Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu; xây dựng mô hình nghiên cứu ô tô trang bị hộp số cơ khí kiểu ly hợp kép để xác định các thông số đặc trưng cho tính năng động lực học và khảo sát quá trình động lực học của hệ thống truyền lực với ly hợp kép DCT theo một số chu trình thử mẫu.... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------------- ĐÀM HỮU VŨ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ KIỂU LY HỢP KÉP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Thái Nguyên - Năm 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ii LỜI CAM ĐOAN Tôi là Đàm Hữu Vũ, học viên lớp cao học K20 chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí động lực. Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của TS. Nguyễn Khắc Tuân, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp đến nay tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khóa học. Tôi đã quyết định chọn dề tài “ Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép” Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Khắc Tuân và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê. Tôi không sao chép công trình và của cá nhân nào khác dưới bất cứ hình thức nào. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quay định. Người thực hiện Đàm Hữu Vũ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
iii LỜI CẢM ƠN Có được kết quả này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Khắc Tuân, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối Ban lãnh đạo và phòng Đào tạo của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bài luận văn này. Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa kỹ thuật ô tô và máy động lực trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này. Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc dù đã cố gắng hết sức mình nhưng do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô các nhà khoa học và đồng nghiệp. Tác giả Đàm Hữu Vũ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... iii MỤC LỤC ............................................................................................................ iv DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. x DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................... xi MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................ 1 2. Mục đích, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................. 2 2.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài ................................................................ 2 2.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ......................................... 2 2.3 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 2 2.4 Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 4 1.1 Tổng quan về hệ thống truyền lực ............................................................... 4 1.2 Tổng quan các hộp số trên ô tô .................................................................... 5 1.2.1 Hộp số thường (MT) .............................................................................. 5 1.2.2 Hộp số tự động (AT) .............................................................................. 7 1.2.3 Hộp số vô cấp (CVT) ............................................................................. 9 1.3 Tổng quan hộp số ly hợp kép (DCT) ......................................................... 11 1.3.1 Giới thiệu ............................................................................................. 11 1.3.2 Phân loại hộp số DCT ......................................................................... 13 1.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................................... 19 1.4.1 Các nghiên cứu trong nước .................................................................. 19 1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước ................................................................. 21 1.5 Kết luận chương 1 ...................................................................................... 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
v Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 24 2.1 Cấu tạo của hệ thống truyền lực cơ khí với ly hợp kép ............................. 24 2.1.1 Cấu tạo và hoạt động............................................................................ 24 2.1.2 Điều khiển hệ thống truyền lực với ly hợp kép ................................... 29 2.2. Mô phỏng ô tô trang bị hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép ................... 32 2.2.1. Phương pháp mô phỏng ...................................................................... 32 2.2.1.1 Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ ..................................................................... 33 2.2.1.2 Phương pháp mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết ........ 34 2.2.2 Mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô kiểu cơ khí với ly hợp kép bằng phương pháp thứ nhất ................................................................................... 35 2.2.2.1 Mô hình động cơ đốt trong ............................................................ 36 2.2.2.2 Mô hình hộp số ly hợp kép ............................................................ 36 2.2.2.3 Mô hình thân xe ............................................................................. 38 2.2.3 Mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô bằng phương pháp thứ hai .......... 39 2.3 Kết luận chương 2 ...................................................................................... 43 Chương 3. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ KIỂU LY HỢP KÉP ................................... 45 3.1 Xây dựng mô hình nghiên cứu ................................................................... 45 3.1.1. Mô hình động cơ ................................................................................. 45 3.1.2 Mô hình hộp số .................................................................................... 46 3.1.3 Mô hình khối điều khiển hộp số .......................................................... 48 3.1.4. Mô hình lốp ......................................................................................... 49 3.1.5 Mô hình thân xe ................................................................................... 50 3.1.6 Mô hình toàn xe ................................................................................... 52 3.2 Mô phỏng và phân tích kết quả .................................................................. 53 3.2.1 Kết quả mô phỏng trường hợp 1: ô tô chuyển động theo chu trình thử ECE 15 .......................................................................................................... 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
vi 3.2.2 Kết quả mô phỏng trường hợp 2: ô tô chuyển động theo chu trình thử UEDC ............................................................................................................ 58 3.2.3 Kết quả mô phỏng trường hợp 3: ô tô tăng tốc từ 0 đến 100 km/h ..... 61 3.3 Kết luận chương 3 ...................................................................................... 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống truyền lực trên ô tô. ................................................................ 4 Hình 1.2 Hộp số thường ........................................................................................ 5 Hình 1.3 Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục ............................................................. 6 Hình 1.4 Hộp số tự động ....................................................................................... 7 Hình 1.5 Sơ đồ cơ cấu hành tinh Wilson .............................................................. 8 Hình 1.6 Hộp số CVT ......................................................................................... 10 Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý của hộp số với ly hợp kép [10] ................................. 13 Hình 1.8 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát khô .............................................. 14 Hình 1.9 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp lồng nhau ................................... 15 Hình 1.10 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp song song ................................. 15 Hình 1.11 Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp .................................................. 16 Hình 1.12 Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp .................................................. 17 Hình 1.13 Hộp số DCT sử dụng các cấp số khác nhau ....................................... 18 Hình 2.1 Sơ đồ hộp số DCT ................................................................................ 24 Hình 2.2 Hoạt động của một hộp số ly hợp kép khi sang số .............................. 25 Hình 2.3 Cấu tạo của ly hợp kép ma sát khô hãng Ford ..................................... 26 Hình 2.4 Cơ cấu điều khiển đóng ngắt ly hợp .................................................... 27 Hình 2.5 Trạng thái làm việc của các ly hợp ...................................................... 28 Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển thời điểm chuyển số ................................................. 30 Hình 2.7 Sơ đồ chuyển số ở chế độ thường ........................................................ 31 Hình 2.8 Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng ....................................................... 32 Hình 2.9 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng ....................................................... 33 Hình 2.10 Mô hình động lực học hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép ... 35 Hình 2.11 Đồ thị mô men của động cơ ............................................................... 36 Hình 2.12 Mô hình cụm ly hợp kép (a) và mô hình ô tô trang bị hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép xây dựng bằng phần mềm Modelica(b) [27]....................... 40 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
viii Hình 2.13. Mô hình mô phỏng ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép bằng phần mềm Matlab [26] ............................................................................... 40 Hình 2.14. Mô hình mô phỏng ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép bằng công cụ VeSyMA – Powertrain.................................................................. 41 Hình 2.15 Chu trình thử đô thị NEDC ................................................................ 42 Hình 2.16 Kết quả mô phỏng các thông số vận tốc, momen của động cơ và vận tốc ô tô khi làm việc theo chu trình thử đô thị UNDC bằng công cụ VeSyMA – Powertrain ........................................................................................................... 42 Hình 3.1 Mô hình động cơ đốt trong................................................................... 45 Hình3.2Kết quả mô phỏng công suất động cơ phụ thuộcvào độ mở bướm ga... 46 Hình 3.3 Sơ đồ hộp số 6 cấp với ly hợp kép ....................................................... 46 Hình 3.4 Mô hình mô phỏng hộp số 6 cấp .......................................................... 47 Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc Simulink ....................................................................... 47 Hình 3.6 Mô hình khối điều khiển hộp số........................................................... 48 Hình 3.7 Mô hình mô phỏng tác động của người lái .......................................... 48 Hình 3.8 Sơ đồ khối điều khiển sang số xây dựng bằng State flow ................... 49 Hình 3.9 Sơ đồ Simulink Simscape mô tả lốp .................................................... 50 Hình 3.10 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô ................................................................. 51 Hình 3.11 Sơ đồ khối Simulink mô tả thân xe .................................................... 52 Hình 3.12 Mô hình mô phỏng toàn xe ô tô trang bị hệ thống truyền lực cơ khí với ly hợp kép ............................................................................................................ 53 Hình 3.13 Chu trình thử ECE 15 ......................................................................... 54 Hình 3.14 Đồ thị thay đổi các thông số của động cơ .......................................... 54 Hình 3.15 Đồ thị vận tốc và gia tốc của ô tô khi làm việc theo chu trình .......... 55 ECE 15 ................................................................................................................ 55 Hình 3.16 Đồ thị lực kéo và lực phanh ............................................................... 56 Hình 3.17 Kết quả mô phỏng quá trình chuyển số ............................................. 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ix Hình 3.18 Đồ thị gia tốc và quãng đường tăng tốc trong giai đoạn đầu tiên chu trình ECE 15 ........................................................................................................ 57 Hình 3.19 Đồ thị lực kéo trong giai đoạn tăng tốc đầu tiên chu trình ECE 15 ... 57 Hình 3.20 Đồ thị vận tốc và gia tốc của ô tô khi hoạt động theo chu trình thử UEDC .................................................................................................................. 58 Hình 3.21 Đồ thị lực kéo và quãng đường di chuyển của ô tô khi hoạt động theo chu trình UEDC ................................................................................................... 59 Hình 3.22 Đồ thị quá trình chuyển số và sự thay đổi lực kéo khi chuyển số ..... 60 Hình 3.23 Đồ thị gia tốc và quãng đường tăng tốc trong giai đoạn tăng tốc đầu tiên của chu trình UEDC ..................................................................................... 61 Hình 3.24 Đồ thị sang số và sự thay đổi lực kéo trong giai đoạn tăng tốc đầu tiên của chu trình UEDC ............................................................................................ 61 Hình 3.25 Đồ thị vận tốc và quá trình chuyển số khi ô tô tăng tốc đến 100 km/h ..................................................................................................................... 62 Hình 3.26 Đồ thị gia tốc và quãng đường tăng tốc khi ô tô tăng tốc đến 100 km/h ..................................................................................................................... 62 Hình 3.27 Đồ thị trạng thái làm việc của các ly hợp khi ô tô tăng tốc đến 100 km/h ............................................................................................................................. 63 Hình 3.28 Đồ thị lực kéo khi ô tô tăng tốc đến 100 km/h................................... 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1 Sơ đồ chuyển số theo chế độ lái xe và vị trí cần số ............................ 30 Bảng 3.1 Giá trị các hệ số B, C, D, E ứng với một số loại đường [14] .............. 50 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của ô tô................................................................... 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
xi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ý NGHĨA KÍ HIỆU 1 Hệ thống truyền lực HTTL 2 Hộp số ly hợp kép DCT 3 Khối lượng của ô tô m 4 Góc nghiêng của đường β 5 Gia tốc trọng trường g 6 Tốc độ ô tô Vx 7 Ly hợp 1, ly hợp 2 C1, C2 Mô men truyền qua các ly hợp số chẵn và ly hợp số 8 TCL1, TCL2 lẻ K2, C2 9 Độ cứng xoắn và hệ số cản của bán trục 10 Tỉ số truyền của cặp bánh răng số chẵn và số lẻ ig1 , ig 2 11 Tỉ số truyền của truyền lực chính if 12 Mô men xoắn trên bán trục Tout 13 Hệ số cản lăn  14 Góc quay ccuar trục khuỷu động cơ θe 15 độ mở bướm ga e Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngành công nghiệp sản xuất ôtô hiện nay phát triển rất nhanh và đa dạng, ôtô được sử dụng rộng rãi đáp ứng nhu cầu của ngày càng cao của người tiêu dùng và các nền kinh tế. Việc nghiên cứu phát triển ôtô nhằm nâng cao năng suất và tăng tính kinh tế trong sử dụng ôtô và độ tin cậy cao, giảm ô nhiễm môi trường luôn là vấn đề mà nhiều nhà khoa học quan tâm giải quyết. Hệ thống truyền lực trong đó có hệ thống truyền lực kiểu cơ khí có ly hợp kép là một trong những tổng thành quan trọng của ô tô. Đặc tính động lực học được đặc trưng bởi các yếu tố như lực kéo, công suất kéo, các lực cản, nhân tố động lực học, thời gian và quãng đường tăng tốc, vận tốc, gia tốc, khi chuyển động trong điều kiện mặt đường khác nhau hoặc do tác động điều kiện tăng giảm ga, quay vòng khi phanh. Các đặc tính này ảnh hưởng đến khả năng khởi hành và tăng tốc của ô tô, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận tải, 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. Cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghệ thông tin và các thiết bị, phần mềm 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 cho ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển và đảm bảo được các yêu cầu của người sử dụng. 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. Từ những yêu cầu đó, dưới sự hướng dẫn của thầy cô giáo tôi đã hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2 hợp kép” nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết ban đầu cho quá trình khai thác cũng như cải tiến loại xe tính năng cho phù hợp với điều kiện ở Việt nam là cần thiết. 2. Mục đích, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài Hệ thống truyền lực là một trong những tổng thành quan trọng của ô tô. Hiện nay các dòng xe được sử dụng ở Việt nam được trang bị từ hệ thống truyền lực cơ khí đơn giản đến các loại hệ thống truyền lực có hộp số tự động hay hộp số vô cấp có bộ truyền đai tương đối phong phú và có nhiều tài liệu hướng dẫn sử dụng cũng như nghiên cứu tính năng của chúng. Nhưng hệ thống truyền lực có sử dụng ly hợp kép thì còn rất hạn chế về mặt tài liệu. Do đó việc nghiên cứu tính năng của ly hợp kép nhằm phục vụ cho quá trình khai thác cũng như phục vụ cải tiến tính năng cho phù hợp với điều kiện ở Việt nam là cần thiết. Trên cơ sở đó tác giả đã thực hiện nghiên cứu với đề tài ” Nghiên cứu đặc tính động lực học của ô tô với hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép”. 2.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đặc tính động lực học của ô tô với hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép. Do hạn chế về mặt thời gian và kinh phí nên đề tài mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu lý thuyết. 2.3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn là nghiên cứu lý thuyết, tính toán mô phỏng trên phần mềm Matlab Cách thức tiến hành là tách từng cụm trong hệ thống để nghiên cứu mô phỏng, trên cơ sở các cụm đã được xây dựng mô hình nghiên cứu ghép nối các cụm thành hệ thống truyền lực hoàn chỉnh. 2.4 Nội dung nghiên cứu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
3 - Tổng quan về vấn đề nghiên cứu - Xây dựng mô hình nghiên cứu ô tô trang bị hộp số cơ khí kiểu ly hợp kép để xác định các thông số đặc trưng cho tính năng động lực học và khảo sát quá trình động lực học của hệ thống truyền lực với ly hợp kép DCT theo một số chu trình thử mẫu. - Mô phỏng, nghiên cứu sự thay đổi của các thông số động lực học của ô tô trong các điều kiện làm việc tiêu chuẩn theo 02 chu trình thử: ECE15, UEDC và trường hợp ô tô tăng tốc từ 0 đến 100 km/h. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
4 Chương1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực của ô tô đóng vai trò của bộ phận kết nối động cơ với các bánh xe chủ động, truyền và biến đổi mô men xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động phù hợp với chế độ làm việc của động cơ và mô men cản chuyển động; cắt dòng công suất trong thời gian ngắn hoặc dài; thực hiện đổi chiều chuyển động giúp ô tô chuyển động lùi; tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần thiết trên đường. Cấu tạo của hệ thống truyền lực trên xe ô tô gồm có ly hợp, hộp số, trục các đăng, cầu chủ động (vi sai và bán trục) như hình 1.1. Hình 1.1 Hệ thống truyền lực trên ô tô. - Ly hợp đóng vai trò rất quan trọng, dùng để truyền hay ngắt công suất từ động cơ đến hệ thống truyền lực khi chuyển số hoặc khi ngắt công suất tạm thời, giúp cho chuyển số dễ dàng và êm dịu. Ngoài ra ly hợp còn có vai trò của khớp nối an toàn và giảm dao động xoắn của hệ thống truyền lưc. - Hộp số có nhiệm vụ biến đổi mô men xoắn của động cơ truyền tới các bánh xe sao cho phù hợp với các chế độ chuyển động, mở rộng vùng tốc độ chuyển động của ô tô, trong khi vùng tốc độ làm việc của động cơ bị giới hạn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
5 - Truyền động các đăng dùng để truyền mô men xoắn giữa hai trục không đồng tâm hoặc có dịch chuyển tương đối với nhau. - Cầu chủ động nhận công suất từ động cơ truyền tới để phân phối đến các bánh xe theo phương vuông góc. Cầu xe nâng đỡ các phần gắn lên nó như hệ thống treo, sát xi. 1.2 Tổng quan các hộp số trên ô tô 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 sử 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 [9-11]. 1.2.1 Hộp số thường (MT) Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trục) Hình 1.2 Hộp số thường Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
6 z' 1 z' z' 2 V IV 3 III II 3 z' 4 2 I 1 L za z L1 z L2 z 1 z 2 z 3 z 4 z' a z L1 ' Hình 1.3 Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau, trục trung gian. Các bánh răng Z1 , Z 2 , Z3 , Z 4 , Z L1 , Z L 2 , Z a , Z1 , 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 Z1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 được quay trơn trên trục. Còn các bánh răng Z1 , Z 2 , Z3 , Z 4 , 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. 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 số 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. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
7 - 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. Nhược điểm: - Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang sốnên giảm tính êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số. 1.2.2 Hộp số tự động (AT) Hình 1.4 Hộp số tự động Hiện nay có rất nhiều hộp số tự động, chúng được cấu tạo theo một vài cách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
8 - Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song). - Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson. - Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux. Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau: - Bộ biến mô. - Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai). - Hệ thống điều khiển chuyển số (thường là hệ thống thủy lực hoặc hệ thống thủy lực điện từ) để điều khiển các ly hợp và phanh đai. Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson): C0 B1 C2 B2 B3 C1 F1 Z6 Z1 Trục sơ Trôc s¬cấp cÊp Z2 F2 Z5 Trục thứ Trôc thøcấp cÊp Z3 Z4 Hình 1.5 Sơ đồ cơ cấu hành tinh Wilson Nguyên lý hoạt động chung của hộp số tự động là sử dụng các phanh để hạn chế một bậc tự do của cơ cấu hành tinh. Ưu điểm: - Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
9 - Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động của động cơ và sức cản của mặt đường. - Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra một cách liên tục trong khoảng nhỏ. - Giảm độ ồn khi làm việc. - Kích thước nhỏ gọn. - Chuyển số liên tục không ảnh hưởng tới dòng lực từ động cơ. Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp. - Hiệu suất thấp. - Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao. - Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường. - Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém. 1.2.3 Hộp số vô cấp (CVT) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn