3.2 Mẫu trang 1

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

Nghiên cứu quá trình chuyển số trong hộp số tự
động của xe ôtô du lịch

ngành : cơ khí động lực
m số:23.04.3898

Phạm việt thành

Ngời hớng dẫn khoa học : PGS. TS. Phạm hữu nam


Môc lôc
Néi dung

Trang

Trang 1
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ đồ thị
Tổng quan

1.3. Phân tích động học và động lực học của cơ cấu hành tinh sử dụng

10
10

trong hộp số tự động.
1.3.1. CCHT kiểu Wilson độc lập

10

1.3.2. Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson

11

1.3.3. Cơ cấu hành tinh Ravigneaux

12

1.4 . Sơ đồ hộp số tự động U -340

13

1.4.1. Dãy D số 1 hoặc “2” số 1

15

1.4.2. Dãy D số 2

16



20

1.5.3. Xỏc nh t s truyn ca s truyn 3

20

1.5.4. Xỏc nh t s truyn ca s truyn 4 ( s truyn tng OD)

21

1.5.5. Xỏc nh t s truyn ca s truyn lựi

21

1.6. Tớnh toỏn chn bin mụ thy lc

22

1.6.1. Xõy dng ng c tớnh trờn trc vo ca bin mụ

23

1.6.2. Xõy dng ng c tớnh trờn trc ra ca bin mụ

26

CHNG 2 : QU TRèNH CHUYN S TRONG HP S T NG 28
2.1.Phõn tớch quỏ trỡnh chuyn s


51

3.3. Mô hình động học của biến mô.

55


3.4. Các đặc tính cơ bản của biến mô, hiệu suất và mô men

60

3.5. Mô hình động học của hộp số hành tinh

63

3.6. Mô hình ly hợp và phanh

78

3.7. Mô hình ôtô và hệ truyền lực

81

3. 8. Mô hình tính toán động lực học của ôtô dùng hộp số tự động

82

CHNG 4. XY DNG H THNG IN T IU
KHIN QU TRèNH SANG S T NG


4.2.6. Cụng tc khi ng s trung gian

87

4.2.7. Cụng tc phanh

87

4.3. C cu chp hnh van in t

87

4.4. B vi s lý trung tõm

88

4.5. S thut toỏn h thng iu khin hp s t ng

89

4.6. Xõy dng mch iu khin tng hp

90

4.6.1. B vi x lý trung tõm

92

4.6.2. Mch np (cỏp ISP).




DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Các ký hiệu dùng chung
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị tính

η bm

Hiệu suất của biến mô

%

ηt

Hiệu suất của hệ truyền lực cơ khí

%

Ne

Công suất của động cơ

KW

Nt


Lực cản lăn khi xe lên dốc

N

Pϕ

Lực cản tổng cộng của đường

N

Pj

Lực quán tính khi xe tăng tốc

N

Pk

Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động

N

Me

Mô men động cơ

Nm

Mb


Hệ số dự trữ mô men

Pω

Kbm

Tỷ số truyền tốc độ biến mô

m
m/s2


ih

Tỷ số truyền hộp số

i0

Tỷ số truyền của truyền lực chính

ω

Vận tốc góc

Các chữ viết tắt
AT

Hộp số tự động

MT


ECU

Hệ thống điều khiển điện tử

ECT

Hộp số điều khiển điện tử


DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
Bảng 3.1

Nội dung
Trạng thái các ly hợp và phanh tương ứng


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Tên hình

Nội dung

Hình 1.1

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo biến mô

Hình 1.2

Bộ truyền bánh răng hành tinh


Các loại van điện từ

Hình 1.11

Van bướm ga

Hình 1.12

Chức năng điều khiển khóa biến mô

Hình 1.13

Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson

Hình 1.14

Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson

Hình 1.15

Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux

Hình 1.16

đồ của hộp số tự động U – 340

Hình 1.17

Sơ đồ đi số 1

Hỡnh 2.2

khp vi nhau
Cỏc bỏnh rng trong hp s AT

Hỡnh 2.3

H thng KT

Hỡnh 2.4

Mụ t thi im chuyn sụ khi thay i tc ca xe

Hỡnh 2.5

Mụ t thi im chuyn s khi thay i m bm ga
trong khi tc xe khụng i

Hỡnh 2.6

c tớnh kinh t nhiờn liu ca ng c xng

Hỡnh 2.7

Thi im chuyn s ng vi cỏc phng thc lỏi khỏc nhau

Hỡnh 2.8

Nguyờn lý iu khin quỏ trỡnh chuyn s trong hp s AT


Sơ đồ biến mô thủy lực

Hỡnh 3.3

Sơ đồ biến mô và dòng dầu qua các cánh

Hỡnh 3.4

Sơ đồ biến mô thủy lực và vận tốc của phần tử chất lỏng

Hỡnh 3.5

Đặc tính ngoài của biến m

Hỡnh 3.6

Đồ thị đặc tính làm việc của biến mô

Hỡnh 3.7

Sơ đồ hộp số hành tinh F4A42-2

Hỡnh 3.8

Sơ đồ các mô men và mô men quán tính tính toán

Hỡnh 3.9

Sơ đồ tính các mô men trong khi chuyển số 1-2



Cm bin nhit nc v c tớnh lm vic

Hỡnh 4.4

Cm bin tc xe v dng xung ra ca cm bin

Hỡnh 4.5

Cụng tc khi ng s trung gian

Hỡnh 4.6

S v mch in ca van in t

Hỡnh 4.7

S thut toỏn iu khin hp s t ng

Hỡnh 4.8

S ISP s dng cỏc b m ba trng thỏi trờn 74LS245

Hỡnh 4.9

Mch kt ni vi cỏp np ISP

Hỡnh 4.10

S mch truyn nhn

lng nghiờn cu, ging dy, hc tp cỏc trng i hc, cao ng, cỏc
trung tõm nghiờn cu, ti Xây dựng mô hình nghiên cứu quá trình
chuyển số và động lực học của ôtô sử dụng hộp số tự động U 340 c
thc hin. ti c thc hin B mụn ễtụ v Xe mỏy chuyờn dựngVin C khớ ng Lc- Trng i hc Bỏch Khoa H Ni di s hng
dn ca cỏc Thy, cụ chuyờn ngnh, n nay ó hon thnh. Nhng kt qu
t c giỳp cho tỏc gi hiu thờm cỏc vn liờn quan n hp s t ng
ca ụtụ v quỏ trỡnh chuyn s trong hp s trong hp s t ng v nh
hng cho nhng nghiờn cu tip sau. Song vỡ thi gian cú hn nờn khụng th
trỏnh khi nhng thiu sút cn c b sung v hon thin hn.
Tỏc gi xin chõn thnh cm n Thy hng dn PGS. TS. Phm Hu
Nam ó tn tỡnh giỳp , nh hng nghiờn cu cho ti. Xin chõn thnh
cm n Thy, cụ, trong B mụn, Trung tõm o to sau i hc ó to mi
iu kin cho tỏc gi trong quỏ trỡnh hc tp v thc hin ti. Xin kớnh
chỳc Thy cụ luụn mnh khe v cú nhiu cng hin hn na cho s phỏt
trin ca ngnh Giao thụng Vn ti núi chung v ngnh Cụng nghip ễtụ núi
riờng ca Vit Nam.
H Ni, thỏng 11 nm 2009
Tỏc gi


Nội dung và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Cùng với việc nâng cao chất lượng an toàn kỹ thuật của xe ôtô thì việc
tăng tính tiện nghi sử dụng cũng không ngừng được cải tiến. Các cụm, các hệ
thống trên xe được thiết kế tối ưu hơn. Hệ thống truyền lực trang bị hộp số tự
động ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì nó nâng cao được chất lượng động
lực học của xe hơn so với hộp số cơ khí thường, đồng thời người sử dụng dễ
dàng hơn.
Như hộp số thường, chức năng của hộp số tự động là thay đổi tỷ số
truyền của hệ thống truyền lực để tạo ra lực kéo tiếp tuyến tại các bánh xe chủ
động, sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ với lực cản tổng

+ Xõy dng mụ hỡnh toỏn hc ca quỏ trỡnh chuyn s.
+ Kho sỏt nh hng cỏc thụng s n cht lng ng lc ca xe trong
quỏ trỡnh chuyn s bng mụ hỡnh lý thuyt v thc t.
+ S dng cụng c Matlab Simulink Stateflow mụ phng s lm
vic ca hp s t ng, trờn c s ú kho sỏt ng lc hc mt xe c th.
Ngoi phn li núi u v t vn nghiờn cu, ti c phõn thnh 4
chng :
- Chng 1 : c im ca h thng truyn lc s dng trờn xe ụtụ
- Chng 2 : Quỏ trỡnh chuyn s trong hp s t ng
- Chng 3 : Xõy dng mụ hỡnh h thng truyn lc.
- Chng 4 : Xõy dng h thng in t iu khin quỏ trỡnh sang s
t ng.
- Kt lun v nhng kin ngh


CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC SỬ DỤNG TRÊN XE ÔTÔ
1.1.Ưu nhược điểm của hộp số tự động
1.1.1.Ưu điểm
- Quá trình chuyển số liên tục mà không cắt dòng lực từ động cơ.
- Mô men được truyền đến các bánh xe chủ động một cách êm dịu và gần như
liên tục, tương ứng với lực cản chuyển động và tốc độ chuyển động của ôtô.
- Tăng được khả năng động lực học của ôtô.
- Giảm được tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực, tránh
được quá tải cho động cơ và hệ thống truyền lực vì giữa chúng được nối với
nhau bằng biến mô thủy lực.
- Cho tỉ số truyền phù hợp nhưng kích thước không lớn.
- Giảm được thao tác điều khiển cần số và ly hợp, tạo sự tiện nghi với người
lái, nâng cao an toàn cho xe.
1.1.2. Nhược điểm


chuyển động theo các bộ truyền bánh răng. Hộp số hành tinh làm nhiệm vụ biến
đổi mô men, thay đổi tốc độ ( điều khiển giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và
tăng tốc). Bộ truyền hành tinh bao gồm các cụm chi tiết như cơ cấu bánh răng
hành tinh, cơ cấu ly hợp C, cơ cấu phanh B và khớp một chiều F.

Hình 1.2 : Bộ truyền bánh răng hành tinh
Cấu tạo của HSHT trên ôtô và các phương tiện giao thông khá phức tạp
HSHT được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc các cơ cấu hành tinh
tổng hợp. Trên ôtô dùng ba loại cơ bản sau CCHT kiểu Wilson độc lập CCHT
theo sơ đồ Simpson CCHT theo sơ đồ Ravigneaux.
1.2.2.1. CCHT kiểu Wilson độc lập
Là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài ba trục các chi tiết bao gồm
một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài S đặt trên một trục quay, một bánh
răng bao có vành răng ngoài R đặt trên một trục quay khác cùng đường tâm với
trục của S, các bánh răng hành tinh C nằm giũa S và R và đồng thời ăn khớp với
S và R, trục của bánh răng C ăn khớp với nhau trên giá hành tinh Cd và chuyển
động quay xung quanh đường tâm trục của S và R, trục của Cd là trục thứ ba của
cơ cấu hành tinh.


Hình 1.3 : Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson
Cơ cấu hành tinh có ba phần tử S,R,Cd, bánh răng hành tinh C được coi là
khâu liên kết giữa S và R. Để có thể xác lập một tỉ số truyền thì phải có một phần
tử chủ động và một phần tử bị động do đó để xác lập tỉ số truyền có hai khả năng
-Khoá một phần tử với vỏ hôp số.
-Khoá hai phần tử với nhau.
Trong hộp số ôtô mặc dù đã sử dụng kết cấu lồng trục nhưng không thể
thường xuyên thay đổi trục bị động, do đó để đáp ứng số lượng số truyền cần
thiết từ 3 đến 5 số trên hộp số tự động của ôtô thường dùng từ 2 đến 3 cơ cấu

(a)

(b)
Hình 1.6 : Cấu tạo bơm dầu

1.2.3.2. Van điều áp sơ cấp
Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất
thủy lực ( áp suất cơ bản) tới từng bộ
phận phù hợp với công suất động cơ để
tránh tổn thất công suất bơm.
Khi áp suất từ bơm tăng thì lò xo van
nén, đường dầu ra cửa xả mở, áp suất
dầu cơ bản không đổi. Khi góc mở
bướm ga tăng lên thì áp suất cơ bản


tăng để ngăn không cho lu hợp và phanh bị trượt
Hình 1.7 : Van điều áp sơ cấp
1.2.3.3. Van điều khiển chọn tay số
Được nối với cần chuyển số và thanh nối hoặc dây cáp. Khi thay đổi vị trí
cần chuyển số sẽ chuyển mạch đường dẫn dầu của van điều khiển, cho dầu hoạt
động trong từng vị trí chuyển số.

Hình 1.8 : Van điều khiển chọn tay số
1.2.3.4. Van chuyển số
Van chuyển số làm chuyển mạch đường dầu tới các phanh và ly hợp. Có
các van chuyển số 1-2, 2-3, 3-4. Khi áp suất thủy lực tác dụng lên phía trên van
chuyển số, thắng lực lò xo, van ở vị trí dưới, các đường dầu tới ly hợp và phanh
bị ngắt, lúc này ở số 1. Khi có tín hiệu điều khiển van điện từ mở, áp suất dầu tác
dụng lên trên mặt van mất đi, lò xo đẩy van lên mở các đường dầu có áp tới



Hình 1.12: Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson
S : Bánh răng mặt trời.
C : Bánh răng hành tinh ; Cd : Cần dẫn.
R : Bánh răng bao.
Theo sơ đồ trên thì tỷ số truyền viết được khi dừng cần dẫn như sau :
i TMN =

ω − ω Cd
n S − nCd
= S
n R − nCd
ω R − ω Cd

(1.1)

Trong đó :
nR, nS, nCd : Số vòng quay của các bánh răng bao, bánh mặt trời và cần dẫn.
ωR, ωS,ωCd :Vận tốc góc của các bánh răng bao, bánh răng mặt trời và cần dẫn.
K : Được gọi là tỷ số truyền trong i HBM hay đặc tính của dãy hành tinh.
Giá trị của K được xác định qua số răng Z :
K= -

ZR
ZS

(1.2)

Với : ZR ,ZS là Số răng của bánh răng bao, số răng của bánh răng mặt trời.

phần tử trong cả CCHT là có thể xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Do
đó cơ cấu Willson gồm 2 bậc tự do.
1.3.3. Cơ cấu hành tinh Ravigneaux