thiết kế xe lăn điều khiển bẳng đầu kéo

MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về xe lăn
1.1. Giới thiệu chung

9
9

1.2. Nhu cầu và vai trò của xe lăn ở Việt Nam

13

1.3. Phân loại và đối tượng sử dụng

13

Chương 2: Phương tiện hỗ trợ

17

2.1. Autodesk Inventor

17

2.2. Autocad

18

2.3. Spoke Length Calculator (phần mềm bắt căm vành xe).

20

2.4. Mạch điện

22

Chương 3: Tính toán thiết kế xe lăn điện

29

3.1. Cấu tạo

29

3.2. Phân tích lực tác dụng

30

3.3. Nguồn cấp (Acquy).

35

3.4. Thiết kế phần thân xe lăn

35

3.4.1. Chọn vật liệu:

35

3.4.2. Thiết kế khung chính

38

3.4.3. Khung xếp

45

3.4.4. Bàn để chân:

48

3.4.5. Hệ thống an toàn

49

3.4.6. Cụm bánh lớn

50

3.4.7. Cụm bánh trước:

59

3.5. Phần đầu kéo

68

3.5.1. Động cơ

68

3.5.2. Hệ thống lái

69


3.5.3. Khung chịu lực

72

3.5.4. Khớp nối

74

Chương 4: Quy trình sản xuất

78

4.1. Công cụ thực hiện

78

4.2. Chuẩn bị

81

4.3. Quy trình thực hiện

82

4.4. Nghiệm thu

94

Chương 5: Kết luận

105


6


7

MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, đã kéo
theo sự phát triển của rất nhiều lĩnh vực khác như sản xuất, tiêu dùng và các
ngành dịch vụ khác… Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục được ra đời để
thay thế công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con
người.Không thể nằm ngoài quy luật của sự phát triển đó.Trong đó ngành cơ khí
chiếm vị trí hết sức quan trọng nếu không muốn nói là quyết định đến sự phát
triển của một nền công nghiệp.
Việt Nam đang trong giai đoạn xây dựng và phát triển, mọi người 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 rồi nhưng dư âm và
hậu quả của nó thì không thể kể hết được. Hiện nay nó vẫn còn đeo đuổi các bác,
các chú và con cháu của họ làm cho họ mất đi khả năng lao động của đôi chân.
Bên cạnh đó còn do hậu quả của tai nạn lao động, tai nạn giao thông khiến họ
không thể tự mình đi lại được.
Để đáp ứng nhu cầu này, từ nhiều năm qua, con người đã nghiên cứu thiết

kế và chế tạo ra xe lăn. Đây là một loại phương tiện thuận lợi trợ giúp cho người
khuyết tật có thể tự mình di chuyển một cách dễ dàng.
Theo thời gian cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ những chiếc
xe lăn ngày càng trở lên phong phú và tiện ích hơn cho người sử dụng. Trước đây
xe lăn chỉ đơn thuần là những loại thô sơ, chủ yếu dùng sức của đôi tay để di
chuyển như: xe lăn tay khung cứng, sau đó để thuận tiện cho việc 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 nữa. Trên thế giới đã và đang thiết kế ra các loại
xe có khả năng lên xuống cầu thang, nâng hạ độ cao của xe…

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


8
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 vô 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 đã tìm hiểu,
thiết kế và từng bước chế tạo 1 chiếc xe lăn đa dụng, thông minh dựa trên phần
mềm Inventor

Đây là đồ án đầu tiên, 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.
Bản đồ án của chúng em đã hoàn thành với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của
Thầy Phạm Hải Trình

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


9

Chương 1: Tổng quan về xe lăn
1.1.

Giới thiệu chung

Xe lăn là một phương tiện di chuyển dành cho những người bị khuyết tật,
người già và người bệnh, trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại xe lăn với các
kiểu dáng khác nhau.
Trong xã hội của chúng ta ngày nay xe lăn đóng một vai trò hết sức to lớn,
nhờ có xe lăn mà biết bao con người có được cuộc sống ấm no hạnh phúc, giúp
cho những người bị khuyết tật đi lại không còn khó khăn nữa.
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 của các sản
phẩm đó, rút ngắn thời gian nghiên cứu tính toán thiết kế. ở đây để thiết kế một
xe lăn mới, trước hết chúng em tiến hành khảo sát một số xe lăn cùng loại của
các nhà sản xuất nước ngoài như Trung Quốc, mỹ và các nhà sản xuất trong
nước… Sau đây là bảng thông số kỹ thuật của một số xe lăn mà chúng em thu

hoạch được trong quá trình nghiên cứu và tìm hiểu thị trường
Chiều

Chiều
Kiểu dáng

rộng

ghế dài ghế

(mm)

(mm)

457

406

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Trọng

Tải trọng Giá bán

lượng xe

cho phép

(Vnd)

38

300

5.780.000

Nhóm xe lăn đầu kéo


10

457

406

40

250

5.180.000

457

406

35.5

250

5.780.000

457

406

40

250

8.580.000

25

300

6.580.000

31.5

250

6.980.000

457

457

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

406

406

Nhóm xe lăn đầu kéo


11

457

406

31

250

8.780.000

406

29

220

8.580.000

508

457

32

275

457

406

34

220

356

25 – 27

220

457

48

350

406,
457

305,

356,

406

559

11.780.00
0

10.000.00
0

12.000.00
0

8.000.000

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


12

610

457

49

400

9.100.000

508

457

47

300

7.000.000

559- 610

457

52 – 54

450 – 500

559 - 610

457

50 – 52

450 - 500

559 - 610

508

52 - 54

450 - 500

559 - 610

508

50 – 52

450 - 500

356

356

37

200

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

19.000.00
0

20.520.00
0

21.380.00
0

22.000.00
0

8.000.000

Nhóm xe lăn đầu kéo


13

305- 406

356

25 – 27

220

12.000.00
0

Bảng 1: Bảng báo giá một số loại xe lăn trên thị trường
1.2.

Nhu cầu và vai trò của xe lăn ở Việt Nam

Theo những con số thống kê ở Việt Nam gần đây cho thấy, với dân số
khoảng hơn 90 triệu người, thì có đến 13 triệu người khuyết tật chiếm khoảng
15% dân số. Họ là những người vốn đã gặp rất nhiều khó khăn trong học tập và
làm việc do những khiếm khuyết về cơ thể, cùng với đó là những kỳ thị của xã
hội, và những thiếu thốn về sự trợ giúp từ phía chính phủ.
Khó khăn trong học tập ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng xin việc, trình độ
học vấn chung của người khuyết tật thấp hơn tương đối so với những người bình
thường, một số công việc có những yêu cầu mà người khuyết tật khó thực hiện
tốt được, điều này có thể tránh được bằng cách tìm những việc không liên quan
đến hạn chế của bạn thân, ví dụ như khuyết tật ở chân thì không nên tìm những
việc phải di chuyển qua nhiều.
Để khắc phục những khó khăn mà người khuyết tật đang phải gánh chịu,
ngày nay với trình độ khoa học kỹ thuật phát triển máy móc hỗ trợ cho người
khuyết tật rất nhiều, tuy nhiên giá thành lại cao không phù hợp với phần đông
thu nhập của người Việt, với những người bị khiếm khuyết nặng về đôi chân thì
xe lăn là phương tiện hỗ trợ và giúp ích cho ho rất nhiều, thông thường sự di
chuyển của xe lăn được thực hiện bằng tay nhưng đối với những người tay yếu
thì họ được thiết kế những chiếc xe lăn chuyên dụng chạy bằng điện.
1.3.

Phân loại và đối tượng sử dụng

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

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo

14
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 khoảng 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 lắp rắp lại với nhau).
- Xe cố định (các chi tiết được gắn cứng với nhau).
4.Phân loại dựa theo mức độ hiện đại của các loại xe:
- Xe thô sơ.
- Xe điện.
5.Phân loại theo cơ cấu điều khiển :
- Xe lắc.
- Xe lăn.
- Xe điện.
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 1 triệu
– 30 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

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


15
chức nhân đạo 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.
Đặc điểm chung của các loại xe hiện nay ở nước ta vẫn là xe thô sơ (dùng cơ
bắp để di chuyển xe), điều này do nhiều nguyên nhân mà việc lắp động cơ vào xe
lăn khó thực hiện ví dụ như :
- Giá thành cao (tăng lên 4 - 5 lần khi lắp động cơ) mà nhu cầu của người
khuyết tật chưa thể đáp ứng (nếu có thì chỉ một bộ phận rất nhỏ có khả năng
chi trả).
- 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 khiển phương tiện đó
phải có giấy phép lái xe (điều này phi thực tế với người khuyết tật).

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


16
 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU
1 . Mục đích
Hiện nay trên thị trường xuất hiện xe lăn chủ yếu là loại xe lăn tay, loại này
hiệu suất chưa cao. Sau các cuộc chiến tranh khốc liệt của dân tộc thì hậu quả là
căn bệnh chất độc màu da cam với hàng triệu người đang phải hứng chịu, những
đôi chân tật nguyền không thể bước đi vững vàng như bao người bình thường,
hay những người không may tai nạn bị mất đi đôi chân của mình. Họn phải gánh
chịu 1 cuốc sống khó khăn vất vả đi lại trên những chiếc nạn gỗ để làm việc như
bao người khác.
Trên tinh thần thông cảm với những số phận không may ấy, để mang lại hạnh
phúc cho mọi người mọi nhà và để phần nào chia se bớt nỗi đau của những người
tàn tật, chúng em là những sinh viên khoa Công Nghệ Cơ Khí của trường Đại
Học Điện Lực cho ra đời chiếc xe lăn điện với những tính năng ưu Việt, thân
thiện với người sử dụng. Mang lại cảm giác thoải mái cho người dùng. Xe được
thiết kế gọn gàng dễ sử dụng, phục vụ cho nhiều đối tượng
2 . Yêu cầu
Sau một thời gian tìm hiểu và tham khảo các xe lăn trên thị trường và một số
ý kiến của người sử dụng xe lăn điện, chúng em đã đúc kết ra được chiếc xe lăn
điện cần phải có những yếu tố sau:
- Tốc độ tối đa 15km/h.
- Động cơ xe phải có công suất lớn, tải trọng tối đa 120kg.
- Hệ thống điều khiển xe phải dễ dàng cho người sử dụng.
- Dễ dàng bảo hành sửa chữa tháo lắp.
- Có hệ thống chiếu sáng cho xe vào ban đêm.
- Xe có hệ thống phanh an toàn cho người sử dụng khi xe xuống dốc.

- Kết cấu cơ khí của xe vững chắc, gọn nhẹ, mang tính thẩm mỹ cao.

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


17

Chương 2: Phương tiện hỗ trợ
2.1. Autodesk Inventor
Autodesk Inventor.là một công ty đa quốc gia của mỹ với dòng sản phẩm
chính là các phần mềm thiết kế 2D và 3D dành cho kiến trúc, kỹ thuật xây dựng,
Autodesk do lập trình viên John Walkercùng mười hai thành viên khác sáng
lập vào năm 1982. Trụ sở của công ty đặt tại San Rafael, California.
Autodesk Inventor Professional được phát triển bởi công ty phần mềm
Autodesk, là phần mềm thiết kế 3D cơ khí dạng mô hình khối rắn, phần mềm này
dùng để tạo ra nguyên mẫu kỹ thuật số 3D giúp hình dung, thiết kế và mô phỏng
các sản phẩm trên môi trường 3D.
Phần mềm Autodesk Inventor Professional thiết kế trực tiếp trong môi
trường 3D, xuất ra bản vẽ 2D, 3D tự động tạo chuyển động, trình diễn tháo lắp
các cơ cấu, cụm máy...
+ Phần lắp ráp (Assembly): Thiết kế kết hợp giữa chi tiết và cụm chi tiết.
Người dùng có thể lắp ráp các chi tiết khác lại với nhau hoặc kiểm tra xung đột
giữa các chi tiết.
+ Phần kim loại tấm (Sheet Metal): Tự động hóa thiết kế nhiều mặt khi làm
việc với các bộ phận kim loại tấm. Người dùng có thể tạo ra các mô hình tấm
phẳng, điều khiển kim loại tấm gấp, xác lập các thư viện đột dập và tùy chỉnh
kim loại và tạo ra các bản vẽ sản xuất để hỗ trợ hoạt động sản xuất tấm kim loại.
+ Phần thiết kế khung (Frame Generator): Giúp người dùng thiết kế và phát

triển khung hàn cho các ứng dụng máy móc công nghiệp. Nó xây dựng kết cấu
khung bằng cách thả chi tiết vào khung dây đã được xác định trước. Công cụ sinh
khung đơn giản hoá khung về dạng khung dây và sau khi thiết kế xong khung
dây chỉ việc xác lập lại các thành phần theo thư viện thép hình sẵn có.

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


18
+ Phần thiết kế đường ống (Pipe & Tube): Giúp người dùng thiết kế ống
chạy phức tạp trong không gian chật hẹp. Nó bao gồm một thư viện với các phụ
kiện đường ống theo tiêu chuẩn công nghiệp, và các đường ống. Người dùng chỉ
việc chạy đường dẫn sau đó chỉ định thuộc tính của các đường dẫn bằng thư viện
các đường ống và phụ kiện đường ống.
+ Phần Cable (Cable &Wiring): Cho phép sử dụng một thư viện các loại dây
điện và cáp điện để chạy dây với bán kính uốn phù hợp trong các thiết kế điện.
Cho ta mô hình của thiết kế sát thực nhất.
+ Phần mô phỏng chuyển động tích hợp mô phỏng và phân tích ứng suất
(Dynamic and Stress Analysis): Được dùng để mô phỏng và dự đoán trước các
phản ứng của thiết kế đối với các tác động vật lý trong môi trường thực. Nhờ đó
tối ưu hóa thiết kế.
Khả năng kết hợp và trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác:
+ Autodesk Inventor Professional sử dụng các định dạng tập tin cụ thể cho
các chi tiết (IPT), cụm (IAM), và bản vẽ (IDW hoặc DWG). Tập tin có thể được
nhập hoặc xuất trong định dạng DWG hoặc định dạng bản vẽ trên Web (DWF)
để có thể dùng để trao đổi dữ liệu dễ dàng.
+ Autodesk Inventor Professional có thể trao đổi dữ liệu với hầu hết các phần
mềm được phát triển bở Autodesk.

+ Ngoài ra Autodesk Inventor Professional có thể trao đổi dữ liệu với các
ứng dụng như CATIA V5, UGS, SolidWorks, và Pro/ENGINEER. Autodesk
Inventor Professional hỗ trợ nhập trực tiếp và xuất của CATIA V5, JT 6, JT 7,
Parasolid, Granite, UG-NX, SolidWorks, Pro/ ENGINEER, với các tập tin SAT.
2.2. Autocad
CAD là chữ viết tắt của Computer – Aided Design (vẽ và thiết kế với sự
trợ giúp của máy tính). Phần mềm CAD đầu tiên là SKETCHPAD xuất hiện vào
năm 1962 được viết bởi Ivan Sutherland thuộc Viện kỹ thuật Massachuselts.

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


19
Hiện nay trên thế giới có hàng ngàn phần mềm CAD và một trong những
phần mềm thiết kế trên máy tính cá nhân phổ biến nhất là AutoCAD. AutoCAD
là phần mềm ứng dụng CAD để tạo bản vẽ kỹ thuật cho thiết kế 2D hay 3D, được
phát triển bởi tập đoàn Autodesk. Phần mềm này được giới thiệu lần đầu tiên vào
tháng 11 năm 1982 tại hội chợ COMDEX và đến tháng 12 năm 1982 công bố
phiên bản đầu tiên (relesase 1). Vào thời điểm đó, AutoCAD đã trở thành một
trong những chương trình vẽ kĩ thuật đầu tiên chạy được trên máy tính cá nhân,
nhất là máy tính IBM.
AutoCAD sử dụng các đối tượng nguyên thủy để xây dựng các đối tượng từ
đơn giản đến phức tạp. Autocad hỗ trợ các công cụ có khả năng tùy biến cao
thông qua ứng dụng lập trình ngôn ngữ C++. Với sự phát triển không ngừng của
mình thì Autodesk đã giúp AutoCAD ngày càng mạnh mẽ hơn ở nhiều mặt so
với phiên bản đầu tiên. Từ AutoCAD 2007 đã được cải thiện các công cụ hỗ trợ
người dùng dựng và chỉnh sửa các mô hình 3D tốt hơn và dễ dàng hơn. Đến
AutoCAD 2010 thì đã phát triển thêm chức năng quản lý đối tượng theo tham số

và mô hình lưới.
Ngoài ra AutoCAD còn hỗ trợ nhiều giao diện lập trình ứng dụng (API Application Programming Interface) để tùy biến dễ dàng và hổ trợ rất nhiều cho
việc tự động hóa các tính năng chung hoặc một ứng dụng được viết với mục đích
ứng dụng riêng cho công việc bởi người dùng. Chúng bao gồm AutoLISP, Visual
LISP, VBA, NET và ObjectARX. ObjectARX không chỉ đơn thuần là một thư
viện C++ mà còn là cơ sở cho các sản phẩm mở rộng chức năng AutoCAD đến
các lĩnh vực cụ thể, để tạo ra các sản phẩm như AutoCAD Architecture,
AutoCAD điện, AutoCAD Civil 3D, AutoCAD dựa trên ứng dụng của bên thứ
ba.
Các định dạng tập tin chính của AutoCAD là DWG và định dạng trao đổi
DXF; hai định dạng này được trở thành tiêu chuẩn trên thực tế' về dữ liệu CAD.
Gần đây, AutoCAD cũng hỗ trợ DWF, một định dạng được Autodesk phát triển
và quảng cáo có mục đích xuất bản dữ liệu CAD. Năm 2006, Autodesk ước

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


20
lượng rằng số tập tin DWG đang được sử dụng hơn một tỷ. Autodesk cũng ước
lượng tổng số tập tin DWG hơn ba tỷ.
2.3. Spoke Length Calculator (phần mềm bắt căm vành xe).
Việc bắt căm xe đạp là một nghệ thuật chứ không phải là công việc tầm
thường như mọi người thường nghỉ. Tuy nhiên nếu chịu khó một chút và thêm 1
chút kiên nhẫn thì mình hoàn toàn có thể tự học được nghề này 1 cách bài bản.

Hình 2.1: Tính nan hoa bằng Spoke length
Phần mềm đo chiều dài nan hoa
/>Các thông số cần quan tâm:

Effective rim diameter (ERD): đường kính vành.
Hub flange diameter : khoảng cách giữa mép đùm bên trái đến mép đùm bên
phải (C + D).

Hình 2.2: Kích thước cơ bản của Moay ơ

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


21
Hub center to flange center: Đường kính của đường tròn tạo bởi tâm lỗ nan
hoa trên mặt bích.

Hình 2.3: Đo khoảng cách tâm lỗ đan nan hoa
Hub spoke hole diameter: đường kính lỗ đan nan hoa.
Number of spokes in the wheel: số lượng lỗ căm nan hoa trên vành.
Cross pattem: số lần chéo căm.

Hình 2.4: Các dạng bắt chéo nan hoa
Sau khi nhặp đầy đủ các thông số ta bấm nút calculate để xuất ra chiều dài
nan hoa cần tìm. Giả sử kết quả trả về là 288,1 thì chúng ta sẽ chọn mua nan hoa
có kích thước từ 286,1 đến 290,1 (±2).
GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


22

2.4. Mạch điện
2.4.1. Mạch cầu H (mạch đảo chiều).
Giả sử bạn có một động cơ DC có 2 đầu A và B, nối 2 đầu dây này với một
nguồn điện DC (ắc qui điện – battery). Ai cũng biết rằng nếu nối A với cực (+),
B với cực (-) mà động cơ chạy theo chiều thuận (kim đồng hồ) thì khi đảo cực
đấu dây (A với (-), B với (+) thì động cơ sẽ đảo chiều quay. Tất nhiên khi bạn là
một “control guy” thì bạn không hề muốn làm công việc “động tay động chân”
này (đảo chiều đấu dây), bạn ắt sẽ nghĩ đến một mạch điện có khả năng tự động
thực hiện việc đảo chiều này, mạch cầu H (H-Bridge Circuit) sẽ giúp bạn. Như
thế, mạch cầu H chỉ là một mạch điện giúp đảo chiều dòng điện qua một đối
tượng. Tuy nhiên, rồi bạn sẽ thấy, mạch cầu H không chỉ có một tác dụng “tầm
thường” như thế. Nhưng tại sao lại gọi là mạch cầu H, đơn giản là vì mạch này
có hình chữ cái H.

Hình 2.5: Mạch cầu H.
Trong hình 1, hãy xem 2 đầu V và GND là 2 đầu (+) và (-) của ắc qui, “đối
tượng” là động cơ DC mà chúng ta cần điều khiển, “đối tượng” này có 2 đầu A
và B, mục đích điều khiển là cho phép dòng điện qua “đối tượng” theo chiều A

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


23
đến B hoặc B đến A. Thành phần chính tạo nên mạch cầu H của chúng ta chính
là 4 “khóa” L1, L2, R1 và R2 (L: Left, R:Right). Ở điều kiện bình thường 4 khóa
này “mở”, mạch cầu H không hoạt động. Tiếp theo chúng ta sẽ khảo sát hoạt
động của mạch cầu H thông qua các hình minh họa a và b.

Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động mạch cầu H.
Giả sử bằng cách nào đó (cái cách nào đó chính là nhiệm vụ của người thiết
kế mạch) mà 2 khóa L1 và R2 được “đóng lại” (L2 và R1 vẫn mở), bạn dễ dàng
hình dung có một dòng điện chạy từ V qua khóa L1 đến đầu A và xuyên qua đối
tượng đến đầu B của nó trước khi qua khóa R2 và về GND (như hình 2.6a). Như
thế, với giả sử này sẽ có dòng điện chạy qua đối tượng theo chiều từ A đến B.
Bây giờ hãy giả sử khác đi rằng R1 và L2 đóng trong khi L1 và R2 mở, dòng
điện lại xuất hiện và lần này nó sẽ chạy qua đối tượng theo chiều từ B đến A như
trong hình 2.6b (V->R1->B->A->L2->GND). Vậy là đã rõ, chúng ta có thể dùng
mạch cầu H để đảo chiều dòng điện qua một “đối tượng” (hay cụ thể, đảo chiều
quay động cơ) bằng “một cách nào đó”.
Chuyện gì sẽ xảy ra nếu ai đó đóng đồng thời 2 khóa ở cùng một bên (L1 và
L2 hoặc R1 và R2) hoặc thậm chí đóng cả 4 khóa? Rất dễ tìm câu trả lời, đó là
hiện tượng “ngắn mạch” (short circuit), V và GND gần như nối trực tiếp với

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


24
nhau và hiển nhiên ắc qui sẽ bị hỏng hoặc nguy hiểm hơn là cháy nổ mạch xảy
ra. Cách đóng các khóa như thế này là điều “đại kị” đối với mạch cầu H. Để
tránh việc này xảy ra, người ta thường dùng thêm các mạch logic để kích cầu H.
Giả thuyết cuối cùng là 2 trường hợp các khóa ở phần dưới hoặc phần trên
cùng đóng (ví dụ L1 và R1 cùng đóng, L2 và R2 cùng mở). Với trường hợp này,
cả 2 đầu A, B của “đối tượng” cùng nối với một mức điện áp và sẽ không có
dòng điện nào chạy qua, mạch cầu H không hoạt động. Đây có thể coi là một
cách “thắng” động cơ (nhưng không phải lúc nào cũng có tác dụng). Nói chung,
chúng ta nên tránh trường hợp này xảy ra, nếu muốn mạch cầu không hoạt động

thì nên mở tất cả các khóa thay vì dùng trường hợp này.
Sau khi đã cơ bản nắm được nguyên lý hoạt động của mạch cầu H, phần tiếp
theo chúng ta sẽ khảo sát cách thiết kế mạch này bằng các loại linh kiện cụ thể.
Như đã trình bày trong phần trước, thành phần chính của mạch cầu H chính là
các “khóa”, việc chọn linh kiện để làm các khóa này phụ thuộc vào mục đích sử
dụng mạch cầu, loại đối tượng cần điều khiển, công suất tiêu thụ của đối tượng
và cả hiểu biết, điều kiện của người thiết kế. Nhìn chung, các khóa của mạch cầu
H thường được chế tạo bằng rờ le (relay), BJT (Bipolar Junction Transistor) hay
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor). Phần thiết kế
mạch cầu H vì vậy sẽ tập trung vào 3 loại linh kiện này.
2.4.2. Động cơ
Ngày nay xe lăn tồn tại rất nhiều dạng cơ cấu truyền động khác nhau. Do đặc
điểm truyền động xe lăn là người khuyết tật chỉ được dùng tay nên các cơ cấu
này đều được bố trí sao cho người sử dụng thuận tiện nhất khi sử dụng và tác
động lực nhỏ nhất mà đẩy được xe đi một quang đường xa nhất.
Các cơ cấu truyền động đang tồn tại phổ biến ở xe lăn:
Cơ cấu truyền động điện: đây là dạng cơ cấu hiện đại, giá thành chế tạo cao,
thuận tiện cho những người có sức khoẻ yếu nhưng có khả năng về kinh tế.

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


25
Cơ cấu truyền động cơ (sức người): Tồn tại phổ biến, chiếm phần lớn trong
hệ thống xe lăn. Có nhiều loại truyền động cơ, sau đây là một số loại truyền động
cơ phổ biến ở xe lăn trên thị trường Việt Nam:
Truyền động bằng vành lăn tay (đây là phương pháp truyền động truyền
thống của xe lăn).

Truyền động bằng cơ cấu cần lắc thanh lắc.
Truyền động bằng xích (loại này ít sử dụng vì chuyển vị trí bàn đạp chân đẩy
lên tay nên rất bẩn do dầu mỡ tra xích, có thể tạo hộp xích nhưng rất vướng và
chiếm không gian phía trước).
Do các đặc điểm trên mà xe lăn do chúng em thiết kế quyết định sử dụng cơ
cấu truyền động điện (dùng động cơ điện), kết hợp vành lăn tay. Khi có nhu cầu
đi dạo, đi dã ngoại hay đi xa, ta chỉ cần gắn phần đầu kéo (tạm đặt tên là
Dolphin), gá acquy vào phần thân xe lăn là chúng ta đã biến một chiếc xe lăn tay
thường thành xe lăn điện. Ngược lại, khi di chuyển trong nhà, thì chiếc xe lăn tay
tuần túy dường như là sự lựa chọn tối ưu nhất. Lúc đó, ta chỉ cần tháo đầu kéo
Dolphin và bộ nguồn acquy ra. Chiếc xe lăn điện nhanh chóng thành chiếc xe lăn
tay chỉ trong vòng vài phút.

Hình 2.7: Động cơ xe lăn
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Cấu tạo:

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


26
Động có cấu trúc gồm 2 phần chính: Stato và rôto.
Nam châm tạo ra từ trường (bộ phận đứng yên gọi là stato phần cảm).
Khung dây dẫn có dòng điện chạy qua (bộ phận quay gọi là rôto phần ứng).
Nguyên lý hoạt động:
Lực điện từ tác dụng lên các thanh dẫn ở mỗi vùng cực có chiều không đổi
nên mômen do lực điện từ sinh ra cũng có chiều không đổi, làm cho khung dâu
quay theo một chiều nhất định. Đó chính là nguyên lý làm việc của động cơ điện

1 chiều.
2.4.3.

Phương pháp điều khiển động cơ.

Có hai phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiều:
- Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng của động cơ.
Điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn máy
phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển… các thiết bi
nguồn này có chức năng biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều.
- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ.
Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh
momen điện từ của động cơ. Mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến vì vậy
hệ điều hành chính từ thông cũng là phi tuyến.
Thường khi điều chỉnh thì điện áp phần ứng được giữ nguyên bằng giá trị
định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là
đặc tính có điện áp phần ứng định mức từ thông định mức và được gọi là đặc tính
cơ bản (đôi khi chính là đặc tính tự nhiên). Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ
thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện. Khi giảm từ thông
để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp
cũng bị xấu đi. Để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì cần phải
giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là momen trên trục động cơ giảm rất

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


27
nhanh ngay cả khi giữ nguyên dòng điện phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ cũng

giảm nhanh khi giảm từ thông kích thích.
Vì vậy phương pháp điều khiển động cơ ở đây được sử dụng là điều khiển
điện áp cấp cho mạch động cơ
Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng.
Để điều chỉnh điện áp phần ứng cần có thiết bị nguồn một chiều kích từ động
lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển,… Thiết bị nguồn 1 chiều này có sức điện động

Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển U dk . Vì nguồn có công suất hữu hạn
so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb khác không. ( Rud điện
trở phần ứng động cơ).

Hình 2.8: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập
Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng
không đổi, còn tốc độ tải lý tưởng phụ thuộc vào giá trị điện áp U dk của hệ thống.
Cấp nguồn cho động cơ 3 pha.
Để cấp nguồn cho động cơ ta cần IC chính trong mạch là MC33035:

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo


28

Hình 2.9: IC MC 33035 tạo dòng 3 pha cấp cho motor .
IC có 24 chân, dòng điện 3 pha ra trên chân 19, 20, 21 và tín hiệu 3 pha đưa
vào trên các chân 6, 5, 4. Các ngả ra khác là 24, 1, 2.
Cảm biến dòng đưa vào trên chân 9, 15. Mạch dao động nội định tần theo
điện trở RT trên chân 8, 10 và tụ điện CT trên chân 10 và masse. Chân 8 là ngả ra
của mức điện áp chuẩn.

Chân 3 nhận tín hiệu đảo chiều quay. Chân 22 chọn góc pha của các tín hiệu
ngả ra. Chân 7 kiểm soát dòng ngả ra. IC làm việc với chân 16 nối masse và
nguồn Vcc vào trên chân 18 (và cả trên chân 17). Chân 23 nhận tín hiệu tạo tác
dụng thắng.

GVHD: ThS.Phạm Hải Trình

Nhóm xe lăn đầu kéo