Đồ án hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc thông minh dành cho xe số sàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG HỖ TRỢ KHỞI HÀNH NGANG DỐC THÔNG MINH DÀNH CHO XE SỐ SÀN SVTH : NGUYỄN HỒNG PHÁT 19145287 NGUYỄN KHƯƠNG NINH 19145283 Khố : 2019 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: Th.S DƯƠNG NGUYỄN HẮC LÂN TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Khương Ninh MSSV: 19145283 (E-mail: 19145283@student.hcmute.edu.vn Điện thoại:0347909468) Nguyễn Hoàng Phát MSSV: 19145287 (E-mail: 18145287@student.hcmute.edu.vn Điện thoại:0938450307) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Lớp: 19145CL4A Giảng viên hướng dẫn: Th.S Dương Nguyễn Hắc Lân ĐT: Ngày nhận đề tài: 13/02/2023 Ngày nộp đề tài: 01/07/2023 Tên đề tài: Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc thông minh dành cho xe số sàn Các số liệu và tài liệu ban đầu: Các tài liệu giáo trình hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc Nội dung thực đề tài: - - Tìm hiểu hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc trang bị dòng xe Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống phanh ly hợp xe Toyota Camry XLI 1997 Thi công cấu chấp hành lắp đặt lên xe Thu thập xử lý tín hiệu từ cảm biến tốc độc động (Ne), tốc độ xe (SPD) vị trí bướm ga (VTA) Lập trình điều khiển cấu chấp hành Vận hành thực nghiệm, phân tích đánh giá kết đạt đưa hướng hoàn thiện Sản phẩm: - Một vẽ chi tiết mơ hình - Một mơ hình thực tế - Một thuyết minh đề tài TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Nguyễn Khương Ninh Nguyễn Hồng Phát Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô MSSV: 19145283 MSSV: 19145287 Tên đề tài: Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc thông minh dành cho xe số sàn Họ tên Giảng viên hướng dẫn: Th.S Dương Nguyễn Hắc Lân 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 năm 2023 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: Nguyễn Khương Ninh Nguyễn Hồng Phát Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật tơ MSSV: 19145283 MSSV: 19145287 Tên đề tài: Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc thông minh dành cho xe số sàn Họ tên Giáo viên phản biện: Th.S Nguyễn Ngọc Bích 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 năm 2023 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: HỆ THỐNG HỖ TRỢ KHỞI HÀNH NGANG DỐC THÔNG MINH DÀNH CHO XE SỐ SÀN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Khương Ninh MSSV: 19145283 Nguyễn Hoàng Phát MSSV: 19145287 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng.…năm 2023 iv LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô thực công tác giảng dạy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh nói chung thầy cô giảng dạy chúng em suốt thời gian qua nói riêng cho chúng em môi trường học tập thật tốt Thầy Cô tận tình giảng dạy, truyền đạt, bảo cho chúng em kiến thức cũng kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường Đồng thời chúng em xin phép thể niềm vinh hạnh Khoa Đào tạo chất lượng cao xét duyệt tạo điều kiện cho nhóm chúng em thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Dương Nguyễn Hắc Lân, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn chúng em suốt trình nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp Thầy đưa đóng góp, thiếu sót, khuyết điểm mà chúng em mắc phải để từ đưa hướng giải quyết, khắc phục tốt Trong thời gian làm việc với thầy, chúng em tiếp thu thêm nhiều kiến thức bở ích mà học tập tinh thần, thái độ nghiêm túc công việc, phẩm chất cần thiết cho chúng em trình học tập làm việc sau Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình nuôi dưỡng tạo điều kiện tốt cũng động lực để chúng em có hội học tập nghiên cứu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè người ủng hộ, quan tâm, chia sẻ động viên giúp chúng em suốt quãng thời gian thực đồ án tốt nghiệp Với điều kiện thời gian cũng kinh nghiệm, kiến thức hạn chế nên đề tài tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Do đó, chúng em mong nhận bảo thầy để chúng em bở sung, nâng cao kiến thức Chúng em xin chân thành cảm ơn! v TÓM TẮT Đồ án “Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc thông minh dành cho xe số sàn” nghiên cứu tìm giải pháp giúp xe số sàn khởi hành ngang dốc cách an toàn tối ưu Để tài nghiên cứu vấn đề chính: tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc, tìm hiểu, đọc sơ đồ mạch điện xe Camry XLI 1997, tính tốn lựa chọn vật liệu, chi tiết dựa thông số đo đạc được, thu thập tín hiệu từ cảm biến cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến góc mở bướm ga, cảm biến tốc độ xe, xây dựng sơ đồ thuật tốn chương trình điều khiển từ tạo nên mơ hình hệ thống hồn chỉnh Hệ thống hỗ trợ nhóm thiết kế giúp cho xe Camry XLI 1997 khởi hành ngang dốc từ việc thiết kế mơ hình, thu thập tín hiệu xây dựng chương trình điều khiển Qua nhiều lần mơ phỏng, chạy thực nghiệm nhóm nhận thiết xót q trình thiết kế đưa hướng hoàn thiện đề tài vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu và ngoài nước 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nguyên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Nội dung thực CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc 2.1.1 Lịch sử đời 2.1.2 Công dụng và nguyên lý hoạt động 2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm 2.2 Các hệ thống và chi tiết liên quan 2.2.2 Li hợp 2.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 2.2.3.1 Kiểu tiếp điểm 2.2.3.2 Kiểu tuyến tính có tiếp điểm IDL 10 2.2.3.3 Kiểu tuyến tính khơng có tiếp điểm IDL 11 vii 2.2.3.4 Kiểu cảm biến 12 2.2.3.5 Kiểu phần tử Hall 13 2.2.4 Cảm biến tốc độ động (Crankshaft Position Sensor) 13 2.2.4.1 Kiểu cảm biến điện từ 14 2.2.4.2 Kiểu phần tử Hall 15 2.2.4.3 Kiểu cảm biến quang 16 2.2.5 Cảm biến tốc độ xe (SPD) 17 Chương 3: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG XE CAMRY XLI 1997 VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 20 3.1 Thực trạng xe Camry XLI 1997 20 3.2 Đề xuất phương án và phân tích ưu và nhược điểm phương án 22 3.2.1 Sử dụng cảm biến góc nghiêng – ECU ABS 22 3.2.2 Sử dụng motor bước – Vít me bi- Arduino .23 3.3 Lựa chọn và triển khai phương án thiết kế 24 CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 25 4.1 Đo đạc và tính tốn 25 4.1.1 Đo đạc 25 4.1.1.1 Đo độ biến dạng lò xo 26 4.1.1.2 Đo độ cứng K lò xo 27 4.1.2 Tính tốn, chọn trục vít và động bước 32 4.2 Các linh kiện sử dụng 36 4.3 Thiết kế chi tiết hệ thống 43 4.3.1 Thiết kế khí 43 4.3.1.1 Ý tưởng thiết kế 43 4.3.1.2 Bản vẽ chi tiết 45 4.3.1.3 Sản phẩm sau gia cơng khí 46 4.3.2 Thiết kế hộp điều khiển và cụm công tắc điều khiển 48 4.3.2.1 Thu thập và xử lý tín hiệu từ cảm biến 48 4.3.2.2 Thiết kế hộp điều khiển HSAC 52 4.3.2.3 Thiết kế cụm công tắc điều khiển 55 4.3.2.4 Thiết kế sơ đồ mạch điện 56 viii 4.3.3 Thiết kế giải thuật điều khiển 59 4.3.3.1 Giải thích hoạt động hệ thống 59 4.3.3.2 Giải pháp giao tiếp hai Arduino 61 Chương 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 63 5.1 Lắp đặt hoàn chỉnh hệ thống lên xe Camry XLI 1997 63 5.2 Chạy thực nghiệm 66 5.3 Kết thực nghiệm 67 5.3.1 Trường hợp nhả phanh tốc độ động Ne = 1500 rpm 67 5.3.2 Trường hợp phảnh phanh tốc độ động Ne = 1600 rpm 68 5.3.3 Trường hợp nhả phanh tốc độ động Ne = 1700 rpm .70 5.3.4 Trường hợp nhả phanh tốc độ động Ne = 1800 rpm .71 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73 6.1 Kết luận 73 6.2 Hướng phát triển 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 Phụ lục 1: Chương trình thuật tốn điều khiển ly hợp-Master Arduino 76 Phụ lục 2: Chương trình thuật tốn điều khiển phanh-Slave Arduino 81 ix