Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chỗ ngồi bố trí song song

Chia sẻ: liemthanh

Báo cáo này trình bày phương án lựa chọn, thiết kế hệ thống truyền lực kiểu song song cho xe ô tô có hai nguồn động lực dẫn động (còn gọi là xe Hybrid). Nếu như đề tài này hoàn thành thì ta có thể chọn được một hệ thống truyền lực thích hợp. Sau đó chúng ta tính toán các hệ thống tiếp theo để tiến tới sản xuất một mẫu xe Hybrid 4 chỗ ngồi có hiệu suất sử dụng năng lượng cao, mức...

Nội dung Text: Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chỗ ngồi bố trí song song

www.oto-hui.com
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO Ô TÔ HYBRID
BỐN CHỖ NGỒI BỐ TRÍ SONG SONG
(DESIGNING TRANSMIT FORCE SYSTEM FOR HYBRID PARALLEL
ARRANGE FOUR SEAT AUTOMOTIVE)

SVTH: ĐOÀN XUÂN BIÊN
Lớp: 03C4A, trường Đại học Bách Khoa
GVHD: ThS: LÊ VĂN TỤY
Khoa Cơ Khí Giao Thông, trường Đại học Bách Khoa

TÓM TẮT
Báo cáo này trình bày phương án lựa chọn, thiết kế hệ thống truyền lực kiểu song song cho xe
ô tô có hai nguồn động lực dẫn động (còn gọi là xe Hybrid). Nếu như đề tài này hoàn thành thì
ta có thể chọn được một hệ thống truyền lực thích hợp. Sau đó chúng ta tính toán các hệ
thống tiếp theo để tiến tới sản xuất một mẫu xe Hybrid 4 chỗ ngồi có hiệu suất sử dụng năng
lượng cao, mức độ phát ô nhiểm thấp, kiểu dáng và giá cả phù hợp với người tiêu dùng.
SUMMARY
This report presents project selective and design transmit force system parallel kind for
automotives have two source dynamic conducting rough (Hybrid). If this topic is perfect, we
can select a transmit force system appropriate. Apter, we calculate systems continue, progress
products a vehicle specimen Hybrid four seat has efficient used hight energy, deliver level low
pollution, configuration and price accord with consume people


1. Mở đầu
1.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài "thiết kế hệ thống động lực ô tô lai điện nhiệt bốn chỗ ngồi" là bước khởi đầu
mà tiếp theo là thiết kế hoàn chỉnh và chế tạo một ô tô mới tại Việt Nam với mục tiêu hướng
tới là:
+ Nâng cao điều kiện sống của người dân.
+ Giảm sự phát xạ khí CO2, NOx, CO, HxCy.... Như vậy sẻ tiết kiệm được nhiên liệu
truyền thống, giảm ô nhiễm môi trường, hơn nữa loại xe mới này đạt được hiệu suất nhiên liệu
cao hơn so với ô tô truyền thống.
+ Tạo ra mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi thế cạnh tranh lớn.
+ Phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam.
1.2. Xu thế phát triển ô tô
Ä tä sinh thaïi

Pile
nhiãn liãûu


Cäng nghãû HYBRID



GDI-Stratified



Com mon
GDI raid



Âäüng cå khê Âäüng cå Âäüng cå Âäüng cå
thiãn nhiãn xàng Diesel âiãûn



Så âäö xu thãú phaït triãøn ä tä saûch


6
www.oto-hui.com
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


2. Nội dung
2.1. Phân tích phương án, chọn kiểu truyền động
2.1.1. Truyền động kiểu bánh răng hành tinh có motor phụ.
Bäü baïnh ràng haình tinh


Maïy phaït
Bäü
ly håüp
Khoïa

Âäüng cå nhiãût
Bäü âiãöu khiãøn
âäüng cå âiãûn




Motor



Bäü âiãöu khiãøn
âäüng cå âiãûn



Bäü àõc quy


Hệ thống này có nhược điểm là kết cấu và điều khiển phức tạp, mặt khác ở chế độ
truyền động song song nó sẻ có bất lợi trong việc hoạt động hiệu suất cao và phát ra công suất
tối ưu một cách liên tục.
2.1.2. Truyền động kiểu bánh răng hành tinh đơn.
Phanh daíi 2
Bäü Baïnh xe chuí âäüng
Phanh daíi 1 àõc quy
Ly h?p n?i Bäü âiãöu
Z2
Z3 khiãøn âäüng
R2 cå âiãûn
R3 1
2 Z1
2 1 Âäüng
R1 cå âiãûn
2 1 3
Khoïa vi sai
Häüp säú
Z4

3

Så âäö hãû thäúng truyãön læûc kiãøu hãû baïnh ràng haình tinh âån
2.1.3. Hệ thống truyền lực với stator motor di chuyển tự do trong giới hạn.
Ta thấy rằng giữa hệ bánh răng hành tinh đơn và mô tơ điện có stator quay trong giới
hạn có đặc trưng về vận hành và điều khiển giống nhau. Tuy nhiên thiết kế hệ thống với hệ
bánh răng hành tinh đơn là dể hơn, êm dịu hơn với tỉ số truyền bánh răng R, nên có thể chọn
phương án này. Thêm nữa, tỉ số truyền bánh răng như thế này có thể tăng mô men mô tơ. Mặt
khác, một mô men mô tơ thấp sẻ được yêu cầu để động động cơ và truyền một mô men lớn
đến vi sai cầu chủ động. Bộ kết hợp kiểu hệ bánh răng hành tinh có ưu điểm nổi bật là bảo
đảm tính linh hoạt về phương diện tốc độ từ hai nguồn động lực truyền động kết hợp đồng
thời. Điều này cho phép tránh được hiện tượng cưỡng bức tốc độ của một trong hai nguồn do
tốc độ làm việc khác nhau từ hai nguồn động lực (1) và (2).



7
www.oto-hui.com
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008



Batteries



Motor
controller




Transmission
Engine
(gear box)



Lock
Clutch 1 Motor rotor
Clutch 2 Motor stator

FIGURE 9.18
Series - parallel mild hybrid electric drive train with a floating stator motor


Hệ thống truyền lực với stator tự do
3. Kết quả và tính toán
Như vậy nội dung thiết kế là: Thiết kế, tính toán hệ thống truyền lực kiểu hệ bánh răng
hành tinh đơn cho ô tô Hybrid 4 chỗ ngồi bố trí song song.
3.1. Tính chọn động cơ điện, động cơ xăng và ắc quy
Qua tính toán: Nyc = 80 (KW).
3.1.1. Chọn động cơ điện.
Dựa vào website: hppt://www.metric mind.com.
Tên gọi: MES 200-175 to 200-250. Công suất: 30 (kw)
Mô men định mức: 100 (Nm). Số vòng quay định mức: 2850 (vg/ph)
Số vòng quay lớn nhất: 9000 (vg/ph). Khối lượng: 61 (kg)
Hiệu điện thế: 185 (V).
Cuong do dong dien
Dac tinh hieu suat Dac tinh mo men
Dac tinh cong suat
180 35
Linear (Cuong do dong
KW




100 200
dien) P = 30.23
160
Batt Curr A




Linear (Cuong do dong




Torque Nm
30
Motor Eff %




90 180
p




P = 0.0099n + 0.0234 dien)
Linear (Dac tinh cong
Output




140
suat) 80 160
I = 0.0014n + 138.34
Linear (dac tinh cong 25
120 suat) 70 140


100 20 60 120

P= 0.0442n + 13.828 50 100
80 15
40 M = 96,957 80
60
10 30 60
40
20 40
5 M = 235182n-0.9761
20 10 20

0 0 0 0
0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600 10400 0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600
Speed RPM speed RPM


Đặc tính công suất ra và cường Đặc tính hiệu suất và mômen
độ dòng điện theo số vòng quay của động cơ điện
Nhận xét:
a) Đặc tính công suất: b) Đặc tính mô men:
* Với giá trị của n từ 400 đến 2960(vg/ph), P * Với giá trị của n từ 200 đến 2960 (vg/ph), M
tăng nhanh. = const. Tiếp tục tăng n, M giảm dần.
* Với giá trị của n từ 2960 đến 10000
(vg/ph), P = const.


8
www.oto-hui.com
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


3.1.2. Chọn động cơ xăng.
Tham khảo dãy công suất tiêu chuẩn của động cơ thì động cơ xăng thuộc loại Macovac
2136, công suất 50 (kw), khối lượng 160 (kg), tốc độ định mức 4700 (vg/ph).
60000 140
Me = -0.0004.We 2 + 0.2064.We + 101.59

120




Me (Nm )
Ne (W)
50000


100
40000

80
30000

Ne = -0.1342.We 2 + 178.9.We - 4290 60

20000
40

10000
20


0 0
0 100 200 300 400 500 600
We (ra d/s)

Đặc tính ngoài động cơ xăng
* Nhận xét: Đặc tính ngoài giống đặc tính lý thuyết.
3.1.3. Tính chọn ắc quy.
a. Tính chọn ắc quy.
Ta thấy tại giá trị công suất định mức của động cơ điện Pm=30 (KW), cường độ dòng
điện có giá trị I =144,1(A).
Chọn sơ bộ số giờ xe chạy hết bình là 2h, khi đó dung lượng của ắc quy là:
Dung lượng phóng : Qp = Ip . tp = 144,1.2 = 288,2 (Ah).
Vì dung lượng ắc quy được sản xuất theo tiêu chuẩn, và với hiệu điện thế của động cơ
điện là 185 (V), chọn loại ắc quy NHW11 ở dạng cell có thông số kỹ thuật của mỗi ô như sau :
- Dung lượng mỗi cell : 6,5 (Ah); Hiệu điện thế mỗi cell : 1,2(V)
185
Số cell cần thiết : x = = 154 cell. Các cell này phải mắc nối tiếp.
1,2
Với 154 cell : E = 154.6,5 =1001 (Ah).
E 1001
Số giờ thực tế xe chạy hết bình là:t =   3,5 (h).
Q p 288,2
3.1.4. Đặc tính của xe Hybrid thiết kế.
8000 0.6

7000 P k1
P k (N)




0.5
P k2
6000 D1
P k3
0.4 D2
5000 P k4
D3
P kh1 D4
4000
P kh2 0.3 Dk h1
3000 P kh3 Dk h2
Dk h3
P kh4 0.2
2000 Dk h4
Pc Dd
1000 P kd 0.1

0
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
V (m /s) V (m /s)


Đặc tính lực kéo Pk tổng Đặc tính nhân tố động lực
hợp của xe Hybrid thiết kế. kết hợp của xe Hybrid thiết kế


9
www.oto-hui.com
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


* Nhận xét: Hai đặc tính này có dạng giống nhau và đảm bảo tốt tính năng của xe thiết kế.
3.1.5. Tổng hợpcác thông số động học của ô tô
Thông số Đơn vị đo Giá trị
Vận tốc cực đại của xe (Km/h) 160
Độ dốc cực đại xe có thể vượt qua (0 ) 23,350
Quảng đường tăng tốc từ 0 ÷ 160(Km/h) (m) 317,36
3.2. Thiết kế bộ truyền động kết hợp kiểu hệ bánh răng hành tinh
3.2.1. Tỷ số truyền lực chính io.
 . .R 492,183.0,35
i0  2 n n bx   3,6 . Chọn i0 = 4
Vmax 44,44
3.2.2. Số răng của các bánh răng của hệ hành tinh.
Từ các điều kiện ăn khớp của cơ cấu hành tinh:
 Zb
i ac  1
 Za
Z  Z  Z  Z
 b v a v

Và điều kiện nguyên cùng chẵn hoặc cùng lẻ (Zb - Za) = 2Zv ta giải ra được số răng của
các bánh răng cơ cấu hành tinh như sau:
Za = 20;Zb = 80; Zv = 30; Za = 20; Zb = 80; Zv = 30
3.2.3. Các kích thước cơ bản của hệ bánh răng hành tinh.
m( Z a  Z v ) m( Z b  Z v )
Khoảng cách trục : Aht    Aht= 62,5 [mm].
2 2
m.Z a 2,5.20 m.Z b 2,5.80
R1 = = = 25 [mm]; R2= = = 100 [mm]
2 2 2 2
m.Z v 2,5.30
Rv = = = 37,5 [mm]
2 2
3.3. Thiết kế, lắp đặt các hệ thống động lực trên ô tô
5




Sơ đồ bố trí lắp đặt thiết bị động lực trên xe:
1. Động cơ LPG; 2. Bình chứa nhiên liệu LPG;
7 3. Bộ nguồn ắc quy; 4. Bộ điều khiển động cơ
4
và rơle điện từ; 5. Ghế ngồi; 6. Động cơ điện; 7.
Bộ phân chia công suất kiểu hệ bánh răng hành
6
tinh.


1

2
3




10
www.oto-hui.com
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


4. Kết luận và đề nghị
4.1. Kết luận
Đề tài này đề cập đến một mẫu ô tô rất mới, phù hợp với xu thế phát triển và điều kiện
sử dụng ở các đô thị Việt Nam.. Đây là một đề tài hoàn toàn khả thi, góp phần thúc đẩy sự ra
đời ô tô lai ở Việt Nam nhằm nâng cao tiện nghi cuộc sống, giảm ách tắc giao thông và đặc
biệt là giảm ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo thêm động lực thúc đẩy phát triển nền công
nghiệp ô tô nước nhà.

4.2. Đề nghị
Đề tài này do chịu sự giới hạn về thời gian và nội dung nên nó chỉ đảm trách một phần
trong nhiều công việc để thiết kế, hoàn thiện một chiếc xe lai Hybrid. Đây chỉ là đề tài mở đầu
và đặt nền móng cho các công việc tiếp theo. Theo em, các đề tài cần thực hiện sau luận văn
này là :
- Cải tạo động cơ xăng thành động cơ sử dụng LPG.
- Thiết kế hệ thống điện và điện tử.
- Thiết kế hệ thống phanh, hệ thống lái và hệ thống treo.
- Thiết kế công nghệ sản xuất.
Như vậy tổng cộng có 5 đề tài nhỏ trong một đề tài lớn là “Thiết kế và chế tạo ô tô lai
điện nhiệt bốn chỗ ngồi ”, một đề tài kỹ thuật rất hữu ích và rất khả thi ở nước ta.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] BÙI VĂN GA: Nghiên cứu hệ thống động lực cho ô tô Hybrid. Đại học Đà nẵng - 2005.
[2] NGUYỄN TRỌNG HIỆP, NGUYỄN VĂN LẪM: Thiết kế chi tiết máy. Nhà xuất bản
Giáo dục - 1998.
[3] LÊ VĂN TỤY: Giáo trình thiết kế ô tô. Đại học Đà Nẵng-2006.
[4] MEHRDAD EHSANI, YIMIN GAO, SEBASTIEN E. GAY, AND ALI EMADI: Modern
Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles.
[5] Website: hppt://www.dc-motors.globalspec.com.
[6] Website: hppt://www.toyota.com.




11
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản