Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp trường thiết kế, chế tạo ô tô điện sử dụng năng lượng mặt trời

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA KT&CN

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI

Xác nhận của cơ quan chủ trì
(ký tên và đóng dấu)

Chủ nhiệm đề tài
(ký tên, họ tên)

Phan Văn Tuân

Trà Vinh, ngày 02 tháng 05 năm 2012


MỤC LỤC
Tên đề mục
Lời cảm ơn.
Tóm tắt
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Trang
1
2
3

1.1. Tổng Quan Về Đối Tượng nghiên Cứu Và Sự Cần
Thiết Của Đề Tài.

3

1.2. Giới Hạn, Phạm Vi Nghiên Cứu Của Đề Tài.

6

1.3. Mục Tiêu Đề Tài.

6

1.4. Nhiệm Vụ Đề Tài

6

1.5. Phương Pháp Nghiên Cứu:

6

1.5.1. Phương pháp thiết kế.

6

1.5.2. Phương pháp chế tạo.

7

1.5.3. Phương tiện thiết kế và chế tạo.

7

Chương 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NGUỒN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.

8

2.1. Điều Kiện Làm Việc Của Xe.

8

2.2. Khung Xe.

8

2.3. Hệ Thống Truyền Lực.

8

2.4. Hệ Thống Lái.

8

2.5. Hệ Thống Treo.

9

2.6. Hệ Thống Phanh.

`

10

Chương 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NGUỒN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.

11

3.1. Tính Toán, Thiết Kế, Chế Tạo Các Hệ Thống Trên Xe

11

3.1.1. Khung Xe.

11

3.1.2. Thiết Kế Hệ Thống Lái.

15

a. Tỉ Số Truyền Hệ Thống Lái.

15


b. Xác định kích thước hình thang lái.

16

c. Độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng.

17

d. Góc nghiêng ngoài của bánh xe dẫn hướng.

17

e. Lắp đặt hệ thống lái.

17

3.1.3. Xác Định Tọa Độ Trọng Lượng Xe

18

3.1.4. Tính Công Suất Của Động Cơ.

19

3.2. Thiết Kế Chế Tạo Khung Lắp Các Tấm Pin Thu
Năng Lượng Mặt Trời.

21

Chương 4: LẮP ĐẶT CÁC HỆ THỐNG TRÊN Ô TÔ ĐIỆN.

22

4.1. Lắp Đặt Hệ Thống Thu Năng Lượng Mặt Trời Cho Xe Điện.

22

4.1.1. Các thiết bị chính.

22

4.1.2. Hệ thống năng lượng mặt trời cho xe điện.

23

4.2. Hệ Thống Chiếu Sáng Tín Hiệu

26

4.2.1. Khái quát.

26

4.2.2. Hệ thống đèn hậu.

26

4.2.3. Hệ thống đèn đầu.

27

4.2.4. Hệ thống đèn xinhan.

27

4.3. Mạch Điều Khiển Động Cơ.

28

4.4. Mạch Điều Khiển Tổng Hợp.

28

4.5. Mạch Sạc Bổ Sung Cho Ắc Quy.

28

4.6. Tính Toán Chọn Dây Dẫn.

29

Chương 5: CHẠY THỬ NGHIỆM Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.
5.1. Điều Kiện Thử Nghiệm.

30
30


5.2. Thử Nghiệm Các Hệ Thống Trê Xe.

30

5.3. Thử Nghiệm Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời.

31

5.4. Hiệu Quả Khi Sử Dụng Ô Tô Điện Chạy Bằng Năng Lượng
Mặt Trời.:

38

Chương 6: QUI TRÌNH SỬ DỤNG - VẬN HẢNH Ô TÔ ĐIỆN.

40

6.1. Bộ Điều Khiển Sạc Bình Ắc Quy Từ Pin Mặt Trời.

40

6.1.1. Mô tả tính năng.

40

6.1.2. Mô tả bộ điều khiển.

40

6.1.3 Lắp đặt và kết nối.

41

6.1.4. Những qui tác an toàn

42

6.2. Vận Hành Ô Tô Điện.

42

6.2.1 Chuẩn bị trước khi vận hành.

42

6.2.2.Vận hành ô tô điện.

43

6.3. Bảo Dưỡng Ô Tô Điện.

43

Chương7:KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.

44

7.1. Kết Luận.

44

7.2. Đề Nghị.

44

DANH MỤC HÌNH
Nội dung

Trang

1. Hình 1. 1. Sơ đồ hệ thống cung cấp năng lượng của xe.

2

2. Hình 1. 2. Chiếc xe mặt trời” của nhóm sinh viên Trường ĐH sư phạm
kỹ thuật TPHCM.

4

3. Hình 1. 3. Xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời do nhóm sinh
viên Trường ĐH Cần Thơ chế tạo

4

4. Hình 1. 4. Xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời của Venturi

5

5. Hình 1. 5. Xe điện ba bánh của SoCarLab.

5

6. Hình 2. 6. Khung xe.

8

7. Hình 2. 7. Hệ thống lái với bánh dẫn hướng

9

8. Hình 2. 8. Lò xo xoắn

9

9. Hình 2. 9. Bộ phận giảm chấn

10

10. Hình 3. 10. Sơ đồ kết cấu chịu lực của khung xe

11

11. Hình 3. 11. Sơ đồ kết cấu chịu lực của thanh AB

11

12. Hinh 3. 12. Biểu đồ nội lực

13

13. Hình 3. 13. mặt cắt ngang của thép.

14

14. Hình 3. 14. Hình chiếu đứng

15

15 Hình 3. 15. Hình chiếu bằng

15


16. Hình 3. 16. Sơ đồ hệ thống lái

16

17. Hình 3. 17. Kích thước hình thang lái

16

18. Hình 18. Độ chụm của bánh xe dẫn hướng

17

19. Hình 3. 19. Góc nghiêng ngoài của bánh xe dẫn hướng

17

20. Hình 3. 20. Lắp đặt hệ thống lái.

18

21. Hình 3. 20. Xác định toạ độ trọng lượng theo chiều dọc

18

22. Hinh 3. 22. Lắp đặt động cơ.

20

23. Hình 3. 23. Khung lắp các panelthu năng lượng mặt trời.

21

24. Hình 4. 22. Sơ đồ hệ thống lấy điện từ Panel xuống ắc-quy- động cơ.

22

25. Hình 4. 23.Tấm pin mặt trời.

21

26. Hình 4. 24. Bộ điều khiển sạc ắc quy.

22

27. Hình 4. 25. Ắc quy.

22

28. Hình 4. 26. Hệ Pin mặt trời gồm 4 tấm panel giống nhau

23

29. Hình 27. Đường đặc trưng VA

24

30. Hình 28. Đấu nối tiếp 4 ắc quy

24

31. Hình 29. Hệ thống đèn hậu

25

32. Hình 30. Sơ đồ mạch điều khiển đèn đầu.

26

33. Hình 31. Mạch điện hệ thống đèn xinhan

26

34. Hình 32. Mạch điều khiển động cơ và đảo chiều động cơ.

27

35. Hình 33. Mạch điện tổng hợp

27

36. Hình 34. Ô tô điện.

29

37. Hình 35. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 1

31

38. Hình 36. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 1

31


37. Hình 37. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 2

32

38. Hình 38. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 2

33

39. Hình 39. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 3

34

40. Hình 40. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 3

34

41. Hình 41. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 4

35

42. Hình 42. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 4

35

43 Hình43. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 5

36

44. Hình 44. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 5

37

45. Hình 45. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 6

38

46. Hình 46. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 6

38

47. Hình 47. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 7

39

48. Hình 48. Biểu đồ thể hịên dòng điện trong ngày thứ 7

39

49. Hình 49. Bộ điều khiển sạc bình ắc qui.

41


LỜI CẢM ƠN

Được sự cho phép của Ban Giám hiệu Trường Đại học Trà Vinh, những
người thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo ô tô điện sử dụng năng lượng mặt trời”.
Đây là một đề tài có tính hiện thực và nếu nghiên cứu thành công nó sẽ góp phần
làm giảm chi phí cho người sử dung, làm giảm sự ô nhiễm môi trường và đa dạng
hóa nguồn năng lượng thay thế cho ô tô.
Những người thực hiện đề tài xin chân thành biết ơn đến Ban Giám hiệu nhà
Trường, quý thầy cô Phòng KHCN&ĐTSĐH, Phòng KH-TV và Bộ môn Cơ khí –
Động lực cùng các bạn đồng nghiệp, các bạn sinh viên đã nhiệt tình giúp đỡ và cùng
làm việc với chúng tôi trong thời gian qua.
Người thực hiện đề tài rất mong nhận được các ý kiến quý báu của quý thầy
cô để giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn.
Chân thành cảm ơn!

Người thực hiện

Phan Văn Tuân

1


TÓM TẮT

Nhằm mục đích giảm mức độ ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong gây
ra và đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế cho ô tô mặt khác góp phần làm giảm
chi phí cho người sử dụng. Người thực hiện đề tài đã đề xuất đề tài “Thiết kế, chế
tạo ô tô điện sử dụng năng lượng mặt trời”.

Hình 1. Sơ đồ hệ thống cung cấp năng lượng của xe.
Ô tô điện sử dụng nặng lượng mặt trời làm việc trên nguyên lý: Nguồn năng
lượng điện được tạo ra từ các tấm pin mặt trời sẽ cung cấp cho ắc quy cung cấp
cho động cơ điện  bánh xe.
Sau hơn 12 tháng thực hiện chúng tôi đã cho ra đời mẫu ô tô điện sử dụng
năng lượng mặt trời. Sử dụng 4 tấm thu năng lượng mặt trời (660x900) – ( mỗi tấm
công suất 75w), trọng tải: 3 người (khoảng 180 kg, kích thước ô tô điện:
1,3x2,4x1,5 (m), tốc độ đạt 35 km/h. Với mẫu ô tô này rất phù hợp sử dụng cho các
khu du lịch sinh thái, khu vui chơi giải trí, bệnh viện hay xa hơn nửa có thể sử dụng
ở nội ô thị xã hay ở các trung tâm thành phố lớn. Góp phần làm giảm mức độ ô
nhiễm môi trường, đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng
hóa thạch đang cạn kiệt và đem lại hiệu quả kinh tế cho người sử dụng.

2


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN MỤC TIÊU- NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1.1.TỒNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ
TÀI.

Nguồn năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng lớn và vĩnh cữu, nó có sẵn
và đã là nguồn nhiệt được sử dụng mà không cần trả tiền. Nước ta do vị trí nằm ở
vành đai nội chí tuyến nên độ cao mặt trời và độ dài ban ngày biến dổi không lớn

lắm trong năm. Vào mùa đông, độ dài của ngày ở các vĩ độ trên dưới 11 giờ. Vào
mùa hè độ dài của ngày trên dưới 12 giờ. Số giờ nắng thực tế là rất lớn, trung bình
trong các tháng mùa khô ở dồng bằng nam bộ đạt 8 đến 9 giờ, mùa mưa đạt từ 5 đến
6 giờ. Số giờ nắng/năm ở miền bắc vào khoảng 1.500-1700 giờ, ở đồng bằng nam
bộ đạt 2.200-2.600 giờ. Do vậy trên khắp các vùng lãnh thổ nước ta từ bắc chí nam
đều nhận được một lượng mặt trời rất lớn .
- Trong bối cảnh các nguồn nguyên liệu dầu mỏ và khí đốt trên thế giới đang
có xu hướng giảm mạnh. Do đó vấn đề tìm ra nguồn nguyên liệu mới thay thế cho
nguồn nguyên liệu dầu mỏ củng hết sức cần thiết.
- Mặt khác số lượng ô tô tham gia lưu thông ngày càng tăng. Vấn đề ô nhiễm
đã nảy sinh nghiêm trọng ở các thành phố lớn. Làm sao có thể kiểm soát được ô
nhiễm, bảo vệ sức khỏe của cộng đồng? Một chiến lược tổng thể được đặt ra là: sử
dụng các phương tiện lưu thông sạch, sử dụng nhiên liệu sạch đã được khuyến cáo.
Chính vì vậy, việc “Nghiên cứu, chế tạo ô tô điện sử dụng năng lượng mặt
trời” . Nhằm phuc vụ tại trường Đại học Trà Vinh và nhân rộng ra các khu du lịch
sinh thái, khu vui chơi giải trí. Đồng thời có ý nghĩa rất lớn trong việc giảm ô nhiễm
khí thải từ động cơ xăng, Diezel, góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế
cho ô tô và đem lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng.
1.2. MỘT SỐ Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HIỆN
NAY.
* “Chiếc xe mặt trời” của nhóm sinh viên Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM.

3


Hình 2. Chiếc xe mặt trời” của nhóm sinh viên Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM.

+ Ưu điểm: kết cấu gọn nhẹ, dễ chế tạo, chi phí chế tạo thấp...
+ Khuyết điểm: chỉ chở có 1 người, vận tốc thấp, kết cấu xe chưa phù hợp
như: bánh xe nhỏ, khung gầm thấp, không gian trong xe hẹp …

→ Không phù hợp với hướng thiết kế.
* Xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời do nhóm sinh viên Trường ĐH Cần
Thơ chế tạo.

Hình 3. Xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời do nhóm sinh viên Trường ĐH Cần
Thơ chế tạo
+ Ưu điểm: kết cấu gọn nhẹ, không gây tiếng ồn.
+ Khuyết điểm: chỉ chở được 2 người, vận tốc thấp, dưới 20 km/h.

4


→ Không phù hợp với hướng thiết kế.
b. Ngoài nước: một số nước trên thế giới cũng đã tham gia chế tạo xe điện
chạy bằng năng lượng mặt trời.
* Xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời của Venturi ra đời 2008

Hình 4. Xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời của Venturi
- Chiếc xe hai chỗ ngồi được trang bị “pin mặt trời hiệu quả cao” có thể đạt tốc
độ 102 km/h và hiệu quả tối đa 110 km.Chi phí chế tạo lên đến 65 ngàn USD.
• Xe điện ba bánh của SoCarLab năm 2007:

Hình 5. Xe điện ba bánh của SoCarLab
5


-

Tuy chiếc xe vẩn phải điều kiển bằng bàn đạp.

-

Xe chỉ có một chổ ngồi.

-

Nhưng 75% năng lượng cần thiết để cho nó hoạt động được trích từ nguồn
pin mặt trời.
→ Không phù hợp với hướng thiết kế.

1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:
- Chế tạo xe điện ba chỗ ngồi, sử dụng năng lượng mặt trời.
1.4. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI:

- Nghiên cứu tổng quan.
- Thiết kế sơ bộ.
- Lắp đặt, thử nghiệm hệ thống năng lượng mặt trời.
- Chế tạo hệ thống khung gầm.
- Lắp đặt hệ thống điện (điều khiển + nạp bổ sung + chiếu sáng + tín hiệu).
- Chạy thử nghiệm ô tô điện sử dụng năng lượng mặt trời.
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1.5.1. Phương pháp thiết kế:
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
+ Tham khảo ý kiến của một số chuyên gia về thiết kế ô tô cũng như hệ thống
năng lượng mặt trời.
+ Áp dụng lý thuyết tính toán chế tạo ô tô, phương pháp thiết kế chi tiết máy và
máy trong việc chọn nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo cho ô tô điện.
+ Thực nghiệm, thống kê số liệu.
+ Phần mềm thiết kế đồ họa.
- Sử dụng phương pháp chế tạo thực nghiệm: chế tạo các bộ phận, hệ thống của

ô tô điện.

6


1.5.2. Phương pháp chế tạo:
- Chế tạo theo dạng sản xuất đơn chiếc.
- Các chủng loại thiết bị theo tiêu chuẩn lắp ráp.
1.5.3. Phương tiện thiết kế và chế tạo:
- Thiết kế trên máy tính.
- Chế tạo tại xưởng hàn với các thiết bị: máy hàn, máy cắt Plasma, máy mài,
máy khoan bàn, máy khoan tay…
- Máy tiện, máy cắt sắt, máy cưa…

7


CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ SƠ BỘ Ô TÔ ĐIỆN
2.1. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA XE.
Xe được thiết kế để hoạt động trong các khu vui chơi giải trí, khu công
nghiệp là những nơi có mặt đường bằng phẳng do đó pham vi hoạt động của nó
được giới hạn trong một địa hình nhất định từ đó ta xác định được tải trọng của xe
là tải ít va đập. Xe chạy với vận tốc thấp dưới 35km/h.
2.2. KHUNG XE.
Khung phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Khung phải có độ bền tương ứng với tuổi thọ của xe. Độ cứng vững tốt để
biến dạng khung không làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của các cụm chi tiết
và các cơ cấu của xe có hình dạng thích hợp để đảm bảo tháo lắp dễ dàng các cụm

chi tiết.

Hình 6. Khung xe.
2.3. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC.
Với điều kiện làm việc của xe tương đối ổn định, luôn hoạt động trên mặt
đường tương đối bằng phẳng nên loại động cơ có Môtơ gắn trong mayơ của trục sau
bánh xe nên truyền lực trực tiếp cho bánh xe.
2.4. HỆ THỐNG LÁI.
Hệ thống lái dùng để đảm bảo sự chuyển động của ôtô theo hướng ấn định
của người lái, việc thay đổi hướng, chuyển động của ôtô thực hiện bằng cách quay
các bánh xe trước thông qua hệ thống lái.
8


- Phương án sử dụng lái có loại cơ khí không có trợ lực kiểu thanh răng.

Hình 7. Hệ thống lái với bánh dẫn hướng
* Ưu điểm:
- Hệ thống gọn nhẹ, dễ lắp đặt, đều chỉnh, sửa chữa..
- Có tỷ số truyền thấp sẽ tạo cho tay lái phản ứng nhanh hơn, bạn không cần
xoay nhiều vành tay lái khi vào cua gấp, và đây chính là một đặc điểm có lợi cho
các xe đua.
2.5. HỆ THỐNG TREO: sử dụng phuộc xe gắn máy.
Cấu tạo chung của hệ thống treo gồm:
Bộ phận đàn hồi: Tạo điều kiện cho hai bánh xe dao động có thể dùng lò xo
xoắn.

Hình 8. Lò xo xoắn
9

Bộ phận giảm chấn
Khi xe bị xóc do mặt đường gồ ghề, các lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thu các chấn
động đó. Tuy nhiên, vì lò xo có đặc tính tiếp tục dao động,và vì phải sau một thời
gian dài thì dao động này mới tắt nên xe chạy không êm.

Hình 9. Bộ phận giảm chấn

Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thu dao động này. Bộ giảm chấn không
những cải thiện độ chạy êm của xe mà còn giúp cho lốp xe bám đường tốt hơn và
điều khiển xe ổn định hơn.
2.6. HỆ THỐNG PHANH: hệ thống phanh cơ khí của xe máy.
Để giảm tốc độ chuyển động, dừng và giữ xe ở trạng thái đứng yên. Hệ thống
phanh gồm có cơ cấu phanh và cơ cầu truyền động. Hệ thống phanh điều khiển nhẹ
nhàng, lực tác dụng lên bàn đạ phanh phải nhỏ.

10


CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN
3.1. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE.
3.1.1. KHUNG XE.
Từ phương án thiết kế khung và vị trí lắp các bộ phận, hệ thống trên khung, ta
có thể mô tả lại sơ đồ chịu lực của khung như sau:

Hình 10. Sơ đồ kết cấu chịu lực của khung xe
Do các gối đỡ 1, 2, 3, 4 được bố trí đối xứng qua trục đối xứng dọc của xe nên ta
lần lượt kiểm tra bền uốn từng thanh AB và CD. Mặc khác, do hai thanh này có sơ

đồ chịu lực giống nhau nên ta chỉ cần kiểm tra bền 1 thanh là được.

Hình 11. Sơ đồ kết cấu chịu lực của thanh AB
Nếu xem các liên kết cứng tại các vị trí M, N, O, Q đủ bền thì khi đó sơ đồ kết
cấu chịu lực thanh AB được đơn giản hóa như sau:

11


Từ sơ đồ kết cấu thanh AB như hình vẽ. Giải phóng liên kết tại các gối đở 1, 2 ta
có:

()


l
P
m
F
 A = YB .l − P. 2 = 0  YB = 2 = 872,5N

 m (F ) = Y .l − P. 2 = 0  Y


B

l

A

A

=

P
= 872,5N
2

Xác định nội lực:
+ Đoạn AC:

F

y

= YA − Qy1 = 0  Qy1 = YA = 872,5N

m

x1

= −YA.z1 + M X 1 = 0  M X 1 = −YA.z1 = 872,5z1

+ z1 = 0 Mx1 = 0
+ z1 = 68,75cm Mx1 = 59984,4 (N.cm)
+ Đoạn CB:

F

y

m

= YA − P − Qy 2 = 0  Qy 2 = −872,5N

x1

l
l
= −YA.z2 + P( z2 − ) + M X 2 = 0  M X 2 = YA.z2 − P( z2 − )
2
2

+ z2 = 68,75cm Mx2 = 59984,4 (N.cm)
+ z2 = 137,5cm Mx2 = 0

12


Hinh12. Biểu đồ nội lực
Từ biểu đồ nội lực ta có:
+ Mxmax = 59984,4 (N.cm)
+ Qymax = 872,5N
* Kiểm tra ứng suất pháp lớn nhất:

 max =

M x max
(công thức 7.7 trang 59, Giáo trình Sức bền vật liệu, Lê Đức Thanh)
WX

Với Wx =

2.682 30
(3. + 1) = 7162,7mm3 = 7,163cm3
3
68

  max =

59984,4
 8374N / cm2
7,163

Tra Sổ tay Thiết kế cơ khí, tập 1 của PGS Hà Văn Vui, NXB Khoa học và Kỹ thuật
ta có [u] = 1500 kG/cm2 = 14715 N/cm2.
13


  max  8374N / cm2    = 14715N / cm2 . Vậy thanh đảm bảo độ bền uốn
* Kiểm tra ứng suất tiếp lớn nhất:

 max =

3 Qy max
(công thức 7.13 trang 61, Giáo trình Sức bền vật liệu, Lê Đức Thanh)
2 F

Với F = 32x70 – 28x64 = 448 mm2 = 4,48 cm2
3 872,5

  max = .
 292N / cm2
2 4,48

Theo thuyết bền thế năng biến dạng hình dáng (Thuyết bền 4) thì

 max    =

 max
3

(công thức 7.33 trang 65, Giáo trình Sức bền vật liệu, Lê Đức

Thanh)
  max = 292N / cm2    =

 u   8656N / cm2 . Vậy thanh đảm bảo độ bền cắt.
3

Trên cơ sở đó chúng tôi chọn tiết diện dầm dọc như sau:

Hình 13. Mặt cắt ngang của thép.
Các kích thước của dầm:
Chiều rộng: b=32mm; Chiều cao: h=70mm; Độ dầy:  = 2mm
Độ bền của khung phụ thuộc cơ bản bởi chiều dầy của thép chế tạo dầm dọc và
chiều cao của tiết diện.
* Tính toán trong lượng khung xe.
a. Khung ta chọn thép có mặt cắt là hình chữ nhật :
14

+ Khối lượng riêng 7.8 tấn /m3
+ Dày 2 mm
+ Cạnh 32(mm) x 70 (mm)

Hình 14. Hình chiếu đứng

Hình 15. Hình chiếu bằng.
b. Tổng chiều dài thép làm khung là 22,4 m
Diện tích mặt cắt thép:
2*32*2 +2*(70 – 4)*2 = 392 mm2
thể tích toàn bộ thép làm khung
22,4*392*10-6 = 0,0087808 m3

15


3.1.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
3.1.2.1. Tỉ số truyền hệ thống lái

Hình 16. Sơ đồ hệ thống lái
Chọn kết cấu lái :
- Qua tham khảo thực tế chúng tôi quyết định cho kết cấu lái cơ khí không có trợ
lực kiểu thanh răng. Có tỷ số truyền khoảng 15 – 20 .
3.1.2.2. Xác định kích thước hình thang lái
Xác định kích thước hình thang lái bao gồm xác định góc Ư chiều dài đòn m,n .

Hình 17. Kích thước hình thang lái
Khi xe ở vị trí chạy thẳng, các bánh xe ở vị trí song song với trục dọc của ô tô,
các đòn bên phía m cắt nhau tại vị trí c, và có khoảng XL = 0.7 L,

16


chọn m = 200 mm.
Taco: cotgΦ = B/2XL=675/2*0.7*1750 = 0.28
Suy ra: Ư=74036’.
3.1.2.3. Độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng:
Do ảnh hưởng của góc nghiêng ngoài nên bánh xe bên trái có xu hướng lăn
về phía bên trái, bánh xe bên phải có xu hướng lăn về phía phải, tức là lệch khỏi
phương chuyển động của ôtô. Do đó, tạo nên sự hao mòn của vỏ xe và hư hỏng các
chi tiết ổ trục và bánh xe dẫn hướng. Để khắc phục hiện tượng này hai bánh xe được
đặt với độ chụm hướng về phía trước của bánh xe. Độ chụm = b-a.

Hình 18. Độ chụm của bánh xe dẫn hướng
Độ chụm trong khoảng (1,5 – 12)mm.
3.1.2.4. Góc nghiêng ngoài của bánh xe dẫn hướng:
Các góc nghiêng ngoài của bánh xe được tạo thành bởi mặt phẳng của bánh
xe với mặt phẳng đứng bằng cách đặt cam nghiêng xuống dưới một góc nhất định
so với mặt ngang. Khi đặt bánh xe với góc nghiêng ngoài thì khoảng cách giữa hai
bánh xe dẫn hướng ở phái dưới nhỏ hơn ơ’ phía trên. Do đó giup’ cho người điều
khiển ôtô quay vòng nhẹ nhàng.

17


Hình 19. Góc nghiên ngoài của bánh xe dẫn hướng

Thông thường góc nghiên ngoài từ 0015’ - 2020.
3.1.3. XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG LƯỢNG XE.
GKtrọng lượng khung xe GK=68.5kg

Gm trọng lượng bốn tấm panel Gm=31kg
Gn trọng lượng người Gn =180kg
Gac trọng lượng accuy Gac =40kg
Gl trọng lượng hệ thống lái Gl=10kg
Gkh trọng lượng các chi tiết khác 20kg
Ga trọng lượng tổng cộng của xe Ga =349,5kg

Hình 20. Xác định toạ độ trọng lượng theo chiều dọc
Gi*L0 - G*b = 0

( II-25) trang 60 lý thuyết ô tô MK

b = Gi*L0/G =174.5*1750/349.5 = 873.7 mm
a = L0- b =1750 – 873.7 = 876.3 mm
Trong đó: Gi: là hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên
bánh xe trước.
18