Chương 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 1.1 Vấn đề khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới hiện nay Trong báo cáo về tình hình năng lượng năm 2012 của liên hợp quốc, các chuyên gia cảnh báo thế giới đang đối diện với tình trạng cạn kiệt dầu mỏ. Theo mức tiêu dùng hiện nay, loại "vàng đen" này sẽ hết trong vòng 49 năm nữa. Trong khi dầu mỏ có thể cạn kiệt vào năm 2060 thì các chuyên gia cho rằng trữ lượng khí đốt dồi dào hơn, nhưng lại có những thách thức về hậu cần và vận chuyển; than đá nhiều, nhưng là thủ phạm gây ra khí thải cacbon. Các nguồn năng lượng khác chỉ có thể phát triển độc lập nếu giá dầu vẫn ở mức cao, có nghĩa là giá dầu thế giới phải ở mức cao trong thời gian dài để thế giới có thể dần từ bỏ việc sử dụng dầu.
Năng lượng hạt nhân là đáng quan tâm, nhưng với cuộc khủng hoảng hạt nhân tại Nhật Bản hiện nay, các nước dường như sẽ thận trọng với loại năng lượng này, ít nhất là trong tương lai gần. Báo cáo của ngân hàng HSBC viết: "Với giá dầu ở mức hơn 100 USD/thùng, các sản phẩm thay thế dầu thô như dầu cát và chất lỏng tổng hợp sẽ được phát triển nhiều hơn tuy nhiên do công nghệ chưa phát triển và nguồn nhiên liệu cung ứng để ứng dụng và phát triển công nghệ mới này là không đủ". Dự báo thế giới sẽ cạn kiệt dầu mỏ sau 49 năm nữa được ước tính dựa trên mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay. Nhưng theo phân tích, dự đoán mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu tiếp tục tăng, khi các thị trường đang nổi phát triển nền kinh tế của họ: Nhu cầu dầu mỏ tăng thêm 110%, lên hơn 190 triệu thùng/ngày (so với mức 90 triệu thùng/ngày hiện nay) khi có thêm hàng tỷ chiếc xe ô tô sẽ lăn bánh trên đường, khi thu nhập tại các nền kinh tế đang nổi tăng lên.
Nhu cầu tổng năng lượng sẽ tăng gấp đôi khi các nền kinh tế đang nổi tiếp tục mức tăng trưởng mạnh. Lượng khí thải cacbon trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi, tức gấp 3 đến 5 lần số lượng khí thải được khuyến cáo để giữ cho nhiệt độ trái đất ở mức an toàn. Nhưng điểm chính trong báo cáo của ngân hàng HSBC là sản lượng năng lượng của thế giới vào năm 2050 sẽ không có khả năng đáp ứng nhu cầu của thế giới. Việc phát hiện những mỏ dầu mới ngày càng khó khăn hơn.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) ước tính rằng từ năm 1990, trữ lượng dầu phát hiện mới hàng năm chỉ đủ bù một nửa sản lượng khai thác. SVTH: Đặng Nguyễn Huy Tùng, Phạm Duy Pháp, Lê Tuấn Vũ GVHD: ThS. Phùng Minh Tùng 1 Thiết kế, chế tạo xe sinh thái sử dụng động cơ Honda Wave 110cc Điều đáng quan ngại không kém là quy mô các mỏ mới được phát hiện đang giảm và chỉ bằng 1/10 quy mô của những mỏ được phát hiện trong những năm 1960. Mặc dù không có những giải pháp dễ dàng để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng, nhưng HSBC khuyến nghị phát triển các loại xe ô tô tiết kiệm năng lượng hơn nữa, bởi vì số xe chở khách chiếm tới hơn một nửa nhu cầu năng lượng trong giao thông, sẽ tăng mạnh khi số ô tô/1.000 dân của Trung Quốc sẽ tăng từ mức 22 xe hiện nay lên 350 xe; và Ấn Độ tăng từ 55 xe lên 200 xe vào năm 2050.
Bất chấp những nỗ lực này, tất cả các dấu hiệu đều cho thấy thế giới đang bước vào một kỷ nguyên giá năng lượng cao do không thể khuyến khích việc tiết kiệm năng lượng và phát triển các nguồn nhiên liệu thải ít khí cacbon nếu giá các loại nhiên liệu hóa thạch không tiếp tục tăng cao hơn nữa. Ngoài ra, thời gian trước khi có các giải pháp thay thế thường rất dài, do vậy việc tạm thời thiếu các loại nhiên liệu hóa thạch sẽ kéo dài và khi giá dầu trở nên quá nhạy cảm cả với sự mất cân bằng nhỏ giữa cung - cầu năng lượng. Một lý do nữa là việc đáp ứng các mục tiêu tăng trưởng sẽ dễ dàng hơn việc đáp ứng các mục tiêu biến đổi khí hậu. Và để sự chuyển tiếp của thế giới năm 2050 diễn ra suôn sẻ, các chính phủ cần phối hợp và có những hành động ngăn chặn, trước khi việc cạn kiệt dầu mỏ bắt đầu gây khó khăn cho thế giới.
Một trong những biện pháp được các nhà chuyên môn trong lĩnh vực ôtô đưa ra đó là phải cải tiến kỹ thuật, chế tạo những loại xe có khả năng tiết kiệm nhiên liệu cao.2 Mục đích, ý nghĩa của đề tài Sau gần ba tháng làm việc, đội chúng em đã thiết kế xong một chiếc xe hoàn chỉnh để tham dự cuộc thi lại xe sinh thái – tiết kiệm nhiên liệu do công ty Honda Việt Nam tổ chức. Trong quá trình làm xe ngoài việc thiết kế chế tạo theo kinh nghiệm thì cần có các tính toán để đảm bảo độ chính xác và tối ưu cho xe tham gia cuộc thi. Do đó đề tài này là sự bổ sung hoàn thiện cho quá trình thiết kế xe từ khâu tính toán cho tới khâu chế tạo sản phẩm và đóng góp cơ sở lý thuyết cũng như kinh nghiệm thực tế mà chúng em thu được cho đội tuyển của trường các năm tiếp theo 1.2 YÊU CẦU, QUY ĐỊNH XE SINH THÁI 1.1 Yêu cầu về hình dáng kích thước - Hình dáng của xe tham gia cuộc thi cả khi đỗ và khi chạy phải có 3 bánh trở lên và phải đứng vững bằng đúng cấu trúc xe. SVTH: Đặng Nguyễn Huy Tùng, Phạm Duy Pháp, Lê Tuấn Vũ GVHD: ThS.
Phùng Minh Tùng 2 Thiết kế, chế tạo xe sinh thái sử dụng động cơ Honda Wave 110cc - Chiều cao xe tính từ mặt đất không được quá 1,8m. - Khoảng cách giữa bánh trước và bánh sau tạo thành kích thước hông xe không được nhỏ hơn 1m. - Khoảng cách giữa bánh xe bên trái và bên phải tạo thành kích thước đầu xe không được nhỏ hơn 0,5m. - Chiều dài xe tính từ điểm đầu đến điểm cuối xe không vượt quá 3,5 m.
- Chiều rộng xe tính từ bên trái sang bên phải không vượt quá 2,5m. - Phần ống xả nhô ra khỏi thân xe không vượt quá 10cm - Vì sự an toàn của người lái xe, phần thân xe phải thiết kế sao cho phần mũ bảo hiểm của người lái xe không rơi vào phần sau của trục xe trước. Bên cạnh đó, cấu trúc xe phải thiết kế giúp phần đầu của người lái xe có thể tránh khỏi những va đập trực tiếp lên các trướng ngại vật bên ngoài.2 Hệ thống phanh Mỗi xe tham gia cuộc thi phải có ít nhất 2 hệ thống phanh và mỗi hệ thống phanh phải hoạt động độc lập với bàn đạp phanh hoặc tay phanh. Ngoài ra, khi các hệ thống phanh được lắp chắc chắn vào khung xe đều phải hoạt động hiệu quả.3 Tầm nhìn trước Ở vị trí lái thông thường, người lái xe phải có thể quan sát được mặt trước bằng mắt thường.
Tầm nhìn trước phải là một góc quay giữa trái và phải > = 90 độ và không được sử dụng thiết bị quan sát khác như kính viễn vọng hoặc kính phản xạ.4 Gương chiếu hậu Gương chiếu hậu Mỗi xe tham gia phải lắp đặt gương chiếu hậu ở cả 2 cánh trái và cánh phải, mỗi bên một cái, để người lái có thể dễ quan sát phía sau. Gương chiếu hậu phải có khung an toàn bao quanh gương và diện tích bề mặt phải ít nhất là 40cm2. SVTH: Đặng Nguyễn Huy Tùng, Phạm Duy Pháp, Lê Tuấn Vũ GVHD: ThS. Phùng Minh Tùng 3 Thiết kế, chế tạo xe sinh thái sử dụng động cơ Honda Wave 110cc 1.3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN XE SINH THÁI 1.1 Đặc điểm kết cấu xe thiết kế.
Để tiết kiệm nhiên liệu đến mức tối đa, chiếc xe phải có khối lượng nhỏ, kết cấu đơn giản nhưng vẫn phải đảm bảo sự chắc chắn, giảm được hao phí do ma sát, có kết cấu khí động học hợp lý để giảm lực cản gió. Do vậy, xe thiết kế có những đặc điểm về kết cấu như sau: - Xe có 3 bánh, 2 bánh dẫn hướng phía trước và 1 bánh chủ động phía sau. Bánh xe được chọn là bánh xe đạp. - Xe sử dụng 2 hệ thống phanh chuyên dụng dành cho xe đạp, cùng tác dụng lên bánh sau.
- Động cơ của xe thiết kế được cắt bổ, loại bỏ bớt phần cacte, hộp số để giảm tiêu hao công suất, giảm không gian động cơ chiếm chỗ, giành không gian cho người lái, giảm kích thước của xe.2 Phương pháp điều khiển xe chạy. Với mục đích điều khiển xe chạy được quãng đường xa nhất chỉ với 1 lít xăng, người lái phải lợi dụng quán tính của chiếc xe bằng cách tắt bật động cơ liên tục trên đường đua nhằm tiết kiệm nhiên liệu. Do đó kỹ năng của người lái cũng đóng góp một phần không nhỏ vào kết quả cuộc thi. Do cuộc thi yêu cầu vận tốc trung bình của xe phải đạt tối thiểu 25 km/h nên sau khi chạy thử và quan sát các xe của các đội khác, ta chọn cách điều khiển xe như sau: Mỗi vòng đua chỉ cần nổ máy 3 lần, hai lần nổ máy đầu tiên tăng tốc tới tốc độ khoảng 50 km/h thả trôi quán tính về tốc độ khoảng 20 km/h.
Lần nổ cuối cùng chỉ cần tăng tốc độ tới khoảng 35 km/h để đưa xe về tới vị trí bắt đầu vòng mới. SVTH: Đặng Nguyễn Huy Tùng, Phạm Duy Pháp, Lê Tuấn Vũ GVHD: ThS. Phùng Minh Tùng 4 Thiết kế, chế tạo xe sinh thái sử dụng động cơ Honda Wave 110cc Chương 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUNG XE 2.1 YÊU CẦU VỚI KHUNG XE. Khung sườn xe được thiết kế, chế tạo dựa trên cuộc thi “Cuộc thi Lái xe sinh thái Tiết kiệm nhiên liệu” của hãng HONDA.
Kết cấu đảm bảo cho xe thiết kế có các thông số không vi phạm tiêu chí của cuộc thi xe sinh thái. - Độ cứng vững, đồ bền cao cùng với thời gian phục vụ của xe. - Kết cấu gọn nhẹ, dễ bố trí các chi tiết, cụm chi tiết của xe. - Đảm bảo hành trình hoạt động của hệ thống treo.
- Kết cấu hợp lí để hạ thấp trọng tâm của xe. Khung xe trước tiên là dùng để tạo nên độ cứng vững cho xe, đảm bảo an toàn cho người trên xe, các tải trọng trên xe, các phần tử khác trên xe khi tham gia cuộc thi.