Đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe Điều khiển từ xa phục vụ công tác phun thuốc diệt côn trùng (nhiệm vụ riêng thiết kế tổng thể)

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Đã nghiên cứu, thiết kế được 01 ô tô điều khiển từ xa phục vụ cho công tác diệt côn trùng với kết cấu hợp lý, đảm bảo đ

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE ĐIỀU KHIỂN

TỪ XA PHỤC VỤ CÔNG TÁC PHUN THUỐC DIỆT CÔN TRÙNG (NHIỆM VỤ RIÊNG: THIẾT KẾ TỔNG THỂ)

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Tú

Mã sinh viên: 6051040256 Chuyên ngành: Cơ khí ô tô Hệ: Chính quy Khóa: 60 Người hướng dẫn: ThS Vũ Văn Định

TP Hồ Chí Minh - 2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC HÌNH iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục tiêu đề tài 4

1.3 Phương pháp nghiên cứu 4

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4

1.5 Tổng quan về ô tô điều khiển 4

1.5.1 Giới thiệu chung 4

1.5.2 Giới thiệu về xe nghiên cứu 9

1.6 Tổng quan về mô hình phun thuốc diệt côn trùng (muỗi) 10

CHƯƠNG II THIẾT KẾ TỔNG THỂ 12

2.1 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo 12

2.1.1 Các yêu cầu đối với xe thiết kế 13

2.1.2 Hệ thống truyền lực 13

2.1.3 Gầm xe điều khiển 14

2.1.4 Nguồn năng lượng 16

2.1.5 Hệ thống phanh 20

2.1.6 Hệ thống lái 22

2.1.7 Hệ thống treo 23

2.1.8 Hệ thống truyền động 25

2.1.9 Hệ thống điều khiển 29

2.1.10 Mô hình phun thuốc 31

2.2 Mô phỏng 3D các chi tiết 34

2.2.1 Giới thiệu phầm mềm Solidworks 34

2.2.2 Vẽ các chi tiết 3D trên toàn bộ xe thiết kế 35

2.2.3 Lắp ghép các chi tiết thành 1 mô hình hoàn chỉnh 44

2.3 Xác định các thông số kích thước 45

2.4 Xác định các thông số trọng lượng 47

2.4.1 Khối lượng Động cơ Kawasaki TG18 47

2.4.2 Khối lượng của các bộ phận trên trên ô tô 48

2.4.3 Phân tích bố trí chung 50

2.4.4 Phân bố trọng lượng ô tô 50

2.4.5 Tính bền và độ võng cho tấm gầm bằng phầm mềm Solidworks 55

2.5 Thiết kế tuyến hình xe điều khiển 58

CHƯƠNG III LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT, LẮP RÁP 61

3.1 Lựa chọn quy mô và đơn vị sản xuất 61

3.1.1 Quy mô sản xuất 61

3.1.2 Lựa chọn đơn vị sản xuất 61

3.2 Quy trình công nghệ chế tạo gầm xe 62

3.3 Quy trình công nghệ chế tạo mô hình phun thuốc 63

3.4 Lập quy trình lắp ráp 65

3.4.1 Đặc điểm quy trình công nghệ lắp ráp 65

3.4.2 Lập sơ đồ lắp ráp 65

3.4.3 Mô phỏng nguyên công lắp ráp tổng thể 66

3.5 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 70

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 73

4.1 Chi phí vật tư nguyên liệu 73

4.1.1 Chi phí bộ vật tư chính 73

4.1.2 Chi phí tấm gầm 73

4.1.3 Chi phí bộ nhông, sên, dĩa 73

4.1.4 Chi phí hệ thống lái 74

4.1.5 Chi phí hệ thống phanh 74

4.1.6 Chi phí hệ thống treo 75

4.1.7 Chi phí hệ thống truyền lực 75

4.1.8 Chi phí động cơ, bình chứa nhiên liệu 76

4.1.9 Chi phí hệ thống điều khiển, pin lithium 76

4.1.10 Chi phí mô hình phun thuốc 76

4.1.11 Chi phí nhà xưởng, công lao động và vật tư phụ 77

4.2 Giá thành sản phẩm 78

4.3 Định giá sản phẩm 79

4.4 Tiềm năng lợi nhuận của mô hình 81

4.5 Khấu hao sản phẩm 82

4.6 Quy trình vận hành thực nghiệm mô hình thiết kế 82

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Biểu đồ mắc bệnh và số ca tử vong từ năm 2020 đến năm 2023 cả nước 2

Hình 1.2 Hình phun thuốc duyệt côn trùng thực tế 3

Hình 1.3 Động cơ máy cắt cỏ Mitsubishi TU43 2 kỳ 5

Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ 6

Hình 1.5 Động cơ xăng Honda GX200 6

Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ 7

Hình 1.7 Cấu hình các loại xe 8

Hình 1.8 Tổng thể xe điều khiển trên thực tế 9

Hình 1.9 Máy phun thuốc chạy bằng điện 10

Hình 1.10 Máy phun thuốc chạy bằng xăng 11

Hình 2.1 Cấu hình hệ thống truyền lực cho ô tô thiết kế 14

Hình 2.2 Khung gầm hình thang 14

Hình 2.3 Khung gầm dạng tấm 15

Hình 2.4 Hỗn hợp xăng pha nhớt 17

Hình 2.5 Nguyên lý hóa học của Fuel Cell 18

Hình 2.6 Pin Lithium trên thị trường 19

Hình 2.7 Hệ thống phanh xe đạp 20

Hình 2.8 Cơ cấu phanh xe thiết kế 21

Hình 2.9 Hệ thống phanh xe thiết kế 21

Hình 2.10 Hình mô phỏng truyền động lái xe RC 22

Hình 2.11 Hệ thống treo phụ thuộc 23

Hình 2.12 Hệ thống treo độc lập 24

Hình 2.13 Truyền động xích 25

Hình 2.14 Truyền động bánh răng 25

Hình 2.15 Trục các đăng khớp chữ thập 26

Hình 2.16 Trục các đăng khớp bi Weiss 26

Hình 2.17 Trục các đăng khớp bi Rzeppa 26

Hình 2.18 Trục các đăng khớp trụ thường dùng cho các loại xe mô hình nhỏ 27

Hình 2.19 Bộ vi sai trung tâm 28

Hình 2.20 Vi sai cầu xe 28

Hình 2.21 Tay điều khiển (Transmitter) Radiolink RC4GS 29

Hình 2.22 Bộ nhận tín hiệu (Receiver) R6FG 30

Hình 2.23 Động cơ RC (Servo RC) 30

Hình 2.24 Động cơ phun sương 24V 32

Hình 2.25 Hộp mica 32

Hình 2.26 Hình chiếu đứng 33

Hình 2.27 Hình chiếu bằng 33

Hình 2.28 Mô đun tăng áp DC XL6009 34

Hình 2.29 Giao diện tạo Fıle để vẽ 35

Hình 2.30 Sử dụng lệnh Mate để lắp ghép các chi tiết 44

Hình 2.31 Mô hình xe điều khiển hoàn thành 44

Hình 2.32 Động cơ Kawasaki TG18 47

Hình 2.33 Bản vẽ động cơ 2 kỳ Kawasaki TG18 48

Hình 2.34 Bản vẽ bố trí động cơ chính 50

Hình 2.35 Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm 51

Hình 2.36 Thông số kích thước của tấm gầm 55

Hình 2.37 Mở môi trường tính toán của phầm mềm 55

Hình 2.38 Bước thiết lập vật liệu 56

Hình 2.39 Chọn vật liệu Nhôm EN - AW 3003 56

Hình 2.40 Thiết lập ngàm cho tầm gầm 56

Hình 2.41 Lực phân bố trên tấm gầm 57

Hình 2.42 Xuất kết quả ứng xuất lớn nhất của tấm gầm 57

Hình 2.43 Xuất kết quả độ võng lớn nhất của tấm gầm 58

Hình 2.44 Hình chiếu nghiêng 135 độ 58

Hình 2.45 Hình chiếu đứng 59

Hình 2.46 Hình chiều bằng 59

Hình 2.47 Hình chiếu cạnh 60

Hình 3.1 Phòng thí nghiệm mô hình cơ khí 61

Hình 3.2 Sơ đồ lắp ráp 65

Hình 3.3 Quy trình công nghệ kiểm tra chất lượng xe 71

Hình 3.4 Xe thực tế sau khi lắp ráp từ phía trước 71

Hình 3.5 Xe thực tế sau khi lắp ráp từ bên trái 72

Hình 3.6 Xe thực tế sau khi lắp ráp từ phía sau 72

Hình 3.7 Xe thực tế sau khi lắp ráp từ bên hông 72

Hình 4.1 Biểu đồ dự toán lợi nhuận ròng mô hình phun thuốc diệt muỗi 81

Hình 4.2 Quá trình thực nghiệm phun thuốc 82

Hình 4.3 Kết quả đạt thu được tại 1 phòng học 83

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 So sánh 2 loại máy phun thuốc 11

Bảng 2.1 Các loại nhớt thông dụng 17

Bảng 2.2 Các loại xăng chuyên dùng 18

Bảng 2.3 Thông số kích thước trục các đăng 27

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của Động cơ Servo RC (Servo RC) 31

Bảng 2.5 Thông số kĩ thuật động cơ phun sương 24V 32

Bảng 2.6 Chi tiết trên xe thiết kế 35

Bảng 2.7 Kích thước của bộ phận trên xe điều khiển 45

Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật của động cơ 2 kỳ Kawasaki TG18 48

Bảng 2.9 Thông số khối lượng khi ô tô chưa tải 49

Bảng 2.10 Thông số khối lượng ô tô đầy tải 49

Bảng 2.11 Thông số xác định tọa độ trọng tâm ô tô khi không chịu tải 53

Bảng 2.12 Thông số xác định tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy chịu tải 54

Bảng 2.13 Kết quả tính toán trọng tâm mô hình 54

Bảng 2.14 Thông số cơ bản của xe 60

Bảng 3.1 Quy trình công nghệ chế tạo tấm gầm xe 62

Bảng 3.2 Quy trình công nghệ chế tạo mô hình phun thuốc 63

Bảng 3.3 Mô phỏng nguyên công lắp ráp tổng thể 66

Bảng 4.1 Chi phí bộ vật tư chính 73

Bảng 4.2 Chi phí tấm gầm 73

Bảng 4.3 Chi phí bộ nhông sên, dĩa 73

Bảng 4.4 Chi phí hệ thống lái 74

Bảng 4.5 Chi phí hệ thống phanh 74

Bảng 4.6 Chi phí hệ thống treo 75

Bảng 4.7 Chi phí hệ thống truyền lực 75

Bảng 4.8 Chi phí động cơ, bình chứa nhiên liệu 76

Bảng 4.9 Chi phí hệ thống điều khiển, pin lithium 76

Bảng 4.10 Chi phí mô hình phun thuốc 76

Bảng 4.11 Chi phí nhà xưởng, công lao động và vật tư phụ 77

Bảng 4.12 Bảng báo giá 78

Bảng 4.13 Bảng dự toán lợi nhuận ròng mô hình phun thuốc diệt muỗi 81

Bảng 4.14 Tỷ lệ giá trị còn lại sau thời gian sử dụng xe 82

Bảng 4.15 Kết quả thực nghiệm 83

MỞ ĐẦU

Với mục đích là áp dụng những kiến thức đã học trên lớp để có thể thiết kế, lắpráp ra được một sản phẩm có thể đáp ứng được khả năng sáng tạo của chúng em vàđặc biệt là tạo ra một sân chơi bổ ích, mang tính học thuật, khích lệ tinh thần ham họchỏi, yêu thích nghiên cứu khoa học cho các bạn sinh viên trong trường Vì mục tiêu

trên, em được ThS Vũ Văn Định hướng dẫn đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe điều khiển từ xa phục vụ công tác phun thuốc diệt côn trùng - Nhiệm vụ riêng: Thiết kế tổng thể” Đây là một đề tài vừa có thể nghiên cứu lí thuyết vừa có thể kiểm

nghiệm lí thuyết nghiên cứu bằng ứng dụng thực tế nên rất thiết thực đối với sinh viên

Các nội dung mà nhóm thực hiện gồm:

- Nghiên cứu thiết kế xe sử dụng động cơ 2 kỳ

- Thiết kế và mô phỏng bằng phầm mềm 3D

- Nghiên cứu thiết kế bộ phun thuốc diệt côn trùng

- Nghiên cứu lập trình hệ thống điều khiển của xe bằng Arduino

- Nghiên cứu lập quy trình công nghệ chế tạo

- Tạo ra được mô hình hoàn chỉnh

Mặc dù đã hết sức cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn, thiếu kinhnghiệm thực tế, đồ án thiết kế này chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Vũ Văn Định cùng các thầy cô trong Bộmôn Cơ khí Ô tô bằng thiện chí và nhiệt tình nghề nghiệp đã chỉ bảo và hướng dẫn emtrong thời gian thiết kế đề tài Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 12 năm 2023

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Tú

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lý do chọn đề tài

Nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm, rất thuận lợi cho các loài côn trùng phát triển

và đa dạng về chủng loại Khi gặp điều kiện thuận lợi, muỗi có thể bùng phát về sốlượng và tạo thành dịch gây hại cho mùa màng và bệnh sốt xuất huyết cho con người.Đặc biệt tại Ký túc xá và giảng đường hiện nay rất nhiều muỗi và có những côn trùnggây hại khác, làm ảnh hưởng lớn đến sức khỏe đời sống của sinh viên và cán bộ côngnhân viên đang học tập và làm việc tại Trường Đại học Giao thông Vận tải phân hiệutại TP Hồ Chí Minh nói riêng và các trường học trên địa bàn TP Hồ Chí Minh nóichung

Muỗi vằn là vật trung gian truyền bệnh gây ra bệnh sốt suất huyết làm ảnhhưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người Sốt xuất huyết là một trong nhữngbệnh truyền nhiễm nguy hiểm nên Tổ chức Y tế Thế giới WHO đã đưa ra cảnh báo vớicác nước phải luôn đề cao cảnh giác, đặc biệt là các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đớinhư Việt Nam

Hình 1.1 Biểu đồ mắc bệnh và số ca tử vong từ năm 2020 đến năm

2023 cả nước

Theo Bộ Y tế cho biết từ tháng 8 năm 2023 bệnh sốt xuất huyết đang có xuhướng tăng cao đặc biệt ở Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội Theo báo cáo của cácđịa phương, tích lũy từ đầu năm đến 25/8 cả nước ghi nhận 66.386 ca mắc sốt xuấthuyết, trong đó có 14 bệnh nhân tử vong cao nhất là Thành phố Hồ Chí Minh (8.628

ca mắc)

Để khống chế và kiểm soát thì có rất nhiều biện pháp như biện pháp vật lý (vợtmuỗi, bẫy đèn, bẫy mồi bả…), biện pháp sinh học, biện pháp hóa học Biện pháp phun

thuốc diệt diệt côn trung là biện pháp hiệu quả nhất Trong một thời gian ngắn có thểtiêu diệt côn trùng trên diện tích lớn Khi mật độ côn trùng cao chúng ta thường vẫnphải sử dụng biện pháp hóa học để khống chế số lượng côn trùng phát triển Nhữngloài côn trùng cũng có thể áp dụng biện pháp phun để tiêu diệt như : Muỗi, ruồi nhà,ruồi cánh cứng, ruồi giấm; gián nhà, gián đất, gián đức; kiến các loại; nhện các loại; bọchét, bọ chó, bọ mèo; rận, rệp; ong, bướm; côn trùng quấy nhiễu khác.

Hình 1.2 Hình phun thuốc diệt côn trùng thực tế

Phương pháp phun thuốc giúp diệt tận gốc nguyên nhân truyền bệnh sốt xuấthuyết, các sản phẩm diệt côn trùng hiện nay gồm ba nhóm: nhóm có gốc clo hữu cơ,nhóm có gốc phốt pho hữu cơ và nhóm có gốc Pyrethrine Thuốc phun diệt muỗi hiệnnay được Bộ Y tế sử dụng là nhóm Pyrethrine thuốc thuộc thế hệ mới nhất tuy nhiênnếu sử dụng thuốc với hàm lượng vượt quá mức cho phép có thể gây ảnh hưởng đểncon người Cụ thể các thuốc nhóm gốc Pyrethroids nói chung có thể gây ngộ độc cấptính nếu con người hít vào một lượng thuốc lớn (từ 30ml trở lên) trong thời gian dài.Thuốc sẽ kích thích phế quản tiết dịch gây co thắt cơ trơn, ức chế thần kinh trung ương

và giảm tri giác, gây đỏ, ngứa, tụt huyết áp

Theo thống kê người phun thuốc trong thời gian dài thường bị các biểu hiệnnhư: đỏ mắt, buồn nôn, ho, sổ mũi, mẫn ngứa, về lâu dài sẽ ảnh hưởng nghiêm trọngđến sức khỏe Vậy nên nhóm đã nghiên cứu thiết kế , chế tạo ra mô hình xe điều khiển

để thay thế người trong công việc phun thuốc diệt muỗi

Nhằm bảo vệ sức khỏe con người tránh xa những hóa chất độc hại từ thuốc diệtcôn trùng, thế nên nhóm chúng em mới nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra mô hình phunthuốc diệt muỗi mini trên xe điều khiển RC tỉ lệ 1/8

Và đó cũng chính là lý do nhóm em chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo

xe điều khiển từ xa phục vụ công tác phun thuốc diệt côn trùng” nhằm củng cố,

trau dồi thêm kiến thức về ô tô và bảo vệ sức khỏe con người thông qua mô hình xeđiều khiển

1.2 Mục tiêu đề tài

1.2.1 Mục tiêu chung

- Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe điều khiển từ xa phục vụ công tác phun thuốc diệt côn trùng” là một đề tài nhằm mục đích phục vụ công tác phun

thuốc diệt côn trùng của nhà trường và khảo sát thiết kế ô tô chạy hoàn toàn bằng động

cơ máy cắt cỏ, giá thành vừa phải, có hiệu suất cao Nhằm bảo vệ sức khỏe con ngườitránh xa những hóa chất độc hại từ thuốc diệt côn trùng và được vận dụng kiến thức lýthuyết đã học vào mô hình thực tế

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động mô hình phun thuốc diệt côn trùng

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động xe mô hình điều khiển điện tử

- Mô phỏng bằng phầm mềm 3D

- Thực hành tìm tài liệu, nghiên cứu trên mô hình thật

- Thực hiện thi công, lắp ráp mô hình thực tế từ những kết quả tính toán

1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp nghiên cứu mô phỏng

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Phương pháp phân tích và tổng hợp

- Sử dụng các nguồn tài liệu trên internet và tìm hiểu về lý thuyết phương pháp

- Tham khảo các tài liệu liên quan

- Hướng dẫn trực tiếp từ thầy, cô

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

Ý nghĩa khoa học: Đã nghiên cứu, thiết kế được 01 ô tô điều khiển từ xa phục

vụ cho công tác diệt côn trùng với kết cấu hợp lý, đảm bảo động lực học, các tính năngkhai thác của ô tô, đồng thời xe được trang bị động cơ 2 kỳ kết cấu nhỏ gọn và đơngiản hơn so với động cơ 4 kỳ

Ý nghĩa thực tiễn: Chế tạo được sản phẩm là 01 ô tô điều khiển từ xa phục vụ

cho công tác diệt côn trùng có giá thành là 14.662.500 VNĐ, đã được thử nghiệm trênthực tế, thu hút được sự quan tâm của các bạn sinh viên, nhà trường và xã hội Góp

phần hỗ trợ nhà trường trong công tác diệt côn trùng và bảo vệ sức khỏe của toàn bộsinh viên và cán bộ công nhân viên của nhà trường.

1.5 Tổng quan về ô tô điều khiển

1.5.1 Giới thiệu chung

a Về phần động cơ

Hiện nay, có nhiều loại động cơ xe điều khiển từ xa được sử dụng trong các môhình xe RC (Remote Control) hoặc trong ngành công nghiệp tự động hóa Dưới đây làmột vài ví dụ về các loại động cơ thường được sử dụng:

- Động cơ điện: Đây là loại động cơ phổ biến trong xe điều khiển từ xa Nó sửdụng điện năng để tạo ra động lực và điều khiển chuyển động của xe Có các loại động

cơ điện khác nhau như Động cơ không chổi than (Brushless) và Động cơ có chổi than(Brushed) với hiệu suất và tuổi thọ khác nhau

- Động cơ xăng: Động cơ xăng sử dụng xăng làm nhiên liệu Loại này thườngđược sử dụng trong các mô hình xe điều khiển từ xa lớn hơn như xe tăng RC hoặc xeđua Off-road 1/5

- Động cơ 2 kỳ (hay còn được gọi là động cơ hai thì) là một loại động cơ đốttrong được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng, bao gồm xe máy, máy phát điện

và máy kéo các máy cắt cỏ, máy phun thuốc, trong lĩnh vực nông nghiệp

- Động cơ 2 kỳ hoạt động trong hai chu kỳ khác nhau: chu kỳ nạp và chu kỳlàm việc Trong chu kỳ nạp, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hút vào xi lanhthông qua van nạp Sau đó, xi lanh nén hỗn hợp này và phun nhiên liệu vào trongbuồng cháy

Trong chu kỳ làm việc, lúc này xảy ra hai sự kiện chính: đốt cháy và xả khí thải.Khi nhiên liệu được phun vào buồng cháy, nó được châm chứng bằng một ngọn lửahoặc một điện cực Việc châm chứng này gây ra sự phóng nổ của hỗn hợp nhiên liệu-không khí bên trong buồng cháy, tạo ra áp suất và sức đẩy Khi công xuất cao đạtđược, van xả mở để xả khí thải ra khỏi xi lanh, chuẩn bị cho vòng lặp tiếp theo

Hình 1.3 Động cơ máy cắt cỏ Mitsubishi TU43 2 kỳ

Nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ:

Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ

Trong chu kỳ làm việc, lúc này xảy ra hai sự kiện chính: đốt cháy và xả khí thải.Khi nhiên liệu được phun vào buồng cháy, nó được châm chứng bằng một ngọn lửahoặc một điện cực Việc châm chứng này gây ra sự phóng nổ của hỗn hợp nhiên liệu-không khí bên trong buồng cháy, tạo ra áp suất và sức đẩy Khi công xuất cao đạtđược, van xả mở để xả khí thải ra khỏi xi lanh, chuẩn bị cho vòng lặp tiếp theo

 Động cơ 4 kỳ: là một loại động cơ đốt trong thường được sử dụng trong các

phương tiện giao thông như ôtô, xe máy, và máy cắt cỏ Động cơ này hoạt động qua 4giai đoạn: hút, nén, đốt và xả Trong quá trình hút, hỗn hợp nhiên liệu và khí xả đượchút vào xi lanh Sau đó, trong giai đoạn nén, hỗn hợp này được nén để tạo ra áp suấtcao

Hình 1.5 Động cơ xăng Honda GX200 Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ:

Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ

 Kỳ hút (Hút): Trong kỳ này, piston (pít-tông) trong xi-lanh của động cơ dichuyển từ vị trí trên cùng xuống dưới cùng Lúc này, van hút mở ra và van xả đóng lại.Anten hút xả ra ngoài và không gian trong xi-lanh được mở rộng Quá trình này tạo ápsuất không khí thấp trong xi-lanh, kéo theo hỗn hợp nhiên liệu và không khí vào xi-lanh thông qua van hút

 Kỳ nén (Nén): Khi piston di chuyển từ vị trí dưới cùng lên trên cùng, van hút

và van xả đóng lại Khoảng không gian trong xi-lanh được nén lại, tạo ra áp suấtkhông khí cao Trong quá trình này, nhiên liệu được nén và pha loãng trong không khí

 Kỳ đốt (Đốt): Khi piston đạt đến vị trí trên cùng của nó, một ngọn lửa/điện tiađược tạo ra bởi hệ thống phun xăng hoặc bugi để cháy hỗn hợp nhiên liệu và khôngkhí Quá trình cháy này tạo ra nhiệt và áp lực, đẩy piston đi xuống.

 Kỳ xả (Xả): Khi piston di chuyển từ vị trí dưới cùng lên trên cùng, van xả mở

ra và van hút đóng lại Áp suất tạo ra từ quá trình cháy đẩy hỗn hợp khí nóng ra khỏixi-lanh và đi ra ngoài thông qua van xả Quá trình này loại bỏ sản phẩm cháy và chuẩn

bị cho kỳ hút tiếp theo

Sau kỳ xả, chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ bắt đầu lại từ kỳ hút để tạo ramột chu trình liên tục của quá trình công tác Động cơ 4 kỳ được sử dụng rộng rãitrong các ứng dụng dân dụng và công nghiệp, từ ô tô và xe máy đến máy phát điện vàcác công nghiệp khác

Động cơ xe 2 thì có một số ưu điểm sau:

 Động cơ nhẹ và đơn giản: Động cơ xe 2 thì được thiết kế đơn giản hơn so vớiđộng cơ 4 thì, giúp giảm trọng lượng của xe Điều này có thể mang lại hiệu suất caohơn và giảm thiểu động cơ chiếm diện tích trong khoang động cơ

 Tỷ lệ công suất - tiêu thụ nhiên liệu tốt: Với cấu trúc đơn giản, động cơ xe 2thì có tốc độ và công suất đáp ứng nhanh hơn so với động cơ 4 thì Điều này có thểđem lại hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu tốt hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi tốc

độ cao, chẳng hạn như đua xe hay xe mô tô phân khối lớn

 Dễ bảo trì: Với số lượng bộ phận ít hơn so với động cơ 4 thì, động cơ xe 2 thìthường dễ bảo trì hơn Việc bảo dưỡng đơn giản và thành phần ít cũng có thể làm giảmchi phí sửa chữa và bảo trì đối với người sử dụng

Động cơ xe 2 thì vẫn được sử dụng phổ biến vào mục đích giải trí và đua xe dotính đơn giản và khả năng cung cấp công suất tốt trong khoảng thời gian ngắn

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng động cơ xe 2 thì cũng có nhược điểm, bao gồmtiêu thụ dầu nhớt cao, tiếng ồn và khí thải gây ô nhiễm môi trường

b Về cấu hình của ô tô

Hiện nay có nhiều kiểu bố trí cấu hình của động cơ và hộp số trên xe tùy thuộcvào từng hãng sản suất và công nghệ họ áp dụng, dưới đây là một số kiểu phổ biếnhiện nay:

Hình 1.7 Cấu hình các loại xe

ĐC: động cơ; HS: hộp số; VS: truyền lực chính và vi sai; HSP: hộp số phụCấu hình A: Hệ dẫn động cầu trước (FWD): Trục truyền động được đặt ở cầutrước, sức mạnh từ động cơ thông qua hộp số sẽ giúp 2 bánh trước quay và kéo theo bánhsau, cho phép chiếc xe tiến về phía trước Việc sử dụng dẫn động cầu trước là phương ánđơn giản nhất, tối ưu chí phí và cấu tạo đơn giản Các loại xe sử dụng hệ dẫn động cầutrước phổ biến như: Toyota Vios, Mitsubishi Xpander, Honda City,

Cấu hình B: Hệ dẫn động 4 bánh bán thời gian (4WD): có thể chuyển đổi từ dẫnđộng 1 cầu (dùng 2 bánh trước/sau) sang 2 cầu (dùng cả 4 bánh) bằng việc gài cầu (sửdụng cần số phụ) Công suất của động cơ được truyền từ hộp số sang hộp truyền độnghoặc hộp số phụ Bộ phận trung gian có nhiệm vụ phân phối lực kéo từ cầu trước vàsau miễn là mô men xoắn đến bánh xe đạt mức tối đa Các loại xe sử dụng hệ dẫn động

4 bánh bán thời gian phổ biến như: Mitsubishi Pajero Sport, Ford Everest, FordRanger,

Cấu hình C: Hệ dẫn động cầu sau (RWD): Momen từ phần động cơ sẽ đượctruyền qua hộp số được đặt dọc theo xe truyền đến bộ vi sai đặt ở cầu sau thông qua mộttrục các-đăng. Nhờ sự phân bố trọng lượng cân bằng giữa trục trước và sau mà các dòng

xe có hệ dẫn động cầu sau bám đường tốt hơn so với cầu trước, khả năng tăng tốc cũng

cao hơn. Các loại xe sử dụng hệ dẫn động cầu sau phổ biến như: Vinfast Lux A, MercedesBenz C300,

Cấu hình D: Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD): sức mạnh từ động cơ đượctruyền đến hộp số, bộ vi sai và đến toàn bộ 4 bánh xe ở mọi thời điểm Xe sẽ tự động phânphối lực một cách tối ưu rồi tự truyền dẫn lực tới 4 bánh một cách linh hoạt bằng cách ứngdụng công nghệ, điện tử và thuật toán Các loại xe sử dụng hệ dẫn động 4 bánh toàn thờigian phổ biến như: Mazda CX5, Subaru Forester, Honda Accord,

1.5.2 Giới thiệu về xe nghiên cứu

Xe điều khiển là một chiếc xe nhỏ với bốn bánh và động cơ, bên cạnh đó nóđược điều khiển bằng tay cầm điều khiển từ xa RC4GSV3 Xe điều khiển được trang

bị bộ vi sai trước và sau nên chuyển hướng êm ái không bị lệch làn Bên cạnh đó xeđược trang bị một thiết bị phun thuốc diệt côn trùng

Xe điều khiển là một mẫu xe với thiết kế đơn giản thuần cơ khí, xe có các motorđiện để điều khiển hệ thống lái, phanh và bướm ga

Hình 1.8 Tổng thể xe điều khiển trên thực tế

Ô tô điều khiển sử dụng một động cơ máy cắt cỏ 2 thì cho lực kéo, nhiên liệucung cấp cho động cơ máy cắt cỏ là hỗn hợp xăng pha nhớt theo tỉ lệ nhớt/xăng: 1/50

Kết cấu cơ khí:

- Truyền động: sử dụng truyền động xích nối giữa động cơ và trục các đăng, dẫnđộng hai cầu toàn thời gian (AWD) và sử dụng bộ vi sai

- Hệ thống treo sử dụng hệ thống treo độc lập 2 đòn ngang

- Hệ thống phanh sử dụng hệ thống phanh đĩa gắn trực tiếp trên trục các đăng và

sử dụng motor điện tử để điều khiển dẫn động phanh

- Hệ thống lái dựa trên cơ cấu lái: “trục vít - cung răng đặt giữa” và sử dụngmotor điện tử để điều khiển dẫn động lái

- Xe thiết kế sử dụng động cơ hai thì và sử dụng motor điện tử để điều khiển

họng ga của động cơ

1.6 Tổng quan về mô hình phun thuốc diệt côn trùng (muỗi)

Giới thiệu chung

Máy phun thuốc muỗi là dòng máy phun thuốc sâu được cải tiến để giúp ngườidùng sử dụng để diệt muỗi Dòng máy này kết hợp với hóa chất diệt muỗi để phun radạng làn sương nhỏ nhằm đuổi muỗi, diệt trừ mầm bệnh gây hại Máy không chỉ sửdụng để đuổi muỗi thông thường mà được bà con nông dân sử dụng để phun thuốc chocây trồng, phun thuốc trừ sâu đem lại hiệu quả kinh tế cao

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy phun thuốc muỗi, tuy nhiên về cơbản có 2 loại là máy phun thuốc diệt muỗi chạy điện và chạy xăng

Máy phun thuốc muỗi chạy điện:

Hình 1.9 Máy phun thuốc chạy bằng điện

Máy phun thuốc muỗi chạy điện sử dụng nguồn điện ắc quy lắp đặt bên trongmáy và có bộ sạc đi kèm khi máy hết điện Dòng máy này có thể hoạt động liên tục từ

6 - 8 tiếng Đây là khoảng thời gian phù hợp để bạn có thể nghỉ ngơi và sạc lại ắc quy

Dòng máy này được khách hàng lựa chọn như có nhiều ưu điểm nổi bật như:kích thước nhỏ gọn, khả năng phun xa và rộng, lượng hóa chất khá đồng đều, mức giárẻ

Ngoài ra, trọng lượng của máy khá nhẹ do được làm từ nhựa cứng Vận hành và

sử dụng máy, bạn sẽ thoải mái, không gây đau lưng

Tuy có nhiều ưu điểm nhưng máy phun thuốc muỗi sử dụng điện không tránhkhỏi một một số nhược điểm như: thời gian sử dụng ngắn, độ bền không cao Haydòng máy này sẽ không phù hợp để phun thuốc diệt muỗi ở các khu vực rộng lớn vàcần hoạt động liên tục

Máy phun thuốc muỗi chạy xăng:

Máy phun thuốc chạy xăng có nhiều cải tiến hơn so với dòng máy chạy điện.Máy sử dụng động cơ 2 thì hoặc động cơ 4 thì đem lại hiệu quả phun thuốc liên tục,không bị ngắt quãng Nhờ đó, năng suất phun thuốc của máy luôn đạt hiệu quả cao

Hình 1.10 Máy phun thuốc chạy bằng xăng

Ngoài chức năng phun thuốc diệt muỗi thông thường Máy phun thuốc chạyxăng còn có thể phun được nhiều dạng khác nhau như: dạng hạt, dạng bột, dạng tia…Bạn có thể sử dụng dòng máy này để chăm sóc cho cây nông nghiệp hay phun thuốckhử trùng rất hiệu quả

Bảng 1.1 So sánh 2 loại máy phun thuốc Yếu tố so sánh Máy phun điện Máy phun xăng

Diện Tích Phủ Phù hợp diện tích vừa và nhỏ Phù hợp diện tích lớn.Công Suất Có nhiều loại khác nhau Có nhiều loại khác nhau.Tiện ích Dễ sử dụng nhưng giới hạn pin Khá khó sử dụng.Tác Động Môi

Để thiết kế mô hình phun thuốc muỗi mini gắn lên mô hình xe điều khiển, cầnphải dựa trên những yếu tố như: kích thước, yêu cầu vận hành, tiện tích, an toàn Dựavào những yêu tố đã nêu, nhóm chúng em đã lựa chọn mô hình phun thuốc mini chạybằng điện

CHƯƠNG II THIẾT KẾ TỔNG THỂ 2.1 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo

Để chọn đúng phương án thiết kế, chế tạo phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹthuật, giảm giá thành chế tạo xe, nâng cao tính ổn định và an toàn cho xe, đề tài sẽtrình bày 02 phương án thiết kế, chế tạo cho xe điều khiển từ xa chạy bằng động cơ 2thì với xe có 2 cầu chủ động

a) Phương án thiết kế, chế tạo sử dụng toàn bộ linh kiện phụ kiện tương đương có sẵn

Với phương án này, nhóm nghiên cứu chỉ cần tính toán những thông số cần thiếtcủa xe và sau đó chọn những linh kiện có sẵn tương đương trên thị trường, kiểmnghiệm lại để lắp đặt Việc tính toán này sẽ đơn giản Phương án này có những ưuđiểm nhược điểm như sau:

Ưu điểm:

+ Chi phí chế tạo thấp

+ Điều kiện kỹ thuật được đảm bảo, dễ thực hiện

+ Việc tìm kiếm lắp ráp linh kiện dễ hơn

+ Vấn đề bảo dưỡng sửa chữa cũng dễ dàng

Nhược điểm:

+ Do hệ thống và linh kiện là chọn nên không đồng bộ, không tối ưu hóa đượccác chức năng của xe

+ Không có nhiều lựa chọn bố trí kỹ thuật trên xe, cũng như sự tiện nghi

+ Thời gian sử dụng thấp do các chi tiết không đồng bộ

+ Chưa thể hiện được tính sáng tạo về mặt thiết kế

b) Phương án thiết kế, chế tạo mới một số chi tiết, tổng thành, hệ thống và lựa chọn các linh phụ kiện tương đương có sẵn

Với phương án này, nhóm nghiên cứu thiết kế lại khung gầm của xe, hệ thốngdẫn động, hệ thống cung cấp nhiên liệu và các hệ thống khác như phanh, treo, lái theocác quy định an toàn khi lưu thông trên đường đua Chọn các linh phụ kiện có sẵn theocác thông số tính toán, kiểm nghiệm lại sau đó lắp ráp hoàn chỉnh Các hệ thống dẫnđộng, khung gầm, lái, phanh, treo có thể mua các linh kiện đã qua sử dụng với điềukiện phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và chỉnh sửa theo các kích thước của bản vẽtheo thiết kế

Ưu điểm:

+ Đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật

+ Giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành xe

+ Thời gian để hoàn thành kịp tiến độ được rút ngắn

+ Giá thành sẽ ít hơn so với đóng mới

+ Có thể có nhiều phương án bố trí thích hợp.

Nhược điểm:

+ Các hệ thống hoạt động với hiệu suất chưa cao và còn phát sinh tiếng ồn

Kết luận: Dựa vào những phân tích ở trên, thấy rằng phương án 2 thể hiện tính

hợp lý và khả thi cao Vậy phương án 2 được lựa chọn để chế tạo mô hình ô tô

2.1.1 Các yêu cầu đối với xe thiết kế

Đảm bảo yêu cầu cơ bản đối với ô tô: khả năng mang tải, khả năng gia tốc, giảmtốc, dừng, khởi động dễ dàng, khả năng quay vòng, khả năng vượt dốc (trong 1 giớihạn nào đó), độ ổn định

Thuận lợi cho bố trí hệ thống truyền lực, sàn xe thoáng, trọng lượng kết cấunhỏ

Thiết kế ô tô phải mang tính thực tiễn, tiện nghi, thẩm mỹ,

Ngoài ra, cần phải đảm bảo công tác bảo trì dễ dàng, điều khiển dễ dàng và đảmbảo tính kinh tế cao

2.1.2 Hệ thống truyền lực

a) Các yêu cầu cơ bản của hệ thống truyền lực cho xe thiết kế

- Có kích thước nhỏ gọn để dễ dàng bố trí lên xe

- Sức kéo của hệ thống truyền có khả năng tải được khối lượng khoảng 8,5 kg

b) Hệ thống truyền lực trên xe thiết kế:

Từ những phương án đã phân tích ở mục 1.5.1 ta thấy mỗi phương án đều cónhững ưu nhược điểm riêng và tùy thuộc vào mục đích cũng như ý đồ của người thiết

kế sẽ lựa chọn các phương án thích hợp Với ý tưởng của nhóm là thiết kế một chiếc

xe ô tô điều khiển từ xa phục vụ cho công tác diệt côn trùng chạy trên nhiều loại địahình, để đáp ứng được mặt thực tiễn của đề tài và điều kiện trong Trường học có thểchế tạo được, đảm bảo về mặt giá thành của sản phẩm nên nhóm thiết kế quyết địnhlựa chọn phương án tương tự phương án (d) nhưng vì thuộc loại xe đi địa hình nên xeđược trang bị vi sai cả cầu trước và cầu sau để dễ dàng đi trên nhiều địa hình khácnhau Có thể phương án dẫn động của nhóm chọn lựa chưa phải là tối ưu nhất về mặt

kỹ thuật nhưng như ta đã biết thiết kế ô tô là một quá trình biết vận dụng những cái đã

có để cải tiến dần về mặt kỹ thuật cũng như tính năng kinh tế

Hình 2.1 Cấu hình hệ thống truyền lực cho ô tô thiết kế

Động cơ 2 thì cung cấp mô men cho hệ thống truyền động

Vi sai trung tâm thì phân bố mô men đều cho cầu trước và cầu sau

Vi sai cầu trước (sau) thì tính toán và phân bố mô men cho các bán trục để làmdẫn động bánh xe

- Nguyên lý truyền động xe điều khiển:

Động cơ 2 thì → Vi sai trung tâm → Trục các đăng → Vi sai → Bán trục → Bánh xe

Mô men từ trục sơ cấp của động cơ truyền đến cụm vi sai trung tâm qua bộtruyền xích, cụm vi sai trung tâm sẽ chia đều mô men đến trục các đăng cầu trước(sau) và mô men từ trục các đăng đi tới bộ vi sai cầu trước (sau), lúc này bộ vi sai sẽtính toán và phân bổ mô men cho bán trục trái, phải làm quay bánh xe

2.1.3 Gầm xe điều khiển

a Khung gầm hình thang

Hình 2.2 Khung gầm hình thang

Khung gầm hình thang là loại khung gầm ra đời sớm Nhìn bề ngoài, trông nóchẳng khác nào một chiếc thang với hai thanh nằm dọc nối với nhau bằng các thanhngang hoặc giằng chéo vào hai bên Các thanh dọc là thành phần chịu lực chính.Chúng có khả năng chịu tải và các lực tác động theo chiều dọc xuất hiện khi tăng tốchoặc phanh Các thanh ngang hay giằng chéo vào hai bên có tác dụng chống đỡ các lựctác dụng bên đồng thời tăng khả năng chịu xoắn của khung

Ưu điểm: cấu trúc đơn giản, giá thành rẻ, dễ chế tạo và lắp ráp bằng tay

Nhược điểm:

 Có cấu trúc 2 chiều nên độ cứng xoắn thấp hơn so với các loại khung gầmkhác, trọng lượng khá lớn, đặc biệt là khi chịu tác động của trọng tải đứng hoặc xócnảy lên

 Thấp tính linh hoạt: So với các loại khung gầm khác, khung hình thang cótính linh hoạt thấp hơn Điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng vận hành trên các địahình khó khăn hoặc cung cấp sự thoải mái khi lái xe

 Khả năng hấp thụ va đập hạn chế: Vì khung gầm hình thang không có cấutrúc phức tạp và các điểm gia cố chống va đập đặc biệt, khả năng hấp thụ va đập của

nó có thể bị hạn chế so với các loại khung gầm khác

 Không tạo sự thông thoáng: Các thanh dọc và ngang trong khung gầm hìnhthang tạo ra một cấu trúc không thông thoáng, điều này có thể giới hạn không gian chocác bộ phận khác như động cơ, hệ thống lái hoặc hệ thống treo

b Khung gầm dạng tấm

Hình 2.3 Khung gầm dạng tấm

Khung gầm dạng tấm rất đơn giản: Tấm gầm sử dụng loại nhôm tấm mácA3003, là vật liệu có độ bền cao, dẫn nhiệt tốt và khả năng chịu lực tốt Tấm gầmthường được cắt theo đúng kích thước và hình dạng của động cơ và các bộ phận quantrọng khác trên xe để bảo vệ các bộ phận an toàn tránh va chạm

Ưu điểm:

 Dễ định hình: Khung gầm dạng tấm có thể được thiết kế và cắt thành các tấmphẳng, dễ dàng định hình theo yêu cầu của phương tiện cần sử dụng Điều này tạo ratính linh hoạt cao trong việc tạo ra các khung gầm đa dạng về kích thước và hình dạng.

 Tăng tính cứng vững: Sự kết hợp và gắn kết nhiều tấm kim loại trong khunggầm dạng tấm giúp tăng độ cứng và vững chắc của khung Điều này có thể cải thiệntính ổn định và độ bền của phương tiện

 Thích ứng tốt với tải trọng: Với cấu trúc dạng tấm, khung gầm có khả năngchịu tải trọng tốt, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao và khả năng chịu

va đập

 Có độ cứng xoắn cao, giảm độ rung ồn khi di chuyển

Nhược điểm của khung gầm dạng tấm:

 Khó gia công và lắp ráp: So với khung gầm hình thang đơn giản, khung gầmdạng tấm có cấu trúc phức tạp hơn, yêu cầu kỹ thuật gia công và lắp ráp chính xác đểđảm bảo tính chính xác và hiệu quả

 Giới hạn trong không gian: Khung gầm dạng tấm có thể chiếm một khônggian lớn, đặc biệt là khi sử dụng trong các phương tiện có yêu cầu về không gian hẹphoặc sự thông thoáng

 Trọng lượng nặng do sử dụng tấm kim loại nguyên khối, gây tiếng ồn lớp khi

va chạm, yêu cầu tính chính xác gia công cao, tấm gầm kim loại thường không mềmdẻo và bền vững như các vật liệu khác như nhựa hoặc composite

Kết luận: Xét điều kiện hoạt động của mô hình xe điều khiển từ xa phục vụ cho

công tác diệt côn trùng tự chế là chạy trên nhiều loại địa hình như mặt đường phẳnghay mặt đường gồ ghề và độ dốc tầm trung với vận tốc là 35km/h nên việc các tảitrọng và ứng suất tác động lên khung xe hơi nhiều, chủ yếu là tải trọng của động cơ,

mô hình phun thuốc và các ảnh hưởng từ lực li tâm khi quay vòng hoặc lực quán tínhkhi phanh, nhằm hạn chế xe chịu tác động của trọng tải đứng hoặc xóc nảy lên cũngnhư dựa trên những trang thiết bị để chế tạo nên nhóm lựa chọn kết cấu khung gầmdạng tấm

2.1.4 Nguồn năng lượng

a Nguồn năng lượng dành cho động cơ

- Vì động cơ xe thiết kế sử dụng là động cơ 2 thì nên nhiên liệu sử dụng chính làhỗn hợp xăng pha nhớt Để hỗn hợp đáp ứng yêu cầu yêu cầu hoạt động của động cơ,người sử dụng cần pha đúng theo tỉ lệ và đúng loại dầu 2 thì chuyên dụng để kéo dàithời gian sử dụng của động cơ cũng như tránh những tình trạng hư hỏng động cơ do sửdụng nhiên liệu không đúng như bó bạc, cháy piston, xước nòng…

- Đối với động cơ 2 thì trong động cơ được bôi trơn bằng hỗn hợp xăng phanhớt Khi hỗn hợp xăng - nhớt - không khí đi vào các-te thì một phần dầu nhớt sẽ tách

ra bôi trơn trục khuỷu và bạc dên; phần hỗn hợp còn lại đi lên buồng đốt và được đốtcháy tạo ra năng lượng cho động cơ hoạt động, đồng thời dầu nhớt trong hỗn hợp sẽbôi trơn piston, bạc xéc-măng và xi-lanh Vì vậy trong khi động cơ hoạt động thì dầunhớt bị đốt cháy cùng với xăng nên cũng bị tiêu hao

- Hiện nay, tỉ lệ xăng pha nhớt cho động cơ 2 thì thường sẽ là một trong ba tỷ lệ

 50 : 1 (50 lít xăng pha với 1 lít nhớt)

 40 : 1 (40 lít xăng pha với 1 lít nhớt)

 25 : 1 (25 lít xăng pha với 1 lít nhớt)

+ Bảo vệ chống lại sự đánh lửa sớm

+ Kéo dài tuổi thọ động cơ nhờ giảmthiểu cặn bẩn bám trên xéc-măng

+ Tăng tuổi thọ Bugi nhờ việc giảmthiểu cặn bẩn bám vào Bugi

+ Khả năng hòa tan dễ dàng với xăng,dầu DO,

+ Làm sạch động cơ, hệ thống khí thải

+ Bảo vệ động cơ chống mài mòn masát

+ Chống ăn mòn và tạo rỉ

SIMBA 2T

+ Gốc bán tổng hợp chất lượng cao+ Hoà trộn dễ dàng vào xăng+ Đem lại khả năng bảo vệ động cơ+ Chống ăn mòn, mài mòn hoàn hảođồng thời với công nghệ cháy khôngcặn bẩn “FNCD technology (fire non-carbon deposits) cùng với hệ phụ giatăng cường cháy không mụi than giúplàm sạch động cơ tuyệt đối

→Nhóm chúng em chọn loại nhớt SIMBA 2T vì các đặc tính của nó vượt trộihơn và rất phù hợp với động cơ nhóm đang sử dụng

- So sánh xăng RON 92 và xăng RON 95:

Bảng 2.2 Các loại xăng chuyên dùng

Theo tiêu chuẩn: TCVN6776:2000 - TCVN5689:2002 - TCVN6240:2002

Ảnh hưởng đến

động cơ xe

Khả năng chống kích nổ kémhơn Công suất hoạt độngkém hơn nếu dùng cho động

cơ có tỉ số nén trên 9,5:1

Khả năng chống kích nổ tốthơn Giảm hiệu suất và gâyhao xăng nếu dùng động cơ

có tỉ số nén dưới 9,5:1

→Chọn xăng RON 92 vì nó có khả năng chống kích nổ phù hợp với động cơ vàcòn giúp động cơ hoạt động trơn tru, không có tiếng lục cục, hòa khí gồm nhiên liệu -không khí cháy đúng thời điểm, cháy đều (không nổ cục bộ) và cháy hết

Kết luận: Vì động cơ sử dụng cho xe điều khiển là loại động cơ xăng 2 thì thế

nên nhiên liệu sử dụng chính là hỗn hợp xăng pha nhớt Loại xăng sử dụng chính làloại xăng RON 92 và nhớt SIMBA 2T với tỉ lệ pha chế 50 : 1 (50 lít xăng pha với 1 lítnhớt)

b Nguồn năng lượng dành cho motor điều khiển và tay cầm

 Pin nhiên liệu – Fuel Cell

Ở chương trình hóa học phổ thông, ta quen với phản ứng điện phân: dòng điệnlàm điện phân nước thành oxy và hydro Trên phương diện hóa học, Fuel Cell được cấutạo dựa nguyên lý ngược lại: oxy và hydro phản ứng tạo ra nước và giải phóng điệnnăng

Hình 2.5 Nguyên lý hóa học của Fuel Cell

 Pin Lithium

“Pin lithium” là loại pin sử dụng kim loại lithium hoặc hợp kim lithium làm vậtliệu điện cực âm và sử dụng dung dịch điện giải không dính Pin lithium kim loại lầnđầu tiên được Gilbert N Lewis đề xuất và nghiên cứu vào năm 1912 Vào những năm

1970, MSWhitTIngham đã đề xuất và bắt đầu nghiên cứu pin lithium- ion Do tínhchất hóa học rất tích cực của kim loại lithium, việc xử lý, lưu trữ và sử dụng kim loạilithium rất đòi hỏi môi trường Do đó, pin lithium không được sử dụng trong một thờigian dài Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, pin lithium đã trở thành dòngchính

Pin Lithium có thể được chia thành hai loại: pin lithium kim loại và pin lithiumion Pin Lithium-ion không chứa lithium kim loại và có thể sạc lại được Pin lithium -kim loại thế hệ thứ 5 của pin sạc được sinh ra vào năm 1996, và mức độ an toàn, nănglực cụ thể, tỷ lệ tự xả và tỷ lệ hiệu suất của nó tốt hơn pin lithium-ion Do yêu cầu kỹthuật cao của riêng mình, chỉ có một vài công ty trong nước sản xuất pin lithium kimloại như vậy

Các yêu cầu cho pin sạc là: công suất cao, điện áp đầu ra cao, ổn định điện ápđầu ra, điện hóa ổn định, và an toàn trong quá trình sử dụng (không quá nạp, trên xả,

và ngắn mạch) hoạt động không đúng do cháy hoặc nổ), phạm vi nhiệt độ hoạt độngrộng, không độc hại hoặc ít độc hại, không gây ô nhiễm môi trường Lithium ironphosphate pin sử dụng LiFePO4 như điện cực dương có yêu cầu hiệu suất tốt, đặc biệt

là trong xả lớn xả tỷ lệ (5 ~ 10C xả), ổn định xả điện áp, an toàn (không đốt, không có

vụ nổ), và cuộc sống (chu kỳ số)), nó là tốt nhất cho môi trường, nó là pin năng lượngđầu ra cao nhất hiện nay

Hình 2.6 Pin Lithium trên thị trường Kết luận: Lựa chọn nguồn năng lượng cho motor, tay cầm xe điều khiển và mô

hình phun thuốc là Pin lithium vì giá thành rẻ phù hợp với nguồn kinh tế hiện có, quátrình sạc dễ dàng, an toàn và cho ra hiệu suất vừa đủ khi điều khiển xe

2.1.5 Hệ thống phanh

a Chọn loại dẫn động phanh

 Lựa chọn loại dẫn động phanh:

- Vì xe mô hình được thiết kế với trọng lượng khá nhỏ (8,5 kg) và chạy với tốc

độ trung bình (35 km/h) nên sự lựa chọn tối ưu nhất dành cho xe là loại dẫn độngphanh cơ khí có nhiều ưu điểm như sau: hiệu quả giảm tốc và dừng xe cao, thiết kếđơn giản gọn nhẹ, có khả năng chịu nhiệt, chịu lực tốt, rất bền bỉ, giá thành thấp.Nhược điểm: tác dụng nhiệt, cần lực vận động cao

Hình 2.7 Hệ thống phanh xe đạp

b Chọn cơ cấu phanh

So sánh ưu nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh guốc:

- Cơ cấu phanh đĩa có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05 ÷ 0,15 mm nên rấtnhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỉ số truyền dẫn động

- Cơ cấu phanh đĩa có áp suất phanh phân bố đều trên má phanh do đó máphanh mòn đều hơn

- Cơ cấu phanh đĩa có bề mặt làm mát lớn và điều kiện làm mát tốt hơn (nhất làphanh đĩa loại đĩa quay)

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng (do ép 2 bên) nên cho phéptăng giá trị của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điềukiện biến dạng của kết cấu Vì vậy phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ bố trí

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Hiệu quả phanh của cơ cấu phanh đĩa không phụ thuộc vào chiều quay và ổnđịnh hơn

- Cơ cấu phanh guốc có thể truyền nhiệt độ nhanh chóng hơn so với phanh đĩa,

có thể gây ra sự suy giảm hiệu suất phanh ở tốc độ cao

Kết luận: Nhóm chúng em sử dụng lại nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

xe đạp (dẫn động cơ khí) kết hợp với cơ cấu đĩa phanh để thiết kế hệ thống phanh trên

xe thiết kế

Hình 2.8 Cơ cấu phanh xe thiết kế

Hình 2.9 Hệ thống phanh xe thiết kế

Kết cấu của hệ thống phanh của xe RC được trình bày như trên hình bao gồm:

1 Arm servo phanh; 2 Trục nối servo; 3 Thanh dẫn động; 4 Chốt piston; 5 Lòxo; 6 Đĩa phanh; 7 Má phanh; 8 Thân giữ phanh

Hai má phanh kẹp hai bên mặt của đĩa phanh và kẹp chặt lấy đĩa phanh khi sửdụng Trên má phanh được xẻ rãnh nhằm thoát nhiệt, thoát bụi trong quá trình làmviệc Má phanh có thể chế tạo từ gốm, hợp kim…

Đĩa phanh được gắn lên trục các đăng nhờ chạc ống trượt Đĩa phanh được đục

lỗ hoặc xẻ rãnh để gia tăng khả năng tản nhiệt (giúp làm giảm thiểu tối đa khả năngmài mòn của đĩa phanh) Đĩa phanh thường được làm bằng vật liệu chịu lực rất tốt, có

độ bền cao, thường ít bị hư hỏng

Nguyên lý làm việc như sau:

- Khi người lái gạt cần điều khiển lên trên tay điều khiển, servo nhận được tínhiệu kích hoạt arm servo phanh “1” giúp kéo thanh dẫn động “3” thông qua trục nốiservo “2”, khiến chốt piston “4” quay, piston làm 2 tấm má phanh “7” ép vào đĩaphanh “6”, tạo nên lực ma sát làm cho đĩa phanh “6” và moayer bánh xe giảm dần tốc

độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu của người điều khiển

- Khi người lái nhả cần điều khiển về vị trí cũ trên tay điều khiển, servo nhậnđược tín hiệu làm arm servo phanh “1” trả về vị trí cũ kéo theo trục nối servo “2”,thanh dẫn động “3” và chốt piston “4”, áp suất lò xo “5” giảm nhanh làm cho máphanh “7” rời khỏi đĩa phanh “6” về vị trí cũ

2.1.6 Hệ thống lái

Sự lựa chọn cơ cấu lái trục - vít cung răng đặt giữa kết hợp với dẫn động láihình thang loại cắt sáu khâu có ưu điểm về tính nhỏ gọn, giá thành rẻ, tiết kiệm khônggian làm việc và dễ dàng lắp đặt Điều này thể hiện sự tối ưu trong thiết kế hệ thống láicủa xe, cung cấp hiệu suất vận hành ổn định, tiện ích và an toàn trong quá trình vậnhành

Hình 2.10 Hình mô phỏng truyền động lái xe RC

Kết cấu của hệ thống lái xe RC được trình bày trên hình 2.10 bao gồm: 1 Armservo lái; 2 Trục lái; 3 Cần quay; 4 Thanh dẫn động lái; 5 Thước lái; 6 Rô tuyn lái

Với phương án dẫn động lái như thế này có thể thấy phạm vi góc quay của Armservo lái θ < 900 Như vậy khi quay Arm servo (1) với một góc nhỏ cũng có thể làmcho bánh dẫn hướng quay một góc tương đối lớn, xe dễ dàng chuyển hướng nhanhchóng

Nguyên lý làm việc:

- Người lái xoay nút điều khiển của tay điều khiển gửi tín hiệu đến servo lái làmarm servo lái “1” tạo ra momen quay để điều chỉnh góc quay của các bánh xe dẫnhướng Trục lái “2” ở đây được chọn là một thanh tròn dài có đường kính d  2,6 mm

có nhiệm vụ truyền momen từ arm servo lái “1” đến cần quay “3” và từ cần quay “3”đến thước lái “4” Nhờ việc sử dụng các liên kết các thanh nối “5” với thước lái “4”

mà có thể biến đổi chuyển động xoay của arm servo lái “1” thành sự thay đổi gócquay bánh xe

- Khi người lái nhả nút xoay điều khiển, nút sẽ về vị trí cũ làm arm servo lái “1”trở về vị trí cân bằng kéo các chi tiết lái về lại vị trí cũ

2.1.7 Hệ thống treo

a) Hệ thống treo phụ thuộc: Có các bánh xe của cùng một cầu được bắt trên một dầm

cầu cứng, khi một bánh xe chuyển vị so với thùng xe, bánh xe bên kia sẽ chuyển vịphụ thuộc Được chia thành hai loại: loại đơn và loại cân bằng

- Độ êm ái kém, rung nhiều

- Bánh xe dễ trượt nếu chạy tốc độ cao trên đường trơn

Hình 2.11 Hệ thống treo phụ thuộc

b) Hệ thống treo độc lập: Có chuyển vị của các bánh xe trên cùng một cầu là độc lập

đối với thùng xe (khi một bánh xe chuyển vị không xảy ra chuyển vị liên kết của bánh

xe còn lại) Hệ thống treo độc lập có thể phân ra: hai đòn ngang, một đòn ngang, đòn dọc, đòn chéo

Ưu điểm:

- Độ bám đường tốt

- Độ êm ái cao

- Trọng lượng nhẹ

Vì xe được thiết kế với trọng lượng nhỏ (8,5 kg) và chạy với vận tốc (35 km/h)với công dụng phun thuốc diệt côn trùng nên chúng em quyết định chọn hệ thống treođộc lập với các bộ phận chính bao gồm:

- Bộ phận đàn hồi: lò xo trụ được chế tạo từ thép với ưu điểm khối lượng nhỏ,lắp ráp đơn giản, chiếm ít không gian của xe, được lắp cho cả hệ thống treo trước vàsau

- Bộ phận giảm chấn: theo cách lắp ráp và yêu cầu êm dịu của xe thiết kế, tachọn bộ phận giảm chấn thủy lực dạng ống, tác dụng hai chiều cho hệ thống treo trước

và sau

- Bộ phận dẫn hướng: sử dụng loại dẫn hướng hai đòn ngang với ưu điểm: gócđặt bánh xe ổn định, cảm giác lái khi xe vào cua tốt hơn, hạn chế lắc ngang, với hệthống treo sau thì đòn ngang trên sẽ là loại thanh đơn giúp tiết kiệm không gian choviệc lắp đặt máy phun thuốc

Ngoài ra xe còn được trang bị thêm thanh cân bằng giúp chống lật, hạn chế bịlắc và giữ cho xe không bị nghiêng nhiều khi cua gấp.

- Chịu tải tốt, hiệu suất cao

- Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ trục nhỏ

- Kích thước nhỏ

Nhược điểm:

- Cần phải bảo dưỡng bôi trơn thường xuyên

- Làm việc trong thời gian dài sẽ gây mòn xích

Hình 2.14 Truyền động bánh răng

Ưu điểm:

- Có khả năng chịu tải cao

- Tỷ số truyền không đổi

- Hiệu suất truyền động cao

- Độ bền cao

Nhược điểm:

- Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao

- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao

- Khi sử dụng cần phải chăm sóc, bôi trơn đầy đủ

- Giá thành cao

Kết luận: Dựa vào các ưu nhược điểm đã phân tích ở phía trên và đặc biệt phù

hợp với quy mô của mô hình và kinh tế hiện có thì nhóm em thống nhất chọn loạitruyền động xích cho xe điều khiển

Trục các đăng loại chữ thập

Hình 2.15 Trục các đăng khớp chữ thập

Ưu điểm:

 Kết cấu đơn giản

 Không yêu cầu chăm sóc, bảo dưỡng cao

 Độ bền cao, góc thay đổi

 Phù hợp với nhiều dòng xe từ xe con cho đến xe tải

Nhược điểm:

 Yêu cầu vật liệu phải có độ bền cao

 Kích thước lớn không phù hợp với các loại xe có kích thước nhỏ hay xe môhình

 Làm việc trong thời gian lâu dài sẽ gây tiếng ồn

Khớp các đăng

Hình 2.16 Trục các đăng khớp bi Weiss

Hình 2.17 Trục các đăng khớp bi Rzeppa

Ưu điểm:

 Kết cấu đơn giản

 Hiệu suất truyền động rất cao

 Làm việc êm dịu, hạn chế tiếng ồn

 Vật liệu chế tạo đơn giản

Kết luận: Vì mô hình có kích thước nhỏ và vận tốc của xe thấp, nhóm của

chúng tôi đã quyết định sử dụng loại trục đặc biệt, được gọi là trục các đăng khớp trụ.Quyết định này được đưa ra sau một quá trình xác định cẩn thận, dựa trên các yếu tố

kỹ thuật và thiết kế đặc biệt của mô hình

Bảng 2.3 Thông số kích thước trục các đăng

1 Chiều dài trục các đăng l1 = 240 mm l2 = 32 mm

2 Đường kính trục các đăng D1 = 5,8 mm D2 = 6 mm

3 Kích thước đầu trục các đăng ϕ❑1= 8 mm ϕ❑2= 8 mm

4 Kích thước chốt đầu trục các đăng ϕ '❑ 1= 3 mm ϕ '❑ 2= 3 mm

b Chọn cơ cấu vi sai

Mô hình xe thiết kế sử dụng ý tưởng của hệ dẫn động bốn bánh toàn thời gian(AWD) nên sẽ sử dụng thêm bộ vi sai trung tâm để phân chia momen từ động cơ đếnhai cầu chủ động Xe AWD cơ bản sẽ có 3 vi sai gồm vi sai trung tâm, vi sai cầu trước

và vi sai cầu sau để có thể truyền momen từ động cơ đến cả bốn bánh xe đồng thời vẫncho phép bốn bánh xe quay tốc độ khác nhau

Bộ vi sai (Differential): Vì AWD có khả năng truyền động cả 4 bánh ở cả 2 cầutrước và sau nên hệ thống này được trang bị ít nhất 2 bộ vi sai gắn trên mỗi cầu nhằmcho phép các bánh xe quay với vận tốc khác nhau mỗi khi vào cua để đảm bảo sự ổnđịnh của xe Ngoài ra, xe AWD còn được trang bị một bộ vi sai trung tâm nhằm phân

bố năng lượng/vận tốc quay khác nhau giữa cầu trước và cầu sau của xe

Mô phỏng bộ vi sai trung tâm bằng phầm mềm Solidworks

Hình 2.19 Bộ vi sai trung tâm

Hình 2.20 Vi sai cầu xe

2.1.9 Hệ thống điều khiển

a Tay cầm điều khiển

Hình 2.21 Tay điều khiển (Transmitter) Radiolink RC4GS

Tay điều khiển Radiolink RC4GS là một phần quan trọng của hệ thống điềukhiển Tay điều khiển là một transmitter (bộ phát sóng) được thiết kế để điều khiển môhình xe điều khiển (RC) Các tính năng nổi bật của Radiolink RC4GS:

- Liên kết với bộ nhận (Receiver) để có thể gửi tín hiệu đến các cơ cấu chấphành

- Có thể tích hợp tính năng Fail - Safe để đảm bảo an toàn khi mất kết nối hoặc

Thông số kỹ thuật:

- Thương hiệu: Radiolink

c Động cơ điều khiển

Dựa trên cơ sở tính toán của nhóm ( Nhiệm vụ riêng: SV Trần Hồng Quân) tachọn loại Động cơ RC (Servo RC) cho xe thiết kế Động cơ này được sử dụng phổbiến như các cơ cấu chấp hành được điều khiển bằng vi xử lý, vừa nhỏ gọn, vừa tiếtkiệm năng lượng và giá thành rẻ

Hình 2.23 Động cơ RC (Servo RC) Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của Động cơ Servo RC (Servo RC)

Động cơ này được nhóm em dùng để điều hướng cho xe Khi nhận được tín hiệuđiều khiển từ tay điều khiển, động cơ RC xoay cánh tay lái (arm servo) làm thay đổigóc quay của hệ thống lái để thay đổi hướng di chuyển của xe.

Ngoài ra động cơ RC có tính năng phản hồi, cung cấp thông tin về vị trí thực tếcủa bánh xe Điều này giúp đảm bảo rằng hệ thống lái luôn đồng bộ với tay điều khiển

Nhóm chúng em sử dụng 1 động cơ RC servo để điều chỉnh lực phanh và kiểmsoát tốc độ giảm của xe, đồng thời điều khiển độ mở bướm ga, kiểm soát tốc độ của xe

Đồng thời động cơ servo có tính năng phản hồi và cung cấp thông tin về vị tríthực tế Điều này giúp đảm bảo rằng bướm ga và phanh luôn được kiểm soát

2.1.10 Mô hình phun thuốc

Trên cơ sở mô hình xe điều khiển RC đã thiết kế, chúng em quyết định chọnphương án thiết kế mô hình phun thuốc dạng phun sương mịn để diệt côn trùng cụ thể

là diệt muỗi Mô hình sử dụng động cơ có công nghệ sóng siêu âm để tách hỗn hợpchất lỏng thành giọt rất nhỏ, sau đó chúng được đẩy ra ngoài môi trường và thu nhiệtchuyển thành trạng thái sương mịn

Mô hình sử dụng động cơ phun sương MP20 -12 dùng để tạo ra sương mịn từhỗn hợp dung dịch thuốc diệt công trùng Động cơ phun sương thường được cấu tạogồm 3 phần chính: bộ lọc, béc phun sương và dây dẫn

Nguyên lý hoạt động: Động cơ phun sương hoạt dựa trên công nghệ siêu âm,sóng siêu âm sẽ phá vỡ các phân tử nước, khiến chúng hóa thành hơi, sau đó máy sẽ cóquạt thổi để thổi các phân tử nước này bay lên, tản đều trong không khí

Hình 2.24 Động cơ phun sương 24V Bảng 2.5 Thông số kĩ thuật động cơ phun sương 24V

T

T