Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Máy phát cỏ cầm tay là công cụ lao động phổ biến trong nông nghiệp, chăm sóc cảnh quan và vệ sinh môi trường tại Việt Nam. Mặc dù mang lại năng suất lao động cao hơn so với các phương pháp thủ công, các dòng máy phát cỏ sử dụng động cơ đốt trong và lưỡi cắt quay tròn truyền thống trên thị trường hiện bộc lộ ba nhược điểm lớn:

  1. Nguy cơ mất an toàn lao động: Lưỡi cắt kim loại quay với vận tốc góc rất cao, khi va chạm vào đá, sỏi hoặc vật thể cứng dễ làm dị vật văng bắn với động năng lớn vào người vận hành và khu vực xung quanh. Trường hợp ốc siết lỏng có thể dẫn đến hiện tượng tuột lưỡi dao, gây thương tích nghiêm trọng.
  2. Ô nhiễm tiếng ồn và khí thải: Động cơ đốt trong (chạy xăng) phát ra độ ồn lớn trong suốt quá trình vận hành liên tục và xả trực tiếp khí thải chứa $CO_2$ ra môi trường sống.
  3. Kích thước cồng kềnh, khó vận chuyển: Chiều dài toàn bộ thân cần máy dao động từ 1,5 m đến gần 2,0 m (kích thước ban đầu đạt 1928 mm), trọng lượng dao động từ 5 kg đến hơn 8 kg, gây khó khăn cho việc mang vác, cất giữ hoặc chuyên chở trên phương tiện cá nhân.

Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài tốt nghiệp mã số 2222DT282 với tên gọi “Nghiên cứu, thiết kế, cải tiến máy phát cỏ” được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Duy Khang và Huỳnh Tấn Minh Tùng (ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh), dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Huy Tuân.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu, đánh giá các loại máy phát cỏ cầm tay đang lưu hành trên thị trường.
  2. Thiết kế lại nguyên lý cắt: Chuyển đổi từ cơ cấu lưỡi xoay tròn tốc độ cao sang cơ cấu hai lưỡi dao chuyển động tịnh tiến ngược chiều nhau để hạn chế tối đa nguy cơ văng dị vật.
  3. Chuyển đổi nguồn động lực: Thay thế động cơ đốt trong bằng động cơ điện không chổi than nhằm triệt tiêu khí xả và giảm thiểu tiếng ồn.
  4. Thiết kế cơ cấu cần máy có khả năng gập gọn thành 3 đoạn thông qua khớp nối góc $90^\circ$ và truyền động bằng trục Cardan.
  5. Tính toán sức bền cơ khí, mô phỏng tải trọng và chế tạo mô hình thực nghiệm để kiểm chứng khả năng hoạt động.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Máy phát cỏ cầm tay sử dụng động cơ xăng và nguyên lý cắt quay tròn đang phổ biến tại Việt Nam.
  • Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng cắt tỉa cỏ trong các khu vực nông nghiệp, cảnh quan đô thị, sân vườn gia đình, sân vận động, công viên; tập trung tối ưu hóa cho các loại cỏ mềm nhằm đảm bảo tính thẩm mỹ và độ an toàn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng hệ thống cơ sở lý thuyết kỹ thuật cơ khí chuyên ngành kết hợp các phương pháp tính toán, thiết kế và mô phỏng thực nghiệm:

1. Khung lý thuyết và mô hình tính toán:

  • Lý thuyết cơ cấu bánh lệch tâm: Sử dụng nguyên lý biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến qua lại. Tính toán lực ly tâm tác dụng lên bánh lệch tâm qua công thức $F = m \cdot \omega^2 \cdot r$, trong đó $m$ là khối lượng bánh lệch tâm, $\omega$ là vận tốc góc, $r$ là bán kính quay lệch tâm.
  • Lý thuyết khớp nối trục Cardan: Ứng dụng nguyên lý liên kết 3 điểm (Three-point Linkage) nhằm truyền mô-men xoắn giữa hai đoạn trục có góc nghiêng thay đổi hoặc gập lệch góc tới $90^\circ$ mà không làm gián đoạn dòng truyền động.
  • Lý thuyết động cơ điện không chổi than (Brushless DC Motor): Hoạt động dựa trên sự điều khiển điện tử chuyển mạch từ trường giữa stator dây quấn và rotor nam châm vĩnh cửu, tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu ma sát mài mòn cơ học.
  • Sức bền vật liệu và chi tiết máy: Tính toán ứng suất cắt, ứng suất kéo, ứng suất uốn, mô-men xoắn trên trục truyền động, kiểm bền mối hàn, mối ghép đinh tán và mối ghép bu-lông.

2. Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập và đối chuẩn các nghiên cứu máy cắt cỏ trong nước (Đại học Cần Thơ, Đại học Công nghệ TP.HCM, Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Nông Lâm TP.HCM) và quốc tế (phương pháp DFMA của Kumar & Srinivasan, phân tích kết cấu lưỡi dao của Bao & Farid).
  • Phương pháp thiết kế mô hình hóa 3D: Thiết kế toàn bộ kết cấu chi tiết và cụm máy trên phần mềm SolidWorks.
  • Phương pháp tính toán giải tích: Thiết lập chuỗi phương trình cân bằng tĩnh học và động học của cơ cấu truyền động, bộ truyền bánh răng nón, bánh lệch tâm.
  • Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn (CAE/FEM): Kiểm tra phân bố ứng suất von Mises và chuyển vị của ống cần máy chịu tải trọng làm việc.
  • Phương pháp chế tạo thử nghiệm: Gia công cơ khí các chi tiết cơ cấu, lắp ráp linh kiện và vận hành thực nghiệm cắt cỏ thực tế.

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

1. Kiến trúc hệ thống và sơ đồ động lực

Hệ thống máy phát cỏ cải tiến bao gồm: cụm động cơ điện gắn ở đuôi cần máy, cụm cần truyền động 3 đoạn có khớp gập, và cụm đầu cắt tịnh tiến.

Nguyên lý truyền động được thực hiện tuần tự: Động cơ điện truyền mô-men qua hộp giảm tốc một cấp ($z_1 = 15, z_2 = 32$) đến trục chính. Trục chính gồm 3 đoạn liên kết thông qua 2 khớp nối trục Cardan nằm bên trong khớp gập của cần máy. Đầu ra của trục chính dẫn động cặp bánh răng nón để chuyển hướng trục quay xuống cụm cắt. Tại đây, chuyển động quay làm quay bánh lệch tâm kép hai tầng; thông qua hai tay dênh, chuyển động quay được chuyển đổi thành chuyển động tịnh tiến ngược chiều nhau của hai lưỡi dao Inox 304.

[Động cơ DC 18V] -> [Hộp giảm tốc cấp 1] -> [Trục truyền động Cardan 3 đoạn] -> [Cặp bánh răng nón] -> [Bánh lệch tâm 2 tầng] -> [2 Tay dênh] -> [2 Lưỡi dao cắt tịnh tiến]

2. So sánh và lựa chọn phương án gập cần máy

Nhóm nghiên cứu đã thiết lập hai phương án thiết kế kết cấu gập cho ống cần:

Tiêu chí so sánh Phương án 1 (Phương án lựa chọn) Phương án 2
Cơ cấu khớp nối Khớp nối trục Cardan kết hợp vỏ xoay gập $90^\circ$ và ốc siết định vị. Khớp nối trượt có rãnh dẫn hướng kết hợp chốt giữ.
Thao tác vận hành Nới lỏng ốc siết bên ngoài là có thể gập cần lên góc $90^\circ$ trực tiếp. Mở ốc, kéo trượt hai đầu ống ra khỏi khớp nối dọc theo rãnh rồi mới gập.
Đặc điểm trục truyền động Trục Cardan uốn linh hoạt, không làm thay đổi vị trí tương đối của trục bên trong. Ống bị kéo dài làm tách rời trục truyền động bên trong, phải lắp ráp lại trục khi mở thẳng.
Độ bền và độ tin cậy Cơ cấu đơn giản, ít chi tiết trượt, không bị kẹt rãnh, tuổi thọ làm việc cao. Rãnh trượt dễ bị bụi bẩn bám dính gây kẹt, nhanh mòn, nguy cơ cong gãy cao.

Kết luận: Chọn Phương án 1 vì tối ưu hóa thao tác tháo lắp, kết cấu liền mạch và đảm bảo trục truyền động vận hành liên tục.

3. Thông số kỹ thuật của hệ thống

Thông số Giá trị
Nguồn động cơ Động cơ điện một chiều không chổi than Ryobi 18V
Công suất định mức ($P_{đc}$) 500 W
Dòng điện đầu ra 3,6 A
Tốc độ quay động cơ ($n_{đc}$) 9000 vòng/phút
Tỷ số truyền hộp giảm tốc 1 ($u_{br1}$) $32 / 15 \approx 2,13$
Tỷ số truyền bánh răng nón ($u_{br2}$) $4 / 3 \approx 1,33$
Tốc độ trục công tác ($n_{ct}$) 2100 vòng/phút ($35$ vòng/s)
Vận tốc cắt của lưỡi dao ($v$) 7,7 m/s
Công suất thực tế trục công tác ($P_{đb}$) 428,2 W (Hiệu suất truyền động 0,99)
Lực cắt thực tế của máy ($F_c$) 53 N
Bán kính lệch tâm ($r$) / Khối lượng đĩa ($m$) $r = 35\text{ mm}$ ($0,035\text{ m}$) / $m = 80\text{ g}$ ($0,08\text{ kg}$)
Vận tốc góc bánh lệch tâm ($\omega$) 220 rad/s
Lực ly tâm trên bánh lệch tâm ($F_{lt}$) 135,52 N
Mô-men xoắn trên trục công tác ($T_2$) 1177 N.mm
Trọng lượng thiết kế ban đầu / tải mô phỏng 8,45 kg / Cụm cắt chịu tải uốn tương đương 2,5 kg

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Giới thiệu đề tài

Trình bày tính cấp thiết xuất phát từ các vụ tai nạn lao động do lưỡi cắt quay văng đá, ảnh hưởng tiếng ồn và khí xả từ động cơ xăng, cùng sự bất tiện của cần máy dài 1,5–2,0 m. Xác định mục tiêu chế tạo máy phát cỏ an toàn, giảm ồn, dùng động cơ điện và có cần gập gọn. Nêu rõ đối tượng nghiên cứu là máy cắt cỏ cầm tay phổ biến, phạm vi ứng dụng trong khu vực cảnh quan, nông nghiệp, thể thao; xác lập phương pháp nghiên cứu gồm 6 bước từ khảo sát tài liệu đến chế tạo, thử nghiệm.

Chương 2. Tổng quan nghiên cứu đề tài

Điểm lại lịch sử phát triển từ công cụ cắt cỏ thô sơ đầu thế kỷ 19, máy cắt dùng động cơ đốt trong đầu thế kỷ 20, máy dùng pin những năm 1950, đến máy cắt cỏ tự động từ thập niên 1970. Phân loại 3 nhóm máy hiện nay: máy mini dùng pin, máy đeo vai/đeo lưng chạy xăng và máy dạng xe đẩy công suất lớn.

Chương này tổng thuật chi tiết các công trình nghiên cứu:

  • Trong nước: Máy cắt cỏ thông minh điều khiển từ xa (ĐH Cần Thơ, 2013); máy cắt cỏ tự động dùng cảm biến vị trí (ĐH Công nghệ TP.HCM, 2018); máy cắt cỏ phân biệt loại cỏ bằng AI (ĐH Bách khoa Hà Nội, 2020); máy cắt cỏ đa năng địa hình phức tạp (ĐH Công nghiệp Hà Nội, 2011); máy cắt cỏ bảo vệ luống hành, tỏi, ớt (ĐH Nông Lâm TP.HCM, 2015); máy cắt cỏ tối ưu hóa năng lượng (ĐH Công nghệ TP.HCM, 2019).
  • Quốc tế: Nghiên cứu ứng dụng DFMA và phần mềm TeamSET thiết kế lại máy cắt cỏ của Kumar & Srinivasan (2012); nghiên cứu phân tích khí động học và kết cấu lưỡi dao bằng ANSYS Workbench của Bao & Farid (2013).

Chương 3. Cơ sở lý thuyết

Tập trung làm rõ 3 cơ sở lý thuyết máy cốt lõi:

  1. Cơ cấu bánh lệch tâm: Định nghĩa, nguyên lý chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến không thẳng hàng, công thức tính lực ly tâm $F = m \cdot \omega^2 \cdot r$.
  2. Khớp nối trục Cardan: Cấu tạo chữ U gồm hai ống trục và một khớp trung gian, nguyên lý liên kết 3 điểm cho phép truyền chuyển động quay liên tục ở các góc uốn lên đến $90^\circ$ giữa hai trục không thẳng hàng, phân tích ưu nhược điểm về độ ổn định và yêu cầu độ chính xác lắp ráp.
  3. Động cơ điện không chổi than: Nguyên lý kích từ bằng dòng điện qua bộ điều khiển điện tử tương tác với nam châm vĩnh cửu của rotor, các ưu điểm về độ bền, tuổi thọ, không phát sinh tia lửa điện, giảm thiểu tiếng ồn và tổn hao nhiệt.

Chương 4. Phương hướng và các giải pháp thiết kế

Xác định yêu cầu kỹ thuật và phân tích chi tiết hai phương án kết cấu gập cần máy:

  • Phương án 1: Khớp nối Cardan kết hợp vỏ gập $90^\circ$ có ốc siết.
  • Phương án 2: Khớp nối trượt dọc theo rãnh trên thân ống cần. Phân tích ưu điểm vượt trội của Phương án 1 (không làm thay đổi chiều dài ống, trục truyền động liền mạch, không kẹt cơ khí) và đưa ra quyết định chọn Phương án 1. Thiết lập quy trình 6 bước triển khai từ mô hình hóa SolidWorks, gia công chế tạo, mua linh kiện tiêu chuẩn, lắp ráp, thử nghiệm đến hoàn thiện báo cáo thuyết minh.

Chương 5. Tính toán và thiết kế

Đây là chương tính toán kỹ thuật trọng tâm:

  • Tính toán động học: Động cơ 18V (9000 vòng/phút) qua hộp giảm tốc ($u_{br1} = 32/15$) cho tốc độ trục 1 là $n_1 = 4219$ vòng/phút; qua cặp bánh răng nón ($u_{br2} = 4/3$) cho tốc độ trục 2 là $n_2 = 3164$ vòng/phút; tốc độ trục công tác cuối cùng đạt $n_{ct} = 2100$ vòng/phút ($v = 7,7$ m/s).
  • Tính toán lực cắt và mô-men: Xác định công suất thực tế $P_{đb} = 428,2$ W, lực cắt thực tế $F_c = 53$ N, mô-men xoắn $T_2 = 1177$ N.mm. Tính các thành phần lực trên bánh răng nón: lực tiếp tuyến $F_{t1} = 117,7$ N, lực pháp tuyến $F_m = 125,3$ N, lực hướng tâm $F_{r1} = 34,2$ N, lực dọc trục $F_{a1} = 25,8$ N, ngoại lực $F_K = 150$ N.
  • Biểu đồ nội lực và kiểm bền trục: Tính các phản lực gối đỡ ($F_{yB} = 32,1$ N; $F_{yD} = 2,1$ N; $F_{xB} = 200,8$ N; $F_{xD} = -233,1$ N), mô-men uốn tổng $M_B = 699,5$ N.mm, mô-men tương đương lớn nhất tại gối D là $M_{tđD} = 1279,7$ N.mm. Ứng suất tính toán $\sigma = 87 < [\sigma_{C45}]$, thỏa mãn điều kiện bền trục.
  • Tính toán bánh lệch tâm: Tính lực ly tâm $F_{lt} = 135,52$ N với $\omega = 220$ rad/s, $m = 0,08$ kg, $r = 0,035$ m. Thiết kế biên dạng bánh lệch tâm dạng 2 tầng kèm 2 chốt định vị 5 mm lắp vào bánh đà giúp truyền chuyển động tịnh tiến ngược chiều cho 2 lưỡi dao và dễ dàng tháo lắp thay thế.
  • Kiểm bền các liên kết:
    • Mối hàn khớp nối: Ứng suất tổng do lực cắt và mô-men uốn $\tau_T = 2,1 \le [\tau]$, ứng suất kéo tại khớp 2 là $\tau = 0,4 \le [\tau]$, đạt điều kiện bền.
    • Mối ghép đinh tán: Đinh tán đường kính 5 mm, lực tác dụng $F = 732$ N, lực cắt cho phép $F_1 \le 2748$ N (với $[\tau]_d = 140$ N/mm$^2$), thỏa mãn độ bền cắt.
    • Mối ghép bu-lông: Bu-lông M5 Inox 304 ($d_1 = 4,13$ mm), lực căng $V$ với lực trượt $Q = 25$ N, hệ số ma sát $f = 0,1$, ứng suất tính toán $[\sigma]_{tt} = 102,5$ N/mm$^2$, thỏa mãn hệ số an toàn $[s] = 4 \div 5$.
  • Mô phỏng ứng suất và chuyển vị cần máy (Nhôm 6061): Với tải trọng uốn $2,5$ kg đặt cách gối 1200 mm, kết quả mô phỏng cho thấy ứng suất lớn nhất đạt $\approx 8,842$ MPa, chuyển vị lớn nhất tại đầu chịu tải đạt $0,587$ mm, đảm bảo độ cứng vững kết cấu.

Chương 6. Chế tạo thử nghiệm và đánh giá

Lựa chọn và công bố cơ tính, thành phần hóa học của vật liệu chế tạo:

  • Inox 304 (Lưỡi dao và tay dênh): Chống gỉ sét khi tiếp xúc nhựa cỏ, độ bền kéo 515–1035 MPa, độ cứng 70–190 HB, độ giãn dài 40%–60%.
  • Thép SS400 (Bánh lệch tâm): Dễ gia công cơ khí, độ bền kéo 400–510 MPa, độ cứng 160–220 HB, độ giãn dài 17%–25%.
  • Thép C45 (Khớp nối cần máy): Chịu tải trọng uốn và mài mòn tốt, độ bền kéo 570–700 MPa, độ cứng 170–210 HB, độ giãn dài 14%–22%.
  • Hợp kim Nhôm 6061 (Ống cần máy): Khối lượng nhẹ, độ bền cao, tính hàn tốt.

Trình bày hình ảnh thực tế của sản phẩm hoàn thiện ở hai trạng thái: mở thẳng làm việc và gập gọn 3 đoạn. Kết quả thử nghiệm cắt cỏ thực tế cho thấy cỏ bị cắt đứt dứt khoát, bề mặt cắt đồng đều, không xảy ra hiện tượng văng bắn sỏi đá và máy hoạt động êm ái.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Chế tạo thành công mô hình máy phát cỏ cầm tay hoạt động ổn định bằng nguồn điện pin 18V, triệt tiêu khí thải $CO_2$ và giảm thiểu tiếng ồn trong quá trình làm việc.
  • Chuyển đổi thành công nguyên lý cắt: Sử dụng bánh lệch tâm 2 tầng làm bằng thép SS400 và tay dênh Inox 304, điều khiển hai lưỡi dao tịnh tiến ngược chiều với tần số cắt tương ứng tốc độ trục công tác 2100 vòng/phút ($v = 7,7$ m/s), lực cắt thực tế đạt 53 N.
  • Cơ cấu cần máy 3 đoạn bằng nhôm 6061 kết hợp 2 khớp nối trục Cardan và khớp gập $90^\circ$ bằng thép C45 hoạt động trơn tru, cho phép gập gọn từ chiều dài làm việc 1928 mm xuống kích thước nhỏ gọn dễ dàng vận chuyển.
  • Các kết quả kiểm nghiệm ứng suất trên trục ($\sigma = 87 < [\sigma_{C45}]$), mối hàn ($\tau_T = 2,1 \le [\tau]$), đinh tán 5 mm ($F = 732\text{ N} < 2748\text{ N}$), bu-lông M5 và chuyển vị uốn cần ($0,587$ mm) đều thỏa mãn các tiêu chuẩn bền cơ học.

2. Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể nhằm khắc phục nhược điểm mất an toàn (văng đá, tuột lưỡi) của các dòng máy cắt cỏ quay tròn truyền thống tại Việt Nam.
  • Thiết kế tích hợp đồng thời cơ cấu cắt tịnh tiến hai tầng và cơ cấu truyền động gấp khúc qua trục Cardan trong một sản phẩm máy cầm tay nhỏ gọn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế:

  • Tốc độ và lực cắt của động cơ điện 500W (lực cắt 53 N) được thiết kế tối ưu cho cỏ mềm và thảm cỏ cảnh quan; chưa phù hợp để cắt các loại cỏ thân gỗ cứng hoặc bụi rậm lớn như các dòng máy chạy xăng công suất cao.
  • Trọng lượng tổng thể của mô hình ban đầu vẫn còn tương đối nặng do các cụm khớp nối và đầu cắt chế tạo đơn chiếc bằng thép kết cấu.

2. Hướng nghiên cứu mở rộng:

  • Nghiên cứu tối ưu hóa vật liệu nhẹ (sợi carbon hoặc hợp kim nhẹ cao cấp) để giảm khối lượng tổng thể của cụm đầu cắt và cần máy.
  • Thử nghiệm nâng công suất động cơ và dung lượng pin để mở rộng khả năng cắt cho các loại thảm thực vật dày và thân cứng hơn.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử, Chế tạo máy: Tham khảo quy trình thiết kế máy hoàn chỉnh từ tính toán động học, vẽ 3D SolidWorks, phân tích nội lực, kiểm nghiệm bền chi tiết máy (trục, bánh răng nón, bánh lệch tâm, mối hàn, đinh tán, bu-lông) đến mô phỏng FEM.
  • Kỹ sư và người nghiên cứu phát triển máy nông nghiệp/dụng cụ cầm tay: Tham khảo giải pháp kết cấu gập cần sử dụng trục Cardan và cơ cấu biến đổi chuyển động quay - tịnh tiến ngược chiều hai tầng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài lại chọn nguyên lý cắt tịnh tiến thay vì giữ nguyên lý lưỡi cắt xoay tròn?
Trả lời: Nguyên lý cắt xoay tròn ở tốc độ cao tiềm ẩn rủi ro lớn khi va quẹt phải đá, sỏi hoặc vật cứng làm văng dị vật gây thương tích cho người dùng, đồng thời có nguy cơ tuột lưỡi cắt. Cơ cấu tịnh tiến hai lưỡi dao ngược chiều triệt tiêu động năng văng bắn ly tâm, giúp cắt cỏ êm và an toàn tuyệt đối.

2. Làm thế nào để truyền chuyển động quay liên tục khi cần máy được gập lại hoặc mở ra ở các góc khác nhau?
Trả lời: Nhóm nghiên cứu chia trục truyền động bên trong thành 3 đoạn và kết nối chúng thông qua 2 khớp nối trục Cardan. Khớp Cardan hoạt động theo nguyên lý liên kết 3 điểm, cho phép truyền mô-men xoắn trơn tru ngay cả khi hai trục tạo góc gập lên đến $90^\circ$.

3. Bánh lệch tâm trong cụm cắt được thiết kế như thế nào để dẫn động hai lưỡi dao chuyển động ngược chiều nhau?
Trả lời: Bánh lệch tâm được gia công từ thép SS400 theo dạng 2 tầng lệch pha nhau. Mỗi tầng gắn với một tay dênh liên kết vào một lưỡi dao Inox 304. Khi đĩa quay, hai tầng lệch tâm sẽ đồng thời đẩy hai tay dênh tịnh tiến qua lại theo hai hướng ngược chiều nhau theo chu kỳ.

4. Kết quả mô phỏng độ bền của ống cần máy bằng hợp kim nhôm 6061 cho thấy điều gì?
Trả lời: Dưới tải trọng uốn tương đương 2,5 kg (trọng lượng cụm đầu cắt đặt cách gối đỡ 1200 mm), kết quả mô phỏng cho thấy ứng suất lớn nhất trong ống cần là $\approx 8,842$ MPa và chuyển vị uốn lớn nhất tại đầu tự do là $0,587$ mm, đảm bảo độ cứng vững và an toàn chịu tải.

5. Động cơ điện và hệ thống pin được sử dụng trong đề tài có thông số kỹ thuật ra sao?
Trả lời: Đề tài sử dụng động cơ điện một chiều không chổi than 18V của Ryobi có công suất 500 W, dòng điện ra 3,6 A, tốc độ quay định mức 9000 vòng/phút, dẫn động qua hộp giảm tốc cấp 1 ($u = 32/15$) và bộ bánh răng nón ($u = 4/3$) để đạt tốc độ cắt 2100 vòng/phút tại trục công tác.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế, cải tiến máy phát cỏ” đã giải quyết trọn vẹn 3 bài toán kỹ thuật cốt lõi: nâng cao độ an toàn bằng cơ cấu cắt tịnh tiến 2 tầng, giảm thiểu tiếng ồn và phát thải nhờ động cơ điện 18V không chổi than, và tối ưu hóa tính cơ động bằng kết cấu cần gập 3 đoạn truyền động Cardan. Toàn bộ các bước tính toán động lực học, kiểm nghiệm sức bền chi tiết máy và mô phỏng CAE đều được thực hiện đầy đủ, làm cơ sở khoa học cho mô hình chế tạo thực nghiệm. Kết quả thử nghiệm thực tế chứng minh tính khả thi cao của giải pháp thiết kế, mở ra hướng ứng dụng thực tiễn trong chăm sóc cảnh quan và nông nghiệp xanh.