LỜI NÓI ĐẦU Trong xu hội nhập nay, công nghiệp Việt Nam đứng trước nhiều khó khăn, thử thách hội đầy tiềm Ngành ôtô Việt Nam không ngoại lệ Khi giới bắt đầu sản xuất ôtô nhìn thấy chúng tranh ảnh, công nghệ sản xuất ôtô giới lên tới đỉnh cao bắt đầu sửa chữa lắp ráp Với phát triển mạnh mẽ tin học vai trò dẫn đường, trình tự động hóa sâu vào ngành sản xuất sản phẩm chúng, số ôtô, không làm cho người sử dụng cảm thấy thoải mái, gần gũi với xe mình, thể phong cách người sở hữu chúng Mà tự động hóa nâng cao hệ số an toàn sử dụng Đây lý hệ thống tự động trang bị cho dòng xe cao cấp dần áp dụng cho loại xe thông dụng Vì với đề tài chọn nghiên cứu, khảo sát hộp số tự động em mong với đề tài em củng cố tốt kiến thức truyền thụ để trường em tham gia vào ngành ôtô Việt Nam để góp phần vào phát triển chung ngành Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy giáo ThS Thân Quốc Việt thầy giúp đỡ em tài liệu hướng dẫn bảo tận tình giúp em vượt qua khó khăn vướng mắt trình thực hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2016 Nhóm viên thực Nhóm CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC 1.1 - NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC Ưu điểm: + Truyền công suất cao lực lớn nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi chăm sóc, bảo dưỡng + Điều chỉnh vận tổc làm việc tinh không cấp, dễ thực tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn + Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc với nhau, phận nôi thường đường ông dễ đổi chỗ + Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suât thủy lực cao + Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh trường hợp khí hay điện + Dễ biến đổi chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành + Dễ đề phòng tải nhờ van an toàn + Dễ theo dõi quan sát áp kế, kể hệ phức tạp, nhiều mạch + Tự động hóa đơn giản, kể thiết bị phức tạp, cách dùng phần tử tiêu chuẩn hóa Nhược điểm: + Mất mát đường ống dẫn rò rỉ bên phần tử, làm giảm hiệu suất hạn chê phạm vi sử dụng + Khó giữ vận tốc không đổi phụ tải thay đổi tính nén chất lỏng tính đàn hồi đường ống dẫn + Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi độ nhớt chất lỏng thay đổi ĐƠN VỊ ĐO VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG THỦY LỰC - 1.2 - Áp suất: Theo đơn vị đo lường SI Pascal (pa) - - - 1pa = 1N/m2 = 1m-1kgs-2 = 1kg/ms2 Đơn vị nhỏ, nên người ta thường dùng đơn vị: N/mm2, N/cm2 so vói đơn vị áp suất củ kg/cm2 có mối liên sau: 1kg/cm2 « 0.1N/mm2 = 10N/cm2 = 105N/m2 (Trị số xác: 1kg/cm2 = 9,8N/cm2; để dàng tính toán, ta lấy 1kg/cm2 = 10N/cm2) Ngoài ta dùng: 1bar = 105N/m2 = 1kg/cm2 1at = 9,81.104N/m2« 105N/m2 = 1bar (Theo DIN- tiêu chuẩn Cộng hòa Liên bang Đức : 1kp/cm2 = 0,980665bar « 0,981bar; 1bar « 1,02kp/cm2 Đơn vị kG/cm2 tương đương kp/cm2) Vận tốc: Đơn vị vận tốc làm m/s cm/s Thể tích lưu lượng: + Thể tích (V): m3 lít(l) + Lưu lượng (Q): m3/phút l/phút Trong cấu biến đổi lượng dầu ép (bơm dầu, động dầu) dùng đơn vị m3/vòng l/vòng Lực (F): Đơn vị lực Newton (N) 1N = 1kg.m/s2 Công suất (N): Đơn vị công suất Watt (W) 1W = 1Nm/s = 1m2.kg/s3 1.3 CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG Mang lượng: dầu - Truyền lượng: ống dẫn, đầu nối - Tạo lượng chuyển đổi thành lượng khác: bơm, động dầu(mô tơ thủy lực), xilanh truyền lực 1.3.1 SƠ ĐỒ THỦY LỰC TẠO CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến 1.3.2 SƠ ĐỒ THỦY LỰC TẠO CHUYỂN ĐỘNG QUAY Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động quay TỔN THẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 1.4 1.4.1 Trong hệ thống truyền động thủy lực có tổn thấy sau: Tổn thất thể tích: Loại tổn thất dầu thủy lực chảy qua khe hở phần tử thống gây nên Nếu áp suất lớn, vân tốc nhỏ độ nhót nhỏ tổn thất thể tích lớn Tổn thất thể tích đáng kể cấu biến đổi lượng (bơm dầu, động dầu, xilanh truyền lực) Đối với bơm dầu: tổn thất thể tích thể hiên hiệu suất sau: ntb = Q/Q0 Q- Lưu lượng thực tế bơm dầu; Q0- Lưu lượng danh nghĩa bơm Nếu lưu lượng chảy qua động dầu Q0đ lưu lượng thực tế Qđ = qđ.qđ hiệu suất đông dầu là: htđ = Q0đ/Qđ Nếu không kể đến lượng dầu dò mối nối, van tổn thất hệ thống dầu ép có bơm dầu động dầu là: n = ntb Ntđ 1.4.2 Tổn thất khí Tổn thất khí ma sát chi tiết có chuyển động tương đối bơm dầu động dầu gây nên Tổn thất khí bơm biểu thị hiệu suất khí: ncb = N0/N N0- Công suất cần thiết để quay bơm (công suất danh nghĩa), tức công suất cần thiết để đảm bảo lưu lượng Q áp suất p dầu, đó: N0 = 4rQr(kW) N- Công suất thực tế đo trục bơm (do mômen xoắn trục) Đối với dầu: N0đ = (p.Qđ)/6.104 Từ đó, tổn thất khí thống thủy lực là: nc = ncb Ncđ 1.4.3 Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất giảm áp suất lực cản đường chuyển động dầu từ bơm đến cấu chấp hành (động đầu, xilanh truyền lực) Tổn thất phụ thuộc vào yếu tố sau: +/ Chiều dài ống dẫn +/ Độ nhẵn thành ống +/ Độ lớn tiết diện ống dẫn +/ Tốc độ chảy +/ Sự thay đổi tiết diện +/ Sự thay đổi hướng chuyển động +/ Trọng lượng riêng, độ nhớt CHƯƠNG II: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140E TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung hộp số tự động A140E Được phát triển dựa phiên hộp số tự động chế tạo trước đưa vào sử dụng lần vào năm 1984 lắp dòng xe CAMRY TOYOTA Dòng hộp số tự động A140E thể mà nhà thiết kế TOYOTA mong đợi Không nâng cao vị dòng xe thị trường xe cao cấp mà giúp TOYOTA khẳng định vị trước hãng xe lớn khác FORD, GM, MECEDES…Điều quan trọng bối cảnh lên kế hoạch mở rộng thị trường xe TOYOTA sang MỸ CHÂU ÂU năm thập kỷ 80 A140E hộp số tự động điều khiển điện tử cấp số tiến (nhờ có thêm truyền hành tinh OD) cấp số lùi vào thời điểm hộp số đại thị trường xe giới lúc Tăng thêm tỷ số truyền tăng tăng thêm lựa chọn tay số cho người lái, hoạt động động ổn định hơn, tiêu hao nhiên liệu giảm kèm với ô nhiễm ôtô sản sinh giảm đặc biệt trước hộp số A140E đời tỷ số truyền tăng thiết kế cho xe ôtô sử dụng hộp số điều khiển khí Điều giúp cho dòng xe CAMRY khẳng định vị trước đối thủ TOYOTA kiếm lợi tức khổng lồ dòng xe đem lại vào thời điểm lúc Các dãy số hộp số tự động A140E: - “P”: Sử dụng xe đỗ - “N”: Vị trí trung gian sử dụng xe dừng tạm thời động hoạt động - “R”: Sử dụng lùi xe - “D”: Sử dụng cần chuyển số cách tự động - “2”: Sử dụng chạy đường - “L”: Sử dụng xe chạy đoạn đèo dốc 1.2 Sơ đồ kết cấu nguyên lý hoạt động hộp số tự động A140E 1.2.1 Sơ đồ kết cấu hộp số tự động A140E Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A140E hình 4.1 13 12 11 10 14 15 16 17 18 19 20 21 Hình 4.1 Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A140E – Vỏ biến mô; – Bơm dầu; - Ống thông hơi; – Ly hợp truyền thẳng C2; – Ly hợp số tiến C1; – Phanh ma sát ướt B2; – Khớp chiều F2; – Phanh ma sát ướt B3;9 – Xylanh điều khiển phanh B3; 10 – Bánh chủ động trung gian; 11 – Xylanh điều khiển phanh B0; 12 – Phanh ma sát ướt số truyền tăng B0; 13 – Xylanh điều khiển ly hợp C0;14 – Trục trung gian hộp số; 15 – Lò xo hồi vị; 16 – Trục thứ cấp hộp số; 17 – Bánh bị động trung gian; 18 – Phớt chắn dầu; 19 - Ổ bi đỡ; 20 – Vi sai; 21 – Cảm biến tốc độ 10 Để mô hình hoá, Simulink cung cấp cho bạn giao diện đồ họa để sử dụng xây dựng mô hình sử dụng thao tác "nhấn kéo" chuột Với giao diện đồ họa ta xây mô hình khảo sát mô hình cách trực quan Đây khác xa phần mềm trước mà người sử dụng phải đưa vào phương vi phân phương trình sai phân ngôn ngữ lập trình Điểm nhấn mạnh quan trọng việc mô trình việc thành lập mô hình Để sử dụng tốt chương trình này, người sử dụng phải có kiến thức điều khiển, xây dựng mô hình toán học theo quan điểm lý thuyết điều khiển từ thành lập nên mô hình toán 4.2.1 CÁCH KHỞI TẠO SIMULINK VÀ VẼ SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG: 4.2.1.1 Khởi tạo SIMULINK: Để vào Simulink Matlab, ta từ cửa sổ lệnh Matlab đánh dòng lệnh: >> simulink ↵ Khi khởi động Simulink xong ta hình cửa sổ Simulink Cửa sổ hoạt động liên kết với cửa sổ lệnh MATLAB Ta thấy cửa sổ Simulink có nhiều khối chức (blocks library), có nhiều khối chức cụ thể Hình 4.5 : Cách vào toolbox SIMULINK MATLAB Từ cửa sổ lệnh ta thấy khối thư viện: Khối nguồn (Sources), khối đầu đo (Sinks), khối phi tuyến (nonlinear), khối tuyến tính (linear), khối đầu nối (Connections)………… 33 Hình 4.6 : Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK Thư viện Simulink bao gồm khối chuẩn trên, người sử dụng thay đổi hay tạo khối cho riêng Simulink giống phần mềm mô thiết kế mạch điện tử : MicroSim Eval, EWB, Circuit Maker… Để vẽ sơ đồ mô xây dựng mô nào.Việc xây dựng mô hình thao tác để xây dựng mô hình Ta thử thiết kế mô ví dụ sau (Hình 4.7) để biết việc vẽ mô sơ đồ: Để vẽ mô hình bạn phải làmm thao tác sau: 1.Từ cửa sổ Matlab đánh lệnh simulink Cửa sổ thư viện khối xuất 2.Từ cửa sổ thư viện ta nhấp chuột vào File/New/Model nhấn Ctrl+ N Màn hình cửa sổ mô hình Untitled mở ra(Hình 8).Từ ta bắt đầu xây dựng mô hình Chọn block thư viện thích hợp: 34 Hình 4.7 : Mô hình phân tích sóng hình sin Hỉnh 4.8 : Chọn vẽ Model (Scheme) Trong sơ đồ chọn khối từ thư viện: + Thư viện nguồn tín hiệu (Sources): Chọn Sin wave + Thư viện khối nhận tín hiệu (Sinks): Chọn Scope + Thư viện hàm tuyến tính (Linear): Chọn Integrator + Thư viện đầu nối ( Connections): Chọn Mux Để chọn thư viện Simulink ta nhấp kép (Double Click) vào khối (icon) Simulink hiển thị cửa sổ chứa tất khối thư viện Trong thư viện nguồn tín hiệu chứa tất khối nguồn tín hiệu Thư viện nguồn tín hiệu trình bày hình4.9 Người sử dụng thêm vào sơ đồ cách ghép khối từ thư viện hay từ mô hình khác Trong ví dụ ta chọn khối phát sóng hình sin Đặt trỏ chuột lên khối ấn giữ phím trái chuột, kéo khối tới cửa sổ vẽ sơ đồ Untitled Khi di chuyển khối ta thấy khối tên di chuyển với trỏ chuột 35 Hình 4.9 : Cửa sổ thư viện Phần Nguồn tín hiệu (SOURCES) Hình 4.10 : Khối tên di chuyển khối Khi trỏ chuột di chuyển tới nơi bạn cần đặt khối sơ đồ cách nhả phím chuột, copy khối hình mô Khi ta không vừa ý chỗ đặt ta di chuyển khối cách Theo cách chép khối lại vào hình mô để tiếp tục xây dựng sơ đồ 36 Muốn copy tiếp khối Sin một sơ đồ, ta làm cách giữ phím Ctrl + phím trái chuột di chuyển tới điểm cần đặt khối, lúc khối copy Với tất khối chép vào cửa sổ hình mô hiển thị hình 4.11 Nếu xem kĩ khối, thấy dấu > bên phải khối dâú đầu nối dành cho ngõ tín hiệu, dấu > bên trái dấu đầu nối dành cho ngõ vào Tín hiệu từ đầu khối tới đầu vào khối khác theo đường nối giữ hai khối Khi khối nối biểu tượng > Hình 4.11 Cửa sổ sơ đồ với khối copy INPUT PORT OUTPUT PORT Hình 4.12 Đầu vào - khối Từ hình 1.11 ta thấy khối Mux có ba cổng vào ta cần có hai cổng nên ta phải thay đổi thông số Mux, cách nhấp kép lên khối Mux thay đổi giá trị thông số "Number of Input" (hình 2.13).Sau nhấn phím Apply cửa cửa sổ Mux Simulink điều chỉnh số cổng vào theo giá trị nhập 37 Hình 4.13 Cửa sổ thông số khối Mux Bây ta nối khối lại với Đầu tiên nối đầu khối phát Sin tín hiệu tới đầu vào khối Mux Công việc thực nối khối, nói chung không theo thứ tự bắt buộc Công việc thực nối sơ đồ giống phần mềm thiết kế điện tử đặt trỏ chuột đầu nối (ra) khối (con trỏ chuột biến thành dấu cộng), giữ trỏ chuột kéo tới đầu nối (vào) khối khác Trong trình nối, đưòng nối có hình nét đứt trỏ thay đổi thành dấu cộng kép lại gần khôí cần nối Hình 4.14 Cửa sổ mô hình trước nối dây 38 Hình 4.15 Cửa sổ mô hình nối dây Bạn nối cách nhả phím chuột trỏ bên khối Khi đường nối nối vào cổng gần vị trí trỏ Hình 4.15 Hình khôí Sin nối vào khối Mux Phần lớn đường nối từ đầu khối tới đầu vào khối khác Có đường nối từ đường tới đầu vào khối ta gọi đường rẽ nhánh Việc vẽ đường rẽ nhánh có khác biệt so với vẽ đường nối Để vẽ rẽ nhánh ta thực việc sau: Đặt trỏ vào điểm cần vẽ đường rẽ nhánh Hình 4.16 Con trỏ đặt vào điểm cần rẽ nhánh An phím Ctrl + giữ phím trái chuột ,kéo trỏ chuột tới đầu vào khối 39 Nhả phím chuột, Simulink vẽ đường từ điểm bắt đầu tới cổng vào khối Tuy nhiên nối dây từ đầu vào (đầu ra) khối tới đường nối chính, mà không cần giữ phím Ctrl Tuy nhiên việc nối dây bất tiện mối nối hình thành không theo ý muốn không nối Hình4.17.Một đoạn dây không ý Kết thúc việc nối dây, mô hình hiển thị hình 2.19 Tuy nhiên trình nối dây có đưòng nối dây không ý ta muốn, ta bỏ sử a chữa lại cách nhấp chuột vào đoạn dây đó, sau ta nhấn phín Delete di chuyển đoạn dây để sửa lại Hình4.18 Một đoạn dây chọn 40 Hình 19 Cửa sổ mô hình vẽ xong Bây ta mở khối Scope để hiển thị tín hiệu chạy mô 10s Đầu tiên ta phải đặt thông số mô lệnh Parameter menu Simulation Đặt thời gian mô (Stop time) 10.0 Sau nhấn vào Apply để Simulink áp dụng thông số ta đặt đóng hộp hội thoại cách nhấn vào Close Hình4.20 Hộp hội thoại Parameter Simulink Chọn Start menu Simulation để chạy mô ta Double Click vào khối Scope để xem dạng sóng tín hiệu 41 Muốn dừng mô chọn Stop hay Pause từ menu Simulation Hình 4.21 Cửa sổ hiển thị tín hiệu sơ đồ Để lưu sơ đồ ta chọn Save từ menu File, nhập tên file File chứa mô hình vẽ 4.3.Ứng dụng phần mềm matlab simulink mô hoạt động hộp số tự động A140E Ở ta tiến hành khảo sát động lực học trình chuyển số của phanh ly hợp cách khảo sát xy lanh 4.3.1 Các bước tiến hành mô - Mở phần mềm matlab chọn công cụ simulink 42 - Mở file simulink để tiến hành mô - Chọn simscape -> simhydraulics để tiến hành lấy phần tử hệ thống thủy lực tiến hành mô 43 - Chọn phần tử có mạch bơm, van đảo chiều, xy lanh , phần tử tính toán kết nối chúng lại thành mạch thủy lực hoàn chỉnh 44 - Cung cấp thông số cho bơm, van… - Tiến hành chạy mạch thủy lực mô 45 4.3.2 Kết mô hộp số tự động A140E 46 47 ... hoạt động hộp số tự động A140E 1.2.1 Sơ đồ kết cấu hộp số tự động A140E Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A140E hình 4.1 13 12 11 10 14 15 16 17 18 19 20 21 Hình 4.1 Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự. .. 1.1 Giới thiệu chung hộp số tự động A140E Được phát triển dựa phiên hộp số tự động chế tạo trước đưa vào sử dụng lần vào năm 1984 lắp dòng xe CAMRY TOYOTA Dòng hộp số tự động A140E thể mà nhà... – Trục sơ cấp hộp số; 13 – Trục trung gian hộp số; 14 – Khớp chiều F1; 15 – Truyền lặc chính; 16 – Trục thứ cấp hộp số; 17 -Khớp chiều F0 11 1.2.2 Nguyên lý hoạt động hộp số tự động A140E 1.2.2.1