Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo xe đạp địa hình trợ lực điện

Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích tạo ra một sản phẩm xe đạp địa hình trợ lực điện phục vụ nhu cầu di chuyển khó khăn về mặt địa hình, vừa mang kiểu dáng mới lạ vừa đảm bả

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LÊ PHƯỚC SANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐỖ VĂN HIẾN

Sinh viên thực hiện: ĐẶNG THÀNH SANG LÊ PHƯỚC SANG

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Bộ môn: Công nghệ chế tạo máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện:

1 Đặng Thành Sang MSSV: 19143316 Điện thoại:0377468978

2 Lê Phước Sang MSSV: 19143318 Điện thoại:0916342530

1 Mã số đề tài: 22223DT35

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo xe đạp địa hình trợ lực điện

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Công suất động cơ 500W-48v

- Tải trọng tối đa 150 kg

- Tốc độ tối đa 40 km/h

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tìm hiểu về các loại xe đạp

- Tìm hiểu, nghiên cứu các loại xe đạp địa hình phổ biến

- Đề xuất, lựa chọn phương án thiết kế xe đạp điện địa hình

- Thiết kế, tính toán độ bền khung sườn xe đạp

- Gia công, chế tạo và lắp ráp các bộ phận xe thành sản phẩm hoàn chỉnh

- Chạy thử xe, đánh giá kết quả và đưa vào sử dụng

4 Các sản phẩm dự kiến

- Mô hình xe đạp địa hình trợ lực điện thực tế

- Tập bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp, clip minh hoạ

- Tập thuyết minh, poster

5 Ngày giao đồ án:

6 Ngày nộp đồ án:

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh • Tiếng Việt 

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh • Tiếng Việt 

4

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

◻ Được phép bảo vệ

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

- Địa chỉ sinh viên: 8 đường 11 kp1, phường Bình Thọ, Thành phố Thủ Đức

- Số điện thoại liên lạc: 0377468978

- Email: 19143316@student.hcmute.edu.vn

- Họ tên sinh viên: Lê Phước Sang

- Địa chỉ sinh viên: 27/70/17, đường số 9, phường 16, quận Gò Vấp, TP HCM

- Số điện thoại liên lạc: 0916342530

- Email: 19143318@student.hcmute.edu.vn

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):

- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính

tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố

mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2023

Ký tên

6

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian theo học chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy tại trường Đại học Sư phạm

Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, nhóm chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế

tạo xe đạp địa hình trợ lực điện” để thực hiện làm đồ án tốt nghiệp Đề tài có thể được xem

như là một công trình nhỏ được hoàn thiện bằng những kiến thức mà nhóm đã tích lũy trong quá trình theo học tại chuyên ngành

Lời đầu tiên, nhóm xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến khoa Cơ khí Chế tạo máy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tổ chức và tạo điều kiện để nhóm hoàn thiện đề tài này Đây là cơ hội quý báu để nhóm vận dụng, ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn để được kiểm chứng kiến thức, nâng cao kĩ năng và chuẩn bị cho bản thân những hành trang nghề nghiệp quý giá

Với tất cả sự chân thành, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn với giảng viên phụ trách hướng

dẫn là thầy Đỗ Văn Hiến Cảm ơn thầy đã đồng hành, hỗ trợ nhóm, chỉ ra những khó khăn

thiếu sót của nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, trong suốt quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ

từ phía giảng viên và sự quan tâm, hỗ trợ từ các anh/chị, bạn bè và gia đình Qua đây, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người đã giúp đỡ cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài, đặc biệt là cha, mẹ và người thân đã luôn bên cạnh động viên, tiếp thêm niềm tin cho nhóm trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình

Dù đã rất cố gắng với tinh thần trách nhiệm cao và sự nghiêm túc trong suốt quá trình thực hiện đề tài, song nhóm chúng tôi chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Do đó, nhóm mong muốn nhận được sự góp ý chân thành từ các thầy/cô cùng anh/chị và bạn bè để

có thể học hỏi và rút kinh nghiệm để ngày càng hoàn thiện bản thân

Nhóm tác giả

7

TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE ĐẠP ĐỊA HÌNH TRỢ LỰC ĐIỆN

Ngày nay với nhu cầu đi lại cùng sở thích khám phá và rèn luyện thể chất của con người, những chiếc xe đạp địa hình trợ lực điện đang dần trở thành đối tượng được nhiều người quan tâm Tuy nhiên những mẫu mã hiện có trên thị trường khiến nhiều người băn khoăn về vấn

đề giá thành, tính thẩm mỹ và độ bền trong quá trình sử dụng

Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích tạo ra một sản phẩm xe đạp địa hình trợ lực điện phục vụ nhu cầu di chuyển khó khăn về mặt địa hình, vừa mang kiểu dáng mới

lạ vừa đảm bảo độ bền trong quá trình sử dụng, đồng thời giải quyết được vấn đề về mặt giá thành

Phương hướng nghiên cứu đề tài là kế thừa sản phẩm hiện có trên thị trường và tham khảo tài liệu để có những số liệu phù hợp với mục đích thiết kế khung sườn mới Nghiên cứu về tất

cả các lực có thể tác dụng lên khung xe, từ đó tìm các thông số đã biết, sau đó tính toán tất cả các tham số khác bằng một số phương trình tĩnh Khi đã có đầy đủ các số liệu, tiến hành nhập tất cả các tham số này vào chương trình máy tính (sử dụng Solidworks như một phần mềm thiết kế và Workbench để tìm ứng suất, sức căng và biến dạng tại các vị trí quan trọng trong khung) của các phần tử hữu hạn để nhận được kết quả chính xác nhất có thể Phương pháp số

đã được xác thực cho phép mô phỏng hiệu suất động của khung gầm bằng cách dự đoán các lực tác dụng lên bộ phận kết cấu trong quá trình tăng tốc và phanh đột ngột Trong mô phỏng,

so sánh ứng suất, hệ số an toàn và biến dạng của cùng một kết cấu với vật liệu để hoàn thiện phù hợp nhất cho khung gầm trên cơ sở sức mạnh, chi phí và trọng lượng của khung xe Qua quá trình nghiên cứu áp dụng kiến thức đã học để phục vụ cho đề tài về giải quyết các vấn đề đặt ra về lựa chọn phương hướng và cách thức vận hành cho sản phẩm, lựa chọn vật liệu phù hợp mục tiêu hướng đến Phát triển về tư duy thiết kế, lắp đặt mô hình trong quá trình thực nghiệm, chế tạo bộ truyền động mới phù hợp với hướng nhóm đề ra

Đồ án này đã được nghiên cứu và tìm hiểu giải quyết từng vấn đề đặt ra để thiết kế chế tạo mô hình hoàn toàn mới, phân tích nguyên lý, hoạt động và hệ thống động của từng bộ phận Đưa ra giải pháp tối ưu nhất để hoàn thiện sản phẩm đáp ứng được nhu cầu đặt ra Ngoài

ra góp phần giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường đang mức báo động hiện nay Đối với nghiên cứu này nhóm đã tính toán chọn động cơ, sử dụng phần mềm mô phỏng bền phần khung sườn xe, cuối cùng đã hoàn thành sản phẩm đạt được các thông số như yêu cầu đề ra như là tải trọng tối đa 150 kg, tốc độ 40km/h nhưng việc chế tạo sản phẩm thì chưa hoàn thiện như sản xuất hàng loạt, mong muốn cắt giảm chi phí hơn nữa để hướng đến người tiêu dùng

có mức thu nhập trung bình cũng có thể sử dụng được Trong tương lai mong muốn cải thiện hơn về mẫu mã khác để hướng đến mong muốn của khách hàng và tiếp nhận phản hồi của

8 người sử dụng để cải thiện sản phẩm

Nhóm sinh viên

9

ABSTRACT

Today, with the need for transportation and the hobby of exploring and exercising, electric mountain bikes are becoming increasingly popular However, the current models on the market make many people worry about the price, aesthetics and durability during use Therefore, the research topic aims to create an electric mountain bike product that serves the need for difficult terrain transportation, both with a new and unique design and ensuring durability during use, and solving the problem of price

The research methodology is to inherit existing products on the market and refer to materials to have suitable data for the purpose of designing a new frame Study all the forces that can act on the frame, from there find known parameters, then calculate all other parameters by some static equations When all the data is available, proceed to enter all these parameters into the computer program (using Solidworks as a design software and Workbench

to find stress, strain and deformation at important positions in the frame) of the finite elements

to get the most accurate results possible The validated numerical method allows simulating the dynamic performance of the chassis by predicting the forces acting on the structural components during acceleration and sudden braking In the simulation, compare the stress, safety factor and deformation of the same structure with the material to best suit the chassis based on strength, cost and weight of the frame

Through the research process, apply the knowledge learned to serve the topic of solving the problems posed about choosing the direction and operating method for the product, choosing the right materials for the target Developing design thinking, installing models during experimentation, manufacturing new actuators in line with the group's direction This project has been researched and explored to solve each problem to design and manufacture a completely new model, analyze the principle, operation and dynamic system

of each part Offer the most optimal solution to perfect the product to meet the set needs In addition, it contributes to reducing the current alarming level of environmental pollution For this study, the team calculated and selected the engine, using the software to simulate the durability of the chassis, and finally completed the product to achieve the required parameters such as the maximum load of 150kg, speed of 40km/h, but the product manufacturing is not

as complete as mass production, the desire to cut costs further to target middle-income consumers can also use it In the future, we want to improve on other designs to meet the wishes of customers and receive user feedback to improve the product

10

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3

LỜI CAM KẾT 5

LỜI CẢM ƠN 6

ABSTRACT 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 16

1.1 Tính cấp thiết của đề bài 16

1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 16

1.2.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 16

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 16

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 17

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 17

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 17

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 17

1.5 Phương pháp nghiên cứu 18

1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp 18

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 19

2.1 Giới thiệu 19

2.2 Đặc tính của xe điện trợ lực 19

2.3 Kết cấu của xe điện trợ lực 20

2.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu theo lĩnh vực đề tài 21

2.4.1 Ngoài nước 21

2.4.2 Trong nước 22

2.5 Các tồn tại của xe điện trợ lực ở Việt Nam 24

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25

3.1 Xe đạp trợ lực là gì? 25

3.2 Nguyên lý xe đạp trợ lực hoạt động thế nào? 25

3.3 Hệ thống điều khiển nguyên lý xe đạp trợ lực 25

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP LỰA CHỌN CÁC BỘ PHẬN CỦA XE 26

4.1 Thông số thiết kế 26

4.2 So sánh phương án thiết kế và lựa chọn tối ưu 26

11

4.2.1 So sánh và chọn phương án các kiểu động cơ 26

4.2.2 So sánh và chọn phương án hệ thống giảm sốc trước 28

4.2.3 So sánh và chọn phương án hệ thống giảm xóc sau 29

4.2.4 Lựa chọn bánh xe 31

4.2.5 Lựa chọn vành bánh xe 33

4.2.6 Lựa chọn yên 35

4.2.7 Ghi đông thẳng 36

4.3 Phác thảo 2D xe 37

4.4 Trình tự công việc tiến hành: 37

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XE ĐẠP ĐỊA HÌNH TRỢ LỰC ĐIỆN 38

5.1 Lựa chọn vật liệu 38

5.2 Các cụm chính của xe 39

5.2 Thiết lập sơ đồ động học 40

5.2.1 Sơ đồ nguyên lý, thông số của máy sau khi thiết kế 40

5.2.2 Nguyên lý hoạt động của xe điện trợ lực 41

5.3 Phân tích động học máy, kiểm tra mức độ đáp ứng các nhu cầu đặt ra 41

5.3.1 Chiều cao yên 42

5.3.2 Dáng ngồi 43

5.4 Bánh xe 44

5.5 Hệ thống giảm chấn trước và sau 44

5.6 Góc nghiêng cổ lái 45

5.7 Độ ổn định cổ lái 45

5.8 Tính toán lực cản kỹ thuật, chọn motor 47

5.8.1 Tính toán momen xoắn cần thiết của động cơ 47

5.8.2 Tính toán tốc độ quay cần thiết để chọn động cơ 48

5.9 Tính toán bộ truyền và chi tiết máy 49

5.9.2 Nguyên lý hoạt động 49

5.10 Tính toán lực thông qua phần mềm ansys 50

5.10.1 Tính bền khung 50

5.10.2 Tăng tốc tối đa 52

5.10.3 Phanh tối đa ở bánh trước 55

5.11 Mô phỏng tính toán bền trên phần mềm ASYS 56

12

5.11.1 Gia tốc tối đa 56

5.11.2 Phanh cực đại ở bánh trước 58

5.12 Mô phỏng biến dạng khi tải (có người ngồi, pin, động cơ) 60

5.13 Tính toán truyền động xích 62

5.14 Hoàn thiện thiết kế 3D kiểu dáng công nghiệp 64

CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ 65

6.1 Chế tạo các bộ phận xe 65

6.1.1 Chế tạo khung sườn 65

6.1.2 Chế tạo gắp 66

6.1.3 Chế tạo chảng ba trên 66

6.1.4 Chế tạo thanh nối trên 66

6.1.5 Chế tạo thanh nối dưới 67

6.1.6 Chế tạo ống trục thẳng 68

6.2 Chế tạo hệ thống truyền động 68

6.3 Bộ truyền cốt bàn đạp xuống bánh sau 69

6.4 Thực nghiệm 69

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

7.1 Kết luận 70

7.2 Kiến nghị 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

13

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án 1 Hud motor 26

Bảng 4.2 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án 1 Hud motor 27

Bảng 4.2 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án 1 Hud motor 27

Bảng 4.4 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án phuộc ống lòng 28

Bảng 4.5 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án phuộc lòng xốc 29

Bảng 4.6 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án bánh béo 31

Bảng 4.7 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án bánh nhỏ thông thường 32

Bảng 4.8 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án vành đúc 33

Bảng 4.9 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án vành nan hoa 34

Bảng 4.10 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án yên xe đạp 35

Bảng 4.11 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án yên liền 36

Bảng 5.1 Kích thước khung thể hiện trong hình trước (tham khảo tài liệu [3]) 51

Bảng 5.2 Đặc tính khối lượng (khối lượng khung xe/trọng tâm/mômen quán tính) 53

Bảng 5.3 Các thông số của vật liệu ASTM A35 Steel 56

Bảng 6.1 Bảng thống kê số liệu thu được 69

14

DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ

Hình 2.1 Xe đạp điện trợ lực (Nguồn xe đạp điện trợ lực Engwe M20) 20

Hình 2.2 Xe đạp điện có động cơ điện được tích hợp vào bánh sau (Nguồn từ Biktrix Moto Electric Bike) 22

Hình 2.3 Xe đạp có động cơ điện tích hợp vào trục giữa (Nguồn từ ETricks Evolution) 22

Hình 2.5 Xe đạp điện ngày nay (Nguồn internet) 23

Hình 4.2 Xe đạp sử dụng mid motor (Nguồn từ CYCMOTOR LTD-CYC X1-Pro) 27

Hình 4.3 Xe đạp sử dụng phuộc trước dạng ống long (Nguồn từ Phuộc touring Suntour NVX 700c) 28

Hình 4.4 Phuộc lò xo 29

Hình 4.5 Xe đạp sử dụng hệ thống giảm xóc treo trực tiếp lên sườn xe (Nguồn xe đạp leo núi BERGSTEIGER) 30

Hình 4.6 Xe đạp sử dụng hệ thống treo qua thanh đòn trung gian (nguồn xe đạp leo núi commencal meta am v4.2) 30

Hình 4.7 Xe đạp sử dụng bánh bản to (Nguồn internet) 31

Hình 4.8 Xe đạp sử dụng bánh bản nhỏ (nguồn internet) 32

Hình 4.9 Bánh xe đạp vành đúc (nguồn internet) 33

Hình 4.10 Bánh xe đạp vành nan hoa (nguồn internet) 34

Hình 4.11 Yên xe đạp (nguồn internet) 35

Hình 4.12 Yên liền (nguồn từ internet) 36

Hình 4.13 Ghi đông thẳng (nguồn từ xe đạp twitter mantis 2.0 2021) 36

Hình 4.14 Hình phác thảo thiết kế xe đạp điện kiểu dáng thể thao 37

Hình 5.1 Hình phân bố trên 3D 39

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của xe điện trợ lực 40

Hình 5.3 Công thái học và thông số của khung 42

Hình 5.4 Sơ đồ dáng ngồi xe đạp 43

Hình 5.5 Thiết kế cuối cùng của khung 44

Hình 5.6 Bánh béo 20x4 inch 44

Hình 5.7 Mô hình phuộc trước 45

Hình 5.8 Hình biểu diễn giá trị đường mòn (nguồn tài liệu [1] trang 14) 45

Hình 5.9 Giá trị đường mòn âm (nguồn tài liệu [1] trang 15) 46

Hình 5.10 Giá trị đường mòn dương (nguồn tài liệu [1] trang 15) 46 Hình 5.11 Ảnh hưởng của giá trị đường mòn đến việc bẻ lái (nguồn tài liệu [1] trang 16) 46

15

Hình 5.12 Sớ đồ phân tích lực khi xe chạy trên đường 47

Hình 5.12 Chế độ xem phần kết cấu líp động cơ 49

Hình 5.13 Chế độ xem phần kết cấu bộ phận bàn đạp 49

Hình 5.14 Kích thước khung có trọng tâm (tham khảo tài liệu [3]) 50

Hình 5.15 Lực tác dụng lên xe 2D và 3D 52

Hình 5.16 Các ràng buộc được áp dụng 57

Hình 5.17 Lực được áp dụng 57

Hình 5.18 Kết quả trích xuất từ ANSYS, biến dạng và ứng suất của khung 57

Hình 5.19 Hệ số an toàn của khung xe 58

Hình 5.20 Các ràng buộc được áp dụng 58

Hình 5.21 Lực được áp dụng 59

Hình 5.22 Kết quả trích xuất từ ANSYS, biến dạng và ứng suất của khung 59

Hình 5.23 Hệ số an toàn của khung xe 60

Hình 5.24 Mô hình 3D khung xe đạp 60

Hình 5.25 Chia lưới khung 61

Hình 5.26 Các điều kiện biên và cố định 61

Hình 5.27 Ứng suất cho phép 62

Hình 5.28 Biến dạng toàn phần của thép 62

Hình 5.29 Mô hình thiết kế hoàn chỉnh trên phần mềm Solidworks 64

Hình 6.1 Các bộ phận xe đạp 65

Hình 6.2 Hình ảnh thiết kế khung sườn trên 3D và gia công ngoài thực tế 65

Hình 6.3 Hình ảnh thiết kế gắp trên 3D và gia công ngoài thực tế 66

Hình 6.4 Hình ảnh thiết kế gắp trên 3D và gia công ngoài thực tế 66

Hình 6.5 Hình ảnh thiết kế thanh nối trên 3D và gia công ngoài thực tế 67

Hình 6.6 Hình ảnh thiết kế thanh nối dưới trên 3D và gia công ngoài thực tế 67

Hình 6.7 Hình ảnh thiết kế ống thẳng liên kết trên 3D và gia công ngoài thực tế 68

Hình 6.8 Hình ảnh trên thiết kế 3D và gia công ngoài thực tế 68

Hình 6.9 Hình ảnh trên thiết kế 3D và gia công ngoài thực tế 69

Ngày nay, với nhu cầu đi lại tăng mạnh và kèm theo đó là xu hướng dã ngoại, khám phá thiên nhiên nhằm rèn luyện thể chất, điều này đòi hỏi người ta cần sở hữu một phương tiện nào đó vừa hỗ trợ tốt cho việc đi lại, vừa giúp đảm bảo di chuyển tốt trong điều kiện địa hình khó khăn, đồng thời vẫn đảm bảo được tính thẩm mĩ và sự linh hoạt trong việc tháo lắp sửa chữa Chính vì lẽ đó, xe đạp trợ lực điện đang trở thành đối tượng được nhiều người quan tâm săn đón Xe đạp trợ lực điện là sự kết hợp hài hòa giữa chức năng rèn luyện sức khoẻ của xe đạp thông thường và sự nhanh chóng tiện dụng của xe máy Tuy nhiên, dường như các sản phẩm xe đạp trợ lực điện hiện có trên thị trường chưa quá đa dạng về mẫu mã, cũng như một

số sản phẩm còn có giá thành cao và gặp khó khăn trong việc tháo lắp sửa chữa linh kiện

Chính vì những lý do nêu trên, nhóm quyết định thực hiện đồ án “Nghiên cứu, thiết kế và

chế tạo xe đạp địa hình trợ lực điện” nhằm mục đích tạo ra sản phẩm xe vừa mang đầy đủ

chức năng của xe đạp trợ lực điện thông thường, nhưng cũng vừa đảm bảo được độ bền, sự đáp ứng linh hoạt trong địa hình di chuyển cũng như tính thẩm mỹ, năng động và sự dễ dàng trong khâu tháo lắp sửa chữa Như vậy, đây là sản phẩm xe hướng đến sự thân thiện và dễ tiếp cận hơn đối với thị hiếu chung của người tiêu dùng thông thường

1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

1.2.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Phân tích lý thuyết, trình bày phương hướng tính toán của mô hình đáp ứng các yêu cầu đề ra

- Giúp hiểu thêm về cấu tạo, các bộ phận của xe điện và cách vận hành nó

- Đề xuất được các kiểu dáng thiết kế, đa dạng, tối ưu được chi phí

- Xác định, mô phỏng đảm bảo mô hình đủ điều kiện vận hành theo yêu cầu của đề tài

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

17

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở quan trọng để đánh giá được sự ổn định và biến dạng của

xe, từ đó đề xuất gia cố thêm hoặc thay đổi kết cấu

- Kết quả nghiên cứu là tiền đề để hướng tới nghiên cứu xe địa hình điện hoàn toàn

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu, tham khảo các bước của quy trình vận hành xe đạp trợ lực điện

- Tìm hiểu, nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các loại động cơ thường dùng trong xe đạp trợ lực điện (động cơ mid motor và hub motor)

- Nghiên cứu tính toán độ bền khung, khả năng chịu tải trọng của xe

- Đề xuất, thiết kế và xác định nguyên lý để phù hợp với nhu cầu kiểu dáng của xe

- Tính toán và chọn động cơ, thiết kế khung xe cho phù hợp với xe điện trợ lực

- Sử dụng phần mềm thiết kế 3D Solidworks để xây dựng mô hình, lắp ráp và sử dụng phần mềm Workbench kiểm tra độ bền của khung sau đó sử dụng phần mềm 2D-Autocad lên bản vẽ gia công và lắp ráp

- Gia công các chi tiết, lắp ráp hoàn chỉnh và tiến hành chạy thử nghiệm sau đó đánh giá kết quả

- Từ việc đánh giá kết quả, phân tích số liệu thu được, rút ra một số kết luận và đề xuất phương hướng phát triển thêm cho đề tài

- Từ những mục tiêu trên, qua nghiên cứu và thảo luận, nhóm đề ra những tiêu chí sau

để đánh giá độ hoàn thiện của sản phẩm một cách khách quan nhất:

● Kiểu dáng thể thao năng động, kèm theo đó là khả năng đáp ứng được độ bền khung

● Tải trọng tối đa 150 kg, vận tốc tối đa 40 km/h

● Vận hành trơn tru giữa đạp và trợ lực điện

● Giá thành thiết bị: dưới 15.000.000 vnđ

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Tập trung vào tính toán và thiết kế các bộ phận của xe đạp điện trợ lực điện, ưu tiên sử dụng các bộ phận có sẵn ở thị trường để dễ dàng thay thế sửa chữa Cụ thể như sau:

- Tính toán kết cấu đảm bảo thông số của xe đạp địa hình trợ lực

- Tham khảo, thiết kế khung sườn xe địa hình

- Thiết kế cơ chế truyền động

- Tính toán, mô phỏng độ bền khung sườn

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Loại xe: xe đạp địa hình có trợ lực điện

18

- Địa hình vận hành: Địa hình phức tạp

- Trạng thái dùng để tính toán: trạng thái tĩnh

- Đối tượng sử dụng: người Việt Nam

- Vật liệu cấu thành: vật liệu có sẵn trong nước

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình, nhóm chúng tôi đã sử dụng những phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: dựa trên các bài báo, tài liệu chuyên nghành về cơ khí, điện tử, các đề tài tốt nghiệp của người đi trước, nguồn trên internet, từ đó đưa ra nguyên lý hoạt động và vận hành tối ưu của thiết kế

- Phương pháp phân tích, đối chiếu, so sánh: đi đến các cơ sở bán xe điện để tham khảo

về kiểu dáng và vận hành của mỗi khung xe với các phụ tùng đáp ứng với từng nhu cầu của phương tiện mà mình cần thiết kế khác nhau để suy ra ưu, nhược điểm từng phương án, từng phương pháp từ đó chọn ra phương án tốt nhất cho đề tài

- Phương pháp tính toán, thiết kế: tính toán, kiểm tra bền khung xe, tính toán thiết kế khung, bộ pin để đạt năng suất theo yêu cầu

- Phương pháp thực nghiệm: thu thập số liệu, kiểm tra những vấn đề đã dự đoán có thể phát sinh của xe, tiến hành chạy thử nghiệm, khi hoạt động từ đó đưa ra phương pháp khắc phục để đạt được những mục tiêu đề ra ban đầu

1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp

Đồ án bao gồm 6 chương, nội dung chính của mỗi chương như sau:

● Chương 1: Giới thiệu về đề tài đã chọn

● Chương 2: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

● Chương 3: Cơ sở lý thuyết, phần tính toán áp dụng các kiến thức đã học trong chương trình

● Chương 4: Nêu các phương hướng và các giải pháp trong việc lựa chọn các bộ phận của xe

● Chương 5: Tính toán thiết kế xe đạp địa hình trợ lực điện

● Chương 6: Chế tạo thử nghiệm, thực nghiệm đánh giá

● Chương 7: Kết luận và kiến nghị

là nguồn nguyên liệu phù hợp nhất để thay thay thế cho các loại nguyên liệu hiện nay Chúng

ta sẽ không có gì ngạc nhiên khi hệ thống xe điện ra đời và ngày càng phát triển trên thế giới hiện nay Hầu hết các nhà sản xuất tập trung phát triển hệ thống xe điện phục vụ nhu cầu của người dùng, và là những phương tiện phổ biến như: xe hơi điện, xe moto điện, xe đạp điện Công nghệ ngày càng phát triển và hiện đại trong lĩnh vực thiết kế bộ điều khiển với nhiều tính năng cho xe điện, tạo nhiều thuận tiện cho việc điều khiển cũng như thích ứng với phương tiện sử dụng nguồn nguyên liệu mới này Để có phương tiên đáp ứng nhu cầu đi lại và luyện tập thể thao thì xe đạp trợ lực điện có thể đáp ứng được cho người dùng Với nhu cầu cao hơn giúp người sử dụng đi xa hơn, tốc độ cao hơn và dễ dàng hơn so với xe đạp thông thường Nó cũng giúp giảm nỗ lực khi đi xe trong những đoạn đường có độ cao hoặc giữa các vùng núi rừng Xe đạp trợ lực điện còn giúp giảm tốc độ giảm sức lực khi đi xuống dốc, giúp tăng tốc

độ khi đi lên dốc và giữ nguyên tốc độ khi đi trên những đường thẳng Điều này giúp người

sử dụng tránh đuối sức và giảm thời gian để đạt đến mục tiêu của mình Xe đạp trợ lực điện

có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm du lịch, giải trí, hoạt động thể thao và cả dịch vụ đi lại hàng ngày

2.2 Đặc tính của xe điện trợ lực

-Dòng xe đạp trợ lực được ra đời với nguyên lý động cơ điện và thiết kế giống như xe đạp truyền thống, nguyên lý của động cơ điện hỗ trợ khi kết hợp với lực đạp từ con người làm giảm đi lực vận động, giảm thiếu lực tác động và mất ít sức hơn so với xe đạp thông thường

- Xe đạp trợ lực với sự hỗ trợ của nhiều tính năng trang bị trên xe giúp người di chuyển trên đường một cách dễ dàng, nhẹ nhàng điều khiển được tốc độ cũng như khi lên dốc, lên cao có thể nâng lên do thiết kế nhỏ gọn hoặc vượt qua các rào cản bằng sự kết hợp giữa sự vận đồng và động cơ trợ lực

- Bên cạnh đó, xe đạp trợ lực đều là các dòng xe đã được trải qua nhiều bài kiểm tra với nhiều kiểu địa hình khác nha Đồng thời kiểu dáng thời trang, không kém phần thể thao và trang nhã, giúp con người khi ngồi có được tư thế thoải mái nhất và mang vẻ thanh lịch

20

Hình 2.1 Xe đạp điện trợ lực (Nguồn xe đạp điện trợ lực Engwe M20)

2.3 Kết cấu của xe điện trợ lực

Hệ thống xe đạp điện trợ lực là một thống nhất giữa các chi tiết được lắp ráp và thiết kế lên xe như khung sườn, động cơ, pin, trợ lực, Cấu tạo của xe đạp trợ lực chủ yếu gồm một

số yếu tố chính như sau:

- Hệ thống động cơ nguyên lý xe đạp trợ lực:

Hệ thống này thường được đặt trên thân xe, có loại thì đặt trực tiếp lên trục bánh xe Các nhà sản xuất có xu hướng đặt động cơ gắn liền với bánh sau, điều này nhằm làm tăng khả năng chuyển động của xe Ngoài ra cách làm này còn để tránh việc sử dụng quá nhiều những hộp số truyền động tới trục bánh xe Bằng cách làm trên, nhà sản xuất sẽ giảm thiểu tối đa chi phí thiết kế và nguy cơ hỏng hóc cho xe đạp trợ lực

-Hệ thống điều khiển của xe đạp trợ lực

Tay ga điều khiển được thiết kế phía bên phải tay cầm giống như các xe gắn máy thông thường Nguyên lý hoạt động dựa trên cảm biến từ kết hợp nam châm giúp quét qua cảm biến khi vặn tay ga làm xe chuyển động

Ngoài ra, xe còn có các hệ thống bo mạch điều khiển điện giúp chuyển đổi từ điều khiển của người lái thành các tín hiệu điện và tạo dòng điện phù hợp đưa tới động cơ Nhờ vào đó chúng ta có thể tùy chỉnh tốc độ nhanh, chậm cho xe, điều khiển phanh xe và bật tắt các tín hiệu đèn báo trên xe Một số loại xe còn có bo mạch tích hợp với các tính năng thông minh trên xe như hiển thị thông số, mức năng lượng và tốc độ xe khi hoạt động

-Pin trên xe đạp điện trợ lực

21

Pin hoặc acquy là nguồn cung cấp điện cho xe hoạt động Pin Lithium-ion là loại pin phổ biến nhất và cũng được sử dụng rộng rãi vì tính năng ưu việt, loại pin này được thiết kế theo công nghệ mới có thể đi được quãng đường dài từ 30km đến 70km

Pin trên xe thường có điện thế khoảng 48v được cung cấp thông qua một bộ sạc điện riêng dành cho từng dòng xe khác nhau Mỗi loại xe cũng có thiết kế để dùng với loại pin hoặc ắc quy phù hợp Đối với xe sử dụng ắc quy, mỗi dòng xe sẽ có thiết kế với số lượng ắc quy khác nhau Thường là 4 bình 20Ah hoặc các loại bình 12Ah… Quãng đường đi được có thể lên tới

80 đến 100 km cho một lần sạc Tuổi thọ của pin và ắc quy phụ thuộc phần lớn vào cách sử dụng và số lần sạc của xe từ lúc mua

Trên đây là một số thông tin tổng quan chung nhất của nguyên lý xe đạp trợ lực Để xe có thể vận hành tốt thì các yếu tố đều có liên quan mật thiết đến nhau Vì vậy trong quá trình sử dụng hãy đảm bảo vận hành kỹ lưỡng để tránh gây ra hỏng hóc hư hại

2.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu theo lĩnh vực đề tài

2.4.1 Ngoài nước

Thị trường xe đạp điện được định giá 27,22 tỷ USD vào năm 2021 và dự kiến sẽ đạt 54,48

tỷ USD vào năm 2027, đạt tốc độ CAGR là 12,26% trong giai đoạn dự báo (2022-2027) Qua

số liệu trên, rõ ràng có thể thấy rằng các doanh nghiệp trên khắp thế giới đang dấn thân vào cuộc chạy đua phát triển công nghệ xe đạp điện Một số nhà sản xuất ô tô, như General Motors, Audi và BMW, đã và đang có kế hoạch tham gia vào thị trường xe đạp điện đang phát triển, nhằm đa dạng hóa danh mục đầu tư của họ

Do sự bùng phát COVID-19 và các đợt ngừng hoạt động sau đó, sản lượng xe đạp điện đã vấp phải sự sụt giảm Tuy nhiên, khi cuộc sống đang dần trở lại bình thường, thị trường này lại đang bắt đầu tăng tốc trở lại Do đại dịch và nguy cơ ô nhiễm không khí qua các phương tiện giao thông công cộng, mọi người ngày càng quan tâm đến việc mua các phương tiện đi lại của họ Khi các thành phố trên khắp thế giới thoát khỏi tình trạng khóa cửa, nhu cầu về xe đạp điện đang tăng nhanh vì sự tiện lợi và chi phí vận hành của chúng Các khu vực như châu

Âu đang chứng kiến sự thay đổi trong động cơ mua xe đạp điện từ giải trí sang sử dụng hàng ngày của người tiêu dùng Xu hướng những năm gần đây đề cao lối sống hòa hợp với thiên nhiên và chú tâm rèn luyện thể chất, thư giãn tinh thần, dẫn đến việc người tiêu dùng ngày càng ưa thích chọn những mẫu xe đạp điện để tham gia vào các hoạt động giải trí và mạo hiểm

Trên khắp các khu vực phát triển như Bắc Mỹ và Châu Âu, nơi xe đạp có làn đường dành riêng ở các thành phố và vùng ngoại ô, một số cửa hàng thuốc và các dịch vụ liên quan đến trường hợp khẩn cấp khác đang sử dụng xe đạp điện trên các làn đường này để cung cấp các dịch vụ và mặt hàng thiết yếu trong khoảng cách ngắn Bằng cách này, họ có thể tránh các

Trong những năm gần đây, tình hình phát triển kinh tế xã hội của Việt Nam tương đối

ổn định và có nhiều dấu hiệu khởi sắc khiến Việt Nam trở thành một thị trường tiềm năng để phát triển ô tô nói chung và xe động cơ điện nói riêng

Nhu cầu về xe điện hai bánh (xe máy điện và xe đạp điện) ngày càng gia tăng tại các

đô thị Việt Nam Người sử dụng đã có nhận thức và thái độ tích cực hơn đối với xe điện hai bánh, chú trọng nhất đến yếu tố an toàn, tiếp theo là tính thẩm mỹ xe Yếu tố kiểu dáng và tốc

độ ít được coi trọng hơn Sự thuận tiện trong tiếp nhiên liệu và chạy êm được đánh giá cao

23

hơn về tính thời trang và tốc độ Vì vậy nhu cầu xe điện trợ lực ở Việt Nam ngày càng thu hút người dùng vừa đáp ứng được phương tiện đi lại, vừa giúp hỗ trợ cải thiện sức khỏe Với những kiểu dáng cải thiện từ xe đạp thông thường thành xe điện trợ lực hay với những thiết

kế với kiểu dáng vô cùng thể thao thích hợp đi lại trong đô thị hay có thể sử dụng phượt, vui chơi, giải trí,…

Hình 2.4 Xe đạp thường nâng cấp thêm động cơ điện (Nguồn internet)

Hình 2.5 Xe đạp điện ngày nay (Nguồn internet)

24

2.5 Các tồn tại của xe điện trợ lực ở Việt Nam

Đầu tiên là về kiểu dáng mẫu mã Hiện nay, trên thị trường xe đạp điện trợ lực có vô vàn mẫu mã khác nhau Việc có đa dạng mẫu mã để phục vụ các nhu cầu và các nhóm đối tượng khác nhau vô tình làm cho người tiêu dùng khó xử Tuy nhiều kiểu dáng mẫu mã là thế, nhưng những dòng xe điện này lại chủ yếu hướng tới phục vụ cho nhóm đối tượng là học sinh hoặc người lớn tuổi Do đó đối với đối tượng là những người yêu cầu một chiếc xe đạp điện nhưng với kiểu dáng thể thao và khả năng chạy tốt trong điều kiện môi trường khó khăn, thì sẽ có khá ít sự lựa chọn về mặt mẫu mã

Kế đến là về mặt giá thành Các mẫu xe đạp điện trợ lực thông thường với công suất động

cơ nhỏ và kiểu dáng đơn giản vẫn có một mức giá khá cao so với mức thu nhập của những người tiêu dùng tầm trung và tầm thấp Vì vậy, đối với các mẫu xe đạp địa hình trợ lực điện chuyên dụng, chi phí bỏ ra thậm chí còn cao hơn rất nhiều Như vậy, đây cũng chính là một phần lý do hạn chế người dùng tiếp cận đến loại xe đạp địa hình trợ lực điện

Thứ ba, đó là vấn đề về mặt độ bền trong quá trình sử dụng Một số mẫu mã xe vì đề cao tính gọn nhẹ tiện dụng hoặc tính thẩm mỹ mà xem nhẹ đi vấn đề về độ an toàn, không giữ vững được độ bền trong quá trình sử dụng Điều này làm tăng rủi ro tai nạn ngoài ý muốn, hoặc làm tăng rủi ro về độ biến dạng, giảm độ bền trong quá trình vận hành, đặc biệt là vận hành trên những địa hình không bằng phẳng

Cuối cùng, đó là vấn đề về khả năng linh hoạt trong khâu tháo lắp sửa chữa Nhiều mẫu

mã xe sử dụng những linh kiện đặc thù của hãng, dẫn đến việc khi có hư hỏng xảy ra, việc tìm đến trung tâm để thay thế sửa chữa gây nên không ít phiền phức cho người tiêu dùng, hoặc thậm chí có những linh kiện đặc thù khan hiếm đến nỗi phải chờ nhập từ nước ngoài về Đây là một điểm gây bất tiện lớn trên những dòng xe điện trợ lực

xe đạp điện thông thường nên bạn có thể dễ dàng xử lý các tình huống bất ngờ khi tham gia giao thông

Được trang bị động cơ điện thúc đẩy quá trình di chuyển Giúp việc đạp xe trở nên dễ dàng hơn Nhất là khi lên dốc, ta sẽ không bị mất sức nhiều như xe đạp thường

Xe đạp trợ lực không hẳn là một chiếc xe đạp điện Về bản chất, xe đạp trợ lực vẫn là một chiếc xe đạp Hoạt động theo nguyên lý dùng cơ lực để tác động lên pê – đan Từ đó sinh lực làm quay xích và kéo bánh xe giúp xe di chuyển Phần điện trợ lực của xe đạp sẽ chỉ phát huy tác dụng khi người dùng đạp xe Khi cần tới sự hỗ trợ chứ không đơn thuần là ngồi lên và kéo tay ga như xe đạp điện

3.2 Nguyên lý xe đạp trợ lực hoạt động thế nào?

Xe đạp trợ lực hoạt động theo nguyên lý giống như chiếc xe đạp thông thường Nhưng xe

có động cơ cảm biến thông minh kiểm soát tốc độ Xe có cơ chế kiểm soát tốc độ theo vận tốc của xe đạp Với vận tốc từ 0 km-10 km động cơ hỗ trợ lực đạp mạnh Lực hỗ trợ giảm dần khi tốc độ xe tăng lên và khi xe đạt tới vận tốc 25 km/h thì động cơ ngừng hỗ trợ lực đạp

3.3 Hệ thống điều khiển nguyên lý xe đạp trợ lực

Tay ga điều khiển được thiết kế phía bên phải tay cầm giống như các xe gắn máy thông thường Nguyên lý hoạt động dựa trên cảm biến từ kết hợp nam châm giúp quét qua cảm biến khi vặn tay ga làm xe chuyển động

Ngoài ra, xe còn có các hệ thống bo mạch điều khiển điện giúp chuyển đổi từ điều khiển của người lái thành các tín hiệu điện và tạo dòng điện phù hợp đưa tới động cơ Nhờ vào đó chúng ta có thể tùy chỉnh tốc độ nhanh, chậm cho xe, điều khiển phanh xe và bật tắt các tín hiệu đèn báo trên xe Một số loại xe còn có bo mạch tích hợp với các tính năng thông minh trên xe như hiển thị thông số, mức năng lượng và tốc độ xe khi hoạt động

26

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP LỰA CHỌN CÁC BỘ PHẬN

CỦA XE 4.1 Thông số thiết kế

Do đề tài nhóm chọn là xe đạp địa hình trợ lực điện nên:

● Tải trọng tối đa là 150 kg

● Tốc độ tối đa là 40 km/h

● Tư thế lái phải thoải mái

4.2 So sánh phương án thiết kế và lựa chọn tối ưu

4.2.1 So sánh và chọn phương án các kiểu động cơ

Phương án 1: Xe sử dụng hub motor (động cơ được làm liền với bánh sau)

Hình 4.1 Xe đạp điện sử dụng hub motor (Nguồn từ Velotric Discover 1 E-Bike)

Bảng 4.1 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án 1 Hud motor

● Giá thành rẻ, dễ chế tạo

● Giảm áp lực lên sườn xe, do động cơ gắn

liền với bánh xe

● Êm ái

● Ít bảo trì bảo dưỡng

● Động cơ đặt gắn vào bánh sau nên việc thay thế và vá bánh xe khá khó khăn

● Không điều chỉnh thay đổi được tỉ số truyền

● Mất thăng bằng do động cơ nằm ở phía bánh sau xe

27

Phương án 2: Xe sử dụng mid motor (động cơ gắn rời và truyền động ra bánh sau)

Hình 4.2 Xe đạp sử dụng mid motor (Nguồn từ CYCMOTOR LTD-CYC X1-Pro)

Bảng 4.2 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án 1 Hud motor

● Thay đổi được tỉ số truyền

● Dễ thay thế và sửa chữa

● Tận dụng được hết sức mạnh của động cơ

● Cân bằng được trọng tâm do động cơ nằm

giữa thân xe

● Khá ồn

● Giá thành cao, cần bảo trì thường xuyên do truyền động bằng đai, xích

Bảng 4.2 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án 1 Hud motor

28

Nhóm chọn thiết kế xe sử dụng mid motor vì nó đáp ứng được các yếu tố của 1 chiếc

xe đạp địa hình trợ lực điện

4.2.2 So sánh và chọn phương án hệ thống giảm sốc trước

Phương án 1: Sử dụng hệ thống giảm sốc trước là phuộc ống lòng

Hình 4.3 Xe đạp sử dụng phuộc trước dạng ống long (Nguồn từ Phuộc touring Suntour

NVX 700c)

Bảng 4.4 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án phuộc ống lòng

● Thiết kế nhỏ gọn cũng như khả năng lắp

đặt, bảo dưỡng hay sửa chữa dễ dàng, đơn

29

Phương án 2: Sử dụng hệ thống giảm sốc trước là phuộc lòng xóc

Hình 4.4 Phuộc lò xo

Bảng 4.5 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án phuộc lòng xốc

● Dễ dàng cân chỉnh phù hợp với từng môi

trường

● Khó có khả năng bị xước ti phuộc do thiết

kế phộc nằm ở trên cao

● Khối lượng tương đối nhẹ

● Khả năng hấp thụ lực tương đối tốt

● Tránh được tình trạng cong ti thuộc

● Giá thành tương đối cao

4.2.3 So sánh và chọn phương án hệ thống giảm xóc sau

Hiện nay ở xe đạp có 2 dạng giảm xóc sau phổ biến là: hệ thống giảm xóc treo trực tiếp lên sườn xe và hệ thống treo qua thanh đòn trung gian

Phương án 1: Hệ thống giảm xóc treo trực tiếp lên sườn xe

Phương án 2: Hệ thống treo qua thanh đòn trung gian

Hình 4.6 Xe đạp sử dụng hệ thống treo qua thanh đòn trung gian (nguồn xe đạp leo núi

commencal meta am v4.2)

Hệ thống treo qua thanh đòn trung gian: hệ thống này ưu điểm là sẽ giảm được chi phí phuộc, chỉ cần lựa chọn phuộc kích thước nhỏ, do có thành đòn bắt vào thân xe nên chấn động

sẽ có một phần tác động vào khung sườn gây biến dạng

Giá cao hơn – đối với mức chất lượng tương tự, các bộ phận có hệ thống treo đắt hơn nhiều lần

Yêu cầu bảo trì thường xuyên – dịch vụ bao gồm thay dầu, thay gioăng cao su, v.v Điều này tốn kém thời gian và tiền bạc Nhóm quyết định lựa chọn theo hệ thống giảm chấn 1

31

4.2.4 Lựa chọn bánh xe

Phương án 1: Xe sử dụng bánh bảng to (còn gọi là bánh béo)

Hình 4.7 Xe đạp sử dụng bánh bản to (Nguồn internet)

Bảng 4.6 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án bánh béo

● Trên vỏ có nhiều gai tăng độ ma sát với

● Giá thành tương đối cao

● Không phù hợp để đi đường trường

● Khối lượng trung bình

32

Phương án 2: Xe sử dụng bánh bảng nhỏ (bánh xe thông thường)

Hình 4.8 Xe đạp sử dụng bánh bản nhỏ (nguồn internet)

Bảng 4.7 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án bánh nhỏ thông thường

● Do bánh có thiết kế nhỏ nhẹ nên tính cơ

động cao

● Diện tích tiếp xúc với mặt đường nhỏ nên

rất phù hợp với đi đường trường hoặc đua

● Do khá phổ biến nên giá thành rẻ

● Di chuyển khó khăn ở những đoạn đường

33

4.2.5 Lựa chọn vành bánh xe

Phương án 1: Vành đúc

Hình 4.9 Bánh xe đạp vành đúc (nguồn internet)

Bảng 4.8 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án vành đúc

● Vành đúc có vẻ bên ngoài cứng cáp, chắc

chắn và mang chất thể thao nhờ thiết kế

đặc liền khối, vì vậy tính thẩm mỹ của

vành đúc được đánh giá rất cao

● Với độ cứng của vành đúc, xe có thể cân

bằng và ổn định khi chạy ở tốc độ cao

● Việc vệ sinh cho vành đúc rất dễ dàng bởi

có vành đúc có ít chi tiết nhỏ, và các chi

tiết lại không bị gỉ sét

● Vành được đúc nguyên khối giúp đảm bảo

độ bền bỉ và không cần phải bảo dưỡng

thường xuyên Vì vật liệu được sử dụng để

làm loại vành này là từ kim loại hoặc hợp

kim cứng có khả năng chống gỉ sét

● Do được làm bằng vật liệu đúc nguyên khối nên vành đúc có giá bán khá cao và trọng lượng khá nặng

● Nếu lỡ xảy ra va chạm dẫn tới cong vênh, rất khó để nắn chỉnh lại loại vành đúc này,

và thường phải tốn kém để thay vành mới

● Do có đũa xe cứng và dày vì vậy vành đúc

có khả năng hấp thụ lực hạn chế

● Khả năng giảm xóc của vành đúc cũng hạn chế hơn so với vành nan hoa

34

Phương án 2: Vành nan hoa

Hình 4.10 Bánh xe đạp vành nan hoa (nguồn internet

Bảng 4.9 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án vành nan hoa

● Việc điều khiển chiếc xe sẽ nhẹ và linh

động vì có trọng lượng nhẹ hơn so với

vành đúc

● Vành nan hoa khó cong vênh khi va chạm

và rất dễ để nắn lại

● Vành nan hoa hấp thụ lực tốt nhờ sự co dãn

của nan hoa

● Ngoài ra, các đũa xe của vành nan hoa có

khả năng giảm xóc rất tốt

● Vành nan hoa có chiều rộng lớn hơn vành đúc, vì vậy độ ổn định và độ đầm sẽ thấp hơn khi chạy với tốc độ cao

● Vành nan hoa khó để làm sạch hơn vì vành

xe có quá nhiều chi tiết

● Cần phải bảo dưỡng vành nan hoa định kỳ,

do chạy một thời nan hoa sẽ có độ trùng

⇒ Phương án vành nan hoa sẽ là phương án nhóm ưu tiên lựa chọn

35

4.2.6 Lựa chọn yên

Phương án 1: Yên xe đạp

Hình 4.11 Yên xe đạp (nguồn internet)

Bảng 4.10 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án yên xe đạp

● Có thể tháo lắp rời, dễ thay đổi

● Có thể tự do tăng chỉnh chiều cao

● Chỉ đủ để một người ngồi

● Dễ trượt khỏi yên khi va chạm

● Đau mông khi đạp xe

● Lắp đặt yên không đúng thì dẫn tới đau lưng, đau gối, không thỏai mái khi di chuyển

36

Phương án 2: Yên liền

Hình 4.12 Yên liền (nguồn từ internet)

Bảng 4.11 Ưu điểm - Nhược điểm của phương án yên liền

● Thoải mái về tư thế ngồi

● Có thể ngồi tối đa 2 người

● Êm ái, chắc chắn khi ngồi

● Không thể tự do thay đổi chiều cao

● Bảo quản, kiểm tra sau lâu ngày sử dụng

⇒ Phương án Yên liền sẽ là phương án nhóm ưu tiên lựa chọn

4.2.7 Ghi đông thẳng

Đối với sự lựa chọn ghi đông, nhóm quyết định lựa chọn ngay ghi đông thẳng bởi vì đây

là loại ghi đông được sử dụng nhiều cho xe đạp địa hình và xe đạp thành phố Cấu tạo như một ống thẳng nằm ngang hơi cong nhẹ về trước giúp ghi đông thẳng đạt được sự ổn định khá tốt, phù hợp với để leo núi, xuống dốc và vượt qua các địa hình gồ ghề Người sử dụng sẽ ngồi trong tư thế hơi nghiêng về phía trước

Hình 4.13 Ghi đông thẳng (nguồn từ xe đạp twitter mantis 2.0 2021)

Ưu điểm:

● Cấu tạo đơn giản, cảm giác cầm chắc chắn và thoải mái

● Khối lượng nhẹ so với các loại ghi đông khác