Mục LụcChương 1: TỔNG QUAN11.1 Những quy định chung về thiết kế xe11.1.1 Thân xe11.1.2 Động cơ11.1.3 Hệ thống phanh21.1.4 Thiết bị khởi động21.1.5 Tầm nhìn21.1.6 Đảm bảo an toàn21.2. Giới thiệu chung về xe thiết kế3Chương 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS ĐỂ MÔ PHỎNG TÍNH BỀN62.1 Phân tích các phương án thiết kế, chế tạo xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu.62.1.1 Thiết kế, bố trí chung:62.1.2. Thiết kế khung.82.1.3. Bánh xe.92.1.4. Thiết kế hệ thống lái.92.1.5. Thiết kế hệ thống phanh.102.1.6. Động cơ và hệ thống truyền lực.112.1.7. Thiết kế bên ngoài xe.112.2. Các phương pháp lựa chọn khi thiết kế112.2.1 Chia theo tư thế lái112.2.2. Theo kiểu bố trí khung xe sat xi122.2.3 Kết luận chọn phương án142.3. Giới thiệu phần mềm Solidworks142.3.1. Giao diện chính142.3.2. Giao diện Part Design162.3.3. Giao diện Assembly192.3.4. giao diện Drawing202.3.5. Thiết kế một chi tiết điển hình21Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUNG VỎ XE TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU243.1 Thiết kế tổng thể cho xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu243.2. Thiết kế các kích thước tổng thể cho xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu243.2.1. Thiết kế chiều dài phủ bì253.2.3. Chiều rộng phủ bì và chiều cao phủ bì253.2.4. Số lượng cửa ra vào và kích thươc cơ bản của cửa263.3. Thiết kế chế tạo hình dáng xe sinh thái263.4. Thiết kế vị trí và trang trí vỏ263.5. Tuyến hình xe sinh thái và tính năng khí động học273.6. Định khối lượng khung vỏ xe, trọng lương ghế , trọng lượng lái xe283.7 Tính toán kiểm bền cho các chi tiết, tổng thành hệ thống293.7.1. Tính toán bền cho càng trước303.7.2. Tính toán bền cho thanh dọc353.7.3. Tính bền càng sau383.8. Tính toán vỏ xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu413.8.1. Tính khí động học trên ô tô và liên hệ vào thiết kế vỏ xe.413.8.1.1. Tính khí động học trên ô tô.413.8.2. Liên hệ vào thiết kế vỏ xe sinh thái.443.9. Sản phẩm và kết quả đạt được48KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ48 Kết luận48 Kiến nghị49Danh mục hình ảnhHình 1.1 Quy cách chung của vỏ xe nhóm tự chế.1Hình 1. 2 Quy định về khung xe, vỏ xe nhóm tự chế3Hình 1. 3 Ghế lái xe kiểu nằm lái.3Hình 2. 1 Mô hình xe 3 bánh 1 bánh trước 2 bánh sau6Hình 2. 2 Mô hình xe 3 bánh sử dụng kết cấu của xe máy: 2 bánh chính – một bánh phụ.6Hình 2. 3. Mô hình xe 4 bánh: 2 bánh trước – 2 bánh sau.7Hình 2. 4 Mô hình xe 3 bánh: 2 bánh trước – 1 bánh sau.7Hình 2. 5 Khung dạng bậc thang.8Hình 2. 6 Khung dạng không gian.8Hình 2. 7 Khung liền thân9Hình 2. 8 Các lực tác dụng lên trục và bánh xe.9Hình 2. 9 Cơ cấu dẫn động lái hình thang.10Hình 2. 10 Hệ thống phanh.10Hình 2. 11 Thiết kế chung đảm bảo an toàn cho lái xe.11Hình 2. 12 Khung xe 1 thanh12Hình 2. 13 Khung xe hai thanh, dạng khung hình thang13Hình 2. 14 Khung xe hai thanh, dạng song song14Hình 2. 15 Các môi trường làm việc15Hình 2. 16 Giao diện môi trường part15Hình 2. 17 Giao diện môi trường Assembly16Hình 2. 18 Giao diện môi trường Drawing16Hình 2. 19 Giao diện Part17Hình 2. 20 Tab Sketch17Hình 2. 21 Tab Feature18Hình 2. 22 Tab Sheet metal18Hình 2. 23 Tab weldments19Hình 2. 24 Tab Surfaces19Hình 2. 25 Giao diện Assembly19Hình 2. 26 Giao diện drawing20Hình 2. 27 Chọn giao diện làm việc21Hình 2. 28 Vẽ sketch đường dẫn22Hình 2. 29 Giao diện Tab weldments23Hình 2. 30 Hình dáng bộ khung23Hình 3. 1 Sơ đồ tổng quát của xe24Hình 3. 2 Hình vẽ mặt trước của xe sinh thái26Hình 3. 3 Hình vẽ mặt sau của xe sinh thái27Hình 3. 4 Khung xương thành bên trái28Hình 3. 5 Khung xương thành bên phải28Hình 3. 6 Khung xương mảng sàn28Hình 3. 7 Sơ đồ mặt cắt của dầm29Hình 3. 8 Tiết diện thép hôp 20x40x1,230Hình 3. 9 Sơ đồ càng trước30Hình 3. 10 Sơ đồ lực tác dụng lên càng trước31Hình 3. 11 Nội lực tác dụng trên đoạn 0131Hình 3. 12 Nội lực tác dụng trên đoạn 0232Hình 3. 13 Nội lực tác dụng trên đoạn 0333Hình 3. 14 Biểu đồ nội lực tác dụng lên càng trước34Hình 3. 15 Sơ đồ thanh dọc xe35Hình 3. 16 Giải phóng liên kết35Hình 3. 17 Sơ đồ mômen trên thanh dọc38Hình 3. 18 Sơ đồ càng sau38Hình 3. 19 Nội lực trên đoạn 0139Hình 3. 20 Sơ đồ bố trí lực tác dụng lên càng sau39Hình 3. 21 Biểu đồ mômen cho càng sau40Hình 3. 22 Mô tả dòng khí cản ô tô khi chạy.41Hình 3. 23 Dạng đuôi lướt.42Hình 3. 24 Dạng cánh đuôi43Hình 3. 25 Vỏ xe sinh thái sau khi hoàn thiện46Hình 3. 26 Một số hình ảnh về sản phẩm sau khi hoàn thiện48 LỜI NÓI ĐẦU`Biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường và vấn đề về năng lượng đang là một trong những thách thức nghiêm trọng nhất không chỉ là đối với Việt Nam mà đó đang là một vấn đề nan giải đối với toàn cầu. Lượng khoáng sản đang ngày càng cạn kiệt và việc sử dụng năng lượng hóa thạch bừa bãi đã ảnh hưởng nghiêm trọng đối với môi trường sống. Ai cũng biết, một khi nguồn tài nguyên thiên nhiên tích lũy hàng tỷ năm cạn kiệt thì không cách nào tái tạo được, đặc biệt nguồn năng lượng hóa thạch. Thế giới đang đứng trước nỗi lo một khi các mỏ dầu, mỏ khí đốt tự nhiên, than đá cạn kiệt, nhân loại sẽ xoay xở ra sao để duy trì cuộc sống. Với tình hình đó đặt ra một bài toán, làm thế nào để giảm tối đa lượng nhiên liệu cần thiết cho quá trình sử dụng.Với tính cấp bách của vấn đề năng lượng, Honda đã có ý tưởng tổ chức “Cuộc thi lái xe tiết kiệm nhiên liệu” là sân chơi nơi những người tham gia sử dụng ý tưởng kỹ thuật cho động cơ xe máy Honda nhằm cạnh tranh về hiệu suất tiêu hao nhiên liệu với thử thách là “Bạn có thể đi được bao nhiêu Km với 1 lít xăng”.Cuộc thi đã tạo ra cơ hội quý báo cho các bạn trẻ tư duy sáng tạo về kỹ thuật, công nghệ, đưa các ý tưởng này vào thực tế, góp một phần không nhỏ vào phong trào tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường sống, qua đó thể hiện sự quan tâm của Honda vào quá trình phát triển các giá trị bền vững cho tương lai. Thông qua đó nhóm đã đăng ký làm đề tài NCKH cấp trường, dưới sự giúp đỡ của các thầy trong khoa. Tên đề tài:“ Nghiên cứu, chế tạo kết cấu khung vỏ xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu đội xe EAUT”.Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu chúng em được sự giúp đỡ và chỉ bảo nhiệt tình của các Thầy trong khoa. Tuy vậy, không thể tránh khỏi những mặt còn hạn chế, thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu. Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất mong được sự góp ý kiến, sự giúp đỡ của Thầy và các bạn để sau này khi ra trường bắt tay vào công việc, quá trình công tác của chúng em được thành công một cách tốt nhất.Em xin chân thành cảm ơn Chương 1: TỔNG QUAN1.1 Những quy định chung về thiết kế xe1.1.1 Thân xea) Quy cách chung:
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Tên Đề Tài: Nguyên cứu, thiết kế, chế tạo khung, vỏ xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu Giảng viên hướng dẫn : Ths Lê Trạch Trưởng Nhóm sinh viên thực : Nguyễn Mạnh Hùng Phạm Ngọc Cường Ngô Quang Hiểu Bắc Ninh, ngày 18 Tháng năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2021-2022 Tên Đề Tài: Nguyên cứu, thiết kế, chế tạo khung, vỏ xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu Giảng viên hướng dẫn : Nhóm sinh viên thực hiện: Th.s Lê Trạch Trưởng Nguyễn Mạnh Hùng Phạm Ngọc Cường Ngô Quang Hiểu Bắc Ninh, ngày 18 Tháng năm 2022 Mục Lục Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Những quy định chung thiết kế xe 1.1.1 Thân xe 1.1.2 Động .1 1.1.3 Hệ thống phanh 1.1.4 Thiết bị khởi động .2 1.1.5 Tầm nhìn .2 1.1.6 Đảm bảo an toàn 1.2 Giới thiệu chung xe thiết kế Chương 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS ĐỂ MÔ PHỎNG TÍNH BỀN 2.1 Phân tích phương án thiết kế, chế tạo xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu 2.1.1 Thiết kế, bố trí chung: 2.1.2 Thiết kế khung 2.1.3 Bánh xe 2.1.4 Thiết kế hệ thống lái 2.1.5 Thiết kế hệ thống phanh 10 2.1.6 Động hệ thống truyền lực 11 2.1.7 Thiết kế bên xe 11 2.2 Các phương pháp lựa chọn thiết kế 11 2.2.1 Chia theo tư lái .11 2.2.2 Theo kiểu bố trí khung xe - sat xi .12 2.2.3 Kết luận chọn phương án 14 2.3 Giới thiệu phần mềm Solidworks 14 2.3.1 Giao diện 14 2.3.2 Giao diện Part Design .16 2.3.3 Giao diện Assembly 19 2.3.4 giao diện Drawing 20 2.3.5 Thiết kế chi tiết điển hình 21 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUNG VỎ XE TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU 24 3.1 Thiết kế tổng thể cho xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu .24 3.2 Thiết kế kích thước tổng thể cho xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu .24 3.2.1 Thiết kế chiều dài phủ bì 25 3.2.3 Chiều rộng phủ bì chiều cao phủ bì 25 3.2.4 Số lượng cửa vào kích thươc cửa 26 3.3 Thiết kế chế tạo hình dáng xe sinh thái 26 3.4 Thiết kế vị trí trang trí vỏ 26 3.5 Tuyến hình xe sinh thái tính khí động học 27 3.6 Định khối lượng khung vỏ xe, trọng lương ghế , trọng lượng lái xe 28 3.7 Tính tốn kiểm bền cho chi tiết, tổng thành hệ thống 29 3.7.1 Tính tốn bền cho trước 30 3.7.2 Tính tốn bền cho dọc .35 3.7.3 Tính bền sau .38 3.8 Tính tốn vỏ xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu 41 3.8.1 Tính khí động học tơ liên hệ vào thiết kế vỏ xe 41 3.8.1.1 Tính khí động học tơ 41 3.8.2 Liên hệ vào thiết kế vỏ xe sinh thái 44 3.9 Sản phẩm kết đạt 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 * Kết luận .48 * Kiến nghị 49 Danh mục hình ả Hình 1.1 Quy cách chung vỏ xe nhóm tự chế Hình Quy định khung xe, vỏ xe nhóm tự chế Hình Ghế lái xe kiểu nằm lái Y Hình Mơ hình xe bánh bánh trước - bánh sau .6 Hình 2 Mơ hình xe bánh sử dụng kết cấu xe máy: bánh – bánh phụ Hình Mơ hình xe bánh: bánh trước – bánh sau Hình Mơ hình xe bánh: bánh trước – bánh sau .7 Hình Khung dạng bậc thang Hình Khung dạng không gian Hình Khung liền thân Hình Các lực tác dụng lên trục bánh xe Hình Cơ cấu dẫn động lái hình thang 10 Hình 10 Hệ thống phanh 10 Hình 11 Thiết kế chung đảm bảo an toàn cho lái xe .11 Hình 12 Khung xe 12 Hình 13 Khung xe hai thanh, dạng khung hình thang .13 Hình 14 Khung xe hai thanh, dạng song song 14 Hình 15 Các mơi trường làm việc 15 Hình 16 Giao diện môi trường part 15 Hình 17 Giao diện môi trường Assembly .16 Hình 18 Giao diện môi trường Drawing 16 Hình 19 Giao diện Part 17 Hình 20 Tab Sketch 17 Hình 21 Tab Feature .18 Hình 22 Tab Sheet metal 18 Hình 23 Tab weldments 19 Hình 24 Tab Surfaces .19 Hình 25 Giao diện Assembly 19 Hình 26 Giao diện drawing 20 Hình 27 Chọn giao diện làm việc 21 Hình 28 Vẽ sketch đường dẫn 22 Hình 29 Giao diện Tab weldments 23 Hình 30 Hình dáng khung 23 Hình Sơ đồ tổng quát xe 24 Hình Hình vẽ mặt trước xe sinh thái .26 Hình 3 Hình vẽ mặt sau xe sinh thái 27 Hình Khung xương thành bên trái .28 Hình Khung xương thành bên phải 28 Hình Khung xương mảng sàn 28 Hình Sơ đồ mặt cắt dầm 29 Hình Tiết diện thép hơp 20x40x1,2 .30 Hình Sơ đồ trước 30 Hình 10 Sơ đồ lực tác dụng lên trước .31 Hình 11 Nội lực tác dụng đoạn 0-1 31 Hình 12 Nội lực tác dụng đoạn 0-2 32 Hình 13 Nội lực tác dụng đoạn 0-3 33 Hình 14 Biểu đồ nội lực tác dụng lên trước 34 Hình 15 Sơ đồ dọc xe 35 Hình 16 Giải phóng liên kết 35 Hình 17 Sơ đồ mômen dọc 38 Hình 18 Sơ đồ sau 38 Hình 19 Nội lực đoạn 0-1 39 Hình 20 Sơ đồ bố trí lực tác dụng lên sau 39 Hình 21 Biểu đồ mômen cho sau 40 Hình 22 Mơ tả dịng khí cản tơ chạy 41 Hình 23 Dạng đuôi lướt 42 Hình 24 Dạng cánh đuôi 43 Hình 25 Vỏ xe sinh thái sau hoàn thiện 46 Hình 26 Một số hình ảnh sản phẩm sau hồn thiện 48 LỜI NÓI ĐẦU ` Biến đổi khí hậu, nhiễm mơi trường vấn đề lượng thách thức nghiêm trọng không Việt Nam mà vấn đề nan giải tồn cầu Lượng khống sản ngày cạn kiệt việc sử dụng lượng hóa thạch bừa bãi ảnh hưởng nghiêm trọng môi trường sống Ai biết, nguồn tài nguyên thiên nhiên tích lũy hàng tỷ năm cạn kiệt khơng cách tái tạo được, đặc biệt nguồn lượng hóa thạch Thế giới đứng trước nỗi lo mỏ dầu, mỏ khí đốt tự nhiên, than đá cạn kiệt, nhân loại xoay xở để trì sống Với tình hình đặt tốn, làm để giảm tối đa lượng nhiên liệu cần thiết cho trình sử dụng Với tính cấp bách vấn đề lượng, Honda có ý tưởng tổ chức “Cuộc thi lái xe tiết kiệm nhiên liệu” sân chơi nơi người tham gia sử dụng ý tưởng kỹ thuật cho động xe máy Honda nhằm cạnh tranh hiệu suất tiêu hao nhiên liệu với thử thách “Bạn Km với lít xăng” Cuộc thi tạo hội quý báo cho bạn trẻ tư sáng tạo kỹ thuật, công nghệ, đưa ý tưởng vào thực tế, góp phần khơng nhỏ vào phong trào tiết kiệm nhiên liệu bảo vệ môi trường sống, qua thể quan tâm Honda vào trình phát triển giá trị bền vững cho tương lai Thơng qua nhóm đăng ký làm đề tài NCKH cấp trường, giúp đỡ thầy khoa Tên đề tài:“ Nghiên cứu, chế tạo kết cấu khung vỏ xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu đội xe EAUT” Trong trình thực đề tài nghiên cứu chúng em giúp đỡ bảo nhiệt tình Thầy khoa Tuy vậy, khơng thể tránh khỏi mặt cịn hạn chế, thiếu sót q trình thực đề tài nghiên cứu Để hoàn thành tốt, khắc phục hạn chế thiếu sót chúng em mong góp ý kiến, giúp đỡ Thầy bạn để sau trường bắt tay vào cơng việc, q trình cơng tác chúng em thành công cách tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Những quy định chung thiết kế xe 1.1.1 Thân xe a) Quy cách chung: - Xe phải có từ bánh trở lên, có kết cấu vững chãi dù chuyển động hay đứng yên Tất bánh xe phải tiếp xúc với mặt đắt phương tiện đứng bề mặt phẳng - Chiều cao tổng thể: tối đa 1.8m - Khoảng cách trục trước trục sau: tối thiểu 1m - Chiều dài tổng thể: tối đa 3.5m - Khoảng cách hai bánh xe: tối thiểu 0.5m - Chiều rộng tổng thể: tối đa 1.7m - Ống xả phải nhơ phía sau khơng 5cm * Lưu ý: khí thải phải xả từ xe Hình 1.1 Quy cách chung vỏ xe nhóm tự chế b) Vấn đề an tồn: Để nâng cao độ an toàn, thân xe thiết kế cho điểm đầu mũ bảo hiểm ngưới lái phải nằm sau trục bánh trước xe chạy Nghiêm cấm áp dụng thiết kế mà đầu người lái chịu tác động trực tiếp xảy va chạm Ngoài ra, để nâng cao an toàn, phương tiện phải thiết kế cho thể hai chân tách biệt với mặt đường 1.1.2 Động Động sử dụng phải động kỳ, 110cc Honda Việt Nam sản xuất Được phép thực thay đổi tuân theo quy định đây: Dung tích phải đảm bảo 110cc động phải hút khí tự nhiên Dầu bơi trơn phải đảm bảo khơng rị rỉ vào lốp xe, phanh… Các chắn dầu phải ngăn không cho dầu bôi trơn rị rỉ ngồi phương tiện Các chắn phải có kích thước đủ lớn phải lắp đặt cho chống nước chảy vào chống rung phương tiện chạy 1.1.3 Hệ thống phanh Mỗi xe trang bị hệ thống phanh, hệ thống phanh phải có điều khiển riêng đảm bảo an toàn hiệu Ngoài ra, ngàm phanh má phanh cần lắp đặt để đảm bảo an toàn tuyệt đối Phanh cần lắp vị trí thuận tiện cho việc sử dụng 1.1.4 Thiết bị khởi động Mỗi xe phải trang bị loại thiết bị khởi động cho người lái xe khởi động động tư lái xe thông thường Các loại thiết bị khởi động mà cung cấp lực đẩy tới phương tiện không phép sử dụng Về mặt vận hành, thiết bị khởi động kích hoạt khơng có ly hợp 1.1.5 Tầm nhìn Yêu cầu tất phương tiện người lái tư lái thông thường, hướng nhìn phía trước, nhìn cần đảm bào tối thiểu 90 độ bên trái bên phải việc quay đầu sang trái/phải không sử dụng gương, kính viễn vọng, trường hợp trời mưa, kính chắn gió trước bị mờ, cần thực hành động thích hợp, chẳng hạn tháo bỏ kính chắn gió Để đảm bảo khả quan sát phía sau, phương tiện phải trang bị gương chiếu hậu bên trái phải Diện tích bên tối thiểu 40cm2 Người lái xe tư lái thơng thường phải đảm bảo nhìn trạng thái phương tiện di chuyển phía sau 1.1.6 Đảm bảo an tồn Tồn phần phương tiện bao phủ nắp capo tháo, lắp phải đảm bảo dễ dành nhanh chóng lắp mở capo từ bên bên xe Người lái xe phải có khả tháo bỏ nắp capo cách thủ cơng, khơng có dụng cụ hỗ trợ để dễ dàng ngồi xảy cố Để đề phòng cháy lái xe, vách ngăn chắn lắp buồng lái để tách biệt với khung động người lái Vách ngăn phải cao đỉnh động đủ rộng để bảo vệ người lái có cháy xảy khu động Tấm ngăn phải làm vật liệu chống cháy (vách ngăn phần ghế ngồi) - Lắp bình nhiên liệu + Bình nhiên liệu Ban tổ chức thi cho mượn phải lắp vào phương tiện theo Điều Mục Quy định phương tiện + Phương tiện cần thiết kế cho việc điều chỉnh nhiên liệu tiến hành mà khơng cần phải tháo lớp vỏ bên ngồi - Góc lái Phương tiện tham gia thi cần phải có bán kính quay vịng tối đa 5m Hình Quy định khung xe, vỏ xe nhóm tự chế 1.2 Giới thiệu chung xe thiết kế - Xe chia làm khoang + Khoang lái ( gồm ghế lái, phận điều khiển ) + Khoang động Do xe thiết kế dành cho người điều khiển để tham dự thi, nên số lượng ghế ghế, ghế thiết kế theo chiều cao người lái Hình Ghế lái xe kiểu nằm lái Cửa vào dùng làm cửa hiểm Gương chiếu hậu bố trí đầu xe, bên gương đảm bảo cho người lái quan sát gian phía sau bên ngồi thân xe