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

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE LĂN ĐIỆN HỖ TRỢ
DI CHUYỂN ĐỊA HÌNH CÓ CẤP BẬC VÀ CẢNH BÁO
SỰ CỐ CHO NGƯỜI THÂN

Sinh viên thực hiện: BẠCH CÔNG PHƯỚC

Đà Nẵng – Năm 2019


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyền địa hình có cấp bậc và cảnh
báo sự cố cho người thân.
Nhóm sinh viên thực hiện
Tên sinh viên

Số thẻ sinh viên

Lớp

Hoàng Ngọc Cảnh

103140072

14C4B

Bạch Công Phước

103140105

14C4B

Trương Minh Quốc

103140108

14C4B

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm 5 chương sau:
Chương 1: TỔNG QUAN
Phân loại xe lăn và đối tượng người sử dụng
Tổng quan về vai trò, công dụng của xe lăn điện và giới thiệu một số loại xe lăn cơ bản
hiện nay.
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Lý thuyết về động cơ điện một chiều.
Lý thuyết về hệ thống điều khiển, hệ thống cảnh báo sự cố và an toàn trên xe.
Lý thuyết về lập trình. Phần mềm sử dụng để lập trình.
Lý thuyết về thuyết kế tính toán khung xe, giới thiệu phần mềm thiết kế Catia.
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE PHẦN CƠ KHÍ XE LĂN ĐIỆN
Tính toán thiết kế khung chính trên xe.
Ứng dụng phần mềm Catia trong thiết kế và kiểm nghiệm bền xe lăn.
Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC, TRUYỀN
ĐỘNG VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO XE LĂN ĐIỆN
Tính toán thiết kế hệ thống truyền động chính.
Tính toán thiết kế các cơ cấu hoạt động của xe.
Tính chọn Ắc quy
Chương 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN, HỆ THỐNG AN TOÀN,
CẢNH BÁO TRÊN XE

Thiết kế hệ thống điều khiển, giới thiệu về bộ điều khiển trung tâm.
Thiết kế hệ thống cảnh báo sự cố và an toàn trên xe.


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

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Bạch Công Phước
Số thẻ sinh viên: 103140105
Lớp:14C4B Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo
sự cố cho người thân
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:
Tải trọng tối đa cho phép 70 kg, xe vận hành trên đường bằng phẳng hoạt độ đốc
không quá 6o. Nguồn điện dự trữ phải đủ cho vận hành liên tục trên quãng đường 9km.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Chương 1: Tổng quan về xe lăn điện
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống động lực, truyền động, và nguồn năng lượng cho
xe lăn điện
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
Cụm bánh chủ động (1A3)

Bộ truyền động chính và chi tiết trục (1A3)
Động cơ giảm tốc MY1016Z (1A3)
Xy lanh điện (1A3)
Bố trí truyền động cho chân trước (1A3)
Bố trí truyền động cho chân sau (1A3)
6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
TS. Lê Minh Tiến
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
25/02/2019
8. Ngày hoàn thành đồ án:
09/06/2019
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2019
Trưởng Bộ môn
Người hướng dẫn
Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực

PSG. TS. Dương Việt Dũng

TS. Phạm Quốc Thái TS.Lê Minh Tiến


LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian
từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy cô, Gia đình và Bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến Quý Thầy Cô trong Khoa Cơ
Khí Giao Thông - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đã cùng với vốn tri thức và

tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời
gian học tập tại trường. Và đặc biệt trong học kỳ này khoa đã tổ chức cho chúng em
thực hiện đề tài tốt nghiệp - một bước chuẩn bị cuối cùng các kĩ năng cần thiết về chuyên
môn cũng như các kỹ năng liên quan nhằm phục vụ cho công việc sau khi ra trường.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí Giao Thông, đặt
biệt là hai thầy TS. Phạm Quốc Thái và thầy TS. Lê Minh Tiến luôn theo sát và trực tiếp
hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Kính chúc
quý thầy cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của
mình có nhiều tâm huyết truyền đạt kiến thức cho thết hệ trẻ mai sau.
Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian 16 tuần, do vậy chắc chắn không thể
tránh khỏi những thiết sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý
thầy cô và các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn.
Trân trọng!

i


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

Bạch Công Phước

ii


MỤC LỤC


TÓM TẮT ........................................................................................................................
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..............................................................................
LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ....................................................................................... i
CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ........................................................................v
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .................................................. viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE LĂN ĐIỆN .......................................................3
1.1. Tổng quan .........................................................................................................3
1.1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài ..............................................................................3
1.1.2. Phân loại xe lăn và đối tượng sử dụng .......................................................3
1.2. Vai trò, công dụng mà một số loại xe điện hiện nay .......................................4
1.2.1. Vai trò và công dụng ...................................................................................4
1.2.2. Một số loại xe điện cơ bản hiện nay ...........................................................4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...........................................................................10
2.1. Lý thuyết về động cơ điện một chiều ................................................................10
2.2. Giới thiệu phần mềm MDsolids .......................................................................13
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CHO XE .......................16
3.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế phần cơ khí (khung xe) .................16
3.1.1. Phương án thiết kế xe lăn leo bậc sử dụng cơ cấu 3 trục dựa trên nguyên
tắc trọng tâm thay đổi ............................................................................................16
3.1.2. Chọn phương án thiết kế ...........................................................................17
3.2. Thiết kế tổng thể xe lăn điện ..........................................................................18
3.2.1. Thiết kế chung ...........................................................................................18
3.3.2. Phân bố tải trọng của xe điện ...................................................................19
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC, TRUYỀN
ĐỘNG VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO XE LĂN ĐIỆN ..................................23
4.1. Các yêu cầu về truyền động đối với xe lăn điện ............................................23
4.2. Hệ thống truyền động chính ...........................................................................23

4.2.1. Phân tích chọn bộ truyền ..........................................................................23
iii


4.2.2. Phân tích lựa chọn bánh xe chủ động .......................................................25
4.2.3. Lựa chọn bánh xe chân sau và chân phụ ..................................................26
4.2.4. Tính chọn động cơ .....................................................................................27
4.2.5. Tính toán các thông số động học của xe ...................................................30
4.2.6. Tính toán trục và ổ đỡ ...............................................................................34
4.3. Tính toán thiết kế các cơ cấu hoạt động của xe ............................................41
4.3.1. Cơ cấu nâng hạ chân trước, chân sau ......................................................41
4.3.2. Cơ cấu đẩy phần ghế trên .........................................................................46
4.3.3. Cơ cấu nâng hạ chân phụ .........................................................................51
4.3.4. Cơ cấu nâng hạ lưng .................................................................................55
4.3.5. Cơ cấu nâng hạ phần chân phụ ................................................................57
4.4. Tính chọn ắc quy.............................................................................................58
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN, HỆ THỐNG AN
TOÀN, CẢNH BÁO TRÊN XE .................................................................................61
5.1. Hệ thống điều khiển ........................................................................................61
5.1.1. Quy trình điều khiển xe lăn điện ...............................................................61
5.1.2. Hệ thống phanh bằng điện ........................................................................63
5.1.3. Sơ đồ khối về hệ thống điều khiển .............................................................63
5.1.4. Giới thiệu về bộ điều khiển trung tâm .......................................................64
5.2. Hệ thống an toàn và cảnh báo trên xe ...........................................................66
5.2.1. Sơ đồ mô tả trực quan hệ thống an toàn, cảnh báo của xe và quy trình làm
việc của hệ thống ....................................................................................................66
5.2.2. Nhiệm vụ và chức năng của cảm biến trong hệ thống an toàn và cảnh
báo...……………………………………………………………………………………….66
5.3. Các cơ cấu chấp hành.....................................................................................69
5.3.1. Mạch công suất điều khiển động cơ ..........................................................69

5.3.2. Động cơ điều khiển bánh xe chủ động ......................................................70
5.3.3. Động cơ điều khiển động cơ quay vit me ..................................................70
5.3.4. Xylanh điện ................................................................................................70
KẾT LUẬN ..................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................73

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 3. 1. Thông số kỹ thuật của xe lăn điện thiết kế...................................................19
Bảng 3. 2. Phân bố trong lượng xe điện khi không tải ..................................................21
Bảng 3. 3. Phân bố trọng lượng xe điện khi đầy tải ......................................................22
Bảng 4. 1. Thông số kỹ thuật của bánh xe 350-4 ……………………………………..25
Bảng 4. 2. Thông số kỹ thuật của bánh xe chân sau......................................................26
Bảng 4. 3. Thông số kỹ thuật của bánh xe chân phụ .....................................................27
Bảng 4. 4. Bảng số liệu xây dựng đường đặc tính động cơ điện ...................................31
Bảng 4. 5. Kết quả tính toán lực kéo .............................................................................33
Bảng 4. 6. Công suất tiêu thụ của các tải.......................................................................60
Hình 1. 1. Xe lăn điện của Nhật bản…………………………………………………...5
Hình 1. 2. Xe lăn điện phục hồi chức năng của Trung Quốc ..........................................5
Hình 1. 3. Xe lăn leo cầu thang của Thụy Sĩ – Scalevo ..................................................6
Hình 1. 4. Thạc sỹ Ngô Quang Tiến cùng 2 học sinh Phùng Quang Huy và Nguyễn
Đức Thái bên sản phẩm “Xe lăn đa hướng dành cho người khuyết tật”. ........................7
Hình 1. 5. Xe lăn nhiều tính năng – ĐH Bách khoa Đà Nẵng 2015 ...............................8
Hình 1. 6. Quốc Thông và Hồng Ngọc với chiếc xe lăn thông minh ..............................9
Hình 2. 1. Cực từ chính…………………………………………………..……….…..11
Hình 2. 2. Lõi sắt phần ứng ...........................................................................................12
Hình 2. 3. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ điện một chiều ..................................13

Hình 2. 4. Giao diện phần mềm MDsolids ....................................................................14
Hình 3. 1. Xe lăn sử dụng cơ cấu chuyển động 3 trục………………………….……..16
Hình 3. 2. Các chuyển động xe lăn khi leo bậc sử dụng cơ cấu chuyển động 3 trục ....17
Hình 3. 3. Các hình chiếu của xe lăn điện thiết kế ........................................................19
Hình 3. 4. Sơ đồ phân bố tải trọng khi xe lăn điện không tải ........................................20
Hình 3. 5. Sơ đồ phân bố tải trọng khi xe lăn điện đầy tải ............................................22
Hình 4. 1. Bộ truyền động trực tiếp…………………………………………….……..25
Hình 4. 2. Bánh xe chủ lực ............................................................................................26
Hình 4. 3. Bánh xe chân sau ..........................................................................................26
Hình 4. 4. Bánh xe chân phụ .........................................................................................27
Hình 4. 5. Lực tác dụng lên xe khi chuyển động tăng tốc trên dốc ...............................28
Hình 4. 6. Động cơ MY1016Z ......................................................................................30
v


Hình 4. 7. Đồ thị đặc tính động cơ điện ........................................................................32
Hình 4. 8. Đồ thị cân bằng lực kéo của một bánh xe chủ động .....................................33
Hình 4. 9. Các khoảng cách trên trục ............................................................................35
Hình 4. 10. Sơ đồ lực tác dụng lên trục .........................................................................35
Hình 4. 11. Lực và momen theo phương x ....................................................................36
Hình 4. 12. Lực và momen theo phương y ....................................................................37
Hình 4. 13. Trục thiết kế ................................................................................................38
Hình 4. 14. Sơ đồ chọn ổ đỡ cho trục ............................................................................40
Hình 4. 15. Bộ ray trượt tròn và bộ vít me – đai ốc bi ..................................................41
Hình 4. 16. Trục dẫn hướng và con trượt SCS ..............................................................44
Hình 4. 17. Sơ đồ bố trí động cơ và vít me - đai ốc phần nâng hạ chân trước, chân sau
.......................................................................................................................................44
Hình 4. 18. Động cơ D5BLD300 - 12A - 30S..............................................................45
Hình 4. 19. Kích thước động cơ D5BLD300 - 12A - 30S ............................................46
Hình 4. 20. Bộ thanh ray trượt và bộ thanh ray âm mở 3/4 ..........................................46

Hình 4. 21. Sơ đồ bố trí động cơ và vít me -đai ốc phần đẩy ghế .................................49
Hình 4. 22. Động cơ giảm tốc 775 ................................................................................50
Hình 4. 23. Kích thước động cơ giảm tốc 775 ..............................................................50
Hình 4. 24. Sơ đồ bố trí động cơ và vít me -đai ốc phần chân phụ ...............................53
Hình 4. 25 – Động cơ giảm tốc Planet RS775 ..............................................................54
Hình 4. 26. Kích thước động cơ giảm tốc planet RS775 ...............................................54
Hình 4. 27. Sơ đồ lực tác dụng lên xylanh phần lưng ...................................................56
Hình 4. 28. Xylanh điện 12V hành trình 150mm, tốc độ 20 mm/s ...............................56
Hình 4. 29. Sơ đồ lực tác dụng lên xylanh khi nâng phần chân phụ .............................57
Hình 4. 30. Sơ đồ lực tác dụng lên xylanh khi nâng chân trước lên .............................58
Hình 4. 31. Sơ đồ tính chọn ắc quy ...............................................................................59
Hình 4. 32. Acquy Đồng Nai NS40ZLS........................................................................60
Hình 5. 1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển……………………………………………61
Hình 5. 2. Sử dụng smartphone để điều khiển xe lăn điện ............................................61
Hình 5. 3. Liên kết giữa ứng dụng web với arduino .....................................................62
Hình 5. 4. Module Bluetooth HC-05 .............................................................................62
Hình 5. 5. Giao diện app điều khiển xe lăn ...................................................................62
Hình 5. 6. Sử dụng joystick để điều khiển ....................................................................62
Hình 5. 7. Sơ đồ khối tổng thể của mạch điều khiển.....................................................64
vi


Hình 5. 8. Arduino Uno R3 ...........................................................................................65
Hình 5. 9. Quy trình làm việc của hệ thống…………….……………………………..66
Hình 5. 10. Sơ đồ mô tả hệ thống an toàn .....................................................................66
Hình 5. 11. Cảm biến nhiệt độ DHT11 .........................................................................67
Hình 5. 12. Cảm biến hall ..............................................................................................67
Hình 5. 13. Cảm biến nhịp tim và mô phỏng cách nhận tín hiệu từ sensor ..................67
Hình 5. 14. Cảm biến góc nghiêng ................................................................................68
Hình 5. 15. Module SIM800A và cách lắp đặt với arduino ..........................................69

Hình 5. 16. Module LM2596 .........................................................................................69
Hình 5. 17. Module LCD và màn hình hiển thị các thông số ........................................69
Hình 5. 18. Driver điều khiển động cơ tích hợp mạch cầu............................................70

vii


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu:
G
[KG]
Z1, Z2 [N]

Trọng lượng toàn bộ của xe
Phản lực tiếp tuyến của mặt đường tác dụng lên các cầu

L
a, b

[mm]
[mm]

Chiều dài cơ sở
Khoảng cách từ tâm của xe theo chiều cao

Fa
lr

[N]

[mm]

Lực dọc trục tác dụng lên vít me
Chiều dài ren vít me

d1
Fk
Ff1
Ff2
Fw
Fi
Fj
K
F

[mm]
[N]
[N]
[N]
[N]
[N]
[N]
[Ns2/m4]
[m2]

Đường kính trong của trục vít me
Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động
Lực cản lăn ở bánh xe chủ động
Lực cản lăn ở bánh xe bị động
Lực cản không khí

Lực cản lên dốc
Lực quán tính của ô tô khi chuyển động
Hệ số cản không khí
Diện tích cản chính

Me
i

[Nm]

Mômen xoắn của động cơ điện
Tỷ số truyền động từ động cơ đến bánh xe chủ động

t

Rbx
v

[m]
[m/s]

Hiệu suất truyền động từ động cơ điện đến bánh xe chủ động
Hiệu suất sử dụng của động cơ điện
Bán kính bánh xe chủ động
Tốc độ tịnh tiến của xe

e

[rad/s]


Tốc độ góc của động cơ điện

dc

viii


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

MỞ ĐẦU

I. MỤC ĐÍCH LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
Theo xu hướng phát triển của xã hội thì xe lăn điện ngày càng phát triển mạnh
mẽ trên thế giới, xe lăn điện đang hoàn thiện hơn với sự phát triển của công nghệ.
Ở Việt Nam thì xe lăn điện vẫn là đề tài mới, việc phát triển xe lăn điện sẽ giúp ích
rất nhiều cho người khuyết tật không có khả năng đi lại, mang lại lợi ích cho cộng
đồng và xã hội. Xuất phát từ thực tế thì đề tài nghiên cứu xe lăn điện nhằm hướng đến
người khuyết tật, góp phần giúp đỡ người khuyết tật có khả năng di chuyển dễ dàng,
phù hợp với sức khỏe, thể trạng của họ.
II. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo kết cấu cơ khí trên xe lăn điện.
-

Tính toán thiết kế cơ cấu vượt bậc cấp cho xe lăn điện

- Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển trên xe.
- Nghiên cứu phát triển hệ thống cảnh báo sự cố và an toàn trên xe.
III. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1. Phạm vi nghiên cứu
- Xe lăn điện thiết kế chạy trên các địa hình cấp bậc, vỉa hè, … ( có độ cao dưới

45 cm)
- Xe lăn điện chạy với vận tốc tối đa khoảng 6 [km/h].
- Tính toán lựa chọn động cơ điện, ắc quy, nguồn sạc cho xe điện.
- Tính toán, thiết kế khung, bộ truyền động cho xe điện.
- Thiết kế hệ thống điều khiển trên xe điện.
- Thiết kế phát triển hệ thống cảnh báo an toàn trên xe điện.
2. Đối tượng nghiên cứu
Xe lăn điện .
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Về lý thuyết
- Sử dụng các giáo trình, tài liệu nước ngoài, các bài báo, các trang web về xe
điện, xe lăn điện, hệ thống an toàn được lắp đặt trên các ô tô hiện nay.
- Sử dụng excel để tính toán, xây dựng biểu đồ.
- Sử dụng các phần phềm thiết kế Catia, CAD để thiết kế xe.
2. Về thực nghiệm
- Sau khi chế tạo xong phần khung của xe lăn điện thì tiến hành lắp đặt hệ thống
điện lên xe.
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

1


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

-

Sử dụng phần mềm lập trình để lập trình cho hệ thống điều khiển và hệ thống an

toàn.

-

Chạy thử nghiệm sau khi lắp đặt.
Kiểm tra độ ổn định của hệ thống cơ khí để tiến hành điều chỉnh cho hợp lí.
Đo đạc các thông số và tiến hành điều chỉnh chương trình để xe hoạt động ổn
định.

Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

2


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE LĂN ĐIỆN

1.1. Tổng quan
1.1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài
Hiện nay trong nước và trên thế giới có rất nhiều loại xe lăn chuyên phục vụ cho
người bệnh, người khuyết tật, người già có cả xe lăn di chuyển bằng cơ và xe lăn chạy
bằng điện. Tuy nhiên những loại xe đó có giá thành khá cao, chỉ đáp ứng khi di chuyển
trên mặt đường bằng phẳng và phục vụ chức năng cơ bản là di chuyển. Trong khi đó, ở
nước ta đa số các kiểu nhà ở và công trình công cộng đều có địa hình cấp bậc rất khó
cho việc di chuyển và nhu cầu của người sử dụng ngày càng cao trong sinh hoạt. Đồng
thời với sự phát triển của công nghệ như hiện nay thì việc đưa những ứng dụng thông

minh như cảnh báo khi gặp sự cố, liên kết giữa người dùng và người thân thông qua
thiết bị di động,… vẫn chưa được ứng dụng nhiều vào thực tế. Vì vậy việc thiết kế và
chế tạo xe lăn giải quyết được những vấn đề trên là rất cần thiết.
Qua những yêu cầu đó cho nên chúng em đã chọn đề tài: “Thiết kế và chế tạo xe
lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân”
Với mục tiêu đề tài xe lăn điện:
- Di chuyển địa hình có cấp bậc, tích hợp các chức năng phục vụ cho người dùng
trong sinh hoạt,
- Ứng dụng các công nghệ cảnh báo và cung cấp thông tin từ xa cho người thân,
- Giúp người dùng đi lại thuận tiện và an toàn hơn.
1.1.2. Phân loại xe lăn và đối tượng sử dụng
Qua 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 sao cho thuận tiện nhất với đối tượng sử dụng do đó ta có
các cách phân loại xe như sau:
- Phân lại 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 dụng đôi tay.
- Phân loại theo khoảng cách mà người đó di chuyển:
+ Xe dùng cho đoạn đường ngắn, nhỏ (di chuyển trong nhà, đi dạo)
+ Xe dùng đi đường trường, tốc độ di chuyển cao hơn (tương đương với xe
đạp).
- Phân loại theo thiết kế:
+ Xe lắp ráp (các chi tiết được lắp ráp lại với nhau)
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

3



Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

+ Xe cố định (các chi tiết được gắn cứng với nhau)
- Phân loại dựa theo mức độ hiện đại chức năng của các loại xe
+ Xe thô sơ
+ Xe điện di chuyển
+ Xe điện đa chức năng
- Phân loại theo cơ cấu điều khiển:
+ Xe lắc
+ Xe lăn
+ Xe lăn điện điều khiển bằng tay
+ Xe lăn điều khiển thông minh
1.2. Vai trò, công dụng mà một số loại xe điện hiện nay
1.2.1. Vai trò và công dụng
Xe lăn điện có chức năng chính là hỗ trợ cho người già và người khuyết tật di
chuyển trong phạm vi gần, tuy nhiên với phát triển khá mạnh của công nghệ hiện nay
ngoài các tính năng như làm phương tiện đi lại trên các loại địa hình (đường bằng, đường
dốc, đường sỏi đá), xe lăn điện còn được tích hợp thêm rất nhiều tính năng khác nhau
về chức năng (giúp người sử dụng phục hồi chức năng, hỗ trợ thực hiện động tác), cũng
như công nghệ (điều khiển thông minh, cảnh báo an toàn) nhằm hỗ trợ cho người khuyết
tật và người già thực hiện các chức năng đa dạng theo nhu cầu của người sử dụng.
1.2.2. Một số loại xe điện cơ bản hiện nay
Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại xe của nhiều nhà sản xuất khác nhau
trong nước, nước ngoài. Cùng với sự phát triển của xe điện là khá mạnh trên cơ sở đó
việc nghiên cứu và cho ra đời chiếc xe lăn điện làm phương tiện đi lại phục vụ cho người
khuyết tật là một yêu cầu phù hợp và khả thi trong việc mở rộng và phát triển hệ thống
xe lăn điện trên thế giới cũng như tại Việt Nam.
Tuy nhiên xe lăn là 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, vì vậy điều kiện để phát triển
sản xuất của các loại xe này gặp rất nhiều khó khăn. Đồng thời do cơ sở sản xuất còn
lạc hậu, sản xuất nhỏ lẻ đơn chiếc do đó mà nó cũng làm tăng giá thành sản xuất lên rất
cao, độ chính xác khi gia công thấp.
Trong khi đó thị trường trong nước lại tràn ngập xe Trung Quốc với giá rẻ hơn,
với độ an toàn không cao, còn với các loại xe đạt chất lượng tốt với các chức năng đa
dạng ở các nước uy tín hơn thì giá thành lại khá cao (vài chục đến hàng trăm triệu),
không phù hợp với mức thu nhập của người dân.
a) Các loại xe lăn ở nước ngoài
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

4


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

Trong thời gian trở lại đây, cuộc sống của những người kém may mắn về cơ thể
đã được quan tâm và nâng cao. Trong việc di chuyển, đi lại của người khuyết tật, thì xe
lăn điện đóng vai trò quan trọng. Nó giúp giảm gánh nặng cho người sử dụng cũng như
thân nhân của họ. Chính vì vậy rất nhiều nước trên thế giới đã đẩy mạnh và quan tâm
nghiên cứu thiết kế chế tạo những chiếc xe lăn điện dễ sử dụng tiện nghi và phù hợp với
mọi đối tượng sử dụng. Tiêu biểu như trong thời gian vừa qua các nhà khoa học Nhật
bản, Hồng Kông, Thụy Điển… Đã chế tạo thành công những chiếc xe lăn với những ưu
điểm riêng.

Hình 1. 1. Xe lăn điện của Nhật bản
Xe lăn điện của Nhật Bản được thiết kế với hệ thống ngồi và điều khiển tiện nghi

giúp người ngồi có được cảm giác thoải mái trong khi sử dụng, hai tay hai bên có thể
đưa lên được, thiết kế chắc chắn. Xe có thể đạt được tốc độ tối đa là 10km/h và di chuyển
khi đầy bình là 20km. Khung xe được thiết kế bằng nhôm.

Hình 1. 2. Xe lăn điện phục hồi chức năng của Trung Quốc
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

5


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

Xe lăn điện ngả gập phục hồi chức năng cho người khuyết tật cao cấp là dòng xe
hiện đại, đang được người tiêu dùng tin tưởng và sử dụng nhiều nhất. Xe có nhiều tính
năng được tích hợp dựa trên công nghệ cao đảm bảo quá trình sử dụng thật tiện dụng,
an toàn, tạo sự thoải mái tối đa cho người dùng. Đối tượng thích hợp để sử dụng dòng
xe lăn điện phục hồi cao cấp này ngoài người khuyết tật thì người già và người tàn tật
cũng có thể sử dụng. Thiết kế xe lăn có bảng điều khiển và bộ hãm phanh cao cấp nhằm
đảm bảo sự an toàn và tiện lợi trên mọi chặng đường đi. Với chiếc xe lăn chạy điện này
người dùng có thể ngả gập theo ý muốn dùng để nghỉ ngơi, độc sách hay đi mua sắm
đều dễ dàng và nhanh chóng. Với những chăng đường nhấp nhô, gập ghềnh, đường dốc
xe lăn hoàn toàn đảm bảo sự di chuyển an toàn cho khách hàng.

Hình 1. 3. Xe lăn leo cầu thang của Thụy Sĩ – Scalevo
Chiếc xe lăn do nhóm sinh viên Thụy Sĩ chế tạo giúp người khuyết tật di chuyển
tốt trên địa hình dốc và gồ ghề, như cầu thang. Khi gặp bề mặt bằng phẳng, Scalevo
chạy cũng như giữ thăng bằng nhờ hai bánh xe lớn. Thiết kế này tạo ra sự linh hoạt, cho

phép nó thực hiện những cú ngoặt gấp. Nếu trên đường đi xuất hiện bậc thang, bộ bánh
xích cao su gắn dưới gầm xe sẽ hạ xuống và chiếc xe sẽ từ từ lùi lên. Trong quá trình
đó, để đảm bảo an toàn cho người ngồi, tập hợp các pít-tông sẽ tự điều chỉnh độ nghiêng
của ghế, phụ thuộc vào độ dốc cầu thang. Tuy nhiên tất cả các xe lăn trên có chung một
số nhược điểm:
- Chi phí đầu tư cao, không phù hợp với thu nhập của người Việt Nam
- Đòi hỏi kiến thức sâu rộng, chi phí sửa chữa lớn.
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

6


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

-

Các linh kiện trong nước không có sẵn.

-

Cồng kềnh, chỉ phù hợp với những người khuyết tật chân.

b) Các loại xe lăn trong nước
Nhờ áp dụng những thành tự khoa học kỹ thuật. Trong thời gian vừa qua ở trong
nước các nhà khoa học đã chế tạo nên những chiếc xe lăn nhằm phục vụ cho những
người không may mắn và những người giảm khả năng về cơ quan vận động điển hình
là một số sản phẩm dưới đây. Tại cuộc thi Khoa học Kỹ thuật (KHKT) toàn quốc năm

2015-2016 dành cho học sinh phổ thông dự án “Xe lăn đa hướng dành cho người khuyến
tật” của nhóm học sinh Trường THPT Hàn Thuyên đã giành giải Nhất toàn quốc. Ý
tưởng sáng tạo sản phẩm bắt nguồn từ hoàn cảnh thực của Nguyễn Đức Thái. Thái có
ông nội là thương binh ngoài 80 tuổi, nhiều năm phải ngồi xe lăn. Nhưng xe lăn trên thị
trường chỉ có thể tiến hoặc lùi, rất khó khăn khi di chuyển trong không gian hẹp. Thái
mơ ước sẽ sáng tạo ra sản phẩm tương tự, giá rẻ nhưng có thể xoay được nhiều vòng,
cơ động trong không gian nhỏ hẹp, tạo thuận lợi cho ông cũng như những người có hoàn
cảnh như ông.

Hình 1. 4. Thạc sỹ Ngô Quang Tiến cùng 2 học sinh Phùng Quang Huy và
Nguyễn Đức Thái bên sản phẩm “Xe lăn đa hướng dành cho người khuyết tật”.
Về tổng thể, xe lăn đa hướng dành cho người khuyết tật được thiết kế mang hình
dáng của một chiếc xe lăn 4 bánh bình thường. Nhưng khác là xe này sử dụng 4 bánh
dạng Mecanum, một dạng bánh xe đa hướng được tạo thành bởi những con lăn nhỏ với
trục xoay được lắp nghiêng 45 độ so với trục xoay chính, nhờ kết cấu đặc biệt này mà
bánh xe Mecanum có thể tạo ra rất nhiều chuyển động phức hợp theo phương pháp cộng
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

7


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

Vec-tơ. Nếu như xe lăn thông thường chỉ có thể tiến, lùi, khi xoay phải đánh lái góc rộng
thì xe lăn đa hướng dành cho người khuyết tật có thể di chuyển 12 hướng, đặc biệt có
thể xoay 360 độ tại chỗ, vô cùng tiện ích đối với người điều khiển xe. Khung xe đảm
bảo độ cứng, vững và luôn hoạt động tốt… Tuy nhiên bên cạnh rất ưu điểm kể trên thì

xe lăn đa hướng dành cho người khuyết tật vẫn còn một số nhược điểm: Xe lăn điều
khiển phức tạp, không phù hợp với người già và những người khuyết tật tay (hoặc không
có tay).Và đặc biệt xe không leo được cầu thang.

Hình 1. 5. Xe lăn nhiều tính năng – ĐH Bách khoa Đà Nẵng 2015
Đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng Ergonomics để thiết kế, chế tạo nâng cấp xe lăn
điện với nhiều tính năng phục vụ, hỗ trợ người tàn tật và người già trong sinh hoạt hàng
ngày. Thiết kế tập trung vào các cơ cấu truyền chuyển động của xe lăn nhằm đảm bảo
các yếu tố tiện nghi - hiệu quả - an toàn – dễ sử dụng. Với các thiết kế đặc biệt của xe
lăn giúp hỗ trợ sinh hoạt tối đa. Cơ cấu xoay tựa lưng, nâng hạ chân và tựa đầu tạo sự
thoải mái, nhẹ nhàng, thư giãn cho người sử dụng. Bên cạnh đó ghế ngồi được thiết kế
đóng mở bô vệ sinh, tạo sự thoải mái chủ động cho người sử dụng. Tất cả mọi chuyển
động của xe được kiểm soát bằng một cần điều khiển (Joystick) duy nhất, tiện lợi hơn
so với các thiết kế bằng nút bấm hiện nay. Một nét mới đáng kể đó là hệ thống đèn chiếu
sáng ban đêm, đèn xi nhan, còi giúp người sử dụng phương tiện trong mọi trường hợp.
Bên cạnh những ưu điểm xe lăn nhiều tính năng vẫn còn một số nhược điểm, khả năng
điều khiển chỉ phù hợp với những người khuyết tật về chân, chưa thực sự thông minh,
tiện ích và không leo được cầu thang.

Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

8


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

Hình 1. 6. Quốc Thông và Hồng Ngọc với chiếc xe lăn thông minh

Về cơ chế hoạt động, xe có 3 chế độ điều khiển, bằng giọng nói, cử chỉ, smartphone
để phù hợp với nhiều đối tượng khác nhau. Trong đó, điện thoại sẽ được tích hợp đầy
đủ 3 cơ chế hoạt động. Thứ nhất, điều khiển thiết bị bằng cử chỉ: khi người bị khuyết tật
cụt một tay, không thể cầm vô lăng, chạm vào màn hình thì có thể điều khiển bằng cử
chỉ tay, thiết bị cảm biến được gắn vào tay để điều khiển xe. Thứ hai, điều khiển bằng
giọng nói thì được tích hợp microphone để ra lệnh, nếu người bị cụt cả 2 tay thì có thể
ra khẩu lệnh để di chuyển, khẩu lệnh khi phát ra sẽ được modem nhận dạng, sau đó mã
hóa và gửi qua bluetooth để truyền dữ liệu, sau khi xe nhận được dữ liệu sẽ chuyển sang
bộ xử lý và phát tín hiệu điều khiển xe. Thứ ba, điều khiển bằng smartphone thông qua
app Remote Wheel Chairv1.0 được tích hợp trên điện thoại Android; người dùng không
có điện thoại cũng có thể sử dụng modem rời đeo trên tay. Nhược điểm của xe này là
chỉ di chuyển trên địa hình bằng phẳng, chưa thể leo cầu thang và các địa hình phức tạp.

Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

9


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Lý thuyết về động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng
thành điện năng (khi hãm). Động cơ điện một chiều có những loại:
+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
+ Động cơ điện một chiều kích từ song song.

+ Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
+ Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
*Ưu điểm:
+ Có thể dùng làm động cơ điện hoặc máy phát điện trong những điều kiện làm
việc khác nhau.
+ Có thể điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải.
❖ Nguyên lý và cấu tạo của động cơ điện một chiều
Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ
trường sẽ tác dụng một lực từ vào dây dẫn và làm dây dẫn chuyển động. Chiều của từ
lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái. Động cơ điện nói chung và động cơ điện
một chiều nói riêng thì chúng đều hoạt động theo quy tắc này.
➢ Cấu tạo:
Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm 2 phần chính là phần tĩnh (Stator) và
phần động (Rotor).
a. Phần tĩnh (Stato)
- Cực từ chính: Cực từ chính là phần sinh ra từ trường gồm có lõi sắt và cuộn dây:
Lõi sắt cực từ được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dày : 0,5 ÷ 41 mm được
ép lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ được gắn vào vỏ máy bằng các
bulông. Một cặp cực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối xứng với nhau qua trục
động cơ, tuỳ theo động cơ mà động cơ có thể có 1,2,3,... các máy điện nhỏ cực từ được
làm bằng thép khối. Dây quấn kích từ làm bằng dây đồng có tiết diện tròn hoặc chữ nhật
được sơn cách điện và được quấn thành từng cuộn. Các cuộn dây được mắc nối tiếp với
nhau. Các cuộn dây được bọc cách điện cẩn thận trước khi đặt vào các cực từ.

Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

10



Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

Hình 2. 1. Cực từ chính
1 – Bulong; 2 – Vỏ máy; 3 – Lõi sắt cực từ; 4 – Dây quấn kích từ.
- Cực từ phụ : Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổi
chiều. Cực từ phụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn. Dây quấn cực
từ phụ tương tự như dây quấn cực từ chính.
- Gông từ : Gông từ là phần nối tiếp các cực từ . Đồng thời gông từ làm vỏ máy , từ
thông móc vòng qua các cuộn dây và khép kín sẽ chạy trong mạch từ. Trong máy điện
lớn gông từ làm bằng thép đúc, trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép lá được
uốn lại thành hình trụ tròn rồi hàn.
- Các bộ phận khác :
+ Nắp máy: Nắp máy dùng để bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho các vật
bên ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạch từ... Đồng thời nắp máy
để cách ly người sử dụng với bộ phận của máy khi động cơ đang quay, đang có điện.
Ngoài ra nắp máy còn là giá đỡ ổ bi của trục động cơ.
+ Cơ cấu chổi than: Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ ngoài vào nếu máy là
động cơ và đưa dòng điện ra nếu máy là phát điện. Cơ cấu chổi than gồm có 2 chổi than
làm từ than cacbon thường là hình chữ nhật. Hai chổi than được đựng trong hộp chổi
than và luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo. Hộp chổi than có thể thay đổi được vị trí
sao cho phù hợp.
b. Phần quay (Roto)
- Lõi sắt phần ứng : Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường được làm bằng tôn Silic
dày 0,5mm có phủ một lớp cách điện sau đó được ép lại để giảm tổn hao do dòng điện
xoáy Phucô gây lên. Trên các lá thép có dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các rãnh
đặt cuộn dây phần ứng vào. Lõi sắt là hình trụ tròn và được ép cứng vào với trục tạo
thành một khối thống nhất. Trong các máy điện công suất trung bình trở lên người ta


Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

11


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

thường dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch
từ.

Hình 2. 2. Lõi sắt phần ứng
1 – Rãnh; 2 – Lỗ đục thông gió.
- Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện
chạy qua. Trong máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công
suất vừa và lớn tiết diện dây là hình chữ nhật. Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor
người ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh
đặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực điện từ
tác động.
- Cổ góp: Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp
gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt vào
trục. Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm meca đặt ở giữa. Đuôi các
phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đuôi chỉ hàn
một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau.
- Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt : Cánh quạt dùng để làm mát động cơ. Cánh quạt được lắp trên trục
động cơ để hút gió từ ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từ
ngoài vào qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dây

quấn, mạch từ.
+ Trục máy: Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon. Trên trục máy
đặt lõi thép phần ứng và cổ góp. Hai đầu của trục máy được gối lên 2 vòng bi ở nắp
máy.
➢ Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:
Từ trường của động cơ được tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng điện một chiều
chạy qua. Các cuộn dây này gọi là cuộn cảm (hay cuộn kích từ) và được cuốn quanh các
cực từ 4. Trên hình vẽ động cơ điện một chiều, stator 6 của động cơ có đặt các cuộn cảm
nên stator gọi còn gọi là phần cảm.từ trường do cuộn cảm tạo ra sẽ tác dụng một từ lực
Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

12


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

vào các dây dẫn rotor 7 đặt trong các rãnh của rotor 3 khi có dòng điện chạy qua. Cuộn
dây này gọi là cuộn ứng. Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than 2 và cổ góp 1.
Rotor mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của động cơ.

Hình 2. 3. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ điện một chiều
Trong hình vẽ các dây dẫn cuộn ứng ở nửa trên rotor có dòng điện hướng vào,còn
các dây dẫn ở nửa dưới của rotor có dòng điện hướng ra khỏi hình vẽ. Từ lực F tác dụng
vào các dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái sẽ tạo ra mômen làm
quay rotor ngược chiều kim đồng hồ.động cơ trên có 2 cực từ hay một đôi cực (1 cặp
cực, P=1).
2.2. Giới thiệu phần mềm MDsolids

Hiện nay có nhiều phần mềm hỗ trợ học tập và giảng dạy môn học Sức bền vật
liệu, tuy nhiên vấn đề tìm kiếm một phần mềm thích hợp, dễ sử dụng, giao diện thân
thiện và phù hợp với môn học đòi hỏi nhiều thời gian.
MDSolids là phần mềm của Timothy A. Philpot, Ph.D, P.E, giảng viên trường Đại
học Missouri – Rolla (Mỹ). Đây là phần mềm đạt giải thưởng phần mềm dạy học xuất
sắc nhất trong cuộc thi phần mềm giáo dục năm 1998, với giao diện thân thiện, tính năng
phong phú. Phần mềm được xây dựng dựa trên các giáo trình về sức bền vật liệu chuẩn
của các tác giả có uy tín lớn trên thế giới như : Mechanics of Materials của Roy R. Craig;
Mechanics of Materials của Beer Johnston và Dewolf, Mechanics of Materials của Gere,
Mechanics of Materials của Hibbeler… MDSolids đã được sử dụng nhiều ở các trường
đại học của Mỹ như: University of Texas, The Pennsylvania State University, Stanford
University... và nhiều trường đại học ở nhiều nước khác trên thế giới.

Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

13


Thiết kế và chế tạo xe lăn điện hỗ trợ di chuyển địa hình có cấp bậc và cảnh báo sự cố cho người thân

Hình 2. 4. Giao diện phần mềm MDsolids
❖ Khả năng của MDSolids:
MDSolids là phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ cho việc dạy và học môn Sức
bền
vật liệu (SBVL). Phần mềm này có thể hỗ trợ chúng ta trong các vấn đề sau :
- Giải các bài toán SBVL. Phần mềm này có thể giúp giải quyết hầu hết các dạng
bài tập cơ bản của môn học SBVL.

- Giúp sinh viên kiểm tra lại kết quả đã tính toán bằng tay, giúp kiểm tra lỗi trong
quá trình tính toán.
- MDSolids cung cấp cách giải gọn nhẹ. Những giải thích rõ ràng trong các bước
giải sẽ giúp sinh viên nâng cao khả năng hiểu và giải quyết các bài tập. Đồng thời qua
đó giúp sinh viên hiểu và nắm luôn các khái niệm cơ bản của SBVL.
- Cung cấp hình ảnh minh hoạ nội lực và ứng suất trong mặt cắt ngang khi thanh
chịu kéo (nén), uốn, xoắn,… rất trực quan và sinh động.
- Phần mềm này giúp sinh viên có một cái nhìn trực giác về kết quả tính toán. Bằng
trực giác sẽ giúp sinh viên nắm kỹ hơn về nguyên lý cộng độc lập tác dụng, đây là vấn
đề khó mà phần lớn sinh viên thường vấp phải.
- Nếu muốn tìm hiểu môn học SBVL, phần trợ giúp (help) của chương trình bao
gồm nhiều tham khảo bổ ích.
- MDSolids có phần trợ giúp rất chi tiết, trong đó có các ví dụ kèm theo hướng dẫn
giải rất rõ ràng, giúp cho chúng ta tự nghiên cứu.

Sinh viên thực hiện: Bạch Công Phước

Hướng dẫn: Phạm Quốc Thái
Lê Minh Tiến

14