Thiết kế mô hình hệ thống lái phục vụ giảng dạy ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI PHỤC VỤ GIẢNG DẠY NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS HOÀNG ANH TUẤN Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Đình Tuấn Anh 1811140023 18DOTD1 Lê Huỳnh Đức 1811252312 18DOTD1 TP Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 08 năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT ĐỒ ÁN III ABSTRACT .IV MỤC LỤC V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH VIII DANH SÁCH CÁC BẢNG XI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kết đạt 1.6 Bố cục đồ án CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu hệ thống lái trợ lực điện xe toyota Vios 2.1.1 Cấu tạo trợ lực lái điện Toyota Vios 2.1.2 Phân tích thơng số hệ thống lái 2.2 Kết cấu hoạt động hệ thống 2.3 Các cảm biến hệ thống lái trợ lực điện 12 2.3.1 Cảm biến tốc độ đánh lái có loại 12 2.3.2 Cảm biến mơ men lái có loại 13 V 2.3.3 Cảm biến tốc độ ôtô 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 21 3.1 Thông số kỹ thuật cần thiết kế 21 3.2 Lựa chọn phương án thiết kế 21 3.3 Tính tốn giá đỡ mơ hình 23 3.4 Tính tốn, lựa chọn phận cấu thành mơ hình .24 3.5 Thi cơng lắp ráp mơ hình .30 3.6 Kiểm tra, thực nghiệm, đánh giá mơ hình 39 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 48 4.1 Kết luận 48 4.2 Hướng phát triển 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐATN: Đồ án tốt nghiệp VII DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cấu tạo trợ lực lái điện Toyota Vios Hình 2.2 Hộp điều khiển trợ lực lái Hình 2.3 Hình dạng sóng Hình 2.4 Hình dạng sóng Hình 2.5 Trợ lực lái điện với motor trợ lực trục lái 10 Hình 2.6 Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái 10 Hình 2.7 Sơ đồ trợ lực lái có hộp giảm tốc đặt trục lái 11 Hình 2.8 Cấu tạo tín hiệu cảm biến tốc độ đánh lái 12 Hình 2.9 Cảm biến tốc độ đánh lái (góc đánh lái) loại Hall .13 Hình 2.10 Sơ đồ đặc tính vị trí làm việc cảm biến mô men lái loại lõi thép trượt 14 Hình 2.11 Vị trí lắp, cấu trúc đặc tính cảm biến mô men lái loại lõi thép xoay 15 Hình 2.12 Cấu tạo cảm biến mơmen lái loại vành dây 15 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý xung cảm biến mơmen lái loại vành dây .16 Hình 2.14 Cảm biến loại công tắc lưỡi gà 17 Hình 2.15 Cảm biến loại từ điện 18 Hình 2.16 Cảm biến loại quang điện 18 Hình 2.17 Cảm biến tốc độ ơtơ loại MRE 19 Hình 3.1 Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện tham khảo 22 Hình 3.2 Thơng số kỹ thuật giá đỡ mơ hình tham khảo 22 Hình 3.3 Thơng số kỹ thuật giá đỡ mơ hình thiết kế 23 Hình 3.4 Vơ lăng Toyota Vios 24 VIII Hình 3.5 Thước lái Toyota Vios 25 Hình 3.6 Cụm trục lái motor Toyota Vios 25 Hình 3.7 Trục lái Toyota Vios 26 Hình 3.8 Hộp ECU Toyota Vios 27 Hình 3.9 Cầu chì 27 Hình 3.10 Khóa điện 28 Hình 3.11 Đồng hồ V-A 28 Hình 3.12 Tấm mica 29 Hình 3.13 Sắt lỗ chữ V 30 Hình 3.14 Lắp khung giá đỡ 30 Hình 3.15 Vệ sinh sơn lại chi tiết 31 Hình 3.16 Lắp cụm trục lái motor điện , bảng mica khung giá đỡ 31 Hình 3.17 Chạy đường dây điện cho mơ hình 32 Hình 3.18 Mạch điện cảm biến mô men xoắn motor 32 Hình 3.19 Dây điện cảm biến mơ men xoắn 33 Hình 3.20 Chân giắc cảm biến mô men xoắn sơ đồ mạch điện Toyota Vios 33 Hình 3.21 Chân giắc cảm biến mô men gắn vào hộp ECU 34 Hình 3.22 Dây điện motor điện 34 Hình 3.23 Chân giắc motor Toyota Vios 35 Hình 3.24 Dây nối cấp nguồn cho ECU mở khóa 35 Hình 3.25 Chân cấp nguồn cho ECU mở khóa sơ đồ mạch điện Toyota Vios 36 Hình 3.26 Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển Toyota vios hãng 36 Hình 3.27 Hồn thành q trình dây điện siết chặt ốc .37 IX Hình 3.28 Hồn thiện mặt trước mơ hình 38 Hình 3.29 Hồn thiện mặt sau mơ hình 38 Hình 3.30 Chuẩn bị trình test 39 Hình 3.31 Chân 5-6 vơ lăng thẳng lái 40 Hình 3.32 Chân 5-6 vơ lăng sang phải 40 Hình 3.33 Chân 5-6 vô lăng sang trái 41 Hình 3.34 Chân 5-7 41 Hình 3.35 Chân 5-8 vô lăng thẳng lái 42 Hình 3.36 Chân 5-8 vơ lăng sang phải 42 Hình 3.37 Chân 5-8 vơ lăng sang trái 43 Hình 3.38 Chân - vơ lăng thẳng lái .44 Hình 3.39 Chân - vơ lăng sang phải 44 Hình 3.40 Chân - vơ lăng sang trái .45 Hình 3.41 Chân - 45 Hình 3.42 Chân - vô lăng thẳng lái .46 Hình 3.43 Chân - vô lăng sang phải 47 Hình 3.44 Chân - vô lăng sang trái .47 X DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng đo thông số hộp điều khiển Bảng 2.2: Hướng dẫn cài đặt thiết bị đo dạng sóng Bảng 2.3: Hướng dẫn cài đặt thiết đo dạng sóng XI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày ô tô sử dụng tốc độ cao, vấn đề an toàn chuyển động ngày quan tâm nhiều Trong cấu tạo ô tô, hai hệ thống coi quan trọng đảm bảo an toàn chuyển động hệ thống lái hệ thống phanh Hệ thống lái có chức điều khiển hướng chuyển động tơ, đảm bảo tính ổn định chuyển động thẳng quay vòng bánh xe dẫn hướng tơ Trong q trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hướng lớn đến độ an toàn chuyển động quỹ đạo chuyển động ô tô, đặc biệt xe có tốc độ cao Do người ta khơng ngừng tiến hệ thống lái để nâng cao tính Vậy để đảm bảo yêu cầu cần tìm hiểu kỹ kết cấu hệ thống lái, nguyên lý hoạt động, cách điều chỉnh hệ thống lái trợ lực điện Nhằm nâng cao hiệu học tập nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện xe tơ cần thực tính tốn thiết kế hệ thống Chính vậy, nhóm em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình hệ thống lái phục vụ giảng dạy ngành Công nghệ kỹ thuật ô tơ” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nhóm thực đề tài nhằm để nghiên cứu, thiết kế tìm hiểu rõ hệ thống lái trợ lực điện tìm hiểu sơ số loại trợ lực khác trang bị ô tô Bên cạnh điều nhóm tập làm quen trao dồi học hỏi kinh nghiệm làm việc với tập thể từ việc quản lý phân công đến hỗ trợ giúp đỡ lẫn Đây không gian để sinh viên học tập, thoải mái sáng tạo học hỏi lẫn để hướng tới kết vượt qua “Đồ án tốt nghiệp” hiểu rõ nắm kiến thức hệ thống lái có trợ lực tơ góp phần phục vụ cho công việc sau giúp cho chúng em có thêm kinh nghiệm làm báo cáo, sử dụng số phần mềm,… từ kinh nghiệm quý giá góp phần để sau chúng em làm giảm bớt khó khăn cơng việc chặng đường dài tới 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu, khảo sát hệ thống lái tơ có trợ lực điện; - Lựa chọn phương án thiết kế điện; - Tính tốn thiết kế giá đỡ mơ hình; - Tính tốn thiết kế sơ đồ mạch điện; - Thi cơng lắp ráp mơ hình; - Viết báo cáo tốt nghiệp; - Thiết kế Powerpoint, Poster 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Thu thập đọc hiểu tài liệu liên quan sách, báo internet; - Tìm hiểu hệ thống lái trợ lực điện giáo trình trường.; - Nghiên cứu phần mềm AutoCad - Tính tốn thiết kế hệ thống lái trợ lực điện theo giáo trình số tài liệu khác - Dùng phần mềm AutoCad để vẽ giá đỡ mơ hình 1.5 Kết đạt - Hiểu cách thức hoạt động, mơ hình chế tạo làm việc mượt mà, hiệu quả, tính ổn định tốt, độ linh hoạt cao, giá thành rẻ - Cuốn báo cáo đồ án tốt nghiệp; - Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện; - Bản vẽ, sơ đồ mạch điện, cấu tạo mơ hình hệ thống lái trợ lực điện; - Poster, PowerPoint trình bày đồ án tốt nghiệp Nguyên lý làm việc mạch điện (Hình 3.26): - Khi mở khóa có dịng điện cung cấp nguồn điện cho ECU hoạt động; - Khi đánh lái cảm biến mơ men cảm nhận lực đánh lái nặng hay nhẹ truyền tín hiệu cho ECU Hộp ECU đồng thời nhận tín hiệu vận tốc động Sau cấp dòng phù hợp cho điều khiển motor trợ lực - Bước 5: Hồn thiện q trình dây điện siết ốc Hình 3.27 Hồn thành q trình dây điện siết chặt ốc (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) - Bước 6: Hồn thiện mơ hình chạy thử sản phẩm 37 Hình 3.28 Hồn thiện mặt trước mơ hình (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Hình 3.29 Hồn thiện mặt sau mơ hình (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 38 3.6 Kiểm tra, thực nghiệm, đánh giá mơ hình Hình 3.30 Chuẩn bị q trình test (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Bắt đầu trình test chi tiết hoạt động tốt khơng ? - Sử dụng máy đo HANTEK để kiểm tra trình làm việc hệ thống lái; - Tiến hành đo bốn chân cảm biến mô men gửi ECU; - Kết quả: Cảm biến mô men hoạt động bình thường a) Đo chân - - Thử nghiệm đo chân - hộp ECU máy đo HANTEK ta thấy ta để vơ lăng đứng thẳng dịng điện lúc thể Vmax=2.42V Vmin=2.41V + Khi ta xoay vô lăng qua bên phải dịng điện thay đổi lớn Vmax=5.9V, Vmin=5.82V; + Khi xoay vô lăng sang trái dòng điện lúc Vmax=5.67V, Vmin=5.59V; + Kết luận : Cảm biến mơ men hộp ECU có hoạt động tốt đánh lái 39 Hình 3.31 Chân 5-6 vô lăng thẳng lái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Hình 3.32 Chân 5-6 vơ lăng sang phải (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 40 Hình 3.33 Chân 5-6 vơ lăng sang trái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) b) Đo chân - Hình 3.34 Chân 5-7 (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) - Hai chân khơng thể dịng điện cần đo xoay vơ lăng c) Đo chân - 41 Hình 3.35 Chân 5-8 vô lăng thẳng lái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Hình 3.36 Chân 5-8 vô lăng sang phải (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 42 Hình 3.37 Chân 5-8 vơ lăng sang trái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) + Khi vơ văng đánh thẳng máy đo hiển thị Vmax=2.42V Vmin=2.41V; + Khi đánh vô lăng sang phải dịng điện thay đổi lúc Vmax=2.38V Vmin=2.36V; + Đánh vơ lăng sang trái dịng điện chênh lệch điện áp so với ta đánh thẳng Vmax=2.38V, Vmin=2.35V; + Chứng tỏ, ta thực ba trường hợp nêu dịng điện thay đổi motor điện hoạt động ta xoay vô lăng d) Đo chân -7: - Ở trạng thái vơ lăng thẳng máy chuẩn đốn nhận tín hiệu Vmax=5.71V Vmin=5.65V +Khi vô lăng xoay sang phải Vmax=5.79V, Vmin=5.71V; + Khi vô lăng xoay sang trái Vmax=5.65V, Vmin=5.57V; + Kết luận: Khi xoay vơ lăng dịng điện thay đổi chứng tỏ hệ thống hoạt động bình thường 43 Hình 3.38 Chân - vô lăng thẳng lái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Hình 3.39 Chân - vơ lăng sang phải (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 44 Hình 3.40 Chân - vơ lăng sang trái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) d) Đo chân - Hình 3.41 Chân - (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 45 - Hai chân giắc khơng thay đổi tín hiệu ta xoay vơ lăng sang trái phải mà giữ tín hiệu lúc vơ lăng thẳng Vmax=8.04V, Vmin=8.01V e) Đo chân - Hình 3.42 Chân - vơ lăng thẳng lái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) - Ở trạng thái vơ lăng thẳng máy đo nhận tín hiệu Vmax=2.41V, Vmin=2.39V + Khi xoay vô lăng sang phải dịng điện lúc giảm xuống so với lúc đứng thẳng Vmax=2.12V, Vmin=2.05V; + Khi xoay vô lăng sang trái dòng điện lại thay đổi Vmax=2.36V, Vmin=2.29V; + Kết luận : Khi xoay vơ lăng dịng điện thay đổi theo chiều hướng giảm so với trạng thái vô lăng thẳng Điều chứng tỏ hệ thống lái hoạt động bình thường ta vận hành 46 Hình 3.43 Chân - vơ lăng sang phải (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Hình 3.44 Chân - vô lăng sang trái (Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 47 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, tìm hướng thiết kế khả thi, lập kế hoạch tiến hành thiết kế, chế tạo, lắp ráp lên mô hình sử dụng vào thực tế đời sống Cuối đề tài “Thiết kế mơ hình hệ thống lái phục vụ giảng dạy ngành Công nghệ kỹ thuật ô tơ” hồn thành thời hạn giao a Cơ đề tài đạt kết sau: - Trình bày sở lý thuyết đề tài: Cơ sở lý thuyết đề tài trình bày đầy đủ, dễ hiểu: khái quát hệ thống trợ lực lái điện xe Toyota Vios, tổng quát nguyên lý, hoạt động hệ thống xe, có số liệu lý thuyết giá trị đo đạt thực tế - Thiết kế, chế tạo hệ thống trợ lực lái điện Toyota Vios: Hệ thống thiết kế chế tạo theo nguyên lý làm việc vừa tạo thoải mái cho việc kiểm nghiệm hoạt động trải nghiệm khác trước sau trợ lực Có đầy đủ phận, thành phần, chức hệ thống Trong trình tìm hiểu thực nắm nguyên lý, cách nối dây điện phận hệ thống b Thuận lợi khó khăn Trong q trình thực đề tài, nhóm làm đề tài gặp phải khó khăn thuận lợi sau: - Thuận lợi: Trong q trình thực tiểu luận, gặp nhiều khó khăn, nhờ hướng dẫn tận tình thầy PGS TS Hồng Anh, nhóm em hồn thành đồ án tốt nghiệp thời gian quy định Viện Kỹ thuật Đại học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trình học tập làm đồ án tốt nghiệp trường 48 - Khó khăn: Nhóm gặp khó khăn trình tìm kiếm tài liệu, tài liệu xe Toyota Vios thường lưu hành nội bộ, tìm tài liệu Tiếng Anh phải thời gian dịch sang Tiếng Việt Nhóm chưa có kỹ cắt hàn nên trình thực mơ hình phải vừa học hỏi vừa làm lần đầu làm nên cịn nhiều sai sót phải chỉnh sửa liên tục Khó khăn cuối kinh phí ảnh hưởng nhiều đến tiến độ thực đề tài, phải nhiều thời gian cho việc tìm cấu, phận cần thiết, phù hợp có giá thành hợp lý cho mơ hình 4.2 Hướng phát triển Có thể phát mơ hình làm thêm phần cảm biến tốc độ để kiểm nghiệm thực tế, tốc độ xe ảnh hưởng đến hệ thống trợ lực lái 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://choxe.net/blog/he-thong-tro-luc-lai-dien-va-nguyen-ly-hoat-dong/; [2] https://www.danhgiaxe.com/tong-quan-cac-he-thong-tro-luc-lai-hien-nay-9552; [3] https://www.dubizzle.com/blog/cars/electric-power-steering-system-workingbenefits [4] https://www.nxp.com/applications/automotive/powertrain-vehicledynamics/electric-power-steering-eps:ELECTRIC-POWER-STEERING [5] https://oto.edu.vn/cam-nang-he-thong-lai-tro-luc-dien-eps/; [6] https://www.oto-hui.com/diendan/threads/he-thong-lai-tro-luc-dien-eps.11044/ [7] https://www.otohui.com/diendan/?fbclid=IwAR2cyRBGBdTLx1qWADIKe9xzj KgG12mpMUflXxfGvzA12_l902D7zhADlFE; [8] Nguyễn Văn Nhanh, Lý thuyết ô tô, Đại học Công nghệ Tp.HCM, 2016; [9] Nguyễn Văn Nhanh, Nguyễn Văn Bản, Hệ thống điện – điện tử Ơ tơ, Đại học Công nghệ Tp.HCM, 2017; [10] Nguyễn Phụ Thượng Lưu, Cơng nghệ chẩn đốn sửa chửa & kiểm định tô, Đại học Công nghệ Tp.HCM, 2018; [11] http://onlybim.net/tin-tuc/tai-lieu-o-to/nguyen-ly-hoat-dong-cua-he-thong-laitro-luc-dien-eps.html; 50 HÌNH CHIẾU ĐỨNG HÌNH CHIẾU CẠNH Người vẽ Lê Huỳnh Đức 20/06 PGS.TS Hoàng Anh 27/08 Kiểm tra Tuấn GIÁ ĐỠ MƠ HÌNH Trường Đại học Cơng Nghệ TP HCM Thiết kế mơ hình hệ thống lái phục vụ giảng dạy ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Giá đỡ mơ hình 1:1 ... đề tài ? ?Thiết kế mơ hình hệ thống lái phục vụ giảng dạy ngành Công nghệ kỹ thuật ô tơ” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nhóm thực đề tài nhằm để nghiên cứu, thiết kế tìm hiểu rõ hệ thống lái trợ... tạo ô tô, hai hệ thống coi quan trọng đảm bảo an toàn chuyển động hệ thống lái hệ thống phanh Để đảm bảo tiện ích q trình lái, hầu hết ô tô trang bị thêm trợ lực lái 2.1 Giới thiệu hệ thống lái. .. độ ? ?tô 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 21 3.1 Thông số kỹ thuật cần thiết kế 21 3.2 Lựa chọn phương án thiết kế 21 3.3 Tính tốn giá đỡ mơ hình