Xây dựng quy trình thiết kế và đánh giá hệ thống truyền lự vô ấp sử dụng bộ truyền đai kiểu cvt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BẠCH THẢO NGUYÊN XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÔ CẤP SỬ DỤNG BỘ TRUYỀN ĐAI KIỂU CVT Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô xe chuyên dụng NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HOAN Hà Nội – Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131836381000000 MỤC LỤC Trang TRANG BÌA PHỤ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 11 1.1 Giới thiệu chung phát triển ô tô hệ thống truyền lực 11 1.2 Giới thiệu hệ thống truyền lực khí nói chung 15 1.2.1 Ly hợp 16 1.2.2 Hộp số 16 1.2.3 Trục đăng 17 1.2.4 Cầu chủ động 17 1.3 Tổng quan hệ thống truyền lực vô cấp kiểu CVT 18 1.3.1 Nguyên lý hoạt động CVT 19 1.3.2 Các dạng HTTL vô cấp kiểu CVT 20 1.3.3 Các đặc điểm HTTL vô cấp kiểu CVT 25 1.4 Ưu nhược điểm HTTL vô cấp kiểu CVT 28 1.4.1 Ưu điểm CVT 28 1.4.2 Nhược điểm 29 1.5 Mục đích, nội dung phương pháp nghiên cứu luận văn 30 1.5.1 Mục tiêu luận văn 30 1.5.2 Nội dung luận văn 30 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu 31 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHỐI HỢP ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 32 2.1 Đặc tính động đốt 32 2.1.1 Đường đặc ngồi động 33 2.1.2 Đường đặc tính tốc độ cục hay đường đặc tính phận 36 2.1.3 Tính kinh tế nhiên liệu 37 2.2 Hệ thống truyền lực tơ 39 2.2.1 HTTL khí có cấp 39 2.2.2 Đặc tính HTTL có biến mơ men 50 2.2.3 Đặc tính HTTL vơ cấp sử dụng truyền đai CVT 56 Chương TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC PHỐI HỢP GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÔ CẤP KIỂU CVT 60 3.1 Tính tốn kéo chuyển động thẳng tơ có HTTL khí 60 3.1.1 Các số liệu ban đầu 60 3.1.2 Xây dựng đặc tính ngồi động 61 3.1.3 Xây dựng đồ thị cân lực kéo 63 3.1.4 Đồ thị nhân tố động lực học 66 3.1.5 Gia tốc ơtơ 70 3.2 Tính tốn HTTL vô cấp kiểu CVT 72 3.2.1 Nhiệm vụ tính tốn kéo thiết kế HTTL vơ cấp 72 3.2.2 Xác định tỷ số truyền cho cụm chi tiết HTTL vô cấp CVT 72 3.2.3 Xây dựng đặc tính kéo cho HTTL kiểu CVT thiết kế 74 3.3 So sánh đặc tính kéo tơ lắp HTTL khí thường có HTTL vơ cấp sử dụng truyền đai kiểu CVT 79 3.4 Xác định vùng làm việc hiệu động có CVT 79 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC 85 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Những nội dung trình bày luận văn tơi thực với hướng dẫn khoa học PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan, thầy giáo, cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội với giúp đỡ bạn bè, đồng nghiệp Nội dung Luận văn hoàn toàn phù hợp với tên Đề tài đăng ký phê duyệt Hiệu trưởng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết luận văn trung thực TÁC GIẢ LUẬN VĂN Bạch Thảo Nguyên DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CVT continuously variable transmission HTTL Hệ thống truyền lực HTTLCKĐG Hệ thống truyền lực khí đơn giản HS Hộp số ĐCĐT Động đốt ĐTN Đặc tính ngồi BBMM Bộ biến mơ men CĐT Chuyển động thẳng DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Tỷ số truyền thiết kế truyền động ô tô 49 Bảng 3.1 Các thông số xe Corolla Altis 1.6 60 Bảng 3.2 Kết tính tốn đặc tính ngồi động xe Altis 1.6 62 Bảng 3.3 Kết tính tốn lực kéo xe Toyota Altis 1.6 65 Bảng 3.4 Kết tính tốn nhân tố động lực học 67 Bảng 3.5 Kết tính tốn gia tốc xe Toyota Altis 1.6 70 Bảng 3.6 Kết tính tốn lực kéo tơ có HTTL vơ cấp 75 Bảng 3.7 Kết tính tốn nhân tố động lực học gia tốc 77 Bảng 3.8 Bảng so sánh chất lượng động lực học HTTL khí HTTL vô cấp 79 Bảng 3.9 Giá trị công suất, mơ men động theo số vịng quay trục khuỷu 80 đường đặc tính tiết kiệm nhiên liệu DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Chiếc xe George Selden thiết kế vào năm 1877 11 Hình 1.2 Hệ thống truyền lực tơ 15 Hình 1.3 Các cụm chi tiết HTTL vơ cấp 18 Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý truyền động đai 19 Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo hộp số vơ cấp kiểu VaRiomatic 20 Hình 1.6 Cơ cấu đảo chiều quay Variomatic 21 Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo hộp số vô cấp kiểu Continusly variable transaxle 22 Hình 1.8 Các trạng thái làm việc hộp số Continusly variable transaxle 23 Hình 1.9 Hệ thống truyền lực ECVT tơ LANCIA Y 10 Selectronic 24 Hình 1.10 Phối hợp hoạt động động HTTL 25 Hình 1.11 Đặc tính động đốt với đường đẳng nhiên liệu động xăng 26 Hình 2.1 Đường đặc tính tự điều chỉnh động điêzen 33 Hình 2.2 Đường đặc tính tốc độ ngồi động xăng 34 Hình 2.3: Đường đặc tính cục 36 Hình 2.4 Biều đồ tiêu thụ động xăng 38 Hình 2.5 Biểu đồ động (sơ đồ hình củ hành), lượng tiêu hao nhiên liệu riêng động xăng 39 Hình 2.6 Biểu đồ vận tốc/tốc độ động cơ, tỷ số truyền hộp số 40 Hình 2.7 Giá trị tham khảo tỷ số truyền hộp số với dạng xe khác 41 Hình 2.8 Những tốc độ thiết kế xác định i A, cho hệ thống truyền lực 43 Hình 2.9 Lựa chọn tỷ số truyền cao ô tô 44 Hình 2.10 Lựa chọn tỷ số truyền hệ thống truyền lực số vòng quay để tăng tính kinh tế nhiên liệu 45 Hình 2.11 Đồ thị tốc độ động xe buýt số dải truyền lực 47 Hình 2.12 Các bước số Ảnh hưởng đồ thị lực kéo đồ thị vận tốc/tốc 49 độ động (đồ thị cưa) Hình 2.13 Sơ đồ biến mơ thủy lực 50 Hình 2.14 Đồ thị đặc tính khơng thứ ngun biến mơ thủy lực 53 Hình 2.15 Đặc tính tải trọng hệ thống động cơ- biến mô thủy lực 54 Hình 2.16 Đường đặc tính hệ thống động cơ- biến mơ thủy lực 55 Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý truyền động đai 56 Hình 2.18 Đồ thị lực kéo tơ có HTTL vơ cấp 58 Hình 2.19 Đồ thị đặc tính động lực học tơ có HTTL vơ cấp 59 Hình 3.1 Đường đặc tính ngồi động xe Toyota Altis 1.6 63 Hình 3.2 Đồ thị lực kéo chuyển động thẳng xe Toyota Altis 1.6 66 Hình 3.3 Đồ thị nhân tố động lực học ô tô corolla Altis 1.6 67 Hình 3.4 Đồ thị gia tốc ơtơ corolla Altis 1.6 71 Hình 3.5 Đồ thị lực kéo chuyển động thẳng tơ có HTTL vơ cấp 76 Hình 3.6 Đồ thị nhân tố động lực học tơ có HTTL vơ cấp 78 Hình 3.7 Đồ thị gia tốc ơtơ có HTTL vơ cấp 78 Hình 3.8 Đồ thị lực kéo ôtô lắp CVT chế độ tiết kiệm nhiên liệu 81 Hình 3.9 Vùng lực kéo ô tô ứng với đường đặc tính tiết kiệm nhiên liệu 82 LỜI NĨI ĐẦU Truyền lực vô cấp sử dụng truyền đai kiểu CVT (continuously variable transmission), khái niệm Leonardo da Vinci đưa từ 500 năm trước Tuy nhiên phải đến năm 1989 xuất xe đầu sử dụng hộp số vô cấp CVT Ngày hộp số vô cấp CVT dần thay cho hộp số khí có cấp hộp số tự động sử dụng bánh hành tinh số loại xe Có nhiều hãng tơ, bao gồm: General Motors, Audi, Honda Nissan sử dụng hệ thống truyền động CVT cho dòng xe Loại hộp số CVT có điểm chung vận hành hệ thống bánh đai ròng rọc (pulley) thông minh, cho phép thay đổi tỉ số truyền cách liên tục giới hạn định mà không khơng có ngắt qng bước số So với số sàn (HTTL khí có cấp) thấy số tự động có ưu điểm bật như: tự động đổi số, mô-men truyền liên tục, động lực khơng bị ngắt qng Thích nghi với loại đường, điều khiển dễ dàng, an toàn thoải mái cho người sử dụng; tải trọng động nhỏ, tuổi thọ chi tiết cao Kết cấu gọn nhẹ, vận hành êm dịu khơng có tượng “giật” sang số, khả đáp ứng tốt với loại tải trọng điều kiện đường xá Tuy CVT có nhiều nhược điểm kết cấu phức tạp, giá thành cao, khó sửa chữa nhược điểm lớn loại hộp số phạm vi công suất bị giới hạn khả tải dây đai, độ bền tuổi thọ dây đai Kiểu hộp số CVT cấu tạo đơn giản thực tế việc tính tốn thiết kế cơng nghệ chế tạo lại phức tạp Các chi tiết phải tính tốn thiết kế xác, đặc biệt phải lựa chọn chế độ phối hợp làm việc tốt động với HTTL vô cấp CVT Trong thiết kế HTTL động cơ- HTTL- ô tô có mối liên hệ chặt chẽ kết cuối trình thiết kế HTTL đánh giá vận tốc tơ Do vấn đề đặt thiết kế HTTL q trình làm việc tơ động hoạt động chế độ tốt (mô men lớn để tạo lực kéo lớn tăng tốc nhanh, lượng tiêu hao nhiên liệu nhỏ, độ hao mòn thấp) Đây vấn đề tương đối khó khăn, xe sử dụng HTTL vô cấp CVT hệ thống thường bao gồm cụm chi tiết phức tạp biến mô men hộp số sử dụng dây đai Việc tính tốn, thiết kế ghép nối phối hợp làm việc chúng với động để đạt chất lượng động lực học tốt cho xe vấn đề đặc biệt khó khăn, cần phải có nghiên cứu sâu rộng để giải điều Xuất phát từ thực tế trên, tơi chọn đề tài: “Xây dựng quy trình thiết kế đánh giá hệ thống truyền lực vô cấp sử dụng truyền đai kiểu CVT” Với mục đích “trên sở lý thuyết chung HTTL ô tô hiểu biết thân HTTL vô cấp từ phân tích đưa quy trình thiết kế HTTL vô cấp kiểu CVT hợp lý đánh giá ưu nhược điểm HTTL này” Đây lĩnh vực nghiên cứu mẻ tương đối phức tạp, hy vọng kết đề tài góp phần đáng kể khai thác, sử dụng loại xe tơ có HTTL kiểu CVT Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan, thầy giáo, cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội với giúp đỡ bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này! Hà nội, ngày 01 tháng 01 năm 2013 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Bạch Thảo Nguyên 10