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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - DUƠNG THẾ THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG ĐỘNG TÁC DỤNG LÊN HỘP SỐ Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HOAN HÀ NỘI - 2014 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131968901000000 MỤC LỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hệ thống truyền lực 1.1.1 Cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam 1.1.2 Lịch sử phát triển 10 1.1.3 Hộp số khí sử dụng xe 12 1.2 Nghiên cứu nước 16 1.2.1 Các nghiên cứu nước 16 1.2.2 Các nghiên cứu nước 18 1.3 Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu 18 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu: 18 1.3.2 Nội dung nghiên cứu: 18 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỘP SỐ 20 2.1 Mơ hình mơ hệ thống truyền lực 20 2.1.1 Xây dựng sơ đồ mô hệ thống 20 2.1.2 Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả hệ thống 26 2.2 Các chế độ tải trọng đặc trưng 34 2.2.1 Tải trọng dao động từ mô men xoắn động 34 2.2.2 Tải trọng mấp mô từ mặt đường 37 2.2.3 Tốc độ đóng ly hợp 39 CHƯƠNG 3: MƠ PHỎNG, TÍNH TỐN VÀ KHẢO SÁT CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN HỘP SỐ Ô TÔ 41 3.1 Mô hộp số 41 3.1.1 Đặc điểm cấu tạo 41 3.1.2 Mơ hình học bánh 42 3.1.3 Xây dựng mơ hình hộp số khí 45 3.2 Tính tốn tải tải trọng tác dụng lên hộp số 47 3.2.1 Mơ hình mơ xác định mơ men động M dc 48 3.2.2 Mơ hình mô xác định mô men trục chủ động, trục trung gian trục thứ cấp hộp số 49 3.2.3 Kết mô 53 3.3 Khảo sát chế độ tải trọng tác dụng lên hộp số 55 3.3.1 Khảo sát chế độ tải trọng mô men cấp từ động dao động theo quy luật M dc = 90 + 3sin t 55 3.3.2 Khảo sát chế độ tải trọng mô men cấp từ động dao động theo quy luật M dc = 90(1 − e50t ) 65 KẾT LUẬN CHUNG 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 KÝ HIỆU VIẾT TẮT TT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa Kđ Hệ số tải trọng động MTmax N.m Memax N.m M 1,M N.m I Ma kg Khối lượng chuyển động tịnh tiến ô tô V m/s Vận tốc khối lượng chuyển động tịnh tiến Mj N.m Mô men lực quán tính Mkt N.m Mơ men lực khí thể 10 Mđc N.m Mô men động đưa vào hộp số 11 Môtô N.m 12 k 13 tc s 14 αw Độ 15 C N.m/rad Độ cứng chung 16 c1 N.m/rad Độ cứng trục chủ động hộp số 17 c2 N.m/rad Độ cứng trục trung gian hộp số 18 19 b1 NN.s/m / d Độ bị trục độ chủ hộ động ố hộp số Hệ sốứ cản ủxoắtn 20 b2 N.s/m Hệ số cảm xoắn trục trung gian hộp số 21 b3 N.s/m Hệ số cản xoắn trục bị động hộp số 22 φ1 Rad Góc quay đầu trục chủ động hộp số 23 φ2 Rad Góc quay cuối trục bị động hộp số Mômen tác động lên khâu xét Mômen cực đại cảu động tác động khâu xét Mô men dât nến xoắn trục Tỷ số truyền cặp bánh Mô men cản đặc trưng cho tải trọng đặt vào hộp số Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp Thời gian đóng ly hợp Góc ăn khớp 24 φ3 Rad Góc quay đầu trục trung gian hộp số 25 φ4 Rad Góc quay cuối trục trung gian hộp số 26 φ5 Rad Góc quay đầu trục bị động hộp số 27 φ6 Rad Góc quay cuối trục bị động hộp số 28 I1 Kg.m2 Mô men quán tính động bánh đà 29 I 2; I3; I4; I5 Kg.m2 Mơ men qn tính bánh Mơ men qn tính bánh đà tương đương 30 I6 Kg.m2 thay cho khối lượng chuyển động tịnh tiến tơ Bán kính vịng lăn bánh cặp 31 r1,r2 m bánh trục chủ động trục trung gian Bán kính vịng lăn bánh cặp 32 r4,r5 m 33 b N.s/m 34 p Hz Tần số dao động 35 Q mm Biên độ dao động bánh trục trung gian trục bị động Hệ số cản nhớt DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Chiếc xe George Selden thiết kế năm 1887 11 Hình 2: Sơ đồ hộp số hai trục 13 Hình 3: Sơ đồ hộp số ba trục cấp số 14 Hình 4: Sơ đồ hộp số ba trục cấp số 14 Hình 5: Sơ đồ hộp số ba trục cấp số 15 Hình 1: Mơ hình học Sơ đồ tính tốn tương ứng 22 Hình 2: Ví dụ chuyển đổi từ mơ hình học sang mơ hình động lực 26 Hình 3: Sơ đồ tình tốn có kể đến thất thoát lượng biến dạng 29 Hình 4: Các bước đơn giản hóa hệ thống động lực 31 Hình 5: Đồ thị quan hệ mơmen góc quay trục khuỷu 35 Hình 1: Sơ đồ truyền lực gài số hộp số 41 Hình 2: Mơ hình hai bánh ăn khớp 42 Hình 3: Sơ đồ động lực hai bánh ăn khớp 44 Hình 4: Sơ đồ động lực hai bánh ăn khớp 44 Hình 5: Sơ đồ động lực học hộp số .45 Hình 6: Phương trình vi phân mơ tả hệ bánh trục hộp số 46 Hình 7: Mơ hình mơ mơ men xoắn động 48 Hình 8: Mơ hình mơ mô men xoắn đầu vào trục chủ động hộp số 49 Hình 9: Mơ hình mơ mô men xoắn đầu trục chủ động 50 Hình 10: Mơ hình mơ mơ men xoắn tác dụng lên hộp số ô tô 51 Hình 11: Quy luật cấp mơ men hình sin từ động 53 Hình 12: Mơ men trục hộp số 53 Hình 13: Quy luật cấp mơ men động theo hàm sin 55 Hình 14: Mơ men xoắn trục hộp số k1 = 56 Hình 15: Mơ men xoắn trục hộp số k1 = 10 56 Hình 16: Mơ men xoắn trục hộp số k1 = 20 57 Hình 17: Mơ men xoắn trục hộp số k1 = 30 57 Hình 18: Mơ men xoắn trục hộp số k1 = 40 58 Hình 19: Mô men xoắn trục hộp số k1 = 60 58 Hình 20: Sự ảnh hưởng hệ số cản k1 tới mơ men trục động 59 Hình 21: Mô men xoắn trục hộp số I6 = 61 Hình 22: Mơ men xoắn trục hộp số I6 = 4,5 .61 Hình 23: Mơ men xoắn trục hộp số I6 = 62 Hình 24: Mơ men xoắn trục hộp số I6 = 5,5 .62 Hình 25: Mơ men xoắn trục hộp số I6 = 63 Hình 26: Mơ men xoắn trục hộp số I6 = 6,5 .63 Hình 27: Sự ảnh hưởng mơ men qn tính I tới mơ men trục 64 Hình 28: Quy luật cấp mô men động theo hàm e .65 Hình 29: Mơ men trục động hệ số cản k = .66 Hình 30: Mơ men trục động hệ số cản k = 60 66 Hình 31: Sự thay đổi mô men trục theo hệ số cản k1 67 Hình 32: Mô men trục động Mô men qn tính I6 = 68 Hình 33: Mô men trục động Mơ men qn tính I6 = 6,5 .69 Hình 34: Sự thay đổi mô men trục theo hệ số tải trọng I6 70 LỜI NÓI ĐẦU Trong thập niên trở lại ngành cơng nghiệp Ơ tơ khơng ngừng phát triển dẫn đến sử đổi mới, cải tiến khơng ngừng tính an toàn tiện nghi hệ thống xe Hộp số cụm chi tiết quan trọng hệ thống truyền lực, hộp số phân chia tốc độ mô men từ động thông qua cầu chủ động tới bánh xe dẫn động Vùng hoạt động xe linh hoạt vô phức tạp mà tải trọng tác dụng lên hộp số thay đổi theo Nghiên cứu khảo sát chế độ tải trọng tác dụng lên hộp số hỗ trợ thiết thực cho toán thiết kế tăng hiệu suất làm việc hộp số Tải trọng tác dụng lên hộp số đa dạng việc xác định trở lên khó khăn Tiến hành đo đạc thực nghiệm đòi hỏi thời gian chi phí cao Việc khảo sát mơ hình khắc phục nhược điểm nêu nhiên với giả thiết tương đối nên kết khảo sát có độ xác định Với ý tưởng nêu luận văn thực với nội dung sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở xây dựng mơ hình hộp số Chương 3: Mơ phỏng, tính tốn xác định chế độ tải trọng tác dụng lên hộp số Đề tài thực môn ô tô xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Đề tài nhận hỗ trợ thầy Bộ môn anh chị đồng nghiệp Do thời gian hạn chế, nội dung nghiên cứu trải rộng nhiều lĩnh vực khác nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý thầy, anh chị đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện trình nghiên cứu Hà Nội, 30/03/2014 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tng quan hệ thống truyền lực 1.1.1 Cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam Trong thập niên trở lại đây, ngành công nghiệp Ơ tơ trở thành ngành cơng nghiệp mũi nhọn nước phát triển Thị trường Ơ tơ có xu hướng lan tỏa sang nước phát triển với nhiều hình thức nhập nguyên chiếc, lắp ráp, chuyển giao phần công nghệ…Trước phát triển giới, ngành cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam thừa hưởng công nghệ tiên tiến, chủ động mục tiêu chiến lược phù hợp với điều kiện nước đơng thời hịa nhập vào thị trường quốc tế Xác định ngành công nghiệp quan trọng cần ưu tiên phát triển để góp phần phục vụ hiệu q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Năm 2002 Chính phủ phê duyệt chiến lược phát triển ngành cơng nghiệp Ơ tơ đến năm 2010 tầm nhìn 2020 với mục tiêu: “Phát triển ngành cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam sở tiếp thu ứng dụng công nghệ tiên tiến giới, kết hợp với khai thác bước nâng cao công nghệ thiết bị có, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trường tơ nước, hướng tới xuất Ơ tơ phụ tùng” ban hành định số 175/2002/QĐ – TTg Năm 2004 Chính phủ phê duyệt quy hoạch phát triển ngành cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020 Một quan điểm phát triển ngành công nghiệp ô tô nước ta “Phát triển ngành công nghiệp ô tô sở tiếp thu công nghệ tiên tiến giới, kết hợp với việc đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu – phát triển nước tận dụng hiệu sở vật chất, trang thiết bị có nhằm nhanh chóng đáp ứng nhu cầu nước loại xe thông dụng với giá cạnh tranh, tạo động lực thúc đẩy ngành công nghiệp hỗ trợ nước phát triển nhằm đẩy nhanh trình sản xuất linh kiện, phụ tùng nước” – định số 177/2004/QĐ – TTg Công nghệ sản xuất ô tô nước ta đến thời điểm chủ yếu công nghệ lắp ráp, dây chuyền công nghệ dừng lại dạng CKD2 (một số linh kiện chưa lắp ráp vào khung sản phẩm), IKD1 (tỷ lệ nội địa hóa mức 10%) khơng kích thích nhiều việc sản xuất chi tiết phụ tùng nước phát triển mà chủ yếu phát triển công nghệ lắp ráp Ngày 30/9/2011 Bộ trưởng Bộ KH&CN ký Quyết định số 3055/QĐBKHCN việc phê duyệt mục tiêu, nội dung dự kiến sản phẩm chương trình khoa học cơng nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2011-2015: “Nghiên cứu ứng dụng phát triển ứng dụng khí tự động hóa”, với mục tiêu “Làm chủ công nghệ, thiết kế, chế tạo đưa thị trường sản phẩm khí đủ sức cạnh tranh với khu vực giới”, chi tiết tơ (như: hộp số, động cơ, cầu sau, cầu trước) thuộc sản phẩm khí chủ yếu Ngày 16/5/2012, Thủ tướng Chính phủ có Văn số 634/TTg-KTN đồng ý cho dự án nhà máy sản xuất chế tạo động (Hyundai) Chu Lai -Trường Hải hưởng sách hỗ trợ theo định số 10/2009/QĐ-TTg ngày 16/1/2009 Thủ tướng Chính phủ chế hỗ trợ phát triển sản xuất sản phẩm khí trọng điểm danh mục sản phẩm khí trọng điểm, danh mục dự án đầu tư sản xuất sản phẩm khí trọng điểm giai đoạn từ năm 2009 đến năm 2015 ngày 22/6/2012 Khu kinh tế mở Chu Lai, UBND tỉnh Quảng Nam công ty ô tô Trường Hải khởi công Nhà máy sản xuất chế tạo động Chu Lai – Trường Hải, chuyên sản xuất động tơ Hyundai, dự án hồn thành góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa cho ngành cơng nghiệp tơ Việt Nam Với quốc gia đơng dân Việt Nam nhu cầu vận tải ô tô nhu cầu cấp thiết, bối cảnh đó, việc thiết kế chế tạo, thiết kế cải tạo xe giới cần thiết, cần đầu tư cho khoa học cơng nghệ, đáp ứng nhu cầu nước Để thiết kế chế tạo tơ cần phải có sở lý thuyết thiết kế chế tạo cụm nước Trong phương pháp xác định chế độ tải trọng