Tiểu luận hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực không chỉ là trái tim của một chiếc xe, mà còn là một phần quan trọng quyết định đến hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và trải nghiệm lái xe. Trên thị trường ô tô ngày nay, đối mặt với áp lực ngày càng tăng về việc giảm thiểu ảnh hưởng của xe đối với môi trường và tăng cường tính an toàn, các nhà sản xuất đều đang đưa ra những cải tiến đột phá trong công nghệ truyền lực. Trong phạm vi của tiểu luận này, chúng tôi sẽ tập trung vào việc phân tích và đánh giá hệ thống truyền lực trên Toyota Innova 2020. Chúng tôi sẽ đi sâu vào cấu trúc, tính năng và hiệu suất của hệ thống này, nhằm hiểu rõ hơn về cách mà Toyota đã tích hợp công nghệ và kỹ thuật vào mô hình này để đáp ứng đa dạng các yêu cầu của người lái và người sử dụng.

MỤC LỤC MỤC LỤC .1 DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 LỜI NÓI ĐẦU .5 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA INNOVA 2020 6 1.1 Vai trò của hệ thống truyền lực trên ô tô .6 1.2 Các bộ phận chính trong HTTL 9 1.3 PHÂN LOẠI HTTL 10 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA INNOVA 2020 12 2.1 Nguyên lý cấu tạo 12 2.2 Truyền lực kiểu dây đai thang 14 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA INNOVA 2020 17 3.1 Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 17 3.2 Hệ số thích ứng của hệ thống truyền lực 19 3.3 Hiệu suất của HTTL 20 3.3.1 Tổn hao công suất trong HTTL 20 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG PHANH ABS .21 4.1 Giới thiệu về phần mềm Matlab 21 4.2 Sơ đồ mô phỏng 22 4.3 Mô phỏng các cụm hệ thống 23 4.3.1 Xilanh chính 23 4.3.2 Khối cụm van điều khiển (ABS) 24 4.4 Khối cơ cấu bánh xe 24 4.4.1 Mô hình mô phỏng xilanh công tác 1(CT1) .24 4.4.2 Mô hình mô phỏng xilanh công tác 2(CT2) .24 4.4.3 Mô hình mô phỏng xilanh công tác 3(CT3) .25 4.4.4 Mô hình mô phỏng xilanh công tác 4(CT4) .25 4.5 Khối bộ điều khiển điện tử ECU .26 4.6 Khối mô hình chuyển động thẳng của ô tô 26 4.7 Kết quả mô phỏng 27 4.7.1 Trường hợp 1: 27 4.7.2 Trường hợp 2: .28 4.7.3 Trường hợp 3: 29 KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 DANH MỤC HÌNH ẢNH hình 1.1Đặc tính kéo lý tưởng cùa ôtô và khả năng đáp ứng của động cơ đốt trong 6 hình 1.2 Vùng làm việc của ô tô với hệ thống truyền lực có cấp 7 hình 2.1Sơ đồ nguyên lý các hệ thống truyền lực cơ khí vô cấp 10 hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý cùa bộ truyền đai 12 hình 3.1 Đồ thị quan hệ tốc độ động cơ và vận tốc của ôtô 15 hình 3.2 Sơ đồ các bộ phận tạo tỉ số truyền của hệ thống truyền lực 16 hình 3.3 Tổn hao công suất trong HTTL .18 hình 4.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển phanh ABS 20 hình 4.2 Mô hình mô phỏng xilanh chính 21 hình 4.3 Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 1 22 hình 4.4 Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 2 23 hình 4.5 Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 2 23 hình 4.6 Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 4 .23 hình 4.7 Sơ đồ bộ điều khiển điện tử ECU 24 hình 4.8 Sơ đồ động lực học của xe .25 hình 4.9 đồ thị vận tốc 25 hình 4.10 đồ thị quãng đường phanh 25 hình 4.11 Đồ thị vận tốc .25 hình 4.12 đồ thị vận tốc .26 hình 4.131 26 hình 4.14 26 hình 4.15 26 hình 4.4.16 26 5 LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển và đòi hỏi sự tiên tiến cả về công nghệ và hiệu suất, việc nghiên cứu và đánh giá các hệ thống truyền lực trên các mô hình xe là một phần quan trọng của sự phát triển toàn diện của ngành này Trong tiểu luận này, chúng tôi sẽ đưa ra một cái nhìn chi tiết về hệ thống truyền lực trên một trong những mô hình xe nổi bật của Toyota - Toyota Innova 2020 Hệ thống truyền lực không chỉ là trái tim của một chiếc xe, mà còn là một phần quan trọng quyết định đến hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và trải nghiệm lái xe Trên thị trường ô tô ngày nay, đối mặt với áp lực ngày càng tăng về việc giảm thiểu ảnh hưởng của xe đối với môi trường và tăng cường tính an toàn, các nhà sản xuất đều đang đưa ra những cải tiến đột phá trong công nghệ truyền lực Trong phạm vi của tiểu luận này, chúng tôi sẽ tập trung vào việc phân tích và đánh giá hệ thống truyền lực trên Toyota Innova 2020 Chúng tôi sẽ đi sâu vào cấu trúc, tính năng và hiệu suất của hệ thống này, nhằm hiểu rõ hơn về cách mà Toyota đã tích hợp công nghệ và kỹ thuật vào mô hình này để đáp ứng đa dạng các yêu cầu của người lái và người sử dụng Hơn nữa, thông qua việc nghiên cứu chi tiết này, chúng tôi hy vọng có thể đưa ra những nhận xét và phân tích sâu sắc, từ đó đóng góp vào việc hiểu rõ hơn về tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực truyền lực ô tô và nhìn nhận về sự đóng góp của Toyota trong hành trình tiến lên của ngành công nghiệp ô tô hiện đại 6 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA INNOVA 2020 1.1 Vai trò của hệ thống truyền lực trên ô tô Hệ thống truyền lực (HTTL) trên ôtô đóng vai trò của bộ phận kết nối động cơ với các bánh xe chủ động, giúp cho xe có thể chuyển động trên các loại đường xá theo điều kiện sừ dụng cụ thể Về bản chất, hệ thống truyền lực là hệ thống truyền công suất của động cơ tới các bánh xe chủ động Nếu gọi hiệu suất cùa HTTL là T thì mối quan hệ giữa công suất cực đại của động cơ Nemax với lực kéo tại các bánh xe chủ động Pli và vận tốc chuyển động của ôtô V được viết như sau: Pk  V Nemax T (1.1) Biều thức trên được mô tả bằng đồ thị là một đường hyperbol như trên hình 1.1 Đồ thị này thường đuợc gọi là đặc tính kéo lý tưởng, nó thể hiện khả nâng sử dụng tối đa công suất của động co để đáp úng các điều kiện chuyển động của ôtô 7 hình 1.1Đặc tính kéo lý tưởng cùa ôtô và khả năng đáp ứng của động cơ đốt trong Trên thực tế, phạm vi hoạt động của ôtô rất rộng, nên lực kéo tại bánh xe và vận tốc chuyến động phải có khả năng thay đổi đề đáp ứng các điều kiện chuyển động cụ thể đặc tính kéo như trên hình 1.1 thì vùng làm việc khả dĩ cùa ôtô nằm bên dưới đuờng đặc tính lý tường và đường giới hạn khả năng bám.Với đặc tính kéo như trên hình 1.1 thì vùng làm việc khả dĩ cùa ôtô nằm bên dưới đuờng đặc tính lý tường và đường giới hạn khả năng bám Tuy nhiên, động cơ sừ dụng trên ôtô hiện nay chủ yếu vẫn là động cơ đốt trong tồn tại dưới hai dạng là động cơ xăng và động cơ diesel Các loại động cơ này không đáp ứng được vùng làm việc mong muốn theo đặc tính lý tướng, mà nó chi có thế cung cấp lực kéo trong phạm vi giới hạn cùa đặc tính làm việc cùa nó (vùng trăng trên hình 1.1) Như vậy, không thể kết nối trực tiếp động cơ với các bánh xe chủ động cùa ôtô mà cần có bộ phận truyền và biến đồi các thông số cùa động cơ sao cho phù hợp với điều kiện chuyển động thực tế Bộ phận này chính là hệ thống truyền lực 8 cùa ôtô Để làm được điều này, hệ thống truyền lực được thiết kế như một bộ biến đổi mômen với hệ số biến đối được gọi là tỷ số truyền Đối với HTTL có cấp, mỗi tý số truyền tương ứng với một đường đặc tính lcéo Chẳng hạn, trên hình 1.2 thể hiện dặc tính kéo của ôtô có trang bị hệ thống truyền lực cơ khí 4 cấp cùng với các đường lực càn chuyền động và đường mô tả giới hạn bám giữa bánh xe và đường Vùng làm việc của ôtô chính là vùng tráng trên đồ thị Có thể nhận thấy rằng, hệ thống truyền lực có cấp chi có thể tạo được vùng làm việc theo đúng đặc tính kéo lý tường nếu nó có vô số cấp Trên thực tế điều này không thể thực hiện được Vì vậy, tùy theo mục đích sừ dụng và điều kiện làm việc của từng loại ôtô người ta lựa chọn số cấp số cùa hệ thống truyền lực sao cho phù hợp hình 1.2 Vùng làm việc của ô tô với hệ thống truyền lực có cấp HTTL vô cấp (Continuously Variable Transmission, viết tắt là CVT) thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục Nhờ đó, nó có thề cung cấp đường đặc tính tương tự như đặc tính lý tưởng trong vùng biến thiên tỷ số truyền của nó Tuy nhiên, các loại truyền lực vô cấp trên ôtô hiện nay có vùng biến thiên tỷ số truyền 9 tương đối hẹp nên không đáp ứng được trọn vẹn mọi điều kiện chuyển động của ôtô Vì vậy, các bộ truyền vô cấp thường được sừ dựng song hành với bộ truyền cơ khí truyền thống Chẳng hạn, biến mô thủy lực luôn được sử dung cùng với một hộp số cơ khí, còn bộ truyền đai vô cấp thì phái đi cùng với một hộp giảm tốc bánh răng 1.2 Các bộ phận chính trong HTTL Để đảm bảo được các nhiệm vụ nêu trên, HTTL của ôtô bao gồm những bộ phận chức nâng chính như ly hợp, hộp số, truyền động các-đăng và cầu chù động Ly hợp là bộ phận có nhiệm vụ ngắt và nối đường truyền công suất từ động cơ tới HTTL và đảm bào cho ôtô khới hành một cách êm dịu Hiện nay, trên các loại ôtô sử dụng chù yếu ly hợp ma sát cho HTTL cơ khí và ly hợp thủy lực (hoặc biến mô thủy lực) cho hộp số thùy cơ Hộp số là bộ phận đàm nhiệm chức năng thay đồi tý số truyền trong HTTL Trong đại đa số trường hợp, hộp số sử dụng trên ôtô hiện nay là hộp số kiểu bánh răng Việc thay đổi tỳ số truyền đuợc thực hiện bằng cách thay đổi đường truyền qua các bộ truyền bánh răng Đối với HTTL vô cấp thì hộp số được thay bằng bộ biến đổi mômen (đai xích, con lăn, thủy lực) có tỷ số truyền thay đổi liên tục Truyền động các-đăng đảm bảo việc kết nối trục ra của hộp sổ với trục vào cầu chủ động trong trường hợp động cơ đặt xa cầu chù động và hai trục cần liên kết không đồng trục với nhau Trên ôtô con dẫn động cầu trước với động cơ đặt ờ phía đầu xe thì không có truyền động các-đăng do toàn bộ HTTL được bố trí trong cùng một khối Cầu chủ động là bộ phận cuối cùng trong hệ thống, nó truyền mômen tới các bánh xe chủ động Trong cầu chủ động thường cố ba bộ phận: truyền lực chính, vi sai và các bán trục Truyền lực chính về bản chất là bộ phận giảm tổc, có nhiệm vụ 18 hình 3.6 Sơ đồ các bộ phận tạo tỉ số truyền của hệ thống truyền lực Như vậy, tý số truyền cùa hệ thống truyền lực được tính như sau: it icihi0 (1.4) Tỷ số truyền ih là của cụm hộp số cùa ôtô Đối với các loại ôtô có tài trọng không lớn, hộp số thường được cấu tạo thành một cụm Tỷ số truyền của truyền lực chính io trong cầu chủ động thường được tạo bơi một hoặc hai cặp bánh răng (côn hoặc trụ) đặt ớ trung tâm cầu với tý số truyền nẳm ưong khoáng từ 2  7 Trên cầu chủ động của các loại ôtô tải có tải trọng lớn, đế có tý số truyền io > 7, người ta bố trí thêm bộ giảm tốc ờ hai bên bánh xe được gọi là truyền lực cuối Tỷ số truyền động học thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc trục ra và trục vào: - Tỷ số truyền động lực học thể hiện mối quan hệ giữa mômen trên trục ra và Tiômen trên trục vào: 19 Chẳng hạn, đối với biến mô thủy lực thì tỳ số truyền động lực học thường được gọi là hệ số biến mô, đạt được giá trị tối đa khi biến mô trượt hoàn toàn, nghĩa là khi V=0 3.2 Hệ số thích ứng của hệ thống truyền lực Hệ số thích ứng thể hiện vùng biến thiên tỷ số truyền của hệ thống truyền lực, nó được xác địnli như sau: Trong đó: iT max là tỷ số truyền lớn nhất cùa hệ thống truyền lực; iT min là tỷ số truyền nhỏ nhất; ih1 là tỷ số truyền của hộp số ở cấp số 1, ihz là tỷ số truyền ờ cấp số z (cấp số cao nhất) Hệ sô thích ứng phụ thuộc chủ yếu vào: - Công suất riêng cùa động cơ (công suất ưên một kg khối lượng cùa ôtô); - Hệ số thích ứng của động cơ; - Mục đích sử dụng ôtô 3.3 Hiệu suất của HTTL 3.3.1 Tổn hao công suất trong HTTL Khi truyền qua HTTL, một phần công suất bị mất đi do nhiều nguyên nhân khác nhau Tồn thất trong hệ thống truyền lực làm giảm công suất truyền tới các bánh xe chủ động