Nghiên cứu, tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống truyền lực xe formula SAE

Luận văn thạc sĩ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của tôi. Những nội dung trình bày
trong luận văn này do tơi thực hiện với sự hướng dẫn khoa học của TS. Hồng
Thăng Bình và các giảng viên trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Nội dung của
luận văn hoàn toàn phù hợp với đề tài đã được đăng ký và phê duyệt của Hiệu
trưởng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Các số liệu, kết quả trong luận văn là
trung thực.
Hà Nội, ngày 21 tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Tuấn

1


Luận văn thạc sĩ

MỤC LỤC
Lời cam đoan

1

M cl c

2

Danh m c các ký hiệu chữ viết t t

5

Danh m c các ảng

7

Danh m c các hình v đ th

8

Lời n i đ u

10

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHI N C
1.1

ở nghiên cứu đề tài

.............................................

1.2 ý do chọn đề tài

...............

..

11
12

1.3 hư ng pháp thực hiện đề tài

.

...

1.4 Tổng quan về cuộc thi Formula SAE
1.4.1 L ch sử cuộc thi

.

.

13
13

.

.

13

1.4.2 Các quy t c cạnh tranh

.

14

1.4.3 M c tiêu của cuộc thi

.

14

1.4.4 Nội dung cuộc thi Formula SAE
1.4.4.1 Kiểm tra xe

.

15

.

15

1.4.4.2 Nội dung thi

17

1.4.4.2.1 Nội dung thi mang tính tĩnh

.

1.4.4.2.2 Nội dung thi mang tính động

.
.

..

1.4.5 Quy đ nh chung trong thiết kế xe của cuộc thi

1.5 ội dung đề tài
CHƯƠNG II:

.
A CH N

..

17

.

18

.

21

.
HƯƠNG

.

..

N THI T

27

HỆ THỐNG

TRUYỀN L C XE FORMULA CAR THEO TIÊU CHUẨN CUỘC THI
FORMULA SAE
2.1 Quy trình tính tốn thiết kế xe Formula ar

....

2.2 Cơng d ng, yêu c u, phân loại của hệ thống truyền lực
2.2.1 ông d ng

..

28
..

28
28

2


Luận văn thạc sĩ

2.2.2 êu c u
2.2

..

.

29

hân loại.........................................................................................................

2.3 Yêu c u về động c và hệ thống truyền lực trên xe FSAE
2.4 họn động c

......

..

.

2.5 ệ thống dẫn động trên xe đua FSAE

29
29

..

.

30
32

2.5.1 ác phư ng án dẫn động................................................................................

32

2.5.1.1 ẫn động xích..............................................................................................

32

2.5.1.2 ẫn động đai................................................................................................

33

2.5.1.3 ẫn động

ng tr c các đăng......................................................................

34

2.5.1.4 ẫn động

T.............................................................................................

35

2.5.1.5 ẫn động h n hợp.......................................................................................

36

2.5.2 họn hệ dẫn động cho xe FSAE....................................................................

36

2.6 Vi sai..................................................................................................................

36

2.6.1 ông d ng .....................................................................................................

36

2.6.2 hân loại.........................................................................................................

36

2.6.3 ựa chọn vi ai...............................................................................................

37

2.7 Bán tr c..............................................................................................................

37

2.8 Quyết đ nh phư ng án thiết kế hệ thống truyền lực trên xe đua FSAE

38

CHƯƠNG III: TÍNH TỐN, THI T K

3D VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ

THỐNG TRUYỀN L C XE FSAE
3.1 M c tiêu thiết kế tính tốn của TT trên xe FSAE

.

....

3.2 Thiết kế tính tốn hệ dẫn động xích

40

3.2.1 Vận tốc của xe khi cơng u t động c cực đại

.

3.2.2 Tính tốn tỷ số truyền bộ truyền xích

.

3.3 Tính tốn sức kéo xe FSAE

.

3.3.1 Thơng số ơ tơ tính tốn

40

..

.

41
42

....

42

3.3.2 Xây dựng đường đặc tính ngồi của động c
3.3.3 Tính tốn vận tốc của xe tại các tay số
3.3.4 Cân b ng công su t ô tô

40

43
...

44
45

3


Luận văn thạc sĩ

3.3.4.1 hư ng trình cân b ng công su t
3.3.4

45

Đ th cân b ng công su t ô tô

46

3.3.5 Cân b ng lực kéo ô tô

3.3.5
3.3.5

...

hư ng trình cân b ng lực kéo ơ tơ

47
...

Đ th cân b ng lực kéo ô tô

47

..

3.3.6 Nhân tố động lực học

.

3.3.7 Khả năng gia tốc của ô tô

.

3.4 Ứng d ng mô phỏng 3D trong thiết kế hệ thống truyền lực xe formula car
3.4.1 Lựa chọn ph n mềm

48
..

49

..

51

.

57

...

57

3.4.2 Thiết kế 3D các chi tiết trong hệ thống truyền lực

59

3.4.3 Mô phỏng l p ghép c m vi ai và hệ thống truyền lực

65

3.4.4 Kiểm nghiệm và đánh giá trên máy tính đĩa xích

67

CHƯƠNG IV: MỘT

Ố C NG NGHỆ GIA C NG ĐIỂN H NH T I

VIỆT NAM V GI I H
HỆ THỐNG T
4.1

ỀN

GIA C NG CH T O C C CHI TI T C A
C

O M

A CA

ột ố công nghệ gia cơng điển hình tại iệt am ...........................

75

4.2 Đề xu t một ố giải pháp gia công chế tạo các chi tiết của hệ thống truyền
lực xe FSAE

78

..

ết luận và kiến ngh của luận văn

...............

Tài liệu tham khảo

80
81

4


Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VI T TẮT

STT

Đơn vị

Ký hiệu

Giải thích

1.

HTTL

Hệ thống truyền lực

—

2.

Ne

Cơng su t động c

kW

3.

Nemax

ông u t lớn nh t của động c

kW

4.

Me

ônem động c

Nm

5.

Memax

Mô men xo n lớn nh t của động c

Nm

6.

ne

Số vòng quay tr c khuỷu động c

v/ph

7.

nN

Số vòng quay tr c khuỷu ứng với emax

v/ph

8.

G

Tải trọng xe

N

9.

ƒ

Hệ số cản lăn

—

10.

max

Góc dốc cực đại của mặt đường:

Độ

11.

rb

Bán kính trung bình của bánh xe

m
kg/cm3

Mật độ khơng khí

12.
13.

C

Hệ số khí động của ô tô đối với xe con vỏ kín

—

14.

t

Hiệu su t của hệ thống truyền lực ( HTTL)

—

15.

F

Diện tích chính diện của xe

m2

16.

VN

Vận tốc của xe khi công u t động c lớn nh t

17.

max

Hệ số cản chuyển động lớn nh t

—

18.

Z1

Số răng đĩa xích trước

—

19.

Số răng đĩa xích au
hoảng cách tr c giữa

—

20.

Z2
a

21.

x

Số m t xích

—

22.

p

Bước xích

mm

23.

B

Bề rộng răng

mm

24.

d

Đường kính v ng chia đĩa xích

mm

25.

df

Đường kính chân răng

mm

5

đĩa xích

km/h

mm


Luận văn thạc sĩ

26.

da

Đường kính đ nh răng

mm

27.

itmax

T số truyền lớn nh t của hệ thống truyền lực

—

28.

itmin

T số truyền nhỏ nh t của hệ thống truyền lực

—

29.

Ic

T số truyền t tr c khuỷu đến hộp ố

—

30.

Ix

T số truyền của ộ truyền xích

—

31.

Ih

T số truyền của hộp ố

—

32.

It

T số truyền của hệ thống truyền lực

—

33.

Nƒ

Công su t cản lăn

kW

34.

N

Công su t cản khơng khí

kW

35.

Ni

Cơng su t cản lên dốc

kW

36.

Nj

Cơng su t cản qn tính

kW

37.

Nk

Cơng su t kéo

kW

38.

Pk

Lực kéo

N

39.

Pƒ

Lực cản lăn

N

40.

P

Lực cản khơng khí

N

41.

D

Nhân tố động lực học

—

42.

j

43.

Jtbi

Gia tốc trung bình

44.

s

Qng đường

45.

t

46.



m/s2

Gia tốc ơ tơ

m/s2
m
s

Thời gian

rad/s

Vận tốc góc

6


Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC CÁC B NG
Tên bảng

Trang

Bảng 1-1: Bảng nội dung thi

17

Bảng 3-1: Bảng các thơng ố xích.

41

Bảng 3-2: Bảng quan hệ

44

e,

Me theo ne.

Bảng 3-3: Bảng giá tr vận tốc của xe ở các tay số.

44

Bảng 3-4: Bảng giá tr công u t.

46

Bảng 3-5: Bảng giá tr lực kéo.

48

Bảng 3-6: Bảng giá tr nhân tố động lực học.

50

Bảng 3-7: Bảng giá tr gia tốc.

52

Bảng 3-8: Bảng tính thời gian tăng tốc của ơ tơ.

54

Bảng 3-9: Bảng tính ng đường tăng tốc của ô tô.

56

Bảng 3-10: Bảng các thông ố

59

đĩa xích

7


Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Kiểm tra sự phù hợp yêu c u thiết kế của xe

15

Hình 1.2: Kiểm tra sự cố trong 5 giây lái xe có thốt ra khỏi xe hay khơng

15

Hình 1.3: Kiểm tra tiếng n khí xả

16

Hình 1.4: Kiểm tra nghiêng xe và một số m c khác như lốp điện, hệ thống lái

16

Hình 1.5: Kiểm tra khả năng trình ày

18

Hình 1.6: Kiểm tra gia tốc

18

Hình 1.7: Kiểm tra trên đường hình số 8

19

Hình 1.8: S đ đường đua hình ố 8

19

ình .9: iểm tra vượt chướng ngại vật

20

Hình 1.10: Kiểm tra chạy bền

20

Hình 1.11: hoảng áng g m xe

.. 22

Hình 1.12: Đai ốc ánh xe

...

22

Hình 1.13: Bu-lơng ánh xe
Hình 1.14: Điểm d ng lái

23
..

24

Hình 2.1: So sánh cơng su t giữa các động c

..

30

Hình 2.2: So sánh mơ men xo n giữa các động c lựa chọn
Hình 2.3: Ảnh động c được chọn

..

31

..

32

Hình 2.4: Dẫn động xích trên xe đua FSAE
Hình 2.5: Dẫn động đai trên xe FSAE

..
..

Hình 2.6: Dẫn động các đăng trên xe đua FSAE
Hình 2.7: Dẫn động h n hợp trên xe đua FSAE

33
34

..

.

35
..

Hình 2.8: i ai ánh răng cơn............................................................................

36
37

Hình 2.9: Khớp các-đăng đ ng tốc Birfield Rzeppa ........................................... 38
Hình 2.10: S đ bố trí HTTL trên xe formula car ............................................. 39
Hình 3.1: Đ th đường đặc tính tốc độ của động c .......................................... 44
Hình 3.2: Đ th c n b ng công su t ................................................................... 47
ình

Đ th cân

ng lực kéo

................................................

Hình 3.4: Đ th nhân tố động lực học

49
51

8

Luận văn thạc sĩ

Hình 3.5: Đ th gia tốc của ô tô

53

Hình 3.6: Đ th thời gian tăng tốc của ô tô

55

Hình 3.7: Đ th
ình

uãng đường tăng tốc của ô tơ

........... 56

8: ogo của ph n mềm Solid ork

58

Hình 3.9: Đĩa xích trước hồn ch nh

60

Hình 3.1:. Đĩa xích au

...

60

Hình 3.11: Vỏ bao d u

61

Hình 3.12: Vỏ vi sai

61

Hình 3.13: Giá đỡ vi ai

..

62

Hình 3.14: Bánh răng án tr c

62

Hình 3.15: Bánh răng hành tinh

63

Hình 3.16: Khớp các đăng

63

Hình 3.17: Tr c các đăng

64

Hình 3.18: hạc

64

Hình 3.19: hớp các đăng ngồi

65

Hình 3.20: C m vi ai trước khi l p ghép

65

Hình 3.21: C m vi sai sau khi l p ghép

66

Hình 3.22: HTTL 3D

66

Hình 3.23: Gán vật liệu cho đĩa xích trước

68

ình

Đặt ngàm tại mặt tiếp x c với tr c cho đĩa xích trước

68

ình

Đặt áp u t lên các ề mặt răng của đĩa xích trước

69

Hình 3.26: Ứng su t trên đĩa xích trước

69

Hình 3.27: Biến dạng của đĩa xích trước

70

Hình 3.28: Ứng su t trên đĩa xích au

71

Hình 3.29: Biến dạng của đĩa xích au

71

Hình 3.30: Ứng su t trên khớp các đăng

..

72

Hình 3.31: Ứng su t trên chạc

73

Hình 3.32: Ứng su t trên tr c các đăng

73

Hình 3.33: Ứng su t trên khớp các đăng ngoài

74

9


Luận văn thạc sĩ

LỜI NÓI ĐẦU
Formula SAE là một cuộc thi thiết kế chế tạo ô tô, do hiệp hội kỹ ư ô tô (
Society of Automotive Engineers) của các nước sở tại tổ chức. Đây là một môi
trường dành cho inh viên và học viên cao học ngành c khí n i chung và c khí
động lực n i riêng học hỏi lẫn nhau và thỏa ức áng tạo Để làm tiền đề cho việc
hình thành cuộc thi này tại iệt am việc chủ động đi trước tìm hiểu về cuộc thi
nghiên cứu về chiếc xe là r t c n thiết Đã c những nghiên cứu tối ưu về khung vỏ
cho chiếc xe này trong luận văn đi trước nghiên cứu về hệ thống truyền lực và các
hệ thống khác vẫn c n ỏ ngỏ
gày nay nhờ ự phát triển nhanh ch ng của máy tính việc tính tốn mơ
phỏng trên máy tính đã trở nên d dàng mang lại độ tin cậy cao trong tính tốn
c ng như hiệu uả về mặt kinh tế Ứng d ng thành uả này vào nghiên cứu tính
tốn thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống truyền lực xe Formula SAE ch c ch n c
ý nghĩa thực ti n cao Do nội dung rộng và nhiều nên tác giả chọn nghiên cứu một

ph n đ là “N h n c u, t nh t n th t
v
n hệ t n
t nh hệ
th n t u n c f
ua A ”
Để thực hiện đề tài, tác giả đã nghiên cứu một ố mẫu xe formula SAE điển
hình trong các cuộc thi trên thế giới, phân tích và lựa chọn phư ng án thiết kế, tính
tốn và thiết kế
và kiểm nghiệm, đề xu t giải pháp kỹ thuật nâng cao tính d chế
tạo hạ giá thành.
Tác giả xin chân thành cảm n TS. oàng Thăng Bình - người trực tiếp
hướng dẫn cùng các th y cơ trong Bộ mơn Ơ tơ và e chuyên d ng, Viện
Khí
Động Lực - Trường Đại ọc Bách Khoa Hà Nội.
Hà Nội, ngày 21 tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Tuấn

10


Luận văn thạc sĩ

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN C U
1.1 Cơ sở nghiên c u của đ tài
Công nghiệp ô tô là nghành r t uan trọng trong nền kinh tế không những
đáp ứng nhu c u giao thơng vận tải, góp ph n phát triển sản xu t và kinh doanh

thư ng mại mà còn là một nghành đem lại lợi nhuận r t cao nhờ ản xu t ra các ản
ph m c giá tr lớn. Sớm th y được t m quan trọng của ngành công nghiệp này, các
quốc gia như

ỹ, Anh, Pháp, Đức Nhật, Hàn Quốc

r t chú trọng cho việc phát

triển ngành công nghiệp ô tô ph c v trong nước và xu t kh u.
Chính phủ

iệt

am ln coi trọng việc xây dựng ngành công nghiệp ô tô,

với m c tiêu nội đ a h a sản xu t thay thế nhập kh u và t ng ước tiến tới xu t
kh u. hính phủ

iệt am ln khẳng đ nh vai trị chủ chốt của ngành công nghiệp

ô tô trong sự phát triển kinh tế, tạo điều kiện thuận lợi thông qua việc đưa ra các
chính ách ưu đãi khuyến khích các doanh nghiệp trong nước và ngoài nước đ u tư
vào sản xu t ô tô và ph tùng ô tô. Tuy nhiên, sự phát triển của ngành công nghiệp
ô tô nước ta vẫn còn ở mức th p. h n lớn các doanh nghiệp mới ch d ng ở mức
độ l p ráp các chi tiết nhập kh u hoặc sản xu t ra những chi tiết đ n giản nhưng giá
thành cao, ch t lượng kém, tốn thời gian. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đứng
trước những thách thức lớn trong v n đề tăng tỷ lệ nội đ a hóa các chi tiết ơ tơ t đ
tính tốn, thiết kế và chế tạo ơ tơ.

hính vì vậy chúng ta r t c n tăng cường giao

lưu, học hỏi các công nghệ chế tạo ô tô giữa các trường đại học, các doanh nghiệp ô
tô trong nước và mở rộng tới các quốc gia trên thế giới. Nghiên cứu công nghệ chế
tạo ô tô t các nước bạn và phát triển áp d ng vào Việt Nam, d n đưa nền công
nghiệp ô tô của Việt Nam lên một t m cao mới t ng ước hội nhập khu vực và thế
giới.
Hiệp hội kỹ ư ô tô iệt am các trường đại học khối kỹ thuật và các doanh
nghiệp c n phải thường xuyên h n trong việc phối, kết hợp tổ chức các cuộc thi về
chế tạo xe ô tô công thức Formula SAE Đây là một điều kiện thuận lợi để các kỹ ư

11


Luận văn thạc sĩ

của Việt Nam học hỏi và trau d i các kỹ năng c n c để tính tốn, thiết kế và chế
tạo ơ tơ. Formula SAE là cuộc thi được tổ chức thường niên dành cho inh viên đại
học, học viên au đại học của các trường đại học trên toàn thế giới được tài trợ bởi
hiêp hội kỹ ư ô tô (SAE) của nước sở tại. Trong cuộc thi đ

inh viên, học viên tự

tìm hiểu, thiết kế, chế tạo ra một chiếc xe đua công thức cỡ nhỏ, thiết kế tối ưu áng
tạo mang phong cách riêng thi đ u với các đội đua khác và đặc biệt tuân thủ các
yêu c u uy đ nh của cuộc thi Formula SAE

h m phát huy hết khả năng của học

viên các đội đua được giả tưởng là họ s thiết kế cho một công ty chuyên về thiết
kế, chế tạo và phải chứng minh chiếc xe của mình chun nghiệp đáp ứng kĩ thuật,

an tồn và có khả năng thư ng mại hóa.
Tác giả đã nghiên cứu một số cuộc thi Formula SAE ở Mỹ, Nhật Bản
chế tạo thành công chiếc xe Formula

để

ar đáp ứng yêu c u của cuộc thi Formula

SAE. Các đội phải trải qua r t nhiều công đoạn quan trọng và một trong số các cơng
đoạn đ là tính tốn, thiết kế, chế tạo hệ thống truyền lực xe

ệ thống truyền lực

có vai trò r t quan trọng trong việc truyền ng t thay đổi mô men t động c tới
ánh xe chủ động thay đổi vận tốc ô tô nh m đáp ứng các điển kiện chuyển động.
Thành công trong việc chế tạo hệ thống truyền lực ảnh hưởng r t lớn đến thành
công trong việc chế tạo chiếc xe Formula Car và thành tích của các đội thi.
o đ nghiên cứu tính tốn, thiết kế kiểm nghiệm hệ thống truyền lực xe
Formula Car nh m đảm bảo độ bền giảm khối lượng và phù hợp với điều kiện chế
tạo ở Việt Nam là v n đề đang được uan tâm để có thể tính tốn, thiết kế thành
cơng chiếc xe Formula ar đủ điều kiện tham dự cuộc thi Formula SAE.

1.2

ch n đ t

Trước đây để tính tốn, thiết kế và tối ưu các chi tiết trong hệ thống truyền
lực xe ô tô, ta thường dùng các phư ng pháp truyền thống và các công thức thực
nghiệm au đ cho chế tạo và thử nghiệm nhiều l n. Nếu có v n đề gì thì lại tính
tốn lại, chọn lại các thông số và tiếp t c chế tạo và chạy thử đến khi nào hoạt động

đảm bảo kỹ thuật thì cho sản xu t hàng loạt, phư ng pháp truyền thống này r t m t

12


Luận văn thạc sĩ

thời gian, lãng phí nguyên vật liệu và công sức làm cho giá thành sản ph m tăng lên
đáng kể và kết quả c ng chưa được tối ưu.
gày nay nhờ ự phát triển nhanh ch ng của máy tính việc tính tốn mơ
phỏng trên máy tính đã trở nên d dàng mang lại độ tin cậy cao trong tính tốn
c ng như hiệu uả về mặt kinh tế Ứng d ng thành uả này vào nghiên cứu tính
tốn thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống truyền lực xe formula SAE ch c ch n c ý
nghĩa thực ti n cao ác chư ng trình tính tốn thiết kế được thiết lập tiết kiệm thời
gian, công sức và chi phí.
hính vì các lý do đ tác giả đã chọn đề tài “N h n c u, t nh t
v

n hệ

t n

t nh hệ th n t u n

c

f

n th t

u a A ”.

1.3 Phươn ph p th c hiện đ tài

Để thực hiện đề tài, tác giả đã tìm hiểu về yêu c u của cuộc thi Formula
SAE, nghiên cứu một ố mẫu xe Formula SAE điển hình trong các cuộc thi trên thế
giới, phân tích và lựa chọn phư ng án thiết kế, tính tốn và thiết kế
và kiểm
nghiệm, đề xu t giải pháp kỹ thuật nâng cao tính d chế tạo hạ giá thành.
Hiện nay ở Việt Nam có r t nhiều ph n mềm để tính tốn, thiết kế và tối ưu
hệ thống truyền lực xe Formula

ar như

attia Solidwork

Tuy nhiên trong đề

tài này tác giả chọn ph n mềm Solidworks.

1.4 Tổng quan v cuộc thi Formula SAE
1.4.1 Lịch sử của cuộc thi
Cuộc thi b t đ u trở lại năm 978 và an đ u được gọi là SAE Mini Indy.
ăm 979 SAE
xướng là Tiến ĩ urt

ini-Indy được tổ chức tại Đại học Houston.

gười khởi

ar hek. Cuộc thi được l y cảm hứng t một bài báo xu t

hiện trong tạp chí Popular Mechanics, một chiếc xe làm t g và được trang b một
động c năm mã lực.

trường tham dự,

trường thi đ u, trường Đại học

Texas ở El a o đã giành được chiến th ng.
Năm 980, mặc dù Tiến ĩ

illiam Shapton (trường Đại học Công nghệ

ichigan) đề cập đến ý tưởng lưu trữ một cuộc thi tư ng tự. Tuy nhiên trong năm
1980, không đ n v nào ước lên tổ chức cuộc thi SAE mini-Indy.

13


Luận văn thạc sĩ

Năm 98 , Formula SAE đ u tiên được tổ chức tại Hoa Kỳ do Hiệp hội Kỹ
ư ô tô (SAE) tổ chức, cuộc thi được đánh giá như một công c giáo d c để phát
triển kiến thức và kỹ năng của sinh viên, học viên cao học các trường đại học kỹ
thuật.
ăm 000 cuộc thi SAE công thức đ u tiên được tổ chức tại Úc. Ở đ có
h n

trường đại học tới t Úc, Mỹ, Nhật Bản và châu Âu tham dự. Cuộc thi xe

công thức SAE au đ c ng được tổ chức ở Anh và Nhật Bản.
Đến nay đã c h n

0 đội thi đến t nhiều quốc gia trên thế giới tham gia.

1.4.2 Các quy tắc cạnh tranh
Xe ô tô dự kiến s có bốn bánh, khoang lái hở, tổng dung tích làm việc của
xy lanh tối đa 6 0 cc xe phải có hệ thống treo
chiều dài c

ánh xe c đường kính thiểu 50cm,

ở tối thiểu 1525mm, có khả năng gia tốc r t cao phanh lái khí động

học, các yếu tố tối ưu và có thể đưa vào ản xu t và bảo dưỡng d dàng... với chi
phí sản xu t tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo về an toàn khi đua xe

1.4.3 Mục tiêu của cuộc thi
1. Chiếc xe có hiệu su t cao về khả năng tăng tốc, phanh và xử lý tình huống,
chạy đủ bền để hồn thành t t cả các vịng kiểm tra của cuộc thi Formula car SAE,
đảm bảo an toàn khi đua xe
Đảm bảo các ch tiêu đánh giá g m: th m mỹ, chi phí, thiết kế hợp lý, bảo
trì, sản xu t được và độ tin cậy cao.
3. M i xe s được đánh giá tổng thể thiết kế so với thiết kế khác để xác đ nh
là tốt nh t .
4. Cạnh tranh về giá cả trên th trường.
5. Cạnh tranh về tính ứng d ng thực ti n (thực hiện các bài thực hành).
6. Khả năng áng tạo, chế tạo phù hợp với yêu c u kỹ thuật của cuộc thi, luật
của cuộc thi.

7. Chiếc xe đạt điểm cao nh t trong cuộc thi.

14


Luận văn thạc sĩ

1.4.4 Nội dung cuộc thi Formula SAE
1.4.4.1 Ki m tra xe

Hình 1.1: Kiểm tra sự phù hợp yêu c u thiết kế của xe.
Kiểm tra xem xe có bảo đảm an tồn, phù hợp với các u c u thiết kế hay
không ( uy đ nh về vật liệu, các thanh nối, chiều dài, chiều rộng, chiều cao

)

Trường hợp có sự cố trong 5 giây lái xe có thốt ra khỏi xe hay khơng (hình .2).

Hình 1.2: Kiểm tra sự cố trong 5 giây lái xe có thốt ra khỏi xe hay khơng.
- Kiểm tra động c .
- Kiểm tra hệ thống treo.
- Kiểm tra khung xe.

15


Luận văn thạc sĩ

- Kiểm tra bánh xe.
- Kiểm tra phanh (khóa 4 bánh).

- Kiểm tra tiếng n (tiếng n khí xả nhỏ h n

0dB) (hình 1.3).

Hình 1.3: Kiểm tra tiếng n khí xả.
Thí nghiệm về nghiêng xe (xe nghiêng

độ khơng rị r nhiên liệu, xe

nghiêng 60 độ với lái xe ng i trên khơng b lật) (hình 1.4).

Hình 1.4: Kiểm tra nghiêng xe và một số m c khác như lốp điện, hệ thống lái

16


Luận văn thạc sĩ

1.4.4.2 Nội dung thi : Cuộc thi Formula SAE g m hai ph n thi chính Đ là ph n
thi tĩnh và ph n thi động.
Bảng 1-1: Bảng nội dung thi.
Phần thi
Tĩnh

Động

Nội dung

Đ m

Trình bày

75

Phân tích kỹ thuật

150

Phân tích chi phí

100

Khả năng tăng tốc

75

Chống trượt

50

ượt chướng ngại vật

150

Tiết kiệm nhiên liệu

100

Chạy bền

300

Tổn đ m

1000

1.4.4.2.1 Nội dung phần th tĩnh
•Ch ph :
- Đánh giá mức độ chế tạo và tính phù hợp với báo cáo chi phí xe.
- Hạng m c ph tùng mua s tiến hành kiểm tra miệng (đánh giá kiến thức và
mức độ n m b t được về ph tùng được chọn mua) [ 00 điểm]
•T ình b

:

- Đánh giá năng lực trình bày của sinh viên (m i đội s tự trình ày phư ng án thiết
kế của mình dựa trên tài liệu xây dựng) (hình 1.5) [7 điểm]
•Th t k :
- Đánh giá việc đã ử d ng kỹ thuật nào đã c t cơng ở đâu và tính phù hợp
với th trường của những kỹ thuật đã ử d ng đ
- Kiểm tra về sự phù hợp giữa thiết kế của xe và các chi tiết c u thành, tính
mới, tính gia cơng, tính bảo dưỡng sửa chữa, tính l p ráp [

17

0 điểm].


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.5: Kiểm tra khả năng trình ày
1.4.4.2.2 Nội dung phần th động
•G a t c:
Gia tốc t 0-75m. M i đội 2 lái xe, m i lái xe chạy hai l n, tổng cộng 4 l n chạy và
đo thời gian (hình 1 6) [7 điểm]

Hình 1.6: Kiểm tra gia tốc
•Chạy s 8:
- Đánh giá tính năng uay v ng trên đường hình số 8. M i đội 2 lái xe, m i
lái xe chạy hai l n, tổng cộng 4 l n chạy và đo thời gian (hình

18

7 và1 8) [ 0 điểm]


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.7: Kiểm tra trên đường hình số 8

Hình 1 8 S đ đường đua hình ố 8
•T nh chướng ngại vật:
Chạy

v ng trên đường đua thẳng, quay vòng, g p khúc khoảng 800m. M i

đội 2 lái xe, m i lái xe chạy 2 l n. Tổng cộng 4 l n chạy và đo thời gian. Chạy bền
s theo thứ tự các đội nhanh xếp trước (hình 1 9) [

19

0 điểm]


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.9: Kiểm tra vượt chướng ngại vật

•Chạy b n:
Chạy trên đường đua thẳng, quay vịng, g p khúc, tổng uãng đường 44km.
M i đội 2 lái, m i lái chạy 2 l n. Tổng cộng 4 l n chạy và đo thời gian Đánh giá
tính năng tổng thể độ tin cậy của xe theo (hình 1 0) [ 00điểm]

Hình 1.10: Kiểm tra chạy bền

20


Luận văn thạc sĩ

•T u ha nh n ệu:
Đánh giá lượng tiêu hao nhiên liệu khi chạy bền [ 00 điểm]
1.4.5 Qu định chung trong thi t k xe của cuộc thi
•Hình dạng xe:
- Phải có 4 bánh và khoang lái hở (giống xe đua công thức 1).
- Chiều dài c

ở nhỏ nh t là 1525 mm.

- Độ rộng của vết bánh xe nhỏ ( ánh trước hoặc bánh sau) không nhỏ h n

7 % độ rộng của vết bánh lớn nh t.
•Hệ thống treo:
Xe phải được trang b hệ thống treo với các giảm ch n cả trước và sau hoạt
động tốt, sao cho bánh xe có thể di chuyển d dàng tối thiểu 0 8 mm trong đ
mm nén lại và 25,4 mm trả lại so với ghế lái. Các giám khảo có quyền loại những
chiếc xe khơng thể hiện được sự n lực nghiêm túc trong việc làm hệ thống treo,
hoặc chứng minh nó khơng thích hợp cho các ph n thi.
T t cả các điểm

t hệ thống treo phải được nhìn th y d dàng trong q

trình kiểm tra kỹ thuật.
•

h ản s n

ầm xe

hoảng áng g m xe phải đủ cao để không cho b t kỳ ph n nào của xe chạm
tới mặt đường (ngồi lốp xe) trong l c đang đua

ếu có q nhiều bộ phận của xe

chạm tới mặt đường hoặc cố tình cho b t kì ph n nào của xe, ngoài lốp tiếp xúc với
mặt đường s b tước m t l n chạy hoặc toàn bộ ph n thi động.
Chú thích:
M c đích của uy t c này là “body skirts” hoặc các thiết b khác được thiết
kế, chế tạo tiếp x c không mong muốn với mặt đ t, theo ý kiến của “ ban tổ chức
ph n thi động” c thể dẫn đến hư hại đường đua
chạy hay tồn ộ ph n thi động (hình 1.11).

21

dẫn đến b tước m t một l n


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.11: Khoảng sáng g m xe.
•B nh

:
-

ích thước lốp phải là 203.2 mm hoặc lớn h n (đường kính bánh xe khơng

nhỏ h n 0cm).
- Bánh xe sử d ng một đai ốc bên ngoài kết hợp một đai ốc hãm chống trôi,
để đảm bảo các đai ốc không b nới lỏng khi xe chuyển động (hình 1.12).

Hình 1

Đai ốc bánh xe

22


Luận văn thạc sĩ

- Tiêu chu n “ u-lông” của ánh xe phải đảm bảo kỹ thuật, b t kỳ sự thay

đổi nào s phải ch u sự giám sát trong q trình kiểm tra kỹ thuật. Nhóm nghiên cứu
sử d ng các “ u-lông” đã thay đổi hoặc tùy ch nh theo thiết kế s phải cung c p
b ng chứng r ng đã thực hiện tốt kỹ thuật trong khi thiết kế (hình 1.13).

Hình 1.13: Bu-lơng bánh xe
- Các loại vành nhơm có thể được sử d ng nhưng phải đảm bảo cứng và
trong tình trạng nguyên

(tình trạng nguyên

c nghĩa là trong điều kiện ban

đ u điều kiện mới, tức là chưa ử d ng chưa m n hoặc b n). Trong điều kiện đ là
tốt nh t, vì nó là l n đ u tiên sử d ng.
•Lốp xe:
-

Xe có thể được sử d ng hai loại lốp xe như au

• ốp khơ: Các lốp trên xe khi trình ày để kiểm tra kỹ thuật được xác đ nh
là "lốp khơ". Các lốp xe khơ có thể c nhiều kích thước hoặc kiểu loại khác nhau.
Lốp xe có thể nhẵn
• ốp ướt

ng hoặc được xử lý.
ốp ướt c nhiều kích thước hoặc kiểu loại, có thể được xử lý

hoặc c t rãnh tuy nhiên phải đảm bảo yêu c u sau:
+ Nếu rãnh đã được c t giảm hoặc sửa đổi, phải có b ng chứng tài liệu mà nó
đã được thực hiện theo mẫu gai lốp hoặc rãnh đã được cung c p bởi các nhà sản

xu t lốp xe đại lý lốp do các đội thi lựa chọn.
+ Độ sâu gai lốp tối thiểu là 2,4 mm (3/32 inch).

23


Luận văn thạc sĩ

Lưu ý:
- Nghiêm c m các đội tự ý dùng tay c t rãnh hoặc sửa đổi, bổ sung các lốp
xe mà không đảm bảo các điều kiện nêu trên.
- Trong m i bộ lốp xe, ch t liệu lốp xe, kích cỡ kiểu loại hoặc kích thước
ánh xe không được thay đổi sau khi ph n kiểm tra đã

tđ u

hơng được phép

hâm nóng lốp xe, các biện pháp h trợ lực kéo tác d ng vào các lốp xe au khi đánh
giá đã

t đ u.

•Hệ thống lái:
- Liên kết tay lái với các bánh xe phải là liên kết c học, tuy nhiên c m lái

ng

dây".
- Hệ thống lái phải c điểm d ng lái “ teering top” xác đ nh để ngăn chặn

các mối liên kết lái t kh a lên (đảo ngược của mối liên kết bốn thanh tại các tr c).
ác điểm d ng lái c thể được đặt trên các tr đứng (upright) hoặc trên giá đảm bảo
không để các lốp xe và hệ thống treo tiếp x c khung các ộ phận của khung trong
suốt cuộc thi (hình 1.14).

Hình 1

Điểm d ng lái

- Phải tác động lên ít nh t 2 bánh xe.
- ho phép độ r là 7 độ.

24


Luận văn thạc sĩ

- Phải là hệ thống lái c khí với ánh trước dẫn động.
- ác tay lái được g n vào tr đảm bảo lái xe c thể thốt ra khỏi xe nhanh
chóng khi c n thiết

gười lái xe phải nhanh chóng thốt ra khỏi xe khi lái xe th y

khơng ình thường.
-

ác vơ lăng phải có một vành đai liên t c hình trịn hoặc hình b u d c,

nhưng khơng được có ph n lõm.
•Hệ thống phanh:

+ Tổng quát :
- Chiếc xe phải được trang b hệ thống phanh tác động lên t t cả bốn bánh
xe và được điều khiển bởi một hệ thống điều khiển duy nh t.
- Hệ thống phanh được bố trí đến cả 4 bánh xe hoặc tối thiểu 2 bánh và phải
có tối thiểu 2 hệ thống phanh con để đảm bảo xe vẫn có thể phanh được khi 1 hệ
thống nhỏ b hỏng. Phanh dẫn động b ng thủy lực phải có khoang dự trữ d u, phải
c

đường d u độc lập.
- Có thể phanh b ng cách hạn chế sự trượt của vi sai.
- Hệ thống phanh phải kh a được cả 4 bánh xe khi c n thiết.
- Hệ thống phanh không được dẫn động b ng dây.
- hông được sử d ng ống nhựa làm ống tu.
- Các hệ thống phanh phải có bộ phận bảo vệ khi c va chạm.
- Bàn đạp phanh phải ch u được 1 lực tối đa là 000
- Bàn đạp phanh có thể được chế tạo t thép, nhơm, hoặc titan.

+ Kiểm tra hệ thống phanh :
Khi kiểm tra, hệ thống phanh đạt yêu c u phải có khả năng kh a cả 4 bánh
xe và d ng xe khi đạt một uãng đường nh t đ nh dưới sự giám sát của người giám
đ nh cuộc thi.
+ Công tắc quá giới hạn phanh :
- Công t c quá giới hạn phanh phải được thiết kế trên xe

được kích hoạt

trong trường hợp hệ thống phanh b l i, không hoạt động nh m t t động c
hoạt động của hệ thống đánh lửa và

m nhiên liệu.

25

ng t