3.4.1. Quy trình chung
Hình 3.72 Quy trình mơ phỏng hoạt động của hộp số trong SolidWorks 3.4.2. Chọn hướng nhìn khi xuất video cho hộp số 3.4.2. Chọn hướng nhìn khi xuất video cho hộp số
ể video xuất ra của các tay số là giống nhau về góc nhìn cũng nhƣ vị trí của hộp số, trƣớc tiên, cần tạo góc nhìn cố định cho hộp số.
Bƣớc 1: Mở File lắp ghép hoàn chỉnh hộp số tự động A140E.
Bƣớc 2: Dùng chuột điều chỉnh vị trí hộp số sau cho nhƣ mong muốn au đó
chọn “View Orientation “ trên thanh .
Chọn vào “ ew View “ thì phần mềm sẽ xuất hiện một hộp thoại nhỏ, đặt tên góc nhìn theo ý muốn.
89 Bƣớc 3: Chuyển sang thẻ Motion Study và chọn “ ave Animation “ au đó, xuất hiện bảng Save Animation to File.
rong ô “ Custom Aspect ratio ( width: height ) ”, đổi tỉ lệ thành 1334:685. Lúc này, không nhấn Save mà ấn chuột bất kỳ vào một vị trí trong bảng “ ave Animation to File “ Kéo bảng sang một bên để thấy màn hình SolidWorks rõ hơn và đánh giá xem khung của video khi xuất đã theo ý muốn hay chƣa ếu vị trí của hộp số khi xuất video chƣa nhƣ mong muốn thì tiến hành làm lại từ bƣớc 2 đến khi đƣợc vị trí mong muốn.
Sau khi tiến hành đặt góc nhìn nhiều lần. ta đƣợc hai góc nhìn 4 và 6 là phù hợp để xuất video nhất.
90
Hình 3.73 Thiết lập góc nhìn thứ 4
91
3.4.3. Mơ phỏng hoạt động của “ D or 2 Position 1st Gear” trong môi trường Motion Study
Thời gian mô phỏng hoạt đông của hộp số đƣợc phân bố nhƣ sau :
Từ 0s đến 2s, trục sơ cấp quay. Từ 2s đến 4s, ly hợp C1 và Co đóng
Từ 4s đến 15s, hộp số hoạt động truyền động Couter Drive Gear.
Bƣớc 1: Mở File lắp ghép hoàn thiện của hộp số A140E, chuyển sang môi trƣờng “ otion tudy” ở thanh cơng cụ phía dƣới cùng bên trái .
Bƣớc 2: Click chuột vào mục “ ype of tudy “ để chọn loại mô phỏng. Chọn chế độ Motion Analysis.
Ở chế độ Motion Analysis, phần mềm sẽ mô phỏng gần giống thực tế nhất về va
chạm tƣơng tác giữa các chi tiết, điều mà Animation và Basic otion không làm đƣợc.
Click chuột phải vào biểu tƣợng “ Orientation and Camera Views”, chọn mục “ Disable layback of ey View ” để tắt chế độ tự động chọn góc nhìn của phần mềm. Mục đích chính của lệnh này là sau khi tính tốn xong, góc nhìn sẽ đƣợc chuyển sang góc 4 và 6 nhƣ đã thiết lập ở phần 3.4.2 và xuất video.
92 Lệnh Contact nhằm mục đích mơ phỏng va chạm giữa các chi tiết trong SolidWorks. Nếu không đặt điều kiện va chạm cho các chi tiết thì khi tính tốn, SolidWorks sẽ cho các chạy chồng vật liệu lên nhau nhƣ hình 3.75.
Hình 3.75 Hai chi tiết bị chồng lên nhau
Ta thấy, Drive Gear và Driven Gear đang bị chồng vật liệu lên nhau, do phần mềm SolidWorks không thể tự hiểu đƣợc các chi tiết riêng lẻ mà cần có sự thiết lập va chạm Contact giữa hai chi tiết.
Click vào biểu tƣợng “ ection View “ để cắt hộp số làm hai phần. Hộp thoại Section View xuất hiện, chọn mặt phằng “ ight lane” và nhấn .
93 Sau khi nhấp chọn , ta đƣợc kết quả nhƣ hình 3.77. Tiến hành cắt hộp số thành hai phần nhằm mục đích đặt điều kiện va chạm Contact trở nên dễ dàng hơn, do hộp số A140E có rất nhiều chi tiết, bộ phận nằm bên trong.
Hình 3.77 Hộp số sau khi dùng lệnh Section View
Mô phỏng va chạm giữa piston, đĩa ép, đĩa ma sát, phe trong cụm ly hợp C1.
94
Mô phỏng va chạm giữa piston, đĩa ép, đĩa ma sát, phe trong cụm ly hợp C0.
Hình 3.79 Lệnh Contact trong cụm ly hợp C0
Mô phỏng va chạm giữa Clutch Drum trong Forward Clutch với đĩa ép của ly hợp C1, đĩa ma sát của ly hợp C2.
95
Mô phỏng va chạm giữa bánh răng bao cụm hành tinh trƣớc với đĩa ma sát cụm ly hợp C1.
Hình 3.81 Lệnh Contact giữa bánh răng bao trước với cụm ly hợp C1
Mô phỏng va chạm giữa C0 Drum với đĩa ma sát cụm phanh B0, đĩa ép cụm ly hợp C0.
96
Mô phỏng va chạm cần dẫn cụm bánh răng hành tinh OD với đĩa ma sát C0.
Hình 3.83 Lệnh Contact giữa cần dẫn với cụm ly hợp C0
Mô phỏng hoạt động của khớp một chiều F2 .
Khớp một chiều F2 có chức năng ngăn khơng cho cần dẫn bộ hành tinh sau quay theo chiều ngƣợc chiều kim đồng hồ. Tức là khi mô phỏng “ D or 2 osition 1st Gear” thì cần dẫn bộ hành tinh sau đứng yên. Nhấp chuột phải vào cần dẫn bộ hành tinh sau và chọn “ Fix”. Lệnh này có chức năng cố định cần dẫn bộ hành tinh sau.
97 Bƣớc 4 : ặt Motor và thiết lập thời gian hoạt động
Chuyển động quay của trục sơ cấp và trục trung gian của hộp số A140E đƣợc thực hiện bằng Motor quay trong SolidWorks . Tốc độ quay của trục sơ cấp đƣợc mô phỏng là 30 RPM và quay theo chiều kim đồng hồ.
ể mô phỏng chuyển động quay của trục sơ cấp, chọn biểu tƣợng “ otor” trên màn hình. Thiết lập các thơng số nhƣ hình và chiều quay theo chiều kim đồng hồ (Motor 1 ).
98
Hình 3.84 Thiết lập Motor cho trục sơ cấp
Trên thực tế, khi hộp số hoạt động ở số 1, ly hợp C1 đóng thì nhờ vào ma sát. Khi đó, chuyển động sẽ đƣợc truyền qua trục trung gian. Tuy nhiên, trong SolidWorks, do các chi tiết đƣợc xem là lý tƣởng dẫn đến khơng có ma sát giữa chúng. Vì vậy, ta cần đặt thêm một Motor mô phỏng dẫn động bánh răng bao của cụm hành tinh phía trƣớc. Motor này sẽ quay với tốc độ bằng tốc độ trục sơ cấp là 30 RPM.
99
Hình 3.85 Thiết lập Motor cho bánh răng bao trước
Tƣơng tự cụm ly hợp C0, khi hoạt động thực tế, bánh răng mặt trời OD sẽ đƣợc nối với cần dẫn. Tuy nhiên, do khơng có ma sát giữa các chi tiết nên ta cũng cần đặt thêm một Motor dẫn động C0 Drum để mơ phỏng q trình hoạt động của C0.
Ta có : r 1s 1 1 . 30RPM. 10.676 2.81 o C D um input t v v RPM i
100
Hình 3.86 Thiết lập Motor cho C0 Drum
ể thiết lập cho Motor dẫn động trục sơ cấp hoạt động từ đầu, hai Motor còn lại hoạt động khi C0 và C1 đóng, tức từ giây thứ 4, chọn biểu tƣợng ” Event – Based otion View”, cài đặt các điều kiện hoạt động cho Motor 2 và Motor 3.
101 Ngồi việc mơ phỏng chuyển động quay, Motor cịn có chức năng mô phỏng chuyển động tịnh tiến của các piston trong q trình đóng ly hợp C1 và C0.
102
Hình 3.87 Thiết lập Motor cho piston ly hợp C1
103
Hình 3.88 Thiết lập Motor cho piston ly hợp C0
Bƣớc 5 : Tắt các ràng buộc cố định chi tiết chuyển động ( MATE ).
Khi mơ phỏng, để các chi tiết có thể chuyển động đƣợc, nhất thiết phải tắt một số ràng buộc lắp ghép cố định. Nếu khơng, khi tính tốn sẽ dẫn đến việc máy tính báo lỗi và khơng thể thực hiện việc tính tốn.
Các lệnh Mate cần phải tắt hoạt động ở tay số này là: Concident 54; Distance 19 21 23 24 25 ( Mô phỏng C0). Coincident 143; Distance 36 đến 43 (Mô phỏng C1)
Parallel 2 3 4 ( Ràng buộc cố định cần dẫn ba bộ bánh răng hành tinh )
Thời gian mô phỏng đƣợc điều chỉnh bằng cách nhấp chọn vào biểu tƣợng trên thanh thời gian, nhập thời gian cần mô phỏng vào và nhấn .
104 Cần lƣu ý rằng, thời gian mô phỏng trong SolidWorks không nên quá lớn do việc tính tốn sẽ diễn ra trong thời gian rất lâu. Thời gian mô phỏng nên khoảng từ 5s đến 15s. rong trƣờng hợp mơ phỏng này, máy tính mất 2h để hồn thành việc tính tốn.
Bƣớc 6: Tính tốn.
Nhấp chuột vào biểu tƣợng ” Calculate “ để bắt đầu việc tính tốn. Bƣớc 7 : ánh giá kết quả.
Nhấp chuột vào một trong hai biểu tƣợng “ lay to tart or lay “ để xem video mô phỏng.
Dựa vào lý thuyết, đánh giá xem chiều quay của của các cụm chi tiết đã đúng chƣa ếu sai thì tìm ngun nhân và tiến hành mơ phỏng lại từ đầu.
Bƣớc 8: Chọn góc nhìn đã thiết lập.
Nhấp chuột vào biểu tƣợng ” View Orientation”, sau đó chọn góc nhìn thứ 4 để xuất video hộp số sử dụng mặt cắt.
Bƣớc 9 : Xuất video.
Click chuột vào ” layback peed”, chọn 0 5x để video xuất ra có tốc độ chậm hơn 2 lần so với video mô phỏng.
Chọn lệnh “ View etting”, chọn để chi tiết đƣợc đẹp hơn và nhìn thực tế hơn Lƣu ý chế độ này chỉ có trên các laptop có Card đồ họa rời.
ể tăng độ phân giải của hình ảnh, chọn “ Options”, chọn thẻ “Document roperties”, chọn mục Image Quality.
105 éo con trƣợt phía trên tới mức gần màu đỏ, tuy nhiên, không nên kéo vào phần màu đỏ vì điều đó sẽ dẫn đến máy tính khi xuất video sẽ bị quá tải có khả năng bị lỗi. Sau khi thực hiện xong, nhấn .
Dùng lệnh “ ave Animation” để xuất video . Chọn tỉ lệ xuất video là 1334:685 ặt tên File và nhấn vào nút Save.
106
3.4.4. Mơ phỏng hoạt động của các tay số cịn lại trong môi trường Motion Study
ƣơng tự nhƣ mô phỏng tay số “ D or 2 osition 1st
Gear “ ở mục 3.4.3, ở các tay số còn lại, chỉ cần đổi thay đổi các mô phỏng va chạm, đặt motor và tắt các ràng buộc phù hợp với từng tay số. Bắt đầu có sự khác biệt ở bƣớc 3.
Bƣớc 3: Thiết lập tƣơng tác va chạm giữa các chi tiết bằng lệnh “ Contact “ ối với các tay số cịn lại thì cịn một số mơ phỏng va chạm nhƣ sau:
Mô phỏng va chạm giữa piston , đĩa ép, đĩa ma sát và phe hãm trong ly hợp C2.
107
Mô phỏng va chạm giữa piston, đĩa ép, đĩa ma sát và phe hãm trong phanh B2.
Hình 3.90 Lệnh Contact trong cụm phanh B2
Mô phỏng va chạm giữa piston, đĩa ép, đĩa ma sát và phe hãm trong phanh B3.
108
Mô phỏng va chạm giữa piston, đĩa ép, đĩa ma sát và OD Case trong phanh B0.
Hình 3.92 Lệnh Contact trong cụm phanh B0
Mô phỏng va chạm giữa cần dẫn bộ bánh răng hành tinh sau với đĩa ma sát cụm phanh B3.
109 Bƣớc 4 : ặt Motor và thiết lập thời gian mô phỏng.
Piston ly hợp C2 di chuyển một khoảng 2.1 mm trong khoảng thời gian 2s.
110 Piston phanh B0 di chuyển một khoảng 3 mm trong khoảng thời gian 2s.
111 Piston phanh B2 di chuyển một khoảng 2.6 mm trong khoảng thời gian 2s.
112 Piston phanh B3 di chuyển một khoảng 2.6 mm trong khoảng thời gian 2s.
113 Bƣớc 5 : Tắt các ràng buộc cố định chi tiết chuyển động ( MATE). Tùy vào việc mô phỏng từng tay số mà ta tắt các ràng buộc khác nhau.
Mô phỏng C2: Coincident 157; Distance 44 đến 49.
Mô phỏng B2: Coincident 36; Distance 12 14 15 16 17 18. Mô phỏng B3: Coincident 3; Distance 1 đến 10.
Mô phỏng B0: Coincident 76; Distance 26 đến 31.
3.5. Chỉnh sửa và hoàn thiện video.
Sau khi xuất tất cả các video thì cần tiến hành chỉnh sửa trong phần mềm chuyên dùng Camtasia. Khi chỉnh sửa, cần thêm vào chú thích các chi tiết lúc tiến hành phân rã cũng nhƣ làm một video intro ngắn,…
Hình 3.98 Chỉnh sửa video trong Camtasia
114
Hình 3.99 Xuất video với độ phân giải 1080p
115
Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận
Mô phỏng cấu tạo và hoạt động của bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số tự động A140E bằng phần mềm SolidWorks là một cách để chúng ta dễ dàng tiếp cận và hiểu rõ hơn về hộp số này.
ề tài đã trình bày cụ thể các nội dung cơ bản của hộp số A140E: cấu tạo, nguyên lý hoạt động bộ truyền bánh răng hành tinh và mô phỏng chúng trong phần mềm SolidWorks. Kết quả mà chúng em đạt đƣợc đó là một video bao gồm vị trí, cấu tạo các chi tiết của bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số A140E và hoạt động cụ thể của nó ở tất cả các tay số và dãy số. Bên cạnh đó, chúng em đã xuất các khối 3D thành các tệp có định dạng PDF 3D. Các tệp này sẽ đƣợc mở bằng phần mềm Adobe Acrobat và hiển thị các khối 3D với các góc nhìn và vị trí khác nhau tùy theo mong muốn của ngƣời đọc.
Chúng em hi vọng với video và các tệp PDF 3D này sẽ góp phần nâng cao chất lƣợng giảng dạy trong môn thực tập hệ thống truyền lực và cũng là tài liệu nghiên cứu sau này cho những sinh viên có đam mê với các phần mềm mô phỏng chuyển động nhƣ SolidWorks.
Link video kết quả: https://youtu.be/irhjCHAbc0A
4.2. Kiến nghị
Qua thời gian thực hiện nghiên cứu với đề tài: “ Nghiên cứu, mô phỏng hoạt động bộ truyền bánh răng hành tinh (PGU) trong hộp số tự động A140E bằng SolidWorks”, nhóm có những kiến nghị đối với những hƣớng nghiên cứu tiếp theo nhƣ
sau:
Do thời gian có hạn nên nhóm chỉ tiến hành mơ phỏng bộ truyền bánh răng hành tinh, vì vậy chúng em mong rằng những nhóm thực hiện tiếp tục đề tài này có thể tiến hành mơ phỏng hoạt động của quá trình điều khiển thủy lực của mạch dầu bằng SolidWorks Flow.
Hƣớng đi thứ hai là việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cƣờng cho các chi tiết của hộp số
116 Các những nhóm sau có thể d ng mơ hình của chúng em để tiến hành mơ phỏng
điều khiển q trình sang số phụ thuộc vào tốc độ động cơ, tải
Việc sử dụng các phần mềm mô phỏng nhƣ SolidWorks, Catia,… vào học tập, công việc là một phần không thể thiếu trong thời kỳ phát triển công nghệ hiện nay ó mở ra một cánh của cơ hội việc làm mới cho sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô của trƣờng ta ó là các cơng việc thiết kế, chế tạo ở các tập đồn, cơng ty sản xuất ơ tơ Vì thế, chúng em mong rằng những khóa tiếp theo khoa Cơ hí ộng Lực sẽ đƣa thêm những môn học về mơ phỏng này vào chƣơng trình giảng dạy của khoa
117
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1 ài liệu đào tạo Toyota : Tập 9, Giai đoạn 2 - Hộp số tự động, Trang 26-69.
[2] Tài liệu chuyên ngành Toyota: A140E Automatic Transmisstion Service and Repair Manual.
[3] Matt Lombard, Mastering SolidWorks, Sybex , 2018.
[4] Veniamin Goldfarb, Evgenii Trubachev, Natalya Barmina, Advanced Gear Engineering, Springer International Publishing AG, 2018.
118
PHỤ LỤC 1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng SolidWorks
SolidWorks là phần mềm thiết kế ba chiều đƣợc sử dụng rất nhiều không chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó cịn đƣợc mở rộng ra các lĩnh vực khác nhƣ: iện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng, xây dựng, kiến trúc, … với các công nghệ mới nhất về lĩnh vực đồ họa máy tính. Phần mềm SolidWorks do công ty SolidWorks phát triển, là một trong