Đang tải... (xem toàn văn)
Cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được đầu tư và phát triển. Để bắt kịp xu hướng người dùng, những hãng xe không những tạo ra những kiểu xe về thiết kế, hiện đại về tính năng, mà vấn đề về độ an toàn cho người sử dụng được đặt lên hàng đầu. Trên ô tô hệ thống lái là hệ thống rất quan trọng trong quá trình vận hành của ô tô. Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt là khi xe ở tốc độ cao. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng an toàn của nó. “Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trên xe đời mới’’ nhằm mục đích tạo ra tài liệu nghiên cứu chung về hệ thống lái nói chung và hệ thống lái được sử dụng trên các dòng xe hiện nay nói riêng. Ngoài ra còn tính toán và sử dụng phần mềm Matlab để xây dựng thuật toán tính toán về động học, động lực học hệ thống lái. Trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu về hệ thống lái từ những kiến thức được cung cấp ở trường, đọc thêm tài liệu chuyên ngành, tìm kiếm những thông tin trên internet và sự hỗ trợ, giúp đỡ và giải đáp nhiệt tình từ giảng viên hướng dẫn. Sau quá trình tập trung nghiên cứu, kết quả thu được là những kiến thức bổ sung cho chính bản thân về hệ thống lái và làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên, học sinh muốn tìm hiểu về hệ thống lái. Cuối cùng hoàn thành chương trình thuật toán matlab giúp đỡ nhanh chóng, chính xác cho việc tính toán và lựa chọn thông số phù hợp khi thiết kế và tính toán hệ thống lái
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE ĐỜI MỚI SVTH: HOÀNG VĂN CHIẾN MSSV: 17145093 SVTH: NGUYỄN ĐỒN VĨ KHANG MSSV: 17145152 Khóa: 2017 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: GVC ThS NGUYỄN VĂN TỒN Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE ĐỜI MỚI SVTH: HOÀNG VĂN CHIẾN MSSV: 17145093 SVTH: NGUYỄN ĐỒN VĨ KHANG MSSV: 17145152 Khóa: 2017 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: GVC ThS NGUYỄN VĂN TỒN Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện xe đời Họ tên sinh viên Họ tên SV1: Hoàng Văn Chiến MSSV: 17145093 ĐT: 0373821698 Họ tên SV2: Nguyễn Đoàn Vĩ Khang MSSV: 17145152 ĐT: 0399747203 I NỘI DUNG: Đặt vấn đề nghiên cứu Giới hạn đề tài Tổng quan hệ thống lái trợ lực điện xe đời So sánh với hệ thống lái khác Tính tốn xây dựng thuật tốn matlab Kết luận đề nghị Tài liệu tham khảo II TÀI LIỆU THAM KHẢO: III TRÌNH BÀY: 01 thuyết minh đồ án + file mềm Upload lên google drive khoa file thuyết minh đồ án (word, powerpoint, poster) IV THỜI GIAN THỰC HIỆN: a Ngày bắt đầu: 22 tháng năm 2021 b Ngày hoàn thành: tháng năm 2021 Trưởng môn GVC.TS Dương Tuấn Tùng Tp.HCM, ngày 22 tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn GVC.ThS Nguyễn Văn Tồn CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Hoàng Văn Chiến Nguyễn Đồn Vĩ Khang MSSV: 17145093 MSSV: 17145152 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện ô tô đời Họ tên Giáo viên hướng dẫn: GVC ThS Nguyễn Văn Toàn NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ………… (Bằng chữ: ………… …………………………………… ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Hoàng Văn Chiến MSSV: 17145093 Nguyễn Đồn Vĩ Khang MSSV: 17145152 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện ô tô đời Họ tên Giáo viên phản biện: TS Huỳnh Phước Sơn NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……… (Bằng chữ: ………………………………………………… ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2021 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh tạo cho em mơi trường học tập, vui chơi, rèn luyện, … tốt để dần hoàn thiện thân Nơi cung cấp cho chúng em kiến thức, tin tưởng, nhận thức sống để trang bị cho chúng em hành trang quý báu để tiếp tục bước đường tương lai sau Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Ths Nguyễn Văn Toàn tư vấn, hướng dẫn, cung cấp tài liệu, phương án, … để giúp chúng em vượt qua khó khăn để hồn thành đồ án tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE ĐỜI MỚI” Trong tháng qua, nhóm chúng em cố gắng hồn thành nhiệm vụ coi lớn quảng thời gian sinh viên Mặc dù chúng em dùng kiến thức học cố gắng sáng tạo không ngừng nghỉ để hoàn thành đồ án Nhưng với lượng kiến thức thời gian có phần hạn chế nên chúng em khơng thể tránh khỏi việc thiếu sót, mong nhận góp ý q thầy, để chúng em hồn thiện cách tốt Sau cùng, Chúng em xin kính chúc q thầy, Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh i TĨM TẮT Cùng với q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp ô tô nước ta ngày đầu tư phát triển Để bắt kịp xu hướng người dùng, hãng xe tạo kiểu xe thiết kế, đại tính năng, mà vấn đề độ an toàn cho người sử dụng đặt lên hàng đầu Trên ô tô hệ thống lái hệ thống quan trọng trình vận hành tơ Hệ thống có chức điều khiển hướng chuyển động ô tô, đảm bảo tính ổn định chuyển động thẳng quay vịng bánh xe dẫn hướng Trong q trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến an tồn chuyển động quỹ đạo chuyển động tô, đặc biệt xe tốc độ cao Do người ta khơng ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính an tồn “Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện xe đời mới’’ nhằm mục đích tạo tài liệu nghiên cứu chung hệ thống lái nói chung hệ thống lái sử dụng dòng xe nói riêng Ngồi cịn tính tốn sử dụng phần mềm Matlab để xây dựng thuật tốn tính toán động học, động lực học hệ thống lái Trong trình nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống lái từ kiến thức cung cấp trường, đọc thêm tài liệu chun ngành, tìm kiếm thơng tin internet hỗ trợ, giúp đỡ giải đáp nhiệt tình từ giảng viên hướng dẫn Sau trình tập trung nghiên cứu, kết thu kiến thức bổ sung cho thân hệ thống lái làm tài liệu tham khảo cho bạn sinh viên, học sinh muốn tìm hiểu hệ thống lái Cuối hồn thành chương trình thuật tốn matlab giúp đỡ nhanh chóng, xác cho việc tính tốn lựa chọn thơng số phù hợp thiết kế tính tốn hệ thống lái ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG .vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ .viii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài CHƯƠNG LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2.1.1 Công dụng 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Yêu cầu 2.2 Các phận hệ thống lái 2.2.1 Hệ thống lái khơng có trợ lực 2.2.2 Ưu điểm hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực thủy lực 2.2.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 2.2.4 Hệ thống trợ lực điện tử 2.3 Các góc đặt bánh xe 10 2.3.1 Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber) 12 2.3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng chế độ lệch dọc (Caster khoảng Caster) 13 2.3.3 Góc nghiêng ngang trục đứng 14 2.3.4 Góc toe 15 2.3.5 Bán kính quay vịng 16 iii 2.4 Quan hệ động học bánh xe dẫn hướng 17 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN Ô TÔ (EPS) 19 3.1 Giới thiệu hệ thống trợ lực điện 19 3.2 Các phận trợ lực điện 19 3.2.1 Mô tơ trợ lực 19 3.2.2 Bộ điều khiển ECU 20 3.3 Phân loại hệ thống trợ lực điện EPS 22 3.2.1 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 22 3.2.2 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 25 3.3 Các cảm biến hệ thống trợ lực điện 27 3.3.1 Cảm biến mô men 28 3.3.2 Cảm biến tốc độ đánh lái 32 3.3.3 Cảm biến tốc độ ô tô 33 CHƯƠNG HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 40 4.1 Giới thiệu dòng xe Toyoyta corolla altis 2018 40 4.2 Hệ thống lái trợ lực điện xe Toyota Altis 2018 41 4.2.1 Các thông số xe Toyota Corolla Altis 2018 42 4.2.2 Các thông số hệ thống lái 42 4.2.3 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện Toyota Corolla Altis 2018 43 4.2.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện xe Toyota Corolla Altis 2018 51 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN VÀ XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TRÊN PHẦN MỀM MATLAB 54 5.1 Giới thiệu phần mềm matlab 54 5.2 Tính tốn động học hệ thống lái 57 5.2.1 Tính động học dẫn động lái trường hợp xe thẳng 57 5.2.2 Tính động học dẫn động lái trường hợp xe quay vòng 58 5.2.3 Xây dựng đường cong đặc tính lái hình thang lái lý tưởng 60 5.2.4 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái tính tốn 60 5.2.5 Xây dựng thuật tốn tính tốn động học 62 iv 5.3 Tính tốn động lực học hệ thống lái 64 5.3.1 Các lực tác dụng lên vô lăng 64 5.2.2 Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái Pvlmax 67 5.3.3 Xây dựng thuật tốn tính tốn động lực học matlab 68 5.4 Tính tốn truyền cấu lái 69 5.4.1 Chiều dài 69 5.4.2 Xác định kích thước thông số 70 5.4.3 Bán kính quay vịng lăn bánh 72 5.4.4 Xác định thông số bánh 72 5.4.5 Xây dựng thuật tốn tính tốn truyền bánh 74 5.5 Kiểm nghiệm bền 78 5.5.1 Tính bền cấu lái bánh 78 5.5.2 Tính bền dẫn động lái 84 5.6 Tính tốn trợ lực điện 85 5.6.1 Lực lái tác dụng có trợ lực 85 5.6.2 Xây dựng đặc tính cường hóa lái 86 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 6.1 Kết luận 90 6.2 Kiến nghị 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 v Hình 15: Kết hiển thị thông số bánh 77 Hình 16: Kết hiển thị thông số bánh 5.5 Kiểm nghiệm bền 5.5.1 Tính bền cấu lái bánh Đối với loại truyền động trục - phải đảm bảo cho có độ bền cao * Xác định lực tác dụng lên truyền trục - - Lực vòng tác dụng lên bánh răng: Pvbr=Pvlmax ic = 138,87 21= 2916,27 (N) - Lực hướng tâm tác dụng lên trục theo công thức: Pr = - (5.30) Pvbr tgα cos β = 2916,27.tg20o cos18o = 1116,06 (N) (5.31) Lực dọc tác dụng lên trục răng: Pa = Pv tgβ = 2916,27 tg18o = 947,55 (N) (5,32) 78 * Kiểm tra bền Trong trình làm việc trục răng, chịu ứng suất uốn tiếp xúc chịu tải trọng va đập từ mặt đường Vì thường gây tượng rạn nứt chân Do ảnh hưởng lớn tới tin cậy tuổi thọ cấu lái Để đảm bảo yêu cầu làm việc cấu lái vật liệu chế tạo trục - dùng thép 45Cr cải thiện ch 700MPa b 1000MPa HB = 260 290 - Ứng suất cho phép: + Ứng suất tiếp xúc cho phép: Giới hạn bền mỏi tiếp xúc trục răng: σHLim= HB +70 = 2.260+70= 590 MPa (5,33) + Ứng suất tiếp xúc cho phép trục răng: σHLim [σH ]= ( SH ).ZV ZR K F K XH (5,34) Trong đó: SH : Là hệ số an toàn; lấy SH = 1,1 ZR : Hệ số xét ảnh hưởng độ nhám; ZR = 0,95 ZV : Hệ số xét ảnh hưởng vận tốc vòng; ZV = 1,1 K XH : Hệ số xét ảnh hưởng kích thước trục răng; KXH = K F : Hệ số xét ảnh hưởng độ độ bôi trơn; KF = Thay thông số vào công thức (5,34) ta được: 590 [σH ]= ( - 1,1 ) 0.95.1,1.1.1= 560,5 MPa Giới hạn bền mỏi uốn trục răng: [σFLim ]= σF K FL K FC Chọn KFL = 1; Với truyền quay hai chiều ta chọn KFC = 0,7 (5,35) [σFLim ]= 360 1.0,7= 252 (MPa) 79 Ứng sức uốn cho phép: [σF]= σFLim YR YS K XF (5,36) Trong đó: YR = 1; KXF = 1; SF: Là hệ số an toàn; lấy SF = 1,7 YS: Là hệ số xét tới ảnh hưởng mô đun với m = 2,5; Ta chọn YS = 1,0; [σF]= 252.1,03 1,7= 453,509 MPa - Kiểm nghiệm độ bền uốn Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: σH = ZM ZH Zɛ d⍵ ∗√ 2.T.KHα KHγ (u+1).KHβ (5,37) b⍵ u Trong đó: zM = 175 MPa (Đối với trục bằng thép) zH = √ Zɛ =√ 2.cosβ =√ sin(2.α) ɛα 2.cos18o = 1,72 sin(2.20o ) = √ =0,884 (ɛα hệ số trùng khớp ngang, ɛα tính theo cơng 1,28 thức sau): ɛα = [1,88 − 3,2 ( Z1 K Hγ = + + Z2 1 ∞ )].cosβ= [1,88 − 3,2 ( + )].cos(18o )= 1,28 γH b⍵ d⍵ 2.T.KHα KHβ Trong đó: H = 1,1; b = d d = 0,6.24 = 14,4 K Hγ = + 1,1.14,4.24 =1,02 2.944,76.1.1,08 Thay thông số vào công thức (5,38) ta được: σH = 175.1,72.0,884 24 √ 2.944,76.1.1,02.(22,81+1).1,08 14,4.22,81 = 136,2 80 Vậy: σH = 136,2MPa < [σH ] =560,5 MPa Do thỏa mãn điều kiện tiếp xúc - Kiểm nghiệm độ bền uốn: ứng suất uốn tính theo cơng thức: σF1 = 2.T.KFα KFβ KFγ Yβ (5,39) b⍵ d⍵ m σF2 = σF1 YF2 (5,40) YF1 YF1 YF2 hệ số dạng Theo đồ thị Hình (10.21) tài liệu chi tiết máy với hệ số dạng dịch chỉnh = 0,647 số tương đương Z1 = 6,9748 ta chọn YF1 = 3,2 Ztd1= cos3 (β) cos3 (18o ) Ztd2= Z2 20 cos3 (β) cos3 (18o ) = = = 23,249 ta chọn YF2 = 3,3 KF = 1,25 (Tra theo đồ thị 10 - 14 tài liệu chi tiết máy.) KF: Tính theo công thức: K Hγ = + Yβ = 1- β = 10 140 18o 1400 γF b⍵ d⍵ 2.T.KHα KHβ = 1+ 3,3.14,4.24 2.944,76.1.1,25 = 1,483 = 0,871 Thay thông số vào (5,39) (5,40) ta được: 2.944,76.3.2,1.1,25.1,048.0,871 σF1 = σF2 =14,1 14,4.24.2,5 3,3 3,2 = 15,72 (MPa) = 16,2(MPa) Suy σF1 < σF2 < [σF ]= 259,56 (MPa) Vậy ta thấy điều kiện bền thỏa mãn Bộ trục truyền động đảm bảo bền * Code matlab function clear clc [sigma_ch] [sigma_b] s_h = z_r = z_v = k_xh = TinhToanBen() = input(' Nhap ben dut [sigma_ch]= '); = input(' Nhap ben dut [sigma_b]= '); input(' Nhap he so an toan s_h= '); input(' He so xet anh huong cua nham z_r= '); input(' He so xet anh huong cua van toc vong z_v= '); input(' He so xet anh huong cua kich thuoc truc rang k_xh= '); 81 k_f = input(' He so xet anh huong cua boi tron k_f= '); format rat disp(' Ket qua tinh toan:') p_v_br = 138.87*21 ; fprintf([' Luc vong tac dung len banh rang p_v_br= ',num2str(p_v_br),'(N)\n']) p_r_tr = p_v_br*tand(20)/cosd(18); fprintf([' Luc huong tam tac dung len truc rang p_r_tr= ',num2str(p_r_tr),'(N)\n']) p_a_tr = p_v_br*tand(18); fprintf([' Luc doc tac dung len truc rang p_a_tr= ',num2str(p_a_tr),'(N)\n']) sigma_hlim = 2*260+70 fprintf([' Gioi han ben moi tiep xuc cua truc rang sigma_hlim= ',num2str(sigma_hlim),'(MPa)']) [sigma_h_cp] = (sigma_hlim/s_h)*z_v*z_r*k_f*k_xh fprintf([' Ung suat tiep xuc cho phep cua truc rang [sigma_h_cp]= ',num2str([sigma_h_cp]),'(MPa)']) [sigma_flim] = 360*1*0.7 fprintf([' Gioi han ben moi uon cua truc rang [sigma_flim]= ',num2str([sigma_flim]),'(MPa)']) sigma_f_cp = sigma_flim*1.03*1.7 fprintf([' Ung suat uon cho phep [sigma_f_cp]= ',num2str(sigma_f_cp),'(MPa)']) ' Kiem nghiem ben uon ' z_m=175; z_h=sqrt((2*cosd(18)/sind(2*20))); z_e=sqrt(1/1.28); epsilon_anpha=1.28; sigma_h = (175*1.72*0.884)/24*sqrt((2*944.76*1.02*(22.81+1)*1.08)/(14.4*22.81)); fprintf(['Ung suat tiep xuc tinh duoc sigma_h= ',num2str(sigma_h),'(MPa)']) if sigma_h < sigma_h_cp disp('.') fprintf('Dieu kien sigma_h < sigma_h_cp') disp('Dieu kien ben tiep xuc cua banh rang duoc thoa man') else disp('.') disp('Dieu kien ben tiep xuc cua banh rang khong duoc thoa man') end ' Kiem nghiem rang ve ben uon ' sigma_f1=(2*944.76*3*2.1*1.25*1.048*0.714)/(14.4*24*2.5) fprintf([' He so sigma_f1= ',num2str(sigma_f1),'(MPa)']) sigma_f2=sigma_f1*3.3/3.2 fprintf(['He so sigma_f2= ',num2str(sigma_f2),'(MPa)']) if sigma_f1 < sigma_f2 < sigma_f_cp; disp('.') disp('Dieu kien sigma_f1 < sigma_f2 < sigma_f_cp ') fprintf('Dieu kien ung suat uon cua banh rang duoc thoa man') else fprintf('Dieu kien ung suat uon cua banh rang khong duoc thoa man') 82 end end * Kết Hình 17: Kết ứng suất cho phép ứng suất bền 83 Hình 18 kết chứng minh đủ điều kiện bền 5.5.2 Tính bền dẫn động lái * Kiểm tra bền trục lái Hình 19: Hình mặt cắt trục lái 84 Kích thước trục lái hình vẽ: - Đường kính ngồi: D = 25 (mm) - Đường kính trong: d = 17 (mm) Trục lái làm bằng thép, vật liệu làm trục lái thép 35, khơng nhiệt luyện, có ứng suất tiếp xúc cho phép: [τx ]= 50÷80 MPa [τx ]= Mx Wx = Pvlmax Rv Wx (5,41) Trong đó: Wx - mơ men chống xoắn tiết diện tính toán Wx =0,2 D4 −d4 (5.42) D Thay số vào cơng thức ta có: 138,87.0,19 τx =0,0254 −0,0174 0,025 0,2 = 10,74 (MPa) 𝜏< [τx ] Vậy trục lái xe đảm bảo độ bền 5.6 Tính tốn trợ lực điện 5.6.1 Lực lái tác dụng có trợ lực - Mơ men cản quay vịng bánh xe dẫn hướng Mc = 360,17 (N.m) - Lực cực đại tác dụng lên vơ lăng khơng có trợ lực ta tính Pvlmax=138,87 (N) Pvlmax tính nằm khoảng cho phép 120N - 200N Tuy nhiên muốn điều khiển cách nhẹ nhàng ta cần có trợ lực - Lực tác dụng người lái cao có trợ lực xe tơ du lịch khoảng kg suy Ptl= 9,81= 88,29 N Lực tác dụng người lái lên vơ lăng có trợ lực: Pnl= Pvlmax-Ptl= 138,87 – 88,29 =50, 58 (N) Chỉ số hiệu dụng trợ lực 85 K tl = Pvlmax Pnl 138,87 = 50,58 = 2,75 Trong đó: Pvlmax: lực tác dụng lên vành lái khơng có cường hóa Pnl: lực tác dụng lên vành lái có cường hóa 5.6.2 Xây dựng đặc tính cường hóa lái Theo giáo trình thiết kế tơ đặc cường hóa rõ đặc trưng trình làm việc cường hóa hệ thống lái Nó biểu thị mối quan hệ lực mà người lái đặt lên vành tay lái Pvl mơ men cản quay vịng bánh dẫn hướng Mc : Pvl = Mc R.ic id ηth Qua ta thấy cường hóa lực đặt lên vành tay lái phụ thuộc vào mơ men cản quay vịng bánh xe dẫn hướng (vì R, ic , id , ηth hằng số) Do đường đặc tính đường bậc qua gốc tọa độ Theo tính tốn phần trước quay vịng tơ chỗ mơ men cản quay vịng lớn nhất, tọa độ xác định điểm đường đặc tính B [360,17;138,87] Vậy đường đặc tính xác định Pvl= f(Mc ) qua gốc tọa độ qua điểm B [360,17;138,87] Khi hệ thống lái lắp cường hóa đường đặc tính hiển thị mối quan hệ lực tác dụng lên vành tay lái mơ men cản quay vịng bánh xe dẫn hướng Mc Đây mối quan hệ bậc Đồ thị đường đặc tính chưa cường hóa f(Mc ) lắp cường hóa Pc= f(Mc ) thể hình vẽ 86 Khơng có trợ lực Có trợ lực Hình 20: Đường đặc tính cường hóa Khi lực đặt lên vành tay lái lớn 20(N) đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động cường hóa giai đoạn đường bậc độ dốc thấp so với đường đặc tính chưa có cường hóa (độ dốc cần thiến phải có để đảm bảo cho người lái có cảm giác sức cản mặt đường tác dụng lên vành tay lái) Khi momen cản quay vòng lớn Mc= 360,17 (Nm) hệ thống làm việc hệ thống lái khí ban đầu (cường hóa làm việc hết khả nó) Cự thể người lái quay vịng tơ phải tác dụng lên vành tay lái lực Pvl> Pc Pvl: Lực người lái hoàn toàn đảm nhận Pc = f(Mc ): Lực mà người lái cảm nhận từ chất lượng mặt đường Hiệu số tọa độ hai đường Pc Pvlchính lực tạo nên cường hóa Nếu Pc lớn quay riêng bánh xe dẫn hướng chỗ nặng hơn, Pc nhỏ khiến người cầm lái không đủ cảm giác chất lượng mặt đường * Code matlab phần tính toán trợ lực 87 function Tinhtroluc () clear clc disp(' Tinh toan tro luc dien') Mc = 360.17 ; P_vl_max = 138.87 ; disp(['=> Luc cuc dai tac dung len vo lang P_vl_max = ',num2str(P_vl_max),'(N)']) P_tl = 9*9.81 ; disp(['=> Luc tac dung cua nguoi lai cao nhat co tro luc P_vl = ',num2str(P_tl),'(N)']) P_nl = P_vl_max - P_tl ; disp(['=> Luc tac dung cua nguoi lai len vo lang co tro luc P_nl = ',num2str(P_nl),'(N)']) K_tl = P_vl_max / P_nl ; disp(['=> Chi so hieu dung tro luc K_tl = ',num2str(K_tl)]) x =[ Mc]; y =[ P_vl_max] ; x1 = [20*Mc/P_vl_max Mc]; y2 = [20 P_tl] ; plot(x,y,'-r',x1,y2,'-k') title(' Do thi dac tinh cuong hoa') xlabel('Mc(mm)') ylabel('P(N)') legend ('Khong tro luc','Co tro uc') axis ([ 400 150]) grid on * Kết sau chạy chương trình Kết lên gồm có lực như: Pvlmax lực tác dụng lên vành lái khơng có cường hóa Pnl lực tác dụng lên vành lái có cường hóa, K tl tỉ số hiệu dụng trợ lực biểu đồ đường đặc tính 88 Hình 21: Kết lên lực trợ lực Hình 22: Biểu đồ đường đặc tính cường hóa 89 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau khoảng thời gian tìm hiểu, nghiên cứu hỗ trợ tận tâm thầy Nguyễn Văn Tồn, nhóm chúng em hồn thành nội dung đồ án tốt nghiệp với mục tiêu ban đầu đặt hoàn thành thời gian cho phép mà khoa quy định Sau trình nghiên cứu đề tài “Hệ thống lái trợ lực điện tơ đời mới” Nhóm hồn thành nội dung sau: - Phân tích tình hình nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện Từ đưa mục tiêu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan hệ thống lái ô tơ - Phân tích ưu nhược điểm hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực thủy lực - Tìm hiểu phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, hệ thống lái có trợ lực Đặc biệt hệ thống trợ lực điện Tìm hiểu thơng số, phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện xe Toyota Corolla Altis 1.8G 2018 - Tính tốn động học, động lực học, trợ lực, kiểm tra bền cấu lái - Xây dựng thuật tốn hỗ trợ việc tính tốn phần mềm matlab 6.2 Kiến nghị * Hạn chế đề tài Nhóm chúng tơi nghiên cứu hồn thành đồ án thời gian có hạn bị ảnh hưởng nhiều yếu tố bên nên chưa sâu vào đề tài Đồ án mang nặng tính lý thuyết thiếu điều kiện nên chưa có sai số thơng số tính tốn so với thơng số thực tế xe Ngồi ra, thuật tốn sử dụng code Matlab nên cịn dài dòng giao diện chưa đẹp mắt * Kiến nghi hướng phát triển Sử dụng kiến thức nghiên cứu tìm hiểu đề tài để hiểu rõ hệ thống lái trợ lực điện Tìm thơng số thực tế để tính tốn, Tạo thuật tốn tính toán GUI Matlab giúp cho việc sử dụng phần mềm dễ dàng hơn, giao diện làm việc đẹp, dễ sử dụng Từ ta áp dụng tự thiết kế cho hệ thống lái an tồn Kết nghiên cứu nguồn tài liệu cho sinh viên khóa sau tham khảo ứng dụng việc nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo hệ thống lái trợ lực điện Nhóm chúng em mong nhận ý kiến góp ý q thầy, bạn bè để đồ án hoàn thiện tốt 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Đặng Quý (2010), “Giáo trình lí thuyết tơ”, nhà xuất đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [2] Đặng Q (2006), “Ơ tơ 2”, Trường đại học Sư phạm kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Trọng Hiệp, “Nguyên lý chi tiết máy”, nhà xuất Giáo Dục [4] Trang Tấn Triển (2019), “Sức bền vật liệu”, Trường đại học sư phạm kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh Tiếng anh [1] Toyoya.com [2] Procarmanuals.com 91