Tính toán, thiết kế và mô phỏng hộp số CVT o Phần 1: Tổng quan về hộp số trên ô tô. o Phần 2: Tính toán hộp số CVT. o Phần 3: Đề xuất phương án điều khiển thủy lúc. o Phần 4: Nghiên cứu đề xuất hệ thống điều khiển. o Phần 5: Mô phỏng hệ thống truyền lực vô cấp có CVT bằng công cụ matlabsimulink. o Phần 6: Kết Luận
Trường Đại học Cơng nghệ GTVT Khoa Cơ khí ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2022 – 2023 Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế mô hộp số CVT Mã đề tài: DTSV222337 Sinh viên tham gia: Kiều Việt Đức Trần Tiến Nghĩa Giáo viên hướng dẫn: Chu Văn Huỳnh Nguyễn Thành Nam Hà Nội – 2023 LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ phương tiện sử dụng phổ biến ngành, lĩnh vực khác Nước ta với lên kinh tế quốc dân tơ phương tiện khơng thể thiếu, đáp ứng nhu cầu lại nhân dân Do mức sống người ngày cao nên đòi hỏi phương tiện tiện nghi ngày khắt khe Hiện ô tô trang bị HTTL vơ cấp có CVT xuất ngày nhiều nhiều hãng xe ứng dụng Nissan, Ford, Audi Đặc điểm loại xe trang bị HTTL có CVT giúp người lái giảm bớt thao tác, xe chuyển số êm dịu, giảm tiêu hao nhiên liệu Do việc nghiên cứu, tìm hiểu hộp số CVT ô tô cần thiết có ý nghĩa to lớn cơng tác học tập ứng dụng vào thực tiễn sau Nhiệm vụ : o Phần 1: Tổng quan hộp số tơ o Phần 2: Tính tốn hộp số CVT o Phần 3: Đề xuất phương án điều khiển thủy lúc o Phần 4: Nghiên cứu đề xuất hệ thống điều khiển o Phần 5: Mô hệ thống truyền lực vơ cấp có CVT cơng cụ matlab-simulink o Phần 6: Kết Luận Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy CHU VĂN HUỲNH nhiệt tình tâm huyết hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đề tài Dù cẩn thận thực đồ án này, với trình độ kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế nên chắn không tránh khỏi thiếu sót nhầm lẫn em mong có bảo thầy để hoàn thiện đề tài chúng em MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ơ TƠ .5 1.1 Cơng dụng, u cầu, phân loại .5 1.1.1 Công dụng 1.1.2.Yêu cầu .5 1.2 Một số loại hộp số phổ biến .6 1.2.1 Hộp số thường (MT) 1.2.2 Hộp số tự động (AT) 1.2.3 Hộp số ly hợp kép (DCT) 10 1.2.4 Hộp số vô cấp (CVT) 12 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ CVT 20 2.1 Lựa chọn phương án thiết kế 20 2.2 Xác định thông số 21 2.2.1 Xác định dải tí số truyền truyền đai 21 2.2.2 Xác định kích thước bánh đai hộp số CVT 22 2.3 Tính bền trục 27 2.3.1 Tính đường kính trục đai 27 2.3.2 Kiểm nghiệm bền trục 28 2.3 Xác định tỷ số truyền lực i 30 2.4 Tính tốn thiết kế truyền hành tinh .31 2.4.1 Phương trình động lực học truyền hành tinh sở 31 2.4.2 Tính tốn thiết kế truyền hành tinh 33 2.4.3 Tính bền bánh 39 2.5 Tính tốn thiết kế Ly hợp – phanh 43 2.5.1 Yêu cầu việc tính tốn thiết kế ly hợp 43 2.5.2 Kết cấu chung ly hợp khoá 43 2.5.3 Phương pháp tính tốn chung với ly hợp – phanh 44 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN THUỶ LỰC 47 3.1 Phương án đề xuất điều khiển .47 3.2 Tính tốn kết cấu đề xuất .48 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VƠ CẤP CĨ CVT BẰNG CƠNG CỤ MATLAB-SIMULINK 50 4.1 Mơ hình mơ hệ thống truyền lực Matlab_Simulink 50 4.2 Mơ hình mơ .50 4.2.1 Cơ sở xây dựng mơ hình 50 4.2.2 Mơ hình động 53 4.2.3 Mơ hình CVT 58 4.2.4 Mơ hình TLC-thân xe-bánh xe 62 4.2.5 Đề suất mô hình điều khiển mờ 65 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Công dụng Hộp số dùng để : -Thay đổi tốc độ mô men truyền (hay lực kéo) bánh xe -Thay đổi chiều chuyển động xe (tiến lùi) -Ngắt động lâu dài khỏi hệ thống truyền lực Trên số ô tô chức thay đổi mô men truyền đảm nhận nhờ số cụm khác (hộp phân phối cụm cầu xe ) nhằm tăng khả biến đổ mô men đáp ứng điều kiện làm việc mở rộng ô tô 1.1.2.Yêu cầu Hộp số cần đáp ứng yêu cầu sau: -Có dãy tỷ số truyền hợp lý, phân bố khoảng thay đổi tỷ số truyền tối ưu, phù hợp với tính động lực học yêu cầu tính kinh tế vận tải -Phải có hiệu suất truyền lực cao -Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh tải trọng động làm việc Đối với hộp số sử dụng truyền có cấp, chuyển số thường xảy thay đổi giá trị tốc độ mô men gây nên tải trọng động Hạn chế xung lực mơ men biến động cần có phận ma sát (đồng tốc, khớp ma sát, truyền thủy lực )cho phép làm tốc độ phần tử truyền nâng cao độ bền, độ tin cậy làm việc hộp số -Đảm bảo thời điểm làm việc gài vào số truyền định cách chắn(cơ cấu định vị khóa hãm,bảo vệ ) -Kết cấu phải nhỏ gọn, dễ điều khiển thuận tiện bảo dưỡng sửa chữa -Có khả bố trí cụm trích cơng suất để dẫn động thiết bị khác 1.1.3 Phân loại Tùy theo theo yếu tố để phân loại, hộp số phân loại sau: * Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền : Hộp số vô cấp hộp số có cấp - Hộp số vơ cấp dùng để tạo thành HTTL vơ cấp, hộp số có tỷ số truyền biến đổi liên tục, khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đến cao ngược lại Trên ô tô truyền vô cấp thường gặp: Biến mô men thủy lực, truyền đai đặc biệt Nếu mô men động làm việc làm việc giá trị định, biến đổi mô men sau hộp số vô cấp đường liên tục, truyền gọi truyền liên tục khoảng tỷ số truyền R cho trước Ví dụ biến mơ thủy lực khoảng R đạt tới 2,7 truyền đai đặc biệt R=4,5 - Hộp số có cấp ,tạo thành HTTL có cấp, dùng phổ biến ô tô Tỷ số truyền hộp số thay đổi với giá trị cố định khác gọi truyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bên hộp số HTTL tơ tập hợp truyền vô cấp hộp số có cấp * Theo cấu trúc truyền lực bánh : -Các bánh ăn khớp với trục cố định: Hộp số thường -Kết hợp bánh ăn khớp ăn khớp ngồi có trục di động: Hộp số hành tinh * Theo phương pháp điều khiển chuyển số hộp số : - Điều khiển tay - Điều khiển tự động - Điều khiển bán tự động 1.2 Một số loại hộp số phổ biến 1.2.1 Hộp số thường (MT) Phân loại hộp số thường phân loại theo số trục hộp số: - Hộp số trục - Hộp số trục Cấu tạo hộp số thường (loại trục) Hình 1.1 Hộp số thường V za IV z4' z3 ' III II z1' z2' I L zL1 za ' z4 z2 z3 z1 zL2 zL1' Hình 1.2 Sơ đồ hộp số thường loại trục Trục sơ cấp trục thứ cấp bố trí đồng trục với nhau, trục trung gian Các bánh Z1 , Z2, Z3 , Z 4, Z L1, Z L2, Z a, Z1' , Z2' , Z3' , Z 4' , Z L1' , Z a' bánh Z a chế tạo liền với trục sơ cấp Các bánh trục thứ cấp Z1' , Z2' , Z3' , Z 4' ❑ quay trơn trục Còn bánh Z1 , Z2 , Z3 , Z , Z a' trục trung gian cố định trục Các ống gài liên kết then hoa với trục có vấu phía để ăn khớp với bánh cần gài Nguyên lý hoạt động -Vị trí tay số 1: Khi gạt cần sang bên trái, lúc này, mômen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh ăn khớp za-za’, trục trung gian, cặp bánh số trục thứ cấp -Vị trí tay số 2: Gạt cần sang bên phải, mômen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh ăn khớp, đến trục trung gian, qua cặp bánh sô đến trục thứ cấp -Vị trí tay số 3: Gạt cần sang bên trái, mômen từ trục sơ cấp truyền qua cặp bánh ăn khớp, đến trục trung gian, qua cặp bánh số tới trục thứ cấp -Vị trí tay số 4: Khi gạt cần sang bên phải, mômen truyền từ trục sơ cấp, qua cặp bánh ăn khớp, tới trục trung gian, qua cặp bánh số trục thứ cấp -Vị trí tay số 5: Khi gạt cần sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp thứ cấp nối với nhau, mômen truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp -Vị trí tay số lùi: Gạt cần sang bên phải, mômen truyền từ trục sơ cấp, qua cặp bánh ăn khớp, tới trục trung gian, qua cặp bánh ZL1-ZL1’, ZL2-Z1’, 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 số nên giảm tính êm dịu, người lái phải thao tác nhiều chuyển số 1.2.2 Hộp số tự động (AT) Hình 1.3 Hộp số tự động Hiện có nhiều hộp số tự động, chúng cấu tạo theo vài cách khác chức nguyên lý hoạt động chúng giống - Hộp số cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song) - Hộp số cấu hành tinh Simpson - Hộp số cấu hành tinh Hộp số tự động bao gồm phận sau: - Bộ biến mơ - Hộp số hành tinh cấu chuyển số (ly hợp phanh đai) - Hệ thống điều khiển chuyển số (thường hệ thống thủy lực hệ thống thủy lực điện từ) để điều khiển ly hợp phanh đai Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson): C0 B1 C2 B3 C1 Z1 Trơc s¬ cÊp Z6 F1 Z2 Z3 Z5 F2 Z4 Trôc thø cÊp Hình 1.4 Sơ đồ cấu hành tinh Wilson Nguyên lý hoạt động chung hộp số tự động sử dụng phanh để hạn chế bậc tự cấu hành tinh Ưu điểm: - Làm giảm mệt mỏi cho lái xe cách loại bỏ thao tác cắt ly hợp thường xuyên phải chuyển số - Chuyển số cách tự động êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động động sức cản mặt đường - Do có sử dụng biến mơ nên thay đổi momen động phát cách liên tục khoảng nhỏ - Giảm độ ồn làm việc - Kích thước nhỏ gọn - Chuyển số liên tục khơng ảnh hưởng tới dịng lực từ động Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp - Hiệu suất thấp - Cơng nghệ chế tạo địi hỏi có độ xác cao 10