Mô hình hệ thống truyền động bao gồm : Động cơ, thiết bị chuyển đổi momen xoắn (bộ biến mô hoặc ly hợp cơ khí ), hộp số, hộp số phụ ( đối với xe 4WD ) và bộ visai .
Với xe dẫn động cầu trƣớc (FWD) hoặc cầu sau (RWD) thì đầu ra của hộp số đƣợc truyền tới bộ visai nằm giữa cầu chủ động .(hình 3.1)
Hình 3.1
Với xe dẫn động 2 cầu (4WD) thì đầu ra của hộp số là hộp số phụ nằm giữa cầu trƣớc và cầu sau kết nối với hai cầu bằng bánh răng visai .(hình 3.2)
Trang 65
Hình 3.2 3.2 Xác định hệ thống truyền lực trong phần mềm :
Bắt đầu với màn hình chính của hệ thống truyền động.
Trang 66
Hình 3.3 là tập hợp những thông tin cần thiết để xác định hệ thống truyền động của chiếc xe hai cầu chủ động .
Sơ đồ khối trên màn hình mô tả dòng chảy năng lƣợng từ động cơ tới các bánh xe chủ động theo hƣớng mũi tên .
Vị trí các số là vị trí dùng chọn các thông tin dữ liệu để xác định hệ thống truyền động của xe :
(1),( 2) Thiết lập động cơ . (3), (4) Thiết lập ly hợp . (5),(6) Thiết lập hộp số . (7), (8) Thiết lập hộp số phụ . (9),(10) Thiết lập visai cầu trƣớc . (11), (12) Thiết lập visai cầu sau . (13) Thiết lập bán trục .
3.2.1 Xác định động cơ :
Nhấp chuột lên vị trí số 1 màn hình chính hệ thống truyền động (hình 3.3 )
lựa chọn mô hình động cơ : Mô hình bên trong phần mềm hay mô hình bên ngoài .
Nhấp chuột vào vị trí số 2 trên màn hình chính (hình 3.3) lựa chọn dữ liệu
Trang 67 Khi dữ liệu của mô hình động cơ bên trong đƣợc lựa chọn thì nó đƣợc thể hiện bằng khối màu xanh .
Nhấp chuột vào khối đó sẽ cho ta màn hình mới (hình3.4). Đây là biểu đồ
đƣờng đặc tính giữa momen hữu ích và số vòng quay của trục khuỷu động cơ theo góc mở bƣớm ga.
Trang 68
Nhận xét : Biểu đồ (hình3.4) thể hiện mối quan hệ giữa momen hữu ích và số vòng quay của trục khuỷu động cơ theo góc mở bƣớm ga. Khi động cơ làm việc làm việc ở một chế độ ga nhất định thì momen và số vòng quay tuân theo quy luật của đƣờng đặc tính, momen tăng thì tốc độ tăng nhƣng chỉ tăng tới 1 giá trị nhất định nM (số vòng quay ứng với momen cực đại ). Ví dụ : Đƣờng màu đỏ nM =
70.704( Nm), đƣờng màu xanh da trời nM =156.352(Nm). Khoảng giá trị giữa nM
(số vòng quay ứng với momen cực đại ) và nN (số vòng quay ứng với công suất cực đại ) là khoảng tốc độ làm việc tối ƣu của động cơ .
Ví dụ :
Ý nghĩa vị trí các số :
(1) là thời gian phản ứng của bƣớm ga bao gồm : thời gian đóng và mở .
(2)Tỉ lệ tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ .
(3)Momen quay quán tính của trục khuỷu .
(4)Tốc độ cầm chừng .
(5)Vùng dữ liệu . 3.2.2 Xác định ly hợp :
Trang 69 Nhấp chuột lên vị trí số 3 trên màn hình chính hệ thống truyền động (hình3.3), lựa chọn mô hình ly hợp : Mô hình bên trong ( mô hình ly hợp cơ khí và biến mô) hoặc mô hình bên ngoài .
Nhấp chuột lên vị trí số 4 trên màn hình chính (hình3.3) để chọn dữ liệu cho ly hợp .
Khi mô hình bên trong đƣợc lựa chọn thì nó sẽ hiển thị bằng khối hình màu xanh .
Trang 70
Hình 3.5
Nhận xét:
Biểu đồ phía trên : Đây là biểu đồ giữa yếu tố công suất ngƣợc và tỉ lệ tốc độ. Yếu tố công suất ngƣợc chính là công suất do dòng dầu đƣợc dẫn ngƣợc từ cánh tuabin về cánh bơm qua sự dẫn hƣớng của stato. Khi sự chênh lệch về tốc độ là lớn thì dầu tác động lên mặt trƣớc của cánh stato làm cho stato quay theo chiều ngƣợc chiều quay của cánh bơm tuy nhiên không đƣợc vì stato bị khớp 1 chiều khóa lại, làm cho dòng dầu bị đổi hƣớng, trở về cánh bơm ( khuyếch đại mômen ). Khi sự chênh lệch về tốc độ là nhỏ thì phần lớn dầu từ cánh tuabin ra sẽ tiếp xúc với mặt sau của cánh stato. Trong trƣờng hợp đó cánh của stato sẽ cản trở dòng dầu, khớp 1 chiều sẽ làm cho stato quay trơn theo chiều của cánh bơm và dầu sẽ trở về cánh bơm 1 cách thuận dòng (biến mô hoạt động nhƣ 1 khớp nối thủy lực). Khi tỉ lệ tốc độ tăng (sự chênh lệch về tốc độ là nhỏ ) thì công suất ngƣợc giảm giữ cho xe ở 1 tốc độ cố định .
Biểu đồ phía dƣới : Đây là biểu đồ giữa tỉ lệ momen và tỉ lệ tốc độ .Khi động cơ chạy không tải thì momen do động cơ tạo ra là nhỏ nhất. Nếu gài phanh
Trang 71 thì tải trên bánh tuabin là rất lớn vì thế nó không thể quay đƣợc (khi xe dừng ). Lúc này tỉ số truyền tốc độ của xe bằng không trong khi tỉ số truyền momen là lớn nhất .vì vậy xe luôn sẵn sàng chuyển động với momen lớn nhất .
Khi xe bắt đầu chuyển động, tốc độ tăng lên thì tốc độ quay của bánh tuabin sẽ nhanh chóng tiến gần tới tốc độ quay của cánh bơm. Tỉ số truyền momen giảm dần và tiến gần tới giá trị 1. Khi tốc độ của xe tăng gần nhƣ theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ (điểm ly hợp) thì stato bắt đầu quay và bộ biến mô sẽ hoạt động nhƣ một khớp nối thủy lực để ngăn không cho tỉ số truyền momen tụt xuống dƣới 1.
Ý nghĩa vị trí các số : (1), (2) Vùng giá trị .
(3),(4) Quán tính trục vào và trục ra . 3.2.3 Xác định hộp số :
Nhấp chuột lên vị trí số 5 màn hình chính của hệ thống truyền động (hình
3.3). Chọn mô hình hộp số bên ngoài hoặc bên trong .
Nhấp chuột vào vị trí số 6 màn hình chính (hình 3.3) để lựa chọn dữ liệu cho hộp số .
Nếu mô hình bên trong đƣợc lựa chọn nó sẽ thể hiện bằng khối hình màu xanh . Nhấp vào khối màu xanh cho ta màn hình :
Trang 72
Hình3.6
Ý nghĩa vị trí các số :
(1) Lựa chọn sự thay đổi số .
(2) Vị trí lên số .
(3) Vị trí xuống số .
(4) Vị trí khóa biến mô .
Trang 73
(6) Lựa chọn tỉ số truyền.
(7) Thời gian chuyển số .
(8) Tỉ số truyền ứng với từng tay số .
(9) Momen quán tính ứng với từng tay số .
(10) Hiệu suất truyền
Nhấp chuột vào khối xanh vị trí số 2 hoặc 3 (hình 3.6) cho ta màn hình .
Hình 3.7:Biểu đồ lên số
Nhận xét : Biểu đồ này thể hiện ranh giới của 2 tay số theo tốc độ và vị trí bƣớm ga. Nhìn vào bảng ta có thể xác định đƣợc điều kiện lên số từ đó giúp sử dụng số hợp lý :
Lên số ( chuyển từ số thấp lên số cao ) xảy ra khi tốc độ truyền tăng lên vƣợt mức quy định hay vị trí bƣớm ga giảm xuống dƣới mức quy định .
Trang 74 Xuống số ( từ số cao xuống số thấp ) xảy ra khi tốc độ truyền giảm xuống dƣới mức quy định hay vị trí bƣớm ga tăng lên vƣợt mức quy định .
Ví dụ :
Biểu đồ (hình 3.8) thể hiện điều kiện lên số : (từ số 3 lên số 4).
Trong hình bƣớm ga đang ở vị trí 0,6 (bƣớm ga mở 60%) và tốc độ đầu ra của hộp số là 2000rpm, ở tay số 3. Lên số xảy ra khi vị trí bƣớm ga giảm xuống dƣới 0,38 trong khi tốc độ vẫn giữ nguyên hoặc tốc độ tăng lên hơn 2600rpm trong khi vị trí bƣớm ga vẫn giữ nguyên .
Hình 3.8
Biểu đồ (hình 3.9) thể hiện điều kiện xuống số : (từ số 4 xuống số 3).
Trong hình bƣớm ga đang ở vị trí 0,6 (bƣớm ga mở 60%) và tốc độ đầu ra của hộp số là 2000rpm, ở tay số 3. Xuống số xảy ra khi vị trí bƣớm ga tăng lên trên 0,82 trong khi tốc độ vẫn giữ nguyên hoặc tốc độ giảm xuống dƣới 1200rpm trong khi vị trí bƣớm ga vẫn giữ nguyên .
Trang 75
Hình 3.9
3.2.4 Xác định hộp số phụ :
Nhấp chuột vào vị trí số 7 trên màn hình chính hệ thống truyền động (hình
3.3) để lựa chọn mô hình hộp số phụ bao gồm : Mô hình bên ngoài và mô hình bên
trong .
Nhấp chuột vào vị trí số 8 màn hình chính (hình 3.3) để lựa chọn dữ liệu cho hộp số phụ .
Trang 76 Nhấp chuột vào khối xanh cho ta biểu đồ (hình 3.10) :
Hình 3.10 :Biểu đồ thể hiện sự khác biệt về tốc độ và momen giữa cầu trước và cầu sau.
Ý nghĩa vị trí các số :
(1) Vùng giá trị .
(2) Khóa bảng giá tri
(3) Momen xoắn trên trục sau .
(4) Tỉ số truyền .
(5) Giá trị xoắn cứng .
(6) Giá trị xoắn giảm sóc .
Trang 77 3.2.5 Xác định visai :
Visai trƣớc :
Nhấp chuột vào vị trí số 9 trên màn hình chính hệ thống truyền động (hình
3.3) để chọn mô hình visai trƣớc .
Nhấp chuột vào vị trí 10 màn hình chính hệ thống truyền động (hình 3.3) để
chọn dữ liệu cho bộ visai trƣớc .
Visai sau :
Nhấp chuột vào vị trí số 11 trên màn hình chính hệ thống truyền động (hình
3.3) để chọn mô hình visai sau .
Nhấp chuột vào vị trí 12 màn hình chính (hình 3.3) để chọn dữ liệu cho bộ
Trang 78 Biểu đồ :
Hình 3.11: Biểu đồ thể hiện sự khác biệt về tốc độ và momen giữa bánh xe bên phải và bánh xe bên trái .
Ý nghĩa vị trí các số :
(1) Vùng giá trị .
(2) Khóa giá trị.
Trang 79
(4) Giá trị xoắn giảm sóc .
(5) Giá trị hiệu suất .
(6) Tỉ số truyền .
Trang 80
CHƢƠNG 4: HỆ THỐNG TREO (Suspension system)
Một hệ thống treo độc lập là hệ thống trong đó chuyển động thẳng đứng của bánh xe không gây ra ảnh hƣởng đến bánh xe khác. Ngƣợc lại, hệ thống treo phụ thuộc các bánh xe đƣợc nối trên 1 dầm cầu liền , các chi tiết của hệ thống treo sẽ nối dầm cầu với thân xe. Nói cách khác, sự chuyển động động học của mỗi bánh xe trong một hệ thống treo độc lập chỉ liên quan đến độ võng của từng bánh xem riêng lẽ. Mặt khác, các chuyển động của mỗi bánh xe trong một hệ thống treo phụ thuộc có liên quan đến hai trục tọa độ, độ võng và trục lăn. Trong cả hai trƣờng hợp, các lực bên đƣợc truyền tới khối lƣợng treo theo phƣơng vuông góc với hƣớng chuyển động.
Một hệ thống treo bán độc lập chỉ có một cấu trúc xoắn linh hoạt nối giữa 2 bánh xe cầu sau. Các lực bên và dao động đƣợc truyền tới khối lƣợng treo thông qua bộ phận giảm chấn đƣợc nối với khung xe. Hệ thống treo bán độc lập chỉ đƣợc sử dụng ở cầu sau kết hợp với hệ thống treo trƣớc độc lập.
4.1 Các mô hình của phần tử đàn hồi dùng trong Carsim.
Màn hình Spring điều chỉnh các thông số ảnh hƣởng của lò xo hệ thống treo.
Trang 81 Có 4 phƣơng pháp để mô tả các lực tác dụng lên lò xo đƣợc mô tả trong thanh xổ (1) dựa vào:
Độ cứng lò xo và lực ma sát.
Phép nội và ngoại suy tuyến tính.
Đƣờng cong nội và ngoại suy.
Phép nội và ngoại suy 2D.
Các đƣờng cong (2) và (3) thể hiện 2 trạng thái của lò xo khi bị nén có tải
trọng và không có tải trọng tác dụng lên. Các giá trị tƣơng ứng đƣợc thể hiện trên
bảng (2) và (3) bên phải màn hình. Tỷ lệ xích tƣơng ứng với từng đƣờng cong có
thể thay đổi ở ô nhập liệu (4).
Trong tính toán cho hệ thống treo, đôi khi phải tính đến khả năng đàn hồi
của lốp xe ảnh hƣởng đến dao động xe. Màn hình Ride Rate thể hiện đặc tính của
bộ phận đàn hồi khi tính đến ảnh hƣởng của lốp xe.
Trang 82
Các thông số hiển thị:
(1) Lực tác dụng của mặt đƣờng khi chịu tải trọng, tức là phộ phận đàn hồi đang bị nén.
(2) Lực tác dụng của mặt đƣờng khi không chịu tải trọng, hay bộ phận đàn hồi
ở trạng thái nảy lên.
(3) Tỷ xích cho 2 đƣờng đặc tính nén và nảy lên của hệ thống.
(4) Độ cứng đàn hồi của lốp.
(5) Tổng khối lƣợng không đƣợc treo.
Ở màn hình hiện thị này, khác biệt lớn so với màn hình Spring là có 4 đƣờng đặc tính khác nhau. Hai đƣờng màu đen và nâu thể hiện đặc tính của bộ phận đàn hồi có tính đến ảnh hƣởng của lốp xe. Hai đƣờng màu đỏ và xanh thể hiện đặc tính khi không chịu ảnh hƣởng của lốp.
4.2 Hệ thống treo độc lập
Phần mềm CarSim bao gồm 2 lựa chọn dành cho hệ thống treo:
Hình 4.3: Lựa chọn hệ thống treo
Với lựa chọn Indepedent, sử dụng hai màn hình cung cấp các thông số
động học : Suspension: Independent System Kinematics và Suspension:
Independent Compliance, Spring, and Dampers
Với lựa chọn Independent (simple), chỉ một màn hình Suspension: Independent
System đƣợc sử dụng để mô tả các thông số bánh xe, lò xo và giảm chấm của hệ thống treo.
Trang 83
a) Independent System Kinematics
Động học hệ thống treo tính đến ảnh hƣởng chuyển động theo phƣơng dọc và ngang của bánh xe khi hệ thống treo chịu tác dụng và dao động theo phƣơng thẳng đứng. Các thông số ảnh hƣởng gồm vị trí tâm quay bánh xe, các góc đặt bánh xe Camber, Caster…
Hình 4.4: Màn hình thiết lập động học hệ thống treo độc lập
Các Thông số hiển thị
(1) Tổng khối lƣợng không đƣợc treo : bao gồm khối lƣợng bánh xe, lốp, phanh và tất cả các phần tử chuyển động thẳng đứng cùng với bánh khi có tác động lên hệ thống treo.
Hệ số tính cho 1 phần hệ thống lái: 1 phần khối lƣợng không đƣợc treo sẽ quay do góc kingpin thay đổi khi bánh xe dẫn hƣớng quay, hệ số này
Trang 84 thƣờng vào khoản 0.8, nếu ô dữ liệu đƣợc bỏ trống, hệ thống sẽ nhận giá trị mặc định là 1.
(2) Moment quay quán tính: moment quay quán tính của cả 2 bánh xe trái phải,
là tổng moment tính cho cả lốp và đƣợc xác định ở màn hình Tire.
(3) Chiều rộng cơ sở .
(4) Chiều cao tâm quay bánh xe.
(5) Độ dịch chuyển tâm của hệ thống treo theo phƣơng ngang.
(6) Góc Camber tĩnh.
(7) Góc Toe tĩnh.
(8) Lựa chọn độ nén khi chịu tải:
a. Độ nén tƣơng ứng với độ nén của lò xo khi chịu tải. Với lựa chọn
này, các giá trị góc Camber, Toe, đặc tính lò xo không đổi, khi thay đổi đặc tính của phần đƣợc treo.
b. Độ nén lên từng phía khi chịu tải. Với lựa chọn này, các giá trị góc
Camber, Toe, đặc tính của phần đƣợc treo không đổi, khi thay đổi đặc tính lò xo.
(9) Độ nén theo 2 phía trái, phải khi chịu tải.
(10) Đƣờng dẫn đến bảng Dive Angle: thể hiện góc quay của hệ thống treo
quanh trục bên nhìn từ 2 phía trái và phải. Góc Dive nhận giá trị dƣơng khi chiều quay ngƣợc chiều kim đồng hồ.
(11) Đƣờng dẫn đến bảng Logitudinal Position: thể hiện sự dịch chuyển của
tâm bánh xe theo phƣơng dọc trục khi hệ thống treo chịu nén. Nhận giá trị dƣơng khi sự dịch chuyển về phía trƣớc.
(12) Đƣờng dẫn đến bảng Camber Angle: thể hiện sự thay đổi góc Camber khi
hệ thống treo bị nén.
(13) Đƣờng dẫn đến bảng Lateral Position: thể hiện sự thay đổi của tâm bánh
xe theo phƣơng ngang khi hẹ thống treo chịu nén. Nhận giá trị dƣơng khi sự dịch chuyển vào bên trong.
Trang 85
(14) Đƣờng dẫn đến bảng Toe Angle: thể hiện sự thay đổi góc Toe khi hệ thống
treo chịu nén.
b) Suspension: Independent Compliance, Spring, and Dampers
Hình 4.5
Các thống số hiển thị:
(1) Lựa chọn thông số đặc tính đàn hồi:
a. Internal springs only: (2). lựa chọn này đƣa đƣờng dẫn đến bảng
Suspension: Ride Rate ( Spring + Tire) hoặc Suspension : Spring, trong đó: (3). Điều chỉnh bộ phận đàn hồi ghế ngồi: hầu hết các xe hiện nay đều có bộ phận điều chỉnh ghế nâng cao lên hoặc hạ
Trang 86 xuống. Tham số này nhận giá trị dƣơng khi ghế đƣợc điều chỉnh nâng lên, và âm khi ngƣợc lại.
b. Internal + external springs: lựa chọn này cho phép bổ sung thông số về lực ban đầu tác dụng lên bộ phận đàn hồi ngoài.
Hình 5.6 :Internal + external springs
c. External springs only: lựa chọn này khác Internal + external springs là lực tác dụng lên bộ phận đàn hồi ngoài là lực nén ban đầu.
Hình 5.7: External springs only
(2) Đƣờng dẫn đến bảng Suspension: Ride Rate ( Spring + Tire) hoặc
Suspension : Spring.
(3) Điều chỉnh bộ phận đàn hồi ghế ngồi.
(4) Đƣờng dẫn đến bảng Suspension: Shock Absorber.
(5) Đƣờng dẫn đến bảng Suspension: Jounce and Rebound Stops.
(6) Tỷ số dịch chuyển khi nén bộ phận đàn hồi so với giá trị đo đƣợc tại tâm