Bài tiểu luận Phân tích động học cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞSỞ 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ KHOA CƠ KHÍ KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY - THIẾT THIẾTKẾ KẾMÔN MÔNHỌC HỌC TRUYỀN TRUYỀNĐỘNG ĐỘNGCÔNG CÔNGSUẤT SUẤT ĐềĐềtài: tài:Phân Phântích tíchđộng độnghọc họcCơ Cơcấu cấuhành hànhtinh tinhkiểu kiểuSimpson Simpsontrong tronghộp hộpsốsốtựtự động động GIÁO VIÊN LỚP: HƯỚNG CƠ ĐIỆN DẪN: TỬ-K53 TH.S.NGUYỄN VĂN CHÍ SINH VIÊN NHÓM: 06THỰC HIỆN: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN Nguyễn Văn Thuận HỮU CHÍ SINH VIÊN THỰC Võ HIỆN: Đăng Thuận Võ Đình Tính NguyễnTrường Văn Thuận Nguyễn Tiếng Võ Đăng Thuận Nguyễn Trường Tiếng LỚP: CƠ ĐIỆN TỬ-K53 NHÓM: 06 Võ Đình Tính TPTP HCM - 2015 HCM – 2015 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Nhận xét GVHD ………………,Ngày……tháng……năm 20…… Giáo viên hướng dẫn Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT SC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Thiết Kế Môn Học TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT NHÓM Tên tóm tắt yêu cầu, nội dung tập lớn: Phân tích động học Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson hộp số tự động Nội dung thuyết minh, yêu cầu : Tổng quan điều khiển hộp số tự động ưu nhược điểm hộp số hành tinh (SVTH: Nguyễn Văn Thuận) Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, hộp số hành tinh, cụm chi tiết hệ thống (SVTH: Võ Đăng Thuận) Các khả làm việc hộp số hành tinh (SVTH: Nguyễn Trường Tiếng) Đánh giá so sánh mặt động học hộp số hành tinh kiểu Simpson kiểu Ravigneaux (SVTH: Võ Đình Tính) Kết luận đánh giá (SVTH: Nhóm ) GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II MỤC LỤC Tổng quan điều khiển hộp số tự động ưu nhược điểm hộp số hành tinh : 1.1, Khái quát 1.2, Lịch sử phát triển 1.3, Phân loại 1.4, Các phận chức 1.4.1, Biến mô thủy lực 1.4.2, Bộ bánh hành tinh 1.4.3, Hệ thống điều khiển thủy lực 1.4.4, Liên kết điều khiển tay 1.4.5, Bộ truyền động cuối 1.4.6, Dầu hộp số tự động 1.4.7, Vỏ hộp số 1.5, Chức hộp số tự động: 1.6, Điều kiện làm việc hộp số tự động 1.7, Ưu , nhược điểm hộp số tự động 2, Điều khiển hộp số tự động 10 2.1, Điều khiển tự động trình sang số thủy lực 10 2.2, Điều khiển tự động trình sang số điện tử 10 1, Ưu điểm hộp số hành tinh 15 2, Khuyết điểm hộp số hành tinh 15 Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, hộp số hành tinh, cụm chi tiết hệ thống : 16 2.1.Cấu tạo: 16 2.2.Nguyên lý vận hành: 18 Các khả làm việc hộp số hành tinh : 23 3.1 Bộ bánh hành tinh: 23 3.2 Các khả làm việc hộp số hành tinh a Giảm tốc: 24 b Dẫn động trực tiếp: 25 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II c Tăng tốc: 26 d Đảo chiều: 27 3.3 Bộ truyền bánh hành tinh ba tốc độ (kiểu Simpson): 28 Đánh giá so sánh mặt động học hộp số hành tinh kiểu Simpson kiểu Ravigneaux: 29 4.1 Quan hệ động học dãy hành tinh 29 4.2 Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson 31 a.Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson kiểu đơn giản 31 b Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson tổ hợp 32 4.3 CCHT kiểu Simpson 35 a Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc 35 b.Cấu tạo CCHT ôtô VOLKSWAGEN AUDI 37 c.Cấu tạo CCHT ôtô TOYOTA CROWN 38 4.4 CCHT kiểu Ravigneaux 41 a Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc 41 b.Cấu tạo nguyên lý làm việc HSHT ôtô OPEL 44 c.Cấu tạo, nguyên lý làm việc HSHT ôtô FORD 45 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận Tổng quan điều khiển hộp số tự động ưu nhược điểm hộp số hành tinh : 1.1, Khái quát Trên xe sử dụng hộp số thường, lái xe phải thường xuyên nhận biết tải tốc độ động để chuyển số cách phù hợp Khi sử dụng hộp số tự động, nhận biết lái xe không cần thiết Việc chuyển đến vị trí số thích hợp thực cách tự động theo tải động tốc độ xe Với xe có hộp sốtự động người lái xe không cần phải suy tính cần lên số xuống số Các bánh tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe mức đạp bàn đạp ga Một hộp số mà việc chuyển số bánh điều khiển ECU (Bộ điều khiển điện tử) gọi ECT-Hộp số điều khiển điện tử, hộp số không sử dụng ECU gọi hộp số tự động thuỷ lực Hiện hầu hết xe sử dụng ECT Đối với số kiểu xe phương thức chuyển số chọn tuỳ theo ý muốn lái xe điều kiện đường xá Cách giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính vận hành xe tốt 1.2, Lịch sử phát triển Ngay từ năm 1900, ý tưởng loại hộp số tự động chuyển số kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo Đến năm 1938, hộp số tự động đời hãng GM giới thiệu Oldsmobile trang bị hộp số tự động Việc điều khiển ô tô đơn giản hóa không bàn đạp ly hợp Tuy nhiên chế tạo phức tạp khó bảo dưỡng sửa chữa nên sử dụng Đến năm 70 Hộp số tự động thực hồi sinh hàng loạt hãng ô tô cho loại xe với hộp số tự động kèm Từ đến hộp số tự động phát triển không ngừng dần thay cho hộp số thường Khi đời, hộp số tự động loại có cấp điều khiển hoàn toàn thủy lực Để xác hóa thời điểm chuyển số để tăng tính an toàn sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển điện tử (ECT)ra đời Vẫn chưa hài lòng với cấp tỷ số truyền ECT, nhà sản xuất ôtô nghiên cứu, chế tạo thành công loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (hộp số tự động vô cấp) vào năm cuối kỷ XXcụ thể sau : GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận + Hộp số tự động (HSTD), theo công bố tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, đời vào 1934 hãng Chysler Ban đầu HSTD sử dụng Ly hợp thủy lực Hộp sốhành tinh, điêu khiển hoàn toàn van trượt thủy lực, sau chuyển sang dùng Biến mômen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày dùng AT + Tiếp sau hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy sĩ) Phần lớn HSTD thời kỳ dùng hộp số hành tinh 3, cấp sở truyền hành tinh bậc tự kiểu Willson, kết cấu AT + Sau năm 1960 HSTD dùng ô tô tải ô tô buýt với Biến mômen thủy lực hộp số khí có cặp bánh ăn khớp ngoài, kết cấu AT + Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số thủy lực điện tử), loại ngày sử dụng + Một loại HSTD khác hộp số vô cấp sử dụng truyền đai kim loại (CVT) với hệ thống điều khiển chuyển số thủy lực điện tử, (cũng dạng HSTD) + Ngày bắt đầu chế tạo loại truyền động thông minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ động băng chân ga) tình mặt đường, HSTD có số truyền … Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD gọi hệ thống truyền lực khí thủy lực điện tử, khu vực có nhiều ứng dụng kỹ thuật cao, phát triển nhanh chóng, chẳng hạn, gần xuất loại hộp số có khả làm việc theo hai phương pháp chuyển số: tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích người sử dụng Hiện để đáp ứng nhu cầu khách hàng để tăng tính an toàn sử dụng, nhà chế tạo cho đời loại hộp số điều khiển điện tử có thêm chức sang số cần hộp số thường Ngày hộp số tự động sử dụng rộng rãi xe du lịch, chí xe 4WD xe tải nhỏ Ở nước ta, hộp số tự động xuất từ năm 1990 xe nhập từ Mỹ châu Âu Tuy nhiên khả công nghệ hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa khó khăn nên sử dụng Hiện nay, với tiến khoa học kỹ thuật, công nghệ chế tạo hộp số tự động hoàn chỉnh, hộp số tự động khẳng định tính ưu việt dần thay cho hộp số thường 1.3, Phân loại Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận a.Phân loại theo tỉ số truyền : - Hộp số tự động vô cấp: cấp: Là loại hộp số có khả thay đổi tự động, liên tục tỷ số truyền nhờ thay đổi bán kính quay puly - Hộp số tự động có cấp : Khác với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo cấp số nhờ truyền bánh b.Phân loại theo cách điều khiển: Theo cách điều khiển chia hộp số tự động thành hai loại, chúng khác hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số thời điểm khóa biến mô Một loại điều khiển hoàn toàn thủy lực, loại điều khiển điện tử (ECT), sử dụng ECU để điều khiển có thêm chức chẩn đoán dự phòng c.Phân loại theo cấp số truyền: Có nhiều loại hộp số tự động , thông dụng loại 4,5.6 cấp số, có số loại xe trang bị hộp số tự động cấp d.Phân loại theo cách bố trí xe - Loại FF: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động đặt trước, cầu trước chủ động Loại có dẫn động cuối lắp bên - Loại FR: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động đặt trước, cầu sau chủ động Loại có dẫn động cuối cùng(vi sai) lắp bên Loại hộp số tự động dùng xe FR gọi hộp truyền động 1.4, Các phận chức Có nhiều hộp số tự động khác nhau, chúng cấu tạo theo vài cách khác chức nguyên lý hoạt động chúng giống Hộp số tự động bao gồm số phận Chúng thực phần lớn chức hộp số tự động, phận vận hành xác phải kết hợp chặt chẽ với Để hiểu biết đầy đủ hoạt động hộp số tự động, điều quan trọng phải nắm nguyên lý phận Hộp số tự động gồm phận sau: - Bộ biến mô Bộ bánh hành tinh Bộ điều khiển thủy lực Bộ truyền động bánh cuối Các điều khiển Dầu hộp số tự động 1.4.1, Biến mô thủy lực GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận Biến mô thủy lực gắn trục vào hộp số lắp bulông vào trục khủy thông qua truyền động Biến mô có tác dụng bánh đà động Chức biến mô: - Tăng momen động tạo - Đóng vai trò ly hợp thủy lực để truyền hay không truyền mômen động đến hộp số - Hấp thụ dao động xoắn động hệ thống thủy lực - Dẫn động bơm dầu hệ thống điều khiển thủy lực 1.4.2, Bộ bánh hành tinh Bộ bánh bao gồm: bánh hành tinh để thay đổi tốc độ đầu ra, ly hợp phanh hãm dẫn động áp suất dầu thủy lực để điền khiển hoạt động bánh hành tinh, trục để truyền công suất động cơ, vòng bi giúp cho truyền động quay trục êm Chức bánh hành tinh sau: - Cung cấp vài tỷ số truyền bánh để đạt mômen tốc độ quay phù hợp với chế độ chạy xe điều khiển lái xe - Cung cấp bánh đảo chiều để chạy lùi - Cung cấp vị trí số trung gian phép động chạy không tải xe đỗ 1.4.3, Hệ thống điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm te dầu, bơm dầu, loại van với chức khác nhau, khoang ống dẫn dầu, phanh phận khác hệ thống điều khiển thủy lực Chức hệ thống điều khiển thủy lực sau: Cung cấp dầu thủy lực đến biến mô Điều chỉnh áp suất thủy lực bơm dầu tạo Chuyển hóa tải trọng động tốc độ xe thành “tín hiệu” thủy lực Cung cấp áp suất thủy lực đến ly hợp phanh để điều khiển hoạt động bánh hành tinh - Bôi trơn chi tiết chuyển động quay dầu - Làm mát biến mô hộp số dầu - 1.4.4, Liên kết điều khiển tay GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận Hộp số tự động chuyển lên số cao xuống số thấp cách tự động Tuy nhiên có hai liên kết phép lái xe điều khiển hộp số tự động tay Các liên kết bao gồm: Cần cáp chọn số, cáp chân ga bướm ga Cần chọn số dùng để chọn chế độ lái xe: Tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe Lượng nhấn bàn đạp ga – có nghĩa độ mở bướm ga – truyền xác đến hộp số cáp Hộp số tự động tăng hay giảm tốc dựa vào tải động lái xe thay đổi điều lượng nhấn bàn đạp ga 1.4.5, Bộ truyền động cuối Trong hộp số tự động có vi sai đặt nằm ngang, hộp số truyền động cuối đặt chung vỏ Bộ truyền động cuối bao gồm cặp bánh giảm tốc cuối bánh vi sai Chức truyền động cuối giống xe có cầu sau chủ động, dùng bánh xoắn làm bánh giảm tốc cuối 1.4.6, Dầu hộp số tự động Dầu hộp số tự động( viết tắt ATF) để phân biệt với loại dầu khác Chức dầu hộp số tự động: - Truyền mômen biến mô - Điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực, hoạt động ly hợp phanh phần hộp số - Bôi trơn bánh hành tinh chi tiết chuyển động khác - Làm mát chi tiết chuyển động 1.4.7, Vỏ hộp số Bộ vỏ hộp số bao gồm: Vỏ hộp số có chứa biến mô, vỏ hộp số có chứa truyền động bánh hộp số phần lớn hệ thống điều khiển thủy lực; đuôi hộp số có chứa trục thứ cấp( hộp số tự động có vi sai phần đuôi, truyền động cuối đặt vỏ hộp số phía có vi sai) Một ống thông lắp phía hộp số để ngăn không cho áp suất vỏ tăng lên cao 1.5, Chức hộp số tự động: Về hộp số tự động có chức hộp số thường, nhiên hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiến hộp số, trình chuyển số êm dịu, không cần ngắt đường truyền công suất từ động xuống sang số Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động ô tô, tạo điều kiện sử dụng gần tối ưu công suất động cơ.Vì vậy, hộp số tự GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH: Võ Đình Tính Hình 4-4 Sơ đồ ghép nối song song hai CCHT Wilson Trên ôtô thường sử dụng loại hộp số có hai nhóm tỷ số truyền Đối với loại hộp số chia ra: phần hộp số, phần phụ hộp sô Phần phụ hộp số đặt trước phần Hình 4-5, đạt sau phần Hình 4-6 Hộp số có hai nhóm số truyền phần phụ có hai số, phần có ba, bốn số Tổ hợp số truyền tạo nên số lượng tỷ số truyền hai lần số truyền phần hộp số, thực tế ôtô sử dụng đến năm số tiền số lùi, có số số truyền không tổ hợp GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang 34 Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH: Võ Đình Tính Hình 4-5 Hộp số hai nhóm số truyền có phần phụ đặt trước phần Hình 4-6 Hộp số hai nhóm số truyền có phần phụ đặt sau phần Tỷ số truyền phần phụ có: số truyền thẳng, số truyền tăng, số truyền thẳng, số truyền giảm Trong trường hợp có số truyền giảm số D – số truyền giảm, số OD – số truyền thẳng Tỷ số truyền chung hộp số tính toán từ tỷ số truyền phần hộp số Hộp số có nhiều nhóm tỷ số truyền không sử dụng ôtô 4.3 CCHT kiểu Simpson a Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc CCHT kiểu Simpson gồm hai CCHT Wilson Các phần tử:𝑀1 , 𝑁1 , 𝐻1 , 𝐺1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất, 𝑀2 , 𝑁2 , 𝐻2 , 𝐺2 thuộc dãy hành tinh thứ hai Chúng ghép nối sau:  Hai bánh mặt trời 𝑀1 𝑀2 đặt trục quay (liên kết cứng)  Giá hành tinh 𝐺2 liên kết cứng với bánh ngoại luân 𝑁1 Sơ đồ cấu tạo đươc trình bày Hình 4-7, nguyên lý làm việc tóm tắt Bảng 4-1 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Trang 35 Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH: Võ Đình Tính Hình 4-7 Hộp số Simpson Bảng 4-1 Nguyên lý làm việc CCHT tổ hợp Simpson Số Phần truyền tử chủ động 𝑁2 𝑁2 Phần Phần tử tử bị khóa động 𝑁1 𝑁1 𝐺1 𝑀1 +𝑀2 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ Phần ứn dụng tử chạy trọng Công thức tính Khả không hộp số chế i tạo i 𝐻1 +𝐺1 𝑟𝑀2 𝑟𝑀2 1+ + 𝑟𝑁2 𝑟𝑀1 1+ 𝑟𝑀2 𝑟𝑁2 ∙ 𝑟𝑁1 𝑟𝑁2 Số truyền chậm < i