Đòn treo sau đƣợc thiết kế một cách cứng vững, chắc chắn, dùng để cố định cầu xe với khung sƣờn xe.
Hình 4.13: Vẽ địn treo sau của hệ thống treo đƣợc thiết kế hồn chỉnh
Hình 4.14: Hình chiếu đứng của địn treo sau của xe đƣợc thiết kế
Hình 4.16: Hình chiếu bằng của địn treo sau của xe đƣợc thiết kế
Hình 4.17: Hình chiếu cạnh của địn treo sau của xe đƣợc thiết kế
4.3.3.2 Nghiên cứu, thiết kế và lựa chọn hệ thống treo phía trước của xe ơ tơ điện
Nghiên cứu, thiết kế và lựa chọn cho hệ thống treo phía trƣớc:
Đối với hệ thống treo phía trƣớc của xe ô tô điện cũng nhƣ hệ thống treo phía sau, bởi chúng có cùng một mục đích là giúp cho xe chạy êm dịu trên mọi mặt đƣờng. Đặc biệt hơn cả hệ thống treo phía trƣớc cịn đóng vai trị quan trọng trong việc chuyển hƣớng của bánh xe nhờ sự tác động của hệ thống lái.
Qua tìm hiểu từ những kênh thông tin khác nhau, cũng nhƣ trong sách vở thì nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn, cũng nhƣ thiết kế ngƣợc một số chi tiết của hệ thống treo phía trƣớc, nhƣ sử dụng bộ càng chữ A, phuộc xe trƣớc, cam quay.
Cấu tạo của hệ thống treo phía trƣớc của xe ơ tơ điện:
Hình 4.18: Cấu tạo của hệ thống treo phía trƣớc của xe ơ tơ điện
1 – Mâm xe 2 – Lốp xe
3 – Càng chữ A dƣới 4 – Càng chữ A trên
5 – Phuộc xe trƣớc 6 – Cam quay
Mâm xe: Mâm xe đa phần đƣợc làm từ hợp kim nhơm (nhẹ, bền). Chúng có rãnh gờ cho mâm có thể ơm sát đƣợc vành xe, giữ cho lốp xe cố định tại một vị trí khi đã bơm hơi.
Lốp xe: Là bộ phận có chức năng đỡ tồn bộ khối lƣợng xe và hàng hóa trên xe. Lốp xe ô tô là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với mặt đƣờng vì vậy nó điều khiển khi khởi hành, khi tăng tốc, khi giảm tốc, khi dừng, khi dẫn hƣớng. Ngoài ra lốp xe cịn có khả năng hấp thụ sự rung động do mặt đƣờng không bằng phẳng tác dụng lên lốp xe.
Bộ càng chữ A (càng chữ A trên và càng chữ A dƣới): Là bộ phận nằm phía dƣới gầm xe với chức năng chống rung lắc, duy trì đƣợc các góc nghiêng, góc chụm, tiết kiệm khơng gian gầm xe phía trƣớc, đảm bảo sự hoạt động ổn định của xe khi di chuyển ở mọi cung đƣờng.
Phuộc xe trƣớc: Là một bộ phận của hệ thống giảm chấn, khi qua ổ gà hay những rãnh gờ giảm tốc thì bánh trƣớc sẽ nẩy lên, qua đó truyền lực tác động lên phuộc. Phuộc sẽ hấp thụ lực và triệt tiêu lực đó ngăn không cho lực truyền lên tay lái ảnh hƣởng đến ngƣời điều khiển.
Cam quay: Là chỗ kết nối giữa mâm xe và bộ càng chữ A, giúp cho bánh xe có thể giữ cố định trên mặt đƣờng. Đồng thời cam quay còn giúp cho bánh xe chuyển hƣớng sang trái hoặc sang phải nhờ vào lực tác động của rô tuyn lái ngoài của hệ thống lái.
Sau đây là một số chi tiết của xe đƣợc thiết kế bằng phần mềm Solidworks 3D: Càng chữ A dƣới đƣợc thiết kế cứng vững, chi tiết này dùng để liên kết giữa
bánh xe với khung sƣờn xe thông qua cam quay, đồng thời cịn cố định phuộc với khung sƣờn xe.
Hình 4.20: Hình chiếu đứng của càng chữ A dƣới của xe
Hình 4.22: Hình chiếu cạnh của càng chữ A dƣới của xe
Càng chữ A trên đƣợc thiết kế cứng vững, chi tiết này cũng nhƣ càng chữ A dƣới, dùng để liên kết bánh xe với khung sƣờn xe thông qua cam quay.
Hình 4.24: Hình chiếu đứng của càng chữ A trên của xe
Hình 4.26: Hình chiếu cạnh của càng chữ A trên của xe
Phuộc xe trƣớc đƣợc thiết kế cũng nhƣ phuộc của xe máy, với tính năng đàn hồi tốt và có thể điều chỉnh đƣợc lị xo.
Hình 4.28: Hình chiếu đứng của phuộc xe trƣớc
Hình 4.30: Hình chiếu cạnh của phuộc xe trƣớc
4.3.4 Nghiên cứu, tính tốn để lựa chọn bánh xe, cầu xe
4.3.4.1 Tính tốn để lựa chọn bánh xe phù hợp cho xe ô tô điện
Đầu tiên ta cần xác định khoảng cách từ tâm cầu trƣớc đến trọng tâm khối lƣợng của xe điện.
Ta có một số dữ liệu sau đây:
Thông thƣờng đối với xe ô tô 04 bánh, cầu sau chủ động thì trọng tâm sẽ đƣợc phân bố theo tỷ lệ từ 45% - 48% đối với cầu trƣớc (02 bánh trƣớc), còn cầu sau sẽ tỷ lệ 52% - 55% (02 bánh sau).
Phân bố trọng lƣợng tác động lên mỗi bánh xe nhƣ sau:
Thơng thƣờng thì mỗi bánh xe trên ô tô sẽ phân bố tải trọng đều nhau (tức 25% của trọng lƣợng ô tô tác dụng lên mỗi bánh xe).
Trên cơ sở lý thuyết thì ta chọn trọng lƣợng tác dụng lên cầu trƣớc (02 bánh trƣớc): X = 0,46
Phân bố trọng lƣợng tác dụng lên cầu sau (02 bánh sau): Y = 0,54
Ta chọn mỗi bánh xe trƣớc sẽ chịu tải 23% trên tải trọng toàn tải và mỗi bánh xe sau sẽ chịu tải 27% trên tải trọng toàn tải của xe điện.
G = G1 + G2 G1 = 0,46G G2 = 0,54G
Trong đó G: Trọng lƣợng tồn tải của xe (N);
G1: Trọng lƣợng tác dụng lên cầu trƣớc của xe (N); G2: Trọng lƣợng tác dụng lên cầu sau của xe (N). Ta có G = 4414,5 (N) nhƣ đã đƣợc tính bên trên:
G1 = 0,46 4414,5 = 2030,67 (N) G2 = 0,54 4414,5 = 2383,83 (N) Ta có P = P1 + P2
Trong đó
P: Tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe cầu trƣớc và cầu sau (N); P1: Tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe của cầu trƣớc (N); P2: Tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe của cầu sau (N). Pmax = P1 = = = 1015,335 (N)
Pmax = P2 = = = 1191,915 (N)
Tải trọng tối đa tác dụng lên mỗi bánh xe: m = (Với g 9,81) Mà m = m1 + m2
Trong đó m1: Tải trọng tối đa tác dụng lên 02 bánh xe trƣớc (kg); m2: Tải trọng tối đa tác dụng lên 02 bánh xe sau (kg). m1 = =
= 103,5 (kg) m2 = =
= 121.5 (kg)
Vì vậy ta phải chọn bánh xe có Pmax H > Pmax để đảm bảo an toàn cho xe và hành khách (với Pmax H là khả năng chịu tải của bánh xe).
Tham khảo thị trƣờng và ta chọn: bánh trƣớc là loại bánh xe khơng săm có thơng số 4.00 - 10, đây là loại bánh xe đƣợc sử dụng riêng cho xe điện loại 500kg. Bánh sau ta vẫn chọn bánh có kích thƣớc tƣơng đƣơng với hai bánh trƣớc, nó có thơng số 4.00 - 10 để chịu tải tốt hơn.
Với cỡ lốp xe có thơng số: 4.00 - 10 Ta có:
H: Chiều cao lốp xe (với H = B);
B: Chiều rộng của lốp xe (B = 4 25,4 = 101,6 (mm). Ta có: rbx = r0 (với r0 = H + )
Với rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe (mm); r0: Bán kính thiết kế của bánh xe (mm);
: Đƣờng kính vành bánh xe (inch);
: Hệ số tính đến sự biến dạng của lốp xe (chọn = 0,93).
Lốp có áp suất thấp: = 0,93 0,935 Lốp có áp suất cao: = 0,945 0,95
rbx = (H + = 0,93 (101,6 + = 212,6 (mm)
Ta có L = a + b (Với L = 1740 mm) Trong đó:
L: Chiều dài cơ sở của xe (mm);
a: Khoảng cách từ tâm bánh trƣớc đến trọng tâm xe (mm); b: Khoảng cách từ tâm bánh sau đến trọng tâm xe (mm). a = =
= 939,6 (mm) b = L – a = 1740 – 939,6 = 800,4 (mm)
Sau đây là một số chi tiết của xe đƣợc thiết kế bằng phần mềm Solidworks 3D: Mâm xe đƣợc thiết kế bằng hợp kim nhôm, là chi tiết cứng vững, bền và nhẹ.
Hình 4.32: Hình chiếu đứng của mâm xe đƣợc thiết kế
Hình 4.34: Hình chiếu cạnh của mâm xe đƣợc thiết kế
Lốp xe đƣợc thiết kế bằng cao su tổng hợp nên sẽ có tính đàn hồi cao, bên cạnh đó với hoa lốp ở dạng xƣơng sƣờn sẽ giúp cho xe có độ ổn định cao khi xe lăn bánh trên đƣờng.
Hình 4.36: Hình chiếu đứng của lốp xe đƣợc thiết kế
Hình 4.38: Vẽ bánh xe bằng phần mềm thiết kế Solidworks 3D hoàn chỉnh
4.3.4.2 Lựa chọn cầu xe phù hợp cho xe ô tô điện
Cầu xe là một bộ phận có hình cầu thƣờng ở vị trí nối 2 trục của bánh sau, là một trong những bộ phận quan trọng trên ô tô. Bởi lẽ cầu xe nó chịu hầu nhƣ là tồn bộ tải trọng tác dụng ở phía sau của xe (nhƣ khung sƣờn xe, tài xế, hành khách, hành lý,…). Ngồi ra nó cịn có một hệ thống bánh răng nữa đƣợc gọi là “vi sai”, bộ vi sai có thể nối 2 bánh sau thông qua 2 bán trục. Cầu xe đƣợc làm chủ yếu bằng gang vì gang có một số tính năng nhƣ chịu nén tốt, chịu mài mịn tốt và có khả năng chống oxy hóa cao.
Để lựa chọn cầu xe một cách phù hợp cho xe điện thì cầu xe đƣợc chọn phải là loại phù hợp với ô tô điện, chịu tải trọng khoảng 500 (kg). Cầu xe bao gồm các cụm chi tiết nhƣ: vi sai + bán trục + bánh răng quả dứa + bánh răng vành chậu + bánh răng bán trục + tăng bua (là loại sử dụng phanh tang trống). Cầu xe đƣợc lắp ráp với bánh xe có thơng số 4.00 - 10.
Khi chƣa lắp ráp thì cầu xe có kích thƣớc là 1050 (mm) và khi cầu xe lắp ráp thêm 02 bánh xe thì kích thƣớc là 1180 (mm).
Cấu tạo của cầu xe phía sau của xe ơ tơ điện:
Hình 4.39: Cấu tạo của cầu xe phía sau của xe điện
1 – Vỏ cầu xe 2 – Bán trục
Vỏ cầu xe: Là một bộ phận có hình cầu thƣờng ở vị trí nối 2 trục của bánh sau, đồng thời là một lớp vỏ cứng vững trong việc bảo vệ bán trục nhằm giúp cho xe hoạt động tốt trên những cung đƣờng.
Bán trục (hay còn gọi là láp ngang): Là nơi truyền lực dẫn động đến bánh xe. Chúng phải có một cơ cấu để triệt tiêu những thay đổi về chiều dài của các bán trục gây ra do các chuyển động lên xuống của các bánh xe.
4.3.5 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô điện
Ta có thể hiểu rằng, trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thay đổi hƣớng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó nhƣ: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng,… Hệ thống lái là một hệ thống khá phức tạp, nó đƣợc chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau.
Qua tìm hiểu cũng nhƣ khảo sát một số hệ thống lái thì nhóm chúng em đã quyết định chọn hệ thống lái với cơ cấu lái (trụ vít – thanh răng) và dẫn động lái thuần cơ khí.
Yêu cầu đƣợc đặt ra cho hệ thống lái trên xe ô tô điện:
Hệ thống lái phải đảm bảo điều khiển dễ dàng, ổn định khi điều khiển ô tô; Đảm bảo hệ thống lái hoạt động một cách dứt khốt, nhanh chóng;
Đảm bảo tay lái (vơ lăng) phải nhẹ khi điều khiển; Vành tay lái khơng đƣợc có độ rơ q lớn;
Hệ thống lái phải hoạt động êm dịu và không gây ra tiếng ồn khi hoat động; Hệ thống lái phải đƣợc thiết kế đơn giản nhƣng cũng phải mang lại hiệu quả
cao khi hoạt động;
Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra và sửa chữa.
4.3.5.1 Tính tốn thiết kế hệ thống lái của xe ô tô điện
Đầu tiên ta cần tính tốn xem là xe ơ tơ điện có khả năng quay vịng hiệu quả hay khơng. Vì khả năng quay vịng rất quan trọng trong việc chuyển hƣớng của xe.
Trong đó: R: Bán kính quay vịng; O: Tâm quay vịng; : Góc quay vịng ngồi, = 350; : Góc quay vịng trong, = 270. Xét tam giác O1O3O, ta có: Cotg = = Cotg = = Cotg Cotg = – ( Cotg Cotg = Ta có: B = 860 (mm); L = 1740 (mm). = = 0,494 Mà = 350, = 270, nên ta có:
Cotg Cotg = Cotg(350) – Cotg(270) = 0,484 Vậy ta thấy đƣợc: Cotg Cotg (0,484 0,494)
4.3.5.2 Cấu tạo của hệ thống lái trên xe ơ tơ điện
Hình 4.40: Cấu tạo của hệ thống lái trên xe ô tô điện
1 – Vành tay lái (vô lăng) 2 – Trục lái chính
3 – Khớp nối các đăng 4 – Thƣớc lái
5 – Chụp bụi thƣớc lái 6 – Rô tuyn lái trong 7 – Rô tuyn lái ngồi
Vơ lăng (hay vành tay lái): Là bộ phận đặt trên buồng lái và đƣợc đặt ở phía bên trái, theo quy ƣớc của Việt Nam về chiều lƣu thơng đƣờng bộ, có nhiệm vụ là tiếp nhận mô men quay của tài xế và truyền lực cho trục lái. Vành tay lái có cấu tạo khá giống nhau trên các loại xe ô tô bao gồm một vành hình trịn có lõi bằng thép, bên ngồi đƣợc bọc bằng vật liệu nhựa hoặc da và đƣợc lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc.
Trục lái chính: Có nhiệm vụ truyền mô men quay từ vô lăng đến cơ cấu lái (hộp số lái) và ống đỡ để cố định trục lái vào thân xe. Phần trên của trục lái chính đƣợc làm thon, có răng cƣa và vành tay lái đƣợc giữ chặt vào trục lái
chính bằng đai ốc. Phần dƣới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đƣờng lên vành tay lái. Khớp nối các đăng: Có nhiệm vụ khử những biến đổi về góc phát sinh từ
những thay đổi vị trí tƣơng đối giữa trục vít (cơ cấu trục vít – thanh răng) và trục lái chính, nhờ vậy mà việc truyền mơ men quay từ tài xế tới trục vít đƣợc diễn ra êm dịu.
Thƣớc lái: Có nhiệm vụ giúp xe vận hành theo sự điều khiển của tài xế thông qua vô lăng, với dẫn động lái thuần cơ khí nên thƣớc lái sẽ tiếp nhận lực của cơ cấu trục vít - thanh răng đƣợc truyền từ vơ lăng do ngƣời lái tác dụng vào. Chụp bụi thƣớc lái: Có nhiệm vụ làm kín, chắn bụi bẩn. Bên cạnh đó nó cịn
bảo vệ thƣớc lái tránh tình trạng bị trầy xƣớc, nứt vỡ.
Rơ tuyn lái trong: Đƣợc ví nhƣ là một cánh tay địn và đƣợc thiết kế có 01 đầu là rơ tuyn cơ động có thể xoay trịn để gắn thƣớc lái, còn đầu kia nối với rơ tuyn lái ngồi.
Rơ tuyn lái ngồi: Cũng tƣơng tự nhƣ rô tuyn lái trong nhƣng khác nhau ở chỗ liên kết. Bởi lẽ rơ tuyn lái ngồi là bộ phận liên kết cam quay và rô tuyn lái trong lại với nhau, giúp cho chúng chuyển động một cách hiệu quả.
Sau đây là một số chi tiết của xe đƣợc thiết kế bằng phần mềm Solidworks 3D: Vô lăng đƣợc thiết kế nhỏ gọn, bền và đƣợc bọc một lớp Simili (vật liệu giả da)
bên ngồi nhằm tạo nên tính thẩm mỹ cho vơ lăng.
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.