Chuyên Đề Hệ Thống Truyền Lực Nghiên Cứu, Tính Toán, Thiết Kế Dây Đai Cao Su Chữ V Cho Hộp Số Cvt.pdf

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động.Nói một cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ



CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

ĐỀ TÀI : Nghiên cứu, tính toán, thiết kế dây đai cao su chữ V

cho hộp số CVT GVHD: TS Bùi Văn Hải

Sinh viên thực hiện:

Hà nội - 2023

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH IV LỜI MỞ ĐẦU VI

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VII

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 1

1.1 Lịch sử phát triển đèn chiếu sáng trên ô tô 1

1.1.1 Khái quát 1

1.1.2 Đèn xe trước thời kỳ sử dụng đèn điện: 1

1.1.3 Đèn sợi đốt được sử dụng và phổ biến trên xe hơi (thời kỳ 1910 – 1960) 3

1.1.4 Đèn Halogen ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kì 1960 – 1990): 4

1.1.5 Đèn Xenon ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kì 1990- đến nay) 5

1.2 Nhiệm vụ yêu cầu phân loại 9

1.2.1 Nhiệm vụ: 9

1.2.2 Yêu cầu 10

1.2.3 Phân loại 12

1.3 Hệ thống đèn trên ô tô 14

1.3.1 hệ thống đèn dầu 14

1.3.2 Hệ thống đèn hậu 19

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THÓNG CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG 20

2.1 Tổng quan về hệ thống chiếu sáng tự động 20

2.1.1 Giới thiệu về xe Toyota Vios 20

2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống chiếu sáng tự động trên ô tô 21

2.3 nguyên lý , cấu tạo của mạch điều khiển hệ thống chiếu sáng tự động trên ô

tô 22

2.3.1 Hệ thống tự bật đèn đầu 22

2.3.2 Hệ thống chuyển pha cốt tự động 24

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 27

3.1 Giới thiệu phần mềm 27

3.1.1 Phần mềm vẽ và mô phỏng proteus 27

3.1.2 Phần mền viết code arduno 28

3.2 Cấu tạo mạch mô phỏng hệ thống chiếu sáng tự động trên Proteus 29

3.2.1 Vi điều khiển arduno 29

3.2.2 Màn hình lcd 30

3.2.3 Quang trở 31

3.2.4 Rơ le 32

3.2.5 Biến trở 33

3.2.6 Điện trở 33

3.2.7 Nút bấm 34

3.2.8 Đèn led hiển thị 35

3.3 Lưu đồ thuật toán 36

3.4 Lập trình điều khiển vi điều khiển arduno bằng phần mềm arduno 37

3.5 Kết quả mô phỏng và nguyên lý hoạt động của hệ thống 37

KẾT LUẬN 39

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

PHỤ LỤC 1 1

PHỤ LỤC 2 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Đèn Carbua gắn trên xe đạp 3

Hình 1.2 Đèn halogen 4

Hình 1.3 Đèn Xenon 5

Hình 1.4 Cấu tạo đèn xenon 6

Hình 1.5 Đèn bi xenon trên xe Audi 7

Hình 1.6 Đèn pha sử dụng led 7

Hình 1.7 Đèn pha (trái) và đèn hậu (phải) dạng mành của Hella tại Frankfurt 8

Hình 1.8 Công nghệ đèn LED thông minh trên chiếc Volkswagen 9

Hình 1.9 Hệ thống chiếu sáng 9

Hình 1.10 Đồ thị cường độ ánh sáng trên mặt đường 11

Hình 1.11 Đèn pha 15

Hình 1.12 đèn pha ô tô 16

Hình 1.13 Hai chế độ chiếu sáng 17

Hình 1.14 Cụm đèn đầu 19

Hình 1.15 Đèn sương mù 19

Hình 1.16 Cụm đèn hậu 19

Hình 2.1 Toyota Vios 1.5E MT 2010 20

Hình 2.2 Hệ thống chiếu sáng thông minh 21

Hình 2.3 Nguyên lí cơ bản của hệ thống chiếu sáng 22

Hình 2.4 Bố trí cảm biến ánh sáng trên xe 23

Hình 2.5 Cách hoạt động auto ligh 23

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tự động bật đèn đầu 24

Hình 2.7 Nguyên lí của cảm biến ánh sáng 25

Hình 2.8 hệ thống chuyển pha tự động 26

Hình 3.1 Giao diện arduno 28

Hình 3.2 Cấu tạo của arduno uno r3 29

Hình 3.3 Màn hình lcd 16x2 30

Hình 3.4 Quang trở 32

Hình 3.5 Rơ le 32

Hình 3.6 Biến trở 33

Hình 3.7 Điện trở 34

Hình 3.8 Nút bấm 35

Hình 3.9 Đèn led 35

Hình 3.10 lưu đồ thuật toán 36

Hình 3.11 mạch mô phỏng trên proteus ( khi trời sáng ) 37

Hình 3.12 mạch mô phỏng trên proteus ( khi trời tối) 37

LỜI MỞ ĐẦU

Trong quá trình tìm hiểu về đề tài làm btl môn Chuyên đề hệ thống

truyền lực, nhóm em đã chọn lọc và tìm được cho mình một đề tài phù hợp với

khả năng và lĩnh vực nghiên cứu của mình Nhóm em đã đề xuất chọn cho mình

đề tài “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế dây đai chữ V cho hộp số CVT” và đã được bộ môn và giáo viên hướng dẫn cho phép đăng ký thực hiện đề tài.

Trong quá trình hoàn thành đồ án, em đã gặp nhiều khó khăn nhưng với sự giúp đỡ của TS Bùi Văn Hải và các thầy cô trong bộ môn Công nghệ kỹ thuật ô

tô giúp đỡ cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ.

Dù cố gắng thực hiện nhưng do kiến thức còn thiếu và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những sai sót, vì vậy em rất mong sự xem xét, giúp đỡ chỉ bảo của quý thầy cô cùng các bạn để bài làm của em được tốt hơn.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ô tô là một trong những phương tiện được sử dụng phổ biến trong mọi ngành,mọi lĩnh vực khác nhau Nước ta cùng với sự đi lên của nền kinh tế quốc dân thì ôtô làphương tiện không thể thiếu, đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân

Do mức sống của con người ngày càng cao nên sự đòi hỏi về phương tiện vàtiện nghi ngày càng khắt khe Hiện nay ôtô được trang bị HTTL vô cấp có CVT đãxuất hiện ngày nhiều hơn và được rất nhiều hãng xe ứng dụng như Nissan, Ford,Audi Đặc điểm của loại xe được trang bị HTTL có CVT là giúp người lái giảm bớtthao tác, xe chuyển số êm dịu,giảm tiêu hao nhiên liệu Do đó việc nghiên cứu, tìmhiểu về HTTL có CVT trên ô tô là rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn trong công tác họctập cũng như ứng dụng vào thực tiễn sau này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ

Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động.Nói một cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duynhất với một tốc độ cực đại nhất định Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phátcùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sử dụng hộp

số Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao đểbiến mô men xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành( khởi hành, tăngtốc, leo dốc…) Các số có thể cài theo cách thông thường bằng tay hoặc tự động

I.Công dụng – Yêu cầu – Phân loại

1.Công dụng

Hộp số dùng để :

-Thay đổi tốc độ và mô men truyền (hay lực kéo) trên các bánh xe -Thay đổi chiều chuyển động của xe (tiến hoặc lùi)

-Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực

Trên một số ô tô chức năng thay đổi mô men truyền có thể được đảm nhậnnhờ một số cụm khác(hộp phân phối ,cụm cầu xe )nhằm tăng khả năng biến đổ mômen đáp ứng điều kiện làm việc mở rộng của ô tô

2.Yêu cầu

Hộp số cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

-Có dãy tỷ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền tối

ưu, phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải

-Phải có hiệu suất truyền lực cao

-Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinhcác tải trọng động khi làm việc

Đối với các hộp số sử dụng bộ truyền có cấp, khi chuyển số thường xảy rathay đổi giá trị tốc độ và mô men gây nên tải trọng động Hạn chế các xung lực và

mô men biến động cần có các bộ phận ma sát (đồng tốc, khớp ma sát, bộ truyềnthủy lực )cho phép làm đều tốc độ của các phần tử truyền và nâng cao độ bền, độtin cậy trong làm việc của hộp số

-Đảm bảo tại một thời điểm làm việc chỉ gài vào một số truyền nhấtđịnh một cách chắc chắn(cơ cấu định vị ,khóa hãm,bảo vệ )

-Kết cấu phải nhỏ gọn, dễ điều khiển thuận tiện trong bảo dưỡng vàsửa chữa.

-Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị khác

3 Phân loại

Tùy theo theo yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:

* Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền : Hộp số vô cấp và hộp số có cấp -Hộp số vô cấp được dùng để tạo thành HTTL vô cấp, trong đó hộp số có

tỷ số truyền biến đổi liên tục, trong khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đếncao và ngược lại Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: Biến mô men thủy lực, bộtruyền đai đặc biệt Nếu mô men động cơ làm việc làm việc ở giá trị nhất định, sựbiến đổi mô men sau hộp số vô cấp là đường liên tục, do vậy các bộ truyền này cònđược gọi là bộ truyền liên tục trong khoảng tỷ số truyền R cho trước Ví dụ trênbiến mô thủy lực khoảng R có thể đạt tới 2,7 trên bộ truyền đai đặc biệt có thểR=4,5

-Hộp số có cấp ,tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô Tỷ

số truyền hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau do vậy còn được gọi bộtruyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bên tronghộp số

HTTL của ô tô có thể được tập hợp bởi các bộ truyền vô cấp và hộp số

có cấp

* Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng :

-Các bánh răng ăn khớp ngoài với các trục cố định: Hộp số thường -Kết hợp các bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài có trục di động:Hộp số hành tinh

* Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số :

-Điều khiển bằng tay

-Điều khiển tự động

-Điều khiển bán tự động

II.Một số loại hộp số phổ biến hiện nay:

1 Hộp số thường (MT)

1.1 Phân loại hộp số thường được phân loại theo số trục của hộp số

Các bánh răng , , , , , , , , , , , , bánh răng được chế tạo liền với trục sơ cấp Các bánh răng trên trục thứ cấp , , , được quay trơn trên trục Còn các bánh răng , , , , trên trục trunggian được cố định trên trục Các ống gài liên kết then hoa với trục và có các vấurăng ở 2 phía để ăn khớp với các bánh răng cần gài.

-Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, mômen từ trục sơ cấp truyềnqua cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồitới trục thứ cấp

-Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, mômen được truyền từ trục

sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng

số 4 ra trục thứ cấp

-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứcấp được nối với nhau, mômen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp

-Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, mômen được truyền từ trục

sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng

ZL1-ZL1’, ZL2-Z1’, rồi tới trục thứ cấp

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền

- Hiệu suất cao

Nhược điểm:

- Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang số nên giảm tính

êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số

2 Hộp số tự động (AT)

Hình 1.3 Hộp số tự động Hiện nay có rất nhiều hộp số tự động, chúng được cấu tạo theo một vàicách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng làgiống nhau.

- Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song)

- Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson

- Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux

Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau:

- Bộ biến mô

- Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai)

- Hệ thống điều khiển chuyển số (thường là hệ thống thủy lực hoặc hệ thốngthủy lực điện từ) để điều khiển các ly hợp và phanh đai

Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson):

- Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và

thường xuyên phải chuyển số

- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động của

động cơ và sức cản của mặt đường

- Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra một

cách liên tục trong khoảng nhỏ

- Giảm độ ồn khi làm việc

- Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao.

- Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường

- Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém

3 Hộp số ly hợp kép (DCT)

Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ôtô người Pháp tên

là Adolphe Kegresse được biết đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển loại

xe half-track (với bánh lốp đằng trước và bánh xích phía sau), giúp chiếc xe có thểvượt qua nhiều loại địa hình phức tạp Năm 1939, Kegresse đã có những ý tưởngđầu tiên về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép Nhưng không may là tình hình tàichính bất lợi đã ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự án này

Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máytính đã tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để pháttriển xa hơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việc nghiêncứu và phát triển hệ thống ly hợp kép Năm 1982, những mẫu xe đua được trang bị

hệ thống ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành công trong các giải đua

xe thế giới

Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xeđua và hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên phongtrong việc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép Hiện nay những chiếc xe trang bị côngnghệ DCT được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang sản xuất lớn như:Volkswagen, Audi, Porsche…

1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục

sơ cấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly hợp 1; 8:bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR:

Cặp bánh răng số

4 Hộp số vô cấp CVT (continuously variable transmission)

1: bánh đai đầu vào 2: bánh đai đầu ra 3: đai

Hình 1.5 Hộp số CVT

Không giống như những hộp số tự động truyển thống, hộp số vô cấp CVTkhông có các cặp bánh răng ăn khớp để tạo tỷ số truyền Điều này có nghĩa là nókhông có sự ăn khớp giữa các bánh răng Loại CVT thông thường nhất hoạt độngtrên một hệ thống bánh đai và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp và

liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các vịtrí số.

Cấu tạo của hộp số vô cấp gồm:

- Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao

- Một hệ bánh đai có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ

- Một hệ bánh đai đầu ra dẫn đến bánh xe

- CVT cũng có bộ vi xử lí và các cảm biến để theo dõi và điều khiển

Mỗi bánh đai được tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 22 độ

và đặt đối diện với nhau Một dây đai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón này.Dây đai hình chữ V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì có ma sátcao,hạn chế trượt tuy nhiên lai có nhược điểm là không truyền được công suất lớn

và tuổi thọ không cao Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữachúng Khi hai khối hình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh vàbán kính của dây đai quấn quanh bánh đai sẽ giảm đi Khi hai khối hình nón này ởgần nhau thì bán kính của dây đai tăng lên CVT có thể sử dụng áp suất thủy lựchoặc lò xo để tạo ra lực cần thiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón

Hệ bánh đai và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhauthành một cặp Một trong số đó là bánh đai chủ động được nối với trục quay củađộng cơ Bánh đai chủ động cũng được gọi là bánh đai đầu vào bởi vì nó nhận nănglượng trực tiếp từ động cơ đưa vào hộp số Bánh đai thứ hai gọi là bánh đai bị độngnối với bánh đai chủ động hay còn gọi là bánh đai đầu ra và nó truyền momen đếntrục truyền động dẫn đến bánh xe

Khi một bánh đai tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữcho dây đai luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số các tỷ

số truyền từ mức thấp nhất cho đến cao nhất Về mặt nguyên lý, hộp số CVT hoạtđộng với vô số cấp độ có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào, đối với bất cứ loại động

cơ và tốc độ xe nào của xe

Điều đặc biệt là CVT vẫn có chế độ sang số bằng tay Bộ điều khiển có thể

ra lệnh cho dây đai chuyển lên vị trí khác một cách đột ngột, không theo kiểu tuần

tự Tuy nhiên, các hãng vẫn khuyến cáo khả năng tiết kiệm xăng chỉ tốt ở kiểu tựđộng

Ưu điểm:

- Tạo cảm giác điều khiển mềm và êm hơn

- Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu nên giảm khí thải, thân thiện với môitrường

- Tăng tốc tốt hơn

Nhược điểm:

- Công nghệ chế tạo phức tạp, các chi tiết phải được tính toán và chế tạochính xác