Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, học phần Đồ án Thiết kế Cơ khí trong Công nghệ Ô tô đóng vai trò cầu nối quan trọng giữa lý thuyết chuyên ngành và thực tiễn chế tạo. Đề tài "Thiết kế thi công xe Trugger mô hình điều khiển từ xa sử dụng động cơ 2 kì" được nhóm sinh viên lớp 22DOTD3, Khoa Công nghệ Ô tô, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Dương Hải Đăng.
Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ nhu cầu nghiên cứu, tích hợp các hệ thống cơ khí động lực học quy mô nhỏ. Động cơ đốt trong 2 kỳ với ưu điểm kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, công suất riêng cao và khả năng sinh công sau mỗi vòng quay trục khuỷu vẫn là lựa chọn phổ biến trên các phương tiện cỡ nhỏ và máy móc nông - lâm nghiệp cầm tay. Tuy nhiên, việc ứng dụng loại động cơ này vào một khung gầm mô hình xe địa hình Truggy (trong văn bản gọi là Trugger) tỷ lệ 1/8 đòi hỏi giải quyết đồng bộ nhiều bài toán kỹ thuật phức tạp: từ tính toán kết cấu khung sàn, bố trí hệ thống truyền động 4 bánh (4WD), cơ cấu truyền lực xích - các-đăng - vi sai, đến tích hợp hệ thống lái servo và hệ thống điều khiển vô tuyến từ xa.
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể gồm 5 nội dung chính:
- Hiện thực hóa kiến thức lý thuyết: Ứng dụng các nguyên lý kết cấu ô tô và động cơ đốt trong vào thiết kế, chế tạo mô hình thực tế nhằm phân tích trực quan chu trình hoạt động của động cơ 2 kỳ.
- Phát triển khả năng sáng tạo: Tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật cơ khí và điện tử để liên kết các cụm chi tiết sẵn có thành một hệ thống vận hành hoàn chỉnh.
- Ứng dụng thực tiễn: Thử nghiệm, hiệu chỉnh hoạt động của động cơ xăng pha nhớt và hệ thống điều khiển servo trong điều kiện vận hành thực tế.
- Nâng cao trình độ chuyên môn: Rèn luyện kỹ năng gia công cơ khí, đo kiểm, chẩn đoán sự cố, làm việc nhóm và giải quyết vấn đề kỹ thuật.
- Đóng góp cho ngành công nghệ ô tô: Cung cấp mô hình học cụ trực quan phục vụ nghiên cứu, phát triển các phương tiện di động cỡ nhỏ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Mô hình xe địa hình Trugger điều khiển từ xa tỷ lệ 1/8 trang bị động cơ xăng 2 kỳ dung tích 29cc (nguồn gốc từ máy cắt cỏ), hệ thống truyền lực hai cầu thông qua bộ truyền xích - trục các-đăng - bộ vi sai, cùng hệ thống điều khiển sóng vô tuyến RC 2.4GHz.
- Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong việc thiết kế bản vẽ khung sàn, gia công cơ khí phôi nhôm tấm, lắp ráp liên kết hệ thống treo - truyền động - lái, phối ghép mạch điều khiển thu phát tín hiệu và chạy thực nghiệm đánh giá khả năng chuyển động thẳng, quay vòng, phanh dừng trong khoảng thời gian thực hiện hơn 2 tháng.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đề tài xây dựng trên nền tảng lý thuyết kết cấu ô tô, lý thuyết động cơ đốt trong và kỹ thuật điều khiển mô hình vô tuyến (Radio Control - RC).
Khung lý thuyết cốt lõi bao gồm:
- Chu trình nhiệt động học động cơ 2 kỳ: Chu trình công tác hoàn thành trong một vòng quay của trục khuỷu (hai hành trình piston tương ứng góc quay $0^\circ - 360^\circ$), thực hiện đồng thời các quá trình nén, nổ giãn nở sinh công, quét khí qua buồng trục khuỷu và thải khí cháy qua các cửa nạp, cửa xả trên xi-lanh.
- Lý thuyết truyền động cơ khí: Nguyên lý truyền động bánh xích không đổi cấp, đặc tính phân phối mô-men xoắn của bộ vi sai hai cầu và truyền động góc qua trục các-đăng.
- Động lực học hệ thống treo: Cơ chế dập tắt dao động và ổn định thân xe địa hình 4WD độc lập dựa trên cấu trúc hình học của mẫu xe Mugen 6.
- Hệ thống điều khiển vô tuyến: Nguyên lý trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) ở dải tần 2.4GHz ISM và cơ chế chấp hành góc lái/bướm ga bằng động cơ DC Servo thông qua tín hiệu điều chế độ rộng xung.
Phương pháp nghiên cứu được triển khai kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng số và thực nghiệm chế tạo:
- Phương pháp thu thập thông tin: Tổng hợp tài liệu chuyên ngành về động cơ đốt trong, kết cấu ô tô, các bài báo kỹ thuật và diễn đàn xe mô hình chuyên nghiệp.
- Phương pháp phân tích định tính và định lượng: Phân tích so sánh các giải pháp truyền động (đai, xích, hộp số), so sánh động cơ 2 kỳ với 4 kỳ; đo kiểm các thông số kích thước cơ khí, góc đánh lái, hành trình servo và kiểm tra hiệu năng phanh.
- Công cụ thiết kế và mô phỏng: Ứng dụng phần mềm CAD 2D/3D (AutoCAD, SolidWorks) để thiết kế kết cấu khung sàn và bố trí không gian động lực; tham chiếu các phần mềm mô phỏng động học/kết cấu (ANSYS, Solid Edge) và phần mềm mô phỏng mạch điện tử (Proteus).
- Phương pháp thực nghiệm chế tạo: Gia công nguội, cắt dũa cơ khí trên phôi nhôm hợp kim, khoan định vị và liên kết bulông các cụm chi tiết; tiến hành chạy thử nghiệm thực địa để tinh chỉnh cơ cấu.
Nguồn dữ liệu tham khảo chính của đồ án gồm các tài liệu giáo trình chuẩn mực: Nguyên lý động cơ đốt trong (PGS. TS. Nguyễn Duy Tiến, NXB Giao thông Vận tải), Sách Hướng dẫn Đồ án Môn học Động cơ Đốt trong (ThS. Nguyễn Văn Bản) và Kết cấu ô tô (Nguyễn Văn Nhanh).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương này khái quát tính cấp thiết của việc áp dụng kiến thức thiết kế cơ khí ô tô vào việc chế tạo mô hình thực tế. Tác giả xác định rõ 5 mục tiêu nghiên cứu, 4 nội dung triển khai kỹ thuật (thiết kế CAD, lựa chọn linh kiện tỷ lệ 1/8, lắp đặt mạch điều khiển, thử nghiệm) và 5 bước trong quy trình phương pháp nghiên cứu từ thu thập thông tin, thiết kế mô phỏng, thử nghiệm đến hoàn thiện. Bố cục đồ án được phân chia thành 5 chương rõ ràng.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 2 trình bày toàn diện các hệ thống cấu thành xe mô hình RC chạy động cơ đốt trong.
- Động cơ 2 kỳ: Tác giả phân tích chi tiết cấu tạo gồm piston, trục khuỷu, thanh truyền, buồng đốt, bugi, cổ nạp/hút và cửa xả. Trình bày bảng so sánh đặc điểm bugi 2 kỳ (1 điện cực, ren ngắn, không có điện trở) và bugi 4 kỳ (2 điện cực, ren dài, có điện trở). Phân tích ưu điểm công suất riêng cao, kết cấu không xupáp đơn giản, chi phí thấp, cùng nhược điểm tiêu hao nhiên liệu và khí thải chứa hydrocacbon.
| Tiêu chí |
Động cơ 2 kỳ |
Động cơ 4 kỳ |
| Cấu tạo |
Đơn giản, không có xupap |
Phức tạp hơn, có hệ thống xupap |
| Chu trình |
Sinh công 1 lần cho mỗi vòng quay trục khuỷu |
Sinh công 1 lần sau 2 vòng quay trục khuỷu |
| Chi phí sản xuất |
Thấp |
Cao hơn |
| Công suất |
Tiềm năng gấp 2 lần động cơ 4 kỳ cùng dung tích (thực tế đạt ~1.5 lần) |
Thấp hơn động cơ 2 kỳ cùng dung tích |
| Bảo dưỡng |
Dễ dàng bảo trì, sửa chữa |
Đòi hỏi nhiều công việc bảo dưỡng hơn |
| Tuổi thọ |
Thấp hơn (không có hệ thống bôi trơn cưỡng bức riêng) |
Cao hơn (có hệ thống bôi trơn tuần hoàn) |
| Hiệu quả nhiên liệu |
Kém hơn, phải pha trộn xăng và nhớt |
Tốt hơn, đốt cháy triệt để hơn |
| Ô nhiễm môi trường |
Nhiều khí thải và khói hơn |
Ít ô nhiễm hơn |
- Thông số động cơ máy cắt cỏ 2 kỳ sử dụng trong đề tài:
| STT |
Hạng mục |
Thông số kỹ thuật |
| 1 |
Loại động cơ |
Động cơ xăng 2 thì |
| 2 |
Nhiên liệu |
Xăng pha nhớt (tỉ lệ 25:1) |
| 3 |
Dung tích xi-lanh |
29 cc |
| 4 |
Công suất cực đại |
0.75 kW |
| 5 |
Vòng tua danh định |
7000 vòng/phút |
| 6 |
Hệ thống làm mát |
Làm mát bằng gió cưỡng bức |
| 7 |
Hệ thống khởi động |
Giật dây bằng tay |
| 8 |
Hệ thống đánh lửa |
Đánh lửa điện tử (IC) |
- Động cơ Servo điều khiển: Đồ án phân tích cấu tạo Servo DC (motor, cảm biến vị trí, cụm bánh răng giảm tốc, mạch so sánh xung PWM). Nhóm lựa chọn 2 loại servo: Servo kỹ thuật số JX 6221MG (lực kéo 25 kg.cm) cho hệ thống lái và Power HD LW-20MG (lực kéo 20 kg.cm) cho cụm điều khiển bướm ga và phanh.
- Hệ thống điều khiển RadioLink RC4GS V3/V2: Tích hợp công nghệ trải phổ FHSS 2.4GHz, độ trễ 12ms (hoặc 3ms ở bản V2), tầm phủ sóng từ 400m đến 500m, hỗ trợ con quay hồi chuyển (Gyro) tích hợp, bộ nhớ 4-5 kênh. Đi kèm là bộ thu tín hiệu (Rx) R6FG v3 (6 kênh, điện áp 4.8V - 10V DC). Tác giả thiết lập bảng so sánh chi tiết giữa RC4GS V2, RC3GS và RC6GS.
- Hệ thống truyền động và chuyển động: Phân tích cấu tạo mâm xe, lốp cao su hình xuyến, hệ thống giảm chấn phuộc nhún lò xo kết hợp ống thủy lực và đệm cao su. Đồ án lập bảng so sánh giữa truyền động bánh xích, truyền động đai và hộp số bánh răng:
| Đặc tính so sánh |
Truyền động bánh xích |
Truyền động đai |
Hộp số bánh răng |
| Cấu tạo |
Dây xích, đĩa xích |
Dây đai, ròng rọc |
Bánh răng, trục, vỏ hộp số |
| Khả năng truyền mô-men |
Cao |
Thấp |
Cao |
| Hiệu suất truyền động |
Cao |
Thấp |
Cao |
| Độ ồn khi vận hành |
Thấp |
Thấp |
Trung bình |
| Độ bền |
Cao |
Thấp |
Trung bình |
| Yêu cầu bảo dưỡng |
Ít |
Thường xuyên |
Trung bình |
| Chi phí chế tạo |
Cao |
Thấp |
Cao |
| Kích thước & Trọng lượng |
Lớn, Nặng |
Nhỏ, Nhẹ |
Lớn, Nặng |
- Bộ vi sai và Hệ thống treo: Trình bày cấu tạo truyền lực cuối và bánh răng hành tinh vi sai giúp phân phối tốc độ hai bánh khi vào cua; phân tích 3 loại chất bôi trơn vi sai (dầu thông thường, dầu giới hạn trượt LSD, dầu tổng hợp). Giới thiệu hệ thống treo 4WD độc lập trên mô hình Mugen 6 gồm 3 thành phần: bộ phận đàn hồi (lò xo), bộ phận giảm chấn và cơ cấu dẫn hướng tay đòn.
Chương 3: Thi công mô hình
Chương 3 trình bày bản vẽ thiết kế khung sàn và quy trình thi công chế tạo mô hình qua các bước công nghệ cơ khí và lắp ráp thiết bị.
Chương 4: Thử nghiệm mô hình thực tế
Chương này thiết lập quy trình kiểm tra an toàn 7 bước trước khi khởi động xe (hệ thống phanh, pha nhiên liệu xăng/nhớt 25:1, siết ốc bu-lông động cơ, kết nối sóng TX-RX, kiểm tra dung lượng pin, kiểm tra độ mòn lốp và căn chỉnh góc đặt hệ thống treo). Trình bày thao tác khởi động giật nổ, hâm nóng động cơ, cân chỉnh bướm ga và góc lái trên màn hình LCD của tay điều khiển RC4GS. Kết quả thử nghiệm chạy đường thẳng, vào cua trái/phải và thử nghiệm phanh ghi nhận xe hoạt động được nhưng gặp một số lỗi kỹ thuật cần hoàn thiện.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
Đánh giá tổng kết mức độ hoàn thành nhiệm vụ thiết kế - chế tạo sau hơn 2 tháng thực hiện và đề xuất 6 nhóm giải pháp phát triển, nâng cấp mô hình trong tương lai.
Thiết kế và triển khai
Kiến trúc tổng thể hệ thống
Mô hình xe Trugger được thiết kế theo cấu trúc dẫn động 4 bánh toàn thời gian (4WD). Sơ đồ liên kết truyền lực và điều khiển diễn ra theo chu trình khép kín:
- Hệ thống động lực & truyền lực: Động cơ 2 kỳ 29cc $\rightarrow$ Bộ truyền bánh xích trung gian $\rightarrow$ Trục các-đăng truyền động trước ($15\text{ cm}$) và sau ($12\text{ cm}$) $\rightarrow$ Cụm vi sai cầu trước & Cụm vi sai cầu sau $\rightarrow$ Bán trục $\rightarrow$ 4 Bánh xe địa hình.
- Hệ thống điều khiển vô tuyến & chấp hành: Tay phát tín hiệu (TX) RadioLink RC4GS phát sóng 2.4GHz FHSS $\rightarrow$ Bộ thu tín hiệu (RX) R6FG tiếp nhận $\rightarrow$ Điều khiển Servo JX 6221MG kéo thước lái $\rightarrow$ Điều khiển Servo Power HD LW-20MG kéo dây ga bướm gió hoặc tác động cơ cấu phanh đĩa/bánh xe. Nguồn điện cấp cho RX và các servo là bộ pin chuyên dụng bố trí cạnh bộ thu.
Quy trình gia công và lắp ráp cơ khí
Quy trình chế tạo mô hình được tiến hành tuần tự qua 9 bước thực tế tại xưởng:
- Gia công khung sườn: Sử dụng phôi nhôm tấm mác 5025 có độ dày 4 mm, kích thước ban đầu $700\text{ mm} \times 500\text{ mm}$. Thợ đo vạch dấu theo kích thước khung sàn chuẩn $700\text{ mm} \times 300\text{ mm}$, dùng máy cắt điện cầm tay công suất lớn để cắt phá và dùng dũa hợp kim để làm sạch cạnh bavia trong thời gian 2 giờ.
- Lắp đặt hệ thống treo: Ướm cầu treo trước và sau lên khung sườn nhôm, lấy dấu tâm lỗ và sử dụng máy khoan điện với mũi khoan đường kính 4 mm để tạo lỗ bắt bulông cố định hệ thống treo.
- Lắp ráp cụm 4 bánh xe: Lắp 4 mâm lốp vào moay-ơ của 2 cầu xe, sử dụng cờ-lê cỡ 17 mm để siết chặt ốc bánh xe.
- Gá đặt bộ truyền động xích: Định vị cụm giá đỡ nhông xích trung gian lên mặt khung sàn, khoan 4 lỗ đường kính 4 mm và bắt chặt bằng 4 bulông 4 ly.
- Chế tạo và liên kết trục các-đăng: Đo đạc khoảng cách từ bộ nhông xích tới hai cụm vi sai; chế tạo trục các-đăng cầu trước dài $15\text{ cm}$ và trục các-đăng cầu sau dài $12\text{ cm}$, sau đó liên kết then/khớp nối chữ thập vào ngõ ra vi sai.
- Chế tạo chân đế động cơ: Xác định tâm lỗ chân máy của động cơ 29cc, khoan các lỗ định vị trên khung sàn bằng mũi khoan đường kính 8 mm và bắt chặt chân máy bằng hệ thống bulông 8 ly.
- Lắp đặt hệ thống Servo chấp hành: Khoan các lỗ 3 mm trên khung sườn bằng mũi khoan 3 ly để cố định Servo JX 6221MG (lái) và Servo Power HD LW-20MG (ga/phanh), kết nối thanh truyền (arm servo) tới bướm ga bộ chế hòa khí và thước lái.
- Lắp đặt thiết bị điều khiển và điện tử: Bố trí bộ thu sóng Rx R6FG, đấu nối dây tín hiệu từ các kênh servo và lắp đặt công tắc nguồn cấp.
- Lắp đặt bình nhiên liệu và pin nguồn: Bố trí bình xăng 2 thì gần động cơ để tối ưu chiều dài đường ống dẫn xăng; lắp bộ pin cấp nguồn gần vị trí Rx nhằm tối ưu đường dây điện nguồn.
Kiểm thử và hiệu chỉnh thực tế
- Kiểm tra tĩnh: Kiểm tra độ kín khít của đường ống xăng, tỷ lệ pha nhớt $25:1$, thử hoạt động của cơ cấu phanh trước khi khởi động $3 - 5$ lần, kiểm tra góc đặt bánh xe và thiết lập thông số độ lệch lái (Trim/Sub-trim) trên tay cầm TX.
- Kiểm tra động: Khởi động động cơ bằng dây giật tay, chỉnh van kim bình xăng con để động cơ chạy không tải ổn định; thử nghiệm tăng tốc trên đường thẳng; thử nghiệm đánh lái zíc-zắc qua trái/phải ở các dải tốc độ khác nhau; kiểm tra hiệu quả phanh dừng và độ ổn định của hệ thống treo.
Kết quả và đóng góp
Kết quả đạt được
- Chế tạo thành công mô hình xe Trugger RC chạy động cơ xăng 2 kỳ: Hoàn thiện kết cấu khung sàn từ nhôm tấm 5025 dày 4 mm cứng vững, kích thước tổng thể $700\text{ mm} \times 300\text{ mm}$, tích hợp thành công động cơ máy cắt cỏ 29cc công suất 0.75 kW (vòng tua danh định 7000 vòng/phút).
- Hiện thực hóa hệ thống truyền động 4WD hai cầu vi sai: Kết nối thành công động cơ đốt trong với hai cầu xe thông qua bộ truyền xích trung gian và hệ thống hai trục các-đăng ($15\text{ cm}$ cầu trước, $12\text{ cm}$ cầu sau), giúp phân phối mô-men đồng đều tới 4 bánh xe địa hình.
- Tích hợp đồng bộ hệ thống điều khiển vô tuyến: Thiết lập điều khiển chính xác góc lái bằng Servo 25 kg và kiểm soát hành trình bướm ga kết hợp phanh bằng Servo 20 kg thông qua bộ phát sóng RadioLink RC4GS V3/V2 và bộ thu R6FG v3 ở dải tần 2.4GHz FHSS.
Đóng góp của đề tài
- Xây dựng một phương án thiết kế và quy trình công nghệ gia công khung gầm mô hình cơ khí đơn giản, chi phí thấp, tận dụng hiệu quả nguồn động cơ đốt trong 2 kỳ sẵn có trên thị trường.
- Làm tài liệu thực hành trực quan phục vụ việc đối sánh lý thuyết kết cấu ô tô (hệ thống treo độc lập Mugen 6, bộ vi sai, truyền động các-đăng, hệ thống phanh - lái) trên mô hình vật lý thu nhỏ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế được ghi nhận
Căn cứ vào kết quả thử nghiệm thực tế và ghi chú kỹ thuật của nhóm tác giả:
- Sai số gia công cơ khí: Trong quá trình khoan cắt thủ công, khung sàn còn có sai số kích thước nhất định; vị trí gá chân máy bị hở cục bộ và một số lỗ khoan bị rộng do đo sai lệch tâm.
- Hệ thống khởi động và cung cấp nhiên liệu: Động cơ sử dụng bộ dây giật nổ bằng tay gặp tình trạng khó khởi động khi nguội; việc điều chỉnh tỷ lệ hòa khí bằng van kim còn mang tính thủ công.
- Cơ cấu truyền động bánh xe: Ốc bắt bánh xe (sử dụng cờ-lê 17 mm siết) dễ bị lỏng, dẫn đến hiện tượng tuôn moay-ơ hoặc trượt bánh khi truyền mô-men xoắn lớn.
- Khả năng thích ứng địa hình: Tỷ số truyền của bộ truyền xích là cố định, không có hộp số nhiều cấp nên xe bị hạn chế khả năng thay đổi lực kéo tối ưu trên các địa hình phức tạp khác nhau.
Hướng nghiên cứu tiếp
Nhóm tác giả đề xuất 6 hướng phát triển mở rộng:
- Nâng cao hiệu suất động cơ: Nghiên cứu tối ưu hóa buồng đốt động cơ 2 kỳ nhằm nâng cao công suất, giảm thiểu khí thải ô nhiễm môi trường hoặc nghiên cứu chuyển đổi sử dụng nhiên liệu sinh học.
- Cải tiến hệ thống điều khiển thông minh: Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và các thuật toán điều khiển tự động hóa để tăng độ chính xác trong định vị, tự hành và dẫn đường.
- Phát triển hệ thống an toàn chủ động: Tích hợp cảm biến cảnh báo va chạm từ xa và cơ cấu phanh tự động khẩn cấp khi mất tín hiệu (Failsafe).
- Nghiên cứu vật liệu tiên tiến: Thay thế các chi tiết khung sườn nhôm tấm bằng vật liệu composite hoặc sợi carbon nhẹ hơn, bền hơn để giảm khối lượng tổng thể xe.
- Đa dạng hóa biến thể địa hình: Tối ưu hóa hệ thống treo và cơ cấu truyền lực để phát triển các phiên bản chạy trên nhiều địa hình khác nhau như đường đua bằng phẳng hoặc sa mạc cát lún.
- Xây dựng cộng đồng chia sẻ học thuật: Kết nối các nhóm nghiên cứu xe mô hình để chia sẻ dữ liệu thiết kế, kinh nghiệm gia công và tối ưu hệ thống động lực cơ khí.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành:
- Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử: Dùng làm mẫu tham khảo khi thực hiện đồ án thiết kế cơ khí ô tô, đồ án động cơ đốt trong, hoặc các dự án chế tạo mô hình robot/xe điều khiển từ xa.
- Những phần có giá trị tham khảo cao:
- Chương 2: Cung cấp hệ thống bảng biểu so sánh chuẩn xác về động cơ 2 kỳ và 4 kỳ, bảng thông số động cơ 29cc, đặc tính các dòng tay điều khiển vô tuyến RC (RC4GS, RC3GS, RC6GS) và bảng so sánh chi tiết các loại hình truyền động (xích, đai, hộp số).
- Chương 3: Quy trình 9 bước gia công khung sườn nhôm 5025 và kích thước lắp đặt các-đăng cụ thể ($15\text{ cm}$ và $12\text{ cm}$) cùng cách bố trí cơ cấu tay đòn cho servo lái 25kg và servo ga/phanh 20kg.
- Chương 4: Quy trình 7 bước kiểm tra an toàn trước khi vận hành động cơ đốt trong cỡ nhỏ.
Câu hỏi thường gặp
1. Động cơ 2 kỳ trang bị trên mô hình xe Trugger có những thông số kỹ thuật cơ bản nào?
Mô hình sử dụng động cơ xăng 2 thì 1 xi-lanh có nguồn gốc từ máy cắt cỏ, dung tích xi-lanh 29cc, công suất tối đa 0.75 kW tại vòng tua 7000 vòng/phút. Động cơ sử dụng hệ thống đánh lửa điện tử IC, làm mát bằng gió cưỡng bức, khởi động bằng bộ dây giật tay và vận hành bằng nhiên liệu xăng pha nhớt chuyên dụng theo tỷ lệ 25:1.
2. Khung sườn của mô hình được gia công từ loại vật liệu nào và kích thước quy chuẩn là bao nhiêu?
Khung sàn xe được gia công trực tiếp từ phôi nhôm tấm nguyên khối mác 5025 có độ dày 4 mm (4 ly). Phôi ban đầu có kích thước $700\text{ mm} \times 500\text{ mm}$, sau đó được cắt gọt và dũa hoàn thiện thành khung sàn có kích thước định hình là $700\text{ mm} \times 300\text{ mm}$.
3. Vì sao nhóm tác giả lại lựa chọn Servo JX 6221MG và Power HD LW-20MG cho hai cụm chấp hành khác nhau?
Hệ thống lái đòi hỏi mô-men xoắn lớn để bẻ lái bánh xe địa hình khi xe di chuyển trên mặt đường gồ ghề, do đó nhóm chọn Servo kỹ thuật số JX 6221MG với lực kéo cực đại lên đến 25 kg.cm. Đối với cụm điều khiển bướm ga và cơ cấu gạt phanh, yêu cầu lực kéo vừa phải hơn nên nhóm sử dụng Servo Power HD LW-20MG có lực kéo 20 kg.cm nhằm đảm bảo đủ lực kéo bướm ga, đá phanh dứt khoát và tối ưu chi phí.
4. Kích thước của hai trục các-đăng truyền động từ bộ nhông xích tới hai cầu xe là bao nhiêu?
Khoảng cách truyền động được đo đạc và gia công thực tế với chiều dài trục các-đăng từ bộ chuyển động xích đến cụm vi sai cầu trước là $15\text{ cm}$, và chiều dài trục các-đăng nối từ bộ nhông xích đến cụm vi sai cầu sau là $12\text{ cm}$.
5. Những lỗi kỹ thuật và sự cố nào đã phát sinh trong quá trình chạy thử nghiệm mô hình thực tế?
Trong quá trình thử nghiệm, nhóm tác giả ghi nhận hai lỗi kỹ thuật chính: động cơ 2 kỳ khó giật nổ (cần phải kiểm tra, căn chỉnh lại khe hở bugi và van kim xăng) và bánh xe dễ bị tuôn trượt khỏi trục do quá trình siết ốc bánh xe bằng cờ-lê 17 chưa đạt đủ lực siết cần thiết. Ngoài ra, khung xe còn tồn tại một số sai số khoan lỗ và chân máy bị hở nhẹ.
Kết luận
Đồ án "Thiết kế thi công xe Trugger mô hình điều khiển từ xa sử dụng động cơ 2 kì" đã giải quyết thành công bài toán tích hợp động cơ đốt trong 29cc lên khung gầm xe địa hình 4WD tỷ lệ 1/8 được gia công từ nhôm tấm 5025. Nhóm nghiên cứu đã thiết lập đồng bộ hệ thống truyền động xích - các-đăng - vi sai kết hợp hệ thống treo độc lập và điều khiển servo vô tuyến 2.4GHz FHSS. Mặc dù còn một số hạn chế về sai số gia công thủ công và độ ổn định khi khởi động nguội, mô hình đã vận hành thực tế thành công và là tài liệu tham khảo có giá trị cao trong đào tạo thực hành công nghệ kỹ thuật ô tô.
