Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe goped scooter có gắn động cơ phục vụ tại các khu tham quan, du lịch tại khánh hòa

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
----------------------------LÊ NGỌC HOÀNG
MSSV: 53130577
HOÀNG VĂN MINH
MSSV: 53130938
53 CNOT

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE
GOPED SCOOTER CÓ GẮN ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ
TẠI CÁC KHU THĂM QUAN, DU LỊCH TẠI
KHÁNH HÒA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ
KỸ THUẬT ÔTÔ

Nha Trang - Tháng6 năm2015


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
----------------------------LÊ NGỌC HOÀNG
MSSV: 53130577
HOÀNG VĂN MINH
MSSV: 53130938
53 CNOT

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE
GOPED SCOOTER CÓ GẮN ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ

TẠI CÁC KHU THĂM QUAN, DU LỊCH TẠI
KHÁNH HÒA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ
KỸ THUẬT ÔTÔ
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. NGUYỄN THANH TUẤN
Nha Trang - Tháng6 năm2015


i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên,tôi trân trọng kính gửi đến thầy cô giáo Trường Đại học
Nha Trang nói chung và các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật giao thông nói riêng,
cùng tất cả các thầy và các anh, chị tại Xưởng Cơ khí Trường Đại học Nha Trangsự
kính trọng và lòng tri ân vì đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong 4 năm học tập và
nghiên cứu tại trường vừa qua.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất tôi xin gửi đến thầy TS. Nguyễn Thanh Tuấn
đã tận tình hưỡng dẫn, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành nội dung của đề tài tốt nghiệp
này.
Và sau hết, tôi xin được ghi nhớ tình cảm, sự hỗ trợ của quí Thầy, Cô giáo
trong Khoa Kỹ thuật giao thông – Trường Đại học Nha Trang, gia đình và bạn bè
thân thiết đã luôn đồng hành, tạo điều kiện thuật lợi để tôi hoàn thành quá trình học
tập tại ngôi trường này.
Xin trân trọng cảm ơn !


ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
MỤC LỤC ................................................................................................................. ii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XE GOPED SCOOTER VÀ KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG CHO KHU DU LỊCH KHÁNH HOÀ ........................................................3
1.1. Đặc điểm các khu du lịch tại Khánh Hoà .........................................................3
1.2. Những mẫu xe du lịch phục vụ khu du lịch .....................................................4
1.2.1. Xe ngựa ......................................................................................................4
1.2.2. Xe đạp đôi ..................................................................................................5
1.2.3. Xích lô ......................................................................................................5
1.2.4. Xe điện .......................................................................................................6
1.3. Tổng quan về xe Goped scooter .......................................................................6
1.3.1. Tính ứng dụng của xe Goped scooter ........................................................6
1.3.2. Một số hình dáng loại xe Goped scooter ...................................................7
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHẾ TẠO ................................9
2.1. Thiết kế sơ bộ ...................................................................................................9
2.1.1. Phác thảo xe Goped scooter .....................................................................10
2.1.2. Lựa chọn phương án thiết kế khung ........................................................10
2.1.3. Cơ cấu dẫn hướng (cổ lái) .......................................................................12
2.1.4. Hệ thống phanh ........................................................................................13
2.1.5. Hệ thống truyền động ..............................................................................14
2.2. Các lực và mômen tác dụng lên xe ................................................................15
2.2.1. Trọng lượng .............................................................................................16
2.2.2. Phản lực của mặt đường ..........................................................................17
2.2.3. Lực cản dốc ..............................................................................................18
2.2.4. Lực cản lăn...............................................................................................19
2.2.5. Lực cản khí động học ..............................................................................20
2.2.6. Lực quán tính ...........................................................................................21
2.2.7. Lực kéo ....................................................................................................23

ii

CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE GOPED SCOOTER
...................................................................................................................................25
3.1. Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế khung xe và các hệ thống trên xe ....25
3.2. Tính toán, thiết kế khung................................................................................25
3.2.1. Đặc điểm, công dụng, yêu cầu:................................................................25
3.2.2. Ứng dụng phần mềm Solidworks tính toán khung ..................................26
3.3. Tính toán, thiết kế hệ thống truyền lực ..........................................................32
3.3.1. Phân tích và chọn phương án bố trí hệ thống truyền lực .........................32
3.3.2. Tính chọn động cơ sử dụng .....................................................................34
3.3.3. Tính toán, thiết kế bộ truyền xích ............................................................39
3.4. Tính bền cho trục bánh xe ..............................................................................49
3.4.1. Tính bền cho trục bánh xe chủ động (bánh sau) ......................................49
3.4.2. Tính bền cho trục bánh xe bị động (bánh trước) .....................................51
3.5. Thực nghiệm chế tạo xe Goped scooter .........................................................52
3.5.1. Tổng quan về thực nghiệm chế tạo ..........................................................52
3.5.2. Chế tạo các chi tiết chính trên xe Goped scooter ....................................53
3.6. Lắp ráp, hoàn thiện xe Goped scooter ............................................................55
3.6.1. Đặc điểm quy trình lắp ráp ......................................................................55
3.6.2. Lập sơ đồ lắp ráp .....................................................................................56
3.6.3. Mô tả nguyên công lắp ráp ......................................................................57
3.6.4. Lắp ráp các hệ thống ................................................................................59
3.7. Kiểm tra chất lượng sau khi lắp .....................................................................62
3.7.1. Quy trình kiểm tra ....................................................................................62
3.7.2. Kiểm tra tổng thể .....................................................................................64
3.8. Chạy thử trên đường .......................................................................................66
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................67

4.1. Kết luận ..........................................................................................................67
4.2. Kiến nghị ........................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................69
PHỤ LỤC .................................................................................................................70


1

LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, kinh tế xã hội ngày càng phát triển, mức sống người dân ngày càng
cao, nhu cầu tham quan du lịch ngày càng tăng. Các khu du lịch rộng lớn được xây
dựng ngày càng nhiều. Để di chuyển trong các khu nghỉ dưỡng rộng lớn nên cần
phải có các phương tiện đi lại phục vụ cho khách du lịch.Xe Goped scooter là một
giải pháp tối ưu và rất tiện lợi vì tính linh hoạt, nhỏ gọn, nó có thể len lỏi qua những
nơi chật hẹp, vượt qua các đồi dốc. Đặc biệt nó có thể được bỏ trong cốp xe
ôtôkhông cần bãi đỗ, bến đậu,...
Với những phân tích trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô
hình xe Goped scooter có gắn động cơ phục vụ tại các khu tham quan, du lịch tại
Khánh Hòa” để thực hiện.
2. Đối tƣợng nghiên cứu
Xe Goped scooter gắn động cơ.
3. Phạm vi nghiên cứu
Mô hình xe Goped scooter gắn động cơ sử dụng trong các khu tham quan, du
lịch tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa.
4. Mục đích nghiên cứu
Chế tạo mô hình xe Goped scooter có gắn động cơ.
5. Bố cục của đề tài
Nội dung chính của đề tài được chia thành 4 chương như sau:
-

Chương 1: Tổng quan về xe Goped scooter và khả năng sử dụng cho khu
du lịch Khánh Hòa.

-

Chương 2: Cơ sở tính toán, thiết kế chế tạo.

-

Chương 3: Thực nghiệm chế tạo mô hình xe Goped scooter.

-

Chương 4: Kết luận và kiến nghị.


2

6. Giới hạn đề tài
Do thời gian và kinh phí có hạn nên tôi chỉ chế tạo một số hệ thống trên xe
mô hình: Hệ thống khung; Hệ thống lái; Hệ thống truyền lực; Các hệ thống còn
lại chủ yếu là tính chọn và mua các sản phẩm tương đương có trên thị trường để
lắp ráp.


3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XE GOPED SCOOTER VÀ KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG CHO KHU DU LỊCH KHÁNH HOÀ

1.1. Đặc điểm các khu du lịch tại Khánh Hoà
Khánh Hòa có bờ biển dài hơn 200 km và gần 200 hòn đảo lớn nhỏ cùng nhiều
vịnh biển đẹp như Vân Phong, Nha Trang (một trong 29 vịnh đẹp nhất thế
giới), Cam Ranh,... với khí hậu ôn hòa, nhiệt độ trung bình 26⁰C, có hơn 300 ngày
nắng trong năm, và nhiều di tích lịch sử văn hóa và danh lam thắng cảnh nổi tiếng
như: Tháp Ponagar, thành cổ Diên Khánh, các di tích của nhà bác học Yersin,….
Với những lợi thế đó Khánh Hòa đã trở thành một trong những trung tâm du lịch
lớn của Việt Nam.

Hình 1.1.Khu nghỉ dưỡng tại vinpearl
Trong cơ cấu kinh tế của tỉnh, tỷ trọng GDP của Dịch vụ - Du lịch chiếm
42,8%. Năm 2008, Khánh Hòa đã đón gần 1,6 triệu lượt khách, trong đó có 325.000
lượt khách quốc tế, doanh thu đạt 1.350 tỷ đồng. Các cơ sở kinh doanh có quy mô
lớn, hệ thống cơ sở hạ tầng được quan tâm đầu tư phát triển ảnh hưởng tích cực đến
hoạt động Du lịch trên địa bàn. Trong 10 khách sạn đạt danh hiệu khách sạn 5 sao
hàng đầu Việt nam thì có đến 3 khách sạn tại Khánh Hòa (Evason Ana Mandara,
Sunrise, Vinpearl Resort & Spa). Khánh Hòa có khu nghỉ dưỡng cao cấp nhất Việt
Nam là Evason Hideway (huyện Ninh Hòa) của tập đoàn Ana Mandara vừa


4

đượctờ Sunday Times bầu là một trong 20 resort tốt nhất thế giới.Nhiều loại hình,
sản phẩm dịch vụ du lịch được tổ chức như các hoạt động vui chơi giải trí trên biển,
du lịch lặn biển, tắm bùn khoáng,... với năng lực tổ chức và khai thác kinh doanh
ngày càng phát triển rõ nét.
Ngoài vị thế là một trung tâm du lịch lớn Nha Trang (Khánh Hòa) gần đây đã
trở thành điểm đến của nhiều sư kiện lớn của Việt Nam và Thế Giới như: Hoa hậu
Việt Nam, Hoa hậu Thế giới người Việt 2007 và 2009, Hoa hậu Hoàn vũ 2008, Hoa
hậu Trái Đất 2010,... cùng với Festival Biển (Nha Trang) được tổ chức 2 năm một

lần đã góp phần quảng bá du lịch Khánh Hòa với Thế giới.
1.2. Những mẫu xe du lịch phục vụ khu du lịch
1.2.1. Xe ngựa
Xe ngựa hay còn được gọi là xe thổ mộ, là loại phương tiện đi lại phổ biến ở
vùng Sài Gòn- Gia Định của Việt Nam vào những năm 50 của thế kỷ XIX. Đây là
loại xe một ngựa kéo và được bắt nguồn từ kiểu cỗ xe song mã sang trọng của Pháp,
sau đó được người dân miền Nam đã chế tác, cải tiến lại cho phù hợp với điều kiện
và địa hình của miền quê sông nước, đồng thời kiểu xe cũng chịu ảnh hưởng nhất
định từ những chiếc xe ngựa của người Trung Quốc thời cổ. Hiện nay du lịch bằng
xe ngựa rất phổ biến tại các khu du lịch như du lịch Đền Đô ở Từ Sơn Bắc Ninh, du
lịch Đảo Khỉ ở Khánh Hòa, hay du lịch ở xứ dừa Bến Tre,...

Hình 1.2.Dạo đảo Khỉ bằng xe ngựa


5

1.2.2. Xe đạp đôi
Xe đạp đôi là phương tiện khá mới mẻ và chỉ được phát triển tại các khu du
lịch trong một vài năm trở lại đây. Xe đạp đòi hỏi các cặp đôi phải phối hợp di
chuyển khéo léo và ăn ý, do vậy, khi lựa chọn loại phương tiện này cũng có nghĩa
sẽ phải lựa chọn một người bạn đồng hành phù hợp. Chính vì thế, di chuyển bằng
xe đạp đôi quanh những thắng cảnh đẹp sẽ là những kỉ niệm lãng mạn không thể
quên đối với mỗi người, nhất là các cặp tình nhân.

Hình 1.3. Chiếc xe đạp đôi
1.2.3. Xích lô
Dù rất quen thuộc nhưng xích lô vẫn được coi là phương tiện du lịch độc đáo

Hình 1.4. Du lịch bằng xích lô tại Nha Trang

không chỉ với du khách quốc tế mà ngay cả với du khách Việt Nam. Những chiếc
"taxi 3 bánh" này có mặt ở nhiều khu du lịch trên cả nước nhưng đặc trưng nhất
phải kể đến xích lô Huế, xích lô phố cổ ở Hà Nội. Xe có độ cao đủ tầm để du khách
có thể ngắm quang cảnh xung quanh, đủ vừa cho đôi uyên ương không cảm thấy


6

chốngchếnh nhưng cũng lại không quá chật cho ai đó cảm thấy ngại ngùng mỗi lúc
ngồi chung.
1.2.4. Xe điện
Xe điện cũng là một loại phương tiện du lịch mới và độc đáo tại các điểm
tham quan hiện nay. Xe sử dụng nguồn năng lượng sạch khi vận hành nên không
tạo ra tiếng ồn hay khói bụi, mang lại một cảm giác sảng khoái cũng như cảm nhận
về thiên nhiên một cách đúng nghĩa đối với mọi du khách. Khách du lịch đến
Nha Trang rất thích thú được dạo phố, đến các điểm tham quan trong nội thành
bằng xe điện. Với tour du lịch này, du khách vừa được hưởng làn gió mát tự nhiên,
vừa có thể thoải mái ngắm cảnh phố phường,…

Hình 1.5. Xe điện tại Nha Trang
1.3. Tổng quan về xe Goped scooter
1.3.1. Tính ứng dụng của xe Goped scooter
Goped scooter là xe thể thao được thiết kế để tạo ra một phương tiện đi lại cá
nhân với hình thức đơn giản, gọn nhẹ, xách tay và tiết kiệm nhiên liệu.
Tại Việt Nam mặc dù mới xuất hiện với số lượng rất hạn chế do một vài lý
do và giá cả khá cao ở nước ngoài, rất vất vả khi chuyển về Việt Nam nhưng
dòngxe này đã để lại rất nhiều ấn tượng và ngạc nhiên với ánh mắt tò mò khâm
phục sự sáng tạo mỗi khi xuất hiện và lăn bánh trên đường, nó chứng minh sự linh

7

hoạt, tiện lợi vượt trội của mình khiến hầu như ai nhìn thấy cũng muốn có, đặc biệt
là giới trẻ thích thể thao, năng động và tự do.
Khánh Hòa có các danh lam thắng cảnh, các khu nghỉ dưỡng rộng lớn nên
cần phải có các phương tiện đi lại phục vụ cho khách du lịch. Xe Goped scooter là
một giải pháp tối ưu và rất tiện lợi vì tính linh hoạt, nhỏ gọn của nó, len lỏi qua các
dãy phố đông người chật hẹp không bãi đỗ, bến đậu dành cho những phương tiện to
lớn như ôtô, xe máy có thể đi và đến bất cứ đâu, không làm ảnh hưởng đến khuôn
viên, diện tích, căn nhà, cửa hàng, nơi kinh doanh nhỏ bé, nó có thể để được trong
cốp ôtô, …
1.3.2. Một số hình dáng loại xe Goped scooter

Hình 1.6.Xe Goped scooter chạy bằng

Hình 1.7.Xe Goped scooter chạy bằng

điện có bộ phận giảm xóc

điện không có bộ phận giảm xóc


8

Hình 1.8.Xe Goped scooter chạy động

Hình 1.9. Xe Goped scooter chạy động

cơ xăng có bộ phận giảm xóc

cơ xăng không có bộ phận giảm xóc

Hình 1.10.Xe Goped scooter chạy động cơ xăng có
bộ phận giảm xóc và yên xe


9

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHẾ TẠO
2.1. Thiết kế sơ bộ
Xe thiết kế được sử dụng để chở một người với tốc độ tối đa khoảng 25(km/h)
và tải trọng tối đa của xe khoảng 80 (kg). Trong quá trình sử dụng xe có thể gặp
phải những chướng ngại vật hoặc những địa hình không thể chạy được như ghềnh
đá, cầu thang,…Vì vậy nên buộc người dùng phải nhấc xe lên để đến những đoạn
đường khác có thể cho xe chạy được. Chính vì thế nên khối lượng và kích thước xe
phải phù hợp để người điều khiển có thể nhấc xe lên và di chuyển một cách dễ
dàng. Đồng thời tốc độ di chuyển của xe không cao nên thiết kế sơ bộ của xe chỉ sử
dụng 2 bánh và khung xe được làm đủ ngắn sao cho người điều khiển có một vị trí
thoải mái khi điều khiển xe. Đoạn đường di chuyển của người dùng khoảng 1-2
(km) nên thời gian di chuyển cũng không quá lâu nên ta có thể thiết kế sao cho
người điều khiển đứng trong lúc điều khiển nhằm tiết kiệm khối lượng xe và kết cấu
đơn giản giúp tăng khả năng cơ động của xe, tiện lợi cho ngườidùng. Vì người đứng
điều khiển xe nên cổ lái của xe xẽ tương đối cao so với kích thước của xe, nên ta
thiết kế kiểu cổ lái có thể gập được khi không dùng hoặc khi cần nhấc xe lên cao,
điều này vô cùng thuận lợi khi di chuyển qua người địa hình mà xe không chạy
được.
Để dễ dàng hơn trong việc sữa chữa và bảo dưỡng của người sử dụng ta nên
sử dụng những bộ phận có sẵn hoặc dễ dàng tìm kiếm trên thị trường và dễ dàng
thay thế. Ví dụ như xích truyền động, ta cũng nên cân nhắc việc lựa chọn loại xích
mà người dùng có thể dễ dàng tìm kiếm trên thị trường như là xích ốngcon lăn thay

vì việc lựa chọn loại xích răng, vì xích răng khó tìm kiếm thay thế. Đồng thời thiết
kế bộ truyền sao cho có thể thay thế hoặc lắp lẫn các động cơ, nếu như người dùng
có nhu cầu tăng công suất hay momen của động cơ thì có thể thay thế động cơ khác
có công suất và momen lớn hơn để phục vụ cho mục đích nào đó một cách dễ dàng,
nhưng nằm trong điều kiện hoạt động cho phép. Hay khi người dùng sử dụng xe ở
những địa hình nhiều đồi dốc, momen từ bộ truyền xuống bánh xe không đủ khả


10

năng giúp xe vượt dốc, thì lúc này người dùng có thể thay thế bộ truyền nhằm tăng
tỉ số truyền xuống bánh xe chủ động để đáp ứng được địa hình mà người sử dụng
muốn vượt qua.
2.1.1. Phác thảo xe Goped scooter

Hình 2.1. Phác thảo xe Goped scooter
1:Bộ truyền động xích từ động cơ đến bánh xe chủ động; 2: Bình nhiên liệu;
3:Tay láy; 4:Bánh dẫn hướng; 5:Trục đứng tay lái; 6:Khung xe;
7:Động cơ; 8:Bánh chủ động.
Trên hình 2.1phác thảo của xe Goped scooter mà đề tài hướng đến, trong quá
trình thiết kế có thể sẽ thay đổi về hình dáng và cấu tạo so với thiết kế sơ bộ nhằm
phù hợp với điều kiện thiết kế và chế tạo.
2.1.2. Lựa chọn phƣơng án thiết kế khung
2.1.2.1.

Phƣơng án 1: Khung liên kết với bánh chủ động theo một bên

Theo phương án 1, khu vực tại vị trí A sẽ bố trí cơ cấu lái và bánh dẫn
hướng. Khu vực B có độ dài l2 được bố trí cho người điều khiển đứng để điều khiển

11

xe, khoảng các giữa các khu vực phải phù hợp sao cho người điều khiển xe được
thoải mái khi điều khiển, khu vực C với độ dài l1 được dùng để gắn động cơ, bánh
xe chủ động, hệ thống truyền lực và hệ thống phanh.
Tại khu vực C với thiết kế liên kết bánh sau bởi một bên sẻ giảm được khối
lượng xe, giảm bề rộng của khu vực này, làm cho kết cấu xe đơn giản nhưng vẫn
đảm bảo an toàn cho người sử dụng và xe, mặc khác thiết kế phù hợp với yêu cầu
sử dụng. Với phương án này, khung được uốn liền từ một ống vật liệu nên tính an
toàn được đảm bảo.

Hình 2.2.Hình dáng thiết kế sơ bộ khung xe của phương án 1
A:Khu vực gắn cổ lái; B:Khu vực đứng của người điều khiển; C: Khu vực lắp động
cơ và bánh chủ động (treo sau).
2.1.2.2.

Phƣơng án 2: Khung liên kết với bánh chủ động theo hai bên

Theo phương án ta có điểm khác nhau tại khu vực C là vị trí liên kết bánh chủ
động với khung xe (treo sau). Theo phương án này thì khung xe sẽ nặng hơn, và bề
rộng sẽ tăng lên làm cho xe cồng kềnh hơn. Mặt khác ta cần liên kết bộ phận treo
sau với khung chính của xe, nếu liên kết bằng phương pháp hàn thì cần phải đảm
bảo độ an toàn cao và rất nguy hiểm vì tại vị trí mối hàn sẽ chịu tải trọng lớn khi xe
mang tải. Nếu không liên kết bằng phương pháp hàn thì ta cần thêm bộ phận đànhồi


12

cho xe, như vậy làm tăng khối lượng xe, mặt khác nhu cầu sử dụng đến bộ phậnđàn

hồi thì chưa cao.

Hình 2.3.Hình dáng thiết kế sơ bộ khung xe của phương án 2
Kết luận: Theo mục đích thiết kế và điều kiện chế tạo chọn phương án thiết kế
khung là phương án 1, khung liên kết với bánh chủ động theo một bên.
2.1.3. Cơ cấu dẫn hƣớng (cổ lái)
Cổ lái của xe là bộ phận dẫn hướng đồng thời cũng là cơ cấu treo cho bánh
trước.Vì người điều khiển đứng trong quá trình điều khiển xe nên cổ lái sẽ được
thiết kế dài hơn các loại xe thông thường, độ cao của vị trí tay cầm của người điều
khiển khoảng ngang bằng thắt lưng người bình thường (tính cho chiều cao trung
bình 1,65m) nhằm tạo cảm giác thoải mái, dễ dàng khi điều khiển, quan trọng hơn
là đảm bảo an toàn, vì cổ lái quá dài thì dễ bị uốn khi gia tốc của xe lớn (khi phanh
hoặc tăng tốc). Tại vị trí tay cầm ta cũng sẽ bố trí cơ cấu điều khiển tốc độ của xe
giúp tiện lợi cho người sử dụng.
Đồng thời để tiện lợi trong việc di chuyển xe đến những khu vực khác hoặc
mang đi xa thì yêu cầu kích thước xe phải gọn gàng nên sẽ thiết kế sao cho cổ lái có
thể gập lại dễ dàng làm cho chiều cao của xe giảm đi.


13

Hình 2.4.Thiết kế sơ bộ cổ lái của xe
2.1.4. Hệ thống phanh
Tùy thuộc vào loại bánh xe và khối lượng của xe thiết kế mà ta sẽ lựa chọn
loại phanh cho xe, như bánh xe không săm hoặc bánh xe có săm, tốc độ tối đa của
xe, khối lượng của xe,…. Các loại phanh phổ biến:

Hình 2.5. Phanh chữ V trên xe

Hình 2.6. Phanh đĩa trên xe

Gopedscooter

Goped scooter


14

Trên hình 2.5. là phương án lựa chọn phanh chữ V trên xe Goped scooter
được sử dụng cho loại bánh xe không săm có đường kính nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ
dàng lắp đặt nhưnggiá thành lại rẻ hơn so với loại phanh có đĩa phanh. Tuy nhiên
loại phanh chữ V chỉ dùng cho một số loại bánh không săm, nếu dùng cho loại bánh
có săm làmcho săm và vỏ bánh xe nóng lên khi phanh giảm tuổi thọ và rất nguy
hiểm khi phanh.
Trên hình 2.6. là hệ thống phanh đĩa trang bị trên xe Goped scooter, với hệ
thống phanh này thì kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn phanh chữ V, nhưng sử
dụng được cho nhiều loại bánh xe và đặc biệt là bánh xe có săm.
2.1.5. Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động phụ thuộc vào tỉ số truyền mà ta sẽ tính toán nhằm
thiết kế hệ thống và bố trí phù hợp với các bộ phận khác trên xe, nếu tỉ số truyền
quá lớn thì đòi hỏi phải có thêm hộp giảm tốc hoặc tỉ số truyền thích hợp cho việc
thiết kế một hệ thống truyền động đơn giản nhưng vẫn đảm bảo cho xe vận hành
như mong muốn.

(a)

(b)

Hình 2.7.Bộ truyền với một cấp số và nhiều cấp
Trên hình 2.7 minh họa một phương án thiết kế bộ truyền xích cho xe

Goped scooter, theo phương án của xe minh họa thì chỉ có một cấp số truyền động
xích, vì vậy nên kích thước của bánh răng bị động to hơn nhiều so với bánh răngchủ


15

động,nên tải trọng tác dụng lên bánh răng chủ động là rất lớn. Tuy nhiên kết cấu
gọn nhẹ, và giảm giá thành sản xuất.
Trường hợp tính toán tỉ số truyền quá lớn ta có thể thiết kế hộp giảm tốc cho
xe để giảm kích thước bánh răng bị động và giảm tải trọng trên bánh răng chủ
động.Trên hình 2.7b là một ví dụ về xe có sử dụng hộp giảm tốc, momen quay từ
động cơ. truyền đến bánh xe chủ động thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền xích.
2.2. Các lực và mômen tác dụng lên xe

Hình 2.8.Lực và momen tác dụng lên xe trong quá trình chuyển động
Trong đó:
α:Góc dốc;
G:Trọng lượng toàn bộ của xe;
Fk: Lực kéo tiếp tuyến;
Ff1, Ff2:Lực cản lăn của bánh xe bị động, chủ động;
Fi:Lực cản dốc;
Fj:Lực cản quán tính của xe chuyển động có gia tốc;


16

Fω: Lực cản không khí;
Z1, Z2:Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh bị động
và chủ động;
Mf1, Mf2:Momen cản lăn của bánh xe bị động, chủ động;

α:Góc dốc của mặt đường;
T: Tọa độ trọng tâm của xe (khi mang tải).
2.2.1. Trọng lƣợng
Trọng lượng (G) là lực hút của trái đất tác dụng lên các khối lượng toàn bộ của
xe. Trọng lượng có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống dưới, điểm đặt tại trọng
tâm của xe.
G = m.g

[2 - 1]

(N)

Trong đó:
m: Khối lượng của xe, (kg);
g:Gia tốc trọng trường, (m/s2).

Hình 2.9. Sự phân bố trọng lượng của xe
Gb1, Gb2: Trọng lượng phân bố ở bánh trước và sau.


17

Trọng lượng G được chia làm các thành phần tại mỗi điểm tiếp xúc của xe và
mặt đường cụ thể là tại tâm vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Trọng lượng
G được chia làm hai thành phần phân bố lên bánh trước (Gb1) và bánh sau (Gb2) Tỉ
lệ giữa trọng lượng phân bố trên các bánh xe trước và sau (Gb1/Gb2) phụ thuộc vào
vị trí tọa độ trọng tâm (T) của xe.
Xác định trọng tâm của xe khi đã xác định trọng tâm của từng bộ phận tổng
thành xe và trọng tâm cơ thể người.

1

x

 G k .x k
T

G

1
 y T   G k .y k
G

 z T  1  G k .z k

G

[2 - 2]

Trong đó:
Gk:Trọng lượng phần tử thứ k;
xk, yk, zk:Tọa độ trọng tâm phần tử thứ k.
2.2.2. Phản lực của mặt đƣờng
Trong thực tế, cả mặt đường và bánh xe đều không phải là những vật cứng
tuyệt đối nên chúng đều biến dạng dưới tác dụng của trọng lượng của xe. Mặt
đường và bánh xe tiếp xúc với nhau ở vô số điểm và tạo nên một vùng tiếp xúc,Tại
mỗi điểm tiếp xúc của bánh xe sẽ có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt
đường. Tổng của tất cả các lực thành phần đó được gọi là phản lực tổng hợp từ mặt
đường (gọi tắt là phản lực mặt đường). Phản lực của mặt đường có điểm đặt tại
vùng tâm tiếp xúc.Để tiện lợi nghiên cứu, người ta thường phân tích phản lực của

mặt đường thành 3 thành phần: X, Y và Z.
-

Phản lực vuông góc (Z) còn gọi là lực đỡ, là thành phần có phương vuông
góc với mặt đường.

Z1: Phản lực vuông góc tác dụng lên bánh xe trước, Z1 =Gb1.cosα = Gφ1;
Z2: Phản lực vuông góc tác dụng lên bánh xe sau, Z2 = Gb2.cosα = Gφ2.


18

-

Phản lực tiếp tuyến (X): Thành phần tác dụng trong mặt phẳng ngang và có
phương cùng phương chuyển động của xe.

-

Phản lực ngang (Y): Thành phần tác dụng trong mặt phẳng ngang và có
phương của trục Oy.

Hình 2.10. Phản lực của mặt đường lên bánh xe trước
Gb1: Trọng lượng phân bố lên bánh xe; Fx: Lực đẩy từ khung xe; Fy: Lực đẩy
ngang; Z1: Phản lực vuông góc; X1: Phản lực tiếp tuyến; Y1: Phản lực ngang;
a1: Khoảng cách giữa tâm tiếp xúc và mặt phẳng ngang của bánh xe.
2.2.3. Lực cản dốc
Lực cản dốc (Fi) là lực xuất hiện khi xe chuyển động trên đường dốc. Lực cản
dốc có phương song song với mặt đường, chiều ngược chiều chuyển động của xe
khi xe lên dốc và ngược chiều khi xe xuống dốc, điểm đặt tại trọng tâm của xe.

Khi xe chuyển động lên dốc thì trọng lượng G có thể coi như gồm hai thành
phần: Lực Gcosα thẳng góc với mặt đường và lực Gsinα song song với mặt đường.
Thành phần Gcosα thẳng sẽ tác dụng lên mặt đường và gây nên các phản lực thẳng
góc của mặt đường lên bánh xe Z1 và Z2. Thành phần thứ hai Gsin α cản lại sự
chuyển động của xe khi lên dốc được gọi là lực cản lên dốc biểu thị bằng Fi và có
giá trị bằng:


19

Fi  G sin 

(N)

[2 - 3]

Mức độ dốc của mặt đường thể hiện qua góc dốc α và độ dốc i và được biểu
thị bằng biểu thức:

i  tg

[2 - 4]

Trường hợp xe chuyển động xuống dốc thì lực Fi sẽ cùng chiều với chiều
chuyển động và lúc đó Fi trở thành lực hỗ trợ chuyển động của xe (lực chủ động).
Do vậy khi xe lên dốc thì lực Fi trở thành lực cản có dấu (+) còn xe xuống dốc thì Fi
là lực đẩy có dấu (-).
2.2.4. Lực cản lăn
Khi bánh xe chuyển động trên mặt đường sẽ có lực cản lăn tác dụng song song
với mặt đường và ngược với chiều chuyển động của xe tại vùng tiếp xúc của bánh

xe với mặt đường.
Lực cản lăn xuất hiện là do có sự biến dạng giữa bánh xe với mặt đường, do
sự tạo thành vết bánh xe với mặt đường và do sự ma sát bề mặt tiếp xúc giữa bánh
xe với mặt đường
Trên hình 2.8 là lực cản lăn tác dụng lên bánh trước là Ff1 và bánh sau là Ff2
Trị số của lực cản lăn của xe được xác định theo biểu thức [1]:
Ff = Ff1 + Ff2 = f1.Z1 + f2.Z2

(N)

[2 - 5]

Trong đó:
f1, f2: Hệ số cản lăn ở bánh xe trước và sau.
Nếu coi hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau là như nhau (f1 = f2 =f) thì ta
có:
Ff = f.(Z1 + Z2) = f.G.cosα
Để thuận tiện cho việc khảo sát động lực học, người ta thường kết hợp lực cản
lăn và lực cản dốc thành một lực gọi là lực cản đường (FΨ):
FΨ = 𝐹𝑓 ± 𝐹𝑖 = G.(f.cosα ± sinα) = G.Ψ

(N)

[2 - 6]

Trong đó:
Ψ: Hệ số cản lăn của đường.
Ψ = f.cosα ±sinα

[2 - 7]

20

2.2.5. Lực cản khí động học
Một vật thể bất kì chuyển động trong môi trường không khí sẽ gây nên sự
chuyển dịch các phần tử không khí bao quanh nó và gây nên sự ma sát giữa không
khí với bề mặt của phần tử đó.
Khi xe chuyển động gây nên ma sát giữa bề mặt tiếp xúc không khí của xe với
không khí xung quanh, do đó sẽ phát sinh lực cản không khí Fω.
Lực cản không khí của xe có thể xác định bằng biểu thức [1]:
F  KF .v02

(N)

[2 - 8]

Trong đó:
K:Hệ số cản không khí, (N.s2/m4);
F:Diện tích cản chính diện của xe, (m2);
v0:Vận tốc tương đối của xe với không khí, (m/s).
Lực cản không khí phụ thuộc vào tốc độ tương đối giữa xe với không khí vì
vậy trong công thức [2 - 8]thành phần tốc độ v0 phải tính đến ảnh hưởng của gió
(tốc độ và chiều của gió so với tốc độ và chiều chuyển động của xe).
Tốc độ chuyển động tương đối của xe sẽ bằng:
v 0 = v ± vg

(m/s)

[2 - 9]

Trong đó:
v:Vận tốc của xe, (m/s);
vg:Vận tốc của gió, (m/s).
Dầu (+) khi tốc độ của xe và tốc độ của gió ngược chiều và dấu (-) khi cùng
chiều.
Tích số KF được gọi là nhân tố cản không khí, kí hiệu là W và tính theo
(N.s2/m2).Vì diện tích chắn gió của các bộ phận của xe nhỏ nên ta có thể bỏ qua,
vậy ta chỉ xét diện tích chắn gió của người nên ta có diện tích cản gió chính diện
của xe chính bằng diện tích cản gió chính diện của người, và để đơn giản ta tính gần
đúng như sau:
F = 0,8. B.H

(m)

[2 - 10]