Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID

Chia sẻ: Thai Tang Nhan Nhan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

351
lượt xem 107
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bộ kết hợp bao gồm báng răng mặt trung tâm 1, bánh răng vệ tinh 2, vành răng bao 3, cần 5. Ngoài ra chúng ta còn có cặp bánh răng nối tiếp nguồn 2 với nguồn 1 số 4 và bộ khóa vi sai. Khi bộ khóa ở trạng thái khóa thì bộ truyền kết hợp vi sai trở thành bộ truyền kết hợp nối cứng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID

Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC: Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị STT Loại xe 1 Khách Ga Trọng lượng toàn bộ 2 5800 KG nE Số vòng quay của động cơ nhiệt 3 4000÷5000 Vòng/phút Số vòng quay của động cơ điện nM 4 1/3*nE Vòng/phút Rbx Bán kính làm việc bánh xe 5 0,4 m Vmax Tốc độ cực đại của xe 6 132 Km/h Ψmax Hệ số cản max của đường 7 0,35 1. TÍNH CÔNG SUẤT TỔNG ỨNG VỚI TỐC ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG ĐÃ CHO 1.1. Tính tổng lực cản FV tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động FV = Pψ + Pω = Ga .ψ max + k .F .v max 2 [N] ( 1-1 ) Trong đó: + Pψ - lực cản tổng cộng của đường;[N] + Pω - lực cản không khí; [N] + Ga - trọng lượng của ôtô ;[kg]. + vmax – vận tốc lớn nhất của ôtô;[m/s]. + Ψmax - hệ số cản tổng cộng cực đại của đường; Ψmax = 0,35 + K – hệ số cản không khí; chọn k = 0,24 [Ns2/m4]. + F – diện tích cản chính diện của ôtô máy kéo; [m2].Đối với xe khách ta chọn F = 6,0 (m2). Thay các thông số đã cho vào công thức (1-1) ta có: FV = Ga .ψ max + k .F .v max = 5,8.1000.9,81.0,35 + 0,24.6.(132/3,6)2 = 21850,3 (N) 2 1.2. Tính tổng công suất ứng với tốc độ cực đại và tải trọng đã cho Ft NV = .v max [W] (1-2) ηt Thay các thông số đã cho vào công thức (1-2) ,với hiệu suất của hệ thống truyền lực chọn η t = 0,9 ta được: 21850,3 132 NV = = 890197 . [W] 0.9 3,6 SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 1
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy 2. PHÂN CHIA TỶ LỆ CÔNG SUẤT CHO ÔTÔ Từ các bảng thông số cho trước ta chọn: - Công suất điện N1 = 1/3. NV = (1/3).890197 = 296732 [W] Vậy ta có công suất của động cơ nhiệt N2 là: N2 = N V – N1 = 890197 – 296732 = 593465 [W] 3. CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT Từ các bảng thông số cho trước ta chọn: Tốc độ của động cơ nhiệt nE = 5000 (vg/phút). - Tốc độ của động cơ điện nM = 5000/3 = 1666.67 (vg/phút). - 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN KẾT HỢP CễNG SUẤT KIỂU VI SAI TỐC ĐỘ ( Tính R1, R2, R3 Z1, Z2, Zv) Gọi R1, R2, lần lượt là bán kính vòng chia của bánh răng trung tâm, bánh răng bao Z1, Z2, Zv lần lượt là số răng của bánh răng trung tâm, bánh răng bao, bánh răng vệ tinh Thông số và điều kiện cho trước: Mô-duyn pháp của bánh răng (chọn nhỏ để tăng độ êm dịu); mN = 2,25 [mm] Z2 - Z1 = 2*Zv (4-1) 2* R D = 2*R = Z * mN ⇒ Z = (4-2) mN 2 * R2 2 * R1 Thay vào (4-1) ta có - =2* Zv (4-3) mN mN Chọn Zv = 17 [răng], mN = 2,25 [mm] thay vào (4-3) ta được : 2 * R2 2 * R1 =2* 17 ⇔ R2 - R1= 34 - (4-4) 2,25 2,25 Z1, Z2, Zv nguyên dương và ≥ 17( tránh hiện tượng cắt chân răng) Z1, Z2 cùng chẵn hay cùng lẻ SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 2
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy N1 M 1.ω1 M 1 = = Để bộ truyên đạt hiệu suất kêt hợp cao thì : ̀ ́ (4-5) N 2 M 2 .ω2 M 2 M 1 R1 = Măt khac khi bộ vi sai không lam viêc ta có : ̣ ́ ̀ ̣ (4-6) M 2 R2 N 1 M 1 R1 296,732 = = = Từ (4-5) & (4-6) ⇒ (4-7) N 2 M 2 R2 593,465 Dùng công cụ Solver trong excel ta giải hệ phương trình trên với thông số chon trước Z1 = 17 với điều kiện là 0 < Z1 < 34 và đặt biểu thức Z1 /( Z1 + 2.Zv) làm mục tiêu cho bài toán. Ta tính được bán kính R1, R2 lần lượt là:   R1 = 38,25[ mm]   R2 = 76,5[mm]  R + R2  R3 = 1 = 57,357[mm]  2  1 =34 Z Thay vào (4-2) ⇒  (răng)  2 =68 Z Nguồn 1 Giảm tốc 1 Nguồn 2 Giảm tốc 2 Hình 4.1. Sơ đồ truyền động của bộ truyền kết hợp kiểu vi sai tốc độ 1_Bánh răng trung tâm; 2_Bánh răng vệ tinh(2 chiếc); 3_Bánh răng bao; 5_Cần C ; 6_Truyền lực chính(i0); SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 3
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy Ta thấy hai nguồn công suất 1 và 2 khi đi qua hộp giản tốc (nếu có) sẻ được nối lần lượt với các ly hợp của bộ truyền. Trong bộ kết hợp bao gồm báng răng mặt trung tâm 1, bánh răng vệ tinh 2, vành răng bao 3, cần 5. Ngoài ra chúng ta còn có cặp bánh răng nối tiếp nguồn 2 với nguồn 1 số 4 và bộ khóa vi sai. Khi bộ khóa ở trạng thái khóa thì bộ truyền kết hợp vi sai trở thành bộ truyền kết hợp nối cứng. 5. SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG CỦA BỘ TRUYỀN KẾT HỢP CÔNG SUẤT 12 3 45 ab c R2 R3 R1 ω1 ω2 ω3 P1 P2 11 10 9 8 7 6 12 Hình 5.1 Sơ đồ truyền động của ôtô Hybrid 1_Động cơ điện; 2_Ly hợp động cơ Điện; 3_Khóa K; 4_Bánh răng vệ tinh(2 chiếc); 5_Bánh răng trung tâm; 6_Truyền lực chính(i0); 7_Cần C; 8_Bánh răng bao; 9_Bánh răng nối nguồn Điện và động cơ Nhiệt; 10_ Ly hợp động cơ Nhiệt; 11_Hộp giảm tốc; 12_ Động cơ Nhiệt; P1_Phanh bánh răng 8; P2_Phanh bánh răng 9 a: Lúc này bánh răng 8 bị cố định b: Lúc này bánh răng 8 tự do c: Lúc này bánh răng 8 bị khóa (truyền direct) 6. TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN GIẢM TỐC (igt) CHO NGUỒN TỐC ĐỘ CAO, TỶ SỐ TRUYỀN LỰC CHÍNH (io) a) Tỷ số truyền giảm tốc (igt)cho nguồn tốc độ cao ωN 2 5000 igt= = =3 ω N1 1666,67 b) Tỷ số truyền lực chính (io) SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 4
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy ω N 2 * Rbx (2.3,1416.5000 / 60).0,4 io = i *V = = 1,904 3.(132.1000 / 3600) gt max 7. TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN KHI CHỈ TRUYỀN ĐỘNG RIÊNG CHO TỪNG NGUỒN CÔNG SUẤT Theo tính toán ở trên ta thấy công suất nguồn 2 lớn hơn công suất nguồn 1 nên nguồn 2 phải là động cơ nhiệt. Xét sơ đồ truyền động của bộ truyền kết hợp kiểu vi sai tốc độ hình 2.1 + Trường hợp 1: Chỉ truyền nguồn công suất điện 1 ngắt nguồn 2( ω 2 = 0 ) ω1 − ω 2 Z =− 2 Từ công thức Villiss: (7-1) ω2 − ωc Z1 ω1 −1 ω1 − ω 2 Z 2 ω2 Z R =− = =− 2 =− 2 Khai triển công thức (7-1) ta có: (7-2) ω2 − ωc −1 Z1 Z1 R1 ω1 R2 76,5 Từ (7-2) ta có: i13 M = = + 1 ,Thay số i13 M = +1 = 3 ω 3 R1 38,25 + Trường hợp 2: Chỉ truyền nguồn công suất nhiệt 2 ngắt nguồn 1( ω1 = 0 ) − ωc ω1 − ω 2 Z Z R =− 2 = =− 2 =− 2 Khai triển công thức (7-1) ta có: (7-3) ω2 − ωc Z 1 ω 2 − ω1 Z1 R1 ω 2 R1 38,25 Từ (7-3) ta có: i23 E = = + 1 ,Thay số i 23 E = + 1 = 1,5 ω c R2 76,5 8. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH LỰC KÉO Pk = f(V) CHO CẢ HAI NGUỒN CÔNG SUẤT NHIỆT VÀ ĐIỆN (trường hợp chung, hai đối với Điện, hai đối với Nhiệt) 8.1 Thành lập công thức a) Trường hợp chung cho cả 2 nguồn Điện & Nhiệt cùng truyền Pk5 = f(V5) V5 = ωbx*Rbx = (ω3/i0)*Rbx = (ω1*Rbx/i0) (8-1) Pk5 = Mbx/Rbx = M3*i0*η/Rbx (8-2) M3 = M1*R3/R1 + M2*R3/R2 (8-3) λ = ne/nN= ωe/ωN (8-4) Ne2 = N2*[a*(ne/nN)+ b* (ne/nN) 2 - c*(ne/nN) 3 ] (8-5) Trong đó a, b, c là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ: SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 5
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy Đối với xe khách người ta thường sử dụng động cơ diezel 4 kỳ, với các hệ số thực nghiệm được chọn sau: a = 0,7; b = 1,3; c = 1 nB1 = 250[vg/ph] ωB1 =26.18[rad/s] M1B =N1/ωB1 M1 =N1/ω 1 nN1/nB1 = 4 b) Trường hợp Motor Điện truyền i13M: Pk1 = f(V1) V1 = (ω1*Rbx)/(i0*i1M) = ( λ*ωN1*Rbx)/(i13M*i0) (8-6) Pk1 = M1*io*i13M*η/Rbx (8-7) c)Trường hợp Động cơ Nhiệt truyền i23E: Pk2 = f(V2) V2 = (ω2*Rbx)/(igt*i0*i2E) = ( λ*ωN2*Rbx)/(igt*i23E*i0) (8-8) Pk2 = M2 *io*i23E*igt*η/Rbx (8-9) d) Trường hợp Motor Điện truyền direct Pk3 = f(V3) V3 = (ω1*Rbx)/(i0*i1M) = ( λ*ωN1*Rbx)/(1*i0) (8-10) Pk3 =M1*io*1*η/Rbx (8-11) e)Trường hợp Động cơ Nhiệt truyền direct Pk4 = f(V4) V4 = (ω2*Rbx)/(igt*i0*i1E) = ( λ*ωN2*Rbx)/(igt*1*i0) (8-12) Pk4 = M2*io*1*igt*η/Rbx (8-13) Trong đó: M1: Mômen động cơ Điện[N.m] M2: Mômen động cơ Nhiệt[N.m] Pk: Lực kéo [N] 8.2 Lập bảng Từ tấc cả công thức trên ta lập bảng sau: V1 Pk1 V2 Pk2 V3 Pk3 v4 Pk4 v5 Pk5 1.21 13460.023 3.69 1812.081 3.666667 4441.808 3.66667 1821.141 3.67 7183.032 1.82 13460.023 5.53 1928.098 5.5 4441.808 5.5 1937.739 5.50 7212.036 2.42 13460.023 7.37 2033.066 7.333333 4441.808 7.33333 2043.232 7.33 7238.278 3.03 13460.023 9.21 2126.985 9.166667 4441.808 9.16667 2137.62 9.17 7261.758 3.63 11216.686 11.06 2209.855 11 3701.506 11 2220.904 11.00 6160.807 4.24 9614.3022 12.90 2281.675 12.83333 3172.72 12.8333 2293.083 12.83 5377.57 4.84 8412.5144 14.74 2342.446 14.66667 2776.13 14.6667 2354.158 14.67 4791.869 5.45 7477.7906 16.58 2392.168 16.5 2467.671 16.5 2404.128 16.50 4336.937 6.05 6730.0115 18.43 2430.84 18.33333 2220.904 18.3333 2442.994 18.33 3972.716 6.66 6118.1923 20.27 2458.463 20.16667 2019.003 20.1667 2470.755 20.17 3673.712 SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 6
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy 7.26 5608.343 22.11 2475.037 22 1850.753 22 2487.412 22.00 3422.931 7.87 5176.932 23.95 2480.562 23.83333 1708.388 23.8333 2492.965 23.83 3208.606 8.47 4807.1511 25.80 2475.037 25.66667 1586.36 25.6667 2487.412 25.67 3022.335 9.08 4486.6744 27.64 2458.463 27.5 1480.603 27.5 2470.755 27.50 2857.953 9.68 4206.2572 29.48 2430.84 29.33333 1388.065 29.3333 2442.994 29.33 2710.839 10.29 3958.8303 31.32 2392.168 31.16667 1306.414 31.1667 2404.128 31.17 2577.457 10.89 3738.8953 33.17 2342.446 33 1233.835 33 2354.158 33.00 2455.059 11.50 3542.1113 35.01 2281.675 34.83333 1168.897 34.8333 2293.083 34.83 2341.474 12.10 3365.0058 36.85 2209.855 36.66667 1110.452 36.6667 2220.904 36.67 2234.967 8.3 Vẽ đồ thị ĐẶC TÍNH LỰC KÉO ÔTÔ HYBRID 16000 14000 12000 Pk1 Lự c kéo Pk[N] 10000 Pk2 Pk3 8000 Pk4 6000 Pk5 4000 2000 0 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 V[m/s] SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 7
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy 6. TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN CHO BỘ TRUYỀN ĐỘNG a. Tính tỷ số truyền cho hộp giảm tốc igt cho động cơ tốc độ cao ω 2 max Ta có công thức tính igt như sau: i gt = (10) ω1 max Trong đó : ω 2 max = (i02 .i gt .Vmax ) / Rbx (a) ω1 max = (i01 .Vmax ) / Rbx (b) i02 1,5 = = 0,5 Từ (10) ta có: igt = i01 3 b. Tính tỷ số truyền của truyền lực chính i0 ω enax Động cơ - ω e max - xe có Vmax ; ta có công thức: Vmax = ωbx .Rbx = .Rbx (11) i0 ω e max .Rbx .3,6 Từ (11) suy ra i0 = (12) Vmax + Trường hợp chỉ truyền nguồn 1 ω1 max .Rbx .3,6 ω .R .3,6 i0 = = e max bx (13) Vmax Vmax π .n M 3,1416.1666,67 Trong đó ω1 max = λ.ω N = λ . = 174,533 (rad/s); thay vào (13) ta được =1. 30 30 174,533.0,4.3,6 : i0 = = 1,9039 132 7. TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN KHI CHỈ TRUYỀN ĐỘNG RIÊNG CHO TỪNG NGUỒN CÔNG SUẤT Theo tính toán ở trên ta thấy công suất nguồn 2 lớn hơn công suất nguồn 1 nên nguồn 2 phải là động cơ nhiệt. Xét sơ đồ truyền động của bộ truyền kết hợp kiểu vi sai tốc độ hình 2.1 + Trường hợp 1: Chỉ truyền nguồn công suất điện 1 ngắt nguồn 2( ω 2 = 0 ) Nguồn truyền 1 – Z1 – Z2 – Cần C - ω 3 . ω1 − ω 2 Z =− 2 Từ công thức Villiss: (7) ω2 − ωc Z1 SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 8
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy ω1 −1 ω1 − ω 2 Z 2 ω2 Z R =− = =− 2 =− 2 Khai triển công thức 7 ta có: (8) ω2 − ωc −1 Z1 Z1 R1 ω1 R2 76,5 Từ (8) ta có: i01 = = + 1 ,Thay số i01 = +1 = 3 ω 3 R1 38,25 + Trường hợp 2: Chỉ truyền nguồn công suất nhiệt 2 ngắt nguồn 1( ω1 = 0 ) Nguồn truyền 2 – igt – Z2 – Z3 – Cần C - ω3 . − ωc ω1 − ω 2 Z Z R =− 2 = =− 2 =− 2 Khai triển công thức 7 ta có: (9) ω2 − ωc Z 1 ω 2 − ω1 Z1 R1 ω 2 R1 38,25 Từ (9) ta có: i02 = = + 1 ,Thay số i02 = + 1 = 1,5 ω c R2 76,5 8. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH LỰC KÉO CHO CẢ HAI NGUỒN CÔNG SUẤT NHIỆT VÀ ĐIỆN 8.1. Xây dựng đặc tính động cơ nhiệt N2 .(a + b.λ + c.λ2 ) (10) Ta có công thức tính mômen xoắn cho động cơ nhiệt: M e 2 = ω2 Trong đó a, b, c là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ: Đối với xe khách người ta thường sử dụng động cơ diezel 4 kỳ, với các hệ số thực nghiệm được chọn sau: a = 0,7; b = 1,3; c = 1 Lập bảng 8.1 để xác định giá trị mômen xoắn ứng với từng tốc độ của động cơ w [rad/ Lam-da s] Me[N.m] 0.10 52.4 141.7 0.15 78.5 150.8 0.20 104.7 159.0 0.25 130.9 166.3 0.30 157.1 172.8 0.35 183.3 178.4 0.40 209.4 183.2 0.45 235.6 187.1 0.50 261.8 190.1 0.55 288.0 192.2 0.60 314.2 193.5 0.65 340.3 194.0 0.70 366.5 193.5 0.75 392.7 192.2 0.80 418.9 190.1 SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 9
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy 0.85 445.1 187.1 0.90 471.2 183.2 0.95 497.4 178.4 1.00 523.6 172.8 8.2. Xây dựng đặc tính động cơ điện N1 Ta có công thức tính mômen xoắn cho động cơ điện: M e 1 = (11) ω1 Lập bảng 8.2 để xác định giá trị mômen xoắn ứng với từng tốc độ của động cơ λ w [rad/s] M [N.m] 0.10 17.5 1036.84 0.15 26.2 1036.84 0.20 34.9 1036.84 0.25 43.6 1036.84 0.30 52.4 864.03 0.35 61.1 740.60 0.40 69.8 648.02 0.45 78.5 576.02 0.50 87.3 518.42 0.55 96.0 471.29 0.60 104.7 432.02 0.65 113.4 398.78 0.70 122.2 370.30 0.75 130.9 345.61 0.80 139.6 324.01 0.85 148.4 304.95 0.90 157.1 288.01 0.95 165.8 272.85 1.00 174.533 259.21 SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 10
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ÔTÔ MÁY KÉO (Tập I). NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1987. [2]. TS. Nguyễn Hoàng Việt SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 11
Bài tập tiểu luận ôtô HYBRID GVHD: Lê Văn Tụy KẾT CẤU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ÔTÔ (phần II). Tài liệu lưu hành nội bộ Đại học Đà Nẵng - 1998. [3]. ThS. Lê Văn Tụy HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ Ô TÔ (PHẦN TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ) Tài liệu lưu hành nội bộ Khoa Cơ khí Giao thông - Đại học Bách khoa - ĐHĐN, năm 2007. SVTH:TháiTăng Nhân -Lớp:09C4LT 12