4. Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe
4.1. Phđn tích vă chọn phương ân bố trí hệ thống truyền lực cho xe thiết kế.
Hệ thống truyền lực của ơ tơ cĩ tâc dụng truyền chuyển động hay lực hoặc mơmen xoắn từ động cơ đến câc bânh xe chủ động. Trị số của lực hay mơmen xoắn năy cĩ thểthay đổi, tùy theo điều kiện lăm việc của ơ tơ.
4.1.1. Câc yíu cầu cơ bản của hệ thống truyền lực cho xe thiết kế
- Cĩ kích thước nhỏ gọn để dễ dăng bố trí lín xe.
- Sức kĩo của hệ thống truyền lực cĩ khả năng tải được khối lượng khoảng 600 kg vă di chuyền xe với tốc độ ≤ 30(km/h).
- Hệ thống phải cĩ kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giâ thănh hợp lý nhưng vẫn đảm bảo thõa mên được câc đặc tính kỹ thuật cơ bản của hệ thống truyền lực cho xe thiết kế.
- Cĩ khả năng hoạt động độc lập ở 2 chế độ dẫn động khâc nhau (dẫn động chính lă động cơ điện cịn động cơ nhiệt chỉ mang tính chất dự phịng).
Hiện nay trín ơ tơ điện cĩ rất nhiều kiểu bố trí hệ thống truyền lực khâc nhau, câc kiểu bố trí đĩ chủ yếu lă dựa văo sự biến thể về câch bố trí động cơ điện cũng như đặc điểm của động cơ điện, sau đđy lă một số kiểu bố trí thơng dụng:
MVS GT VS GT M VS M GT M GT M M
Hình 4-1 Cấu hình hệ thống truyền lực cho ơ tơ điện.
M. Động cơ điện; GT. Hộp giảm tố; VS. Truyền lực chính vă vi sai.
a) b)
Ở phương ân (a) thì động cơ điện vă cầu chủ động được đặt thănh một hăng dọc, cầu chủ động nằm ở phía sau vă để truyền mơmentừ động cơ đến cầu chủ động thì người ta dùng trục câc đăng. Ưu điểm chính của phương ân lă tính điều khiển vă ổn định tốt khi xe chạy trín đường cong.Nhược điểm của phương ân năy lă sử dụng trục câc đăng nín lăm tăng khối lượng của xe, giảm hệ số tin cậy.
Với phương ân (b) thì động cơ điện, cặp bânh răng cố định vă bộ vi sai cĩ thể được bố trí tích hợp thănh cụm trong khoảnggiữa hai bân trục bânh xe chủ động. Việc điều khiển căng đơn giản vă chắc chắn, tăng trọng lượng phđn bố lín cầu chủ động do đĩ cĩ khả năng tận dụng được trọng lượng bâm trong câc điều kiện đường thơng thường. Nhưng cũng chính điều năy cĩ thể lăm cho lốp sau măi mịn lớn.
Trong phương ân (c) thì truyền động vi sai được thay thế bằng câch sử dụng hai động cơ điện. Mỗi động cơ dẫn động một bânh xe vă hoạt động ở một tốc độ khâc nhau khi xe chuyển hướng hay quay vịng.Yíu cầu chính lă việc điều khiển hai động cơ điện phải chính xâc trong từng chế độ hoạt động của xe.
Nhằm loại bỏ hoăn toăn truyền động bânh răng giữa động cơ điện vă bânh xe chủ động, ở phương ân (d) thì đầu ra của rotor động cơ điện tốc độ thấp đặt bín trong bânh xe cĩ thể được kết nối trực tiếp với câc bânh xe. Việc kiểm sôt tốc độ của động cơ điện tương đương với việc kiểm sôt tốc độ của bânh xe cũng như tốc độ của xe. Tuy nhiín địi hỏi câc động cơ điện phải cĩ một mơmen xoắn cao hơn để đảm bảo được việc khởi động vă tăng tốc xe một câch hiệu quả hơn.
Từ những phương ân trín thì ta thấy mỗi một phương ân đều cĩ những ưu nhược điểm riíng vă tùy thuộc văo mục đích cũng như ý đồ của người thiết kế mă sẽ lựa chọn câc phương ân thích hợp. Với ý tưởng của nhĩm lă thiết kế một chiếc xe chạy bằng năng lượng mặt trời lă chính nhưng kỉm theo đĩ lă sử dụng thím một nguồn động lực lă động cơ nhiệt để phục vụ cho mục đích dự phịng vì hiện nay khả năng tích trữ điện từ nguồn năng lượng mặt trời cịn rất hạn chế.Động cơ nhiệt chỉ hoạt động khi mă năng lượng mặt trời khơng đủ đảm bảo sự hoạt động của xe (văo những ngăy ít nắng hoặc văo trời tối) hoặc động cơ điện gặp sự cố, thì xe vẫn cĩ thể hoạt động để chạy về trạm bảo dưỡng để sửa chữa hoặc nạp điện cho ắc quy.
4.1.3. Chọn phương ân kết nối giữa động cơ điện vă động cơ nhiệt
Với mục đích trín nín nhĩm đê đưa ra được một số phương ân bố trí hệ thống truyền lực để cĩ thể kết hợp được việc sử dụng hai nguồn dẫn động lă động cơ điện vă động cơ nhiệt hoạt động độc lập nhau. Ở đđy nhĩm sẽ khơng đưa ra câc phương ân dẫn động kết hợp kiểu hybrid mă hiện nay câc hêng xe trín thế giới sử dụng vì mục đích chính của xe thiết kế lă chạy bằng nguồn năng lượng sạch.
MVS VS E M M VS E VS E M VS E M 1 2 1 2 1 2 1 a) b) c) d)
Hình 4-2 Câc phương ân bố trí động cơ nhiệt vă động cơ điện.
1. Hộp số lùi; 2. Bộ truyền xích; M. Động cơ điện; E. Động cơ nhiệt; VS. Truyền lực chính vă vi sai.
Ta thấy ở câc phương ân dẫn động sử dụng động cơ điện ở trong bânh thì kết cấu của hệ thống truyền lực sẽ đơn giản bín cạnh đĩ kích thước vă khối lượng của xe sẽ giảm. Nhưng nĩ lại cĩ nhượcđiểm lă hệ số tin cậy thấp vì việc điều khiển cùng lúc hai bânh xe sẽ rất khĩ khăn để cĩ thể đảm bảo tốc độ của câc bânh dẫn động phải phù hợp với câc điều kiện lăm việc của xe.
Do vậy nhĩm sẽ chọn phương ân dẫn động lă thơng qua truyền lực chính vă vi sai ở cầu sau. Tuy ở phương ân năy thì khối lượng cũng như kích thước của hệ thống truyền lực sẽ tăng lín nhưng nĩ lại cĩ ưu điểm lă đảm bảo được khả năng khởi động vă tăng tốc xe một câch hiệu quả, cũng như việc điều khiển động cơ điện sẽ dễ dăng hơn.
Vậy với 3 phương ân dẫn động ở cầu sau thơng qua truyền lực chính vă vi sai thì ta thấy ở hai phương ân c vă d cĩ kích thước của hệ thống truyền lực được bố trí gọn hơn, cũng như giảm khối lượng của truyền lực do khơng phải sử dụng trục câc đăng trong hệ thống truyền lực như ở phương ân b. Nhưng với phương ân d thì ta thấy việc bố trí như vậy sẽ địi hỏi việc thiết kế bộ truyền để động cơ điện cĩ thể dẫn động được cầu sau thì sẽ rất phức tạp vă địi hỏi chính xâc cao. Vì vậy phương ân cuối cùng của nhĩm thiết kế sẽ chọn lă phương ân c.
VSM M 2 3 4 1 v
Hình 4-3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của xe.
1. Cơ cấu chọn chế độ; 2. Bộ truyền xích; 3. Hộp số lùi; 4. Động cơ nhiệt. KL: Cĩ thể phương ân dẫn động của nhĩm chọn lựa chưa phải lă tối ưu nhất về mặt kỹ thuật nhưng như ta đê biết thiết kế ơ tơ lă một quâ trình biết vận dụng những câi đê cĩ để từ đĩ cải tiến dần về mặt kỹ thuật cũng như tính năng kinh tế. Vă trong quâ trình đưa ra phương ân dẫn động năy thì nhĩm cũng đê tham khảo câc phương ân của câc khĩa trước cũng về đề tăi xe điện vă xĩt thấy ở câc khĩa trước việc dẫn động của phần động cơ điện lă động cơ điện được đặt trong bânh ở phía trước nín khả năng khởi động vă việc điều khiển động cơ sẽ khĩ khăn hơn. Bín cạnh đĩ cũng với phương ân dẫn động động cơ nhiệt để dẫn động cầu sau thì nhĩm đê tích hợp cả hai lă sử dụng cả động cơ điện vă động cơ nhiệt cùng dẫn động qua truyền lực chính ở cầu sau vă việc chọn chế độ hoạt động được điều khiển nhờ văo cơ cấu chọn chế độ thì câc tính năng kỹ thuật của xe như việc khởi động vă điều khiển động cơ sẽ dễ dăng hơn, bín cạnh đĩ với việc khơng dùng trục câc đăng giúp cho việc bố trí động cơ nhiệt cũng sẽ dễ dăng hơn.