Khảo sát hệ thống nạp thải trên động cơ 1nz fe trên xe toyota vios

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

THIẾT KẾ XE CẮT CỎ TỰ HÀNH
( PHẦN THIẾT KẾ THỦY KHÍ)

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỒI NHƠN

Đà Nẵng – Năm 2019


TĨM TẮT

Tên đề tài: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ XE CẮT CỎ TỰ HÀNH
Sinh viên thực hiện

Số thẻ sinh viên

Lớp

Nguyễn Văn Triêm

103140056

14C4A

Đoàn Văn Kiệt

103140028

14C4A

Nguyễn Hoài Nhơn

103140037

14C4A

Phạm Ngọc Quốc

103140042

14C4A

Trong thuyết minh đồ án này với đề tài nhóm em là “Tính toán và thiết kế xe cắt
cỏ tự hành trên nền cỏ ở sân golf, bóng đá, cơng viên hay khn viên trường...”
Vì vậy mà trong đề tài đề cập đến nội dung đưa ra các giải pháp cắt cỏ nền ở khn
viên trường...từ đó nhóm vạch ra phương hướng nâng cao hiệu suất cắt cỏ và có thể
hút cỏ thay thế hoàn toàn cho người lao động cắt cỏ thủ cơng bằng tay hay máy cắt cỏ
mang vai...Việc tính tốn thiết kế chế tạo xe cắt cỏ có thể điều khiển từ xa hoặc tự
động di chuyển trên nền cỏ rất hay các bộ phận quan trọng khác như bộ phận hút, bộ
phận cắt cỏ, bộ phận nâng hạ lưỡi cắt nhằm đảm bảo chiều cao cắt cỏ tấc cả đều các bộ
phận đó được thiết kế nhờ vào việc đánh giá điều kiện, địa hình , các loại cỏ mà nhóm
đề ra mục tiêu nhắm tới. Từng bộ phận trên xe cắt cỏ được nhóm tính tốn và thiết kế
đảm bảo tính thực tế bên ngồi.
Tất cả nội dung của đồ án nhóm chúng em bao gồm 6 chương với nội dung mỗi
chương sẽ khác nhau, nhưng chúng có sự liên kết chặt chẽ và bổ sung cho nhau để tạo
thành một cách tổng thể và hoàn chỉnh nhất. Sau đây là phần nội dung tóm tắt của từng
chương.
-

-

Chương 1: Tổng quan về thiết kế xe cắt cỏ tự hành
Chương 2: Xây dựng phương trình động học và tính tốn nguồn động lực,
phân tích dạng di chuyển của xe cắt cỏ tự hành.
Chương 3: Tính tốn thiết kế phần cơ khí
Chương 4: Tính tốn thiết kế phần thủy khí
Chương 5: Thiết kế hệ thống điện và điều khiển
Chương 6: Chế tạo và kết quả thực nghiệm của xe cắt cỏ tự hành


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT

Họ tên sinh viên

Số thẻ SV

Lớp

Ngành

1

Nguyễn Văn Triêm

103140056

14C4A

Kỹ thuật cơ khí

2

Đồn Văn Kiệt

103140028

14C4A

Kỹ thuật cơ khí

3

Nguyễn Hồi Nhơn

103140037

14C4A

Kỹ thuật cơ khí

4

Phạm Ngọc Quốc

103140042

14C4A

Kỹ thuật cơ khí

1. Tên đề tài đồ án:

TÍNH TỐN THIẾT KẾ XE CẮT CỎ TỰ HÀNH
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Tham khảo tài liệu trên Internet
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT
1

Họ tên sinh viên

Nội dung

Nguyễn Văn Triêm

2

Đồn Văn Kiệt

3

Nguyễn Hoài Nhơn

4

Phạm Ngọc Quốc

Chương 1: Tổng quan về thiết kế xe cắt cỏ tự
hành
Chương 6: Chế tạo và kết quả thử nghiệm của xe
cắt cỏ tự hành

b. Phần riêng:
TT
1

Họ tên sinh viên
Phạm Ngọc Quốc

Nội dung
Chương 2: Xây dựng phương trình động học và
tính tốn động lực học, phân tích dạng di chuyển
của xe cắt cỏ tự hành.

2

Nguyễn Văn Triêm

Chương 3: Tính tốn thiết kế phần cơ khí

3

Nguyễn Hồi Nhơn

Chương 4: Tính tốn thiết kế phần thủy khí

4

Đồn Văn Kiệt

Chương 5: Thiết kế hệ thống điện và điều khiển


5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
a. Phần chung:
TT

Họ tên sinh viên

1

Phạm Ngọc Quốc

2

Nguyễn Văn Triêm

3

Nguyễn Hoài Nhơn

4

Đoàn Văn Kiệt

Nội dung
-

Tổng thể xe cắt cỏ tự hành
Sơ đồ bố trí tổng thể

b. Phần riêng:
TT
1

2

3

4

Họ tên sinh viên
Phạm Ngọc Quốc

Nguyễn Văn Triêm

Nguyễn Hoài Nhơn

Đoàn Văn Kiệt

6. Họ tên người hướng dẫn:
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

Nội dung
-

Động cơ dẫn động

-

Nhông đĩa
Các đồ thị của xe cắt cỏ tự hành

-

Khung xe cắt cỏ tự hành

-

Máng thu gom
Lưỡi cắt cỏ
Càng nâng hạ và bệ giữ motor

-

Thanh chống xoay lưỡi cắt

-

Xilanh khí nén
Tổng thể bộ phận hút

-

Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy khí
Sơ đồ động hệ thống dẫn động thủy khí
Motor 895

-

Sơ đồ bố trí mạch điều khiển từ động
Sơ đồ bố trí mạch điều khiển từ xa
Mạch relay kích từ 5V lên 12V
Mạch sạc cho acquy từ năng lượng mặt trời
Mạch cầu H sử dụng mosfet
Mạch hạ áp từ 5V về 12V

-

Mạch công tắc cho vi điều khiển, motor cắt
và hút

PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
25/02/2019
03/06/2019

Trưởng Bộ môn

PGS.TS. Dương Việt Dũng

Đà Nẵng, ngày tháng 02 năm 2019
Người hướng dẫn

PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng


LỜI NĨI ĐẦU

Trong những năm trở lại đây ngành cơng nghiệp nước ta có nhiều sự phát triển
vượt bậc, máy móc đã khơng cịn là q xa lạ với mỗi chúng ta. Để đáp ứng nhu cầu
của xã hội trong thời kì hội nhập, việc đào tạo ra các bậc kỹ sư, các thợ máy có trình
độ tay nghề, có kiến thức vững chắc về chuyên môn là một nhiệm vụ quan trọng.
Lời đầu tiên em xin cảm ơn đến thầy PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng và các thầy
cô trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để em thực hiện
yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn sự động viên và giúp đỡ tận tình từ gia đình và
bạn bè.
Trong suốt khoảng thời gian làm đề tài tốt nghiệp “Tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự
hành”, chúng em đã gặt hái được rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như sự kết
hợp làm việc nhóm. Việc tính tốn, thiết kế chế tạo mơ hình xe cắt cỏ tự hành trên nền
cỏ ở sân golf, khn viên trường, sân bóng đá... mà quan trọng nhất là cơ cấu dẫn động
bánh xe để di chuyển linh hoạt trên nền cỏ, cơ cấu bộ phận cắt cỏ và cơ cấu bộ phận
hút cỏ sau khi cắt, Sau đó nhóm em tính tốn chọn dùng nguồn động lực là động cơ
điện có giảm tốc, tính tốn chọn lưỡi cắt cỏ và tính tốn phần thủy khí để chế tạo quạt
và ống hút cỏ , đẩy khí trong buồng kín bên ra ngồi mơi trường khơng khí sao cho
phù hợp. Xác định tổn thất lưu lượng trong các đường ống hút và đẩy rồi từ đó tính

được khối lượng cỏ mà bộ phận hút cỏ có thể hút cỏ vào thùng chứa rác . Cuối cùng
nhóm em là tiến hành xây dựng mơ hình thực tế.
Nhóm em đã phấn đấu và nỗ lực hết mình để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này,
song thời gian và kiến thức cịn hạn chế nên cịn nhiều thiếu sót mong q thầy cơ và
bạn đọc đóng góp để đồ án này được hoàn thiện và cải tiến vươn xa hơn nửa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Triêm
Phạm Ngọc Quốc
Đoàn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

i


CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài riêng của nhóm, đề tài khơng trùng lặp với bất kỳ
đề tài đồ án tốt nghiệp nào trước đây. Các thông tin, số liệu được sử dụng và tính tốn
đều từ các tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Triêm
Phạm Ngọc Quốc
Đoàn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

ii

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
TÓM TẮT
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................i
CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ ............................................................... vii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................. xii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1.Mục đích chọn đề tài. .................................................................................................1
2.Mục tiêu đề tài.............................................................................................................1
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ............................................................................1
3.1. Đối tượng nghiên cứu. ............................................................................................ 1
3.2. Phạm vi nghiên cứu. ............................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu. .........................................................................................2
5. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp. .................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE CẮT CỎ TỰ HÀNH ...................4
1.1 Lịch sử phát triển của máy cắt cỏ. .........................................................................4
1.2 Nhu cầu cắt cỏ. .........................................................................................................5
1.3 Nghiên cứu trong nước............................................................................................9
1.4 Nghiên cứu ngoài nước..........................................................................................10
1.5 Mục đích nghiên cứu đề tài. ..................................................................................12
1.6 Nhiệm vụ nghiên cứu về đề tài. ............................................................................15
1.7 Phương pháp nghiên cứu. .....................................................................................15
1.8 Giới hạn của đề tài. ................................................................................................ 15
Chương 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TỐN
NGUỒN ĐỘNG LỰC, PHÂN TÍCH QUỸ ĐẠO DI CHUYỂN CỦA XE CẮT CỎ
TỰ HÀNH. ..................................................................................................................17
2.1. Xây dựng phương trình động học của xe cắt cỏ tự hành. .................................17
2.1.1. Mơ hình bánh xe của xe cắt cỏ tự hành. .............................................................. 18

2.1.2. Phương trình động học của xe cắt cỏ tự hành. ...................................................18
2.2. Tính tốn nguồn động lực của xe cắt cỏ tự hành.….. ........................................21
2.2.1. Tính tốn chọn động cơ truyền động cho bánh xe. ..........................................21
2.2.2. Tính tốn chọn xích dẫn động giữa động cơ và bánh xe.....................................27
2.2.3. Tính tốn lực qn tính ly tâm của xe cắt cỏ khi quay vòng. .............................. 29
2.2.4. Xây dựng các đồ thị của xe cắt cỏ tự hành..........................................................30
2.2.4.1. Xây dựng đồ thị đặc tính cơ của động cơ. ........................................................30
2.2.4.2. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của xe cắt cỏ. .........................................32
iii


2.2.4.3. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của xe cắt cỏ. .............................................35
2.2.4.4. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học. ............................................................ 38
2.3. Phân tích dạng di chuyển của xe cắt cỏ. ............................................................. 41
2.3.1 Qũy đạo di chuyển đường xoắn ốc. ......................................................................41
2.3.2. Qũy đạo di chuyển đường qua lại vng góc. .....................................................42
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ ..............................................44
3.1 Phân tích chọn dạng di chuyển.............................................................................44
3.1.1 Dạng di chuyển xe tự hành hay robot bằng chân. .............................................44
3.1.2.Dạng xe tự hành hay robot di chuyển bằng bánh xích. ....................................45
3.1.3.Dạng xe tự hành hay robot di chuyển bằng bánh. ............................................46
3.2.Phân tích dạng kết cấu chung của xe cắt cỏ tự hành. ........................................47
3.2.1.Cấu trúc tổng quát của xe cắt cỏ tự hành. .........................................................47
3.2.2.Sơ đồ động của xe cắt cỏ tự hành. ......................................................................48
3.3 Tính tốn và thiết kế khung của xe cắt cỏ tự hành. ...........................................49
3.3.1 Công dụng ,phân loại ,yêu cầu của khung xe cắt cỏ tự hành. .......................... 49
3.3.2 Kết cấu của khung vỏ xe cắt cỏ tự hành. ........................................................... 49
3.4Tính tốn thiết kế phân bố tải trọng lên khung ...................................................50
3.4.1 Xác định sự phân bố trọng lượng xe lên các cầu. .............................................51
3.4.1.1 Khi xe không tải. ................................................................................................ 52

3.4.1.2 Khi xe có tải .......................................................................................................53
3.4.2 Kiểm tra bền. ........................................................................................................53
3.4.2.1 Giới thiệu về phần mềm RDM. ..........................................................................53
3.4.2.2 Kiểm tra bền thân vỏ xe. ....................................................................................54
2.4.2.3 Khung sườn chịu tải trọng . ...............................................................................55
2.4.2.4 Kiểm tra bền dầm. ............................................................................................. 59
3.3.4 Thiết kế khung xe cắt cỏ tự hành. ......................................................................64
3.4 Thiết kế bộ phận cắt. ............................................................................................. 66
3.4.1 Phân tích chọn lưỡi cắt. ......................................................................................66
3.5 Thiết kế máng bảo vệ lưỡi cắt và thu gom cỏ .....................................................68
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THỦY KHÍ ........................................72
4.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống khí nén. .......................................................... 72
4.1.1 Giới thiệu máy nén khí: .......................................................................................73
4.1.1.1. Máy nén khí trục vít:.........................................................................................74
4.1.1.2. Máy nén khí Piston: .......................................................................................... 75
4.1.1.3 Máy nén khí ly tâm: ........................................................................................... 76
4.1.2 Giới thiệu về xy lanh khí nén: .............................................................................77
4.1.2.1. Cấu tạo của bộ phận xi lanh khí nén: .............................................................. 78
4.1.2.2. Phân loại xi lanh khí nén: ................................................................................79
4.1.2.3. Ứng dụng của xi lanh khí nén: .........................................................................81
4.1.3 Giới thiệu về valve: .............................................................................................. 82
iii


4.1.3.1. Van đóng mở bằng tay: ....................................................................................82
4.1.3.2. Van đóng mở tự động (bằng điện hoặc khí nén). .............................................85
4.1.3.3. Ứng dụng của các valve ...................................................................................86
4.1.4 Nhiệm vụ của hệ thống khí nén trong xe cắt cỏ tự hành. .....................................86
4.1.5 Giới thiệu về hệ thống hút cỏ. .............................................................................87
4.2 Tính tốn và thiết kế hệ thống thủy khí .............................................................. 87

4.2.1 Thiết kế quạt hút: ................................................................................................ 87
4.2.1.1 Ý tưởng thiết kế ..................................................................................................87
4.2.1.2 Tính tốn thiết kế quạt .......................................................................................91
4.2.2 Tính tốn chọn nguồn động lực kéo quạt: .........................................................94
4.2.2.1 Tính tốn cơng suất của quạt ly tâm .................................................................94
4.2.2.2 Tính chọn động cơ kéo quạt: .............................................................................94
4.2.3 Thiết kế đường ống hút và thùng chứa cỏ. ........................................................96
4.2.3.1 Thiết kế đường ống hút. .....................................................................................96
4.2.3.2 Thiết kế thùng đựng cỏ. .....................................................................................96
4.2.4 Tính tổn thất đường ống. ....................................................................................97
4.2.4.1 Thơng số của cơ cấu hút. ...................................................................................97
4.2.4.2 Tính tổn thất đường ống. ...................................................................................97
4.2.5 Tính tốn lực hút. ................................................................................................ 99
4.2.6 Tính tốn chọn xi lanh nâng hạ lưỡi cắt. ........................................................101
4.2.7 Tính tốn chọn máy nén. ..................................................................................103
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO XE CẮT CỎ .........105
5.1. Các vi điều khiển dùng trong xe cắt cỏ. ............................................................105
5.1.1. Vi điều khiển ATMEGA328-PU. .....................................................................105
5.1.2. Thông số kỉ thuật ATMEGA328-PU. ..............................................................105
5.2. ĐIỀU KHIỂN TỪ XA. .......................................................................................106
5.2.1. Truyền thơng giao tiếp. ....................................................................................106
5.2.2. Mơ hình hóa hệ thống điều khiển từ xa. .........................................................107
5.2.3. Yêu cầu điều khiển. ..........................................................................................107
5.2.4. Thiết kế hệ thống. .............................................................................................108
5.2.5. Chương trình điều khiển. .................................................................................118
5.3. Điều khiển tự động. ............................................................................................120
5.3.1. Đặt vấn đề. ........................................................................................................120
5.3.2. Mô hình hóa hệ thống điều khiển tự động. .....................................................120
5.3.3. u cầu điều khiển. ..........................................................................................121
5.3.4. Thiết kế các hệ thống........................................................................................121

5.3.5. Chương trình điều khiển. .................................................................................123
5.4. Pin năng lượng mặt trời. ....................................................................................125
5.4.1. Pin năng lượng mặt trời POLY 20W. ..............................................................125
5.4.2. Mạch bảo vệ acquy. ..........................................................................................126
iii


5.5. Code. ....................................................................................................................127
5.5.1. Code điều khiển từ xa......................................................................................127
5.5.2. Code điều khiển tự động. ................................................................................131
Chương 6: CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ....................................148
6.1.Chế tạo phần cơ khí và thủy khí. .......................................................................148
6.1.1. Kết quả chế tạo phần thủy khí . .........................................................................148
6.1.2. Kết quả chế tạo phần cơ khí. .............................................................................155
6.1.2.1. Cơ sở thiết kế khung. ......................................................................................155
6.1.2.2 Kết quả chế tạo của khung xe. .........................................................................156
6.1.2.3 Chọn lắp ráp các bộ phận cơ khí. ...................................................................157
6.2. Chế tạo mạch điều khiển ....................................................................................163
6.2.1 Chế tạo mạch relay kích từ 5v lên 12v. ..............................................................163
6.2.2. Chế tạo mạch cầu H sử dụng Mosfet.................................................................165
6.2.3. lắp đặt bố trí encoder (cảm biến diot quang). ...................................................167
6.2.4. Hệ thống điện sau khi hoàn thành. ....................................................................168
6.2.5. Tấm pin năng lượng mặt trời.............................................................................169
6.3. Kết quả thực nghiệm của xe cắt cỏ tự hành. ......................................................169
6.3.1. Thực nghiệm hướng chạy của xe cắt cỏ. ...........................................................170
6.3.2. Thực nghiệm hiệu suất cắt của xe cắt cỏ. ..........................................................171
6.3.2.1. Tỷ lệ phần trăm cỏ đạt độ cao theo yêu cầu và diện tích cỏ sạch sau mỗi lần
cắt. ...............................................................................................................................171
6.3.2.2. Tỷ lệ phần trăm cỏ bị tưa sợ và dập nát. ........................................................172
6.3.3. Thực nghiệm thời gian cắt cỏ. ...........................................................................172

KẾT LUẬN ................................................................................................................173
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................174

iii


DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
BẢNG 2.1 Khối lượng tồn bộ của xe cắt cỏ tự hành
BẢNG 2.2 Thơng số bánh xe trước và sau của xe cắt cỏ tự hành
BẢNG 2.3 Các thơng số chọn để tính tốn.
BẢNG 2.4 Các thông số của động cơ giảm tốc MY1016Z
BẢNG 2.5 Các thơng số chọn để tính tốn chọn xích
BẢNG 2.6 Thơng số của xích ống con lăn 35
BẢNG 2.7 Gía trị đặc tính ngồi của động cơ
BẢNG 2.8 Gía trị N f , N , N c , N k tương ứng với tốc độ của xe cắt cỏ khi làm việc
BẢNG 2.9 Gía trị của lực kéo tiếp tuyến, lực cản lăn và khơng khí của xe
BẢNG 2.10 Gía trị nhân tố động lực họ D và hệ số cản lăn tương ứng với tốc độ của
xe.
BẢNG 3.1 Thông số trọng lượng khung xe cắt cỏ tự hành
BẢNG 4.1 Bảng tỉ lệ và khối lượng riêng của vật chất quạt hút được.
BẢNG 4.2 Thông số kỹ thuật động cơ dẫn động quạt hút.
BẢNG 4.3 Thông số kỹ thuật của xi lanh AIRTAC MAL20.
BẢNG 4.4 Bảng tính lực đẩy ra và lực rút về của xi lanh khí nén AIRTAC MAL20.
BẢNG 4.5 Thông số kỹ thuật của máy nén khí 12V V2 – MNKV2.
BẢNG 5.1 Thơng số Pin năng lượng mặt trời POLY-20W.
BẢNG 6.1 Thơng số và kích thước của thép làm khung
BẢNG 6.2 Thông số kỹ thuật của xe cắt cỏ đã thiết kế
HÌNH 1.1 Máy cắt cỏ đầu tiên năm 1872.
HÌNH 1.2 Máy cắt cỏ thương mại sử dụng vào 4/1930.
HÌNH 1.3 Cỏ nền trong khn viên Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.

HÌNH 1.4 Máy cắt cỏ được đeo trên vai và cầm tay.
HÌNH 1.5 Máy cắt cỏ đẩy bằng tay.
HÌNH 1.6 Xe cắt cỏ có người lái.
HÌNH 1.7 Xe cắt cỏ tự hành do một sinh viên Việt Nam sáng tạo.
HÌNH 1.8 Robot cắt cỏ di chuyển hai bánh truyền
HÌNH 1.9 Robot cắt cỏ của Cơng ty Kyodo ở Mỹ sản xuất.
HÌNH 1.10 Robot cắt cỏ tự động Gardena R40Li-20.
HÌNH 1.11 Nền cỏ trong khn viên Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
HÌNH 1.12 Khảo sát cỏ nền ở sân bóng đá và sân golf cho xe cắt cỏ.
vii


HÌNH 2.1 Mơ hình bánh xe đã được lý tưởng hóa.
HÌNH 2.2 Mơ hình động học của xe cắt cỏ tự hành
HÌNH 2.3 Sơ đồ phân tích lực khi xe cắt cỏ
HÌNH 2.4 Bánh xe sau và trước của xe cắt cỏ tự hành
HÌNH 2.5 Động cơ giảm tốc MY1016Z
HÌNH 2.6 Xích ống con lăn 35
HÌNH 2.7 Nhơng đĩa
HÌNH 2.8 Đồ thị đặc tính cơ của động cơ
HÌNH 2.9 Đồ thị cân bằng cơng suất của xe cắt cỏ
HÌNH 2.10 Đồ thị cân bằng lực kéo của xe cắt cỏ
HÌNH 2.11 Đồ thị nhân tố động lực học của xe cắt cỏ
HÌNH 2.12 Qũy đạo di chuyển bằng đường xoắn ốc
HÌNH 2.13 Qũy đạo di chuyển đường qua lại vng góc
HÌNH 3.1 Hình ảnh robot bằng chân.
HÌNH 3.2 Một số hình ảnh về robot di chuyển bằng bánh xích.
HÌNH 3.3 Xe cắt cỏ tự hành di chuyển bẳng bánh xe.
HÌNH 3.4 Cấu trúc tổng quát của xe cắt cỏ tự hành.
HÌNH 3.5 Sơ đồ động của xe cắt cỏ tự hành.

HÌNH 3.6 Hình dạng khung xe cắt cỏ cắt cỏ tự hành.
HÌNH 3.7 Phân bố trọng lượng lên các cầu khi xe khơng tải.
HÌNH 3.8 Phân bố trọng lượng lên các cầu khi xe có tải.
HÌNH 3.9 Sơ đồ khối sử dụng phần mềm RDM.
HÌNH 3.10 Thép chữ V CT3 chọn làm khung.
HÌNH 3.11 Sơ đồ đặt lực khi quay vịng.
HÌNH 3.12 Biểu đồ biến dạng khi quay vịng
HÌNH 3.13 Biểu đồ lực khi quay vịng.
HÌNH 3.14 Biểu đồ lực cắt khi quay vịng.
HÌNH 3.15 Biểu đồ momen xoắn khi quay vịng.
HÌNH 3.16 Biểu đồ momen uốn khi quay vịng.
HÌNH 3.17 Biểu đồ ứng suất khi quay vịng.
HÌNH 3.18 Sơ đồ lực tác dụng lên dầm ngang.
HÌNH 3.19 Sơ đồ biến dạng của dầm ngang khi xe quay vịng
HÌNH 3.20 Biểu đồ lực dọc.
HÌNH 3.21 Biểu đồ lực cắt.
HÌNH 3.22 Biểu đồ mơmen xoắn.
HÌNH 3.23 Biểu đồ moment uốn của dầm ngang khi xe quay vòng.
viii


HÌNH 3.24 Biểu đồ ứng suất dầm ngang.
HÌNH 3.25 Hình chiếu đứng của khung xe cắt cỏ tự hành.
HÌNH 3.26 Hình chiếu bằng khung xe cắt cỏ tự hành.
HÌNH 3.27 Hình chiếu cạnh khung xe cắt cỏ tự hành.
HÌNH 3.28 Cạnh sắc lưỡi dao.
HÌNH 3.29 Lưỡi cắt được chọn.
HÌNH 3.30 Chuyện động và hướng di chuyển của cỏ.
HÌNH 3.31 Máng thu gom được thiết kế.
HÌNH 3.32 Hình chiếu đứng máng thu gom.

HÌNH 3.33 Hình chiếu bằng máng thu gom.
HÌNH 4.1 Sơ đồ tổng qt của hệ thống khí nén.
HÌNH 4.2 Máy nén khí Puma.
HÌNH 4.3 Máy nén khí trục vít
HÌNH 4.4 Máy nén khí piston.
HÌNH 4.5 Máy nén khí ly tâm.
HÌNH 4.6 Xy lanh khí nén.
HÌNH 4.7 Cấu tạo của xy lanh khí nén.
HÌNH 4.8 Xi lanh khí nén tác động đơn.
HÌNH 4.9 Xi lanh khí nén tác động kép.
HÌNH 4.10 Xi lanh khí nén dạng quay.
HÌNH 4.11 Van quay điều khiển bằng tay.
HÌNH 4.12 Van cổng.
HÌNH 4.13 Van cánh bướm.
HÌNH 4.14 Van cầu.
HÌNH 4.15 Sơ đồ hệ thống nâng hạ lưỡi cắt.
HÌNH 4.16 Sơ đồ hệ thống hút.
HÌNH 4.17 Quạt hướng trục.
HÌNH 4.18 Quạt ly tâm.
HÌNH 4.19 Sơ đồ tổng thể cơ cấu thu gom cỏ bằng phương pháp dùng quạt hút.
HÌNH 4.20 Động cơ điện 12V-285W.

ix


HÌNH 4.21 Ống ruột gà.
HÌNH 4.22 Thùng chưa cỏ.
HÌNH 4.23 Cỏ được lấy ra từ thùng chứa.
HÌNH 4.24 Sơ đồ bố trí đường ống trong cơ cấu hút.
HINH 4.25 Xi lanh AIRTAC MAL20.

HINH 4.26 Máy nén khí 12V V2 – MNKV2.
HINH 5.1 Vi điều khiển Atmega 328.
HINH 5.2 Sơ đồ chân của Atmega 328.
HINH 5.3 Sơ đồ điều khiển từ xa.
HINH 5.4 Sơ đồ mạch nguồn.
HINH 5.5 Sơ đồ mạch kích 5V lên 12V.
HINH 5.6 Mạch điều khiển động cơ BTS79600.
HÌNH 5.7 Mạch Arduino Uno R3.
HÌNH 5.8 Tay cầm điều khiển từ xa và bộ thu 6 kênh.
HÌNH 5.9 Động cơ giảm tốc 12V-350W.
HÌNH 5.10 Motor 775.
HÌNH 5.11 Motor 895 12V-285W.
HÌNH 5.12 Sơ đồ điều khiển tự động.
HÌNH 5.13 Sơ đồ ngun lí của encoder.
HÌNH 5.14 Vị trí bố trí encoder.
HÌNH 5.15 Sơ đồ ngun lí mạch cầu H sử dụng mosfet.
HÌNH 5.16 Tấm Pin năng lương mặt trời POLY 20W.
HÌNH 5.17 Mạch giảm áp DCXL 4015.
HÌNH 6.1 Bộ phận hút cỏ được thiết kế trong mơi trường caita
HÌNH 6.2 Máy nén khí vào bình chứa khí
HÌNH 6.3 Van phân phối
HÌNH 6.4 Bình chứa khí nén cung cấp khí cho xilanh
HÌNH 6.5 Chế tạo quạt ly tâm được dẫn động bởi mottor 895
HÌNH 6.6 Thùng chứa cỏ
HÌNH 6.7 Ống hút cỏ được bố trí ở máng bảo vệ lưỡi cắt
HÌNH 6.8 Bộ phận hút cỏ tổng thể sau khi chế tạo hồn thành
HÌNH 6.9 Bình chứa khí nén cung cấp khí cho xilanh nâng hạ
HÌNH 6.10 Van phân phối để điều khiển nâng hạ lưỡi cắt
HÌNH 6.11 Xilanh nâng hạ lưỡi cắt
HÌNH 6.12 Bộ phận nâng hạ lưỡi cắ tổng thể được bố trí trên xe cắt cỏ sau khi hoàn

thành chế tạo
x


HÌNH 6.13 Khung xe cắt cỏ.
HÌNH 6.14 Khung xe cắt cỏ sau khi chế tạo.
HÌNH 6.15 Bánh xe dẫn động
HÌNH 6.16 Bánh xe tự lựa hướng lái
HÌNH 6.17 Nhơng xích được thiết kế và chọn thực tế.
HÌNH 6.18 Trục giữ bánh xe sau được thiết kế và gia cơng.
HÌNH 6.19 Vịng bi lắp ở trục bánh xe.
HÌNH 6.20 Động cơ điện dẫn động và bố trí.
HÌNH 6.21 Thanh chống giữ và chống xoay motor cắt cỏ.
HÌNH 6.22 Thanh đỡ motor cắt cỏ.
HÌNH 6.23 Thanh nối giữa xi lanh nâng hạ và motor cắt cỏ.
HÌNH 6.24 Cơ cấu nâng hạ lưỡi cắt
HÌNH 6.25 Máng thu gom lưỡi cắt.
HÌNH 6.26 Sơ đồ mạch relay kích từ 5v lên 12v.
HÌNH 6.27 Mạch relay.
HÌNH 6.28 Bảng mạch in của mạch cầu H
HÌNH 6.29 Bảng mạch in trong thực tế.
HÌNH 6.30 Q trình bố trí linh kiện.
HÌNH 6.31 Mạch in sau khi hồn thành.
HÌNH 6.32 Bố trí encoder.
HÌNH 6.33 Các đầu nối vào mạch điều khiển
HÌNH 6.34 Hệ thống điện sau khi hồn thành.
HÌNH 6.35 Tấm pin năng lượng mặt trời.
HÌNH 6.36 Kết quả thực nghiệm của xe cắt cỏ
HÌNH 6.37 Qũy đạo lý thuyết và thực tế của xe cắt

xi


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:
F [-]

Hệ số cản lăn.

ηt [-]

Hiệu suất của hệ thống truyền lực.

K [-]
F[m2]

Hệ số cản khơng khí.
Diện tích cản chính diện.

λv [-]
ψ [-]

Hệ số số vòng quay cực đại.
Hệ số bám của đường.

rbx [m]
vmax[m/s]

Bán kính bánh xe.

Tốc độ cực đại của xe.

G [N]
Ne [W]
Me [N/m2]
ne [v/ph]
nN [v/ph]
nM [v/ph]
ih0 [-]

Trọng lượng của xe.
Cơng suất hữu ích động cơ.
Momen xoắn của động cơ.
Tốc độ góc của trục động cơ.
Tốc độ góc cực đại ứng với cơng suất cực đại.
Tốc độ góc cực đại ứng với momen cực đại.
Tỉ số truyền lực chính.

Nk [W]

Cơng suất truyền đến bánh xe chủđộng.

Nt [W]
Nω [W]
Nf [W]
Ni [W]
Nj [W]
Nc [W]
Pk [N]
Pf [N]

Pω [N]

Công suất tiêu hao cho hệ thống truyền lực.
Công suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí.
Cơng suất tiêu hao để thắng lực cản lăn.
Cơng suất tiêu hao để thắng lực cản dốc.
Công suất tiêu hao để thắng lực cản qn tính.
Cơng suất cản trong quá trình chuyển động của xe.
Lực kéo tiếp tuyến của xe.
Lực cản lăn.
Lực cản khơng khí.

Pi [N]
Pj [N]
Ψ [-]
P[mm]
a[mm]
Z1[]
Z2[]

Lực cản dốc.
Lực cản quán tính.
Hệ số cản tổng cộng của đường
Số bước xích
Khoảng cách trục
Số răng bánh răng nhỏ
Số răng bánh răng lớn
xii

x []
i []
W[mm]
D[mm]
d[mm]
L2[mm]
T[mm]
C[mm]
L1[mm]
G [KG]

Số mắc xích
Số lần va đập
Độ rộng trong con lăn
Đường kính con lăn
Đường kính trục trong của con lăn
Độ dài trục trong khóa xích
Độ dày má xích
Khoảng cách tâm hai dãy xích kép
Độ dài trục trong con lăn
Trọng lượng toàn bộ của xe cắt cỏ tự hành.

Go [KG]

Trọng lượng khi xe có tải.

Gk [KG]

Trọng lượng khung xe cắt cỏ tự hành.

Gđc [KG]
Ghc [KG]
Gbpc [KG]
Gaq [KG]
Gdk [KG]
Gx [KG]

Trọng lượng của động cơ điện của xe.
Trọng lượng bộ phận hút.
Trọng lượng bộ phận cắt của xe.
Trọng lượng ắcquy của xe.
Trọng lượng mạch điều khiển và dây điện xe.
Trọng lượng của xi lanh nâng hạ và van điều khiển 4/2.

Gvdk [KG]
Gmh [KG]

Trọng lượng của vi điều khiển.
Trọng lượng của máy hút.

L [mm]
a [mm]

Chiều dài cơ sở L.
Khoảng cách từ trọng tâm đến bánh xe sau.

b [mm]
Z1 [KG]
Z2 [KG]

Khoảng cách từ trọng tâm đến bánh trước
Lực phân bố tải trọng phía trước.
Lực phân bố tải trọng phía sau.

 ch [KG/mm2]

Ứng suất giới hạn chảy của vật liệu.

Gkss [KG]

Tải trọng tĩnh của khung sườn cột phía sau.

Gkst [KG]

Tải trọng tĩnh của khung sườn cột phía trước.

Gx [KG]

Trọng lượng của xi lanh nâng hạ và van điều khiển 4/2.

Gbpc [KG]

Trọng lượng của bộ phận cắt.

Gvdk [KG]

Trọng lượng của vi điều khiển.

Gmh [KG]

Trọng lượng của máy hút.

Qtt [N]

Tải trọng tập trung đặt tại các dầm ngang chính do trọng
lượng khung vỏ sinh ra

xiii


qlt [N]

Lực li tâm tập trung tại các đầu dầm ngang khi xe chuyển

Nmax [N]
Ty [N]

động quay vòng
Lực dọc lớn nhất của khung.
Lực cắt lớn nhất theo phương Y.

Tx [N]

Lực cắt lớn nhất theo phương X.

Mxmax [N.mm]
MFy [N.mm]

Moment xoắn lớn nhất .
Moment uốn lớn nhất theo phương Y.

MFx [N.mm]
n[v/ph]

Moment uốn lớn nhất theo phương X.
Số vòng quay của quạt.

H[mmH2O]

Cột áp của quạt.

Q[m3/s]

Lưu lượng của quạt.

nS[v/ph]

Số vòng quay đặc trưng.

mc [kg]

Lưu lượng khối.

 c [-]

Khối lượng riêng.

η [-]
Ntr[W]
Nđc[W]

a [-]

Hiệu suất hiệu dụng của quạt.
Công suất trên trục quạt.
Công suất động cơ nhiệt.
Hệ số dự trữ.

t [-]

Hệ số hiệu dụng truyền động.

Hw[m]
hd[m]

Tổng tổn thất cột nước trên đường ống.
Tổn thất dọc đường trên đường ống.

l[m]
d [m]
 [-]

Chiều dài đường ống hút.
Đường kính ống hút.
Hệ số ma sát của dòng chảy trong đường ống.

Re[-]
 [-]
v [m/s]

Hệ số Râynơn.

Hệ số nhớt khơng khí.

g [m/s2]

Gia tốc trọng trường.

Refg[-]
hc[m]
 [-]

Hệ số râynôn phân giới.
Tổn thất cục bộ đường ống.
Tổng hệ số cản trên đường ống.

z [m]
p [N/m2]
 [-]
 [-]

Thế năng.
Áp suất dịng khí.
Hệ số Coriolis.

Vận tốc trung bình dịng chảy.

Trọng lượng riêng của khơng khí.
xiv


mh [kg]

Khối lượng tối đa cơ cấu hút được.

Fh [N]

Lực hút tối đa.

Fd [kg]

Lực đẩy tối đa.

S [m2]

Diện tích đường ống hút.

CHỮ VIẾT TẮT:
RDM
PVC

Raw Device Mapping
Polyvinyl Clorua.

CT3

Thép các bon thông thường

xv


Tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự hành

MỞ ĐẦU

1. Mục đích chọn đề tài.
Theo như nhóm chúng tơi khảo sát ở các nơi như sân bóng, sân golf,... thì việc cắt
cỏ của người dân hiện nay rất mất thời gian và khơng đạt hiệu quả cao. Tuy họ có rất
nhiều phương pháp cắt cỏ khác nhau, từ thủ công bằng tay cho đến mang máy móc
trên vai để cắt cỏ. Do đó nhóm tơi nhận thấy và quyết định đưa ra ý tưởng ‘‘thiết kế
mơ hình xe cắt cỏ tự hành’’ để thay thế cho người dân, giúp cho người dân bớt đi
phần nào mệt nhọc và tiết kiệm được thời gian, đạt hiểu quả cao hơn.
Với việc sử dụng các loại động cơ điện có sẵn trên thị trường và giá thành rẻ để
nhóm chúng tơi thuận tiện trong việc nghiên cứu thiết kế xe cắt cỏ tự hành, đó cũng là
nguồn động lực chính để xe di chuyển khi cắt cỏ.
Đặc biệt trong bối cảnh vấn đề cắt cỏ ở sân golf rộng đến vài hecta hay sân bóng
thì sẽ cần đến nguồn nhân lực lao động rất đông để cắt cỏ. Với xu hướng hiện nay thời
đại công nghệ 4.0, sức nguồn lao động sẽ dần được thay thế bằng máy móc hiện đại
nhất. Bên cạnh đó, xu hướng hiện nay sử dụng các máy cắt cỏ sử dụng nhiên liệu, nên
gây ra ô nhiễm môi trường một phần nào đó.
Từ việc đánh giá nhiều vấn đề cắt cỏ hiện nay như vậy, nhóm chúng tơi đã đưa ra
quyết định “thiết kế xe cắt cỏ tự hành” chạy bằng điện thay thế cho người dân lao
động và không gây ra ô nhiễm cho môi trường xung quanh.
Trong đề tài này nhóm chúng tơi tập trung đưa ra mơ hình thực tế cắt cỏ ở các sân
golf, sân bóng,... với số liệu cụ thể và thực tế.
2. Mục tiêu đề tài.
Phân tích, tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự hành ở các sân golf và sân bóng. Từ đó
nhóm chúng tơi xây dựng mơ hình xe cắt cỏ tự hành thực tế cắt cỏ ở các sân golf hay
sân bóng,...
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
3.1. Đối tượng nghiên cứu.
Thiết kế xe cắt cỏ tự hành hoạt động sử dụng nguồn động lực là động cơ điện để

truyền chuyển động giúp cho xe di chuyển để vận hành cắt cỏ và hút cỏ một cách linh
hoạt. Đề tài còn đưa ra các vấn đề cần được nghiên cứu và đánh giá các loại cỏ, địa

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Triêm
Phạm Ngọc Quốc
Đoàn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng

1


Tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự hành

hình để xe cắt cỏ tự hành di chuyển cắt cỏ, nhằm đưa ra phương pháp thiết kế hợp lý
nhất khi thiết kế chế tạo.
3.2. Phạm vi nghiên cứu.
- Tính tốn, chọn động cơ phù hợp cho việc thiết kế xe cắt cỏ tự hành.
- Tính tốn, thiết kế bộ phận cắt cỏ.
- Tính tốn, thiết kế bộ phận hút cỏ.
- Tính toán, kiểm nghiệm độ bền của khung xe cắt cỏ.
- Tính tốn thiết lập vi mạch điều khiển tự động dựa trên Arduino.
4. Phương pháp nghiên cứu.
- Nhóm chung tơi sử dụng các giáo trình đã học qua, tham khảo các tài liệu nước
ngoài, các bài báo nghiên cứu khoa học trong nước và ngoài nước, khảo sát các sản
phẩm thị trường có sẵn.
- Sử dụng phần mềm Excel để tính tốn và vẽ đồ thị.
- Sử dụng phần mềm Catia V5 để vẽ và mô phỏng các chi tiết trên xe cắt cỏ mà chúng
em thiết kế.

-Sử dụng phần mềm Sap để tính tốn bền cho khung xe.
-Sử dụng phần mềm Proteus để vẽ mạch và thiết kế.
-Sử dụng phần mềm Arduino viết Code cho Arduino để điểu khiển tự động và bán tự
động.
5. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp của nhóm chúng tơi bao gồm 6 chương như sau:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE CẮT CỎ TỰ HÀNH.
Những vấn đề về nhu cầu cắt cỏ, nêu ra thực trạng cắt cỏ trong nước và ngoài
nước, giới thiệu một số cơ cấu cắt và hút cỏ của đề tài, cũng như đưa ra các ưu điểm và
nhược điểm của xe cắt cỏ tự hành từ đó đưa ra kết luận việc nghiên cứu và thiết kế xe
cắt cỏ tự hành là việc cần thiếc theo xu hướng công nghệ 4.0.
Chương 2: ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC, TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ
TRUYỀN ĐỘNG, QUỸ ĐẠO DI CHUYỂN.
Phân tích điều kiện làm việc của xe cắt cỏ tự hành, từ đó chúng ta đi tính tốn để
chọn động cơ, sau đó phân tích chọn động cơ để phù hợp cho việc thiết kế xe cắt cỏ tự
hành. Xây dựng các phương trình động học, động lực học, đặc tính của động cơ đã
chọn cho robot cắt cỏ, xây dựng các đồ thị công suất, lực kéo,...
Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Triêm
Phạm Ngọc Quốc
Đoàn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng

2


Tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự hành

Tính tốn thiết kế bộ phận cắt cỏ cho xe cắt cỏ, các thông số được thiết kế nhờ
vào việc khảo sát các cơ cấu chi tiết có sẵn trên thị trường. Từ đó chọn nguồn động lực
chủ yếu để để dẫn động lưỡi cắt sao cho phù hợp. Tính tốn thiết kế lưỡi cắt nhằm đảm
bảo cho thảm cỏ ở mức đẹp nhất có thể, thiết kế và tính tốn độ bền của khung để đảm
bảo cho robot cắt cỏ vận hành tốt trong việc di chuyển cắt cỏ.
Chương 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THỦY KHÍ.
Tính tốn thiết kế bộ phận hút cỏ cho xe cắt cỏ, các thông số được thiết kế nhờ
vào việc tham khảo tài liệu và khảo sát các chi tiết có sẵn trên thị trường, các thơng số
cần phải được phân tích và đánh giá chính xác để đảm bảo cho bộ phận hút làm việc ở
điều kiện tốt nhất, từ đó để chọn nguồn động lực dẫn động quạt hút phù hợp để thực
hiện việc cắt cỏ. Tính tốn và thiết kế đường ống hút và ống đẩy một cách phù hợp,
ngồi ra cịn thiết kế các chi tiết phụ khác cho xe cắt cỏ.
Chương 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN.
Giới thiệu tổng quan về các hệ thống điện và thiết kế các hệ thống điện. Đặt
vấn đề về mạch điều khiển từ xa va điều khiển tự động sau đó chọn phương án phù
hợp nhất cho xe cắt cỏ. Giới thiệu tổng quan về các cảm biến dùng trên xe cắt cỏ và
nêu các chức năng của cảm biến đó được dùng trên xe cắt cỏ. Lập trình và viết mã
Code cho xe cắt cỏ, để xe làm việc ở điều kiện tốt nhất và đạt hiệu quả cao.
Chương 6: CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ MƠ HÌNH.
Lên ý tưởng đưa ra những phương pháp bố trí động cơ để di chuyển xe cắt cỏ,
bố trí bộ phận lưỡi cắt cỏ, hút cỏ sau khi cắt, các hệ thống điện và các mạch điều
khiển.
Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu của xe cắt cỏ ở các sân gofl, sân bóng, các khn
viên trường,....Thực hiện mơ hình và sau đó đưa ra kết quả thực nghiệm
KẾT LUẬN
Kết luận về kết quả của xe cắt cỏ sau khi đã được vận hành, so sánh mục đích và
yêu cầu đặt ra trước khi thực hiện nghiên cứu xe cắt cỏ ở sân golf hay khn viên
trường, sân bóng....

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Triêm

Phạm Ngọc Quốc
Đoàn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng

3


Tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự hành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE CẮT CỎ TỰ HÀNH

Trong thời buổi công nghệ 4.0, cùng với sự phát triển kinh tế của các ngành công
nghệ kỹ thuật và công nghiệp, nơng nghiệp,...Cùng với những vấn đề đó làm ảnh
hưởng đến môi trường sống xung quanh của chúng ta. Để giải quyết những vấn đề đố
chúng ta cần đưa ra giải pháp để tránh ơ nhiễm mơi trường đó là trồng cỏ, cây xanh tạo
quan cảnh môi trường xanh sạch đẹp, khơng khí trong lành.
Tuy nhiên việc đó thuận lợi cho quan cảnh mơi trường khơng khí, nhưng vẫn có
những vấn đề cần chú ý, khi cỏ lớn nhanh dần thì sẽ gây ra mất quan cảnh mơi trường
xung quanh, đặc biệt ở các khuôn viên xanh, sạch, đẹp, cho nên để đáp ứng được giữ
quan cảnh ngày ngày được đẹp và trong lành thì chúng ta phải xử lý cỏ, cùng với sự
ngày càng phát triển nên người ta đã tiến hành việc nghiên cứu và sản xuất ra nhiều
máy móc cắt cỏ, giúp con người xử lý cỏ ở sân vường, khn viên trường, sân golf hay
sân bóng....
1.1 Lịch sử phát triển của máy cắt cỏ.
Các máy cắt cỏ đầu tiên được phát minh bởi Edwin vào năm 1827 trong Thrupp,
ngay bên ngoài Stroud ở Gloucestershire. Máy cắt vừa ra đời được thiết kế chủ yếu để
cắt cỏ trên sân thể thao và khu vườn rộng lớn, như là một thay thế vượt trội so với lưỡi
hái, và đã được cấp bằng sáng chế ở Anh vào ngày 31 tháng 8, năm 1830.

Máy đầu tiên được sản xuất với 19 inch (480 mm) rộng với một khung làm bằng
sắt rèn. Các máy cắt được thiết kế với tay đẩy từ phía sau. Bánh xe đúc từ gang có
cơng suất phát từ con lăn phía sau để cắt hình trụ, cho phép con lăn phía sau để điều
khiển con dao trên xi lanh cắt (tỷ lệ là 16: 1). Một con lăn đặt giữa các xi lanh cắt và
con lăn chính hoặc đất có thể được nâng lên hoặc hạ xuống để thay đổi chiều cao của
lớp cắt.
Hai trong số các máy vừa sản xuất đã sớm được bán cho công viên Sở thú Regent
ở London và Cao đẳng Oxford.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Triêm
Phạm Ngọc Quốc
Đoàn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng

4


Tính tốn thiết kế xe cắt cỏ tự hành

Hình 1.1. Máy cắt cỏ đầu tiên năm 1872.
Trong giữa thập kỷ này, Thomas Green và Con Leeds giới thiệu một máy cắt
được gọi là Messor Silens (có nghĩa là cắt khơng nghe tiếng ồn) sử dụng một chuỗi để
truyền tải điện năng từ các con lăn phía sau để các xilanh cắt. Những máy này nhẹ hơn
và êm dịu hơn so với máy móc thiết bị điều khiển trước chúng, mặc dù giá thành
chúng cao hơn nhiều.

Hình 1.2. Máy cắt cỏ thương mại sử dụng vào 4/1930.
1.2 Nhu cầu cắt cỏ.

Nhu cầu được sống và làm việc trong không gian thiên nhiên trong lành là nhu cầu
cần thiết đối với cuộc sống con người chúng ta ngày nay. Có những cơng trình tiện
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Triêm
Phạm Ngọc Quốc
Đồn Văn Kiệt
Nguyễn Hoài Nhơn

Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng

5