SolidWorks là phần mềm thiết kế 3D tham số chạy trên hệ điều hành Windows và có mặt từ năm 1995, được tạo bởi cơng ty SolidWorks Dassault Systèmes. Phần mềm SolidWorks được biết đến từ phiên bản SolidWorks
1995. Cho đến nay SolidWorks đã có nhiều bước phát triển vượt bậc về tính năng, hiệu suất và khả năng đáp ứng các nhu cầu thiết kế 3D trong các ngành kỹ thuật, cơng nghiệp. SolidWorks cịn được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, nội thất, xây dựng… nhờ tính năng thiết kế 3D mạnh mẽ và danh mục các giải pháp hỗ trợ đa dạng.
11 - Thiết kế mơ hình 3D chi tiết;
- Thiết kế lắp ghép và cụm lắp ghép; - Xuất bản vẽ dễ dàng;
- Tính năng Tab và Slot;
- Cải tiến Quản lý dự án và quy trình; - Các tiện ích cải tiến;
- Tính năng gia cơng.
2.1.3 Tính năng mơ phỏng, phân tích động lực trong SolidWorks
SolidWorks Simulation cung cấp các công cụ mô phỏng để kiểm tra và cải thiện chất lượng bản thiết kế của bạn. Cung cấp một giải pháp toàn diện cho các kiểu
phân tích về stress, thermal….
2.1.3.1 Nghiên cứu tĩnh học (Ứng suất)
Nghiên cứu tĩnh học ( hoặc ứng suất ): nghiên cứu tĩnh học tính tốn các chuyển vị, biến dạng, ứng suất, phản lực và sự phân bố hệ số an toàn. Vật liệu sẽ bị phá hủy tại vị trí mà ở đó ứng suất vượt q một mức độ nhất định. Việc tính tốn hệ số an tồn dựa trên một tiêu chuẩn về phá hủy. Phần mềm cung cấp 4 tiêu chuẩn về phá hủy như vậy. Nghiên cứu tĩnh học giúp bạn tránh được những phá hủy do ứng suất lớn.
2.1.3.2 Nghiên cứu tần số
Nghiên cứu tần số: một vật thể bất kỳ ln có xu hướng tự dao động ở những tần số nhất định gọi là tần số tự nhiên, hay tần số cộng hưởng. tần số tự nhiên thấp nhất gọi là tần số cơ bản, với mỗi tần số tự nhiên vật thể có một hình dáng nhất định gọi là mode shape.
2.1.3.3 Nghiên cứu mất ổn định
Nghiên cứu mất ổn định: mất ổn định liên quan đến những chuyển vị đột ngột gây ra bởi các tải trọng dọc trục. Những cấu trúc mỏng chịu tải dọc trục có thể bị phá hủy do mất ổn định tại những vị trí mà cường độ tải vẫn thấp hơn mức cho phép để có thể gây ra phá hủy vật liệu.
12
Nghiên cứu nhiệt: tính tốn nhiệt độ, garadient nhiệt, và dòng nhiệt dựa trên sự tạo nhiệt , dẫn nhiệt đối lưu và điều kiện bức xạ. Nghiên cứu nhiệt giúp bạn tránh được những điều kiện nhiệt khơng mong muốn như q nhiệt và nóng chảy.
2.1.3.5 Nghiên cứu kiểm tra rơi tự do
Nghiên cứu kiểm tra rơi tự do: đánh giá ảnh hưởng của một vật thể hay tổ hợp các vật thể rơi xuống một sàn cứng. Bạn có thể dùng nghiên cứu kiểm tra rơi tự do để mơ phỏng tác động của một mơ hình rơi tự do xuống một sàn cứng.
2.1.3.6 Nghiên cứu mỏi
Nghiên cứu mỏi: một tải tác động lập đi lập lại theo chu kỳ sẽ làm đối tượng nghiên cứu suy yếu dần theo thời gian, ngay cả khi ứng suất gây ra bởi tải đó nhỏ hơn ứng suất giới hạn cho phép. Hiện tượng này gọi là tính m
2.1.3.7 Nghiên cứu phi tuyến
Nghiên cứu phi tuyến: trong một vài trường hợp các giải pháp tuyến tính có thể đưa ra các giải pháp sai lầm bởi các giả định mà nó dựa vào khơng còn đúng nữa. Nghiên cứu phi tuyến có thể được sử dụng để giải quyết những vấn đề phi tuyến gâyra bởi trạng thái vật liệu, những chuyển vị lớn và các điểu kiện tiếp xúc.
2.1.3.8 Nghiên cứu động lực học tuyến tính
Nghiên cứu động lực học tuyến tính: khi những tác dụng của lực quán tính và giảm chấn khơng thể bỏ qua, nghiên cứu tĩnh học sẽ không cho ra được những kết quả chính xác.
2.1.3.9 Nghiên cứu thiết kế bình áp suất
Nghiên cứu thiết kế bình áp suất: kết hợp các kết quả của ngiên cứu tĩnh học với các hệ số mong muốn. Mỗi nghiên cứu tĩnh bao gồm một tập hợp các tải khác nhau tương ứng với các kết quả khác nhau.
2.1.4 Đánh giá phần mềm SolidWorks
Phần mềm Solid Work là phần mềm dễ sử dụng nhưng vẫn có rất nhiều chức năng. Giúp người dùng có thể thiết kế, vẽ, mơ phỏng lại các chi tiết từ đó giúp cho việc chế tạo và thi cơng lắp đặt được chính xác nhanh chóng và dễ dàng. Khơng chỉ dành cho các kỹ sư, solidworks còn là một phần mềm dạy học cho nhiều ngành
13
khác nhau và đặc biệt giúp những sinh viên học ngành kỹ thuật làm quen với việc sử dụng máy tính để vẽ các bản vẽ cơ khí mà khơng cần sử dụng phương pháp vẽ tay ít chính xác.
2.2 Tính tốn, xây dựng mơ hình 2.2.1 Lựa chọn khung sườn 2.2.1 Lựa chọn khung sườn
Sự khác biệt chính về cấu trúc giữa xe máy động cơ IC thông thường và xe máy điện là hệ thống sản xuất điện của xe. Các thành phần của động cơ xe máy như động cơ, hệ thống xả và bình xăng được thay thế bằng hệ thống pin và mô tơ điện. việc thiết kế và kết hợp các hệ thống cơ khí khác nhau như hệ thống treo trước và sau, hệ thống truyền động, phanh và ghế ngồi của xe là tương tự nhau đối với cả hai loại xe máy. Do đó, khung xe máy phải được thiết kế sao cho có khơng gian dành cho động cơ và hệ thống xả và bình xăng sẽ được thay thế bằng hệ thống pin và động cơ điện mà không ảnh hưởng đến hoạt động của các hệ thống liên quan trên xe.
Xem xét các thông số thiết kế và an toàn khác nhau, khung giá đỡ đơn (single cradle chassis) đã được xem xét và chọn dùng cho xe điện vì so với các khung xe máy khác thì khung giá đỡ đơn nhẹ hơn những khung khác thiết kết đơn giản tiết kiệm được nguyên vật liệu khi sản xuất nhưng vẫn cung cấp được độ cứng cao do được thiết kế một ống sắt to ở giữa khung được bao gồm các ống thép có đường kính khác nhau và khả năng chịu lực cao được hàn lại với nhau để tạo thành một cấu trúc gắn kết các thành phần khác nhau của xe. Đặc trung của khung này là động cơ cũng sẽ là một bộ phận chịu lực và cũng đóng vai trị như khung gầm xe, giúp cho kiểu khung này có giá thành thấp và nhẹ. Cũng nhờ vậy mà kiểu khung này đã được chọn để sử dụng làm khung xe điện vì dù có loại bỏ các bộ phận như động cơ, hệ thống xả, hệ thống nhiên liệu,… Thay thế bằng động cơ điện và pin năng lượng thì vẫn đáp ứng được yêu cầu hoạt động ổn định của xe. Không những vậy với khối lượng nhẹ của loại khung giá đỡ đơn và việc thay động cơ đốt trong, bình nhiên liệu, hệ thống xả càng làm cho trọng lượng của xe nhẹ hơn có được một gia tốc lớn hơn. Và với việc thay đổi bánh sau truyền thống bằng một động cơ điện có khối
14
lượng nặng hơn giúp cho xe có khả năng bám đường tốt hơn. Vì vậy khung giá đỡ đơn là loại khung phù hợp nhất để sử dụng làm khung xe điện hơn những loại khung khác. 2.2.2 Lựa chọn vật liệu Bảng 2.1 Thành phần vật chất Nguyên tố Định lượng (%) Sắt (Fe) 97,03 – 98,22 Crom (Cr) 0,80 – 1,10 Magie (Mn) 0,40 – 0,60 Cacbon (C) 0,280 – 0,330 Silicon (Si) 0,15 – 0,30 Molybdenum (Mo) 0,15 – 0,25 Lưu huỳnh (S) 0,040 Photpho (P) 0,035 Bảng 2.2 Tính chất cơ học Tính chất Đơn vị Độ bền kéo 560 Mpa Độ bền uốn 490 Mpa
Modun đàn hồi 190 – 210 Gpa
Modun nén 140 Gpa
Ứng suất cắt 80 Gpa
Hệ số Poisson 0,27 – 0,30
Tỷ trọng 7,85 g/cm3
15
Việc lựa chọn vật liệu trong thiết kế phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau như tải trọng, chức năng, khí hậu tình trạng, thời gian tồn tại và chi tiêu tổng thể. Cân nhắc các yếu tố trên, việc lựa chọn vật liệu đã được thực hiện để thiết kế một loại khung hiệu quả và tiết kiệm. Hợp kim thép, nhôm và các hợp kim của nó, Titan, sợi Carbon được ưa thích loại vật liệu trong suốt lựa chọn. Tương đối, AISI 4130 hợp kim thép đã được sử dụng trong nghiên cứu này vì nó dễ kiếm, hiệu quả về chi phí và có các đặc tính cơ học được cải thiện.