Nghiên ứu hính xá á hế độ tải trọng động tá dụng lên hộp số ô tô

Phương pháp được th c hiự ện theo các bước sau:- T kừ ết cấu cụ ể ủa hộp số ô tô xây dựng sơ đồ cơ học của hệ thống còn th cgọi là mô hình cơ học.. Vi c lệ ập sơ đồ ậ t p chung của HTTL

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- 

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

1

M Ụ C LỤ C

KÝ HIỆU VIẾT T T 3Ắ DANH M C HÌNH V 5Ụ Ẽ

L I NÓI Ờ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 8

1.1 T ng quan v h th ng truy n l c 8ổ ề ệ ố ề ự 1.1.1 Công nghi p Ô tô t i Vi t Nam 8ệ ạ ệ 1.1.2 L ch s phát tri n 10ị ử ể 1.1.3 H p s ộ ố cơ kh ử ụí s d ng trên xe 12

1.2 Nghiên c u trong và ngoàứ i nước 16

1.2.1 Các nghiên cứu trong nước 16

1.2.2 Các nghiên c u ngoàứ i nước 18

1.3 M c tiêu, n i dung và ụ ộ phương pháp nghiên cứu 18

1.3.1 M c tiêu nghiên c u: 18ụ ứ 1.3.2 N i dung nghiên c u: 18ộ ứ 1.3.3 Phương pháp nghiên c u 19ứ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ XÂY D NG MÔ HÌNH H P S 20Ự Ộ Ố 2.1 Mô hình mô ph ng h th ng truy n l c 20ỏ ệ ố ề ự 2.1.1 Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ ống th 20

2.1.2 Xây d ng mô hình toán h c mô t h th ng 26ự ọ ả ệ ố 2.2 Các chế độ ả ọng đặc trưng t i tr 34

2.2.1 T i trả ọng dao động t mô ừ men xoắn động cơ 34

2.2.2 T i tr ng m p mô t mả ọ ấ ừ ặt đường 37

2.2.3 Tốc đ đóng ly hợộ p 39

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN VÀ KH O SÁT CÁC CH Ả Ế ĐỘ Ả T I TR NG TÁC D NG LÊN HỌ Ụ ỘP SỐ Ô TÔ 41

3.1 Mô ph ng h p s 41ỏ ộ ố 3.1.1 Đặc điểm c u t o 41ấ ạ 3.1.2 Mô hình cơ học bánh răng 42

2

3.1.3 Xây d ng mô hình h p s ự ộ ố cơ khí 453.2 Tính toán t i t i tr ng táả ả ọ c dụng lên h p s 47ộ ố3.2.1 Mô hình mô ph ng xáỏ c định mô men động cơ Mdc 483.2.2 Mô hình mô ph ng xáỏ c định mô men trên trục chủ độ ng, tr c trung gian ụ

và tr c th cụ ứ ấp hộ ốp s 493.2.3 Kết quả mô phỏng 533.3 Khảo sát các chế độ ả ọng t c dụ t i tr á ng lên h p s 55ộ ố3.3.1 Kh o sát cáả c chế độ ả ọ t i tr ng khi mô men c p t ấ ừ động cơ dao động theo quy lu t ậ Mdc =90 3sin 5+ t 553.3.2 Kh o sát cáả c chế độ ả ọ t i tr ng khi mô men c p t ấ ừ động cơ dao động theo

dc

M = −e 65

K T LU N CHUNG 71Ế ẬTÀI LIỆU THAM KHẢO 72

2 MTmax N.m Mômen tác động lên khâu đang xét

3 Memax N.m Mômen cực đại cảu động cơ tác động trên

khâu đang xét

4

5

Hình 1 1: Chiếc xe George Selden thi t k ế ế năm 1887 11

Hình 1 2: Sơ đồ ộ h p s hai tr c 13ố ụ Hình 1 3: Sơ đồ ộ h p s ba tr c 3 c p s 14ố ụ ấ ố Hình 1 4: Sơ đồ ộ h p s ba tr c 4 c p s 14ố ụ ấ ố Hình 1 5: Sơ đồ ộ h p s ba tr c 5 c p s 15 ố ụ ấ ố Hình 2 1: Mô hình cơ học và Sơ đồ tính toán tương ứng 22

Hình 2 2: Ví d chuyụ ển đổ ừ mô hình cơ học sang mô hình đội t ng l c 26ự Hình 2 3: Sơ đồ tình toán có k n thể đế ất thoát năng lượng do bi n d ng 29ế ạ Hình 2 4: Các bước đơn giản hóa h thệ ống động l c 31ự Hình 2 5: Đồ ị th quan hệ mômen và góc quay c a tr c khu u 35 ủ ụ ỷ Hình 3 1: Sơ đồ truyền lực khi gài s cố ủa hộp số 41

Hình 3 2: Mô hình hai bánh răng ăn khớp 42

Hình 3 3: Sơ đồ độ ng lực hai bánh răng ăn khớp 44

Hình 3 4: Sơ đồ động lực hai bánh răng ăn khớp 44

Hình 3 5: Sơ đồ độ ng lực học hộ ốp s 45

Hình 3 6: Phương trình vi phân mô tả ệ bánh răng và các trục của hộ ố h p s 46

Hình 3 7: Mô hình mô ph ng mô men xoỏ ắn động cơ 48

Hình 3 8: Mô hình mô ph ng mô men xoỏ ắn trên đầu vào trục chủ độ ng h p s 49ộ ố Hình 3 9: Mô hình mô ph ng mô men xoỏ ắn trên đầu ra c a trủ ục chủ độ ng 50

Hình 3 10: Mô hình mô ph ng mô men xoỏ ắn t c dụá ng lên h p s ô tô 51ộ ố Hình 3 11: Quy lu t c p mô men hình sin t ậ ấ ừ động cơ 53

Hình 3 12: Mô men trên các trục của hộ ốp s 53

Hình 3 13: Quy lu t cậ ấp mô men động cơ theo hàm sin 55

Hình 3 14: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s khi k1= 1 56

Hình 3 15: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s khi k1 = 10 56

Hình 3 16: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s khi k1 = 20 57

Hình 3 17: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s khi k1 = 30 57

Hình 3 18: Mô men xo n trên cá trắ c ục của hộ ốp s khi k1 = 40 58

Hình 3 19: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s khi k1 = 60 58

Hình 3 20: S ự ảnh hưởng của hệ ố ả s c n k1 t i mô men trên các trớ ục động cơ 59

Hình 3 21: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s khi I6 = 4 61

Hình 3 22: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s I6 = 4,5 61

6

Hình 3 23: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s I6= 5 62

Hình 3 24: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s I6 = 5,5 62

Hình 3 25: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s I6= 6 63

Hình 3 26: Mô men xo n trên các trắ ục của hộ ốp s I6 = 6,5 63

Hình 3 27: S ự ảnh hưởng c a mô men quán tính Iủ 6 t i mô men trên các tr c 64ớ ụ Hình 3 28: Quy lu t cậ ấp mô men động cơ theo hàm e 65

Hình 3 29: Mô men trên các trục động cơ khi hệ ố ả s c n k1 = 1 66

Hình 3 30: Mô men trên các trục động cơ khi hệ ố ả s c n k1 = 60 66

Hình 3 31: S ự thay đổi mô men trên các tr c theo h s c n k1 67ụ ệ ố ả Hình 3 32: Mô men trên các trục động cơ khi Mô men quán tính I6 = 4 68

Hình 3 33: Mô men trên các trục động cơ khi Mô men quán tính I6 = 6,5 69

Hình 3 34: S ự thay đổi mô men trên các tr c theo h s t i trụ ệ ố ả ọng I6 70

của c c hệ ống trên xe ộp sốá th H là 1 cụm chi tiết quan trọng trong hệ ống truyền th

l cự , hộ ố phân chia tố ộp s c đ và mô men từ động cơ thông qua cầu chủ động tới c c á

bánh xe dẫn động Vùng hoạ ột đ ng của xe l linh hoạt v vô c ng phức tạp do vậy à à ù

mà tải trọng t c dụng lên hộp số thay đổi theo Nghiên cứu á và kh sát cáảo c chế độ

tải trọng t c dụng lên hộp số ẽ ỗ ợá s h tr thiết thực cho b i to n thiết kếà á và tăng hiệu

su t làm viấ ệc của hộ ốp s

Tải trọng t c dụng lên hộp số đa dạng do vậy việc x c định trở lên khó khăn á á

Ti n hàế nh đo đạc v thực nghiệm đ i hỏi thời gian v chi ph cao Việc khảo s t à ò à í á

bằng mô h nh khắc phục được nhược điểm nêu trên tuy nhiên với c c giảì á thiết tương đối nên k t qu kh o s t cế ả ả á ó íđộch nh x c nhá ất định V i ý ớ tưởng nêu trên lu n ậvăn được th c hi n v i 3 n i dung chíự ệ ớ ộ nh sau:

Chương 1: Tổng quan v về ấn đề nghiên c u ứ

Chương 2: Cơ sở xây d ng mô hình h p s ự ộ ố

Chương 3: Mô ph ng, tính toán và xáỏ c định các ch t i tr ng tác d ng lên h p s ế độ ả ọ ụ ộ ố

Đề tài được th c hi n t i b môn ô tô và xe chuyên d ng, Viự ệ ạ ộ ụ ện Cơ khí động

Nguyễn Trọng Hoan Đề tài cũng nhận đượ ự ỗ ợ ủc s h tr c a các th y trong B môn ầ ộ

8

1.1 Tng quan về ệ h th ng truy ố ền lự c

Trong nh ng th p niên trữ ậ ở ại đây l , ng nh công nghi p Ô tô trà ệ ở thành ngành công nghi p m i nhệ ũ ọn của các nước ph t triá ển Th ị trường Ô tô có xu hướng lan tỏa sang các nước đang phát tri n v i nhi u hể ớ ề ình thức như nhập kh u nguyên chi c, lẩ ế ắp

ráp, và chuyển giao một phần công nghệ Trước sự… phát triển của thế ới, ng gi ành công nghi p Ô tô tệ ại Việt Nam được thừa hưởng nh ng công ngh tiên ti n, chữ ệ ế ủ động được m c tiêu và chiụ ến lược phù h p vợ ới điều kiện trong nước đông thời hòa

nh p vào th ậ ị trường quốc tế

Xác định đây là ngành công nghiệp quan trọng cần ưu tiên ph t triển đểá góp

phần phục ụ ệu quảv hi quá trình công nghiệp h a, hiện đại h a đất nướ Năm 2002 ó ó cChính phủ đ phê duyệt chiến lược ph t triển ng nh công nghiệp Ô tô đến năm ã á à

2010 t m nh n 2020 v i m c tiêu: “Ph t tri n ng h công nghi p Ô tô Vi t Nam ầ ì ớ ụ á ể àn ệ ệtrên cơ sở ế ti p thu và ng d ng công ngh tiên ti n c a th gi i, k t h p v i khai ứ ụ ệ ế ủ ế ớ ế ợ ớthá à tc v ừng bước nâng cao công nghệ và thiết bị ện c , đ ứng phần lớn nhu cầu hi ó áp

th ị trường ô tô trong nước, hướng tới xuất khẩu Ô tô và ph tùụ ng” được ban h nh àtrong quyết định s ố 175/2002/QĐ – TTg

Năm 2004 Chính ph phê duy t quy ho ch phát tri n ng nh công nghiủ ệ ạ ể à ệp Ô

tô Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020 Một trong những quan điểm ph t triá ển ngành công nghiệp ô tô nước ta là “Phát triển ngành công nghiệp ô tô trên cơ sở ế ti p thu công ngh tiên ti n c a thệ ế ủ ế giới, kết hợp với việc đẩy mạnh hoạt động nghiên

c u – pháứ t triển trong nước v ận dụng hiệu quả cơ sở ật chất, trang thiết bị ện à t v hi

có nhằm nhanh ch ng đó áp ứng nhu cầu trong nước về c loại xe thông dụng vớ cá i giá c cả ạnh tranh, tạo động lực th c đẩy ng nh công nghiệú à p h tr ỗ ợ trong nước ph t átriển nhằm đẩy nhanh quá trình sản xuất linh kiện, phụ ng trong nước” tù – quy t ế

định s ố 177/2004/QĐ – TTg

Ngày 30/9/2011 Bộ trưởng Bộ KH&CN đã ký Quyết định số 055/QĐ 3 BKHCN về việc phê duyệt mục tiêu, n i dung và dộ ự kiến s n ph m cả ẩ ủa chương trình khoa h c và công nghọ ệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2011-2015:

-“Nghiên cứ ứu ng d ng và phát triụ ể ứn ng dụng cơ khí và tự động hóa”, v i m c tiêu ớ ụ

“Làm chủ công ngh , thi t kệ ế ế, chế ạo và đưa ra thị trườ t ng s n phả ẩm cơ khí đủ ứ s c

cạnh tranh với khu vực và thế ới”, trong đó các chi tiết chính của ô tô (như: hộp gi

số, động cơ, cầu sau, cầu trước) thuộc sản phẩm cơ khí chủ ế y u

Ngày 16/5/2012, Thủ tướng Chính phủ đã có Văn ảb n số 634/TTg-KTN

đồng ý cho d án nhà máy s n xu t và ch tự ả ấ ế ạo động cơ (Hyundai) Chu Lai Trườ- ng

Hải được hưởng chính sách hỗ ợ theo quyết định số 10/2009/QĐ TTg ngày tr 16/1/2009 c a Thủ ủ tướng Chính phủ ề v cơ ch h tr ế ỗ ợ phát tri n sể ản xuấ ảt s n phẩm

-cơ khí ọng điể tr m và danh m c các s n phụ ả ẩm cơ khí trọng điểm, danh m c d án ụ ựđầu tư sản xu t s n phấ ả ẩm cơ khí trọng điểm giai đoạ ừ năm 2009 đến năm 2015 n t

và ngày 22/6/2012 t i Khu kinh tạ ế ở m Chu Lai, UBND t nh Qu ng Nam và công ty ỉ ả

ô tô Trường H i đã kh i công Nhà máy s n xu t và ch tả ở ả ấ ế ạo động cơ Chu Lai – Trường H i, chuyên s n xuả ả ất động cơ ô tô Hyundai, dự án hoàn thành s góp ph n ẽ ầnâng cao t l nỷ ệ ội địa hóa cho ngành công nghi p ô tô Vi t Nam ệ ệ

Với quốc gia đông dân như Việt Nam thì nhu cầu vận tải bằng ô tô luôn là nhu

cầu cấp thiết, trong bối cảnh đó, việc thiết kế chế ạo, thiết kế ải tạo xe cơ giới là t ccần thiết, vì vậy cần đầu tư cho khoa học và công nghệ, đáp ứng nhu cầu trong nước Để có th thi t k ch t o ô tô c n ph i có cơ sởể ế ế ế ạ ầ ả lý thuy t và thi t k ch t o ế ế ế ế ạđược các cụm trong nước Trong đó phương pháp xác định các ch t i tr ng ế độ ả ọ

10

động tác d ng lên HTTL ô tô là m t trong nh ng yêu c u quan tr ng trong quá trình ụ ộ ữ ầ ọthi t k , ch t o ô tô ế ế ế ạ

Ngành công nghi p ô tô Việ ệt Nam đã có những bước phát triển vượ ậc, tính t b

12 ÷ 18,8% Khối lượng v n chuy n hàng hóa cho các ngành kinh tậ ể ế chiếm 60 ÷ 70% Ô tô t i thạ ị trường Vi t Nam có nhi u ch ng lo i phong phú vệ ề ủ ạ ề ểu dáng đa ki

xe ô tô có số năm sử ụng cao, nhưng chất lượ d ng của các xe ô tô trong nước ta còn nhi u về ấn đề ầ c n khắc phục, s n ph m ô tô s n xuả ẩ ả ất trong nước còn hạn ch v ế ềcông nghệ, độ ền cũng như giá thà b nh của sản phẩm…

so v i khu v c và thớ ự ế giới vẫn ở ứ m c rất th p vấ ề ố lượ s ng, chất lượng và mức độ

hiện đại phương tiện Theo thống kê mới nhất, hiện nay ở ệt Nam có trên 12 liên Vi

doanh sản xuất và lắp ráp ô tô nhưng mới chỉ ừ d ng mở ức đ ắp ráp các cụm, chỉộ l

tiết nhập từ nước ngoài và có thể ản xuất những cụm, những chi tiết đơn giản, sau s

đó nghiên cứu s n xu t m t s c m chi ti t ả ấ ộ ố ụ ế

Ngành công nghiệp về ô tô đã được Chính phủ xác đ nị h là ngành công nghiệp quan trọng sau hơn 15 năm kể ừ khi có lien doanh ô tô đầ t u tiên t i Vi t Nam, hiạ ệ ện nay ngoài 13 liên doanh đã có hơn 30 doanh nghiệp nhà nước, tư nhân sản xu t, l p ấ ắráp ô tô, đặt ngành công nghi p ô tô Việ ệt Nam trước nh ng thách th c lữ ứ ớn, trong đó

có vấn đề ỷ ệ ội đị t l n a hóa các chi tiết của ô tô, ti n t i làm ch công nghế ớ ủ ệ ch t o ế ạhoàn thiện và đảm b o chả ất lượng các chi ti t, c m chi ti t và h th ng c a ô tô là ế ụ ế ệ ố ủ

vi c làm tệ ất yếu đối với sự phát tri n c a ngành công nghi p ô tô Vi Nam ể ủ ệ ệt

1.1.2 Lịch sử át tri n ph ể

Năm 1885, nhà khoa học người Đức ph t minh ra ô tôá ch y bạ ằng động cơ xăng, đây là chi c xe ô tô đầu tiên đượế c ch tế ạo theo đúng ngh a Bên cĩ ạnh đó các nhà khoa học kh c như Gottloeb Daimler v Wilhelm Maybach cũng chế ạo ra á à t

nh ng chiữ ếc xe tương tự ại Stuttgart năm 1886 t

11

Năm 1887 và 1888 nh ng chiữ ếc xe đầu tiên đưa vào s n xu t ả ấ

Hình 1 1: Chiếc xe George Selden thi t k ế ế năm 1887

một động cơ Ô tô 2 kỳ

Thập niên đầu của thế ỷ 20 chứng kiến sự ạnh tranh giữa ô tô sử ụ k c d ng

t i t i ngày nay ạ ớ

Năm 1902, Ransom E.Oldsmobile đề xu t dây truy n l p r p vấ ề ắ á à s n xu t ô tô ả ấ

l n nh t t i Mớ ấ ạ ỹ Năm 1910 Henry Ford đã cải tiến và phát tri n thêm ể

S pháự t triển của ng nh công nghiệp Ô tô luôn gắn liền với sự ph t triền của à á

các loại hệ ống truyền lực n i chung v th ó à hộp số nói riêng Năm 1894, hai kỹ sư người Pháp, Louis Rene Panhard v Emile Levassor à là những người đầu tiên phác

thảo ra hộp số ủa cận đạ c i Thời kỳ y kết cấu truyền động kh đơn giản, sử ụ nà á d ng

bánh đai hoặc b nh răng côn Xe chỉ chạy vớ ố ộá i t c đ tối đa 32 km/hm khi gặp vật

cản trên đường, tài x ph i d ng l i và gài s ế ả ừ ạ ố

12

Năm 1898, Louis Renault dẫn động công su t thành công t ấ ừ động cơ đặ ọt d c qua hộp số ằ b ng tr c kim loụ ại á S ng kiến này được nhi u nhề à s n ả xuất ô tô p dá ụng

do kh c phắ ục được hiện tượng m n l p vò ố à tăng khả năng tr ề ực kéuy n l o cho xe do

trọng lượng bám đặt trên c u sau l n ầ ớ

Năm 1904, Panhard – Levassor ph t minh ra h p s cơ khí á ộ ố được áp d ng ụ

h u h t cá ã ô tô lầ ế ở c h ng ớn Trước khi phát minh ra b ng t c nh m chuyộ đồ ố ằ ển số êm

dịu th đ co những hộp sốì ã có cấu tạo từ ộ b truyền b nh răng nh tinh v được sửá hà à

s t ố ự động điều khiển tỷ ố s truyền dựa trên nguyên l con văng ly tâm Hộp số y ý nà

đã không s dử ụng được do không kh ử được độ ệ l ch tâm

Năm 1934, Reo cho ra đời h p s Reo – Self – Shifter g m hai b truy n ộ ố ồ ộ ề

mắc nối tiếp B th ộ ứ nhất tự động chuyển số ằng c ch điều khiển qu b á á trình đóng

m ở ly hợp ma s t nhiều đĩ theo tốá a c độ xe B ộ điều khiển bằng tay nhưng chỉ ử s

dụng khi động cơ cầ ỷ ốn t s truy n th p ề ấ

Năm 1937, Oldsmobile tung ra hộp s bán t ng 4 cố ự độ ấp được g i là “h p s ọ ộ ố

an toàn t ng” ự độ khi đó tài x không cế ần sử ụ d ng t i c n s và bàớ ầ ố n đạp li h p ợ

Cho tới năm 1948 hộp số ự độ t ng ho n toà àn mới xu t hi n, sấ ệ ử ụ d ng biến mô

thủy lực và b truy n báộ ề nh răng h nh tinh như ngà ày nay Chiếc xe Buick Roadmaster vinh dự là mẫu xe đầu tiên trang bị Dynaflow – một trong nh ng mữ ẫu

13

Có nhiều c ch phân loại hộp số, theo đặá c điểm thay đổi tỷ ố s truyền có hộp số có

cấp v ộp số vô cấ Theo cấu tr c truyền lực giữa c c bà h p ú á ánh răng có th ểphân chia:

Cá ác b nh răng ăn khớp ngo i với c c trục cố địà á nh (hộp số thông thường), kết hợp

bánh răng ăn khớp trong v ăn khớp ngo i cà à ó trục di động (hộp số nh tinh) Theo hàphương ph p điềá u khi n chuy n s c a h p sể ể ố ủ ộ ố: điều khi n bể ằng tay, điều khi n t ể ự

động và u khi n b n tđiề ể á ự độ ng Trong th i gian gờ ần đây xuất hi n các h p s cho ệ ộ ốphép lựa chọn điều khiển bằng tay hay tự động t y theo mong muốn của ngườù i lá i.Trong phần này luận văn trình bày sự phân chia hộp số theo sơ đồ ố b trí cá ánh c brăng và tr c h p s và nh n xéụ ộ ố ậ t ưu nhược điểm c a các h p s lo i này ủ ộ ố ạ

H p s 2 tr ộ ố ục

Hình 1 2: Sơ đồ ộ h p s hai tr cố ụ

Trục ch ủ độ ng; 2_ Trục bị độ ng; 3- ục số lùi Tr

Ưu điểm: C u tấ ạo đơn giản, thu n ti n khi s d ng Hi u su t truy n đ ng cao Có ậ ệ ử ụ ệ ấ ề ộ

th ể tăng độ ứng vững và độ ền các trục và bánh răng vì không bị ớ ạ ởi điề c b gi i h n b u

kiện kích thước

Nhược điểm: Khi c n t s truy n lầ ỷ ố ề ớn thì kích thước ph i lả ớn, tăng trọng lượng Không b ố trí được số truy n th ng ề ẳ

H p s ộ ốba trục 3 c p s ti n ấ ố ế

15

Ưu điểm: Có t s truyỷ ố ền cao, có kích thước và trọng lượng nh do v y giỏ ậ ảm được

một phần trọng lượng của ô tô Thời gian sử ụng số d truyền thẳng cao do vậy nâng cao được tính kinh t ế

Nhược điểm: Mô men được truy n qua hai cề ặp bánh răng nên hiệu su t truyấ ền động

giảm, kích thước ổ phía trước của trục sơ cấp bị ạn chế h vì ổ này đặt trong hốc của

trục sơ cấp Kích thước bánh răng thường ti p trên trế ục sơ cấp không tăng được

* H p s ba tr c 5 cộ ố ụ ấp số ế ti n (hình 1.4)

Hình 1 5: Sơ đồ ộ h p s ba tr c 5 c p số ụ ấ ố

1 – Trục chủ độ ng; 2 – Trục trung gian; 3 – Trục bị độ ng; 4 – Trục số lùi

Tuy nhiên m i ô tô là ỗ mộ ệ đột h ng lực rất phức tạp, n u chuyế ển động trên các loại đường khác nhau v i v n t c khác nhau, tr ng thái ch u t i cớ ậ ố ạ ị ả ủa các chi tiết cũng thay đổi theo Vì vậy, khi tính toán độ ề b n c a các chi ti t và b ph n c a ô tô, ủ ế ộ ậ ủngoài t i trả ọng tĩnh cần ph i xét n t i trả đế ả ọng động Thực tế ả t i trọng động tác dụng lên chi tiết thường trong th i gian ngờ ắn, nhưng trị ố ủ s c a nó l i lạ ớn hơn tải trọng tĩnh rất nhi u T i trề ả ọng động luôn thay đổi do tr ng thái chuyạ ển động c a ô tô và ủ

16

điều ki n mệ ặt đường Vì v y, vi c xác đ nh chính xác tr s c a t i trậ ệ ị ị ố ủ ả ọng động tác

d ng lên các chi tiụ ết của ô tô là m t bài toán r t phộ ấ ức tạp

Đố ới v i h th ng truy n l c c a ô tô, t i trệ ố ề ự ủ ả ọng tĩnh tác dụng lên các chi ti t ếđược tính t mô men xo n c c đ i c a đ ng cơ Mừ ắ ự ạ ủ ộ emax Còn t i trả ọng động, thường được xác định bằng phương pháp tính toán hoặ ừc t các thí nghi m ệ

Thông thường t i trả ọng động được đặc trưng bở ệ ố ải h s t i trọng động Kđ Hệ

s ố này được xác định bằng t s ỷ ốgiữa tr s tị ố ải trọng động v i tr s t i trớ ị ố ả ọng tĩnh:

Kd = MTmax/ Memax (1.1) Trong đó: MTmax – là mô men tác động lên khâu đang xét (trị ố ả s t i trọng

động) quy v tr c sơ cấ ủ ộ ốề ụ p c a h p s ; Memax – Là mô men cực đại củ ộng cơ tác a đđộng trên khâu đang xét (trí số ả t i trọng tĩnh), quy về ụ tr c sơ cấ ủp c a hộ ốp s Thông qua s phân tích và t ng h p giự ổ ợ ữa tả ọng tĩnh, hệ ối tr s an toàn, th ng kê xác su t tố ấ ải

trọng động, sẽ chọn ra được một chế độ ải trọng hợp lý để đưa vào tính toán thiế t t

k ếcác chi tiết của ô tô Chính vì vậy đề tài tập chung vào “Nghiên cứu xác định các

chế độ ả t i trọng động tác d ng lên h p s ô tô” giúp cho vi c tính toán thi t k ụ ộ ố ệ ế ế các chi ti t cế ủa hộ ố được chính xác hơn đảp s m b o t n d ng tả ậ ụ ối ưu công suấ ủt c a động

cơ

H th ng truyệ ố ền lực cơ kh trên xe ph t triển qua nhiều thập niên, nhưng hiện í ánay Vi t Nam vệ ẫn chưa có kh ả năng sản xu t h p sấ ộ ố m c dù s ặ ố lượng c c nghiên á

c u gứ ần đây là không h nhề ỏ, điển h nh như:ì

k thuNăm 2013, Luận văn thạc sỹ ỹ ật : “Nghiên cứu xác đ nh các ch t i ị ế độ ả

trọng động t c dụng lên hộp số ô tô trong quá á trình chuyển động” của t c giảá

truyền lực Việc khảo s t môá hình cáở c chế độ ải trọng cũng như tố ộ t c đ đ óng mở

17

ly hợp để đưa ra đánh giá tả ọi tr ng trên trục sơ cấp và th c p c a h p s K t qu ứ ấ ủ ộ ố ế ả

ph n áả nh trung thực chế độ m việc của hộp số là và đạt được độ ích nh x c nhất địá nh, tuy nhiên luận văn chưa r t ra đượú c với kết quả như vậy hộ ố ần thay đổp s c i những thông s gì áố để đ p ứng được t nh năng lí àm việc cũng như giảm chi phí s n xu t ả ấNăm 2013, Luận văn thạc s k thu t: “Nghiên cứu phươỹ ỹ ậ ng ph p xá ác đ nh các ch ị ế

độ ả t i trọng động tác d ng lên h th ng truy n l c”ụ ệ ố ề ự của tác gi Nguyả ễn Văn Quang

đã xây d ng mô hìự nh dao động xo n mô t các ch t i tr ng tác d ng lên h ắ ả ế độ ả ọ ụ ệ

thống truyền lực từ đ ó khảo sát tải trọng t c dụng lên hệ ống tại một tay số Việc á th

khảo s t được thực hiện trên nhiều xe kh c nhau, kết q ả đưa ra chỉ để đ nh gi ựá á u á á s khác nhau của tả ọ độ ở ỗi tr ng ng m i xe kh o sát ả

Luận văn thạc sỹ: “Khảo s t tốc độ i số trong hộp số cơ kh ” của t c giảá gà í áNguyễn Đình Nghĩa cũng đ xây dựng mô h nh mô phỏng dựa trên c c giảã ì á thiết về

khối lượng tập trung Kết quả ận văn chỉ ra rằng c lu ó th gi thiể ả ết c c khối lượá ng trong hệ th nố g (bánh răng, đĩa ly h p, bợ ánh đà…) là tập trung và chỉ có tính chất quán tính, các trục nối chỉ có tính đàn h i ồ

Luận văn thạc sỹ “Mô phỏ: ng h th ng truy n l c bệ ố ề ự ằng mô hình dao động

xoắn” của tác giả ũ Văn Thuyế đã đi sâu nghiên cứ V t u hệ ố th ng truy n lề ực cơ khí

đã được mô t , cho phép ta nghiên cả ứu được các y u t ế ố ảnh hưởng đến c h th ng ả ệ ố

một cách sinh động mà không cần tiến hành các th nghiử ệm trên các đối tượng th ực

Tạp ch Giao thông Vận tảí i: Nguyễn Văn Bang và Trần Văn Như đã trình bày phương pháp khảo sát ảnh hưởng c a đ c ng lò xo gi m ch n Ly hủ ộ ứ ả ấ ợp đến c ng ộhưởng trong h th ng truy n l c v i ngu n kích thích t ệ ố ề ự ớ ồ ừ động cơ, từ đó lựa ch n ọ

tốc độkhai thác của ô tô HTTL đã được tác giả coi là hệ bao gồm các khối lượng

tập trung phần khối lượng tập trung chỉ có tính quán tính, các thành phần nối các

khối lượng có tíchỉ nh đàn h i ồ

18

Việc nghiên cứu c c chế độ ải trọng t c dụng lên hệ ốá t á th ng truyền lực được nghiên cứu v p dụng rộng r i v o sản phẩm sản xuất từà á ã à nhiều thập niên trở ại lđây ự S phát tri n vể à hoàn thiện c a các c m chi ti t trên HTTL c ng chủ ụ ế à ứng t hàm ỏlương khoa học trong c c công tr nh nghiên cá ì ứu Ngày nay c c nghiên c u có á ứhướng nhằm tăng hiệu su t h th ng, tính ti n d ng vấ ệ ố ệ ụ à tính kinh tế trong s n xu t ả ấCác công trình cần kể đế n và áp d ng r ng rãi ngàụ ộ y nay như:

Năm 1970 Mischle đã biên soạn t p trung v i các nghiên cậ ớ ứu dao động:

“Dynamik der Fahrzeuge” Tác gi ả đã đề ập đế c n hầu hết các loại mô hình dao động

cơ bản v ề đối tượng là xe con

Vào năm 1980, Schiehlen đã cho ra đời phương pháp hệ nhi u về ật, mô đun hóa các cơ hệ cơ h c theo xu th nghiên cọ ế ứu dao động b ng mô ph ng máy tính ằ ỏCác đề tài này có ưu điểm là mô hình c a h th ng truy n lủ ệ ố ề ực được đơn giản hóa, sơ

đồ các khâu trong h th ng truy n l c ch ệ ố ề ự ỉ tính đến khối lượng quán tính Iihay độ

cứng c do đó các sơ đồ ở nên đơn giản và đưa ra các phương án trong quá trình tr thi t k ế ế các cụm chi tiết của hệ ống truyền lực nhằm giảm tải trọng động tốt nhất thcho h th ng truy n l ệ ố ề ực

1.3 Mục tiêu, n i dung v phương ph p nghiên cứ à á u

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứ u:

T quá trìừ nh t m hiểu tổng quan v phân t nh c c đề i nghiên cứì à í á tà u trong, ngoài nước luận văn cần thực hiện được mục tiêu: X c định c c chế độ ải trọá á t ng

động tác d ng lên h p s Ô tô ụ ộ ố

Để th c hiự ện được m c tiêu nêu trên, luụ ận văn tiến hành nghiên c u các n i ứ ộdung sau:

- Nghiên cứu phương pháp tính toán động lực học hộ ốp s ô tô

20

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ XÂY D NG MÔ H NH H Ự Ì Ộ P S Ố

2.1 Mô hì nh mô phỏ ng h th ng truy ệ ố ền lự c

Hiện nay có rất nhiều phương pháp mô phỏng hệ ống truyền lực, mỗ th i phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng và được s dử ụng tùy theo trường h p c ợ ụ

thể Đểnghiên cứu các chế độ ải tác dụng lên HTTL của ô tô nói chung và của hộp t

s ốô tô nói riêng, phương pháp thích hợp hơn cả là mô phỏng hộp số ôtô bằng sơ đồ

mô hình dao động xoắn Phương pháp được th c hiự ện theo các bước sau:

- T kừ ết cấu cụ ể ủa hộp số ô tô xây dựng sơ đồ cơ học của hệ thống (còn th c

gọi là mô hình cơ học)

- Chuyển đổi mô hình cơ học thành sơ đồ độ ng l c và d a trên nh ng gi i ự ự ữ ảthiết tính toán để đơn giản hóa sơ đồ độ ng lực thành sơ đồ tính toán

- Thi t lế ập hệ phương trình mô tả ạt độ ho ng của Hộ ốp s ô tô

Các sơ đồ độ ng l c có hai d ng: Sơ đ v i các thông s phân b và sơ v i ự ạ ồ ớ ố ố đồ ớcác thông số ậ t p trung Đ đơn gi n ngư i ta thư ng gể ả ờ ờ ọi chúng là các sơ đồ phân bố (liên tục) và các sơ đồ ậ t p trung (r i rờ ạc) Trong các sơ đồphân b , m i ph n tố ỗ ầ ử đư c ợđặc trưng bởi hai tính chất quán tính và tính đàn hồi

Tất cả các hệ ống thự đều là hệ thống phân bố, nhưng để cho đơn giản, th c trong quá trình phân tích người ta thường tìm cách đưa chúng về ạng sơ đồ ậ d t p trung b ng cách b qua tính ch t ít quan trằ ỏ ấ ọng hơn của các phầ ử ộ ố n t H p s ô tô là

dạng phân bố ập trung, nên khi sơ đồ hóa nó người ta thường thể ện dưới dạng sơ t hi

đồ dao đ ng t p trung Vi c quy đ i t d ng phân b v t p trung (còn g i là r i r c ộ ậ ệ ổ ừ ạ ố ề ậ ọ ờ ạhóa) được dựa trên cơ sở sau Các dao động xo n trong H p s ô tô có ph không ắ ộ ố ổliên tục vớ ần số i t riêng n m trong miằ ền dưới 300Hz Vì v y, có thậ ể ử ụng các sơ s d

đồ ạ d ng tập trung để tính toán các quá trình dao động xo n trong mi n t n s trên ắ ề ầ ố

21

Trong các hệ ố th ng đã được quy về ạ d ng t p trung, các khậ ối lư ng đượ ợc coi là

tập trung và chỉ có tính quán tính Các chi tiết trong hệ ống có nhiệm vụ ối các th nkhối lượng v i nhau có dớ ạng ph n tửầ đàn h i và đư c đ c chưng b i mộ ộ ứồ ợ ặ ở t đ c ng

nhất định Trong quá trình nghiên cứu dao động xoắn, người ta coi các ph n tầ ử có kích thước dọc theo trục quay không vượt quá hai lần đường kính là các phần tử ậ t p trung Khối lượng phân bố ủ c a các phần t này đư c tính đ n mộử ợ ế t cách tương đối chính xác b ng cách quy chúng v khằ ề ối lượng tập trung Vi c lệ ập sơ đồ ậ t p chung của HTTL th c hiự ện trên cơ sở nghiên cứ ỹ ỡu k lư ng cấ ạo các c m trong h thu t ụ ệ ống để ừ t

đó phân các chi tiết thành hai loại: Loại chỉ có tính quán tính (khối lượng tập chung)

và lo i chạ ỉ có tính đàn hồi (phầ ửn t đàn hồi)

Những phần tử có khối lượng tập trung thường là các bánh răng, các đĩa ly

hợp, bánh đà, các mặt bích, các chi ti t cế ủa ổ bi, các chi ti t cế ủa vỏ

Những phần tử có tính đàn hồi là các trục và một số các chi tiết đàn hồi

bi t chúng vệ ừa có độ đàn hồi cao l i có khạ ối lượng lớn, khi sơ đồ hóa, chúng thường được th hi n b ng m t khể ệ ằ ộ ối lượng t p trung n i v i m t ph n t ậ ớ ớ ộ ầ ử đàn hồi

22

Hình 2 1: Mô hình cơ học và Sơ đồ tính toán tương ứng

Nếu n ận xét mộh t cách tổng quát, ô tô được sơ đồ hóa như mộ ệ ốt h th ng dao

động bao g m nhồ ững dao động tập trung được n i v i nhau bố ớ ằng các khâu đàn hồi không quán tính Trên sơ đồ này th hi n t t c nh ng m i liên h ng h c gi a ể ệ ấ ả ữ ố ệ độ ọ ữcác tr c và các bụ ộ phận được thực hi n bởi các bánh răng và các cơ cấệ u truy n ềđộng Ngoài ra sơ đồ còn th hi n các l c và mô men tác d ng lên các ph n t c a ể ệ ự ụ ầ ử ủ

h thệ ống, trong đó có lực ma sát là thành ph n tiêu th ầ ụ năng lượng

Việc lập sơ đồ tính toán nên thực hiện theo trình tự sau: Nghiên cứu kỹ lưỡng

dựng mô hình cơ học; xác định các thông số ủa mô hình cơ học; từ mô hình cơ học cxác định các thông s c a hệ ống độố ủ th ng lực; đơn giản hóa sơ đồ độ ng l c củ ệự a h

thống thành sơ đồtính toán

Mô hình cơ học là sơ đồ độ ng h c c a h thọ ủ ệ ống trong đó thể ệ hi n các ph n t ầ ử

của hệ ống dưới dạng sơ đồ hóa Ngoài ra phần tử ể trên (khối lượng tập trung, th k

phần tử đàn hồi), trên sơ đồ còn có các phần tử khối lượng liên kết phản lực Khối lượng liên k t ph n l c là các ph n t v ế ả ự ầ ử ỏ được n i đàn h i v i khung ô tô và do v y ố ồ ớ ậ

23

có tham gia vào quá trình dao động xo n c a h th ng truy n l c Các khắ ủ ệ ố ề ự ối lượng liên k t phế ản lực được thể ện trên sơ đồ dướ hi i d ng lò xo xo n, mạ ắ ột đầu n i v i vố ớ ỏ

của cơ cấu, đầu kia nối với khung c a ô tô (coi là c nh) ủ ố đị

Các thông số cơ b n của sơ đồả cơ h c là mô men quán tính c a các kh i ọ ủ ố

lượng tính theo trục quay của chúng và đ đàn hộ ồi của các ph n tử đàn hồầ i Độ đàn hồi của phần tử đàn hồi là đại lượng nghịch đảo của độ ứ c ng và được tính bằng góc quay (rad) của một trong những mặt cắt của trục khi nó phải chịu mô men bằng 1H.m đặt vào mộ ầt đ u trục trong khi đầu kia b ngàm cị ứng Độ đàn h i ồ

của trục và mô men quán tính của các khối lư ng đư c xác đợ ợ ịnh bằng phương pháp th c nghi m ho c tính theo các b n vự ệ ặ ả ẽ ấ c u t o Ngày nay vạ ới các phần mềm máy tính chuyên d ng, vi c tính toán m t cách chính xác mô men quán tính cụ ệ ộ ủa chi ti t d a trên hình vế ự ẽ ủ c a nó trở nên đơn gi n hơn ả

Trong trường h p các tr c n i ti p vợ ụ ố ế ới nhau thì độ đàn hồi chung là t ng c a ổ ủcác độ đàn hồi thành ph n, còn n u các trầ ế ục song song thì độ ứ c ng chung là t ng ổ

của các độ cứng thành phần Trong trường h p này: ợ

Độ đàn hồ ổng được tính như sau:i t

1 2

e ee

ke

Độ đàn hồ ủi c a nhíp, c a c u ch ủ ầ ủ động theo phương dọc xe (độ đàn hồi liên

k t); ế en = 4/cL trong đó c là độ ứ c ng c a nhíp; L là chi u dài nhíp ủ ề

Độ đàn hồi riêng của bánh răng quy về ộ m t trong hai tr c ụ

2cos2

br br

ke

Khi nghiên cứu những quá trình quá độ ả x y ra trong thời gian rất ngắn, người ta

có thể ỏ b qua s th t thoát năng lư ng (ví dụ ự ấ ợ như khi tính tả ội đ ng cự đại) Nhưng khi nghiên cứu các quá trình liên quan tới các dao động ổn định thì ảnh hưởng c a vi c thất ủ ệ

khớp bánh răng, trong các khớp làm kín, và trong các cơ cấu giảm chấn

Trong khi nghiên cứu dao động xoắn, người ta coi các lực ma sát gây nên mất mát năng lượng t l v i v n t c tuyỷ ệ ớ ậ ố ệt đối và tương đố ủi c a các khối lượng Trong trường h p t ng quát, mô men ma sát có th ợ ổ ể được viết như sau:

Mms = kω Trong đó: ω - v n t c tuyậ ố ệt đối hoặc tương đố ủi c a khâu gây nên th t thoát ấnăng lượng khi dao động;

k – h s c n; ệ ố ảTrong thực tế, khi làm th c nghiự ệm, người ta không xác định tr c ti p hự ế ệ ố s k

mà xác định h s gi m ch n Ψ (h s t n thệ ố ả ấ ệ ố ổ ất tương đối) H s ệ ố Ψ được xác định

bằng tỷ ố ữ s gi a các biên độ lân cận của dao động tự do của khối lượng Quan hệ

26

Để chuyển sơ đồ cơ h c c a h thọ ủ ệ ống thành sơ đồ độ ng lực người ta quy các thông s cố ủa sơ đồ cơ học về ộ m t hoặc một và trục và th hi n h th ng b ng các ể ệ ệ ố ằ ký

hiệu quy ước

2.1.2 Xây d ựng mô hình toán họ c mô t h th ả ệ ống

Thực tế ệc chuyển đổi từ sơ đồ cơ học của hệ ống thành sơ đồ động lực vi thtương ứng v i vi c chuyớ ệ ển đổ ệ ọi h t a đ cộ ủa mô hình cơ học với điều ki n cơ b n là ệ ả

sau chuyển đổi Đây chính là cơ sở để thi t l p mô hình toán hế ậ ọc của hệ ố th ng

Hình 2 2: Ví d chuyụ ển đổ ừ mô hình cơ học sang mô hình đội t ng l c ự

a) Mô hình cơ học b) Mô hình mô ph ng ỏ c) Công th c chuyứ ển đổi

Trên (hình 2.2) là m t ví d v vi c chuyộ ụ ề ệ ển đổ ừ mô hình cơ họi t c sang mô hình

động l c Gi s các khự ả ử ối lượng 1 và 2 b xoị ắn đi các góc tương ứng là θ1 θ2 so v i ớgiá tr ị ban đầu (khi các mô men xo n bắ ằng 0), thì động năng của hệ ống đượ th c tính

b ng tằ ổng động năng của các khối lượng:

Nếu thay các tọ ộa đ θ1 và θ2 bằng các tọ ộa đ tương ứng là ϕ1 và ϕ2 với điều

ki n; ệ ϕ1 = θ1; ϕ2 = iθ2 và gọi độ đàn hồi tổng của các chi tiết là e12 = e1 +i2e2 thì ta được bi u th c th ể ứ ế năng được đơn giản hóa như sau:

( )2

12

12

=

28

Trong trường h p t ng quát, các thông s c a sơ đ ng l c ợ ổ ố ủ ồ độ ự được tính t các thông ừ

s cố ủa mô hình cơ học theo các dạng công th c sau: ứ

'

2 2 1

e1,2, ,n = 2

2 1

n i i

i e

=

Trong đó ei độ đàn hồi của trục nối với khối lượng thứ i, ii t s truyỷ ố ền của cơ

cấu tính từ khối lượng quy dẫn tới khối lượng thứ i trong điều kiện tất cả các khối lượng khác đều đứng yên

suất cũng được tính theo công th c 2.13 ứ

Các dao động xo n trong HTTL có m i liên h ch t ch v i chuy n đ ng t nh ắ ố ệ ặ ẽ ớ ể ộ ị

cứu chế độ ải trong HTTL cần phải tính đến các khối lượng chuyể t n động tịnh tiến Thông thường các khối lượng chuyển động t nh tiị ến được th hiể ện trên sơ đồ tính

đúng bằng động năng của các khối lượng chuyển động t nh ti n N u g i mị ế ế ọ a là khối lượng chuyển động t nh ti n c a ô tô; Iị ế ủ a là mô men quán tính của bánh đà tương

29

đương trên sơ đồ tính toán; v là v n t c c a khậ ố ủ ối lượng chuyển động t nh ti n và ω ị ế

là v n tậ ốc góc của bánh đà tương đương ta có:

Bánh đà tương đương với khối lượng chuy n đ ng t nh ti n cể ộ ị ế ủa ô tô được n i ố

với bánh xe bằng khâu đàn hồi là lốp, có độ đàn hồi là e1 Vi c truy n mô men tệ ề ừ bánh xe tới các khối lượng chuyển động t nh tiị ến được th c hi n nh thành phự ệ ờ ần

ph n lả ực của mặt đường tác dụng lên bánh xe theo phương dọc tr c Thành ph n lụ ầ ực này b gi i h n b i kh ị ớ ạ ở ả năng bám của bánh xe v i mớ ặt đường

Trong đó ϕ là h s bám gi a bánh xe v i mệ ố ữ ớ ặt đường; Rz là thành phần phản

l c thự ẳng đứng của mặt đường tác d ng lên bánh xe ụ

Nếu trong quá trình tính toán có kể đến thất thoát năng lượng do biến dạng theo phương tiếp tuy n c a l p thì ph i dế ủ ố ả ựa vào sơ đồ ộ b ph n gi m chậ ả ấn như thể

hi n trên (hình v 2.3) ệ ẽ

Hình 2 3: Sơ đồ tình toán có k n thể đế ất thoát năng lượng do bi n d ng ế ạ

a) Theo tốc độ ế bi n d ng; b) Theo tạ ốc độ ủa khối lượ c ng

Nếu cần tính đến các lực cản lăn tại các bánh xe thì mô men cản lăn phải được đặt

vào lực cản lên dốc đư c đ t vào bánh đà tương đương của khố ợợ ặ i lư ng chuyển động tịnh tiến của ô tô

Các hệ số cản lăn không đàn hồi trong hệ thông đư c xác địợ nh b ng cách cân bằng ằcác hàm phân tán năng lư ng trong mô hình cơ hợ ọc và trong hệ thống quy dẫn

= Vì ωω' 1= i nên k = k’i2

Sơ đồ độ ng l c quy d n cự ẫ ủa ô tô thường có các khối lượng và các khâu đàn

hồi Việc xác định các đặc tính động lực của hệ ống như vậy thường gặp phải th

những khó khăn nhất định Hơn nữa, việc tính toán theo các sơ đồ đơn giản hóa không gây nên nh ng sai sữ ố ớ l n Do v y, trong thậ ực tế người ta thường đơn ả gi n

hồi Mứ ộc đ đơn giản hóa có thể khác nhau tùy tính chất của bài toán và quan trọng hơn cả là mi n t n s quan tâm ề ầ ố

Lý thuyết dao động đã khẳng định, sai s tính toán khônố g vượt quá 5% nế ần u t

s ốcao nhất của các dao động riêng của hệ ống quy dẫn lớn hơn so với tần số cao th

nh t cấ ủa các dao động đang xét không quá bốn l n ầ

Có nhiều phương pháp đơn giản hóa hệ ống độ th ng l c Thông dự ụng hơn cả là phương pháp các hệ th ng thành phố ần, nó cho phép có được sơ đồ tính toán m t ộcách tương đối đơn giản với độ chính xác mong mu n ố

32

e) H thệ ống động lực đã đơn giản hóa;

Để đơn gi n hóa sơ đ ng l c c a h thả ồ độ ự ủ ệ ống, người ta chia nó thành các hệ

thống t i giố ản gồm m t ho c hai khộ ặ ối lượng thể ện như trên (hình 2.4) hi

Mỗi hệ ống thành phần đượ ặc trưng bở th c đ i một tần số dao động riêng Bình phương củ ầa t n s ố dao động riêng c a h th ng t i gi n th ủ ệ ố ố ả ứ k được xác định theo

I I I

+ +

=

Các hệ ố th ng thành ph n có t n sầ ầ ố dao đ ng riêng cao hơn so vộ ới giá trị ự c c

đạ ủi c a mi n t n s đang xét đư c thay b ng các h th ng tương đương băng cách ề ầ ố ợ ằ ệ ốchia đôi một khối lượng và hợp nhất các khâu đàn hồi bên phải và bên trái (xem hình 2.4c) Một h hai khối lượệ ng có thể chuyển thành m t khộ ối lư ng tương ợ

2.4 còn thể hiện các công th c tính các thông sứ ố ủ c a các hệ tương đương Nh ng ữ

h ệ thống thành phần ban đ u trong sơ đ độầ ồ ng lực được thay bằng các hệ thống tương đương Nếu các h thốệ ng tương đương là hệ hai khối lượng thì các khối

lượng của nó được k t h p với khối lượng củế ợ a các h thống lân cận (bên phải và ệbên trái sơ đồ) Nếu hệ tương đương là một khối lư ng thì các khâu đàn ợ hồi sẽ

được m t bậ ựộ c t do Đ có đưể ợc h thống với bậ ựệ c t do theo ý mu n có thể phải ố

33

tiến hành đơn giản hóa theo nhiều bước Vì vậy, để nghiên cứu h ệ dao động gồm n

tần số giao động riêng thì hệ thống lực cần phải có không dưới n+1 tần số dao động riêng

Trong quá trình thi t lế ập mô hình cơ học và sơ đồ độ ng l c c a h th ng, m i ự ủ ệ ố ỗ

phần tử quán tính hoặc đàn hồ ứng với một hoặc một nhóm chi tiết của HTTL i Nhưng sau khi đơn giản hóa h thệ ống thì điều đó không còn đúng nữa Sơ đồ tính toán động l c h c c a h th ng ch ự ọ ủ ệ ố ỉ tương đương với h th ng th c ch là quá ệ ố ự ở ỗtrình dao động của sơ đồ tính toán mô ph ng lỏ ại quá trình dao động c a h th ng ủ ệ ố

thực với một độ chính xác nh t nh ấ đị

Kinh nghi m xây dệ ựng các sơ đồ động l c cho th y, khi tính toán các dao ự ấ

động v i t n s ớ ầ ố dưới 250Hz thì các mô men quán tính c a các khủ ối lượng chuy n ểđộng trong động cơ có thể thay b ng m t mô men t ng ằ ộ ổ

Nếu coi tải trọng được phân bố đều lên các bánh xe, hệ ố bám giữa các bánh s

xe v i mớ ặt đường là như nhau và ma sát trong vi sai là không đáng kể thì hệ ố th ng

động l c h c c a c u ch ự ọ ủ ầ ủ động được coi là đố ứi x ng Do v y, viậ ệc đơn giản hóa ởđây được th c hi n b ng cách ghép các nhánh song song và k t qu ự ệ ằ ế ả thu được là sơ

đồ độ ng l c c a h th ng vự ủ ệ ố ới các mô men quán tính và độ ứ c ng các tr c b ng t ng ụ ằ ổ

người ta b qua các dao đỏ ộng ngược pha có th xu t hi n trong các nhánh song ể ấ ệsong

Trong các h p s ô tô có thộ ố ể coi các khối lượng các nhánh không làm vi c ở ệđược n i c ng v i các nhánh làm vi c ố ứ ớ ệ

Khi nghiên c u các liên kứ ết phản lực cần phải xét đến mức độ tương quan giữa các dao động c a các khối lượủ ng c a ô tô và c a HTTL thông qua m ch liên k t ủ ủ ạ ế

phản hồi v ảnh hưởng của c c phần tử liên kết tới tần sốà á và các dạng dao động riêng của hệ ố th ng Trong m t s d ng tính toán thì c n xéộ ố ạ chỉ ầ t đến liên k t ph n lế ả ực

của c c cầu chủ động l đủ Nếu g c xoay của c c vỏ ầu chủ động bị ạn chế ởi á à ó á c h bcác thanh r ng thì ằ khối lượng liên kết của c c cầá u này có b thể ỏ qua được

34

2.2 Cá c chế đ ả ọng đặc trưng t i tr

Khi l m vià ệc động cơ xuất hi n l c khệ ự í th ể do ch y sinh ra vá à lực quán tính

của c c khối lượng chuyển động tịnh tiến vá à các khối lượng chuyển động quay C c á

lực n y thay đổi theo g c quay ủa trục khuỷu v gây nên nhữà ó c à ng dao động trong HTTL L c khự í và lthể ực qu n t nh cá í ủa đ ng cơ lộ à những lực có tr s lị ố ớn và thay

đổi theo chu k ỳ nên ch ng mang t nh ch t va đậú í ấ p Mô men c a các l c này g i là ủ ự ọ

mô men k ch th ch ch ng tí í ú ác động lên HTTL Trong động cơ hai kỳ ự l c khí th và ểquán tính có cùng m t chu kộ ỳ còn ở động cơ 4 kỳ ự l c kích thước do l c khí thự ể và

lực quán tính sinh ra có chu kỳ hoàn toàn khác nhau Trên hình 2.5 trình bày đồ ị th

và mô men t ng h p M c a hai mô men trên theo góc quay c a trổ ợ ủ ủ ục khuỷu

Các mối quan h ệ Mkt= f ( )α , Mj=f ( )α có thể được xây dựng bằng phương pháp

đồ ị.Để th nhận được phương trình toán học mô t c a mô men t ng h p c a đ ng ả ủ ổ ợ ủ ộ

cơ M theo góc quay của tr c khu u ụ ỷ α người ta phải tiến hành phân tích nó thành các hàm điều hòa c p th p.Theo lý thy t v chu i Phuarie mô men t ng h p c a ấ ấ ế ề ỗ ổ ợ ủđộng cơ M có thể được viết dướ ại d ng:

M M ∞ M Sin k t α k

=

Trong đó

Hình 2 5: th Đồ ịquan hệ mômen và góc quay c a tr c khu u ủ ụ ỷ

a) Mômen l c khí th Mự ể KT; b) Mômen l c quán tính Mự j; c) Mômen t ng ổ

H s Phuarie và mô men xo n trung bình cệ ố ắ ủa động cơ xác định theo các công thức sau đây:

Đặt a2 k +b2 k =M2 bksin2ak M c+ 2 bk os2ak, nên biên độ ủ c a thành phần điều hòa th ứ

k được xác định như sau.Mbk = ak2+bk2 Pha ban đầu c a thành phủ ần điều hòa được

Theo lý thuy t v chu i Phurie n u hàm f(ế ề ỗ ế Ωt) trong công thức trên thỏa mãn điều

kiện Đirichlê thì ta có thể tính được các hệ ố s ak và bk một cách dễ dàng Th ế nhưng trong thực tế những đường cong bi u di n quan h bi n thiên c a Mômen theo góc ể ễ ệ ế ủquay c a tr c khuủ ụ ỷu thường không được biểu diễn thành hàm s m t cách rõ ràng ố ộ

mà đều do k t qu x lý s li u th c nghi m Vì v y, viế ả ử ố ệ ự ệ ậ ệc phân tích điều hòa các

phương pháp đượ ử ục s d ng ph biổ ến hơn cả là phương pháp số ọc Theo phương hpháp này người ta biến đổi hoành độ sao cho đường cong bi u di n mômen có chu ể ễ

k là 2ỳ π Sau đó,người ta chia hoành độ thành m điểm (động cơ 2 kỳ m=24, động

cơ 4 kỳ m=48) m i ph n cỗ ầ ủa hoành độ ứ ng v i ∆x ớ 2

m

π

= Do tung độ M ng v i các ứ ớđiểm chia ta có các giá tr xị i, yi

Căn cứ vào các điểm chia trên ta có th ể tính được giá tr ị tương ứng c a các ủthành phần điều hòa k Để có thể tính được các hệ ố s Phuarie b ng các trằ ị ố s xi, yi, Coskxi, Sinkyi…ta thay th phép l y tích phân b ng phép tính t ng h u h n Vì vế ấ ằ ổ ữ ạ ậy