Thiết kế mô hình hệ thống lái có trợ lực điện

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 CĨ TRỢ LỰC ĐIỆN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Cao Danh Phi 1711020484 17DOTC3 Nguyễn Đức Phương 1711251960 17DOTC3 Hồng Minh Đạt 1711251950 17DOTC3 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI CĨ TRỢ LỰC ĐIỆN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TÔ Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Cao Danh Phi 1711020484 17DOTC3 Nguyễn Đức Phương 1711251960 17DOTC3 Hoàng Minh Đạt 1711251950 17DOTC3 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: Chính quy (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm…3…): (1) Nguyễn Đức Phương Điện thoại: 0832030544 (2)Cao Danh Phi Điện thoại: 0972541644 (3)Hoàng Minh Đạt Điện thoại: 0342594480 Ngành MSSV: 1711251960 Lớp: 17DOTC3 Email: ducphuongot3@gmail.com MSSV: 1711020484 Lớp: 17DOTC3 Email: phicaodanh250499@gmail.com MSSV: 1711251950 Lớp: 17DOTC3 Email: devilovenhok@gmail.com : Công nghệ kĩ thuật ô tô Chuyên ngành : Công nghệ kĩ thuật ô tô Tên đề tài đăng ký : Thiết kế mơ hình hệ thống lái có trợ lực điện Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn TP HCM, ngày 08 tháng 04 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Nhanh Cao Danh Phi Nguyễn Đức Phương Hoàng Minh Đạt MÃ ĐỀ TÀI: 73 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Cao Danh Phi MSSV: 1711020484 Lớp: 17DOTC3 Điện thoại : 0972541644 Email: phicaodanh250499@gmail.com Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tơ Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống lái có trợ lực điện – Tính tốn thiết kế mơ hình Nhiệm vụ thực đề tài: -Tìm hiểu tổng quan đề tài; - Khảo sát lựa chọn phận, cụm chi tiết mô hình; - Lựa chọn phương án thiết kế mơ hình; - Tính tốn thiết kế giá đỡ mơ hình; - Xây dựng quy trình thi cơng, lắp ráp; - Xây dựng thực hành mơ hình; - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp TP HCM, ngày 17 tháng 05 năm 2021 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Nhanh Cao Danh Phi MÃ ĐỀ TÀI: 73 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Nguyễn Đức Phương MSSV: 1711251960 Lớp: 17DOTC3 Điện thoại : 0832030544 Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô Email: ducphuongot3@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống lái có trợ lực điện – Tính tốn thiết kế phần khí Nhiệm vụ thực đề tài: - Tìm hiểu tổng quan đề tài; - Tính tốn thiết kế phần khí hệ thống lái; - Khảo sát lựa chọn phận, cụm chi tiết hệ thống lái; - Thi công, lắp ráp thực nghiệm mô hình;;; - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp TP HCM, ngày 17 tháng 05 năm 2021 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Đức Phương Nguyễn Văn Nhanh MÃ ĐỀ TÀI: 73 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Hoàng Minh Đạt MSSV: 1711251950 Lớp: 17DOTC3 Điện thoại : 0342594480 Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô Email: devilovenhok@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống lái có trợ lực điện – Tính tốn thiết kế phần điện Nhiệm vụ thực đề tài: -Tìm hiểu tổng quan đề tài; - Tính tốn thiết kế phần điện hệ thống lái; - Thiết kế sơ đồ mạch điện điều khiển phần mềm; - Khảo sát linh kiện điện; - Thi công, lắp ráp thực nghiệm mơ hình; - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp TP HCM, ngày 17 tháng 05 năm 2021 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Hoàng Minh Đạt Nguyễn Văn Nhanh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Thiết kế mơ hình hệ thống lái có trợ lực điện” cơng trình nghiên cứu thân thành viên nhóm thực Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án hồn tồn trung thực, sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường đề Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 09 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) Cao Danh Phi Nguyễn Đức Phương Hoàng Minh Đạt i LỜI CẢM ƠN Chúng em sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô Viện Kỹ Thuật Hutech, Trường Đại học Công nghệ Tp.HCM suốt thời gian học tập trường chúng em dìu dắc hướng dẫn tận tình q thầy Lời em xin cảm ơn thầy cô trường nói chung thầy thuộc Viện Kỹ Thuật Hutech nói riêng Các thầy khơng ngại khó khăn thử thách, chung tay đắp, mài dũa chúng em trở thành người kỹ sư, người cơng dân có ích cho xã hội Và đến hôm nay, với đồ án tốt nghiệp đánh dấu cột mốc lớn bước đường trưởng thành chúng em, chúng em bước cánh cửa trường đại học để bước cánh cửa rộng lớn hơn, thử thách Đó cánh cửa đời ,công việc tương lai tới, thành công đường tới nhờ cơng lao dìu dắt thầy chúng em Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Tiến Sĩ Nguyễn Văn Nhanh, người thầy đáng quý, giàu lòng nhiệt huyết với sinh viên tận tình hướng dẫn, dạy chúng em suốt trình học tập trình thực đồ án tốt nghiệp, để nhóm chúng em hồn thiện đề tài cách hiệu nhanh chóng Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến nhà trường tạo điều kiện giúp đỡ sở vật chất, máy móc thiết bị đầy đủ suốt q trình chúng em học tập hồn thiện đồ án tốt nghiệp Trong trình thực đồ án làm báo cáo, khả chuyên môn cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để báo cáo em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC Phiếu đăng ký tên đề tài đồ án tốt nghiệp Phiếu giao nhiệm vụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt v Danh mục hình ảnh vi Danh mục bảng .viii Lời mở đầu ix Chương Giới thiệu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đề tài Chương Tổng quan giải pháp 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống trợ lực lái điện 2.1.1 Tín hiệu đầu vào đầu mơ tơ trợ lực lái điện 2.1.2 Tính mơ tơ trợ lực lái điện 2.1.3 Ưu điểm hệ thống lái có trợ lực điện 2.1.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện 2.2 Đặc điểm cấu tạo chung loại hệ thống lái có trợ lực điện 11 2.2.1 Vô lăng 11 2.2.2 Trục lái 11 2.2.3 Cơ cấu lái 15 2.2.4 Dẫn động lái 19 2.3 Vị trí lắp đặt chức phận 20 2.3.1 Vị trí lắp đặt phận 20 2.3.2 Chức phận 21 2.4 Hiểu thêm hệ thống trợ lực điện KIA 23 2.4.1 Cách bố trí sơ đồ hệ thống 23 2.4.2 Cấu tạo hoạt động phận 25 2.4.2.1 Hệ thống điện chiều 25 2.4.2.2 Cảm biến mô mem xoắn 27 2.4.2.3 ECU EPS 29 2.4.2.4 Đèn báo EPS 30 2.4.3 Chế độ dự phòng hệ thống 30 iii 2.4.4 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 31 Chương Phương pháp giải 35 3.1 Nghiên cứu tài liệu 35 3.2 Mô phần mềm 35 3.3 Thi cơng mơ hình thực nghiệm 35 Chương Quy trình thiết kế 36 4.1 Tính tốn thiết kế giá đỡ mơ hình 36 4.2 Mô 3D tồn mơ hình 38 4.3 Thiết kế mạch điện điều khiển 44 Chương Thi cơng mơ hình 46 5.1 Làm khung mơ hình 46 5.1.1 Chọn vật liệu thép 46 5.1.2 Thi cơng lắp ráp khung mơ hình 47 5.2 Chọn thiết bị làm mơ hình 49 5.2.1 Vô Lăng 49 5.2.2 Cột trợ lực lái điện 50 5.2.3 Hộp điều khiển 50 5.2.4 Trục lái 51 5.2.5 Thước lái 51 5.2.6 Linh kiện điện tử 51 5.2.6.1 Công tắc máy 51 5.2.6.2 Đồng hồ Von-Ampe 52 5.2.6.3 Cầu chì 52 5.2.6.4 Reley chân 53 5.2.6.5 Bóng đèn LED 53 5.3 Tiến hành lắp ráp mơ hình 54 5.4 Tiến hành thí nghiệm chạy thử mơ hình 60 Chương Đánh giá kết quả, kết luận 62 6.1 Đánh giá kết 62 6.2 Ý nghĩa 62 6.3 Kết luận 62 Phụ lục 64 Tài liệu tham khảo 65 iv 5.2.4 Trục lái  Chọn trực lái KIA MORNING cũ cịn sử dụng được, có chi phí thấp Hình 5.9: Trục lái KIA MORNING 5.2.5 Thước lái  Chọn thức lái HUYNDAI GETZ cũ sử dụng tốt có chi phí thấp Hình 5.10: Thước lái HUYNDAI GETZ 5.2.6 Linh kiện điện tử 5.2.6.1 Công tắc máy Cơng tắc có vị trí: OFF, ON, ST (khởi động động cơ) 51 Thông số kỹ thuật: Cấu tạo gồm chân: B, IG, ST Chân B: nguồn từ ac quy Chân IG: có nguồn cơng tắc máy vị trí ON ST Chân ST: có nguồn cơng tắc máy vị trí ST Hình 5.11: Công tắc máy 5.2.6.2 Đồng hồ Von-Ampe Thông số kỹ thuật: Model: DC0-100V10A Điên áp nguồn cho mạch: DC4-30V Điện áp đo: DC0-100V Dòng điện chiều đo: 10A Tốc độ làm mới: 300mS Chế độ hiển thị: LED kỹ thuật số (hiển thị điện áp dòng điện chiều Hình 5.12: Đồng hồ Von-Aape cần đo) Kích thước: 48x29x22 mm Ứng dụng: Đo điện áp dòng điện chiều DC0-100V/10A 5.2.6.3 Cầu chì 52 Thơng số kỹ thuật Model: cầu chì lưỡi Dịng điện chịu tối đa: 10A Ứng dụng: bảo vệ mạch điện không bị hư hỏng bị q dịng ngắn mạch Hình 5.13: Cầu chì 5.2.6.4 Reley chân Thơng số kỹ thuật: Điện áp 12V 10A Số chân: chân cặp tiếp điểm thường mở Cấu tạo gồm: cuộn hút cặp tiếp điểm Hình 5.14: Reley chân o Cuộn hút tạo lượng từ trường để hút tiếp điểm phía o Tiếp điểm: khơng có từ trường (khơng cấp điện cho cuộn dây) tiếp điểm không tiếp xúc với tiếp điểm có lượng từ trường tiếp điểm bị hút chuyển sang tiếp xúc với tiếp điểm 5.2.6.5 Bóng đèn LED 53 Thơng số kỹ thuật: Model: LED DC 12V A60N/3W Công suất: 3W Màu ánh sáng: Đỏ Tuổi thọ: 50.000 Kích thước (ØxH): 20x40 mm Hình 5.15: Bóng đèn LED 5.3 Tiến hành lắp ráp mơ hình  Bước 1: Đưa thiết bị phận vào vị trí khung vẽ thiết kế, sau lắp ráp phận lại với siết ốc cố định vị trí Hình 5.16: Lắp chặt phận vào khung 54  Bước 2: Gắn mặt mika vào khung Hình 5.17: Gắn mặt mika vào khung  Bước 3: Tiến hành lắp đặt khớp nối điện, đồng hồ điện tử, hộp điểu khiển EPS lên vị trí thiết kế mặt mika sau cắm zắc tương ứng  Để thuận tiện cho việc lắp ráp, dây đầu vào cụm chi tiết nối vào zắc cắm để kết nối với hộp điều khiển Hình 5.18: Hộp điều khiển kết nối 55 Nhìn vào hình ta thấy có cụm zắc lớn, từ trái sang phải gồm:  Zắc có dây đen trắng, dây màu trắng dây Memory Power (dây cấp nguồn thường trực) dây màu đen dây nối Mass  Zắc thứ có dây đen đỏ, zắc cắm dây mô tơ trợ lực lái điện Hình 5.19: Mơ tơ trợ lực lái dây kết nối với hộp điều khiển  Zắc thứ có dây sử dụng dây hàng ngang phía gồm: dây cam, nâu, vàng nhạt xanh nhạt chân kết nối cảm biến mô men xoắn chân VTS,T1,T2,GND hiển thị sơ đồ mạch điện (hình 4.15) Ký hiệu chân cảm biến mô men xoắn sơ đồ mạch điện (hình 4.15) 5678, mặt mica nối theo thứ tự 1234 Hình 5.20: Zắc cắm kết nối với cảm biến mô men xoắn 56  Cụm zắc thứ có ký hiệu M24, có dây vàng, đỏ, xanh dương đen Nhưng bỏ dây màu đen dây mass nối chung với mass cụm zắc số Dây màu cam (số1) dây nối với IG chìa khóa, dây đỏ (số 7) dây xanh dương (số 8) chân giao tiếp để đọc mã lỗi Trên mặt mica để chân số (dây đen) cho thẩm mĩ Hình 5.21: Cụm zắc M24 mặt mika  Cách mắc đồng hồ đo vôn ampe mạch điện: Mơ hình sử dụng đồng hồ đo vơn ampe để theo dõi điện áp toàn mạch cường độ dịng điện thay đổi đánh lái Hình 5.22: Đồng hồ đo V- A mặt mika 57 Hình 5.23: Các dây đồng hồ đo V- A Nhìn vào hình ta thấy có dây chia thành cụm:  Cụm thứ có chức đo hiệu điện toàn mạch, gồm dây nhỏ đen, đỏ, vàng Dây màu đen dây nối mass, dây đỏ vàng chập lại nối với dương nguồn  Cụm thứ dùng để đo cường độ dòng điện thay đổi mô tơ trợ lực lái, gồm dây to đen đỏ Dây đen to nối với mass, dây đỏ nối với chân mô tơ trợ lực Hình 5.24: Gắn thiết bị điện tử vào mặt mika 58  Bước 4: Hồn thiện mơ hình Hình 5.25: Mơ hình hồn thiện 59 5.4 Tiến hành thí nghiệm chạy thử mơ hình  Đầu tiên cấp điện nguồn 12V từ ắc quy qua mô hình  Khi khóa điện chưa bật (OFF) mơ hình khơng hoạt động, bóng đèn khơng sáng  Khi khóa điện bật (ON) mơ hình hoạt động, bóng đèn sáng Sẽ có điện 12V từ nguồn qua cầu chì 10A cấp cho hộp điều khiển EPS hộp trạng thái sẵn sàng hoạt động Khi ta đánh lái qua trái phải dựa theo lực cản vô lăng mà cảm biến mô men xoắn nhận biết truyền tín hiệu hộp EPS thơng qua chân T1 T2, đồng thời thơng qua tín hiệu hộp biết tài xế đánh lái sang trái hay sang phải hộp xuất lệnh điều khiển cho motor EPS xoay qua trái hay qua phải để hỗ trợ cho tài xế Hình 5.26: Thống số chạy thử mơ hình 60 Hình 5.27: Chạy thử mơ hình 61 Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Đánh giá kết Sau thời gian nghiên cứu đề tài chúng em hoàn thành tốt mục tiêu đề ra:  Nghiên cứu tỏng quan – khảo sát, phân tích số hệ thống lái trợ lực điện hãng xe  Thiết kế thi cơng hồn thiện mơ hình hệ thống trợ lực lái điện ô tô  Biết cách giải toán khoa học: ứng dụng phần mềm việc tính tốn, thiết kế mơ hệ thống máy tính từ đưa phương pháp thực đề tài xác  Kiểm tra chế độ hoạt động mơ hình đáp ứng đầy đủ chế độ hoạt động diễn bình thường  Hệ thống lái trợ lực điện thực nghiệm đạt kết khả quan  Mơ hình thiết kế dựa sơ đồ mạch điện hãng, ứng dụng thực tế việc giảng dạy học tập cao  Thiết kế mơ hình đơn giản dễ hiểu dễ thao tác  Ngoài để phù hợp cho việc vận chuyển, nhóm chúng em thay đổi từ thiết kế theo dạng khối sang thiết kế theo dạng lắp ráp Từ phận tháo rời ráp lại cách dễ dàng tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển 6.2 Ý nghĩa Thông qua mơ hình mà chúng em hồn thiện với tính thực tế cao, chúng em mong muốn mơ hình có trợ giúp thầy bạn sinh viên thuận lợi việc giảng dạy học tập sau này, số môn học liên quan đến tơ dùng mơ hình thực nghiệm quan sát “Nhậm môn công nghệ ô tô”, “tính tốn thiết kế tơ”, Đồng thời hỗ trợ làm mẫu cho sinh viên học môn thực hành 6.3 Kết luận 62 Mơ hình hoạt động theo yêu cầu thuật toán đề ra, đầy đủ chế độ chức hoạt động bình thường Mơ hình đáp ứng u cầu kỹ thuật, có tính sư phạm, tính thẩm mỹ, đáp ứng nhiều chức là: phục vụ thiết thực công tác giảng dạy Thông qua đồ án tốt nghiệp chúng em cố kiến thức than đồng thời học hỏi thêm nhiều kiến thức mới, giúp chúng em làm quen với áp lực công việc trách nhiệm thân q trình hồn thành đồ án chúng em sau trường gặp phải Do có hạn chế mặt thời gian kiến thức nên mơ hình chắn cần nghiên cứu, bổ sung phát triển thêm theo nhiều hướng khác Cuối nhóm em xin chân thành cảm ơn nhà trường tạo điều kiện cho nhóm em tiếp xúc nghiên cứu đề tài, đồng thời nhóm em chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Văn Nhanh tạo điều kiện thuận lợi hướng dẫn nhóm em suốt trình thực đồ án 63 PHỤ LỤC 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Giáo trình HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, TS Nguyễn Văn Nhanh, ThS Nguyễn Văn Bản NXB – Đại học Công nghệ Tp.HCM, 2017 [2].https://news.oto-hui.com/cau-tao-va-hoat-dong-cua-he-thong-lai-tro-lucdien-eps/ [3].https://vinfastauto.com/vn_vi/tim-hieu-ve-he-thong-lai-tro-luc-dien-eps [4].https://daivietsaigon.edu.vn/dao-tao/bai-viet/he-thong-tro-luc-lai-dien-eps4284.html [5].https://www.xecov.com/articles/tim-hieu-he-thong-lai-tro-luc-dien-eps [6].https://oto.edu.vn/tim-hieu-he-thong-lai-dien-tu-steer-by-wire/ 65