Mô hình đồ chơi Way over-engineered pullcopter V4

Chiếc pullcopter bay đỉnh nhất đã trở lại!

Đây là bản cập nhật cho món đồ chơi pullcopter của mình với những tính năng "over-engineered" (thiết kế quá kỹ lưỡng). Nói cách khác, đó là những cải tiến thú vị tuy không bắt buộc để thiết bị hoạt động, nhưng có thể giúp hiệu suất bay tốt hơn.

Các tính năng "over-engineered" từ bản gốc bao gồm:

• Không cần dụng cụ hay ốc vít khi lắp ráp! Các phần của tay cầm tự khớp vào nhau.

• Tay cầm công thái học dựa trên các số đo nhân trắc học thực tế của con người (xem bài blog của mình về cách làm tay cầm).

• Bánh răng được cắt riêng với răng không đối xứng (dạng răng cưa mượt mà dùng biên dạng sin bị lệch) để giảm góc áp lực khi các răng khớp vào nhau, đồng thời tăng độ bền cho răng theo hướng lực tác động.

• Thiết kế cánh quạt (mô tả trong bài blog về cánh quạt hình elip) có nhiều cải tiến so với cánh quạt pull-copter thông thường:

  • Các cánh được xoắn chính xác để có độ dốc không đổi dọc theo chiều dài cánh.

  • Cánh chuyển tiếp qua ba hình dạng khí động học NACA từ gốc đến đầu cánh: NACA 9440, NACA 6412 (thường dùng cho cánh quạt) và NACA 3412.

  • Cánh có tỷ lệ khung hình cao để tăng hiệu quả.

  • Cánh được vuốt ngược để giảm lực cản ở mép trước. Thiết kế vuốt về phía trước giúp tập trung luồng khí trực tiếp xuống dưới để giảm sự tán xạ và cải thiện lực đẩy.

  • Vòng ngoài cánh quạt cũng sử dụng biên dạng khí động học NACA 0020 đối xứng để giảm lực cản.

• Bạn thuận tay trái? Không vấn đề gì! Có hai đường rãnh để lắp dây kéo, dùng được cho cả hai tay.

• Các bánh răng truyền động dạng côn cho phép cánh quạt tách ra ở nhiều tốc độ dọc khác nhau.

Các tính năng mới trong bản v4:

• Bổ sung cánh quạt 4 cánh, qua quan sát thấy thời gian bay lâu hơn một chút so với bản 3 cánh, nhưng bản 3 cánh có vẻ đạt độ cao tốt hơn.

• Bao gồm một loại cánh quạt dạng vòng thử nghiệm mà bạn có thể trải nghiệm. Tuy nhiên, nó tốn nhiều vật liệu và nặng hơn nên không bay cao bằng, nhưng lại ở trên không được khá lâu. Hãy đeo kính bảo hộ khi cho nó bay! Bản 2 vòng thường tự vỡ khi thử nghiệm, nhưng bản 3 vòng thì hoạt động ổn.

• Hộp bánh răng truyền động cao hơn giúp tay cầm thoải mái hơn dưới cánh quạt.

• Thanh gắn trên vỏ dày hơn để chịu lực kéo từ dây tốt hơn.

• Thư viện cánh quạt được cải tiến với các sửa lỗi nhỏ và hỗ trợ cho cánh quạt dạng vòng.

Trước khi in các linh kiện

Mình khuyên bạn nên in file "clearance_check" STL hoặc 3MF trước. Đây là bộ gồm tất cả các bộ phận cần lắp ráp với nhau, được rút gọn để in nhanh và kiểm tra. Nếu khoảng cách giữa các bộ phận quá khít, bạn có thể điều chỉnh trong file pullcopter.scad. Có bốn tham số về khoảng cách bắt đầu từ dòng 133.

Nếu không, hãy xem cài đặt in cho từng bộ phận cụ thể dưới đây.

Cài đặt in

Độ phân giải: Vòi phun 0.4mm, lớp 0.15mm cho cánh quạt, 0.20mm cho các phần còn lại.

Infill: 20% adaptive cubic.

Cài đặt chung:

Sử dụng 3 lớp tường (perimeters). Bật tính năng phát hiện lớp bắc cầu (bridging). Bù lún chân voi (Elephant's foot compensation) = 0.1.

Bánh răng truyền động:

Chắc chắn phải in kèm brim vì diện tích bề mặt trên bàn in khá nhỏ. Có thể in cùng lúc với dây kéo từ cùng một vật liệu vì cả hai đều là bánh răng.

Dây kéo:

Không cần infill. Dây kéo chiếm toàn bộ chiều dài đường chéo của bàn in và không có nhiều chỗ cho brim hay skirt. Có thể in cùng với bánh răng truyền động, nhưng bánh răng cần có brim riêng. Để tránh cong vênh dây kéo, hãy thêm một đĩa hỗ trợ vào đầu dây, chạm vào mặt không có răng. Điều này giúp dây kéo giữ chặt trên bàn in.

Có hai kích thước dây kéo đi kèm: một cho bàn in cỡ vừa (Prusa, Ender, v.v.) và một cho bàn in "mini".

Tay cầm:

Có hai phần: hộp bánh răng và tay cầm. Hình dạng cả hai phụ thuộc vào kích thước bàn tay và lắp vào nhau bằng cơ chế trượt + khớp nối. Các phần này in ngược. Sử dụng 3 lớp tường. Nên thêm hộp bổ sung infill cho các thanh ray trên hộp bánh răng, infill 100% dạng đồng tâm để giúp ray chắc chắn hơn trước lực kéo của dây.

Có hai kích thước tay cầm đi kèm, vừa với bàn tay nam hoặc nữ trung bình. Bạn có thể điều chỉnh các tham số handwidth và handlength cho phù hợp với tay mình.

Cánh quạt:

Phần này có thể khó. Nó cần hỗ trợ (supports) cho các góc nhỏ hơn 35° so với phương ngang. Sử dụng loại hỗ trợ "snug", mẫu tổ ong, khoảng cách Z là 0.1mm. In với độ cao lớp 0.15mm, 3 lớp tường, 20% infill cubic.

Sau khi in

Quan trọng: Trước khi lắp ráp, hãy bôi trơn các bộ phận chuyển động bằng cách chà nến sáp parafin hoặc bút sáp màu lên đĩa dưới của bánh răng truyền động và hai điểm tiếp xúc vòng bi trên trục. Cũng nên bôi sáp lên tất cả các bề mặt của dây kéo, bao gồm cả các đầu răng. Không cần bôi quá dày vào kẽ răng.

Lắp bánh răng truyền động vào đỉnh tay cầm. Trượt phần đỉnh qua tay cầm cho đến khi chúng khớp vào nhau.

Luồn dây kéo vào rãnh và kéo qua lại để làm mịn các điểm nhám. Có hai rãnh cho người thuận tay trái và tay phải.

Sau khi đã lắp dây kéo hoàn toàn, đặt cánh quạt lên trên trục truyền động.

Kéo dây kéo một cách mượt mà và xem cánh quạt bay lên! Hãy in thêm vài cánh quạt dự phòng vì chúng rất thích bị mắc trên cây hoặc mái nhà đấy.