ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTAA343F

Hộp số tự động sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe là một trong sốnhững hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô, vì những tiện ích mà nó mang lại khi sử dụng.. Để

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THI CÔNG

MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A343F

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THI CÔNG

MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A343F

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Họ tên sinh viên: 1 Nguyễn Hữu Tuấn MSSV: 15145406

(E-mail: 15145406@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0392286456)

2 Nguyễn Duy Hùng MSSV: 15145251

(E-mail: 15145251@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0375156737)

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

1 Tên đề tài

NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNGTOYOTA A343F

2 Nhiệm vụ đề tài

Thực hiện và nộp báo cáo về đề tài đồ án đã đăng ký gồm các phần chính:

● Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

● Chương 2: Tổng quan về hộp số tự động

● Chương 3: Khảo sát hộp số tự động A343F

● Chương 4: Giới thiệu, thiết kế mô hình và thi công hệ thống điều khiển hộp số tựđộng A343F.

● Chương 5: Vận hành mô hình và ứng dụng

● Chương 6: Kết luận và kiến nghị

3 Sản phẩm của đề tài: Bản báo cáo đồ án: “NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNHHỘP SỐ TỰ ĐỘNGTOYOTA A343F.” và phần thuyết trình cùng file powerpoint tươngứng

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 15/04/2019.

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 19/07/2019.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC 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 môn Khung gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Tuấn MSSV: 15145406 Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Duy Hùng MSSV: 15145251 Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F. Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫn: GVC.Ths Thái Huy Phát Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án:

(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu

có thể tiếp tục phát triển)

2.3 Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (Nếu có):

3 Đánh giá

tối đa

Điểm đạt được

1 Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

mục

10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội,…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần,

hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng

buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC 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 môn Khung gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Tuấn MSSV: 15145406 Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Duy Hùng MSSV: 15145251 Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F.

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án:

(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu

có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

6 Đánh giá:

TT Mục đánh giá Điểm

tối đa

Điểm đạt được

1 Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

mục

10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội,…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc

thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F

Họ và tên Sinh viên 1 Nguyễn Hữu Tuấn MSSV: 15145406

2 Nguyễn Duy Hùng MSSV: 15145251Khóa: 2015

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phảnbiện và các thành viên trong hội đồng bảo về Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúngtheo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Khoa Cơ khí động lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuậtThành phố Hồ Chí Minh, cùng với sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn ThS Thái HuyPhát, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án với đề tài “Nghiên cứu thi công mô hình hộp số

Thời gian làm đề tài tốt nghiệp vừa qua thực sự là khoảng thời gian giúp chúng em

ôn tập và cũng cố lại các kiến thức các kiến thức đã được các thầy cô truyền đạt, bêncạnh đó tích lũy thêm các kiến thức mới

Trong quá trình làm đề tài, do hạn chế trong kinh nghiệm và trình độ chuyên môn,thời gian thực hiện có hạn nên sai sót là không thể tránh khỏi nên nhóm rất mong sẽ nhậnđược sự đóng góp ý kiến của Thầy Cô và các bạn

Sau cùng, nhóm chúng em xin kính chúc quý Thầy, cô dồi dào sức khoẻ, giữ vữngniềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh truyền đạt tri thức cho các thế hệ mai sau

Trân trọng!

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019

Nhóm sinh viên thực hiện

TÓM TẮT

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trongcuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô đượctích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản suất với chiều hướng ngàycàng tăng Hộp số tự động sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe là một trong sốnhững hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô, vì những tiện ích

mà nó mang lại khi sử dụng Việc nghiên cứu hộp số tự động sẽ giúp chúng ta nắm bắtnhững kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiếnchúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiêncứu trong quá trình học tập và công tác

Ở nước ta, hộp số tự động xuất hiện từ khoảng những năm 1990 trên các xe nhập

về từ nước ngoài Hiện nay, ngoài một phần lớn các xe nhập cũ đã qua sử dụng, một sốloại xe được lắp ráp trong nước cũng đã trang bị hộp số tự động ngày càng phổ biến.Trong các ngành công nghiệp thì công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp

có tiềm năng ở nước ta Do sự tiến bộ về khoa học kĩ thuật ngành công nghiệp ô tô đã cho

ra đời hộp số tự động từ những năm 1977 Hộp số tự động đã có nhiều cải tiến về mẫu

mã, kiểu dáng cũng như chất lượng nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ và đảm bảo antoàn tiện ích cho người sử dụng trong quá trình sang số êm hơn mà người lái khi sang sốkhông cần nhiều thao tác, những ưu điểm trong thiết kế giúp công suất hộp số tăng lên,khả năng tăng tốc của xe cũng tăng Cũng như hộp số cơ khí hộp số tự động cho phépnhận công suất động cơ ở một phạm vi nhất định ở đầu vào nhưng ở đầu ra hộp số tựđộng cung cấp cho nhu cầu chủ động một phạm vi tốc độ lớn hơn Hộp số tự động sửdụng hệ thống bánh răng ăn khớp sẵn để lợi dụng hiệu quả của động cơ và giúp động cơcung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợp nhất theo chế độ tải trọng của xe và theo ýmuốn người vận hành

Do vậy nhu cầu học tập, sửa chữa và bảo dưỡng là rất lớn Để sử dụng và khaithác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của hộp số tự động nói chung và hộp số tựđộng số điều khiển bằng điện tử, việc nghiên cứu và nắm vững hộp số tự động là cầnthiết Dựa trên mô hình cũ sẵn có và các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu

của đề tài, tiến hành khảo sát nguyên lý làm việc của hộp số tự động, của các cụm chitiết, giải thích

bản chất của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của hộp số tự động, làm cơ

sở cho quá trình thiết kế và thi công mô hình

Chúng em chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰĐỘNG TOYOTA A343F.” với hy vọng rằng mô hình này có thể giúp sinh viên nắm rõnguyên lý hoạt động của hộp số đồng thời suy nghĩ hướng phát triển mới cho hệ thốngđiều khiển hộp số Góp phần nâng cao chất lượng sinh viên đầu ra để phục vụ cho sự pháttriển của nền công nghiệp Ô tô hiện đại

Với thời gian gần 4 tháng nghiên cứu và thi công thiết kế mô hình, chúng em đãhoàn thành được nhiệm vụ đề tài đặt ra Sản phẩm hoàn thiện gồm:

Một mô hình hộp số tự động A343F hoàn chỉnh có khả năng vận hành hiển thị đầy

đủ thông tin trên bảng điều khiển

Một tập thuyết minh, nội dung được thể hiện rõ qua 6 chương gồm:

● CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

● CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

● CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F

● CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THI CÔNG HỆTHỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F

● CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH MÔ HÌNH VÀ ỨNG DỤNG

● CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trong quá trình làm việc có những mặt hạn chế về tài liệu cũng như kiến thức vìthế đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý Thầy, Cô và các bạn sinhviên thông cảm và góp ý để đề tài chúng em được hoàn thiện hơn Chúng em NguyễnHữu Tuấn và Nguyễn Duy Hùng , xin chân thành cảm ơn!

2.1 Lịch sử phát triển của hộp số tự động: 4

2.2.1 Vì sao phải dung hộp số tự động: 6

2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động: 112.5 Các tay số và tình huống sử dụng các tay số trong hộp số tự động: 13

3.1 Giới thiệu chung về hộp số tự động A343F: 15

3.1.6 Khớp một chiều: 22

3.1.8.1 Các bộ truyền hành tinh trước và sau: 263.1.8.2 Hoạt động của bộ truyền hành tinh 26

3.1.9.2.2 Dòng truyền công suất khi các ly hợp hoạt động: 313.1.10 Các phanh sử dụng trong hộp số 32

3.2.2.2.6 Dãy “L” số 1, phanh bằng động cơ: 46

3.3 Hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử ở hộp số tự động A343F: 49

3.3.1.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển điện tử 51

3.3.1.2.1 Cảm biến vị trí cánh bướm ga (TPS): 513.3.1.2.2 Cảm biến tốc độ xe (VSS) và Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS) : 533.3.1.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (THW): 553.3.1.2.4 Cảm biến vị trí cần số (TR): 563.3.1.2.5 Công tắc chọn chế độ hoạt động: 57

3.3.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thủy lực: 663.3.2.2 Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển thủy lực: 67

3.3.2.2.10 Van điều biến bướm ga 74

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THI CÔNG ĐIỀU KHIỂN HỘP

4.1 Giới thiệu, thi công cơ khí mô hình hộp số tự động A343F: 77

4.1.1.1 Ý tưởng thi công phần cơ khí: 77

4.1.1.6 Đồng hồ báo áp suất khí nén: 824.1.2 Thi công phần cơ khí của hộp số tự động A343F: 834.1.2.1 Thiết kế và thi công khung đỡ hộp số 83

4.1.2.3 Thi công đưa đường khí nén vào hộp số 854.1.2.4 Thi công khóa biến mô thủy lực: 864.1.2.5 Thi công motor dẫn động và cơ cấu truyền động: 874.1.2.6 Thi công lắp đặt cơ cấu chuyển số, bàn đạp ga và các cảm biến: 874.1.2.7 Thi công lắp đặt cụm van solenoid và cụm dây dẫn khí nén 88

4.1.2.9 Thiết kế và thi công bảng hiển thị 904.1.2.10 Sơn mô hình và hoàn thiện phần cơ khí: 924.2 Thi công hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F: 924.2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển mô hình hộp số tự động A343F: 924.2.1.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển mô hình hộp số tự động 924.2.1.2 Ứng dụng thuật toán Fuzzy điều khiển mô hình hộp số tự động A343F:

………1024.2.1.2.1 Tổng quan về thuật toán Fuzzy logic: 1024.2.1.2.2 Điều khiển hộp số tự động bằng Fuzzy logic: 1024.2.1.2.3 Viết chương trình điều khiển hộp số tự động A343F: 1144.2.2 Thi công điều khiển điện tử cho mô hình hộp số tự động A343F: 120

4.2.2.2 LCD: gồm 6 leb 7 đoạn: 123

4.2.3 Thi công mạch điện cho mô hình: 124

4.2.3.2 Sơ đồ mạch điện tổng quát của mô hình hộp số tự động A343F: 1254.3 Nguyên lí làm việc của mô hình hộp số tự động A343F: 125

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

VIẾT TẮT

1 "2" Manual Second Tay số sử dụng khi chạy

đường bằng phẳng

2 "D" Drive Tay số sử dụng khi muốn

chuyển số một cách tựđộng

3 "L" Manual Low Tay số sử dụng khi chạy

đường dốc

4 "N" Neutral Tay số trung gian

5 "OD" Over Drive Tay số truyền tăng

12 ECU Electronic Controlled Unit Bộ điều khiển trung tâm

STT CHỮ

VIẾT

TẮT

13 FF Front-Wheell Drive Động cơ đặt trước, cầu trước

17 TPS Throttle Position Sensor Cảm biến vị trí bướm ga

18 THW Water Temperature Sensor Cảm biến nhiệt độ nước làm

mát

19 VSS Vehicle Speed Sensor Cảm biến tốc độ xe

Hình 3 4: Sơ đồ vị trí bánh bơm trong biến mô 19Hình 3 5: Sơ đồ vị trí bánh tuabin trong biến mô 20Hình 3 6: Sơ đồ vị trí lắp bánh phản ứng trong biến mô thủy lực 21Hình 3 7: Hình mô tả chức năng của bánh phản ứng 22Hình 3 8: Hoạt động của khớp một chiều dạng con lăn trong bánh phản ứng 23Hình 3 9: Hoạt động khớp một chiều trong bánh phản ứng 23

Hình 3 11: Điều khiển đóng khớp khóa biến mô 25Hình 3 12: Điều khiển nhả khớp khóa biến mô 25Hình 3 13: Sơ đồ giảm tốc của cụm bánh răng hành tinh 27Hình 3 14: Sơ đồ tăng tốc của cụm bánh răng hành tinh 28Hình 3 15: Sơ đồ đảo chiều quay của cụm bánh răng hành tinh 28

Hình 3 17: Dòng truyền công suất khi ly hợp C1hoạt động 31Hình 3 18: Dòng truyền công suất khi C2hoạt động 32Hình 3 19: Dòng truyền công suất khi cả hai ly hợp cùng hoạt động 32

Hình 3 21: Hoạt động của phanh ướt nhiều đĩa 35

Hình 3 23: Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A343F 37

Hình 3 24: Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F 39Hình 3 25: Mô hình hoạt động ở dãy “D” hoặc “2” số 1 41Hình 3 26: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số 2 42Hình 3 27: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số 3 43Hình 3 28: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số truyền tăng OD 44Hình 3 29: Mô hình hoạt động ở dãy “2” số 2 46Hình 3 30: Mô hình hoạt động ở dãy “L” số 1 47

Hình 3 32: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động A343F 50Hình 3 33: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động A343F 50Hình 3 34: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 52Hình 3 35: Cách gửi tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp 53Hình 3 36: Cảm biến tốc độ xe và cảm biến tốc độ trục thứ cấp 53Hình 3 37: Khi các tín hiệu tốc độ đều giống nhau 54Hình 3 38: Khi các tín hiệu tốc độ khác nhau 54Hình 3 39: Cách gửi tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 55Hình 3 40: Công tắc khởi động trung gian 56Hình 3 41: Công tắc chọn chế độ hoạt động 57Hình 3 42: Công tắc đèn phanh và mạch điện 58

Hình 3 45: Hệ thống điều khiển thời điểm chuyển số 61

Hình 3 47: Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng và tải nhẹ 63Hình 3 48: Sơ đồ khối điều khiển khóa biến mô 65

Hình 4 5:Khung được thiết kế trên phần mềm Catia 83

Hình 4 8: Thi công khoang các lỗ dẫn dầu 85Hình 4 9: Thi công taro tạo ren để dẫn các ống khí 86

Hình 4 11: Motor dẫn động và cơ cấu truyền động đến trục sơ cấp hộp số 87Hình 4 12: Cần chuyển số và cơ cấu cần dẫn khớp xoay 88Hình 4 13: Bàn đạp ga có gắn cảm biến vị trí bướm ga 88Hình 4 14: Cụm van solenoid điều khiển cấp khí nén 89Hình 4 15: Cụm dây dẫn khí nén đến các phanh và ly hợp 89

Hình 4 17: Bản thiết kế bảng hiển thị của mô hình trên phần mềm Corel 91Hình 4 18: Bảng hiển thị hoạt động thực tế của mô hình 91Hình 4 19: Mô hình trước và sau khi sơn khi sơn 92

Hình 4 26: Lưu đồ xuống số tại dải 2 99

Hình 4 45: Giao diện fuzzy logic với 2 tín hiệu đầu vào 115Hình 4 46: Giao diện fuzzy logic với tín hiệu đầu vào đầu ra đã đổi tên 116

Hình 4 57: Mạch điện điều khiển chính của mô hình 125Hình 4 58: Sơ đồ khối hoạt động của mô hình hộp số tự động A343F 126Hình 5 1: Mô hình hoàn thiện để vận hành 128

Hình 5 5: Mô hình hoạt động ở tay số 1 dải “D” 130Hình 5 6: Mô hình hoạt động ở tay số 2 dải “D” 131Hình 5 7: Mô hình hoạt động ở tay số 3 dải “D” 131Hình 5 8 Mô hình hoạt động ở tay số truyền tăng OD dải “D” 132Hình 5 9: Mô hình hoạt động khi OD OFF 132Hình 5 10: Mô hình hoạt động ở tay số 1 dải “2” 133Hình 5 11: Mô hình hoạt động ở tay số 2 dải “2” 133Hình 5 12: Mô hình hoạt động ở tay số 1 dải “L” 134

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1: Bảng các mốc thời gian trang bị hộp số tự động của TOYOTA 6Bảng 3 1: Mốc thời gian ứng dụng hộp số tự động A343F của TOYOTA 16Bảng 3 2: Chức năng của các chi tiết của bộ bánh răng hành tinh 37Bảng 3 3:Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” hoặc “2” số 1 41Bảng 3 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số 2 42Bảng 3 5 Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số 3 43Bảng 3 6: Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số truyền tăng OD 44Bảng 3 7: Tổng hợp hoạt động của các phanh và ly hợp trong hộp số tự động A343F 49Bảng 3 8: Bảng hoạt động của công tắc vị trí trung gian 57

Bảng 4 1: Bảng chi tiết các thiết bị trên mô hình 78

Bảng 4 3: Vị trí van solenoid điều khiển cấp khí nén đến các phanh và ly hợp 89Bảng 4 4: Bảng thông số chi tiết của Arduino Mega 2560 121

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Lý do chọn đề tài:

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trongcuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tôđược tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản suất với chiềuhướng ngày càng tăng Hộp số tự động sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe làmột trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ôtô, vìnhững tiện ích mà nó mang lại khi sử dụng Việc nghiên cứu hộp số tự động sẽ giúpchúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khaithác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tàiliệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác

Ở nước ta, hộp số tự động xuất hiện từ khoảng những năm 1990 trên các xe nhập

về từ nước ngoài Hiện nay, ngoài một phần lớn các xe nhập cũ đã qua sử dụng, một

số loại xe được lắp ráp trong nước cũng đã trang bị hộp số tự động ngày càng phổbiến Trong các ngành công nghiệp thì công nghiệp ô tô là một trong những ngànhcông nghiệp có tiềm năng ở nước ta Do sự tiến bộ về khoa học kĩ thuật ngành côngnghiệp ô tô đã cho ra đời hộp số tự động từ những năm 1977 Hộp số tự động đã cónhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng nhằm nâng cao hiệu suấtcủa động cơ và đảm bảo an toàn tiện ích cho người sử dụng trong quá trình sang số

êm hơn mà người lái khi sang số không cần nhiều thao tác, những ưu điểm trong thiết

kế giúp công suất hộp số tăng lên, khả năng tăng tốc của xe cũng tăng Cũng như hộp

số cơ khí hộp số tự động cho phép nhận công suất động cơ ở một phạm vi nhất định ởđầu vào nhưng ở đầu ra hộp số tự động cung cấp cho nhu cầu chủ động một phạm vitốc độ lớn hơn Hộp số tự động sử dụng hệ thống bánh răng ăn khớp sẵn để lợi dụnghiệu quả của động cơ và giúp động cơ cung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợpnhất theo chế độ tải trọng của xe và theo ý muốn người vận hành

Do vậy nhu cầu học tập, sửa chữa và bảo dưỡng là rất lớn Để sử dụng và khaithác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của hộp số tự động nói chung và hộp số

tự động số điều khiển bằng điện tử, việc nghiên cứu và nắm vững hộp số tự động là

cần

thiết Dựa trên mô hình cũ sẵn có và các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiêncứu của đề tài, tiến hành khảo sát nguyên lý làm việc của hộp số tự động, của các cụmchi tiết, giải thích bản chất của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động củahộp số tự động, làm cơ sở cho quá trình thiết kế và thi công mô hình.

Vì những lý do trên nhóm em chọn đề tài "NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNHHỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F" để làm đề tài tốt nghiệp

1.2 Ý nghĩa của đề tài:

Đề tài giúp sinh viên củng cố,tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành tronghọc tập cũng như ngoài thực tế xã hội Đề tài còn để cho sinh viên khoa cơ khí độnglực và những người muốn tìm hiểu về chuyên ngành ô tô được hiểu rõ hơn

Từ những kết quả thu thập được giúp cho chúng em hiểu sâu hơn về hộp số tựđộng biết được nguyên lý, kết cấu, điều kiện làm việc và những hư hỏng thường gặp

từ đó được trang bị thêm kiến thức về hộp số tự động nói chung và từ những kết quảthu thập đó giúp cho các bạn học sinh, sinh viên khóa sau và những người muốn tìmhiểu về chuyên ngành ô tô có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý của hộp số tự động A343F

- Thi công thiết kế cho mô hình hoạt động

- Kiểm tra, đánh giá được tình trạng kĩ thuật, các thông số bên trong và các thông sốkết cấu của hộp số tự động

- Các thông số khi mô hình hoạt động phải hiển thị ra cho người xem thấy rõ

1.4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu:

- Đối tượng: Hộp số tự động A343F trên Toyota Fortuner

- Khách thể nghiên cứu: Hộp số tự động

1.5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Hộp số tự động A343F trên Toyota Fortuner

1.6 Nội dung nghiên cứu:

Nội dung nghiên cứu được trình bày qua 6 chương gồm:

● Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

● Chương 2: Tổng quan về hộp số tự động

● Chương 3: Khảo sát hộp số tự động A343F.

● Chương 4: Giới thiệu, thiết kế mô hình và thi công hệ thống điều khiển hộp số

tự động A343F

● Chương 5: Vận hành mô hình và ứng dụng

● Chương 6: Kết luận và kiến nghị

1.7 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thu thập thông tin

- Phương pháp tiếp cận thu thập thông tin

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp phi thực nghiệm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG.

2.1 Lịch sử phát triển của hộp số tự động:

Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã đượccác kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên rađời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động Việc điềukhiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp Tuy nhiên do chế tạo phứctạp 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 racác loại xe mới với hộp số tự động đi kèm Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triểnkhông 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 XX cụ thể như sau :

● Hộp số tự động (HSTD), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, rađời vào 1934 tại hãng Chysler Ban đầu HSTD sử dụng Ly họp thủy lực và Hộp sốhành tinh, điêu khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sangdùng 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 cấptrên 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 buýt với Biến mômen thủylực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khóp ngoài, kết cấu AT

● Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủylực 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) vớicác hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử (cũng là một dạngHSTD)

● Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho phép chuyển sốtheo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ băng chân ga) và tình huống mặtđường, HSTD có 8 số truyền Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD được gọi là hệthống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹthuật 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 tùythuộc vào ý thích của người sử dụng

Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng, cácnhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang sốbằng cần như hộp số thường

Xuất phát từ yêu cầu cần thiết bị truyền công suất lớn ở vận tốc cao để trang bị trêncác chiến hạm dùng trong quân sự, truyền động thủy cơ đã được nghiên cứu và sử dụng

từ lâu Sau đó, khi các hãng sản xuất ôtô trên thế giới phát triển mạnh và bắt đầu có sựcạnh tranh thì từ yêu cầu thực tế muốn nâng cao chất lượng xe của mình, đồng thời tìmnhững bước tiến về công nghệ mới nhằm giữ vững thị trường đã có cùng tham vọng mởrộng thị trường các hãng sản xuất xe trên thế giới đã bước vào cuộc đua tích hợp các hệthống tự động lên các dòng xe xuất xưởng như: hệ thống chống hãm cứng bánh xe khiphanh, hệ thống chỉnh góc đèn xe tự động, hệ thống treo khí nén, hộp số tự động, hệthống camera cảnh báo khi lùi xe, hệ thống định vị toàn cầu…Đây là bước tiến quantrọng thứ hai trong nền công nghiệp sản xuất ôtô sau khi động cơ đốt trong được phátminh và xe ôtô ra đời

Cho đến nửa đầu thập kỷ 70, hộp số được TOYOTA sử dụng phổ biến nhất là hộp

số thường Bắt đầu từ năm 1977 hộp số tự động được sử dụng lần đầu tiên trên xeCROWN và số lượng hộp số tự động được sử dụng trên xe tăng mạnh Ngày nay hộp số

tự động được trang bị thậm chí trên cả xe hai cầu chủ động và xe tải nhỏ của hãng Còncác hãng chế tạo xe khác trên thế giới như: HONDA, BMW, MERCEDES, GM,… Cũngđưa hộp số tự động áp dụng trên xe của mình ở gần mốc thời gian này

Trên bảng 2.1 là các mốc thời gian hãng TOYOTA trang bị hộp số tự động trên các

dòng xe

Bảng 2 1: Bảng các mốc thời gian trang bị hộp số tự động của TOYOTA

2.2 Các ưu điểm của hộp số tự động:

2.2.1 Vì sao phải sử dụng hộp số tự động:

Khi tài xế đang lái xe trang bị hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển

số để tăng hay giảm mômen kéo ở các bánh xe Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ khôngcó

đủ lực kéo để vượt chướng ngại ở số đang chạy, hộp số được chuyển về số thấp hơn bằngthao tác của người lái xe.

Vì lý do này nên điều cần thiết đối với người lái xe là phải thường xuyên nhận biếttải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Ở xe sử dụng hộp số tự độngnhững nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết vì việc chuyển đến số thích hợpnhất luôn được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ

và tốc độ xe

2.2.2 Các ưu điểm của hộp số tự động:

So với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm sau:

● Giảm mệt mỏi cho người lái qua việc loại bỏ thao tác ngắt và đóng ly hợp cùngthao tác chuyển số

● Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe

● Tránh cho động cơ và dẫn động khỏi bị quá tải vì ly hợp cơ khí nối giữa động cơ

và hệ thống truyền động theo kiểu cổ điển đã được thay bằng biến mô thủy lực có

hệ số an toàn cao hơn cho hệ thống truyền động ở phía sau động cơ

● Tối ưu hóa các chế độ hoạt động của động cơ một cách tốt hơn so với xe lắp hộp

số thường, điều này làm tăng tuổi thọ của động cơ được trang bị trên xe

2.3 Phân loại hộp số:

2.3.1 Theo hệ thống sử dụng 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 điềukhiển hoàn toàn bằng thủy lực, loại kia là điều khiển điện tử (ECT), nó sử dụng ECU đểđiều 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 cơkhí 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 cụmbánh răng hành tinh, do đó điều khiển thời điểm lên xuống số Nó được gọi là phươngpháp điều khiển thủy lực

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.

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 cácvan và hệ thống thủy 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.

Hình 2 1 Hai loại hộp số tự động được phân loại theo hệ thống sử dụng để điều khiển.

2.3.2 Theo vị trí đặt trên xe:

Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay điều khiển điện hộp số tự độngcòn được phân loại theo vị trí đặt trên xe và thông thường được chia làm 2 loại: các hộp

số sử dụng trên xe FF (động cơ đặt trước - cầu trước chủ động) và FR (động cơ đặt trước– cầu sau chủ động)

Các hộp số sử dụng trên xe FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên xe FR

do chúng được lắp đặt trong khoang động cơ

Các hộp số sử dụng cho xe FR có bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bênngoài, nhưng các hộp số sử dụng trên xe FF lại lắp ở bên trong Loại hộp số tự động sửdụng trên xe FF còn gọi là “Hộp số có vi sai”

Cả hai loại động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sauchủ động đều được xây dựng và phát triển trên các dòng xe du lịch đầu tiên khi yêu cầu

tự động hóa cho xe ôtô phát triển, nhưng hiện nay hộp số tự động còn được dùng cho cả

xe tải và xe có hai cầu chủ động

Hình 2 2: Sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe

a – Dẫn động cầu trước; b – Dẫn động cầu sau; 1 – Mặt trước; 2 – Cụm cầu và hộp số tự động; 3 – Trục dẫn động; 4 – Hộp số tự động; 5 – Trục các đăng; 6 – Truyền động cuối cùng của vi sai.