Thiết kế hộp số DCT MT xe bus ( bản vẽ+ thuyết minh)

PBL3 THIẾT KẾ Ô TÔ SVTH NHÓM 5 1 MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ 1 Hộp số thường (MT) 1 1 Phân loại hộp số thường được phân loại 5 1 2 Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trụ.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ

1 Hộp số thường (MT)

1.1 Phân loại hộp số thường được phân loại 5

1.2 Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trụ 5 1.3 Nguyên lý hoạt động 6

2 Hộp số ly hợp kép (DCT) 7 2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 8

2.2 Phân loại hộp số DCT 10

2.1.1 Theo loại ly hợp được sử dụng 10

2.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số 12

CHƯƠNG 2:PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN LỰC 1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số MT 14

1.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp 14

1.2 Lựa chọn phương án dẫn động 15

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế hộp số 16

2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số DCT 17

2.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp 17

2.2 Phân tích lựa chọn kiểu hộp số 20

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 1 Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong 22

2 Xác định tốc độ cực đại của xe Vmax 24

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC MT

1 Thông số cho trước 27

2 Tính toán động học hộp số cơ khí MT 27

2.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính 27

2.2 Xác định tỷ số truyền sơ bộ của hộp số 28

2.4 Xác định khoảng cách trục hộp số và bánh răng 29

2.5 Xây dựng đường đặc tính kéo 30 2.6 Xây dựng đặc tính nhân tốc động lực học 31

3.1 Tính toán momen ma sát yêu cầu của ly hợp 36 3.2 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động 37 3.3 Xác định diện tích và bán kinh trung bình của hình vành khăn tấm ma

3.5 Công trượt cua ly hợp sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 38 3.5.1 Momen quán tính khối lượng quy dẫn Ja[kg m2] 39 3.5.2 Momen cản chuyển động quy dẫn Ma[Nm] 40 3.5.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn 40

3.7 Bề mặt tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt) 42 3.8 Tính toán và chọn các thông số cơ bản của cơ cấu ép 42 3.8.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa nón cụt 43 3.8.2 Kích thước cơ bản và đặc tính của lò xo ép đĩa nón cụt 43 3.8.3 Kích thước đòn mở của lò xo ép đĩa nón cụt xẻ rãnh 46

4.1 Xác định các thông số cơ bản điều khiển ly hợp không trợ lực 47

4.1.2 Xác định lực cần thiết lên bàn đạp 48 4.2 Xác định các thông số cơ bản của điều khiển ly hợp có trợ lực 49

4.2.2 Xác định đường kính xy lanh trợ lực 49 4.2.3 Hành trình bàn đạp khi có trợ lực 50

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ

THỐNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC DCT

2.4 Xác định khoảng cách trục hộp số và bánh răng 53

2.5 Xây dựng đường đặc tính kéo 55

2.6 Xây dựng đặc tính nhân tốc động lực học 56

2.7 Khả năng vượt dốc của xe 57

2.8 Khả năng tăng tốc của xe 58

3 Tính toán và thiết kế ly hợp kép DCT 61

3.1 Kích thước đĩa ly hợp L1 61

3.2 Tính kích thước đĩa ly hợp L2 64

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN ÔTÔ

Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động Nói một cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sử dụng hộp số Vì vậy hộp

số sủ dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biến momen xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành( khởi hành, tăng tốc, leo dốc…) Các số

có thể cài theo cách thông thường bằng tay hoặc tự động

Hình 1.2: Sơ đồ hộp số thường loại 2 trục

Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau, trục trung gian Các bánh răng Z1, Z2, Z3, Z4, Z L1, Z L2, Z a, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z  L1 ,Z  a bánh răng Z a

được chế tạo liền với trục sơ cấp Các bánh răng trên trục thứ cấp Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4

được quay trơn trên trục Còn các bánh răng Z1, Z2, Z3, Z4 , Z  a trên trục trung gian được cố định trên trục Các ống gài liên kết then hoa với trục và có các vấu răng ở 2 phía để ăn khớp với các bánh răng cần gài

1.3 Nguyên lý hoạt động

-Vị trí tay số 1: Khi gạt cần 1 sang bên trái, lúc này, momen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp za-za’, trục trung gian, cặp bánh răng số 1 rồi đi ra trục thứ cấp

-Vị trí tay số 2: Gạt cần 2 sang bên phải, momen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng sô 2 rồi đến trục thứ cấp

-Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, momen từ trục sơ cấp truyền qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi tới trục thứ cấp

-Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng số 4 ra trục thứ cấp

-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấp được nối với nhau, momen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp

-Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng ZL1-ZL1 ’, ZL2-

Z1 ’, rồi tới trục thứ cấp

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền

- Hiệu suất cao

về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép Nhưng không may là tình hình tài chính bất

lợi đã ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự án này

Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máy tính đã

tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để phát triển xa hơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việc nghiên cứu và phát triển hệ thống ly hợp kép Năm 1982, những mẫu xe đua được trang bị hệ thống

ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành công trong các giải đua xe thế giới Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xe đua và

hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên phong trong việc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép Hiện nay những chiếc xe trang bị công nghệ DCT

được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang sản xuất lớn như: Volkswagen, Audi, Porsche…

2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Sự khác biệt đầu tiên của hộp số DCT so với các loại hộp số khác đó là có sử dụng bộ đôi ly hợp ma sát ướt Hai ly hợp được lồng vào nhau, một ly hợp nằm trong

và một ly hợp nằm phía ngoài Bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại ly hợp ma sát ướt, nghĩa

là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách, nối của nó được điều khiển bằng

cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ Hai ly hợp này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau

Hình 1.3: Hộp số DCT

1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục sơ cấp

số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly hợp 1; 8: bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR: Cặp bánh răng

số

Sự khác biệt thứ hai của DCT đó chính là hệ thống trục sơ cấp gồm hai trục đồng trục lồng nhau Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp thứ nhất (màu đỏ) bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thước khác nhau

(màu xanh) được chế tạo rỗng để bao bọc gọn hệ thống trục thứ nhất, một đầu lắp với

ly hợp thứ hai (màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh răng trên trục thứ cấp thứ hai tạo ra 3 cấp số 2, 4, 6 và thêm một số lùi

Nguyên lý hoạt động: giả sử ở thời điểm hiện tại, xe đang di chuyển ở số 1, lúc này

ly hợp 1 đóng (màu đỏ), ly hợp 2 (màu xanh) mở, khi đó dòng công suất được truyền

từ động cơ qua ly hợp 1, đến trục sơ cấp 1,qua cặp bánh răng số 1 và bộ đồng tốc tới trục thứ cấp và tới bộ vi sai (xem hình vẽ) Xe tiếp tục gia tăng tốc độ, máy tính sẽ tìm kiếm vị trí số kế tiếp, và bánh răng số 2 được chọn Khi người điều khiển chuyển

số, ngay lập tức ly hợp 1 sẽ được ngắt, đồng thời ly hợp 2 đóng, và dòng công suất sẽ vẫn tiếp tục truyền từ động cơ tới ly hợp số 2, đến trục sơ cấp 2, qua cặp bánh răng

số 2 đến bộ đồng tốc, truyền tới trục thứ cấp và dẫn động bộ vi sai Như vậy, thời gian chuyển từ số 1 lên 2 rất bé khoảng 200 miligiây, do vậy dòng mô-men gần như không bị ngắt quãng Cũng theo nguyên lý đó, khi người lái giảm số chu trình sẽ diễn

ra ngược lại Toàn bộ quá trình chuyển số sẽ được máy tính kiểm soát và ra lệnh cho

cơ cấu chấp hành chọn bánh răng và đóng hoặc ngắt từng ly hợp Người lái có thể chọn chế độ tự động hoàn toàn hoặc chế độ điều khiển số tay Khi sử dụng chế độ số tay, người lái cũng không phải mất thêm thao tác dùng chân trái để điều hành bàn đạp

ly hợp

Khối điều khiển: Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ… đưa về, máy tính sẽ

ra lệnh điều khiển thông qua cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành: Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, thực hiện việc đóng mở các đường dầu Van điều khiển từ bao gồm lõi thép từ, cuộn dây

4.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số

a Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp

Hình 1.7: Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp

b Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp:

Hình 1.8: Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp

Ưu điểm:

- Giúp cho người lái cảm thấy thuận tiện, thoải mái khi lái xe

- Đường truyền công suất từ động cơ xuống hộp số gần như không bị ngắt quãng khi chuyển số, do đó làm tăng tính tiết kiệm nhiên liệu

- Chuyển số nhẹ nhàng, êm dịu

Nhược điểm:

- Cấu tạo phức tạp

CHƯƠNG 2:

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ

1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số MT

1.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp

Lựa chọn kiểu ly hợp phải dựa trên các ưu và nhược điểm cưa các loại ly hợp sao cho phải đảm bảo tính kinh tế, đảm bảo hoạt động được êm dịu, tuổi thọ và độ tin cậy lớn Ngoài ra khi lựa chọn ly hợp còn phải dựa và loại xe thiết kế tải trọng và momen cực đại do động cơ sinh ra

Với xe bus có tải trọng lớn G=16000[kg], ta chọn loại ly hợp ma sát hai đĩa bị động kiểu lò xo ép là đĩa cụt

Ly hợp ma sát cơ khí hai đĩa bị động có kết cấu đơn giản, kích thước tương đối nhỏ, dễ bảo dưỡng sửa chữa và thay thế, việc mở ly hợp dễ dàng, dứt khoát và momen quán tính của phần tử bị động nhỏ nên ít ảnh hưởng đến việc gài số Ly hợp ma sát

cơ khí hai đĩa bị động được sử dụng phổ biến trên các lạoi xe khách và xe bus loại lớn

Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt có nhiều ưu điểm:

Lo xo luôn làm nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu nhẹ, giảm trọng lượng xe

Đặc tính của lò xo là phi tuyến, nên lực mở ly hợp rất nhẹ

Lực ép phân bố đều trên bề mặt ma sát do chỉ sử dụng một lò xo ở giữa, cho phép đĩa ma sát mòn đều hơn

Hình 2.1: Kết cấu ly hợp ma sát hai đĩa lò xo đĩa cụt

1.2 Lựa chọn phương án dẫn động

Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:

Loại dẫn động cơ khí: loại này có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sửa chữa đơn giản, làm việc tin cây, giá thành rẻ Tuy vậy nó có nhược điểm là trong trường hợp chỗ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu khớp tăng lên làm giảm hiệu suất dẫn động, giảm độ cứng vững và tăng hành trình tự do của bàn đạp Ngoài ra, khi dùng dẫn động cơ khí thì vấn đề làm kín sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn do động cơ đặt trên các gối đỡ đàn hồi

Dẫn động thủy lực: loại này có ưu điểm là hiệu suất cao, tăng độ cứng vững cao nên giảm được hành trình tự do của bàn đạp Dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọng động Dẫn động được ly hợp đặt xa so với người lái một cách dễ dàng mà không làm phức tạp kết cấu (vì chỉ cần tăng chiều dài đường ống dẫn đầu) Tuy vậy loại này cũng có nhược điểm là kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín khít cao, đắt tiền và làm việc kém tin cậy hơn so với loại dẫn động cơ khí

Đối với xe bus yêu cầu điều khiển chính xác, hiệu suất cao nên ta chọn ly hợp dẫn động thủy lực, còn có trợ lực hay không thì ta phải tính toán xem xét

Hình 2.2: Sơ đồ ly hợp hai đĩa ma sát dẫn động thủy lực

1- Bàn đạp ly hợp; 2- Thanh đẩy; 3- Xylanh chính; 4- Đường

ống dẫn dầu; 5- Xylanh công tác; 6- Càng mở; 7- Bạc trượt; 8- Đĩa

ép; 9- Đĩa ma sát; 10- Bánh đà

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế hộp số

Ô tô cần thiết kế là ô tô bus, sử dụng nhiên liệu xăng và từ số liệu cho trước ta

- Kết cấu hộp số nhỏ gọn, giúp tiết kiệm vật liệu chế tạo, giảm giá thành xe

- Khi các số truuyền khác momen truyền qua hai cặp bánh răng do đó có thể tạo

ra được tỉ số truyền lớn với kích thước nhỏ gọn, nhờ đó giảm được trọng lượng toàn

bộ xe

*Nhược điểm:

- Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian

- Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết cấu

Hộp số 2 trục:

Trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động, trục thứ cấp gắn các bánh răng bị động

*Ưu điểm:

- Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng

- Kết cấu đơn giản

- Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu, hệ truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu chủ động

*Nhược điểm:

- Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng tỷ số truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền thì ít nhất qua hai cặp bánh răng nên kích thước gọn hơn nhưng hiệu suất thấp hơn trừ số truyền thăng)

- Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số truyền lớn

- Không thể chế tạo ra được số truyền thẳng như hộp số nhiều trục mặc dù có tỷ

số truyền của một cấp số nào đó bằng một (ih = 1), vì phải thông qua cặp bánh răng

ăn khớp Điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền này đều nhỏ hơn một

Từ kết quả phân tích những ưu nhược điểm của hai phương án trên cộng với điều kiện làm việc đặc trưng của xem bus nên ta chọn phương án hộp số thiết kế là hộp số 2 trục

2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số DCT

2.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp

Hình 2.3: Hệ thống ly hợp kép ma sát khô

1: Trục sơ cấp 1 2: Đĩa ép ly hợp 1 3: Đĩa ma sát ly hợp 1

4: Bánh đà 5: Đĩa trung gian 6: Đĩa ma sát ly hợp 2

ép ly hợp 1 sang phải, ép chặt đĩa ma sát vào đĩa trung gian Khi này momen từ động

cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt

ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép và đĩa trung gian(được lắp với bánh đà) Tiếp đó momen được truyền vào xương đĩa bị động, qua bộ giảm chấn đến moay ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số 1

Ly hợp số 2 đóng: ổ bi T của ly hợp số 2 sẽ được đẩy sang trái Sau khi khắc phục hết khe hở bi T sẽ tì vào lò xo đĩa, làm cho lò xo đĩa xoay quanh điểm tựa trên vỏ

ly hợp, đẩy đĩa ép ly hợp 1 sang trái, ép chặt đĩa ma sát 2 vào đĩa trung gian Khi này momen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép và đĩa trung gian(được lắp với bánh đà) Tiếp đó momen được truyền vào xương đĩa bị động, qua bộ giảm chấn đến moay

ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số 2

- Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp vào bánh đà động

cơ:

vỏ ly hợp, các đĩa thép liên kết then hoa với vỏ ly hợp

- Phần bị động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp hộp

Nguyên lý hoạt động:

Khi xe đang chuyển động thì chỉ có 1 trong 2 ly hợp ớ trạng thái đóng, ly hợp còn lại sẽ ở trạng thái mở.Việc đóng mở các ly hợp sẽ được thực hiện bởi cơ cấu thủy lực điện từ Khi đóng ly hợp, các van điện từ sẽ điều khiển mở các đường dầu để đẩy các pittông, ép chặt các đĩa thép và đĩa ma sát lại với nhau Khi đó momen của động cơ được truyền từ phần chủ động samg phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt

ma sát của đĩa ma sát và đĩa thép Tiếp đó momen được truyền đến moay ơ rồi đến trục sơ cấp của hộp số Khi mở các ly hợp, dưới tác dụng của lò xo hồi vị và các van điện từ sẽ điều khiển đóng các đường cấp dầu và mở các đường xả, toàn bộ hệ thống dẫn động sẽ trở về vị trí ban đầu

Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp

Hình 2.5: Hộp số 2 trục thứ cấp

1: Trục thứ cấp 1 2: Trục sơ cấp 1 3: Trục sơ cấp 2 4: Trục thứ cấp 2 Phương án 2: Hộp số 1 trục thứ cấp

Mô men xoắn định mức MN (N.m) ứng với công suất cực đại:

M = Pmax

ωe(a+b.λ+c.λ 2 ) (3.4) Trong đó các hằng số thực nghiệm a, b, c được xác định theo điều kiện thực

nghiệm của động cơ đã cho, vì vậy ta có:

Kết quả tính toán mô men và công suất theo tốc độ của động cơ đốt trong được cho trên bảng 3.2

Còn đồ thị xây dựng đặc tính tốc độ ngoài động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 3.1

Bảng 3.2 : Dữ liệu tính toán momen và công suất động cơ đốt trong

Hình 3.1: Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ

2 Xác định tốc độ cực đại của xe V max

Tốc độ cực đại của ô tô có thể được xác định từ phương trình cân bằng công

suất như sau:

Pv = Pmax ∗ (a λv+ b λv2+ c λv3) = (G(a+b.Vmax )+k.A.V max2 ).V max

t (3.6) Trong đó:

a, b, c là các hằng số thực nghiệm Lây-đéc-man (đã được xác định ở trên);

λv là hệ số tốc độ ứng với tốc độ Vmax (tức là λv = nmax

nN =Vmax

VN ) Hệ số này được chọn khi thiết kế & phụ thuộc vào loại xe và kiểu động cơ sử dụng

Với việc sử dụng động cơ Xăng λv  1,101,25 (để tăng tốc & vượt dốc tốt) (a + b.V) là hệ số cản lăn phụ thuộc bậc nhất với tốc độ: với f =

(32+V)/2800

k[Ns2/m4] và A[m2] là hệ số không khí và diện tích cản chính diện của xe

t hiệu suất truyền lực ô tô; còn Vmax là tốc độ lớn nhất phải tìm

Phương trình (3.6) phụ thuộc bậc 3 theo biến cần tìm Vmax, nên có thể giải bằng phương pháp lặp như sau:

Bằng cách đặt các hằng số

a0 = Pmax∗ (a λv+ b λv2+ c λv3)

0 225 450 675 900 1125 1350

a1 = G.a

t ; a2 = G.b

t ; a3 = k.A

t

Rồi rút thương trình (3.6) thành phương trình tương đương:

Vmax = f(Vmax) = (a0− a1.Vmax − a2.Vmax2

a 3 )1/3 (3.7) Trong đó :

f(Vmax) là hàm phụ thuộc vào chính biến tốc độ Vmax

Bằng cách chọn trước một giá trị gần đúng Vmax , rồi thế vào hàm f(Vmax) = (a0 − a1.Vmax − a2.Vmax2

a 3 )1/3 để tính gía trị Vmax gần đúng tiếp theo ; tức là:

Vmax = (a0 − a1.Vmax − a2.Vmax2

Vmax = Vmax(i)  

Áp dụng tìm tốc độ Vmax của phương trình (3.6) với các số liệu đã biết

Bảng 3.3 : Dữ liệu bổ sung tìm tốc độ cực đại ô tô Vmax

Thông số tính toán Giá trị Vmax[m/s] Vmax=G(Vmax)

Hằng số cẳn lăn a [-] 0.0114 43.645 46.47879198 Hằng số cẳn lăn b [s/m] 0.0004 46.479 45.29394616

Hệ số cản không khí k[Ns2/m4] 0.6 45.294 45.80351685 Diện tích cản chính diện A[m2] 4.05 45.804 45.58695318 Hiệu suất truyền lực t[-] 0.8 45.587 45.67946129 Công suất max động cơ

45.657 45.649679 45.65 45.65273904 45.653 45.65143391 45.651 45.65199057 45.652 45.65175315

Tốc độ cực đại của xe thiết kế là Vmax = 45,652[m/s] hay Vmax = 164,34[km/h]

5 Số vòng quay ứng vớí công suất cực đại nN 5000 v/p

7 Số vòng quay ứng vớí mômen xoắn cực

wN = 523,59(rad/s): Tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ

v = 1,1: Hệ số tốc độ

Rbx = 0,5 (m): Bán kinh làm việc của bánh xe

ihn = 1: Tỷ số truyền cao nhất của hộp số

Vmax = 45,804(m/s): Tốc độ cực đại của xe

2.2 Xác định tỷ số truyền sơ bộ của hộp số

- Tỷ số truyền của tay số 1 được tính theo điều kiện kéo:

i1 ≥G.max Rbx

Mmax.i0.t = 5,6704 [4.3] Trong đó:

G = 15000 (N): Trọng lượng toán bộ xe

max = 0,45: Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường

Rbx = 0,5 (m): Bán kinh làm việc của bánh xe

Memax = 1157(Nm): Momen cực đại theo đề

i0 = 6,308: Tỷ số truyền lực chính

t = 0,8: Hiệu suất truyền lực

- Kiểm tra theo điều kiện bám:

Từ các điều kiện trên: 5,6704 ≤ i1 ≤ 6,0484

Ở đây ta tính toán tỉ số truyền thấp theo hệ số bám lớn nhất nên ta chọn:

i1 = 5,6704

2.3 Tính tỷ số cấp của hộp số

Số cấp của hộp số được xác định theo công thức:

Trong đó:

ka = 8,6: Hệ số kinh nghiệm Đối với xe vận tải ka = 8,6 ÷ 9,6

ik: tỉ số truyền sơ bộ của cặp bánh răng gài số thứ k

βk = 20: Góc nghiêng sơ bộ của bánh răng gài số thứ k βk = 18 ÷ 26

mk = 2,5: Modun pháp tuyến của bánh răng gài số thứ k mk = 3,5 ÷ 5

Zk: Số răng của bánh răng chủ động

Z′k: Số răng của bánh răng bị động

2.5 Xây dựng đường đặc tính kéo

Để thuận tiện tính toán bằng phương pháp tích phân số Simson ở các phần sau, ta chia lại đều ΔV với khoảng 50 điểm chia

Đặc tính lực kéo được xác định từ hệ phương trình theo thứ nguyên chuẩn: V[m/s], Fc[N]; Fk[N]; các đại lượng khác đều theo thứ nguyên chuẩn hệ IS (hệ mét)

Nhân tố động lực học là đại lượng không thứ nguyên, cho phép đánh giá

và so sánh tính chất động lực học không chỉ riêng xe mà còn giữa các xe nói

chung

Nhân tố động lực học của xe được định nghĩa là tỷ số giữa lực kéo tiếp

tuyến Fk trừ đi lực cản của không khí Fw chia cho trọng lượng toàn bộ của xe Nhân tố động lực học được ký hiệu là D và xác định bằng:

2.7 Khả năng vượt dốc của xe

Phương trình chuyển động của ô tô được viết lại dưới không thứ nguyên; theo đó cân bằng nhân tố động lực học D với nhân tố cản của đường; áp dụng khi xe chuyển động đều (không có gia tốc dV/dt = 0) và đang lên dốc

Nghĩa là (1.22) cho thấy nhân tố động lực D chính bằng hệ số cản tổng cộng của đường khi xe chuyển động đều lên dốc

Bằng cách biến đổi lượng giác, dễ dàng tính được góc dốc của đường mà

xe có thể vượt qua như sau:

Hình 4.2: Đồ thị đắc tính góc dốc của xe

2.8 Khả năng tăng tốc của xe

Phương trình chuyển động cũng được viết lại theo đại lượng không thứ nguyên

nhân tố động lực D cân bằng lực cản khi xe tăng tốc trên đường nằm ngang (góc dốc