Phân tích tính năng động lực học của hộp số xe ô tô TOYOTA INNOVA G’’ sử dụng truyền động các đăng

MỤC LỤC

Truyền động các đăng

Nó được dùng để truyền mômen xoắn giữa các cụm truyền lực không cố định, trục của các bộ phận này không nằm trên cùng một đường thẳng mà thường cắt nhau dưới một góc α thay đổi và luôn bị chuyển dịch vị trí tương đối với nhau (đặc biệt là theo phương thẳng đứng: Như hộp số và cầu xe). Sự dịch chuyển vị trí tương đối này đòi hỏi cacđăng phải có khả năng thay đổi chiều dài. Nhiệm vụ của cacđăng để nối hộp số với cầu xe, dùng để nối cầu xe với bánh chủ động có hệ thống treo độc lập. Ngoài ra cacđăng còn thường được dùng để truyền mômen xoắn đến các bánh dẫn hướng là chủ động, đến các bộ phận làm việc của máy công tác, đến các trang bị làm việc phụ trợ trên ôtô máy kéo và xe chuyên dụng. Khi cần truyền mômen với khoảng cách lớn, thân trục cacđăng có thể được tạo nên bởi hai phần: Một phần gắn lên thân xe, phần còn lại nối với cầu xe. Giữa các đoạn thân có thể có khớp nối và ổ đỡ. Bộ truyền cacđăng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Quá trình truyền mômen xoắn giữa các bộ phận máy không có dao động tốc độ góc, không gây nên va đập và tải trọng động lớn do mômen quán tính. Các trục cacđăng phải đảm bảo quay đều, không gây nên cộng hưởng. Hiệu suất bộ truyền phải cao khi góc lệch giữa hai trục là lớn. Kết cấu bộ truyền gọn nhẹ, thuận tiện khi chăm sóc bảo dưỡng trong sử dụng. Hình1.4 Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý cacđăng có trạc chữ thập a) Cấu tạo ; b) Sơ đồ nguyên lý.

Truyền lực chính và vi sai

- Tạo nên chiều quay thích hợp giữa bánh xe và HTTL, khi động cơ bố trí dọc, truyền lực chính thay đổi chiều quay trục bị động vuông góc với chiều quay trục khuỷu nên thường dùng bộ truyền bánh răng nón. - Thực hiện sự sai lệch tốc độ quay giữa các trục bánh xe trên cùng một cầu khi chuyển động trên đường vòng hay đường không bằng phẳng, bảo đảm dễ dàng điều khiển hướng chuyển động và không mài mòn lốp xe;.

MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Mục đích

Nhiệm vụ

• Xây dựng các đường đặt tính động lực học của ô tô với việc sử dụng phần mềm Matlab. • Sử dụng đường đặt tính động lực học để xác định các thông số khác.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp này có ưu điểm nổi bật là tuy có nhiều bài toán phức tạp nhưng bằng việc ứng dụng các phần mềm tin học mà cụ thể ở đây là phần mềm matlab các bai toán này có thể được giải quyết một cách nhanh chóng hơn với độ chính xác cao. Do điều kiện và khả năng không cho phép nên trong khóa luận tốt nghiệp này em đã lựa chọn nghiên cứu theo phương pháp thứ hai.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG .1 Các đường đặc tính của động cơ

    Đặc tính làm việc của động cơ chi phối đặc điểm cấu tạo và khả năng làm việc của nó.Vì vậy cần phải nắm vững các đường đặc tính của động cơ để cho việc giải quyết vấn đề cơ bản trong lý thuyết ô tô như nghiên cứu các tính năng kéo và tính năng động lực học của ô tô. Đường đặc tính tốc độ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc của công suất hiệu dụng Ne, mô men quay Me, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệu riêng ge (chí phí nhiên để sản sinh ra một đơn vị công suất hiệu dụng) theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc ω của trục khuỷu.

    Hình 2.2 Đường đặc tính tải trọng của động cơ
    Hình 2.2 Đường đặc tính tải trọng của động cơ

    Sơ đồ nguyên lý làm việc của bánh xe chủ động

    • NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC .1 Nhân tố động lực học ô tô

      Do tính chất phức tạp và đa dạng của điều kiện sử dụng ô tô cũng như sự phức tạp của các mối quan hệ giữa hệ số bám và các yếu tố ảnh hưởng cho nên giá trị của hệ số bám chỉ được xác định bằng thực nghiệm và độ chính xác của các số liệu chỉ mang tính chất tương đối. Điểm cắt nhau của đường lực cản tổng cộngPk +Pψ = f v( ) và đường lực kéo tiếp tuyến Pk = f(v) chính là điểm cân bằng lực kéo khi chuyển động ổn định, khi đó vận tốc đạt giá trị cực đại v = vmax .Trên hình 2.6 điểm B ứng với trường hợp chuyển động trên đường nằm ngang và điểm A với khi lên dốc. Phân tích tương tự như khi xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ta sẽ nhận được đồ thị cân bằng công suất kéo và được minh hoạ trên hình 2.7 trên đó còn biểu thị sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng Ne của động cơ vào tốc độ chuyển động v.

      Để dễ nhận thấy quy luật thay đổi giá trị của nhân tố động lực học D trong sự phụ thuộc vào các yếu tố cấu tạo, điều kiện mặt đường và vận tốc chuyển động ta có thể biểu diễn các mối quan hệ đó dưới dạng đồ thị hàm số D = f(v) với trục hoành là vận tốc v và trục trung là nhân tố động lực học D. Nhân tố động lực học D là đại lượng không thứ nguyên nên có thể sử dụng đường đặc tính động lực học để đánh giá so sánh chất lượng động lực học giữa các xe khác nhau trên cùng một điều kiện sử dụng như nhau. Trường hợp đường hệ số cản chung ψ (khi α > 0) hoặc đường hệ số cản lăn f (khi α = 0) không cắt đường nhân tố động lực học D, nghĩa là không có điếm cân bằng và công suất và ô tô không chuyển động được ở số truyền đã cho.

      Cách thứ hai : Là giảm trọng lượng cung cấp nhiên liệu vào động cơ, lúc đó động cơ làm việc với đường đặc tính riêng phần và các đường cong nhân tố động lực học D cũng sẽ giảm xuống gần về phía trục hoành. Nếu lấy một vi phân diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô. Giả sử ôtô chuyển động ở số 2 với 150% quá tải, từ điểm giá trị lớn nhất của đường cong nhân tố động lực học ở số truyền 2, tức D2max, tại điểm E (phần bên phải đồ thị) ta kẻ đường song song với trục hoành, cắt tia 150% quá tải tại điểm G (phần bên trái đồ thị), từ G kẻ đường song song với trục tung và cắt trục hoành tại H.

      Kể từ thời điểm bắt đầu đóng ly hợp, theo trục hoành (biểu thị thời gian), tại gốc O tức là t = 0, đến thời điểm t = t0, số vòng quay của trục khuỷu của động cơ giảm từ điểm A tương ứng với số vòng quay không tải ωx của động cơ đến điểm B tương ứng với lúc trục sơ cấp hộp số bắt đầu bắt đầu quay ô tô bắt đầu chuyển động.

      Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô
      Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô

      ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC LÝ THUYẾT

      • XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ Công suất cực đại/ tốc độ quay (kW/v/ph)
        • KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

          Trên đường đặc tính ta thấy ở tốc độ 6000 (v/ph) công suất đạt giá trị cực đại Ne = 96 (KW) khi đó động cơ làm việc có hiệu quả nhất và gọi là chế độ làm việc danh nghĩa hoặc chế độ làm việc định mức. Nhánh điều chỉnh trong đường đặc tính tải trọng (tương ứng với khoảng thay đổi mô men từ 0 đến Mn ) có thể được bố trí rộng hơn so với nhánh điều chỉnh ở đường đặc tính tốc độ (trong khoảng nn – nck). Trên đồ thị cân bằng lực kéo ta thấy: Ở số truyền 1 tốc độ chuyển động thấp nhưng lực kéo bánh chủ động Pk1 rất lớn do tỷ số truyền từ động cơ đến bánh chủ động lớn, ở các số truyền 2 và 3 tỷ số truyền không chênh lệch nhau nhiều nên các đường cong nằm gần nhau, nhưng lực kéo ở các số truyền này cũng lớn, còn đường cong Pk4, Pk5 có khoảng cách phân bố ở vùng tốc độ cao hơn.

          Lực cản lăn không đổi khi vận tốc thay đổi, lực cản tổng cộng Ppsi + Pw gồm lực cản mặt đường và lực cản gió nhỏ ở vận tốc thấp và tăng nhanh ở vận tốc cao do lực cản tỷ lệ bình phương với vận tốc. Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc cực đại v < vmax thì công suất cản tổng cộng Nw + Nψ < Nk, nghĩa là còn dự trữ một phần công suất để tăng tốc hoặc để khắc phục góc dốc lớn hơn. Nếu độ dốc càng tăng thì công suất chi phí cho lực cản mặt đường càng lớn điểm cắt nhau giữa đường công suất cản tổng cộng (Nw + Nψ ) và đường cong công suất kéo sẽ lùi sang bên trái.

          Sự phân bố các đường cong công suất ở các vùng tốc độ của xe khác nhau được quyết định bởi sự phân bố tỷ số truyền.Các đường cong công suất kéo Nk nằm phía dưới đường cong công suất động cơ Ne do một phần công suất phải chi phí để phục vụ ma sát trong hệ thống truyền lực Nk = Ne. Khi chuyển số thời gian tăng tốc và quãng đường vẫn tăng nhưng vận tốc lại giảm ly hợp ngắt bánh chủ động không nhận được mô men từ động cơ mà xe vẫn chuyển động và tác động bởi lực cản lăn và lực cản gió.

          Hình 3.1 Đường đặc tính tốc độ
          Hình 3.1 Đường đặc tính tốc độ