Đề cương bài giảng hệ thống truyền lực tích hợp và có điều khiển của ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC -* - ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TÍCH HỢP VÀ CÓ ĐIỀU KHIỂN CỦA Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 02 HỆ ĐÀO TẠO: THẠC SỸ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hưng Yên, 2015 CHƯƠNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC ÔTÔ 1.1 Các khái niệm Hệ thống truyền lực ôtô có nhiệm vụ thay đổi mômen vận tốc quay động đến bánh xe chủ động ôtô nhằm đáp ứng điều kiện chuyển động Trị số lực hay mô men xoắn thay đổi, tùy theo điều kiện làm việc ôtô 1.2 Hệ thống truyền lực khí 1.2.1 Hệ thống truyền lực có cấp Hệ thống truyền lực HTTL khí có cấp, tỷ số truyền thay đổi cách thay đổi cấp hộp số Hình 1.1 Sơ đồ truyền lực oto có cầu sau chủ động Động cơ; Ly hợp; Hộp số; Trục đăng; Truyền lực chính; Bán trục Trong hình 1.1 số ví dụ HTTL khú có cấp nhược diểm lớn loại HTTL số cấp số có hạn nên đáp ứng cách xác điều kiện chuyển động 1.2.2 Hệ thống truyền lực vô cấp Hệ thống truyền lực vô cấp thay đổi tỷ số truyền cách liên tục phạm vi điều chỉnh nó, nhờ mà đáp ứng cách tốt điều kiện chuyển động Nguyên lý chung truyền lực vô cấp ma sát thể hình 1.1 – a momen truyền từ cầu chủ động sang đĩa bị động nhờ lực ma sát điểm tiếp xúc hai đĩa Để thay đổi tỷ số truyền, người ta thay đổi bán kính làm việc r2 cách bố trí cho đĩa chủ động trượt dọc trục Như vậy, ta có tỷ số truyền truyền động là: i= 𝑟2 𝑟1 thay đổi cách liên tục vùng điều chỉnh Truyền lực ma sát vô cấp phân thành ba nhóm sau: truyền lực đai; truyền lực tiếp xúc nhiều điểm; truyền lực đĩa lăn Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực khí vô cấp a, Sơ đồ nguyên lý truyền lực ma sát; b, Truyền lực tiếp xúc nhiều điểm; c) Truyền lực đai; d) Tryuền lực đĩa lăn 1.3 Hệ thống truyền lực thủy lực 1.3.1 Truyền lực thủy động Truyền lực thủy động phân thành hai loại tùy theo khả biến đổi mô men nó: ly hợp thủy lực biến mo thủy lực Trên ôtô thường sử dụng ly hợp thủy lực không điều chỉnh có số vòng tuần hoàn đối xứng với hướng kính (Hình 1.3) vòng tuần hoàn chất lỏng ly hợp tạo vỏ cấc cánh thẳng bánh công tác (hình 1.3-a) Trong số trường hợp, cấu tạo ly hợp có dạng thể hình 1.3–b với khoang rỗng phía bên Trên sơ đồ vòng tuần hoàn chất lỏng ly hợp thể mũi tên Ly hợp thủy lực: có ưu điểm thay đổi tỷ số truyền cách lien tục, có khả truyền tải lượng lớn, cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp, dễ sử dụng bảo dưỡng, sửa chữa Tuy nhiên, nhược điểm cảu ly hợp khả biến đổi mô men hạn chế phạm vi sử dụng hộp số thủy ôtô Hơn ly hợp có số nhược điểm khác như: Hiệu suất thấp vùng làm việc có tỷ số truyền nhỏ, độ nhạy cao ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động đốt Biến mô thủy lực: phân loại theo chiều quay cảu bánh bơm bánh tua bin, theo số lượng bánh tua bin, theo bố trí bánh phản ứng Theo chiều quay cacr bánh công tác biến mô phân thành loại: biến mô thuận biến mô nghịch Trong biến mô thuận, dòng chất lỏng khoang công tác qua bánh tua bin theo trình tự sau: bánh bơm (B), bánh tua bin (T), bánh phản ứng(P) (hình 1.3-c) biến mô nghịch, bánh phản ứng lắp bánh bơm bánh tua bin (hình 1.3-g) biến mô nghịch sử dụng ôtô trường hợp hộp số thủy có dòng công suất Hình 1.3 Sơ đồ dạng truyền động thủy động Theo số lượng bánh tua bin, biến mô phân thành loại: cấp (có bánh tua bin), nhiều cấp có hai nhiều bánh tua bin) Trong biến mô nhiều cấp, sau bánh tua bin có bố trí bánh phản ứng, trừ bánh tua bin cuối (hình 1.3f, h) Các bánh tua bin cảu biến mô nhiều cấp thường nối cứng với nhau, chúng nối với nhờ vành nằm long biến mô (hình 1.3-f) truyền hành tinh D (hình 1.3-h) truyền đặt bên biến mô có nhiệm vụ tang hệ số biến đổi mô men cảu biến mô Biến mô loại gọi biến mô vi sai Theo cách bố trí bánh phản ứng (bánh dẫn hướng) phân biệt loại biến mô đơn giản biến mô hỗn hợp biến mô đơn giản, bánh phản ứng bố trí cố định, chúng khả quay trình làm việc Trong biến mô hỗn hợp, bánh phản ứng đặt khớp chiều khớp bị khóa biến mô làm việc chế độ biến mô thủy lực nhờ mô men xoắn tác động ngược lại với chiều quay cánh bơm Khi biến mô làm việc tỷ số truyền lớn, chiều tác động mô men xoắn thay đổi làm bánh phản ứng quay với dòng chất lỏng lúc biến mô làm việc chế độ biến mô thủy lực Chính biến mô làm việc chế độ: ly hợp biến mô nên có tên gọi biến mô hỗn hợp số kết cấu, người ta tách bánh phản ứng thành bánh bố trí nối tiếp (hình 1.3-d) điều cho phép mở rộng vùng làm việc với hiệu suất cao cảu biến mô Các biến mô hỗn hợp thường sử dụng kết hợp với ly hợp khóa ϕ (hình 1.3 – e), cho phép khóa biến cứng bánh bơm với bánh tua bin biến mô nên khối cứng truyền trực tiếp mô men từ bánh bơm sang bánh tua bin Ly hợp khóa điều khiển nhờ hệ thống riêng biệt, việc khóa cứng biến mô chế độ ly hợp cho phép tăng hiệu suất làm việc biến mô (10 ÷ 20 %) tăng tốc độ chuyển động cực đại ôtô Trong số trường hợp, nhằm tăng cường khả phanh động cơ, người ta sử dụng khớp chiều Khớp có tác dụng nối cứng bánh tua bin với trục bánh bơm trường hợp mô men truyền ngược từ trục tua bin sang trục bánh bơm 1.3.2 Truyền lực thủy tĩnh HTTL thủy lực thể tích gồm có bơm thủy lực lắp sau động đốt nhiều động thủy lực (hình 1.4) lượng từ bơm truyền tới động thủy lực nhờ dòng chất lỏng chuyển động đường ống Để có vùng điều chỉnh đủ rộng đáp ứng điều kiện chuyển động, người ta sử dụng loại bơm hay động thủy lực có khả điều chỉnh lưu lượng Hình 1.4- Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực thủy lực thể tích Động cơ; Bơm thuỷ lực; Động thuỷ lực; Trục đăng; Truyền lực vi sai; Bán trục; Đường ống; Động thuỷ lực Trên thực tế có nhiều phương án bố trí máy thủy lực, thông dụng hai phương án trình bày hình 1.4 hình 1.4-a thể phương án sử dụng động thủy lực cho toàn hệ thống truyền lực phương án thứ hai (hình 1.4 – b), bánh xe chủ động người ta bố trí động thủy lực sơ đồ thường sử dụng oto có nhiều cầu chủ động để tạo cầu chủ động rơ moóc (hoặc bánh moóc) Đặc biệt, nhiều loại động thủy lự có khả phát huy mô men lớn, nên lắp trục tiếp bánh xe mà không cần thêm truyền khí Việc thay đổi tỷ số truyền thường thwucj cách điều chỉnh lưu lượng bơm thủy lực ôtô nhiều cầu chủ động, người ta mở rộng vùng điều chỉnh cách cắt bớt số cầu chủ động xe hoạt động đường tốt hệ thống truyền lực dạng này, trình điều khiển thường tự động hóa hoàn toàn HTTL thủy lực thể tích có ưu điểm sau: - Thay đổi tỷ số truyền cách liên tục phạm vi rộng - Bố trí xe dễ dàng, gọn dễ lắp đătj - Có khả làm việc ổn định lâu dài tốc độ thấp - Bảo vệ động phận hệ thống truyền lực tránh tải, tải xung - Điều khiển dễ dàng, dễ tự động hóa trình điều khiển - Có khả đảo chiều chuyển động phanh ôtô mà không cần có hệ thống chuyên dùng Nhược điểm HTTL thủy lực thể tích tuổi thọ máy thủy lực thấp mà giá thành lại cao Vì vậy, dạng truyền lực gặp ôtô Nhưng lại sử dụng rộng rãi loại xe máy có tốc độ di chuyển chậm di chuyển máy thi công (máy xúc, xe lu, cẩu tự hành, giàn khoan, cọc nhồi,…), loại xe nâng hạ hàng kho bãi, sân bay,…., số loại máy nông- lâm nghiệp 1.4 Hệ thống truyền lực điện HTTL điện bao gồm hai phần: truyền lực điện hộp giảm tốc khí Trong trường hợp này, người ta đặt sau động đốt máy phát điện dòng điện máy phát truyền tới động điện làm động quay, sau mô men động điện truyền tới bánh xe chủ động qua truyền khí Các dạng sơ đồ truyền lực điện thể hình 1.5 Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực điện Động cơ; Máy phát điện; Động điện; Trục đăng; Truyền lực vi sai; Bán trục; Dây dẫn điện; Động điện hộp giảm tốc HTTL điện thực theo sơ đồ hình 1.5 –a trường hợp truyền động từ động điện tới bánh xe chủ động tương tự HTTL khí thể hình sơ đồ 1.1 Trên hình 1.2- b trường hợp dẫn động độc lập: bánh xe chủ động người ta lắp động điện với phận giảm tốc phương án có ưu điểm gọn, nhẹ, toàn phần truyền động điện đặt gọn lòng bánh xe chủ động Truyền động điện thường sử dụng xe tự đổ siêu nặng (tải trọng 80 tấn) làm việc vùng mỏ hay công trường thủy lợi lớn ra, sử dụng số loại ôtô đoàn xe nhiều cầu chủ động mà dạng HTTL khác trở nên cồng kềnh nặng nề Ưu điểm HTTL điện khả biến đổi mô men cách liên tục (vô cấp) nữa, việc sử dụng phương án dẫn động độc lập cho bánh xe chủ động cấc xe tự đổ trọng tải lớn (với công suất lớn 700-800 KW) làm cho HTTL trở nên gọn nhẹ phân bố trọng lượng ôtô trở nên hợp lý (tăng trọng lượng bám cầu chủ động) Tuy nhiên, HTTL điện có nhược điểm sau: khối lượng lớn so với HTTL khí HTTL thủy sử dụng ôtô cỡ nhỏ; hiệu suất tương đối thấp; giá thành sản xuất cao; khối lượng không treo lớn 1.5 Hệ thống truyền lực ôtô hybird Hình 1.6 nguyên lý hoạt động ôtô hybrid a) Sơ đồ nối tiếp; b) Sơ đồ song song Hình 1.7 Sơ đồ nối tiếp song song Trong sơ đồ nối tiếp, động đốt không nối trục tiếp khí với cầu chủ động nối với máy phát điện, máy cung cấp dòng điện để chạy mô tơ điện đặt cầu chủ động Trong sơ đồ song song, động điện có đường nối trực tiếp với cầu chủ động truyền trục tiếp công suất cho bánh xe chủ động đồng thời cầu chủ động kết nối với động / máy phát điện Hình 1.8 Sơ đồ hybrid hỗ hợp Trên hình 1.8 sơ đồ hỗ hợp hai trường hợp cảu sơ đồ hình 1.7 để tận dụng ưu điểm sơ đồ Tuy nhiên sơ đồ phức tạp nhiều 1.6 Các phương pháp đánh giá HTTL ôtô Hệ thống truyền lực đánh giá theo tiêu chí như;  Đặc tính động lực học ôtô, tính kinh tế nhiên liệu;  Hiệu suất  Độ ồn, rung  Độ tin cậy  Tiện lợi sử dụng, bảo dưỡng sửa chữa  Độ bền tuổi thọ CHƯƠNG CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ VÀ TÍNH NĂNG ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 KHÁI NIỆM HTTL phận ô tô năm trông mối quan hệ chặt chẽ với phận khác xe Tải tác động lên HTTL xác định kính động lên ô tô trình chuyển động thông số động lực học ô tô Để xác định tải tác dụng lên HTTL ô tô trường hợp cụ thể, cần xây dựng sơ đồ mô tả hoạt động hệ thống thiêt lập phương trình thể trình vật lý xảy hệ thống Việc dược gọi mô hệ thống 2.2 MÔ TẢ HTTL BẰNG SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 2.2.1 Xây dựng sơ đồ mô hệ thống Hiện có rât nhiều phương pháp mô HTTL, phương pháp co ưu điểm riêng sủ dụng tùy theo trường hợp cụ thể Để nghiên cứu chế độ tải tác dụng lên HTTL, phương pháp thích hợp mô HTTL sơ đồ giao đông xoắn Phương pháp thực theo bước sau: Từ kết cụ thể HTTL xây dưng học hệ thống (còn gọi mô hình học); Chuyển đổi mô hình học thành sơ đồ động lực đưa giả thiết tính toán đặt để đơn giản hóa sơ đồ động lực thành sơ đò tính toán; Thiêt lập phương trình mô tả hoạt động hệ thống Các sơ đồ động lực có hai dạng: sơ đồ với thông số phân bố sơ đò với thông sso tập trung Để đơn giản người ta thường goi chúng sơ đồ phân bố (liên tục) sơ đồ tập chung (rời rạc) Trong sơ đồ phân bố, phần tử đặc trưng hai tính chất: tính tính đàn hồi Tất cá hệ thống thực hệ thống dạng phân bố, sơ đồ hóa nó, người ta thường thể sơ đồ dạng tập trung Việc quy đổi dạng tập trung (còn gọi dời dạc hóa) thực co sở sau: dao động xoắn HTTL có phổ không liên tục với tần số riêng nằm miền 300 Hz Vì vậy, co sử dụng sơ đồ tập trung để tính toán trình dao động xoắn miền tần số Trong hệ thống quy dang tập trung, khối lượng coi tập trung có tính quán tính Các chi tiêt hệ thống có nhiệm vụ nối khối lượng với có dạng đàn hồi đặc trưng tần số nhât định Trong trình nghiên cứu dao động xoắn, người ta coi phần tử có kích thước dọc theo trục quay khong vượt hai lần đường kính phần tử tập trung Khhois lượng phân bố phần tủ tính cách tương đối sác bằn cách quy chúng tập trung Việc lập sơ đồ tập trung HTTL thực hiên sở nghien cứu kĩ lưỡng cấu tạo cụm hệ thống để từ phân chi tiết thành hai loại: loại có tính chất quán tính (khối lượng tập trung) loại có tính đàn hồi (phần tử nối) Những phần tử thương có khối lượng tập trung thường bánh răng, đĩa cảu ly hợp, bánh đà, mặt bích, chi tiêt ổ bi, chi tiết vỏ Những phần tử co tính đàn hồi trục số chi tiêt đàn hồi chuyên dụng HTTL Trong trình lập sơ đồ tính toán, việc phân loại xác định thông số phần tử cách sác đóng vai chò quyêt định ảnh hưởng trục tiếp đến kết Chẳng hạn, bánh có độ đàn hồi nhỏ (độ cứng lớn) nên thườn coi co khối lượng tập trung, nghiên cứu dao đọng tần số cao tính đàn hồi phải tính đến Lốp xe phần tử đặc biệt, co độ đàn hồi cao lại có khối lượng lớn, sơ đồ hóa, chúng thương thể khối lượng tập trung nối với phần tử đàn hồi Hình 2.1 Mô hình học sơ đồ động lực tương ứng Nếu xét cách tổng quát, ô tô sơ đò hóa hệ thống dao động bao gồm khối lương tập trung nối với bằn khâu đàn hồi không quán tính Trên sơ đồ thể tất mối quan hệ động lực học trục Sơ đồ hệ thống dẫn động 4WD Mitsubishi Pajero Sport Như nắm cấu tạo chức 4WD, chuyển qua hệ dẫn động AWD hay gọi hệ thống dẫn động bánh toàn thời gian (full-time AWD) Hệ thống hoạt động "thường trực" chế độ bánh cho phép phân phối cách linh hoạt lượng mô-men xoắn đến bánh xe riêng lẻ Kết trục trước sau quay bất đồng tốc mà không bánh bị độ bám đường chi phối khả điều hướng từ vô-lăng Nói lý thuyết dông dài phức tạp hiểu nôm na AWD hệ dẫn động bánh toàn thời gian "thông minh" tự điều chỉnh để phân phối lực "quay" đến bánh nhằm đem lại độ bám đường khả vận hành ổn định cho xe Các mẫu sedan cao cấp thường trang bị hệ dẫn động AWD 86 Hiện tại, có nhiều thiết kế AWD khác nhau, hệ thống nâng cao khả bám đường độ ổn định thân xe nhiều tình riêng biệt Thậm chí, Subaru trang bị cho WRX STI hệ thống AWD cho phép người lái chủ động thay đổi tỷ lệ phân phối mô-men xoắn trục phù hợp với tính chất địa hình mặt đường khác Một số hệ thống AWD sử dụng chất lỏng silicon để lấp đầy khớp ly hợp trạng thái chuyển đổi nhằm tạo khác biệt tốc độ trục lại bắt đầu khóa tỉ lệ bất đồng tốc chúng lớn.v.v Nói tóm lại, AWD "phức tạp" không 4WD hàm lượng công nghệ độ "tự động" có phần cao Tùy vào nhu cầu sử dụng nhóm khách hàng mục tiêu mà hãng xe trang bị hệ thống dẫn động AWD khác cho loại xe Porsche, Subaru, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Jaguar Volvo thương hiệu tiếng hệ dẫn động AWD mẫu xe Kết luận Với "khả năng" nêu, 4WD AWD dường xem hệ dẫn động tốt Nhưng thực tế lại không hoàn toàn xác, hai hệ dẫn động có trọng lượng tăng lên đáng kể, thiết kế phức tạp, cầu kì giá thành sản xuất cao Đơn cử Pajero Sport trang bị hộp số sàn cấp hệ thống dẫn động cầu Super Select có giá bán cao nhiều so với xe tương tự với hệ dẫn động cầu sau hộp số tự động cấp Đến lúc đó, hệ thống cân điện tử kiểm soát độ bám đường trở nên phổ biến loại xe FWD hay RWD, 4WD AWD vào dĩ vãng Tổng hợp lại ý cách ngắn gọn sau: Hệ dẫn động cầu trước FWD (Front-Wheel Drive) có cấu tạo đơn giản, giúp tiết kiện nhiên liệu, giảm trọng lượng xe giá thành sản xuất độ ổn định vận hành không cao, chi tiết hao mòn nhanh khó sửa chữa FWD  thường trang bị mẫu xe cỡ trung cỡ nhỏ, loại xe điện, xe xanh.v.v Hệ dẫn động cầu sau RWD (Rear-Wheel Drive) có cấu tạo phức tạp FWD, giá thành sản xuất cao, nhiên đem lại khả vận hành ổn định thú vị Những mẫu xe đua, xe thể thao thường trang bị hệ dẫn động  Hệ dẫn động bánh bán thời gian 4WD (4-Wheels Drive) giúp xe chinh phục địa hình vận hành ổn định điều kiện khắc  nghiệt Dù vậy, cấu tạo phức tạp, trọng lượng tăng cao giá thành đắt rào cản cho người đam mê hệ dẫn động Tuy nhiên, có 87 nhu cầu di chuyển thường xuyên cung đường gian khó đam mê Off-road 4WD lựa chọn tối ưu cho bạn  Hệ dẫn động bánh toàn thời gian AWD (All-Wheel Drive) hệ dẫn động thông minh, có hàm lượng công nghệ cao Tuy nhiên, trọng lượng cao giá thành đắt đỏ lý khiến chúng thường trang bị loại xe cỡ lớn dòng xe hạng sang cao cấp Nói tóm lại, hệ thống dẫn động cho tốt xe gọi hoàn hảo mà có xe "phù hợp" 88 Chương 5: TƯƠNG TÁC GIỮA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VỚI CÁC HỆ THỐNG TRÊN Ô TÔ 5.1: Khái niệm Các thông số hệ kỹ thuật khối lượng, mô men quán tính, độ cứng phần tử đàn hồi, hệ số cản giảm chấn kích thước hình học định toàn tính chất động lực học hệ Trong thông số trên, số thông số thay đổi giá trị ràng buộc kỹ thuật coi số thiết kế Trong gia tốc dao động kể đến đồng thời biên độ, tần số dao động có ảnh hưởng trực tiếp đến lái xe, hành khách, hàng hóa Vì vậy, gia tốc dao động tiêu quan trọng có tính chất định đến độ êm dịu chuyển động Trong giới hạn cho phép, luận án tập trung nghiên cứu đánh giá độ êm dịu chuyển động theo tiêu gia tốc dao động 5.2: Liên kết đàn hồi hệ thống động lực ô tô khung vỏ xe Liên kết phận HTTL; Liên kết phận HTTL với khung vỏ xe 5.3: Tương tác dao động xoắn HTTL dao động thẳng đứng ô tô 5.3.1 Sơ đồ dao động tổng thể ô tô Với giả thiết nêu trên, mô hình vật lý dao động ô tô khách không gian có xét đến dao động người lái xây dựng mô tả hình dưới: Hình 4.1: Mô hình dao động ôtô không gian 89 Trong mô hình, người lái ghế ngồi xem chất điểm có khối lượng md liên kết với thân xe qua phần tử đàn hồi có độ cứng cd phần tử giảm chấn có hệ số cản kd Thân xe có khối lượng ms mô men quán tính khối lượng Jx, Jy Đặc trưng quán tính cầu trước cầu sau khối lượng muf, mur mô men quán tính khối lượng Juf, Jur Hệ thống treo phụ thuộc có hệ số cản ksi độ cứng csi liên kết cầu xe với thân xe Tác dụng ổn định phía trước phía sau đặc trưng độ cứng chống xoắn caf car Liên kết cầu với mặt đường thực thông qua bánh xe có độ cứng cui Các bánh xe tiếp xúc với mặt đường có biên độ mấp mô tương ứng qi (i = 1,2,3,4) 5.3.2 Mô hình toán học mô tả hệ thống Mô hình có bậc tự do, gồm: - Dịch chuyển theo phương thẳng đứng người lái Zd; - Ba chuyển động thân xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng trọng tâm Z, góc lắc dọc Θ góc lắc ngang Φ; ba chuyển động mô tả véc tơ tọa độ suy rộng thân xe: ys = [Z, Ф, Θ]T; - Bốn bậc tự khối lượng không treo dịch chuyển thẳng đứng Zuf, Zur dịch chuyển góc Φuf, Φur cầu trước cầu sau biểu diễn qua véc tơ tọa độ suy rộng khối lượng không treo: yu = [Zuf, Zuf, Фuf, Фur].T Tám bậc tự mô hình biểu diễn véc tơ tọa độ suy rộng mô hình: z = [Zd, Z, Ф, Θ, Zuf, Zuf, Фuf, Фur].T = [Zd , ysT, yuT]T Ngoại lực tác dụng lên mô hình kích thích từ mặt đường qi bốn bánh xe lực quán tính đặt trọng tâm: Fjx = msax theo phương dọc Fjy = msay theo phương ngang Theo nguyên lý Đalămbe, hệ phương trình dao động tương ứng với bậc tự mô sau: 90 Trong phương trình biểu diễn dao động người lái, ba phương trình mô tả dao động thân xe (khối lượng treo) bốn phương trình cuối thể dao động cầu trước cầu sau (khối lượng không treo) Các ký hiệu: Fd biểu diễn lực liên kết ghế lái thân xe, Fsi Fui biểu diễn lực liên kết hệ thống treo vị trí bánh xe thứ i lực liên kết bánh xe thứ i với mặt đường (i = 1,2,3,4); Maf Mar biểu diễn mô men chống lắc sinh hệ thống ổn định ngang cầu trước cầu sau; rs ru tọa độ điểm đặt lực 5.3.3 Đặc tính đàn hồi 5.3.4 Ảnh hưởng qua lại hệ thống Sơ đồ cấu tạo tổng thể HTTL ô tô 4x4 thể hình 4.1 sơ đồ mối liên kết hệ thống truyền lực với hệ thống khác xe như: liên kết đàn hồi với khung xe cụm động hộp số, liên kết HTTL với khung cầu thông qua phần tử hệ thông treo 91 Hình 4.2: Sơ đồ HTTL ô tô x 1– động cơ; 2– cầu trước; 3– hộp số; 4– trục đăng trước; 5– hộp phân phối; 6– trục đăng sau; 7– cầu sau; 8– bánh xe; 9– trục; 10– ly hợp Với HTTL trên, người ta sây dượng sơ đồ tính toán (mô hình mô phỏng) HTTL với đầy đủ liên kết ngoại vi Khi mô hình tính toán không chứa thành phần dao động xoắn mà có thêm thành phần dao động thẳng đứng lốp hệ thống 92 Hình 4.3: Sơ đồ tính toán №1 dao động HTTL ô tô × có kể đến ảnh hưởng đường Sơ đồ mô tả đầy đủ mối quan hệ phần tử hệ thống truyền lực với hệ thống khác thông qua cscs khâu đàn hồi Nghiên cứu hoạt động hTTL điều kiện chao phép đánh giá cách tổng thể hệ thống với kết tính toán thể xác thông số hệ thống Với sơ đồ trên, hệ phương trình mô tả hệ thống viết sau: 𝐽1 𝜑˙˙1 + 𝑘1 (𝜑͘1 − 𝜑͘2 ) + 𝑐1 (𝛿1 )(𝜑1 − 𝜑2 ) = 𝑀Əϐ (𝑡) 𝐽2 𝜑˙˙2 + 𝑘2 (𝜑͘2 − 𝜑͘3 ) − 𝑘1 (𝜑͘1 − 𝜑͘2 ) + 𝑐2 (𝛿2 )(𝜑2 − 𝜑3 ) − 𝑐1 (𝛿1 )(𝜑1 − 𝜑2 ) = 𝐽3 𝜑˙˙3 + 𝑘3 (𝜑3 − 𝜑4 ) + 𝑐4 (𝜑3 − 𝜑5 ) − 𝑘2 (𝜑2 − 𝜑3 ) − 𝑐2 (𝛿2 )(𝜑2 − 𝜑3 ) = 𝐽4 𝜑˙˙4 + 𝑐5 (𝜑4 − 𝜑6 + 𝜑𝑛𝑀 ) − 𝑐3 (𝜑3 − 𝜑4 ) = 𝐽6 𝜑˙˙6 + 𝑘6 (𝜑͘6 − 𝜑͘𝑎 ) + 𝑐6 (𝛿6 )(𝜑6 − 𝜑𝑎 ) − 𝑐5 (𝜑4 − 𝜑6 + 𝜑𝑛𝑀 ) = 𝑀1 (𝑡) 𝐽5 𝜑˙˙5 + 𝑐7 (𝜑5 − 𝜑7 + 𝜑3𝑀 ) − 𝑐4 (𝜑3 − 𝜑5 ) = 𝐽7 𝜑˙˙7 + 𝑘8 (𝜑͘7 − 𝜑͘𝑎 ) + 𝑐8 (𝛿8 )(𝜑7 − 𝜑𝑎 ) − 𝑐7 (𝜑5 − 𝜑7 + 𝜑3𝑀 ) = 𝑀2 (𝑡) 𝐽𝑎 𝜑˙˙𝑎 − 𝑘6 (𝜑͘6 − 𝜑͘𝑎 ) − 𝑐6 (𝛿6 )(𝜑6 − 𝜑𝑎 ) − 𝑘8 (𝜑͘7 − 𝜑͘𝑎 ) − 𝑐8 (𝛿8 )(𝜑7 − 𝜑𝑎 ) = 93 𝐽𝑛𝑀 𝜑˙˙𝑛𝑀 − 𝑐5 (𝜑4 − 𝜑6 + 𝜑𝑛𝑀 ) + 𝑐𝑛𝑀 (𝜑𝑛𝑀 − 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ) = 𝐽3𝑀 𝜑˙˙3𝑀 − 𝑐7 (𝜑5 − 𝜑7 + 𝜑3𝑀 ) + 𝑐3𝑀 (𝜑3𝑀 − 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ) = 𝑚1 𝑧˙˙1 + [2𝑘𝑛𝑐𝑎 (𝑧͘ 11 − 𝑧͘ 21 ) + 2𝑐𝑛𝑐𝑎 (𝑧11 − 𝑧21 )] + [𝑘3𝑐𝑎 (𝑧͘ 12 − 𝑧͘ 22 ) + 𝑐3𝑐𝑎 (𝑧12 − 𝑧22 )] + [𝑘𝑀 (𝑧͘ − 𝑙8 𝜑͘𝑐𝑎 − 𝑧͘ 13 ) + 𝑐𝑀 (𝑧1 − 𝑙8 𝜑𝑐𝑎 − 𝑧13 )] = 𝐽𝑐𝑎 𝜑˙˙𝑐𝑎 + [2𝑘𝑛𝑐𝑎 (𝑧͘ 11 − 𝑧͘ 21 ) + 2𝑐𝑛𝑐𝑎 (𝑧11 − 𝑧21 )]𝑙6 − [𝑘3𝑐𝑎 (𝑧͘ 12 − 𝑧͘ 22 ) + 𝑐3𝑐𝑎 (𝑧12 − 𝑧22 )]𝑙7 − [𝑘𝑀 (𝑧͘ − 𝑙8 𝜑͘𝑐𝑎 − 𝑧͘ 13 ) + 𝑐𝑀 (𝑧1 − 𝑙8 𝜑𝑐𝑎 − 𝑧13 )]𝑙8 = 𝑚2 𝑧˙˙13 + [𝑘𝑀 (𝑧͘ − 𝑙8 𝜑͘𝑐𝑎 − 𝑧͘ 13 ) + 𝑐𝑀 (𝑧1 − 𝑙8 𝜑𝑐𝑎 − 𝑧13 )] − 2𝑘𝑝𝐾 (𝑧͘ 13 − 𝑧͘ 23 ) − 2𝑐𝑝𝐾 (𝑧13 − 𝑧23 ) = 𝑚3 𝑧˙˙3 + [2𝑘𝑛𝑛 (𝑧͘ 31 − 𝑧͘ ) + 2𝑐𝑛𝑛 (𝑧31 − 𝑧4 )] + [2𝑘3𝑛 (𝑧͘ 32 − 𝑧͘ ) + 2𝑐3𝑛 (𝑧32 − 𝑧5 )] − [2𝑘𝑛𝑐𝑎 (𝑧͘ 11 − 𝑧͘ 21 ) + 2𝑐𝑛𝑐𝑎 (𝑧11 − 𝑧21 )] − [𝑘3𝑐𝑎 (𝑧͘ 12 − 𝑧͘ 22 ) + 𝑐3𝑐𝑎 (𝑧12 − 𝑧22 )] − [2𝑘𝑝𝐾 (𝑧͘ 13 − 𝑧͘ 23 ) + 2𝑐𝑝𝐾 (𝑧13 − 𝑧23 )] = 𝐽𝑛𝑜Ə𝑝 𝜑˙˙𝑛𝑜Ə𝑝 + [2𝑘𝑛𝑛 (𝑧͘ 31 − 𝑧͘ ) + 2𝑐𝑛𝑛 (𝑧31 − 𝑧4 )]𝑙1 − [2𝑘3𝑛 (𝑧͘ 32 − 𝑧͘ ) + 2𝑐3𝑛 (𝑧32 − 𝑧5 )]𝑙2 − [2𝑘𝑛𝑐𝑎 (𝑧͘ 11 − 𝑧͘ 21 ) + 2𝑐𝑛𝑐𝑎 (𝑧11 − 𝑧21 )]𝑙3 − [𝑘3𝑐𝑎 (𝑧͘ 12 − 𝑧͘ 22 ) + 𝑐3𝑐𝑎 (𝑧12 − 𝑧22 )]𝑙4 − [2𝑘𝑝𝑥 (𝑧͘ 13 − 𝑧͘ 23 ) + 2𝑐𝑝𝑥 (𝑧13 − 𝑧23 )]𝑙5 − 𝑐3𝑀 (𝜑3𝑀 − 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ) − 𝑐𝑛𝑀 (𝜑𝑛𝑀 − 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ) = 𝑚4 𝑧˙˙4 + 𝑘ɯ𝑛 (𝑧͘ − 𝑞͘1 ) + 𝑐ɯ𝑛 (𝑧4 − 𝑞1 ) − 2𝑘𝑛𝑛 (𝑧͘ 31 − 𝑧͘ ) − 2𝑐𝑛𝑛 (𝑧31 − 𝑧4 ) = 𝑚5 𝑧˙˙5 + 𝑘ɯ3 (𝑧͘ − 𝑞͘2 ) + 𝑐ɯ3 (𝑧5 − 𝑞2 ) − 2𝑘3𝑛 (𝑧͘ 32 − 𝑧͘ ) − 2𝑐3𝑛 (𝑧32 − 𝑧5 ) = 𝑧1 − 𝑧11 = 𝑙6 𝜑𝑐𝑎 ; 𝑧12 − 𝑧1 = 𝑙7 𝜑𝑐𝑎 ; 𝑧3 − 𝑧31 = 𝑙1 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ; 𝑧32 − 𝑧3 = 𝑙2 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ; 𝑧3 − 𝑧21 = 𝑙3 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ; 𝑧3 − 𝑧22 = 𝑙4 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ; 𝑧3 − 𝑧23 = 𝑙5 𝜑𝑛𝑜Ə𝑝 ; Hệ phương trình mô tả đầy đủ đặc trựng HTTL phức tạp Trong điều kiện cho phép, người ta đơn giản hóa sơ đồ thể hình 94 Hình 4.4: Sơ đồ tính toán dao động xoắn đơn giản hóa Hình 4: Sơ đồ tính toán dao động thẳng đứng 95 Hình 4.5: Các lực tác dụng lên hệ thống động lực ô tô x Việc tính toán thực phương pháp Runge – Kutta Ảnh hưởng đường tính toán theo biểu thức bảng sau: 96 Hình 4.6: Sự biến thiên gia tốc dao động thẳng đứng hệ thống theo thời gian, có kể đến ảnh hưởng dao động xoắn hệ thống truyền lực (vận tốc 20 km/h, tay số 2) 97 Hình 4.7: Sự biến thiên gia tốc dao động thẳng đứng hệ thống theo thời gian, không kể đến ảnh hưởng dao động xoắn hệ thống truyền lực (vận tốc 20 km/h) Hình 4.8: Sự biến thiên gia tốc dao động thẳng đứng hệ thống theo thời gian, có kể đến ảnh hưởng dao động xoắn hệ thống truyền lực (vận tốc 40 km/h, tay số 3) 98 Hình 4.9: Sự biến thiên gia tốc dao động thẳng đứng hệ thống theo thời gian, không kể đến ảnh hưởng dao động xoắn hệ thống truyền lực (vận tốc 40 km/h) 99 Tài liệu tham khảo Naunheimer, H., Bertsche, B., Ryborz, J., Novak, W., Automotive Transmissions Fundamentals, Selection, Design and Application, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2011) Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Nguyễn Văn Chưởng, Phạm Huy Hường, Trịnh Minh Hoàng: Kết cấu ô tô NXB Bách Khoa Hà Nội, 2010 Nguyễn Trọng Hoan, 2014 Hộp số tự động ô tô Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, Nguyễn Văn Khang (2004), Dao động kỹ thuật, NXB KH KT Lê Quỳnh Mai (2015), Nghiên cứu ồn khoang xe khách 29 chỗ sản xuất lắp ráp Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật Gang shen (Gang Shen Chen), (2012), Vehicle Noise, Vibration, and Sound Quality SAE Internation Warrendale, Pennsylvania, USA SAE Order No RF-400 100 ...CHƯƠNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC ÔTÔ 1.1 Các khái niệm Hệ thống truyền lực tô có nhiệm vụ thay đổi mômen vận tốc quay động đến bánh xe chủ động tô nhằm đáp ứng điều kiện chuyển động Trị số lực hay mô... điều kiện làm việc tô 1.2 Hệ thống truyền lực khí 1.2.1 Hệ thống truyền lực có cấp Hệ thống truyền lực HTTL khí có cấp, tỷ số truyền thay đổi cách thay đổi cấp hộp số Hình 1.1 Sơ đồ truyền lực. .. lý hệ thống truyền lực khí vô cấp a, Sơ đồ nguyên lý truyền lực ma sát; b, Truyền lực tiếp xúc nhiều điểm; c) Truyền lực đai; d) Tryuền lực đĩa lăn 1.3 Hệ thống truyền lực thủy lực 1.3.1 Truyền