Nghiên cứu cơ chế phân bổ mô men tới các cầu chủ động của ô tô con loại 4 x 4

trơng thử giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học ngành: khí ôtô Cơ khí ô tô nghiên cứu chế phân bố mô men tới cầu chủ động ôtô loại x 2005-2007 Hà Nội 2007 trơng thử hà nội 2007 giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu chế phân bố mô men tới cầu chủ động ôtô loại x ngành : khí ôtô trơng thử Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.ts nguyễn trọng hoan hà nội - 2007 mục lục Mở đầu .2 Chơng 1: Tổng quan 1.1 Nhu cầu phạm vi sử dụng 1.2 Phân loại ôtô cầu chủ động Chơng 2: Cơ chế phân bố mô men tới bánh xe chủ động hệ thống truyền lực 4x4 2.1 Hệ thống truyền lực tợng tuần hoàn công suất 13 2.2 Vi sai hệ thống truyền lực 4x4 16 2.3 Phân bố mô men tới bánh xe chủ động .28 Chơng 3: Mô hệ thống truyền lực SimDriveline Matlab 3.1 Giới thiệu chung Matlab .35 3.2 Các công cụ SimDriveline 42 3.3 Mô hệ thống truyền lực SimDriveline 59 Chơng 4: Khảo sát HTTL 4x4 SimDriveline 4.1 ảnh hởng hệ số bám 72 4.2 HTTL công thức 4x4 vi sai cầu 73 4.3 HTTL 4x4 có vi sai cầu .87 Kết luận 97 Tài liệu tham khảo pHình 3.15- mô hình mô httl ôtô bánh chủ động dùng khớp gài cầu Hình 4.24 - mô hình mô httl ôtô bánh chủ động dùng vi sai cầu Hình 4.1- mô hình mô httl ôtô bánh chủ động dùng khớp gài cầu mục lục Mở đầu .2 Chơng 1: Tổng quan 1.1 Nhu cầu phạm vi sử dụng 1.2 Phân loại ôtô cầu chủ động Chơng 2: Cơ chế phân bố mô men tới bánh xe chủ động hệ thống truyền lực 4x4 2.1 Hệ thống truyền lực tợng tuần hoàn công suất 13 2.2 Vi sai hệ thống truyền lực 4x4 16 2.3 Phân bố mô men tới bánh xe chủ động .28 Chơng 3: Mô hệ thống truyền lực SimDriveline Matlab 3.1 Giới thiệu chung Matlab .35 3.2 Các công cụ SimDriveline 42 3.3 Mô hệ thống truyền lực SimDriveline 59 Chơng 4: Khảo sát HTTL 4x4 SimDriveline 4.1 ảnh hởng hệ số bám 72 4.2 HTTL công thức 4x4 vi sai cầu 73 4.3 HTTL 4x4 có vi sai cầu .87 Kết luận 97 Tài liệu tham khảo mở đầu Trong đời sống xã hội nay, ôtô máy kéo đợc sử dụng phổ biến nhiều lĩnh vực khác nh: Giao thông vận tải; công- nông- lâm nghiệp; Xây dựng; Thuỷ lợi; An ninh quốc phòng.v.v ôtô & máy kéo chiếm vị trí quan trọng hoạt động chung ngành kinh tế nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc Việc phát triển cải tiến kết cấu phận xe ôtô đôi với áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến nớc phát triển công nghiệp ôtô mục tiêu nghiên cứu cán kỹ thuật chuyên ngành ôtô nớc ta Việc nghiên cứu sâu hiểu rõ trình xảy hệ thống nhằm can thiệp đợc nhiều vào trình mục tiêu đặt cho ngành chế tạo sản xuất ôtô nớc ta giai đoạn công nghiệp hoá, đại hoá hội nhập kinh tế quốc tế Xuất phát từ vấn đề nêu trên, chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là: " Nghiên cứu chế phân bố mô men tới cầu chủ động ôtô loại x 4." Đề tài bao gồm chơng: - Mở đầu - Chơng I: Tổng quan ôtô 4x4 - Chơng II: Cơ chế phân bố mô men tới bánh xe chủ động hệ thống truyền lực x4 - Chơng III: Mô hệ thống truyền lực Simdriveline Matlab - Chơng IV: Khảo sát hệ thống truyền lực 4x4 Simdriveline - Kết luận Trong trình thực đề tài, với trình độ thời gian hạn chế, chắn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đợc đóng góp, giúp đỡ thày hội đồng đồng nghiệp để hoàn thiện đợc đề tài Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn thầy PSG-TS Nguyễn Trọng Hoan thày giáo môn Ôtô máy chuyên dụng tận tình hớng dẫn để hòan thành đề tài Hà nội ngày 15 tháng 11 năm 2007 85 Để tổng quát, ta xét trờng hợp bốn bánh xe trợt mức độ 50%, cách thay giá trị lực dọc giảm 50% vào vị trí khối bánh xe mô hình tiến hành mô phỏng, từ hệ thống đồ thị biến thiên mô men ta nhận đợc mô men lớn động nh mô men tổng cộng trờng hợp giống nh kết trờng hợp xe chuyển động đờng phẳng có độ bám tốt, có phân bố mô men cầu có khác biệt, kết đợc thể hình 4.20 đến 4.23 Hình 4.20 - Mô men bánh xe trớc bốn bánh trợt 50% Các giá trị mô men lớn từ đồ thị khảo sát là: Mô men động cơ: Mđ = 137 Nm Các bánh xe trớc: Mbxt = 465,86 Nm Các bánh xe sau: Mbxs = 830 Nm Mô men tổng cộng: MT = 1300 Nm 86 Hình 4.21- Mô men bánh xe sau bánh xe trợt 50% Hình 4.22 - Vận tốc góc bánh xe bánh xe trợt 50% 87 Hình 4.23- Vận tốc xe ôtô bánh xe trợt 50% Tóm lại: Qua trờng hợp vừa khảo sát ta nhận thấy - Với HTTL 4x4 sử dụng khớp gài cầu, số trờng hợp trợt điển hình đợc khảo sát có tợng trợt tới 50% bánh xe, mô men động mô men tổng cộng bánh xe đợc trì, khác phân bố mô men cầu chủ động thay đổi mang tính tuần hoàn Chỉ có trợt 100% bánh xe phía (trái phải) HTTL có tổng mô men bánh xe giảm thấp (tức là: PS = 2G.min) - Mô hình mô đợc xây dựng cho kết khảo sát với lý thuyết tính toán Điều khẳng định hớng ứng dụng phần mềm mô với xu hớng nghiên cứu 4.3- HTTL 4x4 có vi sai cầu: 4.3.1- Xây dựng mô hình tính toán Trong trờng hợp cần thêm khối vi sai cầu, ta chọn thông 88 số đa vào mô nh trờng hợp xe ôtô UAZ 469 (mục 4.2.1) sở mô hình 3.15, bỏ khớp nối C2 thêm vào cầu xe khối vi sai, ta đợc mô hình mô HTTL 4x4 có vi sai cầu môi trờng Matlab - SimDriveline (hình 4.24) Trong trờng hợp mô ta lần lợt nhận đợc đồ thị biến thiên mô men kết vị trí khảo sát động cầu nh thể hình từ 4.25 đến 4.29 Hình 4.25 Mô men động trờng hợp có vi sai cầu Các giá trị mô men lớn từ đồ thị khảo sát là: Mô men động cơ: Mđ = 136,5 Nm Các bánh xe trớc: Mbxt = 647Nm Các bánh xe sau: Mbxs = 647 Nm Mô men tổng cộng: MT = 1294 Nm Vận tốc góc bánh xe: =21,8 rad/s Vận tốc ôtô: V = 29,2 km/h 89 Hình 4.26- Mô men bánh xe trờng hợp có vi sai cầu Hình 4.27- Mô men tổng cộng bánh xe có vi sai cầu 90 Hình 4.28 - Vận tốc góc bánh xe khicó vi sai cầu Hình 4.29- Vận tốc xe ôtô có vi sai bánh xe 91 Qua kết từ đồ thị ta nhận thấy, trờng hợp ôtô sử dụng vi sai cầu, mô men động đợc phân chia bánh xe trớc bánh xe sau tơng đơng nhau, không phụ thuộc vào tỷ lệ phân bố trọng lợng cầu xe, giá trị mô men tổng cộng hai lần giá trị mô men bánh xe 4.3.2- HTTL 4x4 có vi sai cầu bánh xe cầu sau trợt 100%: Để thể trợt bánh xe cầu sau, mô hình nhập thông số (hình 4.24) ta chọn giá trị lực dọc khối bánh xe cầu sau Fx 0, kết mô đợc trình bày hình 4.30 đến 4.35 Hình 4.30 - Mô men động hai bánh xe sau trợt 100% 92 Hình 4.31 - Đồ thị mô men bánh xe trớc bánh sau trợt 100% Hình 4.32 - Đồ thị mô men bánh xe sau bánh sau trợt 100% 93 Hình 4.33- Mô men tổng cộng bánh xe bánh sau trợt 100% Hình 4.34 - Vận tốc góc bánh xe trớc (a) bánh xe sau (b) bánh xe sau trợt 100% 94 Hình 4.35 - Vận tốc ôtô bánh xe sau trợt 100% Các giá trị mô men lớn từ đồ thị khảo sát là: Mô men động cơ: Mđ = 65,5 Nm Các bánh xe trớc: Mbxt = 115,5Nm Các bánh xe sau: Mbxs = 115,5 Nm Mô men tổng cộng: MT = 231 Nm Các kết giống hệt nh khảo sát cho trờng hợp bánh xe hai cầu xe ôtô có vi sai cầu bị trợt quay 100% bên, với trị số mô men nh khả động xe ôtô bị giảm thấp đáng kể ( v= 0,82 km/h) Điều thể nhợc điểm loại vi sai bánh côn đối xứng có nội ma sát nhỏ, để khắc phục nhợc điểm ngời ta thờng sử dụng khoá vi sai giống nh khoá vi sai bánh xe dùng vi sai trục vít bánh vít, khớp ly hợp tự động điều chỉnh Qua khảo sát số trờng hợp trợt bánh xe cầu ta thấy xe ôtô bốn bánh chủ động bánh xe cầu bị 95 quay trợt mô men động truyền tới bánh xe đợc phân bố tới bánh cầu lại ôtô thông qua HTTL giúp cho ôtô vợt qua đợc điều kiện hoạt động bất lợi, dù bánh xe ôtô chuyển động với độ trợt (Vận tốc góc bánh xe) khác nhng tất thoả mãn điều kiện: Mđ.iHTTL.ic = Mt + Mp Trong đó: Mt Mp tổng mô men cầu trớc cầu sau tính cho hệ số bám có giá trị nhỏ cầu Điều khẳng định tính việt dã xe ôtô bốn bánh chủ động so với xe hai bánh chủ động vào vùng hoạt động có hệ số bám bất lợi So sánh loại ôtô có HTTL 4x4 dùng khớp gài cầu loại có vi sai cầu ta thấy, loại xe có khớp gài cầu việc truyền phát huy mô men động tới cầu chủ động hiệu so với loại có vi sai cầu, nhng việc điều khiển không linh hoạt phải thực gài cầu nhờ ngời điều khiển, ngợc lại với HTTL 4x4 có vi sai cầu bánh xe hoạt động linh hoạt nhng có tác dụng với ôtô có thêm trang bị khoá vi sai tự động, điều làm tăng tính phức tạp tăng giá thành ôtô Tuy vậy, xu hớng sử dụng HTTL có vi sai cầu xe ôtô việt dã phổ biến Nh vậy, qua trờng hợp khảo sát thấy rằng: - Mô hình đợc xây dựng để mô hoạt động HTTL xe ôtô xác cho kết khảo sát - Trong trờng hợp khảo sát khẳng định việc nghiên cứu phân bố mô men cầu chủ động mô lý thuyết giống việc ứng dụng phần mềm mô vào nghiên cứu thực nghiệm xu hớng đợc u tiên 96 Kết luận Đề tài đặt vấn đề nghiên cứu tìm hiểu kỹ mặt lý thuyết chế phân bố mô men từ động tới bánh xe ôtô bốn bánh chủ động từ làm sở để nghiên cứu áp dụng phần mềm tin học vào việc tính toán, khảo sát dạng hệ thống truyền lực xe ôtô phơng pháp xây dựng mô hình mô SimDriveline matlab Mô hình mô đợc xây dựng để mô HTTL ôtô bốn bánh xe chủ động nhằm xác định chế phân bố mô men cầu chủ động ôtô khảo sát ảnh hởng thông số chuyển động xe điều kiện đờng xá khác tới khả phát huy lực kéo bánh xe Sử dụng SimDriveline phơng pháp nghiên cứu thuận lợi cho việc mô hình hoá phận hệ thống thông qua mối quan hệ vật lý động với phận khác HTTL Đồng thời, áp dụng để nghiên cứu chế độ làm việc khác cách thay đổi công cụ có sẵn th viện SimDriveline nhằm thoả mãn mục đích nghiên cứu đặt Sau xây dựng đánh giá tính đắn mô hình mô công cụ SimDriveline, Luận văn cho phép khảo sát phân bố mô men bánh xe chủ động điều kiện chuyển động khác Các kết tính toán cho rút kết luận sâu sắc chế phân bố mô men bánh xe chủ động ôtô bốn bánh chủ động xe làm việc điều kiện đờng sá khác Vì đáp ứng đợc nhiệm vụ nghiên cứu mà đề tài đặt 97 Đề tài mang ý nghĩa khoa học khẳng định với trang thiết bi đại có hỗ trợ máy tính phần mềm chuyên dụng, đội ngũ nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu tìm giải pháp khuyến cáo viêc chế tạo hệ thống thiết bị kỹ thuật cao xe ôtô Đồng thời đề tài khẳng định hớng nghiên cứu ứng dụng can thiệp thay đổi kết cấu cấu hệ thống xe ôtô đại cho phù hợp với điều kiện thực tế Việt nam mà không tốn nhiều thời gian, công sức cho việc khảo nghiệm chế tạo thử, giảm thời gian đa sản phẩm vào sử dụng Những mặt hạn chế: - Đề tài dừng lại mức nghiên cứu ứng dụng mang tính chất lý thuyết - Cha sâu nghiên cứu thay đổi cho dạng xe ôtô khác nhau, dừng lại dạng xe thí điểm cho mô hình mô Hớng phát triển kiến nghị: - Dùng kết nghiên cứu đợc để ứng dụng nghiên cứu sang dạng hệ thống truyền lực x mẫu xe ôtô khác - Tính toán cho số xe ôtô đại xác định mức độ ảnh hởng thông số hoạt động xe đến kết cấu hệ thống truyền lực đợc sử dụng xe tóm tắt luận văn Việc phát triển cải tiến kết cấu phận xe ôtô đôi với áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến nớc phát triển Việc nghiên cứu sâu hiểu rõ trình xảy hệ thống nhằm can thiệp đợc nhiều vào trình mục tiêu đặt cho ngành chế tạo sản xuất ôtô nớc ta giai đoạn Đề tài bao gồm nội dung sau: - Mở đầu - Chơng I: Tổng quan ôtô 4x4 Nghiên cứu khái quát dạng bố trí hệ thống truyền lực loại xe ôtô hai cầu chủ động đợc sử dụng nớc ta - Chơng II: Cơ chế phân bố mô men tới bánh xe chủ động hệ thống truyền lực x4 Phần làm rõ vấn đề lý thuyết vi sai nh tính toán khả kéo ôtô điều kiện hệ số bám khác - Chơng III: Mô hệ thống truyền lực Simdriveline Matlab Đây chơng quan trọng luận văn, thể nghiên cứu ứng dụng phần mềm vào khảo sát thông số làm việc ôtô thông qua việc mô hoạt động cấu hệ thống xe - Chơng IV: Khảo sát hệ thống truyền lực 4x4 Simdriveline Nội dung chơng nhằm đánh giá khẳng định tính đắn mô hình mô xây dựng chơng trớc, thể tính đắn luận văn - Kết luận Luận văn cho phép khảo sát phân bố mô men bánh xe chủ động điều kiện chuyển động khác Các kết tính toán rút kết luận chế phân bố mô men bánh xe chủ động ôtô làm việc điều kiện đờng sá khác Vì đáp ứng đợc nhiệm vụ nghiên cứu mà đề tài đặt The summary of composition The development and innovation of carspiecesstructure combined with technical and scientific achievements in the developed countries The deep researching and better understanding about processes happening in system in order to interfere in these processes are the target of producing cars branch The subject consists of the following contents: - The beginning - Chapter I: Generalization about cars x Researching generally about the arranged forms of the system of the transmission power on all kinds of four initiative wheels being used in our country - Chapter II: The mechanism of distributing moments to initiative wheels in the system of the transmission power 4x This part brings out theoretic problems about differential gear as well as calculation about the cars pull ability in different conjunctures of coefficient of sticking - Chapter III: Imitation about the system of the transmission power by Simdriveline in Matlab This is the important part of this composition It shows the researching and applying software application into surveying the cars working parameter through the imitation of structure and systems working in cars - Chapter IV: The survey of the system of the transmission 4x4 by Simdriveline The programs content aims at evaluating and asserting the imitated model built in the previous chapter, manifests this composition is right - The conclusion: this composition permits to survey the distribution of moments among initiative wheels while driving in different conditions of roads Therefore, it is satisfied the researched mission that the subject sets up ... thấy phân bố m men cầu chủ động khác nhau, việc " Nghiên cứu chế phân bố mô men tới cầu chủ động tô loại x 4" giúp hiểu kết cấu HTTL dạng xe tô 4x4 , từ đa đợc gợi ý cách sử dụng loại xe cho... pHình 3.15- mô hình mô httl tô bánh chủ động dùng khớp gài cầu Hình 4. 24 - mô hình mô httl tô bánh chủ động dùng vi sai cầu Hình 4. 1- mô hình mô httl tô bánh chủ động dùng khớp gài cầu mục lục... xe Nếu xe tô có hai cầu chủ động lực bám cực đại bánh xe là: Pkmax = G Nh tô cầu chủ động phát huy đợc lực kéo cực đại lớn gấp gần lần so với tô cầu chủ động Vì năm gần đây, nhiều loại ôtô