Nội dung đề tài gồm Chương 1 Tổng quan về xe lăn điện Cơ sở lý thuyết Tính toán thiết kế phần cơ khí xe lăn điện Tính toán thiết kế hệ thống động lực truyền động và nguồn năng lượng cho xe lăn điện Hệ thống điều khiển xe lăn điện hệ thống an toàn cảnh báo trên xe
` ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE LĂN HỖ TRỢ DI CHUYỂN ĐỊA HÌNH CĨ CẤP BẬC VÀ CẢNH BÁO SỰ CỐ CHO NGƯỜI THÂN Sinh viên thực hiện: HOÀNG NGỌC CẢNH Đà Nẵng – Năm 2019 ` TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyền địa hình có cấp bậc cảnh báo cố cho người thân Nhóm sinh viên thực Tên sinh viên Số thẻ sinh viên Lớp Hoàng Ngọc Cảnh 103140072 14C4B Bạch Công Phước 103140105 14C4B Trương Minh Quốc 103140108 14C4B Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm chương sau: Chương 1: TỔNG QUAN Phân loại xe lăn đối tượng người sử dụng Tổng quan vai trị, cơng dụng xe lăn điện giới thiệu số loại xe lăn Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lý thuyết động điện chiều Lý thuyết hệ thống điều khiển, hệ thống cảnh báo cố an toàn xe Lý thuyết lập trình Phần mềm sử dụng để lập trình Lý thuyết thuyết kế tính tốn khung xe, giới thiệu phần mềm thiết kế Catia Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ XE PHẦN CƠ KHÍ XE LĂN ĐIỆN Tính tốn thiết kế khung xe Ứng dụng phần mềm Catia thiết kế kiểm nghiệm bền xe lăn Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC, TRUYỀN ĐỘNG VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO XE LĂN ĐIỆN Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động Tính tốn thiết kế cấu hoạt động xe Tính chọn Ắc quy Chương 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN, HỆ THỐNG AN TOÀN, CẢNH BÁO TRÊN XE Thiết kế hệ thống điều khiển, giới thiệu điều khiển trung tâm Thiết kế hệ thống cảnh báo cố an toàn xe ` ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hoàng Ngọc Cảnh Số thẻ sinh viên: 103140072 Lớp: 14C4B Khoa: Cơ Khí Giao Thơng Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyền địa hình có cấp bậc cảnh báo cố cho người thân Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Tải trọng tối đa cho phép 70 kg, xe vận hành đường phẳng hoạt độ đốc không 6o Nguồn điện dự trữ phải đủ cho vận hành liên tục quãng đường 9km Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan xe lăn điện Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính tốn thiết kế phần khí xe lăn điện Các vẽ, đồ thị Tổng thể xe lăn điện (1A3) Khung xe (5A3) Mô ứng suất khung xe (1A3) Họ tên người hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái TS Lê Minh Tiến Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019 Ngày hoàn thành: 09/06/2019 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Trưởng Bộ mơn Người hướng dẫn Kỹ thuật Ơ tô Máy động lực PGS.TS Dươngiệt Dũng TS.Phạm Quốc Thái TS Lê Minh Tiến ` LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, chúng em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy cơ, Gia đình Bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến Quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Giao Thơng - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, với vốn tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt học kỳ khoa tổ chức cho chúng em thực đề tài tốt nghiệp - bước chuẩn bị cuối kĩ cần thiết chuyên môn kỹ liên quan nhằm phục vụ cho công việc sau trường Chúng em xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ Khoa Cơ Khí Giao Thơng, đặt biệt hai thầy TS Phạm Quốc Thái thầy TS Lê Minh Tiến theo sát trực tiếp hướng dẫn chúng em suốt thời gian nghiên cứu thực đề tài Kính chúc quý thầy cô thật dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp có nhiều tâm huyết truyền đạt kiến thức cho thết hệ trẻ mai sau Đề tài thực khoảng thời gian 16 tuần, chắn tránh khỏi thiết sót, mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy bạn để đề tài hồn thiện Trân trọng! i ` CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài riêng nhóm, đề tài không trùng lặp với đề tài đồ án tốt nghiệp trước Các thông tin, số liệu sử dụng tính tốn từ tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định Sinh viên thực Hoàng Ngọc Cảnh ii ` MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ v DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE LĂN ĐIỆN .3 1.1 Tổng quan 1.1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài 1.1.2 Phân loại xe lăn đối tượng sử dụng .3 1.2 Vai trị, cơng dụng mà số loại xe điện .4 1.2.1 Vai trị cơng dụng 1.2.2 Một số loại xe điện CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Lịch sử đời Catia 10 2.2 Tính phần mềm Catia .10 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ XE LĂN ĐIỆN .16 3.1 Thiết kế phần khung cho xe lăn điện 16 3.1.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế phần khí (khung xe) .16 3.2.2 Thiết kế tổng thể xe lăn điện .20 3.2 Ứng dụng phần mềm Catia thiết kế mô bền xe lăn điện 29 3.2.1 Thiết kế lắp ráp chi tiết xe lăn điện 29 3.2.2 Phân tích lực, mơ bền khung xe lăn điện .32 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC, TRUYỀN ĐỘNG VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO XE LĂN ĐIỆN 47 4.1 Hệ thống truyền động 47 4.1.1 Phân tích chọn truyền 47 4.1.2 Phân tích lựa chọn đường kính bánh xe chủ động 47 4.2.3 Tính chọn động .48 4.2 Tính tốn thiết kế cấu hoạt động xe 49 4.2.1 Cơ cấu nâng hạ chân trước, chân sau 49 4.2.2 Cơ cấu đẩy phần ghế 52 iii ` 4.2.3 Cơ cấu nâng hạ chân phụ 54 4.3.4 Cơ cấu nâng hạ lưng 56 4.3.5 Cơ cấu nâng hạ chân phụ 57 4.3 Tính chọn ắc quy 58 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN, HỆ THỐNG AN TOÀN, CẢNH BÁO TRÊN XE 59 5.1 Hệ thống điều khiển .59 5.1.1 Quy trình điều khiển xe lăn điện .59 5.1.2 Hệ thống phanh điện 61 5.1.3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .62 5.1.4 Giới thiệu điều khiển trung tâm .63 5.2 Hệ thống an toàn cảnh báo xe 64 5.2.1 Sơ đồ mô tả trực quan hệ thống an tồn, cảnh báo xe quy trình làm việc hệ thống 64 5.2.2 Nhiệm vụ chức cảm biến hệ thống an toàn cảnh báo………………………………………………………………………………………….64 5.3 Các cấu chấp hành 68 5.3.1 Mạch công suất điều khiển động 68 5.3.2 Động điều khiển bánh xe chủ động 68 5.3.3 Động điều khiển động quay vít me 69 5.3.4 Xylanh điện 69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iv ` DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng Thông số kỹ thuật xe lăn điện thiết kế 23 Bảng Phân bố lượng xe điện không tải 26 Bảng 3 Phân bố trọng lượng xe điện đầy tải 27 Bảng Vật liệu khung .28 Bảng Bảng giới hạn ứng suất cho phép vật liệu .28 Hình 1 Xe lăn điện Nhật bản……………………………………………………5 Hình Xe lăn điện phục hồi chức Trung Quốc Hình Xe lăn leo cầu thang Thụy Sĩ – Scalevo Hình Thạc sỹ Ngơ Quang Tiến học sinh Phùng Quang Huy Nguyễn Đức Thái bên sản phẩm “Xe lăn đa hướng dành cho người khuyết tật” Hình Xe lăn nhiều tính – ĐH Bách khoa Đà Nẵng Hình Quốc Thơng Hồng Ngọc với xe lăn thông minh Hình Mơ hình sản phẩm catia……………………………………………………11 Hình 2 Mơ hình tạo Mechanical Design 11 Hình Mơ hình tạo Shape Design and Styling .12 Hình Mơ hình hóa vật thể……………………………….……………………….14 Hình Mơ động học……………………………………………………… 12 Hình Thể mơ tả tính chất vật lý vật liệu .13 Hình Thể modul tiện Catia 13 Hình Thể modul phay Catia 14 Hình Mô hoạt động Catia 14 Hình 10 Những tuyến ống dẫn phức tạp 15 Hình 11 Cơng cụ tổ hợp 15 Hình Xe lăn sử dụng bánh xích………………………………………………….17 Hình Xe lăn sử dụng bánh chữ thập 18 Hình 3 Xe lăn sử dụng cấu chuyển động trục 19 Hình Các chuyển động xe lăn leo bậc sử dụng cấu chuyển động trục 20 Hình Kích thước thể 21 Hình Kích thước xe .21 Hình Các hình chiếu xe lăn điện thiết kế 23 Hình Sơ đồ phân bố tải trọng xe lăn điện không tải 25 Hình Sơ đồ phân bố tải trọng xe lăn điện đầy tải 27 Hình 10 Quy trình thực mơ 29 v ` Hình 11 Quy trình vẽ 30 Hình 12 Các chi tiết thiết kế .30 Hình 13 Trước lắp 31 Hình 14 Sau lắp hoàn thiện 32 Hình 15 Hộp thoại New Analysis .32 Hình 16 Giao diện mơ Atalysis Catia 33 Hình 17 Chọn vật liệu cho chi tiết 34 Hình 18 Hộp thoại Rigid Connection Property 34 Hình 19 Chọn phân tích kết nối 35 Hình 20 Khớp liên kết cứng .35 Hình 21 Hộp thoại Rigid Connection Property 36 Hình 22 Hộp thoại Pressure Fitting Connection Property 36 Hình 23 Liên kết cục trượt với trượt cấu nâng hạ xe .37 Hình 24 Hộp thoại Clamp.1 37 Hình 25 Liên kết ngàm .38 Hình 26 Hộp thoại Distributed Force .38 Hình 27 Đặt vị trí giá trị lực cho khung xe 39 Hình 28 Hộp thoại Computation 39 Hình 29 Hộp thoại Computation Resources Estimation 40 Hình 30 Cây trình tự 40 Hình 31 Lưới biến dạng chi tiết 41 Hình 32 Kết ứng suất hiệu dụng khung 41 Hình 33 Hộp thoại Extrema Creation 42 Hình 34 Hai điểm cực trị lớn nhỏ 43 Hình 35 Kết chuyển vị .43 Hình 36 Hộp thoại Generate 44 Hình Bộ truyền động trực tiếp………………………………………………… 47 Hình Bánh xe chủ lực 48 Hình Động MY1016Z 49 Hình 4 Bộ ray trượt trịn vít me – đai ốc bi 49 Hình Trục dẫn hướng trượt SCS 50 Hình Sơ đồ bố trí động vít me - đai ốc phần nâng hạ chân trước, chân sau 51 Hình Động D5BLD300 - 12A - 30S 51 Hình Kích thước động D5BLD300 - 12A - 30S 51 Hình Bộ ray trượt ray âm mở 3/4 52 Hình 10 Sơ đồ bố trí động vít me -đai ốc phần đẩy ghế 53 vi ` Hình 11 Động giảm tốc 775 54 Hình 12 Kích thước động giảm tốc 775 54 Hình 13 Sơ đồ bố trí động vít me -đai ốc phần chân phụ .55 Hình 14 Động giảm tốc Planet RS775 .55 Hình 15 Kích thước động giảm tốc planet RS775 .56 Hình 16 Sơ đồ lực tác dụng lên xylanh phần lưng 57 Hình 17 Xylanh điện 12V hành trình 150mm, tốc độ 20 mm/s .57 Hình 18 Acquy Đồng Nai NS40ZLS 58 Hình Sơ đồ khối hệ thống điều khiển……………………………………………59 Hình Sử dụng smartphone để điều khiển xe lăn điện 59 Hình Liên kết ứng dụng web với arduino .60 Hình Module Bluetooth HC-05 .60 Hình 5 Giao diện app điều khiển xe lăn 60 Hình Sử dụng joystick để điều khiển 61 Hình Sơ đồ khối tổng thể mạch điều khiển 62 Hình Arduino Uno R3 63 Hình Quy trình làm việc hệ thống…………….…………………………… 69 Hình 10 Sơ đồ mơ tả hệ thống an tồn .64 Hình 11 Cảm biến nhiệt độ DHT11 65 Hình 12 Cảm biến hall 65 Hình 13 Cảm biến nhịp tim mơ cách nhận tín hiệu từ sensor 65 Hình 14 Cảm biến góc nghiêng 66 Hình 15 Module SIM800A cách lắp đặt với arduino 67 Hình 16 Module LM2596 67 Hình 17 Module LCD hình hiển thị thơng số 67 Hình 18 Driver điều khiển động tích hợp mạch cầu 68 Hình 19 Động MY1016Z 69 Hình 20 Động D5BLD300 - 12A - 30S .69 Hình 21 Xylanh điện 70 vii ... Lê Minh Tiến Thiết kế chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc cảnh báo cố cho người thân Xe lăn điện ngả gập phục hồi chức cho người khuyết tật cao cấp dòng xe đại, người tiêu... Minh Tiến Thiết kế chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc cảnh báo cố cho người thân - Phân loại dựa theo mức độ đại chức loại xe: + Xe thô sơ + Xe điện di chuyển + Xe điện đa... Ngọc Cảnh Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái Lê Minh Tiến Thiết kế chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc cảnh báo cố cho người thân Hình Quốc Thơng Hồng Ngọc với xe lăn thông minh Về chế