Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (4)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
___________________________

Đồ án: MÁY QUẤN DÂY DIỀU SÁO

Lớp 18CD111

GVHD: Nguyễn Thiện Tài
SVTH: Trần Đình Hưng
Nguyễn Duy Minh

Đồng Nai, 2022

1



Mục lục
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.........................................................................................5
1.1. Đặt vấn đề:.....................................................................................................5
1.2. Mục tiêu nghiên cứu:......................................................................................6
1.3. Lý do chọn đề tài:...........................................................................................7
1.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài:..........................................................................8
1.5. Các loại quấn diều trên thị trường:................................................................8
1.5.1. Quấn dây truyền thống:.......................................................................8
1.5.2. Quấn dây bằng guồng quấn:................................................................9
1.5.3. Tay cầm quấn dây diều:.....................................................................10
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................12
2.1. Nội dung nghiên cứu:...................................................................................12
2.2. Phương pháp nghiên cứu:.............................................................................12

2.2.1 Nghiên cứu tổng quan:........................................................................12
2.2.2. Nghiên cứu lý thuyết:........................................................................12
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO....................................................................13
3.1. Yêu cầu kỹ thuật:..........................................................................................13
3.2. Nguyên lý họat động của máy:.....................................................................14
3.3. Tính tốn cơ cấu:..........................................................................................15
3.3.1. Phần điện:..........................................................................................15
3.3.2. Phần cơ khí:.......................................................................................17
3.4. Thiết kế cơ cấu:............................................................................................20
3.4.1. Tồn bộ chi tiết máy:.........................................................................20
3.4.2. Các chi tiết của máy:.........................................................................22
3.4.3. Các chi tiết khác:...............................................................................29
CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP.......................................................................33
4.1.Tính mới và tính sáng tạo:.............................................................................33
4.2. Khả năng áp dụng:........................................................................................33
4.3. Hiệu quả kỹ thuật:........................................................................................33
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................35

1


Danh mục hình ảnh
Hình 1: Hình ảnh thả diều sáo..................................................................................6
Hình 2: Sản xuất diều sáo.........................................................................................7
Hình 3: Cuộc thi thả diều sáo ở Hà Tĩnh ..................................................................8
Hình 4: Tai nạn khi thả diều......................................................................................9
Hình 5: Cuộn quấn dây truyền thống........................................................................10
Hình 6: Guồng quấn dây...........................................................................................11
Hình 7: Guồng quấn khá to và bất tiên.....................................................................11
Hình 8: Tay cầm quấn dây diều.................................................................................12

Hình 9: Máy quấn dây đã được cải tiến và hồn thiện..............................................13
Hình 10: Sơ đồ ngun lý hoạt động.........................................................................16
Hình 11: Động cơ 12V...............................................................................................17
Hình 12: Pin..............................................................................................................18
Hình 13: Hai bộ đĩa và dây xích................................................................................20
Hình 14: Bộ phận căng xích......................................................................................20
Hình 15: Thiết kế Solidwork......................................................................................22
Hình 16: Chi tiết máy quấn dây diều sáo..................................................................23
Hình 17: Bản vẽ Solidwork động cơ 12V...................................................................25
Hình 18: Đĩa xích nhỏ...............................................................................................31
Hình 19: Đĩa xích lớn................................................................................................31
Hình 20: Bộ truyền xích............................................................................................32
Hình 21: Diều sáo sải cánh 2m5...............................................................................33
Hình 22: Dây amiang (kevlar)...................................................................................34
Bảng 1: Tên gọi chi tiết các bộ phận.........................................................................23
Bảng 2: So sánh thả diều bằng tay và bằng máy.......................................................36

2


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã làm thay đổi cách thức con người làm
việc và kết nối với nhau, tác động mạnh mẽ vào lĩnh vực cơ điện tử. Dây chuyền tự
động hóa, xe tự lái, robot… chính là các hướng phát triển của Cơng nghệ kỹ thuật cơ
điện tử. Đất nước ta đang trong quá trình đổi mới với sự phát triển mạnh mẽ của nền
kinh tế đặc biệt kể từ khi chúng ta là thành viên của tổ chức thương mại quốc tế WTO.
Để đáp ứng nhu cầu cơng nghiệp hóa-hiện đại hóa, chúng ta vẫn luôn nghiên cứu, chế
tạo và cải tiến những máy móc, cơng cụ để hỗ trợ tốt hơn cho cuộc sống. Máy móc,
cơng cụ ln là người bạn hỗ trợ chúng ta để giúp hồn thành cơng việc một cách
nhanh chóng, tiện lợi, an tồn.

Khi mùa hè đến cũng là lúc thú vui thả diều cùng đến theo. Khơng chỉ là một trị chơi
đơn thuần, thả diều cịn là nét đặc trưng văn hóa lâu đời của dân tộc Việt Nam. Thả
diều là bộ mơn giải trí hấp dẫn với mọi lứa tuổi, phong trào thả diều ngày càng thịnh
hành hơn, đặc biệt là diều sáo. Khi quan sát mọi người thả diều sáo, con diều sáo khi
được thả ra sẽ khá nặng và lúc thu dây vô cùng mất thời gian, sức lực. Trước những
tình hình thực tế đó, đề tài “ Nghiên cứu, tính tốn, thiết kề máy quấn dây diều sáo “
đặt ra nhằm giải quyết những bất tiện, hỗ trợ người sử dụng có trải nghiệm thả diều tốt
hơn.

3


LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian nghiên cứu tài liệu, giáo trình kết hợp với quan sát tình hình thực tế khu
vực thả diều xung quanh. Với sự nỗ lực, tìm tịi học hỏi của thành viên nhóm, sự
hướng dẫn tận tình của thầy: TH.S Nguyễn Thiện Tài và những lời góp ý của Hội
đồng khoa Cơ điện-điện tử trường Đại học Lạc Hồng trong hai lần báo cáo tiến độ, đồ
án tốt nghiệp của nhóm đã hồn thành các nội dung được giao theo đúng thời gian quy
định.

Trân trọng, Biên Hòa, ngày 1 tháng 6 năm 2022

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề:
Trong xã hội ngày nay, khi mà hiện đại hóa, cơng nghiệp hóa đang là mục tiêu
hàng đầu của mỗi quốc gia, sự vượt trội về công nghệ là điều mỗi nước đều theo đuổi
nhằm đạt được sự ưu việt nhất trong quá trình sản xuất, khơng chỉ có ý nghĩa về mặt

lợi nhuận mà cịn có ý nghĩa khẳng định sự thành cơng trong thương trường khi áp
dụng được những công nghệ tiên tiến nhất. Tại Việt Nam khi mà việc áp dụng khoa
học cơng nghệ cịn chưa cao và chưa được thực hiện trên quy mơ lớn thì việc hiện đại
hóa các quy trình sản xuất càng bức thiết hơn bao giờ hết. Thực tế tại các doanh
nghiệp ở nước ta hiện nay đang sử dụng hàng trăm lao động cho một khâu sản xuất,
việc quản lý lao động trở nên phức tạp và sản phẩm làm ra còn tùy thuộc vào lao động
như tình trạng sức khỏe, kinh nghiệm, tay nghề. Trong khi đó, những nước phát triển
đã sản xuất ra số lượng sản phẩm đúng với số lượng ta đã làm được chỉ với những
thiết bị máy móc và chỉ sử dụng một nhân công duy nhất để trông coi trong trường
hợp máy móc bị sự cố kỹ thuật. Việc tự động hóa trong sản xuất sẽ đưa ra những sản
phẩm với chất lượng đúng như mong muốn và tiết kiệm chi phí sản xuất. Chính sự
khác biệt trong cơng nghệ đã mang những nước phát triển đến với một tầm cao vượt
xa chúng ta. Điều đó khơng có nghĩa là chúng ta sẽ không đuổi kịp các nước tiên tiến
mà đó là động lực thúc đẩy, là mục tiêu cho sự phấn đấu tìm hiểu và phát triển khoa
học kỹ thuật để sánh vai cùng các nước tiên tiến hiện nay trên thế giới.

Hình 1: Hình ảnh thả diều sáo.

5


Với mỗi chúng ta, ai cũng đã từng có một tuổi thơ ngắm nhìn nhũng cánh diều
bay trên trời cao. Khơng chỉ là một trị chơi đơn thuần, thả diều cịn là nét đặc trưng
văn hóa lâu đời của dân tộc Việt Nam. Thả diều thể hiện khát vọng tự do, cánh diều
bay bổng chở bao nhiêu ước mơ tốt đẹp của những đứa trẻ. Ngoài ra, việc thả diều cịn
giúp rèn luyện tính kiên nhẫn và sự dẻo dai, giúp trẻ có thêm nhiều trải nghiệm thú vị
vào dịp nghỉ hè. Và giờ đây, phong trào thả diều ngày càng thịnh hành hơn, đặc biệt là
diều sáo.

Hình 2: Sản xuất diều sáo (nguồn: Facebook: Đoàn Trung – một sinh viên trường

Đại học Lạc Hồng đang kinh doanh sản xuất diều sáo)

1.2. Mục tiêu nghiên cứu:
 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy quấn cuộn dây thả diều nhằm nâng cao tốc
độ, không rối dây, tiện lợi khi thả diều sáo có sải cánh 2,5-5m. Tính tốn, thiết
kế, sử dụng cơ khí và điều khiển.

6


Hình 3: Cuộc thi thả diều sáo ở Hà Tĩnh.

1.3. Lý do chọn đề tài:
Khi quan sát ở các bãi diều, hội chơi diều sáo và những người bạn có thả diều sáo
thì lúc thả rất dễ dàng nhưng khi thu dây lại cịn khá nhiều bất tiện. Khơng những
rất nặng vì diều to mà cịn vơ số những bất tiện khác như: rối dây, vướng dây, tốn
thời gian, mỏi tay,...Để giải quyết vấn đề đó, nhóm chọn đề tài " Nghiên cứu,
thiết kế và chế tạo máy quấn dây diều sáo" nhằm giúp người thả diều thu dây
một cách nhanh chóng, an tồn và hiệu quả.

7


Hình 4: Tai nạn khi thả diều.

1.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Tính tốn, thiết kế chế tạo máy quấn cuộn dây tự động phù hợp cho người sử dụng,
mang đến hiệu quả và sự tiện lợi.
Thiết kế các chi tiết thiết bị, mô phỏng số bằng phần mềm Solidworks với các
thông số cần mô phỏng để đánh giá.

1.5. Các loại quấn diều trên thị trường:
1.5.1. Quấn dây truyền thống:

Hình 5: Cuộn quấn dây truyền thống.

*Ưu điểm:
8


-Nhỏ gọn, dễ mang theo.
-Nhẹ.
*Nhược điểm:
-Chứa được rất ít dây, với dây dày dành cho diều sáo thì sẽ ít hơn.
-Phải quấn bằng tay gây mỏi tay, mất thời gian,…
1.5.2. Quấn dây bằng guồng quấn:

Hình 6: Guồng quấn dây.
*Ưu điểm:
-Quay tay cầm đề thu dây cảm giác sẽ đỡ mỏi hơn.
-Chắc tay khi sử dụng.
*Nhược điểm:
-Nặng.
-Cồng kềnh.
-Khá bất tiện khi di chuyển.

Hình 7: Guồng quấn dây khá to và bất tiện
9

1.5.3. Tay cầm quấn dây diều:

Hình 8: Tay cầm quấn dây diều.

*Ưu điểm:
-Siêu nhỏ gọn.
-Dễ mang theo, có thể bỏ vào túi.
*Nhược điểm:
-Đựng được rất ít dây.
-Khơng phù hợp với diều sáo.
-Rất dễ trượt tay khi sử dụng.

Tổng quan:
- Các tính năng:
+ Được làm bằng những chất liệu chắc chắn, có độ bền cao.
+ Nhanh chóng và dễ dàng khi thu dây lúc thả diều.
+ Tay cầm dài là điều tuyệt vời để thoải mái khi sử dụng.

10


+ Máy đáp ứng được tốc độ gió vào mùa gió đối với cả trời đang bão lên tới hơn
60km/h, phù hợp cho các loại diều sáo 2,5m-5m sử dụng dây amiang chất liệu cực tốt.
- Mơ tả:
+ Chóng nóng, sốc.
+ Thích hợp cho nhiều loại diều.
+ Có thể tự do xử lý tình huống khi thả diều một cách dễ dàng.
+ Được gia cơng từng chi tiết tỉ mỉ.

Hình 9: Máy quấn dây đã được cải tiến và hoàn thiện.

11


CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu những cuộn dây thả diều ngoài thị trường và trên internet.
- Thiết kế và lựa chọn chi tiết, thiết bị để ra sản phẩm đúng mong muốn.

2.2. Phương pháp nghiên cứu:
2.2.1 Nghiên cứu tổng quan:
-Qua sách báo, giáo trình, internet, … chọn lọc các thơng tin kiến thức tổng quan
về các hệ thống tự động.
-Kết hợp giữa nghiên cứu, thiết kế và tính tốn lý thuyết và thực nghiệm để lựa
chọn kết cấu phù hợp.
-Tiến hành phân tích, lựa chọn, xác định nguyên lý cấu tạo thiết bị và nghiên cứu
sẵn làm cơ sở xác định hướng nghiên cứu.
2.2.2. Nghiên cứu lý thuyết:
 Nghiên cứu các kết quả về máy và đo lực của sản phẩm trong và ngồi nước thơng
qua sách, giáo trình và các bài báo, một số thiết bị và các cụm máy đã được ứng
dụng.
 Sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng phân tích lựa chọn ra các thiết bị và
cơ cấu phù hợp.
 Trên cơ sở đó tìm hiểu về công nghệ, thiết bị và những kinh nghiệm chuyên môn,
tiếp thu có chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở cho quá trình nghiên cứu
nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệu quả nhất.

12

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
3.1. Yêu cầu kỹ thuật:

- Tốc độ thu dây 15m/p.
- Lực kéo yêu cầu lớn hơn 200N/m.
- Thời gian hoạt động liên tục lớn hơn 2 giờ.
- Trọng lượng dưới 5 kg.
- Dây không bị tụt ra khi không thu về.
- Tháo lắp, thay thế cuộn thu dây mới dể dàng.
- Đơn giản dể sử dụng.

13


3.2. Nguyên lý họat động của máy:

Hình 10: Sơ đồ ngun lý hoạt động.
Khi cơng tắc đóng, nguồn năng lượng được lấy từ pin cung cấp cho động cơ làm
cho động cơ quay. Khi động cơ quay sẽ làm nhông xích quay từ đó lực sẽ truyền đến
dĩa xích thơng qua dây xích, sau đó dĩa xích truyền lực lần lượt đến líp một chiều và
làm cuộn dây thu lại.
Trường hợp cơng tắt mở, động cơ khơng quay, khi đó diều tác động một lực
hướng ngược lại thì lúc đó cụm cơ cấu líp một chiều và tay cầm có công dụng giữ cho
cuộn dây không thể chuyển động.

14


3.3. Tính tốn cơ cấu:

3.3.1. Phần điện:
- Cơng suất định mức động cơ: 50W.
- Điện áp định mức: U = 12V.
- Dòng điện định mức: I = 4.16A.
 Thời gian hoạt động liên tục động cơ: t~2,4 giờ.
Dùng để tải lực từ động cơ lên bánh răng truyền lực.

Hình 11: Động cơ 12V.

Hình 12: Pin.
15


– Sử dụng liên tục 3~4 giờ.
– Lọai pin: li-ion.
– Điện thế 36V.
– Dung lượng Pin: 10000 mAh.
Biến đổi điện năng thành cơ năng lên động cơ.
*Ưu điểm: dung lượng pin nhiều xài được lâu, phù hợp với công suất hoạt động
của động cơ.
*Nhược điểm: to, chiếm một phần khá lớn trên máy quấn dây.

3.3.2. Phần cơ khí:
Cơ cấu truyền xích:
Lí do: Nhỏ gọn, chi phí vừa phải, phổ biến, dễ mua.
*Ưu điểm: Chống trượt trong quá trình hoạt động, thời gian.
– Bộ truyền xích có khả năng tải cao hơn, kích thước nhỏ gọn hơn so với bộ truyền
đai.
– Bộ truyền xích có thể truyền chuyển động giữa hai trục xa nhau, mà kích thước của
bộ truyền khơng lớn.

– Bộ truyền xích có thể truyền chuyền động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn ở xa
nhau.
– Hiệu suất truyền động cao hơn đai.
*Nhược Điểm:
– Bộ truyền xích có vận tốc và tỷ số truyền tức thời khơng ổn định.
– Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn.
– u cầu chăm sóc, bơi trơn thường xun trong q trình sử dụng.
– Bản lề xích mau bị mịn, và có q nhiều mối ghép, nên tuổi thọ khơng cao.

16


Phạm vi sử dụng của bộ truyền xích:
– Bộ truyền xích được dùng nhiều trong các máy nơng nghiệp, máy vận chuyển, và
trong tay máy.
– Khi cần truyền chuyển động giữa các trục Xa nhau, hoặc truyền chuyển động từ một
trục đến nhiều trục.
– Bộ truyền xích thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình. Tải trọng cực đại
có thể đến 100 kW.
– Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7. Tỷ số truyền tối đa không nên quá 15.
– Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,96 đến 0,98.

Hình 13: Hai bộ đĩa và dây xích.
– Bánh răng truyền lực từ động cơ là 12 răng.
– Bánh răng nhận lực từ bánh răng truyền lực thông qua dây xích là 41 răng.
Mục tiêu: có được số răng của 2 đĩa có thể tính ra được tỉ số truyền của động cơ.

Cơng dụng bộ phân căng xích trong máy:
– Tránh bị trật xích.
– Vận hành êm ái.

– Tặng xích tự động, khơng cần điều chỉnh.
17


Hình 14: Bộ phận căng xích.
Sử dụng bộ truyền xích bánh răng: (lí do, ưu, nhược điểm => cơng dụng của bộ phận
căng xích trong máy).
Thơng số: dây quấn được 15 m/phút, cuộn dây 500m cộng với lực cản của gió trung
bình vào mùa diều là 25 km/h khi thu về hết xấp xỉ 35 phút.
Đường kính sử dụng của cuộn dây d = 78mm.
Tỉ số truyền tính từ bánh răng truyền động gắn với trục động cơ = 84/42 = 2.
 Tốc độ quay của cuộn dây = 2x tốc độ quay động cơ.
 Momen xoắn được tính bằng công thức T = (P x 9,55)/n = (50 x 9,55)/15 =
31,8Nm
T: momen xoắn
P: công suất động cơ
n: tốc độ động cơ (vòng/phút)
 Tỉ số chuyền của hai bánh răng là TSC = TC/SC = 12/41 = 0,3.
 Lực cản của gió được tính bằng cơng thức F=A x P x Cd
F: lực cản của gió
A: tiết diện diều
P: áp lực của gió
Cd: hệ số cản
 A = Pi x a x b = Pi x 2,5.0,5 = 3,9m²
 P = 0,613 x V2 = 0,613 x 252 = 0,613 x 625 = 383,125W
 Theo như tìm hiểu thì hệ số cản là 0,2.
Mục tiêu: tính A(tiết diện diều), P(áp lực gió) và hệ số cản Cd để tính ra được lực cản
của gió.
Suy ra lực cản của gió F = A x P x cd = 3,9 x 383,125 x 0,2 = 298N
Mục tiêu: có lực cản của gió để tính ra được lực của người cầm máy quấn dây để thả

diều cần dùng lực trung bình bao nhiêu là vừa sức.

18


3.4. Thiết kế cơ cấu:
3.4.1. Tồn bộ chi tiết máy:

Hình

15:

Thiết

kế

Solidwork.

19


Hình 16: Chi tiết máy quấn dây diều sáo.
STT

Tên gọi chi tiết

1

Cuộn dây

2

Động cơ

3

Vỏ bọc(Cover)

4

Tay nắm chính

5

Tay nắm phụ

6

Bánh răng lớn

7

Tăng xích

8

Xích

9

Bánh răng nhỏ
Bảng 1: Tên gọi chi tiết các bộ phận.

3.4.2. Các chi tiết của máy:
1. Cuộn dây:

20


Cuộn dây là bộ phận để giữ và nhận dây. Nằm ở trung tâm máy và sẽ xoay khi
thu hoặc thả diều.

21


2. Động cơ:

Hình 17: Bản vẽ Solidwork động cơ 12V.
Động cơ là bộ phận chính của máy có cơng dụng truyền chuyển động quay cho cuộn
dây để quấn dây về.
Thông số kỹ thuật:
 Đường kính ngồi của động cơ: 27,5 mm
 Chiều cao: 24.7 mm
 Trục đầu ra: 2,3 mm
 Chiều dài trục: 15 mm
 Khoảng cách lỗ: 12 mm
 Trọng lượng: 56 g
 Điện áp: 12V
 Dòng điện: 48 mA

3. Vỏ bọc (cover)

22


Vỏ bọc có tác dụng làm cho máy quấn dây trông gọn gàng và chủ yếu là để bảo vệ bộ
truyền động khỏi các lực tác động từ bên ngoài có thể gây hư hỏng.
Chất liệu được làm bằng nhựa cứng.

23