Mô phỏng hoạt động hộp số tự động a343e bằng phần mềm matlab simulink

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK GVHD: DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN SVTH: NGUYỄN CHÍ VĂN HUỲNH MINH TIẾN SKL009084 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK SVTH: NGUYỄN CHÍ VĂN MSSV: 18145285 SVTH: HUỲNH MINH TIẾN MSSV: 18145258 GVHD: ThS DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK SVTH: NGUYỄN CHÍ VĂN MSSV: 18145285 SVTH: HUỲNH MINH TIẾN MSSV: 18145258 GVHD: ThS DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHI ỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Chí Văn Huỳnh Minh Tiến Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô MSSV: 18145285 MSSV: 18145258 Lớp: 18145CL7A Giảng viên hướng dẫn: ThS DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN ĐT: Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Mô hoạt động hộp số tự động A343E phần mềm Matlab/ Simulink Các số liệu, tài liệu ban đầu:  Các tài liệu, giáo trình hộp số tự động  Tư liệu hãng xe Toyota xe Toyota Fortuner  Các trang web Toyota Fortuner Nội dung thực đề tài:  Đặc tính xe đặc tính động xe Toyota Fortuner 2015 thông qua thông số kích thước nhà sản xuất cung cấp  Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc tính hộp số tự động A343E dịng truyền cơng suất hộp số hoạt động dải D  Mô hệ thống phần mềm Matlab/Simulink Sử dụng thư viện có sẵn để mơ hình hóa hệ thống rút kết Sản phẩm:  Các file mô  thuyết minh đồ án  đĩa CD lưu nội dung đề tài (file world, pdf, video mô phỏng, tài liệu tham khảo) TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Chí Văn Huỳnh Minh Tiến Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: Mô hoạt động hộp số tự động A343E phần mềm Matlab/Simulink Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Dương Nguyễn Hắc Lân NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày thán g Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) năm 2022 ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Chí Văn Huỳnh Minh Tiến Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: Mô hoạt động hộp số tự động A343E phần mềm Matlab/Simulink Họ tên Giáo viên phản biện: ThS Thái Huy Phát NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày thán g Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) năm 2022 iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK Họ tên Sinh viên: Nguyễn Chí Văn MSSV: 18145285 Huỳnh Minh Tiến MSSV: 18145258 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng.…năm 2022 iv Làm tương tự với hai biến cịn lại ta mơ hình mơ điều khiển tín hiệu đầu vào hình: Hình 3.64: Mơ hình điều khiển tín hiệu đầu vào Dashboard Để mơ sự thay đổi biến đầu là: tốc độ xe, tốc độ động trạng thái tay số, ta sử dụng khối hiển thị Circular Gauge khối MultiStateImage để kết nối với biến đầu Ta lấy hai khối hiển thị Circular Gauge khối MultiStateImage từ thư viện Dashboard  Khối Circular Gauge Hiển thị giá trị đầu vào đồng hồ đo tùy chỉnh Đường dẫn: Simmulink/Dashboard/Knob/ Circular Gauge Hình 3.65: Khối Circular Gauge thư viện môi trường Simulink  Khối MultiStateImage Dùng để hiển thị hình ảnh thể giá trị đầu vào khối Đường dẫn: Simmulink/Dashboard/Knob/ MultiStateImage 73 Hình 3.66: Khối MultiStateImage thư viện môi trường Simulink Sau lấy khối hiển thị Circular Gauge khối MultiStateImage từ thư viện Dashboard ta tiến hành liên kết với biến tham số đầu là: tốc độ xe, tốc độ động trạng thái tay số cách click vào biểu tượng Connect phía khối Circular Gauge khối MultiStateImage, sau đến tham số cần liên kết mơ hình Sau liên kết xong bên hộp thoại khối thể trạng thái liên kết, sau ta chỉnh sửa đồ họa khối, thêm hình ảnh, thay đổi giá trị hiển thị cực đại (maximum), cực tiểu(minimum) độ chia (tick interval) cho phù hợp Hình 3.67: Hộp thoại khối Circular Gauge thể tốc độ xe động 74 Hình 3.68: Hộp thoại khối MultiStateImage thể trạng thái tay số Sau kết nối chỉnh sửa hết ba khối ta có mơ hình mơ hiển thị đầu hình: 75 Hình 3.69: Mơ hình hiển thị đầu Dashboard Để hiển thị ba giá trị đầu lúc mô đồ thị ta sử dụng khối hiển thị Dashboard Sopce, liên kết tương tự khối hiển thị Kết hợp mơ hình điều khiển đầu vào hiển thị đầu ta có mơ hình bảng điều khiển Dashboard hồn chỉnh hình: Hình 3.70: Mơ hình bảng điều khiển Dashboard hồn chỉnh Để thực thao tác mô điều chỉnh thông số đầu vào xe hiển thị thông số đầu phải điều chỉnh giảm tốc độ mô Simulink Sau chạy mô ta thu kết trường hợp hình bên 76 Hình 3.71: Mơ hình hoạt động tay số Ở hình 3.71 mơ hình hoạt động tay số Ta có độ mở bướm ga 50% xe bắt đầu hoạt động tay số 1, ta thấy đường đồ thị tốc độ xe tốc độ động tăng dần, ta quan sát tốc độ xe động trực quan bảng output thể bảng taplo xe ô tơ Hình 3.72: Mơ hình hoạt động tay số Với độ mở bướm ga 50% tốc độ xe tăng liên tục đạt đến ngưỡng chuyển số hộp số chuyển từ tay số lên tay số hình 3.72 Lúc ta thấy sự hoạt động tay số thể từ đồ thị tay số hình ảnh phần hiển thị output 77 Hình 3.73: Mơ hình hoạt động tay số Hình 3.74: Mơ hình hoạt động tay số Tương tự vậy, với độ mở bướm ga 50% tốc độ xe tăng liên tục đạt đến ngưỡng chuyển số hộp số chuyển dần từ tay số lên tay số hình 3.73 chuyển từ tay số lên tay số hình 3.74, việc tăng dần tay số để phù hợp với điều kiện vận hành xe 78 Hình 3.75: Mơ hình hoạt động có dốc Sau mơ q trình lên số hộp số, chúng em mơ trường hợp xe bắt đầu leo dốc hình 3.75 Khi xe bắt đầu leo dốc với độ dốc 10% độ mở bướm ga 50% tương tự trường hợp mô xe lên dốc ta quan sát trình tốc độ xe giảm dần đạt đến ngưỡng chuyển số hộp số hạ dần tay số cách trực quan Hình 3.76: Mơ hình hoạt động có gió 79 Ở trường hợp mơ có gió thổi hình 3.76, với độ mở bướm ga 50% gió thổi ngược chiều xe ta thấy có gió thổi ngược chiều xe lúc xuất lực cản tác dụng lên xe nên làm cho tốc độ xe giảm dần Càng tăng tốc độ gió lực cản lớn làm cho tốc độ xe giảm nhanh Link video kết q trình mơ phỏng: https://drive.google.com/file/d/1VDaK8Uq05o3jCFIP-GyJ9xOzLeluVuY0/view 80 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Thông qua đề tài “Mô hoạt động hộp số tự động A343E phần mềm Matlab/Simulink” nhóm thực nội dung sau:  Đã nghiên cứu lý thuyết hệ thống truyền lực tập trung nghiên cứu hộp số tự động A343E, trình chuyển số, hoạt động chế độ điều khiển sự sang số hộp số sở tài liệu hệ thống thực tế xe Toyota Fortuner 2015 V 2.7AT 4x2  Ứng dụng phần mềm Matlab/Simulink (Simscape, Stateflow, Dashboard) để diễn tả, mô trạng thái làm việc hộp số Trong trình thực mơ hồn thành nội dung sau: - Xây dựng mơ hình hệ thống truyền lực sử dụng hộp số tự động A343E - Xác định giá trị thơng số mơ hình mơ - Xác định thông số điều kiện tín hiệu đầu vào, đầu - Xác định kết mô dạng đồ thị  Biên soạn thuyết minh từ kiến thức tự rút tài liệu chuyên ngành giáo viên hướng dẫn cung cấp thể đầy đủ rõ ràng kiến thức khối mơ cách vận hành mơ hình Có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho trình đào tạo 4.2 Hướng phát triển đề tài Vì thời gian thực đồ án có hạn, có kiến thức chun mơn cịn thiếu sót nên đề tài thực chưa đáp ứng đủ vấn đề thực tế trình hoạt động hệ thống Để hồn thiện đề tài nhóm xin đề xuất hướng phát triển sau:  Tính tốn lại thời điểm chuyển số để tối ưu phù hợp với điều kiện hoạt động thực tế động hộp số A343E  Mô thêm trường hợp cần số vị trí khác ngồi vị trí D trường hợp số lùi  Các trường hợp phanh động để đa dạng q trình mơ  Đánh giá thêm tính tiết kiệm nhiên liệu động 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://fdocuments.net/document/a343e.html [2] Tài liệu đào tạo Toyota Team 21 [3] Toyota GSIC (Global Service Information Center) [4] Toyota Service Training, Tài liệu đào tạo hộp số tự động AT & ECT [5] https://www.mathworks.com/help/physmod/sdl/ug/vehicle-with-four-speed- transmission.html 82 PHỤ LỤC clear all; clc; close all; %================= TOYOTA FORTURNER 2015 2.7 AT================= %=== Thông số động xă Pemax = 118; ne_p = 5200; n_max = 6000; n_min = 200; %=== g = 9.81; L = 4.705; B0 = 1.840; H0 = 1.850; % Kích thước toàn (m) Lcs = 2.750; m_kt = 1710; m_tt = 2350; m_tt1 = 1005; m_tt2 = 1345; G1 = m_tt1*g; G2 = m_tt2*g; G = m_tt*g; % - Phân bố tải trọng ô tô a_tt = G2*Lcs/G; b_tt = G1*Lcs/G; hg = 0.5; Thông số xe %=== ih1 = 2.804; ih2 = 1.531; ih3 = 1; ih4 = 0.753; ihL = 2.393; Thông số Hộp số = %=== io = 4.555; Thông số truyền lực %=== B = 265; d = 17; H = B*65/100; ro = d/2*25.4 + H; rb = 0.95*ro*10^-3; Thông số lốp 265/65 % Chọn hệ số biến dạng lốp áp suất cao %=== Xây dựng đồ thị đặc tính ngồi %=== Thơng số chọn 83 a = 1; b = 1; c = 1; % động xăng %=== ne = n_min:1:n_max; %rpm Pe = Pemax*(a*(ne/ne_p) + b*(ne/ne_p).^2 - c*(ne/ne_p).^3); %kW Me = (10^4*Pe)./(1.047*ne); %N.m figure; subplot(2,3,1); yyaxis left; plot(ne,Pe); ylabel('Công suất (kW)') yyaxis right; plot(ne,Me); legend('Pe (kW)','Me (N.m)'); title('Đồ thị đặc tính ngồi động cơ'); xlabel('Số vịng quay (vịng/ph)'); ylabel('Moment xoắn (N.m)'); grid on %=== Xây dựng đồ thị cân lực kéo In1 = ih1*io; In2 = ih2*io; In3 = ih3*io; In4 = ih4*io; u = 0.9; phix = 0.8; Fkmax = phix*G2*10^-3*ones(1,(n_max - n_min)+1); %kN Fkn1 = (Me*10^-3*In1*u)/(rb); %kN Fkn2 = (Me*10^-3*In2*u)/(rb); %kN Fkn3 = (Me*10^-3*In3*u)/(rb); %kN Fkn4 = (Me*10^-3*In4*u)/(rb); %kN vn1 = (pi*ne*rb)/(30*In1)*3.6; %km/h vn2 = (pi*ne*rb)/(30*In2)*3.6; %km/h vn3 = (pi*ne*rb)/(30*In3)*3.6; %km/h vn4 = (pi*ne*rb)/(30*In4)*3.6; %km/h f0 = 0.015; Cx = 0.4; S = 0.78*B0*H0; v = 0:200/(n_max - n_min):200; Ff = f0*m_tt*9.81*10^-3; % Lực cản lăn(kN) Fw = (0.625*Cx*S*(v/3.6).^2)*10^-3; % Lực cản gió (kN) Fc = Ff + Fw; % Tổng hai lực cản (kN) subplot(2,3,2); plot(vn1,Fkn1,vn2,Fkn2,vn3,Fkn3,vn4,Fkn4,v,Fkmax,v,Fc); 84 title('Đồ thị cân lực kéo'); legend('Fk1','Fk2','Fk3','Fk4','Fkmax','Ff + Fw'); xlabel('Tốc độ (km/h)'); ylabel('Lực kéo (kN)'); grid on %=== Xây dựng đồ thị Monmen bánh xe Mb1 = Me*In1*u*10^-3; % Moment bánh xe tay số (kN.m) Mb2 = Me*In2*u*10^-3; %(kN.m) Mb3 = Me*In3*u*10^-3; %(kN.m) Mb4 = Me*In4*u*10^-3; %(kN.m) subplot(2,3,3); plot(vn1,Mb1,vn2,Mb2,vn3,Mb3,vn4,Mb4); title('?? th? Moment t?i bánh xe'); legend('Mb1','Mb2','Mb3','Mb4'); xlabel('T?c ?? (km/h)'); ylabel('Moment xo?n (kN.m)'); grid on %=== Xây dựng đồ thị cân công suất Pk = Pe*u; % Cơng suuất có ích (kW) Pf = (f0*m_tt*9.81*(v/3.6))*10^-3; % Công suất cản lăn (kw) Pw = (0.625*Cx*S*(v/3.6).^3)*10^-3; % Cơng suất cản gió (kw) Pc = (Pf + Pw); subplot(2,3,4); plot(vn1,Pe,'r',vn2,Pe,'r',vn3,Pe,'r',vn4,Pe,'r'); text(50,125,'Pe1'); text(100,125,'Pe2'); text(150,125,'Pe3'); text(205,125,'Pe4'); hold on; plot(vn1,Pk,'g',vn2,Pk,'g',vn3,Pk,'g',vn4,Pk,'g'); text(50,110,'Pk1'); text(95,110,'Pk2'); text(145,110,'Pk3'); text(205,110,'Pk4'); hold on; plot(v,Pf,v,Pc); str = {'Pf','Pc'}; text([200 150],[20 60],str); title('Đồ thị cân công suất'); xlabel('Tốc độ (km/h)'); ylabel('Công suất (kW)'); grid on %=== Xây dựng đồ thị động lực học i = 0; % Độ dốc mặt đường (+) lên dốc, (-) xuống dốc D1 = (Fkn1 - Fw)*10^3/G; D2 = (Fkn2 - Fw)*10^3/G; 85 D3 = (Fkn3 - Fw)*10^3/G; D4 = (Fkn4 - Fw)*10^3/G; Dphi = (Fkmax - Fw)*10^3/G; psi = (f0 + i).*ones(1,(n_max - n_min)+1); subplot(2,3,5); plot(vn1,D1,vn2,D2,vn3,D3,vn4,D4,v,Dphi,v,psi); title('Đồ thị động lực học'); legend('D1','D2','D3','D4','D\Phi','\Psi'); xlabel('Tốc độ (km/h)'); ylabel('D'); grid on %=== Xây dựng độ thị biểu diễn gia tốc delta1 = 1.05+0.05*ih1^2; delta2 = 1.05+0.05*ih2^2; delta3 = 1.05+0.05*ih3^2; delta4 = 1.05+0.05*ih4^2; j1 = (D1 - psi)*(g/delta1); % Gia tốc tay số (m/s^2) j2 = (D2 - psi)*(g/delta2); % m/s^2 j3 = (D3 - psi)*(g/delta3); % m/s^2 j4 = (D4 - psi)*(g/delta4); % m/s^2 subplot(2,3,6); plot(vn1,j1,vn2,j2,vn3,j3,vn4,j4); title('Đồ thị biểu diễn gia tốc'); legend('j1','j2','j3','j4'); xlabel('Tốc độ (km/h)'); ylabel('j (m/s^2)'); grid on 86