- 3 1.1 Hệ thống truyền lực. - 3 1.1.1 Vai trò của hệ thống truyền lực. - 3 1.1.2 Các bộ phận chính của hệ thống truyền lực cơ khí trên ô tô tải. - 5 1.2 Các nghiên cứu về hệ thống truyền lực. - 6 1.2.1 Xác định tải trọng động trong hệ thống truyền lực. - 7 1.2.3 Ảnh hưởng của dao động xoắn trong hệ thống truyền lực tới độ êm dịu chuyển động của xe. - 8 1.2.4 Phối hợp hoạt động hệ thống truyền lực với động cơ đốt trong. - 8 1.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu hệ thống truyền lực. - 13 1.4 Dao động xoắn trong hệ thống truyền lực, tần số riêng và phƣơng pháp tính toán. - 15 1.4.1 Mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô. - Tần số riêng và phương pháp tính toán. - 20 CHƢƠNG II: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ. - 21 2.1 Phƣơng pháp mô phỏng hệ thống truyền lực. - 21 2.2 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô. - 21 2.2.1 Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ thống. - 21 2.2.2 Xây dựng mô hình toán học mô tả hệ thống. - 28 2.3 Tần số riêng và phƣơng pháp tính toán. - 37 2.3.3 Tính toán tần số. - Trƣớc tình hình trên, luận văn đã nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số kết cấu tới dao động xoắn trong hệ thống truyền lực ô tô nhằm góp phần tạo dựng cơ sở để có thể nghiên cứu, tính toán và đề xuất các giải pháp nhằm tránh cộng 2 hƣởng với động cơ đốt trong phục vụ cho việc hoàn thiện quy trình thiết kế hệ thống. - Mục đích của luận văn Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số kết cấu tới dao động xoắn trong hệ thống truyền lực ô tô phục vụ cho việc hoàn thiện quy trình thiết kế tính toán ô tô. - Về bản chất, HTTL là hệ thống truyền lực công suất của động cơ tới các bánh xe chủ động. - Trên hình 1.2 thể hiện vùng làm việc của ô tô có trang bị hệ thống truyền lực cơ khí có 4 cấp số (vùng màu trắng trên hình vẽ). - 5 Hình 1.2 Vùng làm việc của ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí có 4 cấp Đối với ô tô tải loại nhỏ và trung bình, số lƣợng tỷ số truyền thƣờng nằm trong khoảng từ 5 đến 8. - 1.1.2 Các bộ phận chính của hệ thống truyền lực cơ khí trên ô tô tải HTTL cơ khí của ô tô tải gồm những bộ phận chính nhƣ mô tả trên hình 1.3 Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống truyền lực ô tô 1- Động cơ. - Truyền lực chính về bản chất là bộ phận giảm tốc, có nhiệm vụ tăng tỷ số truyền cho hệ thống truyền lực. - Trong khuôn khổ của luận văn, chỉ quan tâm đến những nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số kết cấu tới dao động xoắn trong hệ thống truyền lực ô tô. - Nhiều công trình sau đó đã công bố các kết quả nghiên cứu sâu hơn về những vấn đề liên quan đến rung và ồn do rung bằng phƣơng pháp mô tả hệ thống động lực thông qua các khối lƣợng quán tính và các khâu nối có tính đàn hồi và ma sát nhớt. - Vì vậy, trong khi thiết kế HTTL cần xác định tần số riêng của HTTL và đƣa ra các giải pháp tránh cộng hƣởng, trong đó có giải pháp sử dụng hệ thống điều khiển tránh cộng hƣởng. - Dao động tổng thể của các hệ thống trên (dao động xoắn của hệ thống động lực và dao động thẳng đứng của hệ thống treo) đƣợc mô phỏng, tính toán và đƣa ra các kết quả phản ánh tính tƣơng tác qua lại giữa chúng. - Mối quan hệ giữa các hệ thống: động cơ – HTTL – hệ thống treo cũng đƣợc nghiên cứu và đánh giá ảnh hƣởng qua lại của dao động các hệ thống này. - Trong một số công bố gần đây vào những năm nhiều nhà nghiên cứu đã thực hiện mô phỏng hệ thống dao động tổng thể gồm dao động xoắn trong HTTL và dao động của hệ thống treo. - Kết quả cho thấy ảnh hƣởng qua lại của hai hệ thống trên là khá lớn. - 1.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu hệ thống truyền lực Hiện nay, các nghiên cứu về HTTL đƣợc thực hiện song song bằng cả hai phƣơng pháp lý thuyết và thực nghiệm. - 1.3.1 Nghiên cứu lý thuyết Trong nghiên cứu lý thuyết, phổ biến hơn cả vẫn là phƣơng pháp mô hình hóa và mô phỏng HTTL và tính toán động lực học hệ thống. - và mô men quán tính và độ đàn hồi của các chi tiết đƣợc quy về một trục trong hệ thống. - Dựa trên mô hình mô phỏng, ngƣời ta xây dựng hệ phƣơng trình mô tả hệ thống. - Hình 1.6 Mô hình mô phỏng đơn giản hóa Việc xây dựng hệ phƣơng trình vi phân mô tả hệ thống đƣợc thực hiện theo các nguyên lý chung của cơ học. - Phƣơng pháp nghiên cứu thứ hai đƣợc sử dụng trong mô hình hóa và mô phỏng hệ thống truyền lực là sử dụng sơ đồ liên kết để mô tả công suất, trong đó đƣợc sử dụng phổ biến hơn cả là Bond Graphs . - Bond Graphs là một phƣơng pháp mô tả một hệ thống động lực (cơ học, điện, thủy lực, khí nén. - Hình 1.7b mô tả sơ đồ liên kết của hệ thống bằng Bond Graphs, trong đó 1 và 0 là các nút. - Dựa trên sơ đồ liên kết (Bondgraph) ngƣời ta xây dựng các phƣơng trình mô tả hệ thống tại các nút. - Xác định các thông số và đánh giá hoạt động của các cụm trong hệ thống. - Hình 1.9 Thiết bị đo số vòng quay 1.4 Dao động xoắn trong hệ thống truyền lực, tần số riêng và phƣơng pháp tính toán. - 1.4.1 Mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp mô phỏng HTTL, mỗi phƣơng pháp đều có ƣu nhƣợc điểm riêng và đƣợc sử dụng tùy theo trƣờng hợp cụ thể. - Từ kết cấu cụ thể của HTTL xây dựng sơ đồ của hệ thống (còn gọi là mô hình cơ học). - Thiết lập hệ phƣơng trình mô tả hoạt động của hệ thống. - Hệ thống truyền lực của ô tô là hệ thống dạng phân bố, nhƣng khi sơ đồ hóa nó, ngƣời ta thƣờng thể hiện dƣới dạng sơ đồ dao động tập trung. - Trong các hệ thống đã đƣợc quy về dạng tập trung, các khối lƣợng đƣợc coi là tập trung và chỉ có tính quán tính. - Các chi tiết trong hệ thống có nhiệm vụ nối các khối lƣợng với nhau có dạng phần tử đàn hồi và đƣợc đặc trƣng bởi một độ cứng nhất định. - Việc lập sơ đồ tập trung của HTTL đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu kỹ cấu tạo các cụm hệ thống để từ đó phân các chi tiết thành hai loại: loại chỉ có tính quán tính (khối lƣợng tập trung) và loại chỉ có tính đàn hồi (phần tử nối). - 17 Những phần tử chỉ có tính đàn hồi là các trục và một số chi tiết đàn hồi chuyên dụng trong hệ thống truyền lực. - Nếu xét một cách tổng quát, ô tô đƣợc sơ đồ hóa nhƣ một hệ thống dao động bao gồm tập hợp những khối lƣợng tập trung đƣợc nối với nhau bằng các khâu đàn hồi không quán tính. - từ mô hình cơ học xác định các thông số của hệ thống truyền lực. - đơn giản hóa sơ đồ động lực của hệ thống thành sơ đồ tính toán. - Mô hình cơ học là sơ đồ động học của hệ thống, trong đó thể hiện các phần tử của hệ thống dƣới dạng sơ đồ hóa. - Khi đó biên độ dao động của các khối lƣợng quán tính trong hệ thống tăng đột ngột cùng với độ ồn và rung cũng tăng mạnh. - 1.4.2.2 Sơ đồ tính toán Các chi tiết trong hệ thống truyền lực ô tô đƣợc mô tả dƣới dạng các khối lƣợng quán tính liên kết với nhau bằng các khâu đàn hồi. - Để có thể xác định đƣợc tải tác dụng lên hệ thống truyền lực ô tô trong các trƣờng hợp cụ thể, cần xây dựng đƣợc sơ đồ mô tả hoạt động của hệ thống và thiết lập đƣợc các phƣơng trình thể hiện các quá trình vật lý xảy ra trong hệ thống. - Việc làm này đƣợc gọi là mô phỏng hệ thống. - 2.2 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô 2.2.1 Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ thống Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp mô phỏng HTTL, mỗi phƣơng pháp đều có ƣu nhƣợc điểm riêng và đƣợc sử dụng tùy theo trƣờng hợp cụ thể. - Từ kết cấu cụ thể của HTTL xây dựng sơ đồ của hệ thống (còn gọi là mô hình cơ học. - Những phần tử chỉ có tính đàn hồi là các trục và một số chi tiết đàn hồi chuyên dụng trong hệ thống truyền lực. - Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực và sơ đồ mô phỏng hệ thống truyền lực Nếu xét một cách tổng quát, ô tô đƣợc sơ đồ hóa nhƣ một hệ thống dao động bao gồm tập hợp những khối lƣợng tập trung đƣợc nối với nhau bằng các khâu đàn hồi không quán tính. - mô men quán tính của các khối lƣợng của hệ thống thành phần. - Để chuyển sơ đồ cơ học của hệ thống thành sơ đồ động lực ngƣời ta quy các thông số của sơ đồ cơ học về một vài trục và thể hiện hệ thống bằng các ký hiệu quy ƣớc. - Đây chính là cơ sở thiết lập mô hình toán học của hệ thống. - (2.8) Thế năng của hệ thống bằng tổng thế năng của hai phần tử. - các thông số của sơ đồ động lực của hệ thống. - Do vậy, ở đây ngƣời ta phải dùng tới khái niệm độ đàn hồi chung của hệ thống. - Trong trƣờng hợp tổng quát độ đàn hồi tổng của hệ thống các trục đƣợc xác định theo công thức. - 31 Các dao động xoắn trong hệ thống truyền lực có mối liên kết chặt chẽ với chuyển động tịnh tiến của các khối lƣợng đƣợc treo và không đƣợc treo. - Các mô men xoắn quy đổi tác dụng lên các phần tử của hệ thống động lực của ô tô đƣợc xác định từ điều kiện cân bằng công thực hiện bởi các mô men trong mô hình cơ học và các mô men tƣơng ứng trong sơ đồ quy dẫn và tính theo công thức M. - Các hệ số cản không đàn hồi trong hệ thống đƣợc xác định bằng cách cân bằng các hàm phân tán năng lƣợng trong mô hình cơ học và trong hệ thống quy dẫn. - Việc xác định các đặc tính động lực của hệ thống nhƣ vậy thƣờng gặp phải những khó khăn nhất định. - 33 Có nhiều phƣơng pháp đơn giản hóa các hệ thống động lực. - Thông dụng hơn cả là phƣơng pháp các hệ thống thành phần, nó cho phép có đƣợc sơ đồ tính toán một cách tƣơng đối đơn giản với độ chính xác mong muốn. - Để đơn giản hóa sơ đồ động lực của hệ thống, ngƣời ta chia nó thành các hệ thống tối giản (còn gọi là các hệ thống thành phần) gồm một hoặc hai khối lƣợng nhƣ thể hiện trên hình 2.3. - Mỗi hệ thống thành phần đƣợc đặc trƣng bởi một tần số dao động riêng. - Bình phƣơng của tần số dao động riêng của hệ thống tối giản thứ k đƣợc xác định theo biểu thức. - (2.21) Nếu hệ thống đƣợc chia thành các hệ thống thành phần một khối lƣợng, thì độ đàn hồi và mô men quán tính đƣợc xác định theo các công thức. - (2.22) Đối với các hệ thống thành phần hai khối lƣợng. - Những hệ thống thành phần ban đầu trong sơ đồ động lực đƣợc thay bằng các hệ thống tƣơng đƣơng. - Vì vậy, để nghiên cứu miền dao động gồm n tần số dao động riêng thì hệ thống động lực cần phải có không dƣới n+1 tần số dao động riêng. - Hình 2.3 – Các bước đơn giản hóa hệ thống động lực a. - hệ thống ban đầu. - phân tích hệ thống ban đầu thành các hệ thành phần hai khối lƣợng. - phân tích hệ thống ban đầu thành các hệ thành phần một khối lƣợng. - hệ thống động lực đã đƣợc đơn giản hóa. - Nhƣng sau khi đơn giản hóa hệ thống thì điều đó không còn đúng nữa. - Sơ đồ tính toán động lực học của hệ thống chỉ tƣơng đƣơng với hệ thống thực ở chỗ là quá trình dao động của sơ đồ tính toán mô phỏng lại quá trình dao động của hệ thống thực với một độ chính xác nhất định. - Do vậy, việc đơn giản hóa ở đây đƣợc thực hiện bằng cách ghép song song và kết quả thu đƣợc là sơ đồ động lực của hệ thống với các mô men quán tính và độ cứng các trục bằng tổng các thông số tƣơng ứng của các nhánh song song. - Khi nghiên cứu các liên kết phản lực cần phải xét đến mức độ tƣơng quan giữa các dao động của các khối lƣợng của ô tô và của HTTL thông qua mạch liên kết phản hồi và ảnh hƣởng của các phần tử liên kết tới tần số và dạng các dao động riêng của hệ thống. - 2.3.2 Sơ đồ tính toán Các chi tiết trong hệ thống truyền lực ô tô đƣợc mô tả dƣới dạng các khối lƣợng quán tính liến kết với nhau bằng các khâu đàn hồi. - ei - hệ số đàn hồi của khâu i trong hệ thống. - tần số riêng của hệ thống. - Đối với hệ thống 4 khâu đàn hồi (5 khối lƣợng) nhƣ trên hình 2.5, các phƣơng trình có dạng: I2 I3 e2 3 I1 I4 I5 e3 3 e4 3 e1 3 Hình 2.5 Sơ đồ tính toán tần số riêng với 4 khâu đàn hồi 39 Ta đƣợc biểu thức sau: R = 0 chính là phƣơng trình đặc tính của hệ và các nghiệm của nó chính là các tần số riêng. - Một trong những phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng là biến đổi hệ thống để xây dựng phƣơng trình R = 0 dƣới dạng. - Chƣơng trình tính toán tần số riêng theo mô hình 5 khối lƣợng: clear all. - TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Trọng Hoan (2015) Bài giảng hệ thống truyền lực ô tô. - [2] Đỗ Giao Tiến (2015) Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế hệ thống truyền lực ô tô tải thông dụng sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt