Thiết kế thi công mô hình hộp số tự động phục vụ giảng dạy học phần kết cấu ô tô tại đại học Hutech (phần thi công thiết kế)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY HỌC PHẦN KẾT CẤU Ô TÔ TẠI ĐẠI HỌC HUTECH (PHẦN THI CÔNG THIẾT KẾ) NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS HUỲNH QUANG THẢO Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Hữu Phúc Lợi 1711250518 17DOTB1 Hồ Văn Minh 1711250364 17DOTB1 TP Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY HỌC PHẦN KẾT CẤU Ô TÔ TẠI ĐẠI HỌC HUTECH (PHẦN THI CÔNG THIẾT KẾ) NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS HUỲNH QUANG THẢO Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Hữu Phúc Lợi 1711250518 17DOTB1 Hồ Văn Minh 1711250364 17DOTB1 TP Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng năm 2021 MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÍ TÊN ĐỀ TÀI ĐATN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đề tài CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ 2.1 Chọn loại hộp số thiết kế 2.2 Lựa chọn phương án xây dựng mơ hình 12 2.3 Tính tốn thơng số động học 14 2.4 Thiết kế hộp số 18 2.5 Tính tốn xây dựng hệ thống điện điều khiển 31 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG, THI CÔNG, LẮP RÁP VÀ THỰC NGHIỆM 43 3.1 Tiến hành mô chuyển động 43 3.2 Mô nguyên lý hoạt hộp số tự động cấp số 46 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 53 iii 4.1 Các kết thu 53 4.2 Đánh giá kết 53 4.3 Hướng phát triển 53 4.4 Kết Luận 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 56 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT HSTĐ (Hộp Số Tự Động) CCHT (Cơ Cấu Hành Tinh) AT (Automatic Transmission) CVT (Continuously Variable Transmission) TSC (Trục Sơ Cấp) TTC (Trục Thứ Cấp) v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Giảng dạy trình chiếu Hình 2: Giảng dạy mô lại thiết bị liên quan đến học Hình 3: Giảng dạy xưởng thực hành Hình 1: Hộp số tự động vô cấp (CVT) 10 Hình 2: Hộp số tự động có cấp (AT) 10 Hình 3: Hộp số Allison 1000 11 Hình 4: Chevrolet Silverado 11 Hình 5: Hummer H1 11 Hình 6: Bản vẽ cấu 2D hộp số 14 Hình 7: Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson 15 Hình 8: Nguyên lý làm việc cấu hành tinh Simpson 16 Hình 9: Tính tốn thơng số 17 Hình 10: Dùng lệnh “Revolve” tạo khối cho bánh 19 Hình 11: Dùng lệnh “Extruded cut” để cắt tạo bánh 19 Hình 12: Tạo xung quanh 20 Hình 13: Bản vẽ 2D thông số bánh mặt trời 20 Hình 14: Tạo trục cho bánh mặt trời 21 Hình 15: Bánh mặt trời lại 21 Hình 16: Bản vẽ 2D bánh mặt trời trục 22 Hình 17: Bánh hành tinh 22 Hình 18: Bản vẽ 2D thơng số bánh hành tinh 23 Hình 19: Bánh bao bánh thứ 23 Hình 20: Bản vẽ 2D thông số bánh bao bánh hành tinh thứ 24 Hình 21: Bánh bao bánh thứ hai 24 vi Hình 22: Bản vẽ 2D thông số bánh bao bánh hành tinh thứ hai 25 Hình 23: Bánh bao bánh thứ ba 25 Hình 24: Bản vẽ 2D thơng số bánh bao bánh hành tinh thứ ba 26 Hình 25: Trục sơ cấp 26 Hình 26: Bản vẽ 2D thông số trục sơ cấp 27 Hình 27: Trục thứ cấp 27 Hình 28: Bản vẽ 2D thông số trục thứ cấp 28 Hình 29: Vỏ hộp số cắt đôi 28 Hình 30: Các đĩa ly hợp 29 Hình 31: Bản vẽ 2D thông số đĩa ly hợp 29 Hình 32: Import chi tiết vào môi trường Assembly để lắp ráp 30 Hình 33: Mơ hình hộp số sau lắp ghép tạo mate chuyển động 30 Hình 34: Bản vẽ 2D hộp số hoàn chỉnh 31 Hình 35: Sơ đồ khối điều khiền 32 Hình 36: Arduno uno R3 33 Hình 37: Driver arduno mở rộng nano V3.0 33 Hình 38: Động motorstep 34 Hình 39: Nam châm điện 34 Hình 40: Cơ cấu phanh ly hợp 34 Hình 41: Bản vẽ cấu phanh ly hợp sử dụng motorstep 35 Hình 42: Sơ đồ dẫn động moment 36 Hình 43: Sơ đồ khối mạch nguồn ổn áp 38 Hình 44: Khối chỉnh lưu lọc nguồn 39 Hình 45: Khối bảo vệ dòng 39 Hình 46: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng 40 Hình 47: Khối điện áp lấy 41 vii Hình 1: Tạo chuyển động hộp số 43 Hình 2: Đưa vào mơi trường Keyshot 44 Hình 3: Gán vật liệu xử lý hình ảnh 44 Hình 4: Render mơ chuyển động 45 Hình 5: Xử lí video, chỉnh sửa thơng số 45 Hình 6: Hồn thành video mơ 46 Hình 7: Sơ đồ 2D cấu tạo hộp số tự động 46 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số 47 Hình 9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số 48 Hình 10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số 49 Hình 11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số 49 Hình 12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số 50 Hình 13: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số 51 Hình 14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động số lùi 52 viii LỜI MỞ ĐẦU Là sinh viên học qua môn Kết cấu ô tô, chúng em nhận thấy nội dung giáo trình học phần cịn khơ khan, khiến sinh viên khó tiếp thu kiến thức, cụ thể nội dung Hộp số tự động Vì nhóm em định tìm phương án để giải kịp thời vấn đề này, đề tài đồ án tốt nghiệp chúng em, đề tài “Thiết Kế Thi Công Mơ Hình Hộp Số Tự Động Phục Vụ Giảng Dạy Học Phần Kết Cấu Ơ Tơ Tại Đại Học Hutech (Phần Thi Công Thiết Kế)” CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Đặt vần đề Trong trình học tập học phần Kết cấu ô tô, phần hộp số tự động (HSTĐ) chúng em nhận thấy nội dung giáo trình học phần cịn khơ khan, khiến sinh viên khó tiếp thu kiến thức Vì cần có giải pháp kịp thời để giúp cho sinh viên dễ hình dung hơn, dễ hiểu nguyên lý hoạt động HSTĐ tơ Khơng có hội để tiếp xúc thực tế với HSTĐ khiến cho học phần trở nên khó khăn Phương pháp giảng dạy trường khơng có nhiều đổi mới, khiến buổi học trờ nên nhàm chán tiếp thu nhiều thông tin 1.1.2 Tầm quan trọng đề tài Đề tài đem lại phương pháp để giái vấn đề làm cho việc học tập học phần kết cấu ô tô trở nên sinh động Đem lại nhiều hứng thú so với trang sách khô khan Là cách truyền tải thông tin hiệu đên với sinh viên 1.1.3 Thực trạng giảng dạy học tập học phần kết cấu ô tô Hiện nay, học phần kết cấu ô tô đại học Hutech đưa đến cho sinh viên nhìn khái quát phận để cấu thành tơ hồn chỉnh Ví dụ như: Hệ thống treo, hệ thống phanh, hệ thống khung gầm, động Một phần theo sinh viên cảm thấy khó khăn học tập học phần kết cấu tơ, học hộp số tự động Ly hợp C1, C2 đóng, dẫn đến đường truyền cơng suất tác động lên bánh bao bánh mặt trời tốc độ, dẫn đến công suất bảo tồn hay cịn gọi đường truyền thẳng, tốc độ đầu tốc độ đầu vào 3.2.5 Ở cấp số Các ly hợp đóng: ly hợp C2, C3 Hình 12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số Khi hộp số chuyển qua số 5, li hợp momen C2 kích hoạt li hợp phanh C3 kích hoạt, lúc đường truyền công suất dẫn từ TSC sang cần dẫn bánh hành tinh thứ sau truyền san bánh bao hành tinh thứ nhất, lúc tốc độ trục thứ cấp tăng lên momen xoắn giảm xuống đáng kể 50 3.2.6 Ở cấp số Các ly hợp đóng: ly hợp C2, C4 Hình 13: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấp số Khi hộp số chuyển sang cấp số cấp số tối đa hộp số, lúc vòng tua máy nhân lên cực đại Khi chuyển sang cấp số li hợp dẫn momen C2 đóng, thay vào li hợp phanh C3 nhả C4 đóng lại, lúc bánh hành tinh thứ quay trơn, đường truyền công suất dẫn trực tiếp từ TSC truyền sang cần dẫn bánh thứ 2, bánh bao thứ đóng nên đường truyền công suất truyền từ cần dẫn sang bánh hành tinh đến bánh mặt trời, song song với đường truyền cơng suất truyền sang bánh bao thứ nên ta có hai đường truyền cơng suất truyền đến bánh bao bánh mặt trời, dẫn đến tốc độ đầu đạt cực đại 51 3.2.7 Ở số lùi Các ly hợp đóng: ly hợp C3, C5 Hình 14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động số lùi Khi vào số lùi, li hợp phanh C3, C5 đóng dẫn đến bánh bao bánh hành tinh đứng im bánh bao chuyển động Đường truyền công suất truyền vào bánh mặt trời bánh hành tinh thứ dẫn đến kéo theo bánh bao thứ chuyển động, bánh thứ đứng yên nên bánh hành tinh thứ xoay chỗ dẫn đến bánh mặt trời xoay theo chiều ngược lại kéo theo cần dẫn quay theo chiều ngược lại 52 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 4.1 Các kết thu Đã hồn thành mơ lại cấu tạo mơ hình HSTĐ Hồn thành tính tốn thơng số hộp số Hồn thành q trình mơ cấu tạo mô chuyển động mô hình hộp số Tạo thành video mơ phỏng, giải thích kĩ cấu tạo nguyên lí hoạt động hộp số cấp số, phù hợp việc đưa vào giảng dạy 4.2 Đánh giá kết Hoàn thành 90% yêu cầu đặt ra, nhiên có số điểm hạn chế, chưa hoàn thiện sau: Hạn chế góc nhìn yếu điểm cực quan trọng q trình mơ trình bày ngun lí hoạt động hộp số tự động Các thơng số thiết kế tính tốn dựa đơn vị tham khảo, chưa hồn tồn xác 100% 4.3 Hướng phát triển Hướng phát triển đề tài dựa vào vẽ, mô để thiết kế, chế tạo mơ hình HSTĐ phương pháp in 3D Tuy nhiên để thi cơng chế tạo mơ hình hộp số tự động in 3D cần thêm số u cầu: Mơ hình hộp số phải có hai phần, bao gồm: phần khí phần điện, đảm bảo mơ hình hoạt động xác mơ 53 Sử dụng file thiết kế tiến hành in 3D, đảm bảo đuôi file SLDPRT bên solidwork chuyển sang đuôi STL, để máy in nhận dạng file in Một chi tiết quan trọng in 3D, cần điều chỉnh chi tiết 3D, tính tốn dung sai chi tiết, lắp ghép, cần đảm bảo chi tiết lắp vào hoạt động trơn tru, nhẹ nhàng Tính toán mật độ dày chi tiết , chọn vật liệu đảm bảo độ bền hoạt động, in 3D có nhiều loại nhựa khác PLA ABS, nhựa ABS đảm bảo độ bền so với PLA Đối với phần điện: lựa chọn thiết bị điện thiết bị điều khiển Sử dụng xilanh điện để ép phanh li hợp nam châm điện để sử dụng cấu li hợp truyền momen Đối với thiết bị điều khiển, sử dụng arduino để điều khiển xilanh điện 4.4 Kết Luận Nhóm chúng em hồn thành 90% mục tiêu đề trước đó, thiết kế vẽ 2D, 3D, video mô nguyên lý làm việc hộp số tự động ô tô Giúp cho giảng viên sinh viên thuận tiện việc giảng dạy học tập, dễ tiếp cận hiểu rõ HSTĐ ô tô Các vẽ dùng để thi cơng chế tạo mơ hình HSTĐ phương pháp in 3D 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Nguyễn Khắc Trai, Cấu Tạo Hệ Thống Truyền Lực Ơ Tơ Con, Nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật, xuất năm 1999, trang 50 (2) Lớp Cơ điện tử-K53 Đại học giao thơng vận tải sở 2, Phân tích động học cấu hành tinh kiểu Simpson hộp số tự động (3) Lesics, Automatic Transmission, How it work?, https://www.youtube.com/watch?v=Ugao6jTyM7k&t=180s 55 PHỤ LỤC Phục lục A: Bản vẽ lắp 56 Phục lục B: Bản vẽ trục sơ cấp 57 Phụ lục C: Bản vẽ đĩa ly hợp 58 Phụ lục D: Bản vẽ Trục sơ cấp 59 Phụ lục E: Bản vẽ bánh mặt trời 60 Phụ lục F: Bản vẽ bánh hành tinh 61 Phụ lục G: Bản vẽ bánh bao bánh hành tinh thứ 62 Phụ lục H: vẽ bánh bao bánh hành tinh thứ hai 63 Phụ lục I: Bản vẽ bánh bao bánh hành tinh thứ ba 64 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THI? ??T KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY HỌC PHẦN KẾT CẤU Ô TÔ TẠI ĐẠI HỌC HUTECH (PHẦN THI CÔNG THI? ??T KẾ) NGÀNH: CÔNG... em, đề tài ? ?Thi? ??t Kế Thi Công Mơ Hình Hộp Số Tự Động Phục Vụ Giảng Dạy Học Phần Kết Cấu Ơ Tơ Tại Đại Học Hutech (Phần Thi Công Thi? ??t Kế) ” CHƯƠNG 1: GIỚI THI? ??U ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thi? ??t đề tài... với trang sách khô khan Là cách truyền tải thông tin hiệu đên với sinh viên 1.1.3 Thực trạng giảng dạy học tập học phần kết cấu ô tô Hiện nay, học phần kết cấu ô tô đại học Hutech đưa đến cho