Để làm ra một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu thì mỗi đội thi lại có những ý tưởng riêng, phương án thiết kế riêng, nó thể hiện tính sáng tạo trong thiết kế của các đội... Hình 1.3 Bình nh
Trang 1SVTH: Trương Quốc Huy 1
MỤC LỤC
Lời nói đầu 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Mục đích, ý nghĩa của đề tài 4
1.1.1 Vấn đề khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới hiện nay 5
1.1.2 Mục đích, ý nghĩa của đề tài 7
1.2 Yêu cầu của xe tham gia cuộc thi 7
1.2.1 Yêu cầu về hình dáng kích thước 7
1.2.2 Hệ thống phanh 8
1.2.3 Động cơ 8
1.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 9
1.2.5 Hệ thống khởi động 10
1.2.6 Bình điện (Ắc quy) 11
1.2.7 Tầm nhìn trước 11
1.2.8 Gương chiếu hậu 11
1.2.9 Hệ thống an toàn 12
1.3 Giới thiệu tổng quan xe thiết kế 13
1.3.1 Đặc điểm kết cấu xe thiết kế 13
1.3.2 Phương pháp điều khiển xe chạy 13
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN KHUNG XE 2.1 Yêu cầu đối với khung xe 15
2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế khung 15
2.3 Phân tích chọn loại khung thiết kế cho xe 17
2.4 Xác định kích thước sơ bộ của khung 20
2.5 Vật liệu và công nghệ chế tạo khung 23
CHƯƠNG 3: KIỂM TRA BỀN KHUNG XE 3.1 Lựa chọn phương án kiểm tra bền khung xe 24
Trang 2SVTH: Trương Quốc Huy 2
3.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS 12.0 26
3.3 Tính biến dạng khung bằng phần mềm ANSYS 12.0 27
KẾT LUẬN 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO 42
Trang 3SVTH: Trương Quốc Huy 3
Lời nói đầu
Từ năm 1981, Honda Nhật Bản bắt đầu tổ chức cuộc thi “Lái xe sinh thái, tiết kiệm nhiên liệu” Cuộc thi “Lái xe sinh thái, tiết kiệm nhiên liệu” là một sân chơi cạnh tranh lành mạnh với mục đích nâng cao niềm vui sáng tạo cũng như ý thức bảo vệ môi trường cho giới trẻ
Năm 2010 là năm đầu tiên cuộc thi được tổ chức tại Việt Nam với 10 đội tham gia trong đó có 2 trường Đại học là Đại học Bách Khoa Hà Nội và Đại học Giao thông vận tải
Năm 2013 là năm thứ 4 trường Đại học Giao thông vận tải tham gia cuộc thi này Được sự chỉ đạo của ban chủ nhiệm khoa Cơ khí, đội chúng em được thành lập với 5 thành viên: Nguyễn Đức Dự, Tạ Quang Hải, Lê Đức Nhuận - lớp Cơ khí ô tô A – K49 và Trương Quốc Huy, Đoàn Văn Tú – lớp Cơ khí ô tô A – K50
Nhận thấy tài liệu tham khảo cho việc thiết kế, và các phương pháp tối ưu cho
xe tham gia thi là không nhiều, điều này đã gây ra những khó khăn nhất định cho các
đội tham gia cuộc thi Chính vì vậy, chúng em quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế xe
tham gia cuộc thi lái xe sinh thái tiết kiệm nhiện liệu do HONDA tổ chức” để đóng
góp cơ sở lý thuyết cũng như kinh nghiệm thực tế mà chúng em thu được cho đội tuyển của trường năm sau có kết quả thi tốt hơn
Đề tài được chia thành năm nội dung nhỏ do 5 sinh viên lớp cơ khí ô tô A K49
và 50 thực hiện:
- Nguyễn Đức Dự: tính toán thiết kế hệ thống truyền lực
- Lê Đức Nhuận: lên phương án tính toán, cắt bổ động cơ
- Tạ Quang Hải: thiết kế hệ thống bôi trơn và hệ thống đánh lửa
- Đoàn Văn Tú: thiết kế, chế tạo vỏ xe
- Trương Quốc Huy: tính toán, thiết kế khung xe
Để làm ra một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu thì mỗi đội thi lại có những ý tưởng riêng, phương án thiết kế riêng, nó thể hiện tính sáng tạo trong thiết kế của các đội
Trang 4SVTH: Trương Quốc Huy 4
chơi Trong phạm vi nghiên cứu lần này, chúng em dựa trên cơ sở thiết kế của chiếc xe
đã hoàn thành và những kinh nghiệm đúc kết được trong quá trình làm việc để thực hiện đề tài Chính vì vậy, đề tài mới chỉ đưa ra được một trong rất nhiều các phương án thiết kế, do đó vẫn cần phải bổ sung và hoàn thiện rất nhiều khi được áp dụng vào thức
tế
Chúng em xin cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ô tô đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho chúng em trong quá trình thực hiện đề tài cũng như trong quá trình chế tạo chiếc xe Đồng thời, chúng em xin chân thành cảm ơn thày Trương Mạnh Hùng – người đã trực tiếp chỉ đạo, hướng dẫn chúng em trong suốt ba tháng chế tạo xe
Sinh viên thực hiện
Trương Quốc Huy
Trang 5SVTH: Trương Quốc Huy 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài
1.1.1.Vấn đề khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới hiện nay
Trong báo cáo về tình hình năng lượng năm 2012 của liên hợp quốc, các chuyên gia cảnh báo thế giới đang đối diện với tình trạng cạn kiệt dầu mỏ Theo mức tiêu dùng hiện nay, loại "vàng đen" này sẽ hết trong vòng 49 năm nữa
Trong khi dầu mỏ có thể cạn kiệt vào năm 2060 thì các chuyên gia cho rằng trữ lượng khí đốt dồi dào hơn, nhưng lại có những thách thức về hậu cần và vận chuyển; than đá nhiều, nhưng là thủ phạm gây ra khí thải cácbon Các nguồn năng lượng khác chỉ có thể phát triển độc lập nếu giá dầu vẫn ở mức cao, có nghĩa là giá dầu thế giới phải ở mức cao trong thời gian dài để thế giới có thể dần từ bỏ việc sử dụng dầu Năng lượng hạt nhân là đáng quan tâm, nhưng với cuộc khủng hoảng hạt nhân tại Nhật Bản hiện nay, các nước dường như sẽ thận trọng với loại năng lượng này, ít nhất là trong tương lai gần Báo cáo của ngân hàng HSBC viết: "Với giá dầu ở mức hơn 100 USD/thùng, các sản phẩm thay thế dầu thô như dầu cát và chất lỏng tổng hợp sẽ được phát triển nhiều hơn tuy nhiên do công nghệ chưa phát triển và nguồn nhiên liệu cung ứng để ứng dụng và phát triển công nghệ mới này là không đủ."
Dự báo thế giới sẽ cạn kiệt dầu mỏ sau 49 năm nữa được ước tính dựa trên mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay Nhưng theo phân tích, dự đoán mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu tiếp tục tăng, khi các thị trường đang nổi phát triển nền kinh tế của họ: Nhu cầu dầu mỏ tăng thêm 110%, lên hơn 190 triệu thùng/ngày (so với mức 90 triệu thùng/ngày hiện nay) khi có thêm hàng tỷ chiếc xe ô tô sẽ lăn bánh trên đường, khi thu nhập tại các nền kinh tế đang nổi tăng lên.Nhu cầu tổng năng lượng sẽ tăng gấp đôi khi các nền kinh tế đang nổi tiếp tục mức tăng trưởng mạnh
Lượng khí thải cácbon trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi, tức gấp 3 đến5 lần số lượng khí thải được khuyến cáo để giữ cho nhiệt độ trái đất ở mức an toàn Nhưng
Trang 6SVTH: Trương Quốc Huy 6
điểm chính trong báo cáo của ngân hàng HSBC là sản lượng năng lượng của thế giới vào năm 2050 sẽ không có khả năng đáp ứng nhu cầu của thế giới Việc phát hiện những mỏ dầu mới ngày càng khó khăn hơn Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) ước tính rằng từ năm 1990, trữ lượng dầu phát hiện mới hàng năm chỉ đủ bù một nửa sản lượng khai thác Điều đáng quan ngại không kém là quy mô các mỏ mới được phát hiện đang giảm và chỉ bằng 1/10 quy mô của những mỏ được phát hiện trong những năm 1960 Mặc dù không có những giải pháp dễ dàng để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng, nhưng HSBC khuyến nghị phát triển các loại xe ô tô tiết kiệm năng lượng hơn nữa, bởi vì số xe chở khách chiếm tới hơn một nửa nhu cầu năng lượng trong giao thông, sẽ tăng mạnh khi số ô tô/1.000 dân của Trung Quốc sẽ tăng từ mức 22 xe hiện nay lên 350 xe; và Ấn Độ tăng từ 55 xe lên 200 xe vào năm 2050 Bất chấp những nỗ lực này, tất cả các dấu hiệu đều cho thấy thế giới đang bước vào một kỷ nguyên giá năng lượng cao do không thể khuyến khích việc tiết kiệm năng lượng và phát triển các nguồn nhiên liệu thải ít khí cácbon nếu giá các loại nhiên liệu hóa thạch không tiếp tục tăng cao hơn nữa Ngoài ra, thời gian trước khi có các giải pháp thay thế thường rất dài, do vậy việc tạm thời thiếu các loại nhiên liệu hóa thạch sẽ kéo dài và khi giá dầu trở nên quá nhạy cảm cả với sự mất cân bằng nhỏ giữa cung - cầu năng lượng Một lý
do nữa là việc đáp ứng các mục tiêu tăng trưởng sẽ dễ dàng hơn việc đáp ứng các mục tiêu biến đổi khí hậu Và để sự chuyển tiếp của thế giới năm 2050 diễn ra suôn sẻ, các chính phủ cần phối hợp và có những hành động ngăn chặn, trước khi việc cạn kiệt dầu
mỏ bắt đầu gây khó khăn cho thế giới Một trong những biện pháp được các nhà chuyên môn trong lĩnh vực ôtô đưa ra đó là phải cải tiến kỹ thuật, chế tạo những loại
xe có khả năng tiết kiệm nhiên liệu cao
1.1.2 Mục đích, ý nghĩa của đề tài
Sau gần ba tháng làm việc, đội chúng em đã thiết kế xong một chiếc xe hoàn chỉnh để tham dự cuộc thi lại xe sinh thái – tiết kiệm nhiên liệu do công ty Honda Việt Nam tổ chức
Trang 7SVTH: Trương Quốc Huy 7
Trong quá trình làm xe ngoài việc thiết kế chế tạo theo kinh nghiệm thì cần có các tính toán để đảm bảo độ chính xác và tối ưu cho xe tham gia cuộc thi Do đó đề tài này là sự bổ sung hoàn thiện cho quá trình thiết kế xe từ khâu tính toán cho tới khâu chế tạo sản phẩm và đóng góp cơ sở lý thuyết cũng như kinh nghiệm thực tế mà chúng
em thu được cho đội tuyển của trường các năm tiếp theo Hy vọng người lái sẽ giúp chiếc xe của trường Đại học giao thông vận tải trở thành xe tiết kiệm nhiện liệu nhất, đạt thành tích cao nhất trong cuộc thi năm tới
1.2 Yêu cầu của xe tham gia cuộc thi
1.2.1 Yêu cầu về hình dáng kích thước
Hình 1.1 Hình dáng của xe
Các loại xe tham gia cuộc thi cả khi đỗ và khi chạy phải có 3 bánh trở lên và phải đứng vững bằng đúng cấu trúc xe
- Chiều cao xe tính từ mặt đất không được quá 1,8m
- Khoảng cách giữa bánh trước và bánh sau tạo thành kích thước hông xe không được nhỏ hơn 1m
- Khoảng cách giữa bánh xe bên trái và bên phải tạo thành kích thước đầu
xe không được nhỏ hơn 0,5m
- Chiều dài xe tính từ điểm đầu đến điểm cuối xe không vượt quá 3,5 m
- Chiều rộng xe tính từ bên trái sang bên phải không vượt quá 2,5m
- Phần ống xả nhô ra khỏi thân xe không vượt quá 10cm
Trang 8SVTH: Trương Quốc Huy 8
- Vì sự an toàn của người lái xe, phần thân xe phải thiết kế sao cho phần mũ bảo hiểm của người lái xe không rơi vào phần sau của trục xe trước Bên cạnh đó, cấu trúc xe phải thiết kế giúp phần đầu của người lái xe có thể tránh khỏi những va đập trực tiếp lên các trướng ngại vật bên ngoài
1.2.2 Hệ thống phanh
Mỗi xe tham gia cuộc thi phải có ít nhất 2 hệ thống phanh và mỗi hệ thống phanh phải hoạt động độc lập với bàn đạp phanh hoặc tay phanh Ngoài ra, khi các hệ thống phanh được lắp chắc chắn vào khung xe đều phải hoạt động hiệu quả
Chú ý: Việc thử nghiệm hiệu quả của phanh sẽ được thực hiện ở trên dốc với
góc nghiêng 11 độ
1.2.3 Động cơ
Động cơ 4 thì của Honda được chỉ định làm chuẩn mực sử dụng Động cơ có thể được tự do thay đổi nhưng phải đáp ứng các điều kiện dưới đây:
- Nắp hoặc vách ngăn phải là nhãn hiệu Honda
- Dung tích xy-lanh phải là 110cc
1.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Thí sinh sẽ chỉ sử dụng nhiên liệu do ban tổ chức cung cấp
- Theo quy định, mỗi đội sẽ chỉ sử dụng bình chứa nhiên liệu theo số lượng ban tổ chức cung cấp
Trang 9SVTH: Trương Quốc Huy 9
- Nếu bình chứa nhiên liệu bị hỏng hoặc các đội tham gia không trả lại bình chứa cho Ban tổ chức thì các đội phải bồi thường thiệt hại ngay lập tức cho Ban tổ chức là $300
Hình 1.3 Bình nhiên liệu
- Có thể tự do lắp đặt nhưng tuyệt đối không được sử dụng dây buộc hay băng dính đối với các thiết bị của hệ thống nhiên liệu Có thể sử dụng dây cao su vì dây cao su có thể dễ dàng tháo ra khỏi thiết bị sau khi sử dụng (để bảo vệ bình chứa nhiên liệu không bị hư hỏng)
- Vị trí lắp đặt phải phù hợp phải để Ban tổ chức có thể dễ dàng kiểm tra cũng như điều chỉnh mức nhiên liệu
- Nắp bình nhiên liệu phải được lắp phía trên lối vào của chế hòa khí
- Ống dẫn giữa bình chứa nhiên liệu và chế hòa khí phải là ống nhựa sạch
và độ dài của ống phải càng ngắn càng tốt Bên trong ống nhựa không được tạo ra bong bóng hoặc khí
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu phải được lắp đặt ở vị trí dễ quan sát Mức xăng trong hốc van của chế hòa khí chuẩn phải có thể kiểm tra cơ bản được và nằm ở
vị trí mà người lái xe không thể chạm vào khi lái
Trang 10SVTH: Trương Quốc Huy 10
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu vào hốc van (bao gồm chế hòa khí chuẩn)
về cơ bản phải nhìn thấy mức nhiên liệu để có thể kiểm tra và đánh dấu tại điểm kiểm tra trước khi bắt đầu và cắt giảm nhiên liệu tại trạm
- Mức tiêu hao nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến bộ chế hòa khí phải tiêu hao ít nhất 1 lít/1 giờ
1.2.5 Hệ thống khởi động
Tất cả các xe tham gia cuộc thi phải có bộ phận khởi động phụ mà người lái xe
có thể sử dụng để khởi động động cơ khi ngồi ở vị trí thông thường
Ngoại trừ việc sử dụng bộ phận khởi động phụ, bất kỳ hành động nào tạo ra lực
Trang 11SVTH: Trương Quốc Huy 11
1.2.8 Gương chiếu hậu
Hình 1.6 Gương chiếu hậu
Mỗi xe tham gia phải lắp đặt gương chiếu hậu ở cả 2 cánh trái và cánh phải, mỗi
bên một cái, để người lái có thể dễ quan sát phía sau Gương chiếu hậu phải có khung
an toàn bao quanh gương và diện tích bề mặt phải ít nhất là 40cm2
1.2.9 Hệ thống an toàn
Cấu trúc xe phải được thiết kế sao cho người lái xe có thể nhanh chóng thoát ra hoặc được kéo ra ngoài trong trường hợp khẩn cấp hoặc xảy ra tai nạn
Trang 12SVTH: Trương Quốc Huy 12
Mỗi xe phải có mái che, mái che phải có thể mở dễ dàng từ cả hai phía trong và phía ngoài xe Hướng dẫn mở mái che phải được ghi rõ ở bên ngoài và phải là cách không cần dùng đến thiết bị
Nắp động cơ và nắp khoang lái phải tách biệt rõ ràng
Phải có tấm ngăn giữa vị trí lái xe và khoang động cơ nhằm bảo vệ người lái xe khi xảy ra cháy nổ
Hình dáng thiết kế của xe không được tạo ra bất kỳ phần sắc nhọn nào trên thân
xe có thể gây nguy hiểm cho chính người lái và các thí sinh cùng tham gia khác
Cấu trúc và khung xe phải được thiết kế bền vững và giúp cân bằng xe tốt
Lưu ý: Trong trường hợp sử dụng bánh xe đạp, cần lưu ý giữ cân bằng cho bánh
xe khi chuyển hướng
Tốc độ trung bình tối thiểu của xe phải lớn hơn 25km/h, tương đương với thời gian tối đa hoàn thành 10 vòng đua là 39 phút
1.3 Giới thiệu tổng quan xe thiết kế
1.3.1 Đặc điểm kết cấu xe thiết kế
Trang 13SVTH: Trương Quốc Huy 13
Để tiết kiệm nhiên liệu đến mức tối đa, chiếc xe phải có khối lượng nhỏ; kết cấu đơn giản nhưng vẫn phải đảm bảo sự chắc chắn; giảm được hao phí do ma sát; có kết cấu khí động học hợp lý để giảm lực cản gió Do vậy, xe thiết kế có những đặc điểm về kết cấu như sau:
Xe có 3 bánh, 2 bánh dẫn hướng phía trước và 1 bánh chủ động phía sau Bánh
1.3.2 Phương pháp điều khiển xe chạy
Với mục đích điều khiển xe chạy được quãng đường xa nhất chỉ với 1 lít xăng, người lái phải lợi dụng quán tính của chiếc xe bằng cách tắt bật động cơ liên tục trên đường đua nhằm tiết kiệm nhiên liệu Do đó kỹ năng của người lái cũng đóng góp một phần không nhỏ vào kết quả cuộc thi
Trang 14SVTH: Trương Quốc Huy 14
Hình 1.9 Sơ đồ đường đua
Do cuộc thi yêu cầu vận tốc trung bình của xe phải đạt tối thiểu 25 km/h nên sau khi chạy thử và quan sát các xe của các đội khác, ta chọn cách điều khiển xe như sau: Mỗi vòng đua chỉ cần nổ máy 3 lần, hai lần nổ máy đầu tiên tăng tốc tới tốc độ khoảng
50 km/h thả trôi quán tính về tốc độ khoảng 20 km/h Lần nổ cuối cùng chỉ cần tăng tốc độ tới khoảng 35 km/h để đưa xe về tới vị trí bắt đầu vòng mới
Thời gian cho cuộc thi là 34 phút 30 giây, với quãng đường 14,5 km được chia làm 12 vòng đua Như vậy trung bình mỗi vòng chạy 1211 m với thời gian hai phút rưỡi
Trang 15SVTH: Trương Quốc Huy 15
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUNG XE
2.1 Yêu cầu đối với khung xe
Khung xe trước tiên là dùng để tạo nên độ cứng vững cho xe, đảm bảo an toàn cho người trên xe, các tải trọng trên xe, các phần tử khác trên xe khi tham gia cuộc thi
Khung xe còn là khuôn để định vị và lắp các hệ thống lái, động cơ, bánh xe… Một vai trò nữa đó là khung dùng để định hình và lắp vỏ xe tạo nên tính thẩm
mỹ cho xe thiết kế
Trong quá trình làm việc xe tải phải chịu tải trọng rất lớn từ mặt đường tác dụng lên và trọng lượng của người trên xe Khung ô tô là phần tử chịu tải dùng để đỡ và bắt chặt động cơ, các cụm của hệ thống truyền lực, đồng thời nó là nơi chịu toàn bộ tải trọng của xe, những thay đổi từ mặt đường lên xe khi xe chuyển động, tác động của lực cản khí động, lực quán tính, lực phanh và các lực do va chạm
Do mục đích sử dụng, do chế độ khai thác và tải trọng của ô tô rất đa dạng và phức tạp nên khung ô tô phải có kết cấu hợp lý, hình dạng thích hợp để có thể bố trí lắp đặt các cụm, hệ thống, thiết bị khác trên xe, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản
về độ cứng vững, độ bền Để đảm bảo tính cứng vững và độ an toàn tuyệt đối cho hành khách, cho các chi tiết trên xe đặc biệt là khi có tai nạn xảy ra Vì thế kết cấu khung đòi hỏi các yêu cầu sau:
Kết cấu đảm bảo cho xe thiết kế có các thông số không vi phạm tiêu chí của cuộc thi
Độ cứng vững, đồ bền cao cùng với thời gian phục vụ của xe
Kết cấu gọn nhẹ, dễ bố trí các chi tiết, cụm chi tiết của xe
Đảm bảo hành trình hoạt động của hệ thống treo
Kết cấu hợp lí để hạ thấp trọng tâm của xe
2.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khung
Trên cơ sở phân tích những yêu cầu trên chúng em tiến hành những công việc sau:
Trang 16SVTH: Trương Quốc Huy 16
- Đo các thông số của người lái là anh Tạ Quang Hải để xác định kích thước khoang người lái bao gồm:
+ Cân nặng: 55kg
+ Chiều cao : 1m65
+ Chiều cao tính từ mông xuống đất: 90cm
+ Chiều rộng vai: 45cm
- Đo chiều dài chiều rộng động cơ để xác định kích thước khoang động cơ
- Đo kích thước bánh xe để chế tạo cơ cấu giá đỡ bánh xe
Loại xe này dùng chủ yếu cho phục vụ cho cuộc thi, chạy với tốc độ thấp ( tối đa khoảng 60 km/h), được thiết kế 1chỗ duy nhất cho người lái Căn cứ vào đó ta có thể giới hạn các loại khung có thể dùng để làm cơ sở tham khảo cho việc thiết kế Các loại khung đó bao gồm:
+ Khung chịu lực tất cả
+ Khung và vỏ cùng chịu lực
Cụ thể như sau:
- Khung chịu lực tất cả: Vỏ nối với khung bằng các khớp nối mềm, độ cứng của
khung rất lớn so với độ cứng của vỏ, do đó vỏ không chịu tác dụng của ngoại lực khi khung bị biến dạng Thông thường loại khung chịu lực tất cả được áp dụng cho xe tải,
xe khách, xe du lịch
Hình 2.1 Loại khung ô tô chịu lực tất cả
Trang 17SVTH: Trương Quốc Huy 17
- Khung và vỏ cùng chịu lực: Vỏ và khung nối cứng với nhau bằng đinh tán
hoặc bằng bulông, như thế khung và vỏ chịu tất cả tải trọng
Hình 2.2 Loại khung và vỏ cùng chịu lực tác dụng
Loại khung và vỏ cùng chịu lực có kết cấu rất vững chắc, có độ bền và tuổi thọ cao, đảm bảo tính an toàn cho người và thiết bị trên ô tô
Để tiện cho quá trình làm xe chúng em quyết định lựa chọn loại khung và vỏ cùng chịu lực (chế tạo khung và lắp đặt tất cả các bộ phận chi tiết vào trước sau đó cuối cùng mới lắp vỏ vào bắt với khung bằng bu - lông )
2.3 Phân tích chọn loại khung thiết kế cho xe
Sau khi lựa chọn được phương án thiết kế khung là loại khung và vỏ cùng chịu lực thì ta điểm qua một số loại khung sử dụng trên các xe thể thao, xe con, xe du lịch, trên cơ sở đó kết hợp với điều kiện thực tế để chọn loại khung thích hợp
- Khung chịu lực loại dầm dọc ở hai bên
Hình 2.3 Hình dáng khung có dầm dọc ở hai bên
Đặc điểm cấu tạo chủ yếu của loại khung này là 2 dầm dọc Các xà dọc và xà ngang được chế tạo bằng thép và được nối với nhau bằng mối ghép đinh tán hạn hữu nối với mối ghép hàn
Trang 18SVTH: Trương Quốc Huy 18
Tiết diện các xà ngang, hình dáng và khoảng cách cũng như kiểu chọn loại bố trí
xà ngang phụ thuộc vào chế độ tải trọng đặt lên khung, việc bố trí các hệ thống như động cơ, hộp số gắn lên chúng Vật liệu chế tạo thanh xà ngang thường dùng là các loại thép các bon thấp và trung bình như 20, 25, 30T
Các xà dọc thì người ta có thể dùng lọai tiết diện hình ống, hộp, hình chữ C Trong số đó thì loại thép dập chữ C là loại được dùng phổ biến nhất Bên cạnh đó để giảm trọng tâm của xe, thì người ta uốn xà dọc vòng lên ở vị trí đỡ các cầu xe
Ngoài ra thì trên xà dọc người ta có thể khoan nhiều lỗ nhằm mục đích nối với
vỏ xe hay các cụm khác bằng bulong, đinh tán Ngoài ra người ta còn để nhiều lỗ trống
để khung chịu ứng suất đều
Ưu điểm: Khung gầm loại này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp, có giá
thành rẻ, phù hợp với sản xuất đơn chiếc, dễ bảo dưỡng sữa chữa
Nhược điểm: Vì có cấu trúc 2 chiều nên độ cứng xoắn thấp hơn hẳn so với các
loại khung gầm khác, đặc biệt là khi chịu tác động của trọng tải đứng hoặc xóc nảy lên
Ngày nay nhiều loại ô tô dùng loại khung này từ xe du lịch, khách đến xe tải
- Khung chịu lực loại dầm dọc ở giữa
Đặc điểm của loại khung gầm hình xương sống rất đơn giản: Cũng như loại khung có cấu trúc hai dầm dọc, loại khung này các xà ngang và xà dọc được chế tạo từ thép Xà dọc là một xương sống có tiết diện hình ống rắn chắc (thường cắt hình chữ nhật).Các xà ngang được ghép vào dầm dọc ở giữa bằng mối ghép hàn và mối ghép đinh tán.Việc bố trí các xà ngang về số lượng, tiết diện và khoảng cách nó còn tùy thuộc vào việc ta chọn bố trí các cụm như động cơ, hộp số, ghế ngồi trên khung Vật liệu chế tạo thanh xà ngang thường dùng là các loại thép các bon thấp và trung bình như 20, 25, 30T
Trang 19SVTH: Trương Quốc Huy 19
Hình 2.4 Hình dáng khung hình xương sống
Ưu điểm: Thích hợp cho dòng xe thể thao loại nhỏ Dễ chế tạo bằng tay kéo theo
chi phí thấp đối với các dây chuyền sản xuất qui mô nhỏ Cấu trúc đơn giản giúp giảm chi phí Tiết kiệm không gian hơn cả loại khung gầm liền khối
Nhược điểm:Khung gầm xương sống không thể bảo vệ người lái trong các vụ va
chạm Do đó, nó cần đi kèm các thiết bị bù khác trong thân xe Chế tạo đơn chiếc hoặc bằng tay khó khăn
- Khung chịu lực loại hỗn hợp( hay hình chữ X)
Loại khung này là kết hợp được nhiều ưu điểm của hai loại khung trên
Hình 2.5 Hình dáng khung gầm hình chữ X Tuy có kết cấu khác với hai loại khung trên, tuy nhiên loại khung có kết cấu hình chữ X cũng có những đặc điểm tương tự như hai loại khung trên Các xà dọc và
xà ngang được chế tạo bằng thép và được nối với nhau bằng mối ghép đinh tán hãn hữu nối với mối ghép hàn
Trang 20SVTH: Trương Quốc Huy 20
Tiết diện các xà ngang, hình dáng và khoảng cách cũng như kiểu chọn loại bố trí
xà ngang phụ thuộc vào chế độ tải trọng đặt lên khung, việc bố trí các hệ thống như động cơ, hộp số gắn lên chúng Vật liệu chế tạo thanh xà ngang thường dùng là các loại thép các bon thấp và trung bình như 20, 25, 30T
Các xà dọc thì người ta có thể dùng lọai tiết diện hình ống, hộp, hình chữ C Trong số đó thì loại thép dập chữ C là loại được dùng phổ biến nhất Bên cạnh đó để giảm trọng tâm của xe, thì người ta uốn xà dọc vòng lên ở vị trí đỡ các cầu xe
Ưu điểm:Có độ cứng vững tốt, chịu được độ xoắn cao, dễ bố trí các hệ thống
cũng như thiết bị, đảm bảo tính an toàn cao cho các hệ thống và thiết bị trên ô tô
Nhược điểm: có khối lượng lớn, chế tạo phức tạp, giá thành đắt và chỉ phù hợp
với sản xuất hàng loạt
Với tất cả các phân tích ở trên, để thiết kế phù hợp với điều kiện tải trọng nhỏ, tốc độ thấp, chủ yếu phục vụ cuộc thi, vận hành trong đường đẹp, bên cạnh đó trình độ tay nghề của chúng em còn hạn chế, để thuận lợi trong việc bố trí các hệ thống trên xe
do đó mà chúng em quyết định chọn loại khung với hai dầm dọc chịu lực chính ở
hai bên và các dầm ngang trên nền 2 dầm dọc Các kích thước B, H được xác định
trong quá trình phân tích tính chọn kích thước
Hình 2.6 Hình dạng sơ bộ khung xe thiết kế Kích thước B, H được xác định trên cơ sở đảm bảo độ cứng vững cho khung xe, điều này sẽ được phân tích cụ thể trong phần xác định kích thước khung - vỏ
2.4 Xác định kích thước sơ bộ của khung
Chủ yếu là xác định chiều dài và chiều rộng của sườn và nó phụ thuộc vào số lượng và kích thước của các thành phần bố trí trên nó
Trang 21SVTH: Trương Quốc Huy 21
Xác định chiều rộng B: chiều rộng của ô tô chủ yếu phụ thuộc vào số lượng, chiều rộng và cách bố trí ghế Trong trường hợp xe của chúng ta có 1 người lái nằm duy nhất, người lái có chiều cao 1m63, cân nặng 52kg, chiều rộng vai 45cm, ban đầu chọn chiều cao ghế là 50cm tính từ điểm thấp nhất Cộng với việc bố trí thêm các chi tiết phụ và lắp khung, vỏ nên chọn chiều rộng cơ bản của xe là B = 52cm ( Sơ bộ ban đầu )
Xác định chiều dài làm tương tự nó bằng tổng L + L1= 2250 mm
Trong đó:
L: Là chiều dài cơ sở, L được xác định trên cơ sở bán kính quay vòng bánh xe
và độ ổn định của xe trong quá trính di chuyển Nếu L quá lớn sẽ làm cho xe quay vòng khó, đặc biệt là đường hẹp, độ ổn định của xe cũng sẽ giảm Ngược lại, nếu L bé thì việc bố trí các hệ thống sẽ gặp khó khăn, độ bền khung sẽ khó đảm bảo hơn Trên
cơ sở đó ban đầu ta chọn L = 1730mm
L1: Khoảng không gian để người lái duỗi chân và bắt với vỏ, để người lái duỗi chân thoải mái ta chọn L1=520mm
H: Dựa vào tiêu chuẩn về chiều cao người Việt Nam ta chọn sao cho đảm bảo hài hòa và tính thẩm mỹ giữa chiều dài toàn bộ, chiều cao và chiều rộng Vậy ta chọn
H = 590mm
Từ đó ta có kích thước sơ bộ của xe thiết kế như sau:
