Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình hộp số cơ khí để mô phỏng quá trình hoạt động của hộp số

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH -CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XX NĂM 2018 TÊN CƠNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỘP SỐ CƠ KHÍ ĐỂ MƠ PHỎNG Q TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: Kỹ thuật công nghệ CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật cơng nghệ Mã số cơng trình: …………………………… (Phần BTC Giải thưởng ghi) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn, quy mô phạm vi áp dụng PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU CHƯƠNG 1: LÊN Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỘP SỐ 10 1.1 Lên ý tưởng thiết kế hộp số 10 1.2 Lên ý tưởng thiết kế khung đồ gá hộp số 10 1.3 Thiết kế thi cơng mơ hình 12 1.3.1 Lựa chọn phương án thiết kết tối ưu 12 1.3.2 Giai đoạn 1: Vệ sinh hộp số 13 1.3.3 Giai đoạn 2: Thi công làm lắp đặt mơ hình 15 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG TRÊN MƠ HÌNH 23 2.1 Mục đích xây dựng tập ứng dụng mơ hình hộp số 23 2.2 Các tập ứng dụng mơ hình hộp số ô tô 23 2.2.1 Sang số cho hộp số khí trục ô tô 23 2.2.2 Xác định trục tiến hành sửa chữa/bảo dưỡng hộp số 26 PHẦN 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP 28 Mục tiêu cơng trình 28 Phương pháp nghiên cứu 28 PHẦN 3: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 29 Mục tiêu đạt 29 Hướng phát triển 29 Kiến nghị 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT - Xe FF (Front-wheel drive): xe có động đặt trước, cầu trước dẫn động - Xe FR (Rear-wheel drive): xe có động đặt trước, cầu sau dẫn động - Xe 4WD (4 wheels drive): xe có bốn bánh dẫn động - Xe RR (Rear wheel drive): xe động đặt sau, cầu sau dẫn động - Xe Hybrid: xe sử dụng hai kiểu động (điện xăng) - Xe Off-road: xe vượt địa hình - KTV: Kỹ thuật viên - NVH: Noise: tiếng ồn, vibration: rung động, hardness: xóc - Redline: để giới hạn vịng tua máy DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu trúc khung đồ gá mặt cạnh (mm) Hình 1.2: Cấu trúc khung đồ gá mặt đứng (mm) Hình 1.3: Dụng cụ cho việc thi công làm hộp số Hình 1.4: Thân hộp số trước vệ sinh Hình 1.5: Phần đầu hộp số trước vệ sinh Hình 1.6: Các phận bên hộp số Hình 1.7: Tiến hành tháo dỡ phận Hình 1.8: Tháo lục giác cố định trục thứ cấp Hình 1.9: Vệ sinh bánh trục thứ cấp Hình 1.10 - 1.11: Vệ sinh bên ngồi vỏ hộp số xịt sơn Hình 1.12 - 1.13: Hộp số sau cắt làm Hình 1.14: Hộp số lắp ráp lại Hình 1.15 - 1.16: Kiểm tra chi tiết bên ly hợp Hình 1.17: Gắn ly hợp vào hộp số để kiểm tra ăn khớp Hình 1.18 - 1.19: Thi cơng trục cốt nối cố định bánh đà Hình 1.20: Trục cốt sau hồn thành nối vào bánh đà Hình 1.21 - 1.22: Đo đạc, thiết kế mặt bích để cố định lại bánh đà Hình 1.23: Định vị cốt quay nối bánh đà bánh dẫn động Hình 1.24: Thi cơng gắn mơ-tơ vào vị trí trục đỡ Hình 1.25: Cố định bàn đạp ly hợp hộp dầu Hình 1.26: Cố định xy-lanh phụ Hình 1.27: Mơ hình mơ hộp số khí trục hồn thiện Hình 2.1: Vị trí số tay số khác tay số xe Hình 2.2: Dải màu biểu thị vòng tua xe cần sang số TÓM TẮT CHƯƠNG 1: LÊN Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỘP SỐ 1.1 Lên ý tưởng thiết kế hộp số 1.2 Lên ý tưởng thiết kế khung đồ gá hộp số 1.3 Thiết kế thi cơng mơ hình CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG TRÊN MƠ HÌNH 2.1 Mục đích xây dựng tập ứng dụng mơ hình hộp số 2.2 Các tập ứng dụng mô hình hộp số tơ ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài - Ơ tơ ngày có trọng lượng chuyên chở ngày lớn, vận tốc di chuyển đường ngày cao hệ thống truyền lực ngày đầu tư, nghiên cứu, gặt hái nhiều thành tựu mang lại nhiều tiện ích cho người sử dụng - Hệ thống truyền lực bao gồm phận như: hộp số, trục các-đăng, vi sai có cải tiến tốt nhằm nâng cao hiệu suất làm việc ô tô - Giáo cụ trực quan phục vụ học tập giảng dạy ngành ô tô chưa nhiều nên cần nhiều mơ hình trực quan, sinh động để sinh viên tiếp thu kiến thức chuyên ngành tốt Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu để hiểu rõ hệ thống truyền lực tơ nói chung hộp số nói riêng - Xây dựng mơ hình học cụ, thao tác đơn giản, mô hoạt động hộp số ô tô thực tế - Xây dựng sản phẩm giúp người học tiếp cận thực tế mơ hình để nghiên cứu thay phải thực tập doanh nghiệp Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu thiết kế cơng trình hộp số khí hệ thống truyền lực tơ nói chung mơ hình học cụ để mơ q trình hoạt động hộp số khí nói riêng Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu cơng trình: cơng trình tập chung nghiên cứu hộp số khí trục, thiết kế chế tạo mơ hình hộp số khí trục mơ hoạt động hộp số: q trình đóng cắt ly hợp; trình chuyển số… Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn, quy mô phạm vi áp dụng: - Sản phẩm cơng trình nghiên cứu trực quan sinh động, giúp người dạy dễ dàng truyền đạt kiến thức giảng, giúp người học tiếp thu cách dễ dàng, người học tiếp cận thực tế mơ hình Quy mô phạm vi áp dụng: - Dùng làm mơ hình giáo cụ trực quan, ứng dụng sở đào tạo, dạy nghề - Dùng làm giáo cụ trực quan đơn vị vận tải để hướng dẫn nhân viên lái xe điều khiển, khai thác hộp số cách để nâng cao tuổi bền ô tô nói chung hệ thống truyền lực ô tơ nói riêng PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU Một ô tô tổng thể hàng ngàn chi tiết liên kết kết hợp với Tuy nhiên, vài phận hàng ngàn chi tiết đóng vai trị quan trọng phần lại xe hộp số phận Thiếu nó, xe bạn di chuyển địa hình khác yêu cầu sức kéo, tốc độ ô tô mà người điều khiển xe mong muốn Hộp số phận truyền lực từ động đến hệ thống dẫn động Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mô men xoắn bánh xe đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe để phù hợp với sức cản bên Theo lý thuyết, động đốt sinh công mô men xoắn tối đa dải tua máy hẹp Hộp số cho phép tỉ số truyền động cầu dẫn động thay đổi xe tăng giảm tốc độ, thay đổi cấp số để động làm việc điểm giới hạn hoạt động gần với vòng tua máy lý tưởng Ở chế độ lý tưởng, hộp số trì tỷ số truyền để động ln hoạt động vịng tua máy tối ưu 17 - Sau hồn thành cơng đoạn phục hồi lại vỏ hộp số, tiến hành lắp rắp phận bên vào: Hình 1.14: Hộp số lắp ráp lại - Ly hợp tháo/lắp để kiểm tra: Hình 1.15 - 1.16: Kiểm tra chi tiết bên ly hợp 18 - Lắp ly hợp vào hộp số vị trí trục sơ cấp: Hình 1.17: Gắn ly hợp vào hộp số để kiểm tra ăn khớp - Để mô tả dẫn động truyền lực hộp số thơng qua ly hợp phận bánh đà cần cố định, trục cốt nối thêm bên để giữ cố định bánh đà thơng qua ốc vị trí trung tâm Công việc thi công trục cốt nối thêm quan trọng việc cố định bánh đà đảm bảo độ đồng tâm phận ly hợp hoạt động Hình 1.18 - 1.19: Thi cơng trục cốt nối cố định bánh đà 19 - Trục cốt cố định thơng qua mặt bích ổ bi (đường kính ổ bi: 62 mm) giữ chặt bên hai đầu ống thép: Hình 1.20: Trục cốt sau hoàn thành nối vào bánh đà - Một mặt bích thiết kế sau giúp nâng đỡ định hướng tâm quay trục cốt thơng qua ốc vị trí tâm bánh đà: Hình 1.21 - 1.22: Đo đạc, thiết kế mặt bích để cố định lại bánh đà 20 - Sau đo đạc mặt bích định tâm, tiến hành đục lỗ để định tâm quay cốt nối bánh đà Hình 1.23: Định vị cốt quay nối bánh đà bánh dẫn động - Lúc hộp số thiết kế để gá hộp số lên (Hình 2.20) nên tiến hành gắn phận cịn lại mơ-tơ dẫn động cấu ngắt ly hợp - Việc lựa chọn mô-tơ giảm tốc có tốc độ phù hợp với tiêu chí ban đầu đề gồm yêu cầu sau: + Phải đảm bảo tốc độ quay vừa đủ để thuận tiện cho việc quan sát hoạt động phận bên hộp số + Mơ-tơ có giá thành phù hợp với khả tài đảm bảo u cầu làm việc mơ hình + Kết cấu chắn, dễ sử dụng, tuổi bền cao Thông số mô-tơ giảm tốc chọn: + Tỷ số truyền: 3:2 + Điện đầu vào: 220V 21 + Số vịng quay: 200 vịng/phút Hình 1.24: Thi cơng gắn mơ-tơ vào vị trí trục đỡ - Sau đó, tiến hành lắp ráp phận ngắt ly hợp vào vị trí khung đồ gá Hình 1.25: Cố định bàn đạp ly hợp hộp dầu 22 Hình 1.26: Cố định xy-lanh phụ - Sau cân chỉnh thiết kế đường ống dây lại, mơ hình sơn phủ bên cố định phận lần thật chắn Hình 1.27: Mơ hình mơ hộp số khí trục hồn thiện 23 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG TRÊN MƠ HÌNH 2.1 Mục đích xây dựng tập ứng dụng mơ hình hộp số - Hộp số khí trục hộp số sử dụng phần lớn loại xe ô tô phục vụ cho nhu cầu chuyên chở hàng hành khách Vì mơ hình hộp số khí trục sử dụng làm giáo cụ trực quan mơ hình phục vụ cho mục đích giảng dạy cho học phần như: Kết cấu tính toán hộp số sàn động cơ; Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hộp số khí trục tơ;… - Bên cạnh đó, mơ hình hộp số cịn sử dụng giảng dạy cho mơ-đun: Bảo dưỡng - sửa chữa hộp số ô tô; Sửa chữa - bảo trì hệ thống truyền lực ô tô; … - Thông qua mô hình hộp số khí trục tơ, thực tập sau: 1/ Sang số hộp số khí trục 2/ Xác định trục dẫn động tiến hành sửa chữa/bảo dưỡng hộp số 2.2 Các tập ứng dụng mơ hình hộp số ô tô 2.2.1 Sang số cho hộp số khí trục tơ  Mục đích - Việc sang số cho ô tô thao tác sử dụng ô tô số sàn, nhiên để sang số cho nguyên tắc đảm bảo chế hoạt động hộp số sàn điều mà lái xe ý đến Vì tập trình bày cụ thể bước sang số cho hiệu để tối ưu hóa hoạt động hộp số  Yêu cầu - Nắm vững cấu tạo nguyên lý làm việc hộp số trục - Biết cần sang số 24 - Nắm vững thao tác sang số để bảo vệ hộp số  Phương pháp thực Khi sử dụng hộp số sàn, việc để xe tăng tốc giảm tốc phải thơng qua việc sang số để đảm bảo có tỷ số truyền phù hợp với động xe phận truyền động Phương pháp sang số sau: Số N: Khi xe dừng Số N - hay cịn gọi số Mo, thực chất khơng vào số hộp số lúc xe trạng thái tự nhiên Khi bánh hộp số không ăn khớp với xe khơng chuyển động, tức vịng đồng tốc chuyển số vị trí bánh Số 1: Xe bắt đầu chuyển động Khi xe bắt đầu lăn bánh, tức phải vào số Các bước sau: B1: Đạp hết bàn đạp ly hợp thật dứt khốt nhanh vị trí bên trái chân lái xe B2: Kéo tay số phía bên trái theo phương ngang đẩy cần số lên tương ứng với vị trí số B3: Thả bàn đạp ly hợp chân cách từ từ nhẹ nhàng sau vào số Cùng lúc đạp song song bàn đạp ga phía chân cịn lại phía bên phải ngồi Hình 2.1: Vị trí số tay số khác tay số xe 25 Số gồm bước sau: B1: Đạp hết bàn đạp ly hợp cần sang số B2: Kéo tay số từ vị trí số thẳng xuống số theo sơ đồ B3: Từ từ nhả bàn đạp ly hợp lúc nhấn chân ga Số gồm bước sau: B1: Đạp hết bàn đạp ly hợp cần sang số B2: Kéo tay số về vị trí đẩy thẳng lên vị trí số theo sơ đồ (Hình 2.1) B3: Từ từ nhả bàn đạp ly hợp lúc nhấn chân ga *Số 4,5 R tương tự Lưu ý cần phải đạp hết bàn đạp ly hợp trước vào số Tuy nhiên, ta tăng giảm số tắt Tức từ số số thao tác tương tự vào số khác lưu ý chung phải tùy thuộc vào tốc độ xe mà tăng giảm số cho phù hợp Khi cần sang số, tức ta phải dựa vào cảm nhận tốc độ xe Thông thường động xe có dải tua tối ưu mà xe tăng tốc nhanh dù số - Theo hình 2.2 bên dưới, dải màu vàng dải vòng tua tối ưu dải màu đỏ dải vòng tua tối đa (Redline), khơng nên chạm đến ngưỡng vịng tua thường xun Hình 2.2: Dải màu biểu thị vịng tua xe cần sang số 26 2.2.2 Xác định trục tiến hành sửa chữa/bảo dưỡng hộp số  Mục đích - Việc nắm vững cấu tạo hộp số để dễ dàng xác định trục phận khác giúp ta tiết kiệm thời gian, công sức để chẩn đốn xe có xảy hư hỏng để kiểm tra bảo dưỡng hộp số định kì - Hộp số khí trục có trục sơ cấp, trục trung gian trục thứ cấp Việc xác định vị trí phận liên quan quan trọng cho việc bảo dưỡng/sửa chữa  Yêu cầu - Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ cần thiết để mở hộp số - Nắm vững nguyên lý làm việc cấu tạo hộp số  Phương pháp thực hiện: 1/ Căn vào tài liệu kỹ thuật Nếu có tài liệu hỗ trợ hộp số tiến hành tháo lắp, ta dễ dàng thao tác hộp số biết vị trí, tên gọi trục phận khác 2/ Tháo lắp hộp số theo kinh nghiệm - Khi mở hộp số cần chuẩn bị khay đựng ốc để xếp ốc mở hộp số theo thứ tự mở - Hộp số sau mở nắp hộp số có trục hộp số Thông thường, trục xếp từ trái sang phải theo chiều chuyển động (mô-men truyền trục các-đăng): + Trục sơ cấp nằm bên trái nối với phận ly hợp + Trục thứ cấp trục nằm đồng trục với trục sơ cấp nối với trục các-đăng + Trục trung gian nằm hướng bên trục sơ cấp thứ cấp 27 - Đây thứ tự vị trí trục hộp số khí trục bình thường Lưu ý cần phải nhớ vị trí ốc bánh răng, cần xếp chúng theo thứ tự tháo lắp 28 PHẦN 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP Mục tiêu công trình - Nghiên cứu hệ thống truyền lực tơ - Xây dựng mơ hình hộp số khí để mơ q trình hoạt động hộp số khí trục tơ Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu tài liệu chuyên ngành, tìm kiếm tài liệu liên quan phân tích, tổng hợp lại Phương pháp nghiên cứu thực tế: Quan sát, tìm hiểu nguyên lý hoạt động dựa để phân tích đưa kết luận Phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin: Dựa vào mô tả hoạt động hộp số tơ Từ phân tích, tổng hợp lại kết luận giống khác hệ thống truyền lực nói chung cấu hộp số nói riêng 29 PHẦN 3: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ Mục tiêu đạt Hệ thống truyền lực ô tô hệ thống quan trọng việc vận hành xe Trên hệ thống gồm nhiều phận, phận đảm nhiệm nhiệm vụ có cấu tạo khác Các ô tô đại ngày thường gặp cố hệ thống truyền lực nhiều điều kiện đường sá Việt Nam chưa phát triển, cộng thêm kiến thức hệ thống khung gầm nói chung hệ thống truyền lực nói riêng người sử dụng ô tô chưa cao nên công trình nghiên cứu hi vọng giúp người có thêm hiểu biết nhiều hệ thống truyền lực tơ Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu cơng trình hệ thống truyền lực tơ, tơi hồn thành đạt mục tiêu đề tìm hiểu hệ thống truyền lực sử dụng ô tơ, phân tích cố hư hỏng thường gặp cách khắc phục cố đó, thiết kế chế tạo mơ hình phục vụ cho công việc nghiên cứu thực tập ứng dụng mơ hình Hướng phát triển Nếu điều kiện thời gian kinh phí cho phép tơi phát triển cơng trình theo hướng tồn diện hệ thống truyền lực, mơ hình bố trí thêm hệ thống dẫn động thủy lực điều khiển điện tử xây dựng mơ hình truyền lực đầy đủ phận để người xem nắm rõ ràng cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống Kiến nghị  Đơn vị thực tập - Tạo điều kiện để người thực tập tiếp cận nhiều với thực tế - Cho phép người thực tập trực tiếp sửa chữa bảo dưỡng loại xe giám sát KTV có kinh nghiệm - Hỗ trợ thêm cho sinh viên chi phí sinh hoạt công ty 30  Đơn vị đào tạo - Tạo điều kiện thời gian tài liệu kèm trực tiếp với mơ hình xưởng để sinh viên học tập nhiều - Mở cửa xưởng thực hành vào ngày cuối tuần để sinh viên học tập rèn luyện thêm kiến thức - Bổ sung thêm thời gian học môn học hệ thống quan trọng khác ô tô 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huỳnh Phước Sơn, Hệ thống truyền lực ô tô, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM [2] Trần Thanh Bình, 2017, Đồ án Cơ cấu truyền lực, Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng [3] Nguyễn Khắc Trai, 2003, Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất Giao thông vận tải [4] TS Nguyễn Văn Nhanh, 2016, Lý thuyết ô tô, Đại học Công nghệ Kỹ Thuật TPHCM ... kế cơng trình hộp số khí hệ thống truyền lực tơ nói chung mơ hình học cụ để mơ trình hoạt động hộp số khí nói riêng 8 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu cơng trình: cơng trình tập chung nghiên. .. chung nghiên cứu hộp số khí trục, thiết kế chế tạo mơ hình hộp số khí trục mô hoạt động hộp số: trình đóng cắt ly hợp; q trình chuyển số? ?? Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn, quy mô phạm vi áp... Ở chế độ lý tưởng, hộp số trì tỷ số truyền để động ln hoạt động vịng tua máy tối ưu 10 CHƯƠNG 1: LÊN Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỘP SỐ 1.1 Lên ý tưởng thiết kế hộp số - Việc thiết kế mô cấu hoạt