Thiết kế chế tạo mô hình tập lái xe 3d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH TẬP LÁI XE 3D Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ TƠ Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lưu Anh Kiệt 1711250877 17DOTB1 Trần Anh Tuấn 1711251147 17DOTB1 Nguyễn Hồng Trọng Nghĩa 1711250903 17DOTB1 TP Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 09 năm 2021 i i i i LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm Nhóm xin cam đoan đề tài: “Thiết kế chế tạo mơ hình tập lái xe 3D” cơng trình nghiên cứu độc lập hướng dẫn giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU Ngồi khơng có chép người khác Đề tài, nội dung báo cáo thực tập sản phẩm mà nhóm em nỗ lực nghiên cứu trình học tập trường tham gia thực tập Công Ty TNHH Ơ Tơ Thành Hưng Các số liệu, kết trình bày báo cáo hồn tồn trung thực, nhóm em xin chịu hồn tồn trách nhiệm, kỷ luật môn nhà trường đề có vấn đề xảy TP Hồ Chí Minh, Ngày 20 Tháng 06 Năm 2021 (Sinh viên ký tên ghi rõ họ tên) Trần Anh Tuấn Lưu Anh Kiệt Nguyễn Hoàng Trọng Nghĩa i LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập, hồn thành đồ án này, nhóm em nhận nhiều hướng dẫn tận tình q báu thầy cơ, anh chị bạn Với lịng biết ơn sâu sắc nhóm em xin bày tỏ lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu nhà trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Viện Kỹ Thuật HUTECH tạo điều kiện để em hồn thành tốt đồ án Nhóm em xin cảm ơn thầy NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy hội động chấm thi có góp ý để nhóm em hồn thiện luận văn cách tốt Cảm ơn anh chị khóa bạn giúp đỡ nhóm em nhiều trình tìm tài liệu để hồn thành đồ án Xin cảm ơn Cơng Ty TNHH Ơ Tơ Thành Hưng nơi nhóm em thực tập giúp nhóm em có kiến thức thực tế vơ bổ ích giúp đồ án trở nên hoàn thiện Xin cảm ơn bố mẹ, anh chị bên động viên giúp đỡ việc học tập để ngày hôm hoàn thành đồ án quan trọng đời sinh viên ii MỤC LỤC Phiếu đăng ký tên đề tài ĐATN Phiếu giao nhiệm vụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh sách chữ viết tắt vii Danh sách hình xi Danh sách bảng xv Lời mở đầu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH LÁI XE, PHẦN MỀM MƠ PHỎNG 1.1 Tổng quan mơ mơ hình mơ 1.1.1 Tổng quan mô 1.1.2 Tổng quan mơ hình mơ 1.2 Tổng quan mơ hình lái xe giới 13 1.3 Tổng quan mơ hình lái xe nước 14 1.4 Nghiên cứu, chọn phần mềm mô lái xe 15 1.4.1 Lựa chọn phần mềm mô 16 1.4.2 Chọn mơ hình mơ u cầu mơ hình mơ 18 1.4.3 Mục đích nội dung nghiên cứu 19 1.5 Kết luận Chương 20 iii CHƯƠNG TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP 21 2.1 Vấn để giải quyết: 21 2.2 Đổi mới, nâng cao đào tạo giảng dạy lái xe 23 2.3 Kết luận Chương 24 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 25 3.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống lái 25 3.1.1 Tổng quan hệ thống lái ô tô: 25 3.1.2 Nhiệm vụ yêu cầu hoạt động hệ thống lái ô tô: 26 3.2 Động lực học quay vịng tơ: 26 3.2.1 Động học lái kiểu bàn xoay: 26 3.2.2 Động học lái Ackerman: 27 3.2.3 Nguyên tắc Ackerman cấu động học hình thang lái: 28 3.3 Cấu tạo chi tiết hệ thống lái ô tô: 30 3.4 Nhiệm vụ cấu tạo dẫn động lái hệ thống lái xe ô tô: 30 3.5 Nhiệm vụ cấu tạo cấu hệ thống lái ô tô: 31 3.6 Nhiệm vụ cấu tạo trợ lực lái hệ thống lái xe ô tô: 32 3.7 Những cải tiến hệ thống lái ô tô: 33 3.7.1 Những nhược điểm hệ thống trợ lực lái khí: 33 3.8 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực: 33 3.9 Hệ thống lái trợ lực điện EPS ô tô: 36 3.10 Tìm hiểu thành phần điều khiển 37 3.10.1 Tay lái Momo 38 3.10.2 Bộ nút nhấn 39 3.10.3 Mạch điều khiển Arduino Leonardo 39 iv 3.10.4 Mạch driver điều khiển động BTS7960 49 3.10.5 Biến trở WH148 B10K 52 3.10.6 Bộ biến đổi nguồn AC – DC 55 3.10.7 Động điện chiều DC 55 3.10.8 Động Encoder 334 58 3.11 Kết luận Chương 62 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH LÁI XE 63 4.1 Tính tốn, thiết kế khí mơ hình lái xe 63 4.2 Quy trình thiết kế vẽ 3D 67 4.3 Sơ đồ mạch điện 75 4.4 Tính ứng suất mơ hình 76 4.5 Xây dựng điều khiển mơ hình lái xe 82 4.5.1 Ghép nối mạch điều khiển phần mềm mô 82 4.5.2 Ghép nối mơ hình lái xe với điều khiển 85 4.5.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển mơ hình lái xe mơ 3D 92 4.6 Kết luận Chương 94 CHƯƠNG THỰC THI VÀ ĐÁNH GIÁ 96 5.1 Thực thi, chế tạo mơ hình lái xe 96 5.1.1 Lên vẽ thiết kế 96 5.1.2 Mua vật dụng cần thiết: 100 5.1.3 Đo kích thước, cắt hàn khung mơ hình 100 5.1.4 Mài sơn khung sườn mơ hình 102 5.1.5 Lắp đặt Encoder liên kết với mạch vô lăng 104 5.1.6 Kết nối phần điều khiển mơ hình với phần mềm mô 105 v - Xuất Arduino Leonardo Hình 11 Giao diện khung XLoader  Bước 3: Cài đặt giao diện hình 11 Click chuột phải vào file Xloader giải nén - Chọn Run as administrator - Chọn Yes (để cấp quyền admin cho ứng dụng) - Xuất khung nhỏ Xloader - Chọn phần hex file - Click vào chọn phần mềm FFBWheelLeonardo.hex - Chọn phần Device - Chọn Leonardo 32U4 - Chọn phần COM port - Chọn COM 107  Hướng dẫn setting nút bấm vô lăng máy tính  Bước 1: Cách mở giao diện hình 12 - Click vào Start Hình 12 Giao diện Devices and Printers - Chọn Control Panel - Chọn mục Hardware and Sound - Chọn Click View devices and printers - Click chuột phải vào Arduino Leonardo - Chọn Game controllers settings 108 Hình 13 Giao diện Game Controllers  Bước 2: Cách mở giao diện Game Controllers - Xuất khung Game Controllers - Chọn PC/PS3/Android Hình 14 Giao diện PC/PS3/Android - Bước mở giao diện hình 14 - Xuất khung PC/PS3/Android - Chọn setting - Ta bắt đầu setting nút vô lăng tùy sở thích 109  Hướng dẫn kết nối vơ lăng vào máy tính  Bước 1: - Ta tải ứng dụng TVN Volants - Tiến hành giải nén file - Ta cài đặt phần mềm vào máy tính Hình 15 Giao diện TVN Volants/ XY Axis  Bước 2: Các bước cài đặt phần TVN Volants/ XY Axis hình 15 - Mở ứng dụng TVN Volants vừa cài đặt - Xuất khung TVN Volants - Chọn XY Axis - Ta để vơ lăng vị trí cân - Click vào center dòng X Axis (để chỉnh cân cho vô lăng) 110  Hình 5.16 bước cài đặt phần Axis Hướng dẫn kết nối chân ga, chân phanh, chân côn vào máy tính  Bước 1: Mở ứng dụng TVN Volants - Xuất khung TVN Volants - Chọn XY Axis Hình 16 Giao diện TVN Volants/ Axis  Bước 2: - Dòng Y Axis mức độ đạp chân ga (dùng set min/set max để chỉnh mức độ đạp chân ga)  Bước 3: - Chọn Axis - Dòng Z Axis chân phanh (dùng set min/set max để chỉnh độ đạp chân phanh) - Dịng Rx Axis chân (dùng set min/set max để chỉnh độ đạp chân phanh) 111  Hướng dẫn kết nối hộp số vào máy tính  Bước tiến vào giao diện cài đặt hộp số hình 5.18  Bước 1: Trên khung TVN Volants - Chọn Axis - Chọn Mix Hình 18 Giao diện TVN Volants/ Axis Hình 17 Giao diện TVN Volants/ Mix  Bước tiến vào giao diện cài đặt hộp số hình 17  Bước 2: xuất khung TVN Volants 112 - Chọn Shifter - Chọn Calibrate  Cài đặt giao diện hộp số hình 19  Bước 3: xuất khung TVN Volants - Gài số - Chọn X - Chọn Y Hình 19 Giao diện TVN Volants/ Calibrate  Bước 4: Gài số R - Chọn X max - Chọn Y max  Bước 5: Thả tay số - Chọn Done 113 5.2 Thử nghiệm mơ hình - Sau xây dựng xong mơ hình phần cứng kết nối với phần mềm mơ phỏng, nhóm tiến hành thử nghiệm mơ hình 5.2.1 Thử nghiệm mơ lái 3D xe với mơ hình mơ + phần mềm mơ EURO TRUCK SIMULATOR Hình 20 Xe mơ phần mềm - Hình 20 hình ảnh xe sử dụng phần mềm mô Đây xe con, số sàn nhóm chọn để mơ phần mềm với hộp số tiến lùi - Phần mềm mơ lại trạng thái, tình thường gặp lái xe như: chạy vào trạng thái thời tiết bình thường, chạy vào trời mưa, chạy vào trời tối, chạy khu vực nhiều xe, kẹt xe 114 5.2.2 Mô chạy vào trời tối - Chạy vào ban đêm Hình 21 Mơ ban đêm  Hình 21 hình ta mơ lái xe vào ban đêm phần mềm mô Euro Truck Simulator Các kết rút sau tập lái mô phỏng: - Biết cách sử dụng đèn vào ban đêm ô tô đèn pha, cos, sương mù, đèn báo nguy hiểm, đèn kích thước - Bổ sung kinh nghiệm lái xe vào ban đêm - Giúp quen với tầm nhìn lái xe ban đêm - Học cách xử lý tình bất ngờ với điều kiện thiếu sáng 115 5.2.3 Mô chạy vào thời tiết mưa - Chạy lúc mưa Hình 22 Mơ thời tiết mưa  Hình 22 hình ta mơ lái xe thời tiết mưa phần mềm mô Euro Truck Simulator Các kết rút sau tập lái mơ phỏng: - Luyện tập tầm nhìn bị hạn chế - Học cách kiểm soát xe để tránh trơn trượt - Học cách sử dụng cần gạt mưa cách hợp lý (các chế độ gạt mưa xe) - Giúp mô lại trạng thái chạy trời mưa nào, cần xử lý Khi trời mưa tầm nhìn bị hạn chế 116 5.2.4 Mơ trạng thái ngày và thời tiết bình thường - Chạy trạng thái bình thường Hình 23 Mơ lái xe trạng thái bình thường  Hình 23 hình ta mơ lái xe trạng thái bình thường phần mềm mô Euro Truck Simulator Các kết rút sau tập lái mô phỏng: - Luyện tập cảm giác đánh lái đường - Luyện tập xử lý tình bất ngờ - Luyện tập chân cơn, phanh ga tránh tình trạng đạp nhầm chân ga phanh - Giúp ích cho nhu cầu giải trí - Lúc tập chạy ta nên mô trạng thái trước tốt Vì lúc canh khoảng cách đường thuận lợi dễ tập so với trạng thái khác 117 5.3 Kết luận Chương - Trong chương nhóm trình bày vẽ khung 3D mơ hình mơ bước tiến hành hồn thiện mơ hình mơ lái xe 3D vật lý Chạy thử thành công phần mềm mô trạng thái mô thường gặp 118 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết đạt - Sau tháng thực đồ án, hướng dẫn tận tình thầy viện kỹ thuật đặc biệt thầy Nguyễn Phụ Thượng Lưu, với chủ động, tích cực thực nhóm, nhóm đồ án hoàn thành đồ án hạn với kết đạt sau: + Tiếp thu kiến thức phần mềm mô phỏng, thiết kế chi tiết mơ hình mơ + Bổ sung kỹ khí như: hàn, mài, cắt,… + Mơ hình khung vật lý + Mơ hoạt động khí Solidworks + Chạy phần mềm mô lái xe 3D 6.1.1 Nội dung cụ thể: + Nghiên cứu mơ hình mơ lái xe 3D, ứng dụng thực tế, tính thực tiễn mơ hình, tình hình phát triển mơ hình nước quốc tế + Gia công, chế tạo mơ hình lái xe mơ 3D + Kết nối phần cứng phần mềm mô + Xây dựng điều khiển, điều khiển mơ hình + Chạy thử nghiệm 119 6.1.2 Hạn chế: - Do mơ hình mơ lái xe 3D thực đồ án phiên thực lần nhóm nên cịn số khuyết điểm khí làm giảm linh hoạt mơ hình - Do hạn chế thời gian, trình độ sinh viên cịn hạn chế nên số phần đồ án thực chưa tốt - Chưa hồn thành phần tính tốn chọn động cho mơ hình - Do tình hình dịch Covid-19 diễn phức tạp nên nhóm gặp khó khăn việc mua linh kiện hồn thành mơ hình 6.2 Kiến nghị, hướng phát triển đề tài - Là sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp, đồ án tốt nghiệp mang lại cho kiến thức kinh nghiệm quý báu trình thực đồ án, có nhìn tổng qt, sâu sắc hơn, hiểu khó khăn trình làm thực tế Qua giúp chúng tơi ý thức tầm quan trọng tỉ mỉ, cẩn thận từ công việc nhỏ người làm kỹ thuật Qua đồ án, tơi kính mong viện kỹ thuật tạo điều kiện nhiều cho sinh viên chúng tơi có hội tiếp xúc, làm thực tế trình học tập trường để sinh viên sau trường có thêm kỹ kinh nghiệm thực tiễn để vận dụng vào công việc đời sống - Hướng phát triển đề tài là: + Cải tiến lại phần đánh lái nguội mơ hình + Thay đổi ngun vật liệu làm khung sườn giúp mơ hình gọn nhẹ tăng tính thẩm mỹ đảm bảo độ an toàn cứng cáp + Nâng cấp, sử dụng kính thực tế ảo để tăng cảm giác trải nghiệm cho người dùng 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Cường, Lê Kỳ Hồng Phân tích thiết kế mô Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội 1995 [2] Nguyễn Văn Cẩn Mô số điều khiển hệ học Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 2002 [3] GS.TS Hoàng Anh Đức Kỹ thuật lập trình mơ giới thực ứng dụng Nhà xuất Thống Kê 1997 [4] Muhammad Ali Mazidi, Janice Gillispie Mazidi, Rolin D.McKinlay The 8051 Microcontroller and Embedded Systems Using Assembly and C.Printed in the United States of America 2014 [5] Matsson, John E PH.D, P.E An Introduction to SOLIDWORKS Flow Simulation 2021 Matsson 2021 [6] Nguyễn Hữu Trọng Mô động học SolidWork 2007 Nhà xuất Hồng Đức 2007 [7] Trevennor, Alan Practical AVR Microcontrollers: Games, Gadgets, and Home Automation with the Microcontroller Used in the Arduino Published by Apress, 2012 121