Mô phỏng hoạt động hộp số tự động a343e bằng phần mềm matlab simulink

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT Ô TÔ

MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E
BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK

GVHD: ThS. DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN
SVTH: NGUYỄN CHÍ VĂN
HUỲNH MINH TIẾN

SKL009084

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E
BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK

SVTH: NGUYỄN CHÍ VĂN
MSSV: 18145285
SVTH: HUỲNH MINH TIẾN
MSSV: 18145258

GVHD: ThS. DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E
BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK

SVTH: NGUYỄN CHÍ VĂN
MSSV: 18145285
SVTH: HUỲNH MINH TIẾN
MSSV: 18145258
GVHD: ThS. DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***---Tp. Hồ Chí Minh, ngày…. tháng…. năm 2022

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Chí Văn

MSSV: 18145285

Huỳnh Minh Tiến

MSSV: 18145258

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô

Lớp: 18145CL7A

Giảng viên hướng dẫn: ThS. DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN ĐT:
Ngày nhận đề tài:

Ngày nộp đề tài:

1. Tên đề tài: Mô phỏng hoạt động hộp số tự động A343E bằng phần mềm Matlab/
Simulink.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
 Các tài liệu, giáo trình về hộp số tự động.
 Tư liệu về hãng xe Toyota và xe Toyota Fortuner.
 Các trang web về Toyota Fortuner.
3. Nội dung thực hiện đề tài:
 Đặc tính của xe và đặc tính động cơ xe Toyota Fortuner 2015 thơng qua các thơng
số kích thước được nhà sản xuất cung cấp.
 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc tính hộp số tự động A343E và dịng truyền cơng
suất khi hộp số hoạt động ở dải D.
 Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab/Simulink. Sử dụng các thư viện có sẵn
để mơ hình hóa hệ thống rút ra kết quả.
4. Sản phẩm:
 Các file mô phỏng.
 1 cuốn thuyết minh đồ án.

 1 đĩa CD lưu nội dung đề tài (file world, pdf, video mô phỏng, tài liệu tham khảo).
TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

i


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Chí Văn

MSSV: 18145285

Huỳnh Minh Tiến

MSSV: 18145258

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài: Mô phỏng hoạt động hộp số tự động A343E bằng phần mềm Matlab/Simulink
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Dương Nguyễn Hắc Lân
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
2. Ưu điểm:

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
...............................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:....................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2022

Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

ii


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Chí Văn

MSSV: 18145285

Huỳnh Minh Tiến

MSSV: 18145258

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài: Mô phỏng hoạt động hộp số tự động A343E bằng phần mềm Matlab/Simulink
Họ và tên Giáo viên phản biện: ThS. Thái Huy Phát
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
...............................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:....................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2022

Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

iii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343E BẰNG PHẦN
MỀM MATLAB/SIMULINK
Họ và tên Sinh viên:

Nguyễn Chí Văn

MSSV: 18145285

Huỳnh Minh Tiến

MSSV: 18145258

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện
và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng.…năm 2022
iv


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Nguyễn Hắc Lân với sự
hướng dẫn tận tình trong suốt thời gian thực hiện Đồ án tốt nghiệp đề tài “Mô phỏng hoạt
động hộp số tự động A343E bằng phần mềm Matlab/Simulink”.
Trong thời gian thực hiện Đồ án tốt nghiệp, thầy luôn dành nhiều thời gian và tâm
huyết trong việc truyền đạt kiến thức và hướng dẫn, hỗ trợ cho chúng em rất nhiều các tài
liệu, trang thiết bị cũng như là các hướng phát triển để chúng em có thể hồn thành tốt đồ
án lần này. Trong q trình thực hiện, thầy ln định hướng, góp ý giúp chúng em kịp thời
sửa chữa và bổ sung những chỗ cịn thiếu sót. Chính nhờ sự nhắc nhở, đôn đốc và tạo điều
kiện về mặt tinh thần và tài liệu nghiên cứu của thầy mà đồ án đã được hoàn thành theo
đúng tiến độ dự kiến.
Tuy nhiên do khả năng còn nhiều hạn chế, thời gian thực hiện cũng là có hạn và một
số lý do khách quan và chủ quan khác nên chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót.
Rất mong nhận được sự thơng cảm và góp ý từ các quý thầy trong hội đồng để chúng em
có thể tiếp tục hồn thiện đồ án của mình một cách hồn chỉnh nhất.
Một lần nữa chúng em xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới quý thầy cô
trong khoa, quý thầy cô bộ môn, đặc biệt là giảng viên trực tiếp hướng dẫn đề tài thầy
Dương Nguyễn Hắc Lân đã giúp đỡ chúng em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp của mình.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2022
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Chí Văn
Huỳnh Minh Tiến

v


TÓM TẮT
Ngày nay, với sự phát triển cực kỳ nhanh chóng của khoa học kỹ thuật cùng với sự
gia tăng về nhu cầu sử dụng cũng kéo theo số lượng xe ô tô tham gia giao thông tăng nhanh
lên. Khi ô tô chuyển động, công suất của động cơ được truyền đến bánh xe chủ động thông
qua hệ thống truyền lực. Hệ thống truyền lực trên xe ô tô bao gồm các bộ phận như: ly hợp,
hộp số, biến mô, cầu chủ động, bộ vi sai, truyền động các đăng…Ở mỗi bộ phận trên, trong
quá trình vận hành của xe thì đều sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố riêng biệt làm thất thoát
đi một phần hiệu suất của chúng. Phân tích kết cấu, chức năng, nhiệm vụ và mơ hình hóa
các phần tử hệ thống truyền lực trên ô tô sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô phỏng
hệ thống truyền động của ơ tơ. Qua đó, chúng ta sẽ tiến hành phân tích và đánh giá các yếu
tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống truyền lực nhằm làm rõ quy luật, đường
truyền công suất ở các loại xe sử dụng các loại hộp số khác nhau (hộp số thường, hộp số
tự động…) và ở các điều kiện vận hành khác nhau.
Vì vậy đề tài mà nhóm chúng em thực hiện “Mơ phỏng hoạt động hộp số tự động
A343E bằng phần mềm Matlab/Simulink” nhằm mục đích xây dựng một mơ hình có tính
tham khảo, dễ hiểu và tổng quát nhất về hệ thống truyền lực của xe ơ tơ trong q trình vận
hành chịu tác dụng của các yếu tố khác nhau.
Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã hồn thành nhiệm
vụ được đặt ra, nhóm chúng em tập trung chủ yếu vào những nội dung như sau:
-

Cơ sở lý thuyết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền lực trên xe

ơ tơ.

-

Dịng truyền cơng suất của hệ thống sử dụng hộp số tự động A343E.

-

Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống như lực cản gió,
lực cản dốc…

-

Tiến hành xây dựng là mơ phỏng mơ hình hệ thống truyền động của ô tô với các
điều kiện đặt ra bằng phần mềm Matlab/Simulink.

vi


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.................................................................................... i
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................... ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ..................................................... iii
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN ............................................................................. iv
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................v
TÓM TẮT .......................................................................................................................... vi
MỤC LỤC ........................................................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮC ................................................................................ ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................................x
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. xiv

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ...........................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................1
1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................1
1.4. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................2
1.5. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................2
1.6. Kế hoạch thực hiện ...................................................................................................2
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC, HỘP SỐ A343E SỬ DỤNG
ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK ..............................................4
2.1. Giới thiệu hệ thống truyền lực trên xe ô tô...............................................................4
2.2. Giới thiệu hộp số tự động A343E trên xe Toyota Fortuner 2015 ............................5
2.2.1. Bộ biến mô thủy lực ..........................................................................................6
2.2.2. Bộ truyền động bánh răng hành tinh .................................................................7
2.2.3. Bộ điều khiển thủy lực ....................................................................................11
2.2.4. ECU động cơ và ECT......................................................................................12
2.2.5. Cơ cấu chuyển số của hộp số A343E ..............................................................13
2.2.5.1. Hoạt động của các chi tiết ở từng tay số ...................................................13
2.2.5.2. Dịng truyền cơng suất ở từng tay số ........................................................14
2.3. Giới thiệu phần mềm Matlab/Simulink và các thư viện.........................................24
2.3.1. Giới thiệu phần mềm Matlab/Simulink...........................................................24
vii


2.3.2. Giới thiệu các thư viện trong Matlab/Simulink ..............................................25
2.3.2.1. Thư viện Simscape....................................................................................26
2.3.2.2. Thư viện Simscape Driveline ...................................................................28
2.3.2.3. Thư viên Stateflow....................................................................................29
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MATLAB/SIMULINK ĐỂ MÔ PHỎNG HỘP SỐ

TỰ

ĐỘNG A343E ....................................................................................................................30
3.1. Mơ phỏng dịng truyền cơng suất của hộp số A343E.............................................30
3.2. Mô phỏng động lực học của xe ..............................................................................47
3.3. Hệ thống điều khiển chuyển số của hộp số ............................................................57
3.4. Mô phỏng động lực học của xe Toyota Fortuner dùng hộp số tự động A343E dựa
vào điều kiện cho trước .................................................................................................64
3.4.1. Mô phỏng khả năng tăng tốc và tốc độ tối đa của xe ......................................65
3.4.2. Mô phỏng trường hợp độ mở bướm ga tăng ...................................................66
3.4.3. Mô phỏng trường hợp xe lên dốc ....................................................................70
3.4.4. Mơ phỏng mơ hình bằng bảng điều khiển Dashboard ....................................71
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................82
PHỤ LỤC...........................................................................................................................83

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮC
FF: Front Engine – Front Drive.
FR: Front Engine – Rear Drive.
4WD: Four Wheel Drive.
OD: Overdrive Direct.
D: Drive (Số tiến).
AT: Automatic Transmission.
ECU: Electronic Control Unit.
ECT: Electronic Controlled Transmission.

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Hộp số A343E [1]..................................................................................................5
Hình 2.2: Cấu tạo biến mơ thủy lực [2] .................................................................................7
Hình 2.3: Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh [2] .......................................................................8
Hình 2.4: Bộ truyền động bánh răng hành tinh hộp số A343E [3] .......................................9
Hình 2.5: Bộ điều khiển thủy lực hộp số A343E [3] ...........................................................12
Hình 2.6: Hộp số điều khiển điện tử ECT .........................................................................13
Hình 2.7: Hoạt động của hộp số ở số 1 [3] ..........................................................................14
Hình 2.8: Dịng truyền cơng suất ở số 1 ............................................................................15
Hình 2.9: Hoạt động của hộp số ở số 2 [3] ..........................................................................17
Hình 2.10: Dịng truyền cơng suất ở số 2 ..........................................................................18
Hình 2.11: Hoạt động của hộp số ở số 3 [3] ........................................................................20
Hình 2.12: Dịng truyền cơng suất ở số 3 ..........................................................................21
Hình 2.13: Hoạt động của hộp số ở số 4 [3] ........................................................................22
Hình 2.14: Dịng truyền cơng suất ở số 4 ..........................................................................23
Hình 2.15: Giao diện khởi động của Matlab......................................................................25
Hình 2.16: Thư viện Simscape...........................................................................................27
Hình 2.17: Thư viện Simscape Driveline ..........................................................................28
Hình 2.18: Thư viện Stateflow...........................................................................................29
Hình 3.1: Sơ đồ khối mơ phỏng dịng truyền cơng suất hộp số A343E ............................30
Hình 3.2: Khối Planetary Gear ..........................................................................................31
Hình 3.3: Hộp thoại thơng số bộ bánh răng hành tinh trước .............................................32
Hình 3.4: Hộp thoại thơng số bộ bánh răng hành tinh sau ................................................32
Hình 3.5: Hộp thoại thơng số bộ bánh răng hành tinh OD ................................................33
Hình 3.6: Khối Disk Friction Clutch .................................................................................33
Hình 3.7: Khối Unidirectional Clutch................................................................................34
Hình 3.8: Khối Mechanical Rotational Reference .............................................................34
Hình 3.9: Khối Inertia ........................................................................................................35
Hình 3.10: Mơ hình bộ truyền động bánh răng hành tinh hộp số A343E..........................36

Hình 3.11: Hệ thống con của khối Gear State ...................................................................36
Hình 3.12: Hộp thoại trạng thái hoạt động của khối Signal Builder ở tay số 1 .................37
x


Hình 3.13: Hộp thoại trạng thái hoạt động của khối Signal Builder ở tay số 2 .................38
Hình 3.14: Hộp thoại trạng thái hoạt động của khối Signal Builder ở tay số 3 .................38
Hình 3.15: Hộp thoại trạng thái hoạt động của khối Signal Builder ở tay số 4 .................39
Hình 3.16: Khối hộp số tự động A343E ............................................................................39
Hình 3.17: Các khối tín hiệu đầu vào ................................................................................40
Hình 3.18: Khối Constant ..................................................................................................40
Hình 3.19: Khối Ideal Angular Velocity Source ...............................................................41
Hình 3.20: Khối Rotational Damper ..................................................................................41
Hình 3.21: Hộp thoại bảng điều khiển tay số ....................................................................42
Hình 3.22: Mơ hình mơ phỏng dịng truyền cơng suất của hộp số A343E .......................42
Hình 3.23: Đồ thị tốc độ quay của trục sơ cấp và thứ cấp .................................................43
Hình 3.24: Đồ thị tốc độ quay của bộ bánh răng hành tinh OD ........................................44
Hình 3.25: Đồ thị tốc độ quay của bộ bánh răng hành tinh trước .....................................45
Hình 3.26: Đồ thị tốc độ quay của bộ bánh răng hành tinh sau .........................................45
Hình 3.27: Sơ đồ khối hệ thống truyền lực ........................................................................47
Hình 3.28: Khối Generic Engine .......................................................................................47
Hình 3.29: Code khởi tạo các biến của khối động cơ trong mơi trường matlab................48
Hình 3.30: Hộp thoại thơng số khối Generic Engine .........................................................49
Hình 3.31: Khối Torque Converter ....................................................................................49
Hình 3.32: Hộp thoại thơng số khối Torque Converter .....................................................50
Hình 3.33: Khối Vehicle Body ..........................................................................................51
Hình 3.34: Code khởi tạo các biến thơng số xe trong mơi trường Matlab ........................51
Hình 3.35: Hình hộp thoại thơng số khối vehicle body .....................................................52
Hình 3.36: Khối Differential ..............................................................................................53
Hình 3.37: Code khởi tạo biến vi sai trong mơi trường Matlab ........................................53

Hình 3.38: Hộp thoại thơng số khối Differential ...............................................................54
Hình 3.39: Khối Tire ..........................................................................................................54
Hình 3.40: Code khởi tạo biến lốp xe trong mơi trường Matlab .......................................55
Hình 3.41: Hộp thoại thơng số khối Tire ...........................................................................55
Hình 3.42: Khối hệ thống con Vehicle Body.....................................................................56
Hình 3.43: Hệ thống truyền lực trong môi trường Matlab/Simulink .................................56
xi


Hình 3.44: Hệ thống điều khiển chuyển số của hộp số .....................................................57
Hình 3.45: Khối Gear Shift ................................................................................................57
Hình 3.46: Hộp thoại khối Gear Shift [5] ............................................................................58
Hình 3.47: Khối hàm ComputeThreshold [5] .....................................................................59
Hình 3.48: Thơng số của khối Up ứng với trường hợp Upshifting [5] ...............................59
Hình 3.49: Đồ thị thời điểm tăng số của trường hợp Upshifting .......................................60
Hình 3.50: Thơng số của khối Down ứng với trường hợp Downshifting [5] .....................60
Hình 3.51: Đồ thị thời điểm hạ số của trường hợp Downshifting .....................................61
Hình 3.52: Sơ đồ khối nguyên lý chuyển số ......................................................................62
Hình 3.53: Hệ thống truyền lực có bộ điều khiển hộp số ..................................................64
Hình 3.54: Sơ đồ khối mơ phỏng động lực học .................................................................64
Hình 3.55: Hệ thống truyền lực của xe Toyota Fortuner trong Simulink..........................65
Hình 3.56: Hộp thoại khối tín hiệu đầu vào Throttle .........................................................65
Hình 3.57: Kết quả mơ phỏng khả năng tăng tốc của xe ...................................................66
Hình 3.58: Kết quả mơ phỏng trường hợp độ mở bướm ga tăng ......................................67
Hình 3.59: Đồ thị tốc độ trong hệ thống truyền lực ...........................................................68
Hình 3.60: Đồ thị momen xoắn trong hệ thống truyền lực ................................................69
Hình 3.61: Kết quả mơ phỏng trường hợp lên dốc ............................................................70
Hình 3.62: Khối Knob trong thư viện và trong môi trường Simulink ...............................72
Hình 3.63: Hộp thoại khối Knob .......................................................................................72
Hình 3.64: Mơ hình điều khiển tín hiệu đầu vào trong Dashboard ...................................73

Hình 3.65: Khối Circular Gauge trong thư viện và trong môi trường Simulink ...............73
Hình 3.66: Khối MultiStateImage trong thư viện và trong mơi trường Simulink .............74
Hình 3.67: Hộp thoại khối Circular Gauge thể hiện tốc độ của xe và động cơ .................74
Hình 3.68: Hộp thoại khối MultiStateImage thể hiện trạng thái tay số .............................75
Hình 3.69: Mơ hình hiển thị đầu ra trong Dashboard ........................................................76
Hình 3.70: Mơ hình bảng điều khiển Dashboard hồn chỉnh ............................................76
Hình 3.71: Mơ hình hoạt động ở tay số 1 ..........................................................................77
Hình 3.72: Mơ hình hoạt động ở tay số 2 ..........................................................................77
Hình 3.73: Mơ hình hoạt động ở tay số 3 ..........................................................................78
Hình 3.74: Mơ hình hoạt động khi ở tay số 4 ....................................................................78
xii


Hình 3.75: Mơ hình hoạt động khi có dốc .........................................................................79
Hình 3.76: Mơ hình hoạt động khi có gió ..........................................................................79

xiii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Chức năng các bộ ly hợp, phanh, khớp một chiều [3] ..........................................9
Bảng 2.2: Đặc điểm thông số cơ cấu hành tinh hộp số A343E [3] .....................................10
Bảng 2.3: Thông số tỷ số truyền của hộp số A343E [3] .....................................................11
Bảng 2.4: Cơ cấu chuyển số hộp số A343E [3] ..................................................................13
Bảng 3.1: Các khối liên quan .............................................................................................35
Bảng 3.2: Tỷ số truyền hộp số A343E thực tế và mô phỏng .............................................43

xiv

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật các ngành cơng nghiệp trên thế giới nói
chung và ở Việt Nam nói riêng đang càng ngày càng phát triển. Ngành công nghiệp ô tô
cũng không phải là ngoại lệ, hộp số trên ô tô đã được cải tiến rất nhiều so với những ngày
đầu. Sự ra đời của hộp số tự động với nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với hộp số thường,
nâng cao hiệu suất hoạt động, mang lại tỷ số truyền phù hợp, tối ưu momen xoắn của động
cơ làm sao để phù hợp với điều kiện chuyển động của xe và để tăng tính tiết kiệm nhiên
liệu của xe. Cũng chính vì lí do đó việc nghiên cứu thiết kế và thử nghiệm các loại hộp số
tự động khác nhau được chú trọng.
Trong điều kiện hiện nay thông qua các phần mềm chuyên nghiệp trên máy tính ta có
thể tính tốn, mơ phỏng và kiểm nghiệm được nhanh chóng và hiệu quả các mơ hình động
học. Một trong những phần mềm có kho thư viện rộng lớn để hỗ trợ con người trong lĩnh
vực này là Matlab/Simulink.
Chính vì những lí do trên, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “Mô phỏng hoạt
động hộp số tự động A343E bằng phần mềm Matlab/Simulink”. Từ kết quả đã có được
nhằm tạo ra cơ sở cho công việc nghiên cứu chuyên ngành ô tô, cũng như có thể sử dụng
như một tài liệu mang tính tham khảo trong quá trình đào tạo.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink mơ hình hóa hệ thống truyền lực của xe Toyota
Fortuner 2015 phiên bản sử dụng hộp số tự động A343E.
Từ mơ hình đã xây dựng tiến hành mơ phỏng hoạt động của hệ thống từ đó rút ra kết
luận và hướng phát triển của đề tài.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Đề tài thực hiện “Mô phỏng hoạt động hộp số tự động A343E bằng phần mềm
Matlab/Simulink” cụ thể của dòng xe Toyota Fortuner sẽ tập trung nghiên cứu các nội dung
sau:
 Thơng số kích thước, đặc tính động cơ của xe Toyota Fortuner V 2.7 AT 4x2
2015.

1


 Cấu tạo, đặc tính hộp số và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động A343E sử
dụng trên xe Toyota Fortuner 2015.
 Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab/Simulink sử dụng thư viện
Simscape. Kết quả đạt được là đồ thị tốc độ của xe, tốc độ và momen xoắn của
các bộ phận trong hệ thống truyền lực, trạng thái hoạt động của các tay số khi
mô phỏng. Hoạt động của mơ hình khi có yếu tố tác động như độ dốc, gió thổi.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành đồ án và đạt được các mục tiêu ban đầu của đề tài, nhóm chúng em đã
sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
 Tổng hợp lý thuyết từ “Lý thuyết ơ tơ”, “Tính tốn và thiết kế ô tô”, thông số
của xe và của hộp số từ hãng Toyota cũng như tham khảo kiến thức từ giáo viên
hướng dẫn.
 Phương pháp mô phỏng sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô phỏng hoạt
động của hộp số (thư viện Simscape Driveline, Stateflow, Dashboard).
1.5. Phạm vi nghiên cứu
 Quá trình mô phỏng hệ thống được thực hiện bằng phần mềm Matlab/Simulink.
 Mô phỏng hoạt động của hộp số tự động A343E khi cần số ở vị trí D.
 Kết quả đầu ra của q trình mơ phỏng bao gồm tốc độ và momen xoắn (động
cơ, trục sơ cấp, trục thứ cấp, bánh xe).
 Quá trình chuyển số của hộp số trong mơ phỏng chỉ xét tới 2 tín hiệu là độ mở
bướm ga và tốc độ xe.
1.6. Kế hoạch thực hiện
Tuần
32 (28/03-3/4)

Nội dung cơng việc
Nhận đề tài

33 (04/4-10/4)
34 (11/4-17/4)

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của đề tài

35 (18/4-24/4)
36 (25/4-01/5)
37 (02/5-08/5)

Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình Matlab và giao diện Simulink

2


38 (09/5-15/5)

Tìm thơng số hệ thống để mơ phỏng

39 (16/5-22/5)

Chạy các mơ hình ví dụ của Matlab

40 (23/5-29/5)
41 (30/5-05/6)

Lập trình Matlab và vẽ các đồ thị (tham khảo)

42 (06/6-12/6)
43 (13/6-19/6)

44 (20/6-26/6)
45 (27/6-03/7)

Tạo mơ hình hệ thống truyền lực sử dụng hộp số A343E trong
mơi trường Simulink

46 (04/7-10/7)
47 (11/7-17/7)

Hồn thiện đồ án

48 (18/7-24/7)

Hoàn thiện đồ án và nộp minh chứng NCKH

49 (25/7-31/7)

Hoàn thiện đồ án

50 (01/8-07/8)

Hoàn thiện đồ án

51 (08/8-14/8)

Nộp đồ án tốt nghiệp

52 (15/8-21/8)

Chấm và phản biện đồ án tốt nghiệp

3


CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC, HỘP SỐ A343E SỬ
DỤNG ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK
2.1. Giới thiệu hệ thống truyền lực trên xe ô tô
Hệ thống truyền lực là một hệ thống quan trọng trên xe. Ơ tơ muốn di chuyển được
thì phải nhờ tới chuyển động quay tròn của bánh xe. Khi động cơ hoạt động sẽ sinh ra
momen xoắn. Hệ thống truyền lực chính là bộ phận sẽ đảm nhận nhiệm vụ truyền momen
xoắn này từ động cơ đến bánh xe. Hệ thống sẽ đóng vai trị điều khiển tồn bộ sự di chuyển
của xe như tăng, giảm tốc, di chuyển tới hoặc lùi. Hệ thống truyền lực cũng sẽ ảnh hưởng
tới khả năng vận hành êm ái của xe ở các điều kiện vận hành khác nhau như lên xuống dốc,
vận hành trong điều kiện thời tiết có gió thổi.
Tùy vào từng hãng xe cũng như phân khúc khác nhau mà mỗi xe có thể sử dụng một
hệ thống truyền lực có vị trí đặt hoặc cấu tạo các bộ phận có sự khác biệt. Ba hệ thống
truyền lực đang được sử dụng nhiều nhất và có độ hiệu quả cao mà các dòng xe hiện nay
đang sử dụng là:
 Động cơ đặt trước-Cầu trước chủ động (FF)
Ưu điểm của hệ dẫn động này là lực được truyền từ động cơ phân phối tới bánh xe
với quãng đường ngắn hơn. Từ đó sự thất thoát hao tổn về lực sẽ được giảm đi. Ngồi ra
hai bánh trước nằm sát vị trí người lái, tài xế sẽ chủ động hơn khi di chuyển trên đường
trơn trượt hoặc cua gấp.
 Động cơ đặt trước-Cầu sau chủ động (FR)
Ưu điểm làm mát động cơ nhanh hơn, lực đẩy phụ thuộc vào bánh sau giúp thân xe
cân bằng hơn. Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của kiểu bố trí này là qng đường truyền
xa nên cơng suất thất thoát lớn hơn.
 Hệ thống truyền lực 4 bánh chủ động (4WD)
Hệ thống có cấu tạo tương đối phức tạp. Với kiểu hệ thống truyền lực này công suất
được sinh ra từ động cơ sẽ được chia đều ra cả 4 bánh xe. Chính vì lí do đó xe sẽ vận hành

một cách mạnh mẽ, tin cậy và an toàn.
Về cấu tạo của hệ thống truyền lực trên xe ô tô sẽ bao gồm 4 bộ phận chính:
 Ly hợp: có chức năng chính là nối và ngắt cơng suất động cơ chính xác và kịp thời.
Là nhân tố tác động tới khả năng tăng tốc nhanh và mượt mà của xe.
4


 Hộp số: nhiệm vụ chính là truyền chuyển động quay và momen xoắn của trục khuỷu
đến các bánh xe chủ động. Hộp số trên xe ô tô được phân loại thành hai loại là hộp số
thường và hộp số tự động. Hộp số có những yêu cầu quan trọng như phải hoạt động dễ
dàng, nhanh chóng và chính xác, có độ bền cao, thiết kế gọn nhẹ, truyền lực phải êm dịu
và sửa chữa dễ dàng.
 Trục các đăng: là một ống thép được thiết kế đủ độ bền để chịu được lực xoắn và
uốn. Trục các đăng được sử dụng trên xe dùng hệ thống truyền lực FR và 4WD có nhiệm
vụ truyền cơng suất từ hộp số đến bộ vi sai.
 Bộ vi sai: là bộ phận kết nối cuối cùng trước khi lực được truyền từ động cơ đến các
bánh xe. Bộ vi sai đóng vai trị là cầu nối trung gian truyền lực. Ngồi ra nó cịn có chức
năng điều khiển tốc độ vịng quay của bánh xe trái phải một cách độc lập.
2.2. Giới thiệu hộp số tự động A343E trên xe Toyota Fortuner 2015
Hộp số A343E là hộp số tự động được trang bị trên xe TOYOTA FORTUNER V 2.7
AT 4x2 2015 phiên bản máy xăng. Hộp số A343E có 4 số tiến và 1 số lùi sử dụng bộ truyền
động bánh răng hành tinh được điều khiển bằng bộ điều khiển thủy lực và quá trình chuyển
số sẽ được điều khiển bằng ECU.

Hình 2.1: Hộp số A343E [1]
Hộp số A343E bao gồm các thành phần chính sau đây:
 Bộ biến mơ thủy lực: được lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số
và được bắt bằng bu lông vào trục khuỷu thông qua tấm truyền động.
5

 Bộ truyền động bánh răng hành tinh: được đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp
kim nhơm. Nó thay đổi tốc độ đầu ra của hộp số và/hoặc chiều quay, sau đó truyền chuyển
động này đến bộ truyền động cuối cùng.
 Bộ điều khiển thủy lực: tạo ra áp suất thủy lực đưa dầu hộp số đến các ly hợp, phanh
và các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thủy lực.
 ECU động cơ và ECT: điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mơ bằng cách
điều khiển các van điện từ của bộ điều khiển thủy lực để duy trì điều kiện lái tối ưu với
việc dùng các cảm biến và các công tắc lắp trên động cơ và hộp số tự động.
2.2.1. Bộ biến mô thủy lực
Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự động A343E được đổ đầy bằng dầu hộp số tự
động, nó sẽ làm tăng momen do động cơ tạo ra và truyền momen này đến hộp số hoặc là
đóng vai trò như một khớp nối thủy lực truyền momen đến hộp số.
Chức năng của bộ biến mô:
 Tăng momen do động cơ tạo ra.
 Đóng vai trị như một ly hợp thủy lực để truyền (hay không truyền) momen động
cơ đến hộp số.
 Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
 Có tác dụng như một bánh đà để làm đều chuyển động quay của động cơ.
 Dẫn động bơm dầu của bộ điều khiển thủy lực.

6


Hình 2.2: Cấu tạo biến mơ thủy lực [2]
2.2.2. Bộ truyền động bánh răng hành tinh
Một bộ các bánh răng hành tinh là một loạt các bánh răng ăn khớp trong bao gồm:
bánh răng mặt trời, một vài bánh răng hành tinh, cần dẫn nối các bánh răng hành tinh với
bánh răng bao và một bánh răng bao bên ngoài. Các bánh răng này được gọi là bộ các bánh
răng hành tinh do các bánh răng hành tinh quay tương tự như các hành tinh quay xung

quanh mặt trời.

7


Hình 2.3: Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh [2]
Chức năng của bộ bánh răng hành tinh như sau:
 Cung cấp tỷ số truyền bánh răng để đạt được momen và tốc độ quay phù hợp với
các chế độ di chuyển cũng như tốc độ của xe.
 Cung cấp cơ cấu bánh răng đảo chiều để chạy lùi.
 Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi xe đỗ.
Để điều khiển hoạt động của hộp số tự động phải nhờ tới việc đóng mở các bộ phanh
hãm, các bộ ly hợp và các khớp một chiều. Với mỗi lần đóng mở tổ hợp các phanh và các
ly hợp khác nhau đường truyền công suất sẽ thay đổi dẫn đến các phần tử chủ động và bị
động cũng thay đổi theo kéo theo sự thay đổi tỷ số truyền qua hộp số và chiều quay trục ra
của hộp số.

8