GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Vào năm 2004, chính phủ đã xác định ngành công nghiệp ô tô là một lĩnh vực ưu tiên phát triển, và đến năm 2007, ngành này được công nhận là một trong những "ngành công nghiệp mũi nhọn".
Thị trường ô tô Việt Nam, mặc dù đã phát triển hơn 20 năm, vẫn còn nhỏ bé so với tiềm năng Theo Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA), năm 2017, có 272.750 xe được bán ra bởi các thành viên của VAMA, cho thấy sự tăng trưởng nhưng vẫn còn hạn chế.
Vingroup, tập đoàn tư nhân lớn nhất Việt Nam, đã khởi công xây dựng tổ hợp chế tạo tại Hải Phòng vào tháng 9/2017 và công bố kế hoạch phát triển thương hiệu xe quốc gia VinFast Chỉ trong một năm, VinFast đã cho ra mắt hai mẫu xe, bao gồm một chiếc Sedan và một chiếc SUV, với sự giới thiệu ấn tượng tại Paris Motor Show 2018 Công ty dự kiến sẽ bán những chiếc xe đầu tiên ra thị trường vào năm 2019.
Công ty Mitsubishi Việt Nam đang đầu tư xây dựng một nhà máy ô tô mới tại Long An với công suất 50.000 xe mỗi năm, đồng thời có kế hoạch sản xuất ô tô điện tại đây trong tương lai.
Mitsubishi Motors Việt Nam đang mở rộng mạng lưới trạm sạc ô tô điện với việc phát triển 2 trạm mới tại Đà Nẵng và Hội An, Quảng Nam Đồng thời, công ty cũng hợp tác với trường Đại học Đà Nẵng và Tổng công ty Điện lực Miền Trung để đào tạo kỹ thuật và sản xuất các trạm sạc cho ô tô điện.
Cuối năm 2019, Audi e-tron đã xuất hiện một cách bất ngờ, tạo kỳ vọng về việc trở thành mẫu xe điện đầu tiên được bán chính hãng tại Việt Nam Chiếc SUV điện này đã nhận được nhiều phản hồi tích cực từ người tiêu dùng qua các lần chạy thử tại Hà Nội Tuy nhiên, sang năm 2020, tình hình đã có nhiều thay đổi.
Xe thể thao Taycan của Porsche, thuộc tập đoàn Volkswagen, đã dẫn đầu trong lĩnh vực xe điện Mặc dù Audi Việt Nam ra mắt muộn hơn, nhưng hãng vẫn quyết tâm giới thiệu mẫu e-tron vào cuối năm 2020, với kế hoạch bán ra trong năm tiếp theo.
Audi e-tron 2021 được trang bị hai mô tơ điện mạnh mẽ, sản sinh tổng công suất 402 mã lực, giúp xe tăng tốc từ 0 đến 100 km/h chỉ trong 5,5 giây Với pin 95kWh, Audi e-tron có khả năng di chuyển khoảng 350 km sau mỗi lần sạc.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Tại Philippines, theo ông Edmund Araga, Philippines đã có khoảng 1.400 xe Jeepney điện (phương tiện công cộng) và xe 3 bánh Đến 6 năm tới, nước này sẽ có
234 nghìn xe Jeepney điện đăng ký và có 70.000 xe có mặt ở thủ đô Manila Số lƣợng xe điện đƣợc kỳ vọng chiếm 10% lƣợng ô tô ở đây
Vào ngày 12/3, Chính phủ Thái Lan đã công bố kế hoạch sản xuất 250.000 xe điện vào năm 2025, bao gồm 3.000 xe buýt điện và 53.000 xe máy điện Phó Thủ tướng Somkid Jatusripitak cho biết mục tiêu của chính phủ là biến Thái Lan thành trung tâm chế tạo ô tô thế hệ mới trong khu vực ASEAN Để đạt được điều này, Thái Lan sẽ điều chỉnh các ưu đãi về xe điện cho các nhà sản xuất ô tô và phụ tùng, nhằm tăng sức hấp dẫn trong sản xuất.
Ông Luhut cho biết ngành ô tô Indonesia hiện do các nhà sản xuất Nhật Bản chiếm gần 96%, với Toyota, Daihatsu, Suzuki và Honda dẫn đầu doanh số bán hàng theo thống kê của Hiệp hội Công nghiệp ô tô Indonesia (Gaikindo) Để thoát khỏi "bẫy" công nghệ Nhật Bản, Indonesia đang tập trung vào phát triển ô tô điện, một lĩnh vực mà nước này có lợi thế nhờ nguồn nguyên vật liệu sản xuất sẵn có Việc này không chỉ giúp tăng cường khả năng tự chủ công nghệ mà còn mở ra cơ hội phát triển bền vững cho ngành ô tô trong tương lai.
Tại Malaysia, không chỉ có công ty Elenvi đang phát triển dự án xe điện, mà còn có công ty Alam Perkasa Consortium (APC) với kế hoạch thành lập Công ty ô tô quốc tế Malaysia (Mimco) để sản xuất xe chạy điện.
Hyundai Motor sẽ bắt đầu sản xuất xe điện (EV) tại nhà máy ở Jurong, Singapore vào năm 2022 Chủ tịch Komoco Motors, nhà phân phối của Hyundai tại Singapore, cho biết dự kiến sẽ có 30.000 chiếc ô tô điện mang thương hiệu Hyundai được sản xuất tại đây, trong đó khoảng 6.000 chiếc sẽ được bán tại thị trường nội địa, và số còn lại sẽ được xuất khẩu.
Biểu đồ 1.1: Chỉ số người Việt nghĩ đến xe điện khi mua xe mới theo nghiên cứu của Frost và Sullivan đến 33%
Na Uy hiện là quốc gia có số lượng xe điện nhiều nhất tại Châu Âu, vượt qua cả Trung Quốc và Mỹ, mặc dù là một quốc gia sản xuất dầu mỏ với 40% GDP Nhận thức được tầm quan trọng của năng lượng sạch, Na Uy đã khởi động chương trình trợ cấp từ năm 1990 nhằm khuyến khích người tiêu dùng chuyển sang sử dụng xe điện Chính phủ Na Uy đặt ra mục tiêu đầy tham vọng là chấm dứt việc bán xe ô tô chạy bằng dầu diesel và xăng vào năm 2025.
Năm 2019, doanh số bán xe điện, xe hybrid và xe chạy pin nhiên liệu tại Nhật Bản chỉ đạt khoảng 40.000 chiếc, chiếm chưa đến 1% tổng doanh số ô tô Honda Motor Co đã công bố kế hoạch ra mắt mẫu xe điện sản xuất đại trà đầu tiên, Honda - e, vào ngày 30/10 tới, trong bối cảnh hãng hướng tới việc điện hóa phần lớn dòng xe của mình trong thập kỷ tới Với giá bán lẻ đề xuất 4,51 triệu yên (khoảng 42.500 USD), Honda - e có khả năng di chuyển 283 km mỗi lần sạc, theo tiêu chuẩn kiểm tra toàn cầu cho xe hạng nhẹ.
Vào năm 2009, Tổng thống Mỹ Barack Obama đã công bố khoản đầu tư 2,4 tỷ USD cho nghiên cứu xe điện trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu xe điện Edison tại miền Nam California.
Lý do chọn đề tài (lựa chọn năng lƣợng sạch)
Việt Nam, với hơn 96 triệu dân và nền kinh tế đang phát triển, đang chứng kiến nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng gia tăng Điều này đã thu hút các doanh nghiệp ô tô đầu tư sản xuất quy mô lớn Tuy nhiên, thị trường ô tô trong nước vẫn chưa phát triển tương xứng với tiềm năng, do ngành công nghiệp ô tô Việt Nam còn thiếu các điều kiện cần thiết về thị trường và các yếu tố khác để phát triển như các quốc gia trong khu vực.
Sự phát triển nhanh chóng của ô tô điện trong ngành công nghiệp ô tô cho thấy tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng điện nhằm giảm thiểu việc phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch như xăng và dầu Việc khai thác quá mức năng lượng hóa thạch không chỉ dẫn đến cạn kiệt nguồn tài nguyên mà còn gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường Hơn nữa, ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông như xe máy, ô tô và xe tải cũng là một vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết.
Biểu đồ 1.2: Sự chênh lệch chi phí bảo dƣỡng giữa xe điện và xe xăng, dầu
Nhiều người vẫn ngần ngại trước mức giá cao hơn của ô tô điện so với phiên bản tương ứng sử dụng nhiên liệu hóa thạch
Các nhà sản xuất xe điện đã lâu nay nỗ lực thuyết phục người tiêu dùng rằng việc sở hữu xe điện sẽ giúp giảm chi phí đáng kể Theo thông tin từ Consumer Reports, điều này không chỉ là chiêu trò tiếp thị Người dùng không nên ngần ngại trước mức giá cao hơn của xe điện, bao gồm cả các dòng hybrid cắm sạc, vì chi phí sử dụng trong dài hạn sẽ dễ dàng bù đắp cho chi phí ban đầu.
Theo nghiên cứu của CR, các mẫu xe có giá dưới 50.000 USD giúp chủ sở hữu tiết kiệm từ 6.000 đến 10.000 USD trong suốt thời gian sử dụng, tương đương khoảng 320.000 km di chuyển, so với các xe xăng, dầu cùng kích thước và phân khúc Mức tiết kiệm này sẽ gia tăng đáng kể khi mua xe điện đã qua sử dụng từ 5 đến 7 năm.
Nếu nói về lợi ích của xe điện thì trực quan nhất là khả năng tiết kiệm chi phí
Xe điện có chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với xe truyền thống với động cơ đốt trong, bao gồm cả chi phí nhiên liệu và sửa chữa.
Tại Việt Nam, ô nhiễm không khí đang trở thành vấn đề nghiêm trọng, khiến Chính phủ yêu cầu Bộ Giao thông Vận tải nghiên cứu biện pháp kiểm soát khí thải cho ô tô và xe máy Gần đây, một dự án lớn về xe buýt điện công nghệ cao đã được cấp phép, dự kiến sẽ hoạt động tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Phú Quốc trong năm nay.
2020 Và Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh cũng đã có 1 số trạm sạc pin công cộng cho xe điện đƣợc thí điểm triển khai từ phía doanh nghiệp
Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2016, ô nhiễm không khí tại đô thị chủ yếu do hoạt động giao thông, xây dựng, doanh nghiệp, sinh hoạt dân cư và xử lý rác thải Trong đó, khí thải từ phương tiện giao thông cơ giới đường bộ là nguyên nhân chính, dẫn đến hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu Để giảm thiểu khí thải, nhiều quốc gia đã áp dụng các tiêu chuẩn khí thải, trong khi Việt Nam sử dụng tiêu chuẩn Euro Các giải pháp công nghệ giảm khí thải bao gồm: thay đổi kết cấu động cơ, sử dụng hệ thống tuần hoàn khí xả và nguồn năng lượng thay thế.
Nhóm đã quyết định sử dụng năng lượng tái tạo để giảm khí thải, cụ thể là năng lượng điện Do đó, đề tài "Tính toán và thiết kế khung sườn xe ô tô điện 02 chỗ ngồi" đã được lựa chọn làm đồ án tốt nghiệp của nhóm.
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP
Đối tƣợng nghiên cứu
Con người đang khai thác dầu mỏ với sản lượng ngày càng tăng, dẫn đến cạn kiệt nguồn tài nguyên này Hàng triệu ô tô trên toàn cầu thải ra hàng ngàn tấn khí CO2 mỗi ngày, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và tạo ra hiệu ứng nhà kính Ô tô trở thành phương tiện không thể thiếu, nhưng để giải quyết vấn nạn ô nhiễm, các nhà khoa học và quốc gia đang tìm kiếm nguồn năng lượng mới thay thế dầu mỏ, trong đó năng lượng điện được xem là giải pháp sạch và bền vững.
Ô tô điện với khả năng vận hành tương tự như xe sử dụng động cơ đốt trong đang là ước mơ của nhân loại Mặc dù nhiều mẫu mã ô tô điện đã ra đời, nhưng số lượng vẫn rất hạn chế, chưa đạt 1% tổng số xe Hiện tại, ô tô điện chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực hạn chế như du lịch và sân golf Nhóm nghiên cứu tập trung vào loại xe ô tô điện 04 bánh với 02 chỗ ngồi, bao gồm 01 chỗ cho tài xế và 01 chỗ cho hành khách.
Tổng quan giải pháp
Phương pháp thu thập số liệu;
Phương pháp quan sát khoa học;
Mục tiêu của đề tài nghiên cứu
Tính toán và thiết kế đƣợc xe ô tô điện nền 02 chỗ ngồi, 01 chỗ cho tài xế (người lái) và 01 chỗ cho hành khách;
Mô phỏng 3D đƣợc các chi tiết, bộ phận chính của xe bằng phần mềm thiết kế cơ khí Solidworks 3D;
Thi công lắp ráp được xe ô tô điện 02 chỗ ngồi, 01 chỗ cho tài xế (người lái) và 01 chỗ cho hành khách;
Hoàn thành được báo cáo chi tiết về đề tài “Tính toán và thiết kế khung sườn xe ô tô điện 02 chỗ ngồi”.
Ý nghĩa của đề tài
Xây dựng bài toán tính toán thiết kế và thi công lắp ráp xe ô tô điện;
Mô hình hóa đề tài nghiên cứu “Tính toán và thiết kế khung sườn xe ô tô điện
02 chỗ ngồi” Ý nghĩa thực tiễn:
Làm mô hình, nhằm mục đích hỗ trợ trong công tác giảng dạy cho sinh viên nghiên cứu về xe ô tô điện;
Góp phần nâng cao chất lƣợng dịch vụ tại các khu du lịch, khu nghỉ dƣỡng, khu vui chơi giải trí, resorts, chung cƣ,…
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành bài nghiên cứu về tính toán và thiết kế khung sườn cho xe ô tô điện 02 chỗ ngồi, chúng tôi đã áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau.
3.1.1 Phương pháp thu thập số liệu
Chúng tôi đã nghiên cứu và khai thác thông tin từ nhiều nguồn khác nhau như tài liệu, giáo trình ô tô, tạp chí và internet Bên cạnh đó, chúng tôi cũng thu thập dữ liệu trực tiếp để đưa ra các giải pháp tối ưu nhất trong quá trình sản xuất xe.
3.1.2 Phương pháp quan sát khoa học
Tình trạng ô nhiễm không khí tại Việt Nam đang ở mức báo động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí và gia tăng phát thải khí nhà kính Để đối phó với vấn đề này, Chính phủ đã yêu cầu Bộ Giao thông Vận tải nghiên cứu các giải pháp nhằm thắt chặt kiểm soát khí thải đối với ô tô và xe máy.
Nhóm đã đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng thay thế để giảm khí thải, đặc biệt là năng lượng điện, vì đây là nguồn năng lượng sạch và bền vững.
Nhóm chúng tôi đã cung cấp thông tin và bằng chứng rõ ràng về ô nhiễm không khí do phương tiện cơ giới, cho thấy tác động tiêu cực không chỉ đến môi trường mà còn đến sức khỏe con người Chúng tôi kêu gọi mọi người thay đổi nhận thức tiêu cực về xe ô tô điện, nhấn mạnh lợi ích của chúng trong việc giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Những suy nghĩ nhầm lẫn về xe điện phổ biến đƣợc các hãng thống kê đƣợc thể hiện rõ nét nhƣ sau:
Không phù hợp cho những chuyến đi dài
Theo thống kê của Bộ Giao thông Mỹ, người lái xe trung bình di chuyển khoảng 64 km mỗi ngày, trong khi hầu hết ô tô điện có khả năng chạy gấp đôi quãng đường này trước khi cần sạc Chẳng hạn, mẫu xe điện giá hợp lý như Nissan Leaf có thể di chuyển khoảng 240 km sau mỗi lần sạc.
Xe điện thường nhanh hơn xe sử dụng động cơ đốt trong có cùng công suất, vì chúng truyền tải 100% mô-men xoắn mà không bị thất thoát Khi người lái đạp chân ga, xe ngay lập tức tăng tốc mà không có độ trễ Ví dụ, Tesla Model S có khả năng tăng tốc từ 0 đến 100 km/h chỉ trong khoảng 2,5 giây, tương đương với nhiều mẫu xe thể thao nổi tiếng.
Chi phí bộ pin dự kiến sẽ giảm đáng kể trong những năm tới, dẫn đến giá ô tô điện giảm mạnh Tại nhiều khu vực ở Mỹ, người mua xe điện có thể nhận được khoản hoàn tiền tùy thuộc vào mức thu nhập cá nhân.
Tốn tiền bảo trì, sửa chữa
Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa ô tô điện thường thấp hơn so với xe truyền thống Một điểm dễ nhận thấy là ô tô điện không cần thay dầu định kỳ như ô tô sử dụng động cơ đốt trong Hơn nữa, xe điện có cấu trúc truyền động đơn giản với ít bộ phận hơn, dẫn đến khả năng hỏng hóc thấp hơn Các bộ phận như bugi, hệ thống van nạp/xả, bình xăng, bộ đề và đai truyền động không có trong xe điện, giúp giảm thiểu chi phí sửa chữa.
Cơ sở hạ tầng cho xe điện chƣa phổ biến
Hầu hết xe điện có thể được sạc tại nhà hoặc nơi làm việc, với khoảng 20.000 trạm sạc trên toàn nước Mỹ Các trạm sạc thường được đặt tại bãi giữ xe hoặc đại lý bán ô tô Phần lớn sử dụng nguồn điện 220V, cho phép sạc đầy bộ pin trong khoảng 4 tiếng, trong khi một số trạm hỗ trợ sạc nhanh, chỉ mất khoảng 30 phút để sạc 80% pin.
Pin xe điện tuổi thọ không cao
Nhiều địa phương tại Mỹ quy định rằng hệ thống pin của xe điện được bảo hành riêng, với thời gian lên đến 8 năm hoặc 160.000 km Theo một báo cáo, chiếc Nissan Leaf sử dụng dịch vụ vẫn duy trì dung lượng pin khoảng 75% sau gần 200.000 km, trong khi Tesla cho biết bộ pin của xe có thể đạt 90% dung lượng sau khoảng 320.000 km vận hành Đặc biệt, hầu hết pin xe điện đều có khả năng tái chế cho các mục đích khác nhau.
Chúng tôi đã nghiên cứu và đề xuất nhiều giải pháp khắc phục, sử dụng phần mềm SolidWorks 3D để mô phỏng, sau đó tiến hành thực hiện nhằm rút ngắn thời gian thi công và đảm bảo đạt hiệu quả chính xác nhất.
Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu từ các mô hình xe của anh khóa trước để thu thập thông tin, phát triển và nâng cao tính an toàn cũng như ổn định cho xe Bằng cách áp dụng kiến thức học trên lớp và học hỏi từ bạn bè, nhóm đã ứng dụng kỹ thuật sơn nâng cao nhằm đảm bảo chất lượng bề mặt sơn và tăng tính thẩm mỹ cho xe.
QUY TRÌNH TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ XE Ô TÔ ĐIỆN 02 CHỖ NGỒI
Các thông số kỹ thuật xe ô tô điện cần thiết
Các thông số kỹ thuật cần thiết ban đầu cho ô tô điện đƣợc thể hiện qua bảng 4.1:
Bảng 4.1: Bảng thông số kỹ thuật cần thiết đƣợc đặt ra ban đầu cho xe ô tô điện
STT Thông số kỹ thuật Đơn vị đo lường Giá trị
1 Khối lƣợng không tải kg 300
2 Khối lƣợng toàn tải kg 450
(01 ghế tài xế và 01 ghế cho khách kế bên) chỗ 02
4 Vận tốc tối đa đạt đƣợc km/h 40
5 Thời gian ô tô hoạt động phút 120
6 Chiều dài tổng thể mm 3160
7 Chiều dài cơ sở, khoảng cách giữa 02 cầu xe mm 1740
8 Chiều rộng xe ô tô mm 1140
9 Chiều rộng cơ sở 02 bánh phía trước mm 1070
10 Chiều rộng cơ sở 02 bánh phía sau mm 1070
11 Chiều cao xe ô tô mm 1160
12 Chiều cao xe có tải mm 1130
13 Phần nhô ra phía trước tính từ tâm bánh xe trước mm 670
14 Phần nhô ra phía sau tính từ tâm bánh xe sau mm 660
15 Khoảng cách từ mặt đất đến sàn xe ô tô mm 150
17 Góc phần nhô ra phía sau độ 25 0
Lựa chọn phương pháp thiết kế xe ô tô điện
Để thiết kế và nghiên cứu chế tạo ô tô điện 04 bánh 02 chỗ ngồi, cần phát triển đề tài dựa trên việc mua linh kiện có sẵn trên thị trường để lắp ráp và điều chỉnh kết cấu Phần mềm Solidworks 3D sẽ được sử dụng để thiết kế xe ô tô điện, đồng thời phát triển mô hình theo quan điểm cá nhân nhằm tạo ra sản phẩm với hình dạng đẹp mắt và các chức năng mới.
Tính toán thiết kế xe ô tô điện phần cơ khí
4.3.1 Mô tả xe ô tô điện cần thiết kế
Xe ô tô điện được phát triển dựa trên xu hướng thiết kế của các dòng xe hiện đại, với cấu trúc 4 bánh (2 bánh trước và 2 bánh sau), trong đó 2 bánh sau là bánh chủ động (4x2) Xe hoạt động bằng năng lượng điện từ ắc quy, một nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi trường Việc lựa chọn năng lượng sạch cho ô tô không chỉ phản ánh xu hướng của các nhà sản xuất mà còn mở ra một tương lai bền vững và tươi sáng.
Với thiết kế độc đáo và khác biệt, xe ô tô điện này hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp hữu ích cho nhiều lĩnh vực trong xã hội hiện đại Nó có thể được ứng dụng trong giao thông vận tải, di chuyển nội bộ tại các khu nghỉ dưỡng, sân golf, và các địa điểm du lịch nổi tiếng Bên cạnh đó, dịch vụ cho thuê xe theo giờ cũng sẽ mang lại trải nghiệm thú vị cho du khách tại các khu giải trí.
Xe ô tô điện được thiết kế với 02 chỗ ngồi, bao gồm 01 ghế cho tài xế và 01 ghế cho hành khách, mang lại sự thoải mái tối đa cho người sử dụng Thiết kế này cũng giúp tăng diện tích khoang hành lý, cho phép chuyên chở khối lượng lên đến 150 kg, bao gồm cả hành khách và hành lý Với khối lượng toàn tải lên đến 450 kg, kích thước tổng thể của xe dao động khoảng 000x1140x1160 (mm), tạo nên một chiếc xe ô tô điện thể thao, nhỏ gọn, bắt mắt và ổn định khi di chuyển trên nhiều loại cung đường, phù hợp với điều kiện giao thông hiện nay tại Việt Nam.
Xe ô tô điện chú trọng vào sự sang trọng và thiết kế ngoại hình, với vận tốc tối đa chỉ đạt 40 km/h và tốc độ trung bình dao động từ 35 đến 40 km/h Đặc biệt, xe được thiết kế với khoảng sáng gầm 150 mm, mang lại tính ổn định cao khi di chuyển ở tốc độ thấp và đảm bảo sự thoải mái cho hành khách.
4.3.2 Tính toán thiết kế khung chịu tải của xe ô tô điện
Công dụng của khung chịu tải của xe ô tô điện
Khung chịu tải, hay còn gọi là khung gầm xe, đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ và gắn kết các bộ phận, hệ thống của xe, bao gồm động cơ, hệ thống lái và hệ thống truyền lực Đồng thời, khung này cũng chịu toàn bộ tải trọng của xe, đảm bảo sự ổn định và an toàn khi vận hành.
Khung gầm xe đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các hệ thống truyền động, đồng thời phải đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về độ bền, độ cứng, khả năng chịu va đập, tính thẩm mỹ và yêu cầu khí động học.
Tính toán thiết kế khung chịu tải của xe ô tô điện
Dựa vào thông số của bảng 4.1 ta có thể chia ra đƣợc trọng lƣợng của một số thành phần liên quan đến khung gầm xe ô tô nhƣ sau:
Khung bao của xe: 16 kg;
Các chi tiết của hệ thống lái: 15 kg;
Các chi tiết liên quan khác: 55 kg
Suy ra ta có thể tính toán thiết kế khung chịu tải:
Ta có trọng lƣợng của xe ô tô điện: G = G a + G t
Với: G: Trọng lƣợng toàn tải của xe điện (N)
G a : Trọng lƣợng bản thân xe điện (N)
G t : Trọng lƣợng chuyên chở của xe điện (N)
Dựa vào dữ liệu đã tính toán, chúng tôi lựa chọn thép CT3 cho khung xe ô tô điện nhờ vào những ưu điểm nổi bật như giá cả phải chăng, tính thẩm mỹ, cơ tính tốt, độ cứng cao và khả năng định hình tốt Để thiết kế khung chịu tải phù hợp, nhóm chúng tôi không chỉ áp dụng kiến thức học được mà còn sử dụng phần mềm thiết kế cơ khí Solidworks 3D để mô phỏng và thể hiện hình ảnh khung xe Quy trình tính toán và thiết kế khung chịu tải cho xe ô tô điện 02 chỗ ngồi được thực hiện theo các bước cụ thể.
Bước 1: Phát thảo kích thước của khung chịu tải của xe ô tô điện
Chiều dài tổng thể: 3000 (mm)
Chiều rộng tổng thể: 1115 (mm)
Chiều cao tổng thể: 400 (mm)
Bước 2: Dùng phần mềm thiết kế cơ khí 3D Solidworks dựa trên kích thước phát thảo của khung chịu tải của xe ô tô điện
Hình 4.1: Thiết kế khung chịu tải (khung sườn xe) của xe ô tô điện bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Bước 3: Điều chỉnh, giống kích thước, xuất và in bản vẽ ra file PDF
Hình 4.2: Hình chiếu đứng của khung chịu tải đƣợc thiết kế
Hình 4.3: Hình chiếu bằng của khung chịu tải đƣợc thiết kế
Hình 4.4: Hình chiếu cạnh của khung chịu tải đƣợc thiết kế
Việc chọn thép CT3 được dùng để làm khung chịu tải (sườn xe) được thể hiện cụ thể thông qua hình 4.5 và bảng 4.2 sau đây:
Hình 4.5: Hình dáng của khung chịu tải của xe ô tô điện đƣợc thể hiện cụ thể
1 – Thanh chịu lực dọc chính 2 – Thanh chịu lực ngang chính
3 – Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo sau
4 – Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo trước
Bảng 4.2: Liệt kê thông số cần thiết của thép CT3 đƣợc dùng trong khung chịu tải của xe ô tô điện 02 chỗ ngồi
STT Tên chi tiết Vật liệu Thông số kỹ thuật Đơn vị (kg/m)
1 Thanh chịu lực dọc chính Thép hộp CT3 80 40 1,4 (mm) 2
2 Thanh chịu lực ngang chính Thép hộp CT3 80 40 1,4 (mm)
Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo sau
Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo trước
4.3.3 Tính toán, thiết kế và lựa chọn hệ thống treo trên xe ô tô điện
Một số yêu cầu cần thiết đƣợc đặt ra cho hệ thống treo nhƣ sau:
Yêu cầu hàng đầu là ưu tiên trải nghiệm và sự thoải mái cho người lái xe và hành khách Xe cần có khả năng bám đường tốt, hoạt động ổn định và êm dịu trên mọi cung đường Đặc biệt, khả năng kiểm soát xe phải được đảm bảo, không có tiếng ồn và rung lắc khi vận hành, nhằm tạo ra sự thoải mái tối đa cho cả người lái và hành khách.
Xe ô tô điện cần đảm bảo sự thông thoáng cho vị trí hành khách và ghế tài xế, đồng thời phải tối ưu hóa không gian chứa đồ cho hành khách.
Xe cần được thiết kế với phong cách đơn giản nhưng thu hút, kết hợp với tính thể thao qua những đường gân sắc nét, nhằm tạo sự bắt mắt cho người xem.
Yêu cầu thứ 4 (về trọng lƣợng): Xe phải đảm bảo việc bố trí lắp đặt các cụm hệ thống trên ô tô điện một cách gọn gàng và nhẹ;
Giá thành sản xuất xe phải hợp lý và càng thấp càng tốt, nhưng vẫn phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao Mức giá hợp lý sẽ là yếu tố quyết định quan trọng giúp người tiêu dùng lựa chọn chiếc xe phù hợp.
4.3.3.1 Nghiên cứu, thiết kế và lựa chọn cho hệ thống treo phía sau của xe ô tô điện
Nghiên cứu, thiết kế và lựa chọn cho hệ thống treo phía sau:
Dựa trên các yêu cầu đã nêu và thông qua việc tính toán trọng lượng toàn tải của xe ô tô điện, chúng ta có thể sử dụng thông tin này làm cơ sở tham khảo cho các phụ tùng của hệ thống treo hiện đang được bày bán phổ biến trên thị trường Việt Nam.
Nhóm chúng em đã quyết định thiết kế ngược các chi tiết của hệ thống treo phía sau, đồng thời sử dụng các linh kiện có sẵn trên thị trường như lò xo giảm chấn, phuộc giảm chấn và đòn treo sau.
Cấu tạo của hệ thống treo phía sau của xe điện:
Hình 4.6: Cấu tạo của hệ thống treo phía sau của xe ô tô điện
3 – Lốp xe 4 – Lò xo giảm chấn
5 – Phuộc giảm chấn 6 – Đòn treo sau
Cầu xe có chức năng truyền mô-men xoắn từ động cơ tới trục bánh xe, đồng thời là nơi giảm tốc cuối cùng trước khi mô-men xoắn được truyền tới bánh xe Nó điều chỉnh tốc độ của các bánh xe chủ động khi vào cua, giúp ngăn chặn hiện tượng trượt Đặc biệt, cầu xe đóng vai trò quan trọng trong việc chịu tải trọng phía sau của xe.
Mâm xe thường được chế tạo từ hợp kim nhôm, mang lại tính nhẹ và bền cho sản phẩm Thiết kế của mâm xe có rãnh gờ giúp ôm sát vành xe, giữ cho lốp xe ổn định khi đã bơm hơi Đặc biệt, mâm xe được thiết kế đa dạng và phong phú, không chỉ đảm bảo chức năng mà còn nâng cao tính thẩm mỹ cho xe khi di chuyển trên đường.
