phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kỹ thuật hệ thống truyền lực của ôtô

-61- TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN -eOf - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đồ án: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CỦA ƠTƠ Ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN Mã ngành : 18.06.10 Mã ĐATN : 2/ ÑTTN/ 43 CKDL GVHD : PGS TS Nguyễn Văn Nhận SVTH : Đặng Lê Kiên Lớp : 43DLTT - SG Nha Trang 06/2006 Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -62- LỜI NÓI U Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -63- thuật ngữ biểu đạt tính chất đặc trưng xe cho phép khai thác cách có hiệu điều kiện vận hành khác Nói cách khác, tính xe đặc trưng cho chất lượng xe nhìn từ góc độ sử dụng Những tính xe giới bao gồm : - khả chuyên chở hành khách, hàng hoá với vận tốc cao điều kiện vận hành khác (điều kiện đường sá, thời tiết, v.v.) - gọi - khả sử dụng hiệu nguồn lượng trì hoạt động xe (xăng, dầu, nhiện liệu khí, điện, v.v.) Tính kinh tế nhiên liệu tiêu chất lượng quan trọng xe giới, chi phí lượng chiếm phần lớn tổng chi phí khai thác xe giới - gọi - tập hợp tính chất đảm bảo chuyển động xe theo quỹ đạo theo ý muốn người lái Tính điều khiển đặc trưng điều khiển quay vòng nhẹ nhàng, khả ổn định chuyển động thẳng xe - khả đảm bảo cho quÃng đường tính từ thời điểm bắt đầu phanh đến thời điểm xe dừng ngắn khả trì quỹ đạo xe theo ý muốn người lái trình phanh - khả đảm bảo cho xe không bị lật trượt điều kiện vận hành khác - gọi - khả chuyển động xe điều kiện đường xấu, đường vượt qua vật cản - khả đảm bảo cho người lái hành khách bị mệt mỏi, lại dễ dàng trình vận hành xe Ôtô đối tượng kỹ thuật có cấu trúc phức tạp nói chung hoạt động phận có ảnh hưởng đến phận khác, đồng thời chịu Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -64- tương tác phận khác Bởi vậy, mức độ tốt xấu tính thông thường kết tác động đồng thời nhiều phận ôtô nhiều yếu tố vận hành Tuy nhiên, hệ thống chức phận ôtô có ảnh hưởng mang tính định đến tính định, ví dụ : tính phanh hệ thống phanh định, tính điều khiển - hệ thống lái, tính kinh tế lượng - nguồn động lực, v.v (HTTL) ôtô hệ thống tập hợp cấu nối từ động tới bánh xe chủ động Mức độ tốt xấu tính động lực học ôtô định chủ yếu nguồn động lực hệ thống truyền lực Nguồn động lực ôtô thông dụng loại động đốt chạy loại nhiên liệu truyền thống xăng, dầu diesel, khí mỏ hoá lỏng Ngoài ra, động điện, động chạy lượng mặt trời, động đốt chạy nhiên liệu thay thế, v.v đà thử nghiệm thay động đốt chạy nhiên liệu truyền thống nhằm hạn chế nguy ô nhiễm môi trường nguy cạn kiệt nguồn lượng hoá thạch H 1-1 HƯ thèng trun lùc cđa «t« 1- Động cơ, 2- Ly hợp, 3- Hộp số, 4- Trun ®éng cardan, 5- Khíp nèi, 6- Vi sai, 7- Bánh xe chủ động Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -65- v Fw hw hg Fj Z1 T Fg Mf1 B Mk Gj G Ff1 Fk Z2 Mf2 A F f2 Fm a hm H.1-2 Lực momen tác dụng lên ôtô trình chuyển động G- Trọng lượng, Z - Phản lực vuông góc, Fg - Lực cản dốc, Ff - Lực cản lăn, Fw - Lực cản không khí, Fj - Lực quán tính, Fm - Lực kéo rơ moãc, Fk - Lùc kÐo, Mk - Momen kÐo, Mf - Momen cản lăn 1.2.1 trọng lượng (G) lực hút trái đất tác dụng lên khối lượng xe Trọng lượng có phương vuông góc với mặt đất, chiều thẳng đứng, điểm đặt trọng tâm xe Trong : G - Trọng lượng, [N] ; m - Khèi l­ỵng cđa xe, [kg] ; g - Gia tốc trọng trường, [m/s2] Đặng Lê Kiên g = 9,81 m/s2 - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -66- G1 T Fg G2 G a T Gy Z'' Y'' Gj G Z' Y' b H.1-3 Träng l­ỵng G1 - Trọng lượng phân bố cầu trước, G2- Trọng lượng phân bố cầu sau, Gj - Trọng lượng bám, Fg - Lực cản dốc, Gy - Lực trượt ngang 1.2.2 phản lực mặt đường Trong thực tế, mặt đường bánh xe vật cứng tuyệt đối nên chúng biến dạng tác dụng trọng lượng ôtô Mặt đường bánh xe tiếp xúc với vô số điểm tạo nên Tại điểm tiếp xúc bánh xe có phản lực thành phần tác dụng từ mặt đường Tổng tất lực thành phần gọi phản lực tổng hợp từ mặt đường hay gọi tắt Phản lực mặt đường có điểm đặt tâm vùng tiếp xúc Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -67- a) b) c) Gb Gb Gb FY Y Z Z Z 1 2 H 1-4 Vïng tiÕp xóc vµ tâm tiếp xúc bánh xe mặt đường 1- Vùng tiếp xúc, 2- Tâm tiếp xúc a) Bánh xe đứng yên, lực ngang, b) Bánh xe quay, lực ngang, c) Bánh xe quay, có lực ngang Để tiện nghiên cứu, người ta thường phân tích phản lực mặt đường thành thành phần : Z, X Y à Phản lực vuông góc (Z) - gọi - thành phần có phương vuông góc với mặt đường Z - Phản lực vuông góc tác dụng lên bánh xe trước, Z - Phản lực vuông góc tác dụng lên bánh xe sau, Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -68- Z = Gb1 cos a = Gj1 (1.2a) Z = Gb2 cos a = Gj2 (1.2b) · Ph¶n lực tiếp tuyến (X) - thành phần tác dụng mặt phẳng song song với mặt đường có phương phương chuyển động ôtô à Phản lực ngang (Y) - thành phần tác dụng mặt phẳng song song với mặt đường theo phương ngang a) b) w c) w Gb1 Gb1 Gb1 Fx Fx Fy Mf1 X1 X1 Z1 a1 Y1 Z1 Z1 X1 Y1 H 1-5 Phản lực mặt đường Gb1 - Trọng lượng phân bố bánh xe, Fx - Lực đẩy từ khung xe, Fy- Lực ngang, Z1- Phản lực vuông góc, X1- Ph¶n lùc tiÕp tuyÕn, Y1- Ph¶n lùc ngang, a1- Khoảng cách từ tâm trục bánh xe tâm tiếp xúc Khi bánh xe lăn mặt đường, vùng tiếp xúc không đối xứng qua mặt phẳng tâm bánh xe (H 1-3b, 1-3c) điểm đặt phản lực lệch so với đường tâm bánh xe đoạn a1 (H 1-4a) Để thuận tiện nghiên cứu, thay phản lực vuông góc Z có điểm đặt tâm tiếp xúc (H 1-4a) lực Z có điểm đường tâm bánh xe (Mf1) + Momen cản lăn bánh xe phía trước : Mf1 = Z1 a1 (1.2c) + Momen cản lăn bánh xe phía sau : (1.2d) Đặng Lê Kiên Mf2 = Z2 a2 - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -69- 1.2.3 Lực cản lăn Lực cản lăn (Ff) lực xuất ma sát bánh xe với mặt đường biến dạng bánh xe mặt đường Lực cản lăn có phương song song với chiều chuyển động xe, chiều ngược chiều chuyển động xe, điểm đặt tâm vùng tiếp xúc Trị số lực cản lăn xác định biểu thức : Ff = Ff1 + Ff2 = f1 Z1 + f2 Z2 (1.3a) : Ff - tổng lực cản lăn ; Ff1 , Ff2 - lực cản lăn bánh xe tr­íc vµ sau ; f1 , f2 - hƯ số cản lăn bánh xe trước bánh xe sau ; Z1 , Z2 - phản lực vuông góc bánh xe trước sau Nếu f1 = f2 , ta cã : Ff = f ( Z1 + Z2 ) = f G cosa (1.3b) 1.2.4 Lực cản dốc Lực cản dốc (Fg) lực xuất xe chuyển động đường dốc Lực cản dốc có phương song song với mặt đường, chiều ngược chiều chuyển động xe xe lên dốc chiều xe xuống dốc, điểm đặt trọng t©m cđa xe Fg = ± G sina (1.4a) ®ã : dÊu (+) øng víi tr­êng hỵp xe xng dốc ; dấu (-) xe lên dốc Để thuận tiện trình bày phân tích động lực học ôtô, người ta thường kết hợp thành lực có tên gọi (Fy) sau : Fy = Ff ± Fg = G ( f cosa ± sina ) = G y : y (1.4b) y = f cosa ± sina (1.4c) 1.2.5 Lực cản gió Lực cản gió (Fw) lực không khí tác dụng lên xe chuyển động Lực cản gió có phương song song với mặt đường, chiều ngược chiều chuyển động xe, tuỳ thuộc vào hướng gió tốc độ xe, điểm đặt tâm chắn gió Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG -70- TrÞ số lực cản gió thường xác định công thức thực nghiệm Theo [5], lực cản gió xác định sau : Fw = 0.5 ro cw A (v ± vo)2 (1.5) ®ã : ro - mật độ không khí quanh xe, [kg/m3] ; cw - hƯ sè c¶n giã ; A - tiÕt diƯn ngang ch¾n giã cđa xe, [m2] ; v - vËn tèc cña xe, [m/s] ; vo - vËn tèc chÝnh diƯn cđa giã, [m/s] TrÞ sè cđa tiÕt diƯn ngang ch¾n giã : A = 0.9 L.H - xe con, A = 0.5 - 0.6 m - xe môtô bánh chắn gió, A đ 1.2 m2 - xe môtô bánh có chắn gió 1.2.6 Lực quán tính Lực quán tính (Fj) lực cần thiết để gia tốc khối lượng chuyển động xe Lực quán tính xuất tốc độ xe thay đổi Lực quán tính có phương song song với mặt đường, chiều ngược với chiều gia tốc, điểm đặt trọng tâm xe Fj = Fj' + Fj'' F j' = G ×j g F j = d j × F j' = F j max = F j'' = d j × F j'' = d j × ; G ×j g G ×d j × j g (1.6a) G × d j × jmax g (1.6b) ®ã : Fj - tỉng lùc quán tính quy trọng tâm xe ; Fj - lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến ; Fj - lực quán tính khối lượng chuyển động quay (bánh đà, trục khuỷu, trục cardan , ), j - gia tèc cña xe ; dj - hƯ sè qu¸n tÝnh quay 1.2.7 Lùc kÐo Remoorque Lực kéo remorque (Fm) lực mà xe tác dụng lên remorque để kéo theo với tốc độ xe Phương lực kéo remorque qui ước song song với mặt đường, chiều ngược chiều chuyển động xe, điểm đặt điểm liên kết xe với remorque Fm = y SGm.i Đặng Lê Kiên (1.7) - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG - 143 -Khớp C1, C2 khớp điều khiển hai dòng mômen truyền vào CCHT Simpson Khớp ly hợp C1 nối mômen truyền từ OD vào bánh ngoại luân dÃy phía sau (R, P, C) thuộc bé trun Simpson, tÊt c¶ sè trun cho xe chạy tiến Khớp ly hợp C2 nối mômen truyền từ OD vào bánh mặt trời thuộc truyền Simpson, xe lùi cần khoá CCHT Simpson tạo nên số truyền thẳng Khi truyền thẳng C1, C2 đồng thời đóng, bánh mặt trời bánh ngoại luân quay tốc độ cho i=1 -Như trạng thái chủ động thay đổi: có lúc trục bánh mặt trời C2 hay C1 C2 đóng, có lúc trục bánh ngoại luân dÃy (R, P, C) C1 đóng Trục bị động trục chung bánh ngoại luân dÃy (F, P, C), giá hành tinh dÃy (R, P, C) Số truyÒn R C1 * * * C2 B1 * * * B2 * * * B3 * F1 F2 * * * B 3-5 Tóm tắt nguyên lý làm việc CCHT Simpson -Tổ hợp hai phần HSHT thực theo năm khả tiến lùi với chế độ làm việc à Khi đặt cần chän sè ë D: xe thùc hiƯn c¸c sè trun 1,2,3, OD với 1,2,3 truyền trạng thái D, với OD truyền trạng thái OD à Khi đặt cần chọn số 2, thực số truyền 1,2,3, OD nằm trạng thái (i=1) à Khi đặt cần chọn số L: thực số truyền 1,2, OD nằm trạng thái (i=1) Với trạng thái số 1khớp ly hợp B3 hỗ trợ cho F2 nhằm giảm tải cho cấu Cấu trúc nâng cao khả an toàn làm việc cho CCHT à Khi đặt cần chọn số số lùi, trạng thái truyền OD D (C0, F0 đóng), truyền Simpson có C2, B3 đóng Đặng Lê Kiên - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CK43-DLTT-SG - 144 à Khi đặt cần chọn số P (số đỗ), số N (số Mo), có khớp C0 đóng, lại trạng thái mở Khi đặt cần chọn số P, trục bị động khoá với vỏ xe không bị tự trôi Tổ hợp trạng thái làm việc HSHT gồm truyền OD truyền Simpson bảng Vị trí Vị trÝ cÇn HSHT P P R R N N D OD 2 L C0 * * * * * * * * * * * C1 C2 B0 B1 B2 * * * * * * * * * * * F0 * * B3 * * * * * * * * * * * * * * 3.2.3 CCHT kiÓu Ravigneaux Trong CCHT kiĨu Ravigneaux chia hai d¹ng bè trí: phương án A B - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com * * B 3-6 Tæ hợp trạng thái làm việc CCHT Toyota Crown Đặng Lê Kiên F2 * * * * * F1 CK43-DLTT-SG * * - 145 H.3-23 Sơ đồ cấu tạo CCHT kiều Ragvineaux Bánh hành tinh H2; Giá hành tinh G; Bánh hành tinh H1; Bánh mặt trời M1; Bánh mặt trời M2; Bánh ngoại luân N -Cấu tạo CCHT kiểu Ravigneaux gồm hai bánh mặt trời M1, M2 nèi víi hai trơc kh¸c nhau, hai nhãm bánh hành tinh H1, H2 ăn khớp với đặt chung giá hành tinh G, bánh ngoại luân N ăn khớp với H2, H1 ăn khớp với M2 Sơ đồ cấu tạo trình bày hình 4-29 tóm tắt nguyên lý làm việc bảng 4-8 Phương án A: CCHT kiểu Ravigneaux cho ba sè tiÕn 1,2,3 vµ mét sè lïi R Phương án B: CCHT kiểu Ravigneaux cho bốn số tiến 1,2,3,4 (số số truyền tăng) số lùi R -Tóm tắt nguyên lý làm việc với hai phương án trình bày bảng: Số truyền Phần tử chủ động Phần tử bị động Đặng Lê Kiên Phần tử khóa Phần tử chạy không - PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com C«ng thøc tÝnh i Khả Ưng chế tạo i dụng hộp số CK43-DLTT-SG - 146 M1 N G M1 N M2 M1+M2 N M1, M2 R G N M2 M2 rK r + K rM rM r 1+ k rM M2 N rN rM 1 rM 1+ G - M1, H1 1