Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe goped scooter có gắn động cơ phục vụ tại các khu tham quan, du lịch tại khánh hòa

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ----------------------------LÊ NGỌC HOÀNG MSSV: 53130577 HOÀNG VĂN MINH MSSV: 53130938 53 CNOT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE GOPED SCOOTER CÓ GẮN ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ TẠI CÁC KHU THĂM QUAN, DU LỊCH TẠI KHÁNH HÒA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ Nha Trang - Tháng6 năm2015 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ----------------------------LÊ NGỌC HOÀNG MSSV: 53130577 HOÀNG VĂN MINH MSSV: 53130938 53 CNOT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE GOPED SCOOTER CÓ GẮN ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ TẠI CÁC KHU THĂM QUAN, DU LỊCH TẠI KHÁNH HÒA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. NGUYỄN THANH TUẤN Nha Trang - Tháng6 năm2015 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên,tôi trân trọng kính gửi đến thầy cô giáo Trường Đại học Nha Trang nói chung và các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật giao thông nói riêng, cùng tất cả các thầy và các anh, chị tại Xưởng Cơ khí Trường Đại học Nha Trangsự kính trọng và lòng tri ân vì đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong 4 năm học tập và nghiên cứu tại trường vừa qua. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất tôi xin gửi đến thầy TS. Nguyễn Thanh Tuấn đã tận tình hưỡng dẫn, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành nội dung của đề tài tốt nghiệp này. Và sau hết, tôi xin được ghi nhớ tình cảm, sự hỗ trợ của quí Thầy, Cô giáo trong Khoa Kỹ thuật giao thông – Trường Đại học Nha Trang, gia đình và bạn bè thân thiết đã luôn đồng hành, tạo điều kiện thuật lợi để tôi hoàn thành quá trình học tập tại ngôi trường này. Xin trân trọng cảm ơn ! ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i MỤC LỤC ................................................................................................................. ii LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XE GOPED SCOOTER VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHO KHU DU LỊCH KHÁNH HOÀ ........................................................3 1.1. Đặc điểm các khu du lịch tại Khánh Hoà .........................................................3 1.2. Những mẫu xe du lịch phục vụ khu du lịch .....................................................4 1.2.1. Xe ngựa ......................................................................................................4 1.2.2. Xe đạp đôi ..................................................................................................5 1.2.3. Xích lô ......................................................................................................5 1.2.4. Xe điện .......................................................................................................6 1.3. Tổng quan về xe Goped scooter .......................................................................6 1.3.1. Tính ứng dụng của xe Goped scooter ........................................................6 1.3.2. Một số hình dáng loại xe Goped scooter ...................................................7 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHẾ TẠO ................................9 2.1. Thiết kế sơ bộ ...................................................................................................9 2.1.1. Phác thảo xe Goped scooter .....................................................................10 2.1.2. Lựa chọn phương án thiết kế khung ........................................................10 2.1.3. Cơ cấu dẫn hướng (cổ lái) .......................................................................12 2.1.4. Hệ thống phanh ........................................................................................13 2.1.5. Hệ thống truyền động ..............................................................................14 2.2. Các lực và mômen tác dụng lên xe ................................................................15 2.2.1. Trọng lượng .............................................................................................16 2.2.2. Phản lực của mặt đường ..........................................................................17 2.2.3. Lực cản dốc ..............................................................................................18 2.2.4. Lực cản lăn...............................................................................................19 2.2.5. Lực cản khí động học ..............................................................................20 2.2.6. Lực quán tính ...........................................................................................21 2.2.7. Lực kéo ....................................................................................................23 ii CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE GOPED SCOOTER ...................................................................................................................................25 3.1. Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế khung xe và các hệ thống trên xe ....25 3.2. Tính toán, thiết kế khung................................................................................25 3.2.1. Đặc điểm, công dụng, yêu cầu:................................................................25 3.2.2. Ứng dụng phần mềm Solidworks tính toán khung ..................................26 3.3. Tính toán, thiết kế hệ thống truyền lực ..........................................................32 3.3.1. Phân tích và chọn phương án bố trí hệ thống truyền lực .........................32 3.3.2. Tính chọn động cơ sử dụng .....................................................................34 3.3.3. Tính toán, thiết kế bộ truyền xích ............................................................39 3.4. Tính bền cho trục bánh xe ..............................................................................49 3.4.1. Tính bền cho trục bánh xe chủ động (bánh sau) ......................................49 3.4.2. Tính bền cho trục bánh xe bị động (bánh trước) .....................................51 3.5. Thực nghiệm chế tạo xe Goped scooter .........................................................52 3.5.1. Tổng quan về thực nghiệm chế tạo ..........................................................52 3.5.2. Chế tạo các chi tiết chính trên xe Goped scooter ....................................53 3.6. Lắp ráp, hoàn thiện xe Goped scooter ............................................................55 3.6.1. Đặc điểm quy trình lắp ráp ......................................................................55 3.6.2. Lập sơ đồ lắp ráp .....................................................................................56 3.6.3. Mô tả nguyên công lắp ráp ......................................................................57 3.6.4. Lắp ráp các hệ thống ................................................................................59 3.7. Kiểm tra chất lượng sau khi lắp .....................................................................62 3.7.1. Quy trình kiểm tra ....................................................................................62 3.7.2. Kiểm tra tổng thể .....................................................................................64 3.8. Chạy thử trên đường .......................................................................................66 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................67 4.1. Kết luận ..........................................................................................................67 4.2. Kiến nghị ........................................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................69 PHỤ LỤC .................................................................................................................70 1 LỜI MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, kinh tế xã hội ngày càng phát triển, mức sống người dân ngày càng cao, nhu cầu tham quan du lịch ngày càng tăng. Các khu du lịch rộng lớn được xây dựng ngày càng nhiều. Để di chuyển trong các khu nghỉ dưỡng rộng lớn nên cần phải có các phương tiện đi lại phục vụ cho khách du lịch.Xe Goped scooter là một giải pháp tối ưu và rất tiện lợi vì tính linh hoạt, nhỏ gọn, nó có thể len lỏi qua những nơi chật hẹp, vượt qua các đồi dốc. Đặc biệt nó có thể được bỏ trong cốp xe ôtôkhông cần bãi đỗ, bến đậu,... Với những phân tích trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe Goped scooter có gắn động cơ phục vụ tại các khu tham quan, du lịch tại Khánh Hòa” để thực hiện. 2. Đối tƣợng nghiên cứu Xe Goped scooter gắn động cơ. 3. Phạm vi nghiên cứu Mô hình xe Goped scooter gắn động cơ sử dụng trong các khu tham quan, du lịch tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. 4. Mục đích nghiên cứu Chế tạo mô hình xe Goped scooter có gắn động cơ. 5. Bố cục của đề tài Nội dung chính của đề tài được chia thành 4 chương như sau: - Chương 1: Tổng quan về xe Goped scooter và khả năng sử dụng cho khu du lịch Khánh Hòa. - Chương 2: Cơ sở tính toán, thiết kế chế tạo. - Chương 3: Thực nghiệm chế tạo mô hình xe Goped scooter. - Chương 4: Kết luận và kiến nghị. 2 6. Giới hạn đề tài Do thời gian và kinh phí có hạn nên tôi chỉ chế tạo một số hệ thống trên xe mô hình: Hệ thống khung; Hệ thống lái; Hệ thống truyền lực; Các hệ thống còn lại chủ yếu là tính chọn và mua các sản phẩm tương đương có trên thị trường để lắp ráp. 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XE GOPED SCOOTER VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHO KHU DU LỊCH KHÁNH HOÀ 1.1. Đặc điểm các khu du lịch tại Khánh Hoà Khánh Hòa có bờ biển dài hơn 200 km và gần 200 hòn đảo lớn nhỏ cùng nhiều vịnh biển đẹp như Vân Phong, Nha Trang (một trong 29 vịnh đẹp nhất thế giới), Cam Ranh,... với khí hậu ôn hòa, nhiệt độ trung bình 26⁰C, có hơn 300 ngày nắng trong năm, và nhiều di tích lịch sử văn hóa và danh lam thắng cảnh nổi tiếng như: Tháp Ponagar, thành cổ Diên Khánh, các di tích của nhà bác học Yersin,…. Với những lợi thế đó Khánh Hòa đã trở thành một trong những trung tâm du lịch lớn của Việt Nam. Hình 1.1.Khu nghỉ dưỡng tại vinpearl Trong cơ cấu kinh tế của tỉnh, tỷ trọng GDP của Dịch vụ - Du lịch chiếm 42,8%. Năm 2008, Khánh Hòa đã đón gần 1,6 triệu lượt khách, trong đó có 325.000 lượt khách quốc tế, doanh thu đạt 1.350 tỷ đồng. Các cơ sở kinh doanh có quy mô lớn, hệ thống cơ sở hạ tầng được quan tâm đầu tư phát triển ảnh hưởng tích cực đến hoạt động Du lịch trên địa bàn. Trong 10 khách sạn đạt danh hiệu khách sạn 5 sao hàng đầu Việt nam thì có đến 3 khách sạn tại Khánh Hòa (Evason Ana Mandara, Sunrise, Vinpearl Resort & Spa). Khánh Hòa có khu nghỉ dưỡng cao cấp nhất Việt Nam là Evason Hideway (huyện Ninh Hòa) của tập đoàn Ana Mandara vừa 4 đượctờ Sunday Times bầu là một trong 20 resort tốt nhất thế giới.Nhiều loại hình, sản phẩm dịch vụ du lịch được tổ chức như các hoạt động vui chơi giải trí trên biển, du lịch lặn biển, tắm bùn khoáng,... với năng lực tổ chức và khai thác kinh doanh ngày càng phát triển rõ nét. Ngoài vị thế là một trung tâm du lịch lớn Nha Trang (Khánh Hòa) gần đây đã trở thành điểm đến của nhiều sư kiện lớn của Việt Nam và Thế Giới như: Hoa hậu Việt Nam, Hoa hậu Thế giới người Việt 2007 và 2009, Hoa hậu Hoàn vũ 2008, Hoa hậu Trái Đất 2010,... cùng với Festival Biển (Nha Trang) được tổ chức 2 năm một lần đã góp phần quảng bá du lịch Khánh Hòa với Thế giới. 1.2. Những mẫu xe du lịch phục vụ khu du lịch 1.2.1. Xe ngựa Xe ngựa hay còn được gọi là xe thổ mộ, là loại phương tiện đi lại phổ biến ở vùng Sài Gòn- Gia Định của Việt Nam vào những năm 50 của thế kỷ XIX. Đây là loại xe một ngựa kéo và được bắt nguồn từ kiểu cỗ xe song mã sang trọng của Pháp, sau đó được người dân miền Nam đã chế tác, cải tiến lại cho phù hợp với điều kiện và địa hình của miền quê sông nước, đồng thời kiểu xe cũng chịu ảnh hưởng nhất định từ những chiếc xe ngựa của người Trung Quốc thời cổ. Hiện nay du lịch bằng xe ngựa rất phổ biến tại các khu du lịch như du lịch Đền Đô ở Từ Sơn Bắc Ninh, du lịch Đảo Khỉ ở Khánh Hòa, hay du lịch ở xứ dừa Bến Tre,... Hình 1.2.Dạo đảo Khỉ bằng xe ngựa 5 1.2.2. Xe đạp đôi Xe đạp đôi là phương tiện khá mới mẻ và chỉ được phát triển tại các khu du lịch trong một vài năm trở lại đây. Xe đạp đòi hỏi các cặp đôi phải phối hợp di chuyển khéo léo và ăn ý, do vậy, khi lựa chọn loại phương tiện này cũng có nghĩa sẽ phải lựa chọn một người bạn đồng hành phù hợp. Chính vì thế, di chuyển bằng xe đạp đôi quanh những thắng cảnh đẹp sẽ là những kỉ niệm lãng mạn không thể quên đối với mỗi người, nhất là các cặp tình nhân. Hình 1.3. Chiếc xe đạp đôi 1.2.3. Xích lô Dù rất quen thuộc nhưng xích lô vẫn được coi là phương tiện du lịch độc đáo Hình 1.4. Du lịch bằng xích lô tại Nha Trang không chỉ với du khách quốc tế mà ngay cả với du khách Việt Nam. Những chiếc "taxi 3 bánh" này có mặt ở nhiều khu du lịch trên cả nước nhưng đặc trưng nhất phải kể đến xích lô Huế, xích lô phố cổ ở Hà Nội. Xe có độ cao đủ tầm để du khách có thể ngắm quang cảnh xung quanh, đủ vừa cho đôi uyên ương không cảm thấy 6 chốngchếnh nhưng cũng lại không quá chật cho ai đó cảm thấy ngại ngùng mỗi lúc ngồi chung. 1.2.4. Xe điện Xe điện cũng là một loại phương tiện du lịch mới và độc đáo tại các điểm tham quan hiện nay. Xe sử dụng nguồn năng lượng sạch khi vận hành nên không tạo ra tiếng ồn hay khói bụi, mang lại một cảm giác sảng khoái cũng như cảm nhận về thiên nhiên một cách đúng nghĩa đối với mọi du khách. Khách du lịch đến Nha Trang rất thích thú được dạo phố, đến các điểm tham quan trong nội thành bằng xe điện. Với tour du lịch này, du khách vừa được hưởng làn gió mát tự nhiên, vừa có thể thoải mái ngắm cảnh phố phường,… Hình 1.5. Xe điện tại Nha Trang 1.3. Tổng quan về xe Goped scooter 1.3.1. Tính ứng dụng của xe Goped scooter Goped scooter là xe thể thao được thiết kế để tạo ra một phương tiện đi lại cá nhân với hình thức đơn giản, gọn nhẹ, xách tay và tiết kiệm nhiên liệu. Tại Việt Nam mặc dù mới xuất hiện với số lượng rất hạn chế do một vài lý do và giá cả khá cao ở nước ngoài, rất vất vả khi chuyển về Việt Nam nhưng dòngxe này đã để lại rất nhiều ấn tượng và ngạc nhiên với ánh mắt tò mò khâm phục sự sáng tạo mỗi khi xuất hiện và lăn bánh trên đường, nó chứng minh sự linh 7 hoạt, tiện lợi vượt trội của mình khiến hầu như ai nhìn thấy cũng muốn có, đặc biệt là giới trẻ thích thể thao, năng động và tự do. Khánh Hòa có các danh lam thắng cảnh, các khu nghỉ dưỡng rộng lớn nên cần phải có các phương tiện đi lại phục vụ cho khách du lịch. Xe Goped scooter là một giải pháp tối ưu và rất tiện lợi vì tính linh hoạt, nhỏ gọn của nó, len lỏi qua các dãy phố đông người chật hẹp không bãi đỗ, bến đậu dành cho những phương tiện to lớn như ôtô, xe máy có thể đi và đến bất cứ đâu, không làm ảnh hưởng đến khuôn viên, diện tích, căn nhà, cửa hàng, nơi kinh doanh nhỏ bé, nó có thể để được trong cốp ôtô, … 1.3.2. Một số hình dáng loại xe Goped scooter Hình 1.6.Xe Goped scooter chạy bằng Hình 1.7.Xe Goped scooter chạy bằng điện có bộ phận giảm xóc điện không có bộ phận giảm xóc 8 Hình 1.8.Xe Goped scooter chạy động Hình 1.9. Xe Goped scooter chạy động cơ xăng có bộ phận giảm xóc cơ xăng không có bộ phận giảm xóc Hình 1.10.Xe Goped scooter chạy động cơ xăng có bộ phận giảm xóc và yên xe 9 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHẾ TẠO 2.1. Thiết kế sơ bộ Xe thiết kế được sử dụng để chở một người với tốc độ tối đa khoảng 25(km/h) và tải trọng tối đa của xe khoảng 80 (kg). Trong quá trình sử dụng xe có thể gặp phải những chướng ngại vật hoặc những địa hình không thể chạy được như ghềnh đá, cầu thang,…Vì vậy nên buộc người dùng phải nhấc xe lên để đến những đoạn đường khác có thể cho xe chạy được. Chính vì thế nên khối lượng và kích thước xe phải phù hợp để người điều khiển có thể nhấc xe lên và di chuyển một cách dễ dàng. Đồng thời tốc độ di chuyển của xe không cao nên thiết kế sơ bộ của xe chỉ sử dụng 2 bánh và khung xe được làm đủ ngắn sao cho người điều khiển có một vị trí thoải mái khi điều khiển xe. Đoạn đường di chuyển của người dùng khoảng 1-2 (km) nên thời gian di chuyển cũng không quá lâu nên ta có thể thiết kế sao cho người điều khiển đứng trong lúc điều khiển nhằm tiết kiệm khối lượng xe và kết cấu đơn giản giúp tăng khả năng cơ động của xe, tiện lợi cho ngườidùng. Vì người đứng điều khiển xe nên cổ lái của xe xẽ tương đối cao so với kích thước của xe, nên ta thiết kế kiểu cổ lái có thể gập được khi không dùng hoặc khi cần nhấc xe lên cao, điều này vô cùng thuận lợi khi di chuyển qua người địa hình mà xe không chạy được. Để dễ dàng hơn trong việc sữa chữa và bảo dưỡng của người sử dụng ta nên sử dụng những bộ phận có sẵn hoặc dễ dàng tìm kiếm trên thị trường và dễ dàng thay thế. Ví dụ như xích truyền động, ta cũng nên cân nhắc việc lựa chọn loại xích mà người dùng có thể dễ dàng tìm kiếm trên thị trường như là xích ốngcon lăn thay vì việc lựa chọn loại xích răng, vì xích răng khó tìm kiếm thay thế. Đồng thời thiết kế bộ truyền sao cho có thể thay thế hoặc lắp lẫn các động cơ, nếu như người dùng có nhu cầu tăng công suất hay momen của động cơ thì có thể thay thế động cơ khác có công suất và momen lớn hơn để phục vụ cho mục đích nào đó một cách dễ dàng, nhưng nằm trong điều kiện hoạt động cho phép. Hay khi người dùng sử dụng xe ở những địa hình nhiều đồi dốc, momen từ bộ truyền xuống bánh xe không đủ khả 10 năng giúp xe vượt dốc, thì lúc này người dùng có thể thay thế bộ truyền nhằm tăng tỉ số truyền xuống bánh xe chủ động để đáp ứng được địa hình mà người sử dụng muốn vượt qua. 2.1.1. Phác thảo xe Goped scooter Hình 2.1. Phác thảo xe Goped scooter 1:Bộ truyền động xích từ động cơ đến bánh xe chủ động; 2: Bình nhiên liệu; 3:Tay láy; 4:Bánh dẫn hướng; 5:Trục đứng tay lái; 6:Khung xe; 7:Động cơ; 8:Bánh chủ động. Trên hình 2.1phác thảo của xe Goped scooter mà đề tài hướng đến, trong quá trình thiết kế có thể sẽ thay đổi về hình dáng và cấu tạo so với thiết kế sơ bộ nhằm phù hợp với điều kiện thiết kế và chế tạo. 2.1.2. Lựa chọn phƣơng án thiết kế khung 2.1.2.1. Phƣơng án 1: Khung liên kết với bánh chủ động theo một bên Theo phương án 1, khu vực tại vị trí A sẽ bố trí cơ cấu lái và bánh dẫn hướng. Khu vực B có độ dài l2 được bố trí cho người điều khiển đứng để điều khiển 11 xe, khoảng các giữa các khu vực phải phù hợp sao cho người điều khiển xe được thoải mái khi điều khiển, khu vực C với độ dài l1 được dùng để gắn động cơ, bánh xe chủ động, hệ thống truyền lực và hệ thống phanh. Tại khu vực C với thiết kế liên kết bánh sau bởi một bên sẻ giảm được khối lượng xe, giảm bề rộng của khu vực này, làm cho kết cấu xe đơn giản nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho người sử dụng và xe, mặc khác thiết kế phù hợp với yêu cầu sử dụng. Với phương án này, khung được uốn liền từ một ống vật liệu nên tính an toàn được đảm bảo. Hình 2.2.Hình dáng thiết kế sơ bộ khung xe của phương án 1 A:Khu vực gắn cổ lái; B:Khu vực đứng của người điều khiển; C: Khu vực lắp động cơ và bánh chủ động (treo sau). 2.1.2.2. Phƣơng án 2: Khung liên kết với bánh chủ động theo hai bên Theo phương án ta có điểm khác nhau tại khu vực C là vị trí liên kết bánh chủ động với khung xe (treo sau). Theo phương án này thì khung xe sẽ nặng hơn, và bề rộng sẽ tăng lên làm cho xe cồng kềnh hơn. Mặt khác ta cần liên kết bộ phận treo sau với khung chính của xe, nếu liên kết bằng phương pháp hàn thì cần phải đảm bảo độ an toàn cao và rất nguy hiểm vì tại vị trí mối hàn sẽ chịu tải trọng lớn khi xe mang tải. Nếu không liên kết bằng phương pháp hàn thì ta cần thêm bộ phận đànhồi 12 cho xe, như vậy làm tăng khối lượng xe, mặt khác nhu cầu sử dụng đến bộ phậnđàn hồi thì chưa cao. Hình 2.3.Hình dáng thiết kế sơ bộ khung xe của phương án 2 Kết luận: Theo mục đích thiết kế và điều kiện chế tạo chọn phương án thiết kế khung là phương án 1, khung liên kết với bánh chủ động theo một bên. 2.1.3. Cơ cấu dẫn hƣớng (cổ lái) Cổ lái của xe là bộ phận dẫn hướng đồng thời cũng là cơ cấu treo cho bánh trước.Vì người điều khiển đứng trong quá trình điều khiển xe nên cổ lái sẽ được thiết kế dài hơn các loại xe thông thường, độ cao của vị trí tay cầm của người điều khiển khoảng ngang bằng thắt lưng người bình thường (tính cho chiều cao trung bình 1,65m) nhằm tạo cảm giác thoải mái, dễ dàng khi điều khiển, quan trọng hơn là đảm bảo an toàn, vì cổ lái quá dài thì dễ bị uốn khi gia tốc của xe lớn (khi phanh hoặc tăng tốc). Tại vị trí tay cầm ta cũng sẽ bố trí cơ cấu điều khiển tốc độ của xe giúp tiện lợi cho người sử dụng. Đồng thời để tiện lợi trong việc di chuyển xe đến những khu vực khác hoặc mang đi xa thì yêu cầu kích thước xe phải gọn gàng nên sẽ thiết kế sao cho cổ lái có thể gập lại dễ dàng làm cho chiều cao của xe giảm đi. 13 Hình 2.4.Thiết kế sơ bộ cổ lái của xe 2.1.4. Hệ thống phanh Tùy thuộc vào loại bánh xe và khối lượng của xe thiết kế mà ta sẽ lựa chọn loại phanh cho xe, như bánh xe không săm hoặc bánh xe có săm, tốc độ tối đa của xe, khối lượng của xe,…. Các loại phanh phổ biến: Hình 2.5. Phanh chữ V trên xe Hình 2.6. Phanh đĩa trên xe Gopedscooter Goped scooter 14 Trên hình 2.5. là phương án lựa chọn phanh chữ V trên xe Goped scooter được sử dụng cho loại bánh xe không săm có đường kính nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt nhưnggiá thành lại rẻ hơn so với loại phanh có đĩa phanh. Tuy nhiên loại phanh chữ V chỉ dùng cho một số loại bánh không săm, nếu dùng cho loại bánh có săm làmcho săm và vỏ bánh xe nóng lên khi phanh giảm tuổi thọ và rất nguy hiểm khi phanh. Trên hình 2.6. là hệ thống phanh đĩa trang bị trên xe Goped scooter, với hệ thống phanh này thì kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn phanh chữ V, nhưng sử dụng được cho nhiều loại bánh xe và đặc biệt là bánh xe có săm. 2.1.5. Hệ thống truyền động Hệ thống truyền động phụ thuộc vào tỉ số truyền mà ta sẽ tính toán nhằm thiết kế hệ thống và bố trí phù hợp với các bộ phận khác trên xe, nếu tỉ số truyền quá lớn thì đòi hỏi phải có thêm hộp giảm tốc hoặc tỉ số truyền thích hợp cho việc thiết kế một hệ thống truyền động đơn giản nhưng vẫn đảm bảo cho xe vận hành như mong muốn. (a) (b) Hình 2.7.Bộ truyền với một cấp số và nhiều cấp Trên hình 2.7 minh họa một phương án thiết kế bộ truyền xích cho xe Goped scooter, theo phương án của xe minh họa thì chỉ có một cấp số truyền động xích, vì vậy nên kích thước của bánh răng bị động to hơn nhiều so với bánh răngchủ 15 động,nên tải trọng tác dụng lên bánh răng chủ động là rất lớn. Tuy nhiên kết cấu gọn nhẹ, và giảm giá thành sản xuất. Trường hợp tính toán tỉ số truyền quá lớn ta có thể thiết kế hộp giảm tốc cho xe để giảm kích thước bánh răng bị động và giảm tải trọng trên bánh răng chủ động.Trên hình 2.7b là một ví dụ về xe có sử dụng hộp giảm tốc, momen quay từ động cơ. truyền đến bánh xe chủ động thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền xích. 2.2. Các lực và mômen tác dụng lên xe Hình 2.8.Lực và momen tác dụng lên xe trong quá trình chuyển động Trong đó: α:Góc dốc; G:Trọng lượng toàn bộ của xe; Fk: Lực kéo tiếp tuyến; Ff1, Ff2:Lực cản lăn của bánh xe bị động, chủ động; Fi:Lực cản dốc; Fj:Lực cản quán tính của xe chuyển động có gia tốc; 16 Fω: Lực cản không khí; Z1, Z2:Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh bị động và chủ động; Mf1, Mf2:Momen cản lăn của bánh xe bị động, chủ động; α:Góc dốc của mặt đường; T: Tọa độ trọng tâm của xe (khi mang tải). 2.2.1. Trọng lƣợng Trọng lượng (G) là lực hút của trái đất tác dụng lên các khối lượng toàn bộ của xe. Trọng lượng có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống dưới, điểm đặt tại trọng tâm của xe. G = m.g [2 - 1] (N) Trong đó: m: Khối lượng của xe, (kg); g:Gia tốc trọng trường, (m/s2). Hình 2.9. Sự phân bố trọng lượng của xe Gb1, Gb2: Trọng lượng phân bố ở bánh trước và sau. 17 Trọng lượng G được chia làm các thành phần tại mỗi điểm tiếp xúc của xe và mặt đường cụ thể là tại tâm vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Trọng lượng G được chia làm hai thành phần phân bố lên bánh trước (Gb1) và bánh sau (Gb2) Tỉ lệ giữa trọng lượng phân bố trên các bánh xe trước và sau (Gb1/Gb2) phụ thuộc vào vị trí tọa độ trọng tâm (T) của xe. Xác định trọng tâm của xe khi đã xác định trọng tâm của từng bộ phận tổng thành xe và trọng tâm cơ thể người. 1  x   G k .x k T  G  1  y T   G k .y k G   z T  1  G k .z k  G [2 - 2] Trong đó: Gk:Trọng lượng phần tử thứ k; xk, yk, zk:Tọa độ trọng tâm phần tử thứ k. 2.2.2. Phản lực của mặt đƣờng Trong thực tế, cả mặt đường và bánh xe đều không phải là những vật cứng tuyệt đối nên chúng đều biến dạng dưới tác dụng của trọng lượng của xe. Mặt đường và bánh xe tiếp xúc với nhau ở vô số điểm và tạo nên một vùng tiếp xúc,Tại mỗi điểm tiếp xúc của bánh xe sẽ có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt đường. Tổng của tất cả các lực thành phần đó được gọi là phản lực tổng hợp từ mặt đường (gọi tắt là phản lực mặt đường). Phản lực của mặt đường có điểm đặt tại vùng tâm tiếp xúc.Để tiện lợi nghiên cứu, người ta thường phân tích phản lực của mặt đường thành 3 thành phần: X, Y và Z. - Phản lực vuông góc (Z) còn gọi là lực đỡ, là thành phần có phương vuông góc với mặt đường. Z1: Phản lực vuông góc tác dụng lên bánh xe trước, Z1 =Gb1.cosα = Gφ1; Z2: Phản lực vuông góc tác dụng lên bánh xe sau, Z2 = Gb2.cosα = Gφ2. 18 - Phản lực tiếp tuyến (X): Thành phần tác dụng trong mặt phẳng ngang và có phương cùng phương chuyển động của xe. - Phản lực ngang (Y): Thành phần tác dụng trong mặt phẳng ngang và có phương của trục Oy. Hình 2.10. Phản lực của mặt đường lên bánh xe trước Gb1: Trọng lượng phân bố lên bánh xe; Fx: Lực đẩy từ khung xe; Fy: Lực đẩy ngang; Z1: Phản lực vuông góc; X1: Phản lực tiếp tuyến; Y1: Phản lực ngang; a1: Khoảng cách giữa tâm tiếp xúc và mặt phẳng ngang của bánh xe. 2.2.3. Lực cản dốc Lực cản dốc (Fi) là lực xuất hiện khi xe chuyển động trên đường dốc. Lực cản dốc có phương song song với mặt đường, chiều ngược chiều chuyển động của xe khi xe lên dốc và ngược chiều khi xe xuống dốc, điểm đặt tại trọng tâm của xe. Khi xe chuyển động lên dốc thì trọng lượng G có thể coi như gồm hai thành phần: Lực Gcosα thẳng góc với mặt đường và lực Gsinα song song với mặt đường. Thành phần Gcosα thẳng sẽ tác dụng lên mặt đường và gây nên các phản lực thẳng góc của mặt đường lên bánh xe Z1 và Z2. Thành phần thứ hai Gsin α cản lại sự chuyển động của xe khi lên dốc được gọi là lực cản lên dốc biểu thị bằng Fi và có giá trị bằng: 19 Fi  G sin  (N) [2 - 3] Mức độ dốc của mặt đường thể hiện qua góc dốc α và độ dốc i và được biểu thị bằng biểu thức: i  tg [2 - 4] Trường hợp xe chuyển động xuống dốc thì lực Fi sẽ cùng chiều với chiều chuyển động và lúc đó Fi trở thành lực hỗ trợ chuyển động của xe (lực chủ động). Do vậy khi xe lên dốc thì lực Fi trở thành lực cản có dấu (+) còn xe xuống dốc thì Fi là lực đẩy có dấu (-). 2.2.4. Lực cản lăn Khi bánh xe chuyển động trên mặt đường sẽ có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đường và ngược với chiều chuyển động của xe tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực cản lăn xuất hiện là do có sự biến dạng giữa bánh xe với mặt đường, do sự tạo thành vết bánh xe với mặt đường và do sự ma sát bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường Trên hình 2.8 là lực cản lăn tác dụng lên bánh trước là Ff1 và bánh sau là Ff2 Trị số của lực cản lăn của xe được xác định theo biểu thức [1]: Ff = Ff1 + Ff2 = f1.Z1 + f2.Z2 (N) [2 - 5] Trong đó: f1, f2: Hệ số cản lăn ở bánh xe trước và sau. Nếu coi hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau là như nhau (f1 = f2 =f) thì ta có: Ff = f.(Z1 + Z2) = f.G.cosα Để thuận tiện cho việc khảo sát động lực học, người ta thường kết hợp lực cản lăn và lực cản dốc thành một lực gọi là lực cản đường (FΨ): FΨ = 𝐹𝑓 ± 𝐹𝑖 = G.(f.cosα ± sinα) = G.Ψ (N) [2 - 6] Trong đó: Ψ: Hệ số cản lăn của đường. Ψ = f.cosα ±sinα [2 - 7] 20 2.2.5. Lực cản khí động học Một vật thể bất kì chuyển động trong môi trường không khí sẽ gây nên sự chuyển dịch các phần tử không khí bao quanh nó và gây nên sự ma sát giữa không khí với bề mặt của phần tử đó. Khi xe chuyển động gây nên ma sát giữa bề mặt tiếp xúc không khí của xe với không khí xung quanh, do đó sẽ phát sinh lực cản không khí Fω. Lực cản không khí của xe có thể xác định bằng biểu thức [1]: F  KF .v02 (N) [2 - 8] Trong đó: K:Hệ số cản không khí, (N.s2/m4); F:Diện tích cản chính diện của xe, (m2); v0:Vận tốc tương đối của xe với không khí, (m/s). Lực cản không khí phụ thuộc vào tốc độ tương đối giữa xe với không khí vì vậy trong công thức [2 - 8]thành phần tốc độ v0 phải tính đến ảnh hưởng của gió (tốc độ và chiều của gió so với tốc độ và chiều chuyển động của xe). Tốc độ chuyển động tương đối của xe sẽ bằng: v 0 = v ± vg (m/s) [2 - 9] Trong đó: v:Vận tốc của xe, (m/s); vg:Vận tốc của gió, (m/s). Dầu (+) khi tốc độ của xe và tốc độ của gió ngược chiều và dấu (-) khi cùng chiều. Tích số KF được gọi là nhân tố cản không khí, kí hiệu là W và tính theo (N.s2/m2).Vì diện tích chắn gió của các bộ phận của xe nhỏ nên ta có thể bỏ qua, vậy ta chỉ xét diện tích chắn gió của người nên ta có diện tích cản gió chính diện của xe chính bằng diện tích cản gió chính diện của người, và để đơn giản ta tính gần đúng như sau: F = 0,8. B.H (m) [2 - 10] 21 Trong đó: B:Chiều rộng trung bình của một người, (m); H:Chiều cao của một người, (m). Hình 2.11.Sơ đồ xác định diện tích cản chính diện của xe 2.2.6. Lực quán tính Lực quán tính (Fj) là lực cần thiết để gia tốc các khối lượng chuyển động của xe. Lực quán tính xuất hiện khi tốc độ xe thay đổi. Lực quán tính có phương song song với mặt đường, chiều ngược với chiều của gia tốc, điểm đặt tại trọng tâm của xe.Lực quán tính của xe gồm: - Lực quán tính do gia tốc của các khối lượng chuyển động tịnh tiến trên xe, Fj’. - Lực quán tính do gia tốc của các khối lượng chuyển động quay trên xe (gồm các khối lượng quay của động cơ, hệ thống truyền lực và bánh xe), Fj”. Vậy lực quán tính Fj tác động lên xe lúc chuyển động sẽ là [1]: Fj = Fj’ + Fj” 22 Lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến [1]: Fj’ = G .j g (N) [2 - 11] Trong đó: j:Gia tốc tịnh tiến của xe; G:Trọng lượng toàn bộ của xe. Lực quán tính của các khối lượng chuyển động quay được xác định theo biểu thức [1]:  I i 2  I i 2   I   c t  n n n  b Fj"  j. t    r2 b   (N) [2 - 12] Trong đó: Ic:Momen quán tính của các chi tiết quay khác của động cơ quy dẫn về trục khuỷu; In:Momen quán tính của chi tiết quay thứ n trong hệ thống truyền lực đối với trục quay chính của nó; Ib:Momen quán tính của bánh xe chủ động đối với trục quay chính của nó; it:Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực; in:Tỷ số truyền tính từ chi tiết quay thứ n nào đó của hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động; ηt:Hiệu suất của hệ thống truyền lực; ηn:Hiệu suất tính từ chi tiết quay thứ n nào đó của hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động; rb:Bán kính làm việc của bánh xe. Momen quán tính của các khi tiết vận động quay của hệ thống truyền lực có thể bỏ qua do khối lượng của chúng nhỏ so với khối lượng bánh xe vì vậy công thức [2 - 12]có thể viết lại: 23  I i 2  I   c t  b Fj"  j. t    r2 b   (N) [2 - 13] (N) [2 - 14] (N) [2 - 15] Từ các công thức [2 - 11], [2 - 12], và[2 - 13] ta có:   2  G I ci t t   I b  Fj    . j g  r2 b     2    I c i t . t   I b   G   1  g . g j   2  G.r   b   Trong đó:  I i 2 .  I   c t  b i  1   t g   G.r 2 b   δi là hệ số tính đến ảnh của các khối lượng quay và có thể xác định theo công thức [1]: i  1,05  0,05.i 2 h [2 - 16] Trong đó: ih:Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực xuống bánh xe chủ động. Lúc đó lực quán tính các khối lượng chuyển động của xe tác dụng lên xe là: G Fj  (1,05  0,05.i 2 ). . j h g (N) [2 - 17] 2.2.7. Lực kéo Lực kéo (Fk) là phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động được sinh ra do momen kéo được truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động. Lực kéo có phương song song với mặt đường, chiều cùng chiều chuyển động của xe, điểm đặt tại tâm tiếp xúc giữa bánh xe chủ động và mặt đường [1]. Fk  M k M e .i t . t  rk rk (N) [2 - 18] 24 Trong đó: Me:Momen quay của động cơ, (N.m); it:Tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe chủ động; ηt:Hiệu suất của hệ thống truyền lực; rk: Khoảng cách giữa tâm bánh xe chủ động và tâm vùng tiếp xúc. Hình 2.12. Sơ đồ biểu diễn lực kéo Mk:Momen kéo; FMk :Lực tác dụng lên mặt đường do momen kéo sinh ra; Fk:Lực kéo. Để thuận tiện trong phân tích, người ta thường lấy rk ≈ rb(bán kính trung bình làm việc của xe),khi đó [1]: Fk  Mk rb (N) [2 - 12] 25 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE GOPED SCOOTER 3.1. Phân tích, lựa chọn phƣơng án chế tạo khung xe và các hệ thống trên xe Phần này sẽ đưa ra những ưu nhược điểm và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp để chế tạo xe Goped scooter có gắn động cơ sử dụng cho các khu du lịch. - Phương án 1: Thiết kế, chế tạo mới hoàn toàn. - Phương án 2: Thiết kế, chế tạo một số bộ phận và chọn các linh kiện có sẵn. Phương án 1 có ưu điểm: Chi tiết, bộ phận đồng bộ, thời gian sử dụng lâu, ít sửa chữa, đảm bảo được an toàn và tính thẩm mỹ. Tuy nhiên, sẽ mang lại khó khăn về tài chính, kĩ thuật và dây chuyền sản xuất ở nước ta còn hạn chế, mất nhiều thời gian chế tạo. Phương án 2 có ưu điểm: Chế tạo mới một số bộ phận, hệ thống và chọn lựa các linh kiện phù hợp có sẵn, ta sẽ thiết kế khung, cổ lái, bệ đỡ động cơ, bộ truyền động xích, khớp nối tại cổ lái. Chọn các linh kiện có sẵn theo các thông số tính toán như phanh, bánh xe. Phương án này phù hợp với điều kiện kĩ thuật trong nước. Kết luận: Dựa vào phân tích trên, thấy rằng phương án 2 thể hiện tính hợp lý và khả thi cao. Vậy phương án 2 được chọn để tính toán, thiết kế xe mô hình Goped scooter phục vụ các khu du lịch. 3.2. Tính toán, thiết kế khung 3.2.1. Đặc điểm, công dụng, yêu cầu: 3.2.1.1. Công dụng Khung xe là bộ phận chịu tải chính của xe đồng thời đỡ và bắt chặt động cơ, các cụm hệ thống truyền lực và các cụm hệ thống khác…Khung xe cũng là một phần quyết định yếu tố ngoại hình và kích thước của xe. 3.2.1.2. Yêu cầu Khi thiết kế khung phải thỏa mãn những yêu cầu: - Khung xe sau khi thiết kế phải đảm bảo chịu được uốn theo chiều cao của xe, tải trọng tác dụng lên khung thay đổi trong quá trình di chuyển, tải trọng tăng lên 26 trong những trường hợp xe chạy đường gồ ghề, khi phanh, tăng tốc,… vì vậy khung xe phải đủ bền cho trường hợp tải trọng lớn. - Khung phải đảm bảo đủ cứng để các cụm gắn trên khung hoàn toàn cố định hoặc chỉ thay đổi vị trí rất ít. - Khung xe phải có khối lượng vừa phải giúp giảm khối lượng xe. Phƣơng pháp chung Trong đề tài này sử dụng phương pháp: Phác thảo hình dáng khung xe dựa vào một số loại khung đã có sẵn và chọn vật liệu sau đó kiểm tra bền làm cơ sở cho thiết kế. Các thông số đầu vào: - Xe mô hình hai bánh, một bánh chủ động. - Sử dụng động cơ đốt trong. - Vận tốc tối đa khoảng 25 (km/h). - Tải trọng: Một người (khoảng 65kg). - Khả năng vượt dốc khoảng 10% ≈ 60. Dự kiến một số thông số cơ bản của xe mô hình - Kích thước tổng thể: L x W x H: 1032 x 400 x 930 (mm). - Chiều dài cơ sở: 786 (mm). - Khoảng sáng gầm: 130 (mm). - Khối lượng toàn bộ của xe: 80 (kg). - Khối lượng bản thân: 15 (kg). - Khối lượng phân bố lên bánh trước và sau: 50/50. 3.2.2. Ứng dụng phần mềm Solidworks tính toán khung Khối lượng xe dựa trên bản vẽ tổng thể của xe và thông số vật liệu được chọn. Khối lượng riêng của vật liệu được chọn như sau:Thép không gỉ X20Cr13có đường kính ngoài D=38 (mm), bề dày 2 (mm), khối lượng riêng 1,54 (kg/m3). Thépkhông gỉ AISI 316L có đường kính ngoài D=25 (mm), bề dày 2 (mm), và khối lượng riêng 1,41 (kg/m3). 27 Bảng 3.1. Bảng tính toán tổng khối lượng xe mô hình Tên gọi TT Vật liệu Số Khối lƣợng lƣợng (kg) 1 Khung Thép không gỉ X20Cr13 1 2,310 2 Bệ đỡ Gang 1 0,923 3 Cổ lái Thép không gỉ AISI 316L 1 1,697 4 Trục bánh xe Thép ASTM A36 2 0,414 5 Bánh xe 2 6,446 1 0,576 6 Hệ thống truyền động Sắt chưa nhiệt luyện 7 Hệ thống phanh 1 0,300 8 Động cơ 1 2 9 Bình xăng 1 0,5 10 Phụ kiện 0,5 Tổng cộng khối lƣợng xe 15 Khung được làm từ vật liệu thép AISI 316L, đường kính ngoài 38 (mm) và bề dày 2 (mm), có giới hạn chảy ζc=600 (N/mm2), modun đàn hồi E = 215 000 (N/mm2). Phương pháp kiểm nghiệm bền cho khung như sau: - Vì khối lượng của các hệ thống và cụm chi tiết là rất nhỏ so với khối lượng cơ thể người nên ta có thể bỏ qua. - Xác định các ngoại lực tác dụng lên khung xe gồm: phản từ cơ cấu lái, trọng lượng của người. - Xây dựngbiểu đồ lực cắt và biểu đồ momen uốn của khung. - Xác định lực cắt và momen uốn lớn nhất. - Tính ứng suất lớn nhất và ứng suất cho phép của vật liệu. - Dựa vào điều kiện bền về ứng suất và đưa ra kết luận về tính bền của khung xe. 28 Công thức xác định ứng suất tại tiết diện bất kì của vật liệu [5].  Mu M  u Wu 2r 2 (N/mm2) [3 - 1] Trong đó: Mu:Momen uốn tại tiết điện đang tính; Wu:Momen chống uốn; δ:Bề dày của khung. Ứng suất cho phép của khung được tính chọn theo công thức [3]: []   c 1,5(k đ  1) (N/mm2) [3 - 2] 600  100 1,5.3  1 Trong đó: ζc:Giới hạn chảy của vật liệu; kđ:Hệ số dự trù tính đến tải trọng động, chọn kđ = 3 trong khoảng2,5÷3,5[3] Dựa trên phương pháp tính đã phân tích ở trên, ta sử dụng phần mềm Solidwork để xác định ứng suất lớn nhất trên khung khi đã có tải trọng (khi chở người), Người điều khiển đứng trên một tấm ván có kích thước 250x350 (mm) và được gắn trên khung xe, nên trọng lượng người tác dụng lên khung xe lúc này trở thành lực phân bố đều với tiết diện bằng tiết diện của tấm ván, lực phân bố đều tác dụng lên khung xe thông qua hai thanh ngang A và B, hai thanh ngang A và B được liền cứng với khung xe, vì vậy xem thanh ngang A và B chịu trọng lượng của cơ thể người và những cụm hệ thống khác gắn trên khung xe có khối lượng rất nhỏ so với khối lượng người nên ta có thể bỏ qua. Trọng lượng người điều khiển giả sử 65 (kg) tác dụng lên khung xe sẽ được phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc với tấm ván của hai thanh ngang A và B. Vì vậy trọng lượng của người tác dụng lên khung xe chính là lực phân bố trên hai thanh A và B (hình 3.1) 29 Tiết diện tiếp xúc với tấm ván của thanh ngang A và B là 50x100 (mm) Lực phân bố tác dụng lên thanh ngang A được tính như sau: P Fng 325   0,065 S 5000 (N/mm2) Trong đó: Fng: Trọng lượng người tác dụng lên thanh ngang A, S: Diện tích bề mặt chịu lực phân bố của thanh ngang A. Khung xe được chế tạo từ một ống vật liệu đã trình bày và được uốn để hình thành hình dáng tổng thể cho khung. Khung được uốn tại cơ sở gia công ống inox, ống sắt – Tài, tại 75 Nguyễn Thiện Thuật, Nha Trang, Khánh Hòa Tại ống có phương thẳng đứng D là vị trí gắn cổ lái nên tại đây ta đặt điều kiện biên như một bản lềvà tại ống có phương ngang C gắn với trục bánh xe chủ động nên xem như một gối đỡ. Tại vị trí E có gắn một bệ đỡ động cơ, momen quay của động cơ tác dụng lên xích tải thông qua bánh xích chủ động. Hình 3.1. Sơ đồ đặt lực trên bệ đỡ động cơ. 1, 2: Vị trí bắt bulong, 3: bánh xích chủ động, 4: Bệ đỡ động cơ. 30 Lực kéo F là phản lực của xích tải khi momen từ động cơ làm quay bánh xích chủ động. Với góc α=400 là góc nghiêng của đường nối tâm hai bánh xích. Xác định giátrị lực F dựa vào momen quay của động cơ và đường kính bánh xích chủ động. F 1,56 8,08 .10 3  193 (N) Từ sơ đồ 3.1 ta xác định được lực tác dụng lên khung do động cơ gây ra: R1x = 462 (N); R2x = -314 (N); R1y = -326 (N); R2y = 450 (N) Vậy trên mỗi lỗ của vị trí bắt bệ đỡ động cơ trên khung xe có lực tác dụng bằng các giá trị đã tính ở trên sau đó chia cho 2. Đối với lực R1y, R2y cần phải cộng thêm phần khối lượng của động cơ, động cơ có trọng lượng khoảng 30 (N) Sau khi có giá trị các lực, ta tiến hành đặt lực lên khung xe như sau: Hình 3.1.Mô hình đặt lực trên khung xe Ứng suất lớn nhất tại vị trí có mối hàn giữa ống đứng D và thanh dọc của khung xe và có giá trị là 61,8 (N/mm2) (hình 3.2). Dựa vào điều kiện bền của vật liệu ta có: ζmax=61,8 ≤ [ζ] =100 (N/mm2) 31 Hình 3.2.Biểu đồ phân bố ứng suất Kiểm nghiệm bền dựa vào giới hạn biến dạng dài, biến dạng dài cho phép của vật liệu được tính [5]: []    E 600  0,00028 215000 (mm) Hình 3.3. Biểu đồ phân bố biến dạng dài của khung xe [3 - 3] 32 Trên hình 3.3. phân bố biến dạng dài trên khung xe, với biến dạng dài cực đại ε = 0,00020 ≤ [ε]=0,00028 (mm). Kiểm nghiệm bền theo hệ số an toàn.Khung xe là bộ phận chịu tải trọng chính của xe và là bộ phận nâng đỡ người điều khiển và độ bền bỉ của khung ảnh hưởng đến độ an toàn cho người điều khiển và các hệ thống khác trên xe nên ta chọn hệ số an toàn cho phép là 3. Hình 3.4. Biểu đồ phân bố hệ số an toàn Hệ số an toàn thấp nhất trên khung bằng 29,12 lớn hơn hệ số an toàn cho phép bằng 3.Những khu vực có hệ số an toàn nhỏ hơn 3 (các khu vực không an toàn) được biểu thị bằng màu đỏ trên vật thể, các khu vực có hệ số an toàn lớn hơn 3 được biểu thị bằng màu xanh dương. Khung sườn thiết kế được phân bổ hệ số an toàn lớn hơn 3 tại mọi nơi. Kết luận: Dựa vào các biểu đồ phân bố ứng suất, biến dạng, hệ số an toàn đều cho thấy thiết kế khung đủ bền và đáp ứng được các yêu cầu đã đặt ra. 3.3. Tính toán, thiết kế hệ thống truyền lực 3.3.1. Phân tích và chọn phƣơng án bố trí hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực của xe có tác dụng truyền chuyển động, lực hay momen xoắn từ động cơ đến bánh chủ động. Trị số của lực hay momen xoắn này có thể thay đổi theo điều kiện làm việc của xe. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống truyền lực trên xe thiết kế. 33 - Có kích thước nhỏ gọn để dễ dàng bố trí trên xe. - Sức kéo của hệ thống truyền lực có khả năng tải được khối lượng khoảng 80 kg vận tốc có thể đạt tối đa khoảng 25(km/h). - Hệ thống phải có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hợp lý nhưng vẫn đảm bảo thỏa mãn các đặc tính kĩ thuật cơ bản của hệ thống truyền lực cho xe. Có nhiều cách bố trí hệ thống truyền lực nhưng tùy vào ý đồ, điều kiện kinh tế và kĩ thuật của người thiết kế nên lựa chọn phương án phù hợp, sau đây là các phương án bố trí hệ thống truyền lực trên xe. Phương án 1: Với phương án này thì momen từ động cơ truyền đến bánh xe nhờ vào một hộp giảm tốc truyền động bằng bánh răng (3) và một bộ truyền xích (2). Ưu điểm của phương án này là tỉ số nhỏ vì được phân bố qua 2 bộ truyền, số truyền cao. Tuynhiên việc chế tạo thêm hộp giảm tốc sẽ rất tốn kém và phức tạp, làm tăng khối lượng của xe, hiệu suất bộ truyền thấp. Hình 3.5.Sơ đồ hệ thống truyền lực trên xe 1: động cơ; 2: bộ truyền xích; 3: hộp giảm tốc. Phương án 2: Với phương án này thì momen quay của động cơ được truyền đến bánh xe nhờ bộ truyền bánh xích một cấp số truyền. Ưu điểm của phương án này là vì sử dụng truyền động xích nên khoảng cách trục ở mức trung bình, phù hợp với xe thiết kế, yêu cầu các kích thước tương đối nhỏ gọn, so sánh với truyền động đai thì truyền động xích có kích thước nhỏ gọn hơn và khi làm việc không có sự trược, 34 hiệu suất khá cao nếu chăm sóc tốt, lực tác dụng lên trục nhỏ. Nhược điểm lớn nhất của phương án này là tỉ số truyền lớn nên đường kính của bánh xích bị động lớn gây khó khăn cho trường hợp xe di chuyển đường gồ gề, vì dùng bộ truyền động xích nên gây ồn hơn khi hoạt động, thường xuyên bôi trơn. Hình 3.6. Sơ đồ hệ thống truyền lực trên xe Với ý tưởng thiết kế một mô hình xe Goped scooter sử dụng trong các khu du lịch với cấu tạo đơn giản và chi phí sản xuất thấp nhất có thể nhưng vẫn đảm bảo an toàn và tính hữu ích (vượt dốc, đảm bảo tốc độ, tiện lợi…) mà xe mang lại. Nên phương án 2 là phương án tối ưu nhất. 3.3.2. Tính chọn động cơ sử dụng Các thông số ban đầu cho việc tính toán và chọn công suất của động cơ - Tổng tải trọng của xe: 80 (kg). - Vận tốc tối đa khoảng: Vmax = 35 (km/h) = 9,72 (m/s). - Khả năng vượt dốc với: α = 10% = 60 Xác định công suất của động cơ Công suất của động cơ phát ra sau khi đã tiêu tốn đi một phần do ma sát trong hệ thống truyền lực, phần còn lại dùng để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản dốc, lực cản quán tính. Trường hợp tổng quát, ta có phương trình cân bằng lực kéo như sau [1]: N k  N f  N   Ni  N j Trong đó: (W) [3 - 4] 35 Nk: Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động; Nf:Công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn; Nω:Công suất tiêu hao để thắng lực cản gió; Ni:Công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc; Nj:Công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính. Tính cho trường hợp xe lên dốc (cho độ dốc là 10%): sinα = 0,1 => α =6 Trong thực tế 4 lực cản này không xảy ra cùng lúc. Cụ thể như khi xe lên dốc chạy đều với vận tốc nhỏ có thể bỏ qua lực cản quán tính và lực cản không khí, hoặc khi xe chạy tốc độ tối đa xảy ra ở đường bằng và không có lực cản dốc và cản quán tính, vậy khi tính chọn công suất cho động cơ ta chỉ tính cho một trong hai trường hợp trên. Trường hợp xe chạy ở tốc độ tối đa thì động cơ hoạt động ở công suất tối đa, trường hợp xe chạy lên dốc tốc độ chậm công suất động cơ lúc này vẫn bé hơn công suất động cơ khi chạy tốc độ tối đa. Vậy ta có thể chọn trường hợp xe chạy ở tốc độ tối đa để xác định cân bằng công suất cho động cơ. N f  N f  N  (W) [3 - 5] (W) [3 - 6] 3.3.2.1. Công suất tiêu hao cho lực cản lăn đƣợc tính [1]: N f  G.f .v. cos  Trong đó: G:Trong lượng toàn bộ của xe, G = 80 (kg) = 80.9,81 = 785 (N); f:Hệ số cản lăn, f = 0,018 đối với đường nhựa tốt; v:Vận tốc lớn nhất của xe, v = 35 (km/h) = 9,72 (m/s). => Nf  785 .0,018 .9,72. cos 6 = 136 (W) 3.3.2.2. Công suất tiêu hao cho lực cản không khí [1]: Nω = k.F.v3 Trong đó: K:Hệ số cản không khí, chọn k = 1 (Ns2/m4); F:Diện tích cản chính diện, F = B.H; (W) [3 - 7] 36 B:Chiều rộng tiết diện cản gió, B = 0,3 (m); H:Chiều cao tiết diện cản gió, H = 1,65 (m). =>F = 0,3 .1,65 = 0,49 (m2). => Nω = 1.0,49.9,723 = 450 (W) Vậy công suất cản của xe là: N f  136  450  586 (W) Công suấtcó ích Necủa động cơ để cân bằng với công cản của xe, công suất có ích của động cơ là: Ne  N f  (W) [3 - 8] Hiệu suất bộ truyền xích chọn sơ bộ là η = 0,9. => N e  586  652 0,9 (W) Công suất cực đại của động cơ là N max  Ne  Động cơ đặt trên xe sẽ phát ra công suất thấp hơn công suất cực đại của động cơ, công suất thực tế mà động cơ phát ra trên xe sẽ bằng công suất cực đại nhân với hệ số α. Hệ số này có giá trị nhỏ hơn 1 và α = 0,8÷0,9, chọn α = 0,85 [1] Vậy công suất cực đại của động cơ là: N max  652  767 0,85 (W) Kết luận: Để đảm bảo xe đạt được các thông số thiết kế và mang lại hiệu quả kinh tế ta cần chọn động cơ có công suất trong khoảng 0,7÷1 (kW). 3.3.2.3. Lựa chọn động cơ Yêu cầu lựa chọn động cơ - Động cơ phải đáp ứng được công suất đã tính toán nhưng không quá lớn nhằm giảm chi phí sản xuất. - Có kết cấu phù hợp với điều kiện thiết kế, chế tạo. 37 - Dễ dàng tìm kiếm, thay thế, sửa chữa. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều động cơ đốt trong do các hãng sản xuất nổi tiếng như Honda, Missubishi,…có công suất thấp từ dưới 3 (kW) và được sử dụng phổ biến cho nhiều nhiệm vụ khác nhau như sử dụng trong máy cắt cỏ, máy phun thuốc, máy cưa,….với những loại động cơ 4 kỳ thì các hãng sản xuất những mẫu động cơ có công suất lớn hơn công suất mà động cơ thiêt kế sử dụng, với những loại động cơ 2 kỳ có những loại động cơ rất nhỏ gọn mà công suất đủ đáp ứng động cơ của thiết kế. Động cơ hai kỳ không có riêng hành trình thải nạp (chiếm một vòng quay trục khuỷu) nên phải thực hiện thải và nạp cùng một lúc, trong khoảng thời gian rất ngắn ngay trước và sau vị trí điểm chết dưới của piston. Vì thời gian thay đổi môi chất rất ngắn chỉ bằng 1/3 thời gian thải và nạp của động cơ 4 kỳ nên phải dùng môi chất mới đã được nén trước đưa vào tạo áp lực đẩy sản phẩm cháy từ xylanh ra đường thải gây tác dụng quét khí thải ra khỏi xylanh. Nếu trong thời gian ấy làm tốt nhiệm vụ quét sản phẩm cháy ra ngoài và nạp đầy môi chất mới vào xylanh thì cùng với một kích thước, một số vòng quay n và số xylanh i sẽ thu được công suất lớn hơn động cơ 4 kỳ khoảng 0,5 – 0,7 lần. Theo phân tích và đã tính toán ta chọn động cơ Oshima 260: Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật động cơ Oshima 260 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thông số kỹ thuật Hãng sản xuất Kiểu động cơ Mã số Dung tích xylanh Công suất máy Tỉ lệ pha trộn nhiên liệu (xăng/nhớt) Tốc độ không tải Hệ thống đánh lửa Trọng lượng Giá trị Oshima Xăng 2 kỳ 260 32,6 cc 0,81 (kw) tại tốc độ vòng quaytrục khuỷu 6000 (v/ph). 25 : 01 2800-3200 (v/ph). Transitor từ tính (IC) 2(kg) 38 3.3.2.4. Nguyên lý làm việc của động cơ Oshima 260 Chất lượng thay đổi môi chất trong động cơ hai kỳ phụ thuộc nhiều vào diễn biến của quá trình thải và quét trong động cơ (thể hiện qua thời điểm mở và đóng cơ cấu quét và thải). Hình 3.7. Là đồ thị hệ thống quét vòng được sử dựng trên động cơ xe thiết kế, thời điểm đóng và mở các cửa khí đối xứng qua điểm chết dưới, nghĩa là cửa nào mở sớm hơn sẽ đóng muộn hơn và ngược lại tạo nên pha đối xứng. Thời gian từ lúc đóng cửa quét đến lúc đóng cửa thải gọi là thời kì lọt khí. Ưu điểm chính của pha phối khí đối xứng là động cơ có cấu tạo đơn giản, ít hư hỏng nhưng nhược điểm lớn là có thời kì lọt khí gây mất mát khí quét. Thời kì thải tự do: Bắt đầu từ lúc mở cửa thải φB (áp suất trong xylanh pB) tới lúc không khí quét đi vào xylanh thực hiện quétsản vật cháy φN (áp suất trong xylanh pN bằng áp suất trung bình suốt thời kì quét và thải cưỡng bức). Trong thời kì thải tự do áp suất trong xylanh lớn hơn nhiều so với áp suất trung bình trong ống thải pth nên dòng khí thoát ra ngoài với tốc độ lớn. Từ lúc mở cửa thải (điểm B ở φB) tới lúc mở cửa quét (điểm H ở φH) với áp suất trong xylanh là pH được gọi là giai đoạn thải sớm. Trong thời kì thải tự do BN có hai giai đoạn lưu động: trên giới hạn BE và với tốc độ dòng khí bằng tốc độ truyền âm và dưới giới hạn EN với tốc độ dòng khí nhỏ hơn tốc độ truyền âm. Tại E có px = pE đường thải trực tiếp thông với khí trời (px – áp xuất trong xylanh tại thời điểm đang xét) Thời kì thải cưỡng bức và quét khí:Trong thời kì này các cơ cấu thải và quét đều mở và đồng thời xảy ra hai quá trình: khí quét từ cacte đi vào xylanh và sản phẩm cháy bị khí quét đẩy ra đường thải. Thời kì thải cưỡng bức và quét khí bắt đầu từ lúc khí quét đi vào xylanh (điểm N ở φN) hình 3.7 và kết thúc tại điểm đóng kín cửa quét (điểm D và φD), đối với động cơ sử dụng cho mẫu xe thiết kế có mép trên cửa quét thấp hơn cửa thải nên thời kì thải cưỡng bức và quét khí kết thúc khi cửa quét được đóng kín. 39 Đầu thời kỳ này, mặc dù khí quét đã bắt đầu đi vào xilanh nhưng do ảnh hưởng hút của dòng khí qua cửa thải, nên áp xuất px vẫn tiếp tục giảm tiếp theo diện tích cửa quét fq mở rộng hơn làm tăng lưu lượng khí quét làm tăng px tới pN rồi quá pN sau đó dao động quanh pN với biên độ ngày một giảm. Trong thời kỳ này với hệ thống quét vòng thì sản phẩm cháy và khí quét hòa trộn với nhau và một phần lưu lại trong xylanh còn một phần đi ra ngoài xylanh. Thời kì lọt khí: thời kì này bắt đầu từ khi cửa quét đóng hoàn toàn (điểm D ởφD) đến khi cửa thải đóng hoàn toàn (điểm A ở φA).[6] Hình 3.7. Đồ thị biến thiên áp xuất px trong xilanh (a) và tiết diện lưu thông cơ cấu thải ft và cơ cấu quét fq theo góc quay trục khuỷu của động cơ sử dụng cho xe thiết kế (b). 3.3.3. Tính toán, thiết kế bộ truyền xích Thông số đầu vào: - Công suất đầu ra trục khuỷu: 0,81 (kW). - Số vòng quay cực đại của động cơ: 6000 (v/ph). - Momen xoắn có ích của động cơ: 1,56 (N.m). 40 - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe [1]: Thông số lốp B-d  3,5-10 loại lốp áp suất thấp Bán kính thiết kế của bánh xe: d  r0   B  .25,4 (mm) 2  r0  216 (mm) Bán kính làm việc trung bình của bánh xe: rb  .r0  0,932 .216  201 (mm) Trong đó: λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, chọn λ = 0,932 đối với loại lốp có áp suất thấp [1] - Tốc độ tối đa của xe:35(km/h) = 9,72 (m/s). 3.3.3.1. Sơ đồ và phân tích Hình 3.8 trình bày sơ đồ động học hệ thống truyền động của xe sử dụng bộ truyền động xích một cấp số truyền. Momen quay của động cơ truyền qua ly hợp, trục sơ cấp được nối liền với nồi phát động của ly hợp và đầu ra của trục sơ cấp có bánh xích sơ cấp. Thông qua truyền động xích, bánh xích thứ cấp tiếp nhận momen quay từ trục sơ cấp truyền đến bánh xe chủ động (bánh sau). Hình 3.8. Sơ đồ hệ thống truyền lực 41 1: Động cơ, 2: Ly hợp, 2: Bộ truyền xích, 4: Bánh xe. Đầu ra trục khuỷu động cơ được gắn với lõi tiếp động của ly hợp (hình 3.9). Tại tốc độ thấp, lực ly tâm của guốc không đủ lớn để thắng lực kéo của lò xo hồi (3) nên guốc không thể văng ra. Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao hơn, lực ly tâm sinh ra trên guốc lớn hơn lực kéo của lò xo hồi, làm guốc văn ra và bề mặt làm việc của mã ly hợpép chặt vào nồi phát động của ly hợp làm quay nối phát động và truyền momen quay cho trục sơ cấp. Hình 3.9.Lõi tiếp động của ly hợp 1: Má ly hợp, 1a: Bề mặt làm việc của má li hợp, 2: Guốc, 3: Lò xo hồi 3.3.3.2. Thiết kế bộ truyền bánh xích Thông số đầu vào: - Công suất lớn nhất của động cơ Nmax= 0,81 (kW). - Momen xoắn lớn nhất của động cơ Mmax=1,56 (N.m). - Tốc độ vòng quay lớn nhất của động cơ nmax=6000 (v/ph). - Sử dụng loại truyền động xích, hoạt động một chiều. 1) Xác định tỉ số truyền Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực được xác định theo công thức [1]: i 2..n e .rbx 60 .v max [3 - 9] Trong đó: ne:Tốc độ vòng quay lớn nhất của động cơ, ne = 6000(vg/phút); 42 rbx:Bán kính làm việc của bánh xe, rb = 0,201 (m); vmax:Vận tốc lớn nhất của xe, vmax = 6,94 (m/s). => i  2..6000 .0,201  12,99 60.9,72 Chọn tỉ số truyền cho hệ thống truyền lực i=12 để đảm bảo đường kính vòng đỉnh bánh xích phù hợp với đường kính vành bánh xe. 2) Chọn loại xích Chọn loại xích ống con lăn vì vận tốc khi nào việc không cao, và giá thành rẻ và dễ dang tìm kiếm thay thế. [4] 3) Định số răng đĩa xích Số răng lớn nhất của đĩa xích Zmax bị hạn chế bởi độ tăng bước do bản lề bị mòn sau một thời gian làm việc, đối với xích ống con lăn Zmax=120, vì vậy nên dựa theo số truyền là i= 12 của bộ truyền nên ta chọn số răng cho đĩa xích nhỏ (chủ động) Z1=8 và số răng đĩa xích lớn (bị động) Z2 = 96. 4) Định bƣớc xích Định hệ số điều kiện sử dụng [4]: k=kđ.kA.ko.kđc.kb.kc [3 - 10] Trong đó: kđ:Hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài, tải trọng va đập nên kđ=1,3; kA:Hệ số xét đến chiều dài xích, khoảng cách trục A=(30÷50) nên kA=1; ko:Hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền, đường nối hai tâm đĩa xích làm với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 60 nên ko =1; kđc:Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, trục đĩa xích có thể điều chỉnh được nên kđc=1; kb:Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, bôi trơn định kì nên kb=1,5; kc:Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, k=1. => hệ số điều kiện sử dụng: k  1,3.1.1.1.1,5.1  1,95 Xác định công suất tính toán của bộ truyền xích [4]: 43 N t  k.k z .k n .N (kW) [3 - 11] Trong đó: kz:Hệ số răng đĩa dẫn, k z  25 25   3,12 ; Z1 8 kn: Hệ số vòng quay đĩa dẫn, k n  1600 1600   0,27 ; n1 6000 N:Công suất danh nghĩa, ở đây ta tính cho công suất cực đại của động cơ, N = 0,81 (kW). => N t  1,95.3,12.0,27.0,81  1,33 (kW) Dựa vào bảng 6.4 trang 106, [4] ta chọn bước xích cho bộ truyền nhằm thỏa mãn điều kiện công suất bộ truyền nhỏ hơn công suất cho phép. Bảng 3.3.Thông số xích được chọn Bƣớc xích Độ rộng Đƣờng Đƣờng Độ dày Chiều dài t (mm) trong con kính kính trục má xích trục trong lăn c (mm) conlăn trong con s(mm) con lăn D (mm) lăn d(mm) 3,302 2,286 6,35 3,175 l(mm) 0,762 Hình 3.10. Kích thước chủ yếu của xích ống con lăn 5) Khoảng cách trục và số mắt xích 8,636 44 Khoảng cách trục được chọn dựa vào phác thảo thiết kế và nằm trong khoảng A=(30÷50)t, chọn A = 210 (mm). Dựa vào công thức 6.4 trang 102, [4] ta có: Z1  Z 2 2A  Z 2  Z1  2 t X    . 2 t  2  A 8  96 2.210  96  8  2 6,35 X    . 2 6,35  2  210 X  125 [3 - 12] Tính chính xác khoảng cách trục A [4] t Z  Z2 Z  Z2    Z  Z1  A  X  1  X  1   8. 2  4 2 2  2     2 A=213 2    (mm) [3 - 13] (mm) [3 - 14] Hình 3.11. Kích thước hình học của đĩa xích 5) Kích thƣớc hình học của đĩa xích  Đƣờng kính vòng chia Dc [4] Dc  t 180 0 sin Z 45 Đường kính vòng chia đĩa xích chủ động Dc1  6,35  16,6 180 sin 8 Đường kính vòng chia đĩa xích bị động Dc 2  6,35  194,1 180 sin 96  Đƣờng kính vòng đỉnh Da [4] Da  t.(0,5  cot g 180 0 ) Z (mm) [3 - 15] (mm) [3 - 16] (mm) [3 - 17] Đường kính vòng đĩnh đĩa xích chủ động Da1  6,35.(0,5  cot g 1800 )  18,5 8 Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị động Da 2  6,35.(0,5  cot g 1800 )  197,1 96  Đƣờng kính vòng chân Dr [4] Bánh kính rãnh răng r  0,5025 d  0,05  1,71 Đường kính vòng chân Dr Dr  Dc  2.r => Dr1  16,6  2.1,71  13,2 Dr 2  194 ,1  2.1,71  190 ,7 6) Kiểm nghiệm số lần va đập u của bản lề xích trong 1 giây [4] u Z .n 15 . X u 8.6000  25,6 15.125 [3 - 18] 46 Số lần va đập cho phép [u] trong 1 giây ta tra bảng (6-7) trang 109, [4]có giá trị là 60, vậy kiểm nghiệm số lần va đập u của bản lề xích trong 1 giây là thỏa mãn với điều kiện cho phép. u  [u ]  25,6  60 7) Kiểm nghiệm áp suất sinh ra trong bản lề [4]: p k.6.10 7.N  [p 0 ], F.Z.t.n 1,15.6.10 7.0,81   17 2,286 .3,175  2.0,762 .96.6,35.500 (N/mm2) [3 - 19] (N/mm2) Trong đó: K:Hệ số điều kiện sử dụng, bộ truyền nằm nghiêng một góc nhỏ hơn 400 so với đường nằm ngang, k =1,15; F:Diện tích hình chiếu của bề mặt tiếp xúc giữa chốt và ống lên mặt phẳng lên mặtphẳng vuông góc với phương của lực tác dụngF=d.(c+2s). Tra bảng 6.6 trang 108, [4] với bước xích là 6,35 và áp suất sinh ra trong bản lề đã tính được cho thấy điều kiện [3 - 19]được thỏa mãn. 8) Kiểm nghiệm bền cho trục sơ cấp Kiểm nghiệm theo ứng suất. Khi trục sơ cấp làm việc sẽ chịu biến dạng bởi 2 trường hợp là biến dạng do xoắn và biến dạng do uốn. Vậy nên ta cần tính lực vòng tại bề mặt làm việc của răng của bánh xích chủ động và sử dụng phần mềm Solidworks để kiểm nghiệm bền cho chi tiết.Lực vòng tác dụng lên vành răng [4]: P 2.M x Dc Trong đó: Mx:Momen xoắn của động cơ, (N.m); Dc:Đường kính vòng chia, (m). (N) [3 - 20] 47 P 2.1,56  188 0,0166 (N) Hình 3.12.Mô hình đặt lực trên trục sơ cấp Chi tiết được chế tạo từ thép C45 có giới hạn chảy ζch=138 (N/mm2) và giới 2 hạn bền kéo ζbk=550 (N/mm2), modun đàn hồi E =193000 (N/mm ). Phân tích vị trí đặt lực và điều kiện biên: Tại vị trí ren được lắp với nơi phát động của bộ phận ly hợp nên xuất hiện momen xoắn trên trục sơ cấp, momen xoắn này gây ra một lực P (lực vòng)tiếp tuyến với đường kính vòng chia của bánh xích vị trí tại bề mặt làm làm việc của răng bánh xích bị động và có giá trị như đã tính ở công thức [3 - 20]. Lực vòng P do momen xoắn động cơ sinh ra tác động lên xích tải, nên có một phản lực P’ có phương và độ lớn giống lực P nhưng ngược hướng. Từ những phân tích trên, ta xem như trên cả đoạn ren là một ngàm và đặt lực P’ tại vị trí làm việc của răng bánh xích bị động. Nên ta có giá trị ứng suất cực đại sinh ra trên chi tiết khi làm việc trong điều kiện momen xoắn của động cơ là cực đại 48 Hình 3.13. Biểu đồ phân bố ứng suất Mmax=1,56 (N.m) là như sau: Ứng suất lớn nhất: ζ=54,5 ≤ [ζ ] =138 (N/mm2). Kiểm nghiệm bền theo biến dạng dài [5].    E 138  0,000715 193000 (mm) [3 - 21] Hình 3.14.Biểu đồ phân bố biến dạng dài Trên hình 3.14 là kết quả kiểm nghiệm biến dạng dài do phần mềm Solidword simulation cho ra, biến dạng dài cực đại của chi tiết khi hoạt động tại vị trí chân răng (màu đỏ). 49   0,000245    0,000715 (mm) Kết luận: Trục và bánh xích sơ cấp thiết kế đủ bền. 3.4. Tính bền cho trục bánh xe Trục bánh xe là chi tiết chịu toàn bộ tải trọng của xe và người tác dụng lên, nên trong lúc xe đang hoạt động với tốc độ cao trục bánh xe không đủ bền có thể bị gãy hoặc cong gây nguy hiểm đến tính mạng người điều khiển và ảnh hưởng đến khả năng làm việc của xe, đặc biệt xe thiết kế được sử dụng chủ yếu cho các khu du lịch nên có các loại đường gồ ghề nên tải trọng động tác dụng lên trục và các chi tiết của xe là rất lớn. Các trường hợp nguy hiểm có thể xảy ra như trục bánh xe bị cong, dễ dẫn đến hiện tượng tuộc xích hoặc có thể làm đứt xích… Người điều khiển đứng chính giữa khung xe và khối lượng các cơ cấu của xe là không đáng kể so với khối lượng của người nên theo chiều dọc của xe ta xe trọng tâm xe đặt chính giữa chiều dài cơ sở của xe, và lực tác dụng lên hai trục xe bánh xe trước và sau là như nhau và bằng trọng lượng người chia hai. 3.4.1. Tính bền cho trục bánh xe chủ động (bánh sau) Trọng lượng xe và người từ khung xe tác dụng lên trục bánh xe (P) tại đầu liên kết trục bánh xe với khung xe (đầu C), tại vị trí A và B là hai ổ đỡ của bánh xe ta xem như lên kết gối đỡ. Từ đó ta có sơ đồ phân bố ngoại lực và biểu đồ lực cắt và momen uốn như hình 3.15. 50 Hình 3.15. Biểu đồ nội lực của trục bánh xe chủ động Xác định phản lực liên kết gối đỡ:  F  RB  RA  P   M  R B .55  P.105 [3 - 22] R B  R A  400 R A  364[ N]   400 .105    R B  764[ N] R B  55 Từ biểu đồ momen uốn trên hình 3.15 Ta được: M max  20000 (N.mm) Xác định ứng suất lớn nhất [5]:  max   M max M max .32  W .D3 20000.32  41,5 .173 Xác định ứng suất cho phép của trục: (N/mm2) [3 - 23] (N/mm2) 51 Dựa vào kết quả ứng suất cực đại trên trục bánh xe mà ta đã tính và biểu thức ứng suất cực đại [3 - 23]để lực chọn vật liệu trục bánh xe phù hợp, từ việc phân tích trên ta lựa chọn trục có mác thép CT6 với đường kính 17 (mm) và có ứng suất chảy ζc = 316 (N/mm2). Kiểm nghiệm bền cho trục bánh xe chủ động: Xác định ứng suất cho phép của trục [3]: []   c 1,5.(k đ  1) 316  52,7 1,5.(3  1) (N/mm2) [3 - 24] (N/mm2) Điều kiện trục đủ bền: ζmax =41,5 ≤ [ζ] = 52,7 Kết luận: Trục đủ bền. 3.4.2. Tính bền cho trục bánh xe bị động (bánh trƣớc) Tương tự như trục bánh xe chủ động, tại hai ổ đỡ của bánh xe bị động ta đặt hai liên kết gối đỡ di động và trọng lượng người và xe phần trước của xe đặt lên trục được chia hai (như hình 3.16). Ta xác định được phản lực tại hai gối đỡ và xây dựng biểu đồ lực cắt và momen uốn trên trục. Từ đó ta có được momen uốn lớn nhất trên trục: Mmax = 14400 (N.mm) Ứng suất lớn nhất trên trục:  max  14400.32  30 3 .17 (N/mm2) Ứng suất lớn nhất trên trục bánh xe chủ động nhỏ hơn so với trục bánh xe chủ động, vậy nên ta có thể chọn vật liệu có ứng suất chảy thấp hơn nhằm tiết kiệm chi phí và giảm khối lượng của xe. Ta chọn ứng suất cho phép của trục là 40 (N/mm2) sau đó tính ngược lại từ biểu thức [3 - 24].Để xác định ứng suất chảy của vật liệu và lựa chọn vật liệu: c  40.(3  1).1,5  240 (N/mm2) 52 Hình 3.16. Biểu đồ nội lực của trục bánh xe bị động Ứng suất chảy tính toán của vật liệu sẽ chọn là 240 (N/mm2),nên lựa chọn trục bánh xe được làm từ thép CT4 có ứng suất chảy là 255 (N/mm2). 3.5. Thực nghiệm chế tạo xe Goped scooter 3.5.1. Tổng quan về thực nghiệm chế tạo Mục đích, yêu cầu của việc chế tạo: - Đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế kỹ thuật của các bộ phận, hệ thống tổng thành của xe Goped scooter. - Tuân thủ nghiêm ngặt, đầy đủ quy trình công nghệ trong chế tạo, lắp ráp, kiểm nghiệm, thử nghiệm xe Goped scooter. - Khi hoàn thành xe Goped scooter ngoài việc đảm bảo yêu cầu kết cấu, tính năng còn hướng đến tiêu chí thẩm mỹ, gọn nhẹ, dễ vận hành, tin cậy,... ngoài ra còn phục tốt cho các khu du lịch. 53 - Các bộ phận, hệ thống chế tạo: Hệ thống khung xe; Hệ thống truyền lực; Hệ thống lái; Các hệ thống còn lại chủ yếu là tính chọn và mua các sản phẩm tương đương trên thị trường để lắp ráp. - Vật liệu chế tạo: Kim loại thép, inox. 3.5.2. Chế tạo các chi tiết chính trên xe Goped scooter 3.5.2.1. Chế tạo khung xe Khung xe là một trong những bộ phận quan trọng cấu thành nên xe. Kết cấu hợp lý của nó xe quyết định độ bền, hình dáng, kích thước cũng như khả năng cơ động của xe. Khung được lắp trên nó sẽ tạo thành một hệ thống chịu tải của xe. Khung dùng để bố trí – lắp đặt các cụm, các hệ thống điều khiển và hệ thống chuyển động của xe. Đối với xe Goped Scooter, khung phải được thiết kế phù hợp sao cho đáp ứng những yêu cầu chính sau: Có được khối lượng nhỏ nhưng phải đảm bảo được tuổi thọ tương ứng với - thời gian phục vụ của xe. Độ cứng vững phải đủ lớn để khi có biến dạng vấn không ảnh hưởng đến sự - làm việc của xe và các bộ phận lắp trên xe. - Khung xe phải có kết cấu thích hợp sao cho thuận tiện trong việc bố trí các chi tiết, thiết bị. 1. Chuẩn bị vật liệu Vật liệu chế tạo khung xe là dùng thép không gỉ X20Cr13 loại ống tròn có - đường kính trong 40 (mm), dày 2,5 (mm), dài 1400 (mm). 2. Tiến hành chế tạo - Dùng phương pháp gia công uốn hàn để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu. 54 Hình 3.17. Khung xe sau khi được uỗn và hàn 3.5.2.2. Chế tạo hệ thống truyền lực 1. Chuẩn bị vật liệu Vật liệu trong chế tạo hệ thống truyền lực như sau: - Phôi gang có đường kính 200 (mm), 150 (mm) để chế tạo bệ đỡ. - Sắt dạng tấm có chiều dày 8 (mm) để làm bánh răng lớn. - Thép cacbon CT40 có đường kính 50 (mm) để chế tạo bánh răng nhỏ,... 2. Tiến hành chế tạo - Áp dụng các phương pháp chế tạo để gia công vật liệu thành các sản phẩm theo yêu cầu. - Tiến hành lắp ráp để hoàn thiện hệ thống truyền lực theo yêu cầu thiết kế. Hình 3.18.Bệ đỡ và bánh răng nhỏ sau khi gia công Hình 3.19.Bánh răng lớn sau khi Hình 3.20.Hệ thống truyền lực sau khi hoàn gia công thành 3.5.2.3. Chế tạo hệ thống lái 1. Chuẩn bị vật liệu 55 Vật liệu trong chế tạo hệ thống lái như sau: - Inox có đường kính trong 22 (mm), dày 1,5 (mm), dài 0,6 (m) dùng để chế tạo trục đứng tay lái. - Inox có đường kính trong 20 (mm), dày 1,5 (mm), dài 0,4 (m) dùng để chế tạo tay lái. - Thép chịu lực có đường kính trong 22 (mm), dày 2 (mm), dài 0,7 (m) dùng để chế tạo trục bánh xe dẫn hướng. - Thép cacbon CT40 có đường kính 25 (mm) để chế tạo cổ trục lái. 2. Tiến hành chế tạo - Bản vẽ thiết kế hệ thống lái (phần phụ lục). - Áp dụng các phương pháp chế tạo để gia công vật liệu thành các sản phẩm theo yêu cầu. Hình 3.21. Cổ trục lái sau khi gia công Hình 3.22. Hệ thống lái sau khi gia công 1: Tay lái; 2: Trục đứng tay lái; 3: Ống khóa cổ trục lái và trục đứng tay lái; 4: Chốt khóa cổ trục lái và trục đứng tay lái; 5: Cổ trục lái. 3.6. Lắp ráp, hoàn thiện xe Goped scooter 3.6.1. Đặc điểm quy trình lắp ráp 56 - Nếu quá trình gia công chế tạo là giai đoạn chủ yếu của quá trình sản xuất thì lắp ráp là giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất. Vì vậy sau quá trình lắp ráp, - Sản phẩm đạt được chất lượng yêu cầu và vận hành ổn định thì quá trình sản xuất mới có ý nghĩa. - Hình thức tổ chức lắp ráp xe Goped scooter: Xe được lắp theo hình thức di độngtự do. Đây là hình thức tổ chức lắp ráp mà tại mỗi vị trí lắp ráp được thực hiện hoàn chỉnh một nguyên công lắp ráp. 3.6.2. Lập sơ đồ lắp ráp - Chia nhỏ việc lắp ráp xe thành các đơn vị lắp, chia thành từng nhóm lắp, từ đó có một sơ đồ lắp ráp tổng thể. Trong số các chi tiết của một đơn vị lắp, ta tìm chi tiết cơ sở, rồi lắp các chi tiết khác lên các chi tiết cơ sở theo thứ tự nhất định. Quy trình lắp ráp như sau: Quy trình lắp ráp xe Goped scooter Uốn khung xe Hàn các khớp nối Lắp các giã đỡ Lắp ráp động cơ Lắp ráp hoàn chỉnh Kiểm tra lắp ráp Đưa vào sử dụng 57 Lắp ráp hệ thống lái Lắp ráp hệ thống phanh Lắp ráp truyền lực Hình 3.23. Sơ đồ lắp ráp 3.6.3. Mô tả nguyên công lắp ráp 3.6.3.1. Lắp ráp hệ thống lái - Trình tự công nghệ: + Kiểm tra, lắp chặt chẽ toàn bộ hệ thống. + Lắp cổ lái. + Lắp chốt nối cổ lái với tay lái. - Yêu cầu kỹ thuật + Hai ổ bi cổ lái phải được bôi mỡ trước khi lắp. + Các bulong cổ lái phải được xiết chặt, đầy đủ. 3.6.3.2. Lắp hệ thống phanh đĩa và bánh xe - Trình tự công nghệ: + Lắp đĩa phanh. + Lắp bánh răng lớn. + Lắp bánh xe. + Lắp cụm đĩa phanh, bánh răng lớn, bánh xe vào khung xe. + Lắp cụm mã phanh vào khung xe. - Yêu cầu kỹ thuật + Các bulong phải xiết chặt, đầy đủ. 3.6.3.3. Lắp hệ thống truyền lực - Trình tự công nghệ: + Lắp bánh răng nhỏ vào bệ đỡ động cơ. + Lắp bệ đỡ động cơ vào khung xe. + Lắp xích vào bánh răng nhỏ và bánh răng lớn. 58 + Căn chỉnh lại xích. - Yêu cầu kỹ thuật: + Các bulong phải xiết chặt, đầy đủ. + Căn xích không được quá căng và quá lỏng. Bảng 3.4.Danh mục linh kiện và tổng thể lắp ráp TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Tên gọi các chi tiết tổng thành Khung xe Bánh xe Trục bánh xe trước và bánh xe sau Đĩa phanh Dây phanh Ống dây phanh Cụm phanh đĩa Tay phanh Cụm cổ xe Động cơ Giã đỡ động cơ Bình đựng xăng Tay ga Dây ga Ống dây ga Dây điện công tắc tắt động cơ Công tắc tắt động cơ Bánh răng lớn Bánh răng nhỏ Xích Chân chống Bộ chân đứng Đơn vị Số lƣợng Bánh Bộ Cái m m Bộ Cái Bộ Cái Bình Cái m m m Cái Cái Cái Bộ Cái Bộ 2 2 1 2 1,8 1 1 1 1 1 1 1 2 1,8 1,8 1 1 1 1 1 1 59 3.6.4. Lắp ráp các hệ thống 3.6.4.1. Lắp ráp hệ thống lái - Lắp trục bánh dẫn hướng vào thân xe. - Ta tiến hành lắp cổ trục lái vào trục bánh dẫn hướng. - Lắp chốt nỗi cổ trục lái và trục đứng tay lái. - Lắp ống khóa cổ trục lái và trục đứng tay lái. Hình 3.24. Trục bánh dẫn hướng sau khi lắp vào thân xe Hình 3.25. Cổ trục lái, trục đứng tay lái sau khi được lắp vào trục bánh dẫn hướng 3.6.4.2. Lắp ráp hệ thống phanh - Lắp đĩa phanh vào cụm đĩa phanh – bánh răng lớn – bánh xe. - Lắp cụm má phanh vào thân xe. 60 - Lắp dây phanh vào tay phanh và cụm má phanh. - Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do tay phanh. Hình 3.26. Hệ thống lái sau khi lắp ráp Hình 3.27.Đĩa phanh và cụm mã phanh 61 Hình 3.28.Hệ thống phanh sau khi lắp ráp Yêu cầu - Các bulong phải xiết chặt, đúng lực. - Hành trình tự do đúng tiêu chuẩn. 3.6.4.3. Lắp ráp hệ thống truyền lực - Lắp bánh răng lớn vào bánh chủ động. - Lắp bánh răng nhỏ vào bệ đỡ. - Lắp bộ truyền xích vào bánh răng nhỏ và bánh răng lớn. - Căn chỉnh lại xích bằng bộ phận chỉnh xích. - Bôi trơn hệ thống truyền lực bằng nhớt. Yêu cầu: - Xích sau khi chỉnh không được quá căng vì sẽ bị đứt xích khi chạy tốc độ cao, hoặc căn xích không được quá lỏng có thể gây tuột xích khi chạy. 62 Hình 3.29. Hệ thống truyền lực sau khi được lắp ráp - Xiết các bulong phải chặt, đúng lực. Sau khi lắp hệ thống truyền lực ta tiến hành lắp động cơ, bình xăng, bộ chân đứng, chắn bùn,... Hình 3.30. Xe Goped scooter sau khi lắp ráp 3.7. Kiểm tra chất lƣợng sau khi lắp 3.7.1. Quy trình kiểm tra Trong quy trình công nghệ chế tạo và lắp ráp, công tác kiểm tra là một công việc rất quan trọng. Nó đảm bảo tiến độ và chất lượng sản phẩm trong từng công 63 đoạn, đảm bảo kỹ thuật và an toàn lao động. Kiểm tra lắp ráp với nhiều mục đích khác nhau, xong trong quá trình thử nhiệm số liệu được bảo quản và dùng chung theo các hình thức. - Công bố chất lượng sản phẩm: + Các thông số kích thước và trọng lượng cơ bản. + Các số liệu về công suất. + Tính kinh tế. + Chất lượng về độ ồn. + Độ êm dịu. + Khả năng điều khiển và ổn định. + Độ bền và độ tin cậy. - Phát triển sản phẩm: + Hiệu quả kinh tế trong sản xuất chế tạo. + Khả năng thực hiện, hoàn thiệt theo các tiêu chuẩn. + Các tồn tại do yêu cầu của giá thành sản phẩm, điều kiện công nghệ. Công tác kiểm tra bao gồm các hạng mục chính sau: 1. Kiểm soát chất lƣợng + Kiểm soát việc tổ chức, chuẩn bị sản xuất. + Nghiên cứu kỹ tài liệu bản vẽ. + Kiểm tra chất lượng vật tư mua vào. 2. Kiểm tra công đoạn - Chế tạo thân xe: + Kiểm tra chất lượng các chi tiết và vật tư đầu vào. + Kiểm tra chất lượng mối hàn. + Kiểm tra sơn tại các mối hàn. - Lắp ráp: + Kiểm tra sự va chạm lẫn nhau, rạn nứt, móp méo, sự rò rỉ, xiết chặt, tình trạng bôi trơn, số lượng các chi tiết. + Kiểm tra hư hại, mức độ gỉ của các chi tiết. 64 + Kiểm tra sự hoạt động của các cụm theo quy định. - Hoàn thiện: + Kiểm tra sự hoạt động của động cơ, hệ thống lái, phanh, truyền lực. + Kiểm tra các thông số, sự vận hành của xe hoàn thiện. + Vệ sinh xe. + Chạy thử. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG XE XE HOÀN THIỆN LẮP RÁP KIỂM TRA TỔNG THỂ KIỂM TRA CHẠY THỬ Không đạt SỬA CHỮA ĐIỀU CHỈNH TRÊN ĐƯỜNG Đạt ĐƯA VÀO SỬ DỤNG 3.7.2. Kiểm tra tổng thể 3.7.2.1. Kiểm tra khung xe Bảng 3.5. Bảng thông tin kiểm tra khung xe Nội dung kiểm tra - Hình dáng chung - Các kích thước cơ bản - Lắp đặt, bố trí các cụm tổng thành - Chất lượng lớp sơn phủ Yêu cầu - Sai lệch về kích thước trong giới hạn cho phép - Lớp sơn phải đạt Phƣơng pháp kiểm tra - Đo kích thước sản phẩm, so sánh với thiết kế 65 3.7.2.2. Kiểm tra động cơ và các bộ phận liên quan Bảng 3.6. Thông tin kiểm tra động cơ và các bộ phận liên quan Nội dung kiểm tra - Sự làm việc của động cơ - Định vị, bắt chặt động cơ và các bộ phận lắp trên động cơ - Yêu cầu - Động cơ hoạt động ổn định, không có tiếng ồn lạ khi hoạt động - Không nứt, trầy, biến dạng, không có va chạm giữa các chi tiết. Phƣơng pháp kiểm tra - Cho động cơ làm việc và kiểm tra - Dùng các búa chuyên dụng hoặc dung các cờ lê lực Động cơ hoạt động êm dịu, không có tiếng động lạ phát ra trong quá trình hoạt động - Hệ thống truyền động xích hoạt động ổn định. 3.7.2.3. Kiểm tra bánh xe Bảng 3.7. Bảng thông tin kiểmt ra bánh xe Nội dung kiểm tra Yêu cầu - Vị trí và cách lắp đặt - Số lượng, kích thước và áp suất lốp - Ổ bi bánh xe - Hư hại, biến dạng của lốp - Đúng kích cỡ, kiểu loại, áp suất lốp - Không nứt, biến dạng - Không có độ rơ dọc trục và hướng kính - Bánh xe được cân bằng động, không bó kẹt khi hoạt động - Lực xiết bulong đúng theo thiết kế - Chắn bùn đầy đủ, chắc chắn. Phƣơng pháp kiểm tra - Vận hành kiểm tra độ rơ, bó kẹt của ổ bi - Dùng đồng hồ đo áp suất 3.7.2.4. Kiểm tra hệ thống phanh Bảng 3.8. Bảng thông tin kiểm tra phanh Nội dung kiểm tra Yêu cầu Phƣơng pháp 66 kiểm tra - Kiểu loại, kết cấu - Lắp đặt, hoạt động các mỗi ghép - Trang bị hệ thống - Đủ các chi tiết, chắc chắn, không nứt, biến dạng - Dây cáp phanh không bị lỏng, chùng khi phanh - Quan sát, dùng tay lắc - Chạy thử phanh kiểm tra. 3.7.2.5. Kiểm tra hệ thống lái Bảng 3.9. Bảng thông tin kiểm tra hệ thống lái Nội dung kiểm tra - Kiểu loại, lắp đặt các mỗi ghép và bôi trơn - Sự hoạt động 3.8. Yêu cầu - Đủ các chi tiết, chắc chắn, không nứt, biến dạng - Không có tiếng lạ khi quay tay lái - Không chạm vào các bộ phận khác khi quay tay lái - Cổ lái không bị rơ quá giới hạn cho phép Phƣơng pháp kiểm tra - Dùng tay lắc để kiểm tra - Quan sát bằng mắt Chạy thử trên đƣờng - Chạy 5 lượt trên các loại đường (trên đường phẳng, đường gồ ghề). - Tăng tốc ổn định, không có hiện tượng khựng động cơ. - Động cơ hoạt động trơn, không có tiếng ồn lạ. - Phanh hoạt động bình thường, không bị kẹt. - Hệ thống lái bình thường. - Không có tiếng ồn lạ phát ra từ khung xe và các chi tiết khác. - Không biến dạng, nứt gãy các mối ghép. 67 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Qua quá trình thực hiệnđề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe Goped scooter gắn động cơ phục vụ tại các khu tham quan, du lịch tại Khánh Hòa”, đề tài đã thực hiện được những vấn đề cơ bản như: - Phân tích, lựa chọn phương án chế tạo và lắp ráp phù hợp nhất với những điềukiện thiết bị, công nghệ tính kinh tế và yêu cầu kỹ thuật của xe. - Đã lựa chọn được vật liệu, công nghệ, thiết bị phục vụ cho việc chế tạo. - Đã chế tạo thành công các hệ thống: Hệ thống khung; Hệ thống lái; Hệ thống phanh; Hệ thống truyền lực; Các hệ thống khác chủ yếu là tính chọn và mua các sản phẩm tương đương có trên thị trường. - Đã tổ chức lắp ráp thành công tổng thể xe dựa trên các sản phẩm chế tạo kết hợpvới sử dụng linh kiện có sắn trên thị trường. - Đã tổ chức nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công mô hình xe Goped scooter. Xe hoạt động không rung giật, đạt khả năng vượt dốc với khối lượng người điều khiển là 65 kg như thiết kế, không có tiếng động lạ, đạt tốc độ tối đa tại đường bằng phảng với khối lượng người điều khiển 65 kg là35 (km/h). Với những thành công bước đầu này, nhiều khả năng có thể tiến tới chế tạo xe thương mại phục vụ các khu tham quan, du lịch tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Hạn chế - Tiếng nổ của động cơ lớn. - Hình dáng xe chưa thực sự tối ưu (khối lượng, độ dày vật liệu, tính thẩm mỹ) - Chưa xin phép các cơ quan chức năng cho phép lưu hành loại xe này. 4.2. Kiến nghị Để phát triển mô hình và tiến tới ứng dụng trong thực tế thì cần phải cải tiến và bổ sung thêm các yếu tố sau: 68 - Thiết kế lại hình dáng của xe để có thẩm mỹ hơn. - Cần chế tạo ống giảm thanh nhằm giảm âm thanh của động cơ. - Tính toán độ dày tối ưu của vật liệu khi làm hệ thống khung xe, qua đó giảmđược khối lượng của xe. 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2005), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội. 2. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1996), Tính toán và thiết kế ô tô máy kéo tập 1, NXB Giáo dục. 3. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, Tính toán và thiết kế ô tô máy kéo tập 3,NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp. 4. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (1999), Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục. 5. Nguyễn Đình Đức, Đào Như Mai (2011), Sức bền vật liệu và kết cấu, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 6. Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục. 70 PHỤ LỤC [...]... hưởng đến khu n viên, diện tích, căn nhà, cửa hàng, nơi kinh doanh nhỏ bé, nó có thể để được trong cốp ôtô, … 1.3.2 Một số hình dáng loại xe Goped scooter Hình 1.6 .Xe Goped scooter chạy bằng Hình 1.7 .Xe Goped scooter chạy bằng điện có bộ phận giảm xóc điện không có bộ phận giảm xóc 8 Hình 1.8 .Xe Goped scooter chạy động Hình 1.9 Xe Goped scooter chạy động cơ xăng có bộ phận giảm xóc cơ xăng không có bộ... để tính toán, thiết kế xe mô hình Goped scooter phục vụ các khu du lịch 3.2 Tính toán, thiết kế khung 3.2.1 Đặc điểm, công dụng, yêu cầu: 3.2.1.1 Công dụng Khung xe là bộ phận chịu tải chính của xe đồng thời đỡ và bắt chặt động cơ, các cụm hệ thống truyền lực và các cụm hệ thống khác…Khung xe cũng là một phần quyết định yếu tố ngoại hình và kích thước của xe 3.2.1.2 Yêu cầu Khi thiết kế khung phải thỏa... xe và các hệ thống trên xe Phần này sẽ đưa ra những ưu nhược điểm và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp để chế tạo xe Goped scooter có gắn động cơ sử dụng cho các khu du lịch - Phương án 1: Thiết kế, chế tạo mới hoàn toàn - Phương án 2: Thiết kế, chế tạo một số bộ phận và chọn các linh kiện có sẵn Phương án 1 có ưu điểm: Chi tiết, bộ phận đồng bộ, thời gian sử dụng lâu, ít sửa chữa, đảm bảo được an... A Khung xe được chế tạo từ một ống vật liệu đã trình bày và được uốn để hình thành hình dáng tổng thể cho khung Khung được uốn tại cơ sở gia công ống inox, ống sắt – Tài, tại 75 Nguyễn Thiện Thuật, Nha Trang, Khánh Hòa Tại ống có phương thẳng đứng D là vị trí gắn cổ lái nên tại đây ta đặt điều kiện biên như một bản lềvà tại ống có phương ngang C gắn với trục bánh xe chủ động nên xem như một gối đỡ Tại. .. giúp xe vượt dốc, thì lúc này người dùng có thể thay thế bộ truyền nhằm tăng tỉ số truyền xuống bánh xe chủ động để đáp ứng được địa hình mà người sử dụng muốn vượt qua 2.1.1 Phác thảo xe Goped scooter Hình 2.1 Phác thảo xe Goped scooter 1:Bộ truyền động xích từ động cơ đến bánh xe chủ động; 2: Bình nhiên liệu; 3:Tay láy; 4:Bánh dẫn hướng; 5:Trục đứng tay lái; 6:Khung xe; 7 :Động cơ; 8:Bánh chủ động. .. thích thú được dạo phố, đến các điểm tham quan trong nội thành bằng xe điện Với tour du lịch này, du khách vừa được hưởng làn gió mát tự nhiên, vừa có thể thoải mái ngắm cảnh phố phường,… Hình 1.5 Xe điện tại Nha Trang 1.3 Tổng quan về xe Goped scooter 1.3.1 Tính ứng dụng của xe Goped scooter Goped scooter là xe thể thao được thiết kế để tạo ra một phương tiện đi lại cá nhân với hình thức đơn giản, gọn... xe thiết kế mà ta sẽ lựa chọn loại phanh cho xe, như bánh xe không săm hoặc bánh xe có săm, tốc độ tối đa của xe, khối lượng của xe, … Các loại phanh phổ biến: Hình 2.5 Phanh chữ V trên xe Hình 2.6 Phanh đĩa trên xe Gopedscooter Goped scooter 14 Trên hình 2.5 là phương án lựa chọn phanh chữ V trên xe Goped scooter được sử dụng cho loại bánh xe không săm có đường kính nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp... Trên hình 2.1phác thảo của xe Goped scooter mà đề tài hướng đến, trong quá trình thiết kế có thể sẽ thay đổi về hình dáng và cấu tạo so với thiết kế sơ bộ nhằm phù hợp với điều kiện thiết kế và chế tạo 2.1.2 Lựa chọn phƣơng án thiết kế khung 2.1.2.1 Phƣơng án 1: Khung liên kết với bánh chủ động theo một bên Theo phương án 1, khu vực tại vị trí A sẽ bố trí cơ cấu lái và bánh dẫn hướng Khu vực B có độ... truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động Lực kéo có phương song song với mặt đường, chiều cùng chiều chuyển động của xe, điểm đặt tại tâm tiếp xúc giữa bánh xe chủ động và mặt đường [1] Fk  M k M e i t  t  rk rk (N) [2 - 18] 24 Trong đó: Me:Momen quay của động cơ, (N.m); it:Tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe chủ động; ηt:Hiệu suất của hệ thống truyền lực; rk: Khoảng cách giữa tâm bánh xe chủ động và... trẻ thích thể thao, năng động và tự do Khánh Hòa có các danh lam thắng cảnh, các khu nghỉ dưỡng rộng lớn nên cần phải có các phương tiện đi lại phục vụ cho khách du lịch Xe Goped scooter là một giải pháp tối ưu và rất tiện lợi vì tính linh hoạt, nhỏ gọn của nó, len lỏi qua các dãy phố đông người chật hẹp không bãi đỗ, bến đậu dành cho những phương tiện to lớn như ôtô, xe máy có thể đi và đến bất cứ ... nghiên cứu Xe Goped scooter gắn động Phạm vi nghiên cứu Mô hình xe Goped scooter gắn động sử dụng khu tham quan, du lịch thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Mục đích nghiên cứu Chế tạo mô hình xe Goped. .. cốp xe ôtôkhông cần bãi đỗ, bến đậu, Với phân tích chọn đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe Goped scooter có gắn động phục vụ khu tham quan, du lịch Khánh Hòa để thực Đối tƣợng nghiên. .. phương án thiết kế phù hợp để chế tạo xe Goped scooter có gắn động sử dụng cho khu du lịch - Phương án 1: Thiết kế, chế tạo hoàn toàn - Phương án 2: Thiết kế, chế tạo số phận chọn linh kiện có sẵn