Chương 1 : Tổng quan Chương 2 : Nghiên cứu thiết kế xe mô hình 4 bánh dùng động cơ xe máy Chương 3: Gia công chế tạo mô hình Chương 4 : Kết luận và khuyến nghị 2 Chƣơng II NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ XE MÔ HÌNH 4 BÁNH DÙNG ĐỘNG CƠ XE MÁY 2.1 NGHIÊN CỨU CÁC LỰC VÀ NGOẠI LỰC TÁC ĐỘNG LÊN XE 2.1 Xác định phản lực thẳng góc của đƣờng tác dụng lên các bánh xe trong mặt phẳng dọc : Như chúng nhóm đã biết : Tính ổn định của xe mô hình phụ thuộc vào sự phân bố tải trọng lên các cầu và khả năng bám giữa các bánh xe với mặt đường. Trong đó khả năng bám lại phụ thuộc vào phản lực thẳng góc của đường tác dụng các bánh xe và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Khi xe chuyển động, các phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe luôn thay đổi tùy thuộc vào trạng thái và điều kiện chuyển động. Giá trị của các phản lực này có ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kỹ thuật của xe mô hình như: khả năng kéo và bám, chất lượng phanh, tính ổn định và tuổi thọ của các chi tiết.
Bởi vậy, chúng nhóm sẽ xác định các phản lực đó trong các trường hợp cụ thể sau: 2.1 Trƣờng hợp chuyển động tổng quát: Xét xe mô hình chuyển động lên dốc không ổn định có kéo rơ móc: Hình 2.1: Sơ đồ các lực và momen tác dụng lên xe mô hình khi chuyển động lên dốc.2 trình bày sơ đồ các lực và mô men tác dụng lên xe mô hình đang chuyển động tăng tốc ở trên dốc. Ý nghĩa của các ký hiệu ở trên hình vẽ như sau: G_Trọng lượng toàn bộ của xe mô hình. _Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động. _Lực cản lăn ở các bánh xe cầu trước.
_Lực cản lăn ở các bánh xe cầu sau. _Lực cản không khí. _Lực cản lên dốc. _Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).
_Lực cản ở móc kéo. _Mômen cản lăn ở các bánh xe cầu trước _Mômen cản lăn ở các bánh xe cầu sau. _Góc dốc của mặt đường. f_Hệ số cản lăn _Bán kính tính toán của bánh xe.
_Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao. _Khoảng cách từ điểm đặt lực kéo móc đến mặt đường. L_Chiều dài cơ sở của xe mô hình. _Khoảng cách từ điểm đặt lực kéo móc đến mặt đường L_Chiều dài cơ sở của xe mô hình.
_Khoảng cách từ tâm bánh xe sau đến điểm đặt lực kéo móc. _Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu trước và cầu sau. _Mô men cản quán tính của bánh xe, thông thườn trị số này nhỏ nên có thể bỏ qua. Qua việc lấy mô men lần lượt đối với điểm , ( , là giao điểm của mặt đường với mặt phẳng đứng qua trục của bánh xe cầu trước, cầu sau) và rút gọn nhóm được : ( ) ( ) (2.2 Trƣờng hợp xe chuyển động ổn định trên đƣờng nằm ngang Trong trường hợp này thì: Xe chuyển động ổn định nên = 0 ; không kéo rơmóc nên = 0, và xe chuyển động trên đường bằng Hình 2.2: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên xe mô hình chuyển động trên đường nằm ngang.
Để xác định các lực nhóm lập phương trình mômen đối với điểm và rồi rút gọn, nhóm được: ( ) (2.3 Trƣờng hợp xe đang phanh trên đƣờng nằm ngang Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên xe mô hình khi phanh trên đường nằm ngang Trong trường hợp này nhóm coi lực cản không khí 0 , moomen cản lăn , Lực quán tính cùng chuyển động của xe. Tương tự như trên nhóm cũng xác định được và thông qua việc lấy mô men đối Với điểm và rồi rút gọn nhóm được : = = (2.4 Trƣờng hợp xe đúng yên trên đƣờng nằm ngang Trong trường hợp này chỉ còn ba lực tác dụng lên xe : Trọng lực toàn bộ của xe G và các phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe của cầu trước và cầu sau ở trạng thái tính và 6 Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên và cũng được xác định bằng cách lấy mô men đối với điểm và : = = (2.5 Hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe của xe mô hình Trong thưc tế , xe mô hình làm việc ở những điều kiện khác nhau tùy thuộc vào điều kiện đường xá và sự điều khiển của người lái. Do đó trị số các phần lực thẳng góc từ đường tác dụng lên các bánh xe cũng bị thay đổi theo. Tuy nhiên ,các hợp lực vẫn luôn bằng trọng lượng của xe.
Nghĩa là khi chuyể động tiến , thì trọng lượng phân ra cầu trước sẽ giảm đi và trọng lượng phần ra cầu sau se tăng lên. Khi phanh xe mô hình , trọng lượng phân ra cầu sau giảm đi , còn phần trọng lượng phân ra cầu trước sẽ tăng lên. để đánh giá sự phân bố tải trọng và được đặc trưng bởi tỷ số : = (2.61) Trong đó : – Phản lực thẳng đứng từ đường tác dụng lên các bánh xe. – Hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau.
Trọng lượng toàn bộ của xe mô hình. 7 Hệ số phân bố tải trọng được xác định ứng với từng trường hợp cụ thể sau: 2.1 Xe đứng yên trên đƣờng nằm ngang Thay các giá trị của và ở (2.62) Trong đó : , –Hệ số phân bố tải trọng tính lên các bánh xe cầu trước và cầu sau .2 Xe chuyển động ổn định trên đƣờng nằm ngang Thay các giá trị của và ở (2.63) = + = + Trong đó : , – Hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe trước và sau khi xe chuyển động tịnh tiến .2 THIẾT KẾ KHUNG XE TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWOKS, MÔ PHỎNG LỰC TÁC DỤNG LÊN XE TRONG SOLIDWORKS 2.1 Thiết kế bản vẽ dƣới dạng 2D + Trong phần mềm Solidworks có ba dạng bản vẽ : - Part : Để thiết kế các bản vẽ chi tiết dạng 3D các file này có phần mở rộng *. - Assembly : Sau khi đã có các bản vẽ chi tiết Part ,có thể chon Assembly để lắp ghép các chi tiết thành cum chi tiết hay thành một cơ cấu hay máy hoàn chỉnh. Các file này có phần mở rộng *.
- Drawing : Thiết kế bản vẽ 2D dựa trên chi tiết thực đã có sẵn trên các bản vẽ Part hay Assembly. Solidworks sẽ tự động tạo ra các điểm nhìn khác nhau chúng nhóm có thể lựa chọn dễ dàng. Các file này có phần mở rộng *. + Vẽ các đối tƣợng 2D : 8 Trong phần này nhóm sẽ trình bày các lệnh cơ bản vẽ các đối tượng 2D ( đường thẳng cong , các biến dạng phức tạp ) trong Solidworks để làm cơ sở cho thiết kế các đối tượng 3D.5 Hình dạng khung của mô hình xe 2.2 Tạo các đối tƣợng 3D từ các đối tƣợng 2D Hầu hết các đối tượng 3D đều được vẽ từ đối tượng 2D.
Điều kiện cần để các đối tượng 2D có thể phát triển thành đối tượng 3D thường là những đường cong được vẽ trong 2D phải kín hoặc là đường một nét. Các đối tượng này thường chỉ sử dụng được để tạo các mô hình 3D khi nhóm đóng công cụ Sketch lại Với các lệnh chuyển đổi từ 2D sang 3D như sau : - Tạo đối tượng 3D bằng cách kéo theo phương vuông góc với mặt chưa biên dạng (Lệnh Extruded Boss ) - Khoét lỗ theo phương vuông góc với mặt chứa biên dạng ( lệnh Extruded Cut ) - Tạo đối tượng 3D bằng cách quay đối tượng 2D quanh một trục ( lệnh Revolved Boss) - Tạo đối tượng 3D bằng cách kéo theo một đường dẫn bất kỳ ( Lệnh Sweep ) - Tạo đối tượng 3D từ các biên dạng khác nhau bất kỳ nằm trên các phác thảo khác 9 - nhau ( lệnh Loft) Cắt một phần đặc bàng cách quay biên dạng cắt quanh một trục (lệnh Revolved Cut ) Hình 2.6 : Khung xe đã chuyển từ 2D sang 3D - Drawing : để thiết kế bản vẽ 2D dựa trên cá chi tiết thực đã có sẵn trên các bản vẽ Part hay Assembly 2.3 Sử dụng lệnh Solidwork Simulation 2.1 Giới thiệu Solidwork Simulation Solidwork Simulation là một hệ thống phân tích thiết kế đầy đủ , cung cấp một giải pháp toàn diện cho các kiểu phân tích về stress , thermal , … Mạnh mẽ bởi các tính toán cực kỳ nhanh cho phép bạn giải quyết những vẫn đề lớn một cách nhanh chóng chỉ với chiếc máy tính cá nhân. Nó rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường bằng cách tiết kiệm thời gian và công sức trong việc tìm kiếm các giải pháp tối ưu. Hiệu quả đánh giá hiệu suất , nâng cao chất lượng đẩy mạnh đổi mới sản phẩm với các công cụ vô cùng mạnh mẽ và toàn diện của cá gói mô phỏng Solidworks.
Chúng nhóm có thể 10 thiết lập môi trường thực tế - ảo để thử nghiệm thiết kế sản phẩm của bạn trước khi sản xuất Thử nghiệm đối với một loại các thông số trong quá trình thiết kế , chẳng hạn như độ bền , thử ngiệm các phản ứng tĩnh và động chuyển động của các lắp ghép , truyền nhiệt , động lực học chất lỏng và ép phun trong khuôn nhựa 2.2 Khởi động Simulation Đệ khởi động Simulation nhóm thực hiện các bước như sau : Hình 2.7 Màn hình khởi động của Solidworks Bước 1 : Nhóm mở solidwork Nhóm vào New đề tạo mới môi trường Simulation ( Part hoặc Simulation 11 Hình 2.8 Môi trường làm việc mới của Solidworks Tiếp theo nếu chúng nhóm chưa Add-in modul Simulation vào Solipworks thì chúng nhóm thực hiện các bước như sau : Chúng nhóm chọn vào Add-in trong hộp thoại Options Hình 2.9 Cài đặt Add-in trong hôp thoại Options 12 Click chọn vào Solidworks Simulation trong hộp thoại Add-in .10 Hình bảng chọn Active Add-ins Chọn Ok để đóng hộp thoại Chúng nhóm sẽ thấy thanh công cụ Simulation và các tùy chọn trọng Simulation hiện lên trên thanh Menu.11 Hình thanh công cụ Simulation 13 Bước 2 : Chúng nhóm vẽ chi tiết hoặc lấy bạn có thể lấy sẳn phẩm cần phân tích có sẵn ở tùy chọn Open trong cửa sổ Solidwork ( hoặc trong thư viện Design Library ) Hình 2.12 Hình khung xe chúng nhóm phân tích Bước 3 : Chúng nhóm sẽ bắt đầu đi phân tích Simulation cho chi tiết. Để thực hiện được những bước này chúng nhóm cần năm vững một số kiến thức quan trọng là : vật liệu , diểm đặt lực , kết cấu và nguyên lý chuyển động của chi tiết đó .