Hình 4.42: Hình chiếu đứng của vơ lăng đƣợc thiết kế
Hình 4.44: Hình chiếu cạnh của vơ lăng đƣợc thiết kế
Thép cố định trục lái chính đƣợc thiết kế với mục đích cố định trục lái chính với khung sƣờn xe nhằm cố định vị trí của vơ lăng, bên cạnh đó tính thẩm mỹ của chi tiết cũng cần phải đƣợc đảm bảo.
Bảng 4.3: Vật liệu đƣợc chọn làm thép cố định trục lái chính cần thiết kế
STT Loại thép Thơng số kỹ thuật
1 Thép vuông 30 30 1,4 mm
2 Thép vuông 40 40 1,4 mm
Hình 4.45: Vẽ thép cố định trục lái chính lên khung sƣờn xe bằng phần mềm thiết
Hình 4.46: Hình chiếu đứng của thép cố định trục lái chính đƣợc thiết kế
Hình 4.48: Hình chiếu cạnh của thép cố định trục lái chính đƣợc thiết kế
Trục lái chính đƣợc thiết kế với một khớp các đăng ở phía cuối trục, đồng thời phía đầu trục đƣợc bố trí then hoa để kết nối với vô lăng, phải đảm bảo trục lái phải thẳng, độ tin cậy cao khi hoạt động.
Hình 4.49: Vẽ trục lái chính bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.52: Hình chiếu cạnh của trục lái chính đƣợc thiết kế
Khớp nối các đăng đƣợc thiết kế với một khớp các đăng ở phía cuối trục, đồng thời phía đầu trục đƣợc bố trí then hoa để kết nối với trục lái chính (kết nối bằng khớp các đăng), phải đảm bảo trục lái phải thẳng, độ tin cậy cao khi hoạt động.
Hình 4.53: Vẽ khớp nối các đăng bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.56: Hình chiếu cạnh của khớp nối các đăng đƣợc thiết kế
Thép cố định thƣớc lái đƣợc thiết kế với mục đích cố định thƣớc lái với khung sƣờn xe, bên cạnh đó tính thẩm mỹ cũng cần phải đảm bảo.
Bảng 4.4: Vật liệu đƣợc chọn làm thép cố định thƣớc lái cần thiết kế Loại thép Thông số kỹ thuật Loại thép Thông số kỹ thuật
Thép vuông 30 30 1,4 mm
Hình 4.57: Vẽ thép cố định thƣớc lái lên khung sƣờn xe bằng phần mềm thiết kế cơ
khí Solidworks 3D
Hình 4.59: Hình chiếu bằng của thép cố định thƣớc lái đƣợc thiết kế
Thƣớc lái đƣợc thiết kế theo cơ cấu trục vít – thanh răng, là chi tiết cố định trên khung sƣờn xe, là một chi tiết rất quan trọng trong hệ thống lái.
Hình 4.61: Vẽ thƣớc lái bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.64: Hình chiếu cạnh của thƣớc lái đƣợc thiết kế
Rơ tuyn lái ngồi đƣợc thiết kế cứng vững, độ tin cậy cao, là chi tiết liên kết giữa rô tuyn lái trong và cam quay.
Hình 4.65: Vẽ rơ tuyn lái ngồi bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.67: Hình chiếu bằng của rơ tuyn lái ngồi đƣợc thiết kế
Cam quay đƣợc thiết kế cứng vững, độ tin cậy cao, chịu va đập cao, là chi tiết liên kết giữa rơ tuyn lái ngồi của hệ thống lái với mâm xe, giúp xe lăn bánh trên đƣờng một cách dễ dàng.
Hình 4.69: Vẽ cam quay bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.71: Hình chiếu bằng của cam quay đƣợc thiết kế
4.3.5.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên xe ô tô điện
Sơ đồ 4.2: Sơ đồ khối của hệ thống lái trên xe ô tô điện 02 chỗ ngồi
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái: Khi ngƣời lái tác dụng lực vào vô lăng (hay cịn gọi là vành tay lái) thì lúc này vơ lăng sẽ tiếp nhận mơ men quay của tài xế và truyền lực cho trục lái chính đƣợc đặt trong ống đỡ (ống đỡ đặt cố định vào khung sƣờn xe). Khi trục lái chính quay thì lực sẽ truyền xuống các khớp nối dẫn động các đăng đã đƣợc bố trí với góc độ phù hợp với khung sƣờn xe. Nhờ có các khớp các đăng mà lực quay đã truyền tới cơ cấu lái (trục vít – thanh răng), giúp chuyển từ chuyển động quay thành chuyển động thẳng tịnh tiến ở thƣớc lái (qua trái, qua phải). Khi thƣớc lái chuyển động sẽ tác động vào rô tuyn lái trong rồi đến rơ tuyn lái ngồi. Nhờ có sự liên kết giữa rơ tuyn lái ngồi và cam quay đã giúp bánh xe có thể quay sang phải hay quay sang trái theo ý của tài xế.
4.3.6 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phanh sau của xe ô tô điện
Nhƣ chúng ta đã biết hệ thống phanh đóng một vai trị cực kỳ quan trọng vì nó ảnh hƣởng trực tiếp đến tính mạng con ngƣời, nó giúp xe chạy ổn định trong các điều kiện lái. Hệ thống phanh bao gồm các bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát.
Yêu cầu cần thiết cho hệ thống phanh:
Đảm bảo tính ổn định và điều khiển ơ tơ khi phanh;
Phải có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột vì một lý do nào đó (nhƣ gặp chƣớng ngại vật);
Phải có khả năng thốt nhiệt tốt; Phanh phải êm dịu;
Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện và lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp chân phanh phải nhỏ;
Làm việc bền vững và phải có độ tin cậy cao để giữ an tồn cho ngƣời lái. Thơng thƣờng đối với các xe ô tô ngày nay sẽ dùng cơ cấu phanh guốc đối với 02 bánh xe sau. Cùng với việc thiết kế ô tô điện chạy với tốc độ trung bình dao động từ 35 40 km/h, nhóm chúng em quyết định sử dụng phanh tang trống cho hệ thống phanh sau bởi một số ƣu điểm sau đây:
Phanh tang trống có thể cung cấp nhiều lực phanh hơn so với phanh đĩa dù có cùng đƣờng kính nhƣ nhau;
Phanh tang trống có một trống phanh chụp che má phanh bên trong nên có thể tránh đƣợc bụi bẩn, bùn đất;
Phanh tang trống rẻ hơn so với phanh đĩa;
Phanh tang trống có hiệu ứng tự cung cấp tích hợp, địi hỏi ít nguồn cung năng lƣợng hơn là phanh đĩa;
Phanh tang trống có tần số bảo trì thấp hơn một chút do khả năng chống ăn mòn tốt hơn phanh đĩa;
Kết cấu đơn giản, tồn bộ thành phần đƣợc tích hợp bên trong tang trống, tạo thuận lợi cho việc bảo dƣỡng, sửa chữa;
Có tuổi thọ lâu hơn phanh đĩa.
4.3.6.1 Tính tốn mơ men phanh của bánh xe sau cho xe ơ tơ điện
Để có thể phanh một cách hiệu quả thì phải đảm bảo khi tác dụng lực phanh, các bánh xe phải ln có khả năng bám với mặt đƣờng tốt. Để tránh xảy hiện tƣợng trƣợt lết khi phanh thì lực phanh sinh ra khơng đƣợc có giá trị quá lớn, phải ở trong một khoảng nhất định. Vì khi xảy ra hiện tƣợng trƣợt lết ở bánh xe thì mơ men phanh khơng tăng mà cịn có xu hƣớng giảm đi do hệ số bám giảm đi đáng kể. Thế nên ta cần phải tính tốn mơ men phanh cần thiết sinh ra tại các bánh xe khi phanh.
Do cơ cấu phanh đƣợc đặt trực tiếp ở các bánh xe (phanh tang trống) thì mơ men phanh cần thiết sinh ra khi phanh ở cầu sau là:
MP =
.rbx
Trong đó:
G: Trọng lƣợng tồn tải của xe, G = 450 (kg);
a: Khoảng cách từ tâm bánh trƣớc đến trọng tâm xe, a = 939,6 (mm); jmax: Gia tốc chậm dần cực đại của xe khi phanh, chọn jmax = 5,5 (m/s2); hg: Chiều cao trọng tâm của xe, hg = 1 (m);
rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe, rbx = 212,6 (mm) = 0,2126 (m);
: Hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng, chọn = 0,6; với g 9,81 (m/s2).
Trong trƣờng hợp ta đã biết đƣợc trọng lƣợng toàn tải của xe đƣợc phân ra cầu trƣớc G1 và cầu sau G2 thì ta có thể tính tốn đƣợc mơ men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trong từng bánh xe sau thông qua công thức:
MP = . .rbx Trong đó:
m2: Hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh; G2: Trọng lƣợng tĩnh tác dụng lên cầu sau của xe (kg).
m2 = 1 Với a = 939,6 (mm) = 0,9396 (m) m2 = 1 0,403 G2 = 0,54 450 = 243 (kg) Mô men phanh của bánh xe sau:
MP = . .rbx = = 6,246 (kG.m) = 62,46 (Nm)
Lƣu ý: Tất cả các cơng thức và tính tốn về mơ men phanh đã bỏ qua các lực cản khơng khí và lực cản lăn, hệ số bám của tất cả các bánh xe là nhƣ nhau.
4.3.6.2 Cấu tạo của hệ thống phanh sau của xe ô tô điện
Cấu tạo của hệ thống phanh sau của xe ô tô điện:
1 – Bàn đạp chân phanh (phanh chính) 2 – Đũa phanh thứ I 3 – Thanh thép tròn rỗng 4 – Đũa phanh thứ II 5 – Phanh tay (phanh dừng) 6 – Dây cáp phanh
7 – Càng thắng
Bàn đạp chân phanh (hay còn gọi là phanh chính): Có nhiệm vụ chính là giúp giảm tốc độ của xe theo mong muốn của ngƣời lái, đƣợc cấu tạo từ sắt trụ rỗng có hình chữ L (phía dƣới đƣợc cố định ở khung sƣờn xe, phía trên có tấm hình chữ nhật là nơi đạp phanh của tài xế).
Đũa phanh thứ I: Có vai trị quan trọng trong việc liên kết giữa bàn đạp chân phanh với cơ cấu phân phối lực phanh (thanh thép tròn rỗng), đũa phanh đƣợc cấu tạo dƣới dạng thép đặc và dài nên rất cứng vững.
Thanh thép tròn rỗng: Có nhiệm vụ phân phối lực phanh từ bàn đạp chân phanh (hay phanh tay) đến bộ chấp hành phanh (phanh tang trống). Chính nhờ có thanh thép trịn rỗng mà lực phanh có thể phân bố đến từng bánh xe.
Đũa phanh thứ II: Có cấu tạo cũng giống nhƣ của đũa phanh thứ I, nhiệm vụ chính của đũa phanh thứ II là nơi liên kết giữa cơ cấu phân phối lực phanh (thanh thép tròn rỗng) đến phanh tang trống.
Phanh tay (hay còn gọi là phanh dừng): Đƣợc sử dụng để giữ cho ô tô ở trạng thái đứng yên. Nó đƣợc vận hành bằng tay (tay phải), do đó nó cịn đƣợc gọi là phanh tay. Chức năng chính của nó là giữ cho xe ở trạng thái đứng yên khi dừng xe trên đƣờng bằng hoặc đèo dốc. Qua đây ta thấy đƣợc phanh tay đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với hệ thống phanh nói chung.
Dây cáp phanh: Đƣợc làm bằng thép nên rất cứng vững và có vai trị rất quan trọng trong khi phanh, cũng nhƣ dây cáp của phanh xe đạp đƣợc chế tạo rất bền nhƣng giá thành không cao.
Càng thắng: Là bộ phận liên kết với thanh thép tròn rỗng (càng thắng cố định cứng với thanh thép tròn rỗng) và dây cáp phanh (hay đũa phanh).
Hình 4.74: Cấu tạo của hệ thống phanh tang trống của xe ô tô điện 02 chỗ ngồi
1 – Má phanh 2 – Lò xo hồi vị
3 – Trống phanh
Má phanh: Là bộ phận trực tiếp ma sát với trống phanh, đồng thời là một bộ phận quan trọng đƣợc sử dụng để giúp xe dừng đúng lúc tránh xảy ra những tai nạn ngoài ý muốn.
Lò xo hồi vị: Giúp cho má phanh (hay cịn gọi là bố thắng) trở về vị trí ban đầu khi hết tác dụng của lực từ bàn đạp chân phanh (hay phanh tay).
Trống phanh: Đƣợc gắn cố định vào bán trục của xe, chuyển động theo vòng quay của bánh xe. Trống phanh đƣợc làm bằng vật liệu chịu mài mòn cao. Bởi đây là bộ phận sẽ bị mịn đi trong q trình phanh. Do ma sát trực tiếp giữa má phanh và trống phanh.
Bàn đạp chân phanh đƣợc thiết kế theo hình chữ L, có hình trụ rỗng, độ tin cậy cao và đƣợc phủ một lớp sơn đen để chống bị gỉ sét.
Hình 4.75: Vẽ bàn đạp chân phanh bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.77: Hình chiếu bằng của bàn đạp chân phanh đƣợc thiết kế
Hình 4.78: Hình chiếu cạnh của bàn đạp chân phanh đƣợc thiết kế
Phanh tay đƣợc thiết kế theo cơ cấu đòn bẩy, phần tay cầm đƣợc thiết kế phù hợp với tay nắm dành cho ngƣời lái, tạo sự tiện nghi và thuận tiện.
Hình 4.80: Hình chiếu đứng của phanh tay đƣợc thiết kế
Hình 4.82: Hình chiếu cạnh của phanh tay đƣợc thiết kế
Càng thắng đƣợc thiết kế để đáp ứng trong cơ cấu của hệ thống phanh, bởi hệ thống phanh đƣợc dẫn động thuần cơ khí, nên càng thắng sẽ đóng vai trị hết sức quan trọng trong hệ thống phanh.
Hình 4.84: Hình chiếu đứng của càng thắng đƣợc thiết kế
Hình 4.85: Hình chiếu bằng của càng thắng đƣợc thiết kế
Trống phanh đƣợc thiết kế bằng gang nên có khả năng chịu mài mịn rất tốt, chịu nhiệt tốt, độ tin cậy cao.
Hình 4.87: Vẽ trống phanh bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D hồn chỉnh
Hình 4.89: Hình chiếu bằng của trống phanh đƣợc thiết kế
Cầu xe đƣợc thiết kế theo hình trụ trịn (rỗng) và bán trục đƣợc đặt ở bên trong để dẫn động bánh xe chủ động, cầu xe có các đặc tính nhƣ cứng vững, chịu va đập cao và chịu nén tốt,…
Hình 4.91: Vẽ cầu xe và guốc phanh bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D
Hình 4.93: Hình chiếu bằng của guốc phanh đƣợc thiết kế
Hệ thống phanh đƣợc tính tốn, cũng nhƣ bố trí sao cho hoạt động một cách tốt nhất đƣợc thể hiện cụ thể qua sơ đồ khối sau đây:
Sơ đồ 4.3: Sơ đồ khối của hệ thống phanh sau của xe ô tô điện 02 chỗ ngồi
4.3.6.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh đối với xe ô tô điện
Khi xe đang chạy với một tốc độ nào đó, nếu ngƣời lái (tài xế) muốn giảm tốc độ xe thì lúc này tài xế sẽ dùng chân tác dụng vào bàn đạp chân phanh (phanh chính) một lực nhất định. Lúc này với cơ cấu địn bẩy chữ L thì bàn đạp chân phanh sẽ tạo một lực do tài xế tác động để kéo đũa phanh di chuyển về phía trƣớc của xe. Nhờ có càng thắng đóng vai trị giữ liên kết giữa đũa phanh và bộ phận cơ cấu phân phối lực phanh nên hệ thống phanh mới có thể hoạt động một cách hiệu quả. Cuối cùng lực sẽ đến bộ chấp hành (phanh tang trống) giúp cho xe giảm tốc độ hoặc dừng xe hẳn.
Khi ngƣời tài xế muốn dừng hoặc đỗ xe thì ngƣời tài xế có thể dùng tay để tác dụng lực vào phanh tay (phanh dừng) nhằm mục đích phanh xe lại khơng cho xe di chuyển, giữ cố định. Khi lực đƣợc tác dụng vào phanh tay, với cơ cấu địn bẩy thì phanh tay sẽ kéo dây cáp phanh về phía trƣớc của xe. Và nhờ có càng thắng đóng vai trị giữ liên kết giữa dây cáp phanh và bộ phận cơ cấu phân phối lực phanh nên khi phanh mới có thể hoạt động một cách hiệu quả nhất có thể. Lúc này cơ cấu phanh sẽ tác dụng một lực để kéo đũa phanh (nhờ có càng thắng) làm cho má phanh ma sát trực tiếp với trống phanh (trống phanh quay cùng tốc độ với bánh xe) để giúp