Thiết kế hộp phân phối với vi sai và khớp ma sát điều khiển điện tử trên xe 5 chỗ awd có abs

TRƯỜNG ĐAI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI VỚI VI SAI VÀ KHỚP MA SÁT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE CHỖ AWD CÓ ABS NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ MÃ NGÀNH: 7510205 Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp Mã sinh viên Khóa học : Trần Văn Tùng : Hồng Đức Anh : K64 – CTO : 1951110718 : 2019 - 2023 Hà Nội, 2023 LỜI NÓI ĐẦU Trong lĩnh vực công nghệ xe hơi, hộp phân phối phần quan trọng hệ thống truyền động xe Nó có vai trị phân phối lực xoắn từ động đến bánh xe đảm bảo tăng tốc vận hành ổn định cho xe Đối với loại xe AWD (All-Wheel Drive) có động đặt ngang hay đặt dọc, hộp phân phối đóng vai trị quan trọng việc truyền lực đến bánh xe Hộp phân phối phần quan trọng hệ thống truyền lực xe ơtơ Nó giúp phân phối lực xoắn từ động tới bánh xe để tăng khả vận hành tăng cường khả kiểm soát điều kiện đường khác Hộp phân phối có vai trị quan trọng việc đảm bảo an toàn cải thiện trải nghiệm lái xe, đặc biệt điều kiện đường trơn trượt gồ ghề Một hộp phân phối tốt tăng khả vận hành tăng cường khả kiểm sốt đường trơn trượt địa hình khó khăn, đồng thời giảm thiểu mệt mỏi người lái tăng thoải mái lái xe Vì vậy, thiết kế hộp phân phối quan trọng xe tơ AWD, đảm bảo an tồn tăng cường trải nghiệm lái xe cho người sử dụng Thiết kế hộp phân phối xe ô tô AWD địi hỏi kết hợp hồn hảo linh kiện khí, vi sai khớp ma sát Để đạt hiệu suất tối ưu, hộp phân phối phải thiết kế cho đáp ứng yêu cầu xe với độ xác cao độ bền cao Bên cạnh đó, ổn định an toàn yếu tố quan trọng cần xem xét trình thiết kế hộp phân phối Trong bối cảnh thị trường ô tô ngày cạnh tranh, nhà sản xuất tập trung vào việc phát triển sản phẩm AWD với hiệu suất cao tiết kiệm nhiên liệu Vì vậy, thiết kế hộp phân phối yếu tố quan trọng để đảm bảo xe AWD hoạt động hiệu đáp ứng nhu cầu khách hàng Trong khóa luận này, em trình bày “Thiết kế hộp phân phối với vi sai khớp ma sát điều khiển điện tử xe chỗ AWD có ABS” tìm hiểu thành phần khí hộp phân phối cách chúng hoạt động, đưa giải pháp tối ưu cho thiết kế hộp phân phối xe ô tô AWD Trong thời gian cho phép để thực khóa luận em thầy giáo Trần Văn Tùng tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em hoàn thành kế hoạch, dành thời gian duyệt khóa luận em, xin cảm ơn thầy cô giáo ngành “công nghệ kỹ thuật ô tô” cho em kiến thức phục vụ cho việc làm khóa luận cơng việc sau Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 04 tháng 05 năm 2023 Sinh viên thực Hồng Đức Anh MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan công nghiệp ô tô 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế ô tô 1.3 Tìm hiểu tơ chỗ AWD 1.4 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG II: LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN SỨC KÉO TRÊN Ơ TƠ CON 05 CHỖ AWD 2.1 Phương án lựa chọn sơ đồ AWD 2.1.1 Khái quát hệ thống truyền lực 2.1.2 Phân loại 2.2 Bố trí chung thường gặp tơ nay: 10 2.3 Ưu nhược điểm xe AWD nay: 12 2.4 Phương án lựa chọn thiết kế: 13 2.5 Tính tốn sức kéo tơ 14 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI CƠ KHÍ 15 3.1 Xây dựng đường đặc tính ngồi động cơ, chọn động đặt ô tô 15 3.1.1 Xây dựng đường đặc tính ngồi động 15 3.1.2 Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực 16 3.2 Xây dựng đồ thị tiêu động lực học ô tô 23 3.3 Tính tốn sức bền hộp số 28 3.4 Thiết kế truyền vi sai 30 3.4.1 Xác định kích thước vi sai 31 3.4.2 Các thơng số hình học truyền vi sai 32 3.4.3 Tính bền truyền vi sai 33 3.5 Tính tốn thiết kế trục chọn ổ bi 37 3.5.1 Tính tốn thiết kế trục 37 3.5.2 Xác định sơ đường kính trục 38 3.5.3 Chọn ổ bi 40 3.6 Thiết kế tính tốn khớp ma sát 41 CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 45 4.1 Chức điều kiện làm việc đĩa 45 4.2 Các quy trình ngun cơng 45 CHƯƠNG V: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VI SAI HỘP PHÂN PHỐI 52 4.1 Mục đích xây dựng hệ thống điều khiển 52 4.1.1 Tổng quan hộp phân phối vi sai khớp ma sát điều khiển điện tử xe có ABS 52 4.1.2 Ngun lí làm việc cơ cấu khóa ma sát điều khiển điện tử hộp phân phối 56 4.2 Các tình thực tế cần nâng cao khả động xe 63 4.2.1 Sự phân chia mômen cầu 63 4.2.2 Các tình xảy xe vận hành đường 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng thông số xe: 14 Bảng 2: Tính thơng số động cơ: 16 Bảng 3: Vận tốc ô tô theo số truyền 19 Bảng 4: Các thông số cặp bánh nghiêng khơng dịch chỉnh 22 Bảng 5: Tính công suất ô tô 24 Bảng 6: Tính lực kéo Pk theo tốc độ ô tô: 25 Bảng 7: Tính lực cản khơng khí theo tốc độ tơ: 25 Bảng 9: Giá trị mômen 28 Bảng 10: Giá trị lực tác dụng 29 Bảng 11: Các thơng số hình học truyền vi sai 32 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình AWD loại động đặt ngang 10 Hình AWD loại động đặt dọc 11 Hình Phương án lựa chọn thiết kế 14 Hình 4: Đồ thị cân công suất 16 Hình 5: Đồ thị cân lực kéo 26 Hình 6: Đồ thị động học D 28 Hình 7: Sơ đồ thiết kế vi sai 31 Hình 8: Sơ đồ lực vi sai 33 Hình 9: Sơ đồ tính tốn bền vi sai bánh 34 Hình 10: Lực tác dụng lên trục 41 Nguyên công 2: Mài thô mặt phẳng A 45 Nguyên công 3: Mài thô mặt phẳng B 46 Nguyên công 4: Khoan lỗ công nghệ 46 Nguyên công 5: Gia công 47 Nguyên công 6: Nhiệt luyện 48 Nguyên công 7: Mài tinh mặt phẳng A 49 Nguyên công 8: Mài tinh mặt phẳng B 50 Nguyên công 9: Kiểm tra độ không song song, độ khơng xác kích thước 50 Hình 11: Nguyên lý làm việc TRC 53 Hình 12: Sơ đồ logic điện tử 60 Hình 13: Sơ đồ logic thủy lực 61 Hình 14: Sơ đồ điều khiển điện tử 63 Hình 15: Biểu diễn lực xe quay vòng 64 Hình 16: Sơ đồ phân chia mơmen 65 Hình 17: Chức TRC 67 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan công nghiệp ô tô Công nghiệp ô tô ngành công nghiệp phát triển tồn cầu, tạo hàng triệu việc làm đóng góp đáng kể cho kinh tế nhiều quốc gia giới Hiện nay, quốc gia chủ lực ngành công nghiệp ô tô bao gồm Mỹ, Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ nhiều quốc gia khác Với gia tăng nhu cầu phương tiện di chuyển vận chuyển hàng hoá, nhà sản xuất ô tô cố gắng đáp ứng nhu cầu cách sản xuất dòng xe mới, cải tiến tính thiết kế xe để tăng tính an tồn, tiết kiệm nhiên liệu giảm thiểu ô nhiễm môi trường Các hãng xe tiếng giới bao gồm Toyota, General Motors, Volkswagen, Ford, Honda, Nissan, Hyundai, BMW Mercedes-Benz Nhưng thời gian gần ngành công nghiệp ô tô trải qua thay đổi lớn, với phát triển công nghệ xe tự hành, xe điện xe chạy hydro Công nghiệp ô tô chịu tác động cách mạng công nghiệp 4.0, với việc áp dụng công nghệ tiên tiến trí tuệ nhân tạo, tự động hóa sản xuất tơ Điều giúp tăng cường suất chất lượng sản xuất, đồng thời giảm thiểu sai sót q trình sản xuất Một xu hướng công nghiệp ô tô phát triển xe tự lái, với mục tiêu tăng tính an tồn tiện ích cho người dùng Tuy nhiên, việc phát triển công nghệ đối mặt với nhiều thách thức luật pháp đạo đức, đồng thuận khách hàng Các nhà sản xuất ô tô tập trung vào việc tăng cường khả sử dụng lượng hiệu giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra, hãng xe trọng đến việc phát triển công nghệ an toàn tiện nghi cho người lái hành khách Trong tương lai, ngành công nghiệp ô tô dự kiến tiếp tục phát triển thay đổi, với phát triển công nghệ xu hướng tích cực bảo vệ mơi trường Đối với Việt Nam, năm qua, ngành công nghiệp ô tô coi ngành công nghiệp ưu tiên phát triển có đóng góp có ý nghĩa cho nghiệp phát triển kinh tế - xã hội đất nước; tạo việc làm cho hàng trăm nghìn lao động doanh nghiệp, tạo nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước Ngành công nghiệp ô tơ Việt Nam bắt đầu hình thành trọng phát triển cách 20 năm, muộn so với nước khu vực khoảng 30 năm Thái Lan, Indonesia, Maylaysia phát triển công nghiệp ô tô từ năm 1960 Việt Nam đến năm 1991 ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đời Theo số liệu Cục Đăng kiểm Việt Nam, sản lượng ô tô sản xuất, lắp ráp nước từ 2018 đến 2020 sau: Năm 2018, số lượng xe sản xuất lắp ráp nước đạt 287.586 xe; Năm 2019, số lượng xe sản xuất lắp ráp nước 339.151 Năm 2020, số lượng xe sản xuất lắp ráp nước 323.892 (số liệu bao gồm loại hình xe sản xuất, lắp ráp từ linh kiện rời loại hình xe sản xuất, lắp ráp từ xe sát xi sở xe khác chứng nhận) Các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp nước bước đầu khẳng định vai trị, vị trí thị trường tơ nước có bước phát triển mạnh mẽ Tính đến hết năm 2020, ngành cơng nghiệp tơ Việt Nam có khoảng 40 doanh nghiệp hoạt động sản xuất, lắp ráp xe ô tô bao gồm ô tô con, ô tô tải, ô tô khách, ô tô chuyên dùng ô tô sát xi 350 doanh nghiệp sản xuất liên quan đến ô tô Một số doanh nghiệp nội địa tham gia tích cực vào chuỗi sản xuất tơ tồn cầu Tổng công suất lắp ráp theo thiết kế khoảng 755 nghìn xe/năm, khu vực có vốn đầu tư nước chiếm khoảng 35%, doanh nghiệp nước chiếm khoảng 65% Hiện có nhiều nhà sản xuất tô nước đưa vào sản xuất mẫu xe khác nhau, từ xe hơi, xe tải đến xe buýt, xe điện, xe máy điện xe máy đạp điện Các thương hiệu ô tô nước phát triển bao gồm VinFast, Trường Hải Auto (THACO), Mekong Auto, Toyota Việt Nam, Honda Việt Nam, Ford Việt Nam GM Việt Nam Tuy nhiên, ngành công nghiệp ô tơ Việt Nam cịn nhiều thách thức việc đáp ứng yêu cầu chất lượng công nghệ thị trường quốc tế, đối mặt với nhiều cạnh tranh từ nhà sản xuất ô tô đến từ quốc gia khác Do đó, để cạnh tranh phát triển tương lai, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cần tập trung đầu tư vào nghiên cứu phát triển công nghệ, đào tạo nhân lực chất lượng cao thực sách hỗ trợ để thu hút đầu tư từ nhà sản xuất ô tô hàng đầu giới Tổng quan, công nghiệp ô tô phát triển mạnh mẽ đem lại nhiều lợi ích cho xã hội Tuy nhiên, để đạt bền vững tương lai, nhà sản xuất ô tô cần phải đối mặt với nhiều thách thức đáp ứng nhu cầu khách hàng với sản phẩm tiên tiến 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế tơ Hiện nay, tình hình nghiên cứu thiết kế ô tô phát triển mạnh mẽ, với nhiều nhà sản xuất viện nghiên cứu đầu ngành tập trung vào việc nghiên cứu phát triển tính thiết kế cho ô tô Các nhà sản xuất ô tô cố gắng tìm cách thiết kế dịng xe với tính tiện nghi, an tồn tiết kiệm nhiên liệu cao Các tính bao gồm hệ thống giải trí thơng minh, cơng nghệ kết nối xe công nghệ lái tự động Các nhà sản xuất cố gắng tích hợp hệ thống vào dịng xe để cung cấp cho khách hàng trải nghiệm lái xe tốt đáp ứng nhu cầu thị trường Ngoài ra, nghiên cứu phát triển xe điện xu hướng ngành ô tô Các nhà sản xuất nghiên cứu phát triển loại pin hệ thống sạc nhanh để tăng hiệu suất thời gian sử dụng xe điện Một xu hướng khác việc tìm cách giảm thiểu khối lượng trọng lượng ô tô để tiết kiệm nhiên liệu giảm thiểu khí thải độc hại Các nhà sản xuất ma sát di động bị xoay nhờ số chế điều khiển, lực ma sát tạo hai ma sát, giảm truyền mô-men truyền lực qua trục bánh xe Điều khiển cấu khóa ma sát thực cách sử dụng môđun điện tử điều khiển Môđun điện tử đọc thơng số tình trạng xe, bao gồm tốc độ xe, tốc độ xoay bánh xe độ trượt bánh xe Nếu mơđun điện tử nhận thấy có khác biệt tốc độ độ trượt bánh xe, điều khiển cấu khóa ma sát để giảm truyền mômen truyền lực tới bánh xe trượt để cân tốc độ giữ xe theo hướng mong muốn Yêu cầu li hợp điều khiển khóa: - Đảm bảo chức khóa khớp ma sát phân khí hộp phân phối để truyền động từ động cầu xe cách hiệu an toàn - Điều khiển khóa cách xác để đảm bảo tính linh hoạt việc chuyển đổi chế độ vận hành xe, từ chế độ cầu sang cầu ngược lại - Có độ bền cao, đảm bảo hoạt động ổn định đáng tin cậy điều kiện hoạt động xe Mặc dù hệ thống tự điều chỉnh mômen cầu bắt buộc người lái phải kích hoạt phím TRC buồng lái, khơng kích hoạt hệ thống làm việc chế độ mặc định (tức khơng có phân phối mômen xảy tượng trượt) Để tiến hành điều chỉnh mômen động truyền xuống bánh xe chủ động, có nhiều giải pháp khác như: - Sử dụng hộp số: Là phương tiện khí giúp điều chỉnh mơmen xoắn từ động đến bánh xe Trong hộp số, bánh có kích thước khác kết hợp để tạo tỷ số truyền khác động bánh xe, giúp tăng giảm mômen truyền xuống bánh xe 57 - Sử dụng truyền động thấp áp suất: Các truyền động giúp tăng mômen xoắn truyền đến bánh xe cách tăng áp lực khí động Khi áp lực tăng, động sản xuất nhiều mômen xoắn hơn, giúp tăng sức kéo xe - Sử dụng hộp phân phối: Hộp phân phối ô tô giúp điều chỉnh lượng mômen truyền từ động đến trục, bánh xe Hộp phân phối giảm tăng mơmen xoắn tùy thuộc vào tình di chuyển - Sử dụng công nghệ đại điều khiển động điện tử (ECU) hệ thống khử rung giúp cải thiện ổn định hiệu suất xe cách giảm rung lắc giữ cho bánh xe tiếp xúc với mặt đường ASR (Anti Spin Regulator): Hệ thống gọi Traction Control System (TCS) phần mềm điều khiển tự động tích hợp tơ, giúp kiểm sốt trượt bánh xe xe chạy đường trơn trượt ASR hoạt động cách giảm tốc độ quay bánh xe so sánh với tốc độ thực tế xe Nếu tốc độ quay bánh xe cao tốc độ thực tế xe, hệ thống giảm lượng nhiên liệu vào động để giảm mômen xoắn đầu ngăn chạn bánh xe quay trơn trượt Hệ thống có khả phân phối lực phanh hai bánh xe trước sau để giúp xe bám đường tốt Hệ thống ASR tích hợp với hệ thống ABS để cung cấp khả kiểm soát xe trường hợp phanh khẩn cấp Nếu hệ thống ASR phát bánh xe trượt đường, hạ gấp lực phanh lên bánh xe để giữ cho bánh xe không trượt tiếp cụ giữ lực hấp dẫn bánh xe đường Các yêu cầu hệ thống ASR: - Tăng khả bám đường: Hệ thống ASR giúp bánh xe truyền tải lực tốt vào mặt đường, từ tăng khả bám đường xe Việc tăng khả bám đường làm giảm khả trượt, giúp lái xe an toàn hơn, đặc biệt điều kiện đường trơn trượt - Giữ đường đi: Hệ thống ASR giúp giữ đường xe cách giảm trượt bánh xe điều khiển xe địa hình có ma sát thấp 58 xe chuyển động mặt đường có lớp mỏng bụi cát, tuyết, đường trơn trượt - Giảm tình trạng lái: Hệ thống ASR giúp giảm tình trạng lái, đặc biệt lái xe đường quanh co hay lái xe với tốc độ cao Việc giảm tình trạng lái giúp tăng tính an tồn xe - Tăng tính ổn định: Hệ thống ASR giúp tăng tính ổn định xe điều khiển tốc độ cao Việc tăng tính ổn định giúp người lái cảm thấy thoải mái dễ dàng điều khiển xe - Giảm tình trạng hao mịn bánh xe: Hệ thống ASR giúp giảm tình trạng hao mòn bánh xe trượt mặt đường Việc giảm tình trạng hao mịn bánh xe giúp kéo dài tuổi thọ bánh xe giảm chi phí bảo dưỡng xe Lý thuyết điều khiển ASR: Để đánh giá trượt dọc bánh xe qua độ trượt , tính tốn độ trượt định nghĩa với trường hợp bánh xe bị phanh: 𝜆= 𝑣 − 𝑟𝑑 𝜔 𝑟𝑑 𝜔 100% = − 100% 𝑣 𝑣 Đối với bánh xe chủ động, độ trượt  định nghĩa: 𝑣 − 𝑟𝑑 𝜔 𝑣 𝜆= 100% = ( − 1).100% 𝑟𝑑 𝜔 𝑟𝑑 𝜔 Trong đó: v vận tốc dịch dọc bánh xe vết tiếp xúc 𝑟𝑑 𝜔 vận tốc dịch dọc bánh xe quay bánh xe gây nên vết tiếp xúc Khi bánh xe bị bó cứng, vận tốc góc bánh xe có giá trị 0, vận tốc dịch dọc v khác 0, giá trị độ trượt đạt 100% Bánh xe bị trượt quay hoàn toàn, giá trị độ trượt 100% có chiều ngược lại Khi kích hoạt chế độ ASR, ECU tính tốn cho ASR theo công thức bánh xe chủ động, nhằm tránh giá trị độ trượt tính tốn theo cơng thức bánh xe phanh 59 Sự trượt quay xảy khoảng trượt tối ưu vùng -15% đến -40% đường trơn -10% đến -30% đường tốt Hệ số bám lớn xử lý toán trượt quay thực tới giá trị bám dọc tối đa, tức đồng thời xử lý cơng thức tính tốn theo gia tốc bánh xe Các giá trị mặt đường thực nghiệm lưu trữ nhớ tĩnh ECU Hình 12: Sơ đồ logic điện tử 60 Hình 13: Sơ đồ logic thủy lực Khái niệm chế độ Select high (SH): - Select high (SH) chế độ hoạt động hộp số tơ, xe chuyển sang số cao để đạt tốc độ cao Chế độ sử dụng điều kiện đường cao tốc đường mòn để tăng tốc độ tiết kiệm nhiên liệu - Khi chuyển sang chế độ SH, hộp số tăng số tự động giảm tốc độ động cơ, tăng tốc độ xe tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, chế độ SH nên sử dụng đường cao tốc đường mịn mà khơng có nhiều giao thông đường trơn trượt Trong điều kiện khác, chế độ khác hộp số tự động sử dụng để đảm bảo an toàn lái xe 61 Cảm biến gia tốc chuyển động (cảm biến gia tốc dọc): - Chức năng: Đo lường thông tin tốc độ gia tốc xe Thường sử dụng để hỗ trợ cho hệ thống điều khiển giảm xóc, hệ thống kiểm sốt độ bám đường hệ thống chống bó cứng phanh ABS - Cấu tạo: Cảm biến tốc độ bánh xe bao gồm phận dò gắn trục bánh xe, đếm xung gắn trục bánh xe Cảm biến gia tốc dọc bao gồm phận dò đặt khung xe động cơ, tích hợp trực tiếp vào hộp số xe - Nguyên lý hoạt động: Cảm biến tốc độ bánh xe thường bao gồm phận đếm số vòng quay, phận cảm biến phận xử lý tín hiệu Bộ phận đếm số vịng quay thường bao gồm vòng bi đếm vòng quay Khi bánh xe quay, vòng bi quay đếm số vòng quay gửi đến phận xử lý tín hiệu để tính tốn tốc độ Cảm biến gia tốc dọc thường bao gồm cặp cảm biến gia tốc gắn vào trục đứng xe Khi xe chuyển động, thay đổi gia tốc dọc cảm biến biến đổi thành tín hiệu để tính tốn tốc độ gia tốc Cảm biến chân ga: - Chức năng: Cảm biến gắn vào vị trí chân ga có chức đo lường độ nén chân ga ấn xuống chân lái Cảm biến chuyển đổi độ nén thành tín hiệu điện tử gửi đến ECU để điều khiển lượng nhiên liệu đưa vào động - Cấu tạo: 1.Biến trở trượt 2.Con trượt - Nguyên lý hoạt động: Cảm biến chân ga ô tô sử dụng nguyên lý điện trở biến thiên Cụ thể, trượt gắn vào phận chân ga động di chuyển theo hướng song song với trục động Khi phận chân ga di chuyển, trượt di chuyển theo thay đổi giá trị điện trở biến trở chuyển động Khi phận chân ga di chuyển, giá trị điện trở biến trở chuyển động thay đổi làm thay đổi điện áp đầu chân đầu cảm 62 biến Điện áp gửi đến hệ thộng điều khiển động ô tô, để điều chỉnh động hoạt động mức mong muốn Thiết lập sơ đồ điều khiển: Hình 14: Sơ đồ điều khiển điện tử 4.2 Các tình thực tế cần nâng cao khả động xe 4.2.1 Sự phân chia mômen cầu Nguyên tắc hoạt động phân chia mômen cầu bánh xe trượt ma sát, hệ thống tự động chuyền phần lớn lực kéo sang bánh xe lại có ma sát để đảm bảo xe tiếp tục di chuyển Việc phân chia mômen thực thơng qua hệ thống truyền động Thường hệ thống chuyển phần lớn mômen sang cầu bánh trước cầu bánh xe phụ thuộc vào loại xe điều kiện đường Khi ma sát khắc phục, hệ thống tự trả lại cân lực kéo hai cầu Khi vào cua, bánh xe trrước sau di chuyển theo đường quỹ đạo khác nhau, dẫn đến số tượng khác hai bánh xe Trong bánh xe trước có xu hướng di chuyển thẳng, bánh xe sau lại có xu hướng dịch chuyển ngoài, điều dẫn đến cân hai bánh xe gây trượt 63 xoay xe Để giảm thiểu tượng này, hộp phân phối truyền mômen đến bánh sau quay nhanh tương ứng so với bánh trước, làm giảm thất mơmen truyền động cải tiến khả vận hành xe Hình 15: Biểu diễn lực xe quay vòng Điều phối phân bố mômen: - Tăng tốc vào cua: Mômen xoắn động truyền đến hộp số sau đến cầu chủ động, tạo mơmen xoắn đến bánh xe Tuy nhiên, trình tăng tốc vào cua Các bánh xe hai bên xe có tốc độ khác đường khác nhau, gây lực ly tâm Để giảm thiểu lực ly tâm tăng độ bám đường, hệ thống phân bố mômen tăng mômen xoắn đến bánh xe phía cua giảm mơmen xoắn đến bánh xe phía ngồi - Giảm tốc vào cua: Khi giảm tốc, mômen phân bố cho bánh xe trước để tăng độ bám ổn định Khi đó, hệ thống điều khiển điện tử giảm mômen truyền đến bánh xe sau để giảm phân tán lực kéo giữ cho xe ổn định trình giảm tốc - Khi thẳng: Hệ thống điều phối mômen phân bố mômen đồng đến bánh xe hai cầu để đảm bảo ổn định độ an toàn vận hành xe Tuy nhiên, có điều chỉnh nhỏ để đáp ứng yêu cầu tăng mômen truyền đến bánh sau để tăng ổn định tăng tốc 64 Hình 16: Sơ đồ phân chia mơmen Hộp phân phối cho xe AWD có tỉ lệ phân bố mơmen lên hai cầu sau: - Khi không tải: - Khi toàn tải: 𝑀𝑡 𝑀𝑠 𝑀𝑡 𝑀𝑠 = = 61 39 49 51 Khóa vi sai khớp ma sát, làm việc tùy theo chênh lệch lực bám thực tế cầu dựa vào cảm biến xử lí thông tin, điều phối mômen EMS (ECU) Li hợp khơng có khả điều chỉnh lực ma sát phụ thuộc loại li hợp nhiều đĩa làm việc dầu Hộp phân phối có hai cấp số truyền hộp phân phối làm việc toàn thời gian Sử dụng vi sai khớp ma sát: 𝑀1 =M2 +MMS Đánh giá mômen ma sát: Hệ số hãm vi sai 𝐾𝜎 𝐾𝜎 lớn Mms lớn, lúc xe lầy tốt cưỡng quay vòng Ngược lại 𝐾𝜎 nhỏ Mms nhỏ nên lầy kém, lấy 0,3  K   4.2.2 Các tình xảy xe vận hành đường Khi xe chạy đường xấu, đặc biệt địa hình gồ ghề, cần tăng khả bám đường cách gài bánh truyền động tới cầu sau Việc gài bánh giúp truyền mômen xoắn động tới cầu sau, tăng khả bám 65 đường tránh trơn trượt, giúp xe ô tô vượt qua đoạn đường khó khăn trở ngại Các loại xe thường bố trí bánh xích để gài bánh truyền tới cầu sau - Khi xe chuyển động đường thẳng hai cầu có hệ số bám khác nhau: Giả sử xe chuyển động đường lầy có hệ số bám hai cầu 𝜙1 = 0,1 𝜙2 = 0,8 xảy tượng trượt quay, lúc lực kéo cực đai cầu chủ động Pkmax = Pk1 + Pk2 khơng có phân bố lại mômen cách khoa vi sai hộp phân phối pk1 + pk2 = 0,5.G.𝜙1 Nếu khớp ma sát hoạt động mơmen phân bố theo hệ số bám thời xe nên Pkmax = pk1 + pk2 = pk1 +pk1.k = 0,5.(1+k).G.𝜙1 k hệ số khóa vi sai k= M2/M1 Sự tăng đáng kể lực kéo sau phân bố lại mômen giúp xe không bị trượt quay - Khi xe chuyển động đường cong hai cầu có hệ số bám khác nhau: Bánh vi sai tham gia hai chuyển động khác nhau: chuyển động xoay cầu có độ bám cao chuyển động xoay cầu có độ bám thấp Khi đó, bánh vi sai quay tốc độ xoay tương đối nhỏ, đồng thời truyền lực hai bánh xe hai cầu với Do quay tương đối bánh nên có mơmen ma sát Mr , ta có phân chia mơmen hai trục: Mt = 0,5.(M𝜙 Mr) vµ Mp = 0,5.( M𝜙 +Mr) - Khi xe chạy đường vịng hai cầu có hệ số bám nhau: Lực cản chuyển động lên hai cầu gần nhau, cấu trúc tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền động khơng thể hồn tồn thống nhất, lực cản chuyển động không phân bố hai cầu Thơng thường, xe chuyển động đường vịng, bánh trước gặp phải lực ly tâm chuyển động quanh trục, bánh sau gặp phải lực kéo xuyên tâm Do đó, để giữ cho xe ổn định đường vòng, hệ thống phân phối lực kéo phải điều chỉnh để đảm bảo bánh xe ma sát nhận nhiều lực hơn, từ tăng khả bám đường giảm nguy trượt Hệ thống phân phối lực thực thơng qua điều chỉnh lực phanh, lực kéo phân phối mômen xoắn đến bánh xe 66 - Khi xe khởi hành đường trơn: Tỉ lệ truyền tới cầu không hiệu hệ số ma sát giảm xuống đáng kể Khi đó, hệ thống khóa hoạt động để giảm truyền lực tới bánh xe trượt chuyển tới bánh xe có ma sát tốt Cụ thể hệ thống khóa hoạt động cách kích hoạt phanh tránh trơn (ABS) phanh chủ động (EBD) để khóa cầu trước sau, tùy thuộc vào tình Giúp tăng độ bám giảm nguy kiểm sốt xe Hình 17: Chức TRC - Khi xe vận hành đường trơn có hệ số bám khơng đối xứng: Lúc tượng trượt ngang trượt quay xảy Hệ thống EBD phân phối lực phanh đến bánh xe cho lực cản bánh xe phân bố cách hợp lý, giúp tăng khả bám đường giảm thiểu tượng trượt ngang trượt quay 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở nghiên cứu thiết kế, em đề xuất “thiết kế hộp phân phối với vi sai khớp ma sát điều khiển điện tử xe chỗ AWD có ABS” Hệ thống nhằm cải thiện khả kiểm soát ổn định xe điều kiện đường trơn, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất phân phối lực phanh Hộp phân phối em sử dụng công nghệ điều khiển điện tử để điều chỉnh phân phối lực phanh bánh xe hai trục Việc sử dụng vi sai giúp tăng cường hiệu hệ thống, cho phép điều chỉnh mức lực phanh truyền tới bánh xe cách linh hoạt Đồng thời, khớp ma sát điều khiển điện tử cho phép điều chỉnh ma sát bánh xe mặt đường để tăng cường khả bám đường kiểm soát xe Khi điều kiện đường trơn xảy ra, hệ thống ABS cảm nhận giám sát tốc độ quay bánh xe Sử dụng thông tin này, hộp phân phối điều chỉnh lực phanh bánh xe cho đảm bảo xe trì ổn định tránh lái Việc tối ưu hóa phân phối lực phanh giúp tránh tượng bánh xe bị khóa giảm khoảng cách phanh Trong khóa luận em nêu lên số vấn đề: Nghiên cứu số cách bố trí chung xe chỗ tìm phương án phù hợp với hộp phân phối mà em thiết kế Mặc dù phương án tối ưu đáp ứng yêu cầu khóa luận đặt Để thiết kế hệ thống trước hết phải tính tốn động học sức kéo xe với thơng số lựa chọn thông số tham khảo xe loại, nêu lên đặc tính kéo động học xe từ xây dựng đồ thị lực kéo động học Từ việc tính tốn động học, sức kéo nghiên cứu kết cấu khí số hộp phân phối em đưa phương án lựa chọn thiết kế khí cho hộp phân phối cấp số truyền Phương án thiết kế lựa chọn đưa vào tính tốn chọn bánh trụ nghiêng, vi sai, khớp ma sát làm rõ phần tính tốn Trong khóa luận em có nêu phương án gia cơng chi tiết đĩa trong, em không sâu vào nghiên cứu nên cịn nhiều thiết sót 68 Phần xây dựng hệ thống điều khiển vi sai khớp ma sát hộp phân phối, em lựa chọn xây dựng sơ đồ điều khiển kết cấu điện tử có cấu motor xi lanh thủy lực, với hệ thống liên hợp ASR + ABS đáp ứng yêu cầu điều khiển khóa luận tận dụng hệ điều khiển ABS hệ thống phanh, bớt chi phí nghiên cứu sản xuất hệ thống thay khác Kiến nghị Về phần kiến nghị, dựa kết thiết kế nghiên cứu, em có số kiến nghị nhằm cải thiện hệ thống hộp phân phối sau: Nâng cao tính ổn định khả điều khiển: Tiếp tục nghiên cứu phát triển công nghệ điều khiển điện tử để tăng cường tính ổn định khả kiểm soát hệ thống Điều bao gồm việc tối ưu hóa thuật tốn điều khiển cải thiện độ xác cảm biến điều khiển 2.Tích hợp hệ thống phanh khẩn cấp: Xem xét việc tích hợp hệ thống phanh khẩn cấp (Emergency Brake Assist) vào hộp phân phối Hệ thống phát tăng cường lực phanh cảm nhận tình nguy hiểm, đảm bảo thời gian phản ứng nhanh chóng khoảng cách phanh ngắn 3.Tích hợp hệ thống kiểm sốt lực kéo (Traction Control System): Hệ thống kiểm soát lực kéo giúp ngăn chặn bánh xe trượt điều kiện đường trơn Tích hợp vào hộp phân phối cải thiện khả bám đường tăng cường hiệu suất xe 4.Đánh giá thử nghiệm: Tiến hành kiểm tra thử nghiệm chặt chẽ hệ thống hộp phân phối để đảm bảo tính tin cậy hiệu suất cao Đánh giá đầy đủ khía cạnh liên quan đến hiệu suất phanh, ổn định, an tồn tiện ích hệ thống Tổng quan, hộp phân phối với vi sai khớp ma sát điều khiển điện tử đề xuất cung cấp hệ thống phân phối lực phanh linh hoạt tiên tiến cho xe chỗ AWD có ABS Việc nghiên cứu phát triển liên tục công nghệ tích hợp hệ thống bổ sung tạo hệ thống an toàn, ổn định tối ưu cho người lái 69 Mặc dù nhận trợ giúp từ thầy giáo Trần Văn Tùng thầy cô chuyên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô thời gian, kinh nghiệm tầm hiểu biết có giới hạn nên chắn cịn nhiều thiết sót, mong thầy góp ý giúp khóa luận em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô (Nguyễn Khắc Trai) – nhà xuất khoa học kĩ thuật 2001 Cấu tạo gầm ô tô (Nguyễn Khắc Trai) – nhà xuất khoa học kĩ thuật Thiết kế tính tốn tơ (Nguyễn Trọng Hoan) Thiết kế hệ thống li hợp ô tô – máy kéo (Lê Thị Vàng) Thiết kế hộp số tô – máy kéo (Nguyễn Văn Tài) Lý thuyết ô tô – máy kéo (nhà xuất khoa học kĩ thuật) 71