- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ VĂN THUYẾT XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG PHỤC VỤ CHO VIỆC ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CỦA ÔTÔ TẢI SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ÔTÔ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS. - 1 1.2 Đối tượng nghiên cứu của đề tài Các nghiên cứu về hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn ở trong nước và nước ngoài Các nghiên cứu ở trong nước Các nghiên cứu ngoài nước Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của đề tài Nhiệm vụ của đề tài. - 6 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Chương II – Phương pháp mô phỏng hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn Đặt vấn đề Xây dựng mô hình cơ học Mô hình tập trung đầy đủ Mô hình tập trung đơn giản hoá Cách tính các thông số của mô hình Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực trong luận văn Cụm ly hợp Cụm hộp số Cụm cầu xe Chương III – Mô phỏng hoạt động của các cụm chính trong hệ thống tryền lực I. - Mô phỏng cụm ly hợp Đặc điểm của ly hợp Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô Xây dựng mô hình cơ học để mô phỏng ly hợp Hệ phương trình vi phân mô tả ly hợp Giải hệ phương trình vi phân II. - Mô hình cầu xe . - Giải hệ phương trình vi phân Chương IV – Mô phỏng và khảo sát hệ thống truyền lực Đặt vấn đề. - Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực cơ khí Sơ đồ hệ thống truyền lực Xây dựng các phương trình vi phân mô tả hệ thống Giải hệ phương trình vi phân Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đóng ly hợp đối với hệ thống truyền lực xe ôtô LIFAN LF3070G Tính toán tải trọng tác động lên bán trục ở các tay số khác nhau xe ôtô LIFAN LF3070G Khảo sát ảnh hưởng của độ cứng của lò xo giảm chấn ly hợp lên bán trục xe LIFAN LF3070G1. - Các vấn đề đạt được trong luận văn Tài liệu tham khảo Phụ lục 1 các số liệu của chương trình tính toán Phụ lục 2 một số thông số kỹ thuật hệ thống truyền lực xe ôtô LIFAN LF3070G Lời nói đầu Nền kinh tế nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển, nhu cầu vận tải bằng ôtô ngày càng gia tăng. - Nhận thức được tầm quan trọng của nó đối với nền kinh tế đất nước, việc làm chủ công nghệ chế tạo ôtô chính là cơ sở để ngành công nghệ ôtô Việt Nam tiếp cận chế tạo hoàn thiện các chi tiết, các cụm và các hệ thống của ôtô. - Nghiên cứu mô phỏng các cụm và hệ thống là phần quan trọng trong tính toán thiết kế và thử nghiệm ôtô. - Xuất phát từ những yêu cầu đó, là cán bộ trong ngành khi nghiên cứu, em đã chọn đề tài "Xây dựng phương pháp xác định các chế độ tải trọng phục vụ cho việc đánh giá độ bền hệ thống truyền lực của ôtô tải sản suất tại Việt Nam". - Một số vấn đề về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống truyền lực cơ khí của ôtô được làm sáng tỏ nhằm mở rộng hiểu biết về bản chất cơ học và toán học trong nghiên cứu hệ thống và thực hiện các khảo sát, nghiên cứu tiếp sau. - Do đó việc nghiên cứu, chế tạo hoàn thiện và đảm bảo chất lượng các chi tiết, cụm chi tiết và hệ thống của ôtô là việc làm tất yếu đối với sự phát triển của nghành công nghiệp ôtô Việt Nam. - 1.2 Đối tượng nghiên cứu đề của tài Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống truyền lực ôtô tải trung bình lắp ráp tại Chi nhánh công ty MEKONG Auto. - Hệ thống truyền lực cơ khí của ôtô tải bao gồm các cụm từ Ly hợp, Hộp số cơ khí và Cầu chủ động của ôtô. - Hình 1.1 – Sơ đồ bố trí chung hệ thống truyền lực cơ khí ôtô 4x2 12345661. - Ly hợp ma sát 3. - Bánh xe chủ động 3 Hệ thống truyền lực cơ khí (hình 1.1) được dùng khá phổ biến trên các ôtô tải đang được lắp ráp chế tạo ở Việt Nam do nó có các ưu điểm là. - Chức năng chính của hệ thống truyền lực ôtô là thay đổi tỷ số truyền nhằm khắc phục nhược điểm cố hữu của động cơ đốt trong là hệ số thích ứng rất thấp. - Hệ số thích ứng của động cơ được xác định bằng công thức k = maxeeNMM Trong đó: Động cơ xăng k Động cơ Diesel k Để mở rộng vùng điều chỉnh mô men trong hệ thống truyền lực sử dụng hộp số cơ khí. - Đối với trục các đăng hệ thống truyền lực sử dụng các đăng khác tốc loại kép. - Thực tế, trên các ôtô ở Việt Nam hiện nay nhất là các xe tải cỡ trung bình hệ thống truyền lực là cơ khí. - Do đó, việc nghiên cứu hệ thống truyền lực nhằm tối ưu hoá quá trình thiết kế là vấn đề rất đáng được quan tâm trong tình hình hiện nay, khi mà ngành công 4 nghiệp ôtô Việt Nam đang phát triển. - Đề tài tập trung vào nghiên cứu, xây dựng mô hình mô phỏng và khảo sát một số chế độ làm việc đặc trưng của các cụm trong hệ thống truyền lực cơ khí bằng mô hình dao động xoắn. - 1.3 Các nghiên cứu về hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn ở trong nước và nước ngoài 1.3.1 Các nghiên cứu ở trong nước Đã có nhiều tác giả trong nước qua các đề tài tốt nghiệp đại học, Thạc sỹ đã nghiên cứu về hệ thống truyền lực của ôtô. - Tác giả Nguyễn Đình Nghĩa trong luận văn cao học: "Khảo sát tốc độ gài số trong hộp số cơ khí", tác giả đã trình bày mô hình dao động xoắn của hệ thống truyền lực và mô phỏng bằng công cụ Matlab Simulink 5.3. - Mô hình hệ thống truyền lực được tác giả xây dựng trên cơ sở các khối lượng tập trung, tác giả đã coi ly hợp, hộp số, cầu xe và trục các đăng là các khối lược tập trung. - Tác giả Khiếu Hữu Hùng trong luận văn cao học "Khảo sát dao động xoắn của trục khuỷu động cơ và ảnh hưởng của nó đến hệ thống truyền lực ôtô". - Tác giả đã đi sâu nghiên cứu dao động xoắn cưỡng bức của trục khuỷu động cơ và xét ảnh hưởng của nó đến hệ thống truyền lực. - Trong đó tác giả đã xây dựng mô hình của hệ thống truyền lực gồm 5 khối lượng. - Các khối lượng tập trung trong mô hình chỉ đặc trưng bởi một thông số là mô men quán tính và tác giả đã coi cụm hộp số, cụm cầu xe, cụm ly hợp là các cụm chỉ là 1 khối lượng, nhưng trong 5 thực tế, các cụm đó bao gồm nhiều chi tiết, các chi tiết ấy có những đặc tính riêng ảnh hưởng đến sự làm việc chung của hệ thống truyền lực. - Một số bài báo nghiên cứu về hệ thống truyền lực đăng trên các tạp chí chuyên ngành như bài báo của tác giả Nguyễn Văn Bang và Trần Văn Như tạp chí KH Giao Thông Vận Tải, tác giả đã trình bày phương pháp khảo sát ảnh hưởng của độ cứng lò xo giảm chấn Ly hợp đến cộng hưởng trong hệ thống truyền lực với nguồn kích thích từ động cơ, từ đó lựa chọn hợp lý độ cứng của lò xo giảm chấn, mục đích đưa vùng cộng hưởng ra khỏi vùng tốc độ khai thác của ôtô. - Hệ thống truyền lực đã được tác giả coi là hệ bao gồm các khối lượng tập trung phần khối lượng tập trung chỉ được đặc trưng bởi tính quán tính. - Nhìn chung, các công trình nghiên cứu trong nước về hệ thống truyền lực còn rất ít và chưa sâu. - 1.3.2 Các nghiên cứu ngoài nước Việc nghiên cứu dao động xoắn hệ thống truyền lực ôtô được tiến hành từ rất lâu, nhiều công trình của hàng trăm tác giả. - Phần lớn các mô hình bỏ qua cản nhớt b - Các mô hình tập trung thường chỉ chọn một thông số điển hình cho một chi tiết là mô men quán tính I hoặc độ cứng C 6 Nhược điểm của các mô hình này là mức độ chính xác của các thông số lấy ra trong quá trình nghiên cứu còn nhiều hạn chế, chưa phản ánh đầy đủ đặc tính của các chi tiết và hệ thống trong quá trình làm việc. - 1.4 Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của đề tài 1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài Đề tài đặt vấn đề nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định các chế độ tải trọng phục vụ cho việc thiết kế và đánh giá độ bền của hệ thống truyền lực ôtô tải trung bình sản xuất tại Việt Nam. - Mô phỏng hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn với mức độ chi tiết hoá cao hơn, trong đó mô hình hệ thống truyền lực được tách ra thành nhiều khối lượng theo cấu tạo của chúng. - xây dựng phương pháp xác định các chế độ tải trọng phục vụ cho việc đánh giá độ bền của hệ thống truyền lực ôtô tải sản suất tại Việt Nam". - Luận văn được trình bày trong 4 chương: Chương I: Tổng quan Chương II: Phương pháp mô phỏng hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn. - Chương III: Xây dụng mô hình mô phỏng một số cụm trong hệ thống truyền lực. - Chương IV: Xây dựng mô hình tổng thể của hệ thống truyền lực, khảo sát một số chế độ làm việc đặc trưng. - Cách thức tiến hành là tách từng cụm trong hệ thống để nghiên cứu mô phỏng, trên cơ sở các cụm đã được xây dựng mô hình nghiên cứu ghép nối các cụm thành hệ thống truyền lực hoàn chỉnh. - 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài xây dựng phương pháp xác định các chế độ tải trọng và đánh giá độ bền hệ thống truyền lực của ôtô tải sản xuất tại Việt Nam. - Nghiên cứu mô phỏng hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn có tính đến các thông số đặc trưng của chi tiết, đây là một vấn đề mới, vì thực tế các chi tiết cơ khí khi làm việc trong vùng biến dạng đàn hồi của vật liệu là vùng nhạy cảm ảnh hưởng lớn đến công nghệ chế tạo, độ bền chi tiết mà ngành cơ khí chế tạo quan tâm. - Bảng tính dao động xoắn của hệ thống truyền lực là một yêu cầu trong quá trình thiết kế tính toán, đây là cơ sở để ngành công nghiệp chế tạo ôtô của Việt Nam tiếp cận, làm chủ công nghệ thiết kế, với việc chế tạo các cụm trong hệ thống truyền lực. - Nghiên cứu của luận văn là một phần trong đề tài cấp Nhà nước về hệ thống truyền lực, dự án sản xuất thử nghiệm hộp số, cầu xe của công ty ôtô Mêkong. - Kết quả của đề tài bổ xung cho việc đánh giá, dự đoán tìm ra các thông số ảnh hưởng đến các chi tiết, các cụm trong hệ thống truyền lực từ giai đoạn thiết kế, góp phần làm giảm thời gian, chi phí thiết kế, thử nghiệm chi tiết và hệ thống truyền lực. - 8 Chương II PHƯƠNG PHÁPMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC BẰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG XOẮN 2.1 Đặt vấn đề Tính toán động lực học của các hệ thống nói chung cho phép xác định được các thông số như lực, mô men tác dụng lên hệ thống trong quá trình hệ thống làm việc. - Các thông số này là cơ sở đánh giá chất lượng của hệ thống. - Đối với hệ thống đã được thiết kế sẵn, các thông số này có tính chất kiểm nghiệm, đối với hệ thống thiết kế chế tạo mới thông số này có ý nghĩa hết sức quan trọng cho việc tìm ra kết cấu tối ưu cho hệ thống. - Việc tính toán động lực học của các hệ thống có nhiều phương pháp khác nhau, công nghệ hiện nay với sự hỗ trợ của các máy tính có các cấu hình mạnh, việc tính toán động lực học cho các hệ thống đã rút ngắn đáng kể về thời gian và chi phí cho các quá trình đó. - Trước khi tính toán động lực học và các tính toán khác đối với một hệ thống, thường phải sơ đồ hoá hệ thống cần tính toán, với mục tiêu của từng bài toán, với các giả thiết khác nhau. - Để đơn giản hoá hệ thống ban đầu, việc đơn giản hoá sao cho, các thông số nhận được từ quá trình tính toán trên hệ thống tương đương có sai số nằm trong phạm vi cho phép với việc tính toán trên hệ thống thực. - Như vậy, hệ thống tương đương đã mô phỏng lại hệ thống thực ban đầu với một độ chính xác nhất định. - Như vậy, trình tự để giải bài toán mô phỏng hệ thống thông thường như sau. - Xây dựng mô hình cơ học. - Xây dựng sơ đồ động lực học từ mô hình cơ học đã có. - 9 - Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả hệ thống. - 2.2 Xây dựng mô hình cơ học Mô hình cơ học của một hệ thống chính là sơ đồ động học của hệ thống đó. - Trong mô hình cơ học các phần tử của hệ thống được thể hiện dưới dạng sơ đồ hoá và có hai dạng. - Mô hình với các thông số tập trung - Mô hình với các thông số phân bố Tất cả các hệ thống thực là hệ thống phân bố, nhưng nếu xây dựng mô hình với các thông số là phân bố sẽ vô cùng phức tạp, không thể xây dựng được. - Để đơn giản trong quá trình phân tích, người ta quy chúng về dạng thông số tập trung bằng cách, bỏ bớt những tính chất ít quan trọng và ảnh hưởng không lớn của các phần tử đó trong hệ thống Việc quy đổi từ dạng phân bố về dạng tập trung (còn gọi là rời rạc hoá) được thực hiện trên cơ sở, các dao động xoắn của hệ thống truyền lực có phổ không liên tục, có tần số riêng nằm trong miền dưới 300Hz, có thể sử dụng sơ đồ dạng tập trung để tính toán các quá trình dao động xoắn trong miền tần số trên. - Các hệ thống được quy về dạng tập trung có các mức độ phức tạp khác nhau. - 10 Hình 2.1 Mô hình một chi tiết có đủ 3 thông số đặc trưng I: là mô men quán tính của chi tiết C: là độ cứng chi tiết b: là hệ số cản nhớt của chi tiết Nghiên cứu dao động xoắn người ta coi các phần tử có kích thước dọc theo trục quay không vượt quá hai lần đường kính là các phần tử tập trung. - Hình 2.2 Mô hình phần tử nối các khối lượng tập trung ( trục) C: là độ cứng chi tiết trục nối b: là hệ số cản nhớt của chi tiết trục nối Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ngoài các phần tử đàn hồi các phần tử quán tính còn có các khối lượng liên kết phản lực. - Đó là các phần tử vỏ nối với khung I 11xe và tham gia vào quá trình dao động của hệ thống truyền lực như vỏ ly hợp, vỏ hộp số, vỏ cầu xe. - Như vậy hệ thống truyền lực trên ôtô được mô hình hoá thành một hệ dao động bao gồm tập hợp các các khối lượng tập trung, các phần tử nối các khối lượng tập trung, đặt vào đó các thông số cần thiết cho quá trình nghiên cứu. - Hình 2.3 Mô hình cơ học hệ thống truyền lực 2.2.2 Mô hình tập trung đơn giản hoá Mô hình này được xây dựng trên cơ sở mô hình tập trung. - Các tính chất của chi tiết được xét đến như mô hình tập trung đầy đủ, nhưng khi xét toàn bộ hệ thống, một số chi tiết để đơn giản hơn trong quá trình xây dựng mô hình cũng như thiết lập các phương trình vi phân mô tả hoạt động của hệ thống có thể không tính đến trong mô hình. - Ở mô hình này cũng có thể bỏ bớt các thông số đặc trưng, mô men quán tính I, độ cứng C hay cản nhớt b tuỳ thuộc vào mục tiêu của quá trình nghiên cứu. - 122.3 Cách tính các thông số của mô hình Mô men quán tính khối lượng, độ cứng xoắn của các đoạn trục được tính như sau. - 2.4 Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực trong luận văn Hệ thống truyền lực của ôtô là hệ thống phân bố. - Mỗi phần tử của hệ thống được đặc trưng bởi hai hay nhiều tính chất đó là tính chất quán tính, tính chất đàn hồi, cản nhớt. - Tải trọng tác động lên hệ thống truyền lực được phân bố trên toàn bộ hệ thống, nhưng để đơn giản khi phân tích ta quy chúng về dạng tập trung. - Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống truyền lực của ôtô 1. - Ly hợp 3. - Bánh xe chủ động 162.4.1 Cụm ly hợp Các khối lượng tập trung được đặc trưng bằng mô men quán tính Ii. - C là cản nhớt và độ cứng phần chủ động và bị động của ly hợp 172.4.2 Cụm hộp số Hộp số cơ khí sử dụng trong hệ thống truyền lực để khắc phục sự thích ứng rất thấp của động cơ đốt trong. - Xây dựng mô hình cho hộp số là mô hình của các cặp bánh răng ăn khớp và các trục nối các bánh răng. - Hình 2.5 Mô hình hộp số 1. - Như vậy xây dựng mô hình cho cầu chủ động trong trường hợp này là mô hình của các cặp bánh răng ăn khớp giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu. - Các công thức chuyển đổi: Trên ôtô, các dao động xoắn của hệ thống truyền lực có mối liên hệ chặt chẽ với chuyển động tính tiến của khối lượng treo và khối lượng không được treo. - Các mô men xoắn quy đổi tác dụng lên các phần tử của hệ thống truyền lực trên ôtô được xác định theo công thức: iMM/= với M/ là mô men xoắn trong mô hình cơ học. - xxxxxxxxxxI1I2I3I4I5I6I7I8I0IotoIotob1;c1b2;c2b3;c3b4;c3b5;c5b5;c5b;cb;cb;c Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống truyền lực với 1 số đã được gài I1 là mô men quán tính của động cơ và bánh đà I2 là mô men quán tính phần chủ động của ly hợp I3 là mô men quán tính phần bị động của ly hợp I4;r4 là mô men quán tính và bán kính vòng lăn bánh răng chủ động của hộp số. - 22Chương III MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CỤM CHÍNH TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Trên cơ sở chương II ta đã xét cơ sở lý thuyết cơ bản và phương mô phỏng hệ thống truyền lực bằng mô hình dao động xoắn. - Trên cơ sở nghiên cứu kỹ công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống. - Chương III ta xây dựng mô hình để mô phỏng các cụm chính trong hệ thống truyền lực. - Các khối lượng tập trung có quán tính là mô men quán tính phần chủ động, bị động ly hợp. - Khi đóng ly hợp xảy ra hiện tượng trượt giữa phần chủ động và phần bị động. - 5 - Vỏ ly hợp. - Phần bị động: gồm đĩa ma sát, trục ly hợp. - Khi ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên. - Các chi tiết còn lại thuộc bộ phận dẫn động ly hợp. - Động lực được truyền từ động cơ xuống trục bị động của của ly hợp (trục chủ động của hộp số). - 1.3 Xây dựng mô hình cơ học để mô phỏng ly hợp Trên cơ sở cấu tạo, nguyên lý hoạt động của ly hợp ma sát, ta xây dựng mô hình cơ học như sau. - i - số đôi bề mặt ma sát (i = 2.n với n là số đĩa ma sát) Quá trình tính toán các chế độ tải trọng trong hệ thống truyền lực mô men ma sát của ly hợp được lấy theo quy luật như sau: Mlh = Mlh max.(1 - e-kt) (3.4) Trong đó: Mlh max là mô men tĩnh của ly hợp khi ở trạng thái ly hợp đóng hoàn toàn. - k là hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp k =3ct. - tc là thời gian đóng ly hợp. - Mô hình tính toán mô men cực đại tác động lên hệ thống truyền lực, ta coi người điều khiển nhả bàn đạp ly hợp đột ngột
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt