II) Thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn.

a) Thông số theo thiết kế phác thảo

Loại động cơ

Dung tích công tác (Vc)

Công suất tối đa (Pmax)

Tốc độ động cơ (ne)

Mômen xoắn tối đa (Me)

Hệ thống truyền lực

b) Thông số chọn

Trọng lượng bản thân (Go)

Trọng lượng hành khách (Gh)

Trọng lượng hành lí (Ghl)

Hiệu suất truyền lực (ntl) Hướng dẫn chọn

Hệ số cản không khí (K) Hướng dẫn chọn

Hệ số cản lăn (fo) Hướng dẫn chọn

c) Thông số tính chọn `kiết quả tính chọn`

- Hệ số cản lăn ứng với Vmax (f)

- Diện tích cản chính diện (F)

- Bán kính bánh xe.

Chiều rộng mặt lốp (B)

Tỉ lệ % chiều cao hông lốp vs chiều rộng lốp (H/B)

Đường kính vành xe (d)

Hệ số kể đến biến dạng lốp (λo)

Lấy ví dụ về kí hiệu 205/55R16

Hệ số biến dạng lốp:

Lốp Áp suất thấp: λ = 0.93 - 0.935
Lốp Áp suất cao: λ = 0.945 - 0.950

d) Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô. `kiết quả tính`

Số chỗ trên ô tô.

% lực cầu trước (Z1)

% lực cầu sau (Z2)

Phân bố lực lên các cầu

Với ôtô tải

Đường loại I, II: Z2 = (62% - 70%)G
tất cả loại đường: Z2 = (70% - 75%)G

Với ôtô con

Động cơ đặt phía trước: Z2 = (40% - 45%)G
Động cơ đặt phía sau: Z2 = (56% - 60%)G

TÍNH TOÁN SỨC KÉO

I) Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. `Hướng dẫn` `kiết quả`

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)

B1: Tính công suất cần thiết của động cơ.

$\large N_{ev}=\frac{1}{\eta _{tl}}(G.\psi _{v}.V_{max}+K.F.V_{max}^{3}) [W]$

Trong đó:

$\large \eta _{tl}$ : hiệu suất của hệ thống truyền lực.
F: diện tichs cản chính diện của ôtô (m2)
K: hệ số cản không khí
$\large V_{max}$ : Vận tốc cực đại của ôtô
$\large \large \large \psi _{v}=\left ( f+i \right )=fo.\left ( 1+\frac{V_{max}^{2}}{1500} \right )$ : hệ số cản tổng cộng ứng với Vmax (độ nghiêng mặt đường =0 )

B2: Tính công suất cực đại

$\large N_{emax}=\frac{N_{ev}}{a.\lambda +b.\lambda ^{2}-c.\lambda ^{3}}$

Trong đó

a,b,c: hệ số phù thuộc vào loại động cơ
$\lambda =\frac{n_{emax}}{n_{N}}$

B3: Phân tích

$\large N_{e}=N_{emax}.(a.\lambda +b.\lambda ^{2}-c.\lambda ^{3})$
$\large n_{e}=\lambda .n_{N}$
$\large M_{e}=9550.\frac{N_{e}}{n_{e}}$

Để vẽ đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài ta chỉ cần thay đổi λ. Nhớ điền đầy đủ thông số bên dưới

B4: Tính giá trị Momen max Me(max), công suất max Ne(max)

+ Tính Momen max

$\large M_{e}=\frac{N_{e}}{\omega _{e}}=\frac{N_{emax}}{\omega _{N}}.[a+b.\frac{\omega _{e}}{\omega _{N}}-c.(\frac{\omega _{e}}{\omega _{N}})^{2}]$

Đạo hàm hai vế ta có: $\large 0=\frac{N_{emax}}{\omega _{N}}.[b-2c.(\frac{\omega _{e}}{\omega _{N}})]\Rightarrow \frac{\omega _{e}}{\omega _{N}}=\frac{b}{2c}$

$\large \Rightarrow M_{e}=\frac{N_{emax}}{\omega _{N}}.[a+\frac{b.b}{2c}-c.(\frac{b}{2c})^{2}]$

Trong đó:

$\large N_{emax}$ : Công xuất cực đại của động cơ [W]
$\large \omega _{N}=\frac{2\pi.n_{N} }{60}$ với: nN- số vòng quay chọn bên dưới

+ Tính Công suất động cơ

- Công suất động cơ thực tế bao giờ cũng lớn hơn công suất cản chuyển động nên chọn:

$\large N_{emax}=1,1.N_{emaxLT}$

Chọn thông số

Hệ số phù thuộc vào loại động cơ (a,b,c)

Hệ số cản tổng cộng MAX Hướng dẫn chọn

Tỉ số λ (λ=ne_max/nN) Hướng dẫn chọn

Chọn tốc độ vòng quay (nN) Hướng dẫn chọn

Hệ số cản tổng cộng ứng với Vmax! chọn thông số tương ứng.

Đối với ôtô có công thức bánh xe 4x2: $\large \psi _{max}$ = 0.3 - 0.45
Đối với ôtô con: $\large \psi _{max}$ = 0.3 - 0.4
Đối với ôtô tải và ôtô buýt: $\large \psi _{max}$ = 0.28 - 0.44
Đối với ôtô tải có công thức bánh xe 6x4: $\large \psi _{max}$ = 0.4 - 0.55
Đối với ôtô có tính cơ động cao: $\large \psi _{max}$ = 0.6 - 0.7

Tỉ số λ (λ=ne_max/nN) chọn thông số tương ứng.

Động cơ xăng không hạn chế số vòng quay: λ = 1.1 - 1.3
Động cơ xăng hạn chế số vòng quay: λ = 0.8 - 0.9
Động cơ diezel: λ = 0.9 - 1.0
Động cơ có bộ phận hạn chế hay điều chỉnh số vòng quay thì: λ = 1.0

Chọn tốc quay ( $\large N_{n}$ ) chọn thông số tương ứng.

Động cơ xăng

Ôtô con: $\large N_{n}$ = 4500 - 6000 v/f
Ôtô tải và ôtô khách: $\large N_{n}$ = 3000 - 4600 v/f

Động cơ diezel

Ôtô con: $\large N_{n}$ = 3500 - 4600 v/f
Ôtô tải và ôtô khách: $\large N_{n}$ = 2000 - 3200 v/f

II) Cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Phương trình cân bằng lực kéo:

$\large P_{k}=P_{f}+P_{i}+P_{j}+P_{W}+P_{m}$

Trong đó:

$\large P_{k}$ : Lực kéo tiếp tuyến của ôtô
$\large P_{f}$ : Lực cản lăn
$\large P_{i}$ : Lực cản lên dốc
$\large P_{W}$ : Lực cản không khí
$\large P_{j}$ : Lực quán tính
$\large P_{m}$ : lực cản ở moóc kéo

Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô:

B1: Tính tỷ số truyền lực chính

$\large I_{0}=\frac{2\pi.r_{b}.n_{emax}}{60.{\color{Red} I_{hn}}.{\color{Red} I_{pc}}.v_{max}}$

Trong đó

$\large r_{b}$ : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe
$\large n_{emax}$ : Tốc độ vòng quay max tại thời điểm Vmax
$\large I_{hn}$ : Tỷ số truyền tại số lớn nhất
$\large I_{pc}$ : Tỷ số truyền của hộp số phụ ở tay số cao

B2: Tính tỷ số truyền của tay số 1

Phân tích:

- Để có thể chuyển động được thì: $\large \large P_{k}>P_{\psi }+P_{W}$ ( $\large P_{\psi }$ : Lực cản tổng cộng của đường), coi $\large P_{W}=0$

$\large \Rightarrow \large \large P_{k}\geqslant P_{\psi }$

Vậy: $\large \frac{M_{emax}.I_{h1}.I_{0}.I_{pc}.\eta _{tl}}{r_{b}}\geq \psi _{max}.G$

$\large \Rightarrow I_{h1}\geq \frac{\psi _{max}.G.r_{b}}{M_{emax}.I_{0}.I_{pc}.\eta _{tl}}$ (1)

- Điều kiện lực bám giữa bánh xe với mặt đường: $\large P_{k}\leqslant P_{\varphi }$

$\large \Rightarrow \large \frac{M_{emax}.I_{h1}.I_{0}.I_{pc}.\eta _{tl}}{r_{b}}\leqslant {\color{Red} m}.G_{\varphi}.{\color{Red} \varphi}$

Với:

m - hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động khi xe chuyển động. Với cầu sau chọn
$\large G_{\varphi }$ - Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động
$\large \varphi$ - Hệ số bám

$\large \Rightarrow I_{h1}\leqslant \frac{\varphi .m.G_{\varphi }.r_{b}}{M_{emax}.i_{pc}.\eta _{tl}.I_{0}}$ (2)

- Từ (1),(2) ta có điều kiện tính tỉ số truyền tại tay số 1

$\large {\color{Magenta}\Rightarrow \frac{\psi _{max}.G.r_{b}}{M_{emax}.I_{0}.I_{pc}.\eta _{tl}}\leqslant I_{h1}\leqslant \frac{\varphi .m.G_{\varphi }.r_{b}}{M_{emax}.i_{pc}.\eta _{tl}.I_{0}}}$

- Nếu $\large I_{h1}$ không thỏa mãn điều kiện thì phải chọn lại m

B3: Tính tỷ số truyền trong các tay số trung gian

- Công bội được xác định theo biểu thức

$\large q=\left ( \frac{I_{h1}}{I_{hn}} \right )^{\frac{1}{{\color{Red} n}-1}}$

Với n - tay số cao nhất (VD: tay số 7 hay 7 cấp số)

- Tỷ số truyền trung gian được tính theo công thức:

$\large I_{hn}=\frac{I_{h1}}{q^{n-1}}$

Ví dụ: Tỷ số truyền ở tay số 2: $\large I_{h2}=\frac{I_{h1}}{q^{2-1}}$

Tương tự với các tay số khác

- Đối với tỷ số ở tay số lùi thì: $\large I_{hl}=1,1I_{h1}$ (Cần so sánh với điều kiện lực bám giữa bánh xe với mặt đường)

B4: Phương trình cân bằng lực cản, và lực bám đường của xe

- Phương trình cân bằng lực cản

$\large \large P_{c}= P_{f}+P_{W}=f.G+K.F.v^{2}$

- Tính lực bám đường

$\large P_{\varphi }=m.G_{\varphi }.\varphi$

B5: Thiết lập đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô

- Từ công thức:

$\large P_{k}=\large \frac{M_{e}.I_{hn}.I_{0}.I_{pc}.\eta _{tl}}{r_{b}}$
$\large \large P_{c}= P_{f}+P_{W}=f.G+K.F.v^{2}$
$\large P_{\varphi }=m.G_{\varphi }.\varphi$
$\large \large V_{n}=\frac{2\pi .r_{b}.n_{e}}{60.I_{0}.I_{hn}.I_{pc}}$

Từ đó 3 công thức trên thiết lập đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô

- Những kí hiệu màu đỏ là giá trị cần nhập vào ô bên dưới.

+ Tính độ dốc cực đại xe có thể lên được.

$\large \large i_{max}=\frac{M_{emax}.I_{h1}.I_{o}.\eta _{tl}}{r_{b}.G}-f_{o}$

$\large i_{max}=tan\left ( \alpha \right )$

Chọn thông số

Số cấp động cơ (n)

Tỷ số truyền tại tay số lớn nhất ( $\large I_{hn}$ )

Tỷ số truyền của hộp số phụ tại tay số lớn nhất ( $\large I_{hn}$ )

Hệ số phân bố lại tải trọng (m)

Hệ số bám ( $\large \varphi$ )

Cầu chủ động

Hướng dẫn chọn hệ số bám:

Đường nhựa atphan và bê tông khô: 0.8 - 0.9
Đường nhựa atphan ướt: 0.5 - 0.7
Đường bê tông ướt: 0.75 - 0.8
Đường đá dăm: 0.55 - 0.65
Đường đất khô: 0.65 - 0.7
Đường đất ướt: 0.5 - 0.55
Đường tuyết phủ: 0.15 - 0.2
Đường băng: 0.1

Nếu không có thông báo lỗi bạn có thể thực hiện bước này!

Bạn có thể chọn gia tốc ngược ứng với vận tốc bằng 95% vận tốc cực đại.

Chọn thông số sao cho đồ thị thời gian, quãng đường dễ nhìn

III) Đồ thị nhân tố động lực học. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Nhân tố động lực học:

Phân tích:

B1: Tính nhân tố động lực học ứng với mỗi tay số.

$\large \large D_{n}=\frac{P_{k}-P_{W}}{G}=\left ( \frac{M_{e}.I_{hn}.I_{0}.I_{Pc}.\eta _{tl}}{r_{b}} -K.F.V_{n}^{2}\right ).\frac{1}{G}$

B2: Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

$\large D_{\varphi }=\frac{P_{\varphi }-P_{W}}{G}=\left ( m.\varphi .G_{\varphi }-K.F.V_{n}^{2} \right ).\frac{1}{G}$

B3: Để duy trì cho ôtô chuyển động, cần phải thõa mãn điều kiện

$\large D_{\varphi }\geq D_{n}\geqslant \psi$

Với: $\large \psi =f+(tg\alpha )$ : hệ số cản tổng cộng của đường

Chú ý: Để cho bài toán đơn giản cho xe chạy trên đường bằng ( $\large \alpha$ =0) $\large \Rightarrow \psi =f=f_{0}.\left ( 1+\frac{V^{2}}{1500} \right )$

Nhân tố động lực học là gì:

- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lự kéo tiếp tuyến và lực cản của không khí với trọng lượng toàn bộ của ôtô

- Để so sánh chất lượng động lực học kéo của ôtô có cùng giá trị lực kéo,nhưng lại có trọng lượng toàn bộ và kích thước, hình dạng khác nhau

Phần này không cần nhập giá trị nào. Click hướng dẫn để xem trình tự thiết lập

IV) Đồ thị cân bằng công suất. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Đồ thị cân bằng công suất động cơ

B1: Tính công suất truyền đến bánh xe chủ động khi ở tay số thứ n:

$\large N_{kn}=N_{e}.\eta _{tl}$

B2: Tính công suất cản chuyển động (xét chuyển động trên đường bằng)

$\large \sum N_{c}=N_{f}+N_{W}=G.f.V+K.F.V^{3}$

Từ đó xây dựng đồ thị cân bằng công suất

Cân bằng công suất:

- Phương trình cân băng công suất của ôtô khi chuyển động có thể biểu thị ở dạng đồ thị $\large N_{K}=f(v)$

Phần này không cần nhập giá trị nào. Click hướng dẫn để xem trình tự thiết lập

V) Đồ thị gia tốc của ôtô. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Gia tốc chuyển động

Phân tích

Từ công thức tính nhân tố động lực học:

$\large \large D=\psi +\frac{\delta _{i}}{g}.J$

Trong đó:

$\large \psi$ : Hệ số cản tổng cộng (khi xét chuyển động trên đường bằng thì $\large \psi =f$ - Hệ số cản lăn)

$\large \delta _{i}$ : Hệ số tính đến của các khối lượng chuyển động quay, $\large \delta _{i}=1,05+0,05.I_{h}^{2}$

$\large \Rightarrow J=(D-f).\frac{g}{\delta _{i}}$

Tính gia tốc ôtô:

- Bằng cách xây dựng đồ thị gia tốc chuyển động từ đó thể hiện khả năng tăng tốc của ôtô

Phần này không cần nhập giá trị nào. Click hướng dẫn để xem trình tự thiết lập

VI) Thời gian và quãng đường tăng tốc. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Thời gian và quãng đường tăng tốc

Phân tích

Phần I) Tính thời gian tăng tốc

Ta có: $\large J=\frac{dv}{dt}\Rightarrow dt=\frac{1}{J}.dv$

Xét thời gian tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2: $\large t=\int_{v1}^{v2}\left ( \frac{1}{J} \right ).dv$

Vậy thời gian tăng tốc từ v1 dến v2 là: $\large \large \large \Delta t_{i}=\left ( \frac{v_{i2}-v_{i1}}{2} \right ).\left ( \frac{1}{J_{i1}}+\frac{1}{J_{i1}} \right )$

$\large \Rightarrow$ Thời gian tăng tốc: $\large t=\Delta t_{1}+\Delta t_{2}+\Delta t_{3}+...+\Delta t_{n}$

Chú ý: Đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ số thấp lên số cao có xảy ra giảm vận tốc chuyển động của ô tô 1 khoảng là $\large \Delta v=\psi .g.\frac{t_{c}}{\delta _{i}} (t_{c}:$ thời gian chuyển số)

Phần II) Tính quãng đường tăng tốc

Ta có: $\large v=\frac{ds}{dt}\Rightarrow ds=v.dt$

Như vậy quãng đường tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2 là: $\large s = \int_{v2}^{v1}v.dt$

Tích phân này cũng không giải được bằng giải tích vì vậy chúng ta lại áp dụng phương pháp đồ thị tương tự trên, dựa vào đồ thị t-v vừa lập được.

Chia đường cong thời gian tăng tốc ra nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô chuyển động đều với vận tốc trung bình là:

$\large \Rightarrow v_{tb}=\frac{v_{i1}+v_{i2}}{2}$

Lúc đó quãng đường xe đi được trong mỗi khoảng sẽ là: $\large \Delta s_{i}=v_{tb}.\Delta t_{i}$

$\large \Rightarrow$ Quãng đường tăng tốc là: $\large \large s=\Delta s_{1}+\Delta s_{2}+\Delta s_{3}+...+\Delta s_{n}$

Chú ý: Sau mỗi khi sang số ta phải cộng thêm quãng đường đi được trong thời gian chuyển số. Quãng đường đi được trong thời gian chuyển số được tính theo công thức: $\large \large s_{ci}=v_{i}.t_{c} (v_{i}:$ vận tốc lớn nhất của ô tô ứng với tay số trước khi sang số.)

Nếu tính thêm lực cản không khí thì:

Độ giảm vận tốc: $\large \Delta v=\left ( \frac{P_{\psi }+P_{W}}{G} \right ).g.\frac{t_{c}}{\delta _{i}}=\left ( \psi +\frac{K.F.v_{i}^{2}}{G} \right ).g.\frac{t_{c}}{\delta _{i}}$

Quãng đường đi được trong khi chuyển số: $\large s_{ci}=\left [ v_{i}-(\psi +\frac{K.F.v_{i}^{2}}{G}).t_{c} \right ].t_{c}$

Thời gian chuyển số

Áp dụng thêm lực tác dụng của không khí

Thời gian chuyển số, tùy trình độ người lái xe, chọn tc = 0,5 ÷ 3 (s)

THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

I) Điền các kích thước cơ bản của xe.

II) Thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn.

a) Thông số theo thiết kế phác thảo

b) Thông số chọn

c) Thông số tính chọn `kiết quả tính chọn`

- Hệ số cản lăn ứng với Vmax (f)

- Diện tích cản chính diện (F)

- Bán kính bánh xe.

d) Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô. `kiết quả tính`

TÍNH TOÁN SỨC KÉO

I) Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Chọn thông số

II) Cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Chọn thông số

III) Đồ thị nhân tố động lực học. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Nhân tố động lực học là gì:

IV) Đồ thị cân bằng công suất. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Cân bằng công suất:

V) Đồ thị gia tốc của ôtô. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Tính gia tốc ôtô:

VI) Thời gian và quãng đường tăng tốc. `Hướng dẫn` `kiết quả`

Trình bày báo cáo mẫu

THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

I) Điền các kích thước cơ bản của xe.

II) Thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn.

a) Thông số theo thiết kế phác thảo

b) Thông số chọn

c) Thông số tính chọn kiết quả tính chọn

- Hệ số cản lăn ứng với Vmax (f)

- Diện tích cản chính diện (F)

- Bán kính bánh xe.

d) Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô. kiết quả tính

TÍNH TOÁN SỨC KÉO

I) Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. Hướng dẫn kiết quả

Chọn thông số

II) Cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. Hướng dẫn kiết quả

Chọn thông số

III) Đồ thị nhân tố động lực học. Hướng dẫn kiết quả

Nhân tố động lực học là gì:

IV) Đồ thị cân bằng công suất. Hướng dẫn kiết quả

Cân bằng công suất:

V) Đồ thị gia tốc của ôtô. Hướng dẫn kiết quả

Tính gia tốc ôtô:

VI) Thời gian và quãng đường tăng tốc. Hướng dẫn kiết quả

Trình bày báo cáo mẫu

c) Thông số tính chọn `kiết quả tính chọn`

d) Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô. `kiết quả tính`

I) Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. `Hướng dẫn` `kiết quả`

II) Cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. `Hướng dẫn` `kiết quả`

III) Đồ thị nhân tố động lực học. `Hướng dẫn` `kiết quả`

IV) Đồ thị cân bằng công suất. `Hướng dẫn` `kiết quả`

V) Đồ thị gia tốc của ôtô. `Hướng dẫn` `kiết quả`

VI) Thời gian và quãng đường tăng tốc. `Hướng dẫn` `kiết quả`