Ứng dụng Soildworks trong thiết kế xe lăn

của tai nạn lao động, tai nạn giao thông và sự già hoá của một bộ phận dân số khiến họ không thể tự mình đi lại được. Để đáp ứng nhu cầu này, từ nhiều thập niên qua, con người đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo ra xe lăn. Đây là một loại phương tiện thuận lợi trợ giúp cho người khuyết tật có thể tự mình di chuyển một cách dễ dàng. Theo thời gian cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ những chiếc xe lăn ngày càng trở lên phong phú và tiện ích hơn cho người sử dụng. Trước đây xe lăn chỉ đơn thuần là những loại thô sơ, chủ yếu dùng sức của đôi tay để di chuyển như: xe lăn tay khung cứng, sau đó để thuận tiện cho việc vận chuyển nhẹ nhàng đỡ cồng kềnh người ta đã cho ra đời xe khung gấp. Rồi xe lăn có thể tự điều chỉnh tư thế nằm ngồi, xe có ghế vệ sinh và ngày nay nó đã trở lên thuận tiện hơn với xe gắn động cơ giúp người dùng không cần nhiều đến sức mạnh của đôi tay trong việc di chuyển nữa. Trên thế giới đã và đang thiết kế ra các loại xe có khả năng lên xuống cầu thang, nâng hạ độ cao của xe… Trước đây việc cho ra đời một chiếc xe lăn là công việc rất tốn kém. Bởi vì công việc của các nhà thiết kế có thể hình dung như sau: Thể hiện bằng 1 mô hình ba chiều phác hoạ trên giấy, vẽ các bản vẽ kĩ thuật với một số thông số ban đầu (thiết kế sơ bộ). Tiến hành thiết kế thực sự trên bản vẽ kĩ thuật ( 2D ), bổ sung hiệu chỉnh các bản vẽ với các quy trình quy phạm…Tóm lại đây là 1 quy trình đòi hỏi rất nhiều thời gian, công sức và sự nhẫn naị của nhà thiết kế vì các bản vẽ luôn luôn sửa đổi, bổ sung, hiệu chỉnh… khi muốn hiệu chỉnh lại một vài kích thước có khi phải sửa lại cả bản vẽ như vậy sẽ mất rất nhiều công sức thời gian . Cơ cấu có thể sẽ không hoạt động hay không đạt được các chỉ tiêu động học đề ra, thậm chí có kết cấu có thể làm việc trong miền cộng hưởng của nó….khi đó quy trình thiết kế sẽ phải tiến hành lại từ đầu và có thể không chỉ 1 lần. Nên việc từ bản vẽ phác đến chế tạo mẫu là công việc rất khó khăn. Ngày nay công nghệ thông tin đã xâm nhậm vào các lĩnh vực khoa học công nghệ và trong lĩnh vực thiết kế CAD đã trở thành 1 công cụ đắc lực. Như ta đã biết, bản vẽ 2D là một thành tựu đáng quý trong lĩnh vực thiết kế, nó có đóng góp to lớn khi thiết kế và chế tạo ra các trang thiết bị của nhân loại cho đến hết thế kỷ XX. Tuy nhiên, nó vẫn có nhược điểm là người đọc muốn hiểu nó cần được học bài bản, vì nó có nhiều bề mặt phức tạp rất khó thể hiện khiến người đọc khó hình dung... Trước đây, người ta cũng đã ứng dụng phương pháp vẽ hình chiếu trục đo, nhưng khá phức tạp và hiệu quả truyền đạt không quá cao. Ngày nay, khi mà máy tính PC đã là phương tiện thân thuộc trên toàn cầu, các công ty phần mềm đã lần lượt tung ra thị trường các phần mềm vẽ 3D ngày càng thông minh như Solidworks, Inventor ...tạo ra không gian ảo như thực giúp người thiết kế đẩy nhanh tiến độ gấp nhiều lần và có thể cắt bỏ nhiều công đoạn từ thiết kế đến chế tạo. Vì thời gian không nhiều và kiến thức có hạn, chúng em chỉ kịp tìm hiểu, ứng dụng phần mềm SolidWorks. Nó là một trong các phần thiết kế uy tín nhất trên thế giới cho phép người sử dụng xây dựng mô hình 3D có các chi tiết, lắp ghép chúng thành các sản phẩm hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu…Hơn thế nữa, tính mở và tính tương thích của SolidWorks cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó. SolidWorks cũng kết xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác.Ví dụ các phần mềm phân tích ANSY, MSC…có thể kiểm tra mô hình về phương tiện ứng suất, biến dạng, nhiệt: xác định tần số dao động riêng, mô phỏng tương tác của các dòng chảy khí với mô hình…Các phần mềm COSMOS, ADAMS…có thể kiểm tra các thông số động học hay động lực học của mô hình các phần mềm Z-Casting, Pro-Casting…có thể mô phỏng quá trình đúc sản phẩm. Chính vì thế giảm được sự tốn kém và bất cập trong chế tạo hàng mẫu. Cách đây vài tháng chúng em cũng đã được biết đến phần mềm Inventor là một tiện ích khá ưu việt dựa trên Cad(2D) nó có khả năng liên thông, giao lưu giữa CAD và 3D tốt hơn so với Solidworks, tuy về mặt triết lý là như nhau nhưng do Invetor là một phần mềm được thừa hưởng hợp pháp sức mạnh của AutoCAD và ra sau Solidworks nên nó có nhiều tính năng ưu việt hơn trong lĩnh vực cơ khí nói chung và trong lĩnh vực 3D hoá nói riêng. Tuy nhiên do trong quá trình thực tập chúng em được tiếp súc với Solidworks trước nên sử dụng Solidworks thành thạo hơn vì thế trong đồ án của chúng em trình bày và tính toán bằng các bản vẽ Solidworks. Hiện nay đất nước ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá.Theo sự phát triển đó những cơ sở sản xuất xe lăn đã từng bước đổi mới và cải tiến công nghệ với mong muốn cho ra đời những chiếc xe ngày càng hoàn chỉnh về mặt kĩ thuật, nhỏ gọn về mặt kích thước, mẫu mã phong phú, giá thành hợp lý và có nhiều chức năng …tạo điều kiện cho những người khuyết tật sống hoà đồng trong xã hội. Nhiệm vụ này cũng là nhiệm vụ chung của mọi người và cũng là nhiệm vụ của sinh viên ngành cơ khí nói riêng- những chủ nhân tương lai của đất nước phấn đấu cho một mục tiêu chung của toàn xã hội: tất cả mọi người đều được sống và cống hiến. Trước những yêu cầu và nhận thức này chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế và từng bước chế tạo thử xe lăn đa dụng, thông minh dựa trên phần mềm Solidworks. Hiện nay đất nước ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá. Theo sự phát triển đó những cơ sở sản xuất xe lăn đã từng bước đổi mới và cải tiến công nghệ với mong muốn cho ra đời những chiếc xe ngày càng hoàn chỉnh về mặt kĩ thuật, nhỏ gọn về mặt kích thước, mẫu mã phong phú, giá thành hợp lý và có nhiều chức năng…tạo điều kiện cho những người khuyết tật sống hoà đồng trong xã hội. Nhiệm vụ này cũng là nhiệm vụ chung của mọi người và cũng là nhiệm vụ của sinh viên ngành cơ khí nói riêng- những chủ nhân tương lai của đất nước phấn đấu cho một mục tiêu chung của toàn xã hội: tất cả mọi người đều được sống và cống hiến. Trước những yêu cầu và nhận thức này chúng em được giao nhiệm vụ khảo sát và thiết kế xe lăn. Đây là đồ án đầu tiên mang tính chất quyết định, song do trình độ của bản thân còn hạn chế nên chúng em không thể nào tránh khỏi những sai sót rất mong được sự giúp đỡ của các thầy để chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Bản đồ án của chúng em đã hoàn thành với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Hoa Đăng và chú Thái tại Trung Tâm Kỹ Thuật Chỉnh Hình. Qua đây chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy cùng các cô chú đã giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Phần I: Khảo sát thị trường xe lăn I . Các kiểu xe lăn Khi tiến hành tính toán thiết kế một sản phẩm mới thì thông thường người ta tiến hành khảo sát các sản phẩm tương tự nhằm tận dụng các ưu điểm của các sản phẩm đó, rút ngắn thời gian nghiên cứu tính toán thiết kế. ở đây để thiết kế một xe lăn mới, trước hết chúng em tiến hành khảo sát một số xe lăn cùng loại của các nhà sản xuất như Trung Quốc, Mỹ và các nhà sản xuất nội địa… Sau đây là bảng thông số kỹ thuật của một số xe lăn mà chúng em thu hoạch được trong quá trình thực tập và tìm hiểu thị trường cũ. Kiểu dáng Chiều rộng ghế(mm) Chiều dài ghế(mm) Trọng lượng xe (lbs) Tải trọng cho phép (lbs ) Giá bán 457 406 38 300 $289.00 457 406 40 250 $259.00 457 406 40 250 $169.00 457 406 35.5 250 $ 289.00 457 406 40 250 $429.00 457 406 25 300 $329.00 457 406 31.5 250 $349.00 457 406 31 250 $439.00 406,457 406 29 220 $429.00 508 457 32 275 $589.00 457 406 34 220 $499.00 457 406 31 250 $329.00 305, 356, 406 356 25 - 27 220 $599.00 559 457 48 350 $399.00 610 457 49 400 $459.00 508 457 47 300 $349.00 559- 610 457 52 - 54 450 – 500 $959.00 559 - 610 457 50 – 52 450 - 500 $1029.00 559 - 610 508 52  - 54 450 - 500 $1069.00 559 - 610 508 50 – 52 450 - 500 $1099.00 559- 610 483 56 – 58 370 – 400 $1599.00 356 356 37 200 $399.00 305- 406 356 25 - 27 220 $599.00 305- 406 381 39 - 41 220 $1079.00 II. Phân loại xe 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, mỗi loại được thiết kế theo các chuẩn mực hay mục đích khác nhau sao cho thuận tiện nhất với đối tượng sử dụng do đó ta có các cách phân loại xe như sau: 1. Phân loại 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 dung đôi tay. 2. Phân loại theo khoảng cách mà người đó di chuyển: Xe dùng cho đoạn đường ngắn, nhỏ (di chuyển trong nhà, di dạo ). Xe dùng đi đường trường, tốc độ di chuyển cao hơn ( tương đương với xe đạp ). 3. Phân loại theo kiểu thiết kế : Xe lắp ráp ( các chi tiết được lắp rắp lại với nhau). Xe cố định ( các chi tiết được gắn cứng với nhau ). 4.Phân loại dựa theo mức độ hiện đại của các loại xe Xe thô sơ Xe điện 5.Phân loại theo cơ cấu điều khiển : Xe lắc Xe lăn Xe điện Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại xe của nhiều nhà sản xuất khác nhau: trong nước, nước ngoài. Do đó mà giá thành, kiểu dáng, chất lượng của các loại xe cũng rất khác nhau ( giá thành trên thị trường hiện giờ dao động từ 450 nghìn – 10 triệu đồng ) . Mặt khác xe lăn là một 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 của các tổ chức nhân đạo phi chính phủ để trợ cấp cho người tàn tật hoặc nhà nước ta hỗ trợ cho các thương bệnh binh và con em của những người bị ảnh hưởng của chiến tranh, chỉ một phần rất nhỏ được bán ra ngoài. Chính vì vậy mà điều kiện để phát triển sản xuất của các loại xe này gặp rất nhiều khó khăn, do đó các cơ sở sản xuất của ta được trợ cấp một số tiền để có thể duy trì sản xuất và hoạt động. Hơn nữa xe lăn là một mặt hàng không bị đánh thuế cũng tạo điều kiện phát triển. Tuy nhiên do cơ sở sản xuất còn lạc hậu, sản xuất nhỏ lẻ đơn chiếc do đó mà nó cũng làm tăng giá thánh sản xuất lên rất cao, độ chính chính xác khi gia công thấp. Trong khi đó thị trường trong nước lại tràn ngập xe Trung Quốc với giá rẻ hơn. Tuy nhiên giá cả này vẫn cao đối với những người có nhu cầu sử dụng xe lăn do các loại xe nhập vào nước ta chu yếu là xe nhập lậu, không có thương hiệu rõ ràng, chưa qua thẩm định về độ an toàn do đó độ an toàn thấp hơn, nhanh hư hại hơn nhưng lại có ưu điểm là giá thành thấp hơn, mẫu mã phong phú hơn và các tính năng cũng đa dạng hơn. Đặc điểm chung của các loại xe hiện nay ở nước ta vẫn là xe thô sơ ( dùng cơ bắp để di chuyển xe ), điều này do nhiều nguyên nhân mà việc lắp động cơ vào xe lăn khó thực hiện ví dụ như : - Giá thành cao ( tăng lên 4- 5 lần khi lắp động cơ ) mà nhu cầu của người khuyết tật chưa thể đáp ứng ( nếu có thì chỉ một bộ phận rất nhỏ có khả năng chi trả ). - Do đòi hỏi về mức độ an toàn giao thông ở nước ta: khi một phương tiện giao thông có gắn động cơ thì bắt buộc người điều khiển phương tiện đó phải có giấy phép lái xe (điều này phi thực tế với người khuyết tật). III. Đánh giá đặc điểm kết cấu các loại xe lăn. Trên thị trường hiện nay tồn tại nhiều loại xe lăn , tùy thuộc vào đối tượng sử dụng mà xe lăn có các kết cấu khác nhau sao cho phù hợp với thể trạng mức độ của người sử dụng, hiện nay trên thế giới gồm có hai loại xe cơ bản: Xe thô sơ ( chủ động về sức người ). Xe điên ( chủ động bằng động cơ điện ). 1. Xe thô sơ: Các bộ phận điều khiển đều dựa vào sức người, với xe thô sơ chiếm khoảng 95% thị trường trên toàn thế giới, nó tồn tại ở các dạng chính sau đây: 1.1. Xe dùng cho người bại não ( liệt toàn thân ) hay người mất khả năng sử dụng đôi tay của mình: Do đặc điểm người sử dụng mất khả năng điều chỉnh cơ thể theo ý muốn hoặc mất khả năng nhận thức ( sống thực vật ) chính vì vậy mà loại xe nay được thiết kế có độ an toàn cao hơn so với xe lăn bình thường, mặt khắc những đối tượng này ít di chuyển do đó kết cấu của nó tương đối đơn giản: + Khung cứng, không gấp ( vững chắc ). + Không có bộ phận tay tự lái do đó cũng không có bộ phận phanh. + lắp thêm một số bộ phận an toàn, tiện ích như: dây đeo an toàn ( cố định người ngồi trên xe lăn), bô vệ sinh gắn dưới đệm ngồi… Hình I.1 1.2. Xe dùng cho người chỉ mất khả năng di chuyển ở đôi chân: Loại xe này đa dạng và phong phú hơn về kiểu dáng, mẫu mã, có nhiều tính năng hơn. Loại này tồn tại chủ yếu ở 2 dạng : Xe ngồi : là loại xe mà người sử dụng xe lăn chỉ có thể ở tư thế ngồi, phần dựa lưng cố định với khung tạo thành một chi tiết cố định ( Hình I.1 ). Xe chỉnh được tư thế của lưng theo các góc điều chỉnh : phần dựa lưng xoay quanh một khớp tạo ra các góc khác nhau bởi những khống chế chuyển động của các khớp (Hình I.2 ). HìnhI.2 2. Xe điện ( Hình I.3 ) : loại xe này hiện nay đang phát triển ở một số nước có nền kinh tế phát triển như Mỹ, Hà Lan, Pháp … HìnhI.3 Loại xe này tồn tại ở hai dạng chủ yếu : Xe 3 bánh ( Hình I.3a) hệ thống bánh lái là bánh trước, tay lái quen thuộc, dễ điều khiển, động cơ lắp ở phía sau chuyền chuyển động vào bánh sau tạo chuyển động cho xe ( giống hệ thống xe máy điện ). Hình I.3a Xe 4 bánh ( Hình I.3 ) : bánh lái cũng là bánh truyền chuyển động cho xe à hệ thống này phức tạp hơn và cũng khó lái hơn ( do chưa hình thành được tập quán ). Phần II: Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho xe mới I . Tính và chọn các thông số kỹ thuật cho xe đa dụng. HìnhII.1 1- Khung chính 2-Cụm tựa lưng 3- Cụm bánh sau 4- Cụm bánh trước 5- Cụm để chân 1. Chọn các thông số cơ bản của xe : Khi tính toán thiết kế xe lăn các thông số của xe phụ thuộc rất nhiều vào cơ thể của người sử dụng. Các thông số cơ bản là : chiều rộng, chiều dài, chiều cao, và tải trọng cho phép. - Các kích thước này được chọn theo Thiết kế máy công cụ của Tiệp Khắc ( 1987 ) tác giả Vasiliep .(Hình II.2) Hình II.2 Với chiều cao trung bình của người Việt Nam 1,65 m thì bề rộng của ghế từ 380à450 mm , chiều ngang ( tính từ điểm dựa lưng đến đầu gối ) là khoảng 350 à 450 mm . à Chọn bề rộng x bề dài = 400 x 420 mm . Chiều cao của xe dao động trong khoảng 1100 – 1500 mm. Tải trọng cho phép : 65x3 ( kg) 2. Khung chính ( sườn xe ) Khung xe bao gồm các thanh ống được gắn cứng với nhau bởi mối hàn axetilen,hồ quang điện, là phần chịu lực chính của xe và cũng là chi tiết trung tâm liên kết các bộ phận khác của xe . 2.1 Chọn vật liệu : Trong chế tạo các loại xe thô sơ ( xe đạp, xe thồ, xe ba gác, xe lăn … ) người ta thường chọn vật liệu để tính khung là thép ống do thép ống làm giảm trọng lượng của xe, nâng cao tính thẩm mỹ . Đối với xe lăn trong quá trình tính toán thiết kế tính an toàn được đặt lên hàng đầu, do đó thông thường người ta thường chọn vật liệu là thép cacbon dạng ống thép f 22mm x1,25 mm để đảm bảo độ cứng vững, mặt khác với dạng ống này thuận tiện cho người sử dụng do nó vừa lòng bàn tay ( khi người sử dụng muốn bám vào thành xe ). Số lượng Tên chi tiết Loại Vật liệu 2 Khung chính Thép ống f 22mm độ dầy 1,25 mm Thép cacbon C45 + Bảng giới hạn ứng suất cho phép của vật liệu: Tên ứng suất Giá trị Modulus đàn hồi ( dB ) 750 Mpa Hệ số Poisson 0.32 Độ bền chảy ( d ) 450Mpa Khối lượng riêng 7800 kg/m3 2.2 Công nghệ gia công: Trong chế tạo xe lăn việc uốn các ống thép là vấn đề then chốt trong công nghệ vì khi gia công vật liệu dạng thép ống, những đoạn cong khi uốn thường hay bị nhăn nứt, bẹp do chịu mộ ứng suất uốn trong quá trình uốn do đó để tuýp không bị nhăn, nứt, bẹp thép được uốn bởi 2 cách cơ bản nhằm làm giảm độ biến dạng: Cách 1: Nhồi cát đã rang nóng ( tăng độ dẻo của thép ) nén chặt vào ống rồi đem uốn ( nhằm làm giảm độ biến dạng ) => cách làm thủ công do đó độ chính xác không cao, năng xuất giảm do phải nhồi cát vào ống, mặt khác những đoạn cần có góc độ uốn chính xác không được đảm bảo do đó chỉ có thể uốn vô cấp đ tổn hao nguyên vật liệu. Cách 2 : Thép được uốn bởi máy uốn thép của Thuỵ Sỹ: đầu tiên lồng ống thép vào một thanh kim loại đặc ( nhằm làm giảm độ biến dạng ) sau đó dùng tay công ép các quả cán để uốn, các góc cần uốn được được đo trên tay công do đó khi uốn độ chính xác cao hơn, độ biến dạng cũng thấp hơn, năng xuất hơn, mặt khác để uốn theo các góc đo nhất định trên máy này có cữ tỳ chỉ ra các góc cần uốn à tổn thất nguyên vật liệu giảm, năng suất lao động cao. - Thép sau khi gia công cắt gọt, uốn (gia công định hình ) được làm phẳng mặt đầu, cùn cạnh sắc tiếp đó được gắn với nhau bởi mối hàn hồ quang hoặc hàn khí axetilen - > sau khi lắp ráp hoàn thiện khung, cho mài bóng các mối hàn và phun sơn tĩnh điện phủ bề mặt ( ưu điểm của phun sơn tĩnh điện là sơn không bị tróc, bong trong quá trình sử dụng do đó độ bền của của sơn rất cao), tuỳ thuộc vào nhu cầu thẩm mỹ của người sử dụng mà chọn các màu sơn khác nhau. 2.3 Thiết kế khung xe: Chọn kích thước: Khi thiết kế xe lăn các kích thước được lấy dựa theo kích thước trung bình của cơ thể con người, do đó nhất thiết phải đảm bảo các điều kiện sau : + Bề rộng ( Nhìn thẳng từ mặt người sử dụng ).(Hình II.3) + Bề ngang ( nhìn từ bên hông người sử dụng ). + Chiều cao ( từ đất đến sàn, từ sàn đến tỳ tay, từ mặt sàn đến phần dựa lưng ). Hình II.3 à Nhất thiết phải lớn hơn kích thước bề ngang, bề rộng, độ dài của cơ thể người sử dụng và tuân theo các tiêu chuẩn về kích thước không gian sử dụng xe ( phải là tối thiểu để xe có thể đi vào các địa hình hẹp ( như cửa ra vào, ngõ, hẻm phố, hành lang … ) Để thuận tiện cho người dùng sử dụng xe, thì các kích thước từ tay người sử dụng đến các bộ phận điều khiển ( phanh, lái, nâng hạ dựa lưng, tỳ chân) dễ điều khiển nhất, tốn ít lực nhất… Hình II.4 à Chiều cao từ mặt sàn tới đất là l = l1 - l2 Trong đó l : khoảng cách từ mặt sàn tới trục bánh sau. Điểm cần chú ‎ là trong qua trình tính toán khoảng cách từ mặt sàn tới trục bánh sau sao cho khi điều khiển lực dồn lên bánh xe phải là lực đẩy ( do lực đẩy thường lớn hơn lực kéo. l1 : là khoảng cách từ điểm tỳ tay đến trục bánh sau khi người sử dụng cúi xuống phía trước 10 --> 150 ( do trong quá trình điều khiển vành lăn, để dồn, tăng sức vào vành lăn thường có xu hướng nhào người về phía trước ) : l1 = H/ ( 2,14 .2 ) + ( 80 à 120 ) mm chọn l1 = 420 mm l2 : là khoảng cách từ điểm tỳ tay đến mặt sàn, khi lái xe tay vươn ra ngoài , thành tỳ tay nằm giữa cánh tay và thân do đó ta chọn l2< H/( 2,14 .2 ), mặt khác điểm tỳ tay không nên cao hơn hoặc thấp hơn khuỷu tay ( tạo tư thế thoải mái cho người sử dụng khi dừng xe ) Chọn l2 = 280 mm. à l = 140 mm Mặt khác do địa hình, đoạn đường đi rất khác nhau do đó trong quá trình tính khung khoảng cách giữa các trục phải đảm bảo cho xe không bị lật, đổ trong quá trình sử dụng trên những đoạn đường dốc và nghiêng do đó trong quá trình tính toán khoảng cách giữa các trục ( trục bánh trước và trục bánh sau ) khoảng cách giữa hai bánh sau phải đủ rộng, dài để sao cho trọng tâm bị khống chế trong diện tích của bốn bánh xe. 2.4. Kiểm nghiệm 2.4.1Kiểm nghiệm độ lật Khi tính toán thường đặt trọng tâm của xe khi có tải trọng nghiêng về trục sau nhăm làm giảm lực đẩy ( do giảm mô men quay ). Tuy nhiên khi trọng tâm rơi về phía sau sẽ tạo ra độ lật của xe do đó để đảm bảo điều kiện an toàn cho xe ta phải kiểm nghiệm xem xe có bị lật trong quá trình sử dụng hay không : Để kiểm nghiệm xem xe có lật hay không trong quá trình sử dụng ta nâng xe lên một góc 150 hoặc làm nghiêng một góc 150 ( độ dốc và độ nghiêng của đường thông thường cho phép ). Nếu trọng tâm của xe vẫn nằm trong vùng diện tích của xe là hợp lý, ngược lại trọng tâm rơi ra ngoài thì ta phải tăng khoảng cách giữa các trục và bánh xe . Xe trong trạng thái cân bằng Độ dốc giới hạn Kết luận : xe đủ điều kiện chống lật và để trọng tâm của xe khi có tải trọng không vượt ra ngoài bánh sau thì xe chỉ được nghiêng một góc nhỏ hơn 450 à như vậy xe đảm bảo điều kiện chống lật cho phép ( thông thường do các đoạn đường độ nghiêng hoặc dốc cho phép là nhỏ hơn 150 ). Tuy nhiên để chắc chăn ta gắn thêm cho xe một thanh chống lật có gắn bánh xe trượt vào đuôi xe, thanh này có hai tác dụng : Chống lật 2. Tạo điểm tỳ đòn bẩy đối với người trợ giúp khi cần nâng bánh trước của xe lên ( Khi qua lại đoạn đường bậc thang ), khi qua đoạn đường bậc thang người trợ giúp tay tỳ vào tay cầm gắn liền với phân dựa lưng, chân đạp vào thanh chống lật để nâng bánh trước lên cao so với mặt đường. Tương tự như vậy khi ta kiểm nghiệm độ nghiêng, vì đối với kiểm nghiệm độ nghiêng, do tải trọng thường được đặt ở chính giữa nên chỉ cần kiểm nghiệm chống lật là đủ. Độ nghiêng 2.4.2 Kiểm nghiệm độ bền và độ võng : Quá trình hoạt động do người sử dụng không có một tư thế ngồi nhất định do đó xảy ra các bài toán khác nhau về lực, do đó để kiểm nghiệm được độ bền của xe ta phải kiểm nghiệm tải trọng trong một số trường hợp sau: a)Tải trọng dàn đều trên xe. b) Tải trọng nghiêng về một phía( bên phải, bên trái ). c) Tải trọng dồn về một phía ( phía trước, phía sau ). Tuy nhiên ta chỉ cần kiểm nghiệm độ bền của khung trong trường hợp tải trọng tác dụng dàn đều trên xe, để đảm bảo các điều kiện còn lại ta tăng hệ số an toàn lên 3 lần ( a = 3 ). Giả sử một người Việt Nam cân nặng trung bình khoảng 65kg, để tăng hệ số an toàn cho xe ta lấy tải trọng tác dụng: m = 3 . 650 = 195 kg => P = m g = 195 .10 = 1950 ( N) lấy P = 2000 (N) = > mỗi dầm trên khung sẽ chịu một tải lực tác dụng khi có tải trọng là : P1 = P/2 = 1000 (N) Sơ đồ tính lực như sau: Trong đó : a : là chiều dài của khung tính từ điểm dưa lưng C đến khớp gối chân người sử dụng D. b : là chiều rộng của khung : khoảng cách xa nhất khi xe đang sử dụng (400 mm ). Kiểm nghiệm độ võng của mặt sàn AB Nhận thấy hai khung trái và phải cùng chịu một lực tương đương như nhau do đó trong quá trình tính ta chỉ cần tính trên một khung. Với sơ đồ tính ở trên cho ta tính sức bền cho khung phải . Trên sàn AB cho thấy tại mỗi dầm A, B lực tác dụng lên mỗi khung đều như nhau. Phản lực tại A và B là 1000 N. Độ võng trên khung: Như vậy lực tác dụng lên bánh sau lớn hơn 2 lần so với lực tác dụng lên bánh trước do trọng lực nghiêng về phía sau. Lực tác dụng lên bánh sau C là 666,67 (N), bánh trước là 333,3 (N). Để trực quan hơn, sau đây chúng em xin trình bày một phương pháp thử độ võng của khung khi có trọng lực, qua đó chúng ta có thể có cách nhìn thực tế hơn. Đó là bài toán mô phỏng hoạt động của xe thông qua phần mềm ứng dụng Solidworks. Đây là một phần mềm mô phỏng 3D rất tiện dụng ( trình bày ở phần sau ) nhằm mô phỏng quá trình biến dạng của xe và chỉ ra những điểm dễ phá vỡ liên kết khi có tải trọng tác dụng. Một đặc điểm rất tiện dụng trong Solidworks khác với các phần mềm tính sức bền vật liệu trước đây ( thường thể hiện bằng mô hình 2D ) là khi tính toán sức bền của dầm và kiểm nghiệm độ bền của dầm trong Solidworks thể hiện bằng 3D trực quan sinh động, dễ cảm nhận và cho kết quả chính xác. Các bước thực hiện tính dầm như sau: Bước 1: Gán vật liệu cho chi tiết, đối với khung ta chọn vật liệu là thép cácbon C45 có các thông số về vật liệu như bảng thống kê ở trên ( bảng ). Bước 2: Chọn mặt bị khống chế ( đây là các mặt cố định không bị chuyển vị trong quá trình tác dụng của tải trọng hay lực ). Đối với khung ta chọn 3 mặt khống chế ( Hình II..5 ) + Mặt thứ nhất là mặt lỗ ặ20 trên khung ( lỗ lắp trục sau để gắn cứng bánh xe sau với khung ). + Mặt thứ hai và thứ ba là mặt lỗ ặ35 ( lỗ lắp ổ bi 215 với trục càng bánh trước ). Hình II.5 Bước 3 : chọn mặt tác dụng lực : Đối với khung xe ta chọn mặt tác dụng là mặt dầm đỡ sàn ngồi, trong trường hợp này do tải trọng đúng tâm nên lực sẽ phân bố đều trên toàn dầm ( Hình II.6) : Hình II.6 Hướng tác dụng của lực theo chiều từ trên xuống, và lực tác dụng lên khung là 1000 N. Bước 4 : cho chạy thử, lúc này Soildworks sẽ tạo ra lưới kết cấu cho vật liệu và chỉ ra vùng chịu ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất cộng với giải màu biến đổi từ xanh da trời đến đỏ tương ứng với khả năng chịu ứng xuất từ nhỏ tới lớn ( Hình II.7 ). Hình II.7 Đối với khung vùng chịu ứng suất lớn nhất là tại các mối hàn giữa dầm chịu lực và khung, mối hàn giữa trục càng bánh trước và khung ( trên hình là giải màu đỏ ). Thực tế khi kiểm nghiệm cũng cho kết quả tương tự như vậy ( Hình II.8) Hình II.8 Hoặc Hình II.9 Vậy : - Điểm chịu ứng suất lớn nhất có giá trị d = 1.5e+008 N/m2 =150000000 < dcho phép ( bảng vật liệu trên ) và đảm bảo điều kiện bền. Kết luận : Khi có tải trọng tác dụng, khung xe thường có xu hướng võng vào giữa do đó để tăng độ bền của xe ta có thể gắn thêm các thanh chống khung, để xe đảm bảo an toàn ( không bị lật do độ nghiêng, độ dốc của các quãng đường ) ta gắn thêm vào đuôi xe mội thanh chống lật. 3. Cụm bánh sau: Cụm bánh sau(HìnhII.10) Cụm bánh sau bao gồm vành, săm, lốp, moay ơ, nan hoa, ổ bi, trục sau, và cụm điều khiển tốc độ của xe. 3.1 Vành: 3.1.1 Định nghĩa: Vành là một phần của bánh xe để lắp lốp. Moay ơ để nối vành với trục bánh xe. Về cơ bản kích thước của vành được quyết định bởi lốp và khả năng chịu tải của lốp. Những thông số quan trọng nhất của vành xe là: chiều rộng vành, đường kính vành , đường kính, bề dày của vành. 3.1.2 Kết cấu: Đối với xe lăn việc chọn lựa vành là hết sức quan trọng, ngày nay vành xe đang tồn tại ở hai dang chính : + Vành Larang ( là dạng vành đúc, moay ơ, nan hoa và vành được đúc liền một khối ), đặc điểm của vành larang là khả năng chịu tải lớn ( dùng chủ yếu cho các loại xe có gắn động cơ ), chịu ứng suất va đập cao, tuy nhiên giá thành chế tạo đắt, khi xảy ra biến dạng thì khả năng khôi phục khó. + Vành sử dụng nan hoa đan ( moay ơ, nan hoa và vành là các chi tiết chế tạo riêng lẻ và được lắp rắp lại với nhau ). Khả năng tải nhỏ ( chủ yếu dùng cho xe thô sơ ) thông dụng, giá rẻ và khả năng thay thế hoặc sửa chữa nhanh, khả năng khôi phục biến dạng cao ). Do đó ta chọn loại vành nan hoa đan do khả năng kinh tế cũng như kỹ thuật. - Các vành khác nhau (phụ thuộc vào kiểu lốp) ở số lượng các chi tiết và dạng mặt cắt ngang của vành. Các chi tiết quan trọng nhất: dạng mặt gờ, mặt tựa lốp và thân vành. Một số dạng mặt cắt ngang của vành: + Dạng đáy lõm. + Dạng đáy phẳng(flat base). + Dạng mặt tựa lốp côn 5o. + Dạng mặt tựa lốp côn 15O. - Lắp bánh xe, việc lắp bánh xe vào moay ơ phải đảm bảo hai điều kiện: + Định tâm bánh xe, bánh xe quay không đảo. + Truyền lực từ bánh xe tới trục bánh xe. Việc lắp bánh xe đúng sẽ làm tăng tuổi thọ của cụm bánh xe. 3.1.3 . Các phương pháp chế tạo: - Đối với vành bánh xe thì: Các vành bánh xe được sản xuất loạt lớn thường được làm từ thép tấm, nhôm đúc hoặc cán và magiê (ít được sử dụng hơn) chủ yếu được sử dụng ở các vành bánh xe đặc biệt và các vành bánh xe đã qua sử dụng. Mặc dù được sử dụng trong một số trường hợp nhưng nhôm tấm không được sử dụng phổ biến vì đắt. Trong công nghiệp xu thế chung là chế tạo các kết cấu nhẹ vì vậy vành bánh xe cũng được chế tạo theo xu thế này. Những vành bánh xe được chế tạo từ nhôm tấm (với các nắp đậy được sơn phủ dạng nhũ bạc). Vành bánh xe rời được thiết kế dựa trên các mẫu vành bánh xe được rèn dập theo phương pháp cổ điển là một trong những vành bánh xe nhẹ nhất có giá thành hợp lý dưới góc độ tiết kiệm vật liệu. Bởi vì quá trình chế tạo các bánh xe có hai phần từ nhôm tấm và vành bánh xe bằng thép thực tế là giống nhau, có sự khác nhau từ hai loại của vành bánh xe một cục. Phần lồi ra được hình thành qua quá trình ren dập vành bánh xe được cuốn và được tách theo chu vi của nó. Phôi vành được dập từ thép cuộn và sau đó ram sâu. Có một số vành bánh xe nhẹ quan trọng khác nữa, trên thị trường mặc dù không được sử dụng rộng rãi, chúng gồm bánh xe nhôm đúc với vành được cuốn lại bằng áp lực và vành bánh xe có cấu trúc được thiết kế chủ yếu được truyền lực tối đa nhưng ít được chú ý về mặt thẩm mỹ. Vì vành bánh xe được chế tạo từ các vật liệu khác nhau nên hình dạng và màu sắc của chúng có thể được chọn lựa phù hợp, điều này cho phép lựa chọn rộng rãi trong thiết kế. Việc sử dụng chất dẻo để chế tạo vành bánh xe vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu, đặc biệt là do độ bền nhiệt kém và việc lắp đặt và chế tạo khó khăn. Đĩa và vành được hàn thành bánh xe từ thép tấm. Trong trường hợp bánh xe cán đúc bằng hợp kim nhẹ, hai thành phần này thường được chế tạo thành một khối. Những kết cấu bánh xe từ nhiều mảng thậm chí những kết cấu này được chế tạo từ những vật liệu khác nhau(ví dụ như đĩa magie và vành nhôm) thì chỉ được dùng trong những trường hợp đặc biệt ví dụ như xe đua. Vành xe hầu như được thiết kế riêng có dạng tấm lõm với hai tấm lồi H2 (trường hợp vấu phẳng FH ít phổ biến) mặt tựa lốp côn 50 và gờ chữ J. Dạng gờ thấp hơn B thường thấy ở các xe nhỏ. Dạng gờ cao hơn JK và K ít thấy và chỉ có ở các xe tải trọng lớn. Sự phát triển gần đây thường là loại lốp ôm ngoài vành (continental). Kết cấu này tạo điều kiện tăng đáng kể đường kính vành bánh xe, mặc dù cũng ở trong điều kiện như vậy thay đổi đặc tính tương tác giữa lốp và vành. Kết cấu này cho phép người lái xe chạy với tốc độ giảm đi với quãng đường vài trăm cây số khi một hoặc nhiều lốp xe bị xẹp và như vậy có thể không cần lốp dữ phòng. Thế hệ lốp này cũng chưa được phổ biến trên thị trường và ứng dụng trong trường hợp đặc biệt. Đối với vành bánh xe có những yêu cầu riêng đối với nó: + Độ bền mỏi cao và tuổi thọ lớn để đảm bảo an toàn giao thông. + Trọng lượng của bánh xe là nhỏ nhất đến mức có thể vì bánh xe là một khối lượng quay và không được treo nên nó ảnh hưởng đến hệ dao động chung của bánh xe. + Khả năng chịu tải lớn thông qua hình dạng thích hợp của bánh xe và sử dụng vật liệu tối ưu. + Giảm độ không phẳng của bánh xe. + Giảm độ lệch bên, lệch tâm và sự không cân bằng của bánh xe. + Dễ lắp rắp lốp vào vành trong thiết kế cũng như trong sử dụng. - Những ưu điểm của chúng: + Vành bánh xe loại một khối cho phép giảm trọng lượng bánh xe tới 10% so với loại vành hai khối và._. cải thiện đáng kể sự lăn không đảo và sự mòn lệch bên. + Tăng đường kính vành. + Đủ khoảng trống. + Hình dạng của khối trọng cân bằng thống nhất. + Dễ định tâm. Vấn đề mòn hướng kính, bền và sự không vân bằng. + Sự mòn hướng kính của bánh xe. + Sự mòn hướng kính của bánh xe là một trong những nguyên nhân chính của dao động xe. Việc giảm sự mòn hướng kính có thể chấp nhận được đối với loại vành có điểm tựa lốp côn 150 được sử dụng hiện nay là 1,25mm (giá trị đo từ đỉnh nọ sang đỉnh kia) đã tạo ra một sự cải thiện đáng kể so với các loại vành có điểm tự lốp thẳng. Ngược lại với mòn hướng kính thì mòn bên không nghiêm trọng bằng. Sự không cân bằng của bánh xe không quan trọng bằng sự không cân bằng của lốp xe vì lốp có kích thước lớn hơn vành. + Độ không cân bằng tĩnh lớn nhất có thể được giới hạn ở mức 2000 cmg. Định tâm bánh xe. +Vành định tâm thông qua các mặt cầu hoặc bu lông có mặt tựa cầu được thay thế bằng việc định tâm trung tâm để giảm độ mòn hướng kính quá mức, sự bố trí này cho phép hành trình tự do phụ thuộc vào kích thước lốp. Điều này đỏi hỏi dung sai càng nhỏ càng tốt. Độ phẳng của bề mặt tiếp xúc. + Bất kỳ một sự không bằng phẳng nào của bánh xe (độ sóng, độ lệch…) đều được truyền đến trống phanh khi dao động trong lực phanh khi bánh xe quay. Sự thay đổi lực phanh gây ra dao động trong hệ thống lái. Sự chịu tải của các bánh xe. + ứng suất dư: sự xuất hiện ứng suất dư là do sự kết hợp của các ứng xuất gây ra bởi việc lắp bánh xe và việc bơm lốp bánh xe. + ứng suất tĩnh danh nghĩa của bánh xe: nếu bánh xe quay chậm trên mặt đường phẳng lý tưởng thì dưới tải trọng danh nghĩa, ứng suất ở khu vực bánh xe sẽ thay đổi theo chu kì khi bánh xe quay. + Các ứng suất động lực học bổ xung: các ứng suất động lực học bổ sung gây ra bởi các lực động ở bánh xe khi xe đi thẳng trên đường gồ ghề. Kết quả là các lực bánh xe gần giống như trong trường hợp tĩnh được tạo ra do xe vận hành chẳng hạn như khi quay vòng tại chỗ, phanh và tăng tốc. + Nhóm các ứng suất gây ra bởi tải trọng bánh xe nêu trên, ngày nay được dùng làm cơ sở cho việc xác định kích thước và thử nghiệm bánh xe. Nhược điểm: + Khu vực bánh xe chịu ứng suất cao dễ bị rách, điểm hàn vủa vành và những bán kính cong tâm lõm của vành. Những điểm nối của gờ đặc biệt dễ hỏng. + Bánh xe được định tâm thường hỏng theo đường tiếp tuyến trên các lỗ. Trường hợp các vấu định tâm thường hỏng theo đường tâm từ trong ra ngoài. 3.2. Cụm Moay ơ, trục, ổ bi. – Moay ơ – Trục – ổ bi – ống chống bi – bạc chặn – ốc M20 – Long đen – Khung 3.2.1. Moay ơ(HìnhII.11): HìnhII.11 Định nghĩa : Moay ơ là một chi tiết trong cụm bánh xe, là trung khu điều khiển và dùng để lắp lồng không với trục ( tách rời chuyển động giữa trục và bánh xe ). Vật liệu : Moay ơ vốn là trung tâm chịu lực kéo và nén rất lớn bởi sức kéo và nén của nan hoa lên vành xe do đó khi chọn vật liệu làm Moay ơ phải đảm bảo tính bền cứng, độ biến dạng thấp do đó ta chọn vật liệu là thép C45. Kết cấu : Đối với các loại xe khác nhau, tuỳ thuộc vào cơ cấu truyền động khi chế tạo Moayơ người ta tạo ra những kết cấu khác nhau: - Đối với loại xe lăn tay: do vòng bi được lắp rời so với trục và Moay ơ do đó mà Moay ơ chế tạo đơn giản, để đảm bảo độ cứng vững, chịu kéo , nén của vật liệu làm Moayơ ta chọn vật liệu là thép C45. Đối với những loại Moay ơ dùng cơ cấu truyền động là ( phổ biến trong xe đạp ) : cần lắc ( cơ cấu cu lít ), xích thì khi chế tạo Moayơ phức tạp hơn do Moay ơ là dạng Moayơ côn ( vòng ngoài của ổ bi chính là vòng trong của Moayơ ) do đó các tiêu chuẩn về Moayơ rất khắt khe ( để đảm bảo độ đồng tâm giữa Moay ơ và trục của xe, và độ mòn do ma sát và độ biến dang giữa bi và vòng trong của Moay ơ ). Do đó vòng trong của Moay ơ sau khi được gia công thô được gia công tinh và được gia công vật liệu nhằm tăng độ cững vững của vòng trong của Moay ơ. Chính vì vậy mà đối với loại Moay ơ này người ta đã tiêu chuẩn hoá kích thước. Mặt bích của Moay ơ khi chế tạo tuỳ thuộc vào nan hoa mà đường kính của các lỗ khác nhau, tuỳ thuộc vào số nan hoa mà số lỗ trên mặt bích của nan hoa là khác nhau. Khi khoan các lỗ trên mặt bích của nan hoa cần lưu ý: lỗ nằm trên mặt bích này thì không được đồng tâm với lỗ nằm trên mặt bích kia để dễ dàng cân chỉnh vành trong quá trình đan nan hoa không bị vênh, đảo, lực kéo nén từ Moayơ đến vành sẽ đều nhau .‎ Vòng trong của Moayơ được quyết định bởi vòng ngoài của ổ bi đỡ và sau khi gia công thô được gia công tinh các mặt lỗ lắp với vòng ngoài của ổ bi. Sau khi gia công định hình và gia công tinh các bề mặt lắp ghép với ổ bi , Moay ơ được mạ một lớp kẽm để chống gỉ và tăng tính thẩm mỹ của xe . 3.2.2 Nan hoa: Nan hoa là một chi tiết truyền lực từ Moay ơ đến vành, chiều dài và đường kính của nan hoa được quyết định bởi khoảng cách từ đường kính lỗ trên vành đến lỗ trên mặt bích của Moay ơ và tải trọng của xe, số lượng của nan hoa được quyết định bởi các cách đan nan hoa ( chéo 2 , chéo 4 , chéo 6 …). Thường nan hoa là 6x80 hoặc 6x60. Để đảm bảo điều kiện độ cứng vững, độ kéo, nén vật liệu chế tạo nan hoa thường là thép C45. 3.2.3. Trục : do trục được gắn cứng với khung của xe do đó trong chuyển động quay của bánh xe và trọng lực của xe khi có trọng lượng nên trục chịu ứng suất bởi mô men xoắn và mô men uốn. Do đó khi chế tạo trục, vật liệu và đường kính của trục phải đáp ứng được khả năng chịu mô men xoắn dọc trục và mô men uốn. Thông thường đối với các loại xe đạp vật liệu thường được chọn để chế tạo trục là thép CT45, cỡ f14, còn đối với xe lăn ta chọn đường kính vòng trong của ổ bi là f15 và mặt trụ f20 ( tại chỗ lắp giữa trục và khung do tại đó là điểm chịu tác dụng của ứng suất cao nhất ) để tăng tính an toàn cho xe . Bảng vật liệu Tên ứng suất Giá trị Modulus đàn hồi ( dB ) 750 MPa Hệ số Poisson 0.32 Độ bền chảy ( d ) 450MPa Khối lượng riêng 7800 kg/m3 Thật vậy, cũng bằng phương pháp sử dụng mô hình mô phỏng cosmos trong Solidworks cho ta kết quả như sau: + Mặt cố định là mặt trục lắp ổ bi Hình II.12 + Mặt phẳng chịu lực là mặt lắp với khung ( Tính trên mỗi trục là 350N). Hình II.13 + Kết quả Hình II.14 Vậy ta có thể kết luận điểm chịu ứng suất lớn nhất là vai trục .Tại những điểm này ta có thể tăng đường kính của trục lên hoặc tăng tiết diện bằng cách lắp thêm một bạc tỳ chặn nhằm tăng thêm độ cứng vững cho chi tiết. Kết luận : điểm chịu ứng suất lớn nhất có d = 52,8MPa < dB cho phép 3.2.4) ổ bi : chọn ổ bi đỡ một dãy, cỡ ổ là ổ 215 ( tuân theo tiêu chuẩn Iso của Solidworks ) có đường kính ngoài là D = 35 mm đường kính trong là d = 15 mm, chiều rộng b = 11 mm 3.2.5) Săm, lốp : Lốp xe là bộ phận tiếp xúc với mặt đất. Lốp bánh sau thường là lốp bơm hơi hoặc là lốp đặc. Lốp bơm hơi giúp xe đi êm hơn và dễ đẩy hơn lốp đặc. Tuy nhiên, ta lông lốp xe bị mòn nhanh hơn so với lốp đặc. Lốp đặc cứng và xóc hơn lốp hơi. Lốp đặc thường được đề nghị dùng trong nhà. Việc chọn lốp xe cũng ảnh hưởng đến hoạt động của xe. Lốp nhiều gân sẽ bám đất tốt hơn, nhưng khi di chuyển trên các bề mặt bằng phẳng thì người dùng lại tốn sức hơn so với lốp trơn. Và lốp trơn dễ điều khiển hơn trên các bề mặt phẳng và cứng, tuy nhiên khi qua các đoạn đường gồ ghề lại khó hơn. Những chiếc lốp rộng sẽ phù hợp hơn đối với các địa hình không bằng phẳng, còn các lốp hẹp hơn sẽ hoạt động tốt hơn trên các vùng bằng phẳng và cứng. Đối với những đoạn đường bằng phẳng như các nước tiên tiến trên thế giới thì mặt tựa của lốp với mặt đường được chế tạo bằng ( không nhọn , tròn ) sẽ tạo ra ma sát với mặt đường khi xe di chuyển, chống trượt, nhưng do địa hình đường Việt Nam không đều nhau ( chỗ lồi lõm, ổ gà, đường đất, đường nhựa …) nên khi chế tạo lốp để vừa đảm bảo xe bám ma sát trên mặt đường vừa có thể tự lựa khi gặp những đoạn đường nhấp nhô bề mặt thì trên mặt lốp ta chế tạo mặt tựa của lốp tròn, nhọn, mặt khác ta khoét các rãnh trên mặt tựa của lốp để tăng ma sát chống trượt. Xe đạp thông thường do tốc độ tương đối cao nên bộ thường sử dụng săm hơi nên quá trình chạy êm, nhẹ, tuy nhiên độ bền cao, với người khuyết tật nếu quá trình đang sử dụng nếu xe hỏng hóc thì việc sửa chữa càng gặp nhiều khó khăn. Với săm hơi thì dễ bị thủng, nổ săm. Do đó đối với xe lăn tốc độ sử dụng thấp, nhỏ nên thường sử dụng săm lốp đặc liền khối, khả năng hỏng hóc ( như thủng, nổ săm lốp ) thấp, quá trình hư hại là do mòn, tuy nhiên săm lốp đặc lại gây ra sóc , độ rung động cao, quá trình di chuyển không được êm như săm hơi . Ngày nay săm lốp được tiêu chuẩn hoá , việc chọn săm lốp cho xe phụ thuộc vào cỡ vành của xe ( vành 507, 666 …). 3.3 ) Lắp rắp cụm bánh sau Việc lắp ráp đúng cụm bánh sau sẽ làm tăng tuổi thọ của từng chi tiết, đối với cụm bánh sau trong quá trình cân bánh là rất quan trọng vì quá trình cân vành đúng sẽ là cho bánh xe không bị đảo, vành không bị cong méo, biến dạng. Các bước lắp rắp : Bước 1: lắp bạc tỳ vào trục. Bước 2: Đóng vòng trong của ổ bi thứ nhất vào trục sao cho áp sát vào mặt của bạc. Bước 3: lắp cả cụm trục, bạc, ổ bi vào Moay ơ ( đóng vòng ngoài của ổ bi vào Moay ơ. Bước 4: luồn ống chống bi vào trục ( cố định vòng trong của ổ bi ) Bước 5: Đóng vòng trong của ổ bi vào trục và vòng ngoài của ổ bi vào Moay ơ. Bước 6: Lắp nan hoa vào vành và Moay ơ ( chéo 2, chéo 4, chéo 6, chéo 8…). Lưu ý: để lắp nan hoa đúng kỹ thuật khi lắp giao điểm của nan hoa chéo nhau trên mặt phẳng ngang nhất thiết phải nằm trên đường thẳng nối trung điểm của hai lỗ trên Moay ơ và 2 lỗ trên vành ( bằng cách thay đổi khoảng cách giữa tâm Moay ơ và vành thông qua ăn khớp ren giữa nan hoa và căn chỉnh nan hoa ).‎ Đối với cụm bánh trước của xe lăn này ta chọn chéo 8, tổng số nan hoa là 36 cái. 4. Cụm bánh trước : Cụm bánh trước có thể xoay được mọi hướng và làm tăng khả năng điều khiển của xe. Cụm bánh trước được nối với khung xe qua ống trống và trục càng bánh trước. Cụm bánh trước bao gồm vành nhựa đúc 5, lốp đặc 4, bạc trung gian, bạc chặn7, ổ bi, long đen 6. Cụm bánh trước(HìnhII.15) Ngày nay do nền công nghiệp chế tạo vật liệu phi kim loại phát triển mạnh mẽ, việc cho ra đời các vật liệu phi kim loại vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, giá thành chế tạo lại giảm đồng thời khối lượng của sản phẩm giảm một cách đáng kể đã góp một phần không nhỏ cho sự phát triển của ngành công nghệ chế tạo máy nói riêng và công nghiệp nặng nói chung. Trong ngành cơ khí chế tạo máy và một số ngành công nghiệp nghiệp khác thì vật liệu sử dụng chủ yếu là vật liệu kim loại, vật liệu gốm, vật liệu polime. Trong đó vật liệu polime có tính chất ưu việt là rất nhẹ và một số đặc điểm khác mà các vật liệu khác không thể có được, do đó gần đây vật liệu polime được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp để thay thế một số sản phẩm kim loại và vật liệu gốm. Ngoài ra vật liệu polime còn là vật liệu sử dụng chủ yếu để sản xuất hàng tiêu dùng, đồ dùng học sinh và rất nhiều đồ dùng gia đình khác. Đối với cụm bánh trước do yêu cầu về khả năng chịu tải không cao, mặt khác để giảm trọng lượng của xe, giảm chi phí sản xuất chúng ta chọn vật liệu của một số chi tiết chính trong cụm bánh trước được chế tạo bằng nhựa cứng như vành, lốp. 4.1. Lốp : do cụm bánh trước chịu tải nhẹ nên trong quá trình chế tạo và chọn vật liệu ta chọn vật liệu là nhựa cứng PE. Tương tự như lốp sau, để tăng khả năng tự lựa trên những đoạn đường nhấp nhô ( không bằng phẳng ), mặt khác bánh trước là bánh đảo chiều chuyển động thì mặt tựa của lốp khi chế tạo là mặt tròn nhọn, để tăng ma sát bám trên mặt đường ( chống trượt ) người ta cũng khoét các rãnh trên mặt tựa của lốp bánh trước. Lốp đặc bánh trước 4.2. Vành : Vành đúc bánh trước Đối với vành trước ta chọn vật liệu là nhựa PE, vành được đúc ép liền khối, do lốp là lốp đặc, độ đàn hồi không cao vì vậy khi thiết kế để lắp ráp thuận tiện chúng ta thiết kế hai nửa vành ghép lại. Mặt tựa của vành với mặt tựa của lốp khi lắp ráp với nhau phải trùng khít để cho cụm bánh trước không bị đảo trong quá trình chuyển động. Để đảm bảo độ đồng tâm ta thiết kế mặt tựa trên vành và lốp có độ côn, như vậy thì khi lắp ráp hai nửa vành và lốp sẽ tạo thành một khối thống nhất. 4.3. Trục : Do trục bánh trước chịu tải nhỏ hơn so với trục bánh sau rất nhiều nên với trục bánh trước ta chọn đường kính sơ bộ là f 8. Vật liệu : Tên ứng suất Giá trị Modulus đàn hồi ( dB ) 750 Mpa Hệ số Poisson 0.32 Độ bền chảy ( d ) 450Mpa Khối lượng riêng 7800 kg/m3 Kiểm nghiệm độ biến dạng của trục bánh trước ( tương tự như trục bánh sau ). Cũng bằng phương pháp sử dụng mô hình mô phỏng cosmos trong Soildworks cho ta kết quả như sau : + Mặt cố định là mặt trục lắp ổ bi(Hình II.16) Hình II.16 + Mặt phẳng chịu lực là mặt lắp với khung ( tuy trục bánh trước chịu tải nhỏ hơn trục bánh sau nhưng để tăng tính an toàn ta cho tải trọng tác dụng lên trục bánh trước tương đương với trục bánh sau để tránh trường hợp khi người sử dụng bắt đầu chống tay vào khung để vịn ). Vậy lực tác dụng lên mỗi trục là 350N. + Kết quả Hình II.17 Vậy ta có thể kết luận điểm chịu ứng suất lớn nhất là vai trục ( tiết diện lắp với ổ bi ), ứng suất lớn nhất là 182 MPa < dB cho phép. Tại những điểm này ta có thể tăng đường kính của trục lên hoặc tăng tiết diện bằng cách lắp thêm một bạc tỳ chặn nhằm tăng thêm độ cứng vững cho chi tiết. 4.4. ổ bi, bạc trung gian: ổ bi : chọn loại ổ bi đỡ 1 dãy cỡ nhẹ loại ổ là ổ. Bạc trung gian : tuy vành của cụm bánh trước là vành đúc ( Moay ơ liền vành ) nhưng do chế tạo bằng nhựa, nên khả năng chịu mài mòn thấp, do đó khi lắp vào trục và vành vào với nhau ta phải thông qua một bạc trung gian(Hình II.18). Hình II.18 Bạc trục bánh trước 4.5. Lắp ráp cụm bánh trước : Cụm bánh trước Trục ổ bi đỡ Bạc trung gian Lốp đặc Vành đúc Long đen Bạc chặn Bu lông đai ốc Bước 1: lắp đóng lỗ Moay ơ trên vành 1 vào bạc trung gian 3 cho đến khi gờ lỗ trên Moay ơ chạm vào vai trục trên bạc trung gian 3. Bước 2: luồn lốp đặc 4 vào trục ngoài trên nửa vành 1 đồng thời đóng nốt nửa vành 1’ vào bạc trung gian. Như vậy bạc trung gian đóng vai trò là chốt trụ dài khống chế 4 bậc tự do. Bước 3: bắt 3 bu lông đai ốc 8 vào 3 lỗ trên vành 1, 1’, lốp đặc 4 , thông qua vai trục khống chế nốt 2 bậc tự do còn lại đồng thời tạo thành một khối vành, lốp, bạc trung gian thống nhất được kẹp chặt vào nhau. Bước 4: đóng vòng ngoài của ổ bi đỡ 2 vào vòng trong của bạc trung gian 3. Bước 5: đóng vòng trong của ổ bi đỡ 2’ vào trục 1. Bước 6: đưa cả cụm trục 1 và ổ bi đỡ 2’ vào bạc trung gian. Bước 7: lắp long đen, bạc chặn vào 2 phía trục . Bước 8: đưa cả cụm bánh trước lắp vào trục càng bánh trước . 5. Cụm đảo chiều bánh trước:  Cụm đảo chiều bánh trước bao gồm trục càng bánh trước, ổ bi chặn và trục quay trên khung. 5.1. Trục càng bánh trước: Trục càng bánh trước Trục càng bánh trước đảm nhận các vai trò như sau : - Trục càng bánh trước là một bộ phận truyền chuyển động từ bánh trước vào khung. - Truyền trọng lực từ khung xuống cụm bánh trước. - Ngoài ra do cụm bánh trước đóng vai trò là bánh lái vì vậy mà trục càng bánh trước còn phải có tác động đảo chiều chuyển động của cụm bánh trước. Vì vậy khi thiết kế trục bánh trước để cho bánh trước có thể tựa lựa hay đảo chiều thì trục xe và trục càng phải tạo ra một góc nghiêng nhằm tạo ra mô men quay ( cánh tay đòn ) tác dụng vào mặt tựa của lốp với mặt đường một ngẫu lực và làm cho bánh trước quay quanh trục gắn trên khung xe. 5.2. ổ bi chặn và lỗ trục trên khung: để cho trục càng có thể quay được trên khung thì khi thiết kế trên khung phải gắn một lỗ thẳng đứng tại vị trí trục bánh trước. Trục càng được gắn vào khung thông qua ổ bi vào lỗ trên trục, như vậy khi muốn đảo chiều chuyển động ta chỉ cần tác động một lực lên trục càng làm cho trục càng chịu một ngẫu lực liền đảo chiều quay. II . Hệ thống điều khiển : Như ta đã nói ở trên, trước đây xe lăn chỉ đơn thuần là những loại thô sơ, chủ yếu dùng sức của đôi tay để di chuyển như: xe lăn tay khung cứng, sau đó để thuận tiện cho việc vận chuyển nhẹ nhàng đỡ cồng kềnh người ta đã cho ra đời xe khung gấp. Rồi xe lăn có thể tự điều chỉnh tư thế nằm ngồi, xe có ghế vệ sinh vì vậy mà càng ngày nó càng trở lên thông minh hơn, thuận tiện hơn và đa dụng hơn. Trên thế giới đã và đang thiết kế ra các loại xe có khả năng lên xuống cầu thang , nâng hạ độ cao của xe … 1.Cơ cấu điều khiển hệ thống truyền động: Ngày nay xe lăn tồn tại rất nhiều dạng cơ cấu truyền động khác nhau. Do đặc điểm truyền động xe lăn là người khuyết tật chỉ được dùng tay nên các cơ cấu này đều được bố trí sao cho người sử dụng thuận tiện nhất khi sử dụng và tác động lực nhỏ nhất mà đẩy được xe đi một quang đường xa nhất. Các cơ cấu truyền động đang tồn tại phổ biến ở xe lăn: Cơ cấu truyền động điện: đây là dạng cơ cấu hiện đại, giá thành chế tạo cao, thuận tiện cho những người có sức khoẻ yếu nhưng có khả năng về kinh tế. Cơ cấu truyền động cơ ( sức người ): tồn tại phổ biến, chiếm phần lớn trong hệ thống xe lăn. Có nhiều loại truyền động cơ, sau đây là một số loại truyền động cơ phổ biến ở xe lăn trên thị trường Việt Nam: + Truyền động bằng vành lăn tay (đây là phương pháp truyền động truyền thống của xe lăn). + Truyền động bằng cơ cấu cần lắc thanh lắc. + Truyền động bằng xích ( loại này ít sử dụng vì chuyển vị trí bàn đạp chân đẩy lên tay nên rất bẩn do dầu mỡ tra xích, có thể tạo hộp xích nhưng rất vướng và chiếm không gian phía trước). Do các đặc điểm trên mà xe lăn do chúng em thiết kế quyết định sử dụng cơ cấu truyền động bằng vành lăn ta. Đây là phương pháp truyền động truyền thống của xe lăn do đặc điểm là dễ sử dụng, vành lăn bắt trực tiếp vào vành xe do đó kết cấu gọn nhẹ, đơn giản và mang tính thẩm mỹ cao, tuy nhiên do vành lăn bắt trực tiếp vào bánh xe nên nếu gặp phải địa hình xấu ( bẩn do trời mưa, hoặc đường đất ) thì vành lăn cũng dễ bị bẩn bám vào và so với phương pháp sử dụng cần lắc thanh lắc thì sử dụng vành lăn tốn nhiều lực hơn. Vành lăn Chọn vật liệu chế tạo: vật liệu chế tạo vành lăn có thể dùng ống thép hoặc dùng thanh nhựa đặc có tiết diện f20, để giảm trọng lượng của xe ta sử dụng vật liệu là nhựa PA. Nhựa PA sau khi được đúc thành một thanh dài, được đem uốn tròn ( bánh kính uốn nhỏ hơn bánh kính của vành từ 10 à 25 mm ) rồi đem hàn hai đầu lại với nhau. Vành lăn được bắt trực tiếp vào vành thông qua 6 vít bắt vào lỗ trên 6 thanh hàn trên vành lăn. 6 vít này đồng thời điều chỉnh sao cho vành lăn và bánh xe đồng tâm với nhau. Quá trình truyền động : quá trình truyền động của xe được dựa vào ‎ muốn của con người, do đó cách điều khiển xe như sau : - Đi thẳng : khi muốn đi thẳng người sử dụng dùng hai lòng bàn tay nắm chặt vào vành lăn đẩy vành lăn theo chiều kim đồng hồ một cách đều nhau ( 2 bánh có cùng vận tốc). - Rẽ phải, rẽ trái : khi muốn rẽ phải hay rẽ trái, tuỳ từng góc độ của đoạn đường cần rẽ mà người sử dụng điều chỉnh tốc độ của 2 bánh sao cho chúng có vận tốc khác nhau (ví dụ như khi muốn chuyển động về tay phải thì tay phải giữ cho bánh sau bên tay phải đứng yên, tay trái tiếp tục đẩy cho bánh bên tay trái quay). Như vậy xe chuyển động là do người sử dụng truyền lực trực tiếp vào bánh sau, làm cho bánh sau quay ( chuyển động lăn không trượt trên mặt đường ). 2. Cơ cấu ngả lưng: Trong quá trình sử dụng xe lăn, với những người sống và làm việc liên tục mà phải dùng đến xe lăn trong nhiều giờ, nếu sử dụng đúng một tư thế ngồi liên tục thì sẽ gây ra cảm giác mệt mỏi, căng thẳng dẫn đến đau nhức các cơ bắp toàn thân ( đặc biệt là vùng lưng ) và bị tê vùng bắp chân do trọng lượng dồn vào cơ chân làm tắc nghẽn mạch máu. Chính vì thế việc tạo ra những tư thế thoải mái là một nhu cầu bức thiết với người sử dụng xe lăn. Ngày nay việc tạo ra các kết cấu đơn giản nhưng hiệu quả trong sử dụng xe lăn đã và đang trở lên phổ biến, xe lăn giờ đây ngoài tư thế ngồi cứng nhắc đã có thể biến thành một chiếc ghế sofa hay một chiếc giường một cho người sử dụng khi muốn thay đổi tư thế. Trong quá trình thực tập và tìm hiểu chúng em xin trình bày một số phương án kết cấu dùng cho bộ phận điều khiển ngả lưng. 2.1. Kết cấu ngả lưng phân cấp : bộ phận điều chỉnh ngả lưng theo các góc độ nhất định, đối với loại kết cấu này chế tạo đơn giản, giá thành hạ, sử dụng thuận tiện, có 2 cách ngả lưng dạng kết cấu phân cấp như sau: Dạng 1 : sử dụng thanh trượt chốt tỳ : à Hình II.19 Thanh dọc cố định Lỗ chốt. Chốt hãm Thanh dọc di trượt Chốt hãm Lò xo Nguyên lý hoạt động: Chốt 2 gắn vào thành vịn tay, chốt 5 gắn vào thành dựa lưng. Thay đổi khoảng cách giữa hai chốt này xe nâng hạ góc độ ngả lưng. Khi người sử dụng muốn thay đổi tư thế dựa lưng ( từ kiểu ngồi sang năm ) chỉ cần kéo và giữ chốt hãm 3 xuống đồng thời tỳ lưng vào thành dựa lưng, do có lực đẩy từ lưng nên thành dựa lưng sẽ hạ dần xuống dọc theo thanh trượt 1 và 4, đến góc độ cần thiết người sử dụng thả chốt đẩy ra, do có lò xo 6 đẩy nên khi gặp lỗ trên thanh dọc chốt hãm 3 tự động chèn vào lỗ của thanh trượt 4 khống chế không cho thành dựa lưng đi xuống. Khi người sử dụng muốn thay đổi tư thế từ nằm sang ngồi : hai tay kéo chốt hãm đồng thời lưng ngồi thẳng lên , tay đưa chốt hãm 3 về vị trí ban đầu. Dạng 2 : sử dụng tay quay chốt tỳ : sử dụng phổ biến trong kết cấu giường xếp ( phần gối đầu ). 2.2. Kết cấu ngả lưng vô cấp : Đối với kết cấu này ta sử dụng dạng pittong hơi. Kết cấu này giá thành chế tạo cao hơn do đòi hỏi về độ chính xác khi gia công pittông hơi ( Hình II.20). Nguyên lý hoạt động : pittông và xi lanh được coi như một nồi hơi, để thay đổi tư thế thành dựa lưng với khung người ta thay đổi khoảng cách chiều dài xi lanh ( tăng lên ) khi ra khỏi pittông, một đầu của pittông được gắn với thanh tựa lưng, đầu còn lại được gắn cứng với khung xe, khi muốn chiều dài của pittông khi ra khỏi xi lanh ta mở van nồi hơi rồi, vì xi lanh được gắn lo xo nên khi mở van lo xo đàn hồi đẩy pittông lên đến một giá trị nào đó ta đóng van nồi hơi ( pittông ) lại khi đó cữ tỳ của lò xo được cố định. Hình II.20 Ngược lại khi muốn chiều dài 2 chốt pittông xi lanh ngắn lại thì ta cũng mở van nồi hơi đồng thời ấn xi lanh xuống, đến một giá trị mong muốn ta đóng van nồi hơi lại để cố định khoảng cách pittông xi lanh. Pittông xi lanh 1-pittông ( nồi hơi ). 2-Xilanh 3-Lò xo nồi hơi 4-Nắp nồi hơi ( van điều chỉnh hơi ) 5-Lò xo van nồi hơi( pittông ) Dựa vào nguyên l‎ý hoạt động như trên ta nhận thấy: để điều chỉnh cụm ngả lưng theo ‎ muốn ta chỉ cần mở van nồi hơi 4 ra, như vậy việc bố trí cụm mở van nồi hơi thuận tiện nhất cho người sử dụng được đặt ra. Để đơn giản ta có thể sử dụng kết cấu phanh xe đạp, điều chỉnh má phanh bằng lo xo ( bình thường lò xo 5 luôn có xu hướng đóng nắp van nồi hơi vào, lúc mở van nồi hơi ta kéo nắp nồi hơi 4 ra ), tay phanh có thể bố trí ngay tại thành tỳ tay. Kết luận : + Quá trình ngả lưng vô cấp dùng trong kết cấu xi lanh pittong êm, nhẹ và cữ ngả lưng theo mong muốn của người sử dụng, phù hợp với nhiều đối tượng sử dụng. + Quá trình sử dụng trọng tâm của trọng lượng được dồn vào trục sau do khi nằm trọng lượng của cơ thể được dàn đều trên xe, vì vậy để xe chống lật khi nằm yêu cầu người sử dụng phải chọn mặt đất bằng phẳng, không được dốc, nghiêng. 3. Cơ cấu nâng hạ chân: Cơ cấu nâng hạ chân bao gồm : bàn để chân, thanh tỳ, đệm đỡ chân và cơ cấu điều khiển cữ tỳ ( nếu có ). Đặc điểm của người khuyết tật là không tự điều chỉnh được đôi chân của mình theo như mong muốn, vì thế việc bố trí cụm để chân cho xe lăn phải thuận tiện, việc bố trí thuận tiện, không được gò bó hoặc quá thừa ( dài quá hoặc ngắn quá ) cụm để chân sẽ làm cho tư thế ngồi thoải mái, không làm tắc nghẽn mạch máu. Với loại xe lăn thông thường, hầu hết các cụm để chân được gắn cứng với khung xe, một số loại để biến xe lăn thành một chiếc giường đơn thì cụm để chân có thể thay đổi góc độ so với mặt sàn. 3.1 Thanh khớp tỳ: Thanh khớp tỳ là một chi tiết dùng để tạo ra cữ tỳ của chân, đối với xe lăn bố trí cụm để chân không thay đổi thì thanh khớp tỳ được gắn cứng vào khung xe còn đối với xe lăn mà cụm để chân có thể thay đổi được góc độ nghiêng thì thanh tỳ được nối với một khớp ( khớp ở đây có thể là một ổ bi hoặc một chốt ) nhằm có thể xoay quay chốt đó để thay đổi góc nghiêng. Chiều dài của thanh khớp tỳ bằng với chiều dài từ đầu gối người sử dụng đến lòng bàn chân : l = H/(1,9.2) = 1650/3,8 ằ 430 mm Chọn đường kính của thanh là f22 mm. Vật liệu thép cacbon CT35. Thanh Khớp tỳ 1 – Nắp chặn 2 – Thanh chặn 3 – Lỗ khớp 4 – Lỗ thanh điều chỉnh cữ tỳ 5 – Thanh khớp tỳ 3.2. Bàn để chân: vì bàn chân của người khuyết tật không chủ động được, mặt khác trong quá trình di chuyển xe bị rung nên bàn để chân phải rộng và dài để tạo an toàn cho đôi chân không bị rơi ra khỏi vùng để chân ( tránh được xây sát, va chạm ). Đôi khi để chắc chắn người ta còn gắn vào bàn để chân một thiết bị dây an toàn để cố định bàn chân trên bàn để chân. Bàn để chân Vật liệu : Đối với bàn để chân do bàn để chân chỉ đỡ một lực nhỏ, chỉ coi như là một điểm tỳ nên vật liệu chế tạo có thể là nhựa cứng hoặc thép, ở đây để tăng tính bền của xe ta chọn vật liệu là thép cácbon CT35. 3.3. Đệm tỳ chân : vì thanh khớp luôn luôn nghiêng với phương thẳng đứng, mặt khác trong quá trình di chuyển bàn chân luôn có xu hướng rời khỏi bàn để chân do độ nghiêng và quá trình rung động do di chuyển, để khống chế không cho bàn chân trượt khỏi bàn để chân ta gắn vào khung một tấm vải bạt mềm. 3.4. Lắp ráp cụm để chân: Như ta đã nói ở trên, cụm để chân có thể gắn cứng với khung xe bởi mối hàn ( hồ quang hoặc axêtilen ) hoặc có thể quay quanh một khớp để tạo ra các góc nghiêng khác nhau. Do đó khi lắp rắp ta có một số điểm cần lưu ý như sau: + Đối với cụm để chân được gắn cứng vào khung xe thì thanh khớp được gắn cứng vào khung sao cho góc nghiêng của thanh khớp tỳ so với phương thẳng đứng là 15 à 250 ( góc cho phép góc của chân tạo ra cảm giác thoải mái nhất). + Đối với cụm để chân xoay: thanh khớp được gắn vào khung qua một chốt xoay hoặc có thể dùng ổ bi, điều kiện là thanh khớp tỳ phải tạo ra một góc 25à 800 so với phương thẳng đứng. + Bàn để chân chỉ được xoay một góc 1/4 ( ngược chiều kim đồng hồ ) xung quanh thanh chặn 2 trên thanh khớp tỳ 5. + Để cho bàn để chân không đi xuống ta gắn thêm một núm dài phần chuôi của thanh khớp tỳ 5. + Để khống chế được thanh khớp tỳ quay được một góc nằm trong khoảng 25 à800 ta dùng bộ phận điều chỉnh cữ tỳ để chân. Nguyên tắc hoạt động điều khiển của cụm để chân: đây là chuyển động vô cấp bởi một thanh truyền trượt dọc trên một lỗ chốt, lỗ chốt này luôn có xu hướng kéo và giữ thanh truyền ( không cho thanh truyền chuyển động đi xuống ) bởi một lò xo. Muốn thanh truyền di chuyển được ( theo hướng đi xuống ) ta phải nhả lỗ chốt không cho lỗ chốt giữ chặt thanh truyền. Thanh truyền Để tạo ra góc 25 à 800 thì trên thanh truyền ta gắn một chốt ngang không chế chuyển động đi xuống ( không nhỏ hơn góc 250 ) và đầu thanh truyền ta gắn một núm khống chế chuyển động đi lên ( không lớn hơn góc 800 ). 4.Cụm gấp xe : Đối với các xe lăn thông thường thì mọi chi tiết được gắn cứng với nhau tạo thành một khối vững chắc, tuy nhiên trong quá trình vận chuyển sẽ rất khó khăn hoặc khi người sử dụng không muốn sử dụng sẽ rất bất tiện cho không gian để xe vì xe chiếm nhiều diện tích, chính vì thế mà người ta đã có xu hướng chế tạo xe lăn ở dạng các chi tiết được lắp ráp với nhau ở các dạng bu lông, đai ốc và chốt. Việc chế tạo ra xe dưới dạng lắp ráp sẽ tạo thuận lợi rất nhiều cho người sử dụng trong việc vận chuyển ( đặc biệt là những người thường xuyên phải di chuyển di xa ) và cất giữ xe khi không sử dụng. Cụm gấp xe nhằm làm giảm chiều rộng của xe trong quá trình vận chuyển. Đối với xe lăn do chúng em thiết kế xin trình bày một kết cấu gấp xe đơn giản, thông dụng. Sử dụng 2 thanh chéo 37 và 38, 2 đầu của mỗi thanh chéo được gắn vào khung 1 và 2 như hình vẽ chúng có thể xoay quanh một chốt. Để khống chế chiều ngang của xe theo đúng kích thước cơ thể người ta sử dụng 2 thanh rằng 58 và 59, khi sử dụng xe mở góc giữa 2 thanh chéo và hạ dần xuống tới khi 2 thanh rằng tạo thành một đoạn thẳng thì lúc đó xe được sử dụng, trong quá trình sử dụng do sức nặng của cơ thể dồn xuống làm cho khung xe luôn mở ra(Hìmh II.21). HìnhII.21 Như vậy Tổng chiều dài của 2 thanh rằng chính là bề ngang của xe. 5.Cụm phanh xe : Để đảm bảo an toàn cho xe trong quá trình chuyển động khi gặp những sự cố bất ngờ hoặc khi người điều khiển muốn dừng hoặc giảm tốc độ thì ta lắp vào xe một cụm phanh, với xe lăn do người ngồi trên xe lăn thụ động trong quá trình xe di chuyển vậy lên kết cấu cụm phanh phải đáp ứng các yêu cầu sau: - An toàn : khi phanh xe thì xe không bị lật, giật, hoặc rê bánh tuy nhiên vì xe lăn tốc độ thấp nên những điều này coi như bỏ qua. - Đảm bảo liên kết cứng của kết cấu : như ta đã biết, người sử dụng hoàn toàn thụ động với xe khi sử dụng ( ví dụ như : khi người sử dụng muốn dừng lại giữa đoạn đường dốc, do toàn bộ cơ thể trên xe, không có bộ phận nào của cơ thể tiếp xúc với mặt đường nhằm giữ cho xe đứng yên ) chính vì vậy mà các liên kết trong cụm phanh phải là liên kết cứng ( khít, chặt ) để khi muốn cố định xe người sử dụng chỉ việc gạt tay phay, do phanh không có độ dơ nên người sử dụng không phải giữ tay phanh liên tục trong quá trình phanh dừng ( lưu y là ở đây tốc độ của xe phải bằng 0 thì mới nhả tay phanh ). Nguyên lý hoạt động: gạt tay phanh 54 về phía trước, qua mối ghép đinh tán 57 ( coi như các chốt ) truyền lực từ mắt xích để gạt chốt phanh lùi về phía sau cho tới khi má phanh bám vào lốp 35, do ma sát giữa má phanh và lốp làm cho xe dừng chuyển động. Do đinh tán 57 tán chặt vào tay phanh vào khung, chốt phanh vào khung và mắt xích vào chốt phanh và tay phanh do đó khi người sử dụng thả tay thì phanh vẫn giữ nguyên trạng thái phanh. 6.Các chi tiết phụ khác : Đệm: trong xe lăn đệm có thể là đệm cứng hoặc đệm mềm, nhưng để giảm khối lượng cho xe thông thường vật liệu chế tạo đệm thường là bằng nhựa cứng ( với đệm cứng ) và bằng bạt giả da với đệm mềm. Các vị trí cần dùng đệm là phần dựa lư._.