4. Những thiếu sót và tồn tại Đồ án tốt nghiệp:
4.4.2 Thiết kế cụ thể
4.4.2.1. Khung xe và tay đỡ bánh xe.
Phương án thiết kế:
- Sử dụng hệ thống treo không phụ thuộc.
- Gầm xe cao để phù hợp với nhiều loại địa hình.
- Giảm sốc đặt dọc theo thân xe để tiết kiệm vị trí, phù hợp với việc đặt ghế ngồi sau này.
Hình 4.17: Sơ đồ 2D bố trí bánh xe khung xe, tay giữ bánh xe.
- Khung xe có nhiệm vụ định vị 4 tay đỡ bánh xe, tương tác với tay giữ bánh xe bằng giảm sóc.
41
- Khung xe đóng vai trò rất quan trọng đảm bảo tính ổn định nhất cho chiếc xe.
Hình 4.18. Thông số cơ bản của chiếc xe
- Để xe có thể vượt qua tốt các địa hình gồ ghề, ngoài yếu tố dẫn động 4 bánh thì xe phải có khoảng thoáng gầm xe đủ để xe vận hành ổn định, không quá cao, không quá thấp. Nếu quá cao xe sẽ không ổn định, độ rung lắc cao dẫn tới xe không ổn định dễ bị lật. Nếu quá thấp, những địa hình qua cao, xe không thể vượt qua.
- Qua những yếu tố trên nhóm quyết định chọn khoảng thoáng gầm xe là 266 được tính ở mặt đường bằng phằng tới phần dưới của khung xe.
- Chiều dài của tay giữ bánh xe là 200mm, đặt lệch với khung xe một góc 135o. - Tổng chiều dài của chiếc xe là 550mm.
- Vật liệu sử dụng ở đây là thép hộp chữ nhật 70mm x 35mm.
- Giảm sóc sẽ được đặt nằm ngang song song với khung xe. Giúp xe gọn gàng và linh hoạt hơn trong khi di chuyển.
42
Tính toán chịu lực của bộ giảm xóc trước:
Hình 4.19: Sơ đồ phân bố lực tay giữ bánh xe và giảm sóc
- Theo cơ cấu mà nhóm thiết kế, dựa vào hình minh họa ta thấy rằng:
MOA = MOB
F1.a = N1.b
F1 = .
Tương tự:
F2 = .
- Vậy khi lực xe chịu một lực tải N1 thì sẽ tác động vào phuộc một lực:
F1 = .
(Phuộc trước).
F2 = .
(Phuộc sau).
- Theo thiết kế thì khối lượng tối đa gồm khối lượng người và xe là 120Kg, tức là 30 Kg/1 bánh xe.
N1 = N2 = 300N (do trọng tâm xe đặt ở giữa)
a = c = 72 mm b = 141,4 mm d = 201,4 mm
43
- Vậy lực tác động lớn nhất vào phuộc khi xe chịu tải trọng lớn nhất là:
F1 = . ,
= 589,2 (N)
F2 = . ,
= 839,2 (N)
Chọn động cơ:
- Theo dự tính ban đầu thì tổng khối lượng xe và người 120kg. Vậy để có thể chế tạo ra chiếc xe điện có khả năng kéo khối lượng đúng dự tính thì việc chọn động cơ là không thể thiếu.
- Vậy lực kéo của động cơ là: Fk ≥ 600 N (sử dụng 2 động cơ) - Chọn trục động cơ d = 11mm
Mđc ≥ r.Fk = 5,5.10-3.600 = 3,3 (N.m)
- Để tiện cho việc tính toán ta đặt mục tiêu ban đầu nđc ≥ 250 (không quá chậm) Chọn n = 333 (vòng/ phút)
Pđc ≥ (Mđc.n)/9,55 = (3,3.333)/9.55 = 115,1 W
- Nhóm chọn động cơ Pđc = 250W để có thể kéo được người có tải trọng lớn hơn dự kiến và có thể chở thêm đồ vật nặng khác. Bên cạnh đó giúp xe có thể vượt địa hình dễ dàng hơn.
Hệ thống dẫn động của xe:
- Hệ thống truyền động cũng rất quan trọng đối với một chiếc xe. Nó quyết định đến cách mà xe chuyển động. Dưới đây là sơ đồ truyền động của xe lăn điện mà nhóm thiết kế.
44
Với sơ đồ truyền động như trên ta tính được tốc độ góc tối đa của động cơ: Theo thiết kế vận tốc của động cơ là n = 333vòng/phút (ở chế độ không tải) Ta có: n = n1 Z1 = 14 Z2 = 31 Z3 = 31 Ta có: = = n2 = . = . = 150 (vòng/phút) Đường kính bánh xe nhóm chọn: 320( mm)
Vậy vận tốc lý tưởng nhất của bánh xe có thể đạt được là:
V = = . . = 150,8 (m/phút) = 9 (km/giờ)
Đây là động cơ mà nhóm chọn sử dụng:
Hình 4.21: Động cơ Zhongshen 24V – 250W ( Nguồn: chưa rõ)
Thông số kỹ thuật của động cơ: - Tốc độ trục 333 vòng/phút - Tỉ số truyền 1: 9.78
45
- Dòng tải khi hoạt động hết công suất 18.4A
Sau khi lên ý tưởng sơ bộ về hình dáng, các phương pháp ghép nối, các chi tiết, nhóm có thiết kế cụ thể như sau:
+ Khung xe:
Hình 4.22: Hình ảnh khung xe thiết kế hoàn thiện.
- Khung xe được sử dụng ổ trục để liên kết với tay giữ bánh bằng một ổ trục để tránh khi vận hành sắt hộp biến dạng, gây ra sai lệch, hư hỏng.
+ Tay giữ bánh xe trước
46
+ Tay giữ bánh xe sau:
Hình 4.24: Tay giữ bánh xe sau
- Tay giữ bánh xe được liên kết với khung xe bằng ổ trục, có sử dụng ổ bi, giùm cho xe vận hành em hơn.
- Tay giữ bánh xe cũng sử dụng sắt ống giúp giảm trọng lượng của xe và dễ dàng hơn trong qua trình gia công thiết kế.
- Để cố định bánh xe với tay giữ bánh xe, nhóm thiết kế có thêm một ổ đỡ trục giúp quá trình vận hành sắt ống không bị xé vị trí lỗ khoan bắt trục.Sau khi gia công các ổ trục, các ổ trục được cố định vào thân tay giữ bằng phương pháp hàn hồ quang điện.
+ Ổ trục liên kết bánh xe với tay giữ bánh xe:
47
Hình 4.26: Chi tiết thiết kế ổ trục.
4.4.2.2 Hệ thống nâng hạ ghế ngồi
- Dưới đây là cơ cấu trượt mà nhóm thiết kế:
48
- Hình ảnh thiết kế của hệ thống trượt
Hình 4.28. Bàn trượt của ghế ngồi.
49
- Sơ đồ phân bố lực của cơ cấu:
Sơ đồ 4.1: Phân phối lực của bàn trượt nghiêng.
Lực kéo động cơ dự kiến:
- Theo dự kiến xe chịu tải trọng tối đa là P = 600 N (bỏ qua ma sát)
Px = P.sin30o = 600. sin30o = 300 (N)
- Do đó lực kéo dự tính tối thiểu của trục vích me
Fdt ≥ 300 (N) - Động cơ mà nhóm chọn: P = 30W n = 300v/phút d = 10 mm => Mđc = 9,55 . đ đ = 9,55 . = 0.955 (N.m) - Ta suy ra momen xoắn của trục vích me:
Mvm = Mđc = 0.955 (N.m)
- Lực kéo của vích me là:
Fvm = 6,28.Mvm/u (u là bước vích me)
- Ở đây trục vích me mà nhóm sử dụng u = 5mm
50
Fvm > Fdt nên động cơ có thể kéo được trọng lượng hơn 60 Kg nên lựa chọn là hợp lý.
Động cơ nhóm chọn sử dụng để nâng hạ ghế ngồi
Hình 4.30. Động cơ nâng ghế ngồi
( Nguồn: http://www.tokushudenso.co.jp/tokuden-motor.html) Thông số kỹ thuật: - Điện áp 24V - Dòng tài 1.8A - Tốc độ trục 300 vòng/ phút - Công suất 30.8W
51
Chiếc xe khi gia công hoàn chỉnh:
52
CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN