Luận văn thạc sĩ HCMUTE về thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai

Khám phá luận văn thạc sĩ HCMUTE về thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai, ứng dụng công nghệ tiên tiến trong ngành cơ khí.

• Tác giả: Đào Trọng Cường
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phúc
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Truyền Lực Cho Xe Gắn Máy Lai
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai

Hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai là một phần quan trọng trong việc phát triển công nghệ xe máy hiện đại. Hệ thống truyền lực này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hoạt động mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai cần phải xem xét nhiều yếu tố như cấu trúc, nguyên lý hoạt động và khả năng tương thích với các loại động cơ khác nhau. Đặc biệt, việc kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện trong xe gắn máy lai đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo xe máy. Theo nghiên cứu, việc sử dụng công nghệ xe máy lai có thể tiết kiệm nhiên liệu lên đến 20% so với xe truyền thống chỉ sử dụng động cơ xăng.

1.1. Tầm quan trọng của xe máy trong giao thông

Xe máy hiện nay là phương tiện giao thông chủ yếu tại Việt Nam, đặc biệt là ở các thành phố lớn. Sự phổ biến của xe gắn máy không chỉ do tính tiện lợi mà còn vì khả năng di chuyển linh hoạt trong điều kiện giao thông đông đúc. Tuy nhiên, việc sử dụng xe máy cũng dẫn đến nhiều vấn đề như ô nhiễm môi trường và tắc nghẽn giao thông. Do đó, việc phát triển hệ thống truyền lực cho xe máy lai là một giải pháp khả thi nhằm giảm thiểu những tác động tiêu cực này. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng công nghệ xe máy lai có thể giúp giảm thiểu khí thải và tiết kiệm nhiên liệu, từ đó góp phần bảo vệ môi trường.

1.2. Phát triển nguồn động lực sạch

Trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng, việc phát triển nguồn động lực sạch cho xe gắn máy là rất cần thiết. Công nghệ xe máy lai sử dụng động cơ điện kết hợp với động cơ xăng không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu khí thải độc hại. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng hệ thống truyền lực lai có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả. Các giải pháp như sử dụng động cơ điện và động cơ xăng trong cùng một hệ thống đã được chứng minh là có khả năng cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường.

II. Thiết kế và cải tiến hệ thống truyền lực

Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai đòi hỏi sự kết hợp giữa nhiều yếu tố kỹ thuật. Việc lựa chọn động cơ, cấu trúc truyền động và các linh kiện điện tử là rất quan trọng. Trong nghiên cứu này, tác giả đã lựa chọn động cơ điện DC có công suất 400 W để kết hợp với động cơ xăng. Hệ thống truyền động được thiết kế để đảm bảo cả hai động cơ có thể hoạt động đồng bộ, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Việc cải tiến hệ thống truyền lực không chỉ giúp xe hoạt động ổn định mà còn nâng cao tính an toàn trong quá trình vận hành.

2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền lực

Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai dựa trên sự kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện. Khi xe hoạt động, cả hai động cơ sẽ cùng truyền moment quay đến trục bánh xe. Động cơ xăng đóng vai trò là nguồn năng lượng chính, trong khi động cơ điện hỗ trợ trong các tình huống cần tăng tốc hoặc khi xe hoạt động ở tốc độ thấp. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hệ thống điều khiển điện tử sẽ tự động điều chỉnh hoạt động của hai động cơ để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

2.2. Các giải pháp cải tiến hệ thống truyền lực

Để nâng cao hiệu suất của hệ thống truyền lực, nhiều giải pháp cải tiến đã được đề xuất. Việc sử dụng các linh kiện điện tử hiện đại giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển động cơ, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động. Ngoài ra, việc thiết kế các chi tiết rời trong hệ thống truyền lực cũng giúp cho việc lắp ráp và bảo trì trở nên dễ dàng hơn. Các nghiên cứu cho thấy, việc cải tiến hệ thống truyền lực có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu lên đến 20% so với các phương pháp truyền động truyền thống.

III. Đánh giá và ứng dụng thực tiễn

Đánh giá hiệu quả của hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai cho thấy nhiều lợi ích rõ rệt. Kết quả thử nghiệm cho thấy xe hoạt động ổn định và an toàn, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu đáng kể. Việc áp dụng công nghệ xe máy lai không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm xe gắn máy thân thiện với môi trường trong tương lai.

3.1. Kết quả thử nghiệm và đánh giá

Kết quả thử nghiệm cho thấy, xe gắn máy lai hoạt động ổn định và tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20% so với xe chỉ sử dụng động cơ xăng. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng hệ thống truyền lực lai là một giải pháp hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các thử nghiệm cũng cho thấy xe có khả năng hoạt động tốt trong nhiều điều kiện khác nhau, từ tốc độ thấp đến tốc độ cao.

3.2. Ứng dụng trong thực tiễn

Việc phát triển hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường. Các sản phẩm xe gắn máy lai có thể được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, giúp người dân tiết kiệm chi phí nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm. Điều này cũng góp phần vào việc thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững trong ngành giao thông vận tải.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh khan hiếm nhiên liệu và giá dầu tăng cao, cùng với sự gia tăng ô nhiễm môi trường do khí thải từ phương tiện giao thông cơ giới, việc phát triển các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường trở nên cấp thiết. Xe máy hiện vẫn là phương tiện giao thông chủ yếu tại Việt Nam, chiếm tỷ lệ lớn trong các phương tiện cá nhân, đặc biệt tại các đô thị và vùng nông thôn. Theo ước tính, đến năm 2020, xe máy vẫn giữ vai trò quan trọng trong giao thông cá nhân, đồng thời các phương tiện giao thông công cộng chưa thể đáp ứng đủ nhu cầu đi lại của người dân.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là thiết kế và thử nghiệm hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai, kết hợp động cơ xăng và động cơ điện nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu được thực hiện trên xe tay ga Attila đã qua sử dụng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2014. Hệ thống truyền lực lai được thiết kế để động cơ điện DC công suất 400 W hỗ trợ động cơ xăng truyền moment quay đến bánh xe sau, với nguồn điện từ hai bình Accu 12 V – 26 Ah, nạp từ nguồn điện dân dụng.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua khả năng tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20% so với xe chạy chỉ bằng động cơ xăng, đồng thời góp phần phát triển công nghệ xe máy thân thiện môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển nguồn động lực sạch và giảm phát thải khí nhà kính.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết hệ thống truyền động trên xe tay ga: Bao gồm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp (CVT), các chế độ hoạt động của động cơ xăng từ cầm chừng đến tải nặng, leo dốc, giúp hiểu rõ cơ chế truyền lực và điều chỉnh tỉ số truyền động phù hợp.

• Lý thuyết về động cơ điện một chiều (DC): Phân loại động cơ DC theo cách kích từ (độc lập, nối tiếp, hỗn hợp), đặc tính cơ điện, nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ bằng điện trở phụ, điều chỉnh từ thông kích thích, điện áp phần ứng và điều chế độ rộng xung (PWM).

• Khái niệm và phân loại xe hybrid: Xe lai kết hợp động cơ đốt trong và động cơ điện, với các kiểu phối hợp công suất như nối tiếp, song song và hỗn hợp, cùng ưu nhược điểm của từng loại.

• Khái niệm và đặc tính của ắc quy (Accu): Các loại ắc quy phổ biến (axit-chì kín kiểu SLA, VRLA), cấu tạo, quá trình điện hóa, chế độ nạp và phóng, cùng các phương pháp nạp truyền thống và nạp xung.

Các khái niệm chính bao gồm: moment quay, tỉ số truyền động, dòng điện một chiều, điều khiển PID, phanh tái tạo năng lượng, và hiệu suất nhiên liệu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu chuyên ngành về xe hybrid, động cơ điện DC, hệ thống truyền động xe tay ga, ắc quy và điều khiển điện tử từ các sách, bài báo khoa học, báo cáo ngành và các nghiên cứu trong và ngoài nước.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm AutoCAD và Pro ENGINEER để thiết kế cơ cấu truyền động; Protues 7.8 để lập trình điều khiển mạch điện tử; Microsoft Office để tổng hợp và phân tích số liệu. Phân tích đặc tính kỹ thuật của động cơ điện và ắc quy dựa trên các mô hình toán học và đặc tính thực nghiệm.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Chọn một chiếc xe tay ga Attila đời 2002 đã qua sử dụng làm mẫu thực nghiệm, do tính phổ biến và cấu tạo phù hợp để cải tiến hệ thống truyền lực lai.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu và thiết kế trong năm 2014 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, bao gồm các giai đoạn thu thập tài liệu, thiết kế, gia công, lắp ráp, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

• Phương pháp thực nghiệm: Gia công cải tiến cơ cấu truyền động, lắp đặt động cơ điện và ắc quy, kiểm tra hoạt động mạch điều khiển, chạy thử xe trên đường thực tế để đo mức tiêu hao nhiên liệu và đánh giá hiệu quả tiết kiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thiết kế hệ thống truyền lực lai thành công: Hệ thống truyền lực điện – xăng được thiết kế dưới dạng cụm chi tiết rời, dễ dàng lắp ráp vào xe tay ga Attila. Sau cải tiến, trọng lượng xe tăng thêm 23 kg so với xe nguyên bản.

2. Tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20%: Kết quả chạy thử nghiệm cho thấy xe hoạt động ổn định, an toàn và tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20% so với xe chỉ chạy bằng động cơ xăng. Đây là mức tiết kiệm đáng kể trong điều kiện vận hành thực tế.

3. Hệ thống điện hoạt động hiệu quả: Động cơ điện DC công suất 400 W phối hợp với động cơ xăng truyền moment quay đến bánh xe sau, hoạt động dựa trên nguồn điện từ hai bình Accu 12 V – 26 Ah được nạp từ nguồn điện dân dụng. Hệ thống điều khiển vi mạch điện tử đảm bảo động cơ điện hoạt động hỗ trợ hiệu quả.

4. Khả năng vận hành ổn định trên nhiều chế độ: Xe vận hành tốt ở các chế độ khởi động, tốc độ thấp, trung bình và tải nặng, nhờ phối hợp truyền động linh hoạt giữa động cơ xăng và động cơ điện.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tiết kiệm nhiên liệu chủ yếu do động cơ điện hỗ trợ moment quay khi xe khởi động và chạy ở tốc độ thấp, giảm tải cho động cơ xăng, từ đó giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, mức tiết kiệm 20% là phù hợp với các mẫu xe hybrid song song có công suất động cơ điện tương đương.

Việc tăng trọng lượng xe thêm 23 kg là một nhược điểm nhỏ, tuy nhiên không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng vận hành và an toàn. Hệ thống truyền lực lai được thiết kế dạng cụm rời giúp dễ dàng lắp đặt và bảo trì, phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước.

Kết quả cũng cho thấy tiềm năng phát triển xe máy hybrid tại Việt Nam, góp phần giảm phát thải khí nhà kính và tiết kiệm nhiên liệu trong bối cảnh giá dầu biến động và nhu cầu bảo vệ môi trường ngày càng cao. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh mức tiêu hao nhiên liệu giữa xe nguyên bản và xe cải tiến, cùng bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền lực.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển hệ thống truyền lực lai hoàn chỉnh cho xe máy: Tiếp tục nghiên cứu, thiết kế và sản xuất mẫu xe máy hybrid hoàn chỉnh với hệ thống điều khiển tối ưu, nhằm nâng cao hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải. Thời gian thực hiện trong 2-3 năm, chủ thể là các viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất xe máy.

2. Ứng dụng công nghệ ắc quy hiện đại: Nghiên cứu sử dụng các loại ắc quy nhẹ, dung lượng cao như Li-Ion hoặc Ni-MH để giảm trọng lượng xe và tăng thời gian hoạt động của động cơ điện. Mục tiêu giảm trọng lượng hệ thống điện ít nhất 30% trong vòng 1-2 năm.

3. Tối ưu hóa hệ thống điều khiển điện tử: Áp dụng các thuật toán điều khiển PID và PWM tiên tiến để phối hợp hiệu quả giữa động cơ xăng và động cơ điện, nâng cao độ bền và hiệu suất vận hành. Chủ thể thực hiện là các nhóm nghiên cứu chuyên ngành điện tử và cơ khí.

4. Thúc đẩy chính sách hỗ trợ phát triển xe máy hybrid: Đề xuất các chính sách ưu đãi thuế, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm thân thiện môi trường, khuyến khích doanh nghiệp đầu tư sản xuất xe máy lai. Thời gian triển khai trong 3-5 năm, chủ thể là cơ quan quản lý nhà nước.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành cơ khí động lực: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về thiết kế hệ thống truyền lực lai, động cơ điện DC và điều khiển điện tử, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.

2. Doanh nghiệp sản xuất xe máy và linh kiện ô tô: Tham khảo để ứng dụng công nghệ truyền lực lai vào sản xuất xe máy tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao tính cạnh tranh và đáp ứng xu hướng thị trường.

3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách giao thông, môi trường: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển phương tiện giao thông thân thiện môi trường, giảm phát thải khí nhà kính.

4. Kỹ sư thiết kế và kỹ thuật viên bảo trì xe máy: Hướng dẫn kỹ thuật cải tiến, lắp đặt và bảo trì hệ thống truyền lực lai trên xe máy, nâng cao hiệu quả vận hành và tuổi thọ sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống truyền lực lai trên xe máy hoạt động như thế nào?
   Hệ thống kết hợp động cơ xăng và động cơ điện DC, trong đó động cơ xăng là nguồn năng lượng chính, động cơ điện hỗ trợ moment quay khi cần thiết, đặc biệt ở tốc độ thấp và khởi động, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải.

2. Việc lắp đặt hệ thống truyền lực lai có làm tăng trọng lượng xe không?
   Có, trọng lượng xe tăng khoảng 23 kg do bổ sung động cơ điện và ắc quy. Tuy nhiên, trọng lượng tăng này không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng vận hành và an toàn của xe.

3. Hệ thống điện sử dụng loại ắc quy nào và có ưu điểm gì?
   Sử dụng hai bình Accu axit-chì kín loại 12 V – 26 Ah, có ưu điểm giá thành hợp lý, dễ bảo trì và phù hợp với điều kiện sử dụng xe máy tại Việt Nam.

4. Mức tiết kiệm nhiên liệu đạt được khi sử dụng hệ thống truyền lực lai là bao nhiêu?
   Thử nghiệm thực tế cho thấy tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20% so với xe chỉ chạy bằng động cơ xăng, giúp giảm chi phí vận hành và ô nhiễm môi trường.

5. Hệ thống điều khiển động cơ điện được thiết kế như thế nào?
   Hệ thống điều khiển sử dụng các vi mạch điện tử, bao gồm mạch so sánh, PID, điều chế độ rộng xung (PWM) và bảo vệ quá dòng, đảm bảo động cơ điện hoạt động ổn định, an toàn và hiệu quả.

Kết luận

• Đã thiết kế và lắp đặt thành công hệ thống truyền lực lai cho xe tay ga Attila, kết hợp động cơ xăng và động cơ điện DC 400 W.
• Hệ thống giúp tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20%, góp phần giảm phát thải và bảo vệ môi trường.
• Xe sau cải tiến tăng trọng lượng 23 kg nhưng vẫn vận hành ổn định và an toàn trên nhiều chế độ tải.
• Nghiên cứu tạo nền tảng cho phát triển xe máy hybrid trong nước, phù hợp với xu hướng phát triển nguồn động lực sạch.
• Đề xuất tiếp tục hoàn thiện hệ thống điều khiển, sử dụng ắc quy công nghệ cao và thúc đẩy chính sách hỗ trợ để ứng dụng rộng rãi.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các viện nghiên cứu và doanh nghiệp phối hợp phát triển mẫu xe máy hybrid hoàn chỉnh, đồng thời triển khai thử nghiệm thực tế quy mô lớn để đánh giá hiệu quả và khả năng thương mại hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀO TRỌNG CƯỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO XE GẮN MÁY LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 0 4 4 0 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀO TRỌNG CƢỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO XE GẮN MÁY LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 i Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀO TRỌNG CƢỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO XE GẮN MÁY LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ THANH PHÚC Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 ii Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Đào Trọng Cƣờng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1979 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Trung Thành, Vũng Liêm, Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 69/33 Phó Cơ Điều, P3, Tp. Vĩnh Long Điện thoại cơ quan: 070 3960566 Điện thoại di động: [phone] E-mail: trongcuongtcn@yahoo. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.

Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ 2005 đến 2007 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Tp. HCM Ngành học: Cơ khí Động lực 2. Cao học: Hệ đào tạo: Tập trung chính qui - Thời gian đào tạo từ 2012 đến 2014 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Tp. HCM Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí Động lực III.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trƣờng Trung cấp nghề Từ 2007 đến 2009 Giáo viên khoa CKĐL Vĩnh Long Tổ Trƣởng bộ môn khoa Từ 2009 đến 2011 nt CKĐL Từ 2011 đến nay nt Phó Trƣởng khoa GTVT i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 11 năm 2014 Đào Trọng Cƣờng ii Luan van CẢM TẠ Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn TS Lê Thanh Phúc đã nhận hướng dẫn em thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai”. Đây là một đề tài thực nghiệm và có ý nghĩa rất thiết thực.

Kết quả đề tài là cơ sở để phát triển các sản phẩm xe gắn máy lai trong tương lai, khẳng định được năng lực ứng dụng công nghệ mới trong lĩnh vực chế tạo hoàn thiện các loại xe thân thiện với môi trường. Xin chân thành gởi lời cảm ơn đến quí thầy, cô giảng dạy đã truyền đạt những kiến thức vô cùng quí báu trong hai năm học qua giúp chúng em có được những vốn kiến thức vô cùng bổ ích trong công tác cũng như trong quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường Trung cấp nghề Vĩnh Long đã hỗ trợ cho tôi về thời gian và chi phí, sẵn sàng tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập bồi dưỡng chuyên môn. Cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã san sẻ phần trọng trách công việc và cổ vũ tôi trong thời gian học tập.

Xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình đã chăm sóc chu đáo cho tôi, luôn tiếp ứng kịp thời về vật chất lẫn tinh thần, giúp cho tôi vượt qua những khó khăn để thực hiện và hoàn tất công trình nghiên cứu này. Lần nữa tôi trân trọng ghi nhận những công lao quí báu của những người đã mang đến cho tôi. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 11 năm 2014 Đào Trọng Cường iii Luan van TÓM TẮT  Trong bối cảnh khan hiếm nhiên liệu và giá dầu tăng cao, tình trạng ô nhiễm môi trƣờng do sự phát thải của phƣơng tiện giao thông cơ giới. Nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu – giảm ô nhiễm môi trƣờng trên xe gắn máy, tác giả đã thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai”.

Đề tài đƣợc thực hiện tại trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2014. Trong đề tài này, tác giả đã lựa chọn một chiếc xe tay ga đã qua sử dụng hiệu Attila làm xe thực nghiệm. Tác giả đã nghiên cứu cải tạo và lắp ráp thêm hệ thống truyền động từ một động cơ điện DC có công suất 400 W để cùng phối hợp moment quay với động cơ xăng dẫn động bánh xe sau. Cụ thể là khi xe hoạt động thì cả hai động cơ xăng và động cơ điện cùng truyền moment quay đến trục của bánh xe sau.

Tuy nhiên động cơ xăng đóng vai trò là nguồn năng lƣợng truyền moment chính còn động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ. Động cơ điện hoạt động bằng nguồn năng lƣợng từ bình Accu và đƣợc điều khiển bằng các vi mạch điện tử. Khối lƣu trữ điện gồm 2 bình Accu 12 V – 26 Ah dùng để cung cấp điện cho động cơ điện. Các bình Accu này đƣợc nạp từ nguồn điện dân dụng.

Toàn bộ hệ thống truyền động của động cơ điện đƣợc thiết kế là một cụm chi tiết rời, có thể lắp ráp dễ dàng vào xe máy. Sau khi lắp thêm hệ thống truyền động, xe nặng hơn xe nguyên bản 23 kg. Sau khi đã lắp ráp hoàn chỉnh và tiến hành chạy thử nghiệm kết quả cho thấy: Xe hoạt động ổn định và an toàn, tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20% so với xe ban đầu chỉ chạy bằng động cơ xăng. iv Luan van ABSTRACT  In the context of scarcity of fuel and rising oil prices, environmental pollution is increasing due to emissions from motor vehicles.

With the view to fuel economy - reducing environmental pollution on the motorcycle, the author has carried out the topic "Design powertrain for hybrid motorcycle." The research is done at the University of Technical Education Ho Chi Minh City in 2014. In the research, the author has chosen a used scooter Attila for experiment. The author has researched and assembled an improvement drivetrain from a DC electric motor with the power of 400 W to cooperate with the gasoline engine torque driving the rear wheels. When the scooter is operating, both gasoline engine and electric motor torque are transmitted to the rear wheel axis.

However, the gasoline engine serves as the main source of energy whereas torque from the electric motor plays a supporting role. The electric motor operates using battery power controlled by electronic circuits. The power source consists of two battery 12 V - 26 Ah used to provide power to the electric motor. The battery power is charged from the househood electricity net.

The entire drivetrain of the electric motor is designed as a cluster of separated details which can be easily installed in the motorbike. After the modification, the scooter weighs 23 kg more than the original one, the experiments show that the scooter operates stably and safely, fuel saving is about 20% compared with the initial scooter powered by gasoline engines. v Luan van MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài LÝ LỊCH KHOA HỌC .i LỜI CAM ĐOAN. ii CẢM TẠ .vi DANH SÁCH CÁC BẢNG .x DANH SÁCH CÁC HÌNH .xi Chƣơng 1 .1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố .1 Tầm quan trọng của xe máy .2 Phát triển nguồn động lực sạch .3 Tổng quan về xe hybrid .1 Khái niệm chung .2 Phân loại ôtô hybrid .3 Xu hƣớng phát triển của xe hybrid .4 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .2 Mục đích của đề tài .3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài .1 Nhiệm vụ của đề tài.2 Giới hạn của đề tài .4 Phƣơng pháp nghiên cứu và thực hiện .1 Hệ thống truyền động trên xe tay ga .1 Cấu tạo và sơ đồ truyền lực .2 Nguyên lý hoạt động .1 Động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng .2 Động cơ hoạt động ở chế độ khởi động và tốc độ thấp .3 Động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ trung bình .4 Động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ cao .5 Động cơ hoạt động ở chế độ tải nặng, leo dốc hoặc lên ga đột ngột .2 Nguồn điện trên xe gắn máy .18 vi Luan van 2.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều .2 Nguyên lý sinh ra điện .3 Nguồn điện xoay chiều đƣợc đổi thành điện một chiều .1 Nhiệm vụ và phân loại Accu .2 Phân loại Accu .2 Cấu tạo của Accu chì axit loại kín .1 Cấu tạo chung.2 Sự khác biệt cơ bản trong cấu tạo giữa VRLA và Accu truyền thống .3 Ƣu điểm của Accu kín kiểu SLA và VRLA .3 Quá trình điện hóa trong Accu chì axit loại kín .4 Chế độ nạp và phóng của Accu .1 Các phƣơng pháp nạp truyền thống .2 Nguyên lý phƣơng pháp nạp xung và mạch nạp .3 Kiểm tra nhận biết trạng thái nạp .4 Nguyên lý hoạt động và đặc tính của máy điện DC.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều .2 Phân loại và mô tả đặc tính động cơ điện một chiều .3 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp và kích từ hỗn hợp .3 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều .1 Điều khiển tốc độ động cơ điện bằng điện trở phụ mạch phần ứng .2 Điều khiển tốc độ động cơ điện bằng từ thông kích thích: .3 Điều khiển tốc độ động cơ điện bằng điện áp phần ứng: .4 Điều khiển tốc độ động cơ điện bằng điều chế độ rộng xung: .5 Linh kiện điện tử .4 Cảm biến tiệm cận Fotek PM12-02P-S: .52 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT .1 Chọn xe gắn máy thực nghiệm.1 Các thông số cơ bản của xe Attila đời 2002 .2 Cấu tạo cơ cấu truyền động trên xe Attila.2 Giải pháp phối hợp truyền động giữa động cơ điện và động cơ xăng .3 Chọn động cơ điện .56 vii Luan van 3.1 Chọn loại động cơ điện .2 Chọn mức điện áp cấp cho động cơ điện .4 Chọn vị trí lắp đặt động cơ điện trên xe .5 Giải pháp truyền động từ động cơ điện đến bánh xe .6 Giải pháp điều khiển động cơ điện .7 Giải pháp khối lƣu trữ điện cấp cho động cơ điện .8 Tính toán các thông số động lực học của xe lai .67 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .1 Xác định các vị trí cải tạo trên xe .2 Xác định thông số, lựa chọn Accu và bố trí Accu .1 Yêu cầu kỹ thuật của Accu .3 Bố trí Accu .3 Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động của động cơ điện.1 Thiết kế và gia công hộp truyền động .