Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2018 Tác giả Nguyễn Đức Hà Trang 7 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu, viết tắt Đơn vị Ý nghĩaσ độ Góc Kingpin γ độ Góc Camber θ độ Góc quay
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC HÀ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỆ THỬ ĐỂ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRỢ LỰC LÁI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205066991000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC HÀ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỆ THỬ ĐỂ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRỢ LỰC LÁI Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HỒNG THĂNG BÌNH Hà Nội - 2018 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Hệ thống lái trợ lực 1.1.1 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 1.1.2 Hệ thống lái trợ lực điện 10 1.2 Đặt vấn đề nghiên cứu 13 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU QU Y LUẬT BIẾN ĐỔI CỦA MƠ MEN CẢN QUAY VỊNG TÁC DỤNG LÊN BÁNH XE DẪN HƯỚNG VÀ CƠ SỞ CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 15 2.1 Động lực học quay vòng xe tải 15 2.1.1.Đặc điểm quay vòng xe tải 15 2.1.2 Xây dựng phương trình động lực học quay vòng xe tải 16 2.2 Ảnh hưởng độ đàn hồi lốp tới tính quay vịng tơ tải 22 2.3 Ảnh hưởng góc đặt bánh xe dẫn hướng tới tính quay vịng tơ tải 27 2.3.1 Góc nghiêng ngang bánh xe (Camber) 27 2.3.2 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin) 31 2.3.3 Góc nghiêng dọc trụ đứng bánh xe (Caster) 35 2.3.4 Độ chụm bánh xe dẫn hướng (Toe) 38 2.4 Mô men cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng 40 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN VÀ SỰ ĐIỀU KHIỂN SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 42 3.1 Các phần tử trợ lực lái điện 42 3.1.1 Mô tơ 42 3.1.2 Bộ điều khiển trung tâm (ECU) 43 3.1.3 Các cảm biến 44 3.1.4 Hộp giảm tốc 44 3.2 Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống trợ lực lái điện 44 3.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc eps 46 3.3.1 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 46 3.3.2 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 48 3.4 Các cảm biến hệ thống lái trợ lực điện 51 3.4.1 Cảm biến tốc độ đánh lái loại máy phát điện 51 3.4.2 Loại cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall 52 3.4.3 Cảm biến mơ men lái có loại 52 3.4.3.1 Loại lõi thép trượt 52 3.4.3.2 Loại lõi thép xoay 53 3.4.3.3 Loại vành dây 54 3.4.4 Cảm biến vận tốc xe 55 3.4.4.1 Loại công tắc lưỡi gà 56 3.4.4.2 Loại từ - điện 56 3.4.4.3 Loại quang điện 57 3.4.4.4 Loại mạch từ trở MRE 57 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỆ THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG LÀM VIỆC CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐẶC TÍNH MƠ MEN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 59 4.1 Mục tiêu xây dựng mơ hình 59 4.2 Nội dung thực 59 4.2.1 Mô men vành tay lái 59 4.2.2 Mơ men cản quay vịng 59 4.2.3 Đo cường độ dịng điện cấp cho mơ tơ trợ lực 59 4.2.4 Đo tải trọng 60 4.3 Mơ hình 60 4.3.1 Đo mô men trợ lực mô men cản quay vòng 60 4.3.1.1 Dùng cảm biến mô men 60 4.3.1.2 Đo mô men trợ lực mô men cản quay vòng 61 4.3.2 Đo mô men đánh lái 62 4.3.3 Đo cường độ dòng điện 63 4.3.4 Đo tải trọng 64 4.3.4.1 Sử dụng Loadcell 64 4.3.4.2 Vị trí lắp đặt 64 4.3.5 Tín hiệu vận tốc 65 4.3.5.1 Sử dụng triết áp để thay đổi điện áp đưa vào modul điều khiển 65 4.3.5.2 Vị trí lắp đặt: giả lập điện áp cảm biến vận tốc đưa vào mô đul điều khiển 65 4.4 Kết đo thí nghiệm 66 4.4.1 Các giá trị đo thực tế 68 KẾT LUẬN CHUNG 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Những nội dung trình bày luận văn tơi thực với hướng dẫn khoa học thầy giáo TS Hồng Thăng Bình, thầy giáo Bộ mơn ơtơ – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Toàn nội dung luận văn hoàn toàn phù hợp với nội dung đăng ký phê duyệt Hiệu trưởng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết luận văn trung thực Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2018 Tác giả Nguyễn Đức Hà DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu, viết tắt Đơn vị Ý nghĩa σ độ Góc Kingpin γ độ Góc Camber θ độ Góc quay bánh xe dẫn hướng τ độ Góc Caster ϕ' - δ độ Góc lệch bên bánh xe L m Chiều dài sở B m Chiều ngang sở a m Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến trục cầu trước b m Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến trục cầu sau v m/s Vận tốc chuyển dộng ô tô nk mm KhoảngKingpin nτ mm Khoảng Caster N/độ Hệ số cản lệch bên lốp na mm Khoảng dịch chuyển trụ đứng r bx mm Bán kính lăn bánh xe g m / s2 Gia tốc trọng trường k Hệ số bám ngang lốp G1 N Trọng lượng cầu trước G2 N Trọng lượng cầu sau R m Bán kính quay vịng Fx,Fy,Fz N Các lực tác dụng vào bánh xe dẫn hướng theo phương x, y, z Mx,My,Mz N.m Các Mô men tác dụng vào bánh xe dẫn hướng theo phương x,y,z M cqv N.m Mơ men cản quay vịng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực Hình 1.2 Hệ thống lái trợ lực điện kiểu bố trí trục lái 11 Hình 1.3 Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện 12 Hình 2.1 Quỹ đạo tơ quay vịng 15 Hình 2.2 Lực ngang gia tốc 16 Hình 2.3 Các lực mơ men tác dụng vào tơ quay vịng 19 Hình 2.4 Các lực tác dụng vào bánh xe dẫn hướng 21 Hình 2.5 Sơ đồ bánh xe lăn lốp bị biến dạng tác động lực ngang 22 Hình 2.6 Đồ thị quan hệ lực ngang góc lệch bên lốp 23 Hình 2.7 Quay vịng xe lốp có biến dạng ngang 24 Hình 2.8 Mơ hình quay vịng dãy 25 Hình 2.9 Sơ đồ bánh xe lăn lốp bị biến dạng tác dụng lực bên 26 Hình 2.10 Góc nghiêng bánh xe dẫn hướng mặt phẳng ngang 27 Hình 2.11 Thay đổi cánh tay đòn n k xác định thành 28 phần Fzsinγ góc Camber sinh 28 Hình 2.12 Sự thay đổi góc Camber 29 Hình 2.13 Mịn lốp xe trị số góc Camber lớn 30 Hình 2.14 Góc nghiêng ngang trụ đứng 31 Hình 2.15 Cách xác định góc Kingpin 31 Hình 2.16 Sự lệch góc Kingpin 33 Hình 2.17 Xác định khoảng cách r2 33 Hình 2.18 Xác định r thành phần phản lực thẳng đứng 34 Hình 2.19: Góc Caster cánh tay đòn n τ 35 Hình 2.20 Tác dụng gió bên góc Caster dương 37 Hình 2.21 Độ chụm góc chụm bánh xe dẫn hướng 38 Hình 2.22 Mơ men làm quay bánh xe dẫn hướng lực dọc 39 Hình 2.23 Sự ăn mịn lốp độ chụm q lớn 40 Hình 3.1: Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện 44 Hình 3.2: Bản đồ điều khiển ECU hệ thống trợ lực lái điện 45 Hình 3.3: Trợ lực lái điện với moto trợ lực trục lái 46 Hình 3.4: Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái kiểu 47 Hình 3.5: Sơ đồ điều khiển trợ lực lái kiểu 47 Hình 3.6: Bố trí cụm Taplơ thể đèn báo lỗi P/S 48 Hình 3.7: Mơ tơ trợ lực lắp rời cấu lái 49 Hình 3.8: Sơ đồ trợ lực lái điện cấu lái 49 Hình 3.9: Cụm mơ tơ trục vít, cảm biến góc quay 50 Hình 3.10: Cụm mơ tơ trục vít, cảm biến góc quay 51 Hình 3.11: Cấu tạo tín hiệu cảm biến tốc độ đánh lái 51 Hình 3.12: Cảm biến tốc độ đánh lái (góc đánh lái) loại Hall 52 Hình 3.13: Sơ đồ đặc tính vị trí làm việc cảm biến 53 mô men lái loại lõi thép trượt 53 Hình 3.14: Vị trí lắp, cấu trúc đặc tính cảm biến mơ men 54 lái loại lõi thép xoay 54 Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến mơ men lái loại vành dây 55 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý xung cảm biến 55 mô men lái loại vành dây 55 Hình 3.17: Cảm biến loại công tắc lưỡi gà 56 Hình 3.18: Cảm biến loại từ điện 56 Hình 3.19: Cảm biến loại quang điện 57 Hình 3.20: Cảm biến tốc độ tơ loại MRE 58 Hình 4.1: Mơ hình bệ thử 60 Hình 4.2: Cảm biến mơ men 61 Hình 4.3: Vị trí đặt cảm biến mơ men 61 Hình 4.4: Cảm biến lực 62 Hình 4.5: Vị trí đặt mơ men cảm biến lực 62 Hình 4.6: Vị trí cảm biến đo mơ men vô lăng 63 Hình 4.7: Sơ đồ lắp đặt đo cường độ dòng điện 63 Hình 4.8: Cảm biến đo tải trọng 64 Hình 4.9: Vị trí cảm biến đo tải trọng 64 Hình 4.10: Triết áp 65 Hình 4.11: Sơ đồ giả lập điện áp 65 Hình 4.12: Hình ảnh mơ hình thực tế trình triển khai đo đạc 66 Hình 4.13: Biểu đồ quan hệ vận tốc mô men đầu vào 67 Hình 4.14: Biểu đồ quan hệ vận tốc mô men cản 67 Hình 4.15: Sơ đồ quan hệ mơ men cản mô men trợ lực 68 MỞ ĐẦU Ngày nay, kinh tế Việt Nam đà tăng trưởng mạnh, đời sống người dân tăng cao, nhu cầu lại, mua sắm phương tiện cá nhân tăng Hệ thống giao thơng nước ta ngày hồn thiện từ cho phép vận tốc tối đa tơ tăng lên nhằm rút ngắn thời gian di chuyển người hàng hóa, mang nhiều lợi ích kinh tế Tuy nhiên với phát triển nạn giao thơng vấn đề thách thức lớn mang tính thời nóng bỏng Trong vụ tai nạn giao thơng hệ thống lái đóng vai trò quan trọng Người ta chứng minh vận tốc cao khả lái lớn vận tốc lớn mơ men trả lái giảm Do để giữ cảm giác lái người lái yêu cầu ô tô ngày phải có hệ thống lái trợ lực có tỷ số truyền lực thay đổi Ở nước ta, số lượng xe tải tham gia giao thông chiếm tý lệ tương đối lớn Xuất phát từ yêu cầu thực tế, chọn đề tài nghiên cứu liên quan đến động lực học hệ thống lái xe tải, với mong muốn đóng góp phần cơng sức vào vấn đề an tồn giao thơng có kiến thức động lực học hệ thống lái xe tải sở liệu cho việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống lái trợ lực sau Trong thời gian làm luận văn nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn khoa học: T.S Hồng Thăng Bình thầy giáo mơn ôtô xe chuyên dụng trường đại học Bách Khoa Hà nội Tơi xin chân thành cảm ơn thầy Hồng Thăng Bình thầy mơn bạn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn