Thiết kế ô tô dã ngoại trên cơ sở Chassic ô tô Hyundai Solati và mô phỏng kết cấu dùng phần mềm Catia

Đối với một sinh viên cuối khóa, việc chuẩn bị những hành trang và một tỉnh thần sẵn sàng đến với một chương mới trong cuộc sống là một trong những nhiệm vụ bắt buộc. Và trước khi đến với một chương mới đầy những thử thách ấy, mỗi người đều phải trải qua một cánh cửa, đây có thể gọi là một bài tập cuối cùng trong cuộc đời của một người học sinh sinh viên, đó chính là thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đối với em, luận văn tốt nghiệp không hẳn là một bài kiểm tra cuối cùng mà nó chỉ mang tính chất của việc tự bản thân nhìn nhận lại khả năng của bản thân. Và để hoàn thành bài luận văn, sức lực của mỗi mình em là không đủ, mà còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ Ô TÔ DÃ NGOẠI TRÊN CƠ SỞ CHASSIC Ô TÔ HYUNDAI SOLATI VÀ MÔ PHỎNG KẾT CẤU DÙNG PHẦN

MỀM CATIA

Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ô TÔ

Giảng Viên Hướng Dẫn: ThS Phạm Văn Thức Sinh Viên Thực Hiện: Dương Thế Phong

Mã Số Sinh Viên: 19H1080133 Lớp: CO19CLCC

Thành Phố Hồ Chí Minh, 2023

LỜI CẢM ƠN

Trải qua thời gian dài học tập trong trường, đã đến lúc những kiến thức của em được vận dụng vào thực tiễn công việc Em lựa chọn làm khóa luận tốt nghiệp để tổng hợp lại kiến thức của mình Đề tài của em là: “Thiết kế ô tô dã ngoại trên cơ sở chassic của huyndai solati và mô phỏng kết cấu trên phần mềm catita” Trong suốt quá trình làm khóa luận, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn Em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

ThS Phạm Văn Thức đã hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp của mình

Em cũng cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành tốt khóa luận

Khóa luận của em còn những hạn chế về năng lực và những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu Em xin lắng nghe và tiếp thu những ý kiến của giáo viên phản biện để hoàn thiện, bổ sung kiến thức

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày …, tháng …, năm … Sinh viên thực hiện

Dương Thế Phong

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Với đề tài thiết kế xe mobihome dựa trên chassic của xe huyndai solati và mô phỏng trên CATIA thì bài luận của em sẽ bao gồm 5 chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Giới thiệu tổng quan về xe huyndai solati Chương 3: Tính toán thiết kế

Chương 4: Tính toán và kiểm nghiệm xe sau khi cải tạo Chương 5: Mô phỏng trên phần mềm CATIA

Về chương 1 em sẽ nói tổng quan về xe mobihome cũng như thị trường mobihome hiện nay tại Việt Nam Chương 2 sẽ là phần giới thiệu xe mà em sử dụng để làm chassic Huyndai Solati 2019 với những thông số kỹ thuật Chương 3 sẽ là phần quan trọng nhất đối với toàn bộ bài Vì đây là phần lên kế hoặc tháo dỡ, bố trí cũng như thiết kế hệ thống điện nước trên xe và sẽ là tiền đề để chương 4 ra đời Chương 4 nói về tính toán và kiểm nghiệm sau khi xe cải tạo Phần cuối chuong 5 em sẽ mô phỏng nội thất trên xe bằng phần mêm CATIA

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ HUYNDAI SOLATI 2019 3

2.1.Giới thiệu chung về xe 3

2.2.Thông số kỹ thuật 4

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 5

3.1.Phương án tháo dỡ 5

3.2.Tính toán diện tích và tổng tải sau khi tháo dỡ 5

3.3.Thiết kế cải tạo bố trí nội thất mới 7

3.3.1.Bố trí nội thất 15

3.4.Thiết kế hệ thống điện nước sinh hoạt trong xe 20

3.4.1.Thiết kế hệ thống nước 20

3.4.2.Thiết kế hệ thống điện 24

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM SAU KHI CẢI TẠO 33

4.1 Tính toán trọng lượng ô tô 33

4.1.1 Khi ô tô không tải 33

4.1.2 Khi ô tô đầy tải 33

4.2 Động lực học kéo của xe 34

4.2.1 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn 34

4.2.2 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 35

4.2.3 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 35

4.2.4 Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực 39

4.2.5 Xây dựng đồ thị 41

4.3 Tính ổn định của ô tô 46

4.3.1 Toạ độ trọng tâm khi không tải 46

4.3.2 Toạ độ trọng tâm khi ô tô đầy tải 47

4.3.3 Tính ổn định tĩnh dọc khi ô tô quay đầu lên dốc 48

4.3.4 Tính ổn định tĩnh dọc khi ô tô quay đầu xuống dốc 48

4.3.5 Tính toán ổn định ngang 49

4.3.6 Tính ổn định khi ô tô quay vòng 50

CHƯƠNG 5 MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀN CATIA 52

5.1 Tổng quan về phần mền Catia 52

5.1.1 Tổng quan 52

5.1.2 Các thanh công cụ sử dụng trong thiết kế 3d 52

5.2.Mô phỏng chi tiết xe trên mobihome 54

Chương 3: Tính toán thiết kế Hình 3 1 Hình chiếu xe Huyndai Solati 6

Hình 3 11 Bố trí những thiết bị điện ở khu vực hộp điện 14

Hình 3 12 Bố trí tổng quan đường điện, nước trên xe 15

Hình 3 13 Tủ lạnh apicool 15

Hình 3 14 Nồi cơm điện Sunhouse 16

Hình 3 15 Quạt thông khí hông 17

Hình 3 21 Sơ đồ hệ thống nước trong xe 21

Hình 3 30 Tấm pin năng lượng mặt trời mono 300W 29

Hình 3 31 Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 30

Hình 3 32 Inverter Sin chuẩn Epever 1000W 31

Hình 3 33 Bộ cầu dao chống giật 32

Hình 3 34 Sơ đồ mạch điện năng lượng mặt trời 32

Chương 5: Mô phỏng trên phần mêm CATIA

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thời gian từng thiết bị sử dụng trong một ngày……… 26

Bảng 4.2 Các kích thước cơ bản……….…35

Bảng 4.3 Bảng giá trị momen và công suất động cơ ……….38

Bảng 4.4 Tỉ số truyền của các tay số ……….41

Bảng 4.5 Bảng giá trị lực kéo tại các tay số ……… 42

Bảng 4.6 Bảng giá trị lực cản, lực bám đường ……….….43

Bảng 4.4 Tỉ số truyền của các tay số ……….44

Bảng 4.5 Bảng giá trị lực kéo tại các tay số ……… 44

Bảng 4.6 Bảng giá trị lực cản, lực bám đường ……… …46

Bảng 4.10 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám ……… … 46

Bảng 4.11 Bảng số liệu an toàn ……… 52

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.Lý do chọn đề tài

Trong số các ngành công nghiệp sản xuất dân dụng, ngành ô tô có liên kết đầu vào – đầu ra rộng nhất và sự phối hợp công nghệ cao nhất Ngành công nghiệp ô tô được đánh giá là một trong những ngành công nghiệp đi đầu, kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp khác và là ngành có ảnh hưởng lớn đến quá trình công nghiệp hóa của nền kinh tế quốc dân Vì vậy, sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô được xem là nhân tố tác động tích cực thúc đẩy các ngành có liên quan phát triển, tạo động lực xây dựng đất nước

Thời gian qua, tình hình dịch Covid-19 diễn biến tương đối phức tạp trên toàn thế giới đã ảnh hưởng trực tiếp đến thị trường ô tô trên toàn thế giới và tốc độ tăng trưởng kinh tế của các quốc gia, cả quốc gia đang phát triển lẫn các quốc gia phát triển Thị trường ô tô trên toàn thế giới theo đó mà có nhiều biến đổi, tiêu biểu là các quốc gia như Việt Nam, Trung Quốc, Nhật Bản và Đức- những nước có ngành công nghiệp ô tô chịu tác động rõ rệt bởi đại dịch Covid-19

Bên cạnh đó phần lớn người dân có nhu cầu đi du lịch phượt ngày càng tăng cao, kiểu tự túc Do đó những ngôi nhà di dộng hay mobihome ngày càng được tiếp cận khoảng 5 năm trở lại đây Vậy nên để bắt kịp xu hướng, định hướng công việc tương lai nên em chọn đề tài thiết kế ô tô dã ngoại này

Đối tượng nghiên cứu của em trong bài luận văn này là chiếc Huyndai Solati Em sẽ trình bày trong 4 chương: Chương 1 là tổng quan về xe và mô hình ô tô dã ngoại, chương 2 là tính toán thiết kế, chương 3 là tính toán và kiểm nghiệm lại sau khi đã cải tạo nội thất xe, chương 4 là cách vận hành và bảo dưỡng xe Do những mặt hạn chế về thời gian cũng như là kinh nghiệm nên sẽ không tránh khỏi những thiết sót Do vậy em mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy và các bạn để khoá luận được hoàn thiện hơn

1.2.Mục đích, ý nghĩa đề tài

Thời đại hiện nay, với sự phát triển của đa ngành nghề, nhu cầu đi lại của người dân càng được chú trọng hơn, vì thế mà ngành ô tô đặc biệt phát triển Hiện nay, ô tô không chỉ là phương tiện đi lại mà nó còn được nhiều người xem như một ngôi nhà thứ hai Vì thế, bên cạnh tính an toàn, sự tiện nghi còn được đặt lên hàng đầu Việc tắm gội, nấu nướng, vệ sinh, nghỉ ngơi, … sẽ được thực hiện ngay trên xe Với mong muốn ấy, các kĩ sư đã đưa ra phương án cải tạo xe để có

2

thể đáp ứng các nhu cầu ấy, tự đó mô hình “Mobihome” ra đời Việc chọn đề tài này, còn nhằm mục đích giúp bản thân em kiểm tra kiến thức của bản thân, tìm ra những thiếu sót mà mình mắc phải để giúp bản thân hoàn thiện hơn

1.3.Giới thiệu mô hình xe dã ngoại mobihome

Hình 1 1 Xe Mobihome

Xe Mobihome còn có tên gọi khác là motor home hay xe RV (Recreational Vehicle) có nghĩa là xe nhà di động/ xe nhà lưu động Đây là dòng ô tô có thiết kế giống như một ngôi nhà di động có đầy đủ các tiện nghi cần thiết như: phòng khách, phòng ngủ, phòng bếp, phòng vệ sinh, mái che, sofa, … Dòng xe chuyên dụng để đi du lịch đường dài dành cho cả gia đình hay một nhóm người Với xe mobihome, bạn như thể mang cả ngôi nhà của mình đi khắp nơi, kể cả vùng hoang sơ, hẻo lánh Phượt đường dài bằng mobihome được đánh giá là hình thức du lịch tiết kiệm nhất hiện nay, rất phổ biến tại nước ngoài và đang được nhiều người Việt lựa chọn

Mobihome có thể được cải tạo từ những chiếc xe khách 16 chỗ như Ford Transit, Gaz Gazelle hoặc Hyundai Solati Tuy nhiên, người dùng thường ưa chuộng những chiếc xe mobihome là dòng xe tải van xuất xưởng sẵn tại nhà máy

1.3.1 Yêu cầu

Về cơ bản, bản chất của xe mobihome được cải tạo từ những xe chở khách, vì thế yêu cầu cơ bản là phải đáp ứng nhu cầu đi xa với số lượng nhiều người (trong tải trọng cho phép) Bên cạnh đó phải đáp ứng được những nhu cầu cơ bản sinh hoạt như: chỗ ngủ, bếp, nhà vệ sinh, … v.v

3

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ HUYNDAI SOLATI 2019

2.1 Giới thiệu chung về xe

− Đường kính piston, hành trình xi lanh: 91 x 96 − Công suất cực đại: 170/3600

− Mô men xoắn cực đại: 422/1500-2500 − Dung tích thùng nhiên liệu: 75

− Trọng lượng không tải (kg): 2720 − Trọng lượng toàn tải (kg): 4000 − Vệt bánh xe trước/sau: 1712/1718 − Số chỗ ngồi: 16

− Vận tốc tối đa (km/h): 170 − Khả năng vượt dốc (tan): 0,584 − Bán kính quay vòng tối thiểu (m): 6,3 − Thông số lốp: 235/65R16

5

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1.Phương án tháo dỡ

➢ Ngoại thất: Phần ngoại thất sẽ là bộ mặt của chiếc xe, tuy nhiên nó không ảnh hưởng nhiều đến việc vận hành hoạt động cũng như công dụng của xe Do đó, ngoại thất sẽ có hai

phương án thực hiện:

- Giữ nguyên bản chiếc xe

- Sơn mới, tạo decal mới theo ý muốn của chủ xe, giúp chiếc xe trở nên ưa nhìn hơn,

tạo cảm giác gần gũi hơn

➢ Nội thất: tháo dỡ nội thất sẽ là khâu chính trong việc cải tạo, bao gồm các công việc sau:

- Tháo dỡ ghế hành khách, chỉ chừa lại 3 ghế bao gồm 1 ghế tài và 2 ghế phụ

- Tháo sàn

- Dán các tấm chống nóng

- Làm xương ốp gỗ trần và hai bên hông xe

- Đi đường điện bên trong ốp

- Ốp gỗ

- Sơn trang trí các ốp

- Làm vách phân chia các khu vực trong xe

- Đưa các nội thất lên xe

- Kiểm tra hoạt động điện nước và các nội thất trên xe

- Sửa lỗi nếu có trục trặc hư hỏng

3.2.Tính toán diện tích và tổng tải sau khi tháo dỡ

7 GTD = 13 x 25 = 325 (kg)

− Trọng lượng không tải sau khi tháo dỡ:

GKT (sau khi tháo dỡ) = GKT (trước khi tháo dỡ) - GTD = 2720 - 325 = 2395 (kg)

3.3.Thiết kế cải tạo bố trí nội thất mới

Hình 3 3 Sơ đồ bố trí

• Trước hết trần, vách và sàn xe em sẽ bốc toàn bộ những lớp nhựa, xử lý dây điện có sẵn trong xe

8

• Đối với phần trần xe em sẽ cắt 1 hình vuông với chiều dài 500x500 mm vì đây sẽ là nơi em bố trí quạt thông khí, bên cạnh đó bố trí dây điện cũng là bước tiếp theo Sau đó em sẽ ốp 1 miếng xốp cách nhiệt cũng như sau đó là tấm ván gỗ

• Đối với phần vách xe em bố trí 2 quạt thông khi bên hông xe với kích thước 200x200 nằm ở vị trí bếp và toilet Bên cạnh đó phía khu vực giường ngủ em cũng sẽ chừa lại 1 cửa sổ để việc ánh sáng cũng như không khí trong xe được lưu thông tốt hơn • Đối với phần sàn, khâu này phải thực hiện 1 cách kỹ lưỡng về việc kiểm tra khung

sàn xe có bị vấn đề gì về thấm nước, rỉ sét cũng như hư hại về mặt vật lý hay không Và cũng như phần trần và phần vách em cũng sẽ lót sàn bằng tấm ván gỗ dày 12 mm

Hình 3 4 Ván gỗ ép cốp pha phủ keo chịu nước

9

Hình 3 5 Sơn chống rỉ Epoxy

Phía trên là những thứ cần tháo dỡ, cải thiện chung của toàn bộ xe Vì với từng khu vực có những đặc điểm khác nhau nên sẽ có những việc cải tiến khác nhau trên từng khu vực trên xe

• Khu vực giường ngủ cũng là khu vự chiếm nhiều diện tích nhất trên xe, vì phía dưới giường ngủ sẽ vướng 2 bánh xe của cầu sau nên em sẽ nâng lên khoảng 700 mm và tận dụng khoảng không dưới sàn em sẽ bố trí tank nước sạch, tank nước thải, cũng như là phần pin và bộ inverter cho xe, phần còn lại sẽ là tủ chứa vật dụng cá nhân Vật liệu được sử dụng sẽ là các tấm gỗ 18 mm

11 Vậy trọng lượng gỗ khu vực giường ngủ GGN = 0,02.850 = 120 kg

• Khu vực nhà vệ sinh sẽ nằm ở phía bên trái nhìn từ sau xe, khu vực này sẽ 1 bồn vệ sinh, và 1 vòi sen, phục vụ nhu cầu sinh hoạt cơ bản của gia đình Đối với sàn khu vực này em cũng sẽ nâng chỗ để bồn vệ sinh vì em sẽ bố trí 1 thùng chứa chất thải ở ngay phía dưới nhà vệ sinh Bên cạnh đó đây cũng là phần tiếp giáp với hộp điện cũng như pin, inverter nên em sẽ ốp tấm gỗ được phủ lớp keo chống nước dày 12 mm với vách ngăn của toilet và giường ngủ, hộp điện cũng như sàn và trần

➢ Trọng lượng gỗ khu vực toilet:

Vậy tổng khối lượng gỗ được lắp tại khu vực toilet là: Gtoilet = (Vtoilet + Vsantoilet).850 = 92,4 kg

+ Cửa nhà vệ sinh em sẽ làm cửa trượt để tiết kiệm diện tích

Hình 3 7 Cửa xếp nhựa

12

+ Tank chất thải 50 L được bố trí ngay dưới bồn vệ sinh

Hình 3 8 Tank chất thải

• Đối với khu vực bếp, nằm phía bên phải nhìn từ sau xe Vị trí này em sẽ bố trí 1 bồn rửa, 1 bếp, 1 nồi cơm điện, 1 tủ lạnh mini nằm ở hộc dưới của kệ bếp và những hộc tủ ẩn còn lại dùng để chứa đồ vật dụng cụ bếp

Hình 3 10 Bố trí khu vực bếp

Hình 3 11 Bố trí những thiết bị điện ở khu vực hộp điện

Do tùng khu vực em đã bô trí nên để tránh rối mắt, em sẽ chỉ thể hiện những đường điện, và đường ống nước cấp, hồi không vẽ được ngay khu vực

3 Đường dây điện 220 V 4 Miệng quạt hút toilet

− Nồi cơm điện

Hình 3 14 Nồi cơm điện Sunhouse

+ Kích thước (Dài – Rộng – Cao): 750*510*5605 mm + Áp lực nước: 0,05MPa 0,75MPa

− Đèn LED âm trần

+ Kích thước (Dài – Rộng – Cao): 800*370*420

− Bơm cao áp: dùng để tang áp lực nước lưu thông trong đường ống, làm cho nuớc chảy ra các đầu vòi sử dụng được mạnh hơn, nhiều hơn

23

− Van an toàn: là một loại van tự động được cài đặt trước, và nó sẽ hoạt động khi áp lực trong hệ thống đạt đến giới hạn tối đa đã được cài đặt cho van Khi điều này xảy ra, van sẽ cho phép nước chảy qua, làm giảm áp lực trong đường ống và bảo vệ an toàn cho các thiết bị

Hình 3 25 Van an toàn

− Bình giãn nở: là bình chứa nước nhằm tăng áp lực nước trong đường ống, giúp bảo vệ máy máy bơm, bù áp lực cho hệ thống máy bơm nước

Hình 3 26 Bình giãn nở maro 5VT

24 + Thể tích 5 L

+ Áp lực 8 bar

− Bình lọc nước: Dùng để loại bỏ các chất hoá học không cần thiết, nhằm mục đích mang lại nguồn nước sạch để sinh hoạt

Hình 3 27 Máy lọc nước nano Scitech + Bình lọc nước loại không dùng điện, không nước thải + 3 cấp lọc nano

− Cổng cấp nước

Hình 3 28 Cổng tiếp nước

3.4.2 Thiết kế hệ thống điện

25

Để tận dụng phần khoảng trống phía trên trần xe, em sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời độc lập để cấp điện cho toàn bộ nội thất, thiết bị mà em đã bố trí thêm trên xe Trước tiên em sẽ tổng dung lượng cần có để sử dụng trong 1 ngày

Thời gian sử dụng trung bình của các thiết bị điện được trang bị trên xe: • Đèn led: trung bình một ngày sử dụng từ 17h-22h, đèn toilet 2 tiếng

• Máy bơm nước: sử dụng khi tắm gội, nấu ăn, trung bình sẽ khoảng 3 tiếng/ngày • Tủ lạnh: 24 tiếng/ngày

• Quạt thông gió nhỏ: sử dụng khi đi vệ sinh, trung bình khoảng 2 tiếng/ngày

• Quạt thông gió lớn: sử dụng trong lúc nấu ăn, nghỉ ngơi trung bình khoảng 6 tiếng/ ngày • Nồi cơm điện: khoảng 1 tiếng cho mỗi lần sử dụng, một ngày sử dụng 2 lần, tổng cộng

khoảng 2 tiếng/ngày

• Bếp điện: 1,5 tiếng cho một lần dùng, một ngày dùng 2 lần, tổng cộng khoảng 3 tiếng/ngày

• Laptop, điện thoại di động: thời gian sạc pin 2 tiếng cho từng loại

Bảng 2.1 Thời gian từng thiết bị sử dụng trong một ngày:

SL Tên thiết bị Công suất