Nghiên cứu mô hình hoá hệ thống truyền lực và phương pháp tính tải trọng động trong hệ thống truyền lực

v

TÓM TT
Ô tô là một hệ thống động lực học rất phc tp, khi chuyển động với vận tốc khác
nhau trên các loi đưng thì tình trng chịu ti ca các chi tiết thay đổi. Khi tính
toán độ bền ca các bộ phận và chi tiết ô tô ngoài ti trọng tĩnh chúng ta phi xét
đến ti trọng động. Ti trọng động tác dụng lên các chi tiết trong thi gian ngắn
nhưng giá trị ca nó lớn hơn ti trọng tĩnh rất nhiều.
Ti trọng động xuất hiện trong các bộ phận và chi tiết ca hệ thống truyền lực
(HTTδ) khi đóng ly hợp đột ngột, khi gài số trong quá trình tăng tốc, khi phanh đột
ngột bằng phanh tay, hay khi phanh gấp không m ly hợp …Xác định chính xác giá
trị ti trọng tác dụng lên các chi tiết ca HTTδ là một bài toán rất phúc tp.
Đ tài: “Nghiên cu mô hình hóa h thng truyn lc vƠ phng pháp tính ti
trng đng trong h thng truyn lc” được thực hiện trên cơ s nghiên cu lý
thuyết về ti trọng động trong HTTδ kiểu cơ khí trên ô tô, sau đó tiến hành mô hình
hóa HTTL và sử dụng kết qu mô hình hóa để tính toán ng dụng trên một vài cụm
chi tiết ca HTTδ.
Nội dung ca đề tài bao gồm :
Chương 1. Tổng quan : trình bày tình hình nghiên cu trong và ngoài nước, những
công trình đã được công bố. Chọn đối tượng nghiên cu là HTTδ cơ khí, hướng
nghiên cu nhắm tới mục tiêu xác định được các chế độ ti trọng tác dụng lên
HTTδ và phương pháp tính toán các ti trọng đặc trưng đó.
Chương β. σghiên cu cơ s lý thuyết về ti trọng động trên xe ô tô : phân tích sơ
đồ bố trí hệ thống, thông số ban đầu để tính toán HTTδ và các đặc trưng về ti
trọng động. δựa chọn thông số cơ bn ca HTTδ kiểu cơ khí có cấp, phân tích chất
lượng kéo ca ô tô để đánh giá được mc độ chính xác việc lựa chọn các thông số
ca động cơ và ca HTTδ. Tiến hành đánh giá chất lượng kéo và tính kinh tế nhiên
liệu ca ô tô trong các điều kiện gần giống với điều kiện thực tế nhất để có được số
liệu ban đầu để tính toán chính xác độ bền ca các cụm và ca các chi tiết trong
HTTL
vi

Chương γ. εô hình hóa hệ thống truyền lực: phân tích những đặc tính hư hỏng và
kh năng làm việc ca các chi tiết phụ thuộc vào các yếu tố chính gây nên phá hy
chi tiết. Tính toán độ bền để phòng ngừa gẫy vỡ hoặc hư hỏng bề mặt làm việc khi
chịu ti trọng động lớn nhất. Để tính bền cần xác định được ti trọng lớn nhất trong
điều kiện làm việc nặng nhọc nhất. Để đơn gin ta dùng phương pháp mô hình hóa,
đưa HTTδ về sơ đồ tính tương đương. Tính chất ti trọng động ca HTTδ được xác
định bi các tham số rất đa dng tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động, kể
c các tham số động lực học ca ô tô. Hệ thống động lực học thông thưng là các
tham số phân bổ và tham số ri rc. Trong hệ thống tham số phân bổ thì mỗi phần
tử được đặc trưng bi hai tính chất: quán tính và đàn hồi. Trong các hệ thống đưa về
dng ri rc, khối lượng được coi là khối lượng tập trung và chỉ có một tính chất là
quán tính. Các bộ phận nối với khối lượng này có dng là phần tử đàn hồi được đặc
trưng bi một độ cng xác định. Sự ri rc hóa khi tính toán HTTδ được tiến hành
bằng cách nghiên cu kỹ bn vẽ chi tiết ca HTTL và phân chia thành các phần tử
có khối lượng tập trung và phần tử chỉ có tính đàn hồi. Bánh đà, đĩa ly hợp, mặt
bích, các bánh răng, vỏ hộp số và vỏ các chi tiết sẽ được coi là khối lượng tập trung.
Các phần tử chỉ có tính đàn hồi, trước tiên phi kể tới là các trục trong HTTL và các
cụm chi tiết đàn hồi ca hệ thống treo. Việc xác định đúng độ cng ca các phần tử
liệt kê  trên có một ý nghĩa rất quan trọng khi thành lập sơ đồ tính toán HTTL
tương đương.
Chương 4. Tính toán ng dụng: sử dụng hệ thống HTTδ tương đương tính toán
thông số ti trọng ca bộ dập tắt dao động, tính toán độ bền bánh răng trong hộp số
Chương η. Kết luận và kiến nghị và hướng phát triển tiếp theo ca đề tài
vii

SUMMARY
Automobile is a complex dynamics system. When it moves on different types of
roads with different speeds, the supporting state of its parts changes. When
calculating the durability of parts and outside static loading capacity of automobile

parts, we must consider dynamic loading. Dynamic loading has an effect on the
parts in a short time but its value is much greater than the static loading capacity.
Dynamic loading appears in the parts and details of power train when the clutch is
closed suddenly, when engaging gear during accelerating, breaking suddenly by
hand break, or when breaking suddenly without opening the clutch… Exactly
determining the value of loading effect to parts of the powertrain is a very complex
problem.
The theme « Researching the power train modeling and method of dynamic loading
calculation in the power system” was carried out based on research about dynamic
loading of the powertrain with automotive mechanical type, then modeling the
power train and using the modeling for calculating on a few parts of the cluster
powertrain.
The content of the theme including :
Chapter 1. Overview : Presenting the domestic and aboard researching situation, the
works have been published. Chosing the researching object is mechanical power
train, the way researching is aimed to identify the mode of load acting on the power
train and method of calculating its specific loads.
Chapter 2. Research the theory basis of dynamic loading on automobile: Analyse
the diagram of the system arrangement, the initial parameter is to calculate the
power train and the features of dynamic loading. Select the basic parameter of the
mechanical power train analyse the tractive quality of automobile is to evaluate the
accuracy in choosing the parameter of the engine and of the power train. Evaluating
the tractive quality and the fuel economy of automobile in the conditions
approaching the real conditions is to get the initial figures to calculate the durability
of the blocks and the items in the power train.
Chapter 3. Simulate the power train: Analyse the defect features and the operating
capacity of the componenst depends on the main factors causing the defects of the
component. Calculate the durability is to prevent the breaks or defects of the
working surface when suffering the maximum dynamic load. For calculating the
durability, it is necessary to define the maximum dynamic load in the hardest

working condition. The simple way is the simulate method; it means we make the
diagram of the power train. The dynamic load of the power train is defined by
various parameter affecting on the automobile during the operation, including the
dynamic parameter of the automobile. Among the allocating parameter system, each
element is specified by two features: the inertia and the elasticity. Among the
desultory systems, the mass is considered as concentrated mass and this mass only
viii

has the inertia feature. The components connecting to this mass are the elastic
elements and these components are specified by a defined hardness. The
digitization, when calculating the power train, is carried out by the careful study the
detailed drawing of the power train and devide it into the components which only
have the concentrated mass and the components which only have the elasticity
feature. Flywheel, clutch plate, flange, gears, gear housing, covers of the
components are considered as the components which have the concentrated mass.
The first of the components, which have only the elasticity feature, is the core axis
of the power train and the elastic assembly of the suspended system. Define the
exact hardness of the above listed components is very important to set up the
diagram of the power train.
Chapter 4. Calculate the application: Use the system of the equivalent power train
to calculate the load parameter of the oscillator, and to calculate the durability of the
gears in the gear box.
Chapter 5. Conclusion and proposal for the next development of the theme.
ix

MUÏC LUÏC
Trang


Lý lịch khoa học i

Li cam đoan iii
Li cm ơn iv
Tóm tắt v
Mục lục ix
Danh sách các bng xi
Danh sách các hình xii
Danh sách các ký hiệu xiv
Chöông 1. TNG QUAN 1
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cu 1
1.2. Mục đích ca đề tài 4
1.3. Nhiệm vục hính ca đề tài 4
1.4. Phương pháp nghiên cu 4
Chng 2. C SỞ Lụ THUYT V TI TRNG ĐNG TRONG H
THNG TRUYN LC CA Ọ TỌ 5
2.1. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực 9
2.2. Các thông số ban đầu để tính toán hệ thông truyền lực 12
2.3. Thống số cơ bn ca hệ thống truyền lực kiểu cơ khí có cấp 25
2.4. Đánh giá chất lượng kéo ca ô tô có hệ thống cơ khí 38
2.5. Tính toán chế độ chuyển động ca ô tô 45
Chng 3. MÔ HÌNH HÓA H THNG TRUYN LC 51
3.1 Đặc tính hư hỏng và các dng tính toán hệ thống truyền lực 51
3.1.1 Đặc tính hư hỏng 51
3.1.2 Các dng tính toán bền 54
3.2 Mô hình hóa hệ thống truyền lực để tính toán hệ thống 58
x

3.3 Xỏc nh ti trng ln nht trong h thng truyn lc 78
3.4 Ch ti trng khi tớnh toỏn v bn lõu ca h thng truyn lc 84
Chng 4: TNH TON NG DNG TRấN MT S CHI TIT CA H
THNG TRUYN LC 98

4.1 Tớnh toỏn b dp tt dao ng 98
4.1.1. La chn thụng s b dp tt dao ng 98
4.1.2 Tớnh toỏn cỏc thụng s ti trng ca ly hp 104
4.1.3 Tớnh toỏn cỏc chi tit ca ly hp 109
4.2 Tớnh toỏn bn lõu ca bỏnh rng trong hp s 114
Chng 5. KT LUN KIN NGH 117
TAỉI LIEU THAM KHAO 119
xi

DANH SÁCH CÁC BNG

TT TÊN BσG TRANG


Bng β.1.a Các giá trị khối lượng của ô tô 14
Bng β.1.b Tải trọng của ô tô trên một cầu của ô tô loại A và loại B 16
Bng β.β Diện tích cản chính diện của một số xe hiện đại 18
Bng β.4 Các thông số của một số loại động cơ để tính toán sức kéo 20
Bng β.η Công suất tiêu hao trong việc dẫn động các cơ cấu của động cơ 23
Bng β.θ Mối liên hệ giữa công suất riêng và vận tốc cực đại 25
Bng β.7 Tỷ số truyền lực chính của một số loại xe ô tô 28
Bng β.8 Phụ thuộc của khoảng động học và số lượng số truyền 29
Bảng 2.9 Đặc điểm chính của HTTL cơ khí trên một số ô tô 33
Bng β.10 Đặc điểm chính của HTTL cơ khí trên một số ô tô có hộp số phụ 36
Bng β.11 Tỷ số truyền hộp số phụ của một số loại xe 39
Bng β.1β Thông số động lực học của một số loại ô tô 41
Bng β.1γ Thời gian tăng tốc của một số kiểu ô tô 46
Bng γ.1 Công thức tính độ đàn hồi và mômen quán tính của một số chi tiết 63
Bng γ.β Thành phần động học của mô hình cơ khí có hình dạng tương ứng 69
Bng γ.γ Quãng đường xe chạy của một số kiểu xe 89

Bng γ.4 Thông số để tính toán tải trọng riêng của một số loại xe 93
xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Đồ thị trị số khối lượng riêng phụ thuộc vào sức chứa định mức
của xe buýt chạy liên tỉnh và trong thành phố 15
Hình 2.2 Mối quan hệ giữa khối lượng và hệ số tải trọng trên xe vận tải 16
Hình 2.3 Đặc tính ngoài của động cơ IAMZ– 238 20
Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa N
er
và v
amax
25
Hình 2.5 Đồ thị động lực học của ô tô ZIL 130 41
Hình 2.6 Mối quan hệ giữa gia tốc và vận tốc khi thay đổi số truyền 45
Hình 3.1 Mô hình tính toán hệ thống truyền lực 62
Hình 3.2 Phương pháp tính mô men khi chia nhỏ chi tiết 65
Hình 3.3 Tính mô men với chi tiết không phân tích được thành các hình
đơn giản 65
Hình 3.4 Đơn giản hóa hệ thống động lực học 76
Hình 3.5 Mô men trong HTTL khi đóng mở ly hợp 79
Hình 3.6 Sơ đồ xác định tải trọng lớn nhất của ô tô 4x2 và 6x4 79
Hình 3.7 Sơ đồ khối để giải bài toán trên máy tính 84
Hình 3.8 Phân bố lực vòng riêng để tính toán các chi tiết truyền lực
chính xe tải nặng 96
Hình 3.9 Đồ thị để xác định quãng đường xe chạy theo ứng suất uốn 97
Hình 3.10 Đồ thị để xác định quãng đường xe chạy theo ứng suất tiếp xúc 97
Hình 4.1 Mômen M
e

của động cơ 101
Hình 4.2 Hệ khối lượng dùng tính toán bộ dập tắt dao động 102
Hình 4.3 Khâu đàn hồi của bộ dập tắt dao động 103
Hình 4.4 Sơ đồ khối để giải phương trình 4.1 104
Hình 4.5 Sự phụ thuộc của biên độ dao động cực đại M
12
của
M
x
và M
ms
trên ly hợp ô tô vận tải 4x2 105
Hình 4.6 Sư thay đổi của ω
e
và ω
a
theo thời gian 106
Hình 4.7 Sơ đồ tính toán ly hợp 106
xiii

Hình 4.8 Quá trình trượt của ly hợp 107
Hình 4.9 Sơ đồ để tính toán lò xo đĩa 112
xiv

DANH SÁCH CÁC KÝ HIU VIT TT

HTTL Hệ thống truyền lực
m
a
Khối lượng ca ô tô

m
rm
Khối lượng ca rơ moóc
m
đx
Khối lượng ca đoàn xe
H
0
Chiều cao cơ s ca ô tô
B
0
Bề rộng cơ s ca ô tô
m
a
Khối lượng toàn bộ ca ô tô
m
ci
Ti trọng có ích
m
n
Khối lượng con ngưi 7ηkg/ ngưi
m
Ł
Là khối lượng hành lý
k
G
hệ số ti trọng
k
đx
Hệ số khối lượng ca đoàn xe

k
B
Hệ số diện tích cn chính diện ca xe
k
c
Hệ số tổn hao công suất
Ψ
υ
Hệ số cn ca đưng  tốc độ lớn nhất ca xe
i
0
Tỷ số truyền ca truyền lực chính
m

Trọng lượng bám

t
Hiệu suất ca hệ thống truyền lực
Ł Hệ số tính tới khối lượng chuyển động quay tới khối lượng
chuyển động tịnh tiến.
N
er
Công suất riêng ca động cơ
M
tt
Mô men tính toán
n
tt
Tốc độ tính toán
M

tt
εô men tính toán tương đương
k
s
Hệ số quãng đưng xe chy
ξ
u
Quãng đưng xe chy tương ng  tay sô u

tt(u)
Lực vòng tính toán riêng trên các số truyền
xv

M
emax
Mô men cực đi ca động cơ,
i
u
Tỷ số truyền tương ng  tay số th u,



u
Hiệu suất tương ng  tay số truyền th u
M
H
Mô men  bánh bơm khi cung cấp năng lượng hoàn toàn,
k
p
Hệ số mô men

G
φ
Trọng lượng bám
 Hệ số kể tới hiện tượng tuần hoàn công suất,
λ Hệ số kể tới một phần công suất truyền qua cụm kho sát,
 Lực vòng tính toán đơn vị
v
tt(i)
Vận tốc tính toán ca ô tô  số truyền u
v
tb
Tốc độ trung bình ca ô tô
σ
H
, σ
B
Giới hn ca ng suất tính toán

i
Trị số biến đổi ca lực vòng riêng,

tb(i)
Trị số trung bình ca lực vòng riêng  tay số i,
lg
i


Sai lệch bình phương trung bình ca logrit thập phân lực vòng riêng
 tay số th i



Lực cn riêng ca mặt đưng,
kk
tbi


Lực cn riêng trung binh ca không khí,
tt
tbi

Lực cn riêng trung bình khi tăng tốc
0
l
r

Bán kính lăn không trượt ca bánh xe
r
0
Bánh kính tự do ca bánh xe
r
t
Bánh kính tĩnh ca bánh xe
i
hs
Tỷ số truyền ca hộp số
i
hp
Tỷ số truyền ca hộp số phân phối
v
amax

Tốc độ tính toán lớn nhất ca ô tô
v
kmax
Tốc độ động học lớn nhất
c
v
Hệ số truyền
xvi

D
k
Khong động lực học ca ô tô
D Nhân tố động lực học
n
emin
Số vòng quay nhỏ nhất ca động cơ ( v/phút)
v
amin
Vận tốc chuyển động ổn định nhỏ nhất ca ô tô
Ψ Lực cn tổng cộng ca mặt đưng,
Ł Hệ số tính tới khối lượng chuyển động quay
K
j

Tổng mô men quán tính ca bánh xe,
Δ
1
, Δ
2
Biến dng góc

I
i
’ e
i
’ Mô men quán tính khối lượng và độ đàn hồi ca hệ cơ khí
I
i
e
i
Mô men quán tính khối lượng và độ đàn hồi ca hệ tương đương
R
z
Phn lực pháp tuyến
φ Hệ số bám ca bánh xe với mặt đưng
ω Tần số dao động riêng ca hệ cục bộ
e
tđ
Độ đàn hồi tương đương
I
tđ
εô men quán tính tương đương
M
f
Mômen cn quy dẫn
M
lhmax
Mômen tĩnh khi ly hợp đóng hoàn toàn
k Hằng số đặc trưng cho nhịp độ đóng ly hợp

lh

Hệ số dự trữ ca ly hợp
t
đlh
Thi gian đống ly hợp
J
e
Mô men quán tính ca động cơ
P
K
Lực vòng ti bánh xe ch động,
p
Σ
Lực cn tổng cộng ca đưng và ca không khí
P
p
Lực phanh cần thiết ca ô tô
P
pc
Lực phanh ca cơ cấu phanh
P
pđ
Lực phanh bằng động cơ
S
t
Quãng dưng phanh
M
pđ
εô men phanh động cơ
I
a

εômen quán tính tương ng với khối lượng chuyển động tịnh tiến
xvii

T
c
Thi gian đóng ly hợp
k Hệ số đặc trưng cho mc độ đóng ly hợp

c
Hệ số dự trữ ca ly hợp
M
cmax
Mô men tĩnh khi đóng hoàn toàn ly hợp
v
tb
Tốc độ trung bình ca ô tô
M
ms
Mô mem ma sát ca ly hợp
M
x
Mô men xoắn ca ly hợp
M
r
Mô mem ti thi điểm đóng lò xo
W
µ
Công trượt riêng ca ly hợp
W
1,2

Công trượt riêng ca ly hợp tương ng với giai đon 1 và giai đon β
W
b
Công trượt riêng toàn bộ ca ly hợp
Δt Sự tăng nhiệt độ trung bình ca đĩa ép sau một lần đóng m ly hợp
F
td
Lực tác dụng lên đĩa ép ca lò xo
F
0
Lực tổng cộng ca lò xo kéo và lò xo nén ca ly hợp
F
lx
Lực tác dụng lên lò xo khi m ly hợp
I
d
Mô mem quán tính ca động cơ
I
d
Quán tính bánh đà thay thế cho khối lượng chuyển động tịnh tiến
M
t
Mô men cực đi ca các khâu trong hệ thống truyền lực và động cơ
[1] Tên tài liệu tham kho
1

CHNG 1. TNG QUAN

1.1 Tng quan chung v lĩnh vc nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong và
ngoƠi nc đã công b.

Hệ thống truyền lực (HTTL) trên xe ô tô giữ một vị trí vô cùng quan trọng dùng
để nối và truyền mô men quay từ động cơ tới các bánh xe ch động. HTTL phi đm
bo truyền được mô men quay một cách êm dịu, cắt truyền động đến các chi tiết một
cách nhanh chóng dt khoát (cụm ly hợp), truyền và biến đổi mô men quay, đổi chiều
chuyển động (hộp số), phân chia mô men đến từng bánh xe ch động, đm bo các
bánh xe có thể chuyển động  các tốc độ khác nhau. Trong quá trình thiết kế tính toán
HTTL. Vấn đề đầu tiên đặt ra là cần phi xác định ti trọng động tác dụng lên hệ thống.
Trong lĩnh vực này tác gi Nguyễn Khắc Tuấn đã có công trình nghiên cu
“Vybor putey snizheniya dinamicheskih nagruzok vmehanicheskoy transmissii
avtomobilya kombinirovannoy ustanovkoy pri zapuske dvs skhodu”- “Lựa chọn con
đưng gim ti trọng động trong HTTL kiểu cơ khí ca ô tô có HTTL kiểu hỗn hợp khi
khi hành”. Trong đề tài này tác gi đã đưa ra được phương pháp ci thiện nhằm nâng
cao tính an toàn và hiệu qu ca HTTL, tránh được những hư hỏng có thể gây ra bi ti
trọng động. Tác gi cũng xây dựng một thuật toán điều khiển và khắc phục sự cố một
cách tự động khi xuất hiện ti trọng động lớn trong HTTL. Đặc biệt khi trong HTTL
xuất hiện ti trọng động  tần số cao.
HTTL bao gồm rất nhiều các chi tiết và hot động rất phúc tp, để mô t quá
trình hot động ca HTTL, bằng công trình: “Driveline modelling using
mathmodelica”- “Sử dụng εathεodelica để mô hình hóa HTTL”, Tác gi Per Nobrant
đã xây dựng mô hình HTTL trong MathModelica. Một số phần tử ca hệ thống được
lấy từ các thư viện có sẵn trong Modelica, đã được tiêu chuẩn và sử dụng thích
hợp. Các thành phần còn li được xác định bi các phương trình toán học. Công trình
2

này mô hình hóa một cách cụ thể và mô phỏng một cách chính xác hot động ca ly
hợp, hộp số, các đăng, truyền lực chính, bán trục và bánh xe. Mô phỏng cũng được
thực hiện với các chế độ khác nhau khi vận hành (khi hành xe, chuyển động ổn đinh,
thay đổi số truyền ) và các điều kiện khác nhau ca mặt đưng.
Các mô phỏng tương ng với từng chế độ vận hành được đề cập chi tiết trong công
trình nghiên cu: “Driveline modeling and principles for speed control and gear-shift

control”- “Mô phỏng HTTL điều khiển tốc độ và kiểm soát quá trình sang số”.  công
trình nghiên cu này, tác gi Magnus Pettersson đã làm các thí nghiệm và mô hình hóa
bằng cách sử dụng một chiếc xe ti hng nặng. Ông đã chng minh rằng ti trọng động
và đặc biệt là hiện tượng cộng hưng rất nguy hiểm trong HTTL. Đó là một mô
hình tuyến tính với một HTTL linh hot có thể lý gii đầy đ các chệ độ hot động ca
xe tương ng với từng tốc độ động cơ và tốc độ bánh xe. Công cụ kiểm soát tự động
các sự biến đổi trong HTTL cũng được đề cập. Một bước quan trọng là kiểm
soát không để mất mát năng lượng trong hộp số và các bánh truyền động trung gian.
Tác gi đi tới kết luận: dao động trong HTTL là một yếu tố cần hn chế trong hệ thống
này.
Công trình nghiên cu “The modeling and control of an automotive drivetran” – “Mô
phỏng và điều khiển HTTL ô tô” ca Nicholas M.Northcote li ghi nhận chấn động và
những dao động trong một HTTL xe là hai hiện tượng ca HTTL gây nên cm giác
không thoi mái cho lái xe. Chúng phi chịu tác động bi những chấn động mnh và
các dao động theo sau đó. Nó được gây ra bi một sự thay đổi nhanh chóng mô-men
xoắn động cơ. Ngày nay, hầu hết các xe hiện đi đều được trang bị ga điện tử cho phép
các đơn vị điều khiển trên bo mch điện tử để điều khiển mô-men xoắn ca hệ thống
một cách phù hợp trước khi gửi một tín hiệu điều chỉnh hệ số ti ca động cơ. Trong
cách này, một hệ thống kiểm soát thông tin phn hồi có thể được sử dụng để đm bo
3

rằng HTTL đáp ng những yêu cầu về sự thay đổi mô men xoắn càng nhanh càng tốt
mà không gây chấn động hoặc dao động.
Trong luận văn này, một mô hình HTTL được đề xuất và các tham số ca nó được xác
định bằng thực nghiệm. Độ chính xác ca mô hình đã được xác nhận bằng cách sử
dụng dữ liệu thử nghiệm từ một chiếc xe, và kết luận rằng mô hình là công cụ mô
phỏng chính xác một chiếc xe. Một bộ điều khiển HTTL được thiết kế và mô phỏng
hiệu suất ca nó bằng cách sử dụng mô hình xe. Các mô phỏng cho thấy rằng bộ điều
khiển làm gim đáng kể ti trọng động trong HTTL qua đó ci thiện sự thoi mái cho
lái xe.

4

Công trình “modeling and simulation of a driveline with an automatic gearbox” – “ Mô
phỏng HTTL ô tô sử dụng hộp số tự động” ca tác gi Tomas Zackrisson: mô hình
động học ca HTTL ca một chiếc xe ti với một hộp số tự động được xây dựng và
thực hiện trong ngôn ngữ phần mền mô phỏng Modelica. Mô hình này được xây dựng
trong một mô-đun để to điều kiện thuận lợi cho việc tái sử dụng và sắp xếp các mô
hình. Mô hình chiếc xe ti này đã được phát triển từ một mô hình được to ra trước đó
mô phỏng hệ thống truyền lực sử dụng hộp số cơ khí. Công trình nghiên cu này đã
phát triển một mô hình chiếc xe ti có thể được sử dụng để mô phỏng các tín hiệu tốc
độ từ các bộ phận khác nhau ca HTTL, để cho phép thử nghiệm một hệ thống hộp số
tự động trong một phòng thí nghiệm thay vì thử nghiệm trên một chiếc xe ti bình
thưng. Để thực hiện đầy đ các thử nghiệm như vậy, tín hiệu tốc độ từ các bộ phận
khác nhau ca HTTL ca một chiếc xe ti đã được to ra bi mô hình. Nói cách khác,
các tín hiệu tốc độ được cm nhận trên một chiếc xe ti thực sự được điều khiển bi hệ
thống mô phỏng, tc là các bộ phận cơ khí trong các đưng truyền lực ca một chiếc
xe ti phi được thay thế bi các tín hiệu điện mô phỏng đầy đ hot động ca các
thành phần. Để làm được điều này phi sử dụng các thiết bị điều khiển có độ tin cậy
cao, kh năng tiếp nhận tín hiệu  tốc độ cao từ một chiếc xe ti thực. Vấn đề là to ra
một cách thc tính toán các tín hiệu tốc độ với trng thái động lực để đt được kết qu
giống như với thực tế

1.2 Mc đích ca đ tài:
Đề tài thực hiện nhằm bổ sung vào những nghiên cu trên về ti trọng động trong
HTTL cơ khí trên ô tô. Đây là đề tài tương đối phc tp, hiện có rất ít tài liệu nghiên
cu về ti trọng động trong HTTL phục vụ học tập nghiên cu ca sinh viên và kỹ
thuật viên. Vì vậy đề tài có nhiệm vụ:
- Nghiên cu cơ s lý thuyết về ti trọng động trong HTTL kiểu cơ khí trên ô tô
- Mô hình hóa HTTL trên ô tô
5

- Tính toán ng dụng trên một vài cụm chi tiết ca HTTL
1.3 Nhim v ca đ tài và gii hn đ tài:
- Xác định các chế độ ti trọng tác dụng lên HTTL ô tô;
- Xây dựng mô hình và phương pháp tính toán, xác định các chế độ ti trọng động đặc
trưng;
-Tính toán ng dụng :
 Tính toán ti trọng lớn nhất trong HTTL
 Xác định ti trọng khi tính độ bền ca HTTL
 Tính toán ly hợp
 Tính toán độ bền bánh răng trong hộp số
Vì thi gian có hn và với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, nên đề tài chỉ chọn đối
tượng nghiên cu là HTTL cơ khí có kiểu công thc bánh xe 4 x 2.
1.4 Phng pháp nghiên cu:
- Nghiên cu lý thuyết dựa trên các công trình đã được công bố,
- Nghiên cu ng dụng: Sử dụng kết qu ca nghiên cu lý thuyết kết hợp với các
phần mền Office, Autocad, phần mền mô phỏng, phần mền tính toán để làm công cụ
thực hiện các nhiệm vụ ca đề tài.
6

CHNG 2. C SỞ LÝ THUYT V TI TRNG ĐNG TRONG H
THNG TRUYN LC CA Ô TÔ

Đặc điểm ca ô tô là làm việc  tốc độ cao với lực kéo phi thay đổi theo từng địa hình.
ng suất sinh ra trong các chi tiết ca ô tô máy kéo phụ thuộc vào chế độ ti trọng tác
dụng lên chúng trong điều kiện sử dụng. Trong khi sử dụng, các chi tiết ca ô tô sẽ
chịu ti trọng động. Ti trọng động có thể gấp vài lần ti trọng do mômen ca động cơ
truyền xuống. Đối với ô tô, ti trọng động tác dụng lên các chi tiết ca HTTL sẽ sinh
ra khi nh bàn đp (đóng ly hợp) ly hợp đột ngột, khi gài số trong quá trình tăng tốc,
khi phanh đột ngột bằng phanh phanh tay, khi phanh không m ly hợp, hoặc khi bánh

xe đi qua mặt đưng không bằng phẳng , v.v… Muốn xác định kích thước ca các chi
tiết để làm việc được an toàn, cần phi xác định ti trọng động tác dụng lên các chi tiết
đó khi ô tô làm việc. Xác định chính xác trị số ti trọng động tác dụng lên các chi tiết ô
tô là vấn đề rất phc tp, vì ti trọng động có thể sinh ra trong nhiều điều kiện sử dụng
khác nhau. Xác định ti trọng động bằng lý thuyết có mục đích để hn chế bớt số
trưng hợp gây nên ti trọng động và để đơn gin quá trình tính toán. Bi vậy ti trọng
động thưng được xác định theo công thc kinh nghiệm nhận được từ hàng lot các
thí nghiệm.
Thông thưng, ti trọng động đặc trưng bằng hệ số ti trọng động. Hệ số này
bằng tỷ số ca ca trị số ti trọng động trên ti trọng tĩnh. Đối với HTTL ca ô tô, ti
trọng tĩnh tác dụng lên chi tiết được tính từ mômen cực đi ca động cơ M
emax
truyền
xuống.
Khi khi động ô tô ti chỗ và đóng ly hợp đột ngột sẽ gây ti trọng động lớn
nhất, bi vì khi đóng ly hợp đột ngột các đĩa ch động và bị động được ép vào nhau
không những nh lực ép ca lò xo mà còn nh lực quán tính sinh ra khi đĩa ch động
chm vào đĩa bị động. Thí nghiệm và tính toán chng tỏ rằng mômen ca các lực quán
tính này có thể lớn hơn nhiều so với mômen ma sát sinh ra giữa các đĩa ly hợp. Ti
7

trọng động sinh ra truyền qua ly hợp không thể lớn quá mômen cực đi mà ly hợp có
thể truyền, vì nếu lớn quá thì ly hợp sẽ trượt.
Khi đóng ly hợp để phanh bằng động cơ lúc ô tô chuyển động xuống dốc, khi đóng ly
hợp đột ngột để gài số trong quá trình chuyển động ca ô tô, hoặc khi phanh bằng
phanh tay (trên HTTL) cũng gây ti trọng động khá lớn.
σhư vậy, khi đóng ly hợp đột ngột sẽ gây ti trọng động lớn nhất lên HTTL có thể
làm gãy vỡ các chi tiết. Đó là chế độ ti trọng thừa nhận để tính toán bánh răng, trục
ca hệ thống truyền truyền lực theo ti trọng động.
Hệ số ti trọng động ca ô tô là k, trong trưng hợp này được tính theo công

thc kinh nghiệm như sau:
K
d
=
i
i 8



Trong đó : i – tỷ số truyền chung ca HTTL ng với số truyền đang tính;


- hệ số dự trữ ca ly hợp
Thí nghiệm chng tỏ rằng, khi khi động ô tô ti chỗ bằng cách sử dụng động năng ca
bánh đà, nghĩa là khi đóng ly hợp đột ngột thì mômen quay sinh ra trên trục sơ cấp hộp
số có thể tăng gấp 3


3,5 lần mômen quay cực đi ca động cơ và trên bánh ch động
mômen quay có thể gấp hai lần so với mômen quay truyền từ động cơ xuống. Trong
trưng hợp này nếu bánh xe có bị trượt quay đi chăng nữa thì ti trọng sinh ra trên các
chi tiết vẫn lớn bi vì bánh xe và tang trống có mômen quán tính lớn.
Kiểm tra mômen quay tác dụng lên các chi tiết khi phanh cho đến khi trượt lết bánh xe
mà không m ly hợp (phanh bằng động cơ) và khi phanh bằng phanh tay đặt  trục th
cấp hộp số (phanh trung ương) có thể tiến hành bằng phương pháp lý thuyết như sau:
Khi phanh không m ly hợp thì các bộ phận quay ca động cơ (ch yếu là bánh đà với
mômen quán tính J
b.đ
) phi dừng li trong thi gian rất ngắn t và với gia tốc chậm dần
8

rất lớn
bd
d
dt

(
bd

- tốc độ góc ca bánh đà). Trong trưng hợp này, mômen các lực
quán tính M
j
ca bánh đà sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên HTTL.
εômen này xác định theo công thc :
M
j
=

J
b.đ
bd
d
dt


Khi các bánh xe đã dừng li thì bánh đà còn quay đi một góc
b.d
ω
và sẽ xoắn các trục
ca HTTL với các góc quan hệ với nhau theo công thc sau:

φ
b.đ =
φ’
c
i
h +
φ’’
cc
i
h +
φ’
n
i
h
i
0

Trong đó : φ’
c,
φ’’
c,
φ’
n
-

góc

xoắn tương ng ca trục các đăng th nhất (trung
gian) trục các đăng th hai (chính) và ca các na trục;
i

h
i
0
– tỷ số truyền tương ng ca hộp số và truyền lực chính,
Mômen ca các lực quán tính tác dụng lên HTTL ca ô tô có trị số cực đi khi
phanh ngặt  số truyền thẳng ca hộp số (i
h
= 1), vì lúc đó độ cng C ca HTTL sẽ cực
đi. Trưng hợp này hay gặp trong điều kiện sử dụng.
Khi phanh gấp ô tô đang chy  tốc độ cao (số vòng quay ca trục khuỷu khong 2000
÷ 2500 vg/ph) không m ly hợp thì mômen các lực quán tính tính toán M
j
sẽ lớn hơn
mômen cực đi ca động cơ khong 15 ÷ 20 lần. Mômen này truyền từ bánh đà qua ly
hợp đến HTTL. Trong trưng hợp này ly hợp làm nhiệm vụ ca cơ cấu an toàn để
tránh cho HTTL khỏi bị ti trọng lớn. Lúc đó ly hợp sẽ trượt và mômen quay bánh đà
truyền xuống HTTL chỉ có thể bằng mômen quay cực đi mà ly hợp có thể truyền.
Khi phanh bằng phanh tay ( trung ương) trên đưng trơn, hệ thống truyền lực sẽ bị ti
trọng bi mômen các lực quán tính M’
j
truyền từ bánh xe lên xác định bằng công thc :
M
j =
J
bx
x
b
d
dt


9

Trong đó: J
bx
là mô men quán tính ca bánh xe, kể c mayơ và chống phanh

x
b
d
dt

là gia tốc chậm dần ca bánh xe
Khi trục th cấp bị phanh li, bánh xe còn quay đi một góc φ
bx
và hoàn toàn tương tự
các bộ phận ca HTTL sẽ quay đi một góc theo quan hệ sau:
c
x c
0 0
' ''
= +
c
b
i i
 
 


 đây: i

0
là tỷ số truyền ca truyền lực chính,
φ
c
, φ
c
’, φ
c
’’ lần lượt là góc xoắn ca bán trục, các đăng th nhất và các đăng
th hai
Kết cấu ca HTTL có tác dụng lớn trong việc làm gim ti trọng động. Khi dùng khớp
nối đàn hồi  trục các đăng, ti trọng động sẽ gim từ 10 ÷ 15%. Khi dùng bộ phận đàn
hồi  hệ thống treo phía sau để truyền lực đẩy lên khung, ti trọng động gim đi 10 ÷
20%, ngoài ra ly hợp dùng trên ô tô cũng có tác dụng gim ti trọng động đáng kể.
Phương pháp tốt nhất để gim ti trọng động là dùng hộp số thy cơ và ly hợp thy lực
 HTTL ca ô tô. Thí nghiệm chng tỏ rằng, khi dùng hộp số thy cơ, ti trọng động
gim 1.5 ÷ 4.5 lần lúc khi động, gim 3 lần lúc tăng tốc, gim 1.8 ÷ 2.7 lần khi ô tô đi
qua đưng không bằng phẳng và 2.5 lần khi phanh.
Ngoài ti trọng động tác dụng lên chi tiết do ngoi lực sinh ra còn có ti trọng động tác
dụng lên chi tiết do quá trình gia công, chế to và lắp ghép và cân bằng không chính
xác. Bi thế khi tính toán từng cơ cấu ca HTTL cần chú ý tới hệ số ti trọng động ri
rc ca từng cơ cấu.
Từ những phân tích trên cho chúng ta thấy rõ các cụm và các chi tiết ca HTTL trên ô
tô làm việc theo ti trọng động. Cần chú ý, ti trọng động trên ô tô thay đổi tùy theo
loi ô tô, loi đưng và kết cấu ca từng cụm… Vì vậy tính toán ti trọng theo lý
10

thuyết là rất phc tp và khó chính xác. Do những nguyên nhân trên mà hiện nay các
chi tiết và các cụm ca ô tô được tính ch yếu theo ti trọng tĩnh. Để các chi tiết làm
việc đm bo độ bền, khi chọn ng suất cho phép phi chú ý tới ti trọng động có thể

sinh ra trong lúc sử dụng, nghĩa là phi chọn hệ số an toàn cho thích hợp. Ngoài ra 
một số công thc tính toán có tính tới hệ số ti trọng động tìm ra bằng thực nghiệm.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính toán ti trọng động. Những nội dung tiếp theo
ca đề tài sẽ tiến hành nghiên cu một trong những phương pháp tính được nhiều
ngưi quan tâm.
2.1 S đ b trí h thng truyn lc
HTTL ca ô tô bao gồm các bộ phận và cơ cấu nhằm thực hiện nhiệm vụ truyền
mômen xoắn từ động cơ tới các bánh xe ch động. HTTL thưng bao gồm các chi tiết
sau: Ly hợp, hộp số, hộp số phân phối, truyền động các đăng, truyền lực chính, vi sai,
bán trục.  trên xe một cầu ch động sẽ không có hộp phân phối. Ngoài ra, trên xe ti
nặng, HTTL có thêm truyền lực cuối cùng.
Mc độ phc tp ca HTTL trên một xe cụ thể được thể hiện qua công thc bánh xe.
Công thc bánh xe được ký hiệu tổng quát là a x b, với a _ số lượng bánh xe và b _ số
lượng bánh xe ch động. Trong ký hiệu trên, bánh xe kép vẫn được coi như một bánh
xe.
Bố trí HTTL trên xe theo công thc 4 x 2
1
2
3

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 6 x 4 có hộp số phân phối
11

1
2
3
4

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 6 x 4
1

2
3

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 4 x 4

1
2
3
4

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 4 x 4
1
2
3

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 6 x 6 ( không có vi sai cầu)
1
2
3
4

12

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 6 x 6 ( có vi sai cầu)
1
2
3
4

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 8 x 8 ( bố trí hai hộp số phụ)

1
2
3
4
4

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 8 x 8 ( một hộp số phụ)
1
2
3
4

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 6 x 6 ( có truyền lực cuối cùng)
1
2
3
4
5
5

Bố trí HTTL trên xe theo công thc 8 x 8 ( 2 dòng công suất kết hợp với truyền lực
cuối cùng)