MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................................................................................................................i
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E TRÊN Ô TÔ TOYOTA YARIS...............................................................................................3
1.1. Giới thiệu xe Toyota Yaris 2007.............................................................................................................................................................................................3
1.1.1. Thông số kỹ thuật...............................................................................................................................................................................................................4
1.1.2. Giới thiệu về động cơ 1NZ-FE trên ô tô Toyota Yaris 2007................................................................................................................................................6
1.1.3. Tổng quan về hệ thống truyền lực......................................................................................................................................................................................7
1.2. Tổng quan về hộp số tự động................................................................................................................................................................................................7
1.2.1. Phân loại.............................................................................................................................................................................................................................7
1.2.2. Chức năng của hộp số tự động...........................................................................................................................................................................................9
1.2.3. Điều kiện làm việc của hộp số tự động...............................................................................................................................................................................9
1.2.4. Ưu, nhược điểm của hộp số tự động..................................................................................................................................................................................9
1.3. Giới thiệu chung về hộp số tự động U340E..........................................................................................................................................................................10
1.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số tự động U340E..................................................................................................................................................12
1.4.1. Bố trí chung........................................................................................................................................................................................................................12
1.4.2. Bộ biến mô men.................................................................................................................................................................................................................13
1.4.3. Bộ bánh răng hành tinh......................................................................................................................................................................................................23
1.4.4. Phanh kiểu nhiều đĩa ướt ..................................................................................................................................................................................................29
1.4.5. Ly hợp khoá........................................................................................................................................................................................................................31
1.4.6. Khớp một chiều..................................................................................................................................................................................................................31
1.4.7. Hệ thống thuỷ lực...............................................................................................................................................................................................................32
1.4.8. Hệ thống điều khiển điện tử...............................................................................................................................................................................................38
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG Ô TÔ TOYOTA YARIS SỬ DỤNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E.......40
2.1. Số liệu đầu vào.....................................................................................................................................................................................................................40
2.1.1. Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Yaris 2007...................................................................................................................................................................40
2.1.2. Lốp xe................................................................................................................................................................................................................................41
2.1.3. Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực.................................................................................................................................................................................41
2.2. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ......................................................................................................................................................................41
2.3. Đường đặc tính trên trục vào biến mô..................................................................................................................................................................................43
2.4. Đồ thị đặc tính kéo trục ra biến mô.......................................................................................................................................................................................46
2.5. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo.................................................................................................................................................47
2.6. Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất.........................................................................................................................................49
2.7. Đồ thị nhân tố động lực học ô tô...........................................................................................................................................................................................50
2.8. Xác định khả năng tăng tốc ô tô - xây dựng đồ thị gia tốc....................................................................................................................................................53
2.9. Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc - quãng đường tăng tốc.................................................................................................................................................54
CHƯƠNG 3: HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E TRÊN Ô TÔ TOYOTA YARIS.......................................................................................60
3.1. Những chú ý khi sử dụng hộp số tự động U340E................................................................................................................................................................60
3.1.1. Chú ý khi vận hành............................................................................................................................................................................................................60
3.1.2. Chú ý khi tháo lắp..............................................................................................................................................................................................................60
3.2. Chẩn đoán kỹ thuật hộp số tự động U340E.........................................................................................................................................................................61
3.2.1. Kiểm tra và điều chỉnh sơ bộ.............................................................................................................................................................................................61
3.2.2. Đọc mã chẩn đoán.............................................................................................................................................................................................................64
3.3. Bảo dưỡng hộp số U340E....................................................................................................................................................................................................65
3.4. Tháo lắp hộp số U340E........................................................................................................................................................................................................65
3.4.1. Quy trình tháo hộp số U340E............................................................................................................................................................................................65
3.4.2. Quy trình lắp hộp số U340E..............................................................................................................................................................................................89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................................................................................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................................................................................................................92
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội hiện nay, ô tô là một trong những phương tiện quan trọng để vận chuyển hành khách và hàng hoá. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, đảm bảo tốc độ, sự an toàn cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao.
Khi ngành công nghiệp ô tô ngày càng hoàn thiện thì khả năng vận hành đơn giản, tiện lợi của xe ngày càng được quan tâm cải tiến. Nghiên cứu để hoàn thiện các kết cấu của ô tô nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động, an toàn chuyển động và thân thiện với môi trường là một nhu cầu cấp thiết. Việc lái xe sử dụng hộp số cơ khí cần nhiều thao tác, nhất là khi chuyển số khiến cho lái xe thường tốn nhiều thời gian để làm quen, phản ứng chậm với các tình huống. Từ đó ô tô sử dụng hộp số tự động đã ra đời với nhiều đặc điểm ưu việt, đặc biệt là giảm bớt các thao tác trong quá trình chuyển số, giảm mệt mỏi cho người lái. Hộp số tự động ngày càng được áp dụng rộng rãi trên các dòng xe từ phổ thông tới cao cấp thay thế cho hộp số cơ khí.
Xuất phát từ những phân tích trên và được sự phân công của Khoa Ô tô, với sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn đồ án, em chọn đề “Nghiên cứu, khai thác hộp số tự động U340E trên ô tô Toyota Yaris” làm nội dung đồ án tốt nghiệp của mình.
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 3 chương:
Chương 1: Phân tích kết cấu hộp số tự động U340E trên ô tô Toyota Yaris.
Chương 2: Tính toán kiểm nghiệm động lực học chuyển động thẳng ô tô Toyota Yaris sử dụng hộp số tự động U340E.
Chương 3: Hướng dẫn khai thác hộp số tự động U340E trên ô tô Toyota Yaris.
Với những kiến thức đã học, thông tin và các tài liệu thu thập được trong thời gian thực tập kỹ thuật cũng như thực tập chức trách và quá trình học lái xe, cộng với sự hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ tận tình của thầy giáo : Tiến sĩ. …….……, cùng các thầy giáo trong khoa Ô tô, trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp về đề tài của mình.
Tuy nhiên, đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nhất định về mặt nội dung cũng như hình thức trình bày, rất mong được sự thông cảm, giúp đỡ, chỉ bảo của quý thầy giáo.
Một lần nữa em xin trân trọng gửi lời biết ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn : Tiến sĩ. ……..……, cùng quý thầy giáo trong Khoa.
Em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E TRÊN Ô TÔ TOYOTA YARIS
1.1. Giới thiệu xe Toyota Yaris 2007
Xe Toyota Yaris được thiết kế kiểu Hatchback 5 chỗ. Động cơ 1.5 lít
Xe Toyota Yaris có nhiều phiên bản khác nhau.
* Toyota Yaris thế hệ đầu từ 1999 – 2005:
Thế hệ đầu tiên được bán trên thị trường từ năm 1999 đến 2005 với tên "Yaris" và "Echo" tùy thuộc vào thị trường. Các biến thể thân xe Hatchback, sedan và coupé đã được cung cấp.
* Toyota Yaris thế hệ thứ 3 từ 2013 – 2019:
Thế hệ thứ ba đã được bán trên thị trường từ năm 2011 với tên "Yaris" trên toàn thế giới. Ban đầu chỉ có sẵn dưới dạng hatchback, kiểu dáng thân xe sedan xuất hiện vào năm 2013
* Toyota Yaris thế hệ thứ 4 từ 2019 - nay:
Các thế hệ thứ tư Yaris , chỉ có sẵn dưới dạng hatchback, đã được công bố đồng thời ngày 16 tháng 10 năm 2019 tại Nhật Bản và Amsterdam và Hà Lan. được bán tại Nhật Bản vào ngày 10 tháng 2 năm 2020, trong khi biến thể xăng 4WD được bán vào tháng 4 năm 2020.
1.1.1. Thông số kỹ thuật
Các thông số kích thước cơ bản của xe Toyota Yaris hatchback 2007 được chỉ ra trong hình 1.5.
- Một số thông số kỹ thuật cơ bản của xe Toyota Yaris được chỉ ra trong bảng 1.
Thông số kỹ thuật cơ bản của xe Toyota Yaris 2007 như bảng 1.1.
1.1.2. Giới thiệu về động cơ 1NZ-FE trên ô tô Toyota Yaris 2007
Động cơ 1NZ–FE là kiểu động cơ DOHC, 16 xupap, gồm 4 xi-lanh, dung tích xi lanh 1.5 lít. Động cơ này sử dụng hệ thống van biến thiên VVT-i. Động cơ 1NZ-FE đã được cải tiến để cho ra hiệu suất cao, hoạt động êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu và khí thải sạch hơn.
Một số đặc điểm nổi bật của động cơ 1NZ–FE như: Hiệu suất và độ tin cậy cao, tiếng ồn và độ rung thấp, thiết kế nhẹ và nhỏ gọn, tiết kiệm nhiên liệu.
1.2. Tổng quan về hộp số tự động
1.2.1. Phân loại
1.2.1.1. Phân loại theo hệ thống điều khiển.
Phân loại theo hệ thống điều khiển hộp số tự động có thể chia 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 bằng thủy lực hoàn toàn, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển.
1.2.1.2. Phân loại theo vị trí đặt trên xe
Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay điều khiển bằng điện, hộp số tự động còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe. Được chia thành loại dùng cho các xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động (FF) và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động (FR).
+ Loại FF: Các hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động là hộp số đặt ngang, có thiết kế gọn nhẹ do bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở ngay trong hộp số, còn gọi là “hộp số có vi sai”.
+ Loại FR: Hộp số sử dụng cho xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động là hộp số đặt dọc, có bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài.
1.2.1.3. Phân loại theo cấp số tiến của xe
Phân loại theo cấp số tiến của hộp số, ban đầu hộp số tự động có 4 cấp và một số nhà sản xuất đang chuyển dần sang thế hệ hộp số mới 5 cấp, 6 cấp,… . Và hiện nay số cấp mà hộp số tự động có được cao nhất là 10 cấp. Phân loại theo thiết kế cho dòng xe lắp đặt chúng như ôtô du lịch, xe tải, xe siêu trọng.
1.2.3. Điều kiện làm việc của hộp số tự động
Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tải trọng luôn thay đổi, do đó các chi tiết nhanh bị mài mòn.
Hộp số tự động chịu tải trọng va đập, tải trọng cơ nặng nề với số vòng quay lớn.
1.3. Giới thiệu chung về hộp số tự động U340E
Bánh răng hành tinh loại CR-CR (cần dẫn của cơ cấu này nối với bánh răng bao của cơ cấu kia) được sử dụng trong bộ bánh răng hành tinh nằm trên trục đầu vào. Bánh răng hành tinh này là một loại của bộ bánh răng hành tinh kết nối các cần dẫn trước và sau với các bánh răng bao phía trước và phía sau. Kết quả là, cơ cấu đã được thực hiện đơn giản và nhỏ gọn đáng kể.
Các thông số kỹ thuật của hộp số U340E được trình bày trong bảng 1.3.
Hộp số tự động U340E sử dụng trên động cơ 1NZ-FE, là hộp số super ECT với 4 cấp số.
Hộp số tự động U340E được lắp trên xe Toyota Yaris là loại hộp số thủy cơ sử dụng bộ truyền hành tinh có điều khiển điện tử.
1.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số tự động U340E
1.4.1. Bố trí chung
Hộp số U340E được lắp đặt trên ô tô Toyota Yaris 2007, với kiểu xe dẫn động cầu trước, động cơ đặt ngang. Trên bảng táp lô có bố trí các tín hiệu chuyển số, giúp cho người lái biết được trạng thái hoạt động của hộp số.
Hộp số U340E có cấu tạo tương tự như các hộp số tự động khác, bao gồm các bộ phận:
- Biến mô thủy lực: được bố trí ngay tiếp sau động cơ, nhận mô-men từ động cơ và truyền tới các trục của hộp số cơ khí.
- Các bánh răng ăn khớp với tỷ số truyền xác định: thường sử dụng các cơ cấu bánh răng hành tinh.
1.4.2. Bộ biến mô men
1.4.2.1. Chức năng
- Tăng momen do động cơ tạo ra, truyền momen này đến hộp số.
- Đóng vai trò như 1 khớp nối thủy lực truyền momen đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
1.4.2.2. Cấu tạo
Cấu tạo biến mô: phần chủ động gọi là bánh bơm (B) nối với trục khuỷu động cơ, phần bị động gọi là bánh tuabin (T) nối với trục vào bộ truyền bánh răng hành tinh, phần phản ứng gọi là bánh dẫn hướng (D) lắp giữa bánh bơm và bánh tuabin.
a) Bánh bơm
Bánh bơm được bố trí bên trong và gắn liền với vỏ biến mô. Bánh bơm được nối với trục khuỷu qua đĩa bị động 1. Trên bề mặt của bánh bơm có các cánh bơm, các cánh có biên dạng cong hướng kính được lắp bên trong bánh bơm có tác dụng tạo động năng cho dòng chất lỏng. Vành dẫn hướng 4 được lắp trên mép trong của các cánh để dẫn hướng cho dòng chảy của dầu được êm.
b) Bánh tua bin
Bánh tua-bin có nhiệm vụ chuyền đổi động năng của dòng chất lỏng thành mô-men tại trục ra của biến mô, trên bánh tua-bin bố trí nhiều cánh quạt có hướng cong ngược chiều với các cánh bơm. Bánh tuabin được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho nó đối diện với các cánh trên cánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở giữa.
1.4.2.3. Nguyên lý làm việc của bộ biến mô
a) Sự truyền mô men
Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ dầu trong cánh bơm sẽ quay với cánh bơm theo cùng một hướng.
Khi tốc độ của cánh bơm tăng, lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy ra phía ngoài tâm của cánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và mặt bên trong của cánh bơm.
Như vậy việc truyền mômen được thực hiện bởi dòng dầu chảy qua cánh bơm và roto tuabin.
b) Khuếch đại mô men
Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dòng dầu khi nó vẫn còn năng lượng sau khi đi qua bánh tuabin trở về bánh bơm qua cánh của bánh phản ứng. hay nói cách khác là bánh bơm được quay do mômen quay từ động cơ mà mômen này lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tuabin, có thể nói bánh bơm khuyếch đại mômen quay ban đầu để dẫn động bánh tuabin.
Khi dòng chảy xoáy nhỏ: tốc độ quay của rôto tuabin đạt được đến tốc độ của cánh bơm, tốc độ của dầu mà quay cùng hướng với rôto tuabin tăng lên. Nói cách khác tốc độ của dầu (dòng chảy xoáy) tuần hoàn qua cánh bơm và rôto tuabin giảm xuống. Do vậy mà hướng của dòng dầu đi từ rôto tuabin đến bánh phản ứng cùng hướng quay của cánh bơm.
c) Tỉ số truyền mô men và hiệu suất truyền
Độ khuếch đại mômen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy. Có nghĩa là mômen sẽ trở thành cực đại khi bánh tua bin dừng.
Hoạt động của bộ biến mô được chia thành hai dải hoạt động:
+ Dải biến mô, trong đó có sự khuếch đại mômen.
+ Dải khớp nối, trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sự khuếch đại mômen không xảy ra.
f) Hoạt động của biến mô
- Khi xe dừng, động cơ chạy không tải:
Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ nhất. Nếu gài phanh (phanh tay và/hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn vì nó không thể quay được.
- Khi xe bắt đầu khởi hành:
Khi nhả các phanh thì bánh tuabin có thể quay cùng với trục sơ cấp của hộp số. Do đó, bánh tuabin quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh ra khi đạp bàn đạp ga. Như vậy xe bắt đầu chuyển động.
- Khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình và tốc độ cao:
Bộ biến mô chỉ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực. Bánh tua bin quay ở tốc độ gần đúng tốc độ của bánh bơm.
1.4.3. Bộ bánh răng hành tinh
1.4.3.1. Cấu tạo cơ cấu hành tinh của hộp số U340E
Cấu tạo của hộp số hành tinh trên ôtô và các phương tiện giao thông khá phức tạp, được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc các cơ cấu hành tinh tổng hợp. Cơ cấu hành tinh của hộp số U340E là cơ cấu hành tinh hỗn hợp theo sơ đồ CR-CR. Cần dẫn của bộ truyền thứ nhất nối với 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.
1.4.3.2. Nguyên lý làm việc
a) Sơ đồ đi số
Sơ đồ đi số của cơ cấu hành tinh hộp số U340E như bảng 1.5.
b) Dòng truyền công suất
- Số 1 (Dãy D, 3 hoặc 2):
Ly hợp C1 hoạt động, đồng thời khớp một chiều F2 cũng tham gia hoạt động. Dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp (+) → bánh bơm (+) → bánh tuabin (+) → ly hợp C1→ S1 (+) → BR hành tinh H1(-) (Vì F2 hoạt động nên không cho R1 và Cd2 quay ngược chiều kim đồng hồ) → Cd1(+) → bánh răng bị động của truyền lực cuối cùng.
- Số 3 (Dãy D hoặc 3):
C1, C2, B2 hoạt động, dòng công suất truyền như sau: Trục sơ cấp bộ truyền HT(+)→ ly hợp C1 đóng làm S1, H1, Cd1 đều quay chiều (+); đồng thời ly hợp C1 đóng nên Cd2, bánh răng hành tinh H2 đều quay (+) → b nh răng hành tinh R1(+) → Cd1(+) → bánh răng bị động của truyền lực cuối và quay theo chiều dương.
C2, B1, B2 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp bộ truyền HT(+)→ ly hợp C2 đóng làm bánh răng hành tinh H2 và Cd2 đều quay chiều (+); đồng thời B1, B2 đóng nên bộ truyền bánh răng hành tinh thứ hai tạo thành một khối quay theo chiều (+) với tốc độ nhanh hơn → Cd1(+)→ bánh răng bị động của truyền lực cuối và quay theo chiều dương.
- Số lùi (Vị trí R):
C3, B3 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp bộ truyền HT(+) → ly hợp C3 đóng → S2(+); đồng thời B3 đóng nên bánh răng hành tinh H2(-) quanh Cd2 → R2(-)→ Cd1(-)→ b nh răng bị động của truyền lực cuối và quay theo chiều ngược chiều trục sơ cấp của hộp số.
1.4.4. Phanh kiểu nhiều đĩa ướt
1.4.4.1. Cấu tạo
Phanh B1 được sử dụng để khóa bánh răng mặt trời phía sau.
Phanh B2 hoạt động thông qua khớp một chiều số 1 để ngăn không cho các bánh răng mặt trời sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Các đĩa ma sát được gài bằng then hoa vào vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 1 và các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số. Vòng lăn trong của khớp một chiều số 1 (Bánh răng mặt trời sau) được thiết kế sao cho khi quay ngược chiều kim đồng hồ thì nó sẽ bị khoá , nhưng khi quay theo chiều kim đồng hồ thì nó có thể xoay tự do.
1.4.4.3. Nguyên lý hoạt động
Áp suất thuỷ lực tác động lên xi lanh píttông sẽ dịch chuyển và ép các đĩa thép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau. Tạo nên một lực ma sát lớn giữa mỗi đĩa thép và đĩa ma sát làm cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời khoá vào vỏ hộp số. Khi dầu có áp suất xả ra khỏi xi lanh thì píttông bị lò xo phản hồi đẩy về vị trí ban đầu của nó và nhả phanh.
1.4.6. Khớp một chiều
Khi bộ truyền bánh răng hành tinh được thiết kế mà không tính đến va đập khi chuyển số thì B2, F1 và F2 là không cần thiết. Chỉ cần C1, C2, B1 và B3 là đủ. Ngoài ra, rất khó thực hiện việc áp suất thuỷ lực tác động lên phanh đúng vào thời điểm áp suất thuỷ lực vận hành li hợp được xả. Do đó, khớp một chiều số 1 (F1) tác động qua phanh B2 để ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Khớp một chiều số 2 (F2) ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược kim đồng hồ. Vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 2 được cố định vào vỏ hộp số. Nó được lắp ráp sao cho nó sẽ khoá khi vòng lăn trong (cần dẫn sau) xoay ngược chiều kim đồng hồ và quay tự do khi vòng lăn trong xoay theo chiều kim đồng hồ.
Với cách này có thể sử dụng các khớp một chiều để chuyển các số bằng cách luôn ấn hoặc nhả áp suất thuỷ lực lên một phần tử. Nghĩa là chức năng của khớp một chiều là đảm bảo chuyển số được êm.
1.4.8. Hệ thống điều khiển điện tử
Hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động U340E được liệt kê bên dưới
Các hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động U340E như bảng 1.7.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG Ô TÔ TOYOTA YARIS SỬ
DỤNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E
2.1. Số liệu đầu vào
2.1.1. Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Yaris 2007
Thông số kỹ thuật xe Toyota Yaris 2007 như bảng 2.1.
2.1.2. Lốp xe
Ký hiệu lốp xe: 185/60 R15
Trong đó:
Chiều rộng lốp: B = 185 mm
Đường kính lắp vành: d= 15 inch
- Vậy bán kính thiết kế của lốp được xác định theo công thức sau: r = 0,3015 (m)
- Bán kính tính toán của lốp xe là: rk = 0,2864 (m)
Đối với lốp áp suất cao ta có:
2.1.3. Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
Tỉ số truyền của truyền lực chính i0=4,237
Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực theo thông số của nhà sản xuất
Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực như bảng 2.2.
2.2. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
Đặc tính ngoài của động cơ thường được xây dựng khi thử nghiệm động cơ trên băng thử (băng thử thuỷ lực, băng thử điện,…).
Công suất động cơ tại các điểm đó xác định theo công thức:
Ne = Me.we
Trong đó:
Me - tính theo N,m;
we - tính theo rad/s,
Trường hợp không có đường đặc tính ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, có thể xây dựng đường đặc tính này bằng công thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đéc man.
Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với Công suất Ne (kW) và Mômen xoắn Me (N.m) như hình 2.1.
Nhận xét: Từ đồ thị đường đặc tính ngoài của xe ta thấy:
- Công suất cực đại Nemax=78 (kW) ứng với ne=6000 (vòng/phút)
- Momen cực đại Memax=155.2 (N.m) ứng với ne=3000 (vòng/phút)
Khi tăng số vòng quay của động cơ lên quá nN, công suất động cơ sẽ giảm. Nguyên nhân công suất giảm đi là do quá trình cháy trong động cơ xấu đi, tổn thất công suất của động cơ cũng tăng lên sự mài mòn của các chi tiết trong động cơ cũng tăng.
2.3. Đường đặc tính trên trục vào biến mô
Mb - là momen trên trục vào của biến mô, tại điểm làm việc đồng thời của biến mô và động cơ thì Mb = Memax = 140 Nm
D - là đường kính ngoài của biến mô. D = 260 mm
Biến mô hộp số U340E là biến mô loại nhạy có hệ số momen sơ cấp thay đổi, vì vậy để xác định đc Mb thì phải xác định được giá trị của ne.
Thay vào công thức (2.3) với dãy ne từ 600 vòng/phút – 6000 vòng/phút. Ta có bảng 2.5.
Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy ứng với từng giá trị của λ1 theo tỷ số truyền ibm ta xác định tập hợp đường Mb. Khi vẽ đồ thị đặc tính trên trục vào của biến mô Mb và đồ thị đặc tính ngoài động cơ Me cùng một tỷ lệ thì các giao điểm của đường Mb và Me là các giao điểm A(n1, M1). Điểm A là điểm làm việc đồng bộ của động cơ và biến mô thuỷ lực, điểm A là một tập hợp điểm tùy theo chế độ tải trọng trong khoảng tỷ số truyền của biến mô thuỷ lực ibm= 0 đến 1.
2.4. Đồ thị đặc tính kéo trục ra biến mô
Đặc tính trên trục ra của biến mô chính là đặc tính ngoài của động cơ mới (Động cơ, biến mô). Đường đặc tính này được dùng để xây dựng đồ thị đặc tính kéo của ô tô. Từ đồ thị đặc tính trục vào của biến mô ta xác định được các điểm (n2 , N2) của trục chủ động biến mô tương ứng với các tỉ số truyền ibm đã chọn.
+ n2 - số vòng quay trục ra biến mô: n2 = ibm . n1 (v/p)
+ M2 - momen trên trục ra biến mô, M2 = M1 . Kbm. (Nm)
+ N1 - Công suất trục vào biến mô, N1 = M1 . n1.(Kw)
+ N2 - Công suất trục ra biến mô, N2 = N1 . (Kw)
Nhận xét:
- Công suất cực đại Nemax=82.13 (kW) ứng với ne=5061 (vòng/phút)
- Momen cực đại Memax=266.97 (N.m) ứng với ne=637.8 (vòng/phút)
Đặc tính công suất và mô men của trục ra biến mô không theo đường cong đều vì biến mô có sự trượt trong lúc hoạt động.
2.6. Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất
Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng như bảng 2.10.
Lập đồ thị cân bằng công suất ô tô: Như hình 2.6.
2.7. Đồ thị nhân tố động lực học ô tô
Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô.
Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngoài D = f(v).
Nhận xét:
+ Dạng của đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo Pk = f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn.
+ Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max ở từng tay số) thì ôtô chuyển động ổn định, vì trong trường hợp này thì sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm và nhân tố động lực học D tăng. Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i là vùng làm việc không ổn định ở từng tay số của ôtô.
+ Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lớn nhất của đường: D1 max = ψ max
2.9. Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc
- Biểu thức xác định thời gian tăng tốc.
- Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2.
Lập bảng tính giá trị 1/j theo v.
Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị 1/j = f(v).
* Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô:
Xác định Vimax theo phương pháp giải tích:
- Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốc tại thời điểm chuyển số(Vmax)
- Thời gian tăng tốc:
Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao là tại Vmax của từng tay số.
- Quãng đường tăng tốc:
Ta có :
Si = Fsi
Với : Fsi– là phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1 ; t = t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc.
Từ công thức trên Lập bảng tính giá trị độ giảm vận tốc của ô tô như bàng 2.15.
Xây dựng đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc dựa vào bảng giá trị ở dưới như hình 2.10.
Nhận xét:
- Thời gian để ô tô đạt vận tốc v= 39.13 (m/s) là t = 39.36 (s)
- Quãng đường để ô tô đạt vận tốc v= 39.13 (m/s) là S = 1470.99 (m)
KẾT LUẬN KIỂM NGHIỆM
Tính toán kiểm nghiệm động lực học chuyển động thẳng của ô tô Toyota Yaris sử dụng hộp số tự động U340E cho thấy kết quả phù hợp với thông số của nhà sản xuất để đảm bảo cho xe vận hành an toàn, hiệu quả.
CHƯƠNG 3
HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E TRÊN Ô TÔ TOYOTA YARIS
3.1. Những chú ý khi sử dụng hộp số tự động U340E
3.1.1. Chú ý khi vận hành
Một số nguyên nhân có thể làm giảm tuổi thọ của nó như: Lái xe ép số dẫn đến dầu số nóng sẽ làm giảm độ nhớt, tăng hao mòn sẽ làm giảm tuổi thọ của HSTĐ. Chuyển tay số khi chưa dừng hẳn làm cho các lá côn bị trượt dẫn đến giảm tuổi thọ hoặc hỏng hộp số. Một số người lái xe thường mắc lỗi chuyển sang số P (đỗ) hay số R (lùi) khi xe chưa dừng hẳn.
Khi đỗ xe, nên để ở số P và kéo phanh tay. Khi lùi xe, giữ chân phanh khi cài số và duy trì tốc độ nhỏ nhất khi có thể, tại số tiến, trên những đoạn đường đông nên giữ ga đều tránh tăng giảm đột ngột vì như thế sẽ rất tốn nhiên liệu. Trong trường hợp đỗ dừng đèn đỏ, tài xế có thể về số N (số trung gian) và kéo phanh tay hoặc nhấn phanh chân.
3.1.2. Chú ý khi tháo lắp
Tất cả các chi tiết được tháo rời phải được rửa sạch và các đường dầu hoặc các lỗ phải được thổi thông bằng khí nén. Thổi khô các chi tiết bằng khí nén. Không bao giờ được dùng giẻ lau. Khi dùng khí nén, để tay cách xa người để tránh dầu ATF hay dầu hỏa phụt ra tình cờ lên mặt. Chỉ dùng dầu hộp số tự động hay dầu hỏa khuyên dùng để rửa sạch chi tiết. Sau khi làm sạch, các chi tiết phải được sắp xếp theo đúng thứ tự để tiện cho việc kiểm tra, sửa chữa và lắp lại.
1. Khi tháo rời thân van, các lò xo của van nào phải khớp với van đó.
2. Các đĩa ma sát mới của phanh, li hợp được dùng để thay thế phải được ngâm trong ATF ít nhất 15 phút trước khi lắp lại.
3. Tất cả phớt, gioăng chữ O, các đĩa ma sát, các đĩa thép của ly hợp, các chi tiết quay, các bề mặt trượt phải được bôi dầu ATF trước khi lắp lại.
6. Chắc chắn rằng các đầu của phanh hãm không gióng thẳng với một trong các rãnh cắt và phải được lắp vào đúng rãnh.
7. Khi thay thế bạc bị mòn, cụm chi tiết lắp liền với bạc cũng phải được thay thế.
3.2. Chẩn đoán kỹ thuật hộp số tự động U340E
3.2.1. Kiểm tra và điều chỉnh sơ bộ
Trong rất nhiều trường hợp, có thể giải quyết hư hỏng một cách đơn giản qua việc kiểm tra và tiến hành các công việc điều chỉnh cần thiết. Do đó cần phải thực hiện kiểm tra và điều chỉnh sơ bộ trước khi chuyển sang các bước tiếp theo. Việc kiểm tra và điều chỉnh sơ bộ giúp ta khắc phục những sự cố nhỏ và chẩn đoán các hư hỏng trước khi chuyển sang bước thử. Do đó rút ngắn được thời gian sửa chữa và tạo điều kiện cho các phép thử được chính xác.
* Các phép thử khác:
a) Thử khi dừng xe
Phép thử này dùng để kiểm tra tính năng toàn bộ của động cơ và hộp số (các li hợp, phanh và bộ truyền bánh răng hành tinh). Phép thử này được thực hiện bằng cách để cho xe đứng yên, sau đó đo tốc độ động cơ trong khi chuyển số đến dãy “D” hoặc “R” và nhấn hết bàn đạp ga xuống.
Đo tốc độ chết máy:
+ Chặn các bánh xe trước và sau
+ Nối đồng hồ đo tốc độ vào hệ thống đánh lửa.
+ Kéo hết phanh tay lên.
Đánh giá:
Nếu tốc độ chết máy là giống nhau ở cả hai dãy mà các bánh xe sau không quay nhưng thấp hơn giá trị tiêu chuẩn:
+ Công suất ra của động cơ có thể không đủ.
+ Khớp một chiều của Stator có thể không hoạt động hoàn hảo.
+ Nếu tốc độ chết máy trong dãy “D” lớn hơn so với tiêu chuẩn:
+ Áp suất chuẩn có thể quá thấp.
b) Thử thời gian trễ
Phép thử này đo khoảng thời gian trôi qua cho đến khi cảm thấy va đập khi cần chọn số được chuyển từ dãy “N” đến dãy “D” hoặc “R”. Mục đích của phép thử này là dùng để kiểm tra các hư hỏng như: mòn các má li hợp và phanh, chức năng của mạch thuỷ lực, …
Nếu chuyển cần số trong khi xe đang chạy không tải, sẽ có một khoảng thời gian trễ nhất định trước khi có thể cảm thấy chấn động. Nó được sử dụng để kiểm tra tình trạng của li hợp số truyền thẳng, li hợp số tiến, phanh số lùi và số một.
Đo thời gian trễ:
+ Kéo hết phanh tay lên.
+ Khởi động động cơ và kiểm tra tốc độ không tải
+ Chuyển cần số từ vị trí “N” sang vị trí “D”. Dùng đồng hồ bấm giờ, đo thời gian từ lúc chuyển cần số cho đến khi cảm thấy có chấn động. Thời gian trễ nhỏ hơn 1,2 giây.
c) Thử áp suất dầu
Phép thử này đo áp suất li tâm tại một tốc độ xe nhất định, áp suất chuẩn tại tốc độ động cơ nhất định. Nó được dùng để kiểm tra hoạt động của từng van trong hệ thống điều khiển thuỷ lực cũng như kiểm tra sự rò rỉ dầu.
Đo áp suất chuẩn:
+ Kéo hết phanh tay lên và chèn 4 bánh xe lại.
+ Khởi động động cơ và kiểm tra tốc độ không tải.
+ Nhấn mạnh bàn đạp phanh bằng chân trái và chuyển cần số về “D”.
+ Đo áp suất chuẩn khi động cơ chạy không tải.
Đánh giá:
+ Nếu áp suất li tâm không đúng:
+ Áp suất chuẩn có thể không đúng.
+ Có thể rò rỉ dầu trong mạch áp suất li tâm
2.2.2. Đọc mã chẩn đoán
ECU động cơ và ECT được trang bị một hệ thống tự chuẩn đoán bên trong, cho phép KTV dễ dàng nhanh chóng phát hiện các bộ phận or các mạch trục trặc trong khi chẩn đoán hư hỏng.
ECU phát hiện trục trặc sẽ tiến hành chẩn đoán và ghi trong bộ nhớ.
Khi một trục trặc được lưu giữ trong hệ thống bộ nhớ của ECU thì nó sẽ được giữ ở đó cho đén khi triệt tiêu sau khi sự cố được xử lí.
3.4. Tháo lắp hộp số U340E
3.4.1. Quy trình tháo hộp số U340E
Quy trình tháo hộp số U340E như bảng 3.1.
3.4.2. Quy trình lắp hộp số U340E
Quy trình lắp ngược lại với quy trình tháo, chú ý:
+ Luôn dùng các gioăng đệm mới.
+ Khi lắp các cảm biến không dùng lại các vòng đệm chữ O.
+ Trước khi lắp bôi trơn đệm chữ O bằng dầu chuyên dùng.
+ Khi lắp các giắc nối chú ý nghe tiếng kêu nhỏ cho biết giắc đã được hãm.
+ Cẩn thận không được làm cong hay hỏng các ống.
- Điều chỉnh công tắc vị trí đỗ xe/ trung gian.
Nới lỏng 2 bu lông của công tắc vị trí P/N và đặt cần số ở số N.
Gióng thẳng đường chuẩn số trung gian với rãnh công tắc.
Giữ công tắc đúng vị trí và siết chặt bu lông.
Sau khi điều chỉnh kiểm tra lại.
Kéo phanh tay và bật khóa điện đến vị trí ON.
- Kiểm tra vị trí cần số.
Khi chuyển cần số từ P đến R với khóa điện ON và đạp phanh, chắc chắn rằng cần chuyển số chuyển động êm và chính xác vào đúng vị trí số.
Khởi động động cơ và chắc chắn rằng xe chạy về phía trước sau khi chuyển cần số từ N đến D, và xe lùi sau khi chuyển đến số R.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
※ Kết luận:
Sau thời gian học tập tại Khoa Ô tô, cũng như thời gian được thực tập kỹ thuật tại xưởng của trường, kết thúc khoá học em đã lựa chọn đề tài theo chuyên ngành ô tô để nghiên cứu và làm Đồ án tốt nghiệp cho mình.
Tên đề tài: “Nghiên cứu, khai thác hộp số tự động U340E trên ô tô Toyota Yaris”. Với những kiến thức đã học, thông tin và các tài liệu thu thập được trong thời gian thực tập và quá trình trực tiếp lái xe, cộng với sự hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Tiến sĩ. ……………., cùng các thầy giáo trong khoa, qua sự nỗ lực cố gắng của bản thân em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp về đề tài của mình. Với các nội dung công việc đã được thực hiện và đưa vào nội dung từng chương trong đồ án này.
※ Kiến nghị:
Do các nguyên nhân khách quan và chủ quan, đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nhất định về mặt nội dung hoặc hình thức trình bày, rất mong được sự thông cảm, giúp đỡ, chỉ bảo của quý thầy giáo.
Một lần nữa em xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn : Tiến sĩ. ……………., cùng quý thầy giáo trong Khoa./.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
…………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
※ Tiếng Việt:
1. Cấu tạo ô tô quân sự, Vũ Đức Lập - Phạm Đình Vi, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội, 1995.
2. Lý thuyết ôtô quân sự, Vũ Đức Lập - Nguyễn Phúc Hiểu, NXB Quân đội nhân dân, 2002.
3. Lý thuyết – Kết cấu ô tô, Nguyễn Khắc Chanh, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự, TP. Hồ Chí Minh, 2010.
4. Cơ học kỹ thuật, Đỗ Sanh, NXB Giáo dục, 2008.
5. Kết cấu tính toán ô tô quân sự, HVKTQS, 2018.
6. Hướng dẫn sử dụng ô tô Toyota Camry
※ Tiếng Anh:
1. The multibody systems approach to vehicle dynamics, Michael Blundell - Damian Harty, Würzburg, CHLB Đức, 2004.
2. Autodesk Inventor® programming fundamentals with iProperties, Brian Ekins, Autodesk.Inc, 2020.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"