bach khoa BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên TRẦN VĂN QUANG Lớp Ôtô – K[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: TRẦN VĂN QUANG Lớp: Ơtơ – K50 Ngành: Viện Cơ Khí Động Lực Đề tài thiết kế: Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song Các số liệu ban đầu: Tham khảo xe Prius,Lexus… Nội dung phần thuyết minh tính tốn: 3.1 Đặc điểm xe Hybrid 3.2 Phân tích chọn phương án 3.3 Tính chọn nguồn công suất 3.4 Thiết kế hệ thống truyền lực 3.5 Xây dựng đặc tính kéo -1- 3.6 Quy trình công nghệ gia công chi tiết Các vẽ đồ thị - Bản vẽ phương án (AO) - Bản vẽ sơ đồ hệ thống truyền lực (AO) - Bản vẽ các chế độ điều khiển (AO) - Bản vẽ bộ kết nối và hộp số (AO) - Bản vẽ đặc tính kéo (AO) - Bản vẽ chi tiết số chi tiết(AO) - Bản vẽ gia công chi tiết (AO) Cán hướng dẫn: Thầy Phạm Hữu Nam Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:22-02-2010 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 08 tháng 06 năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KẾ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) Phạm Hữu Nam Mục Lục Trang Lời nói đầu -2- Chương 1: Đặc điểm xe ôtô hybrid (HEVs) Định nghĩa ôtô hybrid 2.Các loại xe hybrid .2 3.Ưu điểm xe hybrid 4.Đặc điểm xe HEVs 5.Các phận xe hybrid .7 Các phương án truyền động xe hybrid 6.1.Kiểu kết nối nối tiếp 6.2.Kiểu kết nối song song 10 6.3.Kiểu kết nối nối tiếp – song song 11 6.4.Kiểu kết nối hỗn hợp .12 Chương : Phân tích chọn phương án 13 1.Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối mômen 13 2.Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối tốc độ 16 3.Hệ thống truyền lực hybrid dùng hỗn hợp kết nối mômen tốc độ 19 4.Chọn phương án thiết kế .20 Chương 3: Tính chọn nguồn công suất cho xe hybrid 22 Sơ đồ hệ thống truyền lực 22 2.Các trạng thái điều khiển 22 3.Xác định công suất cần thiết .24 -3- 4.Tính chọn động đốt .25 5.Tính chọn động điện 25 6.Tính chọn ắc quy .30 Chương 4: Thiết kế hệ thống truyền lực 31 Tính thiết kế kết nối .31 1.1.Tỉ số số cặp bánh truyền sở 32 1.2.Tính tốn thiết kế thơng số kết nối .32 Tính thiết kế hộp số 52 2.1.Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực .52 2.2.Xác định tỷ số truyền hộp số tay số 52 2.3.Xác định tỷ số truyền tay số trung gian .54 2.4.Sơ đồ động hộp số trạng thái phần tử điều khiển tay số 55 2.5.Tính tỷ số truyền cho số truyền riêng biệt 55 2.6.Tỉ số số cặp bánh truyền sở .58 2.7.Tính tốn thiết kế thơng số kết nối .58 Chương 5: Xây dựng đặc tính kéo xe hybrid 78 Đặc tính động đốt 78 Đặc tính mơmen động điện .78 Đặc tính mơmen chế độ hybrid 79 Vận tốc xe tay số 79 -4- Đặc tính kéo dùng động đốt 80 Đặc tính kéo dùng động điện 81 Đặc tính kéo chạy chế độ hybrid .82 Chương 6: Quy trình cơng nghệ gia công chế tạo chi tiết 84 Phân tích đặc điểm chi tiết 84 2.Yêu cầu kỹ thuật chi tiết 85 3.Phương pháp chế tạo phôi 85 4.Các nguyên công 85 4.1 Nguyên công 85 4.2 Nguyên công 86 4.3 Nguyên công 88 4.4 Nguyên công 90 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 LỜI NÓI ĐẦU -5- Nước ta bước cơng nghiệp hóa đại hóa, ngành ơtơ đóng vai trị to lớn cơng xây dựng đất nước Ơtơ dần trở thành phương tiện sử dụng phổ biến nhiều lĩnh vực khác nhau.Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt dần đưa toán tìm nhiên liệu thay Cùng với nó, khí thải ôtô nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người Chính vậy, việc tìm giải pháp cải tiến nhiên liệu hệ thống truyền lực ôtô cấp thiết Đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ thiết kế “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe Hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song” Đồ án tốt nghiệp điều kiện tất yếu quan trọng mà sinh viên phải hoàn thành trước trường Qua tổng hợp củng cố lại kiến thức học, giúp sinh viên hiểu lý thuyết biết cách kết hợp lý thuyết với thực tế Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hữu Nam nhiệt tình tâm huyết hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án Đồng thời em bày tỏ cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo môn ôtô toàn thể bạn lớp giúp đỡ em thời gian làm đồ án Mặc dù cố gắng, kiến thức thời gian có hạn thiếu kinh nghiệm thực tế nên khuôn khổ đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo thêm để đề tài em hoàn thiện Hà Nội, ngày 04 tháng 06 năm 2010 Sinh viên thực TRẦN VĂN QUANG -6- Chương Đặc điểm xe Hybrid Định nghĩa xe Hybrid Ơtơ hybrid dịng ơtơ sử dụng động tổ hợp Động hybrid kết hợp động đốt thông thường với nguồn lượng khác Bộ điều khiển điện tử định sử dụng nguồn lượng nào, tức dùng động đốt trong, dùng nguồn lượng kia, dùng vận hành đồng Các loại xe Hybrid HEVs viết tắt Hybrid Electric Vehicles, loại xe hybrid sử dụng tổ hợp động đốt động điện Với loại xe HEVs, có khả tái sinh lượng phanh xe xuống dốc, lúc động điện hoạt động máy phát điện tận dụng lượng sinh phanh để nạp cho ắc quy PHEV viết tắt Plugin Hybrid Electric Vehicles, tương tự HEVs sử dụng tổ hợp động đốt động điện Nhưng loại xe PHEV khả tái sinh lượng, ắc quy cần nạp điện từ nguồn bên HEV và PHEV sử dụng nguồn lượng điện là nguồn lượng sạch Năng lượng điện được cấp từ ắc quy, và có thể tái sinh được thông qua quá trình phanh hay xe xuống dốc, hoặc được nạp từ lưới điện bên ngoài Hệ truyền động điện ít tổn hao và hiệu suất cũng cao HHV viết tắt của Hybrid Hydraulic Vehicles, là loại xe hybrid sử dụng kết hợp động đốt với mô tơ thủy lực Các chế độ hoạt động vận hành loại xe tương tự loại sử dụng động điện Nguồn lượng thủy lực cũng là một những nguồn lượng sạch Tuy nhiên hệ thống thủy lực lại tổn hao nhiều lượng đường truyền -7- Trên các loại xe hybrid hiện nay, nguồn lượng từ động đốt cũng có thể được cải tiến : Hoàn thiện động đốt : bao gồm hệ thống common rail điều khiển điện tử, xử lý khí thải đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp Nhiên liệu ôtô ngày còn được thay thế bằng nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng, hay dung đồng thời (dual fuel) Sử dụng pin nhiên liệu – pin hydrogen : là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa pin thành điện Do không xảy quá trình cháy nên nhiên liệu ôtô là sạch Tuy nhiên việc nạp hydro dưới áp suất cao vẫn rất khó khăn Ưu điểm xe Hybrid Về mặt đặc tính động lực học xe : chế độ khởi hành, xe dùng động điện Đặc tính mơmen động điện h1.1 cho ta thấy số vịng quay nhỏ mơmen động cao, sử dụng động điện để khởi hành thích hợp Cịn số vịng quay vượt q số vịng quay định mức tiếp tục tăng, đường mơmen đường hypebol bậc (số vịng quay tăng mơmen giảm) đường phù hợp với đặc tính động lực học xe H1.1: Đặc tính mơmen động điện -8- Về tính tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm : dựa đặc tính của động đốt trong, ta thấy được dải hoạt động của mômen xoắn chưa tối ưu Ở tốc độ vòng quay động thấp, mômen nhỏ không đáp ứng được điều kiện cản, đó xe ôtô thông thường cần phải có hộp số Hơn nữa, đặc tính mức tiêu thụ nhiên liệu của động cho thấy chỉ có một vùng động hoạt động tối ưu với mômen lớn và mức tiêu thụ nhiên liệu nhỏ Xe hybrid giải quyết được vấn đề này, bộ điều khiển sẽ quyết định trạng thái hoạt động của động để điều chỉnh dải làm việc của động vùng tối ưu của nó H1.2 là đặc tính kinh tế nhiên liệu của động CR12DE ,của xe Nissan Cube Đặc tính thể hiện được đường công suất ngoài và đường mức tiêu thụ nhiên liệu của động thu được qua băng thử Từ công suất ngoài và mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ, ta xác định được đường kinh tế nhiên liệu của xe (đường nét gạnh H1.2) Trên đường này ta có công suất của động lớn và mức tiêu thụ nhiên liệu nhỏ, động hoạt động vùng này sẽ tiết kiệm được nhiên liệu và có lượng phát thải độc hại ít H1.2:Đặc tính của động đốt -9- Đặc điểm xe HEVs H1.3:Sơ đồ nguyên lý hệ thống Hybrid Trên sơ đồ nguyên lý hoạt động chung loại xe HEVs Động điện sử dụng để khởi động xe, q trình chạy bình thường vận hành đợng đốt trong, cần tăng tốc cực đại hay vượt dốc thì hai động vận hành đồng bộ Động điện cịn có cơng dụng tăng cường cung cấp lượng để xe tăng tốc cực đại leo dốc Khi phanh xe xuống dốc, động điện sử dụng máy phát để nạp điện cho ắc quy Không giống phương tiện sử dụng động điện khác, động HEVs không cần nguồn điện bên ngoài, động đốt cung cấp lượng cho ắc quy cần thiết Các chế độ làm việc hệ thống Hybrid : − Động đốt truyền lượng để đẩy xe chạy Chế độ sử dụng vùng tối ưu của động đốt Khi xe đạt đến một tốc độ đã được xác định từ đặc tính động cơ, động sẽ được khởi động và động đạt được số vòng quay ở vùng tối ưu thì động điện sẽ tắt và xe được chạy hoàn toàn bằng động đốt − Động điện truyền lượng để đẩy xe chạy Chế độ sử dụng xe chạy chế độ khởi hành, vận hành xe ở tốc độ thấp, hay địa hình - 10 - ... thống truyền lực ôtô cấp thiết Đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ thiết kế “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe Hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song” Đồ án tốt nghiệp điều kiện tất yếu quan... quy H1.6 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu song song H1.6 sơ đồ chung loại xe hybrid mắc nối theo sơ đồ song song Cũng giống kiểu lai ,ở có đầy đủ phận đảm nhiệm chức xe hybrid Tuy... đến bánh xe chủ động Tuy nhiên xe chạy theo "kiểu êm dịu" với động điện Như phân tích trên, H1.7 sơ đồ tổng hợp hai kiểu lai nối tiếp – song song Các phận hai sơ đồ phải có kiểu xe H1.7 :Sơ đồ