Ứng dụng MATLAB SIMULINK mô phỏng đánh giá hộp số tự động u340e

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MƠ PHỎNG
ĐÁNH GIÁ HSTĐ U340E

SVTH: NGUYỄN HỒN MỸ
MSSV: 15145293
SVTH: TRẦN THANH THẮNG
MSSV: 15145365
GVHD: TS. HUỲNH PHƯỚC SƠN

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Tên đề tài:

ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MƠ PHỎNG
ĐÁNH GIÁ HSTĐ U340E

SVTH: NGUYỄN HỒN MỸ
MSSV: 15145293
SVTH: TRẦN THANH THẮNG
MSSV: 15145365

GVHD: TS. HUỲNH PHƯỚC SƠN

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 201


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn Khung gầm
TP. Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 2019.

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Nguyễn Hoàn Mỹ
2. Trần Thanh Thắng

MSSV: 15145293
MSSV: 15145365

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Mã ngành đào tạo:

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Mã hệ đào tạo:

Khóa: K15

Lớp: 151453

1. Tên đề tài
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Nhiệm vụ đề tài
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Sản phẩm của đề tài:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài:
.........................................................................................................................................
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
.........................................................................................................................................
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

i


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn Khung gầm

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ

HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E
Họ và tên Sinh viên: 1. Nguyễn Hoàn Mỹ

MSSV: 15145293

2. Trần Thanh Thắng

MSSV: 15145365

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1.

Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ................................................................

2.

Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ..................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày.… tháng…. năm 2019.
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

ii


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn Khung gầm

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ
HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E
Họ và tên Sinh viên: 1. Nguyễn Hoàn Mỹ
2. Trần Thanh Thắng

MSSV: 15145293
MSSV: 15145365

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không): ...............................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ..................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày.... tháng…. năm 2019
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

iii


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Khung gầm

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ
HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E
Họ và tên Sinh viên: 1. Nguyễn Hồn Mỹ
2. Trần Thanh Thắng
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô

MSSV: 15145293
MSSV: 15145365

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 về. 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 2019
iv


LỜI NĨI ĐẦU
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn các quý thầy từ bộ môn Khung Gầm, cũng
như các thầy cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành

phố Hồ Chí Minh, những người đã dìu dắt chúng em trong suốt thời gian học tập. Được
các q thầy cơ tận tình chỉ dạy và giúp đỡ từ những kiến thức chuyên môn trong nhà
trường đến thực tiễn trong cuộc sống đã giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ
hơn về ngành nghề mà mình đã chọn. Từ những nền tảng kiến thức và hiểu biết vững
chắc đó đã giúp chúng em hoàn thành tập đồ án này và là hành trang để chúng em bước
vào đời. Hơn hết nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS. Huỳnh Phước Sơn giáo viên
hướng dẫn đề tài đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo kịp thời, tạo điều kiện, động viên và giúp
đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng em vượt qua những
ngày tháng khó khăn trong q trình thực hiện đồ án này. Bên cạnh đó chúng em cũng
xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã hết lịng ủng hộ, giúp đỡ và góp ý cho nhóm
em trong suốt quà trình thực hiện. Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến
thức ít ỏi cũng như thời gian nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Do đó chúng em kính mong nhận được những sự đóng góp,
chỉ dạy của q thầy cơ để chúng em hồn thiện đồ án được tốt hơn. Nhóm chúng em xin
chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 7, năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
NGUYỄN HỒN MỸ
TRẦN THANH THẮNG

v


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................................. i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................... ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN .............................................................iii
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN ........................................................................... iv
LỜI NĨI ĐẦU ................................................................................................................ v

MỤC LỤC...................................................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. xi
Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .................................................................................. 1
1.1. Tính cần thiết của đề tài. ..................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu. ....................................................................... 1
1.3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu. .................................................................. 2
Chương 2. GIỚI THIỆU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E VÀ PHẦN MỀM MATLAB
SIMULINK ..................................................................................................................... 3
2.1. Giới thiệu hộp số tự động U340E. ....................................................................... 3
2.2. Giới thiệu Matlab Simulink, Simscape Driveline, Stateflow. ............................. 10
Chương 3. ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK ĐỂ MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ HỘP SỐ
TỰ ĐỘNG U340E ......................................................................................................... 18
3.1. Mơ phỏng dịng truyền công suất của hộp số U340E. ........................................ 20
3.2. Mô phỏng động lực học của xe theo điều kiện giả lập. ...................................... 29
3.3. Mô phỏng kiểm nghiệm hiệu năng xe. .............................................................. 41
Chương 4. KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH .................................................. 45
4.1. Trường hợp mơ phỏng dịng truyền cơng suất hộp số U340E. ........................... 45
4.2. Trường hợp mô phỏng động lực học xe theo điều kiện giả lập. ......................... 48

vi


4.3. Trường hợp mô phỏng, kiểm nghiệm hiệu suất xe theo chu trình thử ECE R15. 52
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 56
5.1. Kết luận. ........................................................................................................... 56
5.2. Hướng phát triển của đề tài và kiến nghị. .......................................................... 56
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 57

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Hộp số U340E ................................................................................................... 3
Hình 2.2 Cơ cấu hành tinh cơ bản của hộp số ................................................................... 4
Hình 2.3 Bộ truyền động bánh răng hành tinh hộp số U340E ........................................... 4
Hình 2.4 Cấu tạo bộ biến mơ ............................................................................................ 7
Hình 2.5 Dãy D số 1 ........................................................................................................ 8
Hình 2.6 Dãy D số 2 ........................................................................................................ 8
Hình 2.7 Dãy D số 3 ........................................................................................................ 9
Hình 2.8 Dãy D số 4 ........................................................................................................ 9
Hình 2.9 Số lùi ............................................................................................................... 10
Hình 2.10 Phần mềm MATLAB & SIMULINK ............................................................ 10
Hình 2.11 Hộp thoại thư viện Simscape ......................................................................... 13
Hình 2.12 Thư viện Simscape ........................................................................................ 13
Hình 2.13 Thư viện Simscape Driveline ......................................................................... 15
Hình 2.14 Thư viện con Clutches ................................................................................... 15
Hình 2.15 Thư viện Stateflow ........................................................................................ 16
Hình 3.1 Sơ đồ khối mơ phỏng dịng truyền cơng suất hộp số U340E ............................ 18
Hình 3.2 Sơ đồ khối mơ phỏng động lực học của xe ...................................................... 18
Hình 3.3 Sơ đồ khối mơ phỏng kiểm nghiệm hiệu năng xe............................................. 19
Hình 3.4 Sơ đồ khối mơ phỏng dịng truyền cơng suất hộp số U340E ............................ 20
Hình 3.5 Khối bánh răng hành tinh ................................................................................ 21
Hình 3.6 Khối Disk ........................................................................................................ 21
Hình 3.7 Khối Unidirectional Clutch .............................................................................. 22
Hình 3.8 Khối Mechanical Rotational Reference ........................................................... 22
Hình 3.9 Khối Inertia ..................................................................................................... 23
Hình 3.10 Mơ hình hóa hộp số U340E trong mơi trường Simscape ................................ 24
Hình 3.11 Trạng thái làm việc của ly hợp ứng với từng tay số ........................................ 25
Hình 3.12 Khối hộp số U340E ....................................................................................... 25

Hình 3.13 Các khối tạo nên tín hiệu đầu vào .................................................................. 26
Hình 3.14 Khối PS Constant .......................................................................................... 26
viii


Hình 3.15 Khối Ideal Angular Velocity Source .............................................................. 27
Hình 3.16 Khối Rotational Damper ................................................................................ 27
Hình 3.17 Các khối đầu ra.............................................................................................. 27
Hình 3.18 Giao diện bảng điều khiển Open-look Clutch Control .................................... 28
Hình 3.19 Sơ đồ mơ phỏng dịng truyền cơng suất ......................................................... 29
Hình 3.20 Sơ đồ khối trong hệ thống truyền lực ............................................................. 30
Hình 3.21 Khối Generic Engine ..................................................................................... 30
Hình 3.22 Hộp thoại khối Generic Engine ...................................................................... 31
Hình 3.23 Hộp thoại khối Torque Converter .................................................................. 32
Hình 3.24 Khối thân xe .................................................................................................. 32
Hình 3.25 Hệ thống con Vehicle Body ........................................................................... 33
Hình 3.26 Khối Tire ....................................................................................................... 34
Hình 3.27 Khối truyền lực chính .................................................................................... 34
Hình 3.28 Hệ thống truyền lực trong mơi trường MatLab Simulink ............................... 35
Hình 3.29 Hệ thống điều khiển chuyển số của hộp số .................................................... 35
Hình 3.30 Khối Shift Logic ............................................................................................ 35
Hình 3.31 Hộp thoại khối Shift Logic ............................................................................ 36
Hình 3.32 Khối điều kiện chuyển số .............................................................................. 37
Hình 3.33 Các thơng số thực nghiệm cho trường hợp Upshifting ................................... 37
Hình 3.34 Biểu đồ thể hiện thời điểm chuyển số trường hợp Upshifting......................... 37
Hình 3.35 Các thống số thực nghiệm trường hợp Downshifting ..................................... 38
Hình 3.36 Biểu đồ thể hiện thời điểm chuyển số trường hợp Downshifting .................... 38
Hình 3.37 Hệ thống truyền lực có bộ điều khiển trong Matlab Simulink ........................ 39
Hình 3.38 Sơ đồ khối mơ phỏng động lực học của xe..................................................... 39
Hình 3.39 Hộp thoại khối tín hiệu đầu vào ..................................................................... 40

Hình 3.41 Hệ thống truyền lực hồn chỉnh trong Matlab Simulink ................................. 41
Hình 3.42 Sơ đồ khối mơ phỏng kiểm nghiệm hiệu năng xe ........................................... 41
Hình 3.43 Chu trình chạy thử ECE R15 ......................................................................... 42
Hình 3.44 Hệ thống truyền lực chạy chu trình thử trong Matlab Simulink ...................... 43
Hình 3.45 Hệ thống điều khiển lái .................................................................................. 43
Hình 4.1 Mơ hình mơ phỏng hộp số U340E ................................................................... 45
ix


Hình 4.2 Đồ thị tốc độ trục sơ cấp và thứ cấp ................................................................. 45
Hình 4.3 Bộ truyền động hành tinh U340E .................................................................... 46
Hình 4.4 Đồ thị tốc độ quay của bộ truyền động bánh răng hành tinh sau....................... 47
Hình 4.5 Đồ thị tốc độ quay của bộ truyền động bánh răng hành tinh trước ................... 47
Hinh 4.6 Sơ đồ mô phỏng truyền động xe theo điều kiện giả lập .................................... 48
Hình 4.7 Đồ thị độ mở bướm ga, cấp số, tốc độ xe ......................................................... 49
Hình 4.8 Đồ thị tốc độ trong hệ thống truyền lực ........................................................... 50
Hình 4.9 Đồ thị moment trong hệ thống truyền lực ........................................................ 50
Hình 4.10 Đồ thị độ trượt bánh xe, tốc độ xe và bánh xe ................................................ 52
Hình 4.11 Sơ đồ mơ phỏng kiểm nghiệm hiệu suất xe .................................................... 52
Hình 4.13 Đồ thị moment trong hệ thống truyền lực ...................................................... 53
Hình 4.12 Đồ thị tốc độ trong hệ thống truyền lực.......................................................... 53
Hình 4.14 Đồ thị tốc độ chu trình thử và tốc độ xe ......................................................... 54

x


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Chức năng các bộ ly hợp, phanh, khớp một chiều ............................................. 5
Bảng 2.2 Đặc điểm thông số cơ cấu hành tinh hộp số U340E ........................................... 5
Bảng 2.3 Tỉ số truyền ....................................................................................................... 6

Bảng 2.4 Bảng chuyển số ................................................................................................. 7
Bảng 3.1 Số bề mặt ma sát các bộ ly hợp, phanh ............................................................ 22
Bảng 3.2 Cấu trúc hộp số U340E trong môi trường Simscape Driveline ........................ 23
Bảng 3.3 Các khối liên quan .......................................................................................... 24
Bảng 3.4 Bảng điều khiển ly hợp và phanh .................................................................... 29
Bảng 4.1 Tỉ số truyền hộp số U340E thực tế và mô phỏng ............................................. 46

xi


Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Tính cần thiết của đề tài.
Trong các ngành cơng nghiệp thì cơng nghiệp ơ tơ là một trong những ngành cơng
nghiệp có tiềm năng ở nước ta. Do sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật ngành công nghiệp ô
tô đã cho ra đời hộp số tự động. Với những ưu điểm nổi bật hơn so với hộp số thường nên
hộp số tự động ngày càng được sử dụng nhiều trên xe.
Hộp số tự động từ lúc ra đời đến nay đã có rất nhiều cải tiến, nâng cao hiệu suất hoạt
động và ngày càng được phát triển nhằm mang lại tỉ số truyền phù hợp, tối ưu moment
xoắn của động cơ, phù hợp với công suất của động cơ cũng như là điều kiện chuyển động
của ô tô, để tăng lực kéo, tăng tính tiết kiệm nhiên liệu của xe. Chính vì vậy việc nghiên
cứu thiết kế và thử nghiệm các loại hộp số, từ hộp số các cấp đến hộp số vô cấp được tiến
hành liên tục. Nhằm góp phần nghiên cứu, tìm hiểu về dịng truyền cơng suất của hộp số
tự động, nhóm em tiến hành nghiên cứu thực hiện đề tài mơ phỏng hộp số tự động
U340E.
Hiện nay để tính tốn kiểm nghiệm được nhanh chóng và hiệu quả chúng ta cần sự trợ
giúp của của máy tính thơng qua các phần mềm chuyên nghiệp. Nhờ sự phát triển của
công nghệ thơng tin đã có nhiều phần mềm ra đời giúp hỗ trợ trong lĩnh vực này, một
trong số đó là phần mềm MATLAB SIMULINK.
Vì những lý do trên, nhóm em quyết định chọn đề tài “Ứng dụng MATLAB
SIMULINK mô phỏng đánh giá hộp số tự động U340E”. Từ đó có được các kết quả

nhằm tạo ra cơ sở cho công việc nghiên cứu khoa học chuyên ngành ô tô sau này, cũng
như có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho quá trình đào tạo sau đại học ngành cơ khí
động lực.
1.2.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.

 Mục tiêu.
Sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng hộp số tự động U340E nhằm mục
đích kiểm nghiệm, đánh giá hoạt động của hộp số. Từ kết quả của đề tài, có thể rút ra
được các thơng tin từ đó tạo cơ sở cho việc nghiên cứu tính tốn thiết kế cũng như cải
tiến hộp số một cách tối ưu nhất.
 Nội dung nghiên cứu.
 Nghiên cứu, tìm hiểu phần mềm Matlab Simulink (Simscape Driveline, Stateflow).

1


 Ứng dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng, đánh giá hoạt động của hộp số
tự động U340E.
 Phân tích, đánh giá kết quả của mơ phỏng.
1.3.

Phương pháp và phạm vi nghiên cứu.

 Phương pháp giải quyết vấn đề.
 Tham khảo các nguồn tài liệu trên Internet để tìm hiểu về phần mềm MATLAB
SIMULINK (Simscape Driveline, Stateflow).
 Tìm kiếm thu thập các thơng số có liên quan đến hộp số U340E cũng như thông số
về động cơ, bộ biến mô của xe sử dụng hộp số trên.

 Ứng dụng Matlab Simulink (Simscape, Stateflow) mô phỏng hộp số U340E.
 Phạm vi nghiên cứu.
 Mô phỏng hoạt động của hộp số U340E chạy trên các điều kiện đóng mở bướm ga
khác nhau để quan sát thời điểm chuyển số, tốc độ của xe như thế nào.
 Nghiên cứu quá trình, thời điểm chuyển số của hộp số U340E dựa vào tốc độ của xe
trên chu trình thử nghiệm bằng các tín hiệu như độ mở bướm ga, tốc độ xe, phanh
và tải trọng.
 Đưa ra nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài.

2


Chương 2. GIỚI THIỆU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E VÀ PHẦN MỀM MATLAB
SIMULINK
2.1. Giới thiệu hộp số tự động U340E.
Hộp số U340E là loại hộp số tự động sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh,
điều khiển bằng điện tử, có 4 cấp số và được lắp trên xe TOYOTA VIOS 1.5G 2012.

Hình 2.1 Hộp số U340E
Các thành phần chính của hộp số U340E:


Biến mơ thủy lực: được bố trí ngay tiếp sau động cơ, nhận mơ-men từ động cơ và

truyền tới các trục của hộp số cơ khí.


Bộ truyền động bánh răng hành tinh.



Hệ thống điều khiển chuyển số: gồm các cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm

ga, các van điện từ.


Mạch dầu của hộp số: điều khiển các phanh, khớp một chiều, ly hợp ma sát, cung

cấp dầu cho biến mô.
Khi xe hoạt động, động cơ truyền mô-men qua biến mô tại đầu ra của biến mơ (bánh
tua-bin) truyền vào hộp số cơ khí, hộp số cơ khí thay đổi được tỷ số truyền việc thay đổi
tỷ số truyền được điều khiển tự động nhờ các bộ ly hợp, phanh, khớp một chiều. Đầu ra
của hộp số cơ khí được ăn khớp với bộ truyền lực chính qua vi sai truyền tới các bánh xe
chủ động.
2.1.1. Bộ truyền động bánh răng hành tinh.
Được cấu tạo từ các cơ cấu hành tinh cơ bản. Cần dẫn của bộ truyền thứ nhất nối với
3


bánh răng bao của bộ truyền thứ hai, cần dẫn của bộ truyền thứ hai lại nối với bánh răng
bao của bộ truyền thứ nhất. Cơ cấu hành tinh cơ bản là cơ cấu 2 bậc tự do, trong đó có
bánh răng hành tinh ăn khớp với bánh răng mặt trời và bánh răng bao, trục của bánh răng
hành tinh có thể quay. Do đó cơ cấu một trục cơng suất vào ta có hai trục cơng suất ra và
có thể đảo chiều quay của trục ra.

Hình 2.2 Cơ cấu hành tinh cơ bản của hộp số
1-bánh răng bao; 2-bánh răng hành tinh; 3-trục
bánh răng hành tinh; 4: bánh răng mặt trời.
Trong hộp số tự động, nhờ việc đóng mở các bộ phanh, bộ ly hợp và các khớp một
chiều tạo ra các tổ hợp điều khiển hoạt động của hộp số. Việc đóng, mở các cơ cấu điều

khiển làm thay đổi đường truyền công suất, thay đổi các khâu chủ động, bị động nhờ đó
thay đổi được tỷ số truyền qua hộp số và chiều quay của trục ra hộp số.
 Sơ đồ bộ truyền động bánh răng hành tinh hộp số U340E.

Hình 2.3 Bộ truyền động bánh răng hành tinh hộp số U340E
Các bộ ly hợp thủy lực gồm có C1, C2, C3. Ly hợp khóa biến mơ. Các cơ cấu phanh
ký hiệu B1, B2, B3. Các khớp một chiều kí hiệu F1, F2.
Các cần dẫn mà hộp số tạo ra ở dãy số tiến là 4 (số 3 là số truyền thẳng, số 4 là số
truyền tăng) và ở dãy số lùi 1 tỷ số truyền. Trục đầu ra của hộp số là cần dẫn trước, trục
4


đầu vào (nối với bánh tua-bin) tùy theo từng vị trí gài số (tay số truyền) là có thể là trục
bánh răng hành tinh trước, sau hoặc C2.
 Chức năng.
Bảng 2.1 Chức năng các bộ ly hợp, phanh, khớp một chiều
Các bộ phận
C1

Ly hợp số tiến

Chức năng
Nối trục trung gian bộ truyền HT với BR mặt trời
bộ truyền HT thứ nhất

C2

Ly hợp số truyền thẳng

Nối trục trung gian với cần dẫn bộ truyền HT thứ

hai

C3

Ly hợp số lùi

Nối trục trung gian với BR mặt trời bộ truyền HT
thứ hai

B1

Phanh OD và số 2

B2

Phanh số 2

Khóa BR mặt trời bộ truyền HT thứ hai
Giữ BR mặt trời bộ truyền HT thứ hai không quay
ngược chiều kim đồng hồ

B3

Phanh số 1 và số lùi

Khóa BR bao bộ truyền HT thứ nhất và cần dẫn bộ
truyền HT thứ hai

F1

Khớp 1 chiều số 1

Giữ BR mặt trời bộ truyền HT thứ hai không quay
ngược chiều kim đồng hồ

F2

Khớp 1 chiều số 2

Giữ BR bao bộ truyền HT thứ nhất và cần dẫn bộ
truyền HT thứ hai không quay ngược chiều kim
đồng hồ

Các bánh răng hành tinh

Các BR HT làm thay đổi tỉ số truyền theo sự đóng
mở của ly hợp và phanh, nhờ đó làm tăng hoặc
giảm tốc độ đầu ra

 Đặc điểm.
Bảng 2.2 Đặc điểm thông số cơ cấu hành tinh hộp số U340E
C1

Ly hợp số tiến

4

C2

Ly hợp số truyền thẳng

3

C3

Ly hợp số lùi

2

5


B1

Phanh OD và số 2

Số đĩa

B2

Phanh số 2

3

B3

Phanh số 1 và số lùi

4

F1

Khớp 1 chiều số một

16

F2

Khớp 1 chiều số 2

15

2

Bộ bánh răng hành tinh phía

Số răng của bánh răng mặt trời

46

trước

Số răng của bánh răng hành tinh

21

Số răng của bánh răng bao

85

Số răng của bánh răng mặt trời

32

Số răng của bánh răng hành tinh

21

Số răng của bánh răng bao

75

Số răng của bánh răng chủ động

52

Số răng của bánh răng bị động

53

Bộ bánh răng hành tinh phía
sau

Cần dẫn

 Tỉ số truyền.
Bảng 2.3 Tỉ số truyền
Hộp số
Tỉ số truyền

Tỉ số truyền lực chính

U340E
1st

2.847

2nd

1.552

3rd

1.000

4th

0.700

Reverse

2.343
4.045

2.1.2. Bộ biến mơ.
Bộ biến mơ này có thiết kế tối ưu, hiệu quả truyền được tăng cường đáng kể để đảm
bảo khởi động tốt, tăng tốc và tiết kiệm nhiên liệu. Hơn nữa, một cơ chế khóa hoạt động
6

bằng thủy lực giúp giảm tổn thất truyền tải điện do trượt ở tốc độ trung bình và cao được
sử dụng.
Tỉ số truyền bộ biến mơ: 1.87 – 1.

Hình 2.4 Cấu tạo bộ biến mô
2.1.3. Sơ đồ chuyển số.
Bảng 2.4 Bảng chuyển số
Vị trí cần

Bánh răng

Ly hợp

Khớp một

Phanh

số

chiều
C1

P

Đỗ

R

Lùi

N

Trung gian

D

Số 1

o

Số 2

o

Số 3

o

2

L

C3

B1

B2

o

Số 4
3

C2

o

Số 2

o

Số 3

o

Số 1

o

Số 2

o

Số 1

o

F1

F2

o

o
o
o
o

Số 1

B3

o

o
o

o

o
o

o

o
o
o

o

o
o

7


2.1.4. Dịng truyền cơng suất.
 Số 1 (Dãy D, 3 hoặc 2): C1, F2 hoạt động.

Hình 2.5 Dãy D số 1
 Số 2 (Dãy D hoặc 3): C1, B2, F1 hoạt động.

Hình 2.6 Dãy D số 2
8


 Số 3 (Dãy D hoặc 3): C1, C2, B2 hoạt động.

Hình 2.7 Dãy D số 3
 Số 4 - Số truyền tăng OD (Dãy D): C2, B1, B2 hoạt động.

Hình 2.8 Dãy D số 4
9


 Số lùi (Vị trí R): C3, B3 hoạt động.

Hình 2.9 Số lùi
2.2. Giới thiệu Matlab Simulink, Simscape Driveline, Stateflow.
2.2.1. Matlab Simunlink.

 MATLAB.

Hình 2.10 Phần mềm MATLAB & SIMULINK
MATLAB là một ngơn ngữ lập trình tích hợp khả năng tính tốn, hình ảnh hóa, lập
trình trong một mơi trường dễ sử dụng, ở đó vấn đề và giải pháp được trình bày trong
cùng một lời chú thích tốn học. Thường MATLAB được dùng cho:

10


 Toán và điện toán.
 Phát triển thuật toán.
 Dựng mơ hình, giả lập, tạo ngun mẫu.
 Phân tích, khám phám hình ảnh hóa dữ liệu.
 Đồ họa khoa học và kỹ thuật.
Phát triển ứng dụng, có cả xây dựng giao diện đồ họa người dùng Graphic User
Interface
MATLAB là hệ thống tương tác, trong đó các phần tử dữ liệu xếp dưới dạng mảng,
không cần chiều hướng, cho phép giải quyết nhiều vấn đề tính tốn, đặc biệt là với ma
trận và véc-tơ, trong thời gian nhanh chóng, chỉ bằng một phần so với viết phần mềm
bằng các ngôn ngữ không tương tác vô hướng như C hay Fortran.
MATLAB là viết tắt của Matrix Laboratory. Ban đầu MATLAB được viết để dễ dàng
truy cập phần mềm ma trận do các dự án của LINPACK và EISPACK phát triển. Họ
cũng đã mang tới những tính năng mới nhất cho phần mềm trong thế giới điện toán ma
trận. Qua nhiều năm, MATLAB đã phát triển và phục vụ nhiều người dùng. Trong mơi
trường đào tạo, nó là cơng cụ hướng dẫn chuẩn mực cho cả các khóa học dẫn nhập và
chuyên sâu trong toán học, kỹ thuật và khoa học. Trong ngành, MATLAB cũng là cơng
cụ được nhiều nghiên cứu, phân tích, phát triển lựa chọn.
MATLAB cịn có một bộ các giải pháp hướng tới ứng dụng có tên toolbox. Toolbox
rất quan trọng với hầu hết người dùng MATLAB bởi nó cho phép học và áp dụng cơng

nghệ chun mơn hóa. Toolbox là bộ sưu tập các hàm MATLAB (M-file) mở rộng môi
trường MATLAB để giải quyết từng lớp vấn đề. Các lĩnh vực mà toolbox có thể làm việc
gồm xử lý tín hiệu, hệ thống kiểm sốt, mạng thần kinh, logic mờ, phép biến đổi wavelet,
mô phỏng…
 Simulink.
Simulink là một phần mềm mở rộng của Matlab (Toolbox của Matlab) dung để mơ
hình hóa, mơ phỏng và phân tích một hệ thống động. Thông thường dùng để thiết kế hệ
thống điều khiển, hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác.
Simulink là thuật ngữ mô phỏng dễ nhớ được ghép giữa hai từ Simulation và Link.
Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính, hệ phi tuyến, các mơ hình trong miền giới
hạn thời gian liên tục, hay gián đoạn hoặc một hệ gồm cả liên tục và gián đoạn. Để mô
11


hình hóa, Simulink cung cấp cho bạn một giao diện đồ họa để sử dụng và xây dựng mơ
hình sử dụng thao tác “nhấn và kéo” chuột. Với giao diện đồ họa ta có thể xây dựng mơ
hình và khảo sát mơ hình một cách trực quan hơn. Đây là sự khác xa các phần mềm trước
đó mà người sử dụng phải đưa vào các phương trình tích phân, vi phân bằng một ngơn
ngữ lập trình. Simulink là một phần mềm đồ hoạ, định hướng sơ đồ khối dùng để mô
phỏng các hệ động lực. Đây là sản phẩm nằm bên trong Matlab và sử dụng nhiều hàm
của Matlab và cũng có thể trao đổi qua lại với mơi trường Matlab để tăng thêm khả năng
mềm dẻo của nó.
Với Simulink chúng ta có thể xây dựng mơ hình mơ phỏng của hệ thống giống như khi
ta vẽ sơ đồ khối. Simulink có một khối thư viện với nhiều chức năng khác nhau.
Để xây dựng mơ hình ta khởi động Matlab và khởi tạo Simulink, mở thư viện của khối
Simulink sau đó chọn các nhóm thích hợp. Thư viện của Simulink thường có 8 nhóm:
 Nhóm Continuous và Discrete: chứa các khối cơ bản để xử lý tín hiệu liên tục và rời
rạc.
 Nhóm Function & table: chứa các khối thực hiện việc gọi hàm từ Matlab, khối nội
suy và khối hàm truyền.

 Nhóm Math: chứa các khối thực thi các hàm toán học.
 Khối Nonlinear: chứa các khối phi tuyến.
 Nhóm Sinks & Systems: chứa các khối cơng cụ xử lý tín hiệu.
 Nhóm Sinks: chứa các khối thực hiện chức năng xuất kết quả.
 Nhóm Source: chứa các khối phát tín hiệu.
Để copy một khối từ thư viện vào cửa sổ của mơ hình, chọn khối, rê chuột để kéo khối
đã chọn thả vào cửa sổ mơ hình. Trong cửa sổ mơ hình, nếu muốn copy một khối, ấn
phím Ctrl và rê chuột sang vị trí đặt bản copy; nếu muốn xố hãy chọn nó và ấn phím
Delete.
Để thực hiện một q trình mơ phỏng ta tiến hành các bước: xây dựng mơ hình mơ
phỏng; xác lập giá trị các thơng số của mơ hình; xác lập điều kiện đầu; lựa chọn cách
thức xuất kết quả; điều khiển việc thực thi q trình mơ phỏng.

12