LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là phương tiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều hoạt động kinh
tế và nhiều hoạt động khác.Việc nghiên cứu để nâng cao hiệu quả sử dụng của
loại phương tiện này luôn là vấn đề được nhiều nhà khoa học kỹ thuật nghiên
cứu giải quyết. Trong những năm gần đây sự phát triển của nghành ô tô có
nhiều bước nhảy vọt về kỹ thuật lẫn công nghệ, đem lại hiệu quả kinh tế ngày
càng cao hơn đảm bảo an toàn hơn khi điều khiển.
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 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 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. Và ngày nay cũng đã có nhiều thiết bị
và phương pháp thực nghiệm để có thể kiểm tra chất lượng và tình trạng kỹ
thuật của xe trong quá trình sử dụng rất thuận tiện và đảm bảo độ chính xác
cao giúp cho việc hiệu chỉnh thiết kế và chọn chế độ sử dụng cho các loại xe ô
tô có hiệu quả.
1
Từ những yêu cầu đó, Dưới sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của thầy co
tôi hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu tính năng động lực học của ô tô Gát 13 –
Trai ca”.
Mục đích và yêu cầu của đề tài

- Xe ôtô con là xe có sức chở người đến 9 người.
- Xe ôtô khách là loại xe chỉ dùng để chở người, trên 10 người.
- Xe ôtô tải là loại xe chỉ dùng để chở hàng hoá, sức chở vài trăm kg
trở lên. Và xe có rơmooc cũng được xếp vào loại xe này.
- Xe chuyên dùng là xe có thiết bị và trang bị đặc biệt và trang bị
những thiết bị chuyên dùng để đáp ứng một hay một vài mục đích nào đó.
Theo số cầu xe
- Xe ôtô có một cầu chủ động: Đây là loại xe thông dụng hay dùng ở
các nơi có đường xá tốt, các thành phố.
- Xe có nhiều cầu chủ động: Những loại xe này có tính năng ưu việt
hơn loại xe một cầu chủ động, hoạt động trên nhiều địa hình khác nhau, các
loại xe này có hai hay nhiều cầu chủ động.
Theo dạng nhiêu liệu tiêu thụ
- Xe ôtô dùng nhiêu liệu xăng. Động cơ xăng.
- Xe ôtô dùng nhiên liệu diezel. Động cơ diezel.
- Xe ôtô dùng ga. Động cơ ga.
- Xe ôtô dùng điện, hay các nguồn năng lượng khác như năng lượng
mặt trời….
3
1.2 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC (HTTL)
- Động cơ: Động cơ là thiết bị dùng để đốt cháy nhiên liệu, biến nhiệt
năng thành cơ năng. Nên ôtô hiện nay vẫn sử dụng chủ yếu là là động cơ xăng
và động cơ diezel.
Hệ thống truyền lực nói chung để thực hiện việc truyền mô men và
công suất từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ô tô máy kéo, nó phải
đảm nhiệm các chức năng sau:
- Cắt nối truyền động êm dịu, do ly hợp đảm nhiệm.
Hình 1.1 Hệ thống truyền lực của ô tô
4
- Thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu về tốc độ và đổi hướng chuyển

động). Tuy nhiên quá trình cắt, nối ly hợp vẫn còn hiện tượng gây ồn, nếu
trượt kéo dài sẽ phát sinh nhiệt và hao mòn nhanh... chính vì những nhược
điểm còn tồn tại, nên đã có những giải pháp khắc phục.
b) Hộp số cơ khí
Trong hệ thống truyền lực của ô tô, máy kéo sử dụng hộp số để đảm
bảo các chức năng: tạo nên sự thay đổi mô men và số vòng quay của động cơ
ở phạm vi rộng phù hợp với sự thay đổi của địa hình làm việc, tạo nên chuyển
động lùi và có thể ngắt truyền động trong thời gian dài.
Hộp số cơ khí trong truyền động cơ khí của ô tô, máy kéo thường sử
dụng các bộ truyền động bánh răng: răng thẳng hoặc răng nghiêng. Đối với
máy kéo do tính chất công việc thay đổi phức tạp, thường làm việc ở tốc độ
thấp phải bố trí hộp số nhiều số truyền hơn ở ôtô. Thường ở máy kéo bố trí
loại hộp số có từ 9 số tiến trở lên và có 2 đến 3 số lùi. Trên ô tô thường bố trí
hộp số có từ 3 đến 5 số tiến và 1 số lùi.
Xét về cấu tạo thì hầu hết các hộp số cơ đều có điểm chung là có một cặp
bánh răng luôn luôn ăn khớp để truyền mô men quay từ trục sơ cấp đến trục trung
gian. Trên trục sơ cấp có bố trí bánh răng liền trục của cặp bánh răng luôn luôn ăn
khớp đó, và ở đầu có vành răng để gài số truyền thẳng (i = 1). Hộp số cơ có ưu
điểm là kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền cao (η

= 0.9 ÷ 0.95), khối lượng nhỏ.
Tuy nhiên hộp số cơ còn có nhược điểm là gây ồn khi làm việc, khó sang số
đòi hỏi sự khéo léo của người vận hành điều khiển khi sang số. Muốn gài số,
người vận hành phải điều khiển sao cho các bánh răng cần gài với nhau phải
được quay cùng một tốc độ, có như vậy để tránh các đầu răng không bị vấp
vào nhau. Để tạo điều kiện cho việc sang số dễ dàng, trên hộp số được trang
6
bị các bộ đồng tốc. Các bộ đồng tốc thường có ba loại sau:
- Bộ đồng tốc không thay đổi lực ma sát.
- Bộ đồng tốc quán tính.

thống truyền lực thủy lực, nó gồm có hai dạng cơ bản là truyền lực thủy động
và truyền lực thủy tĩnh.
1.2.2.1 Truyền lực thuỷ tĩnh
Hình 1.2 Hệ thống truyền lực thủy tĩnh
Trong hệ thống truyền lực thủy tĩnh, để truyền lực từ động cơ tới các
bánh chủ động của xe, người ta sử dụng dạng truyền động sử dụng chất lỏng
chịu áp lực nhất định. Quá trình hoạt động của HTTL thủy tĩnh có thể được
mô tả như sau:
Khi động cơ hoạt động, cơ năng từ động cơ được bơm biến thành thủy
năng, sau đó một mô tơ lại biến thủy năng thành cơ năng trở lại cho các bánh
xe truyền động. Vì vậy truyền động thủy tĩnh đảm nhiệm cả chức năng của ly
hợp lẫn hộp số. Loại truyền lực thủy tĩnh là loại truyền lực thay đổi các số
truyền vô cấp. Khi làm việc chất lỏng được chứa đầy trong hệ thống và làm
việc theo chu trình khép kín (bơm - ống dẫn - động cơ thủy lực). Để nâng cao
hiệu suất sử dụng đảm bảo vai trò vừa là bơm vừa là động cơ thủy lực, người
ta sử dụng loại mô tơ có hai chế độ làm việc (chế độ bơm thủy lực và chế độ
động cơ thủy lực). Trong quá trình làm việc tùy theo kết cấu của bơm và động
cơ thủy lực, có thể có sự chuyển đổi cố định hay biến đổi, và phối hợp với sự
biến đổi hay cố định, mà người ta chế tạo và được phân loại như sau:
- Bơm chuyển đổi cố định truyền động cho mô tơ chuyển đổi cố định.
8
- Bơm chuyển đổi biến đổi truyền động cho mô tơ chuyển đổi cố định.
- Bơm chuyển đổi cố định truyền động cho mô tơ chuyển đổi biến đổi.
- Bơm chuyển đổi biến đổi truyền động cho mô tơ chuyển đổi biến đổi.
Những ưu điểm của truyền động thủy tĩnh:
- Là loại truyền động thay đổi vô cấp với khoảng rất rộng.
- Điều khiển dễ dàng, êm dịu không bị gối trục.
- Sang số khi đang chạy, vậy thuận lợi khi xe chạy trên đường có địa
hình phức tạp.
- Cho mô men lớn nên dễ khởi động.

đà; có 1 là tuabin (bánh bị động) gắn với trục sơ cấp hộp số. Bên trong của
bánh bơm và tua bin đều có các cánh dẫn dầu chúng được ghép nối tạo thành
một hộp kín trong đó chứa đầy dầu, biểu thị trên hình 1.4.
Khi làm việc, động cơ quay làm cho bánh đà cùng bánh bơm quay theo,
lúc này dầu chứa trong không gian các cánh bơm chịu lực ly tâm chuyển động
từ phía tâm trục rời xa trục quay tới cửa thoát văng ra khỏi bánh bơm đi vào
10
tuabin, dầu tạo ra lực xung tác dụng vào các cánh của tuabin làm cho tuabin
quay theo hướng cùng chiều quay của bơm.
Thông thường giữa hai bánh công tác của bơm và tuabin khi hoạt động
có sự trượt nhẹ, nên hai tốc độ n
b
và n
t
khác nhau và thường n
t
< n
b
, vậy hiệu
suất truyền nhỏ hơn 1. Khi xe hoạt động độ trượt nhỏ nhất là 2%.
So với ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực có ưu điểm là: các chi tiết ít bị
mòn hỏng truyền lực êm, không ồn không giật khi thay đổi tốc độ xe.
Nhược điểm của ly hợp thủy lực là hiêụ suất truyền hơi thấp, nên tốn
nhiên liệu; nếu không có cơ cấu đặc biệt thì không thể dùng biện pháp đóng ly
hợp gài số, đẩy xe hoặc nhả phanh, cho xe lăn xuống dốc để khởi động động
cơ như trường hợp ly hợp ma sát. Do những nhược điểm kể trên, ngày nay
trên ô tô, máy kéo người ta dùng nhiều nhất là loại biến mô thủy lực.Thực tế
cho thấy, ở Mỹ thì xe du lịch lắp ly hợp thủy lực khoảng 9 %, khi đó xe buýt
trong thành phố lắp bộ biến mô thủy lực chiếm 100 % .
1.3 TRUYỀN ĐỘNG THỦY CƠ

12
thực hiện nhờ các ly hợp khóa số.
1.3.1 Bộ biến mô thủy lực
Cấu tạo của biến mô
Cũng như ly hợp thủy lực, trong hệ thống truyền lực của ô tô, máy kéo
người ta thay biến mô thủy lực vào vị trí của ly hợp ma sát và hộp số có cấp
nhằm thực hiện truyền lực vô cấp.
Bộ biến mômen quay thường có ba phần chính: Phần chủ động gọi là
bơm (B), phần bị động được gọi là tuabin (T), phần phản ứng được gọi là
bánh dẫn hướng (D). Khi lắp ráp cả ba phần B, T và D tạo thành cấu trúc
dạng hình vành xuyến. Toàn bộ vòng xuyến quay quanh một đường tâm cố
định và nằm trong một vỏ kín có chứa đầy dầu ở áp suất lớn hơn áp suất khí
quyển, nhờ một bơm nạp (bơm sơ cấp) cung cấp. Bánh B được nối với động
cơ thông qua trục bánh bơm, bánh T được nối với trục của hộp số thông qua
trục tuabin. Bánh D nối với thân bộ biến mô thông qua khớp một chiều (một
chiều cho phép quay, chiều ngược lại bị khóa). Kết cấu như vậy gọi là bộ biến
mô một cấp phối hợp làm việc được ở cả hai chế độ: Ly hợp thủy lực và biến
đổi mômen quay. Cấu tạo bên trong bánh B, bánh T và bánh D là các bánh có
cánh, các cánh được sắp xếp sao cho ở trạng thái làm việc chất lỏng được
chuyển động từ trong ra ngoài, và quay trở lại từ ngoài vào trong, tuần hoàn
thành một vòng kín, tạo nên một hình vành xuyến xoắn ốc. Để thuận tiện cho
việc bố trí, bánh B được đặt sau bánh T (tính từ động cơ đến hộp số). Bánh T
được đặt trước, phần ngoài của nó có tiết diện nhỏ hơn phần trong. Bánh D
đặt giữa bánh T và bánh B khép kín tiết diện của biến mô. Trục của bánh T
nằm trong cùng, trục của bánh D có dạng ống lồng và liên kết với vỏ của hộp
số. Trên trục này có đặt khớp một chiều. Cánh của các bánh B, T, D cấu tạo
theo quy luật tạo nên không gian dòng chảy của chất lỏng ở gần tâm lớn, càng
ra ngoài càng thu hẹp lại, tạo điều kiện nâng cao tốc độ dòng chảy của chất
13
lỏng khi chất lỏng đi ra xa tâm quay có động năng lớn. Cấu trúc này dựa trên

Hình 1.7 Mạch dầu đi trong bơm - tuabin
Trên hình 1.7 trình bày hướng chuyển động của mạch dầu xoáy từ B-T-
D-B, ở mép vành ngoài của bánh B, dòng dầu ra khỏi bánh B, khi ra khỏi cửa
thoát đập vào cánh bánh T, sau khi truyền năng lượng cho bánh T, lúc ra khỏi
bánh T, chiều của dòng dầu ngược lại so với chiều quay của bơm. Vì tiết diện
ngang của các rãnh trên bánh T lại được chế tạo thu nhỏ dần từ mép ngoài vào
mép trong, vì vậy vận tốc của dòng dầu khi ra khỏi rãnh bánh T được tăng
lên, dòng dầu tốc độ lớn này được đập vào bánh D, nhờ thiết kế hình dáng
cánh bánh dẫn hướng hợp lý, phản lực trên trục của bánh D được tăng lên, khi
ra khỏi bánh D dòng dầu được đổi hướng so với hướng ở cửa ra của bánh T,
chiều của dòng dầu sau bánh D lại trùng với chiều quay của bơm và vận tốc
đã được tăng lên, nó chảy vào bánh B êm dịu hơn và do đó làm giảm tiếng ồn
đặc trưng của các bộ truyền thủy động. Tác động tái sinh vận tốc và chiều
chuyển động này của bánh D chính là nguyên nhân chính làm biến đổi mô
15
men trong BMM.
1.3.2 Hộp số cơ học
Dùng hộp số hành tinh kiểu simpson.
Nguyên lý cấu tạo
Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo tổ hợp CCHT Simpson
Cơ cấu hành tinh (CCHT) theo kiểu Simpson gồm hai cơ cấu hành tinh
Wilson tổ hợp với nhau. Các phần tử M
1
, N
1
, H
1
, G
1
thuộc dẫy hành tinh thứ

M-Bánh răng mặt trời; N-Vành răng trong; H-Bánh răng hành tinh;
G-Giá hành tinh.
Như vậy ba trục có cùng đường tâm quay và ở dạng trục lồng, được gọi
là đường tâm trục của CCHT, các trục đều có thể quay tương đối với nhau. Số
lượng bánh răng H có thể là 1, 2, 3, 4 tùy thuộc vào cấu trúc của các bánh
răng. Các bánh răng H vừa có khả năng quay xung quanh trục của mình và
vừa có khả năng quay xung quanh trục của CCHT. CCHT Wilson có ba phần
tử: M, N, G. Bánh răng hành tinh H được coi là khâu liên kết giữa M và N.
Theo phân tích động học của hộp số, chúng cần có một phần tử chủ động, một
bị động. Để xác lập một tỷ số truyền của cơ cấu có hai khả năng:
Khoá một phần tử với vỏ hộp số;
Khoá hai phần tử với nhau;
Cả hai khả năng này đều cho phép: Nếu trục vào có tốc độ quay ổn
định, thì tốc độ góc của trục ra sẽ ổn định. Cơ cấu hành tinh là một cơ cấu có
hai bậc tự do, ứng với mỗi bậc tự do CCHT có một tỷ số truyền nhất định tùy
thuộc vào cơ cấu đang làm việc theo khả năng nào.
CCHT kiểu Simpson cũng có rất nhiều khả năng cho ta nhiều số truyền khác
nhau. Tuy nhiên nếu sử dụng trên ôtô máy kéo, khi sử dụng trục vào (trục chủ
động) là các khâu N
2
và M1 thì CCHT Simpson có thể cho ta một hộp số với
3 số tiến và 1 số lùi.
Để có thể giảm bớt số cặp bánh răng ăn khớp trong hộp số chính, làm
17
giảm kích thước bộ truyền nhưng vẫn bảo đảm số số truyền cần thiết, thông
thường trên máy kéo, và một số ôtô phần hộp số cơ học được phân thành hai
phần gọi là hộp số chính và hộp số phụ, trong đó ở hộp số phụ thường bố trí
bộ truyền hai cấp còn trong hộp số chính có từ 3 ÷ 4 số truyền, trong quá trình
làm việc nhờ hệ thống điều khiển tạo nên tổ hợp của hai hộp số này cùng với
sự biến đổi vô cấp của BMM tạo cho xe máy những miền thay đổi vô cấp của

.
s
i
n
G
.
c
o
s
M
f
k
h
g
h
w
G
Z
k
L
P
w
P
f
n
P
k
P
f
k

k k
M M .i.η
P = =
r r
(2.1)
Trong đó:
M
k
– mô men chủ động, Nm.
M
e
- mô men quay của động cơ, Nm.
i, η
m
- tỷ số truyền và hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực.
r
k
– bán kính bánh xe chủ động, m.
Từ công thức 2.1 ta thấy rằng, lực kéo tiếp tuyến sẽ đạt giá trị cực đại
P
kmax
khi sử dụng số truyền có tỷ số lớn nhất i = i
max
và mô men quay động cơ
đạt giá trị lớn nhất M
e
=M
max
, nghĩa là :
k

ak
– mô men các lực quán tính tiếp tuyến của các chi tiết chuyển động
quay không đều trong hệ thống truyền lực và trong động cơ; Nm.
P
k
,

P
k
’
- lực kéo tiếp tuyến khi chuyển động ổn định và khi chuyển động
không ổn định; kN.
Trong công thức (2.3) lấy dấu cộng khi chuyển động chậm dần và lấy dấu
trừ khi chuyển động nhanh dần.
2.1.2 Lực bám và hệ số bám
Như phân tích ở trên, sự xuất hiện lực kéo tiếp tuyến P
k
là do kết quả
của tác động tương hỗ giữa bánh xe và mặt đường. Khi bánh xe không còn
khả năng bám sẽ xảy ra hiện tượng trượt quay hoàn toàn, lúc đó trị số của giá
trị lực kéo tiếp tuyến sẽ đạt giá trị cực đại.
Giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến theo khả năng bám của bánh xe
được gọi là lực bám P
φ
nghĩa là:

φ kmax
P = P
Về bản chất, lực bám được tạo thành bởi hai thành phần chính: lực ma
sát giữa bánh xe và mặt đường; sức chống cắt của đất được sinh ra do tác

các số liệu chỉ mang tính chất tương đối.
Trên cơ sở công thức (2.4) ta có thể viết :

φ k k
P =φ.G = φ.Z
(2.5)
Như vậy điều kiện cần để ô tô có thể chuyển động được là :

kφ
P < P
(2.6)
Điều kiện trên cũng nói lên rằng khả năng chuyển động của ô tô sẽ bị
giới hạn bởi khả năng bám của các bánh xe chủ động.
Tóm lại, khi tính toán lực kéo tiếp tuyến hoặc lực chủ động của ô tô cần
phải xem xét cho 2 trường hợp:
Khi đủ bám sẽ tính theo mô men của động cơ, có thể sử dụng công thức
(2.4) hoặc (2.5).
Khi không đủ bám sẽ tính theo lực bám:

kmaxφ
P = P
(2.7)
2.2 CÁC LỰC CẢN CỦA Ô TÔ
2.2.1 Lực cản lăn
Lực cản lăn của các bánh xe xuất hiện là do sự tiêu hao năng lượng
trong lốp khi nó bị biến dạng, do xuất hiện các lực ma sát giữa bánh xe và mặt
22
đường, trong các ổ trục bánh xe, lực cản không khí chống lại sự quay của
bánh xe, và sự tiêu hao năng lượng cho việc tạo thành vết bánh xe.
Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng phản lực pháp tuyến của mặt đường là

α
:

α
P = f.Gsinα
(2.10)
Trong đó: G - trọng lượng xe, kG.
α – góc dốc mặt đường; độ.
Tuy nhiên P
α
chỉ gây ra cản chuyển động khi ôtô lên dốc, còn khi
xuống dốc nó sẽ có tác dụng đẩy xe chuyển động. Song để tiện cho việc
nghiên cứu, trong lý thuyết ô tô quy ước chung cho cả hai trường hợp cùng sử
dụng một thuật ngữ.
23
2.2.3 Lực cản không khí
Khi ô tô chuyển động sẽ làm di chuyển các bộ phận không khí bao
quanh xe, làm xuất hiện các dòng khí xoáy phía sau và hình thành một lực cản
gọi là lực cản không khí. Lực cản không khí chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ
chuyển động, hình dáng bề mặt chắn gió phía trước. Giá trị của lực cản không
khí có thể xác định theo công thức thực nghiệm:

2
W w
P = k .v
(2.11)
Trong đó: k
w
- hệ số cản không khí.
v- tốc độ chuyển động tương đối giữa ô tô với không khí, m/s.

.
Thành phần lực quán tính P
j
’’
được xác định theo công thức:

''
ak an
k n
M M
P = +
r r
(2.14)
Trong đó :
24
M
ak
- mô men của các lực quán tính tiếp tuyến của các chi tiết chuyển
động quay không đều quy dẫn đến trục bánh chủ động.
M
an
- mô men các lực quán tính tiếp tuyến của bánh trước (bánh dẫn
hướng).

n
an
n
j
M = j.
r

 
 ÷
 
 
 
∑
(2.15)
Đặt
2
d m x x x k
n
a
2 2
k n
J .i.η + J .i .η + J
g J
δ =1+ +
G r r
 
 ÷
 
∑
(2.16)
Thay δ
a
vào (2.15) ta có
j a
G
P =δ
g