Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống truyền lực cho xe hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song

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

Họ và tên: TRẦN VĂN QUANG

2 Các số liệu ban đầu:

Tham khảo xe Prius,Lexus…

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

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

3.6 Quy trình công nghệ gia công một chi tiết

4 Các bản vẽ và đồ thị

- Bản vẽ các 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 một số chi tiết(AO)

- Bản vẽ gia công một chi tiết (AO)

5 Cán bộ hướng dẫn: Thầy Phạm Hữu Nam

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:22-02-2010

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Ngày 08 tháng 06 năm 2010

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

(ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên)

Phạm Hữu Nam

Mục Lục

TrangLời nói đầu 1

Chương 1: Đặc điểm xe ôtô hybrid (HEVs) 2

1 Định nghĩa ôtô hybrid 2

2.Các loại xe hybrid 2

3.Ưu điểm của xe hybrid 3

4.Đặc điểm xe HEVs 5

5.Các bộ phận chính trên xe hybrid 7

6 Các phương án truyền động của xe hybrid 8

6.1.Kiểu kết nối nối tiếp 8

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 2 : Phân tích chọn phương án 13

1.Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mômen 13

2.Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ 16

3.Hệ thống truyền lực hybrid dùng hỗn hợp bộ kết nối mômen và tốc độ 19

4.Chọn phương án thiết kế 20

Chương 3: Tính chọn nguồn công suất cho xe hybrid 22

1 Sơ đồ hệ thống truyền lực 22

2.Các trạng thái điều khiển 22

3.Xác định công suất cần thiết 24

4.Tính chọn động cơ đốt trong 25

5.Tính chọn động cơ điện 25

6.Tính chọn ắc quy 30

Chương 4: Thiết kế hệ thống truyền lực 31

1 Tính thiết kế bộ kết nối 31

1.1.Tỉ số số răng giữa các cặp bánh răng trong bộ truyền cơ sở 32

1.2.Tính toán thiết kế các thông số của bộ kết nối 32

2 Tính thiết kế hộp số 52

2.1.Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 52

2.2.Xác định tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1 52

2.3.Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian 54

2.4.Sơ đồ động hộp số và trạng thái các phần tử điều khiển ở từng tay số 55

2.5.Tính tỷ số truyền cho từng số truyền riêng biệt 55

2.6.Tỉ số số răng giữa các cặp bánh răng trong các bộ truyền cơ sở 58

2.7.Tính toán thiết kế các thông số của bộ kết nối 58

Chương 5: Xây dựng đặc tính kéo của xe hybrid 78

1 Đặc tính động cơ đốt trong 78

2 Đặc tính mômen cơ động cơ điện 78

3 Đặc tính mômen ở chế độ hybrid 79

4 Vận tốc xe ở các tay số 79

5 Đặc tính kéo khi chỉ dùng động cơ đốt trong 80

6 Đặc tính kéo khi chỉ dùng động cơ điện 81

7 Đặc tính kéo khi chạy ở chế độ hybrid 82

Chương 6: Quy trình công nghệ gia công chế tạo chi tiết 84

1 Phân tích đặc điểm chi tiết 84

2.Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 85

3.Phương pháp chế tạo phôi 85

4.Các nguyên công cơ bản 85

4.1 Nguyên công 1 85

4.2 Nguyên công 2 86

4.3 Nguyên công 3 88

4.4 Nguyên công 4 90

Kết luận 91

Tài liệu tham khảo 92

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang từng bước công nghiệp hóa hiện đại hóa, và ngành ôtô đóng vai trò to lớn trong công cuộc xây dựng đất nước Ôtô đang dần trở thành phương tiện được sử dụng phổ biến nhất trong nhiều lĩnh vực khác nhau.Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt dần đưa ra bài toán tìm nhiên liệu thay thế Cùng với nó, khí thải của ôtô là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm của môi trường, và đặc biệt là ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người Chính vì vậy, việc tìm ra giải pháp cải tiến nhiên liệu và hệ thống truyền lực ôtô đang rất cấp thiết.

Đồ án tốt nghiệp em đã được 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 là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên phải hoàn thành trước khi ra trường Qua đây sẽ tổng hợp và củng cố lại những kiến thức

đã học, giúp sinh viên hiểu hơn về lý thuyết và biết cách kết hợp giữa lý thuyết với thực tế

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hữu Nam đã hết sức nhiệt tình và tâm huyết khi hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án này Đồng thời em bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo trong bộ môn ôtô cùng toàn thể các bạn trong lớp

đã giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn cũng như thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo thêm để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 04 tháng 06 năm 2010

Sinh viên thực hiện

TRẦN VĂN QUANG

2 Các loại xe Hybrid

HEVs là viết tắt của H ybrid E lectric V ehicles , là loại xe hybrid sử dụng tổ hợp động cơ đốt trong và động cơ điện Với loại xe HEVs, có khả năng tái sinh năng lượng khi phanh hoặc xe xuống dốc, lúc này động cơ điện hoạt động như một máy phát điện tận dụng năng lượng sinh ra khi phanh để nạp cho ắc quy

PHEV là viết tắt của P lugin H ybrid E lectric V ehicles , cũng tương tự như HEVs sử dụng tổ hợp động cơ đốt trong và động cơ điện Nhưng trên loại xe PHEV không có khả năng tái sinh năng lượng, do đó ắc quy cần được nạp điện từ nguồn bên ngoài

HEV và PHEV sử dụng nguồn năng lượng điện là nguồn năng lượng sạch Năng lượng điện được cấp từ ắc quy, và có thể tái sinh được thông qua quá trình phanh hay khi xe xuống dốc, hoặc được nạp từ lưới điện bên ngoài Hệ truyền động điện ít tổn hao và hiệu suất cũng cao

HHV là viết tắt của H ybrid H ydraulic V ehicles , là loại xe hybrid sử dụng kết hợp giữa động cơ đốt trong với mô tơ thủy lực Các chế độ hoạt động cũng như vận hành của loại xe này cũng tương tự như loại sử dụng động cơ điện Nguồn năng lượng thủy lực cũng là một trong những nguồn năng lượng sạch Tuy nhiên hệ thống thủy lực lại tổn hao nhiều năng lượng trên đường truyền

Trên các loại xe hybrid hiện nay, nguồn năng lượng từ động cơ đốt trong cũng có thể được cải tiến :

Hoàn thiện động cơ đốt trong : bao gồm hệ thống common rail điều khiển điện tử, xử lý khí thải trên 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 trên ôtô ngày nay 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 năng trong pin thành điện năng Do không xảy ra quá trình cháy nên nhiên liệu ôtô là sạch Tuy nhiên việc nạp hydro dưới áp suất cao vẫn rất khó khăn

3 Ưu điểm của xe Hybrid

Về mặt đặc tính động lực học của xe : ở chế độ khởi hành, xe chỉ dùng động

cơ điện Đặc tính mômen cơ của động cơ điện như h1.1 cho ta thấy tại số vòng quay nhỏ mômen của động cơ cao, do đó sử dụng động cơ điện để khởi hành rất thích hợp Còn khi số vòng quay vượt quá số vòng quay định mức thì khi tiếp tục tăng, đường mômen là đường hypebol bậc 2 (số vòng quay tăng thì mômen giảm) đường này cũng phù hợp với đặc tính động lực học của xe

H1.1: Đặc tính mômen cơ của động cơ điện.

Về tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm : dựa trên đặc tính của động cơ đốt trong, ta thấy được dải hoạt động của mômen xoắn chưa tối ưu Ở tốc độ vòng quay động cơ thấp, mômen nhỏ không đáp ứng được điều kiện cản, do đó xe ôtô thông thường cần phải có hộp số Hơn nữa, đặc tính mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ cho thấy chỉ có một vùng động cơ 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 cơ để điều chỉnh dải làm việc của động cơ trong vùng tối ưu của nó.

H1.2 là đặc tính kinh tế nhiên liệu của động cơ CR12DE ,của xe Nissan Cube Đặc tính thể hiện được đường công suất ngoài và đường mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ 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 trên H1.2) Trên đường này ta có công suất của động cơ lớn và mức tiêu thụ nhiên liệu nhỏ, khi động cơ hoạt động trong vùng này sẽ tiết kiệm được nhiên liệu và có lượng phát thải độc hại ít

H1.2:Đặc tính của động cơ đốt trong

4 Đặc điểm xe HEVs

H1.3:Sơ đồ nguyên lý hệ thống Hybrid

Trên đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động chung của loại xe HEVs Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành động

cơ đốt trong, khi cần tăng tốc cực đại hay vượt dốc thì hai động cơ vận hành đồng bộ Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe tăng tốc cực đại hoặc leo dốc Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ HEVs không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy khi cần thiết

Các chế độ làm việc của hệ thống Hybrid :

− Động cơ đốt trong một mình truyền năng lượng để đẩy xe chạy Chế độ này được sử dụng trong vùng tối ưu của động cơ đốt trong Khi xe đạt đến một tốc độ đã được xác định từ đặc tính động cơ, động cơ sẽ được khởi động và khi động cơ đạt được số vòng quay ở vùng tối ưu thì động cơ điện sẽ tắt và xe được chạy hoàn toàn bằng động cơ đốt trong

− Động cơ điện một mình truyền năng lượng để đẩy xe chạy Chế độ này được

sử dụng khi xe chạy ở chế độ khởi hành, vận hành xe ở tốc độ thấp, hay địa hình

hạn chế phát thải ô nhiễm Do đặc tính của động cơ điện có mômen lớn ở số vòng quay thấp nên tận dụng được mômen Khi ở số vòng quay thấp động cơ đốt trong có mức tiêu thụ nhiên liệu lớn do đó sử dụng động cơ điện sẽ tiết kiệm nhiên liệu ,và không phát sinh phát thải độc hại.

− Cả hai động cơ đốt trong và điện truyền năng lượng để đẩy xe chạy Chế độ này được sử dụng trong quá trình tăng tốc hay leo dốc Khi xe tăng tốc đến tốc độ mà động cơ đốt trong vượt ra khỏi dải tối ưu thì động cơ điện lại được khởi động bổ sung năng lượng giúp đẩy xe Công suất hai động cơ được kết nối đẩy xe tăng tốc cực đại hay cần mômen để vượt dốc

− Ắc quy thu năng lượng từ tải (phanh tái sinh) Trong quá trình phanh năng lượng được thu hồi và lưu tại pin để tái sử dụng sau thông qua một động cơ điện Năng lượng sinh ra khi phanh trên xe thông thường chuyển hóa thành nhiệt năng, còn trên xe hybrid hệ thống phanh được cải tiến để thu hồi năng lượng chuyển thành điện năng nạp điện cho ắc quy

− Ắc quy thu năng lượng từ động cơ đốt trong Chế độ mà động cơ đốt trong nạp năng lượng cho pin khi xe dừng lại lúc đó không có năng lượng đi tới tải hoặc khi ắc quy cần nạp điện Khi xe dừng lại động cơ đốt trong có thể được tắt, nhưng nếu ắc quy cần nạp điện thì năng lượng từ động cơ không truyền tới bánh xe mà truyền qua động cơ điện để nạp cho ắc quy

− Ắc quy thu năng lượng từ động cơ đốt trong và từ tải đồng thời Khi xe xuống dốc, năng lượng từ động cơ tới động cơ điện do không có cản, lúc này lực cản quán tính sẽ âm Năng lượng do lực này sinh ra sẽ cấp điện nạp cho ắc quy

− Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới tải và ắc quy đồng thời Khi ắc quy cần nạp điện (sắp hết điện), dòng năng lượng từ động cơ chia thành hai dòng tới động cơ điện để nạp cho ắc quy và tới bánh xe chủ động

− Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới ắc quy và động cơ điện nhận năng lượng từ ắc quy truyền tới tải

− Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới tải và tải truyền năng lượng tới ắc quy thông qua động cơ điện

5 Các bộ phần chính trên xe hybrid

− Động cơ đốt trong : là nguồn động lực chính trong động cơ hybrid; có thể sử dụng động cơ xăng; động cơ diesel, động cơ hydro, khí hóa lỏng hoặc pin nhiên liệu

− Động cơ điện : là nguồn năng lượng bổ sung Động cơ điện nhận năng lượng điện từ ắc quy và chuyển thành năng lượng cơ khí dẫn động bánh xe ,nhận năng lượng cơ khí từ động cơ đốt trong hay phanh tái sinh và chuyển năng lượng điện để nạp cho ắc quy Ưu điểm của động cơ điện là cho mô-men lớn ở số vòng quay nhỏ, hoạt động êm, hiệu suất cao

− Hộp số : truyền và biến đổi mômen ,tốc độ giữa 2 nguồn động lực Với ô tô hybrid có thể dùng nhiều loại hộp số khác nhau Bốn loại hộp số thường dùng là: hộp số vô cấp, hộp số sang số tự động, hộp số tay, hộp số tự động thông thường với

bộ chuyển đổi mô-men

− Ắc quy: là một thành phần quan trọng của động cơ hybrid, đảm bảo các yêu cầu như tạo dòng lớn, cho phép nạp điện trong quá trình phanh, độ bền cao Hiện nay thường sử dụng ắc quy Nickel Metal Hydride thay thế cho ắc quy chì axit thông thường Với những ưu điểm như : tuổi thọ cao ,trọng lượng nhỏ ,phù hợp cả khi sử dụng ở vùng công suất cao và nhiệt độ thấp ; loại ắc quy này đang được sử dụng rộng rãi trên ôtô điện và hybrid hiện nay Ngoài ra ,pin Lithinum-ion và Lithinum-polyme cũng có nhiều triển vọng áp dụng trong tương lai

− Bộ phận điều khiển: điều khiển các chế độ hoạt động và sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện

H1.4:Xe hybrid với động cơ xăng và điện

H1.4 giới thiệu các bộ phận chính trên một chiếc xe hybrid hiện nay cũng như

bố trí, sắp đặt các bộ phận này trên xe

6 Các phương án truyền động của xe Hybrid

Tuỳ theo sự phối hợp giữa động cơ nhiệt và động cơ điện mà có bốn dạng hệ thống kết nối sau đây được sử dụng

6.1 Kiểu hybrid nối tiếp :

Động cơ điện truyền lực đến bánh xe, công việc duy nhất của động cơ nhiệt là

sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc quy và một

sẽ dùng chạy động cơ điện Động cơ điện ở đây có vai trò truyền công suất tới truyền lực chính và bánh xe chủ động để đẩy xe ,nhưng nó cũng có thể hoạt động như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh

H1.5 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu nối tiếp

H1.5 là sơ đồ nguyên lý chung của kiểu truyền lực mắc nối tiếp Hệ thống truyền lực loại này có các bộ phận chính như : động cơ đốt trong, máy phát, ắc quy,

bộ chuyển đổi điện, động cơ điện, hệ truyền lực và vi sai

Ưu điểm: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải

nên giảm được ô nhiễm môi trường, động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ôtô Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ắc quy Sơ đồ này có thể không cần hộp số

Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm

như: Kích thước và dung tích ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song, động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên

dễ bị quá tải

6.2 Kiểu hybrid song song :

Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song Cả động cơ nhiệt và mô tơ điện cùng truyền lực tới trục bánh xe với mức độ tuỳ theo các điều

lượng truyền mômen chính còn môtơ điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc Ở hệ thống lai này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng hai chiều có thể làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế

độ hoạt động bình thường.Năng lượng ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, có thể có thêm một động cơ điện nhỏ hơn làm nhiệm vụ khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy

H1.6 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu song song

H1.6 là sơ đồ chung của loại xe hybrid mắc nối theo sơ đồ song song Cũng giống như kiểu lai trên ,ở đây cũng có đầy đủ các bộ phận chính đảm nhiệm các chức năng của xe hybrid Tuy nhiên ,ở sơ đồ này không cần có máy phát ,năng lượng truyền từ động cơ đốt trong đến bánh xe chủ động không qua chuyển đổi cơ-điện-cơ

Ưu điểm : Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng

lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp

Nhược điểm : Động cơ điện ( máy điện) cũng như bộ phận điều khiển mô tơ

điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn

hơn kiểu lai nối tiếp Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao.

6.3 Kiểu hybrid nối tiếp – song song :

Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối

đa các lợi ích được sinh ra Hệ thống hybrid nối tiếp này có một bộ phận gọi là

"thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện

Như đã phân tích ở trên, H1.7 là sơ đồ tổng hợp của hai kiểu lai nối tiếp – song song Các bộ phận chính của cả hai sơ đồ trên đều phải có trên kiểu xe này

H1.7 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu nối tiếp-song song

Ưu điểm : hệ thống này có thể hoạt động như hệ thống nối tiếp hay song song

hoặc cả hai tùy thuộc điều kiện lái xe Ở tốc độ cao hệ thống hoạt động ở chế độ song song , công suất truyền trực tiếp từ động cơ đến bánh xe , lúc này động cơ có thể chạy gần như với hiệu quả cao nhất của nó.Ở điều kiện chạy chậm hay dừng xe ,

hệ thống sẽ chạy ở chế độ nối tiếp, công suất truyền từ động cơ đến máy phát tới

mô tơ, để cho phép nó chạy với hiệu suất cao nhất của nó

Nhược điểm : hệ thống này phức tạp hơn và chi phí cao hơn Bắt buộc phải có

một máy phát điện, và cần thêm vào một hệ thống khớp nối cơ khí như một vi sai

6.4 Kiểu hybrid hỗn hợp:

Hệ thống lai hỗn hợp có cấu trúc tương tự như loại lai nối tiếp – song song Sơ

đồ kiểu hybrid này như H1.8 Khác biệt duy nhất là các kết nối điện được chuyển từ

bộ chuyển đổi tới ắc quy và một bộ chuyển đổi nữa sẽ được thêm vào giữa động cơ điện/máy phát và ắc quy Điểm khác biệt này cho phép hệ thống chuyển đổi linh hoạt giữa hai kiểu nối tiếp và song song Hệ thống này cũng có các ưu, nhược điểm như kiểu lai trên Tuy nhiên ,đó cũng là nhược điểm của hệ thống này kết cấu của

hệ thống sẽ phức tạp hơn, yêu cầu của ắc quy cũng đòi hỏi cao và tất nhiên giá thành cũng rất cao

H1.8 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu phức tạp

Chương 2

Phân tích chọn phương án

Trong hệ thống truyền lực hybrid mắc nối theo sơ đồ kết nối song song, bộ kết nối giữa động cơ đốt trong và động cơ điện là một bộ phận rất quan trọng quyết định đến tốc độ và mômen xoắn ra của xe Sau đây, em xin phân tích các phương án của bộ kết nối

1 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mômen

H2.1:Thiết bị kết nối mômen

Một thiết bị kết nối mômen như sơ đồ H2.1 gồm có 3 cổng và có 2 bậc tự do Cổng 1 là đầu vào đơn hướng, cổng 2 và 3 là cổng ra hoặc vào 2 chiều, nhưng cả 2 không cùng là cổng vào một lúc Cổng 1 kết nối trực tiếp với động cơ đốt trong hoặc thông qua 1 hộp số cơ khí Cổng 2 kết nối trực tiếp với trục của mô tơ điện hoặc qua 1 hộp số cơ khí Cổng 3 kết nối với bánh xe chủ động qua liên kết cơ khí.Nếu bỏ qua tổn thất và giả sử cổng 2 đang là cổng vào thì năng lượng ra bánh

Mômen kết nối có thể được biểu diễn : T3 = k1T1+k2T2 với k1 và k2 là tham số cấu trúc của bộ kết nối mômen

Vận tốc góc ω1 ,ω2 và ω3 quan hệ với nhau : ω3 = ω1/k1 = ω2/k2

Thiết bị kết nối mômen có rất nhiều kiểu khác nhau H2.2 cho thấy một số thiết bị cơ bản như : truyền động bánh răng, đai hay sử dụng trực tiếp mô tơ điện Mỗi thiết bị sẽ cho một thông số về k1 và k2 khác nhau

H2.2:Một số thiết bị kết nối mômen

Do tính đa dạng của bộ kết nối mômen nên hệ thống truyền lực hybrid song song có nhiều cấu hình khác nhau Dựa trên bộ kết nối mômen được dùng ,cấu hình

1 hay 2 trục sẽ được sử dụng Trong mỗi cấu hình, hộp số có thể được đặt tại các vị trí khác nhau dẫn đến đặc tính kéo khác nhau

H2.3:Cấu hình 2 trục

Trên đây là 1 cấu hình 2 trục của hệ thống truyền lực hybrid, trong đó bộ kết nối được sử dụng là kiểu hộp giảm tốc với 2 cặp bánh răng ăn khớp ngoài Hộp số được đặt giữa bộ kết nối mômen và bánh xe chủ động Hộp số tăng cường mômen của cả động cơ và mô tơ điện với cùng tỷ lệ.Cấu hình này sẽ thích hợp khi động cơ

và mô tơ điện tương đối nhỏ được sử dụng

H2.4:Cấu hình 1 trục

H2.4 là cấu trúc đơn giản và gọn nhẹ nhất của bộ kết nối mômen của kiểu lai song song, cấu hình 1 trục, roto của mô tơ điện có chức năng như 1 bộ kết nối mômen (với k1=1 và k2=1) Mô tơ điện có thể đặt giữa động cơ và hộp số hoặc ở giữa hộp số và truyền lực cuối Trong hình trên mômen của cả động cơ và mô tơ điện được biến đổi bởi hộp số Tuy nhiên ,động cơ va mô tơ điện được yêu cầu có dải tốc độ như nhau.Cấu hình này được dùng với loại mô tơ nhỏ, được gọi là hệ thống truyền lực hybrid nhẹ, trong đó chức năng của động cơ điện như 1 máy khởi động, 1 máy phát điện, 1 động cơ phụ và cho phanh tái sinh

đặc tính tối ưu Hiệu suất cao do ít tổn hao qua bộ truyền

độ hybrid tốc độ trục ra phải tỉ lệ với cả tốc độ của động cơ đốt trong và động cơ

2 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ

Bộ kết nối tốc độ cơ khí có thuộc tính : ω3 = ω1k1 + ω2k2

với k1 và k2 là hằng số kết hợp với cấu trúc và hình học được thiết kế Trong số

3 tốc độ ,ω1 , ω2 và ω3 ,2 trong số chúng độc lập với nhau và có thể điều khiển độc lập Do sự ràng buộc của bảo toàn năng lượng, mômen xoắn được liên kết cùng nhau bởi : T3 = T1/k1 = T2/k2

Một thiết bị kết nối tốc độ điển hình là hệ bánh răng hành tinh như H2.6 :

H2.6:Hệ bánh răng hành tinh Willson

Hệ bánh răng hành tinh gồm 3 cổng đơn vị : bánh răng mặt trời, bánh răng bao và cần dẫn được đánh số 1,2,3 tương ứng trên hình.

Với ig = R2/R1 = Z2/Z1 ta có mối quan hệ tốc độ và mômen như sau :

Thiết bị khác được sử dụng như một bộ kết nối tốc độ là mô tơ điện với stato không cố định (được gọi là transmoto) Có thể coi mô tơ gồm có stato cố định với khung như 1 mô tơ truyền thống, và có 2 roto – roto trong và roto ngoài Roto ngoài, roto trong và khoảng không khí là 3 cổng như H2.7 :

hệ mômen : Tor = Tir = Te

Tương tự thiết bị kết nối mômen, bộ kết nối tốc độ có thể sử dụng để cấu

răng hành tinh hay transmotor, ta cũng có 2 cấu hình khác nhau như hai ví dụ dưới đây H2.8 và H2.9

H2.8:Hệ thống truyền lực hybrid sử dụng bộ kết nối tốc độ kiểu hệ bánh răng

hành tinh

Như đã phân tích về bộ kết nối tốc độ kiểu hệ bánh răng hành tinh ở trên, để thay đổi chế độ hoạt động của xe ta bố trí thêm cơ cấu khóa 1 và 2 Khi khóa 1 hoạt động, năng lượng truyền từ động cơ đốt trong sẽ bị ngắt, còn khi khóa 2 hoạt động bánh răng bao của hệ hành tinh đứng yên tức là năng lượng truyền từ động cơ điện

bị ngắt Khi cả hai khóa mở, xe hoạt động chế độ hybrid –cả hai động cơ cùng truyền năng lượng tới bánh xe chủ động

H2.9:Hệ thống truyền lực hybrid sử dụng bộ kết nối tốc độ kiểu transmoto

Cũng hoàn toàn tương tự với sơ đồ H2.8, trên H2.9 khóa 1 và ly hợp 2 được sử dụng để khóa roto ngoài với khung và roto ngoài với roto trong, tương ứng Trạng thái của hai ly hợp và khóa quyết định đến chế độ hoạt động của xe

 Ưu điểm : đảm bảo tính linh hoạt về phương diện tốc độ của hai động cơ,

tránh được hiện tượng cưỡng bức tốc độ của 1 trong 2 nguồn khi tốc độ làm việc khác nhau

 Nhược điểm : kết cấu hệ bánh băng hành tinh cồng kềnh, còn transmotor

phức tạp yêu cầu chế tạo chính xác cao

3 Hệ thống truyền lực hybrid dùng hỗn hợp kết nối mômen và tốc độ

Bằng kết nối tổ hợp mômen và tốc độ, có thể thiết lập hệ thống truyền lực hybrid mà trong đó trạng thái kết nối mômen và kết nối tốc độ có thể được lựa chọn xen kẽ Ví dụ như sơ đồ H2.10 Ngoài sơ đồ H2.10 có rất nhiều sơ đồ sử dụng hỗn hợp kết nối mômen và tốc độ bắng cách dùng xen kẽ các cấu hình của hai kiểu bộ kết nối

H2.10 : Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid xen kẽ mômen và tốc độ với hệ bánh

răng hành tinh

Khi chế độ kết nối mômen được chọn, khóa 2 khóa bánh răng bao của hệ hành tinh với khung xe trong khi ly hợp 1 và 3 đóng còn ly hợp 2 mở Công suất của động cơ và mô tơ điện được cộng cùng nhau bằng cách cộng mômen của chúng thông qua bánh răng Za ,Zb và ly hợp 3 tới trục bánh răng mặt trời Trong trường

hợp này ,hệ bánh răng hành tinh chỉ có nhiệm vụ như 1 bộ giảm tốc Tỷ số truyền từ bánh răng mặt trời tới cần dẫn : ω1/ω3 = 1+ig

Khi chế độ kết nối tốc độ được chọn là chế độ hoạt động hiện hành, ly hợp 1

và 2 đóng trong khi ly hợp 3 mở, và khóa 1 và 2 giải phóng bánh răng mặt trời và bánh răng bao Tốc độ của cần dẫn, kết nối tới bánh xe chủ động ,là sự kết hợp của tốc độ động cơ và mô tơ Nhưng mômen của động cơ, của mô tơ điện và trên bánh

xe chủ động giữ quan hệ cố định với nhau

Với phương án để chọn các chế độ kết nối công suất (khớp nối mô-men hoặc khớp nối tốc độ), các máy công suất có nhiều cơ hội hơn để lựa chọn cách thức hoạt động và khu vực hoạt động để tối ưu hóa hiệu suất của chúng Ví dụ, ở xe tốc độ thấp, chế độ hoạt động kết hợp mô-men xoắn có thể thích hợp để tăng tốc cao hoặc leo dốc Mặt khác, ở xe tốc độ cao, chế độ kết hợp tốc độ sẽ được sử dụng để giữ tốc độ động cơ trong khu vực tối ưu của nó Tuy vậy, kết cấu bộ truyền này phức tạp, kích thước lớn và đặc tính kéo cũng phức tạp hơn hai kiểu trên

2 Chọn phương án thiết kế

Qua các phân tích về đặc điểm và ưu nhược điểm của các phương án truyền động cũng như các phương án kết nối truyền lực trên xe hybrid, em lựa chọn

phương án thiết kế : “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe Hybrid mắc theo sơ

đồ nối ghép song song và sử dụng bộ kết nối kiểu hệ hành tinh“ H2.11 cho ta

thấy sơ đồ hệ thống truyền lực sẽ được thiết kế trong đồ án này Với sơ đồ trên trục động cơ đốt trong, động cơ điện và hộp số sẽ đảm bảo được yếu tố đồng trục

Nguyên lý hoạt động của phương án đã chọn trên :

 Chế độ chỉ động cơ đốt trong làm việc :

Ly hợp điện từ và phanh B1 hoạt động Động cơ điện không hoạt động, chỉ có động cơ đốt trong truyền lực tới bánh xe chủ động

H2.11: Sơ đồ phương án thiết kế

 Chế độ chỉ mô tơ điện làm việc :

Ly hợp và các phanh B1, B2 mở, động cơ đốt trong tắt, chỉ mô tơ điện truyền năng lượng tới bánh xe chủ động

 Chế độ lai :

Ly hợp điện từ đóng, hai phanh B1,B2 mở Ở chế độ này cả động cơ đốt trong

và mô tơ điện truyền năng lượng tới bánh xe chủ động

 Chế độ phanh tái sinh :

Động cơ đốt trong tắt, ly hợp mở Trong quá trình phanh mô tơ nhận mômen âm

 Chế độ động cơ đốt trong nạp điện cho ắc quy :

Mô tơ điện được điều khiển quay ngược lại, nhận năng lượng từ động cơ và chuyển nó tới ắc quy

Chương 3

Tính chọn nguồn công suất cho xe hybrid

1 Sơ đồ hệ thống truyền lực

H3.1: Sơ đồ hệ thống truyền lực

Với sơ đồ hệ thống truyền lực như trên H3.1, ta sẽ tính chọn động cơ đốt trong, động cơ điện, ắc quy, tính thiết kế bộ kết nối và hộp số

2 Các trạng thái điều khiển của xe

 Chế độ một mình mô tơ kéo xe : khi tốc độ xe thấp hơn 1 giá trị định sẵn (35km/h),được gọi là đường thấp nhất của tốc độ xe mà tại đó động cơ không hoạt động ổn định, hoặc tiêu thụ nhiều nhiên liệu, hoặc phát thải cao, chỉ có động cơ điện kéo xe Trong khi đó động cơ tắt hoặc ly hợp mở Năng lượng của các bộ phận như sau :

PL công suất kéo được lái xe điều khiển thông qua bàn đạp ga

Pm công suất ra của động cơ điện

PPPS-d năng lượng được ắc quy phát ra

ηm hiệu suất mô tơ.

 Chế độ hybrid : khi công suất kéo được lái xe điều khiển, PL lớn hơn năng lượng mà động cơ có thể sinh ra, cả hai động cơ và mô tơ điện phải cung cấp năng lượng tới bánh xe chủ động cùng lúc Trong trường hợp này, hoạt động của động cơ nằm trên đường tối ưu của nó bằng cách kiểm soát bướm ga của động cơ để sinh ra công suất Pe Nguồn công suất còn lại được cung cấp bởi động cơ điện Các năng lượng được tính như sau :

Pm = (Pe - PL) ηt,e,mPPPS-c = PmηmVới ηt,e,m hiệu suất truyền từ động cơ đến mô tơ.

 Chế độ một mình động cơ đẩy xe : khi công suất kéo được lái xe điều khiển,

PL thấp hơn năng mà động cơ có thể sinh ra khi hoạt động trên đường tối ưu của nó và ắc quy đã được sạc đầy Trong trường hợp này, hệ thống điện tắt và động cơ hoạt động để cấp năng lượng đáp ứng nhu cầu tải Các năng lượng như sau :

Pe = PL

Pm = 0PPPS = 0

3 Xác định công suất cần thiết

Khối lượng toàn bộ của xe (theo tham khảo xe Morning) G = 1300 kg

Công suất động cơ cần thiết theo điều kiện cản chuyển động :

G : trọng lượng toàn bộ của xe

f : hệ số cản lăn của đường

vmax : tốc độ chuyển động lớn nhất của xe

ρ : mật độ không khí

c : hệ số cản khí động

F : diện tích cản chính diện của xe

ηt : hiệu suất của hệ thống truyền lực

Ta có : G = 13000 N;f = 0,01;vmax = 140 km/h;

ρ= 1,205 kg/m3;c=0,3; F = 2m2;ηt = 0,95.

Theo yêu cầu sử dụng vận hành của xe, động cơ điện sử dụng khi khởi hành xe, động cơ đốt trong sử dụng ở vận tốc trung bình, hai động cơ sử dụng khi cần tăng tốc tối đa hay vượt dốc

Công suất động cơ điện cần thiết để khắc phục sức cản và chạy xe đến 35 km/h :

313000.0,01.35 1,025.0,3.2.35 1

Công suất động cơ đốt trong cần thiết để vận hành xe ở tốc độ 80 km/h :

313000.0,01.80 1,025.0,3.2.80 1

4 Tính chọn động cơ đốt trong

Đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong: thường nhận được nhờ băng thử công

suất Tham khảo đông cơ CR12DE ,của xe Nissan Cube :

H3.2:Đặc tính kinh tế nhiên liệu của động cơ đốt trong.

5 Tính chọn động cơ điện

Hiện nay, động cơ điện trang bị trên ôtô có rất nhiều loại khác nhau như: Động

cơ một chiều có chổi than, động cơ xoay chiều không đồng bộ, động cơ xoay chiều đồng bộ, động cơ xoay chiều từ trở và động cơ một chiều không chổi than Xét về đặc tính cơ của động cơ điện thì động cơ điện một chiều sẽ cung cấp một mômen kéo tốt hơn động cơ điện xoay chiều (H3.3).Động cơ điện một chiều có mômen khởi động lớn phù hợp với đặc tính lý tưởng của xe Tuy nhiên loại động cơ điện một chiều có chổi than thì tuổi thọ không cao, trong quá trình vận hành đòi hỏi phải bảo dưỡng chổi than Còn động cơ điện một không chổi than thì có rất nhiều ưu điểm nhưng giá thành cao và cũng chưa được phổ biến trên thị trường Động cơ xoay chiều có nhược điểm là hệ thống điều khiển phức tạp, cần có bộ biến tần để biến đổi điện một chiều (DC) từ ắc quy thành dòng điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho động cơ

Hình 3.3: Đường đặc tính của ba loại động cơ điện.

Đường1- Đặc tính của động cơ điện một chiều

+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Bao gồm động cơ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu hay kích thích điện từ Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cữu chỉ dùng cho các loại động cơ có công suất nhỏ (cỡ vài chục W) Loại kích thích điện từ có dây quấn lấy điện từ ắc quy lưới điện một chiều và được dùng trong trường hợp điều chỉnh điện áp trong phạm vi rộng, công suất lớn và điện áp thấp hoặc điện áp cao

+ Động cơ điện một chiều tự kích thích: Tuỳ theo cách nối các dây quấn kích thích ta có:

- Động cơ điện một chiều kích thích song song

- Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp

- Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp

U

It Ut

Iø I

U

Iø I

thêm một nguồn kích thích phụ bên ngoài, điều này sẽ gây khó khăn trong việc bố trí và sắp xếp các chi tiết nên ta không chọn loại động cơ điện loại này.

H3.5:Đường đặc tính của các loại động cơ điện 1 chiều

H3.5 chỉ ra đặc tính của : 1-động cơ 1 chiều kích từ hỗn hợp mắc thuận, 2-động

cơ 1 chiều kích từ song song, 3-động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp, 4-động cơ kích từ hỗn hợp mắc nghịch Trong các đặc tính trên chỉ có động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp có dạng hypebol khi n thấp ta vẫn có M lớn Đặc tính này thích hợp với điều kiện khởi hành của ôtô do đó ta sử dụng loại động cơ này

H3.6:Sơ đồ mạch tương ứng của động cơ điện kích từ nối tiếp.

Tuỳ theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc Trong các loại đặc tính thì quan trọng nhất là đặc tính cơ: là đặc tính biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay và mômen (n

= f(M)) khi U = const

Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp có dạng của đường Hyperbol bậc hai Ta thấy rằng ở động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, tốc độ

n giảm rất nhanh khi mômen M tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị số rất lớn Cũng vì vậy mà thường ít dùng động cơ điện một chiều trong các trường hợp dễ xảy

ra mất tải như dùng đai truyền Vì khi xảy ra mất tải thì tốc độ của động cơ sẽ tăng đột ngột rất nguy hiểm Với đặc tính cơ mềm mại như vậy, động cơ điện một chiều rất có ưu việt trong những điều kiện cần mở máy nặng nề và cần tốc độ thay đổi trong một phạm vi rộng Ví dụ ở các đầu máy kéo tải (xe điện, đầu máy điện, cần trục )

Chọn điện áp làm việc của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

∗Dựa vào website: ‘http://www.metricmind.com’ để lựa chọn động cơ điện :Tên gọi: MES 200-175 to 200-250 Công suất: 30 (kw)

Mô men định mức: 170 (Nm) Số vòng quay định mức: 1700 (vg/ph)

Số vòng quay lớn nhất: 5100 (vg/ph) Khối lượng: 61 (kg) Hiệu điện thế: 185 (V)

Bảng thông số nm ,Nm ,Mm của động cơ điện như sau :

0 3825 4250 4675 5100

H3.7:Đặc tính mômen cơ của động cơ điện.

6 Tính chọn ắc quy

Ta thấy tại giá trị công suất định mức của động cơ điện Pm=23 (KW), cường

độ dòng điện định mức có giá trị I =124,3 (A)

Vì dung lượng ắc quy được sản xuất theo tiêu chuẩn, và với hiệu điện thế của động cơ điện là 185 (V), chọn loại ắc quy Nickel Metal Hydride ở dạng các cell

có thông số kỹ thuật của mỗi cell như sau :

− Dung lượng mỗi cell : 6,5 (Ah); Hiệu điện thế mỗi cell : 1,2(V)

− Số cell cần thiết : x = 185

1, 2 = 154 cell Các cell này phải mắc nối tiếp

Với 154 cell : CP = 154.6,5 =1001 (Ah)

− Số giờ thực tế xe chạy hết bình là: P P 124,31001 8,05

P

C t I

Với các thông số cổng vào T1 = 110 (Nm) ,ω1 = 6600 (v/ph)

và T2 = 170 (Nm) ,ω2 = 5100 (v/ph)

Ở chế độ hybrid có quan hệ mômen giữa 2 cổng vào T1/k1 = T2/k2

và tốc độ cổng ra ω 3 = k1 ω 1+k2 ω 2

Theo công thức Willets ta có ωS +Z.ωR−(Z+1).ωC =0

Với sơ đồ bộ kết nối đã chọn ở trên ta có k1 =

1

Z

Z+ và k2 =

11

Z+ với Z =

R S

R

R Chế độ hybrid bộ kết nối hoạt động với điều kiện

0, 4

0, 6

k k

Ta thấy Z nằm trong khoảng (1,5÷4) nên thỏa mãn

1.2 Tính toán thiết kế các thông số của bộ kết nối

1.2.1 Tính toán thiết kế bộ hành tinh

Theo quan điểm để các bánh răng có thể sử dụng qua các chu kì bảo dưỡng, đại tu, sửa chữa và tiện cho việc sản suất hàng loạt vì vậy ta chọn vật liệu chế tạo bánh răng là như nhau Tuy nhiên các bánh răng có cùng một môđun nên khi các bánh răng ăn khớp các bánh răng lớn sẽ chịu tải ít hơn, vì vậy mà khi bánh răng bé phải thay thế đại tu thì bánh răng lớn vẫn còn dùng được Ta chọn là thép hợp kim 40CrNi,

Bánh răng lớn : Tôi cải thiện HRC = 55 - 63

Giới hạn bền δ = 900 Mpa Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa

Bánh răng nhỏ : Tôi cải thiện HRC =55 -63

Giới hạn bền δ = 900 Mpa Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa

[σH ] = σHolim.KHL/ SH

[σF ] = σFolim.KFL.KFC/ SF

Trong đó :

σHolim : ứng suất tiếp xúc cho phép

ΣFolim : ứng suất uốn cho phép

SH, SF : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn

Tra bảng 6.2 [5]

Ta chọn SH = 1,2

SF = 1,55

KFC : Hệ số xét đến ảnh hưởng khi đặt tải.

KFC = 0,8 khi đặt tải 2 phía ( Bánh răng quay 2 chiều) KFC = 1 Khi đặt tải 1 phía ( bánh răng quay một chiều ).σHolim =23HRC, ΣFolim =750

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HRC1 =60, bánh răng lớn HRC2 =55σHolim1 =23HRC1 =23.60 =1380 , σFolim1 =750

σHolim1 =23HRC2 =23.55 =1265 , σFolim1 =750

NHO: Chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc :

NHO= 30.H2 , 4

Nên ta có NHO1 = 30.6052,4 = 14,2.107 , NHO2 = 30.542 2,4 =109,3 107

NHE,NFE : Chu kì thay đổi ứng suất tương đương Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh có : NHE = NFE = 60.c.n tΣ

Trong đó c, n, tΣ : Lần lượt là số lần ăn khớp của một vòng quay, số vòng quay trong một phút, tổng thời gian làm việc của bánh răng đang xét

Thời gian sử dụng của ôtô bằng quãng đường giữa 2 kỳ đại tu chia cho vận tốc trung bình :

Ta có NHE1 > NHO1 do đó KHL1 =1,tương tự có KHL2 =1

Vậy [σH ]1 = σHolim1.KHL/ SH = 1380.1/1,2 =1150 Mpa

[σF]2max = 0,8 σch2= 0,8.700 = 560 (MPa)

1.2.1.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền

Nhận thấy ở bánh răng đầu vào của hộp số là bánh mặt trời của tryền cơ sở Wilson Ta có công thức tính vòng lăn bánh răng mặt trời: