Bài tiểu luận Chức năng nguyên lý làm việc của các phần tử điều khiển trong các hộp số tự động

Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆTNAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT CS2 Độc Lập Tự Do Hạnh Phú

c THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT NHÓM 3 Tên và tóm tắt yêu cầu nội dung bài tập lớn chức năng nguyên l làm việc của các phần tử điều khiển t

rong các hộp số tự động Nội dung của bảng thuyết minh các yêu cầu chính 1 Tổng quan hộp số tự động 2 Cấu tạo và các cụm chi tiết chính trong hệ thống điều khiển của hộp số 3 Nguyên l hoạt động của hệ thống điều khiển của hộp số 4 Kết luận và đánh giá Phần 1 Nguyễn Thanh Huy Phần 234 Lê Văn Khá Đặng Ngọc Khánh Lê Danh Lam GVHD TS NGUYỄN HỮU CHÍ SVTH NGUYỄN THANH HUY LÊ VĂN KHÁ ĐẶNG NGỌC KHÁNH LÊ DANH LAM Nhóm 3 Lớp Cơ điện tửK53 MỤC LỤ 1 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ C I Tổng quan về hộp số tự động4 11 Giới Thiệu Chung4 111Khái quát4 112 Lịch sử phát triển5 113 Phân loại7 1 Phân loại theo tỉ số truyền 7 2 Phân loại theo cách điều khiển9 3 Phân loại theo cấp số truyền12 4 Phân loại theo cách bố trí trên xe12 114 Chức năng của hộp số tự động14 115 Điều kiện làm việc của hộp số tự động14 116 Ưu nhược điểm của hộp số tự động14 IICấu tạo và nguyên l làm việc của các phần tử điều khiển HSHT16 21 Các loại Phanh dải17 22 Các loại ly hợp khóa làm việc trong dầu22 23 Các khớp một chiều25 24 Cơ cấu khóa trục bị động28 25 Hệ thống van31 251 Van điều áp sơ cấp32 252 Van Điều Khiển33 253 Van Chuyển Số34 254 Van Điện Từ35 255Van Bướm Ga36 256 Van điều áp thứ cấp37 257 Các Van Khác39 26 Cảm biến40 261 Cảm biến vị trí bướm ga 40 262 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát43 263 Cảm biến tốc độ44 2 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ III Kết luận và đánh giá46 Nhận xét của GVHD 3 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ I Tổng quan về hộp số tự động 11 Giới Thiệu Chung 111Khái quát Trên xe sử dụng hộp số thường thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Khi sử dụng hộp số tự động những sự nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết Việc chuyển đến vị trí số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động theo tải động cơ và tốc độ xe Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cần lên số hoặc xuống số Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng một ECU Bộ điều khiển điện tử được gọi là ECTHộp số điều khiển điện tử và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thuỷ lực Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT Đối với một số kiểu xe thì phương thức 4 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ chuyển số có thể được chọn tuỳ theo muốn của lái xe và điều kiện đường xá Cách này giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu tính năng và vận hành xe được tốt hơn Hình 11 Sử dụng hộp số tự động 112 Lịch sử phát triển Ngay từ những năm 1900 tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được các kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo Đến năm 1938 hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường Khi mới ra đời hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và để tăng tính an toàn khi sử dụng hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử ECT ra đời Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT các nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền hộp số tự động vô cấp vào những năm cuối của thế kỷ XXcụ thể như sau Hộp số tự động HSTD theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức ra đời vào 1934 tại hãng Chysler Ban đầu HSTD sử dụng Ly hợp thủy lực và Hộp số hành tinh điêu khiển hoàn toàn bằng van con 5 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ trượt thủy lực sau đó chuyển sang dùng Biến mômen thủy lực đến ngày nay tên gọi ngày nay dùng là AT Tiếp sau đó là hãng ZIL Liên xô cũ 1949 và các hãng Tây Âu khác Đức Pháp Thụy sĩ Phần lớn các HSTD trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3 4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson kết cấu AT Sau những năm 1960 HSTD dùng trên ô tô tải và ô tô but với Biến mômen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khớp ngoài kết cấu AT Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử loại này ngày nay đang sử dụng Một loại HSTD khác là hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại CVT với các hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử cũng là một dạng HSTD Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh cho phép chuyển số theo thói quen lái xe thay đổi tốc độ của động cơ băng chân ga và tình huống mặt đường HSTD có 8 số truyền Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao sự phát triển rất nhanh chóng chẳng hạn gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm việc theo hai phương pháp chuyển số bằng tay hay tự động tùy thuộc vào thích của người sử dụng Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường Hình12Hộp số tự động ngày nay 6 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Ngày nay hộp số tự động đã được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch thậm chí trên xe 4WD và xe tải nhỏ Ở nước ta hộp số tự động đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các xe nhập về từ Mỹ và châu Âu Tuy nhiên do khả năng công nghệ còn hạn chế việc bảo dưỡng sửa chữa rất khó khăn nên vẫn còn ít sử dụng Hiện nay cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ chế tạo hộp số tự động cũng được hoàn chỉnh hộp số tự động đã khẳng định được tính ưu việt của nó và dần thay thế cho hộp số thường 113 Phân loại Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động 1 Phân loại theo tỉ số truyền Hộp số tự động vô cấp Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động liên tục tỷ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly Hộp số vô cấp trên ô tô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực 7 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Hình 13 Hộp số tự động vô cấp Ưu điểm kết cấu đơn giản hiệu suất truyền động cao kích thước nhỏ gọn Động cơ không bị chuyển trạng thái đột ngột giúp tối ưu hóa quá trình hoạt động và gián tiếp giảm mức ăn xăng Nhược điểm Có tỷ số truyền giới hạn có tay số giới hạn và khi ra vào số phải thay đổi chế độ làm việc của động cơ Chế tạo phức tạp dẫn tới giá thành cao Phạm vi sử dụng hiện nay được sử dụng nhiều trên các loại xe du lịch xe yêu cầu kích cỡ nhỏ gọn Kết cấu gọn gàng chắc chắn dễ điều khiển bảo dưỡng và sửa chữa giá thành hạ Hộp số tự động có cấp Khác với hộp số vô cấp hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng Kiểu hộp số có cấp gồm một số cấp hữu hạn thường từ 3 đến 20 cấp ứng với mỗi cấp giá trị mô men và do đó tốc độ truyền qua hộp số là không đổi Ưu điểm kết cấu đơn giản hiệu suất truyền động cao kích thước nhỏ gọn Nhược điểm có tỷ số truyền giới hạn có tay số giới hạn và khi ra vào số phải thay đổi chế độ làm việc của động cơ Phạm vi sử dụng được sử dụng rộng dãi trên hầu hết các dòng xe hiện nay 8 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Hình 14 Hộp số tự động có cấp 2 Phân loại theo cách điều khiển Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tự động thành hai loại chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực loại kia là điều khiển điện tử ECT nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đoán và dự phòng Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt động bỡi sự biến đổi một cách cơ khí tốc độ xe thành áp suất ly tâm và độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga rồi dùng các áp suất thủy lực này để điều khiển hoạt động của các ly hợp và phanh trong trong cụm bánh răng hành tinh do đó điều khiển thời điểm lên xuống số Nó được gọi là phương pháp điều khiển thủy lực Mặt khác đối với hộp số điều khiển điện tử ECT các cảm biến phát hiện tốc độ xe và độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu điện và gởi chúng về bộ điều khiển ECU Dựa trên tín hiệu này ECU điều khiển hoạt động các ly hợp phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực điều khiển chuyển số cơ học bằng cách phát hiện tốc độ xe bằng thuỷ lực thông qua van điều tốc và phát hiện độ mở bàn đạp ga từ bướm ga thông qua độ dịch chuyển của cáp bướm ga Loại điều khiển điện tử kết hợp thủy lực Loại này sử dụng ECU ECT để điều khiển hộp số thông qua các tín hiệu điều khiển điện tử 9 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Sơ đồ tín hiệu điều khiển Tín hiệu điện của các cảm biến cảm biến tốc độ cảm biến vị trí chân ga và tín hiệu thủy lực từ bàn đạp ga qua cáp chân ga bướm gacảm biến vị trí bướm ga ECU động cơ ECT ECU Van điện từ các can sang số bộ bánh răng hành tinh và bộ biến mô Hình 15 Hộp số tự động toytota Loại điều khiển điện tử hoàn toàn thủy lực Loại này sử dụng cáp bướm ga và các tín hiệu điện tử điều khiển để điều khiển hộp số tự động Sơ đồ tín hiệu điều khiển Bàn đạp ga cáp dây ga cáp bướm ga van bướm ga van ly tâm van sang số bộ truyền bánh răng hành tinh và bộ biến mô 10 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Hình16 Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn thủy lực Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử Hộp số này sử dụng áp suất thuỷ lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điều khiển của ECU ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạng của động cơ và của xe do các bộ cảm biến xác định từ đó điều khiển áp suất dầu thuỷ lực Sơ đồ tín hiệu điều khiển Tín hiệu điện từ các cảm biến cảm biến chân ga cảm biến dầu hộp số cảm biến tốc độ động cơ cảm biến tốc độ xe cảm biến đếm vòng quay cảm biến tốc độ tuabin vv và tín hiệu điện từ bộ điều khiển thủy lực ECT độngcơ và ECT tín hiệu điện đến các van điện từ bộ biến mô và bánh răng hành tinh 11 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Hình17 Sơ đồ nguyên l hộp số tự động điều khiển bằng điện tử 3 Phân loại theo cấp số truyền Có nhiều loại hộp số tự động hiện nay thông dụng nhất là loại 4 5 6 cấp số có một số loại xe còn được trang bị hộp số tự động 8 cấp 4 Phân loại theo cách bố trí trên xe Loại FF Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước cầu trước chủ động Loại này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ Hình18 Hộp số tự động 8 cấp của trung quốc loại FF 12 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Hình 19 Hộp số tự động loại FF Loại FR Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước cầu sau chủ động Loại này có bộ truyền bánh răng cuối cùng vi sai lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn Hình 110 Hộp số tự động loại FR 13 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ 114 Chức năng của hộp số tự động Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường tuy nhiên hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiến hộp số quá trình chuyển số êm dịu không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống khi sang số Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô do đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất động cơ Vì vậy hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất động cơ Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp Ngoài ra ECT còn có khả năng tự chẩn đoán 115 Điều kiện làm việc của hộp số tự động Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tỷ số truyền luôn thay đổi vì vậy trong quá trình làm việc các chi tiết nhanh bị mài mòn Hộp số tự động nằm dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị va đập gây hỏng hóc 116 Ưu nhược điểm của hộp số tự động a Ưu điểm Nó giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số Nó chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các kĩ thuật lái xe khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng quá tải do nó nối chung bằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí Hộp số tự động dùng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực việc tách nối công suất từ động cơ đến hộp số nhờ sự chuyển động của dòng thủy lực từ cánh bơm sang tua bin mà không qua một cơ cấu cơ khí nào nên không có sự ngắt quãng dòng công suất vì vậy đạt hiệu suất cao 98 14 Tiểu luận mới nhất 2023 Lớp Cơ điện tử K53 GVHD TSNGUYẾN HỮU CHÍ Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh Không bị va đập khi sang số không cần bộ đồng tốc b Nhược điểm Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí Biến mô nối động cơ với hệ thống truyền động bằng cách tác động dòng chất lỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô khi vận hành có thể gây ra hiện tượng trượt hiệu suất sử dụng năng lượng bị giảm đặc biệt là ở tốc độ thấp Tóm lại ta có thể tóm tắt một cách đầy đủ về các loại hộp số như sau Hộp số tự động Hộp số vô cấp Hộp số tự động có cấp Hộp Số Vô Hộp Số Vô Hộp Số Có Cấp loại Hộp Số Có Cấp loại điện cấp điều cấp điều thường tử khiển bằng khiển bằng dây đai con lăn Số tự động Số tự Số tự động Số tự động loại động loại chuyển số chuyển số chuyển số thường bằng côn bằng điều bằng Côn chuyển số điều khiển Côn và điều khiển bằng Côn Thủy lực và Phanh Thủy lực và Điện khiển Thủy PhanhĐi TửECTEC lực và Điện ều khiển U TửECTE thủy lực CU Đặc Điểm Đặc Điểm Đặc Điểm Đặc Đặc Điểm Đặc Điểm Loại hộp số Loại hộp số Sử dụng Điểm Sử dụng Sử dụng CVT vận CVT vận biến mô và Sử dụng biến mô và biến mô và hành trên hành trên côn để vào biến mô côn để vào côn phanh một hệ thống một hệ số một và côn số một cách để chuyển puli dây đai thống đĩa cách tự phanh để tự động số một thông minh con lăn độngĐiều chuyển số Chuyển số cách tự hệ thống này thông minh khiển một cách bằng côn độngĐiều cho phép hệ thống chuyển số tự điều khiển khiển 15 Tiểu luận mới nhất 2023 Powered by TCPDF wwwtcpdforg