Thiết kế phần cơ khí của hộp số tự động cho xe minibus 12 chỗ

Hộp số hành tinh với sự tham gia của biến mô trong hệ thống truyền lực và khả năng điều khiển chuyển số một cách tự động đã và đang đáp ứng tốt những yêu cầu về tính tiện nghi trong các trang thiết bị trên ô tô, đem lại tính thẩm mỹ trong buồng lái, đồng thời mang đến khả năng thân thiện với môi trường trong suốt quá trình hoạt động của xe, mở ra hướng phát triển mới của ô tô trong tương lai là những chiếc xe thông minh, thân thiện. Với đề tài “Thiết kế phần cơ khí của hộp số tự động cho xe minibus 12 chỗ”, những nội dung mà đồ án sẽ thực hiện bao gồm: Lựa chọn sơ đồ động học của hộp số hành tinh phù hợp để sử dụng thiết kế. Phân phối tỉ số truyền và tính toán sức kéo. Tính toán thiết kế các kích thước hình học cơ bản của hộp số hành tinh.

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần 1: Tổng quan Nhiệm vụ hệ thống truyền lực Giới thiệu chung hộp số tự động ô tô 2.1 Đặc điểm hộp số hành tinh 2.2 Yêu cầu chung thiết kế hộp số cho xe 12 chỗ Lựa chọn phương án thiết kế 3.1 Hộp số hành tinh tổ hợp Wilson Simpson 3.2 Hộp số hành tinh tổ hợp Wilson Ravigneaux 3.3 Nhận xét Phần 2: Tính tốn động lực học Thơng số xe lựa chọn Đồ thị đặc tính tốc độ ngồi động Tính chọn biến mơ 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Các thông số biến mô Lựa chọn biến mô thủy lực thiết kế Tính tốn lựa chọn biến mơ thủy lực cho hộp số tự động Xây dựng đường đặc tính trục vào biến mơ Xây dựng đường đặc tính trục biến mô Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực Đồ thị đặc tính kéo hộp số Phần 3: Tính tốn động học hộp số hành tinh Thành lập phương trình động học hộp số Tính tốn tỉ số truyền cho số riêng biệt 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Số truyền I Số truyền II Số truyền III Số truyền IV Số truyền V Số truyền VI Số lùi Bảng thống kê tỉ số truyền tay số Tính tốn tỉ số số cặp bánh truyền Tính tốn kích thước hình học bánh 4.1 4.2 4.3 4.4 Chọn vật liệu Xác định ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn cho phép Tính ứng suất q tải Xác định thơng số hình học truyền Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 4 12 13 14 16 16 17 17 17 18 19 20 23 26 30 34 34 36 36 37 38 39 40 41 42 42 43 45 45 45 48 48 Đồ án tốt nghiệp 4.5 Tính lại tỉ số truyền hộp số Tính bền chi tiết 5.1 Tính tốn chế độ tải trọng cho hộp số 5.2 Kiểm nghiệm bền cho truyền Wilson 5.3 Tính chọn phần tử điều khiển đặc trưng Tính lại đặc tính kéo hệ thống truyền lực Tóm tắt hệ thống điều khiển thủy lực điện tử Phần 4: Mô chuyển động Lập vẽ vật thể Kiểm nghiệm bền Mô chuyển động Kết luận Tài liệu tham khảo Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 56 57 57 59 63 66 68 72 72 73 73 76 78 Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế quốc dân, công nghiệp ôtô ngày yêu cầu khắt khe việc nâng cao khả phục vụ nhu cầu người giảm tối đa thao tác điều khiển xe, tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện với môi trường Hộp số hành tinh với tham gia biến mô hệ thống truyền lực khả điều khiển chuyển số cách tự động đáp ứng tốt yêu cầu tính tiện nghi trang thiết bị ô tô, đem lại tính thẩm mỹ buồng lái, đồng thời mang đến khả thân thiện với môi trường suốt trình hoạt động xe, mở hướng phát triển ô tô tương lai xe thông minh, thân thiện Với đề tài “Thiết kế phần khí hộp số tự động cho xe minibus 12 chỗ”, nội dung mà đồ án thực bao gồm: Lựa chọn sơ đồ động học hộp số hành tinh phù hợp để sử dụng thiết kế Phân phối tỉ số truyền tính tốn sức kéo Tính tốn thiết kế kích thước hình học hộp số hành tinh Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Khắc Trai tận tình giúp đỡ suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Cảm ơn thầy giáo môn Ô tô xe chuyên dụng bạn sinh viên giúp đỡ để hoàn thiện đồ án Hà Nội, tháng năm 2009 Sinh viên Nguyễn Việt Dũng Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp PHẦN TỔNG QUAN Nhiệm vụ hệ thống truyền lực ô tô Hệ thống truyền lực ôtô tập hợp tất cấu nối từ động tới bánh xe chủ động, bao gồm cấu: truyền, cắt đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen Nhiệm vụ hệ thống truyền lực: - Truyền, biến đổi mơmen quay số vịng quay từ động tới bánh xe chủ động cho phù hợp chế độ làm việc động mơmen cản sinh q trình ơtơ chuyển động - Cắt dịng truyền mơmen thời gian ngắn dài - Thực đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô - Tạo khả chuyển động mềm mại tính việt dã cần thiết đường Một phần hệ thống truyền lực ô tô hộp số, dùng để thay đổi tỉ số truyền hệ thống truyền lực nhằm tạo lực kéo bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động Hộp số ngày gồm dạng hộp số thường, hộp số tự động, hộp số vô cấp Xu công nghiệp ôtô tạo hộp số tơ có khả chuyển số cách tự động tỉ số truyền biến đổi vô cấp Tuy nhiên, hộp số vơ cấp có độ bền hiệu suất thấp nên cịn phổ biến Do đó, đề tài lựa chọn hộp số tự động để thiết kế cho xe yêu cầu Giới thiệu chung hộp số tự động ô tô Cụm hộp số tự động ô tô bao gồm biến mômen hộp số hành tinh, cụm có chung vỏ lắp liền sau động Trong hệ thống truyền Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp lực, chức cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực phức tạp làm việc với máy tính điện tử cỡ nhỏ, thực tự động đóng ngắt thay đổi số truyền bên hộp số Biến mơmen dùng ô tô thông thường có khả biến đổi mômen khoảng từ 1,6 đến 2,5 lần mômen động Do đó, biến mơmen khơng thể đáp ứng điều kiện chuyển động ô tô nên thường sử dụng biến mơmen với hộp số khí vơ cấp có cấp 2.1 Đặc điểm hộp số hành tinh Nhờ kết cấu truyền hành tinh mà hộp số hành tinh tự động hóa q trình chuyển số có ưu nhược điểm sau: Ưu điểm - Chuyển số liên tục mà khơng cắt dịng lực từ động - Thời hạn phục vụ dài hơn, lực truyền đồng thời qua số cặp bánh ăn khớp, ứng suất nhỏ Ăn khớp nên đường kính vịng trịn ăn khớp lớn Có khả tự triệt tiêu lực hướng trục - Giảm độ ồn làm việc - Hiệu suất làm việc cao dịng lượng song song, ma sát sinh tiêu hao lượng chủ yếu chuyển động tương đối cịn khơng chịu ảnh hưởng chuyển động theo - Cho tỉ số truyền phù hợp kích thước khơng lớn - Giảm tải trọng động tác dụng lên chi tiết hộp số hệ thống truyền lực - Giảm thao tác điều khiển cần số ly hợp, tạo tiện nghi người lái, nâng cao an toàn chủ động xe Nhược điểm Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp - Công nghệ chế tạo địi hỏi xác cao trục sử dụng nhiều trục lồng, nhiều bánh ăn khớp với bánh răng, cấu điều khiển địi hỏi xác cao độ - Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng, trục lồng, phanh, ly hợp khóa - Lực ly tâm bánh hành tinh lớn tốc độ góc lớn - Nếu sử dụng nhiều ly hợp phanh nâng cao tổn hao cơng suất chuyển số, hiệu suất giảm xuống Tuy nhiên, với công nghệ chế tạo máy nhược điểm hộp số hành tinh khắc phục chọn tối ưu sơ đồ hoạt động 2.2 Yêu cầu chung thiết kế hộp số cho xe 12 chỗ Vì xe 12 chỗ loại xe minibus nên tải trọng thay đổi khoảng rộng, hoạt động nhiều địa hình khác Loại xe chủ yếu hoạt động mặt đường có chất lượng tương đối tốt bê tông-nhựa đường hay bê tơng-xi măng, kích cỡ xe nhỏ nên thích hợp cho cơng ty sử dụng làm xe đưa đón nhân viên với số hãng lữ hành thích hợp để đưa đoàn khách nhỏ tham quan Do đó, yêu cầu hộp số thiết kế cho xe: - Chuyển số nhanh chóng êm dịu xác, khơng gây giật gây ồn - Dải tỉ số truyền hợp lý nhằm tận dụng hết công suất động nâng cao khả tăng tốc cho xe - Tiết kiệm nhiên liệu cách tối đa - Kết cấu thuận lợi cho sửa chữa, bảo dưỡng, chẩn đốn cố xe - Độ bền cao, tính tin cậy lớn - Kích thước nhỏ gọn, khối lượng khơng q lớn nhằm tăng khoảng sáng gầm xe, nâng cao khả thông qua cho xe đường gồ ghề giảm bớt trọng lượng xe - Điều khiển dễ dàng Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp - Giá thành hợp lý - Hiệu suất cao Ngoài yêu cầu trên, hộp số thiết kế cho xe đồ án hộp số tự động nên có yêu cầu riêng sau: - Có số lượng số truyền phù hợp để tận dụng tối đa công suất động - Số lượng phần tử điều khiển (PTĐK) thích hợp bố trí phù hợp dạng xe cầu trước sau chủ động Các chế độ làm việc phần tử điều khiển phải hợp lý giảm tổn thất trình hoạt động ổn định xe - Q trình chuyển số nhanh chóng xác thơng qua cấu điều khiển thủy lực điện tử - Có khả lựa chọn chế độ sang số phù hợp với độ tuổi tính cách, sở thích người lái hành khách Trong tất yêu cầu xe minibus để chở hành khách, độ êm dịu hoạt động vấn đề quan trọng hàng đầu Lựa chọn phương án thiết kế Để đáp ứng yêu cầu trên, sử dụng hộp số tự động có số tiến để làm phương án tính tốn cho hộp số tự động xe minibus 12 chỗ phù hợp Tuy nhiên, cấu hành tinh (CCHT) đơn lẻ có khả tạo số lượng số truyền định sử dụng cho hộp số ô tô, tạo đến số tiến Vì lí cần tiến hành tổ hợp CCHT đơn lẻ để tạo hộp số hành tinh với số lượng số truyền mong muốn Để xác lập tỉ số truyền cho hộp số hành tinh hay CCHT thành phần cần phải xác định quy luật chuyển động phần tử tức xác định số bậc tự hộp số CCHT thành phần Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp Dựa sở xác định quy luật chuyển động phần tử CCHT thành phần cần thiết phải sử dụng PTĐK hộp số dạng ly hợp khóa phanh dải Số lượng PTĐK cần có tham gia vào tỉ số truyền tạo CCHT phụ thuộc vào số phần tử CCHT cần biết trước vận tốc để xác định chuyển động cấu Hiện nay, CCHT sử dụng để xây dựng nên hộp số hành tinh chủ yếu gồm dạng cấu Wilson, Simpson, Ravigneaux Bộ truyền hành tinh Wilson Được cấu tạo từ ba phần tử có trục quay gồm bánh mặt trời, bánh bao cần dẫn Các bánh hành tinh quay trơn cần dẫn ăn khớp đồng thời với bánh mặt trời bánh bao, đóng vai trị phần tử trung gian nối ba phần tử Bánh bao R Bánh hành tinh P Bánh mặt trời S Cần dẫn C Hình 1.1: Cơ cấu hành tinh Wilson Các phần tử CCHT Wilson có ràng buộc hình học ràng buộc động học: rCωC = rSωS+ rPωP , rC = rS + rP rRωR = rCωC+ rPωP , rR = rC + rP Gọi Z = rR/rS đặc tính CCHT Wilson, ta rút phương trình liên kết phần tử cấu: (1 + Z)ωC = ωS + Z·ωR Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp Từ phương trình liên kết, nhận thấy cần xác định chuyển động phần tử xác định chuyển động cấu Bởi vậy, CCHT Wilson có bậc tự Bộ truyền hành tinh Simpson CCHT Simpson gồm hai CCHT Wilson Các phần tử M1, N1, H1, G1 (S1, R1, P1, C1) thuộc dãy hành tinh thứ nhất; M2, N2, H2, G2 (S2, R2, P2, C2) thuộc dãy hành tinh thứ hai Chúng ghép nối với hình vẽ: Rút ràng buộc động học hình học phần tử CCHT Simpson: rC1ωC1 = rS1ωS+ rP1ωP1 , rC1 = rS1 + rP1 rR1ωR1 = rC1ωC1+ rP1ωP1 , rR1 = rC1 + rP1 rC2ωR1 = rS2ωS+ rP2ωP2 , rC2 = rS2 + rP2 rR2ωR2 = rC2ωR1+ rP2ωP2 , rR2 = rC2 + rP2 Từ đặc tính dãy hành tinh Wilson CCHT Simpson Z1=rR1/rS1 Z2 = rR2/rS2 rút phương trình liên kết phần tử truyền Simpson: Hình 1.2: Cơ cấu hành tinh Simpson ⎧ωS + Z1.ωR1 = (1 + Z1 ).ωC1 ⎨ ⎩ωS + Z ωR = (1 + Z ).ωR1 Từ hệ phương trình liên kết trên, cần xác định chuyển động phần tử CCHT xác định chuyển động cấu Do đó, CCHT Wilson gồm bậc tự Bộ truyền hành tinh Ravigneaux Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Đồ án tốt nghiệp Cấu tạo CCHT kiểu ravigneaux gồm bánh mặt trời M1 (S1), M2 (S2) nối với trục khác Hai nhóm bánh hành tinh H1 (P1), H2 (P2) ăn khớp với nằm giá hành tinh G (C), bánh bao N (R) ăn khớp với H2 H1 ăn khớp với M2 Sơ đồ cấu tạo hình vẽ Hình 1.3: Cơ cấu hành tinh Ravigneaux CCHT Ravigneaux có ràng buộc động học ràng buộc hình học: rC1ωC = rS1ωS1 + rP1ωP1 , rC1 = rS1 + rP1 rC2ωC = rS2ωS2 + rP2ωP2 , rC2 = rS2 + rP2 (rC2 - rC1)ωC = rP1ωP1 + rP2ωP2 , rC2 - rC1= rP2 + rP1 rRωR = rC2ωC + rP2ωP2 , rR = rC2 + rP2 Từ ràng buộc đặc tính dãy hành tinh Wilson Z1 = rR/rS1 dãy hành tinh bánh hành tinh kép Z2 = rR/rS2, có hệ phương trình liên kết phần tử CCHT Ravigneaux sau: ⎧ωS + Z1.ω R − ( Z1 + 1).ωC = ⎨ ⎩−ωS + Z ωR − ( Z − 1).ωC = Từ hệ phương trình liên kết trên, nhận thấy cần xác định chuyển động phần tử xác định chuyển động tồn CCHT Ravigneaux Do đó, CCHT Ravigneaux có bậc tự Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 10 Đồ án tốt nghiệp 5.3 Tính chọn PTĐK đặc trưng Để đơn giản tính tốn, lựa chọn tính tốn số PTĐK chế độ dừng động biến mơ Do mơmen xoắn lớn cần tính tốn dựa theo mơmen xoắn truyền từ trục tua-bin biến mô đến phần tử cần điều khiển Trên thực tế, mơ men xoắn cần có PTĐK tính phức tạp Lựa chọn phanh B2 ly hợp điều khiển C1 để tính tốn 5.3.1 Tính chọn thông số cho phanh B2 Từ bảng chế độ tải trọng thấy mômen xoắn cần dẫn C2 lớn số lùi Khi đó, mơmen xoắn nhỏ mà phanh B2 cần có mơmen lớn C2 Do đó: Mp = 2030,3 (Nm) Lấy mơmen phanh tính tốn Mp = 2050 (Nm) Do kết cấu cách bố trí hộp số tính tốn, khơng sử dụng phanh dải mà thay vào ly hợp khóa cứng cấu Đường kính lớn ma sát ly hợp khóa nên lớn đường kính hoạt động bánh ngoại luân truyền Ravigneaux Lấy d = 180 (mm) Bán kính ngồi ly hợp: r1 = 90 (mm) Bán kính ly hợp: r2 = 0,8222.90 = 74 (mm) Bán kính ma sát trung bình ly hợp: rtb = (r1 +r2)/2 = 82 (mm) Số lượng đĩa bị động: i= β M 2.π rtb2 b.μ [q] Trong đó: β hệ số dự trữ ly hợp Lấy β = 1,3 b bề rộng mặt ma sát làm việc b = r1 – r2 = 16 (mm) Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 64 Đồ án tốt nghiệp [q] áp lực riêng bề mặt ma sát Chọn vật liệu làm bề mặt ma sát kim loại gốm Các ly hợp phanh làm việc dầu nên hệ số ma sát μ tính: μ = Áp suất [q] có giá trị từ 0,5 (MPa) Do đó: i= β M = 3, 733 (đĩa) 2.π rtb2 b.μ.[q] Lấy số đĩa bị động 5.3.2 Tính chọn thông số cho ly hợp C1 Từ bảng chế độ tải trọng sơ đồ nguyên lý hộp số thấy mômen lớn cần truyền qua ly hợp C1 MC1 = 632,3 (Nm) Khi mơ men tính tốn ly hợp Mc = β.MC1 Với: β hệ số dự trữ ly hợp Lấy β = 1,3 Do đó: Mc = 1,3.632,3 = 822 (Nm) Với đường kính bao ngồi ma sát ly hợp phanh B2 180 (mm) vị trí ly hợp C1, nên lấy đường kính bao ngồi ma sát ly hợp C1 d = 180 (mm) Do vậy: r2 = r1.0,889 = 0,822.d/2 = 74 (mm) rtb = (74+90)/2 = 82 (mm) Số lượng đĩa bị động: i= β M 2.π rtb2 b.μ [q] Trong đó: Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 65 Đồ án tốt nghiệp β hệ số dự trữ ly hợp β = 1,3 b bề rộng mặt ma sát làm việc b = r1 – r2 = 16 (mm) [q] áp lực riêng bề mặt ma sát Chọn vật liệu làm bề mặt ma sát kim loại gốm Các ly hợp phanh làm việc dầu nên hệ số ma sát μ tính: μ = Áp suất [q] có giá trị từ 0,5 (MPa) Do đó: i= β M = 1, 216 (đĩa) 2.π rtb2 b.μ [q] Lấy số đĩa bị động Sau tính tốn kích thước hình học truyền tiến hành tính bền với truyền hành tinh Wilson, đồng thời tính kích thước hình học phần tử điều khiển cần phải tính lại đặc tính kéo hệ thống truyền lực cho phù hợp với thay đổi tỉ số truyền Tính lại đặc tính kéo hệ thống truyền lực Có lại tỉ số truyền tay số sau tính tốn bánh sau: Số truyền I II III IV V VI Lùi Tỉ số truyền 3,511 2,065 1,404 1,130 0,884 0,686 -3,072 Do lực cản chuyển động không bị ảnh hưởng khả kéo hộp số nên sau không lập bảng giá trị lực cản đường mà sử dụng bảng giá trị phần tính tốn động lực phía Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 66 Đồ án tốt nghiệp Từ có bảng tính lực kéo bánh xe số truyền khác n2 (vg/ph) 176 356 547 755 990 1269 1621 2089 2847 3250 3500 3750 4000 n2 (vg/ph) 176 356 547 755 990 1269 1621 2089 2847 3250 3500 3750 4000 Pk1 19987,60 19735,41 19321,53 18745,98 18008,74 17109,83 16049,24 14805,21 13113,20 11217,30 11119,52 10811,71 9973,40 8907,37 Pk4 6434,36 6353,18 6219,95 6034,66 5797,34 5507,96 5166,54 4766,06 4221,37 3611,05 3579,57 3480,48 3210,62 2867,44 v1 (km/h) 0,0 1,4 2,9 4,5 6,2 8,1 10,4 13,3 17,1 23,3 26,6 28,7 30,7 32,8 v4 (km/h) 0,0 3,6 7,3 11,3 15,5 20,4 26,1 33,4 43,0 58,6 66,9 72,1 77,2 82,4 Pk2 11757,41 11609,06 11365,61 11027,05 10593,38 10064,61 9440,73 8708,95 7713,65 6598,41 6540,89 6359,83 5866,71 5239,63 Pk5 5031,31 4967,83 4863,64 4718,77 4533,19 4306,91 4039,94 3726,79 3300,88 2823,64 2799,02 2721,54 2510,52 2242,18 v2 (km/h) 0,0 2,0 4,0 6,1 8,4 11,0 14,1 18,1 23,3 31,7 36,2 39,0 41,8 44,6 v5 (km/h) 0,0 4,9 10,0 15,3 21,1 27,7 35,5 45,4 58,5 79,7 91,0 98,0 105,0 112,0 Pk3 7995,04 7894,16 7728,61 7498,39 7203,50 6843,93 6419,70 5922,08 5245,28 4486,92 4447,81 4324,68 3989,36 3562,95 Pk6 3907,26 3857,96 3777,06 3664,54 3520,43 3344,70 3137,37 2894,19 2563,42 2192,81 2173,69 2113,52 1949,64 1741,25 v3 (km/h) 0,0 2,7 5,4 8,3 11,4 15,0 19,2 24,6 31,6 43,1 49,2 53,0 56,8 60,6 v6 (km/h) 0,0 6,7 13,6 20,8 28,7 37,7 48,3 61,7 79,5 108,4 123,7 133,3 142,8 152,3 Từ bảng trên, lập đồ thị cân lực kéo ô tô Đồng thời đồ thị lực kéo, xác định đường lực cản tổng cộng tương ứng với góc dốc 4, 8, 12, 16, 20, 24 Cũng từ đồ thị cân lực kéo này, ta xác định đường đăc tính kéo lý tưởng động Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 67 Đồ án tốt nghiệp Pk (N) 20000,00 15000,00 Pψ24 Pψ20 Pk1 10000,00 Pψ16 Pψ12 Pk2 5000,00 Pψ8 Pk3 Pψ4 Pk4 Pk5 Pk6 Pf + P ω Pf 0,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 v (km/h) 100,0 120,0 140,0 160,0 Hình 3.5: Đồ thị đặc tính kéo Tóm tắt hệ thống điều khiển thủy lực điện tử Hệ thống điều khiển hộp số tự động có nhiệm vụ tự động thay đổi trạng thái làm việc PTĐK phù hợp với thay đổi số truyền CCHT Hệ thống điều khiển có xe cấu trục sở điều khiển thủy lực bổ sung thiết bị điện tử để tạo thành hệ thống điều khiển thủy lực điện từ Hệ thống làm việc theo nguyên lý: nhận tín hiệu từ trạng thái làm việc tức thời ô tô để điều khiển van thủy lực đóng mở đường dầu có áp suất tới cấu điều khiển theo quy luật định trước Hệ thống điều khiển thủy lực gồm cụm sau: - Nguồn cung cấp lượng Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 68 Đồ án tốt nghiệp - Bộ chuyển đổi truyền tín hiệu chuyển số - Bộ van thủy lực chuyển số - Bộ tích giảm chấn - Các đường dầu Kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử bao gồm cảm biến nhiệt độ dầu, cảm biến tốc độ đầu vào, đầu tín hiệu nhận từ chương trình điều khiển từ hệ thống điều khiển điện tử khác có xe để đưa lựa chọn chuyển số tối ưu cho vận hành xe đường Vì thời gian có hạn, nên sau đề tài trình bày số sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển thủy lựcđiện tử Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển thủy lực điện tử Bơm dầu Lưới lọc Bộ điều khiển áp suất BMM Các cấu điều khiển hộp số Hệ van điều khiển thủy lực Hộp số hành tinh Cụm van điện từ Đáy chứa dầu • Vị trí bướm ga • Tốc độ tơ • Vị trí cần chọn số • Cơng tắc lock-up • Cơng tắc OD • Nhiệt độ dầu • Nhiệt độ động • Vị trí van thủy lực • Khóa điện • Cơng tắc báo phanh • Cơng tắc chương trình chạy xe Sơ đồ ngun lý hệ thống điều khiển thủy lực điện tử Cụm điều khiển thủy lực bao gồm van thủy lực van điện từ với cụm điều khiển điện tử kết hợp làm khối thống Cụm van điều khiển thủy lực nằm khối thống Khối đúc xác hợp kim nhơm lắp ghép với kín khít tuyệt đối để ngăn rị rỉ dầu khiến q trình điều khiển khơng xác Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 69 Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực Bôi trơn Làm mát Bơm Van phân phối dầu ECU Biến mô thủy lực ly hợp khóa biến mơ Van điều khiển áp suất Van điện từ Van chuyển số Cụm van điều khiển ly hợp Bơm dầu đưa dầu đến van điều khiển áp suất để đảm bảo áp suất phù hợp để điều khiển van điện từ Các van điện từ nhận tín hiệu điều khiển điện từ ECU hộp số để mở đường dầu điều khiển van chuyển số phân phối dầu có áp suất đến cụm van điều khiển ly hợp phần tử điều khiển Sơ đồ khối điều khiển biến mơ thủy lực Q trình mở ly hợp khóa cấp dầu cho biến mơ Van điều khiển áp suất biến mô Bơm Van phân phối dầu ECU Van điện từ điều khiển biến mô Van điều khiển ly hợp biến mô Biến mô thủy lực ly hợp khóa biến mơ Làm mát Bơm dầu cấp dầu cho van điều khiển áp suất biến mô để tiến hành cấp dầu cho trình làm việc biến mơ thủy lực Q trình đóng ly hợp khóa biến mơ Van điều khiển áp suất biến mơ Bơm Van phân phối dầu ECU Van điện từ điều khiển biến mô Van điều khiển ly hợp biến mô Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT Làm mát Biến mô thủy lực ly hợp khóa biến mơ 70 Đồ án tốt nghiệp ECU điều khiển van điện từ cấp dầu đến điều khiển đóng van điều khiển áp suất biến mơ, đồng thời điều khiển van điều khiển ly hợp biến mô cấp dầu đến biến mô; chênh lệch áp suất đóng ly hợp khóa bánh tua-bin với bánh bơm biến mô Sơ đồ phối hợp đường dầu điều khiển chuyển số Tới ly hợp khóa Van điện từ điều khiển chuyển số Đóng Đường dầu Mở ECU Đường dầu Van điện từ điều khiển chuyển số Tới ly hợp khóa Dựa theo tín hiệu cảm biến gửi ECU hộp số tín hiệu tốc độ động cơ, tốc độ ôtô, nhiệt độ dầu hộp số đồng thời dựa vị trí cần chọn số, chương trình hoạt động số truyền hoạt động ECU tiến hành tính tốn đưa tín hiệu điều khiển đến van điện từ điều khiển ly hợp khóa Van điện từ điều khiển dịch chuyển trượt van chuyển số thông qua tín hiệu điện từ mà nhờ đóng mở đường dầu có áp suất tới ly hợp khóa thích hợp Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 71 Đồ án tốt nghiệp PHẦN MƠ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG Trong q trình tính tốn thiết kế, để mơ tả trực quan hộp số hành tinh thiết kế, đề tài sử dụng chương trình SolidWorks 2006 để vẽ hình vẽ chiều truyền hành tinh, đồng thời tiến hành mô chuyển động hộp số SolidWorks sản phẩm dùng để thiết kế mơ hình 3D hãng Dassault System Với mục đích tạo phần mềm thiết kế 3D có khả thay AutoCad nên SolidWorks có giao diện đơn giản, gần gũi người dùng phổ thơng, cơng cụ tính SolidWorks dừng lại mức phổ thơng Qua phiên phần mềm, tính cao cấp phần mềm thiết kế 3D dần thêm vào SolidWorks thao tác công cụ làm việc với bề mặt chi tiết, thiết kế khn… Hiện nay, SolidWorks có thêm cơng cụ chun biệt để tính tốn kiểm nghiệm bền, tối ưu hóa kích thước chi tiết, mơ vật lý chuyển động va chạm đó, tính tốn mơ dịng chảy chất lỏng, thiết kế dựng cảnh… Nhờ giao diện thân thiện, đơn giản, SolidWorks dần bước trở thành phần mềm thiết kế 3D phổ biến dành cho người sử dụng khơng chun bán chun nghiệp, đồng thời có giá trị lớn công tác đào tạo giảng dạy Đề tài sử dụng SolidWorks 2006 để thiết kế truyền hành tinh với kích thước tính tốn, đồng thời mô chuyển động để thấy rõ khác biệt tốc độ tay số khác hộp số Sau bước để thiết kế mô SolidWorks Lập vẽ vật thể Vì đề tài thiết kế hộp số hành tinh nên vật thể cần thể truyền bánh hành tinh Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 72 Đồ án tốt nghiệp Trong SolidWorks (SW) có sẵn thư viện Toolbox cho bánh răng, muốn sử dụng loại bánh cần đưa thông số cần chế tạo vào thư viện có sẵn mơđun, số răng, góc nghiêng, góc áp lực, đường kính lỗ khoan để làm trục bánh Tuy nhiên, hạn chế SW 2006 bánh ăn khớp khơng có dạng nghiêng, bắt buộc phải xây dựng riêng lẻ Có nhiều cách xây dựng dạng thân khai riêng lẻ sử dụng bảng thiết kế Design Table có liên quan trực tiếp đến Excel để đưa vào tính tốn thơng số bánh để từ xây dựng kích thước tiến hành vẽ cách thủ công Tuy vậy, với phần mềm hỗ trợ vẽ Geartrax 2006, trình rút ngắn đáng kể Các bánh hộp số sau lắp ráp (mate) theo dạng tiếp xúc khác với trục đỡ mate theo dạng bánh ăn khớp tùy chọn Advanced mates Kiểm nghiệm bền SolidWorks sử dụng công cụ hỗ trợ CosmosWorks q trình tính bền Tuy nhiên, đề tài thực phần mô chuyển động, nên phần thực kiểm nghiệm bền khơng tính đến Mơ chuyển động Q trình mơ chuyển động vật thể có liên quan đến SolidWorks cần thực render để chương trình tính tốn va chạm chuyển động chi tiết vẽ lắp Quá trình diễn nhanh hay chậm tùy thuộc mức độ phức tạp chi tiết cần tính tốn va chạm Sử dụng chức Simulations có bảng cơng cụ để đặt Rotary motor vào bánh bao truyền Wilson Rotary Motor khiến bánh bao quay theo vận tốc góc xác định người sử dụng tùy chọn (vận tốc Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 73 Đồ án tốt nghiệp tính theo (độ/s)) Từ đó, q trình chuyển động chi tiết cịn lại tự động chương trình thực Tuy nhiên, vài lý khách quan, đề tài khơng thể hồn thiện mối liên kết CCHT Wilson Ravigneaux chi tiết liên kết nên q trình mơ tay số chức Simulations không thực Mặt khác, SW có thêm cơng cụ Cosmos Motion (CM) để mô mô tả chuyển động cấu Với việc CM cho phép tạo quan hệ động học tương đối chi tiết với nhau, đề tài sử dụng CM để mô tả chuyển động bánh hộp số số truyền khác Để thực trình mơ tả chuyển động, cần bảng gồm vận tốc góc bánh hộp số so với vận tốc đầu vào Bảng vận tốc chi tiết hộp số tay số khác nhau: Số I Bộ truyền Wilson Mặt trời S1 Cần dẫn C1 0,712 Hành tinh P1 1,679 Bao R1 Bộ truyền Ravigneaux Mặt trời S2 0,623 Hành tinh P2 1,049 Cần dẫn C2 Mặt trời S3 0,712 Hành tinh P3 -1,173 Bao R2 0,285 Số II Số III Số IV Số V Số VI Số lùi 0,712 1,679 0,712 1,679 0,712 1,679 0,712 1,679 0,712 1,679 0,712 1,679 0,559 0,332 0,712 -0,625 0,484 0,712 0,712 0,712 0,712 1,247 -0,414 0,712 0,462 0,885 0,712 0,472 1,323 -0,527 1,132 1,684 2,144 -1,883 1,457 0,712 1,199 1,340 0,814 -0,326 Từ dạng mate chi tiết vẽ, CM tự động bổ sung dạng liên kết chi tiết, chúng hạn chế số bậc tự chi tiết lắp với theo lắp ghép chúng Các dạng liên kết bao gồm: liên kết lề (hạn chế bậc tự do), liên kết trụ (hạn chế bậc tự do), liên kết cứng (hạn chế bậc tự do), liên kết cầu (hạn chế bậc tự do)… Sau có dạng liên Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 74 Đồ án tốt nghiệp kết có vẽ, sử dụng chức Add coupler xác định quan hệ vận tốc tương đối liên kết vẽ Sau đặt quan hệ vận tốc góc đầu vào bánh bao cấu hành tinh Wilson dựa quan hệ động học có sẵn tay số truyền khác nhau, sử dụng chức simulate chương trình, trình chuyển động hộp số số truyền khác hiển thị rõ ràng Chương trình hỗ trợ xuất mô video clip theo định dạng *.avi máy tính Sau mơ hình bánh hộp số vẽ SolidWorks Phần bánh bao làm mờ để dễ dàng quan sát Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 75 Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Qua trình 14 tuần thực thuyết minh vẽ đề tài tốt nghiệp “Thiết kế phần khí hộp số tự động cho xe minibus 12 chỗ”, đồ án giải vấn đề sau đây: - Giới thiệu đặc điểm phân tích ưu nhược điểm hộp số tự động sử dụng ôtô - Tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động phương thức tổ hợp cấu hành tinh sở có sẵn để tạo nên hộp số có số lượng số truyền mong muốn - Lựa chọn phương án thiết kế hộp số hành tinh số tiến, tính tốn sức kéo phân định sơ tỉ số truyền cho tay số, đồng thời cho thấy ơtơ có hộp số thiết kế vượt qua góc dốc giới hạn 240 đạt vận tốc tối đa tới 150 (km/h), nâng cao tính động xe vận hành đường Việt Nam - Tính tốn kích thước hình học hộp số hành tinh, đảm bảo hợp lý mặt kích thước hộp số lắp đặt vào hệ thống truyền lực xe nhằm đáp ứng khả thông qua xe nhiều địa hình khác - Xe yêu cầu thiết kế có khoảng thay đổi tải trọng tương đối rộng nên phận hộp số hành tinh chịu tải trọng biến đổi rộng Do vậy, đồ án vào bảng chế độ tải trọng hộp số hoạt động số truyền khác để lựa chọn tính tốn bền cho số chi tiết điển hình - Sau tính tốn kích thước hình học kiểm tra bền số chi tiết điển hình, sức kéo hộp số tính tốn xác lại Do liên quan mặt kích thước hình học chi tiết hộp số hành tinh nên khoảng tỉ số truyền hộp số thay đổi so với bước tính tốn sơ ban đầu Sự hiệu chỉnh xác sau tính tốn cho phép tay số mà ơtơ thường xun hoạt động gần Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 76 Đồ án tốt nghiệp hơn, tạo điều kiện hồn thiện chế độ hoạt động ơtơ Riêng số I số II có khoảng chuyển số bị kéo rộng thời gian làm việc chúng khơng nhiều nên chấp nhận - Đề tài với nhiệm vụ thiết kế phần khí cho hộp số tự động, vấn đề điều khiển chuyển số chưa đề cập sâu Tuy vậy, đồ án mạnh dạn đưa ý tưởng để tiếp tục hồn thiện - Với mục đích thể trực quan đề tài, đồ án sử dụng chương trình thiết kế 3D SolidWorks để thể mơ hình 3D thành phần hộp số hành tinh mô tả trình chuyển động hộp số số truyền khác Một số kết đồ án tổ hợp phân tích động học cấu hành tinh sử dụng thực tiễn đào tạo thiết kế hộp số hành tinh tối ưu hơn, tận dụng tốt công suất động tương lai Thiết kế hộp số tự động trình dài phức tạp, với yêu cầu đề tài, đồ án hoàn thành nội dung giao, đảm bảo tiến độ thực đề tài tốt nghiệp Tuy nhiên, đồ án không tránh khỏi thiếu sót, nên mong nhận đóng góp thầy bạn mơn để hoàn thiện tốt Hà Nội, tháng năm 2009 Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 77 Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo [1] Tập giảng tính tốn thiết kế ô tô – PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan [2] Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô – PGS.TS Nguyễn Khắc Trai – NXB KHKT, 2005 [3] Nguyên lý máy, Tập – Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm – NXBGD, 2005 [4] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXBGD [5] Lý thuyết ô tô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng – NXB KHKT, 2007 [6] Hướng dẫn làm tập lớn lý thuyết ô tô – Lê Thị Vàng [7] Tính tốn thiết kế hộp số ô tô – Nguyễn Văn Tài [8] Road Vehicle Aerodynamic design – R.H.Banard – Longman [9] www.mathworks.com [10] Audi A8 self study program Tính tốn phần khí hộp số tự động EAT 78 ... Đối với loại hộp số cấu tạo từ nhiều phần, hộp số chia ra: phần hộp số, phần phụ hộp số Phần phụ hộp số đặt trước đặt sau phần Để tạo nên nhiều tỉ số truyền cho hộp số, phần hộp số cần có mối... tài lựa chọn hộp số tự động để thiết kế cho xe yêu cầu Giới thiệu chung hộp số tự động ô tô Cụm hộp số tự động ô tô bao gồm biến mômen hộp số hành tinh, cụm có chung vỏ lắp liền sau động Trong... dụng hộp số tự động có số tiến để làm phương án tính tốn cho hộp số tự động xe minibus 12 chỗ phù hợp Tuy nhiên, cấu hành tinh (CCHT) đơn lẻ có khả tạo số lượng số truyền định sử dụng cho hộp số