HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ CAO HỌC ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI CHƯƠNG 3 DAO ĐỘNG XOẮN VÀ CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG ĐẶC TRƯNG TRONG HTTL ÔTÔ

• Bản chất các hiện tượng vật lý trong HTTL:– Truyền chuyển động quay:  Tải trọng = mô men xoắn; – Tải trọng động do dao động mô men xoắn của động cơ; – Tải trọng động do mấp mô mặt đườ

NỘI DUNG

3.1- Khái niệm

3.2- Mô phỏng HTTL bằng mô hình dao động xoắn

3.2.1- Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ thống

3.2.2- Xây dựng mô hình toán học mô tả hệ thống

3.2.3- Một số mô hình điển hình

3.2.4- Phương pháp giải bài toán và đặc tính dao động xoắn HTTL

3.3- Các chế độ tải trọng đặc trưng

3.3.1- Tải trọng từ dao động mô men xoắn của động cơ

3.3.2- Tải trọng từ mấp mô mặt đường

3.3.3- Một số điều kiện sử dụng gây tải trọng động lớn trong HTTL

và phương pháp tính toán

CHƯƠNG 3- DAO ĐỘNG XOẮN VÀ CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG ĐẶC TRƯNG TRONG HTTL ÔTÔ

• Bản chất các hiện tượng vật lý trong HTTL:

– Truyền chuyển động quay:

 Tải trọng = mô men xoắn;

– Tải trọng động do dao động mô men xoắn của động cơ;

– Tải trọng động do mấp mô mặt đường.

• Phương pháp xác định tải trọng:

– Mô phỏng HTTL bằng mô hình dao động xoắn  tính tải trọng; – Đo bằng thực nghiệm.

Khái niệm mô phỏng:

– Xây dựng mô hình tính toán (hệ phương trình vi phân);

– Giải hệ phương trình và đánh giá kết quả.

• Ý nghĩa:

– Cho phép tìm hiểu các hiện tượng vật lý xảy ra trong hệ thống mà

không cần tiến hành thực nghiệm;

– Tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí trong quá trình thiết kế, chế

tạo.

• Hạn chế:

– Mức độ chính xác và tin cậy của kết quả tính toán phụ thuộc nhiều vào

phương pháp và các giả thiết trong quá trình mô phỏng;

– Đối với các bài toán phức tạp, khối lượng tính toán lớn đòi hỏi máy tính

mạnh, thời gian tính toán dài

Ví dụ: Mô phỏng hệ thống treo ô tô

Sơ đồ hệ thống

F k

z

k C

z k z

MÔ TẢ PHẦN TỬ CỦA HTTL TRONG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG XOẮN

• Mô men quán tính: M j =

• Mô men đàn hồi: M x = C (2 - 1 )

• Mô men nội ma sát: M b = b (2 - 1 )

 

I

2 1

Xây dựng sơ đồ mô tả hệ thống

Mô hình cơ học và Sơ đồ tính toán tương ứng.

e ' 34

I '

4 I '

6

e ' 45

e ' 57

I ' 7

I ' 8

I ' 9

I ' 10

I ' p

e ' 810

e ' 89

e ' p

e ' 78

e '

23

Phương pháp xây dựng sơ đồ tính toán

Công thức chuyển đổi

Ví dụ chuyển đổi từ mô hình cơ học sang sơ đồ động lực (tính toán).

Giả sử các khối lượng 1 và 2 bị xoắn đi các góc tương ứng là 1 và 2, thì động năng của hệ thống được tính bằng tổng động năng của các khối lượng:

Thế năng của hệ thống bằng tổng thế năng của hai phần tử:

Phương trình Lagrange loại II:

2 2 2

2 1 1

2 2 2

' 2 2

1 1

2

12

12

1'

2

1   I  I 

i

I I

 

12

2 2 1

Ví dụ: Mô phỏng HTTL bằng mô hình dao động xoắn

34

3 2

23

3

3         

e e

I  

e e

45

4 3

34

4 4

Điều kiện tính toán

T

a f

k  3

;

04 , 0 01 ,

f f

M M

khi M

M M

khi M

45

45

,

, 0

Ví dụ 1- Mô phỏng hoạt động của Ly hợp

Sơ đồ mô phỏng và phân tích lực

d cM

Sơ đồ tính toán bằng Matlab - SIMULINK

Kết quả tính toán

Mô men M đc của động cơ

Mô men M1 phần chủ động của ly hợp

Đồ thị quá trình trƣợt ly hợp

Ví dụ 2- Mô phỏng hộp số

Mô hình cơ học

Mô hình mô phỏng

Mô hình bánh răng ăn khớp

b c,

M 1 ;  

M 2 ;  

r r

r r

c1

c2 1

2

SƠ ĐỒ CÁC MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN CÁC PHẦN TỬ

Kết quả tính toán

Kết quả tính toán

Kết quả tính toán

Kết quả tính toán

Kết quả tính toán

Mô phỏng HTTL bằng mô hình 5 khối lƣợng

c

e M M

I    c 

34 23

M

I4 4  34  45 

45 5

I   

) (

) (

1

3 2

23 3

2 23

23      b     

e M

) (

) (

1

4 3

34 4

3 34

34      b     

e M

) (

) (

1

5 4

45 5

4 45

45      b     

e M

M23 khi bỏ qua nội ma sát

Ảnh hưởng của nội ma sát

b=0,436

Ảnh hưởng

của nội ma sát

Ảnh hưởng của nội ma sát tới tải trọng động và số lần

dao động

Ảnh hưởng của hệ số đàn hồi

k = 100

k = 20

Ảnh hưởng của tốc độ đóng ly hợp

Ảnh hưởng của tốc độ đóng ly hợp

Ảnh hưởng của đường

• Đóng ly hợp đột ngột;

• Phanh ngặt mà không ngắt ly hợp.

Tải trọng từ dao động của động cơ

0

k

k k

kSink t b Sink t a

M M

Dao động mô men xoắn của động cơ:

2 1

15 10 5

20 25 30 35

 

34 3

23

23 3

2 23

2 23 23

1 1

1 1

M I e

M I

I e

I e

e

M I

e

M I

I e

M I e

M

4 34

45 4

34

34 4

3 34

23 3

34 34

1 1

1 1

e

M I

I e

I e

M M

4 45

45 5

4 45

4 45 45

1 1

Mô men động cơ

Biến thiên momen của động cơ theo góc quay trục khuỷu

động cơ diezel – 6 xi lanh

Hình 4.3- Sơ đồ tính toán các chế độ tải cực đại trong HTTL ôtô.

Kết quả tính toán

Biến thiên của momen xoắn trên bán trục theo góc quay

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 -3000

C

e M M

C M )

( e

1

4 3

34

3 2

f M )

( e

)

( e

45

4 3

34

4

4

1 1



0

1

5 4

Kết quả tính toán

Mômen xoắn tại trục các đăng được tính quy dẫn về trục sơ cấp

Kết quả tính toán

Mômen xoắn tại bán trục được tính quy dẫn về trục sơ cấp

1

2 3 4

Kết quả tính toán

Sự phụ thuộc giữa mômen cực đại trên trục các đăng với tốc độ đóng ly hợp

Kết quả tính toán