Quy định của cuộc thi Fomula Sae đó là sử dụng động cơ 4 kỳ tổng dung tích làm việc của 4 xy lanh không quá 610 cc. Hầu hết các đội tham dự cuộc thi Formula Sae ở các nước trên thế giới đều sử dụng động cơ của xe Motor phân khối lớn ( 600cc).
Qua tìm hiểu trên thị trường có các loại động cơ 600 cc của các hang: Honda, Suzuki, Yamaha, Kawasaki, Triumph.
Cuộc thi Formula Sae không chỉ đòi hỏi khả năng tăng tốc, chạy bền mà còn đánh giá lượng tiêu hao nhiêu liệu. Vì vậy động cơ đượng chọn không chỉ có công suất và mô men xoắn cao mà còn phải tiêu thị nhiên liệu thấp. So sáng các động cơ đượng chọn ở dưới ta có biểu đồ so sánh:
Hình 2.10 So sáng mô men xoắn giữa các động cơ lựa chọn.
Dựa vào kết quả so sánh giữa các động cơ, em đã chọn được động cơ xe Honda CBR600RR năm 2009
Loại động cơ 599 cc xăng làm mát,4 xi lanh thẳng hàng Kích thước xi lanh 67.0 mm * 42.5 mm
Tỷ số nén 12.2 : 1
Van đóng mở DOHC ; 4 van cho một xi lanh Sự phun nhiên liệu Phun nhiên liệu điện tử
Công suất 76.2 kW tại 12.600 rpm Momen xoắn 61.3 Nm tại 11.210 rpm
Hộp số 6 Số côn tay
Chương 3
GIỚI THIỆU VỀ KHUNG GẦM TRÊN Ô TÔ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XE
FORMULA SAE 3.1.Chức năng và nhiệm vụ
Khung xe là hệ thống dầm truyền lực, nhận và truyền tất cả các lực cũng như phản lực trong quá trình vận hành của xe. Nó là cơ sở lắp đặt các cụm, các hệ thống của xe như động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống treo, các cơ cấu điều khiển, hệ thống lái và các thiết bị chuyên dùng, cabin, tải trọng.
3.2.Phân loại theo kết cấu của khung 3.2.1.Khung hình thang
Kết cấy này bao gồm hai thanh dầm nằm dọc nối với nhau bằng các thanh giằng chéo và hai bên. Các thanh dọc là thành phần chịu lực chính. Chúng có khả năng chịu tải và các lực tác động theo chiều dọc xuất hiện khi tăng tốc hoặc khi phanh.
•Ưu điểm: Ngày nay,khung gầm hình thang không sở hữu nhiều ưu điểm ngoài giá thành rẻ và dễ lắp ráp bằng tay.
•Nhược điểm: Vì có cấu trúc hai chiều nên độ cứng xoắn thấp hơn hẳn so với các loại khung gầm khác,đặc biệt là khi chịu tác động của trọng tải đứng hoặc xóc nảy lên.
3.2.2.Khung gian ống rỗng
Khung hình ống rỗng sử dụng nhiều các ống cắt hình tròn (hoặc hình vuông để nối với các tấm pa-nô ốp thân mặc dù hình tròn mới là loại chịu lực tối đa). Các ống được đặt theo nhiều hướng khác nhau nhằm tạo ra lực cơ học chống lại các lực tác động từ khắp mọi nơi. Chúng được hàn lại với nhau và tạo thành một cấu trúc rất phức tạp.
•Ưu điểm: Cững vững từ mọi phía ( so với khung gầm hình chiếc thang và khung gầm liền thân với trọng lượng tương đương).
•Nhược điểm: Rất phức tạp, tốn kém và mất nhiều thời gian để chế tạo. Không thể sản xuất hàng loạt bằng dây truyền tự động.
3.2.3.Khung gầm liền khối
Khung gầm liền khối là cấu trúc một mảnh tạo hình cho kiểu dáng tổng thể của chiếc xe. Trong khi khung gầm hình chiếc thang, hình ống rỗng và hình xương sống chỉ sở hữu các bộ phận chịu lực và cần có thân bao quanh thì khung gầm liền thân lại nối liền với thân xe thành một khối.
Trên thực tế, khung gầm "một mảnh" là sự kết hợp của nhiều miếng hàn chặt với nhau. Trong đó, miếng có kích thước lớn nhất là sàn xe, các miếng khác được dập chặt bằng máy dập. Chúng được hàn điểm với nhau bằng robot hoặc laze trong dây truyền. Toàn bộ quá trình chỉ diễn ra trong vài phút. Sau đó,một số phụ kiện khác như cửa, ca-pô, nắp thùng xe, ca-pô bên và trần mới được ghép thêm vào.
•Ưu điểm: Sản xuất hàng loạt rẻ, khả năng bảo vệ khi xảy ra va chạm tốt và tiết kiệm không gian.
•Nhược điểm: Nặng và không thích hợp cho các dây chuyền sản xuất quy mô nhỏ.
3.3.Đánh giá các phương án thiết kế
•Việc lựa chọn các loại khung xem xét yêu cầu của các điểm chung nêu trên,
cùng với các yêu cầu cụ thể của cuộc thi Formula SAE:
1) Luật cuộc thi đòi hỏi khung phải bảo vệ người lái khi va chạm, khi lật xe, cần độ an toàn cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2) Thiết kế một kết cấu khung riêng cho mỗi đội
•Các yêu cầu thực tế khi đưa vào chế tạo khung đó là: 1) Đảm bảo về tính kinh tế
2) Có khả năng được sản xuất tại xưởng sản xuất nhỏ. 3) Có thể được sửa đổi sau khi đã thiết kế
•Em lựa chọn là khung không gian hình ống rỗng dựa trên những ưu điểm: 1) Đơn giản trong thiết kế sản xuất
2) Khối lượng nhẹ
3) Có độ cứng vững và chống xoắn cao 4) Thích hợp cho sản xuất nhỏ
5) Rât thích hợp cho việc xây dựng một thiết kế riêng cho mỗi đội 6) Thiết kế có thể dễ dàng sửa đổi theo yêu cầu
3.4.Thiết kế khung xe Formula SAE 3.4.1.Phương pháp thiết kế
1.Nghiên cứu các quy tắc trong luật của ban tổ chức. 2.Xác định kích thước khung hợp với tiêu chuẩn thiết kế
3.Tính toán thiết kế một khung gắn phù hợp với hệ thống treo, động cơ, hệ thống truyền lực,..
4.Lựa chọn vật liệu chế tạo khung.
5.Xác định tải trọng tác dụng lên khung bao gồm: người lái, động cơ, hệ thống truyền lực,...
6.Kiểm nghiệm đánh giá độ bền của khung xe với vật liệu được chọn.
7.Kiểm tra ( và thay đổi, nếu cần thiết) khung xe để đảm bảo phù hợp với mục tiêu thiết kế và an toàn.
3.4.2.Thiết kế phác thảo khung xe
Formula SAE là chiếc xe có một người lái, động cơ đặt sau, dẫn động cầu sau,có 4 bánh hở. Sau khi đã xác định được vị trí người lái, và có kích thước các chi tiết chính của chiếc xe như động cơ, vi sai,... Thiết kế được kích thước cơ bản của khung xe, đó là:
+Chiều dài tổng thể: 2590 mm +Chiều rộng tổng thể: 635 mm +Chiều cao tổng thể: 1143 mm +Chiều dài cơ sở: 1778 mm
Hình 3.4 Các kích thước cơ bản của khung xe Formula SAE
3.4.3.Thiết kế khung xe Formula SAE dạng dây
Khung xe Formula SAE gồm 4 khung chính -Khung trước của xe Formula SAE:
Hình 3.5 Khung trước của xe Formula SAE
-Khung giữa: Kết hợp với khung trước tạo thành khoang trước là vị trí để chân của người lái, nơi nắp đặt hệ thống lái, bàn đạp ga, phanh, ly hợp.
-Khung bảo vệ người lái (khung chính): Đây là khung bảo vệ đầu người lái khi lật xe và là nơi tựa lưng của người lái.
-Khung sau: tạo thành khoang lắp đặt động cơ,hệ thống truyền lực, hệ thống treo sau,...
Hình 3.8 Khung sau của xe Formula SAE
Sau khi thiết kế các khung chính, nối các khung lại với nhau. Ta có mô hình khung dây của xe Formula SAE. Đáp ứng đầy đủ yêu cầu an toàn trong thiết kế là bảo vệ người lái khi lật xe với khung bảo vệ đầu, bảo vệ người lái khi va chạm bên. Khung xe thiết kế đủ chỗ để bố trí các hệ thống của xe,chức năng vận hành.
Chương 4
GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM SOLIDWORKS VÀ ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ,KIỂM NGHIỆM
BỀN KHUNG XE FORMULA SAE 4.1.Giới thiệu phần mềm Solid Works
•Giới thiệu chung: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong những năm gần đây, phần mềm Solid Works thiết kế 3 chiều do công ty Dassault System của Mỹ xây dựng được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới trong các lĩnh vực như cơ khí chế tạo, ô tô, tàu thủy, máy xây dựng,... do sử dụng công nghệ mới nhất về lĩnh vực đồ họa máy tính.
Phần mềm này cho phép người sử dụng thiết kế các chi tiết, cụm chi tiết trong không gian 3 chiều, sau đó lắp ráp chúng lại với nhau tạo thành một bộ phận hoàn chính, kiểm tra sự giao cắt của các chi tiết, kiểm tra động học,...
Phần mềm này còn có thư viện cung cấp chi tiết tiêu chuẩn,thông số vật liệu,... và với việc tích hợp modul COSMOS, nó có thể kiểm tra đánh giá độ bền, độ ổn định,... bằng cách chia nhỏ chi tiết (hay cụm chi tiết) thiết kế thành nhiều phần tử nhỏ (chia lưới), đặt điều kiện biên, đặt lực, và tính toán (phương pháp phần tử hữu hạn) từ đó cho ra kết quả đánh giá được ứng suất, chuyển vị, độ an toàn,... Do hàm lượng khoa học, tiện ích của phần mềm nên nó được sử dụng để thiết kế mô phỏng chuyển động, kiểm nghiệm, đánh giá, lựa chọn vật liệu thích hợp, đánh giá khả năng chịu lực, chỉ ra được chỗ tập trung ứng suất khi hoạt động, tạo báo cáo kết quả kiểm nghiệm được mã hóa theo màu sắc trên mô hình trực quan giúp người dùng sử dụng tăng năng suất thiết kế đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.
Đối với những lĩnh vực ô tô và xe chuyên dụng, phần mềm này cho phép thiết kế chi tiết, lắp ráp chúng lại với nhau tạo thành bộ phận hoàn chỉnh, cho phép mô phỏng chuyển động trên mô hình ba chiều,... nhờ đó kiểm tra được độ bền, dựa trên dữ liệu về lực, mô men, vật liệu, lựa chọn thiết kế phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết và cụm chi tiết.
Với cơ sở khoa học, tính ứng dụng rộng rãi, thế mạnh của phần mềm trên, em đã lựa chọn phần mềm trên để thiết kế và kiểm nghiệm khung xe Formula SAE.
4.2.Thiết kế 3D trong Solidworks