nghiên cứu xây dựng phần mềm giảng dạy hệ thống lái tích cực

1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện giao thông nước ta giữ vai trò quan trọng phát triển kinh tế đời sống xă hội , ôtô phương tiện giao thông phổ biến Trong năm gần nghành vận tải ôtô phát triển với tốc độ cao, nhiều kiểu dáng mẫu mã hợp thị hiếu khách hàng Ở Việt Nam xe bắt đầu sử dụng rộng rãi Tuy nhiên nhu cầu lại người chưa thỏa mãn Do hãng sản xuất xe không ngừng cải tiến, ứng dụng đưa thành tựu khoa học kỹ thuật vào nghành thiết kế chế tạo ôtô nhằm làm tăng công suất, tốc độ giảm suất tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại khí thải…Những cải tiến nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người quy định khắt khe ô nhiễm môi trường Với tốc độ phát triển giao thông việc đảm bảo an toàn cho người điều quan trọng đòi hỏi ôtô phải có hệ thống điều khiển đáng tin cậy, an toàn tiện nghi Hệ thống lái tích cực hệ thống nghiên cứu ứng dụng xe ô tô đại năm gần đây, đáp ứng yêu cầu khắt khe hệ thống lái ,nó định hướng cho nghiên cứu, ứng dụng phát triển hệ thống lái tương lai Các giáo trình tài liệu giảng dạy chuyên nghành kỹ thuật ô tô dùng trường đại học cao đẳng chưa đề cập đầy đủ hệ thống này.Việc nghiên cứu xây dựng mô dun giảng điện tử áp dụng phần mềm giúp nâng cao hiệu trình dạy học,giúp bồi dưỡng thêm kiến thức đội ngũ cán giảng dạy trường Đề tài nghiên cứu xây dựng phần mềm giảng dạy hệ thống lái tích cực có ý nghĩa khoa học mặt chuyên môn,và có ý nghĩa thực tiễn ứng dụng trường đại học cao đắng Việt Nam Với nôi dung Tôi giao đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng phần mềm giảng dạy hệ thống lái tích cực ” Nội dung đề tài gồm có phần sau: 1) Nghiên cứu lịch sử phát triển hệ thống lái tích cực 2) Nghiên cứu cấu trúc nguyên lý làm việc hệ thống lái tích cực 3) Nghiên cứu hệ thống lái dây 4) Nghiên cứu ứng dụng phần mềm PowerPoin xây dựng mô đun phần mềm giảng dạy hệ thống lái tích cực dùng cho trường đại học , cao đẳng Trong trình thực đề tài, thầy giáo hướng dẫn PGS T.S Hồ Hữu Hải tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi mặt tinh thần tài liệu tham khảo để hoàn thành nội dung đề tài Mặc dù cố gắng hoàn thành đề tài trình độ thân nhiều hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sai sót Rất mong thông cảm góp ý quý thầy bạn để đề tài hoàn thiện Qua xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn tận tình bảo giúp đỡ trình thực đề tài Vinh, ngày tháng năm 2012 HỌC VIÊN THỰC HIỆN Hoàng văn Đại CHƯƠNG I: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC 1.1 Hệ thống lái ô tô 1.1.2 Khái nệm chung hệ thống lái Hệ thống lái hệ thống xe ô tô mà thông qua thao tác người can thiệp vào hệ thống để điều khiển bánh xe dẫn hướng nhằm điều chỉnh, ổn định hướng chuyển động xe , đảm bảo an toàn giao thông đường Các yêu cầu hệ thống lái : + Cho phép quay vòng xe cách dễ dàng đơn vị diện tích mặt đường nhỏ + Các bánh xe dẫn hướng khỏi đường vòng phải tự động quay trạng thái chuyển động thẳng, để quay bánh xe trạng thái chuyển động thẳng cần tác động lên vành tay lái lực nhỏ lực tác động lái xe vào đường vòng + Đối với hệ thống lái có trợ lực , phải cho phép điều khiển xe hệ thống trợ lực có cố + Hệ thống lái phải điểu khiển dễ dàng, tiện nghi độ bền cao, an toàn , xẩy cố hư hỏng Một số nước quy định số yêu cầu cụ thể khác hệ thống lái ôtô: + Với hệ thống lái trợ lực, số vòng quay toàn vành tay lái không vòng, tương ứng với góc quay bánh xe dẫn hướng phía hai phía kể từ vị trí trung gian 35 độ Ở vị trí biên cần phải có vấu tỳ hạn chế quay bánh xe + Khi đường cong có bán kính không đổi 12m với tốc độ 10km/h, lực đặt vành tay lái tối đa không vượt 250N + Đảm bảo khả bị động xe , không gây tổn thương lớn cho người sử dụng bị đâm diện Với yêu cầu hệ thống lái hệ thống lái thông dụng phần lớn đáp ứng yêu cầu 1.1.3.Cấu trúc hệ thống lái khí Sau hai hệ thống lái hệ thống lái khí + Hệ thống lái học loại bánh vít –trục vít Hình:1.1 Hệ thống lái học loại trục vít – bánh vít 1-Vô lăng hay vàn tay lái, 2-Trục lái, 3-Trục vít, 4-Bánh vít dạng hình quạt, 5-Đòn quay đứng, 6-Thanh kéo dọc, 7-Đòn quay ngang, 8-Mặt bích, 9-Thanh nối, 10-Thanh ngang 11-Cầu trước hay dầm đỡ, 12-Trục ( trụ ) đứng 13-Trục hay ngỗng trục bánh xe dẫn hướng +Hệ thống lái loại – bánh Hình:.1.2 Hệ thống lái học loại – bánh 1- Vô lăng, 2- Trục lái, 3- Cơ cấu lái, 4- Thanh kéo, 5- Tay đòn 6- Trục ( trụ ) đứng, 7- Trục hay ngỗng trục, 8- Bánh xe dẫn hướng Hệ thống lái học loại – bánh gồm có : Vành tay lái hay vô lăng cố định với trục lái Trục lái lồng hay đặt ống lái nối với trục bánh A cấu lái 3.Thanh kéo cố định với B cấu lái nối lề với tay đòn Tay đòn cố định với trục hay ngỗng trục bánh xe dẫn hướng quay xung quanh trục đứng + Nguyên lý hoạt động chung hệ thống: Khi thay đổi hướng chuyển động ôtô ,giả sử quay vòng sang bên trái, người lái phải quay vành tay lái hay vô lăng theo chiều mũi tên hay ngược chiều kim đồng hồ ,qua cấu lái bánh vít , trục vít hay bánh làm dịch chuyển đòn , thay đổi góc hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hướng xoay quanh trục đứng theo chiều quay vô lăng theo tỷ lệ định với góc quay vô lăng thực nhiệm vụ chuyển hướng + Để thực yêu cầu bản, hệ thống lái thiết kế kết cấu góc sau: Tỷ số truyền hệ thống lái ôtô : Hệ thông lái loại cấu truyền chuyển động từ vành tay lái đến đòn chuyển hướng bánh xe dẫn hướng Trong phạm vi hệ thống lái phân biệt tỷ số truyền sau : - Tỷ số truyền hộp số lái ( I l1 ) : Là tỷ số truyền góc quay vành tay lái chia cho góc quay đòn lắc chuyển hướng -Tỷ số truyền hộp số lái có trị số cố định tăng giảm vành tay lái quay khỏi vị trí trung gian Đối với xe du lịch có lợi sử dụng hộp số lái với tỷ số truyền thay đổi Điều làm tăng tính an toàn ôtô chạy nhanh , vành tay lái dược quay góc nhỏ bánh xe dẫn hướng xoay Ngoài với tỷ số truyền hộp số lái cao rung động bánh xe dẫn hướng tốc độ cao ảnh hưởng đến người lái Công thức tính tỷ số truyền: il=αl1/ αl2 =il1 il2 α l1 αl2 :góc quay vành tay lái : góc quay bánh dẫn hướng 1.1.4 Đánh giá hệ thống lái học loại thường ( trợ lực ) Các hệ thống lái học loại thường ( trợ lực ) đáp ứng phần lớn yêu cầu hệ thống lái chưa hoàn thiện chỗ quay xe người lái phải sử dụng lực tương đối lớn tác dụng lên vành tay lái để làm quay bánh dẫn hướng gây mệt mỏi cho người lái mà hệ thống lái có cải tiến thêm phần trợ lực đáp ứng yêu cầu 1.2 Hệ thống lái học loại cường hóa ( có trợ lực ) : 1.2.1 Khái niệm chung hệ thống lái có trợ lực : Hệ thống lái trợ lực hệ thống lái có khả tạo lực đẩy phụ hỗ trợ lái xe quay vòng tay lái quay vòng Việc trang bị hệ thống lái trợ lực mang lại lợi ích sau : + Giảm nhẹ cường độ lao động người lái quay vòng xe, người lái cần tác động lên vành tay lái momen nhỏ so với trường hợp hệ thống lái trợ lực + Nâng cao tính an toàn trường hợp có cố bánh xe (như nổlốp , bánh xe non hơi, vv ) trường hợp việc điều khiển xe không khó khăn trường hợp trợ lực + Giảm va đập từ bánh xe lên vành tay lái Ở xe đời cũ hệ thống trợ lực lái chủ yếu hệ thống lái trợ lực thủy lực, giới thiệu hệ thống trợ lực thủy lực 1.2.2 Bộ trợ lực thủy lực : Hình:.1.4 Sơ đồ hệ thống trợ lực thủy lực 1- Vành tay lái; 2- Van điều khiển; 3- Bơm dầu; 4-Bình dầu; 5- Thanh răng; 6- Pittông trợ lực 1.2.3 :Cấu tạo trợ lực thủy lực: Hình:.1.4 Bộ trợ lực thủy lực Ở hệ thống thiết kế khác so với hệ thống lại thường chút Một phần có chứa xilanh piston vị trí Piston nối với Có hai đường ống dẫn chất lỏng hai bên piston ( thường dầu không chịu nén ) Một dòng chất lỏng có áp suất cao bơm vào đầu đường ống để đẩy piston dịch chuyển hỗ trợ dịch chuyển Như ta đánh lái sang bên có hỗ trợ hệ thống thủy lực sang bên Hình:.1.5 Cấu tạo 1- Con trượt phân phối; 2- Thanh 1.2.4 Nguyên lý hoạt động trợ lực lái thủy lực: Khi xoay vành tay lái, cản trở gây trọng lượng xe ma sát bánh xe mặt đường gây xoắn xoắn làm van xoay bị lệch Sự thay đổi vị trí van xoay dẫn hướng cho dầu chảy đến đầu xilanh lực Sự khác áp lực dầu hai mặt piston làm dịch chuyển nhờ giảm lực lái Đầu bên xilanh lực bị đẩy bình chứa bơm Khi ngừng xoay vành tay lái, lực xoắn xoắn đẩy van xoay vị trí trung tâm, áp lực cân hai mặt piston, lúc bánh xe trở vị trí thẳng đứng Lượng dầu hai đường ống điều khiển van quay 1.2.5 Van điều khiển ( van quay ): - Cấu tạo van quay: H.ình:6.Sơ đồ kết cấu van quay Chi tiết van quay xoắn Thanh xoắn kimloại mỏng xoắn có momen tác dụng vào Đầu 10 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CCL : Cơ cấu lái HTL : Hệ thống lái BGDT : Bài giảng điện tử EHPS : Hệ thống lái thủy lực điều khiển điện tử EPS Hệ thống lái điều khiển điện tử : CNTT : α l1 : α l2 : il : VDC : Công nghệ thông tin góc quay vành tay lái góc quay bánh dẫn hướng Tỷ số truyền hệ thống lái Hệ thống điều khiển động lực ô tô 88 Mvl : Mô men vành lái VPP: Van phân phối SV: Sinh viên GV: Giáo viên PPDH : Phương pháp dạy học DSC : Ổn định thân xe HTLTC : Hệ thống lái tích cực VTL: Vành tay lái DĐL : Dẫn động lái ECU: Bộ xử lý trung tâm TCS : Hệ thống điều khiển lực kéo TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu xây dựng phần mềm giảng dạy hệ thống lái tích cực Tác giả luận văn: Hoàng văn Đại Khóa: 2010 Người hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải Nội dung tóm tắt: a Lý chọn đề tài Hệ thống hệ thống lái tích cực hệ thống đại ô tô, giáo trình tài liệu giảng dạy chuyên ngành kỹ thuật ô tô dùng cho trường đại học cao đẳng chưa đề cập cách đầy đủ hệ thống Việc nghiên cứu tìm hiểu hệ thống giúp bổ sung tư liệu giảng dạy nghiên cứu kỹ thuật ô tô trường đại học, cao đẳng Hiện phương tiện giảng dạy công nghệ giảng dạy phát triển đến trình độ cao, đòi hỏi cán giảng dạy phải chuẩn bị mô đun giảng có cấu đảm bảo tính sư phạm cao, đáp ứng mức yêu cầu chiếm lĩnh nội dung học khác 89 Việc nghiên cứu xây dựng mô đun giảng điện tử áp dụng phần mềm giúp nâng cao hiệu trình dạy học, giúp bồi dưỡng đội ngũ cán giảng dạy trường đại học, cao đẳng Đề tài Nghiên cứu xây dựng phần mềm giảng dạy hệ thống lái tích cực có ý nghĩa khoa học mặt chuyên môn có ý nghĩa thực tiễn ứng dụng trường đại học, cao đẳng Việt Nam b Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống lái tích cực nhằm xây dựng mô đun giảng điện tử hệ thống lái tích cực dùng cho giảng dạy trường cao đẳng, đại học c Tóm tắt nội dung đóng góp - Tóm tắt nội dung chính: Chương 1: Lịch sử phát triển hệ thống hệ thống lái tích cực Chương 2: Cấu trúc hoạt động hệ thống lái tích cực Chương 3: Hệ thống lái dây Chương 4: Xây dựng mô đun giảng điện tử hệ thống lái tích cực - Đóng góp Đề tài tập hợp nghiên cứu được, khái quát lịch sử phát triển, cấu trúc , nghuyên lý hoạt động , điều khiển hệ thống lái tích cực xu hướng phát triển hệ thống lái Xây dựng đươc mô đun giảng điện tử hệ thống hệ thống lái tích cực Đây nguồn tài liệu cần thiết để ứng dụng giảng dạy cho sinh viên trường đại học cao đẳng d Phương pháp nghiên cứu Thu thập,tổng hợp tài liệu thống lái tích cực hãng sản xuất ô tô lớn như: Mercedes-Benz, BMW, Toyota, Honda số tài liệu khác Ứng dụng phần mềm PowerPoint nguyên tắc sư phạm để xây dựng mô đun giảng dạy hệ thống lái tích cực e Kết luận 90 Với phát triển điện tử – tin học ngày nay, việc sử dụng phần mềm tin học để để xây dựng giảng điện tử, mô hoạt động thiết bị, hệ thống ô tô việc làm có ý nghĩa đem lại hiệu cao việc truyền đạt thông tin Sử dụng phần mềm PowerPoint để xây dựng mô đun giảng dạy hệ thống lái tích cực đơn giản hiệu giúp ích nhiều cho giáo viên sinh viên trình giảng dạy học tập Kết đạt luận văn sử dụng để nghiên cứu, làm mô hình dạy học hệ thống lái tích cực hay phần mềm mô trình làm việc hệ thống CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ………………………… LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn thầy giáo PGS.TS HỒ HỮU HẢI Đề tài thực môn Ô tô xe chuyên dụng Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chưa công nhận công trình Hà Nội, ngày 19 tháng 07 năm 2012 91 Tác giả Hoàng văn Đại 92 93 94 H2.21.Buồng lái xe sử dụng hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 95 H.9 Sơ đồ trợ lực điện 1;2- Các cảm biến; 3- Bộ điều khiển trung tâm ECU; 4- Môtơ trợ lực; 5- Ắc quy 96 H.10 Vị trí cảm biến góc quay vành tay lái 97 98 99 100 101 102 ... khiển điện tử, hệ thống lái khí trợ lực điện , hệ thống lái dây Những hệ thống lái goi hệ thống lái tích cực đảm bảo hệ thống lái thường , hệ thống lái trợ lực túy , hệ thống lái tích cực có tính... lái tích cực ” Nội dung đề tài gồm có phần sau: 1) Nghiên cứu lịch sử phát triển hệ thống lái tích cực 2) Nghiên cứu cấu trúc nguyên lý làm việc hệ thống lái tích cực 3) Nghiên cứu hệ thống lái. .. chắn hệ thống lái dây hệ thống lái tương lai gần CHƯƠNG II: HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC 2.1 : Phân loại hệ thống lái tích cực Theo mức độ hoàn thiện kết cấu mức độ ứng dụng điện tử vào hệ thống lái