Thi công mô hình hệ thống lái trợ lực điện đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp thực 1.5 Hạn chế 1.6 Sản phẩm đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI, HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 2.1 Hệ thống lái 2.1.1 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống lái 2.1.1.1 Công dụng 2.1.1.2 Yêu cầu 2.1.1.3 Phân loại hệ thống lái 2.1.2 Cấu tạo hệ thống lái 2.1.2.1 Vô lăng 2.1.2.2 Trục lái 2.1.2.3 Cơ cấu lái 2.1.2.4 Dẫn động lái 2.1.3 Trợ lực lái 13 2.1.3.1 Sự cần thiết trợ lực lái 13 2.1.3.2 Phân loại hệ thống lái trợ lực 13 2.2 Hệ thống lái trợ lực điện 14 2.2.1 Cách bơ trí hệ thống lái trợ lực điện 14 2.2.2 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện 16 iii 2.2.2.1 Động điện 17 2.2.2.2 Cảm biến mô-men xoắn 17 2.2.2.3 Bộ điều khiển trung tâm( EPS ECU ) 21 2.2.2.4 Tín hiệu tốc độ xe 21 2.2.3 Nguyên lý làm việc chung hệ thống lái trợ lực điện 25 2.2.3 Ưu điểm hệ thống lái trợ lực điện 25 Chương THI CƠNG MƠ HÌNH 27 3.1 Cơ sở thực mơ hình 27 3.2 Thiết kế 27 3.2.1 Phần khung gá 27 3.2.2 Phần bảng hiển thị 27 3.3 Thi cơng mơ hình 28 3.3.1 Tình trạng ban đầu mơ hình 28 3.3.2 Thi công phần khung gá 29 3.3.3 Thi cơng chi tiết mơ hình 31 3.3.4 Thi công hệ thống điều khiển bảng hiển thị cho mô hình 32 Chương VẬN HÀNH MƠ HÌNH 38 4.1 Kiểm tra ban đầu trước vận hành 38 4.2 Vận hành mơ hình 38 4.2.1 Tiến hành đo kiểm chân cảm biến mô-men xoắn 38 4.2.2 Tiến hành đo kiểm chân động điện trợ lực 42 4.3 Các tập thực hành vận dụng từ mơ hình 44 4.3.1 Bài thực hành số 44 4.3.2 Bài thực hành số 45 4.3.3 Bài thực hành số 46 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 5.1 Kết luận 49 5.2 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU EPS: Electric Power Steering ECU: Electronic Control Unit HPS: Hydraulic Power Steering C-EPS: Column type - Electric Power Steering P-EPS: Pinion type - Electric Power Steering DP-EPS: Double Pinion type - Electric Power Steering RP-EPS: Rack Pinion type - Electric Power Steering v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình hoàn thiện Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống lái Hình 2.2 Vơ lăng Hình 2.3 Kết cấu trục lái Hình 2.4 Cơ cấu hấp thụ va đập trục lái Hình 2.5 Cơ cấu nghiêng trục lái Hình 2.6 Cơ cấu trượt vô lăng Hình 2.7 Cơ cấu khóa trục lái Hình 2.8 Cơ cấu lái kiểu trục Hình 2.9 Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn Hình 2.10 Địn quay 10 Hình 2.11 Thanh ngang 10 Hình 2.12 Thanh lái 11 Hình 2.13 Đầu lái ( Khớp cầu ) 11 Hình 2.14 Đòn cam lái 12 Hình 2.15 Cam lái 12 Hình 2.16 Giảm chấn lái 13 Hình 2.17 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu C_EPS 14 Hình 2.18 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu P-EPS 15 Hình 2.19 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu DP_EPS 15 Hình 2.10 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu RP-EPS 16 Hình 2.21 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái trợ lực điện 16 Hình 2.22 Cấu tạo động điện 17 Hình 2.23 Cấu tạo cảm biến mô-men xoắn 18 Hình 2.24 Tín hiệu cảm biến momen xoắn 19 Hình 2.25 Sơ đồ đặc tính vị trí làm việc cảm biến mômen loại lõi thép trượt 19 Hình 2.26 Cấu tạo cảm biến mơmen lái loại vành dây 20 Hình 2.27 Sơ đồ nguyên lý xung cảm biến mơ-men lái loại vành dây 20 Hình 2.28 Vị trí cảm biến tốc độ bánh xe xe 22 Hình 2.29 Cảm biến tốc độ bánh xe loại cảm biến từ 22 vi Hình 2.30 Cấu tạo cảm biến tốc độ loại cảm biến từ 23 Hình 2.31 Tín hiệu đầu cảm biến tốc độ bánh xe loại cảm biến từ 24 Hình 2.32 Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe loại hall 24 Hình 2.33 Tín hiệu tốc độ bánh xe cảm biến dạng hall 25 Hình 3.1 Bảng hiển thị ban đầu 27 Hình 3.2 Bảng hiển thị thiết kế 28 Hình 3.3 Tình trạng mơ hình trước thi công 28 Hình 3.4 Phần đế gắn bánh xe bánh xe làm 29 Hình 3.5 Phần hộp gắn bảng hiển thị 30 Hình 3.6 Phần khung gá sau sơn 30 Hình 3.7 Các chi tiết hệ thống lái điện 31 Hình 3.8 Phần khung sau lắp chi tiết 32 Hình 3.9 Sơ đồ mạch điện 33 Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện 34 Hình 3.11 Sơ đồ mạch điện 35 Hình 3.12 Hộp EPS ECU 36 Hình 3.13 Bảng hiển thị sau lắp đặt dây điện 36 Hình 3.14 Mơ hình sau hồn thành 36 Hình 3.15 Mơ hình sau hồn thành 37 Hình 4.1 Kết đo chưa đánh lái 39 Hình 4.2 Giá trị đo TRQ1 đánh lái sang trái 39 Hình 4.3 Giá trị đo TRQ2 đánh lái sang trái 40 Hình 4.4 Giá trị đo TRQ1 đánh lái sang phải 40 Hình 4.5 Giá trị đo TRQ2 đánh lái sang phải 40 Hình 4.6 Giá trị đo TRQV 41 Hình 4.7 Các chân cảm biến mơ-men xoắn hộp ECU EPS 41 Hình 4.8 Giá trị đo M1( M+) chưa đánh lái 42 Hình 4.9 Giá trị đo M2( M-) chưa đánh lái 42 Hình 4.10 Giá trị đo M1( M+) đánh lái sang trái 43 Hình 4.11 Giá trị đo M2( M-) đánh lái sang trái 43 vii Hình 4.12 Giá trị đo M1( M+) đánh lái sang phải 43 Hình 4.13 Giá trị đo M2( M-) đánh lái sang phải 44 Hình 4.14 Vị trí M1 M2 hộp ECU ESP 44 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Các chi tiết mơ hình 31 Bảng 4.1 Giá trị điện áp tiêu chuẩn đo TRQ1 TRQ2 38 Bảng 4.2 Giá trị điện áp tiêu chuẩn đo TRQV 41 ix Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Lý chọn đề tài Hiện giới khoa học công nghệ phát triển nhanh chóng gần chiếm lĩnh tất mặt đời sống xã hội Nhiều sản phẩm cơng nghệ đời thiết kế nhỏ, tích hợp nhiều chức vi xử lý, vi điều khiển sử dụng hầu hết hệ thống điều khiển công nghiệp thiết bị dân dụng với nhiều ưu điểm mà chúng phát triển nhằm hỗ trợ cho người Cùng với phát triển ngành cơng nghiệp tơ có thay đổi mặt kỹ thuật Việc xe đáp ứng tính phương tiện lại mà cịn phải đáp ứng đủ tính tiện nghi, an tồn cho người Vì việc nghiên cứu cải tiến ô tô mục tiêu, hoạt động diễn liên tục không ngừng nghỉ tất nhà cung cấp ô tô Hệ thống lái ô tô hệ thống quan trọng đảm bảo an toàn chuyển động xe Việc nghiên cứu phát triển hệ thống lái giúp nâng cao hiệu lái xe an tồn tiện nghi Điển hình phát triển hệ thống lái trợ lực điện ô tô giúp người lái giảm sức đánh lái, từ giảm mệt mỏi cho người lái tăng tính an toàn Cùng với việc ngày nhu cầu áp dụng hệ thống lái trợ lực điện tăng cao có thiết kế gọn nhẹ (đã giảm bớt số phận), hoạt động xác đáp ứng với điều kiện vận hành cụ thể, dựa tín hiệu thu thập từ cảm biến Việc nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện giúp nắm bắt kiến thức để nâng cao hiệu sử dụng, khai thác, sửa chữa cải tiến chúng Ngồi cịn góp phần xây dựng nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trình học tập Do nhu cầu học tập, sửa chữa bảo dưỡng lớn Để sử dụng khai thác có hiệu tất tính ưu việt hệ thống lái nói chung việc nghiên cứu nắm vững hệ thống lái vô cần thiết Dựa mô hình cũ sẵn có nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu đề tài, tiến hành khảo sát nguyên lý làm việc hệ thống lái, cụm chi tiết, giải thích chất tượng xảy trình hoạt động hệ thống lái, làm sở cho trình thiết kế thi cơng mơ hình Vì lý nhóm em chọn đề tài "THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN” để làm đề tài tốt nghiệp 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan hệ thống lái ô tô - Tìm hiểu rõ hệ thống lái trợ lực điện - Khảo sát thi cơng mơ hình hệ thống lái trợ lực điện - Sử dụng mô hình phục vụ cho việc giảng dạy 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Tìm hiểu hệ thống lái tơ, tập trung tìm hiểu hệ thống lái trợ lực điện - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện 1.4 Phương pháp thực đề tài - Thu thập thông tin - Tiếp cận thu thập thông tin - Tham khảo tài liệu, mơ hình 1.5 Hạn chế - Chưa giả lập tín hiệu tốc độ xe để đưa vào chân SPD hộp EPS ECU, để thay đổi lực đánh lái tốc độ khác xe 1.6 Sản phẩm đề tài Hình 1.1 Mơ hình hồn thiện Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI, HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 2.1 Hệ thống lái 2.1.1 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống lái 2.1.1.1 Công dụng Hệ thống lái tơ có cơng dụng điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô cách xoay bánh dẫn hướng Việc điều khiển quỹ đạo chuyển dộng tơ thay đổi hướng chuyển động hay trì chuyển động theo hướng định Hai trình gọi chung quay vòng xe Việc thực nhờ vô lăng, trục lái (truyền chuyển động vô lăng đến cấu lái), cấu lái( tăng lực quay vô lăng để truyền mômen lớn đến dẫn động lái, dẫn động lái truyền chuyển động cấu lái đến bánh dẫn hướng 2.1.1.2 Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau: - Khả quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng đường hẹp gấp khúc, hệ thống lái phải xoay bánh trước nhanh chóng, dễ dàng êm dịu - Lực lái thích hợp: Để đảm bảo lái dễ dang cảm giác lái tốt hơn, lực lái cần nhẹ ô tô chạy tốc độ thấp nặng tốc độ cao - Hồi vị êm: Trong xe quay vịng người lái phải giữ vơ lăng chắn.Sau đổi hướng quay vị trí chuyển động thẳng vô lăng, bánh xe phải trở lại vị trí chạy thẳng cách êm - Giảm thiểu truyền chấn động từ mặt đường lên vô lăng: Không để chấn động từ mặt đường truyền ngược lên vô lăng - Đảm bảo động học quay vòng cho bánh xe dẫn hướng, tránh tượng trượt lết bánh xe 2.1.1.3 Phân loại hệ thống lái  Theo cách bố trí tay lái (vơ lăng lái): - Hệ thống lái có tay lái bố trí bên phải - Hệ thống lái có tay lái bố trí bên trái  Theo kết cấu cấu lái: - Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn - Cơ cấu lái kiểu trục - Xác định chân hộp ECU EPS: Hình 3.12 Hộp EPS ECU Sau tìm hiểu, kết nối chi tiết với EPS ECU hệ thống dây điện cho bảng hiển thị Hình 3.13 Bảng hiển thị sau lắp đặt dây điện  Sau hồn thành: Hình 3.14 Mơ hình sau hồn thành 36 Hình 3.15 Mơ hình sau hồn thành 37 Chương VẬN HÀNH MƠ HÌNH 4.1 Kiểm tra ban đầu trước vận hành - Kiểm tra sơ mơ hình, xem có dấu hiệu hư hỏng bất thường khơng Xung quanh có vật ảnh hưởng đến hoạt động khơng - Đánh lái vơ lăng xem có phát tiếng động bất thường khớp bánh với - Kiểm tra giắc nối hộp ECU ESP - Kiểm tra đường dây điện công tắc, đèn báo, chân đo 4.2 Vận hành mơ hình - Kiểm tra điện nguồn ắc quy, sau nối cực nguồn vào ắc quy 12V (Lưu ý phải cấp âm dương cho mạch, đỏ vào dương đen vào âm ắc quy) - Bật công tắt ON/ OFF - Sử dụng mơ hình 4.2.1.Tiến hành đo kiểm chân cảm biến momen xoắn - Bật công tắc ON - Dùng đồng hồ đo thang đo volt - Tiến hành đo chân TRQ1 TRQ2 Bảng 4.1: Giá trị điện đo TRQ1 TRQ2 Khoảng giới hạn TRQ1 Giá trị đo Giá trị output min: Khơng đánh lái ( vị trí 2.3 – 2.7 V 0V, max 5V TRQ2 Điều kiện đo cân bằng) Đánh lái sang phải 2.5 – 4.7 V Đánh lái sang trái 0.3 – 2.5 V Giá trị output min: Khơng đánh lái ( vị trí 2.3 – 2.7 V 0V, max 5V cân bằng) Đánh lái sang phải 2.5 – 4.7 V Đánh lái sang trái 0.3 – 2.5 V 38 Hình 4.1 Kết đo chưa đánh lái Khi chưa đánh lái, chưa có lực tác động lên vô lăng, cảm biến mô-men xoắn chưa hoạt động nên giá trị điện áp đo sỉ 2.5V Hình 4.2 Giá trị đo TRQ1 đánh lái sang trái 39 Hình 4.3 Giá trị đo TRQ2 đánh lái sang trái - Giá trị điện áp đo nằm khoảng giá trị tiêu chuẩn Hình 4.4 Giá trị đo TRQ1 đánh lái sang phải Hình 4.5 Giá trị đo TRQ2 đánh lái sang phải - Giá trị điện áp đo nằm khoảng giá trị tiêu chuẩn 40 Bảng 4.2 Giá trị điện áp tiêu chuẩn đo TRQV TRQV Điều kiện đo Giá trị đo Công tắt ON 7.5 - 8.5 V Hình 4.6 Giá trị đo TRQV Hình 4.7 Các chân cảm biến mô-men xoắn hộp ECU EPS 41 4.2.2.Tiến hành đo kiểm chân động điện - Bật công tắc ON - Dùng đồng hồ đo thang đo volt - Tiến hành đo chân M1( M+) M2( M-) Khi chưa đánh lái: Hình 4.8 Giá trị đo M1( M+) chưa đánh lái Hình 4.9 Giá trị đo M2( M-) chưa đánh lái 42 Khi đánh lái sang trái: Hình 4.10 Giá trị đo M1( M+) đánh lái sang trái Hình 4.11 Giá trị đo M2( M-) đánh lái sang trái Khi đánh lái sang phải: Hình 4.12 Giá trị đo M1( M+) đánh lái sang phải 43 Hình 4.13 Giá trị đo M2( M-) đánh lái sang phải Hình 4.14 Vị trí M1 M2 hộp ECU ESP 4.3 Các tập thực hành vận dụng từ mơ hình 4.3.1 Bài thực hành 1: Khảo sát hệ thống lái trợ lực điện  Yêu cầu: Khảo sát hệ thống lái trợ lực điện  Mục tiêu: - Biết chi tiết, xác định vị trí chức chi tiết hệ thống lái trợ lực điện - Giải thích nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện  Phương tiện, dụng cụ, thiết bị: - Giáo trình hệ thống lái, nguồn tài liệu liên quan hệ thống lái điện 44 - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện - Phiếu thực hành  Ghi nhận kết quả: - Tìm hiểu thảo luận nội dung thực - Đánh giá ghi nhận kết  Phiếu thực hành: PHIẾU THỰC HÀNH SỐ KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN Tên: MSSV: STT Nội dung thực Ghi kết Trình bày chi tiết hệ thống lái trợ lực điện có mơ hình Xác định vị trí chi tiết mơ hình Trình bày chức chi tiết hệ thống lái trợ lực điện Trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện Đánh giá giảng viên: 4.3.2 Bài thực hành 2: Khảo sát hệ thống treo mơ hình  u cầu: Khảo sát hệ thống treo mơ hình  Mục tiêu: - Xác định kiểu hệ thống treo 45 - Xác định phận có hệ thống treo chức phận  Phương tiện, dụng cụ, thiết bị: - Giáo trình hệ thống treo - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện - Phiếu thực hành  Ghi nhận kết quả: - Tìm hiểu thảo luận nội dung thực - Đánh giá ghi nhận kết PHIẾU THỰC HÀNH SỐ KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO TRÊN MƠ HÌNH Tên: MSSV: STT Nội dung thực Ghi kết Xác định kiểu hệ thống treo mơ hình Đặc điểm kiểu hệ thống treo Xác định chi tiết vị trí chi tiết hệ thống treo có mơ hình Chức chi tiết hệ thống treo Đánh giá giảng viên: 4.3.3 Bài thực hành 3: Tìm hiểu sơ đồ mạch điện, đo kiểm giá trị  Yêu cầu: Tìm hiểu sơ đồ mạch điện, đo giá trị điện áp chân cảm biến mômenxoắn chân động điện  Mục tiêu: 46 - Tìm hiểu sơ đồ mạch điện - Xác định chân cảm biến vị trí hộp ECU ESP - Đo đạt giá trị mơ hình hoạt động - Đánh giá giá trị đo  Phương tiện, dụng cụ, thiết bị - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện - Sơ đồ mạch điện - Đồng hồ đo điện áp - Phiếu thực hành  Ghi nhận kết quả: - Tìm hiểu thảo luận nội dung thực - Đánh giá ghi nhận kết PHIẾU THỰC HÀNH SỐ TÌM HIỂU SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN, ĐO KIỂM Tên: MSSV: STT Nội dung thực Ghi kết Tìm hiểu sơ đồ mạch điện Xác đinh chân cảm biến mơ-men động điện vị trí kết nối hộp EPS ECU Đo giá trị điện áp chân cảm biến mô-men: - Khi chưa đánh lái - Khi đánh lái sang trái - Khi đánh lái sang phải 47 Đo giá trị điện áp chân động điện: - Khi đánh lái sang trái - Khi đánh lái sang phải Đánh giá giảng viên: 48 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau khoảng thời gian thực đồ án Dựa sở mơ hình nhận giúp đỡ giảng viên hướng dẫn đề tài đạt được: - Tìm hiểu sở lý thuyết hệ thống lái - Tìm hiều sơ lý thuyết hệ thống lái trợ lực điện - Khảo sát thi cơng mơ hình hệ thống lái trợ lực điện - Sử dụng mơ hình phục vụ cho giảng dạy Trong thời gian làm đồ án chúng em hoàn thành nội dung phạm vi đề tài giao, đề tài hẳn cịn nhiều thiếu sót Rất mong q Thầy Cơ bạn bổ sung góp ý để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn 5.2 Kiến nghị Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện tiếp tục nghiên cứu phát triển: Giả lập tính hiệu tốc độ để đưa vào chân SPD hộp EPS ECU, lực trợ lực lái thay đổi khác theo tốc độ xe 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu đào tạo TOYOTA Hệ thống lái (giai đoạn 2, tập 11) [2] Tài liệu đào tạo TOYOTA Hệ thống treo ( giai đoạn 2, tập 10) [3] Robert Bosch GmbH, Bosch Automotive Electric and Automotive Electronics (5th Edition), Springer Vieweg [4] https://www.oto-hui.com/diendan/threads/cam-bien-mo-men-lai.41087/ [5] https://onlybim.net/tin-tuc/goc-ky-thuat-o-to/chuc-nang-cua-eps-ecu-trong-he-thongtro-luc-lai-dien-o-to.html 50 ... đề tài Hình 1.1 Mơ hình hồn thi? ??n Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI, HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 2.1 Hệ thống lái 2.1.1 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống lái 2.1.1.1 Công dụng Hệ thống lái tơ... thức trợ lực khác Nhưng chủ yếu phụ thuộc nhóm chính: - Nhóm hệ thống lái trợ lực thủy lực đơn - Nhóm hệ thống lái trợ lực có điều khiển điện 13 2.2 Hệ thống lái trợ lực điện Hệ thống lái trợ lực. .. 15 Hình 2.19 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu DP_EPS 15 Hình 2.10 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu RP-EPS 16 Hình 2.21 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái trợ lực điện 16 Hình