Đồ án tính toán kiểm nghiệm và thiết kế hệ thống truyền Động sử dụng hộp số tự Động và hộp số cơ khí Đề tài khảo sát và tính toán hộp số xe subaru wrx

Đặc biệt, hộp số làmột trong những bộ phận quyết định trực tiếp đến hiệu suất vận hành và tốc độ của xe.Các dòng xe có thể vận hành hiệu suất cao như Subaru WRX được trang bị những động

-*** ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÀ HỘP SỐ CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN HỘP SỐ XE SUBARU WRX

GVHD : Ths TRẦN MINH HỔ

SVTH : NGÔ HOÀNG QUÂN

LÊ VĂN THANH

NGUYỄN VĂN NGUYÊN

LỚP : AE21A4B

MỤC LỤ

C

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ XE SUBARU WRX 7

1.1.Lịch sử phát triển 7

1.2 Thông số kỹ thuật 14

1.3 Các h thống và công ngh trên Ô tô Subaru WRX ệ ệ 15

1.3.1 Subaru Symmetrical AWD (cho độ bám đường bền bỉ) 15

1.3.2 Hệ thống treo tiêu chuẩn 16

1.3.3 Vô lăng hình chữ D và hệ thống lái bánh răng kép tỷ số truyền nhanh 17

1.3.4 Hộp số hiệu suất cao Subaru với lẫy chuyển số 17

1.3.5 Hệ thống phanh hiệu suất Brembo 18

1.3.6 Bánh xe hợp kim 18 inch 18

1.3.7 Công nghệ an toàn 20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 21

2.1 Công dụng 21

2.2 Phân loại 21

2.3 Yêu cầu 22

2.4 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỘP SỐ 23

2.4.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý 23

2.4.2 Cấu tạo của hộp số ba trục được thể hiện trên 30

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN 34

3.1 Các thông số cơ bản của h p số ộ 34

3.1.1 Tỷ số truyền số thấp nhất – số cao nhất của hộp số ô tô 34

3.1.2 Số cấp hộp số ô tô: 35

3.1.3 Tỷ số truyền trung gian của hộp số ô tô: 35

3.2 Nguyên nhân hư hỏng hộp số Subaru WRX 2.0L Turbo I4: 37

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 38

4.1.2 Ưu điểm và nhược điểm 39

4.1.3 Ý nghĩa 39

4.1.4 Kết luận tổng quát 39

4.2 Tài liệu tham khảo 40

TÀI LIỆU 40

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Logo tiền thân của SubaruHình -1

Hình 1.2: Subaru 1500, mẫu xe đầu tiên của hãng năm 1954Hình -2

Hình 1.3: Subaru 360, mẫu xe đầu tiên được sản xuất năm 1958

Hình 1.4: Subaru 1000 ra mắt

Hình 1.5: Subaru Leone ra đời

Hình 1.6: Subaru Justy ra mắt

Hình 1.7: Ra mắt mẫu Impreza WRX

Hình 1.8: Ra mắt mẫu Legacy Outback

Hình 1.9: Subaru ra mắt Impreza WRX STI

Hình 1.10: Subaru Tribeca ra mắt

Hình 1.11: Trụ sở công ty Subaru

Hình 1.12: Subaru giới thiệu BRZ

Hình 1.13: Subaru ra mắt hệ thống EyeSight Driver Assist

Hình 1.14: Subaru Ascent, mẫu SUV 3 hàng ghế đầu tiên của hãng

Hình 1.15: Hệ thống treo

Hình 1.16: Hệ thống treo tiêu chuẩn

Hình 1.17: Vô lăng hình chữ D

Hình 1.18: Hộp số sàn 6 cấp

Hình 1.21: Công nghệ hỗ trợ người lái Eyesight 4.0

Hình 2.1: Hộp số hai trục

Hình 2.2: Cấu tạo của hộp số

Hình 2.3: Cấu tạo chung của hộp số

Hình 2.4: Cấu tạo vỏ hộp số

Hình 2.5: Cấu tạo chi tiết các bộ phận của hộp số

Hình 2.6: Cấu tạo trục khuỷu, thanh truyền, bánh răng, ổ bi, ổ trục

Hình 2.7: Cấu tạo bộ bánh răng

Hình 2.8: Cấu tạo thực tế của hộp số ba trục

Hình 2.9: Dòng truyền mômen khi gài số 1

Hình 2.10: Dòng truyền mômen khi gài số 2

Hình 2.11: Dòng truyền mômen khi gài số 3

Hình 2.12: Dòng truyền mômen khi gài số 4

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Thông số kỹ thuật của WRX 14

LỜI MỞ ĐẦU

Ô tô là một phương tiện vận tải quan trong của hệ thống giao thông đường bộ Trong hoạtđộng cộng đồng, ô tô được sử dụng hết sức đa dạng và linh hoạt chuyên chở người vàhàng hóa với các khoản cách khách nhau trên mọi địa hình khác nhau Đặc biệt, hộp số làmột trong những bộ phận quyết định trực tiếp đến hiệu suất vận hành và tốc độ của xe.Các dòng xe có thể vận hành hiệu suất cao như Subaru WRX được trang bị những động

cơ mạnh mẽ kết hợp cùng hệ thống truyền động linh hoạt nhằm đạt được tối ưu hóa khảnăng tăng tốc và ổn định khi vận hành

Mẫu xe Subaru WRX với động cơ 2.0L Turbo I4 nổi bật nhờ khả năng sản xuất sinh côngsuất lớn, giúp mang lại những trải nghiệm mạnh mẽ và thể thao Tuy nhiên, để khai tháctối đa hiệu suất của động cơ, hệ thống hộp số cần được thiết kế và tối ưu hóa một cáchhợp lý Hộp số của Subaru WRX không chỉ đảm bảo khả năng truyền động linh hoạt màcòn giúp duy trì tốc độ ổn định của xe khi tăng tốc và phanh gấp Điều này càng trở nênquan trọng trong những điều kiện khắc nghiệt, nơi mà tính an toàn và độ bền của hệthống truyền động cần được đặt lên hàng đầu

Trong chủ đề này, chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát và tính toán chi tiết về hộp của xeSubaru WRX phiên bản động cơ 2.0L Turbo I4 Nghiên cứu này bao gồm các công việcphân tích nguyên lý hoạt động của hộp số, tính toán các thông số kỹ thuật số cần thiết vàđưa ra những cải tiến phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả truyền động và đáp ứng nhu cầuvận hành của xe Kết quả nghiên cứu sẽ không chỉ cung cấp cái nhìn rõ hơn về hộp số củaSubaru WRX (2.0L Turbo I4) mà còn đóng góp những thông tin giá trị quý giá cho côngviệc thiết kế và hệ thống tối ưu truyền động trên các dòng xe thể thao hiện đại

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ XE SUBARU WRX 1.1.Lịch sử phát triển

1953: Fuji Heavy Industries (FHI), tiền thân của Subaru, được thành lập từ một

công ty sản xuất máy bay Công ty quyết định mở rộng sang lĩnh vực sản xuất ô tô

Hình 1.1: Logo tiền thân của Subaru

1954: Subaru 1500, mẫu xe đầu tiên của hãng, ra đời với số lượng sản xuất giới

hạn chỉ 20 chiếc

Hình 1.2: Subaru 1500, mẫu xe đầu tiên của hãng năm 1954

1958: Subaru 360 được giới thiệu, là mẫu xe đầu tiên được sản xuất hàng loạt

và có giá thành hợp lý, trở thành một trong những chiếc "xe dân" phổ biến nhất tại Nhật Bản

Hình 1.3: Subaru 360, mẫu xe đầu tiên được sản xuất năm 1958

1966: Subaru 1000 ra mắt, là mẫu xe đầu tiên của hãng sử dụng động cơ boxer

nằm ngang Đây là cột mốc quan trọng, khởi đầu cho truyền thống của Subaru về động

cơ boxer

Hình 1.4: Subaru 1000 ra mắt

1968: Nissan mua cổ phần của FHI, trở thành cổ đông lớn và hợp tác chặt chẽ

trong lĩnh vực sản xuất xe hơi

1972: Subaru Leone ra đời, là mẫu xe đầu tiên trên thế giới trang bị hệ dẫn động

bốn bánh AWD cho xe thương mại Điều này giúp Subaru khác biệt và được đánh giá cao về khả năng off-road

Hình 1.5: Subaru Leone ra đời

1977: Subaru bắt đầu mở rộng sang thị trường Mỹ, nhanh chóng thu hút khách

hàng với tính năng AWD và động cơ boxer

1984: Subaru giới thiệu mẫu xe 4WD Turbo Wagon, một mẫu xe 4WD hiệu

suất cao, giúp Subaru nổi bật hơn trong phân khúc xe địa hình

1987: Subaru Justy ra mắt, trở thành mẫu xe đầu tiên trang bị hộp số biến thiên

vô cấp (CVT), đánh dấu sự sáng tạo của Subaru trong công nghệ hộp số

Hình 1.6: Subaru Justy ra mắt

1992: Subaru giới thiệu mẫu Impreza WRX – phiên bản hiệu suất cao của

dòng xe Impreza, giúp thương hiệu này gắn liền với hình ảnh thể thao

Hình 1.7: Ra mắt mẫu Impreza WRX

1994: Ra mắt mẫu Legacy Outback, mẫu xe SUV cỡ trung, trở thành lựa chọn

phổ biến tại Mỹ nhờ khả năng off-road và sự tiện nghi

Hình 1.8: Ra mắt mẫu Legacy Outback

1995: Subaru bắt đầu tham gia Giải đua xe WRC (World Rally Championship)

và đạt nhiều thành công, nâng cao hình ảnh thể thao và bền bỉ của thương hiệu

2002: Subaru ra mắt Impreza WRX STI – một phiên bản hiệu suất cực cao của

WRX, giúp hãng khẳng định danh tiếng trong dòng xe thể thao

Hình 1.9: Subaru ra mắt Impreza WRX STI

2003: Subaru Tribeca, mẫu SUV cỡ lớn đầu tiên của hãng, được giới thiệu.

Hình 1.10: Subaru Tribeca ra mắt

2008: Toyota mua cổ phần trong FHI, bắt đầu mối quan hệ hợp tác chiến lược

lâu dài giữa Toyota và Subaru

2012: Subaru giới thiệu BRZ, mẫu xe thể thao hợp tác phát triển với Toyota

(Toyota 86) Đây là một mẫu coupe thể thao, sử dụng động cơ boxer và hệ dẫn động cầu sau

Hình

Subaru giới thiệu BRZHình 1.11: Trụ sở công ty Subaru

2013: Subaru ra mắt hệ thống EyeSight Driver Assist, một bước tiến lớn trong

công nghệ an toàn với các tính năng hỗ trợ như phanh khẩn cấp và kiểm soát hành trình thích ứng

Hình 1.13 Subaru ra mắt hệ thống EyeSight Driver Assist

2018: Subaru Ascent, mẫu SUV 3 hàng ghế đầu tiên của hãng, được giới thiệu

tại thị trường Mỹ, đáp ứng nhu cầu của gia đình đông người

Hình 1.14: Subaru Ascent, mẫu SUV 3 hàng ghế đầu tiên của hãng

2020: Subaru tuyên bố mục tiêu giảm thiểu khí thải carbon và chuyển đổi sang các dòng xe điện

2021: Subaru giới thiệu Solterra, mẫu SUV chạy điện đầu tiên của hãng, cũng

là kết quả hợp tác với Toyota

1.2 Thông số kỹ thuật

Mức tiêu hao nhiên liệu (L/100km) 11.3

Bảng 1: Thông số kỹ thuật của WRX

1.3 Các hệ thống và công nghệ trên Ô tô Subaru WRX

1.3.1 Subaru Symmetrical AWD (cho độ bám đường bền bỉ)

Hình 1.15: Hệ thống treo

Một trong những tính năng hiệu suất cốt lõi của WRX luôn là Hệ dẫn động bốnbánh toàn thời gian đối xứng Một thiết kế cân bằng, được thử nghiệm theo thời gian được tinh chỉnh qua nhiều thập kỷ kinh nghiệm đua xe, nó tạo ra sự ổn định đồng đều

và phân phối lực tối ưu để có lực kéo tối đa trên mọi loại bề mặt Đây là chiếc xe thể thao dẫn động bốn bánh toàn thời gian có thể xử lý mọi thứ từ đường đua đến đường phố cho đến đoạn đường đất quanh co yêu thích của bạn

1.3.2 Hệ thống treo tiêu chuẩn

Hình 1.16: Hệ thống treo tiêu chuẩn

Với khả năng xử lý chính xác sắc bén, bạn có thể tận dụng tối đa mọi góc cua trong WRX 2024 Tất cả là nhờ hệ thống treo được tinh chỉnh theo đường đua với kỹ thuật lấy cảm hứng từ xe đua như thanh chống lật phía sau được gắn trực tiếp vào khung gầm để kiểm soát độ nghiêng tuyệt vời và cải thiện khả năng lái cũng như khung gầm cứng và lốp mùa hè hiệu suất cao WRX TR mới có hệ thống treo được tinh chỉnh độc quyền được thiết kế để mang lại phản ứng hiệu suất cao hơn nữa Với phiên bản WRX GT, bạn thậm chí có thể thay đổi khả năng xử lý chỉ bằng một nút bấm với bộ giảm chấn điều chỉnh điện tử

1.3.3 Vô lăng hình chữ D và hệ thống lái bánh răng kép tỷ số truyền nhanh.

Hình 1.17: Vô lăng hình chữ D

Mọi bộ phận của buồng lái WRX đều được thiết kế để lái xe hiệu suất cao thoải mái, tự tin và vô lăng hình chữ D là trung tâm của nó Với trọng lượng và cảm giác tuyệt vời, nó mang đến cho bạn khả năng kiểm soát công thái học và phản ứng gần như tức thời từ hệ thống lái bánh răng kép tỷ số truyền 13,5:1 cực nhanh

1.3.4 Hộp số hiệu suất cao Subaru với lẫy chuyển số

Hộp số Subaru Performance Transmission với chức năng kiểm soát chuyển số

tự động có thể kết hợp sự tiện lợi của hộp số tự động với lẫy chuyển số bằng ngón tay

và chế độ số tay 8 cấp Hộp số này có logic chuyển số mạnh mẽ với phản ứng nhanh hơn và thông minh hơn với thao tác của người lái so với hộp số tự động thông thường,

do đó, mọi chuyến đi đều có thể thú vị và hấp dẫn hơn

Để cải thiện khả năng xử lý và sự thoải mái khi lái, WRX 2024 được xây dựng trên Nền tảng toàn cầu Subaru, sử dụng thép cường độ cao để tăng độ cứng và độ cứngxoắn, cùng với chất lượng bền lâu và cabin yên tĩnh hơn

WRX 2024 có hệ thống đa phương tiện STARLINK với tích hợp Apple

CarPlay ® và Android Auto, cho phép bạn xem và kiểm soát điều hướng, âm nhạc, podcast và các nội dung và ứng dụng khác mà không cần cắm điện thoại thông minh Màn hình cảm ứng 11,6 inch độ phân giải cao hiện là tiêu chuẩn cho năm 2024 và cung cấp khả năng điều khiển trực quan các tính năng giải trí và điều hướng Ghép nối Bluetooth không dâyvận và hành điện thoại thông minh rảnh tay cho phép kết nối an toàn và dễ dàng với các ứng dụng và nội dung yêu thích của bạn

1.3.5 Hệ thống phanh hiệu suất Brembo

Bộ kẹp phanh cố định sáu piston phía trước và hai piston phía sau, cùng với

rô-tơ thông gió lớn hơn xung quanh giúp cải thiện khả năng phản hồi, điều chế và chống phai màu để có hiệu suất phanh tối ưu

1.3.6 Bánh xe hợp kim 18 inch

WRX GT thu hút mọi ánh nhìn tại mọi đèn giao thông với thiết kế nan hoa nhiều lớp của bộ la-zăng hợp kim 18 inch có lớp sơn xám mờ độc quyền.

Công nghệ hỗ trợ người lái EyeSight:

Hình 1.20: Công nghệ hỗ trợ người lái EyeSight

Tiêu chuẩn mới cho năm 2024, Công nghệ hỗ trợ người lái EyeSight giám sát chuyển động của giao thông, tối ưu hóa kiểm soát hành trình và cảnh báo bạn khi bạn lắc lư ra khỏi làn đường của mình Tính năng phanh tự động trước va chạm thậm chí cóthể áp dụng lực phanh tối đa và dừng hẳn xe trong những tình huống khẩn cấp Hệ thống lái khẩn cấp tự động có thể giúp bạn tránh va chạm bằng cách cung cấp hỗ trợ lái tự động và phanh trước va chạm nếu xác định có đủ không gian để can thiệp Kiểm soát hành trình thích ứng tiên tiến với chức năng giữ làn đường có thể giảm bớt căng thẳng khi lái xe bằng cách hỗ trợ điều khiển tay lái, phanh và bướm ga – cả trong giao thông hàng ngày và những chuyến đi đường dài

1.3.7 Công nghệ an toàn

Hình 1.21: Công nghệ hỗ trợ người lái Eyesight 4.0

Với giá trị cốt lõi luôn đặt an toàn lên hàng đầu, Hãng xe Subaru không ngừng tinh chỉnh, thử nghiệm và kiểm tra lại các tính năng an toàn nâng cao trong suốt hơn

50 năm và tất nhiên không thể không nhắc đến chúng trong phiên bản Subaru WRX

2024 mới nhất

Với bộ steoreo camera kép cải tiến và cập nhật trên cả phần mềm điều khiển và

bộ nhận dạng hình ảnh, Công nghệ Hỗ Trợ người lái Eyesight 4.0 mang đến cho ngườilái sự an tâm hơn trên đường

Hệ thống giám sát người lái DMS (phụ thuộc vào điều kiện môi trường và kỹ thuật) luôn theo dõi người lái xe để giúp đảm bảo bạn tập trung vào con đường phía trước

Tại Nhật Bản, WRX Wagon hoàn toàn mới, bản xe cho thị trường nội địa của WRX Wagon đã giành được giải thưởng Xe của năm 2020 – 2021 Hội đồng bình

Subaru WRX được coi là một lựa chọn phù hợp cho cả những người yêu thể thao và đi trong đô thị Khả năng vận hành thể thao, hệ thống lái ổn định, kích thước nhỏ gọn và tiện ích hàng ngày là những yếu tố quan trọng giúp WRX thích hợp cho cả hai mục đích sử dụng và sự yêu thích của người dùng.

Sự tái sinh của Subaru WRX 2024 đã thổi một làn gió mới vào huyền thoại thể thao này Với sức mạnh, phong cách và công nghệ tiên tiến, chiếc xe này đánh dấu một bước tiến lớn và mang đến trải nghiệm lái cho người dùng Đây không chỉ là chiếc

xe thể thao mang ý nghĩa biểu tượng mà còn là hiện thân của sự sáng tạo và đam mê trong ngành ô tô

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ

2.1 Công dụng

Hộp số là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền lực của động cơ Nó cóvai trò đảm bảo tỉ số truyền của động cơ và cầu dẫn động tương ứng với từng chế độ vậnhành khác nhau của xe để phù hợp với từng điều kiện vận hành khác nhau như khi xetăng tốc hay giảm tốc độ Nói một cách dễ hiểu thì hộp số là một bộ phận hỗ trợ tăng,giảm tốc độ của động cơ bằng bánh răng và biến nó thành mô-men xoắn truyền động đếncác bánh xe Nhờ đó, động cơ sẽ hoạt động với vòng tua máy lý tưởng nhất, giúp cho xe

di chuyển trên các cung đường ổn định và êm ái Các dòng xe có hộp số tiêu chuẩnthường có từ 5 – 10 tốc độ khác nhau

2.2 Phân loại

Hộp số là bộ phận trong xe có tác dụng truyền lực từ khối động cơ đến hệ dẫnđộng truyền đến bánh xe giúp xe có thể di chuyển Nhờ việc thay đổi tỷ số truyền giúpthay đổi các mô men xoắn ở các bánh xe từ đó giúp tăng giảm tốc độ của xe Các loại hộp

số thường thấy trên xe ô tô hiện nay:

- Hộp số sàn (Manual Transmission)

- Hộp số tự động (Automatic Transmission)

- Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuous Variable Transmission)

Các dòng xe thương mại của hãng Subaru trang bị trên xe của mình hộp số vô cấpCVT như xe Subaru Forester, Subaru Outback, … Vậy, hộp số vô cấp có ưu điểm gìkhiến Subaru lại chọn để sử dụng trên các dòng xe bán chạy của mình?

2.3 Yêu cầu

Hộp số vô cấp trang bị trên Subaru là loại hộp số tự động vô cấp CVT(Continuously Variable Transmission) hay còn gọi là hệ thống biến thiên vô cấp CVT.Đây là loại hộp số có thể thay đổi liên tục tỷ số truyền của động cơ mà không cần phânloại theo từng cấp số Nó giúp tạo ra tỷ số truyền thông qua hệ thống dây curoa và 2 hệpulley mà không cần sử dụng bộ truyền bánh răng như các hộp số ô tô truyền thống khác.Hộp số tự động vô cấp CVT của Subaru sử dụng một sợi xích và ròng rọc để truyền lựctới các bánh thông qua hệ thống dây đai và 2 pulley Các ròng rọc được kết nối bằng dâythép có chiều rộng thay đổi, giúp dễ dàng kiểm soát tỷ lệ công suất động cơ với tốc độ xe.Những ròng rọc này còn được gọi là biến thiên vô cấp vì chúng có chiều rộng không giớihạn và có thể dễ dàng thay đổi Subaru sử dụng Subaru Lineartronic CVT, loại hộp số vôcấp dẫn động bằng xích đầu tiên trên thế giới Subaru Lineartronic CVT cho khả năngphân phối lực tuyệt vời và khả năng tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn Cuối cùng, SubaruLineartronic CVT là kết quả của sự nghiên cứu và phát triển không ngừng của cácchuyên gia Subaru nhằm mang đến cho khách hàng những trải nghiệm tuyệt vời nhất.Hộp số Subaru Lineartronic CVT của Subaru thiết kế đặt thẳng hàng với động cơ Boxertrứ danh của hãng Hộp số giúp truyền lực từ động cơ đến hệ dẫn động S-AWD (hệ dẫnđộng bốn bánh toàn thời gian) giúp các dòng xe Subaru hoạt động hiệu quả nhất, xử lýmượt mà, mạnh mẽ, tăng tốc nhanh, tiết kiệm nhiên liệu Subaru Lineartronic CVT chophép động cơ hoạt động lâu hơn và bền bỉ hơn, giúp tối ưu hóa khả năng vận hành và tiếtkiệm nhiên liệu của xe Subaru trên những cung đường khắc nghiệt Hầu hết các xeSubaru hiện nay đều được trang bị tiêu chuẩn là hộp số tự động vô cấp CVT cùng động

cơ boxer, hệ dẫn động bốn bánh S-AWD và hệ thống khung gầm SGP của Subaru kếthợp với nhau để đảm bảo khả năng cân bằng tuyệt vời và hiệu suất cao