Với sự linh hoạt và hiệu suất của động cơ 2 kỳ, mang lại trải nghiệm lái xe độc đáo và thú vị từ đó nghiên cứu và thể hiện các ưu, nhược điểm của loại động cơ này so với động cơ 4 kỳ thô
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
ĐỒ ÁN MÔ HỌC Ô TÔ
THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH XE
MINICAR RACING ĐIỀU
KHIỂN BẰNG WIFI
NHÓM 4 LỚP HỌC PHẦN 21DOT1A
Giảng viên hướng dẫn: Th.S PHẠM HỒNG THAO
TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12/2024
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
ĐỒ ÁN MÔ HỌC Ô TÔ THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH XE
MINICAR RACING ĐIỀU KHIỂN BẰNG WIFI
TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12/2024
Trang 3Mục lục
Trang 4Mục lục hình ảnh
Trang 5CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1 Kết cấu của Đồ án môn học ô tô
Gồm có 4 chương:
CHƯƠNG I: Giới thiệu đề tài
CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết
CHƯƠNG III: Thi công thiết kế
CHƯƠNG IV: Đánh giá hoạt động và kết luật
2 Đặt vấn đề
Đề tài được chọn là “THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH XE MINICAR RACING ĐIỀU KHIỂN BẰNG WIFI” Đề tài này không chỉ yêu cầu kiến thức sâu rộng về kỹ thuật ô tô và điện tử mà còn đòi hỏi kỹ năng thiết kế và chế tạo mô hình cụ thể Đề tài này mang lại cơ hôi để tìm hiểu chuyển sâu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hệ thống trên xe ô tô như hệ thống lái, hệ thống truyền lực, hệ thống treo và đặc biệt là động
cơ đốt trong Kết quả là một đề tài thú vị, giáo dục vì là sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành và mở ra cơ hội phát và các định hướng trong tương lai của sinh viên ngành Công nghệ kĩ thuật ô tô
3 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu chính là tái tạo một phiên bản thu nhỏ của xe chạy bằng động cơ đốt trong (ở đây là động cơ 2 kỳ) Với sự linh hoạt và hiệu suất của động cơ 2 kỳ, mang lại trải nghiệm lái xe độc đáo và thú vị từ đó nghiên cứu và thể hiện các ưu, nhược điểm của loại động cơ này so với động cơ 4 kỳ thông thường
Thiết kế và thi công mô hình: Phát triển kỹ năng thiết kế và chế tạo mô hình, từ việc lựa chọn vật liệu cho đến lắp ráp các bộ phận, sao cho phản ánh đúng đặc tính của xe ô tô
Kiểm tra và tối ưu hóa hiệu suất: Thực hiện các thử nghiệm để đánh giá và tối ưu hóa hiệu suất của mô hình, bao gồm tốc độ, khả năng xử lý, và độ bền của động cơ
4 Đối tưởng nghiên cứu
Đề tài này tập trung vào phát triển một mô hình xe điều khiển sử dụng động cơ đốt trong Máy cắt cỏ là một trong những động cơ sử dụng động cơ đốt trong phổ biến chạy bằng nhiên liệu xăng hoặc xăng pha nhớt để hoạt động Loại máy cắt cỏ này thường được
Trang 6sử dụng trong các khu vực có diện tích lớn và cỏ dày đặc và cần người sử dụng mang vác Nên máy cắt cỏ phải yêu cầu có công suất và hiệu suất lớn, đặc biệt nửa là phải nhỏ gọn Điều này lại rất phù hợp để chế tạo làm động cơ cho mô hình xe ô tô điều khiển
5 Phương án nghiên cứu
5.1 Thu thập thông tin
Tìm hiểu lý thuyết về động cơ 2 kỳ và các mô hình xe điều từ xa hiện có Nghiên cứu các bài báo, tài liệu kỹ thuật, và các dự án tương tự đã được thực hiện Phỏng vấn chuyên gia hoặc tham gia các diễn đàn, hội nhóm chuyên ngành để thu thập ý kiến và kinh nghiệm Phân tích định tính để hiểu rõ các yêu tố kỹ thuật và thiết kế liên quan đến mô hình xe và động cơ 2 kỳ Phân tích định lượng thông qua các phép do, thử nghiệm liên quan đến mô hình xe và động cơ 2 kỳ
5.2 Phần mềm thiết kế
Sử dụng các phần mềm CAD (như AutoCAD, SoldWorks) để thiết kế chi tiết mô hình
xe Sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng, kiểm tra các thành phần điện tử và chạy chương trình điều khiển servo
5.3 Thử nghiêm và đánh giá
Xây dựng mô hình thực tế dựa trên thiết kế và tiến hành thử nghiệm Đánh giá kết quả thử nghiệm và tiến hành điều chỉnh (nếu cần)
5.4 Hoàn thành đề tài
Sau khi tiến hành điều chỉnh dựa trên kết quả đánh giá, sản phẩm đã được hoàn thành Chuẩn bị báo cáo chi tiết về quá trình nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và thử nghiệm
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1 Động cơ 2 kỳ:
1.1 Đặc điểm động cơ 2 kỳ
Hiệu suất và công suất cao: Vì hoàn thành một chu trình trong 2 lần quay của
trục khuỷu, động cơ 2 kỳ có công suất lớn so với dung tích của nó
Cấu tạo đơn giản: Động cơ 2 kỳ không có van nạp và xả như động cơ 4 kỳ mà
thay vào đó là các lỗ nạp và xả trực tiếp trên xilanh Điều này giúp giảm độ phức tạp trong thiết kế và giảm trọng lượng
Trang 7 Âm thanh đặc trưng: Động cơ 2 kỳ tạo ra âm thanh lớn và độ run mạnh khi hoạt
động
Dễ bảo dưỡng: Mặc dù cần bảo dưỡng định kỳ, nhưng việc bảo dưỡng động cơ 2
kỳ thường không quá phức tạp
Yêu cầu nhiên liệu đặc biệt: Động cơ 2 kỳ sử dụng nhiên liệu là xăng pha nhớt
nên cần được sử dụng đúng cách để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của động cơ
Nhiệt độ hoạt động cao: Động cơ 2 kỳ cần phải được làm nóng trước khi khởi
động và hoạt động ở nhiệt độ cao để đạt được hiệu suất tốt nhất
1.2 So sánh động cơ 2 kỳ và 4 kỳ :
Động cơ 2 kỳ Động cơ 4 kỳ
Nguyên lí
hoạt động
Động cơ 2 kỳ chủ yếu là động cơ xăng 2 kỳ có công suất nhỏ hoặc làm khởi động cho động cơ chính diesel, một số trường hợp động cơ tĩnh tại cũng sử dụng động cơ diesel 2 kỳ Động cơ 2
kỳ là động cơ đốt trong không có van (xupap), không có hệ thống bôi trơn cụ thể Đơn giản, ít bộ phận, nhẹ Piston làm nhiệm vụ đóng mở đường nạp và xả
Động cơ 2 kỳ hoạt động với một chu trình công suất (hút – nén –
nổ – xả) xảy ra trong hai hành trình của piston (lên và xuống) tức một vòng quay của trục khuỷu
Động cơ xăng 2 kỳ: Piston đi từ điểm chết dưới (ĐCD) lên điểm chết trên (ĐCT), van lưỡi gà mở, nạp hỗn hợp không khí, nhiên
Động cơ 4 kỳ hoạt động với 4 hành trình của piston (2 chu kỳ piston) tương đương 2 vòng quay trục khuỷu để hoàn thành một chu trình công suất Ở động cơ 4 kỳ, cấu tạo phức tạp hơn, cần có các van (xupap) để đóng mở cửa xả và cửa nạp Động cơ 4 kỳ cũng có một hệ thống bôi trơn hoàn chỉnh, do đó các chi tiết bị mòn chậm hơn
Ở động cơ 4 kỳ, mỗi một kỳ sẽ được thực hiện bởi một hành trình đầy đủ của piston Về nguyên lý thì rất đơn giản, nhưng kết cấu lại phức tạp hơn động cơ 2 kỳ, cần phải có xupap, trục cam,…
Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ 4 kỳ (xăng) – trình bày đơn giản (chi tiết sẽ được trình bày trong một bài viết khác):
Kỳ 1 – Nạp: Piston đi từ ĐCT
Trang 8liệu vào khoang cac te, đồng thời thực hiện việc xả khí xót và nén hỗn hợp hòa khí, cuối hành trình này, bugi đánh lửa đốt cháy nhiên liệu, áp suất tăng lên đẩy piston đi xuống Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD thực hiện hành trình sinh công, đồng thời xả khí thải và nạp hòa khí từ khoang cac te vào buồng đốt động cơ
Như vậy chu trình công suất của động cơ đã hoàn thành và tiếp tục một chu trình mới
xuống ĐCD, xupap nạp mở, xupap
xả đóng, hút hỗn hợp hòa khí vào xilanh
Kỳ 2 – Nén: Piston đi từ ĐCD lên
ĐCT, cả hai xupap nạp và xả đều đóng, hỗn hợp hòa khí được nén trong buồng đốt đến áp xuất cao
Kỳ 3 – Nổ, sinh công: Cả hai
xupap vẫn đang đóng, khi piston lên ĐCT – trong một vùng lân cận ĐCT, bugi bật tia lửa điện, đốt cháy hỗn hợp hòa khí bên trong, áp suất tăng nhanh trong buồng đốt, đẩy pisotn đi xuống từ ĐCT đến ĐCD
Kỳ 4 – Xả: Piston đi từ ĐCD lên
ĐCT, hỗn hợp đã cháy hoàn toàn được đẩy ra ngoài khi xupap xả
mở, xupap nạp đóng, cuối hành trình xả, xupap nạp mở và chuẩn bị cho một chu trình công suất tiếp theo
Ưu điểm Không có xupap, cấu tạo đơn
giản hơn Cháy một lần cho mỗi vòng quay
có nghĩa công suất đầu ra cao hơn động cơ 4 kỳ
Kết cấu đơn giản, nhẹ hơn, do đó chi phí sản xuất rẻ hơn
Động cơ hai kỳ có tiềm năng cho công suất gấp đôi so với động cơ
4 kỳ có cùng thể tích (thực tế chỉ
Nhiều mô-men xoắn hơn, động cơ
êm hơn và đáng tin cậy hơn Tuổi thọ lớn hơn động cơ 2 kỳ Bạn không cần phải trộn dầu và nhiên liệu
Chạy sạch hơn động cơ 2 kỳ, ít ô nhiễm hơn
Tiết kiệm nhiên liệu hơn nhiều
Trang 9bằng 1.5 lần) Công việc bảo trì ít hơn
Nhược
điểm
Tuổi thọ thấp hơn động cơ 4 kỳ
vì không có hệ thống bôi trơn cụ thể
Phải trộn nhiên liệu và dầu để bôi trơn động cơ, do đó tốn dầu bôi trơn, cháy kém hiệu quả Khả năng tiết kiệm nhiên liệu kém
Chúng tạo ra nhiều ô nhiễm hơn Chúng là động cơ rất khói Hỗn hợp không khí, nhiên liệu bị
rò rỉ ra ngoài qua cổng xả
Thiết kế phức tạp hơn
Cơ cấu phối khí xupap thiết kế phức tạp, khó sửa chữa/khắc phục
sự cố Công suất bằng một nửa so với động cơ 2 kỳ cùng cỡ (trên lý thuyết)
Nhiều bộ phận hơn, sản xuất đắt hơn, sửa chữa đắt hơn động cơ 2 kỳ
Do thiết kế phức tạp hơn nên những động cơ này nặng hơn nhiều
Hình ảnh
2 Lý thuyết về xe điều khiển RC ( Remote Control Cars)
2.1 Dung tích xy lanh
Động cơ 2 kỳ trong xe RC thường là các động cơ nitro (hay còn gọi là động cơ đốt trong
nitro) Động cơ nitro của các loại xe đua và xe off-road có thể có dung tích từ khoảng
0.12cc đến 4.6cc hoặc thậm chí lên 30cc đối với xe nitro phân khối lớn
2.2 Kích thước xe RC:
Kích thước của một chiếc xe RC có thể biến đổi rất lớn, phụ thuộc vào loại xe, mục đích
sử dụng và thậm chí cả sở thích cá nhân của người chơi Dưới đây là một phân loại tổng quan về kích thước của các loại xe RC phổ biến:
Trang 10 Mini RC: Mini RC thường có kích thước nhỏ gọn, thích hợp để sử dụng trong nhà
hoặc không gian hạn chế Chúng có thể có kích thước từ khoảng 1/32 đến 1/18 so với kích thước thực tế của các xe
1/10 Scale RC: Đây là một trong những kích thước phổ biến nhất cho các loại xe
RC Chúng có tỷ lệ 1/10 so với xe thực tế, cung cấp sự kết hợp giữa kích thước lớn
đủ để chạy trên địa hình và sân đua ngoài trời, nhưng vẫn dễ quản lý và di chuyển
1/8 Scale RC: Xe RC 1/8 Scale lớn hơn so với 1/10 Scale, có tỷ lệ 1/8 so với xe
thực tế Chúng thường được sử dụng cho đua off-road và có kích thước lớn hơn, cung cấp hiệu suất và sức mạnh tốt hơn trên địa hình nặng nề
1/5 Scale RC và Lớn Hơn: Các mô hình 1/5 Scale và lớn hơn thường được xem
là "giấc mơ" của những người chơi RC nghiệp dư Chúng có kích thước lớn, với tỷ
lệ 1/5 hoặc thậm chí 1/4 so với xe thực tế, và thường được sử dụng cho mô hình đua đường trường hoặc off-road
2.3 Piston xe RC:
Piston của một động cơ xe RC là một phần quan trọng trong quá trình hoạt động của động cơ đốt trong Piston thường là một bộ phận trụ hình chữ nhật hoặc hình trụ có thể di chuyển trong xi lanh của động cơ Kích thước và thiết kế của piston cũng phụ thuộc vào loại động cơ và mục đích sử dụng của xe
Piston trong các động cơ nitro hoặc động cơ đốt trong của xe RC thường được làm
từ các vật liệu như nhôm hoặc hợp kim nhôm để đảm bảo độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt Công việc di chuyển lên và xuống của piston tạo ra áp suất trong xi lanh, đẩy nhiên liệu và không khí vào buồng đốt và sau đó nén chúng trước khi cháy
Cấu trúc và kích thước của piston cũng ảnh hưởng đến hiệu suất và sức mạnh của động cơ Một piston được thiết kế tốt có thể tối ưu hóa quá trình hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong buồng đốt, cung cấp hiệu suất tốt nhất và ít hao mòn hơn
Đối với người chơi RC, việc bảo trì và kiểm tra piston là một phần quan trọng của việc bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ của nó Ngoài ra, việc sử dụng nhiên liệu và dầu nhớt chất lượng cao cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của động cơ
2.4 Sóng điều khiển :
Trang 11Sóng điều khiển trong xe RC (remote control signal), đây là tín hiệu được gửi từ bộ điều khiển (remote control transmitter) đến bộ thu sóng (receiver) trên xe RC để điều khiển các chức năng của nó như tốc độ, hướng đi, và các chức năng khác
Các xe RC thường sử dụng sóng điều khiển từ xa ở các băng tần không dây như 2.4GHz hoặc 27MHz Sóng từ bộ điều khiển được gửi thông qua không gian đến bộ thu sóng trên xe RC, sau đó bộ thu sóng này giải mã tín hiệu và chuyển đổi nó thành hành động cụ thể trên xe, như quay bánh xe, tăng tốc, hoặc phanh
Tín hiệu sóng ra đa cần phải được truyền một cách ổn định và không bị nhiễu để đảm bảo rằng xe RC di chuyển một cách chính xác và đáng tin cậy theo yêu cầu của người chơi Các bộ thu sóng và bộ điều khiển từ xa hiện đại thường có các công nghệ như FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) hoặc DSM (Direct Sequence Spread Spectrum) để giảm thiểu nhiễu và cải thiện độ tin cậy của tín hiệu
2.5 Tỉ lệ hòa trộn nhiên liệu của xe RC :
Các xe RC sử dụng động cơ đốt trong thường sử dụng nhiên liệu chứa các thành phần chính sau:
Nhiên liệu (Nitro Methane): Nitro methane là thành phần chính trong nhiên liệu
của động cơ nitro Nó cung cấp năng lượng cho động cơ khi cháy
Dầu nhớt: Dầu nhớt được sử dụng để bôi trơn các bộ phận trong động cơ, giúp
giảm ma sát và hao mòn Dầu nhớt cũng làm mát các bộ phận quan trọng trong động cơ
Tỉ lệ hòa trộn giữa nhiên liệu và dầu nhớt thường được xác định bởi nhà sản xuất của động cơ hoặc được đề xuất trong hướng dẫn sử dụng của xe Một tỷ lệ hòa trộn phổ biến
là 16:1 hoặc 20:1, nghĩa là mỗi 16 hoặc 20 phần nhiên liệu sẽ được hòa trộn với 1 phần dầu nhớt
Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu suất tốt nhất và bảo vệ động cơ, người chơi cần phải kiểm tra và điều chỉnh tỷ lệ hòa trộn dựa trên điều kiện hoạt động cụ thể của xe, như loại động cơ, điều kiện thời tiết và phong cách lái xe
3 Hệ thống vi sai và hệ thống treo :
Ưu điểm Tính ổn định: Hệ thống vi sai Khả năng leo dốc: Hệ thống treo
Trang 12thường cung cấp tính ổn định tốt trên đường phẳng và mịn
Tính linh hoạt: Khả năng xoay
và quay của vi sai cho phép xe
RC di chuyển một cách linh hoạt, đặc biệt trong các góc cua
và đường cong
Tốc độ cao: Hệ thống vi sai thường cho phép xe RC di chuyển ở tốc độ cao mà vẫn giữ được tính ổn định
thường cung cấp khả năng leo dốc tốt hơn trên địa hình đồi núi
và khó khăn
Điều chỉnh linh hoạt: Treo có thể được điều chỉnh để thích nghi với các loại địa hình và phong cách lái khác nhau
Tính chịu lực: Hệ thống treo thường có khả năng chịu lực tốt, giúp xe RC chịu được những va chạm mạnh mẽ
Nhược điểm Khả năng leo dốc: Trong một số
trường hợp, vi sai có thể gặp khó khăn khi cố gắng leo dốc trên địa hình đồi núi
Yêu cầu bảo dưỡng: Vi sai cần phải được bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động mượt mà và tránh hỏng hóc
Tốc độ thấp: Trong một số trường hợp, hệ thống treo có thể làm giảm tốc độ của xe RC do
độ ma sát và trọng lượng của các bộ phận treo
Tính ổn định: Treo có thể không cung cấp tính ổn định cao như vi sai trên các đường phẳng và mịn
4 Phần dẫn động đai xích và hợp số :
Đai xích Hợp số
Ưu điểm Khả năng giảm tiếng ồn: Phần
dẫn đai thường hoạt động một cách êm dịu và ít tạo ra tiếng ồn hơn so với phần dẫn xích
Dễ bảo trì: Phần dẫn đai ít cần bảo dưỡng hơn và không cần bôi trơn như phần dẫn xích
Hiệu suất cao: Phần dẫn xích hoặc hộp số thường cung cấp hiệu suất truyền động cao và chính xác, ít gây mất đi sức mạnh
Độ chính xác: Phần dẫn xích hoặc hộp số thường cung cấp độ
Trang 13Truyền động mềm mại: Phần dẫn đai có thể cung cấp truyền động mềm mại hơn, giúp giảm căng thẳng và hao mòn trên các bộ phận khác của xe
chính xác cao trong việc truyền động và kiểm soát
Nhước điểm Mất hiệu suất: Phần dẫn đai có
thể gây mất đi một phần hiệu suất so với phần dẫn xích, đặc biệt khi làm việc dưới áp lực cao hoặc trong điều kiện khắc nghiệt
Độ chính xác thấp: Phần dẫn đai thường không cung cấp sự chính xác cao như phần dẫn xích, có thể dẫn đến hiện tượng trượt hoặc mất cân đối
Tiếng ồn: Phần dẫn xích có thể tạo ra tiếng ồn lớn hơn so với phần dẫn đai
Yêu cầu bảo trì cao: Phần dẫn xích cần được bảo dưỡng định
kỳ, bao gồm việc bôi trơn và kiểm tra độ chặt của xích, để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của nó
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ THI CÔNG
1 Động cơ
Việc lựa chọn động cơ cắt cỏ hết sức quan trọng, nó ảnh hướng 80% kết cấu của xe Khi lựa chọn mua động cơ máy cắt cỏ, nên chọn các loại động cơ 2 thì có dung tích xy lanh nhỏ, kích thước gọn, nhạy nổ, vòng tua cao
*ảnh máy được chọn
Dung tích xylanh:
Đường kính piston:
Công suất máy:
Tỉ lệ pha nhớt:
Hệ thống khơi động: giật tay
2 Phần cơ khí
2.1 Bộ kit và classis