Là một trong những sinh viên của trường đại học GTVT Thành phố HCM, nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập, nghiên cứu và việc làm sau này. Cùng với sự giúp đỡ dạy bảo tận tình của quý thầy cô trong suốt 4 năm học vừa qua. Nhóm chúng em càng hiểu thêm sâu sắc hơn về tiềm năng của ngành cơ khí ô tô đang theo học. Trên cơ sở kiến thức đã học 4 năm vừa qua, cộng với thời gian thực tập tai công ty TNHH TruckBus Trường Chinh, nhóm chúng em đã có cơ hội tìm hiểu và thực hành trên máy móc thiết bị hiện đại cũng như nắm được kiến thức về nhiều hệ thống trên ô tô. Dựa trên nền tảng đó nhóm chúng em nghiên cứu và phát triển đề tài hệ thống lái trợ lực điện.
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM VIỆN CƠ KHÍ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE VOLKSWAGEN XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN Ô TÔ CHUYÊN NGÀNH : CƠ KHÍ Ơ TƠ GVHD : Th.s Phạm Văn Thức Sinh viên thực : Nguyễn Văn Trọng Lớp : CO18D MSSV : 1851080210 Khóa : 2018 - 2023 Tp Hơ Chí Minh, tháng 02 năm 2023 i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC TÊN GỌI ix LỜI NÓI ĐẦU xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mục đích nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống lái giới 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Thời gian nghiên cứu 1.7 Nội dung luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khảo sát động lực học quay vòng 2.1.1 Động lực học lái, điều kiện Ackerman 2.1.2 Dẫn động cầu sau (RWD) 2.1.3 Vệt bánh xe trước sau không 2.1.4 Xe có nhiều hai trục 2.1.5 Xe kéo mooc 10 2.1.6 Bốn bánh dẫn động 12 2.2 Các thông số đánh giá hệ thống lái 15 2.2.1 Tỷ số truyền động học tỷ số truyền lực dẫn động 15 2.2.2 Hiệu suất hệ thống lái .16 2.2.3 Khe hở ăn khớp hệ thống lái 17 2.3 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống lái 17 2.3.1 Công dụng hệ thống lái .17 2.3.2 Yêu cầu hệ thống lái 18 2.3.3 Phân loại hệ thống lái 18 2.4 Các thành phần hệ thống lái 19 2.5 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống lái kiểu khí 22 2.5.1 Cấu tạo 22 2.5.2 Nguyên lý hoạt động 22 2.5.3 Ưu điểm nhược điểm hệ thống lái kiểu khí 22 2.6 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống lái có trợ lực 23 2.6.1 Công dụng hệ thống lái có trợ lực 23 ii 2.6.2 Yêu cầu trợ lực lái 23 2.6.3 Phân loại hệ thống lái trợ lực 23 2.7 Các thông số đánh giá 24 2.8 Hệ thống lái trợ lực thủy lực HPS 24 2.8.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực 24 2.8.2 Ưu nhược điểm hệ thống lái trợ lực thủy lực 25 2.9 Hệ thống lái trợ lực thủy lực - điện EHPS 26 2.9.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện 26 2.9.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống lái EHPS 27 2.10 Hệ thống lái trợ lực điện EPS 28 2.10.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện 28 2.10.2 Ưu nhược điểm hệ thống lái trợ lực điện 30 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE VOLKSWAGEN 31 3.1 Cấu tạo thành phần hệ thống lái trợ lực điện xe volkswagen 31 3.1.1 Cảm biến mô men xoắn ( loại từ tính ) 31 3.1.2 Cảm biến góc lái .34 3.1.3 Mơ tơ điện 37 3.1.4 Bộ tín hiệu vị trí Motor 39 3.1.5 Trục trung gian 40 3.1.6 Cơ cấu lái 41 3.1.7 Bộ điều khiển trợ lực lái ECU EPS 42 3.1.8 Đèn cảnh báo lái trợ lực điện : .44 3.2 Mô tả nguyên lý hoạt động 44 3.3 Các kiểu bố trí trợ lực lái điện 48 3.3.1 Cụm trợ lực lắp trục lái 48 3.3.2 Trợ lực lái điện đơn 48 3.3.3 Hệ thống lái trợ lực điện với bánh kép .49 3.3.4 Trợ lực lái điện trục song song 58 3.4 Đánh giá hệ thống lái trợ lực điện xe Volkswagen 71 CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 72 4.1 Hư hỏng nguyên nhân thường gặp hệ thống trợ lực điẹn 72 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC TẾ 74 5.1 Tổng quan mơ hình 74 5.2 Các bước hồn thành mơ hình 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 iii LỜI CẢM ƠN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.1.2 Xe dẫn động cầu sau Hình 2.1.3 Điều kiện lái động học cho xe có vệt khác phía trước phía sau Hình 2.1.4 đánh lái xe ba trục Hình 2.1.4 Xe sáu bánh với trục điều khiển phía trước Hình 2.1.5 Xe với trục rơ-mooc 10 Hình 2.1.5 Xe hai trục có rơ moóc lái theo điều kiện Ackerman 11 Hình 2.1.6 4WS - bánh trước bánh sau lái chiều 12 Hình 2.1.6 4WS - bánh trước bánh sau lái ngược chiều 12 Hình 2.1.6 Ký hiệu quy ước góc lái 12 Hình 2.1.6 Illustration of a positive four-wheel steering vehicle in a left turn 13 Hình 2.1.6 Illustration of a negative four-wheel steering vehicle in a left turn 13 Hình 2.4 Vơ lăng lái 20 Hình 2.4 Trục lái 20 Hình 2.4 Các đăng lái 20 Hình 2.4 Trục vít – đai ốc bi tuần hồn 21 Hình 2.4 Trục vít lõm lăn 21 Hình 2.4 Trục vít lăn 21 Hình 2.4 Dẫn động lái hệ thống treo phụ thuộc 22 Hình 2.4 Dẫn động lái hệ thống treo độc lập 22 Hình 2.5.1 hệ thống lái kiểu khí 22 Hình 2.8.1 Cấu tạo trợ lực thủy lực 25 Hình 2.8.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực 25 HÌnh 2.9.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện 27 Hình 2.10.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện 28 Chương 3: Hệ thống lái trợ lực điện xe volkswagen Hình 3.1.1 Cảm biến mơ men xoắn ( loại từ tính ) 31 Hình 3.1.1 Cấu tạo Cảm biến mơ men xoắn ( loại từ tính ) 32 Hình 3.1.1 Cảm biến mơ men xoắn vị trí “0” 33 Hình 3.1.1 Cảm biến mơ men xoắn vị trí “Max” 34 Hình 3.1.2 Cảm biến góc lái 35 v Hình 3.1.2 Nguyên lý làm việc cảm biến góc lái 36 Hình 3.1.2 Nguyên lý làm việc cảm biến góc lái 36 Hình 3.1.2 Nguyên lý làm việc cảm biến góc lái 37 Hình 3.1.3 Motor điện 37 Hình 3.1.3 Cấu tao motor điện 38 Hình 3.1.3 Cấu tạo motor điện 39 Hình 3.1.4 Bộ tín hiệu vị trí động 39 Hình 3.1.5 Trục trung gian 40 Hình 3.1.6 Cơ cấu lái bi tuần hoàn 41 Hình 3.1.7 Bộ điều khiển trợ lực lái ECU EPS 42 Hình 3.1.7 Bộ điều khiển điện tử ECU 44 Hình 3.1.8 Đèn cảnh báo lái trợ lực điện 44 Hình 3.2 Mơ tả nguyên lý hoạt động 45 Hình 3.2 Mơ tả ngun lý hoạt động 45 Hình 3.2 Mơ tả ngun lý hoạt động 46 Hình 3.2 Mô tả nguyên lý hoạt động 46 Hình 3.2 Mô tả nguyên lý hoạt động 47 Hình 3.2 Mơ tả nguyên lý hoạt động 47 Hình 3.3.1 Cụm trợ lực lắp trục lái 48 Hình 3.3.2 Trợ lực lái điện đơn 48 Hình 3.3.3 Hệ thống lái trợ lực điện với bánh kép 49 Hình 3.3.3 Hệ thống lái trợ lực điện với bánh kép 50 Hình 3.3.3 Sơ đồ phân rã hệ thống 50 Hình 3.3.3 Sơ đồ tổng quan 51 Hình 3.3.3 Sơ đồ đặc tính: 52 Hình 3.3.3 Sơ đồ hoạt động lái đỗ xe 54 Hình 3.3.3 Sơ đồ hoạt động khưu vực đô thị 55 Hình 3.3.3 Sơ đồ hoạt động lái đường cao tốc 56 Hình 3.3.3 Sơ đồ hoạt động trả tâm vô lăng 57 Hình 3.3.4 Cấu tạo trợ lực lái điện trục song song 58 Hình 3.3.4 Sơ đồ phân rã 59 Hình 3.3.4 Sơ đồ tổng quan trợ lực lái điện trục song song 60 Hình 3.3.4 Bản đồ đường cong đặc tính: 61 Hình 3.3.4 Quy trình lái: 62 vi Hình 3.3.4 Quy trình lái đỗ xe 63 Hình 3.3.4 Khi lái xe thành phố 64 Hình 3.3.4 Khi lái đường cao tốc 65 Hình 3.3.4 Khi trả tâm 66 Hình 3.3.4 10 Tính ổn định thẳng 67 Hình 3.3.4 11 Hệ thống bù đường khơng đồng 68 Hình 3.3.4 12 Hỗ trợ trả tay lái 69 Hình 3.3.4 13 Hỗ trợ đỗ xe 70 Chương 4: Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái trợ lực điện Hình 4.1 Hỏng mô tơ trợ lực lái điện 72 Hình 4.1 Hỏng dây đai truyền động thước lái, cấu truyền động thước lái 72 Hình 4.1 Nguyên nhân xe bị nhao lái chủ yếu góc đặt bánh xe không chuẩn 73 Chương 5: Xây dựng mơ hình thực tế Hình 5.2 Giảm sóc 74 Hình 5.2 Bánh xe 74 Hình 5.2 Dẫn động lái 74 Hình 5.2 Cụm thước lái 74 Hình 5.2 Vô lăng 74 Hình 5.2 Motor điện 75 Hình 5.2 Bộ điều khiển ECU 75 Hình 5.2 Khung thép hình vuông 75 Hình 5.2 Bắt ốc bu lơng siết chặt dẫn động lái khung 75 Hình 5.2 10 Lắp dẫn động lái 75 Hình 5.2 11 Bắt ốc bu lơng siết chặt vào khung 76 Hình 5.2 12 Siết chặt cụm thước lái vào khung 76 Hình 5.2 13 lắp cụm thước lái 76 Hình 5.2 14 Siết chặt cụm thước lái vào dẫn động lái 76 Hình 5.2 15 Siết chặt bu lông vào khung sườn 77 Hình 5.2 16 Lắp giảm sóc vào khung sườn 77 Hình 5.2 18 Siết chặt vào dẫn động lái 77 Hình 5.2 19 Lắp giảm chắn vào đĩa phanh 77 Hình 5.2 17 lắp bánh xe 77 Hình 5.2 20 Siết chặt khớp rô -tuyn 77 Hình 5.2 21 Mơ hình hoàn chỉnh 78 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ECU ( Electronic Control Unit ) – Bộ điều khiển điện tử EPS ( Electronic Power steering ) – Hệ thống lái trợ lực điện HPS ( Hydraulic Power steering) – Hệ thống lái trợ lực thủy lực EHPS (Electrnic Hydraulic Power steering) - Hệ thống lái trợ lực thủy lực- điện HTL – Hệ thống lái DTC ( Diagnostic trouble code ) – Mã chẩn đoán hư hỏng DLC ( Data link connector ) – Giắc cắm kết nối liệu VI ( virtual Instrument ) – Thiết bị ảo CAN (Controller Area Network )- Vùng mạng điều khiển 4WS – Lái bốn bánh RWD – Dẫn động cầu sau ix DANH MỤC TÊN GỌI 4WS – Dẫn động bốn bánh a, b, c, d - chiều dài khoảng cách - Khoảng cách trục i tính từ trọng tâm A, B, C - thơng số góc đầu vào liên kết AWS – Đánh lái tất bánh b1 - khoảng cách khớp nối từ trục sau b2 - khoảng cách trục rơ moóc từ khớp nối c - Chỉ số ổn định chuyển động rơ mc c - Bán kính quay rơ moóc 𝒄𝟏 −khoảng cách theo chiều dọc tâm rẽ trục trước xe 4WS 𝒄𝟐 −khoảng cách theo chiều dọc tâm rẽ trục sau xe 4WS C – Trọng tâm C1, C2, ··· - số tích hợp d - chiều dài tay đòn cấu lái hình thang e – sai số e - chiều dài tay đòn bù FWS – lái bánh trước g - khoảng cách nhô J – Thông số liên kết l – chiều dài cở n - số lần tăng O - tâm quay r - Vận tốc lệch xe quay đầu r - vectơ vị trí tơ khớp nối R – bán kính quay vịng x R1 - bán kính quay tâm trục sau cho FWS R1 - khoảng cách ngang O tâm trục Rt - Bán kính quay tâm trục rơ mc 𝑹𝒘 - Bán kính bánh sau RW S – lái bánh sau s - vectơ vị trí rơ mc tâm trục t – thời gian uR - dịch lái v ≡ x,˙ v - vận tốc xe vri - tốc độ bánh sau bên vro - tốc độ bánh sau bên w – vệt wf – vệt bánh xe trước wr – vệt bánh xe sau x, y, z, x – dịch chuyển z = r − s - vectơ vị trí rơ mc so với tơ β - góc tay địn cấu lái hình thang δ - cot-trung bình góc lái bên bên ngồi δ1 = δf l - góc lái bánh trước bên trái δ2 = δfr - góc lái bánh trước bên phải δAc - góc lái dựa điều kiện Ackerman δf l - góc lái bánh trước bên trái δfr - góc lái bánh trước bên phải δi - bánh phía