Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài luận văn: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO Ô TÔ ĐIỆN TỐC ĐỘ CHẬM 2. Nhiệm vụ: Tìm hiểu tổng quan về ô tô điện và hệ thống truyền lực. Phân tích lựa chọn các nguồn năng lƣợng sử dụng cho ô tô điện. Phân tích lựa chọn động cơ dùng cho ô tô điện. Tính toán công suất động cơ điện và bộ nguồn ắc quy. Tính toán các thông số động học của ô tô điện tốc độ chậm. Tính toán thiết kế các bộ phận truyền động cơ khí. Số bản vẽ dự kiến: 3 A0, 1 A1 dự kiến gồm các bản vẽ về sơ đồ bố trí các bộ phận truyền động trên ô tô điện, nguyên lý hệ thống điều khiển ô tô điện, các phƣơng án truyền động trên ô tô điện và bản vẽ lắp cầu chủ động của ô tô điện. 3. Ngày giao nhiệm vụ: 2092010 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 27122010 5. Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Đặng Văn Nghìn, BM Chế tạo máy. Nội dung và yêu cầu LVTN đã đƣợc thông qua Bộ môn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY - - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO Ô TÔ ĐIỆN TỐC ĐỘ CHẬM GVHD : PGS.TS Đặng Văn Nghìn SVTH : Trương Phúc Hòa MSSV : 20600827 Tp HCM, Tháng 1/ 2011 i TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Số: _ /BKĐT NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Khoa : CƠ KHÍ Bộ môn: CHẾ TẠO MÁY HỌ VÀ TÊN: Trƣơng Phúc Hòa MSSV: 20600827 NGÀNH LỚP : Kỹ thuật chế tạo : CK06TCM1 Đề tài luận văn: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO Ô TÔ ĐIỆN TỐC ĐỘ CHẬM - Nhiệm vụ: Tìm hiểu tổng quan tơ điện hệ thống truyền lực Phân tích lựa chọn nguồn lƣợng sử dụng cho ô tô điện Phân tích lựa chọn động dùng cho tơ điện Tính tốn cơng suất động điện nguồn ắc quy Tính tốn thơng số động học tơ điện tốc độ chậm Tính tốn thiết kế phận truyền động khí Số vẽ dự kiến: A0 , A1 dự kiến gồm vẽ sơ đồ bố trí phận truyền động ô tô điện, nguyên lý hệ thống điều khiển ô tô điện, phƣơng án truyền động ô tô điện vẽ lắp cầu chủ động ô tô điện Ngày giao nhiệm vụ: 20/9/2010 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 27/12/2010 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Đặng Văn Nghìn, BM Chế tạo máy Nội dung yêu cầu LVTN đƣợc thông qua Bộ môn Ngày 30 tháng 12 năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƢỜI HƢỚNG DẪN PGS TS Đặng Văn Nghìn PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Ngƣời duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lƣu trữ luận văn: LỜI CÁM ƠN Xin gửi lời chân thành biết ơn sâu sắc đến: Phó Giáo sƣ – Tiến sĩ Đặng Văn Nghìn trực tiếp tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi trình thực tập tốt nghiệp thực luận văn Các thầy cô thuộc khoa Cơ khí tận tình dạy bảo, giúp đỡ suốt năm học tập, trang bị kiến thức chuyên nghành tạp điều kiện thuận lợi giúp đở tơi hồn thành luận văn Các Thầy cô trƣờng Đại Học Bách Khoa TP.HCM dạy dỗ truyền đạt kiến thức vô quý báu bổ ích để làm hành trang cho tơi sống Cùng gia đình, bạn bè Cha Mẹ ủng hộ, động viên tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt chương trình đại học Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực Trƣơng Phúc Hịa ii TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Ngày vấn đề môi trường phát triển bền vững vấn đề người quan tâm Đứng trước vấn đề ô nhiễm môi trường cấp bách cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch nhà khoa học giới đưa sáng kiến có ích sống người mà ảnh hưởng đến mơi trường tự nhiên Trong bối cảnh tơ điện xem giải pháp hữu ích việc lại người Ơ tơ điện khơng trực tiếp thải chất thải độc hại sử dụng nguồn lượng tái tạo được quan tâm phát triển giới Với thành tựu tơ điện coi phương tiện giao thông bền vững tương lai Với đề tài luận văn “Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô điện tốc độ chậm”, mục đích phân tích đánh giá nguồn lượng thiết bị động lực cho tơ điện, từ thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô điện Luận văn bắt đầu việc tìm hiểu cấu trúc tơ điện từ chọn phương án truyền động thích hợp với nội dung thiết kế Sau việc phân tích loại ắc quy sử dụng ô tô điện tập đoàn ô tô giới ứng dụng ô tô điện để chọn loại ắc quy thích hợp Tiếp theo phân tích loại động điện chiều động điện xoay chiều đặc điểm cấu tạo, đặc tính điều chỉnh tốc độ Nội dung luận văn tính tốn thơng số tơ điện tốc độ chậm, từ thiết kế phận truyền động khí hệ thống truyền lực ô tô Tôi mong kết luận văn đóng góp phần nhỏ phát triển ô tô điện nước ta góp phần giải vấn đề cấp bách Cuối mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ Thầy Cơ bạn iii MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Nhiệm vụ luận văn Lời cảm ơn ii Tóm tắt luận văn iii Mục lục iv Danh sách hình vẽ vii Danh sách bảng biểu ix Danh Sách từ viết tắt .x CHƢƠNG 1: XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA Ô TÔ ĐIỆN 1.1 Lịch sử phát triển ô tô điện 1.2 Những động thúc đẩy việc phát triển ô tô điện 1.2.1 Sự gia tăng số lượng ô tô 1.2.2 Vấn đề ô nhiễm môi trường 1.2.3 Sự cạn kiệt nguồn hóa thạch 1.3 Xu hướng phát triển ô tô CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 12 2.1 Tổng quan ô tô điện hệ thống truyền lực 12 2.1.1 Khái niệm 12 2.1.2 Cấu trúc hệ thống truyền lực ô tô điện 12 2.2 Phân tích lựa chọn phương án truyền động cho ô tô điện 14 2.2.1 Phương án 14 2.2.2 Phương án 15 2.2.3 Phương án 16 2.2.4 Phương án 17 2.3 Bố trí hệ thống truyền lực hệ thống điều khiển 18 2.3.1 Phân tích, chọn phương án bố trí hệ thống truyền lực 18 2.3.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển động điện cho ô tô hai chỗ ngồi 19 iv CHƢƠNG : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG SỬ DỤNG CHO Ô TÔ ĐIỆN 21 3.1 Giới thiệu loại ắc quy dùng cho ô tô điện 21 3.1.1 Ắc quy chì- a xít 24 3.1.2 Ắc quy Ni-MH 27 3.1.3 Ắc quy Li- ion 28 3.1.4 Pin nhiên liệu - ( Fuel Cell) 30 3.2 Lựa chọn ắc quy dùng cho ô tô điện 33 CHƢƠNG : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ DÙNG CHO Ô TÔ ĐIỆN 35 4.1 Động điện chiều 35 4.1.1 Động điện chiều dùng chổi than 35 4.1.2 Động chiều không chổi than – ( BLDC) 41 4.2 Động điện xoay chiều 44 4.2.1 Động xoay chiều ba pha không đồng 44 4.2.2 Động điện đồng 47 4.3 Phân tích lựa chọn động truyền động cho ô tô điện 48 4.3.1 Giới thiệu 48 4.3.2 Yêu cầu mặt kinh tế 49 4.3.3 Yêu cầu mặt kỹ thuật 49 4.3.4 Kết luận 51 CHƢƠNG : TÍNH TỐN CÔNG SUẤT CỤM ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ BỘ NGUỒN ẮC QUY 53 5.1 Xác định động điện nguồn ắc quy 53 5.1.1 Xác định thông số động điện 53 5.1.2 Xác định thông số cho nguồn ắcquy 57 5.2 Tính tốn thơng số động học ô tô điện tốc độ chậm 59 5.2.1 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực 59 5.2.2 Xác định vận tốc lớn xe 60 5.2.3 Khả leo dốc ô tô - độ dốc cực đại 60 CHƢƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 62 6.1 Sơ đồ tổng quát cấu truyền động khí 62 6.2 Thiết kế truyền lực vi sai cầu chủ động 62 v 6.2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống truyền lực 62 6.2.2 Thiết kế cấu truyền lực cầu chủ động 63 6.2.3 Chọn vi sai bán trục cầu chủ động 69 6.3 Thiết kế trục, gối đở, vỏ cầu bôi trơn 70 6.3.1 Thiết kế trục sơ cấp 70 6.3.2 Tính tốn chọn ổ lăn 74 6.3.3 Vỏ cầu chủ động 76 6.3.4 Bôi trơn 76 6.4 Bố trí lắp đặt phận truyền lực ô tô điện 77 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 78 Tài liệu tham khảo 79 vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Ơ tơ điện EV1 Hình 1.2: Ơ tơ NEV GM Hình 1.3: Biểu đồ phát triển loại ô tô Hình 1.4: Sự gia tăng số lượng ô tô Việt Nam Hình 1.5: Phân bố lượng ô nhiễm Cacbon dioxide từ 1980 đến 1999 Hình 1.6: Trữ lượng dầu phát nhu cầu tiêu thụ dầu mỏ Hình 1.7: Trữ lượng dầu cịn lại vùng khác giới Hình 1.8: Nhu cầu tiêu thụ dầu phương tiện giao thông vận tải Hình 2.1: Hệ thống truyền lực tơ điện 13 Hình 2.2: Các thành phần tơ điện 13 Hình 2.3: Hệ thống truyền động dùng hộp số khí 15 Hình 2.4: Hệ thống truyền động dùng động điện, truyền lực vi sai 15 Hình 2.5: Hệ thống truyền động dùng hai động điện 16 Hình 2.6: Hệ thống truyền động dùng động điện 17 Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống điều khiển động điện 19 Hình 3.1: Ắc quy khơ loại kín cơng ty tia sáng 23 Hình 3.2: Cấu tạo ắc quy axít chì 24 Hình 3.3: Cấu tạo ắc quy NiMH 27 Hình 3.4: Q trình sạc phóng điện ắc quy Lithium- ion 30 Hình 3.5: Mơ hình cấu tạo pin nhiên liệu 31 Hình 3.6: Nguyên lý hoạt động pin nhiên liệu 32 Hình 4.1: Mặt cắt ngang động điện chiều 35 Hình 4.2: Lá thép rotor 35 Hình 4.3: Nguyên lý làm việc động điện chiều 37 Hình 4.4: Mạch điện động kích từ song song 37 vii Hình 4.5: Đường đặt tính động kích từ song song 38 Hình 4.6: Đường đặt tính làm việc động kích từ song song 38 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ song song 39 Hình 4.8: Đường đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp 40 Hình 4.9: Mạch điện động điện chiều kích từ hỗn hợp 40 Hình 4.10: Đường đặc tính động điện chiều kích từ song song 41 Hình 4.11: Stator động BLDC 42 Hình 4.12: Các dạng rotor động BLDC 42 Hình 4.13: Hình vẽ minh họa cấu tạo BLDC Microchip 43 Hình 4.14: Đặc tính momen – tốc độ động BLDC 43 Hình 4.15: Nguyên lý làm việc động điện không đồng 46 Hình 4.16: Các đường đặc tính làm việc động khơng đồng 47 Hình 4.17: Mặt cắt ngang động điện đồng 47 Hình 4.18: Nguyên lý làm việc động điện đồng 48 Hình 4.19: Độ cứng đặc tính ổn định tốc độ 51 Hình 4.20: Đường đặc tính ba loại động điện 51 Hình 5.1: Các lực cản tác dụng lên xe lên dốc 53 Hình 5.2: Sơ đồ đấu nối tiếp bình ắcquy (12V- 50AH) 57 Hình 5.3: Kết cấu động điện HPM5000B 58 Hình 5.4: Sơ đồ hệ thống truyền lực 59 Hình 6.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động khí 62 Hình 6.2: Sơ đồ cấu tạo hệ thống truyền lực 63 Hình 6.3: Đồ thị biểu diễn thay đổi tải trọng theo chu kỳ 63 Hình 6.4: Kết cấu vi sai 70 Hình 6.5: Sơ đồi nội lực 71 Hình 6.6: Sơ đồ đặt lực trục sơ cấp 74 Hình 6.7: Mức dầu bôi trơn cầu chủ động 76 Hình 6.8: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động tơ điện hai chỗ ngồi 77 viii DANH SÁCH BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Tỷ lệ phát thải chất nhiễm Mỹ (tính theo %) Bảng 3.1: Kết hợp giá thành với việc chăm sóc bảo dưỡng ắc quy 26 Bảng 3.2: Năng lượng riêng mật độ lượng số loại ắc quy 34 Bảng 5.1: Tổng hợp thông số động học ô tô 61 Bảng 6.1: Số liệu trục sơ cấp 72 Bảng 6.2 Kiểm nghiệm hệ số an toàn s: 73 Bảng 6.3: Kiểm nghiệm độ bền then 74 ix