Nghiên ứu, tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống truyền lự xe formula sae

 tài nghiên c u c a tôi Nh ng n i dung trình bày    trong lu     c hi n v i s    ng d n khoa h c c a TS Hoàng   

i H c Bách Khoa Hà N i N i dung c a    lu     p v         t c a Hi u  

i H c Bách Khoa Hà N i Các s li u, k t qu trong lu      trung thc

Hà N i, ngày 21 tháng 09 

Tác gi  lu

Nguyn n

2.2.2   29 .

2.2 29

2.3 Yêu cu v   thng truy n l    29

2.4   30

2.5   32 2.5.1 32

2.5.1.1 32

2.5.1.2 33

2.5.1.3 34

2.5.1.4 35

2.5.1.5 36

2.5.2 36

2.6 Vi sai 36

2.6.1 36

2.6.2 36

2.6.3 37

2.7 37

2.8  38   TÍNH TOÁN, THI T K 3D VÀ KI M NGHI M H      TH NG TRUY N LC XE FSAE  3.1 M c tiêu thi t k tính toán c     40

3.2 Thit k tính toán h d ng  40 3.2.1 V n t c c    40

3.2.2 Tính toán t s truy n b truy n        41 3.3 Tính toán s  42 3.3.1 Thông s ô    42 3.3.2 Xây dc tính ngoài c 43

3.3.4.1 ân bng công su 45 3.3.4ân bng công su t ô   46 3.3.5 Cân b ng l c kéo ô     47 3.3.5ân bng l c kéo ô    47 3.3.5ân bng lc kéo ô   48 3.3.6 Nhân t ng l c h     49 3.3.7 Kh c ca ô   51 3.4 ng d ng mô ph ng 3D trong thi   t k  th h ng truy n l  57 3.4.1 La chn ph n m  57 3.4.2 Thi t k 3D các chi ti t trong h   thng truy n l  59 3.4.3 Mô phng l p ghép c  65 3.4.4 Kim nghi 67

          





4.1  75 4.2 

  80

 81

26 da  mm

27 itmax T s truy n l n nh    t ca h thng truy n l c 

28 itmin T s truy n nh     nht ca h thng truy n l c   

DANH M C CÁC HÌNH V TH  Hình 1.1: Ki m tra s phù h p yêu c u thi t k     c 15 Hình 1.2: Ki m tra s c trong 5 giây lái xe có thoát ra kh   15 Hình 1.3: Ki m tra ti ng n khí x   16 Hình 1.4: Ki m tra nghiêng xe và m t s  m n, h th ng lái 16   Hình 1.5: Ki m tra kh   18 Hình 1.6: Ki m tra gia t c  18 Hình 1.7: Ki m tra ng hình s   19 Hình 1.8:    19

.9: 20 Hình 1.10: Kim tra ch y b n   20

Hình 1.11: 22

Hình 1.12:   22

Hình 1.13: Bu  23 -Hình 1.14: m d  24

Hình 2.1: So sánh công sut gi  30

Hình 2.2: So sánh mô men xo n gi a ch  31

Hình 2.3: c ch  n 32

Hình 2.4: D  33

Hình 2.5: D  34

Hình 2.6: Dng các    35

Hình 2.7: Dng h n h   36

Hình 2.8:  37

Hình 2.9 Kh: p các-ng t c Birfield Rzeppa 38 

Hình 2.10:   b trí HTTL trên xe formula car 39

Hình 3.1:  th c tính t  c 44

Hình 3.2:  th  c n b ng công su  t 47

  49 Hình 3.4:  51

Hình 3.5:  53 Hình 3.6:  55 Hình 3.7:  56

8: 58 Hình 3.9:  c 60 Hình 3.1:   60 Hình 3.11: V bao d u   61 Hình 3.12: V vi sai   61 Hình 3.13:    62 Hình 3.14: c  62 Hình 3.15:  63 Hình 3.16: Kh p các   63 Hình 3.17: Tr c các   64

Hình 3.19:  65 Hình 3.20: Cc khi lp ghép 65 Hình 3.21: C m vi sai sau khi l p ghép    66 Hình 3.22 HTTL: 3D 66 Hình 3.23:  c  68

 68

 69 Hình 3.26: ng suc  69 Hình 3.27: Bi n d ng c    70 c Hình 3.28: ng su 71 Hình 3.29: Bi n d ng c   71 Hình 3.30: ng su  72 Hình 3.31: ng su 73



T NG QUAN V    TÀI NGHIÊN C U 

1.1  nghiên c u c  tài

Công nghi p ô tô  

 ng nhu c u giao thông v n t i, góp ph n phát tri n s n xu t và kinh doanh       

i mà còn là m   l i l i nhu n r 

    c t m quan tr ng c a ngành công nghi p này, các   

qu, Anh, Pháp, Nht, Hàn Qu r t chú tr ng cho vi c phát  trin ngành công nghi p ô ph c v  tô    xut khu

Chính ph  d ng ngành công nghi p ô tô, 

v i m c tiêu      s n xu t thay th   nhp kh u và t  c ti n t i xu  t

kh u   uôn khnh vai trò ch  ch t c a ngành công nghip

ô tô trong s phát tri n kinh t , t   u ki n thu n l i thông qua vi   

khuy n khích các doanh nghi c và ngoài vào s n xu t ô tô và ph    tùng ô tô Tuy nhiên, s phát tri n c a ngành công nghi   p

ô tô   v n còn m c th p    ác doanh nghi p m i ch d ng m     c

  l các chi ti t nh p kh u ho c s n xu t ra nh ng chi ti       thành cao, chng kém, t n th i gian Ngành công nghi p ô tô Vi t Nam     

c nh ng thách th c l n trong v     l n a hóa các chi ti t ô tô t   tính toán, thi t k và ch t o ô tô     húng ta r t c ng giao

 , h c h i các công ngh ch t o ô tô gi     ng , các doanh nghi p ô 

c và m r ng t i các qu c gia trên th gi i Nghiên c u công ngh ch         

t o ô tô t    c b n và phát tri n áp d ng vào Vi t Nam, d     n công nghi p ô tô c a Vi t Nam lên m t t m cao m i t      c h i nh p khu v c và th    

gi i 

Hip h i k   i h c kh i k  thu t và các doanh 

c a Vi t Nam h c h i và trau d i các k        tính toán, thi t k và ch   

t o ô tô Formula SAE là  cu  chi c t

h c, h  i h c c i h c trên toàn th gi c tài tr b i hiêp h i k   (SAE) cc s t i Trong cu   , tìm hi u, thi t k , ch t o ra m t chi      c c nh , thi t k  t

tu v c bi t tuân th các  yêu cnh c a cu c thi Formula   phát huy h t kh   

c gi  ng là h s thi t k cho m t công ty chuyên v         thit

k , ch t o và ph i ch ng minh chi c xe c a mình chuyên nghi       t,

an toàn và có kh i hóa

Tác gi  u m t s   cuc thi Formula SAE M , Nh t B   ch  t o thành công chi ng yêu c u c a cu c thi Formula   SAE Ci ph i tr i qua r t nhi   n quan tr ng và m t trong s các công   

, thi t k , ch t   

có vai trò r t quan  trng trong vic   

 Thành công trong vi c ch t o         ng r t l  n thành công trong vi c ch   t o chi c xe Formula Car và thành tích c i thi

  u tính toán, thi t k       Formula Car nh m m b     b n phù h p v u ki n 

  Vit Nam là v có th tính toán, thi t k thành   công chic xe Formula  u ki n tham d c thi Formula SAE  cu

1.2

 tính toán, thi t k và t  

 xe ô tô, n th ng và các công th c th c   nghi cho ch t o và th nghi m nhi u l n N u có v        gì thì l i tính toán l i, ch n l i các thông s và ti p t c ch t o và ch y th n khi nào ho           ng

m b o k thu t  cho s n xu t hàng lo t, p      n th ng này r t m  t

thi gian, lãng phí nguyên v t li u và công s c làm cho giá thành s n ph    

  tài 



1.3 Pc hi  tài 

 th c hi   tài,            SAE, nghiên c u  Formula SAE

, phân tích và l a ch    t k ,    và    

 ,

Hin nay  Vi t Nam có r t nhi u ph n m    tính toán, thi t k và t  

 xe Formula tài này tác gi  chn ph n m m Solidworks  

1.4 T ng quan v   cu c thi Formula SAE

1.4.1 L ch s c a cu c thi    

Cuc thi b  u tr l i   c gi là SAE Mini Indy

-Indy  c t ch c t  i h c Houston i kh i 

ng là Ti Cu c thi  c l y c m h ng t m t bài báo xu       t

hi n trong t p chí Popular Mechanics, m t chi c xe làm t g       c trang b m t

       c ng tham d ,     u, t i h c Texas  c chin th ng 

N, Formula SAE u tiên  c  ch t c t i Hoa K do Hi p h i K    

 t ch c, cu c thi     c t công c giáo d  phát trin ki n th c và k    a sinh viên, h c viên cao h c các   i h c k  thut

 cu c thi SAE công th c t ch c t i Úc   có

i h c t i t Úc, M , Nh t B n và châu Âu tham d Cu c thi xe        công thc SAE  c t ch c Anh và Nh t B n  

 n t nhi u qu c gia trên th gi i tham gia      

1.4.2 Các quy t c c nh tranh

Xe ô tô d ki n s có b n bánh, khoang lái h , t ng dung tích làm vi c c       a

xy lanh ti có h  thng kính thi u 50cm, chi  t i thi u 1525mm, có kh    c r ng

h c, các y u t t   à có th  n xu t và b ng d dàng v i chi  phí s n xu t ti thim b o v   

3 M i xe s   ng th  thi t k so v i thi k  t   nh

là t t nh t  

4 C nh tranh v giá c    trên th ng

5 C nh tranh v tính ng d ng th c ti n (th c hi n các bài th c hành)         

6 Kh  o, ch t o phù h p v i yêu c u k       thu t c a cu c thi, lu t

ca cuc thi

7 Chi i m cao nh t trong cu c thi  

1.4.4 N i dung cu c thi Formula   SAE

1.4.4.1 Ki m tra xe 

Hình 1.1: Ki m tra s phù h p yêu c u thi    t k a xe c

m tra xem xe có b m an toàn, phù h p v i các yêu c u thi t k hay

nh v v t li u, các thanh n i, chi u dài, chi u r ng, chi       

ng h p có s c trong 5 giây lái xe có thoát ra kh i xe hay không (    .2)

Hình 1.2: Ki m tra s c    trong 5 giây lái xe có thoát ra khi xe hay không

- Ki

- Kim tra bánh xe

- Kim tra phanh (khóa 4 bánh)

- Kim tra ti ng n (ti ng n khí x nh       (hình 1.3)

Hình 1.3: Ki m tra ti ng n khí x    Thí nghi m v         không rò r nhiên li u, xe  

  v i lái xe ng i trên không b l t) (hình 1.4)   

Hình 1.4: Ki m tra nghiêng xe và m t s  m n, h  th

1.4.4.2 N i dung thi :  Cuc thi Formula SAE g m hai ph n

1.4.4.2.1 N i dung  ph



-  ch  t o và tính phù h p v i báo cáo chi phí xe  

- H ng m c ph tùng mua s n hành ki m tra mi    ti  n th c và 

m n m b c v ph   c chm]



- c trình bày c a sinh viên (m    t i s t

k c a mình d  a trên tài liu xây d ng) (hình 1.5) m]

t k : 

-   d ng k  thut công  p

vi th ng ca nhng k  thu  d

- Kim tra v s phù h p gi a thi t k c a xe và các chi ti t c u thành, tính         

u:

ng tiêu hao nhiên li u khi ch y b  m]

1.4nh chung trong thi t k xe c a cu c thi   

Xe phc trang b h   thng treo v i các gi m ch n c     c và sau hot

ng t t, sao cho bánh xe có th di chuy n d dàng t i thi     

mm nén l i và 25,4 mm tr l i so v i gh lái Các giám kh o có quy      n lo i nh ng  chic xe không th hi c s n l c nghiêm túc trong vi c làm h th ng treo,      

hoc chng minh nó không thích h p cho các ph n thi  

T t c           thc n y d dàng trong quá trình kim tra k thu  t

•m xe

  không cho b t k ph n nào c   

p xe) u có quá nhi u b ph n c a xe    chm t i m ng ho c c tình cho b t kì ph n nào c a xe, ngoài l p ti p xúc v i        

Hình 1.11: Kho ng sáng g m xe  



-  c l p ph i là 203.2 mm ho c l  ng kính bánh xe không

nh  

- Bánh xe s d ng m  c bên ngoài k t h p m  c hãm ch ng trôi, 

  m bc không b n i l ng khi xe chuy   ng (hình 1.12)

Hình 1c bánh xe

- Tiêu chu - m b o k   thut, b t k s thay   

i nào s ph i ch u s giám sát trong quá trình ki m tra k thu t Nhóm nghiên c u        

s d    - i ho c tùy ch nh theo thi t k s      p

b ng ch ng r  c hi thu t trong khi thi t k (hình 1.13)

p khô: Các l kim tra k thunh

là "l p khô" Các l p xe khô có th  c hoi khác nhau

L p xe có th nh   lý

    c ho i, có th  c x lý ho  m b o yêu c u sau:  

+ Nc c t gi m ho  c si, phi có bng ch ng tài li u mà nó  

c th c hi n theo m u gai l p ho    c cung c p b i các nhà s n   

- Phi là h thc dng

- c gm boát ra kh i xe nhanh chóng khi c n thi i lái xe ph i nhanh chóng thoát ra kh i xe khi lái xe th  y

- Chic xe ph c trang b h   thng phanh  ng lên t t c b n bánh   

xe u khi n b i m  t h thu khi n duy nh  t

- H  thc b  n c 4 bánh xe ho c t i thi u 2 bánh và ph    i

có t i thi u 2 h    th m b o xe v n có th   c khi 1 h thng nh b h ng Phanh d   ng b ng th y l c ph i có khoang d      tr  d u, phi

- p phanh có th  c ch   t o t thép, nhôm, ho c titan 

+ Kiể m tra h th ng phanh : ệ ố

Khi ki m tra, h   tht yêu c u ph i có kh     4 bánh

xe và dt mng nh i s giám sát ci giám

nh cu c thi 

+ Công t c quá gi i h n phanh ắ ớ ạ :

- Công t c quá gi i h n phanh ph   c thi t k   c kích hot

- S  u khi n l p l i c a công t c không có tác d ng b t l i ngu      n cho các b ph n này 

- Chuyi này phc th c hi n v i các b ph    , không thông qua b  u khi n logic l  u khic các b  u khin

s  

+ Đèn phanh :

- i phát ra ánh sáng , công su t ti thiu 15W, có th nhìn rõ 

 c t phía sau N u s d  i có th nhìn th i ánh sáng mt tr i.

- c lp   gi ng trung tâm ci lái xe theo chiu d c và kho ng trung tâm c a xe theo chi u ngang  

:

•HTTL

- Có th s d ng xích ho   t vài lo  y u s d ng xích)

-  c s i trong gii h n ca lut cuc thi

- N u s d ng nhi   ng dung tích làm vi c c a t t c các xi lanh    

t quá 610 cc và không khí n p ph ng

n p duy nh  t

+ Kiểm tra động cơ :

Ban t  chc s  tic tháo m t s chi ti t quan tr ng c    

  ki m tra

•Hệ ố th ng x : ả

- C a th i : Khí th i ph   nh tuy  i lái xe không b nh  

ng b i khí th i b t kì t  nào c a xe       

- ng x   c kéo dài quá v phía sau 45cm và cao không quá 60 cm 

so vi m  t  

+ Ki m tra h ể ệ thống kiể m soát ti ếng ồ : n

- H  thng ki m soát ng n ph ti  m b o v i m i t     c

nh

- Có th  i v trí hay k t c u ng x m b o tiêu chu n ti ng           n

n b trí ng x t i v trí d th        ti n cho quá trình ki m tra 



 TH NG TRUY N L C    XE FORMULA CAR THEO TIÊU CHU N CU C THI FORMULA   SAE 2.1 Quy trình tính toán thi t k  Ca r

2.2 Công d ng, yêu c u, phân lo i c a HTTL

- Truy n, bi i mômen quay và s vòng quay t   n bánh xe ch

m b o phù h p gi a ch     c ci mômen c n sinh ra trong quá trình ô tô chuyng

- Cng truy n mômen trong th n ho  ng

- i chiu chuyng ô tô

2.2.2 Yêu c u 

- HTTL ph i làm vi c v    tin c y cao, an toàn, hi u qu   

- Truy  c t  các ch khác nhau  

- c bi t là ly h p ph i truy   n h t mô men xo n c      i

ng hng thi bm an toàn cho HTTL khi quá t i 

2.3 Yêu cu v HTTL trên xe FSAE

Cuc thi xe c FSAE ch c t i Nh t Bt    t ra nh ng yêu cu 

- T t c các ph n c a h      thng phân phu c(bao gm ga, b  ch hòa khí, và h  thng n p bao g m b u l c, bình nén khí)    

ph  t trong ph n gi i hn c a khung và bánh xe 

- c s  d ng b nào tuy nhiên c n có v b   i vi 

b truy 

2.4 Ch ng c 

Theo lu t c a cu  d ng cho chi c xe Formula Car pht trong 4 k v i t ng dung tích làm vi  

u hi tham d cu c thi Formula SAE    c trên th gi u s 

da xe Motor phân khi ln ( 600cc) cho chic xe ca mình

Cuc thi Formula SAE không ch  i kh  c, ch y b n mà còn  

ng tiêu hao nhiêu li u Vì v c ch n không ch có công  sut và mô men xo n cao mà còn ph i tiêu th nhiên li u th p Qua tìm hi u trên th       

ng có các lo     a các hãng: Honda, Suzuki, Yamaha, Kawasaki, Triumph

 chc xe Formula Car c a mình,   a vào bi u 

 c ch n   

Hình 2.1: So sánh công sut gi

+ Có th ng th i truy n chuy    n m t s   trc cách nhau

u này không th th c hi  c b ng truy

n u dùng truy m b tin c y 

+ L c tác d ng lên tr c nh      i b truy n  xích vi lu

+ B n l    m t ti 

+ K t c u ph c t p, chi phí b          u ch chùng ci b truy

Hình 2.4: D

2.5.1.2 Dng ai 

+  tin cy cao, ít phi sa cha bo trì

2.6 Vi sai

2.6.1 Công d ng 

Công d ng c a vi sai trong c u ch ng là nh     m b o các bánh xe ch  

ng có th quay v i các t    khác nhau, truyn và ph n ph i momen t i các   bánh xe

2.6.2 phân lo: i kt cu các lo i vi sai bao g m:

Các bán tr c c m bo:

- Kh i  t a ph n ch ng và ph n b ng,      

h n ch t  i trng phát sinh khi truy n l c,

- Truyn momen xo n v i các góc nghiêng truy n l   i

i chi u dài thân tr c khi truy n   

c s d ng bán tr c ghép cho chi c thi

- Cht phía sau n m ngang 

- HTTL ng bánh sau bao gm: