(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview(Luận văn thạc sĩ) Mô hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thông qua labview
Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Trịnh Thái Luân HVTH: Trịnh Thái Luân Trang ii MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: PSG TS Đỗ Văn Dũng – Phó Hiệu Trưởng trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, giảng viên hướng dẫn khoa học Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Kiên Giang Q Thầy, Cơ khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Quý Thầy khoa Cơ khí Động lực trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Kiên Giang Các bạn học viên lớp cao học Khai thác Bảo trì tơ máy kéo khóa 20102012 Trường Đại học Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt khóa học thực đề tài Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2013 Người nghiên cứu Trịnh Thái Luân HVTH: Trịnh Thái Luân Trang iii MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng TĨM TẮT Luận văn có tựa đề "Mơ hình dạy học hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính thơng qua LabVIEW" hồn thành vào tháng năm 2013, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Nội dung luận văn bao gồm: Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống lái trợ lực điện Tính tốn thiết kế tạo mơ men cản quay vịng Mơ thông số trạng thái hoạt động hệ thống lái máy tính thơng qua phần mềm LabVIEW Tính tốn kiểm nghiệm cho mơ hình Mơ hình thiết kế dựa theo hệ thống lái trợ lực điện xe TOYOTA - Prius, sản xuất năm (2004 – 2007) Bộ tạo mô men cản quay vịng điều chỉnh thay đổi theo tốc độ hoạt động xe Giao diện mô máy tính thực phần mềm LabVIEW, chủ yếu thể thông số như: điện áp thay đổi cảm biến mô men; khả trợ lực motor; hình hiển thị xung hệ thống làm việc nhiều chế độ khác núm điều chỉnh thay đổi tốc độ tơ Tính tốn kiểm nghiệm mơ hình để điều chỉnh thơng số mơ hình theo thực tế Ngồi ra, để giúp cho việc sử dụng mơ hình đạt hiệu tốt giảng dạy học tập, tác giả biên soạn tài liệu giảng dạy theo chương trình đào tạo hệ cao đẳng, ngành công nghệ ô tô, kèm theo mơ hình HVTH: Trịnh Thái Ln Trang iv MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng ABSTRACT The thesis entitled "Computer aid teaching model of the electric power steering system using LabVIEW software" was completed in April 2013, at the University of Technical Education Ho Chi Minh City The contents of the thesis include: Designing an electric power steering system model Calculating and designing the drag torque module applying to the vehicles Changing the parameters to simulate the operating status of the steering system using the LabVIEW software Experiments to evaluate the performance of the model The model was based on the electric power steering system of the Toyota Prius, which was produced from 2004 to 2007 The drag torque module applying to the vehicles when they turn around is adjusted according to speed of the vehicles The interface on the simulating computer is performed with LabVIEW software The main parameters and devices illustrated on the display are the voltage of the torque sensor, the resistance of the driving motor, the display to show the pulses and a knob to change the vehicles speed Experiments were carried out to check the operation of the model and adjust the parameters of the model in accordance with the reality For using the model effectively in teaching and learning, the author has compiled teaching materials used for college training programs in automotive technology HVTH: Trịnh Thái Luân Trang v MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng MỤC LỤC TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi DANH SÁCH CÁC HÌNH xii DANH SÁCH CÁC BẢNG xvi Chƣơng 1: TỔNG QUAN .17 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 17 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 1.2.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống lái giới: 18 1.2.2 Tình hình nghiên cứu vùng ASEAN nước: .21 1.3 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu .25 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu: 25 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu: 25 1.4 Nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu đề tài 26 1.4.1 Nhiệm vụ đề tài: .26 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: .26 1.5 Phương pháp nghiên cứu 26 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 28 2.1 Tổng quan hệ thống lái trợ lực 28 2.1.1 Công dụng hệ thống lái trợ lực: 28 2.1.2 Phân loại hệ thống lái trợ lực: 28 2.2 Hệ thống lái có trợ lực thủy lực .30 2.2.1 Cấu trúc tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực: 30 2.2.2 Mơ hình tốn học HTL trợ lực thuỷ lực: 30 HVTH: Trịnh Thái Luân Trang vi MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 2.2.3 Đặc tính trợ lực lái: 31 2.2.4 Giải pháp điều khiển thay đổi hệ số trợ lực lái: 32 2.3 Hệ thống trợ lực thủy lực điều khiển điện điện tử 32 2.3.1 HTL trợ lực thủy lực với van điện từ lắp bơm trợ lực thực điều khiển lưu lượng: 32 2.3.2 Hệ thống trợ lực thủy lực với van điện từ mạch dầu van trợ lực lái: .34 2.3.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực với van điện từ cửa vào (cửa P cửa R) van trợ lực: 36 2.3.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực với cách thay đổi tốc độ bơm trợ lực lái: 36 2.4 Hệ thống lái trợ lực điện – điện tử 40 2.4.1 Trợ lực trục lái: 42 2.4.2 Trợ lực cấu lái: 49 2.4.3 Cảm biến hệ thống trợ lực lái Điện – Điện tử: 53 2.4.3.1 Cảm biến tốc độ đánh lái có loại: 53 2.4.3.2 Cảm biến mô men lái có loại: 54 2.4.3.3 Cảm biến tốc độ ô tô: 56 CHƢƠNG 3: PHẦN MỀM LABVIEW 59 3.1 Những khái niệm 59 3.1.1 Giới thiệu chung: 59 3.1.2 VI (Virtual Instrument) - Thiết bị ảo .60 3.1.3 Front Panel Block Diagram .60 3.1.3.1 Front Panel: 61 3.1.3.2 Block Diagram: 61 3.1.4 Icon & Connector 62 3.1.4.1 Icon (biểu tượng): .62 3.1.4.2 Connector (đầu nối): 62 3.2 Kỹ thuật lập trình LabVIEW .63 3.2.1 Các công cụ hỗ trợ lập trình 63 3.2.1.1 Tools Palette: .63 HVTH: Trịnh Thái Luân Trang vii MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 3.2.1.2 Controls Palette (bảng điều khiển): .64 3.2.2 Dữ liệu .67 3.2.2.1 Variables (biến): 67 3.2.2.2 String: 69 3.2.2.3 Array: 71 3.2.3 Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình 74 3.2.3.1 For Loop: .74 3.2.3.2 While Loop: 75 3.2.3.3 Case & Sequence Structures: 76 3.2.3.4 Formula Node: 77 3.3 SubVI cách xây dựng subVI .77 3.3.1 Khái niệm SubVI 77 3.3.2 Xây dựng SubVI 78 3.3.2.1 Tạo SubVI từ VI: 78 3.3.2.2 Tạo SubVI từ phần VI: 80 3.3.3 Xây dựng ứng dụng 80 3.3.4 Gỡ rối sửa chương trình xây dựng LabVIEW 83 3.4 Xây dựng giao diện điều khiền máy tính 84 Chƣơng 4: THIẾT KẾ CARD GIAO TIẾP 85 4.1 Giới thiệu chung vi điều khiển 85 4.2 Cấu trúc phần cứng họ vi điều khiển AVR 87 4.2.1 Tổng quan kiến trúc 87 4.2.2 Các ghi đa dụng .90 4.2.3 Cổng vào .91 4.2.4 Bộ nhớ SRAM 92 4.2.5 Cấu trúc ngắt 93 4.2.6 Bộ so sánh analog 94 4.2.7 Bộ biến đổi A/D bên 95 4.2.8 Bộ định thời watchdog bên 97 HVTH: Trịnh Thái Luân Trang viii MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 4.3 Giới thiệu vi điều khiển ATmega16 (AT90s4414/8515) 99 4.3.1 Đặc điểm 99 4.3.2 Sơ đồ chân ATmega16 101 4.3.3 Mô tả chức chân ATmega16 101 4.4 Giới thiệu vi điều khiển ATtmega8 104 4.4.1 Đặc điểm .104 4.4.2 Sơ đồ chân sơ đồ khối ATmega8 .106 4.4.3 Mô tả chức chân ATmega8 106 4.5 Thiết kế card giao tiếp máy tính mơ hình 109 4.5.1 Sơ đồ giao tiếp máy tính mơ hình: 109 4.5.2 Chuẩn giao tiếp: 110 Chƣơng 5: THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN .111 5.1 Giới thiệu mơ hình 111 5.2 Thiết kế phận mơ hình 113 5.2.1 Bộ phận tạo mô men cản mặt đường: .113 5.2.2 Trục lái trợ lực điện cấu dẫn động: .114 5.2.3 Bộ phận điều khiển: 115 5.3 Thiết kế phận chức mơ hình hệ thống lái EPS 116 5.3.1 Bộ phận phát tín hiệu tốc độ động cơ: 116 5.3.2 Bộ phận phát tín hiệu tốc độ xe: 117 5.3.2.1 Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe: .118 5.3.2.2 Hoạt động cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ: 118 5.3.2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe sơ đồ truyền tín hiệu mơ hình .120 5.3.3 Ngun lý điều khiển mơ hình EPS: 120 5.4 Hướng dẫn sử dụng mơ hình 121 5.4.1 Điện áp sử dụng cho mơ hình: 121 5.4.2 Vận hành mơ hình: 122 5.4.2.1 Chuẩn bị thiết bị kiểm tra: .122 HVTH: Trịnh Thái Luân Trang ix MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 5.4.2.2 Vận hành mơ hình khơng kết nối với tính: 122 5.4.2.3 Vận hành mơ hình kết nối với tính: .123 Chƣơng 6: THỰC NGHIỆM .125 6.1 Mục tiêu thực nghiệm 125 6.2 Thiết bị dụng cụ thực nghiệm 125 6.3 Trình tự thực nghiệm 125 6.3.1 Tính tốn kiểm nghiệm mơ men cản quay vịng tác dụng lên mơ hình: 125 6.3.1.1 Tính tốn mơ men cản quay vòng cực đại Mc max: 125 6.3.1.2 Thực nghiệm giá trị mô men cản quay vòng cực đại MCmax 127 6.3.1.3 Tính tốn mơ men cản quay vịng MCmax xe TOYOTA Prius sản xuất 2004 - 2007 .128 6.3.2 Tính tốn kiểm nghiệm lực tác dụng lên vô lăng lái 128 6.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm .129 6.3.4 Tính tốn mơ men trợ lực cực đại motor trợ lực mô hình .130 Chƣơng 7: KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 131 7.1 Kết luận 131 7.2 Hướng phát triển đề tài 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 HVTH: Trịnh Thái Luân Trang x MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADRC (active disturbance rejection controller): EPAS (electrical power assist steering): Hệ thống lái trợ lực điện ABS (Anti-lock Brake System): Hệ thống phanh có phận chống hãm cứng bánh xe CAN (Controller Area Network): Vùng mạng điều khiển ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử EPS (Electronic Power Steering): Hệ thống lái trợ lực điện HPS (Hydraulic Power Steering) : Hệ thống lái trợ lực thủy lực EHPS (Electronic Hydraulic Power Steering) : Hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện HTL: Hệ thống lái HTTP: Hệ thống phanh 4WD (Four Wheel Driver): Bốn bánh xe chủ động 4WS (Four Wheel Steering): Hệ thống lái bánh xe DTC (Diagnostic trouble code): Mã chẩn đoán hư hỏng DLC (Data link connector): Giắc cắm kết nối liệu LabVIEW (Virtual Instrument Engineering Workbench): VI (Virtual Instrument): Thiết bị ảo PPS (Progressive Power Steering): Bộ cường hố tích cực HVTH: Trịnh Thái Ln Trang xi MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng Trên mơ hình ECU – EPS nhận tín hiệu cảm biến tốc độ động (Ne) cảm biến tốc độ xe từ ECM ECU điều khiển trượt thơng qua mạng CAN, tín hiệu từ cảm biến mô men truyền trực tiếp đến ECU – EPS Hình 19: Các ECU sử dụng truyền liệu CAN mơ hình ECU điều khiển trượt; ECM; ECU trợ lực lái ECU – EPS xử lý thực điều khiển motor trợ lực quay sang trái phải để thực trợ lực hỗ trợ cho người lái Khi tăng tốc độ xe từ núm điều chỉnh (hình 5.18), trạng thái máy tính kết nối điều khiển tạo mô men cản thực giảm mô men cản quay vịng Mơ men cản giảm dẫn đến tín hiệu cảm biến mô men thay đổi gửi ECU – EPS, ECU điều chỉnh giảm khả trợ lực motor trợ lực ngược lại tốc độ xe giảm 5.4 Hƣớng dẫn sử dụng mơ hình 5.4.1 Điện áp sử dụng cho mơ hình: Mơ hình sử dụng nguồn điện cung cấp riêng biệt mạng điện AC – 220 V mạng điện DC – 12 V từ ắc quy HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 121 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng Trong đó: - Nguồn cung cấp cho phần cứng mơ hình: DC - 12V - Nguồn cung cấp cho máy tính giao tiếp với mơ hình: AC – 220V 5.4.2 Vận hành mơ hình: 5.4.2.1 Chuẩn bị thiết bị kiểm tra: Trước vận hành mơ hình ta thực bước chuẩn bị thiết bị kiểm tra sau: - Chuẩn bị thiết bị: + Ắc quy 12 Volt + Ổ cắm điện AC – 220 Volt + Máy tính kết nối với mơ hình + Cố định mơ hình vị trí thích hợp + Các thiết bị kiểm tra - Kiểm tra trước vận hành: + Điện áp ắc quy: lớn 11 Volt + Điện áp AC – 220 Volt phải ổn định + Mơ hình phải cố định vững 5.4.2.2 Vận hành mơ hình khơng kết nối với tính: Để vận hành mơ hình theo yêu cầu kỹ thuật an toàn cho mơ hình người sử dụng ta thực theo bước sau: - Cấp nguồn cho mơ hình: Nguồn điện DC - 12 V từ ắc quy - Bật cơng tắc máy sang vị trí ON: Chờ hộp EPS – ECU test khoảng 7s Khi mơ hình sẵn sàng làm việc, ta thực thao tác kiểm tra đặt chế độ làm việc mơ hình như: - Đánh lái sang trái, phải để kiểm tra mơ men cản quay vịng cực đại tạo mơ men cản Bởi vì, chế độ hoạt động xe đứng yên chỗ, chưa khởi động động cơ, motor trợ lực chưa làm việc HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 122 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng - Bật công tắc máy sang vị trí khởi động ST để khởi động động cơ: Ở chế độ hoạt động ta kiểm tra mơ men trợ lực cực đại motor trợ lực cách đánh vô lăng sang trái phải Chế độ xe đứng yên chỗ động hoạt động - Điều chỉnh công tắc điều chỉnh thay đổi mô men cản quay vịng cơng tắc điều chỉnh thay đổi tốc độ xe để nhận thấy khả trợ lực motor trợ lực nhiều trường hợp khác tùy theo ý muốn người vận hành - Tạo pan cho hệ thống: Bên mơ hình có bố trí công tắc ( ON – OFF ) tạo pan theo thứ tự từ đến Khi muốn tạo pan ta cần bật công tắc tạo pan sang vị trí OFF Bảng 5.1: Thứ tự Pan mơ hình TT cơng tắc pan Pan đƣợc tạo Hở mạch chân IG ECU – EPS Hở mạch chân PIG ECU – EPS Hở mạch chân TRQV cảm biến mô men Hở mạch chân TRQ1 cảm biến mô men Hở mạch chân TRQ2 cảm biến mô men Hở mạch chân TRQG cảm biến mô men Mất tín hiệu CAN từ ECU - ABS Mất tín hiệu CAN từ ECU động 5.4.2.3 Vận hành mô hình kết nối với tính: Để vận hành mơ hình theo u cầu kỹ thuật an tồn cho mơ hình người sử dụng ta thực theo bước sau: - Kết nối máy tính với mơ hình - Cấp nguồn cho mơ hình: Nguồn điện DC - 12 V từ ắc qui - Cấp nguồn cho máy tính: Nguồn điện AC - 220 V - Khởi động máy tính - Khởi động LabVIEW chương trình điều khiển HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 123 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng - Bật cơng tắc máy sang vị trí ON: Chờ hộp EPS – ECU test khoảng 7s Khi mơ hình sẵn sàng làm việc, ta thực thao tác kiểm tra đặt chế độ làm việc mơ hình giống hướng dẫn phần 5.3.2.2 Nhưng trường hợp ta có giao diện mơ máy tính ta thực điều chỉnh thay đổi, đặt chế độ hoạt động giao diện máy tính (hình 20) Hình 5.20: Giao diện máy tính HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 124 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng Chƣơng THỰC NGHIỆM 6.1 Mục tiêu thực nghiệm Ở chương này, ta thực kiểm tra giá trị thực lực, mơ men tác dụng lên mơ hình lực, mô men trợ lực tạo mô hình Đồng thời, so sánh giá trị với lực, mô men tác dụng lên hệ thống lái trợ lực điện ô tô theo lý thuyết, chế độ hoạt động mơ hình thực tế hoạt động 6.2 Thiết bị dụng cụ thực nghiệm Để thực công việc thực nghiệm cho mơ hình ta sử dụng thiết bị dụng cụ sau: - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp với máy tính - Xe ô tô du lịch TOYOTA - Cần siết lực có báo giá trị mơ men lực 6.3 Trình tự thực nghiệm 6.3.1 Tính tốn kiểm nghiệm mơ men cản quay vịng tác dụng lên mơ hình EPS: 6.3.1.1 Tính tốn mơ men cản quay vịng cực đại Mc max: Tính tốn lựa chọn giá trị mơ men cản cho mơ hình ta thực dựa theo theo sơ đồ động lực học thực tế mơ hình cụ thể sau: Mơ men cản quay vịng tính tốn theo lý thuyết: MC = (M1+ M2+ M3) (6.1) 𝜂 Trong đó: MC- Mơ men cản quay vịng M1- Mô men cản lăn M2- Mô men cản ma sát bánh xe với mặt đường M3- Mô men ổn định gây nên góc đặt bánh xe η – Hiệu suất dẫn động trụ đứng hình thang lái HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 125 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng Vô lăng Mvl Cụm motor cảm biến MTL Trục lái M C’ Bộ tạo mô men cản MC Mô men cản cấu dẫn động Hình a Hình b Hình 6.1: Sơ đồ động lực học thực tế mơ hình Hình a Các phận thực tế mơ hình Hình b Sơ đồ động lực học mơ hình Vơ lăng; Motor trợ lực; tạo mô men cản; 4,5 Truyền mô men đến bánh xe dẫn hướng; Mvl Mô men vô lăng; Mm mô men motor trợ lực; MC’ Mô cản tạo thiết kế mơ hình; MC mơ men cản quay vịng Theo đặc điểm kết cấu mơ hình thì: M1 = 0; M2 = 0; M3 = 0; η = Vì vậy, mơ hình khơng có mơ men cản quay vịng ngồi mơ men cản tạo tạo mô men cản mơ hình MC’ mơ men cản cấu dẫn động sinh (thước lái, cam quay ma sát khí) Nhưng chủ yếu mơ men cản MC’ mơ men cản cấu dẫn động mơ hình khơng đáng kể, nhỏ Ta có: MCmax = MC’ HVTH: Trịnh Thái Luân (6.2) Trang 126 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng Vậy để tính giá trị MC’ ta dựa vào mô men ma sát ly hợp từ ứng dụng chế tạo tạo mơ men cản cho mơ hình Trong ta sử dụng ly hợp từ thường đóng, cơng suất mô men ma sát Điều giúp ta dễ dàng tìm MC’ thơng qua thơng số thiết kế số lượng sử dụng mơ hình + Mơ men ma sát cực đại ly hợp từ: Mms max = 10 Nm + Số lượng sử dụng : n = 03 MCmax = MC’ = 3.10 Nm = 30 Nm Ta có: 6.3.1.2 Thực nghiệm giá trị mơ men cản quay vịng cực đại MCmax tác dụng lên mơ hình Khi tính đến hiệu suất làm việc ly hợp từ giá trị không đạt giá trị cực đại theo thông số kết cấu Do vậy, ta tiến hành thực nghiệm thực tế sau: - Đánh lái cho bánh xe hướng thẳng phía trước - Tắt khóa điện (IG/SW vị trí OFF) - Tháo nắp đậy vô lăng - Sử dụng cần siết mô men lực có báo giá trị mơ men gắn vào đai ốc hãm vô lăng - Quay từ từ sang trái phải (mỗi lần đo bên) ý quan sát gía trị mơ men - Cho đến bánh xe dẫn hướng bắt đầu trượt giá trị Hình 6.2: Kiểm nghiệm giá trị mơ mơ men vừa đọc men cản mơ men cản quay vịng Vơ lăng; Cần siết lực; Khi thực hoàn thành thực nghiệm 3.chiều kiểm tra ta thu kết sau: MCmax = MC’= 28 Nm < Giá trị thiết kế HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 127 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 6.3.1.3 Tính tốn mơ men cản quay vòng MCmax xe TOYOTA Prius sản xuất 2004 - 2007 Mơ men cản quay vịng đạt giá trị cực đại quay vịng tơ chỗ Lúc tổng mơ men cản quay vịng tơ tính theo biểu thức: MCmax = 2.Gbx(f.c + 0,14.φ1.r)γ (6.3) Trong đó: Gbx- Trọng lượng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng f- hệ số cản lăn (f= 0,015) c- Chiều dài cánh đòn cam quay φ1- Hệ số bám ngang ( chọn φ1 = 0,85) r- bán kính tự bánh xe γ- Hệ số tính đến ảnh hưởng M3 sinh cầu trước ô tô bị nâng lên xe quay vịng γ = (1,07 – 1,15) Thơng số tính toán xe TOYOTA Prius Gbx (N) 5050 f 0,015 c (m) 0,03 φ1 0,8 r (m) 0,3 γ 1,1 Dựa theo bảng thơng số ta tính tổng mơ men cản quay vịng cực đại Mcmax sau: MCmax = 2.5050(0,015.0,03 + 0,14.0,8.0.3).1,1 MCmax = 378,3 Nm 6.3.2 Tính tốn kiểm nghiệm lực tác dụng lên vơ lăng lái Để tính lực tác dụng lên vơ lăng ta áp dụng biểu thức: Plmax = Trong đó: 𝑀𝑐𝑚𝑎𝑥 (6.4) 𝑅.𝑖 𝜔 𝑖 𝑑 𝜂 𝑡 𝜂 R- bán kính vơ lăng lái, R = 1,18 iω- Tỉ số truyền cấu lái id- Tỉ số truyền dẫn động lái ηt- Hiệu suất thuận cấu lái η1- Hiệu suất tính đến tiêu hao ma sát cam quay khớp nối truyền động lái ( η1= 0,5 – 0,7 ) HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 128 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng - Tính tốn lực tác dụng lên vô lăng lái theo mô men cản mơ hình: Do đặc điểm thiết kế mơ hình (hình 6.1), tạo mơ men cản bố trí sau motor trợ lực lái phía trước cấu lái Do đó, tính tốn lực tác dụng lên vô lăng Plmax ta không cần quan tâm đến tỉ số truyền hiệu suất theo công thức (6.4) Ta có: Plmax= 28 0,18 = 155,6 N - Tính tốn lực tác dụng lên vơ lăng lái theo mô men cản xe Prius: Xe Toyota Prius dịng xe du lịch, nên ta chọn số thơng số sau: R- bán kính vơ lăng lái, R = 1,18 iω = 20; id = ηt = 0,6 Ta có: Plmax= 378,3 0,18.20.0,6 = 175,14 N 6.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm Theo tính tốn ta có kết sau: Bảng 6.1 So sánh kết tính tốn thực nghiệm mơ hình xe Diển giải Mơ men cản quay vịng cực đại (MCmax) Lực tác dụng lên vơ lăng lái lớn (Plmax) Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện EPS Thực tế xe Toyota Prius 28 Nm 378,3 Nm 155,6 N 175,14 N Thông qua kết ta nhận thấy lực tác dụng lên vơ lăng lái mơ hình tơ không sai khác nhiều, đồng thời giá trị nằm giá trị cho phép Giá trị cho phép lực tác dụng lên vô lăng chưa có cường hóa xe du lịch (150 – 200) N HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 129 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 6.3.4 Tính tốn mơ men trợ lực cực đại motor trợ lực mơ hình Mơ men trợ lực motor trợ lực thay đổi phụ thuộc nhiều yếu tố khác như: Tốc độ xe, mô men cản quay vịng, tốc độ quay vơ lăng lái… Do đó, để xác định giá trị mô men trợ lực motor theo yếu tố vừa nêu vơ khó khăn Vì vậy, để kiểm tra mơ men trợ lực đề tài giới hạn kiểm tra mô men trợ lực cực đại ký hiệu MMTL max - Thành lập biểu thức tính: MMTL max = MCmax – MCTL (6.5) Trong đó: MMTL max- Mơ men trợ lực cực đại motor trợ lực MCmax- Mô men cản quay vịng cực đại MCTL- Mơ men cản quay vịng có trợ lực cực đại - Theo kết tính tốn phần (6.3.1.2) ta có: MCmax = 28 Nm - Thực nghiệm mô men cản có trợ lực cực đại: Ta thực giống quy trình phần (6.3.1.2) Nhưng trạng thái ta bật công tắc máy sang chế độ ON khởi động Tiến hành thực kiểm tra giá trị mơ men cần siết lực Sau thí nghiệm xong ta thu giá trị mô men cản quay vòng trợ lực lớn (xe đứng yên chỗ nổ máy) MCTL = 4,1 Nm Vậy ta tính mơ men trợ lực cực đại motor trợ lực theo biểu thức (6.5) sau: MMTL max = 28 – 4,1 = 23,9 Nm HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 130 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng Chƣơng KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 7.1 Kết luận Sau thời gian thực dựa theo mục tiêu đề đề cương chuyên đề II điều chỉnh trình thực đề tài Các cơng việc làm gồm có: - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính dựa sở thiết bị xe Toyota Prius, sản xuất từ năm 2004 đến 2007 - Giáo trình giảng dạy hệ thống lái trợ lực điện (lưu hành nội bộ): Được biên soạn dựa theo chương trình đào tạo hệ cao đẳng trường cao đẳng Kinh Tế - Kỹ Thuật Kiên Giang Kết đạt đƣợc: - Mơ hình thiết kế hoàn chỉnh theo đề cương đề - Mơ hình thực nghiệm đạt kết gần với kết thực tế ô tô - Mô hình giao tiếp với máy tính làm tăng tính trực quang mơ hình tạo hưng phấn cho người học - Nội dung tài liệu giảng dạy kèm phù hợp với đặc điểm mơ hình đối tượng người học Tuy nhiên, trình thực đề tài gặp nhiều khó khăn thời gian, kinh phí thiết bị Vì vậy, đề tài cịn số hạn chế: chưa kiểm nghiệm khả trợ lực motor trợ lực trạng thái hoạt động với thay đổi vận tốc ô tô; tạo mô men cản quay vòng sinh tiếng ồn trạng thái MC cực đại 7.2 Hƣớng phát triển đề tài Do hạn chế tồn đề tài đề cập phần 7.1 Vì vậy, hướng phát triển đề tài tập trung giải vấn đề hồn thiện Đồng thời HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 131 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng phát triển thêm hệ thống phanh ABS mơ hình nhằm giúp mơ hình thêm phong phú cho người học giảm kinh phí chế tạo mơ hình HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 132 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện điện tử ô tô hiên đại, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004 Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1993 Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyến, Nguyễn Khắc Trai, Thiết kế tính tốn tơ - máy kéo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1971 Đặng Q, Giáo trình tô 1, Đại học sư phạm kỹ thuật, 2010 Đặng Qúy, Giáo trình tơ 2, Đại học sư phạm kỹ thuật, 2006 Nguyễn Khắc Trai, Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất giao thông vận tải, 1996 Ngô Diên Tập, Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Với AVR, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2003 Phạm Minh Thái, Thiết kế hệ thống lái ô tô - máy kéo bánh xe, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1991 Luận văn Thạc sĩ Lê Thanh Nhàn, thiết kế hộp ECU điều khiển hệ thống lái trợ lực điện, 2008 10 Luận văn Thạc sĩ Trần Văn Lợi, nghiên cứu thiết kế mơ hình hệ thống lái trợ lực điện, 2010 11 Lê Đắc Đại - Hồ Trường Thạnh, Ứng dụng LabVIEW giao tiếp PC hệ thống điều khiển động cơ, 2009 12 Phần mềm chuyên ngành điện – điện tử tơ Mitchell OnDemand5, 2011 TIẾNG NƢỚC NGỒI 13 JEFFREY Travis and JIM Kring, LabVIEW For Everyone Graphical Grogrammimg Made Easy and Fun, Third Edition, Prentice Hall, Tháng 7/2006 HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 133 MSHV: 010085246011 Luận văn cao học GVHD:PGS-TS Đỗ Văn Dũng 14 Development of a Steering Angle and Torque Sensor of Contact-type by Akira Noguchi, Kosuke Yamawaki, Toshiro Yamamoto and Tomoaki Toratani 15 Toyota service training 16 Steering system - electronic power steering _1996 Toyota Supra 17 Labview.Hocdelam.org 18 Vagam.dieukhien.net 19 http://www.patsnap.com/patents/view/EP1433689A3.html, Electric power steering device and control method utilized for controlling said electric power steering device HVTH: Trịnh Thái Luân Trang 134 MSHV: 010085246011 ... trợ lực điện – điện tử với motor trợ lực bố trí trục lái. 41 Hình 2.14: Hệ thống lái trợ lực điện – điện tử với motor trợ lực bố trí cấu lái thiết rời 41 Hình 2.15: Hệ thống lái trợ. .. 28 2.1 Tổng quan hệ thống lái trợ lực 28 2.1.1 Công dụng hệ thống lái trợ lực: 28 2.1.2 Phân loại hệ thống lái trợ lực: 28 2.2 Hệ thống lái có trợ lực thủy lực ... Hệ thống lái trợ lực điện HPS (Hydraulic Power Steering) : Hệ thống lái trợ lực thủy lực EHPS (Electronic Hydraulic Power Steering) : Hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện HTL: Hệ thống lái