Ứng dụng matlab simulink trong mô phỏng hoạt động hộp số ly hợp kép ford fiesta
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.3 MB, 85 trang )
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 TRONG MÔ
PHỎNG HỘP SỐ LY HỢP KÉP FORD FIESTA
SVTH : LÂM NHIÊN KHA
MSSV: 16145417
SVTH : TRẦN BÌNH MẠNH
MSSV: 16145445
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH TÂN
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020
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 TRONG MÔ
PHỎNG HỘP SỐ LY HỢP KÉP FORD FIESTA
SVTH : LÂM NHIÊN KHA
MSSV: 16145417
SVTH : TRẦN BÌNH MẠNH
MSSV: 16145445
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH TÂN
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 08 năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
1. Lâm Nhiên Kha
MSSV: 16145417
2. Trần Bình Mạnh
MSSV: 16145445
Ngành: Cơng nghệ Kỹ Thuật ơ tơ
Lớp: 161453B
Khóa : 2016-2020
1. Tên đề tài: “Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng hoạt động hộp số ly hợp
kép Ford Fiesta.”
2. Nhiệm vụ đề tài
Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết, nguyên lý hoạt động của hộp số trên ô tô.
Mơ hình hóa hộp số ly hợp kép Ford Fiesta bằng Matlab Simulink.
Mô phỏng các chế độ làm việc của hộp số ly hợp kép Ford Fiesta.
3. Sản phẩm của đề tài
Biên soạn hoàn chỉnh cuốn sách thuyết minh đồ án.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 1/3/2020
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: theo kế hoạch khoa CKĐ
TRƯỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Th.S Lê Khánh Tân
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng hoạt động hộp số ly hợp kép
Ford Fiesta.
Họ và tên Sinh viên:
Lâm Nhiên Kha
MSSV: 16145417
Trần Bình Mạnh
MSSV: 16145445
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Lớp: 161453B
I. NHẬN XÉT
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, tháng 08 năm 2020
Giảng viên hướng dẫn
Th.S Lê Khánh Tân
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng hoạt động hộp số ly hợp kép
Ford Fiesta.
Họ và tên Sinh viên:
Lâm Nhiên Kha
MSSV: 16145417
Trần Bình Mạnh
MSSV: 16145445
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Lớp: 161453B
I. NHẬN XÉT
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, tháng 08 năm 2020
Giảng viên phản biện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng hoạt động hộp số ly hợp kép
Ford Fiesta.
Họ và tên Sinh viên:
Lâm Nhiên Kha
MSSV: 16145417
Trần Bình Mạnh
MSSV: 16145445
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 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, tháng 08 năm 2020
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn tồn thể q thầy cơ trường Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến
thức hết sức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Đặc biệt với sự
giúp đỡ của các q thầy cơ Khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định, mặc dù cả nước phải chịu ảnh hưởng của
dịch bệnh COVID-19.
Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Giảng viên Th.S Lê Khánh Tân, bất chấp khoảng cách địa lý và khó khăn trong việc
truyền đạt ý tưởng, thầy đã hướng dẫn tận tình cũng như theo sát đơn đốc chúng em
trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy trong khoa Cơ khí động lực – trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật đã hết long dạy dỗ, truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức trong
quá trình học tập và rèn luyện để chúng em có được như ngày hơm nay.
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, động viên chia sẻ tài liệu hữu ích.
Trong q trình thực hiện đề tài này, mặc dù chúng em đã cố hết sức, song sẽ khơng
thể tránh những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình của q thầy cơ và
các bạn sinh viên.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn và kính chúc q thầy cơ Trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là q thầy cơ khoa Cơ Khí
Động Lực dồi dào sức khỏe, niềm vui và nhiệt huyết với nghề giáo để góp phần vào sự
nghiệp trăm năm trồng người.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện đề tài
Lâm Nhiên Kha
Trần Bình Mạnh
i
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... i
MỤC LỤC.......................................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .................................................. viii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................1
1.1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ...............................................................................2
1.2.1. Mục tiêu ..............................................................................................................2
1.2.2. Nhiệm vụ ............................................................................................................2
1.3. Giới hạn chọn đề tài ..................................................................................................2
1.4. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................................2
1.5. Phạm vi ứng dụng. ....................................................................................................2
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ HỘP SỐ LY HỢP KÉP POWERSHIFT 6 CẤP ......3
2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................................3
2.2. Cấu tạo và nguyên lý cơ bản của hộp số ...................................................................4
2.1.1. Cấu tạo cơ bản ....................................................................................................4
2.1.2. Đặc điểm của hộp số...........................................................................................4
2.1.3. Sơ lược nguyên lý và ứng dụng ..........................................................................6
2.1.4. Thông số kỹ thuật hộp số....................................................................................7
CHƯƠNG 3. CẤU TẠO HỘP SỐ LY HỢP KÉP POWERSHIFT 6 CẤP ..................8
3.1. Đường truyền torque hộp số ......................................................................................8
3.1.1. Sơ đồ cấu tạo ......................................................................................................8
3.1.2. Đường dẫn torque .............................................................................................11
ii
3.1.3. Cơ cấu trạng thái đỗ xe .....................................................................................18
3.2. Cơ cấu chuyển số ....................................................................................................19
3.2.1. Tổng quan về hệ thống chuyển số ....................................................................19
3.2.2. Bố cục cơ cấu chuyển số ..................................................................................20
3.2.3. Bố cục hệ thống chuyển số ...............................................................................21
3.2.4. Chức năng của trống cần số ..............................................................................22
3.3. Hệ thống ly hợp kép ................................................................................................26
3.3.1. Tổng quan hệ thống ly hợp kép ........................................................................26
3.3.2. Cấu tạo ly hợp...................................................................................................27
3.3.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ly hợp kép .................................................30
3.3.4. Bộ gài ly hợp ....................................................................................................31
3.4. Bộ dẫn động cần điện cơ .........................................................................................32
3.4.1 Tổng quan bộ dẫn động cần điện cơ ..................................................................32
3.4.2 Nguyên lý hoạt động của bộ dẫn động cần điện cơ ...........................................33
3.5. Tổng quan về TCM .................................................................................................34
3.5.1. Bản vẽ các chi tiết TCM ...................................................................................34
3.5.2. Nguyên lý hoạt động của TCM ........................................................................35
3.5.3. Chế độ chọn-sang số .........................................................................................38
3.6. Motor điện ...............................................................................................................38
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 6DTC XE FORD ...........................40
4.1. Lựa chọn các thông số mô phỏng ...........................................................................40
4.2. Sơ lược kết cấu xe ...................................................................................................40
4.3. Các lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động ..............................................................41
4.4. Thông số đầu vào ....................................................................................................43
4.5. Xử lý thông số đầu vào ...........................................................................................44
iii
4.6. Mơ hình sơ đồ khối .................................................................................................46
4.6.1. Mơ hình tổng bộ ...............................................................................................46
4.6.2. Khối mơ hình Engine........................................................................................47
4.6.3. Khối mơ hình Transmission .............................................................................47
4.6.4. Khối mơ hình Vehicle ......................................................................................52
4.7. Kết quả mơ phỏng ...................................................................................................53
4.7.1. Tốc độ động cơ .................................................................................................53
4.7.2. Torque động cơ .................................................................................................54
4.7.3. Công suất động cơ ............................................................................................55
4.7.4. Tay số ...............................................................................................................56
4.7.5. Torque bánh xe .................................................................................................57
4.7.6. Lực kéo tiếp tuyến ...........................................................................................58
4.7.7. Gia tốc xe ..........................................................................................................59
4.7.8. Tốc độ xe ..........................................................................................................60
4.7.9. So sánh lực kéo tiếp tuyến và tổng hợp lực tác dụng lên bánh xe trên từng tay
số .................................................................................................................................61
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ......................63
5.1. Kết luận ...................................................................................................................63
5.2. Hướng phát triển .....................................................................................................63
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................64
PHỤ LỤC ..........................................................................................................................65
iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1. Hộp số ly hợp kép PowerShift 6 cấp ..................................................................3
Hình 2. 2. Sang số trên hộp số sàn .......................................................................................5
Hình 2. 3. Sang số trên hộp số tự động ly hợp kép ..............................................................6
Hình 3. 1. Trục sơ cấp hộp số ..............................................................................................8
Hình 3. 2. Trục thứ cấp và cặp bánh răng số lùi ..................................................................9
Hình 3. 3. Bánh răng đầu ra và vi sai .................................................................................10
Hình 3. 4. Bộ đồng tốc .......................................................................................................10
Hình 3. 5. Đường truyền tay số 1 .......................................................................................11
Hình 3. 6. Đường truyền tay số 2 .......................................................................................12
Hình 3. 7. Đường truyền tay số 3 .......................................................................................13
Hình 3. 8. Đường truyền tay số 4 .......................................................................................14
Hình 3. 9. Đường truyền tay số 5 .......................................................................................15
Hình 3. 10. Đường truyền tay số 6 .....................................................................................16
Hình 3. 11. Đường truyền tay số lùi ..................................................................................17
Hình 3. 12. Trạng thái đỗ xe ..............................................................................................18
Hình 3. 13. Tổng quan hệ thống chuyển số .......................................................................19
Hình 3. 14. Cơ cấu hệ thống chuyển số .............................................................................20
Hình 3. 15. Cơ cấu chuyển số bên trong ............................................................................21
Hình 3. 16. Nguyên lý cấu tạo trống cần số A ...................................................................22
Hình 3. 17. Nguyên lý cấu tạo trống cần số B ...................................................................24
Hình 3. 18. Hệ thống ly hợp kép ........................................................................................26
Hình 3. 19. Hình cắt bộ ly hợp ...........................................................................................27
Hình 3. 20. Hình cắt hệ thống ly hợp .................................................................................28
Hình 3. 21. Ly hợp mở và đóng .........................................................................................30
Hình 3. 22. Bộ gài ly hợp ...................................................................................................31
Hình 3. 23. Bộ dẫn động cần điện cơ .................................................................................32
Hình 3. 24. Nguyên lý hoạt động của bộ dẫn động cần điện cơ ........................................33
Hình 3. 25. Các chi tiết cấu tạo của TCM..........................................................................34
Hình 3. 26. Sơ đồ hoạt động của TCM ..............................................................................36
Hình 3. 27. Motor điện .......................................................................................................38
v
Hình 3. 28. Sơ đồ mạnh điện motor ...................................................................................39
Hình 4. 1. Kiểu lốp và thơng số xe ....................................................................................44
Hình 4. 2. Tính bán kính động bánh xe và tổng khối lượng xe .........................................44
Hình 4. 3. Cách vẽ đường đặc tính động cơ ......................................................................45
Hình 4. 4. Đường đặc tính torque động cơ ........................................................................45
Hình 4. 5. Đường đặc tính cơng suất động cơ ...................................................................46
Hình 4. 6. Mơ hình mơ phỏng tổng bộ...............................................................................46
Hình 4. 7. Khối mơ hình Engine ........................................................................................47
Hình 4. 8. Khối Transmission ............................................................................................48
Hình 4. 9. Khối Gear ..........................................................................................................49
Hình 4. 10. Khối ShiftScheduler ........................................................................................50
Hình 4. 11. Giao diện điều khiển chuyển số ......................................................................51
Hình 4. 12. Code khối Gear Shift Control .........................................................................51
Hình 4. 13. Khối mơ hình Vehicle .....................................................................................52
Hình 4. 14. Code tính lực tác dụng lên xe .........................................................................53
Hình 4. 15. Đồ thị tốc độ động cơ......................................................................................53
Hình 4. 16. Đồ thị torque động cơ .....................................................................................54
Hình 4. 17. Đồ thị cơng suất động cơ ................................................................................55
Hình 4. 18. Đồ thị chuyển số ở chế độ chuyển số tự động ................................................56
Hình 4. 19. Đồ thị torque bánh xe......................................................................................57
Hình 4. 20. Đồ thị lực kéo tiếp tuyến .................................................................................58
Hình 4. 21. Đồ thị gia tốc xe ..............................................................................................59
Hình 4. 22. Đồ thị tốc độ xe ...............................................................................................60
Hình 4. 23. Lực kéo tiếp tuyến ở 6 tay số ..........................................................................61
Hình 4. 24. Tổng lực tác dụng lên xe trên từng tay số .......................................................62
vi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1. Chú thích biểu đồ sang số trên hộp số sàn .........................................................5
Bảng 2. 2. Chú thích biểu đồ sang số trên hộp số tự động ly hợp kép ................................6
Bảng 2. 3. Tỷ số truyền DPS6 - Xe trang bị động cơ 1.5/1.6L (TI-VCT) Sigma ...............7
Bảng 3. 1. Các chi tiết trong hệ thống chuyển số ..............................................................19
Bảng 3. 2. Các chi tiết của cơ cấu hệ thống chuyển số ......................................................20
Bảng 3. 3. Các chi tiết của cơ cấu chuyển số bên trong ....................................................21
Bảng 3. 4. Các chi tiết trong trống cần số A ......................................................................23
Bảng 3. 5. Các chi tiết trong trống cần số B ......................................................................25
Bảng 3. 6. Các bộ phận chính trong hệ thống ly hợp kép ..................................................26
Bảng 3. 7. Các chi tiết trong hình cắt bộ ly hợp ................................................................29
Bảng 3. 8. Các chi tiết dẫn động đóng mở ly hợp..............................................................30
Bảng 3. 9. Các chi tiết trong bộ gài ly hợp ........................................................................31
Bảng 3. 10. Các chi tiết trong bộ dẫn động cần điện cơ ....................................................32
Bảng 3. 11. Các chi tiết trong Nguyên lý hoạt động của bộ dẫn động cần điện cơ ...........33
Bảng 3. 12. Các chi tiết cấu tạo của TCM .........................................................................35
Bảng 3. 13. Các chi tiết trong sơ đồ hoạt động của TCM .................................................37
Bảng 3. 14. Một số điểm quan trọng về motor điện ..........................................................39
Bảng 3. 15. Một số chi tiết trong sơ đồ mạch điện motor .................................................39
Bảng 4. 1. Thông số kĩ thuật từ xe .....................................................................................40
Bảng 4. 2. Một số điểm trong đường đặc tính torque động cơ ..........................................40
Bảng 4. 3. Tóm tắt hoạt động của các Motor ....................................................................50
vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Ti-VCT
Twin independent Variable Cam Timing
TCM
Transmission Control Module
RPM
Revolutions Per Minute
DCT
Dual Clutch Transmission
DC
Direct Current
DPS
Dual Powershift Synchronizers
BCM
Body Control Module
ISS
Input Shaft Speed Sensor
OSS
Output Shaft Speed Sensor
TR
Transmission Range Sensor
PCM
Powertrain Control Module
ABS
Anti-lock Braking System
HS-CAN
High Speed Controller Area Network
RAM
Random Access Memory
P
Park
R
Reverse
N
Neutral
D
Drive
MIL
Malfunction Indicator Lamp
TDCi
Turbo Diesel Common Rail Injection
HP
Horse Power
Nm
Newton Meter
GUI
Graphical User Interface
viii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, ô tô đã trở thành phương tiện vận chuyển chuyên chở không thể thiếu trong
cuộc sống của chúng ta. Với tốc độ phát triển như vũ bão, ngành công nghiệp ô tô đã từng
bước trở thành ngành chủ chốt trong nền công nghiệp. Ở các nước muốn kinh tế phát triển
và trở thành quốc gia phát triển hay siêu phát triển thì khơng cịn con đường nào khác, phải
đầu tư vào ngành công nghiệp trong nước, dẫn đầu là công nghiệp ô tô với những công
nghệ ngày càng thông minh.
Những năm 1980 trở về trước, cơng cụ nghiên cứu mơ phỏng cịn thơ sơ và hạn chế.
Sau đó khi kĩ thuật vi xử lý và máy tính được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu và ứng
dụng mơ phỏng – mơ hình hóa lại chuyển sang một cuộc cách mạng mới. Đó là hướng sử
dụng có máy tính. Những năm gần đây, hàng loạt các phần mềm hỗ trợ mơ phỏng được ra
đời, trong đó không thể không kể đến MATLAB và SIMULINK – một ngơn ngữ mơ phỏng
đa năng, được tích hợp sẵn rất nhiều công cụ chuyên dùng trong các ngành khoa học, đặc
biệt là ngành ô tô.
Thời đại của ứng dụng phần mềm hỗ trợ mô phỏng phát triển mạnh mẽ, mô phỏng các
hoạt động của những hệ thống, bộ phận trên ô tô phục vụ cho công tác đào tạo tại Việt Nam
vẫn chưa đa dạng. Nhận thấy được nhu cầu thực tiễn cần tạo ra một công cụ hiện đại, cho
phép mô phỏng thay đổi các thông số hoạt động của hộp số ly hợp kép nhằm phục vụ cho
công tác đào tạo chuyên ngành, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài “Ứng dụng
Matlab Simulink trong mô phỏng hoạt động hộp số ly hợp kép Ford Fiesta” giúp cho
các bạn sinh viên có thêm kiến thức về mơ phỏng hộp số tự động này.
Chúng em rất mong rằng khi đề tài của chúng em được hoàn thành sẽ đóng góp phần
nhỏ trong cơng tác giảng dạy của nhà trường.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên khơng thể tránh những thiếu sót trong
q trình thực hiện đề tài, chúng em rất mong được sự giúp đỡ và góp ý từ các thầy cơ để
đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn.
1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
1.2.1. Mục tiêu
Mô phỏng hoạt động từng tay số của hộp số tự động 6DCT xe Ford.
1.2.2. Nhiệm vụ
- Đặt vấn đề và giới hạn đề tài
- Tổng quan về hộp số tự động xe Ford
- Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết, nguyên lý hoạt động của hộp số trên ô tơ.
- Mơ hình hóa hộp số ly hợp kép Ford Fiesta bằng Matlab Simulink.
- Mô phỏng các chế độ làm việc của hộp số ly hợp kép Ford Fiesta.
- Biên soạn tập thuyết minh một cách rõ ràng và chi tiết về cơ sở lý thuyết, nguyên lý
hoạt động cũng như việc sử dụng phần mềm mô phỏng.
1.3. Giới hạn chọn đề tài
- Mô phỏng đường truyền torque của từng tay số.
- Mô phỏng hoạt động của hộp số khi xe ở chế độ toàn tải.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài, nhóm chúng em đã sử dụng các phương
pháp sau:
- Ơn tập các kiến thức cịn thiếu sót và phát sinh trong quá trình thực hiện đề tài.
- Tham khảo kiến thức từ giảng viên hướng dẫn.
- Phương pháp phân tích tài liệu, thông qua các tài liệu của hãng Ford, sách giáo trình,
đồ án,… nhằm tìm hiểu cở sở lý thuyết hộp số Powershift.
- Phương pháp mô phỏng hệ thống: sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng
hoạt động của hộp số.
1.5. Phạm vi ứng dụng.
Đề tài nghiên cứu có thể đưa vào chương trình giảng dạy và học tập. Các bạn sinh viên
có thể tham khảo mơ hình mô phỏng các hộp số tương tự.
Tài liệu thuyết minh chi tiết về hoạt động và chương trình mơ phỏng của hệ thống giúp
các bạn sinh viên có cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống đang học.
2
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ HỘP SỐ LY HỢP KÉP POWERSHIFT 6 CẤP
2.1. Giới thiệu chung
Hình 2. 1. Hộp số ly hợp kép PowerShift 6 cấp
PowerShift là một hộp số tự động ly hợp kép 6 tốc độ của Ford Motor, được phát triển
bởi liên doanh Getrag Ford Transmissions, trong đó Getrag là nhà sản xuất hệ thống truyền
động lớn trên thế giới có trụ sở tại Đức. PowerShift ra đời được thông báo cải thiện 10%
nhiên liệu tiêu hao so với hộp số tự động thông thường.
Ký hiệu hộp số DPS6/6DCT250
DPS6 – Dual PowerShift 6 (tạm dịch là chuyển đổi kép 6 cấp)
Ý nghĩa của 6DCT250 là:
6 – 6 cấp số
D – Dual
C – Clutch
T - Transmission
250 – Mômen xoắn cực đại 250Nm
3
2.2. Cấu tạo và nguyên lý cơ bản của hộp số
2.1.1. Cấu tạo cơ bản
- Ly hợp kép khô
- 2 trục sơ cấp.
- 2 trục thứ cấp.
- 2 motor điều khiển đóng mở ly hợp.
- Motor điều khiển gài ly hợp số 1, 3, 5.
- Motor điều khiển gài ly hợp số lùi, 2, 4, 6.
2.1.2. Đặc điểm của hộp số
Điều khiển điện tử bằng dẫn động điện cơ. Thiết kế vỏ nhôm hai phần.
-
6 số tiến riêng và 1 số lùi.
-
Trục thứ cấp kép có hai tỉ số truyền cuối cùng riêng.
-
Thiết kế ổ bi và ổ bi đũa đầy đủ cho tất cả các bánh răng và trục.
-
Tất cả các bánh răng được cắt vát để giảm rung động và tiếng ồn.
-
Tất cả các bánh răng đều ăn khớp để không bị tổn hao torque trong quá trình
sang số.
-
Tất cả các cơ cấu nạng chuyển số/cần sang số là cấu trúc đúc.
4
Sang số trên hộp số sàn
Hình 2. 2. Sang số trên hộp số sàn
Bảng 2. 1. Chú thích biểu đồ sang số trên hộp số sàn
Chi tiết
Mô tả
1
Torque dẫn động (Nm)
2
Số 1
3
Số 2
Đồ thị torque khi chuyển số trên hộp số sàn thông thường cho thấy việc sang số gây
ra dải lực kéo gián đoạn, không liên tục.
5
Quá trình sang số trên hộp số ly hợp kép
Hình 2. 3. Sang số trên hộp số tự động ly hợp kép
Bảng 2. 2. Chú thích biểu đồ sang số trên hộp số tự động ly hợp kép
Chi tiết
Mô tả
1
Torque dẫn động (Nm)
2
Số 1
3
Số 2
Đồ thị chuyển số của hộp số ly hợp kép cho thấy, dải lực kéo chỉ bị gián đoạn một chút
vì thời gian sang số ngắn.
2.1.3. Sơ lược nguyên lý và ứng dụng
Hộp số này có hai trục sơ cấp lồng nhau được dẫn động bởi hệ thống ly hợp khô kép
nhỏ gọn. Hai trục này phối hợp với nhau để giúp việc chuyển số êm ái thơng qua sáu tỷ số
truyền có sẵn cùng với chế độ truyền động tăng tốc ở hai số cao nhất. Ở từng tay số, một
ly hợp phù hợp sẽ đóng lại để kết nối động cơ và hộp số. Bộ đồng tốc của số kế tiếp hơn
6
sẽ được gài trước cho hoạt động sang số, tiếp theo mở ly hợp đang đóng và đóng ly hợp
cịn lại thì hồn thành q trình sang số.
Hộp số này hoạt động giống với hộp số tự động được trang bị biến mô thông thường.
Hộp số truyền động êm dịu, nhưng có thêm các ưu điểm chỉ có trên hộp số sàn. Bằng cách
truyền động bằng hệ thống ly hợp kép, lượng được dầu sử dụng ít hơn 2 lít so với hộp số
tự động thông thường tức là chỉ sử dụng trong bản thân hộp số. Một máy tính chuyên dụng
điều khiển dẫn động hệ thống ly hợp thông qua hai motor ly hợp dẫn động bằng điện và bộ
dẫn động.
2.1.4. Thông số kỹ thuật hộp số
Khối lượng hộp số: 76kg.
Tỷ số truyền:
Bảng 2. 3. Tỷ số truyền DPS6 - Xe trang bị động cơ 1.5/1.6L (TI-VCT) Sigma
Tỷ số truyền cuối
Tỷ số truyền toàn
cùng
phần
3,917
4,579
17,934
Số 2
2,429
4,579
11,12
Số 3
1,436
5,118
7,348
Số 4
1,021
5,118
5,227
Số 5
0,867
4,579
3,968
Số 6
0,702
4,579
3,215
Lùi
1,444
5,118
17,952
Tay số
Tỷ số truyền
Số 1
7
CHƯƠNG 3. CẤU TẠO HỘP SỐ LY HỢP KÉP POWERSHIFT 6 CẤP
3.1. Đường truyền torque hộp số
3.1.1. Sơ đồ cấu tạo
Hình 3. 1. Trục sơ cấp hộp số
• Có 2 trục sơ cấp, trong đó trục sơ cấp B là rỗng (màu xanh) và trục sơ cấp A là rắn (màu
vàng) và được đặt đồng tâm trong trục rỗng.
• Trục bên sơ cấp A (màu vàng) có bánh răng cố định cho bánh răng 1, 3 và 5; trong khi
trục sơ cấp B (màu xanh) có bánh răng cố định cho 2, 4, 6 và đảo ngược. Lưu ý rằng trục
này chỉ có 2 bánh răng, mỗi bánh răng được sử dụng cho 2 vị trí bánh răng.
• Mỗi trục này được kết nối với bộ ly hợp kép.
• Thiết kế như trên làm cho bộ ly hợp có kích thước nhỏ gọn.
• Khơng giống như các ly hợp khác được thấy trong những hộp số sàn, ở trạng thái nghỉ
bình thường, ly hợp được giữ mở bằng lị xo (tức là nó khơng truyền torque) và cần được
kích hoạt cơ cấu chấp hành để đóng và giữ trạng thái truyền.
• Bộ điều khiển điện tử đảm bảo rằng chỉ có một ly hợp được đóng trong mọi trường hợp.
8
Hình 3. 2. Trục thứ cấp và cặp bánh răng số lùi
• Hộp số có hai trục thứ cấp
• Các bánh răng quay tự do trên trục thứ cấp. Giống như hộp số sàn, chúng được trang bị
bộ đồng tốc để có thể khớp tốc độ và khóa bánh răng với trục.
• Bánh răng 1, 3,4, 5, 6 và R được trang bị một bộ đồng tốc đơn, trong khi bánh răng 2
được đồng tốc kép.
• Bánh răng 2 được ghép cứng với bánh răng R (cả 2 bánh răng này cùng quay tự do khi
khơng hoạt động).
• Các bánh răng ngược màu cam trên cả hai trục thứ cấp được gắn trực tiếp với nhau, tuy
nhiên chúng không gắn với các trục sơ cấp A và B.
• Các trục thứ cấp và trục sơ cấp không nằm trong cùng một mặt phẳng - thay vào đó chúng
được xếp theo hình tam giác (xem hình chiếu ở bên phải của hình trên).
9
Hình 3. 3. Bánh răng đầu ra và vi sai
• Cả hai trục thứ cấp đều truyền torque qua bánh răng đầu ra đến một trục vi sai chung
(màu xanh lá cây).
• Trục vi sai này khơng nằm trong cùng mặt phẳng với 2 trục thứ cấp, ta thấy 4 trục được
sắp xếp theo hình tứ giác (xem hình chiếu ở bên phải hình trên).
Hình 3. 4. Bộ đồng tốc
10
• Có 4 càng cua chuyển số (chuyển đồng tốc) để các bánh răng tự do này khớp với tốc độ
của trục thứ cấp và khóa bánh răng.
• Mỗi đồng tốc này có 3 vị trí tương ứng với 3 trạng thái, di chuyển sang hai bên (để khóa
bánh răng) hoặc ở giữa (để mở khóa bánh răng).
3.1.2. Đường dẫn torque
Hình 3. 5. Đường truyền tay số 1
Ở số 1, torque động cơ truyền qua đĩa ly hợp A đến trục sơ cấp A (trục đặc, bên trong).
Bánh răng ở bên phải của trục sơ cấp A truyền torque tới bánh răng số 1 trên trục thứ cấp
A. Bộ đồng tốc 1-5 trên trục thứ cấp A gài số 1 và để torque truyền từ bánh răng số 1 đến
trục này. Torque sẽ được truyền đến vi sai thông qua bánh răng đầu ra trên trục thứ cấp A.
11
