Việc chọn thép CT3 đƣợc dùng để làm khung chịu tải (sƣờn xe) đƣợc thể hiện cụ thể thơng qua hình 4.5 và bảng 4.2 sau đây:
Hình 4.5: Hình dáng của khung chịu tải của xe ơ tô điện đƣợc thể hiện cụ thể
1 – Thanh chịu lực dọc chính 2 – Thanh chịu lực ngang chính 3 – Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo sau
Bảng 4.2: Liệt kê thông số cần thiết của thép CT3 đƣợc dùng trong khung chịu tải
của xe ô tô điện 02 chỗ ngồi
STT Tên chi tiết Vật liệu Thông số kỹ
thuật Đơn vị (kg/m) 1 Thanh chịu lực dọc chính Thép hộp CT3 80 40 1,4 (mm) 2 2 Thanh chịu lực ngang chính Thép hộp CT3 80 40 1,4 (mm) 40 40 1,4 (mm) 2 1,4 3 Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo sau Thép hộp CT3 80 40 1,4 (mm) 2 4 Thanh chịu lực + chịu lực của hệ thống treo trƣớc Thép vuông CT3 40 40 1,4 (mm) 1,4
4.3.3 Tính tốn, thiết kế và lựa chọn hệ thống treo trên xe ô tô điện
Một số yêu cầu cần thiết đƣợc đặt ra cho hệ thống treo nhƣ sau:
Yêu cầu thứ 1 (ƣu tiên sự trải nghiệm, thoải mái dành cho ngƣời lái xe và hành khách): Xe phải có khả năng bám đƣờng tốt, xe hoạt động ổn định, êm dịu khi vận hành trên những cung đƣờng, đồng thời xe phải có khả năng kiểm sốt xe tốt trên đƣờng, khơng có tiếng ồn và rung lắc khi chạy. Nhằm mục đích chính trong việc tạo nên sự thoải mái nhất dành cho ngƣời lái và hành khách;
Yêu cầu thứ 2 (dựa trên cơ sở thiết kế của xe ô tô điện): Xe phải đảm bảo sự thơng thống ở vị trí hành khách và ghế tài xế, đồng thời phải tăng không gian chứa đồ cho hành khách;
Yêu cầu thứ 3 (về tính thẩm mỹ): Xe phải đƣợc thiết kế theo một phong cách đơn giản nhƣng lại mang đến sự thu hút dành cho ngƣời xem, bên cạnh đó xe cịn mang tính thể thao với những đƣờng gân sắc nét để góp phần tạo nên sự bắt mắt cho ngƣời xem;
Yêu cầu thứ 4 (về trọng lƣợng): Xe phải đảm bảo việc bố trí lắp đặt các cụm hệ thống trên ơ tơ điện một cách gọn gàng và nhẹ;
Yêu cầu thứ 5 (về chi phí sản xuất): Giá thành phải hợp lý, càng thấp càng tốt nhƣng phải đảm bảo là xe ln có chất lƣợng cao, độ tin cậy cao. Với giá cả thấp, đây sẽ là một trong những điều tiên quyết để mọi ngƣời có thể lựa chọn một chiếc xe.
4.3.3.1 Nghiên cứu, thiết kế và lựa chọn cho hệ thống treo phía sau của xe ơ tơ điện
Nghiên cứu, thiết kế và lựa chọn cho hệ thống treo phía sau:
Dựa vào một số yêu cầu trên và thơng qua việc tính trọng lƣợng tồn tải của xe ơ tơ điện ở mục (#). Ta có thể lấy đây để làm cơ sở tham khảo cho các phụ tùng của hệ thống treo đang đƣợc bán rộng rãi trên thị trƣờng Việt Nam ngày nay.
Nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn, thiết kế ngƣợc các chi tiết của hệ thống treo phía sau, cũng nhƣ sử dụng các chi tiết có sẵn trên thị trƣờng (nhƣ sử dụng lò xo giảm chấn sau, phuộc giảm chấn và đòn treo sau).
Cấu tạo của hệ thống treo phía sau của xe điện:
1 – Cầu xe 2 – Mâm xe
3 – Lốp xe 4 – Lò xo giảm chấn
5 – Phuộc giảm chấn 6 – Đòn treo sau
Cầu xe: Chức năng là truyền mô - men của động cơ tới trục bánh xe. Là nơi giảm tốc cuối cùng trƣớc khi truyền mô - men xoắn tới trục của bánh xe. Thay đổi tốc độ của các bánh xe chủ động khi vào cua để không gây ra hiện tƣợng trƣợt của bánh xe. Đặc biệt hơn cả là cầu xe đóng một vai trị vơ cùng quan trọng vì nó sẽ chịu hồn tồn tải trọng ở phía sau của xe.
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. Thơng thƣờng thì mâm xe đƣợc thiết kế rất đa dạng và phong phú nhằm đảm bảo tính thẩm mỹ cho xe khi vận hành trên đƣờng. Lốp xe: Là bộ phận có chức năng đỡ toàn 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. Ngồi ra lốp xe cịn có khả năng hấp thụ rung động do mặt đƣờng khơng bằng phẳng tác dụng lên lốp.
Lị xo giảm chấn: Có nhiệm vụ chính trong việc làm giảm rung lắc cho các hệ thống đƣợc lắp đặt trên ô tô, bên cạnh đó lị xo giảm chấn nhƣ một tấm đệm giảm xóc cho ơ tơ rất hiệu quả.
Phuộc giảm chấn: Cũng giống nhƣ phuộc của xe máy, có vai trị quan trọng trong việc giúp cho xe giảm xóc, giảm chấn, giảm rung khi xe vận hành. Bên cạnh đó nó cịn mang tính đàn hồi cao, tạo sự êm dịu khi xe chạy qua những cung đƣờng xấu.
Đòn treo sau: Là chi tiết đƣợc thiết kế một cách cứng vững và có nhiệm vụ chính trong việc cố định khoảng cách giữa cầu xe và khung sƣờn xe (khung gầm xe) một cách hiệu quả.
Lò xo giảm chấn đƣợc thiết kế cứng nhƣng vẫn đảm bảo tính năng đàn hồi cao.
Hình 4.7: Vẽ lò xo giảm chấn sau của hệ thống treo đƣợc thiết kế hoàn chỉnh
Phuộc giảm chấn sau đƣợc thiết kế để đảm bảo giảm sự rung lắc, giảm xóc cho xe khi chạy trên đƣờng.
Hình 4.9: Vẽ phuộc giảm chấn sau của hệ thống treo đƣợc thiết kế hồn chỉnh
Hình 4.11: Hình chiếu bằng của phuộc giảm chấn sau của xe
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 ơ tơ 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 thơng 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 ơ tơ 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 khơng 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 rơ tuyn lái ngồi 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 thơng 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 thơng 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 ơ tơ. 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 thơng 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