TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ II KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Thiết Kế Môn Học TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: Phân tích động lực học trình chuyển đổi cấp tốc độ loại hộp số tự động Giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN HỮU CHÍ Sinh viên thực hiện: Trịnh Thị Minh Ngọc Nguyễn Văn Lâm Trần Xuân Lợi Trần Trà Quang Phước LỚP : CƠ ĐIỆN TỬ - K53 NHÓM : 04 TP Hồ Chí Minh-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Nhận xét GVHD: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Thiết Kế Môn Học TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp sản xuất ôtô bắt đầu xuất từ năm 80 kỉ 19 Trải qua 100 năm phát triển, ôtô trở thành phương tiện tham gia giao thông đường liên tục nâng cấp hình thức lẫn tính để trở nên ngày hoàn thiện Cùng với tiến khoa học kĩ thuật, đặc biệt thành tựu điện-điện tử phần mềm mô - lập trình tự động hóa giúp mở nhiều hướng thiết kế chế tạo ôtô Với tính vượt trội mình, hệ thống ô tô hộp số tự động ngày thể vị ngành phát triển công nghệ ô tô… thực tế chứng minh ưu điểm mang tính cách mạng cho xe Do kiến thức hạn chế kinh nghiệm chưa có nên làm nhóm em không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy cô tận tình bảo them để làm chúng em hoàn thiện Cuối em xin chân thành cám ơn thầy cô bạn tận tình giúp đỡ chúng em làm hoàn thành môn học TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỂU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.1 Sơ lược hộp số tự động Trong xe hơi, bên cạnh hộp số thường phổ biến, nhà sản xuất chế tạo hộp số tự động với tính ưu điểm vượt trội so với loại hộp số thường chuyển số êm nhẹ nhàng hơn, tiết kiệm nhiên liệu, cải thiện khả tăng tốc… Với xe có hộp số tự động người lái xe không cần phải suy tính cần lên số xuống số Các bánh tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe mức đạp bàn đạp ga TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Khi sử dụng hộp số tự động, nhận biết lái xe không cần thiết Việc chuyển đến vị trí số thích hợp thực cách tự động theo tải động theo tốc độ xe Với xe có hộp số tự động người lái xe không cần phải suy tính cần lên số xuống số Các bánh tự động chuyển số tùy thuộc vào tốc độ xe mức bàn đạp ga Một hộp số mà việc chuyển số bánh điều khiển ECU (bộ điều khiển điện tử) gọi ECT- hộp số điều khiển điện tử Hiện hầu hết xe sử dụng ECT Đối với số kiểu xe phương thức chuyển số chọn thùy theo ý muốn lái xe điều kiện đường xá Cách giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính vận hành xe tốt TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT 1.2 Lịch sử phát triển Ngay từ năm 1900 ,ý tưởng hộp số tự động chuyển số kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo Đến năm 1938 ,hộp số tự động đời hãng GM giới thiệu Oldsmobile trang bị hộp số tự động Việc điều khiển oto đơn giản hóa không bàn đạp ly hợp Tuy nhiên chế tạo phức tạp khó bảo dưỡng nên sử dụng Đến năm 70 hộp số tự động hồi sinh hàng loạt hãng ô tô cho loại xe với hộp số tự động kèm Từ đến hộp số tự động phát triển không ngừng dần thay hộp số thường Khi đời , hộp số tự động loại có cấp điều khiển hoàn toàn thủy lực.Để xác hóa thời điểm chuyển số tăng tính an toàn sử dụng ,hộp số tự động có cấp điều khiển điện tử (ECT) đời Vẫn chưa hài lòng với cấp tỉ số truyền ECT ,các nhà sản xuất ô tô nghiên cứu ,chế tạo thành công hộp số tự động với vô cấp tỉ số truyền (hộp số tự động vô cấp) vào năm cuối kỳ XX * Hộp số tự động (HSTD), theo công bố tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, đời vào 1934 hãng Chysler Ban đầu HSTD sử dụng ly hợp thủy lực hộp số hành tinh , điều khiển hoàn toàn phanh trượt thủy lực, sau chuyển sang dùng Biến momen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày dùng AT * Tiếp sau hãng ZIL hãng Tây âu khác phần lớn HSTD thời kỳ dùng hộp số hành tinh 3,4 cấp sở truyền hành tinh bậc tự kiểu Willson, kết cấu AT * Sau năm 1960 HSTD sùng ô tô tải ô tô buýt với biến momen thủy lực hộp số khí có cặp bánh ăn khớp ngoài, kết cấu AT * Sau năm 1978 chuyển sang hộp số tự động kiểu EAT, loại ngày sử dụng * Một loại HSTD khác hộp số vô cấp sử dụng truyền đai kim loại (CVT) với hệ thống điều khiển chuyển số thủy lực điện tử (cũng dạng hộp số tự động) TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT * Ngày bắt đầu chế tạo loại truyền động thông minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe ( thay đổi tốc độ động chân ga) tình mặt đường, hộp số tự động có số truyền Hệ thống truyền lực sử dụng hộp số tự động gọi hệ thống truyền lực khí thủy lực điện từ, khu vực có nhiều ứng dụng kỹ thuật cao, phát triển nhanh chóng, chẳng hạng gần xuất hộp số có khả làm việc theo hai phương pháp chuyển số: tay hay tự động tùy thuộc vào ý thích người sử dụng Hiện để đáp ứng nhu cầu khách hàng để tăng tính an toàn sử dụng, nhà chế tạo cho đời hộp số điều khiển điện từ có thêm chức sang số cần hộp số thường Ngày hộp số thường sử dụng rộng rãi xe du lịch chí xe 4WD xe tải nhỏ Ở nước ta, hộp số tự động xuất từ năm 1990 xe nhập từ Mỹ châu âu Tuy nhiên khả công nghệ hạn chế , việc bảo dưỡng sửa chữa khó khăn nên dử dụng Hiện nay, với tiến khoa hoc kỹ thuật, công nghệ chế tạo hộp số tự động hoàn chỉnh, hộp số tự động khẳng định tính ưu việt dần thay cho hộp số thường TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT 1.3 Phân loại Có nhiều cách phân loại hộp số tự động 1.3.1 Phân loại theo tỉ số truyền: * Hộp số tự động vô cấp: loại hộp số có khả thay đổi tự động, liên tục tỉ số truyền nhờ thay đổi bán kính quay puly TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT (2)Bánh hành tinh truyền hành tinh trước quay chuyển động xung quanh làm cho bánh mặt trời quay ngược chiều kim đồng hồ (3)Trong bánh hành tinh sau, cần dẫn sau F2 cố định, nên bánh mặt trời làm cho bánh bao truyền hành tinh sau quay theo chiều kim đồng hồ thông qua bánh hành tinh truyền hành tinh sau (4)Cần dẫn trước bánh bao truyền hành tinh sau làm cho trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ Bằng cách tạo tỷ số giảm tốc lớn Ngoài ra, dãy "L", B3 hoạt động phanh động hoạt động Độ dài mũi tên tốc độ quay chiều rộng mũi tên mô men Mũi tên dài tốc độ quay lớn, mũi tên rộng mô men lớn 2.Số (1)Trục sơ cấp làm quay bánh bao cảu truyền hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1 63 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT (2)Do bánh mặt trời bị B2 F1 cố định nên công suất không truyền tới truyền bánh hành tinh sau (3)Cần dẫn trước làm cho trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ Tỷ số giảm tốc thấp so với số Ngoài ra, dãy "2", B1 hoạt động phanh động hoạt động Độ dài mũi tên tốc độ quay chiều rộng mũi tên mô men Mũi tên dài tốc độ quay lớn, mũi tên rộng mô men lớn 3.Số (1)Trục sơ cấp làm quay bánh bao hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1, đồng thời làm quay bánh mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2 (2)Do bánh bao truyền hành tinh trước bánh mặt trời quay với tốc độ nên toàn truyền bánh hành tinh quay với tốc độ công suất dẫn từ cần dẫn phía trước tới trục thứ cấp Khi gài số ba, tỉ số giảm tốc Tuy số dãy "D" phanh động có hoạt động, tỉ số giảm tốc lực phanh động tương đối nhỏ Độ dài mũi tên tốc độ quay chiều rộng mũi tên mô men Mũi tên dài tốc độ quay lớn, mũi tên rộng mô men lớn 4.Số lùi (1)Trục sơ cấp làm quay bánh mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2 (2) Ở truyền bánh hành tinh sau cần dẫn sau bị B3 cố định nên bánh bao truyền hành tinh sau quay ngược chiều kim đồng hồ thông qua bánh hành tinh truyền hành tinh sau, trục thứ cấp quay ngược chiều kim đồng hồ Bằng cách này, trục thứ cấp quay ngược lại, xe lùi với tỉ số giảm tốc lớn 64 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Việc phanh động xảy hộp số tự động chuyển sang số lùi, số lùi không sử dụng khớp chiều để truyền lực dẫn động Độ dài mũi tên tốc độ quay chiều rộng mũi tên mô men Mũi tên dài tốc độ quay lớn, mũi tên rộng mô men lớn Dãy "P" "N"  Khi cần số "N" "P" li hợp số tiến (C1) li hợp truyền thẳng (C2) không hoạt động, công suất từ trục thứ cấp không truyền tới trục dẫn động vi sai 65 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT  Ngoài ra, cần số "P" vấu hãm khoá phanh đỗ ăn khớp với bánh đỗ xe mà bánh nối với trục dẫn động vi sai then nên ngăn không cho xe chuyển động 66 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH VỀ MẶT ĐỘNG HỌC LOẠI HỘP SỐ THƯỜNG GẶP Ô tô cần phải có hộp số đặc tính vật lý động đốt Thứ nhất, động có giới hạn “kịch kim” – giới hạn tua máy mà động vượt qua không muốn nổ tung Hộp số cho phép thay đổi tỷ số truyền động bánh dẫn động xe tăng giảm tốc Bạn thay đổi số động mức giới hạn dao động giải tua máy tối ưu Hộp số tự động Hộp số sàn 67 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Hộp Số Tự Động Hộp số tự động đời năm 1940 Mỹ Ban đầu kỹ sư sử dụng khớp nối thủy lực đơn Đến năm 1948, biến tốc thủy lực đưa vào sử dụng cho hộ số tự động Đến hầu hết loại xe đại sử dụng hộp số tự động, nhiều tranh cãi mức tiêu hao nhiên liệu so với số sàn So sánh với số sàn thấy số tự động có ưu điểm tự động đổi số, mômen truyền liên tục, động lực không bị ngắt quãng Thích nghi với loại đường, điều khiển dễ dàng, an toàn thoải mái cho người sử dụng; tải trọng động nhỏ, tuổi thọ chi tiết cao Nhược điểm kết cấu phức tạp, giá thành cao, khó sửa chữa 68 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Nguyên lý truyền động giống ta để hai quạt điện đối đầu (hình 3), quay quay Trục động truyền chuyển động đến bánh bơm quay với vận tốc nB mô-men MB Thông qua vỏ biến tốc, bánh bơm quay dẫn động cánh tua-bin quay với vận tốc nT với mô men MT, truyền chuyển động đến trục thứ cấp Hộp số tự động có nhiều ký hiệu P - Số dừng xe (khóa cầu) Khi để số động vận hoạt động xe không chạy (chú ý dừng hẳn xe vào số P); RSố lùi; N - Số không, để số kéo đẩy xe, nên để số N dừng xe đường ý kéo phanh tay; D- số tự động để xe chạy phí trước tùy theo điều kiện tốc độ 1, 2, 3, 4, 69 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II Hộp Số Sàn 70 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Trong hệ thống truyền lực ô tô, hộp số có tác dụng tăng mô men quay khởi hành leo dốc, truyền lực đến bánh xe tốc độ cao chạy với tốc độ lớn đặc biệt giúp xe bạn lùi Vai trò hộp số hệ thống truyền lực Theo lý thuyết động đốt động sinh công mô men xoắn tối đa dải tua máy hẹp Ví dụ, công suất động cực đại vòng tua 5.500 vòng/phút Hộp số cho phép tỉ số truyền động cầu dẫn động thay đổi xe tăng giảm tốc độ Bạn thay đổi số để động làm việc điểm tới hạn hoạt động gần với vòng tua lý tưởng Điều lý giải cần thiết chuyển số 71 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Tỷ số truyền Tỷ số số bánh bị động với số bánh chủ động, hay số vòng quay trục chủ động với số vòng quay trục bị động gọi tỷ số truyền 72 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Tỷ số truyền = số bánh bị động (nằm trục thứ cấp)/số bánh chủ động (nằm trục trung gian) Nếu bánh bị động có 38 bánh chủ động có 12 răng, tỷ số truyền giảm tốc số 38/12 = 3,166 Ở vị trí tay số số gọi số số thấp, tỷ số truyền lớn Điều làm giảm vận tốc trục lại làm gia tăng lực vòng xe tăng tốc cách dễ dàng tốc độ động chậm tình trạng công suất thấp Khi trục sơ cấp truyền chuyển động quay mômen quay cho trục thứ cấp, tốc độ quay giảm xuống mômen quay tăng lên theo tỷ số truyền giảm tốc bánh Khi Mômen đầu thứ cấp = Mômen đầu sơ cấp x Tỷ số truyền Số vòng quay đầu sơ cấp = Số vòng quay đầu thứ cấp x Tỷ số truyền Điều cho thấy tỷ số truyền lớn mômen quay tăng, số vòng quay giảm Nghĩa xe chạy tốc độ cao tỷ số truyền nhỏ, lực truyền động giảm xuống Ở số cao tỷ số truyền thường 1:1, trục hộp số quay vận tốc với trục khuỷu động cơ, gia tăng lực vòng nên xe chạy nhanh Đánh giá so sánh mặt động học loại hộp số 73 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Hộp số sàn Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi moment xoắn bánh xe chủ động ô tô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợp với sức cản bên Để cho xe chuyển động, phải thắng sức cản chuyển động Hộp số tự động Có sức cản sau đây: Sức cản lăn: Sức cản lăn thấp đường trải nhựa cao đường xấu Sức cản gió: Thấp tốc độ thấp cao tốc độ cao, nhiên, biến thiên không tuyến tính, tốc độ tăng gấp sức cản tăng gấp Sức cản gió phụ thuộc vào hình dáng xe Sức cản gradient đường dốc: Đường dốc sức cản lớn Khả leo dốc lớn thay đổi trường hợp xe kéo móoc 74 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Các bánh hộp số sàn Sự khác biệt chủ yếu hộp số tự động hộp số sàn hộp số sàn thay đổi việc gài bánh ăn khớp với để tạo nên giá trị tỷ số truyền khác trục sơ cấp (nối liền với động cơ) trục thứ cấp (nối liền với trục truyền cầu chủ động) Trong hộp số tự động khác hẳn, bánh hành tinh thực tất nhiệm vụ phức tạp Ưu, nhược điểm loại hộp số Một nguyên nhân giúp xe số sàn trở thành lựa chọn nhiều người cảm giác lái thú vị mà xe mang lại, người điều khiển trải nghiệm chân thực sức mạnh động chứng tỏ “độ cứng” tay lái Đối với có kỹ lái xe tốt, khả kiểm soát xe tốt so với xe số tự động Ngoài ra, người sử dụng xe số sàn tiết kiệm khoảng chi phí không nhỏ mua xe giá thành thường rẻ xe số tự động, hộp số tay cần sửa chữa, chi phí chi phí bảo trì tốn hộp số tay cần sửa chữa, bảo trì chi phí không tốn 75 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Hộp số tự động nhiều cấp tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, tương lai công nghiệp ôtô phụ thuộc vào kiểu số tay điều khiển máy tính mang tên DSG Khi muốn nâng cao khả tiết kiệm nhiên liệu, hầu hết người quan tâm tới cải tiến động cơ, sử dụng công nghệ lai hybrid hay nhiên liệu hỗn hợp, mà không nghĩ tới điều khác Trên thực tế có phận đóng vai trò quan trọng khả tiêu thụ nhiên liệu Đó hộp số tự động, vốn thường bị coi tốn xăng giảm tính xe 76 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT KẾT LUẬN Kết luận Đã tìm hiểu nguyên lý cấu tạo chức hộp số tự động So với hộp số sàn hộp số tự động có ưu điểm tự động đổi số momen chuyền lien tục, động lực không bị ngắt quãng Thích nghi với loại đường, điều khiển dễ dàng, an toàn thoải mái cho người sử dụng, tải trọng nhỏ, tuổi thọ chi tiết cao Nhược điểm kết cấu phức tạp, giá thành cao khó sửa chữa Hộp số tự động trở nên phổ biến bổi tiện ích mà mang lại 77