Đồ án thiết kế mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện trên xe honda civic bằng phần mềm inventor

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên hướng dẫn I NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên phản biện II MỤC LỤC MỤC LỤC III CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ .1 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LÁI XE HONDA CIVIC .10 TA PHẢI XÁC ĐỊNH ĐƯỢC TRẠNG THÁI CHUYỂN ĐỘNG CỦA TỪNG NHĨM CHI TIẾT ĐỂ TIẾN HÀNH MƠ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CHO CHÚNG 54 KẾT LUẬN 56 DANH MỤC BẢNG BIỂU III DANH MỤC BẢNG BIỂU III BẢNG 2.1: BẢNG CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE HONDA CIVIC 10 BẢNG 3.1: CÁC LỆNH 2D SKETCH VẼ THÔNG THƯỜNG 31 BẢNG 3.2: CÁC LỆNH TRONG MÔI TRƯỜNG 3D 34 BẢNG 3.4: CÁC LỆNH CƠ BẢN TRONG MƠI TRƯỜNG STANDARD.IDW 37 IV DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1: HỆ THỐNG LÁI HÌNH 1.2: BIẾN DẠNG CỦA LỐP HÌNH 1.3: GÓC CASTER VÀ KHOẢNG CASTER HÌNH 1.4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC .5 HÌNH 1.5: SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC HÌNH 1.6: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIÊN BỐ TRÍ TRÊN TRỤC LÁI HÌNH 1.7: SƠ ĐỒ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN .8 HÌNH 2.1: SƠ ĐỒ ĐẶT BÁNH XE DẪN HƯỚNG 12 HÌNH 2.2: SƠ ĐỒ LỰC NGANG TÁC DỤNG LÊN BÁNH XE KHI QUAY VÒNG 12 - ĐƯỜNG KÍNH TRONG: DTL = 17 (MM) HÌNH 2.3: MẶT CẮT TRỤC LÁI 20 HÌNH 2.5: ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CƯỜNG HỐ 23 HÌNH 2.6: ĐẶC TÍNH ĐIỀU KHIỂN MOTOR ĐIỆN 25 HÌNH 3.1: KHỞI ĐỘNG INVENTOR 2011 27 HÌNH 3.2: GIAO DIỆN SAU KHI KHỞI ĐỘNG INVENTOR 28 HÌNH 3.3: GIAO DIỆN CỦA MENU FILE 29 HÌNH 3.4: GIAO DIỆN CỦA MENU VIEW 29 HÌNH 3.5: GIAO DIỆN CỦA MENU TOOLS .29 HÌNH 3.6: GIAO DIỆN MENU HELP 29 HÌNH 3.7: GIAO DIỆN THANH CÔNG CỤ VẼ SKETCH 30 HÌNH 3.8: GIAO DIỆN THANH CÔNG CỤ VẼ 3D 30 V HÌNH 3.9: GIAO DIỆN THANH CƠNG CỤ LẮP GHÉP 30 HÌNH 3.10: KHỞI ĐỘNG MƠI TRƯỜNG VẼ PHÁC THẢO 31 HÌNH 3.11: GIAO DIỆN MÔI TRƯỜNG STANDARD 31 HÌNH 3.12: KHỞI ĐỘNG MƠI TRƯỜNG LẮP GHÉP 35 HÌNH 3.13: GIAO DIỆN CỦA MÔI TRƯỜNG LẮP GHÉP .36 BẢNG 3.3: CÁC LỆNH CƠ BẢN TRONG MÔI TRƯỜNG LẮP GHÉP 36 HÌNH 3.14: KHỞI ĐỘNG MƠI TRƯỜNG STANDARD.IDW 37 HÌNH 3.15: GIAO DIỆN CỦA MƠI TRƯỜNG STANDARD.IDW 37 HÌNH 3.16: KHỞI ĐỘNG PHẦN MỀM INVENTOR .38 HÌNH 3.17: VÀO MƠI TRƯỜNG VẼ STANDARD.IPT 38 HÌNH 3.18: GIAO DIỆN CỦA MÔI TRƯỜNG VẼ PHÁC THẢO 39 HÌNH 3.19: GIAO DIỆN VẼ BIÊN DẠNG 2D CỦA THANH RĂNG 39 HÌNH 3.20: DÙNG LỆNH EXTRUDED TẠO KHỐI BIÊN DẠNG 20MM DÀI 1000MM 40 HÌNH 3.21: DÙNG LỆNH EXTRUDED TẠO KHỐI BIÊN DẠNG 25MM 40 HÌNH 3.22: DÙNG LỆNH EXTRUDED TẠO KHỐI BIÊN DẠNG 40MM DÀI 600MM 41 HÌNH 3.23: TẠO GEN CHO ĐẦU THANH RĂNG 41 HÌNH 3.24:THANH RĂNG ĐƯỢC HOÀN THÀNH 42 HÌNH 3.25: VÀO MƠI TRƯỜNG VẼ STANDARD.IPT 42 43 HÌNH 3.26: TẠO BIÊN DẠNG 2D CHO MÔ TƠ 43 SAU ĐÓ TA REVOLVE CÁC BIÊN DẠNG TRỊN NHƯ HÌNH VẼ DƯỚI ĐÂY: 43 VI 43 HÌNH 3.27: TẠO KHỐI CHO VÀI BIÊN DẠNG THÂN MÔ TƠ 43 TIẾP THEO TA REVOLVE THÊM CÁC BIÊN DẠNG ĐƯỢC NHƯ HÌNH VẼ DƯỚI ĐÂY: .43 44 44 HÌNH 3.28: TẠO KHỐI BIÊN DẠNG PHÍA TRƯỚC THÂN MƠ TƠ 44 TA ĐI VÀO HOÀN THIỆN HÌNH DẠNG VÀ KẾT CẤU CỦA MƠ TƠ TRỢ LỰC: .44 45 HÌNH 3.29: MƠ TƠ TRỢ LỰC LÁI ĐƯỢC HỒN THIỆN 45 HÌNH 3.30: MƠ HÌNH ĐỊN KÉO NGANG 46 HÌNH 3.31: CHỌN VẬT LIỆU CHO ĐÒN KÉO NGANG LÀ THÉP 46 HÌNH 3.32: TẠO RÀNG BUỘC 47 HÌNH 3.33: ĐẶT LỰC TÁC DỤNG 47 HÌNH 3.34: TẠO LƯỚI CÁC PHẦN TỬ 48 HÌNH 3.35: XUẤT KẾT QUẢ 48 HÌNH 3.36: ĐIỂM CHỊU ỨNG SUẤT LỚN NHẤT VÀ NHỎ NHẤT .49 HÌNH 3.37: KẾT QUẢ TÍNH BỀN BÁNH RĂNG .50 HÌNH 3.38: KHỞI ĐỘNG MÔI TRƯỜNG LẮP RÁP 51 HÌNH 3.39: GIAO DIỆN MƠI TRƯỜNG LẮP RÁP 51 HÌNH 3.40: SƠ ĐỒ CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 52 SAU KHI GỌI CÁC CHI TIẾT RA RÙI TA TIẾN HÀNH LẮP RÁP 52 VII CLICK CHUỘT VÀO BIỂU TƯỢNG ĐỂ CHỌN KIỂU LẮP GHÉP GIỮA CÁC CHI TIẾT 52 GIAO DIỆN CỦA CONSTRAIN NHƯ HÌNH DƯỚI: 52 52 HÌNH 3.41: CÁC KIỂU LẮP GHÉP CỦA CONSTRAIN 52 HÌNH 3.42: SƠ ĐỒ LẮP RÁP CƠ CẤU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 53 HÌNH 3.43: GIAO DIỆN MƠI TRƯỜNG MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG 53 SAU ĐÓ CLICK VÀO BIỂU TƯỢNG ĐỂ GỌI HỆ THỐNG VỪA LẮP RÁP ĐỂ TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG 53 CỬA SỔ CỦA HỆ THỐNG NHƯ HÌNH DƯỚI ĐÂY: 53 54 HÌNH 3.44: CỬA SỔ CỦA CREAT VIEW 54 TA GỌI TÊN FILE RA VÀ TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG .54 54 HÌNH 3.45: GIAO DIỆN CỦA MÔI TRƯỜNG MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG .54 HÌNH 3.46: CỬA SỔ CỦA TWEAK COMPONENT 54 HÌNH 3.47: CỬA SỔ CỦA ANIMATION 55 VIII DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Mc M2 M3 Gbx Mơmen cản quay vịng lực cản lăn gây Mơmen cản quay vịng có lực ngang Y Mơmen ổn định gây nên độ nghiêng ngang β trụ quay đứng Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng f Hệ số cản lăn 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Rbx λ Ro β γ δ α 20 21 22 23 Pvl’ α σcd σu Bán kính làm việc bánh xe Hệ số biến dạng lốp Với lốp áp suất thấp Góc nghiêng trụ quay đứng mặt phẳng ngang xe Góc nghiêng trụ quay đứng mặt phẳng dọc xe Góc chụm bánh xe dẫn hướng Góc nghiêng bánh xe dẫn hướng Mômen cản lớn quy dẫn tới vành tay lái Tỷ số truyền cấu lái Tỷ số truyền dẫn động lái Hiệu suất thuận cấu lái Bán kính vành tay lái Lực tác dụng lên vành tay lái trợ lực không làm việc Lực tác dụng lên vành tay lái khơng có trợ lực Lực để thắng cản ma sát lực ép dầu tuần hoàn hai khoang xi lanh lực Hệ số tăng tải hệ thống lái trợ lực không làm việc Ứng suất chèn dập Ứng suất uốn TT Mcvl ic id ηt Rvl P”vl Pvl Tên đầy đủ LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trương đẩy mạnh nghành cơng nghiệp ơtơ có 14 liên doanh ôtô Việt Nam IX hoạt động đưa thị trường nhiều loại xe có chất lượng cao, ứng dụng tiến khoa học cơng nghệ tiên tiến Trong hệ thống lái ơtơ ví dụ 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 toàn chuyển động quỹ đạo chuyển động ô tô, đặc biệt xe có tốc độ cao Do người ta khơng ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính Xuất phát từ yêu cầu đặc điểm đó, em giao thực nghiên cứu đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế, mô hệ thống lái trợ lực điện phần mềm Inventor” nhằm mục đích giảm cường độ cho người lái, làm tăng thêm tính động độ an tồn chuyển động xe Đây lĩnh vực mẻ, phức tạp đòi hỏi kiến thức điện tử - tin học, điện tử chưa có nhiều tài liệu tham khảo Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo thuộc môn công nghệ ô tô trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên đặc biệt thầy giáo Phạm Văn Kiêm nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành tốt đề tài Tuy nhiên, lần đầu làm công tác thiết kế, thời gian lại có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong góp ý, bảo thầy cô bạn để em hiểu rõ Hưng Yên, ngày tháng năm 2013 Sinh viên Nguyễn Hữu Tuân X Hình 3.26: Tạo biên dạng 2D cho mơ tơ • Sau ta Revolve biên dạng trịn hình vẽ đây: Hình 3.27: Tạo khối cho vài biên dạng thân mô tơ • Tiếp theo ta Revolve thêm biên dạng hình vẽ đây: 43 Hình 3.28: Tạo khối biên dạng phía trước thân mơ tơ • Ta vào hồn thiện hình dạng kết cấu mơ tơ trợ lực: 44 Hình 3.29: Mơ tơ trợ lực lái hoàn thiện 3.3 Sử dụng Autodest Inventor tính bền số chi tiết 3.3.1 Các bước tính bền Inventor Ta chọn phương pháp phần tử hữu hạn để kiểm bền số chi tiết phần mềm Inventor 2011 bước sau: a Chọn kiểu phần tử : Có thể chọn phần tử phẳng , phần tử khối , phần tử bậc thấp Sau chọn kiểu phần tử cần phải khai báo số thực phù hợp với phần tử chọn Các số chiều dày , chiều cao , diện tích mặt cắt , mơ men qn tính mặt cắt b Khai báo vật liệu : Cần khai báo tính chất vật liệu chế tạo vật thể mô đun đàn hồi , hệ số poat xông , trọng lượng riêng c Xây dựng mơ hình , vẽ vật thể cần khảo sát cách cho tọa độ vào điểm hệ trục tọa độ chọn trước d Chia phần tử : Chọn nút , khai báo số lượng phần tử chương trình tự động chia vật thể thành số hữu hạn phần tử lưới e Đặt điều kiện biên : Lựa chọn buộc bậc tự nút đặc biệt mối liên kết phần tử với , phần tử với giá Đặt tải trọng tác dụng lên vật thể khảo sát f Chọn yêu cầu giải toán : Chọn điều kiện số bước tính , tiêu hội tụ cách xuất kết vào file liệu 3.3.2 Kiểm bền địn kéo ngang hình thang lái (thanh ổn định) - Lập mơ hình tính tốn bền: Mơ hình địn kéo ngang hình thang lái: Các bươc tính bền hình thang lái: 45 Hình 3.30: Mơ hình địn kéo ngang - Chọn vật liệu: - Hình 3.31: Chọn vật liệu cho đòn kéo ngang thép Tạo ràng buộc cố định 46 - Hình 3.32: Tạo ràng buộc Đặt lực momen tác dụng Hình 3.33: Đặt lực tác dụng - Tạo lưới phần tử 47 - Hình 3.34: Tạo lưới phần tử Tính tốn kết quả: - Hình 3.35: Xuất kết Điểm chịu ứng suất lớn nhỏ 48 Hình 3.36: Điểm chịu ứng suất lớn nhỏ Kết luận : Tính bền theo phương pháp truyền thống Ứng suất uốn dọc δud = 4514.4 (KG/cm2) Theo ứng dụng Simulation Ứng suất uốn dọc δud = 5007,6( MN/cm2 ) Giá trị ứng suất đòn kéo ngang nhận từ sử dụng phần mềm có giá trị so với phương pháp tính tồn truyền thống khơng khác nhiều Điều chứng tỏ dùng phần mềm để tính ứng suất , với mơ hình cho kết có độ xác tương đối cao Như yên tâm sử dụng phần mềm để xác định ứng suất tốn kiểm tra bền 3.3.3 Tính bền bánh Các bước tính tốn tương tự tính địn kéo ngang Ta thu kết tính tốn sau 49 Hình 3.37: Kết tính bền bánh Kết tính tốn theo phương pháp truyền thống Ứng suất uốn bánh răng: δu = 46,22 MN/m2 Kết tính theo phần mềm Ứng suất uốn: δkn = 47.6( MN/m2 ) Kết luận: Kết tính tốn phần mềm so với phương pháp truyền thống sai lệch không đáng kể 3.4 Lắp ráp chi tiết • Mở mơi trường làm việc, chọn New/ standard.iam 50 Hình 3.38: Khởi động mơi trường lắp ráp • Ta chọn mơi trường lắp ráp Stardard.iam để khởi động môi trường lắp ráp Hình 3.39: Giao diện mơi trường lắp ráp • Sau click chuột chọn biểu tượng để gọi chi tiết mơi trương lắp ráp 51 • Hình 3.40: Sơ đồ chi tiết hệ thống lái trợ lực điện Sau gọi chi tiết rùi ta tiến hành lắp ráp • Click chuột vào biểu tượng để chọn kiểu lắp ghép chi tiết Giao diện constrain hình dưới: Hình 3.41: Các kiểu lắp ghép constrain • Ta tiến hành lắp ráp nhóm chi tiết với kiểu lắp ghép cho phù hợp với vị trí tác dụng chi tiết • Ràng buộc số chi tiết với biểu tượng môi trường lắp ráp 52 • Sau lắp ghép ta hệ thống lái hình dưới: Hình 3.42: Sơ đồ lắp ráp cấu hệ thống lái trợ lực điện 3.5 Mô chuyển động hệ thống lái • Mở mơi trường làm việc, chọn New / standard.ipn Hình 3.43: Giao diện mơi trường mơ chuyển động • Sau click vào biểu tượng để gọi hệ thống vừa lắp ráp để tiến hành mơ • Cửa sổ hệ thống hình đây: 53 Hình 3.44: Cửa sổ Creat View • Ta gọi tên file tiến hành mơ Hình 3.45: Giao diện mơi trường mơ chuyển động • Ta phải xác định trạng thái chuyển động nhóm chi tiết để tiến hành mơ chuyển động cho chúng • Sau xác định trạng thái chuyển động ta click để gán chuyển động cho chi tiết Hình 3.46: Cửa sổ Tweak Component • Lần lượt làm với chi tiết chuyển động hệ thống gộp chuyển động chúng thành nhóm chuyển động • Tiếp theo ta vào biểu tượng để xem chuyển động hiệu chỉnh 54 Hình 3.47: Cửa sổ Animation 55 KẾT LUẬN Sau thời gian tập trung nghiên cứu tài liệu, khảo sát, tính tốn, tìm hiểu thực tế, với chủ động, nỗ lực cố gắng thân, cộng với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Phạm Văn Kiêm thầy Bộ môn công nghệ ô tô, em hồn thành đồ án: “Thiết kế, mơ hệ thống lái trợ lực điện phần mềm Inventor”, đủ khối lượng, tiến độ thời gian Với nhiệm vụ giao đồ án em thực công việc sau: - Tổng quan hệ thống lái tơ nói chung - Tính tốn hệ thống lái xe Honda Civic - Thiết kế, lắp ráp, mô hệ thống lái trợ lực điện phần mềm Inventor Phần vẽ em có vẽ: + Bản vẽ thiết kế mô tơ trợ lực lái + Bản vẽ thiết kế Trong thời gian làm đồ án em cố gắng tìm hiểu thêm sách thực tế xong hạn chế trình độ thời gian nên đồ án em cịn nhiều thiếu sót tính tốn lựa chọn phương án, cịn số vấn đề mà em chưa thể sâu vào chi tiết mà em dùng thông số tham khảo nên đồ án tốt nghiệp em nhiều hạn chế Em mong nhận giúp đỡ thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để đồ án em hoàn thiện Qua đồ án tốt nghiệp giúp em lần làm quen thiết kế tính tốn ơtơ, giúp em hiểu sâu hệ thống lái nguyên lí hoạt động phận hệ thống Ngoài qua đề tài giúp em tăng khả nghiên cứu đọc tài liệu Em xin chân thành cảm ơn Hưng Yên, ngày tháng năm 2013 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Nguyễn Trọng Hiệp- Giáo trình Chi tiết máy (Tập 1, 2) – NXB Giáo Dục Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng - Lý thuyết Ơ tơ - máy kéo – NXB Khoa học Kỹ thuật –Giáo trình Thiết kế tính tốn Ơ tơ - máy kéo (Tập 1, 2, 3) Phạm Minh Thái- Hướng dẫn làm đồ án môn học: Thiết kế hệ thống lái Ô tô - máy kéo bánh xe – Trường ĐHBK Hà Nội Trang bị thuỷ khí tơ – Trường ĐHBK Hà Nội Tài liệu học tập nội khoa CKĐL trường ĐHSPKT Hưng Yên 57 ... khả trợ lực cần giảm xe chuyển động với tốc độ cao Hệ thống lái trợ lực xe đại có kiểu sau: trợ lực khí nén, trợ lực thủy lực, trợ lực điện 1.3.1 Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Hệ thống lái trợ lực. .. thống trợ lực bị hỏng, lực điều khiển nặng hệ thống khơng có trợ lực, lúc phải thắng lực cản dầu chuyển động hệ thống gây 1.3.2 Hệ thống lái trợ lực điện Hệ thống lái trợ lực điện tạo mômen trợ lực. .. nhờ môtơ trợ lực vận hành lái giảm lực đánh lái Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điên bố trí trục lái 1: ECU điểu khiển; 2: Mô tơ trợ lực; 3: Cảm biến mô men Các phận hệ thống lái trợ lực điện: