ứng dụng solidvvorks trong thiết kế xe lăn

Dồ án tốt nghiệp

ứng đụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Lời nói đầu
Tiến hành thiết kế thực sự trên bản vẽ kĩ thuật ( 2D ), bổ sung hiệu
chỉnh các bản vẽ với các quy trình quy phạm...Tóm lại đây là 1 quy trình
đòi hỏi rất nhiều thời gian, công sức và sự nhẫn naị của nhà thiết kế vì các
bản vẽ luôn luôn sửa đổi, bổ sung, hiệu chỉnh... khi muốn hiệu chỉnh lại
một vài kích thước có khi phải sửa lại cả bản vẽ như vậy sẽ mất rất nhiều
công sức
thời
gianđang
. trong giai đoạn xây dựng và phát triển, mọi người
Việt
Nam
sống và làm việc trong một môi trường hoà bình. Nhưng để có được điều
đó đất nước ta đã phải trải qua những năm tháng chiến tranh vô cùng khó
khăn gian khổ mà cũng vô cùng oanh liệt. Chiến tranh đã đi qua mấy
chục năm
nhưng
và hậu
quả
củahay
nó thì
không
kể các
xiếtchỉ
được.
Cơrồi
cấu

có thểdưsẽâm
không
hoạt
động
không
đạtthể
được
tiêu
Hiện
động nay
học nó
đề vẫn
ra, thậm
còn đeo
chí đuổi
có kếtcác
cấubác,
có các
thể làm
chú việc
và con
trong
cháumiền
của cộng
họ làm
cho
họ mất
đi khả
năng
Bên

cạnh
đólại
còn
hưởng
của nó...
.khi
đó lao
quyđộng
trình của
thiếtđôi
kếchân.
sẽ phải
tiến
hành
từ do
đầuhậu
và có
quả
thể không
của tai chỉ
nạn1lao
lần.động, tai nạn giao thông và sự già hoá của một bộ
phận dân số khiến họ không thế tự mình đi lại được.
Nên việc từ bản vẽ phác đến chế tạo mẫu là công việc rất khó khăn.
Ngày nay
nghệ
thông
nhậm
các
lĩnhcon

vựcngười
khoađã
học
Để công
đáp ứng
nhu
cầu tin
này,đãtừxâm
nhiều
thậpvào
niên
qua,
công nghệ và trong lĩnh vực thiết kế CAD đã trở thành 1 công cụ đắc lực.
nghiên
thiếtbản
kế và
tạomột
ra xe
lăn.tựu
Đâyđáng
là một
phương
tiệnthiết
Như ta cứu
đã biết,
vẽ chế
2D là
thành
quýloại
trong

lĩnh vực
kế, nólợi
có trợ
đóng
góp
to người
lớn khikhuyết
thiết kế
ra cácditrang
thiếtmột
bị của
thuận
giúp
cho
tậtvà
cóchế
thể tạo
tự mình
chuyển
cách
nhân loại cho đến hết thế kỷ XX. Tuy nhiên, nó vẫn có nhược điểm là
dễ
dàng.
người
đọc muốn hiểu nó cần được học bài bản, vì nó có nhiều bề mặt
phức tạp rất khó thể hiện khiến người đọc khó hình dung... Trước đây,
người ta cũng đã ứng dụng phương pháp vẽ hình chiếu trục đo, nhưng khá
phức tạp và hiệu quả truyền đạt không quá cao. Ngày nay, khi mà máy
gian tiện
cùngthân

với thuộc
sự phát
triển
của
khoa
công
nghệ mềm
tính PCTheo
đã làthời
phương
trên
toàn
cầu,
cáchọc
công
ty phần
những
xe lăn
ngày
càng các
trở lên
và ngày
tiện ích
hơnthông
cho người
đã lần chiếc
lượt tung
ra thị
trường
phầnphong

mềmphú
vẽ 3D
càng
minh
sử
Trước đây
xe lăn ...tạo
chỉ đơn
thuần là
những
loạithực
thô sơ,
yếu thiết
nhưdụng.
Solidworks,
Inventor
ra không
gian
ảo như
giúpchủ
người
dùng
sức
của đôi
chuyển
xethể
lăncắt
taybỏ
khung
đótừđể

kế đẩy
nhanh
tiếntay
độ để
gấpdinhiều
lầnnhư:
và có
nhiềucứng,
côngsau
đoạn
thuận
tiện
cho
việc
thiết kế
đến
chế
tạo.vận chuyển nhẹ nhàng đỡ cồng kềnh người ta đã cho
ra đời xe khung gấp. Rồi xe lăn có thể tự điều chỉnh tư thế nằm ngồi, xe
có ghế vệ sinh và ngày nay nó đã trở lên thuận tiện hơn với xe gắn động
cơ giúp người dùng không cần nhiều đến sức mạnh của đôi tay trong
việc di chuyển
giới và
đã kiến
và đang
kế rachúng
các loại
khả
Vì thời nữa.
gian Trên

khôngthếnhiều
thứcthiết
có hạn,
emxe
chỉcókịp
tìm
năng
cầu thang,
hạ độ cao
xe...trong các phần thiết kế
hiểu, lên
ứngxuống
dụng phần
mềm nâng
SolidWorks.
Nócủa
là một
uy tín nhất trên thế giới cho phép người sử dụng xây dựng mô hình 3D có
các chi tiết, lắp ghép chúng thành các sản phẩm hoàn chỉnh, kiểm tra
động học, cung cấp thông tin về vật liệu.. .Hơn thế nữa, tính 1Ĩ1Ở và tính
tương thích
nhiềuxe
phần
ứngviệc
dụng
Trướccủa
đâySolidWorks
việc cho racho
đời phép
một chiếc

lăn mềm
là công
rấtnổi
tốn kém.
tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó. SolidWorks cũng kết
Bởi vì công việc của các nhà thiết kế có thể hình dung như sau:

-2

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng đụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác
mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác.Ví dụ các phần
mềm phân tích ANSY, MSC...CÓ thể kiểm tra mô hình về phương tiện
ứng suất, biến dạng, nhiệt: xác định tần số dao động riêng, mô phỏng
tương tác của các dòng chảy khí với mô hình.. .Các phần mềm COSMOS,
ADAMS.. .có thể kiểm tra các thông số động học hay động lực học của
mô hình các phần mềm Z-Casting, Pro-Casting.. .có thể mô phỏng quá
trình đúc sản phẩm. Chính vì thế giảm được sự tốn kém và bất cập trong
chế tạo hàng mẫu. Cách đây vài tháng chúng em cũng đã được biết đến
phần mềm Inventor là một tiện ích khá ưu việt dựa trên Cad(2D) nó có
khả năng liên thông, giao lưu giữa CAD và 3D tốt hơn so với Solidworks,
tuy về mặt triết lý là như nhau nhưng do Invetor là một phần mềm được
thừa hưởng hợp pháp sức mạnh của AutoCAD và ra sau Solidworks nên
nó có nhiều tính năng ưu việt hơn trong lĩnh vực cơ khí nói chung và

trong lĩnh vực 3D hoá nói riêng. Tuy nhiên do trong quá trình thực tập
chúng em được tiếp súc với Solidworks trước nên sử dụng Solidworks
thành thạo hơn vì thế trong đồ án của chúng em trình bày và tính toán
bằng các bản vẽ Solidvvorks.

Hiện nay đất nước ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá và
hiện đại hoá.Theo sự phát triển đó những cơ sở sản xuất xe lăn đã từng
bước đổi mới và cải tiến công nghệ với mong muốn cho ra đời những
chiếc xe ngày càng hoàn chỉnh về mặt kĩ thuật, nhỏ gọn về mặt kích thước,
mẫu mã phong phú, giá thành hợp lý và có nhiều chức năng ...tạo điều
kiện cho những người khuyết tật sống hoà đồng trong xã hội.

Nhiệm vụ này cũng là nhiệm vụ chung của mọi người và cũng là
nhiệm vụ của sinh viên ngành cơ khí nói riêng- những chủ nhân tương lai
của đất nước phấn đấu cho một mục tiêu chung của toàn xã hội: tất cả
mọi người đều được sống và cống hiến. Trước những yêu cầu và nhận
thức này chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế và từng bước chế tạo thử
xe lăn đa dụng, thông minh dựa trên phần mềm Solidworks.

Hiện nay đất nước ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá và
hiện đại hoá. Theo sự phát triển đó những cơ sở sản xuất xe lăn đã từng

-3

-


ứng đụng
thiết kế xe lăn
đụngổoildworks

ổoildworkstrong
lăn
ứng dụng
ổoiỉdworks
trong thiết kế xe ỉăũ

Dồ
Dồ án
án tốt
tốt nghiệp
nghiệp
Chiều

Kiểu dáng

Chiều

dài

'ÊỆ

!

Trọng
lượng xe

Giá bán

Tải trọng
cho phép

Phần I: Khảo sát thị trường xe lăn

bước
mớikiểu
và cải
tiến công nghệ với mong muốn cho ra đời những
/.đổi
Các
xe lăn
457 xe ngày
406
300 kĩ thuật,
$289.00
chiếc
càng hoàn38
chỉnh về mặt
nhỏ gọn về mặt kích thước,
mẫu mã phong phú, giá thành hợp lý và có nhiều chức năng.. .tạo điều
kiện cho những người khuyết tật sống hoà đồng trong xã hội.
Khi tiến hành tính toán thiết kế một sản phẩm mới thì thông thường người
ta tiến hành khảo sát các sản phẩm tương tự nhằm tận dụng các ưu điểm
vụ này cũng
là nhiệm
vụ chung$259.00
của mọi người và cũng là
457cácNhiệm
406
40ngắn
250

của
phẩm
thời
cứu tính
toán
thiết
kế. Ởlai
nhiệm
vụsản
của
sinh đó,
viênrútngành
cơ
khígian
nóinghiên
riêng- những
chủ
nhân
tương
của
nướckế
phấn
chomới,
một trước
mục tiêu
toànhành
xã hội:
tất sát
cả
đây đất

đế thiết
mộtđấu
xe lăn
hết chung
chúng của
em tiến
khảo
mọi người đều được sống và cống hiến. Trước những yêu cầu và nhận
một số
lăn cùng
loại của
cácnhiệm
nhà sản
xuất như
Trung
thức
nàyxechúng
em được
giao
vụ khảo
sát và
thiếtQuốc,
kế xe Mỹ
lăn. và các
nhà sản xuất nội địa... Sau đây là bảng thông số kỹ thuật của một số xe
lăn mà chúng em thu hoạch được trong quá trình thực tập và tìm hiểu thị
457 Đây là
406
$169.00
đồ án đầu 40

tiên mang250
tính chất quyết
định, song do trình độ
của bản thân còn hạn chế nên chúng em không thể nào tránh khỏi những
sai sót rất mong được sự giúp đỡ của các thầy để chúng em hoàn thành tốt
đồ án tốt nghiệp này.

^ệV'

Bản đồ
hoàn thành$ 289.00
với sự giúp đỡ chỉ bảo tận
457
406án của chúng
35.5 em đã250
tình của thầy Nguyễn Hoa Đăng và chú Thái tại Trung Tâm Kỹ Thuật
Chính Hình.

457

406

40

250

$429.00

457

406

25

300

$329.00

250

&

457

406

31.5

$349.00

4
-5

-

-

-

Dồ án tốt nghiệp

J|:v

457

ứng dụng ổoiỉdworks trong thiết kế xe ỉăũ

406

250

$439.00

220

$429.00

31

ll

406,
457

ữ

W
-

406

29

508

457

32

275

$589.00

457

406

34

220

$499.00

457

406

31

250

$329.00

356

25-27

220

$599.00

559

457

48

350

$399.00

610

457

49

400

$459.00

ệ

305, 356,
406

|M\.
1

6

-

508

457

47

300

-

$349.00


Dồ án tốt nghiệp

559-610

457

ứng dụng ổoiỉdworks trong thiết kế xe ỉăũ
52 - 54

450- 959.00
500

559-610

457

50-52450 - 500

1029.00

559-610

508

52 -54450 - 500

1069.00

ề

559-610

508

50-52450 - 500

1099.00

ế

559-610

483

56-58

356

37

200 399.00

305-406

356

25-27

220 599.00

305-406

381

39-41

220 1079.00

ặệk

&
ặ.

356

370-

1599.00

400

-7

-


Dồ án tốt nghiệp

ứiịg đụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

II. Phân loại xe và đối tượng sử dụng:

Qua quá trình khảo sát và dựa vào những tính năng của các loại xe

và do đặc thù của người sử dụng, tính năng và các đoạn đường mà người
đó di chuyển mà xe lăn được chia làm nhiều loại khác nhau, mỗi loại
được thiết kế theo các chuẩn mực hay mục đích khác nhau sao cho thuận
tiện nhất với đối tượng sử dụng do đó ta có các cách phân loại xe như sau:
1. Phân loại dựa theo khả năng của người sử dụng:

-

Xe dành cho người có khả năng sử dụng đôi tay.

-

Xe dành cho người bại não hay mất cả khả năng sử dung đôi

tay.
2. Phân loại theo khoáng cách mà người đó di chuyển:

- Xe dùng cho đoạn đường ngắn, nhỏ (di chuyển trong nhà, di dạo ).

- Xe dùng đi đường trường, tốc độ di chuyển cao hơn (tương đương
với xe đạp).
3. Phân loại theo kiểu thiết kế:

-

Xe lắp ráp

( các chi tiết được lắprắp lại với

-

9

-

nhau).


Dồ án tốt nghiệp

ứng đụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại xe của nhiều nhà sản
xuất khác nhau: trong nước, nước ngoài. Do đó mà giá thành, kiểu dáng,
chất lượng của các loại xe cũng rất khác nhau ( giá thành trên thị trường
hiện giờ dao động từ 450 nghìn - 10 triệu đồng ).

Mặt khác xe lăn là một mặt hàng hầu như không có thị trường, cơ
sở phân phối do đó các cơ sở sản xuất đa phần chỉ sản xuất theo đơn đặt
hàng của các tổ chức nhân đạo phi chính phủ để trợ cấp cho người tàn tật
hoặc nhà nước ta hỗ trợ cho các thương bệnh binh và con em của những
người bị ảnh hưởng của chiến tranh, chỉ một phần rất nhỏ được bán ra
ngoài.

Chính vì vậy mà điều kiện để phát triển sản xuất của các loại xe
này gặp rất nhiều khó khăn, do đó các cơ sở sản xuất của ta được trợ cấp
một số tiền để có thể duy trì sản xuất và hoạt động. Hơn nữa xe lăn là một
mặt hàng không bị đánh thuế cũng tạo điều kiện phát triển. Tuy nhiên do
cơ sở sản xuất còn lạc hậu, sản xuất nhỏ lẻ đơn chiếc do đó mà nó cũng
làm tăng giá thánh sản xuất lên rất cao, độ chính chính xác khi gia công

thấp.

Trong khi đó thị trường trong nước lại tràn ngập xe Trung Quốc với
giá rẻ hơn. Tuy nhiên giá cả này vẫn cao đối với những người có nhu cầu
sử dụng xe lăn do các loại xe nhập vào nước ta chu yếu là xe nhập lậu,
không có thương hiệu rõ ràng, chưa qua thẩm định về độ an toàn do đó độ
an toàn thấp hơn, nhanh hư hại hơn nhưng lại có ưu điểm là giá thành thấp
hơn, mẫu mã phong phú hơn và các tính năng cũng đa dạng hơn.

-

10

-


Dồ án tốt nghiệp

ứiịg dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

- Do đòi hỏi về mức độ an toàn giao thông ở nước ta: khi một
phương tiện giao thông có gắn động cơ thì bắt buộc người điều khiến
phương tiện đó phải có giấy phép lái xe (điều này phi thực tế với người
khuyết tật).
III. Đánh giá đặc điếm kết cấu các loại xe lăn.

Trên thị trường hiện nay tồn tại nhiều loại xe lăn , tùy thuộc vào đối
tượng sử dụng mà xe lăn có các kết cấu khác nhau sao cho phù hợp với
thể trạng mức độ của người sử dụng, hiện nay trên thế giới gồm có hai
loại xe cơ bản:

-

Xe thô sơ ( chủ động về sức người).

-

Xe điên ( chủ động bằng động cơ điện ).

I. Xe thô sơ:

Các bộ phận điều khiển đều dựa vào sức người, với xe thô sơ
chiếm khoảng 95% thị trường trên toàn thế giới, nó tồn tại ở các dạng
chính sau đây:

1.1. Xe dùng cho người hại não (liệt toàn thân ) hay người mất khả năng

- 11

-


Dồ án tốt nghiệp

ứiịg dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Hình LI
1.2. Xe dùng cho người chỉ mất khả năng di chuyển ở đôi chân:

Loại xe này đa dạng và phong phú hơn về kiểu dáng, mẫu mã, có

nhiều tính năng hơn. Loại này tồn tại chủ yếu ở 2 dạng :

Xe ngồi: là loại xe mà người sử dụng xe lăn chỉ có thể ở tư
thế ngồi, phần dựa lưng cố định với khung tạo thành một chi tiết cố định

HìnhI.2

-

12

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng đụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

2. Xe điện ( Hình 1.3 ): loại xe này hiện nay đang phát triển ở một số

Hìnhl.3

Loại xe này tồn tại ở hai dạng chủ yếu :

Hình I.3a

-

13

-


Dồ án tốt nghiệp

ứiịg dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Phần II: Lựa chọn các thông sô kỹ thuật cho xe mới
I.

Tính và chọn các thông sô kỹ thuật cho xe đa dụng.

1- Khung chính

4- Cụm bánh trước

2-

5- Cụm để chân

Cụm tựa lưng

3- Cụm bánh sau

1. Chọn các thông số cơ bản của xe :

Khi tính toán thiết kế xe lăn các thông số của xe phụ thuộc rất nhiều
vào cơ thể của người sử dụng. Các thông số cơ bản là : chiều rộng, chiều

-

14

-


Dồ
Dồán
ántốt
tốtnghiệp
nghiệp
Loại

Số Tên chi tiết

2

Khung
chính

Vật liệu

ứng
ứngdụng
dụngổoildworks
ổoildworkstrong
trongthiết
thiếtkế
kếxe
xelăn

lăn

Đối với
trong quá trình tính toán thiết kế tính an toàn được
Thép ống
ộ xe lăn Thép
đặt22mm
lên hàng
đầu, do đó thông thường người ta thường chọn vật liệu là
độ dầy
thép cacbon dạng ống thép ộ 22mm xl,25 mm để đảm bảo độ cứng vững,
mặt khác với dạng ống này thuận tiện cho người sử dụng do nó vừa lòng

Modulus đàn

Độ bền chảy

Khối lượng

750 Mpa

450Mpa

3
7800giới
kg/m
+ Bảng
hạn ứng suất cho phép của vật liệu:

Với chiều cao trung bình của người Việt Nam 1,65 m thì bề rộng

của ghế từ 380->450 mm , chiều ngang (tính từ điểm dựa lưng đến đầu
gối) là khoảng 350 -ỳ 450 mm .

-> Chọn bề rộng X bề dài = 400 X 420 mm .

Chiều cao của xe dao động trong khoảng 1100 — 1500 mm.

Tải trọng cho phép : 65x3 ( kg)
2. Khung chính ( sườn xe )

-

15

-


Dồ án tốt nghiệp_________________ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

uốn do đó để tuýp không bị nhăn, nứt, bẹp thép được uốn bởi 2 cách cơ
bản nhằm làm giảm độ biến dạng:

Cách 1: Nhồi cát đã rang nóng (tăng độ dẻo của thép ) nén chặt vào
ống rồi đem uốn ( nhằm làm giảm độ biến dạng ) => cách làm thủ công
do đó độ chính xác không cao, năng xuất giảm do phải nhồi cát vào ống,
mặt khác những đoạn cần có góc độ uốn chính xác không được đảm bảo
do đó chí có thể uốn vô cấp —> tổn hao nguyên vật liệu.

Cách 2 : Thép được uốn bởi máy uốn thép của Thuỵ Sỹ: đầu tiên lồng
ống thép vào một thanh kim loại đặc ( nhằm làm giảm độ biến dạng ) sau

đó dùng tay công ép các quả cán để uốn, các góc cần uốn được được đo
trên tay công do đó khi uốn độ chính xác cao hơn, độ biến dạng cũng thấp
hơn, năng xuất hơn, mặt khác để uốn theo các góc đo nhất định trên máy
này có cữ tỳ chỉ ra các góc cần uốn -> tổn thất nguyên vật liệu giảm, năng
suất lao động cao.

- Thép sau khi gia công cắt gọt, uốn (gia công định hình ) được làm
phẳng mặt đầu, cùn cạnh sắc tiếp đó được gắn với nhau bởi mối hàn hồ
quang hoặc hàn khí axetilen - > sau khi lắp ráp hoàn thiện khung, cho mài
bóng các mối hàn và phun sơn tĩnh điện phủ bề mặt ( ưu điểm của phun
2.2 Công nghệ gia công:
sơn tĩnh điện là sơn không bị tróc, bong trong quá trình sử dụng do đó độ
bền của của sơn rất cao), tuỳ thuộc vào nhu cầu thẩm mỹ của người sử
dụng mà chọn các màu sơn khác nhau.
Trong chế tạo xc lăn việc uốn các ống thcp là vấn đc then chốt trong
2.3 Thiết kế khung xe:
công nghệ vì khi gia công vật liệu dạng thép ống, những đoạn cong khi

16
17

-

-

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

+ Chiều cao (từ đất đến sàn, từ sàn đến tỳ tay, từ mặt sàn đến phần

Figure 1 - Dimensions of the vvheelchair when occupied

-ỳ Nhất thiết phải lớn hơn kích thước bề ngang, bề rộng, độ dài
của cơ thế người sử dụng và tuân theo các tiêu chuẩn về kích thước không
gian sử dụng xe ( phải là tối thiểu để xe có thể đi vào các địa hình hẹp
( như cửa ra vào, ngõ, hẻm phố, hành lang ... )

-

18

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Hình II.4

-> Chiều cao từ mặt sàn tới đất là
1 = 1, - 12

Trong đó

1 : khoảng cách từ mặt sàn tới trục bánh sau. Điểm cần chú là

trong qua trình tính toán khoảng cách từ mặt sàn tới trục bánh sau sao cho
khi điều khiển lực dồn lên bánh xe phải là lực đẩy ( do lực đẩy thường lớn
hơn lực kéo.

lị : là khoảng cách từ điểm tỳ tay đến trục bánh sau khi người sử
dụng cúi xuống phía trước 10 —> 15° ( do trong quá trình điều khiển vành
lăn, để dồn, tăng sức vào vành lăn thường có xu hướng nhào người về

-

19

-


ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Dồ án tốt nghiệp

khuỷu tay (tạo tư thế thoải mái cho người sử dụng khi dừng xe ) Chọn 1 2
= 280 mm.

-» 1= 140 mm

Mặt khác do địa hình, đoạn đường đi rất khác nhau do đó trong quá
trình tính khung khoảng cách giữa các trục phải đảm bảo cho xe không bị
lật, đổ trong quá trình sử dụng trên những đoạn đường dốc và nghiêng
do đó trong quá trình tính toán khoảng cách giữa các trục (trục bánh
trước và trục bánh sau ) khoảng cách giữa hai bánh sau phải đủ rộng, dài
để sao cho trọng tâm bị khống chế trong diện tích của bốn bánh xe.

2.4. Kiểm nghiệm
2.4.1

Kiểm nghiệm độ lật

Khi tính toán thường đặt trọng tâm của xe khi có tải trọng nghiêng
về trục sau nhăm làm giảm lực đẩy ( do giảm mô men quay ). Tuy nhiên
khi trọng tâm rơi về phía sau sẽ tạo ra độ lật của xe do đó để đảm bảo
điều kiện an toàn cho xe ta phải kiểm nghiệm xem xe có bị lật trong quá
trình sử dụng hay không :

Xe trong trạng thái cân hằng

20-

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Độ dốc giới hạn

Kết luận : xe đủ điều kiện chống lật và để trọng tâm của xe khi có
tải trọng không vượt ra ngoài bánh sau thì xe chí được nghiêng một góc
nhỏ hơn 45° -ỳ như vậy xe đảm bảo điều kiện chống lật cho phép (thông
thường do các đoạn đường độ nghiêng hoặc dốc cho phép là nhỏ hơn 15°).

- 21

-


ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Dồ án tốt nghiệp

2. Tạo điểm tỳ đòn bẩy đối với người trợ giúp khi cần nâng
bánh trước của xe lên ( Khi qua lại đoạn đường bậc thang ), khi qua đoạn
đường bậc thang người trợ giúp tay tỳ vào tay cầm gắn liền với phân dựa
lưng, chân đạp vào thanh chống lật để nâng bánh trước lên cao so với mặt
đường.

Độ nghiêng
2.4.2

Kiểm nghiệm độ bền và độ võng :

Quá trình hoạt động do người sử dụng không có một tư thế ngồi
nhất định do đó xảy ra các bài toán khác nhau về lực, do đó để kiểm
nghiệm được độ bền của xe ta phải kiểm nghiệm tải trọng trong một số
trường họp sau:

a) Tải trọng dàn đều trên xe.
-

22

-

Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Tuy nhiên ta chỉ cần kiểm nghiệm độ bền của khung trong trường
hợp tải trọng tác dụng dàn đều trên xe, để đảm bảo các điều kiện còn lại
ta tăng hệ số an toàn lên 3 lần ( a = 3 ).

Giả sử một người Việt Nam cân nặng trung bình khoảng 65kg, để
tăng hệ số an toàn cho xe ta lấy tải trọng tác dụng:

m = 3 . 6 5 0 = 195 kg => p = m g = 195 .10= 1950 (N)

Trong đó :

- 23

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

b : là chiều rộng của khung : khoảng cách xa nhất khi xe đang sử

Kiểm nghiệm độ võng của mặt sàn AB

2000 N

Nhận thấy hai khung trái và phải cùng chịu một lực tương đương
như nhau do đó trong quá trình tính ta chỉ cần tính trên một khung. Với sơ
đồ tính ở trên cho ta tĩnh sức bền cho khung phải .

-

24

-


ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Dồ án tốt nghiệp

p = mg

1000 N

Như vậy lực tác dụng lên bánh sau lớn hơn 2 lần so với lực tác dụng
lên bánh trước do trọng lực nghiêng về phía sau. Lực tác dụng lên bánh
sau c là 666,67 (N), bánh trước là 333,3 (N).

Để trực quan hơn, sau đây chúng em xin trình bày một phương
pháp thử độ võng của khung khi có trọng lực, qua đó chúng ta có thể có
cách nhìn thực tế hơn. Đó là bài toán mô phỏng hoạt động của xe thông
qua phần mềm ứng dụng Solidvvorks. Đây là một phần mềm mô phỏng
3D rất tiện dụng (trình bày ở phần sau ) nhằm mô phỏng quá trình biến

dạng của xe và chỉ ra những điểm dễ phá vỡ liên kết khi có tải trọng tác
dụng.

-25

-


Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Bước 1: Gán vật liệu cho chi tiết, đối với khung ta chọn vật liệu là
thép cácbon C45 có các thông số về vật liệu như bảng thống kê ở trên
(bảng ).

Bước 2: Chọn mặt bị khống chế ( đây là các mặt cố định không bị
chuyển vị trong quá trình tác dụng của tải trọng hay lực ).

- Đối với khung ta chọn 3 mặt khống chế ( Hình II..5 )

Hình II.5

Bước 3 : chọn mặt tác dụng lực :

26

-

-

Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Hướng tác dụng của lực theo chiều từ trên xuống, và lực tác dụng
lên khung là 1000 N.

Bước 4 : cho chạy thử, lúc này Soildworks sẽ tạo ra lưới kết cấu cho

von Mises (NAn^ỉ)
1,500e+008
.
1.375e+008
.
1,250e+008
.
1.125e+008
. 1 .OŨOe+008
,8.752e+007
,7.502e+007
.
6.251
e+007
.
5.001
e+007
.
3.751

e+007
. 2.501 e+007

Max: 1,500e+008

É

27

-

-

1.250e
+007
7.714e
+0Ũ0


Dồ án tốt nghiệp

ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Đối với khung vùng chịu ứng suất lớn nhất là tại các mối hàn giữa
dầm chịu lực và khung, mối hàn giữa trục càng bánh trước và khung
(trên hình là giải màu đỏ ). Thực tế khi kiểm nghiệm cũng cho kết quả

Hình II.8

Hoặc

Hình II.9

Vậy :
-

28

-


ứng dụng ổoildworks trong thiết kế xe lăn

Dồ án tốt nghiệp

- Điểm chịu ứng suất lớn nhất có giá trị

5 = 1.5e+008 N/m2=150000000 < ôchophép( bảng vật liệu trên ) và đảm
bảo điều kiện bền.

Kết luận : Khi có tải trọng tác dụng, khung xe thường có xu hướng

Cụm bánh sau(HìnhlI.ỈO)

Cụm bánh sau bao gồm vành, săm, lốp, moay ơ, nan hoa, ổ bi, trục sau, và
cụm điều khiển tốc độ của xe.

29

-

-