Thiết kế truyền động kết hợp ô tô hybrid

Truyền động kết hợp ô tô hybrid
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi học xong môn “Thiết kế truyền động kết hợp ô tô Hybrid”, chúng em
được giao nhiệm vụ thiết kế ô tô hybrid theo số liệu đã cho. Đây là một nhiệm vụ
chúng em cần phải hoàn thành tốt để kết thúc học phần “Thiết kế truyền động kết
hợp ô tô hybrid”. Với những kiến thức đã được học trên lớp và tìm hiểu thêm trong
sách vở thì yêu cầu mỗi sinh viên chúng em đều phải hoàn thành được nhiệm vụ
này. Để đạt được mục tiêu đó, yêu cầu mỗi sinh viên chúng em phải tích cực tìm
tòi, học hỏi, đọc thêm nhiều sách, tài liệu có liên quan, tích lũy các kiến thức để ứng
dụng vào bài tập. Hiểu rõ các thông số, số liệu, biết cách xử lý các số liệu, xây dựng
các đường đặc tính động cơ và hiểu rõ hơn về ô tô hybrid.
Để hoàn thành được nhiệm vụ đó, không chỉ nhờ vào sự tìm tòi, học hỏi của
bản thân mỗi sinh viên chúng em mà còn phải cám ơn sự giúp đỡ tận tình của giảng
viên, đã tận tình chỉ bảo, giải đáp những vấn đề mà chúng em chưa hiểu. Như vậy
chúng em mới có thể hoàn thành được nhiệm vụ đã được giao.
Sinh viên thực hiện
Lê Tiến Việt
1
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
MỤC LỤC
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………1
1. Giới thiệu về ô tô hybrid
Ô tô hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động cơ chạy
bằng năng lượng thông thường(xăng, diesel…) với động cơ điện lấy năng lượng
điệc từ ắc quy cao áp. Điểm đặc biệt là ắc quy được nạp điện với cơ chế nạp thông
minh như khi xe phanh, xuống dốc…gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng. Nhờ
vậy mà ô tô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng
thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết.
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ô tô hybrid đã luôn được
nghiên cứu và phát triển như là một giả pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi

trường. Có thể nói, công nghệ hybrid là chìa khóa mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên
mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô
tô sinh thái.
Ô tô sử dụng hydrogen, ô tô điện… cho đến nay đều tồn tại một số nhược điểm
nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta. Trong bối cảnh đó thì
ô tô hybrid nhiệt điện được coi là phù hợp nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế
phát triển ô tô sạch, nhằm đáp ứng tính khắt khe môi trường đô thị, tính nguy cơ cạn
kiệt nhiên liệu.
Tuy nhiên, chúng ta chỉ có thể sử dụng những loại xe hybrid nhiệt điện hoạt
động trong phạm vi các thành phố, các khu du lịch và có thể vận hành trên các loại
đường dài hàng trăm km tương đối bằng phẳng…Chứ không thể sử dụng ô tô
hybrid nhiệt điện thay hẳn các loại ô tô khác vì tính công nghệ lại còn nhiều hạn
chế, mà cái khó nhất của vấn đề này là nguồn dự trữ năng lượng điện để cấp cho
động cơ điện, vì nếu bình ắc quy thông thường thì số lượng rất nhiều.
2
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
2. Các thông số đã cho và chọn các hệ số kinh nghiệm
2.1. Các thông số đã cho
- Trọng lượng thiết kế: G = 1,8 [tấn] = 18000 [N]
- Tốc độ cực đại: V
max
= 165 [km/h] = 45,833 [m/s]
- Tỉ lệ công suất động cơ điện: 16%
- Số vòng quay của động cơ điện: n
N(đcđ)
= 8600 [v/ph]
- Số vòng quay của động cơ đốt trong: n
N(đcđt)
= 3700 [v/ph]
2.2. Chọn các hệ số kinh nghiệm

- Hệ số cản lăn không phụ thuộc tốc độ:
32
0,011429
2800
a
= =
[-]
- Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc 1 tốc độ:
1
0,000357
2800
b = =
[1/(m/s)]
- Hệ số cản không khí: chọn K = 0,2 [N.s
2
/m
4
]
- Hiệu suất truyền lực: chọn η = 0,9
- Hệ số tốc độ: Chọn loại động cơ diesel, λ
v
= 1.
3. Tính tổng lực cản tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động và công
suất động cơ
3.1. Tính tổng lực cản tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động
- Tính diện tích cản chính diện
Theo [I], ta có:
F = 0,8.B
o
.H (3.1)

Trong đó: B
o
– chiều rộng lớn nhất của ô tô.
H – chiều cao lớn nhất của ô tô.
Chọn xe thiết kế có B
o
= 1,84 [m], H = 1,85 [m]. Thay vào công thức (3.1), ta
có:
0,8.1,84.1,85 2,7232F = =
[m
2
]
- Lực cản chuyển động cơ bản
( )
2
. .V
c max max
F G a b KFV= + +
(3.2)
Trong đó: G – trọng lượng của ô tô, [N].
a – hệ số cản lăn không phụ thuộc tốc độ, [-].
3
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
b – hệ số cản lăn phụ thuộc bậc 1 tốc độ, [1/(m/s)].
V
max
– vận tốc cực đại của ô tô, [m/s].
K – hệ số cản không khí, [N.s
2
/m

4
].
F – diện tích cản chính diện của ô tô, [m
2
].
Thay các thông số vào công thức (3.2), ta có:
F
c
= 18000.(0,011429 + 0,000357.45,833) + 0,2.2,7232.45,833
2

= 1644,4794 [N]
3.2. Tính công suất động cơ
Công suất cản ở tốc độ V
max
:
. 1644,4794.45,833 75371,971
c c max
P F V
= = =
[W]
Công suất tương ứng ở đầu trục khuỷu:
Vmax
75371,971
83746,634
0,9
c
P
P
η

= = =
[W]
Công suất cực đại của động cơ tương ứng với
v
λ
:
2 3
max
. . . .
V v v v
P P a b c
λ λ λ
 
= + −
 
(3.3)
Trong đó: a, b, c – các hệ số thực nghiệm. Động cơ tính toán là động cơ
diesel nên a = 0,7;b = 1,3; c = 1.
Thay các số liệu vào công thức (3.3) ta có:
( )
2 3
83746,634. 0,7.1 1,3.1 1.1 83746,634P = + − =
[W]
Để đảm bảo công suất của động cơ, khi tính toán ta lấy tăng thêm từ
( )
15 20 %÷
Vậy công suất yêu cầu của động cơ bố trí trên xe là:
.(1,15 1, 2) 83746,634.(1,15 1,2)
đc
P P

= ÷ = ÷
= (96308,629 ÷ 100495,961) [W]
Chọn động cơ có công suất từ (96 ÷ 100) kW.
4. Phân chia công suất
4.1. Công suất động cơ điện (16%)
Công suất động cơ điện:
( )
(96308,629 100495,961).0,16 15409,381 16079,354
đcđ
P = ÷ = ÷
[W]
4
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Chọn động cơ điện có công suất từ (15 ÷ 16) [kW].
Ta chọn động cơ điện có đặc tính như sau:
- Công suất cực đại: P
max(đcđ)
= 16 [kW] = 16000 [W]
- Ở tốc độ định mức : n
N(đcđ)
= 8600 [v/ph]
( )
[ ]
( )
.
8600.3,1416
900,592 /
30 30
đcđ
đcđ

N
N
n
rad s
π
ω
⇒ = = =
-
( ) ( )
( ) ( )
3,8
đcđ đcđ
đc
N
đ cđ
N
B đB
n
k
n
ω
ω
ω
= = =

- Tốc độ cơ bản n
B
:
( )
( )

8600
2263,158
3,8 3,8
đ đ
đB đc
N c
n
n = = ≈
[v/ph]
[ ]
B( )
( )
.
236,998 /
30
B
đcđ
đcđ
n
rad s
π
ω
⇒ = =

- Momen cực đại:
( )
( )
( )
16000
67,511

236,998
đcđ
đcđ
đcđ
max
max
B
P
M
ω
= = =
[N/m]
-
( )
( )
1 1
0,2632
3,8
đcđ
đc
B
đ
B
N
k
ω
ω
λ
ω
= = = =

4.2. Công suất động cơ đốt trong
Công suất động cơ đốt trong:
( ) ( )
( )
[ ]
96308,629 16000 100495,961 16000
80308,629 84495,961
đcđt
W
P = − ÷ −
= ÷
Chọn động cơ điện có công suất từ (80 ÷ 84) kW
Ta chọn động cơ đốt trong có đặc tính như sau:
- Công suất cực đại: P
max(đcđt)
= 81 [kW] = 81000 [W]
- Ở tốc độ định mức: n
N(đcđt)
= 3700 [v/ph]
5
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
( )
( )
.
3700.3,1416
387,464
30 30
đcđt
đcđt

N
N
n
π
ω
⇒ = = =
[rad/s]
5. Thiết kế phần truyền lực
5.1. Tính bộ giảm tốc (đặt ở dòng công suất động cơ điện vì tốc độ định mức
động cơ điện lớn hơn)
Để kết hợp được 2 nguồn động lực mà không gây tác động cản trở lẫn nhau
đồng thời tránh mất mát công suất, ta cần phải đồng bộ tốc độ cho bộ kết hợp.Ta có
thể sử dụng bộ giảm tốc hoặc bộ tăng tốc để đưa tốc độ 1 trong 2 nguồn về bằng với
tốc độ nguồn kia. Tuy nhiên, trong thiết kế xe ô tô, trừ một số trường hợp đặc biệt
thì ta ưu tiên sử dụng bộ giảm tốc nhằm giảm tỉ số truyền lực chính, từ đó tăng được
khoảng sáng gầm xe, cải thiện được hiệu suất và nâng cao được tuổi thọ truyền lực
chính, do đó ta đặt bộ giảm tốc trên đường truyền công suất của nguồn động cơ
điện.
Việc thiết kế bộ đồng bộ tốc độ có thể sử dụng phương án dùng cặp bánh răng
giảm tốc, giảm tốc bằng đai, hay xích… nhưng để đạt được hiệu suất cao nhất, ta
chọn bộ giảm tốc kiểu hành tinh với hiệu suất ≈ 1. Tùy thuộc vào tỉ số truyền tính
toán được mà ta có thể cố định bánh răng bao hoặc trung tâm.
Tỉ số truyền của bộ giảm tốc
( )
( )
8600
2,3243
3700
đcđ
đcđt

N
gt
N
n
i
n
= = =

Thiết kế bánh răng hành tinh
Chọn sơ bộ số răng bánh răng hành tinh: z
h
= 18
Suy ra:
2 36
b a h
z z z
− = =
(5.1)
Ta có i
gt
= 2,3243 > 2 nên sử dụng cơ cấu hành tinh giảm tốc mạnh theo cấu
trúc:
1 2,32 2
b
ac
a
z
i
z
= + = >

(5.2)
Trong đó: z
a
– số răng bánh răng trung tâm.
6
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
z
b
– số răng vành răng bao.
Từ (5.1), (5.2) ta có hệ phương trình sau:
36
1 2,3243
b a
b
a
z z
z
z
− =



+ =



Giải hệ phương trình trên ta có:
111
147
a

b
z
z
=


=


Vậy dùng 3 bánh răng hành tinh vì cả z
a
, z
b
đều chia chẵn cho 3.
5.2. Tính toán thiết kế bộ kết hợp công suất
Bộ truyền kết hợp công công suất dùng để kết hợp hai nguồn công suất động cơ
đốt trong và động cơ điện để truyền đến bánh xe chủ động. Cũng như trong bộ
truyền giảm tốc, bộ truyền kết hợp cũng dùng bộ truyền kiểu hành tinh để đạt được
hiệu suất cao nhất.
Hình . Sơ đồ bộ kết hợp công suất
P
1
- Nối với nguồn công suất nhỏ.;P
2
- Nối với nguồn công suất lớn.
P
c
- Công suất ra.
Hệ số kết hợp công suất:
( )

( )
max
12
2max
16000
0,1975
81000
đcđ
đcđt
P
K
P
= = =

Chọn sơ bộ số răng của bánh răng hành tinh là: z
h
= 36
7
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Ta có:
2. 72
b a h
z z z
− = =
(5.3)
Mặt khác:
0,1975
đcđ
đb cđt
a

z P
z P
= =
(5.4)
Từ (5.3), (5.4), ta có hệ phương trình:
72
0,1975
b a
a
b
z z
z
z
− =



=



Giải hệ phương trình trên ta có:
17,72 18
89,72 90
a
b
z
z
= ≈



= ≈


Chọn z
a
= 18 (răng); z
b
= 90 (răng).
Vậy dùng 3 bánh răng hành tinh vì cả z
a
, z
b
đều chia hết cho 3.
Khi truyền 1 trong 2 nguồn công suất bộ kết hợp vi sai sẽ chuyển sang chế độ
làm việc của một cơ cấu giảm tốc hành tinh. Tỉ số truyền của nó được xác lập
tùytheo nguồn công suất nào được truyền.
Khi truyền nguồn công suất nhỏ hơn thì đường truyền qua bánh răng trung tâm,
cần C để truyền ra ngoài đến cần chuyển động, lúc này vành răng bao phải cố định:
1
90
1 1 6
18
b
kh
a
Z
i
Z
= + = + =

Khi truyền nguồn công suất lơn thì ngắt nguồn công suất nhỏ, cố định bánh
răng trung tâm. Nguồn công suất lớn sẽ truyền qua vành răng bao, qua cần C và
truyền ra ngoài đến truyền lực chính:
2
18
1 1 1,2
90
a
kh
b
Z
i
Z
= + = + =

Khi truyền cả hai nguồn công suất, lúc đó bộ kết hợp làm việc ở chế độ truyền
thẳng:
1
kh
i =

8
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Việc chuyển bộ vi sai thành bộ giảm tốc hành tinh là cần thiết nhằm cho phép
giảm tốc độ, tăng momen khi cần chuyển động với tốc độ thấp hơn với nguồn công
suất nhỏ hơn.
5.3. Tính tỉ số truyền của truyền lực chính
Hình 5. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực
Tỉ số truyền lực chính được xác định theo công thức:

Đối với động cơ điện:
( )
01
.
. .
N
bx
gt
đc
kh max
đ
i R
i i V
ω
=
(5.5)
Đối với động cơ đốt trong:
( )
02
.
. .
N
bx
h kh
đcđt
max
i R
i i V
ω
=

(5.6)
Trong đó:
( ) ( )
,
N đcđ N đcđt
ω ω
- tốc độ góc định mức của động cơ điện và động cơ
nhiệt.
i
gt
– tỉ số truyền của bộ giảm tốc.
i
kh
– tỉ số truyền của bộ kết hợp. Khi tính toán ứng với công suất
cực đại ta kết hợp 2 nguồn công suất, do đó i
kh
= 1.
V
max
– tốc độ cực đại của xe.
R
bx
- bán kính của bánh xe.
i
h
– tỉ số truyền của hộp số, ở tốc độ V
max
chọn i
h
= 1.

9
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Thay số liệu vào công thức (5.5), (5.6) ta có:
( )
01
900,592
. .0,274 2,3163
. . 2,3242.45,833
N
bx
gt kh max
đcđ
i R
i i V
ω
= = =

( )
02
387,464.0,274
. 2,3163
. . 1.1.45,833
đcđtN
bx
h kh max
i R
i i V
ω
= = =

6. Xây dựng đặc tính động cơ
6.1. Đặc tính động cơ điện
Đối với động cơ điện thì đường đặc tính được xác định trên nguyên tắc:
- Khi tốc độ góc của động cơ: ω≤ ω
B
, thì ta có:
M = M
emax
= conts; N

= M
emax
.ω [W]
M
emax
= N
emax
/ω
B
- Khi tốc độ góc của động cơ: ω≥ ω
B
thì ta có:
N = N
emax
= conts; M = N
emax
/ω [N.m]
Trong đó:
M
emax

- Momen lớn nhất của động cơ [N.m]
N
emax
- Công suất lớn nhất của động cơ [W]
ω
B
- Tốc độ góc cơ bản của động cơ [rad/s]
Theo như tính toán ở phần trên thì với động cơ điện ta có các thông số ban đầu:
N
emax
= 16000 [W]; n
N
= 8600 [vòng/phút], ta có ω
N
= 900,592 [rad/s] và tốc độ cơ
bản n
B
= 2263,158 [vòng/phút] = 236,998 [rad/s]. Ta có được bảng kết quả như
sau :
Bảng 6.1. Gía trị momen và công suất của động cơ điện
theo tốc độ góc ω [rad/s]
λ = ω
B
/ω
N
ω [rad/s] M[N.m] P [kW]
0.05 45.030 67.511 3040
0.10 90.059 67.511 6080
0.15 135.089 67.511 9120
0.20 180.118 67.511 12160

0.263 237.036 67.511 16000
0.30 270.178 59.220 16000
10
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
0.35 315.207 50.760 16000
0.40 360.237 44.415 16000
0.45 405.266 39.480 16000
0.50 450.296 35.532 16000
0.55 495.326 32.302 16000
0.60 540.355 29.610 16000
0.65 585.385 27.332 16000
0.70 630.414 25.380 16000
0.75 675.444 23.688 16000
0.80 720.474 22.208 16000
0.85 765.503 20.901 16000
0.90 810.533 19.740 16000
0.95 855.562 18.701 16000
1 900.592 17.766 16000
11
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Từ bảng số liệu trên ta có đồ thị sau:
Hình 6.1. Đồ thị đặc tính của động cơ điện
6.2. Đặc tính động cơ đốt trong
Moment động cơ đốt trong được xác định bằng công thức thực nghiệm
S.R.Lây-Đéc-man :
ma
2
x
.
e

N
e e
e
N N
M a b
N
c
ω ω
ω ωω
 
   
 ÷
= + −
 ÷  ÷
 ÷
   
 

(6.1)
Trong đó:
M
e
- Moment động cơ, [N.m].
N
emax
- Công suất cực đại của động cơ,
[kW].
a, b, c: Các hệ số thực nghiệm S.R.Lây-đéc-man, đối với
động cơ xăng, ta chọn a = 0,7; b = 1,3 và c = 1.
ω

e
và ω
N
lần lượt là tốc độ góc của động cơ và tốc độ
định ứng với công suất cực đại.
Công suất động cơ được xác định bằng N
e
= M
e
.ω
e
.
Đối với xe Hybrid, để dễ dàng trong việc điều khiển và
cũng để mang lại hiệu suất kết hợp tối đa (đường đặc tính gần với lý tưởng nhất,
12
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
giống đặc tính momen động cơ điện), phía sau động cơ nhiệt thường sử dụng hộp số
tự động với bộ biến mô. Trong tính toán, coi như bộ biến mô là lý tưởng, thì
moment sau biến mô được xác định theo [2] bằng biểu thức:
. .
B B bm
T
T
M
M
ω η
ω
=
(6.2)
Trong đó:

M
T
, ω
T
- Moment tuabin và tốc độ tuabin.
Ta thừa nhận ω
T
= ω
e
.
M
B
, ω
B
- Moment và tốc độ của bánh bơm.
Đây chính là momen và tốc độ của động cơ ứng với trường hợp công suất cực đại
(M
N
, ω
N
).
η
bm
: Hiệu suất biến mô.
Từ các công thức trên ta lập được bảng có giá trị như sau:
Bảng 6.2. Gía trị momen và công suất của động cơ đốt trong
theo tốc độ góc ω [rad/s]
λ w [rad/s] Me [N.m] Pe [kW]
0.05 19.373 159.402 3088.13
0.1 38.746 171.422 6642.00

0.15 58.120 182.398 10600.88
0.2 77.493 192.328 14904.00
0.25 96.866 201.212 19490.63
0.3 116.239 209.052 24300.00
0.35 135.612 215.846 29271.38
0.4 154.986 221.595 34344.00
0.45 174.359 226.298 39457.13
0.5 193.732 229.957 44550.00
0.55 213.105 232.570 49561.88
0.6 232.478 234.138 54432.00
0.65 251.852 234.661 59099.63
0.7 271.225 234.138 63504.00
0.75 290.598 232.570 67584.38
0.8 309.971 229.957 71280.00
0.85 329.344 226.298 74530.13
0.9 348.718 221.595 77274.00
0.95 368.091 215.846 79450.88
13
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
1 387.464 209.052 81000.00
14
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Từ bảng kết quả trên ta có đồ thị sau:
Hình 6.2. Đồ thì đặc tính động cơ đốt trong
7. Tính hộp số cho nguồn động cơ đốt trong
Theo [I], ta có:
2
max max max min
. . os .sin
k

F G f c G KFV
α α
= + +

2
max min
.
k max
F G KFV
ψ
⇒ = +
(7.1)
.cos sin
max max max
f
ψ α α
= +
- hệ số cản tổng cộng của đường
Vì V
min
khá nhỏ nên ta có thể bỏ qua. Khi đó biểu thức (7.1) có dạng:
.
kmax max
F G
ψ
=

Mặt khác:
1 0
. . .

Tmax t
k
bx
M i i
F
R
η
=
(7.2)
Suy ra:
1 0
. . .
.
T t
max
bx
M i i
G
R
η
ψ
=
(7.3)
1
0
. .
. .
max bx
Tmax t
G R

i
M i
ψ
η
⇒ =
(7.4)
Mà:
15
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
T
bm
B
M
K
M
=

.
T bm B
M K M
⇒ =

Bơm nối trực tiếp với bánh đà của động cơ nên M
B
= M
e
.
Tmax bm Bmax
M K M
⇒ =

(7.5)
Vậy i
1
được xác định:
1
emax 0
. .
. . .
max bx
bm t
G R
i
K M i
ψ
η
=
(7.6)
Trong đó: G = 18000 [N] – trọng lượng của xe.
max
ψ
- hệ số cản lớn nhất của đường. Theo [I], chọn
0,35
max
ψ
=
.
R
bx
= 0,274 [m] – bán kính bánh xe.
K

bm
– hệ số biến mô. K
bm
= 1 ÷ 1,5. Chọn K
bm
= 1,4.
M
emax
= 234,661 [N.m] – momen cực đại của động cơ đốt trong.
i
0
= 2,3163 – tỉ số truyền lực chính.
η
t
= 0,9 – hiệu suất truyền lực.
Thay các số liệu vào công thức (5.12), ta có:
1
18000.0,35.0,274
2,52
1,4.234,661.2,3163.0,9
i = =

Số cấp của hộp số được xác định theo [I] như sau:
( )
( )
1
ln
1
ln
i

n
q
= +
(7.7)
Trong đó: q – công bội của hộp số. q = 1,5 ÷ 1,7.
Chọn q = 1,5. Suy ra:
( )
( )
( )
( )
1
ln ln 2,52
1 1 3,28
ln 1,5 ln 1,5
i
n = + = + =

Chọn n = 4. Vậy hộp số thiết kế có 4 cấp số truyền.
Theo [I], khi phân phối tỉ số truyền theo số cấp điều hòa thì ta có hằng số điều
hòa được tính như sau:
16
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
1
1 1 1
.
1
n
a
i i n
 

 
− =
 ÷
 ÷
−
 
 
(7.8)
Khi xe chạy ở tỉ số truyền i
n
= 1, ta có:
1 1 1
. 0,2011
1 2,52 4 1
a
 
 
= − =
 ÷
 ÷
−
 
 

Từ công thức (7.8), ta có:
( )
1
1
a. 1 1
k

i
i
k i
=
− +

2
2,52
1,672
0,2011.(2 1).2,52 1
i⇒ = =
− +

Hộp số cần thiết kế có 4 cấp số truyền nên phải dùng
hộp số hành tinh 2 dãy
- Dãy thứ nhất: truyền tỉ số truyền i
1
và i
2
.
- Dãy thứ hai: truyền số lùi i
R
và số truyền thẳng i
D
.
Khi dãy thứ nhất làm việc, ta có tỉ số truyền i
1
, i
2
được

xác định theo:
1
2
1
1
b
a
a
b
z
i
z
z
i
z
= +
= +
(7.9)
Tính z
b
theo i
1
:
( )
1
1 .z
b a
z i
= −
(7.10)

Tính z
b
theo i
2
:
2
1
a
b
z
z
i
=
−
(7.11)
Từ (7.10), (7.11), ta có:
( )
1
2
1 .
1
a
a
z
i z
i
− =
−

2

1
1
1
1
i
i
⇒ = −
−

17
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
2
1
1
1
1
i
i
⇒ = +
−

Suy ra i
2
hiệu chỉnh là:
2
1
1 1,6577
2,52 1
i = + =
−

i
3
là số truyền thẳng nên i
3
= 1.
i
4
là số truyền tăng:
4
1 1
0,8326
1
0,2011 1
1
i
a
= = =
+
+

Vậy các tỉ số truyền của hộp số là:
i
1
= 2,52
i
2
= 1,6577
i
3

= 1
i
4
= 0,8326
- Thiết kế dãy hành tinh thứ nhất
Theo nguyên lý ăn khớp trong hộp số kiểu hành tinh, ta
có:
2.
b a h
z z z
− =

Chọn sơ bộ z
h
= 18
36
b a
z z
⇒ − =
Mặt khác:
1
1 2,52
b
a
z
i
z
= + =

Suy ra ta có hệ phương trình

1 2,52
36
b
a
b a
z
z
z z

+ =



− =

(7.12)
Giải hệ phương trình (5.18) ta được:
69,169
105,169
a
b
z
z
=


=


Chọn z

a
= 69 (răng); z
b
= 105 (răng)
18
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Cả z
a
, z
b
đều chia hết cho 3 nên chọn số bánh răng hành
tinh là 3.
- Thiết kế dãy hành tinh thứ hai
Ta có:
4
1
0,8326
1
b
cb
a
a b
b
Z
i i
z
Z Z
z
= = = =
+

+

Suy ra:
1
1 0,2011
0,8326
a
b
z
z
= − =

Theo nguyên lý ăn khớp trong bộ truyền hành tinh:
2.
b a h
z z z
− =

Chọn sơ bộ z
h
= 40 (răng)
80
b a
z z
− =

Ta có hệ phương trình sau:
0,2011
80
a

b
b a
z
z
z z

=



− =

(7.13)
Giải hệ phương trình (7.13) ta có:
20,135 20
100,135 100
a
b
z
z
= ≈


= ≈


Chọn số răng z
a
= 20 (răng), z
b

= 100 (răng).
Cả z
a
, z
b
đều chia hết cho 5 nên chọn số bánh răng hành
tinh là 5.
8. Lực kéo và đồ thị lực kéo
8.1. Khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ điện
Khi chỉ truyền nguồn công suất điện, đường truyền momen lúc này sẽ là:
- Động cơ điện  i
gt
 i
kh
 i
0
 bánh xe chủ động.
19
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Khi đó:
0
. .
.
moto gt
k t
bx
M i i
F
R
η

=
(8.1)
2
0
.R
.
bx
kh
V
i i
ω
=
(8.2)
Với
1
1 2
kh
kh
b
kh ac
a
i
i
Z
i i
Z
=


=


= = + >



Thay các giá trị vào công thức ta có bảng kết quả như
sau:
Bảng 8.1. Gía trị lực kéo của động cơ điện
λ= ω
B
/ω
N
ω
[rad/s]
V_d1
[m/s]
F_d1
[N]
V_d2
[m/s]
F_d2
[N]
0.05 45.030 0.382 7163.345 2.292 1193.891
0.10 90.059 0.764 7163.345 4.583 1193.891
0.15 135.089 1.146 7163.345 6.875 1193.891
0.20 180.118 1.528 7163.345 9.167 1193.891
0.263 237.036 2.011 7163.345 12.063 1193.891
0.30 270.178 2.292 6283.636 13.750 1047.273
0.35 315.207 2.674 5385.974 16.042 897.662
0.40 360.237 3.056 4712.727 18.333 785.455

0.45 405.266 3.438 4189.091 20.625 698.182
0.50 450.296 3.819 3770.182 22.917 628.364
0.55 495.326 4.201 3427.438 25.208 571.240
0.60 540.355 4.583 3141.818 27.500 523.636
0.65 585.385 4.965 2900.140 29.792 483.357
0.70 630.414 5.347 2692.987 32.083 448.831
0.75 675.444 5.729 2513.455 34.375 418.909
0.80 720.474 6.111 2356.364 36.667 392.727
0.85 765.503 6.493 2217.754 38.958 369.626
0.90 810.533 6.875 2094.545 41.250 349.091
0.95 855.562 7.257 1984.306 43.542 330.718
1.0 900.592 7.639 1885.091 45.833 314.182
Từ bảng kết quả trên ta xây dựng được đồ thị như sau:
20
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Hình 8.1. Đồ thị lực kéo của động cơ điện
8.2. Khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ đốt trong
Khi truyền nguồn công suất động cơ đốt trong, đường truyền momen lúc này là:
+ Động cơ đốt trong  i
hs
 i
kh
 i
0
 bánh xe chủ động.
Khi đó:
0
. . .i
.
T h kh

k t
bx
M i i
F
R
η
=
(8.3)

0
.
. .
T bx
bx
h kh
R
i i i
ω
ω
=
(8.4)
Mà MT = MB.Kbm
Khi động cơ đốt trong làm việc thì MB = MN, lúc đó (8.3) trở thành:
0
.K . . .i
.
B bm h kh
k
bx
M i i

F
R
η
=
(8.5)
Vận tốc bánh xe khi đi ở tay số thứ k được xác định:
( ) ( )
.
k bx k bx k
V R
ω
=
(8.6)
21
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Trong đó:
0
.
. .
T bx
bx
h kh
R
i i i
ω
ω
=
(8.7)
. .
T bm B bm N

i i
ω ω ω
= =
Suy ra:
0
.i .
. .
N bm bx
k
h kh
R
V
i i i
ω
=
(8.8)
Khi đi ở các tay số , i
bm
thay đổi từ (0,5 ÷ 1), do khi i
bm
< 0,5 thì hiệu suất của hệ
thống truyền lực rất thấp. Với i
bm
thay đổi trong phạm vi như vậy ta có được vận tốc
của xe khi đi ở các tay số thứ k.
Để xác định lực kéo ở các tay số thứ k, ta cho K
bm
thay đổi tương ứng với sự
thay đổi của i
bm

, trong khi M
B
= M
N
.
Khi M
B
thay đổi ứng với λ =( 0,5 ÷1), giữ cố định K
bm
ta được các giá trị lực
kéo ở tay số 1 F
1e
, khi momen động cơ thay đổi.
22
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
Với phương pháp xác định như trên, ta có bảng giá trị sau:
Bảng 8.2. Gía trị đặc tính của biến mô thủy lực
λ ω [rad/s] i
bm
K
bm
HS_bm
0.05 19.373 0.05 3.753 0.188
0.1 38.746 0.1 3.116 0.312
0.15 58.120 0.15 2.744 0.412
0.2 77.493 0.2 2.479 0.496
0.25 96.866 0.25 2.274 0.569
0.3 116.239 0.3 2.107 0.632
0.35 135.612 0.35 1.965 0.688
0.4 154.986 0.4 1.842 0.737

0.45 174.359 0.45 1.734 0.780
0.5 193.732 0.5 1.637 0.819
0.55 213.105 0.55 1.549 0.852
0.6 232.478 0.6 1.469 0.882
0.65 251.852 0.65 1.396 0.907
0.7 271.225 0.7 1.328 0.929
0.75 290.598 0.75 1.264 0.948
0.8 309.971 0.8 1.205 0.964
0.85 329.344 0.85 1.149 0.977
0.9 348.718 0.9 1.097 0.987
0.95 368.091 0.95 1.047 0.995
1 387.464 1 1.000 1.000
Bảng 8.3. Gía trị lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất
động cơ đốt trong với i
kh
= 1
λ V
3
_
ikh
F
k3
_
ikh
V
2
_
ikh
F
k2

_
ikh
V
1
_
ikh
F
k1
_
ikh
V
1
_
ikh
_
e
F
k1
_
ikh
_
e
0.05 5.00 7301.19
0.10 5.46 7350.41
0.15 5.91 7366.82
0.20 6.36 7350.41
0.25 6.82 7301.19
0.30 7.27 7219.16
0.35 7.73 7104.31
0.40 8.18 6956.64

0.45 8.64 6776.16
0.50 22.92 2603.8
4
13.82 4316.3
7
9.09 6562.8
7
9.09 6562.87
23
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
0.55 25.21 2464.51 15.21 4085.40 10.00 6211.6
9
0.60 27.50 2337.3
1
16.59 3874.54 10.91 5891.0
9
0.65 29.79 2220.29 17.97 3680.5
7
11.82 5596.1
7
0.70 32.08 2111.9
6
19.35 3500.98 12.73 5323.1
1
0.75 34.38 2011.1
0
20.74 3333.7
9
13.64 5068.9
0

0.80 36.67 1916.7
5
22.12 3177.3
9
14.55 4831.1
0
0.85 38.96 1828.1
3
23.50 3030.4
8
15.46 4607.7
2
0.90 41.25 1744.57 24.88 2891.9
6
16.37 4397.1
2
0.95 43.54 1665.5
3
26.27 2760.94 17.28 4197.9
0
1.00 45.83 1590.55 27.65 2636.6
4
18.18 4008.9
1
Bảng 8.4. Gía trị lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất
động cơ đốt trong với i
kh
= 1,2
λ V
3

_
ikh2
F
k3
_
ikh2
V
2
_
ikh2
F
k2
_
ikh2
V
1
_
ikh2
F
k1
_
ikh2
V
1
_
ikh2
_
e
F
k1

_
ikh2
_
e
0.05 4.17 8761.43
0.10 4.55 8820.50
0.15 4.92 8840.19
0.20 5.30 8820.50
0.25 5.68 8761.43
0.30 6.06 8662.99
0.35 6.44 8525.17
0.40 6.82 8347.97
0.45 7.20 8131.40
0.50 19.10 3124.60 11.52 5179.64 7.58 7875.44 7.58 7875.44
0.55 21.01 2957.41 12.67 4902.48 8.33 7454.03
0.60 22.92 2804.77 13.82 4649.45 9.09 7069.31
0.65 24.83 2664.35 14.98 4416.68 9.85 6715.40
0.70 26.74 2534.35 16.13 4201.18 10.61 6387.73
0.75 28.65 2413.32 17.28 4000.55 11.37 6082.68
0.80 30.56 2300.10 18.43 3812.87 12.12 5797.32
0.85 32.47 2193.75 19.58 3636.57 12.88 5529.27
0.90 34.38 2093.48 20.74 3470.36 13.64 5276.54
24
Truyền động kết hợp ô tô hybrid
0.95 36.28 1998.64 21.89 3313.13 14.40 5037.48
1.00 38.19 1908.65 23.04 3163.97 15.15 4810.69
Từ các bảng trên ta có các đồ thị sau:
Hình 8.2. Đồ thị lực kéo động cơ đốt trong khi i
kh
=1

25