bộ phận, phần đầu (biến mô) và sau (truyền đai) tạo ra tỷ số vô cấp,

còn phần giữa (hành tinh) tạo các cấp để tăng tỷ số truyền cho cả hệ vì biến

mô và truyền đai có tỷ số truyền hạn chế Hình (1.3 i) là sự kết hợp giữa một

bộ truyền hành tinh và bơm pít tông để tạo ra đặc tính gần lý tưởng cho xe Loại này thường thấy cho các xe chuyên dụng có bánh xe truyền lực độc lập Hình (1.4 k) là một bộ truyền bánh răng quay, tựa như truyền đai

Hình 1.4 Hộp số vô cấp

Hình 1.5 là hộp số lai (Hybrid transmission system); hỗn hợp Hộp số (l) gồm một động cơ điện, sau đó là hộp số hành tình đến một hộp số cơ khí thông thường Hình (1.5 m) sử dụng một máy phát, sau đó là bộ hành tinh và một động cơ điện

Hình 1.5 Hệ truyền lực lai/ Hybrid transmission system

Hình 1.6 Sơ đồ hệ truyền lực chung

Hệ truyền lực tổng quát có thể xem sơ đồ 1.6, gồm Ly hợp ma sát LH (có thế thêm Biến mô thủy lực MB); Hộp số phụ đặt trước; Hộp số chính; Hộp số phụ sau; hộp phân phối (1); cầu chủ động (2); truyền lực cạnh (3) Với xe tải

cỡ lớn, hệ truyền lực đầy đủ các khâu; với xe con chỉ như sơ đồ hình 1.1

Sau đây hai vấn đề cơ bản được trình bày: (i) cơ sơ lý thuyết phân chia tỷ số truyền trong hệ truyền lực và (ii) cơ sở chọn sơ đồ cấu trúc khi thiết kế

1.2 Các dạng sơ đồ hộp số

Bố trí hệ truyền động cho ô tô là sắp xếp vị trí của động cơ, hộp số trong

xe

Động cơ có thể có các cách bố trí như sau:

(i) Động cơ đặt trước hoặc đặt sau

(ii) Động cơ đặt dọc hay đặt ngang

(iii) Động cơ đặt trước hay sau hộp số

(iv) Cầu trước hay cầu sau chủ động

(v) Bốn bánh chủ động

(vi) Hộp số đặt dọc hay đặt ngang

Hình 1.7 là dạng bố trí động cơ và hộp số đặt trước (a,b,c,d,e,f) Trường hợp (a) có động cơ đặt trước dọc, hộp số đặt dọc sau cầu; trường hợp (b) hộp

số và động cơ đổi vị trí cho nhau; trường hợp (c) động cơ đặt dọc trước, hộp

số đặt dọc liền và cầu xe nằm dưới; trường hợp (d) động cơ và hộp số đặt ngang liền một dãy nằm trước cầu; trường hợp (e) động cơ và hộp số đặt song song ngang phía trước cầu còn trường hợp (f) cũng như vậy nhưng động cơ và hộp số nằm sau cầu xe

Hình 1.7 Bố chung hệ truyền lực xe con (a,b,c,d,e,f)

Hình 1.8 là loại bố trí hỗn hợp Trường hợp (g) động cơ hộp số đặt dọc liền nhau phía trước và cầu sau chủ động; trường hợp (h) động cơ dọc đặt trước, hộp số dọc nằm trước cầu và cầu sau chủ động; trường hợp (i) chỉ khác (h) là hộp số đặt sau cầu chủ động

Hình 1.8 Hệ truyền lực bố trí hỗn hợp

cơ hộp số đặt dọc trước cầu sau

cố định Hình (1.12) phải là sơ đồ hộp số hành tinh: zS là bánh răng mặt trời;

zH là bánh răng ngoại vi, zP là bánh răng hành tinh

Hình 1.12 Cụm cơ bản hộp số cơ khí có trục

Hộp số có trục cố định thường 2 hoặc 3 trục cố định Loại 2 trục thì một

trục mô men vào và một trục mô men ra, mô men vào ra khác chiều Loại 3 trục có một trục trung gian, một trục vào nối với bánh đà qua ly hợp và một trục ra đồng trục, có thể tạo ra số truyền thẳng; mô men vào ra cùng chiều Loại hỗn hợp có 3 trục không đồng trục tạo ra mô men khác chiều

Hộp số hành tinh (hình 1.13) thường có 3 hoặc nhiều bánh răng: mặt trời, hành tinh và bánh răng ngoại vi Khung hành tinh với các bánh răng hành tinh quay quanh trục của bánh răng mặt trời Cụm hành tinh có 3 bậc tự do

Để truyền được mô men ta phải khóa 1 bậc, còn 2 bậc thì một phần tử truyền

mô men vào còn một cho mô men ra Như vậy một cặp hành tinh có thể tạo ra

9 tỷ số truyền khác nhau, cả tỷ số truyền âm Tỷ số truyền phụ thuộc số răng của các cặp bánh răng Do đó không phải tất cả các tỷ số truyền trong đó có thể sử dụng được; trong thực tế người ta phải ghép nối 2 hay nhiều cặp hành tinh để có các bộ tỷ số truyền phù hợp cho ô tô Ba loại bánh răng trong bộ hành tinh liên kết với nhau, tùy theo phần tử nào cố định mà ta có các tỷ số truyền khác nhau Nếu không có phần tử nào bị khóa thì bộ truyền hành tinh làm việc theo chế độ vi sai Với một cặp ba bánh răng luôn ăn khớp, ta có thể

tạo ra 6 tỷ số truyền khác nhau, như vậy bánh răng hành tình tao ra sự mền dẻo trong chọn tỷ số cho hộp số Việc khóa các phần tử thực hiện tử các phanh hoặc ly hợp khóa, thuận lợi cho tự động vào số, không gây ồn và hộp

số có chiều dài ngắn Hình (1.14) sơ đồ kết hợp các cặp hành tinh để có hộp

số Wilson(a) và Simpson (b)

Hình 1.13 Cặp hành tinh và tỷ số truyền

Hình 1.14 Hộp số Wilson(a) và Simpson (b)

Thiết kế số lùi:

Hình 1.15 Phương án thiết kế số lùi

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN CHIA TỶ SỐ TRUYỀN

HỆ TRUYỀN LỰC Ô TÔ 2.1 Nhiệm vụ hệ truyền lực ô tô

Hầu hết các ô tô ngày nay đều được truyền động bằng động cơ đôt trong: động cơ xăng hoặc động cơ Diesel Động cơ đốt trong có nhiều ưu điểm như

tỷ lệ công suất - khối lượng lớn (công suất riêng), hiệu suất tương đối cao, dễ tích tụ năng lượng Tuy vậy nó có ba hạn chế sau:

(i) Không như động cơ hơi nước hoặc động cơ điện, động cơ đốt trong

không cho mô men khi số vòng quay thấp; không có khả năng cấp

mô men khi khởi động

(ii) Công suất lớn nhất chỉ đạt được tại một số vòng quay nhất định;

công suất cực đại không cùng số vòng quay với mô men cực đại

(iii) Tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào các điểm làm việc của động

cơ đốt trong cung cấp không thỏa mãn (2.24) Đặc tính thực tế do động cơ đốt

trong cấp có dạng

F   M i i r (2.2) Ngoài ra, lực kéo còn bị giới hạn bởi khả năng bám giữa lốp và đường Các quan hệ (2.1), (2.1) được biểu diễn như trong hình (2.2)

Hình 2.2 Đường đặc tính kéo lý tưởng và thực tế

Như vậy cần có một cơ cấu nào đó để lý tưởng hóa đặc tính động cơ đốt

trong, đưa nó gần với đặc tính lý tưởng Bộ phận đó trong ô tô gọi là Hộp số,

xem hình (2.2)

Hình 2.3 Đặc tính kéo thực tế (4 số) và đặt tính kéo lý tưởng

Như vậy nhiệm vụ hệ thống truyền lực là:

(i) Thay đổi vận tốc xe thông qua ly hợp ma sát hoặc ly hợp thủy lực;

(ii) Thay đổi mô men theo vận tốc nhờ hộp số có cấp hoặc vô cấp

Nhìn vào hình 2.3 ta thấy rằng, với hộp số có cấp, số tay số càng cao đặc tính động cơ càng gần đặc tính lý tưởng (đặc tính xe); chỉ có hộp số vô cấp mới có thể tạo ra đặc tính lý tưởng Khi khởi hành động cơ đốt trong cũng không tạo ra mô men Với ly hợp ma sát hoặc biến mô thủy lực có thể tạo lực đẩy khi khởi hành

Khi chuyển động, động cơ phải phát ra cho bánh xe chủ động một lực kéo đủ lớn để khắc phục 4 loại lực cản là lực cản không khí, lực cản lăn, lực cản lên dốc và lực gia tốc:

F   i i i i M r (2.3)

Trong đó: Fk Lực kéo tại bánh xe chủ động

iw Tỷ số truyền biến mô thủy lực

khí 2

Wx w,x (1/ 2) max

F c A v

(ii) Xe phải lên được một góc dốc cực đại nào đó theo luật định hoặc do

thực tiễn hoặc người đạt thiết kế yêu cầu Điều kiện xác định tại đó

là mô men cực đại Góc dốc chuẩn thường là 0

(iv) Để bảo đảm số tay số hợp lý, trong trường hợp lực kéo cực đại lớn

hơn lực kéo cực đại chuẩnF k m, ax (0,3 0,02)  F G ta phải thiết kế hộp số phụ hoặc biến mô thủy lực Như vậy, hộp số chính, hộp số điều khiển thường trực, được thiết kế với điều kiện bảo đảm v max và lực kéo chuẩnF k m, ax  (0,3 0,02)  F G

Với xe con, hệ truyền lực có 3 tỷ số truyền là: iw=2 Tỷ số truyền biến mô thủy lực; io Tỷ số truyền cầu xe và ij Tỷ số truyền hộp số cơ khí Như vậy khi thiết kế hộp số cần xác định tỷ số truyền cầu xe, số tay số j và quy luật

thay đổi số của các số trung gian

it  i i i0 j w

(2.6)

- Tỷ số truyền phụ thuộc mức biến thiên vận tốc và lực kéo

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

( St) G

m

r f tg F rF

,

12

Số tay có thể chọn theo kinh nghiệm và phân chia các số trung gian theo cấp

số nhân và sau đó hiệu chỉnh

2.3 Xác định tỷ số truyền theo Jante [17]

Tỷ số truyền hệ truyền lực ô tô có thể viết tổng quát dưới dạng:

hai vấn đề sau:

(i) Xác định số tay số: số tay số phụ thuộc miền biến thiên lực kéo và độ

lớn hệ số thích ứng của động cơ;

(ii) Quy luật phân chia tỷ số truyền

Nội dung sau trình bày phương pháp tìm tỷ số truyền cho hệ truyền lực

là xác định số tay số và chọn bước nhảy của các số

Hình 2.4 Đặc tính động cơ và đặc tính kéo của xe

Hình 2.5 Đặc tính động và các điểm là việc lý tưởng

Hình (2.16) là sơ đồ 3 đặc tính động cơ (phía trên) với 3 đặc tính đầu ra của hộp số (phía dưới) Nếu động cơ có đặc tính dạng Parabol (hình trái) thì

xe chỉ cần một số; nếu động cơ làm việc tại một số vòng quay (hình giữa) thì hộp số phải có vô số số; nếu động cơ có dạng như hình phía phải thì hộp số chỉ cần một số hữu hạn số (trong hình là 3 số) Đặc tính động cơ đốt trong có dạng như hình (2.5) và vì vậy, trên thực tế chỉ cần hộp số có một số hữu hạn

là có thể biến đặc tính của nó thành đặc tính lý tưởng

Trong hình (2.5) đường nét đứt là đặc tính mô men của động cơ, đường Hyberbol là đặc tính mô men lý tưởng M e(2 n e)  P e const Như vậy chỉ có một khoảng ( n k n max )là gần đặc tính lý tưởng; ta gọi là miền biến thiên trong Đường nét đậm giống như phần phải của hình (2.4) Trong thực tế ô tô cần một khoảng biến thiến lực kéo khá rộng, ta cần một số cấp số nữa (khoảng biến thiên ngoài) Số tay số sẽ được xác định bới khoảng lực

kéo(F k m, ax F k,min) Vận tốc tương ứng là (v A v B) Đồ thị 2.6 biểu diễn sơ đồ thiết kế hộp số xe con Thông thường, vận tốc cực đại là thông số bắt buộc, tại

đó lực cản tối thiểu tính với hệ số cản lăn f=0,02 (2%), phải vượt dốc q=0,3; lực kéo riêng cực đại sẽ là 32% Đường hyberbol là đặc tính kéo lý tưởng của

xe ứng với một công suất, hệ số sử dụng công suất PeP P e/ e m, ax Như vậy khoảng AB là miền thay đổi vận tốc (lực kéo) của xe, được tạo thành do thay đổi số vòng quay động cơ (miền biến thiên trong) và tỷ số truyền hộp số (miền biến thiên ngoài) Tỷ số của toàn miền:

Sự thay đổi vận tốc một phần do thay đổi số vòng quay từ n M( max)

đến n N( e m, ax)được gọi là miền biến thiên trong và thay đổi theo tỷ số

truyền hộp số hs gọi là biến thiên ngoài đặc trưng bởi tỷ số truyền i1và in

Sự biến thiên chung đặc trưng bởi:

ch   hs i (2.20)

, ax, ax

hI

e m i ch

m

v M v

ch i

đồ thị lực kéo để đánh giá và điều chỉnh tỷ số truyền theo yêu cầu hoặc xác định các bược nhảy, sẽ trình bày tiếp sau

Xác định các số trung gian theo Jante [17]: Nếu đã chọn được số tay số z

và xác định được các bước nhảy, ta có thể xác định tỷ số truyền như sau:

(i) Phương pháp cấp số nhân

1

z

i    (2.24) (ii) Tính với hai bước nhảy

i1   1z1 2(z1)(z2)/23(z1)((z2)/2)(z3)/3(4z1)((z2)/2)((z3)/3 )(z4)/4 (2.26) Các số trung gian có thể tính theo bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng tính tỷ số truyền

Tay số Tỉ số truyền Bước nhảy 0 Bước nhảy

trung gian 1

Bước nhẩy trung gian

Tỷ số truyền chung của toàn hệ phụ thuộc yêu cầu thiết kế: giải vận tốc

và khoảng lực kéo yêu cầu Số tay số nhiều hay ít để bám sát đặc tính lý tưởng lại phụ thuộc động cơ; nếu động cơ có hệ số thích ứng cao như động cơ xăng thì khoảng nk…n(Pe,max) lớn; miền biến thiên trong lớn Nếu miền này lớn ta cần ít số, nếu miền đó bé ta phải tăng số Phải có giải pháp tối ưu cho

sự lựa chọn này

Thông thường chọn  1  i là tỷ số lý tưởng, công suất sử dụng là tối

đa Nếu không, chọn theo kinh nghiệm