TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CƠ KHÍ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG
1. Thiết kế hệ thống lái
1.1.

Lý thuyết tính toán hình thang lái
1.1.1. Công dụng của hình thang lái

-Có tác dụng đảm bảo sự quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng. Khi đó các bánh
xe dẫn hướng giảm trượt khi xe chuyển động
-Đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải sao cho
các bánh xe lăn trên các đường tròn khác nhau nhưng đồng tâm.
1.1.2. Xây dựng đường đặc tính lý thuyết
Muốn các bánh xe quay vòng đúng thì quan hệ giữa chúng phải thỏa mãn:
Cotg
Trong đó:

– Cotg =Bo/L.

là góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài.

là góc quay của bánh xe dẫn hướng trong.
L là chiều dài cơ sở của hai cầu.

Bo là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ quay đứng.

Hình 2.1: Sơ đồ động học khi quay vòng
Theo hình vẽ Cotg = OD/ L
Mối quan hệ của các góc quay bánh xe dẫn hướng với góc
Cotg

= Bo/ L + Cotg

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 1

như sau:


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
ta xác định

Cho

. Ta sẽ có mối quan hệ:

=f(

chính là đường đặc tính lý

thuyết.
1.1.3. Xây dựng đường đặc tính thực tế
- Hình thang lái khi xe chạy thẳng

y thẳng
Hình 2.2: Sơ đồ động học hình thang lái khi xeạch
Cần xác định góc và độ dài mỗi đòn bên m và đòn ngang n. Quan hệ thực tế giữa các
góc quay

và


phụ thuộc vào góc và độ dài của đòn bên Ta có sin = (B - n)/ 2m

(*)
-Khi xe quay vòng

Hình 2.3: Sơ đồ động học khi xe quay vòng

Từ sơ đồ ta có mối liên hệ:

m lấy theo kinh nghiệm: m = (0,14 0,16) Bo
Ta tính theo công thức của E.A. YysaKob: Cotg (

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 2

- ) = Bo/ 2.0,7.L


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
Sau đó ta cho với các giá trị xung quanh giá trị mà ta vừa tính được, và thế vào công thức
(**) để tìm mối quan hệ thực tế của

và .

Từ đường đặc tính thực tế ta chọn sao cho sự sai lệch so với đường lý thuyết là nhỏ nhất.
Với

được chọn ta tính độ dài của đòn ngang với công thức (*):

n = Bo – 2.m.sin .
Vậy ta có được kích thước đòn bên m, đòn ngang n và góc

thiết kế hình thang lái.
1.1.4. Hệ thống lái hoàn chỉnh

Hình 2.4: Hệ thống lái

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 3

thỏa mãn cho xe quay vòng để


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
1.2. Bản vẽ chi tiết hệ thống lái 2D

Hình 2.5: Bản vẽ 2D hệ thống lái

2. Thiết kế động cơ và bánh răng truyền động
Thiết kế với tỉ số truyền:
U=
Trong đó : Z1: là số răng của bánh răng motor
Z2: số răng của bánh răng truyền động
THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 4


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
2.1.

Thiết kế motor – bánh răng motor

2.1.1. Motor
Tạo Sketch ban đầu cho motor, chọ n lệnh Circle


đường kính 35mm

Hình 2.6: M ặt Sketch bánh răng motor
Chuyển sang 3 D bằng lệnh Exit workbench

, chọn Pad

Hình 2.7: Môi trườ ng 3D lệ nh Pad
•

Trên Sketch của thân Motor, chọn Circle

và chuyển sang

chọn
Pad

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 5


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
tạo trục mũ cho motor

Hình 2.8: Trục mũ c ủa motor b ằng lệ nh Pad
Dùng lệnh Edge Fillet

để gọt mép cạnh motor

Hình 2.9: lệnh Edge Fillet


THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 6


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trên Sketch mặt dáy c ủa thân motor, dùng Circle
Motor. Dùng lệnh Pocket

để tạo mặt ph ẳng đáy cho

tạo mặt đáy cho motor

Hình 2.10: Lệnh Pocket
Trên Sketch mặt đáy motor t ạo đư ờ ng tròn

đường kính 23, dùng l ệnh Pad

cao lên 2mm cho bề mặt

Hình 2.11: Lệnh Pad cho đườ ng tròn
Tạo hình thang bo tròn các góc bên trong b ằng lệ nh Corner
lệnh đối xứng Mirror

để tạo nên 4 hình thang như hình bên

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 7

, sau đó dùng



TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.12: ứng d ụng lệ nh Mirror

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 8


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trên Sketch vừa cắt, dùng Circle

chuyể n sang

tạo một trục cho motor

Hình 2.14: Tạo đườ ng tròn chuyển sang 3D dùng Pad
Chuyển sang 3D bằng

, dùng lệnh Pocket

cắt xu ống bên trong motor

Hình 2.13: ứ ng dụng lệnh Pocket tạo rỗng cho motor
•

Trên Sketch trục vừa dựng, vẽ đường tròn có D2,5mm bằng cách
dùng Circle

, sau đó chuyển sang Exit workbench


THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 9

,độ cao 3mm tạo trục nhỏ của


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

motor.

Hình 2.15: Tạo trục nhỏ motor

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 10


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trên Sketch vành chân của motor, ta bắt đầu tạo chân của motor, tạo hình chữ
nhật trên Sketch

Hình 2.16: Tạo vành chân motor
•

Dùng lệnh Pocket

để tạo khoảng cách giữa 2 chân, cắt xuống
theo thành

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 11



TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

chân motor đ ộ sau 3mm

Hình 2.17: Cắt thành chân motor b ằng Pocket
Dùng lệnh Circular Pattern

Hình 2.18: ứng d ụng Circular Pattern
•

Tạo phần ruột rỗng bên trong motor ta sử dụng lệnh mặt phẳng Plane
trong khoảng không gian bên trong của motor, đây là mặt phẳng

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 12


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tạm thời để thực hiện các lệnh khác trên mặt phẳng này, chọn mặt
chứa mặt phẳng Plane là Oxy cách
tr ục tọa độ 4mm .

Hình 2.19: Tạo mặt Plane
Mặt ph ẳng Plane theo hướ ng nhìn bên ngoài vào

Hình 2.20: M ặt Plane theo hướ ng nhìn

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 13



TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

•

Đây là công dụng thực tế của mặt phẳng Plane, trên mặt phẳng này ta
tạođường trònD30mm bằng lệnh Circle

,chuyển sang
Pocket

phần rỗng bên trong motor

Hình 2.21: Lệnh Pocket cắt rỗ ng bên trong Motor

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 14

và dùng
để tạo


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Rỗng ruột phía trong c ủa motor sau khi dùng lệ nh Pocket

Hình 2.22: Hướ ng nhìn phần rỗng
Dùng lệnh Edge Fillet

để gọt các cạnh bắn c ủa motor

Hình 2.23: Gọt cạnh motor bằng lệnh Edge Fillit


THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 15

45 mm


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Mặt còn l ại c ủa motor ta dùng Pocket

để tạo một trục rỗng cho motor

Hình 2.23: Tạo trục rỗng cho motor
•

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 16

Mô hình motor hoàn chỉnh


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.24: Motor hoàn chỉ nh bằng Catia

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 17


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.2. Bánh răng của Motor
Tạo Sketch cho bánh răng b ằng lệ nh circle


đường kính 20mm

Hình 2.25: M ặt Sketch c ủa bánh răng
Chuyển t ừ 2 D sang 3D b ằng Exit workbench

sau đó s ử dụng l ệnh Pad

với bề cao chi ti ết bánh răng 5mm

Hình 2.26 : Chuyển sang 3D
Trong sketchcủa bánh răng ta tạo 1 đa giác đó chính là khoảng không giữ 2

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 18


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

răng liên tiếp trong bánh răng

Hình 2.27: Tạo khoảng không chân răng
Để tạo được kho ảng không bánh răng bạn dùng lệnh Pocket
cắt ph ần hình thang đi theo bề dày của chi tiết bánh răng

Hình 2.28: Lệnh Sketch cho Khoảng không bánh răng

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 19

trong 3D để



TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tạo nhi ều nhiều răng trong bánh răng chính là t ạo nhiều khoảng không giữ a các
bánh răng, để làm được đi ều này đó là lệnh Circular Pattern

Hình 2.29: Lệnh Circular cho bánh răng
•

Sau lệnh Pocket

ta sẽ hoàn thành các răng trong bánh răng, tiếp

trong mặt phẳng Sketch của bánh răng ta sẽ dùng lệnh Circle
đường kính 8mm để tạo
tr ục rỗng của bánh răng

Hình 2.30: Tạo đườ ng tròn trên Sketch mặt bánh răng

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 20


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lệnh Pocket

để tạo trục cho bánh răng đi hết bề dày của bánh răng

Hình 2.31: Tạo trục bánh răng


Trên Sketch dùng lệnh

để tạo đường tròn 14mm để tạo một trục đứ ng

Hình 2.32: Tạo đườ ng tròn

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 21


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dùng Pad

lên 8mm cho tr ục đứng

Hình 2.33: Chuyển sang 3D
Trên Sketch tiếp một trục nh ỏ đừ ng kính là 3mm

Hình 2.34: Tạo Sketch đườ ng ròn cho trục

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 22


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lệnh Pad

theo 3mm

Hình 2.35: Tạo trục 3D cho bánh răng

Dùng lệnh Chamber

gọt bớt c ạnh sắc bắn của cạnh trục bánh răng.

Hình 2.36: Gọt cạnh bánh răng bên trong b ằng Chamber

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 23


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong Sketchph ần đáy c ủa tr ục đ ứ ng ta s ẽ dự ng tr ục nhỏ đó là chót n ối t ừ
motor qua b ằng lệnh Pad

Hình 2.37: Bánh răng hoàn chỉnh

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 24


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.

Bánh răng truyền động
•

Tạo Sketch cho bánh răng bằng lệnh Circle

bán kính 50mm, lớn
hơn bánh


răng motor

Hình 2.38: M ặt Sketch ban đầu cho bánh răng
•

Chuyển từ 2D sang 3D sau đó dùng lệnh Pad

răng lên 3mm

Hình 2.39: Chuyển sang 3D

THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY TỰ ĐỘNG 25

để tạo bề dày chi
tiết bánh