Chương 4: Tính Toán Sức Kéo Của Ô Tô | Bài giảng môn Lý Thuyết Ôtô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ
Tnh ton sc ko ôtô nhm xc đnh cc thông s cơ bn ca đô ng cơ v hê  thng
truy"n l$c, đm bo ôtô c& kh năng đ(t tc đô  cao v kh năng vư*t ti t,y theo đa h.nh.
I. CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA Ô TÔ:
1. Phương trình cân bằng lực kéo:
Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động của ô tô được sử dụng để khắc phục các
lực cản chuyển động sau đây: lực cản lăn, lực cản dốc, lực không khí, lực quán tính.
Biểu thc cân bng giữa l$c ko tiếp tuyến ở cc bnh xe ch động v tất c cc
l$c cn riêng biệt đư*c gọi l phương tr.nh cân bng l$c ko ca ô tô. 
Trường hợp tổng quát: ; (3-1) Ở đây:
Pk: L$c ko tiếp tuyến pht ra ở cc bnh xe ch động; Pf: L$c cn lăn
Pi: L$c cn khi ôtô lên dc (dấu +) v l l$c đHy khi ôtô xung dc (dấu -) P: L$c cn không kh
Pj: L$c qun tnh cn l(i chuyển đô ng khi ôtô tăng tc (dấu +) v l l$c đHy
khi ôtô gim tc (dấu -) Pm: L$c cn rơ-mo&c
Phương tr.nh (3-1) đư*c biểu th dưới d(ng khai triển như sau: (3-2) Ở đây:
M e : Mômen xoắn ca động cơ;
rb: Bn knh ca bnh xe ch động.
Theo phương tr.nh (3-1), nếu ta tổng h*p hai l$c cn lăn P P
f v l$c cn dc i , ta
sẽ đư*c l$c cn tổng cộng ca đường v đư*c biểu th như sau: Hay : (3-3) Ở đây:
P : L$c cn tổng cộng ca đường -Trang 40-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
 : Hệ s cn tổng cộng ca đường,
NêVu  < 50 c& thể xem: (3-4) Ở đây :
i: Độ dc ca mặt đường ;
Phương tr.nh (3-1) c& thể viết gọn l(i như sau: (3-5) 
Trường hợp ôtô chuy8n đô :ng tăng t không kéo rơ-moAc:
Trong trường h*p ny Pm = 0, phương tr.nh cân bng l$c ko sẽ l: (3-6) 
Trường hợp ôtô chuy8n đBu trên đường nằm ngang:
Trong trường h*p ny Pj = 0, Pi = 0, phương tr.nh cân bng l$c ko sẽ l: hay (3-7)
T phương trnh (3-1), ôtô c th chuyn đô ng khi: (3-8)
Mă t khc, để ôtô chuyển đô ng m không b trư*t quay c_n bo đm đi"u kiê n sau: (3-9)
P: L$c bm ca bnh xe ch đô ng với mă t đường. P = .G.
: Hê  s bm ca bnh xe với mă t đường. G: Trọng lư*ng bm.
Do đ9, điều kiê ;n c (3-10)
2. Đồ thị cân bằng của lực kéo:
Phương tr.nh cân bng l$c ko ca ô tô c& thể biểu diễn bng đồ th gọi l đồ th
cân bng l$c ko (h.nh 3-1).
Trên trục tọa độ P-v người ta lập những đường cong P kở cc s truy"n khc nhau theo công thc: (3-11) V: [km/h] (3-12) Trong đ&:
- Me: Momen quay trục khuỷu động cơ, xc đnh từ đặc tnh tc độ ngoi ca động -Trang 41-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ cơ.
- ne: S vòng quay trục khuỷu động cơ [v/ph]
- rb: Bn knh bnh xe ch động [m]
- v: Vận tc chuyển động tnh tiến ca ôtô [km/h]
- i0: Tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh
- ih: Tỷ s truy"n ca hộp s
- t: Hiệu suất truy"n l$c
Như vậy, ng với mỗi s truy"n ca hộp s từ ih1  i ,
hn sẽ c& cc đường cong l$c
ko ca ôtô từ Pk1  P
kn thay đổi theo tc độ chuyển động ca xe từ v1  vn ng với mỗi s truy"n.
Hình 3-1. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô Cách xây dựng: 
Ứng với mỗi gi tr ne, xc đnh gi tr Me tương ng qua đồ th Me-ne. Thay cc
gi tr ny vo phương tr.nh l$c ko để tnh P
k1  P theo từng s truy" kn n ih1  ihn. 
Cũng từ gi tr ne trên, thay vo phương tr.nh tc độ (v) theo từng tay s truy"n ih1  i ,
hn ta c& cc gi tr v1 v .
n C& thể chuyển từ ne sang (v) bng cch ở ph_n dưới đồ th
đặt những thang ne ng với cc tỷ s truy"n khc nhau. 
Xây d$ng đường l$c cn ca mặt đường P = f(v):
- Nếu hệ s cn lăn v độ dc ca mặt đường không đổi th. đường l$c cn tổng
cộng ca mặt đường P l một đường nm ngang v. chúng không phụ thuộc vo
vận tc chuyển động ca ôtô (đường song song với trục honh ).
- Trường h*p ôtô chuyển động với vận tc lớn hơn 22 m/s th. đường cong l$c cn
tổng cộng ca mặt đường P = f(v) l một đường cong. -Trang 42-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ 
Xây d$ng đường cong l$c cn không kh P, đây l đường cong bậc 2 phụ thuộc
vo vận tc chuyển động ca ôtô. Cc gi tr ca đường cong l$c cn không kh P đư*c
đặt trên đường cong l$c cn tổng cộng ca mặt đường P. 
Xây d$ng đường cong l$c cn (P+P): Để c& đư*c đường cong l$c cn tổng
cộng, ta cộng cc gi tr ca P v P bng phương php cộng đồ th hoặc cộng đ(i s ở
c,ng s vòng quay trục khuỷu hoặc vận tc chuyển động ca ôtô.
Nhận xét (Sử dụng đồ thị)
V dụ ôtô đang chuyển động ở s truy"n i với tc độ l V h3 c (h.nh 3-1) 
Đo(n cb- Biểu diễn l$c tiêu hao cho l$c cn tổng cộng P ca đường. 
Đo(n ba- L$c cn không kh P. 
Đo(n ad- Biểu diễn l$c ko còn dư c& thể d,ng để tăng tc (Pj) hoặc ko rơ-mo&c (Pm) 
Đo(n cd- Biểu điễn l$c ko tiếp tuyến P tương ng vận tc k3 V1. 
Giao điểm A ca đường cong l$c ko P
k3 = f(v) v đường cong l$c cn tổng cộng
(P+P) chng tỏ ôtô không còn l$c ko dư để tăng tc hoặc ko rơ-mo&c nữa. 
Tc độ t(i điểm A l tc độ c$c đ(i ở s truy"n i , tc V h3 max ca ôtô.
Để xem xt kh năng c& thể xy ra s$ trư*t quay ca cc bnh xe ch động, trên
đồ th ta c& thể xây d$ng đường biểu diễn l$c bm phụ thuộc vo tc độ chuyển động ca ôtô P
L$c bm đư*c tnh theo công thc : Ơ đây :
G - Trọng lư*ng ca ô tô phân b trên c_u ch động
 - Hệ s bm ca cc bnh xe ch động với mặt đường.
mi - Hệ s phân b ti trong lê c_u ch động.
L$c bm P biểu diễn trên đồ th l một đường nm ngang song song với trục
honh. Khu v$c cc đường cong l$c ko tiếp tuyến Pk nm dưới đường l$c bm P (h.nh 3- 1) tho mãn đ"u kiện
nghĩa l khu v$c ô tô chuyển động không b trư*t quay ca
cc bnh xe ch động còn nếu còn đường cong no ca l$c tiếp tuyến Pk nm pha trên
đường l$c bm P th. ô tô không thể khởi hnh đư*c v nếu ô tô chuyển động vo lo(i
đường đ& th. bnh xe ch động b trư*t quay.
II . NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ
1. Nhân t< động lực học:
Để đnh gi đúng chất lư*ng động l$c học ca ô tô ny so với ôtô khc người ta
đưa ra khi niệm “hệ số nhân tố động lực học”.
Hệ số nhân tố động lực học của ô tô là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến của Pk trừ đi
lực cản của không khí P và chia cho trọng lượng toàn bộ của ô tô. Tỷ số này ký hiệu 
bằng chữ “D”. (3-13) -Trang 43-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
Qua biểu thc (3-13), ta nhận thấy rng tr s ca nhân t động l$c học D chỉ phụ
thuộc vo cc thông s kết cấu ca ô tô. V. vậy n& c& thể xc đnh cho mỗi ô tô cụ thể.
Khi ô tô chuyển động ở s thấp (tỷ s truy"n ca hộp s lớn) th. nhân t động học
sẽ lớn hơn so với khi ô tô chuyển động ở s cao (tỷ s truy"n ca hộp s nhỏ hơn) v. l$c
ko tiếp tuyến ở s thấp sẽ lớn hơn v l$c cn không kh sẽ nhỏ hơn so với s cao.
Từ phương trình cân bằng lực kéo (khi không kéo rơ-mo9c Pm=0), ta c9 thể viết: (3-14) Hay: (3-15) 
Khi ôtô chuyển động đ"u th. j = 0; do đ&: 
Khi ôtô chuyển động đ"u trên đường nm ngang, th. j = 0 v i = 0; do đ&:
Gi tr nhân t động l$c học lớn nhất Dmax tương ng với sc cn ca mặt đường
đư*c đặc trưng bng hệ s cn tổng cộng lớn nhất ở s truy"n thấp nhất ca hộp s max.
Cc tr s nhân t động l$c học D = ; D v
max v vận tc lớn nhất ca ô tô max l
cc chỉ tiêu đặc trưng cho tnh chất động l$c học ca ô tô khi chuyển động đ"u (ổn đnh).
2. Đồ thị nhân t< động lực học:
Đồ thị nhân tố động lực học biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân tố động
lực học và vận tốc chuyển động của ô tô, nghĩa là D=f(v), khi ô tô chở đủ tải và động
cơ làm việc ở chế độ toàn tải.
H.nh (3-2) l đồ th nhân t động l$c học ca ô tô c& 4 s truy"n ca hộp s,
chuyển động trên đường nm ngang.
Trên trục tung, ta đặt cc gi tr ca nhân t động l$c học D , trên trục honh, ta
đặt cc gi tr vận tc chuyển động ca ô tô V. -Trang 44-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
Hình 3-2. Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô
3. Nhân t< động lực học theo điBu kiện bám:
Trên đồ th nhân t động l$c học D ta cũng xây d$ng cc đường cong D = f(v) v  f ( )
v để xt mi quan hệ giữa nhân t động l$c học ca ô tô theo đi"u kiện bm ca
bnh xe ch động với mặt đường v đi"u kiện l$c cn ca mặt đường.
Nhân t động l$c học theo đi"u kiện bm đư*c tnh theo công thc sau: (3-16)
Để ôtô không b trư*t quay th. D  D
Hình 3-3. Vùng sử dụng đồ thị nhân tố động lực học D theo điều kiện bám
của bánh xe chủ động và điều kiện sức cản của mặt đường
Như vậy tương ng với đi"u kiện ô tô chuyển động, trên một lo(i đường xc đnh,
tc l chúng ta đã biết đư*c cc hệ s bm  v hệ s cn tổng cộng  th. việc sử dụng -Trang 45-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
nhân t động l$c học ca ô tô phi tho mãn đi"u kiện: (3-17)
Trên đồ th h.nh (3-3) th. khu v$c thỏa mãn đi"u kiện trên l những đường cong
nm dưới đường cong D = f(v) v nm trên đường cong  = f(v).
4. Sử dụng đồ thị nhân t< động lực học: a. Xác định vận t
Hình 3-4. Xác định tốc độ lớn nhất của ô tô trên đồ thị nhân tố động lực học.
Để xc đnh vận tc lớn nhất ca ô tô trên lo(i đường c& hệ s cn , (h.nh 3-3) ta
theo trục tung ca đồ th nhân t động l$c học v(ch một đường 1 = f(v), đường ny cắt
đường nhân t động l$c học D2 t(i điểm A; chiếu điểm A xung trục honh ta xc đnh vận
tc lớn nhất ca ô tô vmax , ở vận tc ny hon ton tho mãn đi"u kiện D = .
Nếu đường cong nhân t động l$c học hon ton nm pha trên đường hệ s cn 
th. ô tô không c& kh năng chuyển động đ"u (ổn đnh) khi động cơ lm việc ở chế độ
ton ti. Để tho mãn đi"u kiện ny th. chúng ta c& thể gii quyết bng hai cch sau đây:
Cách thứ nhất l người li c& thể chuyển sang s cao hơn ca hộp s để cho
đường cong nhân t động l$c học h( thấp xung. N& sẽ cắt đường hệ s cn 1 ở ph_n
lm việc ổn đnh trên đường nhân t động l$c học.
Cách thứ hai l người li c_n gim ga để gim bớt công suất ca động cơ.
Trong trường h*p ô tô chuyển động đ"u (ổn đnh) tc l j 0  v trên lo(i đường tt, nm ngang  0
 , hệ s cn tổng cộng ca mặt đường sẽ chnh bng hệ s cn lăn:
=f Giao điểm A ca đường hệ s cn lăn f v đường cong nhân t động l$c học D3
chiếu xung trục honh xc đnh đư*c vận tc lớn nhất ca ô tô v ở s truy"n cao nhất max
v động cơ lm việc ở chế độ ton ti (h.nh 3-4). b. Xác định độ d
Khi ôtô chuyển động đ"u (j=0), th. D=. M
Nếu biết hệ s cn lăn f ca đường, ta sẽ xc đnh đư*c độ dc lớn nhất imax ca -Trang 46-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
đường m ôtô c& thể vư*t qua đư*c ở s truy"n đã cho: Hay: (3-18)
V dụ (h.nh 3-4) ôtô chuyển động ở tc độ v 1th. độ dc lớn nhất m ôtô c& thể
khắc phục đư*c ở cc s truy"n khc nhau ca hộp s đư*c thể hiện bng cc đo(n tung
độ sau: ad ở s 1; ac ở s 2 v ab ở s 3.
Độ dốc lớn nhất mà ôtô c9 thể khắc phục được ở mỗi tỷ số truyền khác nhau
của hộp số khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải được xác định như sau: (3-19)
Cũng c_n chú ý rng t(i điểm c& nhân t động l$c học lớn nhất Dmax ở mỗi một s
truy"n th. đường cong nhân t động l$c học chia lm hai khu v$c bên tri v bên phi
mỗi đường cong (h.nh 3-5). Vận tốc chuyển động của ô tô ứng với điểm cực đại của
mỗi đường cong nhân tố động lực học được gọi vận tốc tới hạn của ô tô ở mỗi số
truyền của hộp số vth.
Hình 3-5. Khu vực làm việc của nhân tố động lực học
Gi thuyết rng ô tô đang chuyển động đ"u (ổn đnh) ở vận tc lớn hơn vận tc tới
h(n. Ở vận tc ny khi l$c cn ca mặt đường tăng lên, vận tc chuyển động ca ô tô sẽ
gim xung, lúc đ& nhân t động l$c học sẽ tăng lên (h.nh 3-5), do đ& n& c& thể thắng
đư*c l$c cn v giữ cho ô tô chuyển động ổn đnh. Vì vậy vùng bên phải của vận tốc tới
hạn v > vth gọi là vùng ổn định.
Ngư*c l(i khi ô tô chuyển động ở vận tc nhỏ hơn vận tc tới h(n th. khi l$c cn
chuyển động tăng lên, vận tc chuyển động ca ô tô sẽ gim xung, lúc đ& nhân t động
l$c học gim xung (h.nh 3-5), do đ& n& không c& kh năng thắng l$c cn tăng lên, lm
cho ô tô chuyển động chậm d_n v dẫn đến dừng hẳn. Vì vậy vùng bên trái của vận tốc
tới hạn v < vth gọi là vùng mất ổn định.
c. Xác định gia t
Gia tc ca ôtô c& thể xc đnh nhờ đồ th nhân t động l$c học. Qua công thc: -Trang 47-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ Ta c&: (3-20)
Như vậy, tr s ca gia tc j phụ thuộc vo D v
khi ôtô ch(y trên một lo(i
đường no đ& c& hệ s cn , ( = f  i)
Hình 3-6. Đồ thị biểu diễn gia tốc của ô tô c9 ba số truyền
Đồ th tăng tc (j-v) đư*c xc đnh nhờ vo đồ th đặc tnh động l$c học (D-v) ở trên.
Trên đồ th (D-v), đặt cc gi tr  trên truc tung, kẽ đường song song với trục honh.
Khong cch giữa cc đường cong D v đường  l gi tr (D-) ng với từng gi
tr tc độ (v) tương ng ở mỗi s truy"n.
Thay cc gi tr (D-) vo phương tr.nh (3-20), tnh đư*c j tương ng với từng gi
tr v. Đ& l cc tr s ca đồ th (j-v). (Lưu ý: ng với mỗi s truy"n th. )
III. ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ KHI TẢI TRỌNG THAY ĐỔI
Ở ph_n II chương ny đã nghiên cu đặc tnh động l$c học ca ô tô tương ng với
trường h*p ô tô c& ti trọng đ_y. Trong qu tr.nh sử dụng th$c tế, không phi lúc no ô tô
cũng chở ti đ_y v ti trọng hng ho cũng như hnh khch c& thể thay đổi trong một
ph(m vi kh lớn như cc lo(i ô tô vận ti v thậm ch còn c& thể thay đổi nhi"u hơn nữa,
nếu ô tô c& ko m&c.
Từ biểu thc tnh ton nhân t động l$c học ca xe khi chở đ ti:
Ta nhận thấy rng: Với một ôtô nhất đnh th. rõ rng gi tr nhân t động l$c học
D tỉ lệ nghch với trọng lư*ng ton bộ G ca n&, nghĩa l nếu trọng lư*ng ca ôtô tăng
hoặc gim bao nhiêu l_n th. nhân t động l$c học ca n& sẽ gim hoặc tăng bấy nhiêu l_n.
Đi"u ny cho php chúng ta tnh đư*c nhân t động l$c học ca ôtô ng với một trọng
lư*ng bất kỳ no đ& như sau: -Trang 48-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ Hay: (3-21) Ở đây:
G : Trọng lư*ng mới ca ô tô ng với ti trọng bất kỳ. x
D : Nhân t động l$c học ca ô tô tương ng với trọng lư*ng mới. x
G: Trọng lư*ng ca ô tô khi đ_y ti.
D: Nhân t động l$c học ca ô tô khi đ_y ti.
Hình 3-7. Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô, c9 4 số truyền khi chuyển động
với tải trọng đ
V" phương diện đồ th nhân t động l$c học ca ô tô khi ti trọng thay đổi, ta cũng
căn c vo nhận xt ở trên v thấy rng chỉ c_n thay đổi tỉ lệ xch trên trục tung ca đồ th
nhân t động l$c học ca ô tô khi ti trọng đ_y l c& đồ th nhân t động l$c học ca ô tô
khi c& ti trọng mới.
V dụ ng với trường h*p ô tô c& ti trọng đ_y G, ta c& nhân t động l$c học l D
(cột bên phi h.nh 3-7), ng với trường h*p nhân t c& ti trọng Gx = 0,5.G th. theo biểu
thc (3-21), ta c& Dx = 2.D (cột bên tri h.nh 3-7), gi tr ca trục tung gấp hai l_n so với
trường h*p ô tô c& ti trọng đ_y. Như vậy nếu như ô tô lm việc với những ti trọng bất
kỳ, v dụ bng 25%, 50%, 75%, 150%... ti trọng th. ta phi lập một s lớn tỉ lệ nhân t
động l$c học tương ng.
Để trnh t.nh tr(ng phi lập qu nhi"u tỷ lệ trên trục tung ca đồ th nhân t động
l$c học, ta c& thể xây d$ng đồ th đặc tnh động l$c học ca ô tô ng với cc ti trọng
thay đổi v đư*c gọi l đồ th nhân t đô ng l$c học khi ti trọng thay đổi (còn gọi l đồ
th tia) như trên h.nh 3-8.
Những dường đặc tnh động l$c học ca ô tô lập ra ở g&c ph_n tư bên phi ca đồ
th tương ng với trường h*p ô tô chở đ ti, còn ở g&c ph_n tư bên tri ca đồ th, ta
v(ch từ gc to( độ những tia lm với trục honh cc g&c  khc nhau m: -Trang 49-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ (3-22)
Như vậy mỗi tia ng với một ti trọng G xno đ& c& tnh ra ph_n trăm so với ti trọng đ_y ca ô tô.
Hình 3-8. Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi - Trong trường h*p th.
, lúc ny tia lm với trục honh một g&c . - Cc tia c& ng với : Khu v$c qu ti. - Cc tia c& ng với : Khu v$c chưa đ ti.
Đồ th tia c& ý nghĩa quan trọng trong sử dụng th$c tế, nhờ đ& m ta c& thể gii
quyết đư*c một lo(t cc nhiệm vụ tnh ton sc ko trong sử dụng. V dụ:
- Xác định nhân tố động lực học D của ôtô khi chuyển động với vận tốc v , 1 ở tay
số 3 ôtô chở quá tải 20%.
Từ vận tc v 1bên phi ca đồ th, ta kẻ đường thẳng song song với trục tung, cắt
đường cong nhân t động l$c học D3 t(i điểm A. Từ điểm A kẻ đường thẳng song song
với trục honh, cắt tia 20% qu ti t(i điểm B (ph_n bên tri đồ th), rồi từ điểm B l(i kẻ
đường song song với trục tung cắt trục honh v" pha bên tri gc O t(i điểm C. Tương
ng với tỷ lệ xch ca đồ th, đo(n OC biểu th nhân t động l$c học D c_n xc đnh ng với đi"u kiện đã cho.
- Xác định hệ số cản lớn nhất của mặt đường max:
Gi sử ôtô chuyển động ở s 2 với 150% qu ti, từ điểm gi tr lớn nhất ca
đường cong nhân t động l$c học ở s 2 l D2max t(i điểm E, ta kẻ đường song song với
trục honh cắt tia 150% qu ti t(i điểm G (ph_n bên tri đồ th) từ điểm G kẻ đường
song song với trục tung v cắt trục honh t(i điểm H. Tương ng với tỉ lệ xch ca đồ th,
đo(n OH biểu th hệ s cn lớn nhất ca mặt đường m ô tô c& thể khắc phục đư*c ng với đi"u kiện đã cho. -Trang 50-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
- Xác định vận tốc chuyển động của ô tô khi biết hệ số cản của mặt đường và tải trọng của ô tô:
Gi sử rng, biết hệ s cn ca mặt đường =D1, với 40% qu ti. Mun biết đư*c
ôtô chuyển động ở s truy"n no thch h*p v vận tc l bao nhiêu, ta lm như sau: Từ điểm =D1 ở
g&c bên tra ca đồ th trên trục honh, ta kẻ đường thẳng song
song với trục tung, cắt tia 40% qu ti t(i điểm K. Từ điểm K, ta kẻ đường song song với
trục honh, cắt đường cong nhân t động l$c học D1 ở g&c bên phi ca đồ th t(i điểm
M. Ta chiếu điểm M xung trục honh sẽ đư*c vận tc chuyển động ca ô tô ở tay s 1 với vận tc l vn.
Ngoi ra d$a vo đồ th tia, ta cũng c& thể xc đnh đư*c ti trọng ca ôtô khi biết
đư*c vận tc ca ôtô v hệ s cn ca mặt đường m ô tô c_n khắc phục.
IV. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ÔTÔ:
1. Phương trình cân bằng công suất:
Công suất động cơ pht ra sau khi đã tiêu tn đi một ph_n cho ma st trong hệ
thng truy"n l$c, ph_n còn l(i d,ng để khắc phục cc l$c cn l$c cn lăn, l$c cn không
kh, l$c cn dc, l$c qun tnh v l$c ko rơ-mo&c (nếu c&).
Biểu thc cân bng giữa công suất pht ra ca động cơ v cc d(ng công suất cn
kể trên đư*c gọi l phương tr.nh cân bng công suất ôtô v đư*c biểu diễn như sau: (3-23)
Nếu ôtô không ko rơ-mo&c, tc Nm=0, phương tr.nh trên đư*c viết l(i như sau: (3-24)
Phương tr.nh trên (3-24) c& thể viết dưới d(ng khai triển như sau: [KW] (3-25) Trong đ&:
Nk: Công suất động cơ pht ra t(i bnh xe ch động (còn gọi l công suất ko) [KW]
: Công suất tiêu hao để thắng l$c cn lăn, luôn c& gi tr dương (+).
: Công suất tiêu hao để thắng l$c cn dc, c& gi tr dương (+) khi ôtô
chuyển động lên dc, v (-) khi ôtô chuyển động xung dc.
: Công suất tiêu hao để thắng l$c cn không kh.
: Công suất tiêu hao để thắng l$c cn qun tnh, c& gi tr dương (+)
khi tăng tc v c& gi tr âm (+) khi gim tc. Chú ý đơn v:
G: Trọng lư*ng ôtô [N]; v: vận tc ôtô [m/s]; j v g: [m/s2]
W=K.F: Nhân t cn không kh [Ns2/m2] -Trang 51-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
Trường h*p ôtô chuyển động đ"u (j=0), trên đường bng (=0), phương tr.nh cân
bng công suất c& d(ng sau: [KW] (3-26)
2. Đồ thị cân bằng công suất:
Phương tr.nh cân bng công suất ôtô c& thể biểu diễn bng đồ th (N-v) gọi đồ th
cân bng công suất. Giữa s vòng quay ca trục khuỷu động cơ (ne) v vận tc chuyển
động ca ôtô c& quan hệ phụ thuộc bậc nhất như sau; (3-27) Trong đ&: v: vận tc ôtô [km/h]
ne: S vòng quay trục khuỷu động cơ [v/ph] rb: Bn knh bnh xe [m]
ih v i : Tỷ s truy"n ca hộp s v truy"n l$c chnh. 0
Hình 3-9: Đồ thị cân bằng công suất ôtô
- Trên đồ th ny, d$ng cc đường cong công suất ko ca bnh xe ch động Nk
theo tc độ v ở cc s truy"n khc nhau, Nk=f(ne)
- Đồng thời d$ng đường cong N=f(v) v N=f(v).
- D$ng đường cong tổng (N+N), l công suất tiêu hao để khắc phục l$c cn tổng
cộng ca mặt đường v l$c cn không kh (đo(n BD). -Trang 52-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
- Cc đo(n AB giữa đường cong N
k v (N+N) l công suất d$ trữ (Nd), còn gọi l
công suất dư, để khắc phục l$c cn ca đường lớn hơn, để ko rơ-mo&c hoặc để
tăng tc (khắc phục Nj).
- Giao điểm (E) giữa đường cong công suất cn tổng cộng (N+N) v đường cong
Nk3 biểu th công suất ôtô đã sử dụng hết (Nk= N+N), v tc độ t(i đ& đ(t gi tr
cưc đ(i (vmax) ở s truy"n tương ng (s 3 trên h.nh 3-9)
3. Mic đô : sử dụng công suất của đô :ng cơ:
Nhm nâng cao chất lư*ng sử dụng ôtô v gim tiêu hao nhiên liê u, ta c_n lưu ý
đến viê c sử dụng công suất đô ng cơ trong từng đi"u kiê n chuyển đô ng khc nhau ca ôtô.
Người ta đưa ra khi niê m “mc đô  sử dụng công suất đô ng cơ” v ký hiê u bng chữ YN.
Mức đô ; sử dụng công suất đô ;ng cơ là tỷ số giữa công suất c
chuyển đô ;ng đều (ổn định) với công suất công suất của đô ;ng cơ phát ra tại bánh xe
chủ đô ;ng N kkhi mở hoàn toàn bướm ga, hoă ;c kéo hết thanh răng bơm nhiên liê ;u. Ta c&: (3-28)
Qua biểu thc trên, ta c& nhâ n xt rng: Chất lư*ng cũa mă t đường cng tt (hê  s
cn tổng cô ng  ca đường gim) v vâ n tc ca ôtô cng nhỏ th. công suất đô ng cơ
đư*c sử dụng cng nhỏ khi tỷ s truy"n ca hô p s cng lớn, do đ& lm cho hê  s sử
dụng công suất đô ng cơ YN cng nhỏ.
Mc đô  sử dụng công suất đô ng cơ cng gim xung, cng lm gia tăng lư*ng tiêu
hao nhiên liê u ca ôtô.
V. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO CỦA ÔTÔ ĐẾN ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC
1.Ảnh hưởng của tỷ s< truyBn của truyBn lực chính:
Từ công thc xc đnh nhân t động l$c học D ca ôtô,ta c&: (3-29) Trong đ&:
it -Tỷ s ca hệ thng truy"n l$c với it=i .i h .i p o
ih: Tỷ s truy"n ca hộp s
ip : Tỷ s truy"n ca hộp s phụ
io : Tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh
v : Vận tc chuyển động ca ôtô [km/h]
Qua cc biểu thc trên, ta thấy rng tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh i th. 0 nhân t
động l$c học cũng tăng lên, c& nghĩa l kh năng khắc phục l$c cn chuyển động ca ô tô
cũng tăng lên, nhưng khi i 0tăng lên đồng thời cũng lm cho vận tc lớn nhất ca ô tô ở -Trang 53-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
mỗi s truy"n ca hộp s cũng gim xung v như vậy lm tăng s vòng quay trục
khuỷu ca động cơ cho một đơn v quãng đường ch(y. Đ"u đ& dẫn đến tăng tiêu hao
nhiên liệu v gim tuổi thọ cc chi tiết động cơ.
Hình 3-10. Đồ thị cân bằng công xuất ô tô với các tỉ số truyền
khác nhau của truyền lực chính
Phương php chọn tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh i 0đư*c nghiên cu bng s$
cân bng công suất động cơ.
Gi sử ta lập đường cong công suất ca động cơ pht ra t(i bnh xe ch động ca
ô tô ng với cc tỷ s truy"n khc nhau ca truy"n l$c chnh theo th t$ khi tỷ s truy"n
ca hộp s l s truy"n thẳng v tỷ s truy"n ca hộp s phụ ở s cao “nếu c&” ( h.nh 3- 10).
Đường cong công suất cn N  N xc đnh công suất c_n thiết để khắc phục l$c f 
cn lăn v l$c cn không kh không thay đổi khi tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh i thay 0
đổi v. công suất ny chỉ phụ thuộc vo trọng lư*ng ca ô tô, d(ng kh động học ca n&
cũng như vo chất lư*ng ca mặt đường. Qua đồ th chúng ta thấy rng: nếu gim tỷ s
truy"n ca truy"n l$c chnh ,i xung ,,
i th. lư*ng d$ trữ công suất ca ô tô b gim đi 0 0
nhưng vận tc lớn nhất ca ô tô đư*c tăng lên. Nếu tiếp tục gim tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh ,, i xung ,,,
i th. ta thấy rng lư*ng d$ trữ công suất ca ô tô cũng như vận tc 0 0
lớn nhất ca chúng đ"u b gim. Trên cơ sỡ phân tch s$ cân bng công suất ca ô tô với
cc tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh khc nhau, ta rút ra kết luận rng: việc gim tỷ s
truy"n ca truy"n l$c chnh i nếu qu tr s ,,i l không c& l*i, v. khi đ& lư*ng d$ trữ 0 0
công suất ca ô tô v vận tc lớn nhất ca n& đ"u gim xung. Do đ& việc chọn tỷ s
truy"n ca truy"n l$c chnh i phi đm bo cho ô tô đ(t đư*c vận tc lớn nhất c& thể c&. 0
Tuy nhiên ta cũng c_n nhận biết rng, đa s cc ô tô c_n phi gia tc nhanh, nghĩa l yêu
c_u lư*ng d$ trữ công suất ca ô tô c_n phi lớn, còn vận tc đ(t đư*c lớn nhất th. h_u
như không sử dụng đến, mặt khc c& tăng tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh i lên một t 0 -Trang 54-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
(đến ,i ) th. vận tc lớn nhất ca ô tô chỉ gim đi chút t so với ,,i , nhưng lư*ng d$ trữ 0 0
công suất để tăng tc l(i tăng lên đng kể. V. vậy chọn tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh ,
i l h*p lý hơn c (h.nh 3-17). 0
C_n lưu ý rng, riêng đi với cc lo(i ô tô thể thao v ô tô đua th. quan trọng nhất
l c_n c& vận tc lớn nhất ca ô tô v ,,
max th. ta l(i chọn tỷ s truy"n ca truy"n l$c chnh i0 l h*p lý hơn c.
2. Ảnh hưởng của s< lượng s< truyBn trong hộp s<:
Nhm mục đch lm rõ nh hưởng ca s lư*ng s truy"n trong hộp s đến tnh
chất động học ca ôtô chúng ta nghiên cu so snh đặc tnh động học ca hai lo(i ô tô,
c& đặc tnh động l$c học như nhau nhưng ô tô th nhất với hộp s c& 3 s truy"n (h.nh 3-
10a) v ô tô th 2 c& 4 s truy"n (h.nh 3 -10b) v chúng đ"u c& tỷ s truy"n ở s th nhất
(s 1) v s cui c,ng bng nhau.
Qua hai đồ th ta thấy rng: nếu hai ô tô chuyển động trên c,ng một lo(i đường
c& hệ s cn tổng cộng như nhau l 2 , th. vận tc lớn nhất c& đư*c ở ôtô c& hộp s 3 cấp l 'v v
max sẽ nhỏ hơn vận tc lớn nhất ca ôtô c& hộp s 4 cấp l ' max . nếu chúng ta
cũng cho ô tô chuyển động trên lo(i đường c& hệ s cn tổng cộng   1 > 2 th. ta cũng
nhận đư*c vận tc lớn nhất ca ô tô v hộp s 3 cấp sẽ nhỏ hơn tc độ lớn nhất ca ô tô với hộp s 4 cấp ' v . max
Hình 3-11. Đặc tính động lực học của ô tô
a. Ô tô c hộp số 3 cấp
b. Ô tô c hộp số 4 cấp.
Như vậy, tăng s lư*ng s truy"n trong hộp s sẽ dẫn đến việc tăng tc độ trung
b.nh ca ô tô. tuy nhiên nếu tăng qu mc s lư*ng s truy"n ca hộp s sẽ lm cho hộp
s phc t(p, cồng k"nh, khi lư*ng hộp s tăng lên v lm phc t(p người đi"u khiển .
V. vậy đi với cc ô tô con, hộp s thông thường không vư*t qu 4 đến 5 cấp. còn đi
với ô tô vận ti v ô tô chở khch th. không vư*t qu từ 5 đến 6 cấp . -Trang 55-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
Hiện nay, người ta thường d,ng hộp s vô cấp nhm mục đch nâng cao vận tc
trung b.nh v nâng cao tnh chất động l$c học ô tô, c& l*i hơn nữa l c& hộp s vô cấp
th. lm cho người đi"u khiển nhẹ nhng, ô tô chuyển động êm du khi gia tc, gim đư*c
ti trọng động lên cc cơ cấu truy"n l$c ca ô tô. v" phương diện tnh kinh tế nhiện liệu
th. c& l*i lớn nhất l động cơ lm việc ở chế độ ton ti m không phụ thuộc vo chế độ
vận tc chuyển động ca ô tô.
3. Ảnh hưởng của tỷ s< truyBn của hộp s<:
Hộp s đư*c đặt trong hệ thng truy"n l$c ca ô tô nhm đm bo kh năng khắc
phục l$c cn ca mặt đường luôn thay đổi, ta c_n tiến hnh xc đnh tỷ s truy"n ca từng s trong hộp s.
a. Xác định tỷ s< truyBn ở s< 1 của hộp s<:
Tỷ số truyền ở số 1 c
chủ động của ô tô c9 thể khắc phục được lực cản tổng cô ;ng lớn nhất của mặt đường.
Từ phương tr.nh cân bng l$c ko khi ô tô chuyển động ổn đnh, ta c& : (3-30)
Khi ô tô chuyển động ở s 1 th. tc đô ca chúng rất chậm, do đ& ta bỏ qua l$c
cn không kh. Như vậy: ((3-31) Hay: (3-32) Nghĩa l: (3-33) Trong đ&:
i pc : Tỷ s truy"n ca hộp s phụ ở s cao
Mặt khc l$c ko tiếp tuyến lớn nhất pht ra ở cc bnh xe ch động Pk.max b h(n
chế bởi đi"u kiện bm, cho nên: Hay:
Theo đi"u kiện bm th. tỷ s truy"n ở s 1 đư*c chọn l: (3-34)
Như vậy khi chọn tỷ s truy"n i
h1 ca hộp s thỏa mãn theo biểu thc (3-33),
chúng ta c_n phi kiểm tra chúng theo đi"u kiện bm phi thỏa mãn biểu thc (3-34).
Nếu như đi"u kiện (3-34) không đư*c thỏa mãn th. phi tnh l(i trọng lư*ng phân
b lên c_u ch động, nghĩa l phi thiết kế l(i b tr chung ca ô tô. -Trang 56-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
Sau khi đã chọn đư*c tỷ s truy"n i ca h1
hộp s, sẽ tiếp tục chọn hệ thng tỷ s truy"n ca hộp s.
b. Xác định tỷ s< truyBn của các s< trung gian trong hộp s<:
* Phân phối tỉ số truyền theo cấp số nhân:
Hình 3.12: Đồ thị sang số của ôtô c9 hộp số 3 cấp bố trí theo cấp số nhân
D$a trên cơ sở sử dụng công suất trung b.nh ca động cơ khi lm việc ở chế độ ton
ti l không thay đổi trong qu tr.nh gia tc ô tô.
Ở tất c cc s truy"n th. khong biến thiên s vòng quay động cơ từ ne’ → ne” l không đổi.
Gi thiết: Khi chuyển s th. ô tô không b ngắt dòng công suất, do đ& không b mất
mt vận tc v xem thời gian chuyển s bng không hay vận tc cui c,ng ca s thấp
bng vận tc đ_u tiên ca s cao tiếp theo, tc l: (3-35)
Vận tc cui c,ng ca xe ở cc s truy"n khc nhau đư*c tnh theo công thc: S th (n-1) [m/s](3-36)
Tc độ đ_u tiên khi gia tc ở cc s truy"n khc nhau đư*c tnh theo công thc: S th n [m/s] (3-37)
Kết h*p cc biểu thc (3-35), (3-36) v (3-37) ta c&: -Trang 57-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ V ta c&: (3-38)
Với: v’,v” – Vận tc ô tô tương ng với s vòng quay n’e, n”e. n
– S lư*ng s truy"n ca hộp s. q
– Công bội cấp s nhân.
Từ biểu thc trên ta thấy cc tỷ s truy"n ca hộp s đư*c sắp xếp theo cấp s nhân với công bội l q: Hay : (3-39) (3.40)
Qua biểu thc (3-40), để xc đnh công bội
q ta c_n biết tỉ s truy"n ih1, s lư*ng s
truy"n n v tỉ s truy"n ca s cui c,ng ihn. Thông thường người ta chọn ihn=1 (s truy"n
thẳng). Do đ& q đư*c tnh như sau: (3.41)
Vậy tỉ s truy"n ca cc tay s trung gian: ………………..
Trong đ& k l s th t$ ca s truy"n.
Ở mô t s ôtô vâ n ti, người ta chọn tỷ s truy"n ca s truy"n cui c,ng ih.n nhm <1
tăng vâ n tc lớn nhất ca ôtô khi chuyển đô ng trên lo(i đường tt, do đ& nâng cao đư*c
tnh kinh tế nhiên liê u ca ôtô v tăng tuổi thọ ca đô ng cơ. Tỷ s truy"n đư*c chọn theo
s$ cân bng công suất v đư*c kiểm tra l(i bng th$c nghiê m. Tỷ s truy"n ny thường
đư*c chọn trong khong 0,7-0,85.
Khi hô p s c& s truy"n tăng, th. s truy"n thẳng ih=1 sẽ l s truy"n trước n&. Do
đ& công thc tổng qut để xc đnh tỷ s truy"n cc s trung gian ca hô p s như sau:
Công bội q ca cấp s: (3-42)
Tỷ s truy"n th k sẽ l : (3-43) Ở đây:
n- S cấp ca hô p s (s lư*ng s truy"n ca hô p s kể c s truy"n tăng). -Trang 58-
Đề cương bài giảng LÝ THUYẾT ÔTÔ
k- S th t$ ca s truy"n.
Qua cc biểu thc trên ta c& nhận xt:
+ Ôtô thông thường hay sử dụng ở s cao ca hộp s, nhưng ở khu v$c ny th. s
lư*ng s truy"n t so với s lư*ng s truy"n c& đư*c ở s thấp, đây l một như*c điểm
khi chọn hệ thng tỷ s truy"n cho cc s trung gian theo cấp s nhân.
+ Đi với hộp s c& cấp th. s lư*ng s truy"n b h(n chế như đã tr.nh by khi chọn
s lư*ng s truy"n ca hộp s, do đ& sẽ h(n chế kh năng tăng vận tc trung b.nh ca ôtô
v hệ s sử dụng ti trọng ca động cơ.
+ Nếu công bô i ca cấp s q =
1 th. s cấp sẽ tăng lên vô h(n v vâ n tc trung b.nh
sẽ tăng cũng như hê  s sử dụng ti trọng đô ng cơ sẽ tăng. V. vâ  y, xu hướng ngy nay
đang pht triển l sử dụng hô p s vô cấp.
* Phân phối tỉ số truyền theo cấp số điều hoà:
Hình 3.13: Đồ thị sang số của ôtô khi tỉ số truyền bố trí theo cấp số điều hòa.
Nhm mục đch khắc phục như*c điểm ca hệ thng tỷ s truy"n chọn theo cấp s
nhân l ở khu v$c s cao th. s lư*ng s truy"n t, người ta c& thể chọn hệ thng tỷ s
truy"n sao cho khong tc độ giữa cc s truy"n l như nhau (h.nh 3-13), nghĩa l : (3-44)
Tương ng với vận tc ở cc s truy"n khc nhau t(i s vòng quay n”e ca động cơ (h.nh 3-13), ta c&: -Trang 59-