thiết kế và chế tạo xe 4 chỗ điện sử dụng năng lượng điện nhiệt

Về mặt nhiên liệu cho động cơ nhiệt, chất lượng của các loại nhiênliệu lỏng truyền thống sẽ được nâng cao, các loại nhiên liệu khí LPG, khí thiênnhiên sẽ được áp dụng rộng rãi trên ô tô,

1.2 Tổng quan về vấn đề năng lượng và môi trường 8

1.2.1 Năng lượng mặt trời 9

1.2.2 Thủy điện 11

1.2.3 Pin nhiên liệu 11

1.3 Xu thế phát triển ô tô trên thế giới và Việt Nam 12

1.3.1 Ôtô hybrid (ôtô lai) 12

1.3.2 Ô tô điện 16

1.3.3 Ô tô sử dụng nhiên liệu sinh học 17

1.3.4 Ô tô sử dụng năng lượng thay thế 18

2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 22

2.1 Các yêu cầu cơ bản đối với xe thiết kế 22

2.2 Phân tích lựa chọn các thông số ban đầu 22

3 Thiết kế khung - vỏ 24

3.1 Tổng quan về khung - vỏ 24

3.1.1 Tổng quan về khung xe 24

3.1.2 Tổng quan về vỏ xe 25

3.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khung 25

3.2.1 Phân tích, chọn phương án thiết kế 25

3.2.2 Phân tích chọn loại khung thiết kế cho xe 27

3.4.2 Xác định kích thước sơ bộ của Khung 43

3.4.3 Vật liệu và công nghệ chế tạo khung ô tô 46

3.4.4 Đặc điểm kết cấu khung xe thiết kế 47

3.4.5 Tính toán khung 50

4 Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe 74

4.1 Phân tích và chọn phương án bố trí hệ thống truyền lực cho xe thiết kế 74

4.1.1 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống truyền lực cho xe thiết kế 74

4.1.2 Phân tích các phương án bố trí hệ thống truyền lực trên xe điện 75

4.1.3 Chọn phương án kết nối giữa động cơ điện và động cơ nhiệt 76

4.2 Tính toán và chọn động cơ điện 78

4.2.1 Xác định công suất của động cơ điện 78

4.2.2 Chọn động cơ điện cho xe thiết kế 81

4.2.3 Xây dựng các đường đặc tính khi sử dụng nguồn động lực là động cơđiện 85

4.3 Tính toán và thiết kế truyền lực chính 88

4.5.1 Chọn phương án truyền động đến các bánh xe 97

4.5.2 Tính toán nửa trục của xe 100

4.6 Tính toán và chọn công suất của động cơ nhiệt 102

4.6.1 Các thông số ban đầu cho tính toán 102

4.6.2 Xác định công suất của động cơ ứng với vận tốc cực đại của xe 103

4.6.3 Xây dựng các đường đặc tính khi sử dụng nguồn động lực là động cơnhiệt 104

4.7 Tính toán và thiết kế hộp số lùi 109

5 Thiết kế hệ thống treo cho xe 114

5.1.Yêu cầu của hệ thống treo 114

5.2 Phân tích chọn loại hệ thống treo 115

5.3 Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe 118

5.3.1 Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước vàsau 118

5.3.2 Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi 121

5.3.3 Tính toán thiết kế giảm chấn 128

6 Thiết kế hệ thống lái cho xe 140

6.1.Yêu cầu khi thiết kế hệ thống lái 140

6.2 Phân tích chọn hệ thống lái 140

6.2.1 Một số loại cơ cấu lái thường dùng 140

6.2.2 Một số loại dẫn động lái 144

6.2.3 Trợ lực hệ thống lái 145

6.2.4 Chọn hệ thống lái cho xe thiết kế 146

6.3.Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe 146

6.3.1 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống lái 146

6.3.2 Xác định mômen cản quay vòng Mcq 147

6.3.3 Xác định bán kính quay vòng nhỏ nhất 149

6.3.4 Xác định lực cần tác dụng lên vô lăng 151

6.3.5 Xác định các thông số cơ bản của hình thang lái 151

6.3.6 Tính toán thiết kế cơ cấu lái 156

6.3.7 Tính toán kiểm tra bền các chi tiết 158

7.1 Thiết kế hệ thống phanh cho xe 164

7.1.1 Yêu cầu đối với hệ thống phanh 164

7.1.2 Phân tích phương án thiết kế hệ thống phanh chính cho xe 166

7.1.3 Chọn lốp cho xe thiết kế 173

7.2 Tính toán xác định các thông số của hệ thống phanh 174

7.2.1 Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh 174

7.2.2 Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh sau 177

7.2.3 Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh trước 179

7.2.4 Tính toán nhiệt và mài mòn 182

7.2.5 Tính toán dẫn động phanh 186

7.2.6 Phanh dừng 191

7.2.7 Tính toán hiệu quả phanh 192

7.3 Kết cấu các bộ phận trong hệ thống phanh của xe thiết kế 199

7.3.8 Các đầu nối đường ống dầu 206

7.4 Bảo dưỡng hệ thống phanh 207

7.4.1 Kỹ thuật xả khí đường ống phanh 207

7.4.2 Các hư hỏng của hệ thống phanh và cách khắc phục 208

8 Thiết kế hệ thống điện, điều khiển 211

8.1 Đặc điểm hệ thống điều khiển 211

8.2 Giới thiệu chung về các thiết bị trên xe 212

8.2.1 Pin NLMT 212

8.2.2 Ắc quy 215

8.2.3 Các cụm chi tiết điều khiển khác 222

8.3 Hệ thống điện thân xe 224

8.3.1 Hệ thống chiếu sáng 224

8.3.2 Hệ thống tín hiệu 227

8.4 Bộ điều khiển trung tâm 231

8.4.1 Giới thiệu chung về bộ điều khiển ECU 231

8.4.2 Vi điều khiển PIC 18F4431 234

8.4.3 Sơ đồ thuật toán mạch công suất 245

8.4.4 Ngôn ngữ lập trình CCS 247

8.5 Thiết kế mạch vi điều khiển 248

8.5.1 Khối nguồn 248

8.5.2 Khối xử lý trung tâm 249

8.5.3 Thiết kế mạch nạp ắc quy bằng pin NLMT 250

8.5.4 Thiết kế bộ nạp điện bằng điện lưới AC 220V 252

8.5.5 Thiết kế mạch đo điện áp ắc quy 253

8.5.6 Bộ công suất điều khiển động cơ điện 255

8.5.7 Bộ điều khiển động cơ nhiệt 262

8.5.8 Bộ điều khiển chuyển năng lượng 265

9 Quy trình công nghệ lắp ráp xe 4 chỗ sử dụng năng lượng điện-nhiệt 267

9.1 Cơ sở thiết lập quy trình lắp ráp 267

9.1.1 Đặc tính kỹ thuật của xe 4 chỗ sử dụng năng lượng điện – nhiệt 267

9.1.2 Đặc điểm các hệ thống trên xe 269

9.2 Chế tạo các chi tiết chính trên xe 4 chỗ sử dụng năng lượng điện – nhiệt 273

9.2.1 Chế tạo khung xe 273

9.2.2 Chế tạo ghế ngồi 278

9.3 Quy trình công nghệ lắp ráp xe 4 chỗ sử dụng năng lượng Điện – Nhiệt 287

9.3.1 Đặc điểm quy trình công nghệ lắp ráp 287

9.3.2 Lập sơ đồ lắp ráp 287

9.3.3 Mô tả nguyên công lắp ráp 290

9.3.4 Lắp ráp gầm xe 298

9.3.5 Lắp ráp nội thất 313

9.4 Kiểm tra chất lượng sau lắp ráp 320

9.4.1 Kiểm tra tổng thể 322

9.4.2 Kiểm tra gầm xe 326

9.4.3.Kiểm tra nội thất 329

9.4.4.Kiểm tra trên thiết bị: 332

10 Kết luận 333

TÀI LIỆU THAM KHẢO 334

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành Động lực hay bất cứ ngành học nàotrong trường kỹ thuật thì môn học Đồ án Tốt nghiệp là môn học quan trọng nhất củamột khóa học mà tất cả các sinh viên đều phải hoàn thành trước khi ra trường Trong quá trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào tính toánthiết kế một bộ phận, một hệ thống là rất quan trọng Phần nào nó củng cố thêmkiến thức đã học ở trường, thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản và một phần làsự vận dụng lý thuyết vào thực tế tính toán sao cho hợp lý, cũng có nghĩa là sinhviên được làm quen với công việc của một cán bộ kỹ thuật.

Khi mà vấn đề về năng lượng và môi trường đang hết sức nóng, thì

vấn đề nghiên cứu và tìm hướng giải quyết là điều cấp bách Ô tô kết hợp hai nguồnđộng lực hay còn gọi là ô tô Hybrid là loại ô tô có nhiều ưu điểm và nó đang gópphần quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này Nằm trong tiến trình đó với tưcách là một sinh viên ngành Động lực em cũng cố gắng tìm hiểu và nghiên cứu đểgóp phần giải quyết vấn đề này trong khuôn khổ đề tài thiết kế Bên cạnh đó vớimục đích là tạo ra được một sản phẩm có thể đáp ứng được nhu cầu tham quan dulịch cho du khách trên thành phố Đà Nẵng nói riêng và Miền Trung nói chung thânthiện với môi trường Vì mục tiêu trên, em được TS Dương Việt Dũng hướng dẫnđề tài “Thiết kế chế tạoxe ô tô 4 chỗ ngồi sử dụng năng lượng điện – nhiệt Đây làmột đề tài vừa có thể nghiên cứu lí thuyết vừa có thể kiểm nghiệm lí thuyết nghiên

cứu bằng ứng dụng thực tế nên rất thiết thực đối với sinh viên

Mặc dù đã hết sức cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn,thiếu kinh nghiệm thực tế, đồ án thiết kế này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhữngthiếu sót Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Dương Việt Dũng cùngcác thầy cô trong khoa Cơ khí Giao thông bằng thiện chí và nhiệt tình nghề nghiệpđã chỉ bảo và hướng dẫn em trong thời gian thiết kế đề tài Một lần nữa em xin chânthành cảm ơn!

Đà nẵng, Ngày 15 tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện:

1 Tổng quan về đề tài

1.1 Mục đích ý nghĩa đề tài

Ở các nước phát triển cuộc chạy đua tìm nguồn năng lượng sạch cho ô tôđang là vấn đề rất được quan tâm Theo xu thế chung, đứng đầu danh sách là ô tôchạy điện tiếp theo là ô tô lai, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu là ứng viên thứ ba củacuộc chạy đua Về mặt nhiên liệu cho động cơ nhiệt, chất lượng của các loại nhiênliệu lỏng truyền thống sẽ được nâng cao, các loại nhiên liệu khí (LPG, khí thiênnhiên) sẽ được áp dụng rộng rãi trên ô tô, các loại nhiên liệu sinh học (như ethanol,colza) có lợi thế so sánh thấp về mặt môi trường và giá thành nhiên liệu này còn caonên hạn chế về mặt sử dụng, các nhiên liệu tổng hợp từ khí thiên nhiên đang đượcnghiên cứu, nhiên liệu khí hydro cho ô tô chưa có triển vọng ứng dụng do côngnghệ và giá thành.

Sự phát triển của ô tô sử dụng điện và pin nhiên liệu phụ thuộc vàokhả năng phát triển, hoàn thiện các loại động cơ truyền thống và sử dụng các nguồnnhiên liệu sạch thay thế các nguồn nhiên liệu lỏng hiện nay để làm giảm ô nhiễmmôi trường Các yếu tố cần quan tâm để xem xét gồm dự báo chất lượng của hệthống vận chuyển khách công cộng và giá thành của pin nhiên liệu với các loạinhiên liệu thay thế khác để đạt cùng mức độ giảm NOx Kết quả nghiên cứu chothấy trong vòng 10 năm tới, kỹ thuật làm giảm NOx bằng cách cải thiện động cơdiesel, sử dụng LPG và khí thiên nhiên rẻ hơn là sử dụng pin nhiên liệu Trongtương lai dài hơn thì việc giảm NOx bằng cách sử dụng pin nhiên liệu trên xe buýtsẽ có giá thành tương đương với việc cải thiện động cơ diesel để đạt cùng mức độhiệu quả Để đạt được cùng tính năng kinh tế và mức độ phát ô nhiễm đối với độngcơ sử dụng LPG thì trong thập niên 2010, giá nhiên liệu hydro phải giảm đi 50% vàgiá thành pin nhiên liệu phải giảm đi 30% so với giá cả hiện nay Vì vậy trong vòng2 thập niên tới, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu vẫn chưa có lợi thế cạnh tranh so vớicác loại nhiên liệu thay thế

Nhu cầu sử dụng ô tô trong tương lai là xu thế tất yếu của xã hội pháttriển Nước ta có thị trường nội địa lớn với hơn 80 triệu dân, thị trường này hầu nhưvẫn còn nguyên vẹn Trong xu thế hòa nhập kinh tế khu vực (AFTA) và thế giới(WTO), thị trường nội địa của nước ta chắc chắn sẽ là mảnh đất màu mỡ đối với cácnhà sản xuất ô tô thế giới Đề tài "Thiết kế, chế tạo ô tô 4 chỗ ngồi kết hợp nguồnnăng lượng Điện- Nhiệt " với mục đích cụ thể là phục vụ cho nhu cầu tham quan dulịch ở Miền Trung nói chung và thành phố Đà Nẵng nói riêng Mục đích là tận dụngtối đa nguồn năng lượng thiên nhiên mà cụ thể ở đây là năng lượng mặt trời, gópphần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường và tình hình cạn kiệt nguồn nhiên

liệu Trong tương lai xa hơn khi mà nghành công nghiệp Việt Nam phát triển thì tacó thể sản xuất ô tô điện mang thương hiệu Việt.

1.2 Tổng quan về vấn đề năng lượng và môi trường

Ô nhiễm môi trường là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ khôngphải riêng của một quốc gia nào Môi trường đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnhhưởng xấu đến con người và các sinh vật Hàng năm con người khai thác và sửdụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt Đồng thời cũng thải vào môi trường mộtkhối lượng lớn các chất thải khác nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhàmáy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng.Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như: CO2,NOX, CH4, CFC gây hiệu ứng nhà kính

Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do hoạt độngcông nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và hoạt động của các phương tiện giaothông

Theo dự báo, trữ lượng dầu thô của thế giới sẽ cạn kiệt vào khoảng từ năm2050 - 2060 Vấn đề an toàn nguồn năng lượng và đa dạng hóa nguồn cung cấpnhiên liệu, tình trạng hiệu ứng nhà kính do khí thải, những tiến bộ của khoa học vàcông nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đếnviệc sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học

Thế giới hiện có khoảng 800 triệu xe ô-tô các loại, tiêu thụ mỗi ngày 10 triệutấn dầu mỏ, bằng một phần hai sản lượng dầu mỏ khai thác mỗi ngày Việc sản xuấtvà sử dụng nhiên liệu bền vững đang là một nhiệm vụ vô cùng to lớn, trong khingành công nghiệp lại đang bước sang một bước ngoặt quan trọng

Các nhà khoa học cũng đang nỗ lực tìm ra các nguồn năng lượng thay thế đểđáp ứng nhu cầu của nhân loại Sau đây là một số nguồn năng lượng có thể sẽ đượcthay thế cho dầu mỏ trong một tương lai gần đó là năng lượng tái sinh Năng lượngtái sinh có nguồn gốc trực tiếp hay gián tiếp từ năng lượng mặt trời.

Các nguồn năng lượng thay thế

Đứng trước những vấn đề vô cùng cấp bách về môi trường và cạn kiệt nguồnnhiên liệu, đòi hỏi các nhà khoa học, kĩ sư phải có những bước đi mới theo hướngbền vững để đảm bảo có thể giải quyết cân bằng giữa phát triển công nghiệp ô tô vàbảo đảm không gây ô nhiểm và vấn đề năng lượng Một xu hướng hiện nay lànghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống như xăng, dầu Diezel,… bằngcác loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như nănglượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hoá lỏng, năng lượng điện, khí sinh vậtBiogas, năng lượng thuỷ điện,… việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu

không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiềuquốc gia phát triển.Sau đây ta sẻ đi vào cụ thể từng nguồn năng lượng đang đượcnghiên cứu và ứng dụng trên thế giới.

1.2.1 Năng lượng mặt trời

- Sự phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng tái tạo song cho tới naynguồn này chỉ chiếm 1% tổng công suất điện cả nước ( chừng 12.000MW) Pháttriển mạnh năng lượng tái tạo sẽ góp phần đa dạng hoá nguồn điện, đảm bảo an ninhnăng lượng trong tương lai, nhận định của PGS.TS Nguyễn Tiến Nguyên, chuyênviên cao cấp Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng và Môi trường

- Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam

Hình 1 - 1 Thành phần tổng xạ và nhiễu xạ trong 1 ngày trong sáng.

Bảng 1-1 Lượng tổng bức xạ mặt Trời trung bình ngày của các tháng trong năm ởmột số địa phương Việt Nam,(đơnvị MJ/m2.ngày)

Nhận xét: Số liệu về lượng tổng bức xạ mặt trời trên cho thấy, Đà Nẵng là một

trong những thành phố có lượng bức xạ mặt trời cao nhất nước, đặt biệt là vào cáctháng 6, 7, 8 thuộc vào kì hè, có lượng nắng cao Do đó, đây là cơ sở khoa họcchứng tỏ Đà Nẵng có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng năng lượng mặt trời và sựphát triển ô tô năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng là điều rất cần thiết, một mặt làmgiảm khí thải ô nhiễm, bảo vệ môi trường, mặt khác tại ra một Đà Nẵng văn minh,hiện đại và thu hút khách du lịch trong tương lai

Hình 1 – 3 Sơ đồ tạo nhiệt năng thủy điện

Đối với thủy điện nhỏ thì công suất mă nó tạo ra  100 kw Thủy điệnhiện nay lă nguồn năng lượng chính của nước ta.Nhưng nó chủ yếu đóng góp chonền công nghiệp, nông nghiệp lă chính.Để lấy năng lượng thủy điện để sủ dụng lămnăng lượng cho ô tô lă một việc rất khó khăn vă đòi hỏi rất tốn kĩm về chi phí.

1.2.3 Pin nhiín liệu

oxy(không khí)Nhiên liệu

Màng thẩm thấu

Nước Biển

Mặt Trời

Hình 1 – 4 Sơ đồ tạo pin nhiín liệu

Một trong những giải phâp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ô tôtrong tương lai lă pin nhiín liệu Pin nhiín liệu lă hệ thống điện hoâ biến đổi trựctiếp hoâ năng trong nhiín liệu thănh điện năng Xĩt về khía cạnh gđy ô nhiễm môitrường thì Pin nhiín liệu lă một giải phâp tối ưu nhất hiện nay, vì nó không có quâtrình chây xảy ra nín sản phẩm hoạt động của Pin nhiín liệu lă điện, nhiệt vă hơinước Ôtô chạy bằng Pin nhiín liệu không nạp điện mă chỉ nạp nhiín liệu hydrogen.Đđy lă một điều hết sức khó khăn vì nó liín quan đến việc lưu trữ hydro dướiâp suất cao hoặc trong vật liệu hấp thụ trín phương tiện vận tải Cũng đê có nhiềunhă nghiín cứu về vấn đề năy vă đưa ra giải phâp điều chế hydro ngay trín xe đểthuận tiện cho việc sử dụng, nhưng nếu lăm vậy thì rất cồng kềnh vă phức tạp.

1.3 Xu thế phát triển ô tô trên thế giới và Việt Nam

Sự phát triển các phương tiện giao thông trên thế giới nói chung là khônggiống nhau, vì tình hình kinh tế của các nước phát triển theo nhiều hướng khácnhau Giao thông vận tải nói chung và vận tải ô tô nói riêng là một ngành quantrọng của quá trình phát triển kinh tế - xã hội mỗi quốc gia cũng như trên toàn thếgiới.Sự gia tăng về số lượng ô tô trên thế giới đã làm biến đổi rất lớn về tình hìnhnăng lượng trên toàn cầu, như giá dầu tăng lên mức kỉ lục, đồng thời cũng kéo theogiá cả thị trường leo thang và đặc biệt là làm cho môi trường sống của chúng ta bịđe dọa nghiêm trọng

Ở Việt Nam mười năm trước đây phương tiện giao thông chủ yếu là các loạixe thô sơ, các phương tiện cũ để lại từ thời chiến tranh không đạt các tiêu chuẩn đặtra hiện nay Hiện nay kinh tế tăng trưởng, ô tô trở thành phương tiện giao thông phổbiến của khá nhiều người dân Việt Nam, những phương tiện này đã trở thành nguồngây ô nhiễm lớn ở Việt Nam Do vậy Việt Nam đang đi theo những tiêu chuẩn vềkhí thải trên thế giới để nhằm làm giảm thiểu ô nhiểm môi trường.

Trong thời gian gần đây, ở nước ta giảm đáng kể lượng xe củ gây ô nhiễmmôi trường Và ở nước ta hiện nay đã có nhiều đề tài nghiên cứu về nhiên liệu vàcác loại phương tiện mới, các kỹ thuật mới nhằm cải thiện động cơ đốt trong, đã chophép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm áp dụng hệ thống điều khiển điện tử,lọc bồ hóng và xử lý trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng caochất lượng nhiên liệu, giảm bớt hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu diesel hayhàm lượng chì trong xăng Việc kết hợp dùng hai loại nhiên liệu khí hoá lỏng vànhiên liệu truyền thống cũng là một giải pháp hay để nâng cao tính năng của độngcơ đốt trong Đây được xem là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới củanhững chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinhthái Và chúng ta đang từng bước thay đổi các loại ô tô củ gây ô nhiễm môi trườngbằng các loại ô tô sử dụng năng lượng sạch như ô tô chạy bằng gas, ô tô điện …

1.3.1 Ôtô hybrid (ôtô lai)

Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn đượcnghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môitrường Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới nhưToyota, Honda, đã tung ra thị trường những thế hệ ô tô mới có hiệu suất cao vàgiảm đáng kể lượng chất thải gây ô nhiểm môi trường được gọi là “ô tô lai” (Hybrid- Car) Có thể nói, công nghệ lai là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mớicủa những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tôsinh thái (the ultimate eco-car).

Bánh răng giảm tốcMáy phát điệnĐộng cơ nhiệt

Dòng cơ năngDòng điện năng

Bộ chuyển đổi điệnẮc quy

Môtơ điện

Bánh xechủ động

Tuỳ theo sự phối hợp giữa động cơ nhiệt và động cơ điện mà có ba dạng hệthống kết nối sau đây được sử dụng.

- Kiểu lai nối nối tiếp: Động cơ điện truyền lực đến bánh xe, công việc duy nhất

của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ăc quyhoặc cung cấp cho động cơ điện Kiểu lai này được mô tả như ở hình 1- 5.

Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc quy và một sẽ dùngchạy động cơ điện.

Động cơ điện ở đây có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng)khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh

Ưu điểm: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải nên

giảm được ô nhiễm môi trường, động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt độngtối ưu, phù hợp với các loại ôtô Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạyđường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ăcquy Sơ đồ này có thể khôngcần hộp số.

Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như:

Kích thước và dung tích ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song, động cơ đốttrong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên dễbị quá tải.

Hình 1 – 5 Hệ thống lai nối tiếp.

- Kiểu lai song song: Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song.

Cả động cơ nhiệt và mô tơ điện cùng truyền lực tới trục bánh xe với mức độ tuỳtheo các điều kiện hoạt động khác nhau Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò

Bánh răng giảm tốcĐộng cơ nhiệt

Cơ cấu truyền động

Bộ chuyển đổi điện

Môtơ điệnẮc quyDòng cơ năng

Dòng điện năng

Bánh xechủ động

là nguồn năng lượng truyền mômen chính còn môtơ điện chỉ đóng vai trò trợ giúpkhi tăng tốc hoặc vượt dốc.

Ở hệ thống lai này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện cótính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chếđộ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó cóthể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắcquy Kiểu lai này được mô tả như ở hình 1- 6.

Hình 1 – 6 Hệ thống lai song song.

Ưu điểm: Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, mức

độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc quynhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp vàhỗn hợp.

Nhược điểm: Động cơ điện ( máy điện) cũng như bộ phận điều khiển mô tơ điện có

kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểulai nối tiếp Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao.

- Kiểu lai hỗn hợp :

Động cơ nhiệt

Bánh răng giảm tốcBộ phân chia

công suất

Bánh xechủ độngMôtơ điệnBộ chuyển đổi điện

Ắc quyDòng cơ năng

Dòng điện năng

Hình 1 – 7 Hệ thống lai hỗn hợp.

Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tốiđa các lợi ích được sinh ra Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bịphân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơnhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động Tuy nhiên xe có thể chạy êm dịuchỉ với một mình động cơ điện Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc chế tạo xehybrid Kiểu lai này được mô tả như ở hình 1 - 7.

Ưu và nhược điểm của 3 kiểu lai của hệ thống được so sánh ở bảng 2-2.Bảng 2 - 2 So sánh ưu nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống lai.

Kiểu lai

Sự cải tiến tiết kiệm nhiên liệu Sự thực hiện truyềnđộng

Sự dừngkhông táisinh

Lấy lạinănglượng

Hoạtđộng hiệusuất cao

hiệu suất Gia tốc

Công suấtphát racao liêntục

Nối tiếpSongsongHỗn hợpTuyệt vờiCao cấp hơnCó bất lợi`

1.3.2 Ô tô điện

Ôtô chạy điện về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối vớimôi trường không khí trong thành phố Nhưng ôtô chạy bằng năng lượng điện gặpphải khó khăn vấn đề cung cấp điện năng, nếu như tất cả các loại ôtô đều chạy bằngđiện thì ít hay nhiều còn phụ thuộc loại nhiên liệu dùng trong sản xuất điện năng Sovới nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi tính theo C02 tương đương trên 1Km lên90% đối với điện sản xuất bằng năng lượng nguyên tử, khoảng 20% khi sản xuấtđiện bằng nhiên liệu và gần như không có lợi gì khi sản xuất bằng than.

Về mặt kỹ thuật thì ôtô điện có hai nhược điểm quan trọng đó là năng lượngdữ trữ thấp (khoảng thấp hơn 100 lần so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền thống)và giá thành ban đầu cao hơn (30-40% cao hơn so với ôtô dùng động cơ nhiệt).Những chướng ngại khác cần được giải quyết để đưa ôtô chạy điện vào ứng dụngthực tế một cách đại trà là khả năng gia tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sưởi và điềuhòa không khí trong ôtô.

Nếu như sự thâm nhập những ôtô chạy bằng điện vào cuộc sống của nhânloại thay các loại ôtô chạy bằng động cơ nhiệt thì các loại động cơ nhiệt được xử lýô nhiễm triệt để với những thành tựu công nghệ hiện đại, dĩ nhiên bị biến mất vì thếmức độ có lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn ítcó lợi hơn khi thay ô tô cũ bằng ô tô mới dùng động cơ nhiệt hoàn thiện triệt để vềmặt ô nhiễm.

Về mặt xã hội ô tô chạy điện trong giai đoạn đầu sẽ có ảnh hưởng quan trọngđến vấn đề tâm lý xã hội Thật vậy, sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng như bánkính hoạt động của ôtô, trở ngại trong vấn đề nạp điện, khả năng sử dụng các dịchvụ tự phục vụ sẽ góp phần làm thay đổi thói quen của người dùng và dần dần làmthay đổi cách sống Mặt khác khi chuyển ôtô chạy bằng nhiên liệu truyền thốngsang ôtô chạy bằng điện hoàn toàn sẽ gây ra trở ngại về mặt bố trí các trạm nạp điệncho ăcquy Tuy nhiên những lợi ích mà xe chạy bằng điện mang lại cho xã hội làkhông nhỏ Vì vậy ô tô chạy bằng điện chắc chắn vẫn là sự lựa chọn số một củanhân loại vào những năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo nhữngsự cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ Hiện tại sự pháttriển của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn đề ônhiễm môi trường đô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở phụcvụ trong một thời gian ngắn

Ưu điểm rõ rệt nhất của các ô tô điện, đó là chúng không tạo ra sự ô nhiễmnhư các ô tô chạy bằng động cơ đốt trong.Tuy vậy, chúng vẫn ảnh hưởng xấu đếnmôi trường, ở một mức độ nào đó.Hiện nay, hầu hết điện năng chúng ta đang sửdụng hằng ngày, được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện chạy bằng nhiên liệu như

xăng, dầu và than đá Dĩ nhiên là những nhà máy này đang gây ô nhiễm cho môitrường sống Nhưng dẫu như vậy, chúng ta vẫn thắc mắc, muốn so sánh sự ô nhiễmdo các nhà máy nhiệt điện gây ra với sự ô nhiễm do tất cả các xe cơ giới chạy bằngđộng cơ đốt trong gây ra

Theo hiệp hội Ô Tô Điện của Canada (Electric Vehicle Association ofCanada – EVAC) thì ngay cả khi tất cả ô tô điện sử dụng nguồn điện từ các nhàmáy nhiệt điện, nó vẫn giúp cắt giảm gần một nửa tổng số khí thải CO2 trên trái đất.Với ô tô điện sử dụng nguồn “điện năng sạch” như từ nhà máy thủy điện, điệnnguyên tử, hay năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió, lượng khí CO2 thải raít hơn 1% tổng lượng khí thải mà các ô tô chạy bằng động cơ đốt trong sản xuất ranhư hiện nay Tóm lại, cho dù trong trường hợp tệ nhất - cách nào đó chúng ta vẫnlệ thuộc phần lớn vào các nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện năng – ô tô điện vẫn“sạch “ hơn so với ô tô chạy bằng xăng dầu.

1.3.3 Ô tô sử dụng nhiên liệu sinh học

Hiện nay ô tô sử dụng 3 dạng nhiên liệu phổ biến sản xuất từ sinh khối(biofuel) là methanol, ethanol, và biodiesel Không giống như xăng và dầu diesel,biofuels có chứa oxy.

- Methanol

Methanol là cồn từ gỗ (wood alcohol).Methanol không có hiệu suất nhiênliệu cao như xăng nên chỉ được dùng chủ yếu như tác chất chống đông (antifreeze),hoặc được sử dụng trong quá trình sản xuất một số hóa chất khác, nhưformaldehyde.

- Ethanol (hoặc là cồn ethyl)

Ethanol là nhiên liệu dạng lỏng, không màu, trong suốt, dễ cháy.Ethanolđược dùng như phụ gia cho xăng, với mục đích tăng chỉ số octan và giảm khí thảihiệu ứng nhà kính Ethanol tan trong nước và phân hủy sinh học được Ethanolđược sản xuất từ sinh khối có thành phần cellulose cao (như bắp), qua quá trình lênmen tại lò khô hoặc lò ướt.Tại cả hai lò này, bã men được sản xuất và cung cấp chogia súc tại các nông trại.

Hầu hết các loại động cơ thông thường có thể dùng xăng pha cồn với nồngđộ cồn tối đa là 24% Đối với các loại động cơ hiện đại nhất hiện nay, ví dụ nhưdạng động cơ FFV (flexible fuel vehicle), hỗn hợp "cồn pha xăng" với tỷ lệ cồn lênđến 85% (hay còn gọi là nhiên liệu E85) có thể được sử dụng Trên thế giới hiệnnay đã có các loại xe sử dụng E85 được sản xuất Brazil hiện nay là quốc gia cónhiều tham vọng nhất về việc sử dụng nhiên liệu động cơ từ nguồn gốc sinh họcnày.

Ethanol hẳn nhiên có tác động môi trường tích cực hơn rất nhiều so với xăngthông thường, trong cả phương diện cơ sở sản xuất và tiêu thụ (đốt trong độngcơ).Các nhà máy sản xuất Ethanol thải ra ít hơn các chất khí hiệu ứng nhà kính nhưCO2, CH4 Hỗn hợp xăng pha cồn 10%, hay còn gọi là E10, thải ra ít khí hiệu ứngnhà kính hơn xăng thông thường đến 26% Theo tính toán của ORNEL, sử dụng 1tấn nhiên liệu Ethanol sẽ giảm được 2,3 tấn CO2 và các khí thải độc hại khác

Brazil và Mỹ hiện là 2 hai quốc gia tiên phong về sản suất Ethanol ở quy môlớn, bỏ xa các nước còn lại như các nước thuộc Cộng đồng Châu Âu, Argentina,Kenya Sản lượng Ethanol trên thế giới hiệu nay là 20-21 tỷ lít/năm.Mỹ vẫn dẫnđầu về thị trường tiêu thụ, sau đó đến EU và Brazil Một số quốc gia khác cũngđang lên kế hoạch sản xuất nhiên liệu Ethanol ở qui mô nhỏ như Mexico, Ấn Độ,Colombia

- Dầu diesel sinh học (biodiesel)

Biodiesel là sản phẩm của quá trình kết hợp cồn (trong đó có ethanol) vớidầu chiết ra từ đậu nành, hạt nho, mỡ động vật, hoặc từ các nguồn sinh khối khác.Xăng sinh học được ký hiệu là “EX” (trong đó X là % thể tích của cồn sinh họctrong công thức pha trộn xăng sinh học) Ví dụ xăng sinh học “E5” là hỗn hợp nhiênliệu có 5% thể tích cồn sinh học + 95% thể tích của xăng truyền thống.

Nhiều hãng sản xuất ôtô lớn trên thế giới như Honda, Toyota, Huyndai,BMW, Ford, … cho phép các sản phẩm ôtô xuất xưởng đều sử dụng được xăng sinhhọc tới mức E10 mà không cần hoán cải động cơ.Hiện nay Brazil đang là nước mà90% các ô tô mới đã được lắp thiết bị sử dụng xăng ethanol.

1.3.4 Ô tô sử dụng năng lượng thay thế - Ôtô sử dụng pin nhiên liệu

Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ôtôtrong tương lai là pin nhiên liệu Pin nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trựctiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng Pin nhiên liệu trước đây chỉ đượcnghiên cứu để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhưng ngày nay pin nhiênliệu đã bước vào giai đoạn thương mại hóa để cung cấp năng lượng cho ôtô Dokhông có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pile nhiên liệu là điện,nhiệt và hơi nước Vì vậy, có thể nói ôtô hoạt động bằng pin nhiên liệu là ôtô sạchtuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả Ôtô chạy bằng pin nhiênliệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen Khó khăn vì vậy liên quan đếnlưu trữ hydro dưới áp suất cao Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trênxe để sử dụng cho pile nhiên liệu nhưng hệ thống như vậy rất cồng kềnh và phứctạp Tuy nhiên ngày nay người ta đã thành công trong chế tạo các loại pile nhiên

Mặt trời

liệu có hiệu suất cao và giá thành phù hợp nhưng việc áp dụng phương án này trênxe vẫn còn xa so với hiện thực vì so với các phương án làm giảm ô nhiễm khác, pilenhiên liệu chạy ôtô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”

Ngày nay người ta thấy rằng nếu sử dụng pin nhiên liệu để chạy ôtô thì giáthành đắt hơn chạy bằng diesel khoảng 30%.

- Ô tô sử dụng năng lượng mặt trời (nlmt).Ưu điểm:

+ Ô tô năng lượng mặt trời được xếp vào dạng ô tô sạch.+ Hoạt động rất êm, hiệu suất cao, ít bảo trì, bảo dưỡng.

+ Năng lượng mặt trời là vô tận và quá trình sản sinh ra nó không gây ônhiễm.

Nhược điểm:

+ Giá thành cao

+ Khả năng gia tốc của ô tô bị hạn chế.

+ Cơ sở hạ tầng cho ô tô năng lượng mặt trời vẫn chưa có.

+ Không chủ động được năng lượng mặt trời trong việc sử dụng, phụ thuộcđiều kiện thời tiết.

+ Hiệu suất của pin mặt trời thấp

Nguyên lý cơ bản của xe sử dụng năng lượng mặt trời:

Xe năng lượng mặt trời là xe điện với nguồn điện được cung cấp từ pinquang điện qua hấp thu ánh sáng mặt trời và tạo ra dòng điện Sơ đồ nguyên lý xeđiện mặt trời gồm: động cơ điện, bộ điều khiển motor bằng điện tử (ElectronicControl Module - ECM), tấm pin mặt trời, bộ điều khiển sạc, bộ nguồn (bình điện),hệ thống cáp, vỏ xe, khung xe, nước mát xe, dầu bôi trơn, hệ phanh tái sinh, phanhcơ khí, hệ thống treo, lái và bộ chuyển đổi điện quang.

19

Bộ pin Điều khiển Motor

Bánh xechủ độngEBOOKBKMT.COM

Hình 1 - 8 Sơ đồ hệ thống truyền động sử dụng NLMT.

Động cơ điện: Cung cấp mô men cho bánh xe chủ động Có hai loại động cơ điện

(motor) thông dụng sử dụng trên xe NMLT: Động cơ xoay chiều (AC) và độngcơ một chiều (DC) Động cơ DC dễ điều khiển và rẻ hơn, nhưng kích thước vàtrọng lượng lớn hơn động cơ AC Động cơ AC thường đạt được hiệu suất cao vàphạm vi hoạt động rộng, nhưng các mạch điện tử phức tạp và giá thành cao hơn.

Bình điện(Ắc quy): Bình điện của xe NLMT phải có mật độ năng lượng cao, năng

lượng cung cấp ổn định cho động cơ điện với đặc tính phóng điện lớn, đảm bảo tốtviệc tăng tốc và khả năng leo dốc của xe Bình điện xe NLMT phải có tuổi thọ cao,ít bảo trì, bảo dưỡng và có độ an toàn cơ học cao Ngoài ra, loại bình điện này phảicó khả năng tái chế theo các tiêu chuẩn về môi trường Hiện nay có các loại: Ắc quyaxít chì, Ắc quy NiMH, Ắc quy Li-ion, Ắc quy Li-Polyme Khi chọn bình điện cầnxét đến các đặc tính quan hệ giữa năng lượng và công suất, sự thay đổi điện trở nộitheo nhiệt độ, khả năng xả dòng xung và đặc tính nạp, xả.

Pin mặt trời: Là loại pin phát sinh điện áp khi được chiếu sáng, chủ yếu là pin Silic

hoặc Selen Hiệu suất của pin quang áp hiện nay khoảng (3 – 17)% Pin Năng lượngmặt trời là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod, dưới sự hiện diện của ánh sángmặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được Sự chuyển đổi này gọi là hiệuứng quang điện Pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất là loại đa tinh thể silicon.Khi để trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời, mộtpin silic có đường kính 6 cm có thể sảnxuất dòng điện khoảng 0,5 ampe ở 0,5 volt.

Hình 1 – 9 Sơ đồ mạch nạp điện bình ắc quy

Bộ điều khiển motor bằng điện tử: Để đảm bảo cho xe hoạt động cần có mạch điều

khiển động cơ điện Mạch này có chức năng: Cấp dòng điều khiển động cơ điệnchuyển động theo tốc độ mong muốn, đảm bảo đổi chiều động cơ điện cho trườnghợp lùi xe, đảm bảo tương quan vận tốc của 2 bánh xe chủ động trong và ngoài khixe quay vòng.

Hình 1 – 10 Mạch điều khiển động cơ điện

Bộ chuyển đổi điện quang: Là một quy trình điện phân, dòng điện phát ra bằng

cách sử dụng năng lượng mặt trời để phân ly nước thành Hydro va Oxy Quy trìnhthông dụng nhất là sử dụng một chuổi các pin nối tiếp nhau, mỗi pin là một cặpbán dẫn quang điện được nhúng trong dung dịch điện phân và được phân cáchbằng một màng ngăn Màng ngăn này cho phép các ion truyền qua nhưng lại ngăncác khí trộn với nhau.Hệ thống này có hiệu suất tối đa khoảng 8 - 12%.

Hình 1 – 11 Pin chuyển đổi điện quang

2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

2.1 Các yêu cầu cơ bản đối với xe thiết kế

+ Đảm bảo yêu cầu cơ bản đối với ô tô: khả năng mang tải, khả năng gia tốc,giảm tốc, dừng, khởi động dễ dàng, khả năng quay vòng, khả năng vượt dốc (trong1 giới hạn nào đó), độ ổn định.

+ Thuân lợi cho bố trí hệ thống truyền lực, sàn xe thấp, mở rộng tầm nhìncủa người lái, không gian tiện nghi, thoáng mát, thuân lợi cho việc lên xuống, trọnglượng kết cấu nhỏ

+ Ngoài ra, cần phải đảm bảo được an toàn giao thông, sự tiện nghi thoải máicho người sử dụng và có mức tiêu hao năng lượng thấp

2.2 Phân tích lựa chọn các thông số ban đầu

- Tải trọng : Xe hybrid thiết kế thuộc dạng xe du lịch, tải trọng của xe được tính dựa

vào số hành khách mà xe có thể chở được Xe thiết kế là loại xe 4 chỗ, có thể chởtối đa 4 người Ước lượng khối lượng ban đầu của 4 người là 280kg Tải trọng củaxe bao gồm tải trọng khung, vỏ, động cơ điện, nhiệt, tấm pin năng lượng mặt trời,các bánh xe, cầu, hệ thống treo, lái, phanh ước lượng khoảng 290kg và 10kg chohành lí của hành khách.

- Vận tốc: Xe thiết kế với mục đích là tham quan du lịch do đó mà ta lựa chọn vận

tốc phải đảm bảo cho du khách có thể tận hưởng được cảnh quan khi đi trên xe, dođó ban đầu ta chọn vận tốc xe như sau.

+ Vận tốc cực đại của xe thiết kế : Vmax 30km/h + Vận tốc nhỏ nhất của xe: Vmin = 5km/h

- Điều kiện đường: Với mục đích tham quan du lịch do đó mà xe chạy trong thành

phố hay các khu resort, các đường ven biển, khuôn viên các công ty, trường họcrộng lớn nên chọn loại đường xe chạy là đường nhựa tốt, với các hệ số như sau:

+ Hệ số cản lăn: 0,015+ Hệ số bám: 0,7

+ Độ dốc lớn nhất: 10%

- Động cơ điện và nhiệt: Trên cơ sở tính toán sơ bộ công suất động cơ cần thiết đối

với điều kiện ban đầu về tải trọng và vận tốc xe ta có các thông số sơ bộ như sau:+ Động cơ điện: 1800W sử dụng ắc qui: 48V - 100Ah

+ Động cơ nhiệt: dung tích xy lanh: 110 cm3

- Hệ thống năng lượng và nhiên liệu

Thông qua việc tính chọn công suất cần thiết cho xe thiết kế và lựa chọnđộng cơ điển, ta lựa chọn công suất Pin năng lượng mặt trời và ắc quy sao cho nó cóthể cung cấp đầy đủ năng lượng cho mục đích di chuyển của xe Từ đó ta chọn Pinnăng lượng mặt trời công suất 240wp và bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời và ắcqui 12V – 100Ah

- Hệ thống truyền lực:

+ Công thức bánh xe: 4x2

+ Kiểu truyền lực: Truyền động xích (đối với động cơ điện và động cơ nhiệt)+ Hộp số: Do động cơ nhiệt chỉ là nguồn động lực phụ do đó để đơn giản tathiết kế 1 số tiến và 1 số lùi.

+ Chọn phương án dẫn động là thông qua truyền lực chính và vi sai ở cầusau Phương án này dễ bố trí, lại có nhiều ưu điểm ( Phân tích ở phần thiết kế hệthống truyền lực).

- Hệ thống phanh:

+ Kiểu loại cơ cấu phanh trước/sau: đĩa/đĩa.+ Phanh dừng: đĩa, tác động lên cơ cấu phanh sau.

- Hệ thống treo: Ban đầu ta chọn loại treo độc lập cho cả cầu trước và sau Trong

quá trình tính toán thiết kế sẽ phân tích và thiết kế sau đó sẽ chọn loại treo phù hợpnhất.

- Hệ thống lái: Có nhiều kiểu hệ thống lái, tuy nhiên với mục đích sử dụng và chế

độ di chuyển tốc độ thấp nên ta có thể lựa chọn lại cơ cấu lái thanh răng – bánhrăng Vì nó có ưu điểm là đơn giản, giá thành rẻ và hoạt động khá ổn định.

- Hệ thống điện và các thiết bị:

+ Các loại đèn: pha, xi nhan, phanh… đảm bảo cho quá trình di chuyển,chuyển hướng của xe, các đèn báo hiệu.

+ Còi theo quy định của luật giao thông

+ Các công tắc điều khiển hệ thống: công tắc khởi động, công tắc đèn, côngtắc còi…

- Chọn chassis và hình dáng vỏ xe: Được phân tích cụ thể trong phần thiết kế

khung – vỏ, ban đầu ta chọn như sau:

+ Chassis kiểu: Giới hạn là loại khung dùng cho ô tô du lịch

+ Hình dáng vỏ kiểu hở, có mái che ở trên là các tấm Pin năng lượng mặttrời.

3 Thiết kế khung - vỏ

3.1 Tổng quan về khung - vỏ

3.1.1 Tổng quan về khung xe- Công dụng của khung

Khung xe trước tiên là dùng để tạo nên độ cứng vững cho xe, đảm bảo antoàn cho người trên xe, các tải trọng trên xe, các phần tử khác trên xe.

Khung xe còn là khuôn để định vị và lắp các hệ thống trên xe như động cơ,hộp số, hệ thống truyền lực, vi sai và bộ phận treo

Một vai trò nữa đó là dùng để định hình và lắp vỏ xe tạo nên tính thẩm mĩcho xe.

- Yêu cầu đối với khung xe

Trong quá trình làm việc xe tải phải chịu tải trọng rất lớn từ mặt đường tácdụng lên và cả trọng lượng của hàng trên xe Khung ô tô là phần tử chịu tải dùng đểđỡ và bắt chặt động cơ, các cụm của hệ thống truyền lực, đồng thời nó là nơi chịutoàn bộ tải trọng của xe, những thay đổi từ mặt đường lên xe khi xe chuyển động,tác động của lực cản khí động, lực quán tính, lực phanh và các lực do va chạm Domục đích sử dụng, do chế độ khai thác và tải trọng của ô tô rất đa dạng và phức tạpnên khung ô tô phải có kết cấu hợp lý, hình dạng thích hợp để có thể bố trí lắp đặtcác cụm, hệ thống, thiết bị khác trên xe, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu cơ bảnvề độ cứng vững, độ bền Để đảm bảo tính cứng vững và độ an toàn tuyệt đối chohành khách, cho các chi tiết trên xe đặc biệt là khi có tai nạn xảy ra Vì thế kết cấukhung đòi hỏi các yêu cầu sau:

+ Độ cứng vững cao, đồ bền cao cùng với thời gian phục vụ của xe+ Kết cấu gọn nhẹ, dể bố trí các chi tiết, cụm chi tiết của xe

+ Đảm bảo hành trình hoạt động của hệ thống treo

+ Kết cấu hợp lí để hạ thấp trọng tâm của xe

3.1.2 Tổng quan về vỏ xe- Công dụng vỏ xe

Vỏ xe là chi tiết tạo nên tính thẩm mĩ cho xe Nó đóng vai trò vô cùng quantrong trong quá trình thiết kế và hoàn thành một chiếc xe Không những để tạo tínhthẩm mĩ cho xe, vỏ xe còn giúp bảo vệ những chi tiết bên trong xe như động cơ, ắcquy, bộ điều khiển khỏi những tác động bên ngoài và đặc biệt là bảo vệ người ngồitrong xe.

- yêu cầu đối với vỏ xe

Vỏ xe thiết kế phải mang tính thẩm mĩ cao và phù hợp với mục đích sử dụng,công nghệ chế tạo đơn giản, dể dàng trong quá trình lắp ráp, khối lượng nhẹ và đảmbảo độ bền với thời gian phục vụ của xe.

3.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khung

3.2.1 Phân tích, chọn phương án thiết kế

Trên cơ sở phân tích và chọn phương án thiết kế ban đầu là loại xe du lịchdùng chủ yếu cho mục đích tham quan của khách với tốc độ thấp( khoảng 25 km/h),được thiết kế 4 chỗ Căn cứ vào đó ta có thể giới hạn các loại khung có thể dùng đểlàm cơ sở tham khảo cho việc thiết kế Các loại khung đó bao gồm:

+ Khung chịu lực tất cả,+ Khung và vỏ cùng chịu lực,+ Vỏ chịu lực tất cả.

Cụ thể như sau:

- Khung chịu lực tất cả: Vỏ nối với khung bằng các khớp nối mềm, độ cứng của

khung rất lớn so với độ cứng của vỏ, do đó vỏ không chịu tác dụng của ngoại lựckhi khung bị biến dạng Thông thường loại khung chịu lực tất cả được áp dụng choxe tải, xe khách, xe du lịch

Hình 3- 1 Loại khung ô tô chịu lực tất cả.

- Khung và vỏ cùng chịu lực: Vỏ và khung nối cứng với nhau bằng đinh tán hoặc

bằng bulông, như thế khung và vỏ chịu tất cả tải trọng.

Hình 3 - 2 Loại khung và vỏ cùng chịu lực tác dụng

- Vỏ chịu lực tất cả (không có khung): Loại vỏ chịu lực tất cả, thường áp dụng cho

xe khách và xe con nhằm giảm trọng lượng của xe (có thể giảm được 20  25%trọng lượng so với xe cùng loại có khung).

Hình 3 – 3 Loại vỏ chịu tất cả lực tác dụng

Trong các loại khung ở trên thì loại vỏ chịu lực tuy có ưu điểmlà khối lượng nhỏ và độ cứng vững cao hơn các loại còn lại Tuy nhiên, công nghệchế tạo loại này rất phức tạp nên giá thành rất cao và chỉ được sử dụng cho các xedu lịch hiện đại.

Loại khung và vỏ cùng chịu lực tuy có kết cấu rất vững chắc, có độ bền vàtuổi thọ cao, đảm bảo tính an toàn cho người và thiết bị trên ô tô Tuy nhiên, loại vỏnày có cấu tạo rất phức tạp, có khối lượng khá lớn, loại khung này phù hợp với sảnxuất hang loạt, sau thời gian hoạt động khó bảo trì và thay thế sữa chữa các hệthống thiết bị trên ô tô Loại khung vỏ này phù hợp với các loại xe tải, xe con yêucầu tính an toàn cao, các xe hoạt động ở các điều kiện đặc biệt

Loại khung chịu tất cả lực tác dụng là loại khung có nhiều ưu điểm như tínhcơ động cao, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc chế tạo cũng đơn giản ( Có thể giacông bằng tay dùng cho loại sản xuất đơn chiếc), bên cạnh đó việc chế tạo theo loạikhung này cho phép thiết kế vỏ dể dàng hơn và linh hoạt hơn trong các phương ánbố trí và lắp đặt các chi tiết, cụm chi tiết trên xe.

Đối với xe ta thiết kế là loại xe du lịch 4 chỗ tốc độ thấp, việc thiết kế chếtạo khung tuy không đòi hỏi nhiều yêu cầu khắt khe như việc chế tạo khung các loạiô tô có vận tốc lớn khác, tuy nhiên củng cần đáp ứng được các yêu cầu cơ bản như:Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có thể gia công bằng tay, đảm bảo đồ bền và yêu cầulàm việc cùng với xe, dể lắp đặt và bố trí các cụm chi tiết và thiết kế vỏ xe Dựa trênviệc phân tích ưu điểm củng như nhược điểm của các loại trên, ban đầu ta chọn loại

khung chịu lực tất cả để thiết kế cho xe.

Hình 3 - 4: Loại khung ô tô chịu lực tất cả dùng cho xe thiết kế.

3.2.2 Phân tích chọn loại khung thiết kế cho xe

Sau khi lựa chọn được phương án thiết kế khung là loại khung chiu lực thì tađiểm qua một số loại khung thuộc loại khung chịu lực sử dụng trên các xe thể thao,xe con, xe du lịch, trên cơ sở đó kết hợp với điều kiện thực tế để chọn loại khungkhung thích hợp.

- Khung chịu lực loại dầm dọc ở hai bên

a) b)Hình 3 – 5 Hình dáng khung có dầm dọc ở hai bên a)

b)

1,7: xà dọc; 2,3,4,5,6 : xà ngang

Đặc điểm của loại khung này là cấu tạo chủ yếu của nó là 2 dầm dọc.Các xàdọc và xà ngang được chế tạo bằng thép và được nối với nhau bằng mối ghép đinhtán hạn hữu nối với mối ghép hàn.

Tiết diện các xà ngang, hình dáng và khoảng cách củng như kiểu chọn loạibố trí xà ngang phụ thuộc vào chế độ tải trọng đặt lên khung, việc bố trí các hệthống như động cơ, hộp số gắn lên chúng Vật liệu chế tạo thanh xà ngang thườngdùng là các loại thép các bon thấp và trung bình như 20, 25, 30T

Các xà dọc thì người ta có thể dùng lọai tiết diện hình ống, hộp, hình chữ C Trongsố đó thì loại thép dập chữ C là loại được dùng phổ biến nhất Bên cạnh đó để giảmtrọng tâm của xe, thì người ta uốn xà dọc vòng lên ở vị trí đở các cầu xe.

Ngoài ra thì trên xà dọc người ta có thể khoan nhiều lỗ nhằm mục đích nốivới vỏ xe hay các cụm khác bằng bulong, đinh tán Ngoài ra người ta còn để nhiềulỗ trống để khung chịu ứng suất đều.

Ưu điểm: Khung gầm lọai này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp, có

giá thành rẻ, phù hợp với sản xuất đơn chiếc, dễ bảo dưỡng sữa chữa.

Nhược điểm: Vì có cấu trúc 2 chiều nên độ cứng xoắn thấp hơn hẳn so với

các loại khung gầm khác, đặc biệt là khi chịu tác động của trọng tải đứng hoặc xócnảy lên.

Ngày nay nhiều loại ô tô dùng loại khung này từ xe du lịch, khách đến xe tải.

- Khung chịu lực loại dầm dọc ở giữa

Đặc điểm của lọa khung gầm hình xương sống là rất đơn giản: Củng như loạikhung có cấu trúc hai dầm dọc, loại khung này các xà ngang và xà dọc được chế tạotừ thép Xà dọc là một xương sống có tiết diện hình ống rắn chắc (thường cắt hìnhchữ nhật).Các xà ngang được ghép vào dầm dọc ở giữa bằng mối ghép hàn và mốighép đinh tán.Việc bố trí các xà ngang về số lượng, tiết diện và khoảng cách nó còntùy thuộc vào việc ta chọn bố trí các cụm như động cơ, hộp số, ghế ngồi trên khung.Vật liệu chế tạo thanh xà ngang thường dùng là các loại thép các bon thấp và trungbình như 20, 25, 30T

Hình 3 - 7 Hình dáng khung gầm hình xương sống

Ưu điểm:Thích hợp cho dòng xe thể thao loại nhỏ Dễ chế tạo bằng tay kéo

theo chi phí thấp đối với các dây chuyền sản xuất qui mô nhỏ Cấu trúc đơn giảngiúp giảm chi phí Tiết kiệm không gian hơn cả loại khung gầm liền khối.

Nhược điểm:Không phù hợp với dòng xe thể thao high-end Khung gầm

xương sống không thể bảo vệ người lái trong các vụ va chạm Do đó, nó cần đi kèmcác thiết bị bù khác trong thân xe Không tiết kiệm chi phí nếu sản xuất hàng loạt.Chế tạo đơn chiếc hoạc bằng tay khó khăn Loại khung gầm này có thể ứng dụngcho dòng xe thể thao loại nhỏ nhưng không thích hợp với loại ô tô lớn Loại khunggầm này có thể ứng dụng cho dòng xe thể thao loại nhỏ nhưng không thích hợp vớiloại ô tô lớn

Các loại xe sử dụng khung gầm hình xương sống: Lotus Espirit, Elan Mk II, TVRvà Marcos

- Khung chịu lực loại hỗn hợp( hay hình chữ X)

Loại khung này là kết hợp được nhiều ưu điểm của hai loại khung trên.

Hình 3 - 8 Hình dáng khung gầm hình chữ X

Tuy có kết cấu khác với hai loại khung trên, tuy nhiên loại khung có kết cấuhình chữ X củng có những đặc điểm tương tự như hai loại khung trên.Các xà dọc vàxà ngang được chế tạo bằng thép và được nối với nhau bằng mối ghép đinh tán hạnhữu nối với mối ghép hàn.

Tiết diện các xà ngang, hình dáng và khoảng cách củng như kiểu chọn loạibố trí xà ngang phụ thuộc vào chế độ tải trọng đặt lên khung, việc bố trí các hệthống như động cơ, hộp số gắn lên chúng Vật liệu chế tạo thanh xà ngang thườngdùng là các loại thép các bon thấp và trung bình như 20, 25, 30T

Các xà dọc thì người ta có thể dùng lọai tiết diện hình ống, hộp, hình chữ C Trongsố đó thì loại thép dập chữ C là loại được dùng phổ biến nhất Bên cạnh đó để giảmtrọng tâm của xe, thì người ta uốn xà dọc vòng lên ở vị trí đở các cầu xe.

Ưu điểm:Có độ cứng vững tốt, chịu được độ xoắn cao, dễ bố trí các hệ thống

cũng như thiết bị, đảm bảo tính an toàn cao cho các hệ thống và thiết bị trên ô tô.

Nhược điểm: có khối lượng lớn, chế tạo phức tạp, giá thành đắt và chỉ phù

hợp với sản xuất hang loạt.

Với tất cả các phân tích ở trên Để thiết kế phù hợp với điều kiện tải trọngnhỏ, tốc độ thấp, chủ yếu phục vụ khách du lịch tham quan, vận hành trong thànhphố, phục vụ các khu du lịch, bên cạnh đó công nghệ chế tạo ở Việt Nam còn hạn

chế, để thuận lợ trong việc bố trí các hệ thống trên xe do đó mà ta chọn loại khungvới hai dầm dọc chịu lực chính ở hai bên và các dầm ngang trên nền 2 dầmdọc Các kích thước B, H được xác định trong quá trình phân tích tính chọn kích

Hình 2 - 9 Hình dạng sơ bộ khung xe thiết kế

Kích thước B, H được xác định trên cơ sở đảm bảo độ cứng vững cho khungxe, điều này sẽ được phân tích cụ thể trong phần xác định kích thước khung - vỏ.

3.3 Phân tích lựa chọn hình dáng vỏ

Hình dáng vỏ xe là điều đầu tiên đập vào mắt người sử dụng xe Do đó thiếtkế hình dáng vỏ là điều không hề đơn giản Thiết kế và lựa chọn hình dáng vỏ xe tacó thể phân tích theo các vấn đề như sau:

3.3.1 Theo khí động học

Theo lý thuyết thì khi chuyển động, ôtô phải khắc phục nhiều loại lực cản:lực cản lăn, lực quán tính, lực ma sát và nhất là lực cản của gió khi xe lao như bayvề phía trước.

Hình 3 -10 Khí động học vỏ ô tô

Lực cản lăn liên quan đến chất lượng mặt đường, chất lượng lốp Lực quántính liên quan đến khối lượng và gia tốc của xe Lực ma sát liên quan đến vật liệu,công nghệ chế tạo và dầu mỡ bôi trơn Còn lực cản của gió lại liên quan đến hìnhdạng khí động học và tốc độ của xe Đây cũng là loại lực cản phức tạp nhất khinghiên cứu về các loại lực cản tác dụng lên ô tô, lực này được xem như là lực cảnkhí động học.được tạo ra bởi kết quả của hình dạng cản, sự ma sát của không khívới bề mặt xe và lực nâng xe làm sự thay đổi hệ số bám của xe với mặt đường(thànhphần này gây ảnh hưởng khi vận tốc lớn).

Hình dạng cản: Sự chuyển động của xe đẩy không khí phía trước nó, tuynhiên, không khí không thể dịch chuyển ra khỏi phía đó ngay lập tức và áp suất củakhông khí do đó tăng lên trở thành khí có áp suất cao Đồng thời, không khí phíasau xe không thể điền đầy khoảng trống bên trái ngay bởi sự dịch chuyển về phíatrước của xe, nó tạo ra vùng khí có áp suất thấp Do đó, sự chuyển động của xe tạora 2 vùng áp suất đối lập nhau bởi việc đẩy và kéo không khí ra sau được thể hiện ởhình dưới:

Hình 3 - 11 Hình dạng cản khí động học của xe

Kết quả hình dạng lực trên xe là hình dạng cả khí động học xe ô tô và nóđược quyết định bởi hình dạng hình học thân xe xe ô tô thiết kế.

Sự ma sát bề mặt: Không khí gần bề mặt của xe hầu như di chuyển với tốcđộ của xe trong khi không khí ở ngoài xe gần như được giữ nguyên Các phân tử khídi chuyển với khoảng tốc độ rộng Sự khác biệt giữa hai dòng khí tạo ra sự ma sát làkết của của thành phần gây ra lực cản khí động.

Lực nâng: Theo lý thuyết khí động học, khi xe chạy, luồng không khí phíatrên mui xe di chuyển với quãng đường dài hơn luồng không khí phía bên dưới gầmxe, phía trước nhanh hơn phía sau nên theo nguyên lý Bernoulli, vận tốc khác nhaucủa dòng khí sẽ phát sinh chênh lệch áp suất tạo nên lực nâng xe lên làm giảm sứcbám mặt đường của lốp.

Cũng như lực cản, lực nâng tỷ lệ với diện tích mặt sàn xe, với bình phương vận tốcvà hệ số nâng (Cl) – hệ số này phụ thuộc hình dạng của xe Ở tốc độ cao, lực nângcó thể tăng quá mức và gây ảnh hưởng rất xấu đến sự chuyển động của xe Lựcnâng tập trung chủ yếu ở phía sau, nếu lực nâng quá lớn, các bánh xe phía sau sẽ bịtrượt, và như vậy rất nguy hiểm, nhất là khi xe chạy ở tốc độ cao hơn 200km/giờ Hiệu suất khí động học của xe được xác định bởi hệ số cản CD (một số sách ởViệt Nam ký hiệu là K) Hệ số cản là một thông số phụ thuộc vào diện tích cảnchính diện, nó cho thấy sự ảnh hưởng của hình dạng vật thể tới lực cản khí động.Hình dạng có hiệu suất khí động tốt nhất là hình dạng một giọt nước đang rơi, hệ sốcản CD của nó là 0,05 Một kiểu xe thông thường có hệ số cản vào khoảng 0,3 Lựccản gió của xe tỷ lệ với hệ số cản không khí, diện tích cản chính diện và bìnhphương vận tốc xe

F=KFvo ^2

[3.1]Trong đó:

+ K: Hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào hình dạng ô tô và chất lượngbề mặt của nó, phụ thuộc mật độ không khí Ns2/m4,

+ F: Diện tích cản chính diện của ô tô máy kéo, m2, + vo: Vận tốc tương đối của ô tô và không khí, m/s.

Bảng 3.1 – Thông số hệ số cản theo các loại hình dạng thân xe khác nhau

Xe tải chở người

(>4 chỗ ngồi) 0,5 – 0,7

+ Diện tích bề mặt cản phía trước: 1.7*1.2= 2,04 m2

+ Vận tốc xe tối đa: VMax= 30 km/h = 8,333 m/s (vận tốc thiết kế) + Vận tốc gió: Vw = 4 m/s

Lúc đó ta có lực cản khí động sẽ là:

F=KF(V −Vw)2=0 4∗2 04∗(8 333−4)2=15 32 N [3.2] Ta có thể thấy là lực cản rất nhỏ trong điều kiện xe đi ở tốc độ thấp với mật

độ không khí trong lành, do đó, khi tính toán ô tô trong đồ án này ta có thể bỏ quakhí động học Tuy nhiên, để phát triển trong tương lai với các tính năng tăng tốc,hoặc chạy được trong điều kiện gió lớn thì việc tính toán khí động học và thiết kếkiểu dáng cho xe ngay từ bây giờ là điều cần thiết

Với tốc độ chậm và mục đích xe thiết kế là tham quan du lịch thì tính toánthiết kế vỏ theo khí động học thật sự không cần thiết Tuy nhiên đưa ra vấn đề khíđộng học ở đây là nhằm thấy rỏ vai trò của nó khi mà phát triển xe vơi tốc độ caohơn trong tương lai Theo phân tích khí động học trên lựa chọn hình dáng ô tô kiểugiọt nước là phù hợp nhất và nó mang lại nhiều lợi ích.

3.3.2 Theo mục đích sử dụng

Dựa vào việc phân tích các mẫu ô tô con, ô tô điện, ô tô hybris đã có sẵntrên thị trường chỉ ra ưu nhược điểm của từng loại sau đó đánh giá so sánh với điềukiện của xe thiết kế, mục đích sử dụng để chọn kiểu dáng thích hợp nhất đồng thờikết hợp với những giải pháp để giải quyết các vấn đề cho các hệ thống của ô tô.

Khi phân tích lựa chọn hình dáng mẫu ô tô thiết cần chú ý tới hai vấn đề:quan hệ hình dáng vỏ ô tô chọn theo mục đích sử dụng và hình dáng mẫu ô tô theomối quan hệ giữa khung với vỏ.

Vỏ ô tô là một phần của ô tô dùng để bố trí người và hàng hóa theo mụcđích vận chuyển Hình dáng của vỏ ô tô còn phụ thuộc: mục đích sử dụng, điều kiệnsử dụng: đường bằng, đường có địa hình phức tạp, kiểu dáng xe đua, thể thao

Hình 3 - 12 Các mẫu ô tô du lịch 4 chổ ngồi trên thị trường

Ô tô thiết kế là ô tô du lịch có bốn chỗ ngồi và bố trí khoảng 10Kg hành lý,nên thông thường bố trí có hai hàng ghế, xe được thiết kế vỏ hở để đảm bảo độthông thoáng và dể dàng quan sát

3.3.3 Theo mối quan hệ giữa khung và vỏ

Theo quan điểm thiết kế chúng ta phân biệt vỏ xe dựa theo mối liên kết giữavỏ xe và khung bệ ra làm ba loại: Vỏ xe không chịu tải(khung chịu tải), vỏ và khungxe cùng chịu tải, vỏ chịu tải(khung không chịu tải)

- Vỏ xe không chịu tải:

Hình 3 - 13 Kiểu vỏ xe không chịu tải

Trong trường hợp này vỏ xe không chịu tác dụng của các lực và mô men tácdụng từ đường, thậm chí kể cả các nội lực và mô men từ hệ thống truyền lực, hệthống treo, khung bệ mang theo các bộ phận điều khiển và truyền động vào vỏ xe

Loại này vỏ xe và khung được nối đàn hồi với nhau, gây ra sự dịch chuyểngiữa vỏ xe và khung bệ từ đó gây ra tải trọng.

Vỏ xe loại không chịu tải ngày nay được sử dụng nhiều ở các loại xe tải, xekéo moóc và bán moóc, du lịch loại lớn, hạn chế dùng cho loại xe du lịch vì làmtăng khối lượng của xe.

- Vỏ xe chịu tải:

Có thể chia làm hai loại: vỏ xe chịu bán tải và vỏ xe chịu toàn tải Nếu khungvà vỏ xe được nối cứng với nhau nhưng có thể tháo ra được, vỏ và khung cùng chịucác tải trọng tĩnh và tải trọng động phát sinh trong quá trình chuyển động gọi là vỏxe chịu bán tải.

Hình 3 – 14 Vỏ xe dạng chịu nữa tải

Nếu nối cứng vỏ xe loại bán tải bằng liên kết (không tháo được) thì vỏ xe đó gọi làvỏ xe chịu lực hoàn toàn.

Vỏ xe chịu tải không có khung bệ riêng và hệ thống truyền lực cùng với cácbộ phận còn lại của chúng (hệ thống lái, cầu xe) được gắn với vỏ xe trực tiếp hoặcqua mối liên kết trung gian

Hình 3 – 15 Vỏ xe chịu tải

Điểm cơ bản của vỏ xe chịu tải là sử dụng kết cấu như một bộ phận chịu tảikhông chỉ riêng đối với các hệ thống truyền lực mà cả những tải trọng xuất hiệntrong quá trình chuyển động.

Ưu điểm: 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.

tài Với mục đích là tham quan du lịch, trên cơ sở phân tích thì ta chọn vỏ xe là loạivỏ hở Chọn vỏ hở vì xe thiết kế cho mục đích là tham quan du lịch với tốc độ thấpdo đó mà chọn vỏ hở sẽ đảm bảo được yếu tố về tầm quan sát cảnh quan, về độthông thoáng và cảm giác thoải mái Theo quan hệ giữa khung - vỏ, khung ta lựachọn là loại khung chịu hoàn toàn tải trọng do đó mà vỏ ở đây là loại vỏ xe khôngchịu tải.

Với những phân tích như vậy ta có có hình dáng ban đầu của xe như sau :

3.4 Tính toán thiết kế khung

Trên cơ sở yêu cầu và mục đích sử dụng của xe thiết kế Căn cứ trên việcphân tích và chọn ra phương án thiết kế như trên Trên cơ sở xác định sơ bộ cáckích thước của các chi tiết, cụm chi tiết cần bố trí trên khung như Accu, động cơđiện, động cơ nhiệt, số chổ ngồi ta xác định kích thước sơ bộ của khung cùng vớiđó là số dầm ngang và các dầm phụ Sau đây ta sẻ đi vào cụ thể việc phân tích vàxác định kích thước cơ bản khung.

3.4.1 Phân tích bố trí chung

Bố trí các hệ thống, thiết bị trên ô tô đóng vai trò quan trong trong việc giảiquyết bài toán cân bằng trên xe, kết cấu và tính năng động học của xe.

Bố trí hợp lí sẽ giúp cho xe có kết cấu gọn nhẹ, độ cứng vững cao, tính độnghọc tốt hơn, giảm được rung khi vận hành

Bố trí các chi tiết, cụm chi tiết còn quyết định đến kích thước và hình dángcủa ô tô Với ô tô thiết kế là ô tô du lịch bốn chỗ, chủ yếu phục vụ cho khách du lịchtham quan ở thành thị, các khu du lịch, resort Khi bố trí các hệ thống lên chasisphải tính toán kỹ phân bố tải trọng tác dụng lên ô tô (tải trọng động và tĩnh) Ngoàira 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 lợi và thoải mái của người sử

dung, trên cớ sở tham khảo cách bố trí của các loại ô tô trên thị trường Bố trí ghế tacó thể chọn từ hai phương án bố trí ghế đơn và ghế đôi Đối với ghế đơn thì có ưuđiểm là tạo cảm giác thoải mái và rộng rải cho hành khách tuy nhiên việc chế tạoghế đơn lại tốn nhiều thời gian hơn và phức tạp hơn ghế đôi Sử dụng phương ánthiết kế ghế đơn cho ghế trước để tạo cảm giác thoải mái cho lái xe, thiết kế ghế đôicho ghế sau để tiết kiệm được không gian, đơn giản về công nghệ chế tạo vẫn đảmbảo những yêu cầu chung về ghế ngồi Tuy nhiên, thiết kế ghế đôi chú trọng nhữngyêu cầu của người điều khiển ô tô hơn những yêu cầu của hành khách Đặc biệt làyều cầu về thuận tiện khi điều khiển Việc bố trí cụ thể được thể hiện trên bản vẽvới khoảng cách được xác định mang lại cảm giác thoải mái cho người sử dụng.Việc chế tạo ghế phải tuân theo những quy định về nhân trắc học được quy định các

tiêu chuẩn nghành, cụ thể ta có tiêu chuẩn ngành SỐ TIÊU CHUẨN 22TCN 256 –

99( tham khảo trên internet)

Trên cơ sở đó ta có bản vẽ xác định vị trí ghế như sau:

- Bố trí động cơ điện, động cơ nhiệt: Phụ thuộc nhiều vào phương án bố trí, có

nhiều cách bố trí như bộ kết hợp kiểu nối tiếp, kết hợp kiểu song song hay kết hợpkiểu hỗn hợp

a)

Hình 3 – 19 Bố trí động cơ điện và nhiệt1- Động cơ nhiệt, 2 - Động cơ điện, 3 – Vi saiĐặc điểm của từng phương án được cụ thể hóa như sau: