TÌM HIỂU KẾT CẤU KHUNG VÀVỎÔTÔ
Cấu tạovàvai trò của thânvỏ vàkhungsườnxe
Hình 1 1 những thành phần cấu tạo của ô tô
Vỏ xe được cấu tạo bởi
- Kết cấu chịutải Ở đây có sự khác biệt tồn tại một cách rõ nét giữa ô tô cỡ nhỏ và ô tô tải Ở ô tô cỡ nhỏ vị trí người lái và hàng hóa nằm chung một khối, còn đối với ô tô tải trừ một số trường hợp đặc biệt được tách làm hai khoang riêng biệt.
1.1.2 Vai trò của thân vỏ và khung sườnxe
Thânvỏ(hay khung vỏ) là nền tảng để lắp đặt, cố địnhvàliên kết tất cả bộ phận trên xe ô tô thành một chủ thể hợp nhất Bên cạnh đó, thânvỏcòn giúp định hình kết cấu bên trongvàhình dạng bên ngoài của xe, đóng vai trò quan trọng trong việc bảovệan toàn khi xe xảy ravachạm.
• Bảovệhành kháchvàhàng hóa trước ảnh hưởng môi trườngvàtainạn.
• Chịu tải cho hệ thống khung gầmvàtruyềnđộng.
Phân loại khungvỏxe
1.2.1 Phânloại vỏ xe theo mục đích sửdụng:
Vỏ xe là một phần của xe dùng để bố trí người và hàng hóa theo mục đích vận chuyển Có thể phân chia thành: a) Vỏxe cỡ nhỏ: số chỗ ngồi nhỏ hơn 9 kể cả ngườilái
Hình dáng của vỏ xe cỡ nhỏ phụ thuộc vào mục đích sử dụng và điều kiện sử dụng (đường bằng, đường có địa hình phức tạp, xe đua, xe thể thao,…).
+ Xe du lịch có 2 cửa, số chỗ ngồi là 2 (thông thường có một hàng ghế, một cửa phụ phía sau để đựng hành lý, đuôi xe vát về phía sau). a) Hìnhảnhminhhọa b) XeChevrolet Spark
Van2016Hình 1 2 Xe du lịch có 2 cửa, số chỗ ngồilà2
+ Xe du lịch có 2 cửa, số chỗ ngồi là 4 (có 2 hàng ghế, hai ghế phía trước có thể lật về phía trước để ra vào ghế sau được thuận tiện, có khoang hành lý phía sau). a) Hìnhảnhminhhọa b) Xe BMW
Z42013Hình 1 3 Xe du lịch có 2 cửa, số chỗ ngồi là4
+ Xe du lịch có 4 cửa, số chỗ ngồi là 5 (có khoang hành lý chung với hành khách, có thêm một cửa phụ phía sau). a) Hìnhảnhminhhọa b) Xe Toyota
Inova2021Hình 1 4Xe dulịch có 4 cửa, số chỗ ngồi là5
+ Xe du lịch có 4 cửa, số chỗ ngồi là 5 (có khoang hành lý độc lập phía sau, đang rất phổ biến). a) Hìnhảnhminhhọa b) Xe Hyundai Elantra2020 Hình 1 5 Xe du lịch có 4 cửa, số chỗ ngồi là 5, có khoang hành lý độc lập phía sau
+ Xe du lịch có 3 cửa, số chỗ ngồi nhỏ hơn hoặc bằng 9 (2 cửa phía trước và một cửa kéo dọc theo thân xe, có bố trí các hàng ghế ngang thân xe, đầu hàng ghế thứ 2 hoặc 3 về phía cửa xe các ghế rời có thể gấp được để người vào ghế sau được thuận tiện). a) Hìnhảnhminhhọa b) Xe Hyundai
Starex2020Hình 1 6Xe dulịch có 3 cửa, số chỗ ngồi nhỏ hơn hoặc bằng9 b) Xe chở khách: số chỗ ngồi lớn hơn 9 (thông thường 12, 16, 24,30, 40,52,…).
+ Xe 24 chỗ (xe chạy du lịch hay chạy liên tỉnh) thông thường có 1 cửa bên phụ (đảm bảo cho việc người lái xe phải có trách nhiệm tới cùng khi có sự cố), ghế được bố trí ngang thân xe, có đường đi ở giữa, có bố trí khoang đựng hành lý nhẹ phía trên đầu hành khách dọc theo thân xe, ngoài ra còn có bố trí khoang đựng hành lý phía dưới sàn xe, hành khách ngồi khá cao so với mặt sàn, thông thường được trang bị khá tiện nghi (điều hòa, ti vi, …). a) Hình ảnhminhhọa b) Xe Hyundai
County2021Hình 1 7 Xe 24chỗ+ Xe buýt 2 tầng (không gian sử dụng được bố trí 2 tầng). a) Hình ảnhminhhọa b) Xe bus 2 tầng của Toyotsu
Samco2022Hình 1 8Xebuýt 2tầng c) Xe tải có cabin riêng biệt với thùng chứa hàng hóa.
+ Vỏ xe dạng hòm: khoang chở hàng là không gian kín, thông thường mở cửa ở phía sau. a) Hình ảnhminhhọa b) Xe Hyundai N250SL2019
Hình 1 9 Vỏ xe dạng hòm: khoang chở hàng là không gian kín, thông thườngmởcửa ở phíasau+ Vỏ xe kiểu lật: thùng chở hàng có thành bên và sau có thể mở được (dạng lật, kh a) Hìnhảnhminhhọa b)Xeben Hino 6T4 - FC9JETC 2019 Hình 1 10 Vỏ xe kiểu lật: thùng chở hàng có thành bênvàsau có thểmởđược
(dạng lật, khớp bản lề)
+Vỏ xe kéo: xe rơ-mooc, bán mooc, kéo thùng. a) Hìnhảnhminhhọa b)Xeđầu kéo Hyundai
1.2.2 Phânloại vỏ xe theo mối quan hệ giữa khung vàvỏ
Theo quan điểm thiết kế, chúng ta phân biệt vỏ xe dựa theo mối liên kết giữa vỏ xe và khung bệ ra làm ba loại:
- Vỏ xe không chịu tải (khung chịu tải)
- Vỏvàkhung xe cùng chịu tải
- Vỏ chịu tải (khung không chịutải) a) Vỏxe không chịutải:
Hình 1 12 Kết cấu vỏ xe không chịu tải
Trong trường hợp nàyvỏxe không chịu tác dụng của các lựcvà mômen tác dụngtừ đường, thậm chíkểcả các nội lựcvà mômen từ hệ thống truyền lực, hệ thống treo, khung bệ mang theo các bộ phận điều khiểnvàtruyền động vàovỏxe.
Loại này vỏ xe và khung được nối đàn hồi với nhau, gây ra sự dịch chuyển giữa vỏ xe và khung bệ từ đó gây ra tải trọng.
Ngăn chặn việc truyền tiếng động lên vỏ xe (cầu âm thanh).
Vỏ xe loại không chịu tải ngày nay được sử dụng nhiều ở các loại xe tải, xe kéo mooc và bán mooc, du lịch loại lớn, hạn chế dùng cho loại xe du lịch vì làm tăng khối lượng của xe. b) Vỏxe dạng bántải:
Hình 1 13 Vỏ xe dạng bán tải
Loại này khung và vỏ xe được nối cứng với nhau nhưng có thể tháo ra được, vỏ và khung cùng chịu các tải trọng tĩnh và tải trọng động phát sinh trong quá trình chuyển động. c) Vỏxe chịu tải hoàntoàn
Nếu nối cứng vỏ xe loại bán tải bằng liên kết (không tháo được) thì vỏ xe đó gọi là vỏ xe chịu lực hoàn toàn.
Vỏ xe chịu tải không có khung bệ riêng, hệ thống truyền lực cùng với các bộ phận còn lại của chúng (hệ thống lái, cầu xe) được gắn vớivỏxe trực tiếp hoặc qua mối liên kết khônggian.
Hình 1 14 Vỏ xe chịu tải kết không gian Điểm cơ bản của vỏ xe chịu tải là sử dụng kết cấu như một bộ phận chịu tải không chỉ riêng đối với các hệ thống truyền lực mà cả những tải trọng xuất hiện trong quá trình chuyển động. Ưu điểm của loại này là kết cấu gọn nhẹ, khả năng tự động hóa cao, tuy nhiên nhược điểm là đầu tư lớn, hạn chế khi thay đổi kiểu vỏ xe.
1.2.3 Phânloại vỏ xe theo cấu tạo bêntrong:
Vỏ xe loại có đáy (sàn xe) chịu tải: đáy được gắn với hệ thống truyền lực, phía trên và hai bên thành vách cùng với sàn xe được gắn cứng không tháo rời được cũng làm tăng độ cứng vững toàn cấu trúc xe.
Hình 1 15Vỏ xe có đáy chịu tải
Vỏ xe dạng tấm: các tấm trongvàngoài được gắn vớivỏxe bằng ốc vít (có thể tháo được), ưu điểm là dễ dàng thay thế cáctấmbịhỏng.
Hình 1 16 Vỏ xe dạng tấm
1, 2-Tấm chắn bùn; 3-tấm nóc; 4, 7-các lỗ lắp ráp; 5, 6-ốc vít để bắt chặt các tấm chắn bùn; 8-bộ xương của xe
Vật liệu chế tạo khungvỏxe
Sử dụng chế tạo thân vỏ xe chịu tải hoàn toàn, thép có độ bền cao hoặc siêu bền. a) Phôi ghépnối:
Là những tấm tôn có độ bền và độ nhạy khác nhau được cắt theo hình dạng xác định Tất cả tạo thành một mảng trong vỏ thân xe. b) Tái định hình thép tấm độ bềncao:
Chi tiết thân vỏ xe được chế tạo từ vật liệu thép có độ bền cao khó tạo hình hơn và tính năng đàn hồi lại mạnh hơn Nên ở vị trí chuyển đổi từ tấm thép thường sang thép độ bền cao cần bổ sung thêm các dạng gia cố để tránh biến dạng không mong muốn. Lưuý: Thép tấm độ bền cao không được phép chỉnh (không đượcgòphẳng) ở nhiệt độ cao,vìnhiệt trên 4000°C thì một phần loại thép này sẽ mất 50% độbền. c) Tái định hình thép tấm có độ bền thôngthường:
Tái định hình nguội được dùng cho thép tấm có độ bền thông thường. d) Thép tấm siêubền:
Loại này không được phép tái định hình nguội hay nóng.
Chúng được sử dụng để chế tạo các vị trí của dầm chống đứng A hay B Giúp tăng đáng kể độ cứng vững đồng thời làm giảm trọng lượng thân vỏ. e) Théptấm mạkẽm:
Vì lí do ăn mòn nên tôn thânvỏđược mạ kẽm (Mạ bằng phương pháp nhúng ở nhiệt độcao).
Mạ kẽm bằng phương pháp điện phân có thể tạo ra bề mặt có chất lượng cao, sử dụng cho tấm tôn vỏ ngoài của thân vỏ xe.
Tùy thuộc vào hình dạng, giá trị ứng suất mà hợp kim nhôm trên thân vỏ được chế tạo bằng phương pháp sau:
Ép đùng. Đặc tính kỹ thuật: Độ bền nhôm giảm rất nhiều ở nhiệt độ lớn hơn 180 0 C, bề mặt nhôm có 1 lớp oxide nhôm dày với điện trở cao Vì vậy nhôm không được hàn bằng máy hàn điểm mà hợp kim nhôm phải hàn với phương pháp hàn có khí bảo vệ (WIG hay MIG).
Hình 1 17 Những chi tiết trên thân xe được chế tạo bằng chất dẻo a) Lợi ích của việc sử dụng chấtdẻo: Được sử dụng để chế tạo thân vỏ xe với các lý do sau:
Trọng lượng riêng nhỏGiảm trọng lượngxe.
Không phải gia công lại các chi tiết được sản xuất.
Sửa chữa ít tốnkém. b) Sửa chữa chấtdẻo:
Hình 1 18 Kết cấu một khu vực được sửa chữa bằng GFRP với lớp gia cường
Chi tiết bằng chất dẻo có thể sữa chữa bằng cách hàn, phủ nhựa hay dán keo.
Chỉ sử dụng cho các loại nhựa dẻo như PA, PC, PE, ABS, ABS/PC.
Làsử dụng bằng cách phủ 1 lớp thảm sợi thủy tinh (GFRP – Glass Fiber
Reinforced Plastic)vànhựa nền (Nhựa polyestervàEpoxy) với chất tăngcứng.
Khu vực hư hỏng phải được vát mép nghiêng cho đảm bảo vùng ghép nối giữa mỗi lớp thảm sợi thủy tinh và chi tiết cần sửa chữa.
Dán keo với vật liệu sửa chữa 2 thành phần:
Tùy theo hư hỏng mà ta có thể sửa chữa mà không cần phải xác định loại chất dẻo cần sửa chữa Đây là phương pháp sửa chữa được ứng dụng nhiều nhất hiên nay.
Thành phần chính của vật liệu sửa chữa này chính là keo dán Polyurethan 2 thành phần nằm trong ống kép được hòa trộn với tỷ lệ thích hợp.
Yêu cầu đối vớikhungvỏ
Trong vận hành cần đảm bảo:
- Đảm bảo tính năng thông qua (khoảng sáng gầmvàchiều caoxe)
- Bảo đảm an toàn cho kháchvàhànghóa
Thích ứng với môi trường được đặc trưng bởi:
- Môi trường giao thông gồm: Các đặc tínhvàcác thông số hình học của mặtđường.
- Môi trường tự nhiên là: Điều kiện khí hậuvàmôi trường xungquanh.
Trong chế tạo kết cấu khung vỏ phải đảm bảo:
- Phù hợp với các phương pháp chế tạo hiệncó
- Tính liên tục của kếtcấu
- Tốn ít nguyên vật liệu, chi phí sản xuấtthấp
- Các biện pháp công nghệvàtrang thiết bị có khả năng thay thế thuận tiệnvàđơn giản.
Antoàn trong thiết kế khungvỏxe
Là những biện pháp thiết kế ở xe giúp tránh tai nạn xảy ra An toàn chủ động có thể được chia thành 4 lĩnh vực như:
Hình 1 19 Phân bố tỷ lệ loại va chạm gây thương tích trong các trường hợp xảy ra tai nạn
Là những biện pháp thiết kế ở xe để khi xảy ra tai nạn ta có thể giảm thiểu tối đa nguy cơ bị thương hoặc tử vong cho người ngồi trên xe.
Ta phân biệt an toàn bên ngoài và an toàn bên trong: a) Antoàn bêntrong:
Gồm các biện pháp về:
Cách thức biến dạng thân vỏxe.
Độ cứng của khoang hànhkhách.
Giải thoát hành khách khi có sựcố.Phân tích an toàn cho thấyrằng:
60 – 65% các tai nạn ở phần phía trướcxe.
20 – 25% tai nạn ở phần bên hông xe Đây là nguyên nhân gây ra thương tích cho con người nhiềunhất.
Hình 1 20 Cấu tạo của 1 thân vỏ xe an toàn
Gồm 1 khoảng hành khách vững chắc và vùng dễ biến dạng ở phía trước và sau. Khoang hành khách phải luôn được giữ nguyên hình dạng ngay cả trong trường hợp tai nạn nghiêm trọng xảy ra để giúp hành khách bảo toàn tínhmạng.
Ta thường dùng các dầm dọc haydầmbên hông để chế tạo vùng dễ biến dạng Khi có tai nạn xảy ra ở vùng phải trước nếu xe không đủ khả năng đáp ứngvàhấp thụ hết dao động thì các chi tiết ởvịtrí trong khuvựcđường thắt lưng cũng sử dụng cho việc biến dạng Để giúp cho khoang hành không không bị biến dạng quálớn.
Hình 1 21 Đường biến dạng trong phạm vi đường thắt lưng
Hình 1 22 Kết cấu thanh dầm với phân bố lực tác dụng khi xảy ra va chạm bên hông
Nhờ các dầm gia cường tại khu vực cửa và dầm ngang giữa 2 dầm chống đứng cột
A Khi xảy ra tai nạn ngang hông các dầm sẽ hấp thụ va chạm để bảo vệ tránh bị thương tổn hơn.
Hình 1 23 Hình ảnh 2 xe va chạm b) An toàn bênngoài
Là những biện pháp để khi xảy ra tai nạn, giảm thiểu nguy cơ bị thương cho người tham gia giao thông bên ngoài xe như:
Bảovệngười đi bộvàxe 2 bánhbằngvật liệu dễ biến dạng ở khuvựcphía trước, ngoài cạnh được bo trònvàbảovệchống lọt vào gầm xe ở các dòng xe thương mại.
Bảovệhành khách bên trong xe cơ giới khác qua cách thức biến dạng phù hợp của thânvỏxe.
Tính khí động học của xe khi thiếtkếkhungvỏ
1.6.1 Khíđộng học là gì? Ô tô muốn chuyển động trên đường thì, tối thiểu phải khắc phục được các lực cản tác động lên ô tô khi di chuyển Như lực cản của không khí, lực ma sát, lực cản tăng tốc,…
Hiệu quả của khí động học của một chiếc xe được xác định bởi hệ số cản (Cd): Đây là hệ số thể hiện sức cản của không khí khi xe đang di chuyển tác động lên hình dạng của xe Hệ số Cd có giá trị nhỏ nhất là 0.05 với những hình dạng có hình giọt nước.Những chiếc xe hiện đại thường có hệ số cản Cd vào khoảng 0.30.
Hệ số cản phụ thuộc vào hình dạng của khí động, độ bóng của bề mặtvàcác góc cạnh của ô tô Nó ảnh hưởng đến độ an toàn, độ ồn trong quá trình di chuyển.[ 3 ]
Hình 1 24 Khí động học của xe
1.6.2 Ảnh hưởng của lực khí động học trên ôtô
Lựcnâng (Lift force): Theo lý thuyết của khí động học Khi xe chuyển động, luồng không khí phía trên mui xe phải di chuyển một quãng đường dài hơn so với luồn không khí phía dưới gầm xe Theo nguyên lý Bernoulli thì phía trước hơn phía sau. Vận tốc khác nhau của các dòng không khídẫntới sự chênh lệch tạo nên lực nâng có phương vuông góc với bề mặt đường sẽ làm giảm sức bám đường củaxe.
Lựccản (Drag force): Đây là thành phầncóphương song song với bề mặt di chuyển.Làlực cản không khí Đây được coilàthành phần chính của khí động học bởi khi di chuyển theo phương này sẽ dẫn đến vận tốc tuyệt đối giữa dòng khívàxe là lớnnhất.
Lựchông (Side force): Được sinh ra do các dòng khí tác dụng vào bên hông của xe, nó thường có lực nhỏnhất.
1.6.3 Phương pháp cải thiện tính năng khí động học khi thiết kế khung vỏxe
Cánh gió đuôi xe: Nhiều hãng xe thể thao và xe đua được trang bị thêm bộ phận cánh gió phía sau đuôi xe Nhiều người cho rằng nó chỉ để trang trí Nhưng không ai biết rằng nó là bộ phận giúp giảm đi lực nâng từ phía mặt đường Giúp chiếc xe có thể hoạt động một cách ổn định.
Hình 1 25 Trang bị cánh gió đuôi xe
Cánh chia gió phía trước: Nhiệm vụ của bộ phận này giúp chia cánh gió phía trước và làm biến đổi luồng gió dưới gầm làm giảm bớt lực nâng của xe khi bắt đầu di chuyển.
Lỗ thông khí: Nhờ có lỗ thông khí mà luồng không khí tiếp cận với xe sẽ được đi qua 2 bên cạnh của xe Nó giúp làm cản lực cản của khí động học.
Hình 1 26 Lỗ thông khí trên xe
Gầm xe trơn: Nhà sản xuất khi thiếtkếthường để gầm xe trơn khi chiếc xe có khí động học Với mục đích là làm giảm bớt các phần lực cản do hệ thống truyền động như vi sai, hộp số,… gây ra Nó còn giúp tăng vận tốc khí khi đi qua gầm xe, từ đó làm giảm lựcnâng.
Và một cách nữa là bí quyết đến từ lốp xe Xe được thiếtkếmột đường hầm để giúp quá trình khí động học di chuyển nhanh hơn Giúp xe có thể bám đường tốthơn.
Chương 2 : THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG KHUNG VỎ TRÊN MÔ
Phân tích, thiếtkếkhungvỏxe
Trêncơsở yêu cầuvàmục đíchsửdụng của xe thiết kế Căn cứ trên việc phân tíchvàchọn ra phương án thiếtkếnhư trên Trêncơsở xác định sơ bộ các kích thước của các chi tiết, cụm chi tiết cần bố trí trên khung như Accu, động cơ điện, động cơ nhiệt, số chổ ngồi ta xác định kích thước sơ bộ của khung cùng với đó là số dầm ngangvàcác dầm phụ Sau đây ta sẽ đi vào cụ thể việc phân tíchvàxác định kích thước cơ bảnkhung.
2.1.1 Phântích bố trí chung trênxe
Bố trí các hệ thống, thiết bị trên ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết bài toán cân bằng trên xe, kết cấuvàtính năng động học củaxe.
Bố trí hợp lí sẽ giúp cho xe có kết cấu gọn nhẹ, độ cứng vững cao, tính động học tốt hơn, giảm được rung khi vận hành.
Bố trí các chi tiết, cụm chi tiết còn quyết định đến kích thước và hình dáng của ô tô Với ô tô thiết kế là ô tô du lịch, chủ yếu phục vụ cho khách du lịch tham quan ở thành thị, các khu du lịch, resort, công viên Ngoài ra khi bố trí các chi tiết, cụm chi tiết cần đảm bảo tính năng động học, động lực học, tính năng dẫn hướng quay vòng của ô tô.
Phân tích bố trí các chi tiết, hệ thống trên xe:
- Ghế ngồi: Được bố trí qua việc phân tích về tính tiện lợivàthoải mái của người sử dụng, trên cơ sở tham khảo cách bố trí của các loại ô tô trên thị trường Bố trí ghế ta có thể chọn từ hai phương án bố trí ghế đơnvàghế đôi Tuy nhiên, mục đích của nhóm em là xe này chỉ sử dụng 3 bánh ( 1 bánh trướcvà2 bánh sau )vàkhông gian cũng nhỏ gọn, nên xe chỉ thích hợp cho 1 người lớn kèm với 1 trẻ em ngồi,vìvậymànhóm em đã quyết định chỉ bố trí một ghế ngồi dài dọc rasau.
- Bố trí động cơ điện: phụ thuộc vào nhiều phương án bố trí, có nhiều cách bố trí, nhưng với đặc thù xe thiếtkếlà phụcvụdu lịch, kết cấu xe gọn nhẹ, trên cơ sở ưu nhược điểm của các phương án chúng ta chọn phương án bố trí động cơ điện được bố trí đặt trênvisai thông qua bộ truyền xích Bố trí theo phương án này không gian gầm xe sẽ có kết cấu gọn hơn rấtnhiều.
- Bố trí ắc quyvàbộ điều khiển: Trên không gian xe có thể bố trí ắc quy ở nhiều nơinhưởdướighế,ởkhônggianphầnđầuxe.Đốivớiviệcbốtríởtrướckhông gian đầu xe có ưu điểm là tận dụng được không gian phần đầu xe, tạo độ cân bằng hơn cho xe, tuy nhiên nó lại có nhiều nhược điểm như bố trí quá xa động cơ điện do đó dây dẫn sẽ dài gây tổn hao, thứ hai là việc bố trí trước sẽ gây khó khăn hơn cho quá trình điều khiển và hoạt động của hệ thống lái Phương án 2 có thể bố trí ở dưới ghế Phương án này nhiều ưu điểm như tạo tính cân bằng cho xe, ắc quy gần với động cơ điện do đó dây dẫn sẽ ngắn và ít tổn hao, kết cấu rất gọn, dễ dàng kiểm tra bảo dưỡng.
Bộ điều khiển đặt ngay dưới khoang ghế để tận dụng không gianvàdễ dàng trong việc kiểm travàsửachữa.
Hiện nay có rất nhiều xe tự chế có hình dáng khác nhau, mang tính chất độc lạ nhằm thu hút sự chú ý của người khác.
Hình 2 1 Ý tưởng hình dạng của mẫu xe Trong khi đó,môhình xe điện của nhóm em là mẫu xe được sử dụng trong khu du lịchvìvậy kiểu dáng xe rất là cần thiết trong việc chế tạo xe Nên nhóm em quyết định chế tạomôhình xe có kiểu dáng giống như một con cá để thêm sự ngộ nghĩnhvàđộc lạ nhằm thu hút khách tham quan, du lịch.
2.2.3 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 (sơ đồ bố trí chung).
Xác định chiều rộng R: chiều rộng của ô tô chủ yếu phụ thuộc vào số lượng, chiều rộng và cách bố trí ghế.
Thông số ban đầu là xe chở 2 người, một người lớnvàmột trẻ em, ghế bố trí theokiểumộtcáidọcrasau,chiềudàighếlàkhoảng55cm,chiềungangcủaghếlà
32cm Cộng với việc bố trí thêm các chi tiết phụ và lắp khung, vỏ nên chọn chiều rộng cơ bản của xe là R = 90cm ( Sơ bộ ban đầu )
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 như ở Việt Nam, 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 Ngoài ra đối với xe ta thiết kế thì chiều dài L còn liên quan đến việc bố trí các hệ thống, chi tiết trên xe như các đăng, bố trí theo nhân trắc học Với mục đích thiết kế xe 2 chỗ cho việc tham quan du lịch, với đặc thù đường Việt Nam hẹp do đó chiều dài cơ sở L phải được chọn phù hợp Trên cơ sở đó ban đầu ta chọn L = 180 cm.
H: Dựa vào tiêu chuẩnvềchiều cao người Việt Nam ta chọn sao cho đảmbảohài hòavàtính thẩmmĩgiữa chiều dài toàn bộ, chiều caovàchiều rộng Với ý như vậy ta chọn H 0cm.
Trong quá trình chế tạo khung vỏ xe, có những lỗi nhỏ xảy ra, nên kích thước có sự sai số và không được chuẩn xác như lựa chọn ban đầu.
Dưới đây là hình ảnh phân tích kích thước cơ bản của khung:
Hình 2 2 Chiều dài và chiều cao của khung xe ( đơn vị mm)
Hình 2 3 Chiều rộng của khung xe ( đơn vị mm)
Vật liệu chế tạo khungvỏxe
2.2.1 Vật liệu chế tạo khung sườnxe
Khung ôtô thường được chế tạo bằng công nghệ dập hàn, liên kết giữa các phần tử của nó thường là đinh tán Vật liệu làm khung phải đảm bảo các yêu cầu: giới hạn chảy dẻo cao, ít nhạy cảm với hiện tượng tập trung ứng suất có thể sử dụng để gia công bằng các phương pháp dập, nguội, hàn Do vậy khi chế tạo khung thường sử dụng thép hợp kim có hàm lượng Cacbon thấp và trung bình như : CT2, CT3 Đặc điểm của các loại thép này là:
+ Có giới hạn chảy và độ bền mỏi cao, cứng hơn các loại thép cacbon
+ Ít nhạy cảm với tập trung ứng suất và có khả năng chống được oxi hóa cao
+ Có tính dập nguội và có tính hàn tốt.
Hiện nay xe du lịch sử dụng phổ biến là loại khung xương làm bằng thép mỏng.Cấu trúc thép mỏng và công nghệ hàn điện, bu lông hay đinh tán để kết nối đã được nghiên cứu hoàn thiện hơn.
Tuy nhiên với đặc thùvàmục đích sử dụng riêng của xe thiết kế, ta chọn loại thép hộp cacbon hình chữ nhật dùng trong cấu tạo chung Loại thép này có ưu điểm dể kiếm, khối lượng nhỏ/ đơn vị độ dài, giá thànhthấp.
Ta lựa chọn loại thép hộp có độ dày 3mm cho các dầm chính với tiết diện 40x40x3mm.
Tuy nhiên loại thép này có nhược điểm là khả năng chống ăn mòn không cao và do đó phải kiểm tra và bảo trì thường xuyên hơn Tuy nhiên ta có thể khắc phục bằng cách sơn các lớp sơn chống oxy hóa để làm giảm khả năng ăn mònvàtăng độ bền cho khungxương.
Trên cơ sở kích thước và kết cấu của khung vỏ ta xác định phân bố trọng lượng các thanh thép liên kết theo phương ngang.
Bảng 3.1 Bảng thông số thép CT3
Tên Thông số Đơn vị
Tỉ trọng 7.85 g/cm 3 Độ bền kéo 250 Mpa
Giới hạn chảy 26-34 kg/mm 2
Giới hạn bền kéo 373-461 N/mm 2
Hệ số giản nở nhiệt (22 độ)
Hệ số độ dẻo 0,213 - Ứng suất uốn cho phép 170.04÷222.36 N/mm 2
Hình 2 4 Mô phỏng khung xe
2.2.2 Vật liệu chế tạo vỏxe a) Một số loại vật liệu làm vỏ ôtô
Hiện nay có nhiều loại vật liệu làm vỏ xe ô tô như:
Thép là vật liệu dùng để sản xuất thânvỏô tô phổ biến nhất Thép là một loại hợp kim có thành phần chính gồm sắtvàcarbon Thép có các đặc tính như cứng, dễ uốn, sức bền caovàgiá thành tương đối thấp nên phù hợp để sản xuất thânvỏô tô Thành phần carbon trong thép giúp tăng độ cứng của thép Tỷ lệ carbon càng cao thì thép sẽ càngcứng.
Hình 2 5 Vỏ ô tô được làm bằng thép
Nhôm là loại vật liệu mới đang dần dần được sử dụng nhiều hơn trong ngành sản xuất ô tô Nhôm có lợi thế nhẹ hơn thép đến 40% Điều này giúp cải thiện đáng kể hiệu suất vận hành của xe cũng như mức tiêu thụ nhiên liệu Bên cạnh đó nhôm còn có ưu điểm khó bị ăn mòn, dễ chế tạo, có thể tái chế 100%…
Nhôm có độ cứng khá tốt, khả năng chống xoắn cao Một thanh nhôm với cấu trúc nhiều ngăn bên trong sẽ gia tăng đáng kể độ cứng và độ chắc chắn Điều này giúp xe đạt được độ ổn định tốt, nhất là khi vào cua hay chạy tốc độ cao Một ưu điểm đặc biệt khác của nhôm là khả năng hấp thụ xung lực khi va chạm rất tốt nên cho độ an toàn cao.
Hiện nay đã có nhiều hãng ô tô sử dụng vật liệu nhôm để làm thân vỏ, khung gầm xe, thậm chí toàn bộ thânvỏxe Một số mẫu ô tô có thân xe chủ yếu làm bằng nhôm như: Acura NSX, Jaguar F-Type, Mercedes-Benz SL, Audi A8, Land Rover Range Rover, Ferrari F12 Berlinetta, Ford F-150, Aston MartinDB9…
Hình 2 6 Vỏ ô tô được làm bằng nhôm
Không chỉ dùng trong nội thất mà nhựa cũng được sử trong để làm thân vỏ xe ô tô Tuy nhiên loại nhựa dùng trong sản xuất thân vỏ ô tô là nhựa Fibre-reinforced plastic – FRP (nhựa gia cố sợi – còn gọi là nhựa sợi thuỷ tinh hay nhựa composite) Loại nhựa này khác với nhựa nhiệt dẻo sử dụng trong các vật dụng hàng ngày Nhựa FRP được hình thành từ chuỗi polyme được gia cố bằng sợi Những loại sợi sử dụng thường là sợi thủy tinh, carbon, aramid hoặc bazan Polyme thường là epoxy, vinyl este hoặc polyester… Ưu điểm nhựa FRP là dễ tạo hình, chống biến dạng tốt, trọng lượng nhẹ… NhựaFRP hiện nay được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ,hàng hải, xây dựng… Hiện hãng xe Lamborghini đã ứng dụng vật liệu composite trong sản xuất thân vỏ của một số mẫu siêu xe của hãng này.
Hình 2 7 Vỏ ô tô được làm bằng nhựa
Sợi carbon là những sợi có đường kính 5 – 10 micromet, thành phần chủ yếu là nguyên tử carbon Ưu điểm của sợi carbon là độ cứng cao, độ bền kéo cao, khả năng chịu nhiệt tốt và đặc biệt là trọng lượng nhẹ Do đó đây được xem là loại vật liệu rất hấp dẫn trong chế tạo thân vỏ xe ô tô.
Hình 2 8 Vỏ ô tô được làm bằng sợi carbon b) Chọn vật liệu làm vỏ cho mẫuxe
Với mục đích là tham quan du lịch, trên cơ sở phân tích thì ta chọnvỏxe là loạivỏhở Chọnvỏhởvìxe thiếtkếcho mục đích là tham quan du lịch với tốc độ thấp do đómàchọnvỏhở sẽ đảm bảo được yếu tốvềtầm quan sát cảnh quan, về độ thông thoángvàcảm giác thoải mái Theo quan hệ giữa khung - vỏ, khung ta lựa chọn là loại khung chịu hoàn toàn tải trọng do đómàvỏ ở đây là loạivỏxe ít chịu tải.
Vì vậy mà mẫu xe này được dùng vỏ từ sự kết hợp giữa tấm xốp nhựa PVC( tấm formex) và sợi thủy tinh niboto.
Hình 2 9 Tấm xốp nhựa PVC ( tấm formex)
Hình 2 10 Sợi thủy tinh Nitobo
Bởi tấm xốp PVC là vật liệu nhẹ có tính chống nước tốt khi kết hợpvssợi thủy tinh có tính cách điện, độ bền tương đối tốt ta sẽ được một vật liệuvừanhẹvừacó độ cứng ổn địnhvàan toàn rất thích hợp để sử dụng làm vỏ xe cho mẫu xenày.
MÔ PHỎNG, TÍNH BỀN CHO KHUNG VỎ XE BẰNG PHẦN MỀMAUTODESKINVENTOR
Giới thiệu phần mềmAUTODESKINVENTOR
Autodesk Inventor là phần mềm xây dựngmôhình 3D, thiết kế, hình mẫuvàkiểm tra ý tưởng các sản phầm Inventor tạo ra các nguyên mẫumôphỏng chuẩn xác khối lượng, áp lực, độmasát, tải trọng,… của các đối tượng sản phẩm trong môi trường 3D Các công cụmôphỏng, phân tích được tích hợp trong Inventor cho phép người dùng thiếtkếtừ khuôn đúc cơ bản đến nâng cao như thiếtkếchi tiết máy, trực quan hóa sản phẩm Inventor còn được tích hợp CADvàcác công cụ giao tiếp thiếtkếnhằm nâng cao năng suất làm việc của CADvàgiảm thiếu phát sinh lỗi, tiết kiệmthờigian.
Hình 3 1 Phần mềm AUTODESK INVENTOR
Những người đang hoặc sẽ sử dụng AutoCAD sẽ thừa hưởng được nhiều lợi ích của Inventor Inventor cũng cấp một môi trường thiết kế và phím tắt tương tự với AutoCAD, hỗ trợ tập tin DWG, cho phép người dùng chuyển từ vẽ 2D hiện hành sang xây dựng mô hình 3D Inventor được sử dụng phổ biến trong tạo nguyên mẫu kỹ thuật số, các mẫu được tạo ra từ bản vẽ 2D AutoCAD được tích hợp và các dữ liệu 3D, hình thành nên sản phẩm ảo Bằng cách này, cáckỹsư có thể thiết kế,môphỏng sản phẩmmàkhông phải tạo ra các mẫu vật lý Người dùng có thể sử dụng các công cụ thiếtkế3D cơ khí trong Inventor để nghiên cứuvàđánh giámôhình thuận tiệnvàhiệu quả hơn AutoDesk Inventor còn đưa ra các công cụvàtính năng khác nhằm nâng cao năng suất làm việc như: Integrated Data Management, Design Automation, Automatic Drawing Updates and Views, Automatic Bill of Materials,
Autodesk Inventor được sử dụng để rút ngắn khoảng cách giữa thiết kế,kỹthuậtvàsản xuất Ví dụ: ngành sản xuất xe đạp leo núi sử dụng Inventor tạo ra các mẫukỹthuật sốvàthành phẩm để tối ưu các tác động giữa các bộ phận lắp ráp, đảm bảo chính xác dung saivàcác khoảng hở Trong sản xuất thuyền buồm, Inventor được sử dụng để xây dựngmôhìnhvàtạo mẫu đột phá, chạy các thử nghiệm áp lựcnhằmxác định các bộ phận cần cắt giảm khối lượngvàcải thiện hiệu suất Một ứng dụng khác của Inventor là trong công nghiệp khai khoáng, nhằm thực hiện các phân tích ứng suất,môphỏng chuyển động máy tìm ra cácvachạm ngoài ý muốnvàcáclỗi phát sinh Inventor giúp cắt giảm chi phí sản xuất bằng việc tạo ra các nguyên mẫuvàthử nghiệm ảo, hạn chế lỗivàlao động thủ công, tăng chukỳsản xuấtvàđưa sản phẩm đến thị trường nhanhhơn. a) Xây dựng dễ dàng chi tiết, mô hình3D
Toàn bộ hình học sketch được tạovàchỉnh sữa trong môi trường sketch,dùngcác công cụ sketch trên thanh panel.Bạn có thể điều khiển các ô sketchvàdùng các công cụ sketch đểvẽđường thăng, đường cong (spline), đường tròn (circle),e-lip(ellipse), cung (arc),hình chữ nhật/vuông( retangle), hình đa giá (polygon), hay điểm.Bạn có thể bo tròn góc (fillet),mởrộng hay cắt cung,vàoffsetvàhình học đối tượng từ các đặc trưngkhác.
Hình 3 2 Xây dựng chi tiết, mô hình 3D b) Xuất bảng vẽ nhanh chóng, chuẩnxác
Xuất bản vẽ trong Inventor – Môi trường Drawing hỗ trợ đầy đủ các công cụ để xây dựng một bảng vẽ hoàn chỉnh nhất.
Bản vẽ của các hình cắt, hình chiếu riêng phần, đến bản vẽ lắp tạo bảng kê cho vật liệu,đánh số cho các chi tiết lắp, thêm kích thước, các kí hiệu liên quan về độ nhám, độ bóng, chất lượng bề mặt, c) Thiết kế chi tiết kim loạitấm
Với Module Metal bạn sẽ dễ dàng thiết kế được các phần đột dập trên tấm, các gờ, bản lề, mặt bích, mộng, gân,… và làm đúng theo yêu cầu.
Phần kim loại tấm (Sheet Metal): Có nhiều công cụ không chỉ giúp tạo hình, thiếtkếnhanhmàcòn có khả năng trải tấm hiệu quả, xác lập các thư viện đột dậpvàtùy chỉnh kim loại,vàtạo ra các bản vẽ sản xuất để hỗ trợ hoạt động sản xuấttấmkimloại.
Hình 3 3 Thiết kế chi tiết kim loại tấm trong inventor d) Tính toán, thiết kế chi tiếtmáy Để giảm bớt khối lượng cho các nhà thiết kế phần mềm Inventor cho ta moduleDesign Accelerator là module dùng để tính toán và thiết kế các chi tiết điển hình như: trục, bánh răng, then, lò xo, bulong, đai ốc…
Hình 3 4 Tính toán thiết kế chi tiết máy trong inventor e) Xây dựng hệ thống đườngống
Phần thiếtkếđường ống (Pipe & Tube): giúp người dùng thiếtkếống chạy phức tạp trong không gian chật hẹp Nó bao gồm một thư viện với các phụ kiện đường ống theo tiêu chuẩn công nghiệp,vàcác đường ống Người thiếtkếchỉ việc chạy đường dẫn sau đó chỉ định thuộc tính của các đường dẫn bằng thư viện các đường ốngvàphụ kiện đườngống.
Hình 3 5 Xây dựng hệ thống đường ống trong inventor f)Mô phỏng động và động lực học cơcấu
Phần lắp ráp (Assembly): Thiết kế kết hợp giữa chi tiết và cụm chi tiết Người dùng có thể kiểm tra va chạm giữa các chi tiết.
Presentation Modeling là môi trường để mô phỏng quá trình lắp ráp các chi tiết lại với nhau theo đúng qui trình lắp ráp thực tế của cụm chi tiết.
Hình 3 6 Mô phỏng động lực học của cơ cấu trong inventor g) Phân tích ứng suất, tối ưu hóa sảnphẩm
Sử dụng phân tích trong phần mềm inventor cho phép ta biết được trường ứng suất và biến dạng trong chi tiết dưới tác dụng của các loại tải trọng khác nhau( lực tập trung, lực phân bố theo diện tích, momen, thể tích…)
Phần mô phỏng chuyển động tích hợp mô phỏng và phân tích ứng suất (Dynamic and Stress Analysis): Được dùng để mô phỏng và dự đoán trước các phản ứng của thiết kế đối với các tác động vật lý trong môi trường thực Nhờ đó tối ưu hóa thiết kế.
Hình 3 7 Phân tích tối ưu hóa sản phẩm trong inventor h) Thiết kế sản phẩm nhựa và làmkhuôn
Thiết kế khuôn ép nhựa (Mold design): Được tích hợp phần mềm moldflow chuyên dùng cho phân tích tính toán toàn bộ hệ thống khuôn, đạt độ chính xác cao, phân tích sản phẩm nhựa đa vật liệu, phân tích quá trình ép phun, tương tác biến đổi trường nhiệt độ của sản phẩm và toàn bộ hệ thống khuôn.
Hình 3 8 Thiết kế sản phẩm nhựa và làm khuôn trong inventor i) Thiếtkếkhung dàn (FrameGenerator)
Giúp người dùng thiết kế và phát triển khung hàn cho các ứng dụng máy móc công nghiệp Nó xây dựng kết cấu khung bằng cách thả chi tiết vào khung dây đã được xác định trước Công cụ sinh khung đơn giản hoá khung về dạng khung dây và sau khi thiết kế xong khung dây chỉ việc xác lập lại các thành phần theo thư viện thép hình sẵn có.
Hình 3 9 Thiết kế khung dàn trong inventor j) Thiết kế điện – điện tử (Cable&Wiring)
Cho phép sử dụng một thư viện các loại dây điệnvàcáp điện để chạy dây với bán kính uốn phù hợp trong các thiếtkếđiện Cho tamôhình của thiếtkếsát thực nhất.
Hình 3 10 Thiết kế điện - điện tử trong inventor k) Lập trình gia công cơkhí
Mô phỏngvàtính bền khung vỏ xe bằng phần mềmAUTODESKINVENTOR
Hình 3 15 Hông phải của xe
Hình 3 17 Hông trái của xe
3.2.2 Tínhbền cho khung xe ở chế độ tải trọng tĩnh ( xe đứng yên trên đườngnằm ngang) a) Ứng suất cho phép của khungxe
Vật liệu được chọn làm khung xe là thép CT3 Ứng suất cho phép của thép CT3 là [] = 170-222 (Mpa)
Trong quá trình chế tạo, vật liệu thép được liên kết với nhau qua các mối hàn, dưới đây là bảng xác định ứng suất cho phép củamối hàn: [6]
Bảng 3.1 Xác định ứng suất cho phép của mối hàn Dạng quá trình công nghệ Ứng suất cho phép của mối hàn (MPa)
Nhóm 1: Gồm những mối hàn thực hiện bằng hàn tự động, bán tự động hay hàn hồ quang tay với que hàn chất lượng cao N42A và N50A
Nhóm 2: Gồm những mối hàn được thực hiện bằng hàn hồ quang tay với que hàn chất lượng thường.
Quá trình chế tạo khung xe của nhóm em là thuộc nhóm 2: thực hiện bằng hồ quang tay với chất lượng thông thường nên ứng suất cho phép của mối hàn là : Ứng suất cắt : []c= 0.6[] = 102 – 133 (MPa) (3.1) b) Lực phân bố tác dụng lên khung sàn xe khi xe ở chế độ tải trọngtỉnh
Hình 3 20 Lực phân bố tác dụng lên khung sàn xe khi xe ở chế độ tải trọng tĩnh
Lực phân bố tác dụng lên khung sàn xe là do:
- Tải trọng của khung ghế ngồivàngười ngồi ước lượng khoảng1000N
- Tải trọng do khối lượng ac quy, trục lái, cơ cấu láivàcác bố trí hệ thống khác ước lượng khoảng1000N
Vậy ta chọn lực phân bố tác dụng lên mỗi cạnh của khung sàn xe là 2000N. a)Kết quả
Sau khi ta phân bố lực tác dụng lên khung sàn xe ở chế độ tải trọng tĩnh ( xe đứng yên trên mặt đường nằm ngàng )
Ta bắt đầu cho phần mềm chạy và được kết quả như các hình dưới đây:
Hình 3 21 Hình ảnh hiển thị biến dạng của xe khi xe ở chế độ tải trọng tĩnh
Ta thấy sự biến dạng lớn nhất của nó là 0.1682mm, trong khí đó chiều dài của mỗi cạnh trong khung sàn xe lớn hơn 700mm.
Vậy nên khi ở chế độ tải trọng tĩnh khung xe bị biến dạng rất thấp không ảnh hưởng đến độ bền của khung.
Hình 3 22 Hình ảnh hiển thị ứng suất khi xe ở chế độ tải trọng tĩnh
Ta thấy ứng suất lớn nhất của nó là 41.29 MPa, trong khi đó ứng suất cho phép của khung là từ 102 – 133 MPa
Vì vậy khi xe ở chế độ tải trọng tĩnh, ứng suất tác dụng lên khung xe nhỏ hơn so với ứng suất cho phép nên không ảnh hưởng đến độ bền của khung.
3.2.3 Tínhbền cho khung xe khi xe di chuyển trên mặt đường phẳng với vận tốc30km/h a) Phân tích lực tác dụng lên khung xe khi xe di chuyển trên mặt đường phẳng vớivận tốc30km/h
- Lựctải trọng tác dụng lên khung sàn xe như ở trường hợp đầutiên.
- Lựccản gió tác dụng lên khung trước của xe
Ta có công thức tính lực cảngió:
K hệ số cản không khí
F là diện tích cản chính diện v0là tốc độ di chuyểncủaxe [7]
Bảng 3.2 Hệ số khí động và diện tích cản chính diện của ô tô
Tải 0.6-0.7 3-5 1.8-3.5 Ô tô khách 0.25-0.4 4.6-6.5 1.8-2.6 Ô tô đua 0.13-0.15 1.0-1.3 0.13-0.18
Trong đó W là nhân tố cản không khí W =K.F (Ns 2 /m 2 ) (3.3)
Vì xe nhóm em thiết kế là kiểu xe tham quan du lịch, có vỏ hở nên có thể chọn K= 0.4 Ns 2 /m 2
Ta có chiều rộng thiết kế của khung xe là B= 798 mm= 0.798 m
Chiều cao thiết kế của khung xe là H= 1370.23 mm = 1.37 m
Diện tích cản chính diện của ô tô là :
Và ta có vận tốc ban đầu của ô tô là v0= 30 km/h = 8.33 m/ sTa tính được lực cản gió tác dụng lên khung trước của xe là:Pw= K.F.v 0 2 = 24.42 (N) (3.5) b) Đặt lực tác dụng lên khung xe khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc30km/h
Hình 3 23 Phân bố lực tác dụng lên khung xe khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc là 30 km/h
- Lựcphân bố tác dụng lên khung sàn xe do tải trọng của xe như ở trường hợp đầu tiên
- Lựcphân bố tác dụng lên các cạnh khung trước của xe với độ lớn là24.42N c) Kết quả
Sau khi ta phân bố lực tác dụng lên khung xe khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc 30 km/h, ta bắt đầu cho phần mềm chạy và được kết quả như các hình dưới đây:
Hình 3 24 Hình ảnh hiển thị biến dạng của khung xe khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc 30 km/h
Ta thấy biến dạng lớn nhất của nó là 1.758 lớn hơn ho với trường hợp ban đầu nhưng cũng nhỏ hơn nhiều so với chiều dài các cạnh của khung xe.
Vì vậy, khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc 30 km/h thì sự biến dạng của khung xe rất nhỏ, không ảnh hưởng đến độ bền của khung.
Hình 3 25 Hình ảnh hiển thị ứng suất của khung xe khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc 30 km/h
Ta thấy ứng suất lớn nhất của nó là 80.71 MPa, nhỏ hơn so với ứng suất cho phép của khung là 102-133 MPa.
Kết luận: Khi xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc 30 km/h thì khung xe đảm bảo độ bền.
Trên cơ sở lý thuyết và các kết quả tính toán về: chuyển vị, ứng suất trên khung xe ta rút ra kết luận sau:
Khi khung xe chịu tải trọng tỉnh:
Khi khung xe di chuyển trên đường phẳng với vận tốc 30 km/h
Kết luận chung: Khung xe đảm bảo độ bền trong các trường hợp tính toán.
Giới hạn của đề tài chỉ nghiên cứu tính toán các dạng tải trọng tác dụng lên khung ở trạng thái tĩnhvàtrạng thái động Vì thế để phân tíchvànghiên cứu sâu hơnvềcác trạng thái tải trọng tác dụng lên khung xe thì cần khảo sát, nghiêncứu mô hình hóa, tính toán bài toán dao động, va chạm của khung xe và khi khung xe chạy trên đường nhấp nhô.
Gia cường tại vị trí xuất hiện ứng suất cực đại (vị trí liên kết giữa khung xe và đòn hướng của hệ thống treo) và vị trí có chuyển vị cực đại (giữa 2 thanh dọc khung xe) bằng cách ốp thép tấm có cùng biên dạng theo suất chiều dài khung.
QUÁ TRÌNH HOÀN THIỆN MÔ HÌNH VÀ SẢN PHẨM ĐƯỢC TẠOTHÀNH
Quá trình hoàn thiệnmôhình
4.1.1 Quátrình chế tạo khung giànxe:
Hình 4 1 Hình dáng ban đầu Việc đầu tiên mà nhóm em thực hiện đó là chế tạo khung xe cho giàn xe sẵn có như ở hình 4.1 trên.
Quá trình chế tạo khung:
- Mua các vật liệu dùng để chế tạo: thép CT3 kích cỡ, bộ que hàn chất lượng thườngvàcác vật liệu chuyện dụngkhác,…
Hình 4 3 Que hàn điện thông thường
- Ước lượng, đo lường các độ dài cạnh của khung dựa theo mẫu thiếtkế.
- Thực hiện các công đoạn uốn nénvàhàn các thanh thép lại với nhau để tạo nên một bộ khung xe hoàn chỉnh đúng như trong mẫu thiếtkế.
Sau khi hoàn thành chế tạo khung xe, nhóm em sẽ tiếp tục hoàn thành mô hình với việc chế tạo vỏ xe.
Như đã nói ở chương 2, vỏ mà nhóm em muốn chế tạo là vỏ có sự kết hợp giữa tấm nhựa pvc ( tấm formex) và sợi thủy tinh niboto, dưới đây là quá trình chế tạo vỏ xe:
- Sau khi hoàn thành khung, bắt đầu đo kích thước để cắt tấm formex sao chovừavặn, đúngchuẩn.
- Tiếp theo là làm cứng tấm formex bằng cách bôi keo composite lên khắp các bề mặt rồi dán tấm sợi thủy tinh niboto vào, tiếp tục bôi keo lên bề mặt sợi thủytinh.
Hình 4 6 Bôi keo composite lên sợi bề mặt sợi thủy tinh
Hình 4 7 Quá trình làm cứng tấm formex
- Ta sẽ đợi khoảng từ 2-3 ngày để keo khôvàtấm formex cứnglại.
- Sau khi keo khô ta sẽ đemvỏxe gắn đúng vào vị trí của khung xevàđóngcứnglại với nhau nhờ các đinhvít.
- Tiếp theo, khi khung xevàvỏ xe đã dính chặt với nhau, ta sẽ dùng bả matit bả lên bề mặt bịrổ.
- Chờ bả matit khô xong, ta dùng giấy nhóm chà lại cho nhẵn bềmặt.
Hình 4 9 Quá trình làm nhẵn bề mặt vỏ xe
- Nếu bề mặt chưa nhẵn sẽ tiếp tục bả matit và chà lại cho đến khi bề mặt nhẵn hoàntoàn.
- Sau khi hoàn tất xong các quá trình trên, vỏ xe ta tạo ra sẽvừacứng và có bề mặt nhẵn bóng, ta sẽ dùng sơn màu xịt lên bề mặt để tạo màu sắc chovỏxe.
Hình 4 10 Loại sơn được sử dụng
Hình 4 11 Vỏ xe khi được sơn màu
Mô hình sản phẩmhoànthiện
Hình 4 12 Sản phẩm hoàn thiện Ưu, nhược điểm mô hình hoàn thiệnƯu điểm
- Kiểu dáng độc đáo, mới lạ dễ thu hút khách tham quan dulịch
- Khung xevàvỏ xe đảm bảo độ bền, an toàn cho người sửdụng
- Không gian bên trong xe nhỏ, chỉ chứa tối đa được 2 ngườingồi
- Diện tích tiếp xúc bề mặt quá lớn nên mất đi tính khí động học củaxe
KẾT LUẬN Đề tài đã chế tạo và xây dựng được bản thiết kế sơ bộ mô hình khung vỏ xe điện3 bánh cỡ nhỏ và tính toán được độ bền của khung bằng phần mềm INVENTOR.Khung xe sau khi thiết kế đã được đưa vào phần mềm mô phỏng INVENTOR đểtính toán được độ biến dạng và ứng suất tác dụng lên khung xe khi xe ở chế độ tảitrọng tĩnh và khi xe di chuyển Từ đó ta biết được khung xe có đủ độ bền hay khôngđể tiếp tục hay là thay đổi phương án chế tạo Kết quả mô phỏng cho ta thấy giá trịứng suất tác dụng lên khung xe ở 2 trường hợp đều nhỏ hơn với ứng suất cho phépcủa khung xe, nên khung xe đảm bảo độ bền để tiếp tục chế tạo cho mô hình thực tế.Từ mẫu xe mà nhóm em đã hoàn thành, nhóm em mong sau này có thể thiết kếđược mẫu xe hoàn thiện hơn, có nhiều ưu điểm hơn và đáp ứng được nhu cầu cho người sử dụng.
Thông qua việc thực hiện “ĐỒÁNTỐT NGHIỆP ĐỘNG LỰC” trong thời gian
15 tuần là không quá ngắn, không quá dài để chúng em đảm bảo được các tiêu chí, mục tiêu hướng đến Trong khoảng thời gian 15 tuần này, cả nhóm gặp không ít nhiều khó khắn nhưng vẫn luôn luôn cố gắng để đảm bảo đúng tiến độ hoàn thành đồ án Bên cạnh đó, những khó khăn được giải quyết nhờ sự hỗ trợvàgiúp đỡ tận tình của thầy ThS Bùi Văn Hùng, cũng như là người cộngsựgiúp chúng em trong việc hoàn thiện đồ án đúng thời hạn Chúng em xin chân thành cảm ơn đếnthầy!
Hướng phát triển đề tài
Sau khi hoàn thiện mô hình xe, có những nhược điểm khác nhau, song các nhược điểm đó cũng không gây ảnh hưởng nhiều đến các lợi ích của xe.
Mặc dù vậy nhưng ta cũng cần phải thiết kế sau cho mất đi các nhược điểm đó để xe mang tính toàn diện hơn.
Về không gian của xe, ta có thể thiết kế rộng ra một chút, để đảm bảo không gian thoải mái hơn, phù hợp với nhu cầu của khách du lịch khi đi với số lượng trên 2 người.
Về tính khí động học của xe, mặc dù xe này chỉ chạy với vận tốc tối đa là 30 km/ h nên cũng không nhất thiết phải đảm bảo tính khí động học của xe Nhưng nếu ta thiết kế kiểu khung vỏ có thêm tính khí động học của xe và vẫn giữ nguyên được kiểu dáng ban đầu thì xe được tạo thành sẽ mang tính chất ưu việt hơn, năng động hơn.
[1] Trần Tuấn Dũ (2021) -Tài liệu cấu tạo hệ thống khung vỏ trên ô tô– https://tailieuoto.vn/ket-cau-he-thong-khung-vo-tren-o-to/
[2]Trần Tuấn Dũ (2021) -Tài liệu về hệ thống thân vỏ và khung sườn trên ôtô https://tailieuoto.vn/tai-lieu-he-thong-than-vo-khung-suon-tren-o-to/
[3]DROP VIỆT NAM (2017) -Khí động học của xe ô tôhttps://dprovietnam.com/khi-dong-hoc/
[4]DANCHOIOTO (2021) -Thân vỏ ô tô làm bằng gì? Cấu tạo khung thân xe rasao? https://danchoioto.vn/than-vo-o-to-lam-bang-gi/
[5]Trung tâm công nghệ Advance Cad (2021) -Tìm hiểu phần mềm inventor và khảnăng ứngdụng https://advancecad.edu.vn/cac-ung-dung-cua-phan-mem- inventor/#:~:text=Autodesk
%20Inventor%20l%C3%A0%20ph%E1%BA%A7n%20m%E1%BB%81m,ph%E1%BA
[6] Thuvientvc (2022) –Giáo trình tính toán kết cấu hànhttps://thuvientvc.files.wordpress.com/2015/08/tinhtoanketcauhan.pd f[7]Ths NguyễnLêChâu Thành (2020) –Giáo trình lý thuyết ôtô