Nghiên cứu hệ thống phanh tự động trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S NGUYỄN ĐỖ MINH TRIẾT Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Văn Búp 1811250047 18 DOTA5 Nguyễn Hữu Nghĩa 1811250467 18 DOTA5 Nguyễn Long Nhật 1811250490 18 DOTA5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 / 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH HÌNH ẢNH ix DANH SÁCH BẢNG xi LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Tầm quan trọng đề tài .2 1.1.3 Ý nghĩa đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu .3 1.3 Các kết hướng tới đề tài 1.4 Nhiệm vụ đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp .5 Chương 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .6 2.1 Thực trạng vấn đề 2.2 Tình hình nghiên cứu .7 v 2.3 Phương pháp giải 2.4 Đề xuất hướng phát triển đề tài Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH 3.1 Tính tốn thuật toán cho đề tài 3.2 Tính tốn lực phanh momen cực đại tác dụng lên cấu phanh 12 3.3 Tính tốn hệ thống dẫn động phanh 14 3.4 Lực để người lái tác dụng lên bàn đạp phanh .15 3.5 Xác định kích thước má phanh 16 3.6 Xác định thông số động điện 16 3.7 Mô vị trí lắp đặt mơ hình 19 3.8 Đề xuất phương án lắp ráp xe 20 3.9 Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển .24 3.10 Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh .26 Chương 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH 28 4.1 Lựa chọn thiết bị khí 28 4.2 Lựa chọn linh kiện điện tử 32 4.2.1 Bộ điều tốc 32 4.2.2 Mạch điều khiển động DC L298 33 4.2.3 Arduino Uno R3 34 4.2.4 Mạch nguồn ổn áp LM2596HV 37 4.2.5 Cảm biến siêu âm chống nước SR04 Waterproof Ultrasonic Sensor 38 4.2.6 Màn hình LED LCD1602 xanh .39 4.3 Xây dựng mơ hình 40 4.3.1 Thi công phần khung mô hình .40 vi 4.3.2 Thi công lắp ráp cụm lái bánh xe vào mơ hình .41 4.3.3 Thi cơng lắp cụm phanh đĩa dây dầu cho mô hình .44 4.3.4 Thi cơng mạch điện mơ hình 46 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 49 5.1 Ưu nhược điểm hệ thống 49 5.1.1 Ưu điểm 49 5.1.2 Nhược điểm 49 5.2 Hướng phát triển đề tài 49 5.3 Kết luận 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC PHẦN MỀM .52 PHỤ LỤC BẢN VẼ 56 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT DIỄN GIẢI AEB Auto Emergency Braking BA Brake Assist IIHS Insurance Institute for Highway Safety ACC Adaptive Cruise Control ECU Electronic Control Unit ABS Anti – Lock Brake System IC Integrated Circuit CPU Central Processing Unit LED Light Emitting Diode viii DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 3.1: Bảng liệt kê tốc độ xe quãng đường phanh Hình 3.2: Bản vẽ lắp ráp chi tiết mơ hình nhìn từ phía trước .19 Hình 3.3: Bản vẽ lắp ráp chi tiết mơ hình nhìn từ phía sau 19 Hình 3.4: Bản vẽ lắp ráp chi tiết mơ hình nhìn từ phía 20 Hình 3.5: Khung xe .21 Hình 3.6: Phương án sử dụng xy lanh phanh phanh ABS 22 Hình 3.7: Hai xy lanh phanh bắt song song với 23 Hình 3.8: Kết nối bàn đạp phanh xy lanh phanh .23 Hình 3.9: Xy lanh điện 24 Hình 3.10: Lưu đồ thuật tốn có chướng ngại vật từ 2,5 tới 3,5 mét .25 Hình 3.11: Lưu đồ thuật tốn có chướng ngại vật từ 2,5 mét 26 Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện mơ hình 26 Hình 4.1: Bộ điều tốc 32 Hình 4.2: Mạch điều khiển động DC L298 33 Hình 4.3: Arduino Uno R3 34 Hình 4.4: Sơ đồ chân Arduino Uno R3 35 Hình 4.5: Mạch nguồn ổn áp LM2596HV 37 Hình 4.6: Cảm biến siêu âm chống nước SR04 38 Hình 4.7: Màn hình LED LCD1602 xanh 39 Hình 4.8: Khung mơ hình sau hàn xong 41 Hình 4.9: Khung mơ hình sau chỉnh sửa kết cấu khoan lỗ lắp ổ đỡ trục láp 42 ix Hình 4.10: Khung mơ hình sau lắp trục láp bánh xe 43 Hình 4.11: Khung mơ hình sau hàn trục lái 43 Hình 4.12: Mơ hình sau hồn thành lắp tay lái hàn giá đỡ cảm biến siêu âm 44 Hình 4.13: Thanh sắt cố định phanh .44 Hình 4.14: Cụm phanh đĩa cố định vào mơ hình 45 Hình 4.15: Mơ hình sau lắp bàn đạp dây dầu xy lanh phanh 46 Hình 4.16: Lắp ráp mạch điện điều khiển mô tơ .46 Hình 4.17: Chạy thử mạch .47 Hình 4.18: Cố định mạch điện mơ hình 47 x DANH SÁCH BẢNG Bảng 4.1: Lựa chọn thiết bị 32 Bảng 4.2: Các ký tự mạch .40 xi LỜI MỞ ĐẦU Ơ tơ phương tiện vận tải quan trọng hệ thống giao thơng đường Có thể nói mạng lưới giao thông vận tải mạch máu quốc gia, quốc gia muốn phát triển thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành ô tô ngày phát triển Khởi đầu từ ô tô thô sơ, ngành công nghiệp ô tơ có phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng yêu cầu người Những ô tô ngày trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi để theo kịp với xu thời đại Song song với việc phát triển ngành tơ vấn đề bảo đảm an tồn cho người xe trở nên cần thiết Do tơ xuất nhiều hệ thống bảo đảm an toàn như: dây đai an tồn, túi khí, hệ thống phanh…trong hệ thống phanh đóng vai trị quan trọng Cho nên thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu cao, an toàn tốc độ tốc độ cao, để nâng cao suất vận chuyển người hàng hoá điều cần thiết Nhóm chúng em chọn đề tài “ Nghiên cứu hệ thống phanh tự động ô tô” để làm đồ án tốt nghiệp Sau thời gian nghiên cứu thiết kế hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy Nguyễn Đỗ Minh Triết giúp nhóm chúng em hồn thành đồ án Mặc dù khơng tránh khỏi thiếu sót nhóm chúng em mong thầy giúp nhóm chúng em tìm thiếu sót để đồ án nhóm chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đỗ Minh Triết toàn thể thầy mơn giúp nhóm em hồn thành đồ án tốt nghiệp Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Đặt vấn đề Nền công nghiệp ô tơ nói phát triển thị trường Chính lợi nhuận mang lại mà nhiều nước giới chọn ngành ô tô để làm kinh tế cho Quốc gia họ kể đến Nhật, Mỹ, Hàn Quốc, …Trải qua nhiều thăng trầm ngày công nghiệp ô tô phát triển vượt bậc với cải tiến đổi với phát triển khoa học kỹ thuật, đem lại cảm giác thoải mái, tiện ích tối ưu cho người sử dụng Bên cạnh cảm giác thoải mái trải nghiệm u cầu tơ cịn phải đảm bảo an tồn, cảm giác thích thú tiện ích mà tơ đem lại Để đảm bảo yêu cầu hệ thống phanh tự động khẩn cấp đóng vai trị quan trọng tơ Nhóm em làm đề tài để giúp người riêng nhóm em hiểu thêm kết cấu, tầm quan trọng cách thức hoạt động hệ thống phanh tự động ô tô 1.1.2 Tầm quan trọng đề tài Nước Quy định hệ thống phanh khẩn cấp (Auto Emergency Braking - AEB) có hiệu lực Nhật Bản từ năm 2020, sau trở thành bắt buộc tất xe ô tô xe thương mại hạng nhẹ từ năm 2022 (bao gồm EU) Đối với Mỹ, phủ nước có thỏa thuận với 20 nhà sản xuất ô tô tất phương tiện nên sẵn sàng trang bị hệ thống AEB từ tháng năm 2022 Tuy nhiên, yêu cầu không bắt buộc Mặc dù vậy, số 20 hãng xe Tesla, Mercedes-Benz, Toyota Volvo, triển khai hệ thống phanh theo tiêu chuẩn nửa mẫu xe Theo thống kê, 28% số mẫu xe năm 2019 Mỹ có tính phanh khẩn cấp tự động theo chuẩn 36% tùy chọn bổ sung PHỤ LỤC PHẦN MỀM const int trig = 11; // chân trig HC-SR04 const int echo = 12; // chân echo HC-SR04 int PWM = 0; int motor = 6; float khoangcach = 0; float gioihan = 1.5; //Cài đặt khoảng cách cần phanh nhỏ khoảng cách hệ thống kích hoạt phanh #include #include int i=0; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); #define IN1 #define IN2 void setup() { // put your setup code here, to run once: lcd.begin(); // Print a message to the LCD lcd.backlight(); Serial.begin(115200); pinMode(trig, OUTPUT); // chân trig phát tín hiệu pinMode(echo, INPUT); // chân echo nhận tín hiệu pinMode(13, OUTPUT); pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); digitalWrite(13, HIGH); delay(100); keo(); 52 delay(5000); day(); delay(5000); keo(); delay(1000); Serial.println("BAT DAU"); dung(); delay(100); } void day(){ digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2,LOW); Serial.println("DAY"); } void keo(){ digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2,HIGH); Serial.println("KEO"); } void dung(){ digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2,LOW); Serial.println("DUNG"); } void loop() { /* Phát xung từ chân trig */ digitalWrite(trig, 0); // tắt chân trig delayMicroseconds(2); digitalWrite(trig, 1); // phát xung từ chân trig 53 delayMicroseconds(5); // xung có độ dài microSeconds digitalWrite(trig, 0); // tắt chân trig /* Tính tốn thời gian */ // Đo độ rộng xung HIGH chân echo long duration = pulseIn(echo, HIGH); // Tính khoảng cách đến vật khoangcach = duration / 2.0 / 29.41 / 100.0; Serial.print(khoangcach); Serial.println(" m"); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("L: m"); lcd.setCursor(3, 0); lcd.print(khoangcach); if (khoangcach >= && khoangcach = && khoangcach > gioihan) { dung(); i=0; digitalWrite(13, LOW); 54 } delay(10); } 55 PHỤ LỤC BẢN VẼ 56 44 57 59 33 27 39 26 25 36 104 30 82 10 10 16 20 74 20 26 GV Hướng dẫn Người vẽ 52 16 30 Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Văn Búp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÀNG TRƯỚC PHẢI SL: TL: 1:5 Tờ số:1 Số tờ:10 31 16 21 55 19 124 70 58 27 24 10 26 20 16 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Văn Búp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÀNG TRƯỚC TRÁI SL: TL: 1:3 Tờ số: Số tờ:10 19 R5 240 10 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Hữu Nghĩa TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẦN ĐẨY PHANH SL: TL: 1:2 Tờ số: Số tờ:10 155 400 206 266 120 60 20 160 1395 255 278 520 487 11 215 x6 490 13 R11 x4 R17 40 166 GV Hướng dẫn Người vẽ 40 10 600 Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Văn Búp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHUNG XE SL: TL:1:10 Tờ số:4 Số tờ:10 R75 187 139 101 122 128 11 150 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Hữu Nghĩa TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIÁ ĐỠ MÔ TƠ SL: TL: 1:3 Tờ số: Số tờ:10 R1 35 26 31 20 31 39 19 20 97 492 THƯỚC LÁI 20 595 TRỤC LÁI 37 41 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Hữu Nghĩa TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THƯỚC LÁI, TRỤC LÁI SL: TL: 1:3 Tờ số: Số tờ:10 20 30 27 10 30 110 110 27 58 112 135 80 58 30 31 26 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Long Nhật TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRỤC PHẢI SL: TL: 1:5 Tờ số: Số tờ:10 112 27 30 58 110 58 81 20 120 30 58 110 120 11 81 30 30 27 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Long Nhật TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRỤC TRÁI SL: TL: 1:5 Tờ số: Số tờ:10 530 600 230 540 30 600 360 GV Hướng dẫn Người vẽ Th.S Nguyễn Đỗ Minh Triết Nguyễn Văn Búp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GHẾ NGỒI SL: TL 1:10 Tờ số: Số tờ: 10 ... thơng nói chung 2.2 Tình hình nghiên cứu Về hệ thống phanh ô tô có nhiều đề tài nghiên cứu hệ thống phanh tự động đề tài chọn để nghiên cứu Những hệ thống phanh có nghiên cứu kể như: Tác giả Đặng... đáng tiếc xảy 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: ? ?Hệ thống phanh tự động xe tơ xây dựng mơ hình.” - Nghiên cứu hệ thống phanh tự động xe ô tô - Đo đạt thông số kỹ thuật để hoàn thành... phanh tự động 3.9 Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển Khi công tắc hệ thống phanh tự động không kích hoạt: Xe hoạt động bình thường hệ thống phanh tự động khơng kích hoạt Người lái tự đạp phanh