(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tính toán và chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI XN ĐỨC NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MẪU HỆ THỐNG AN TOÀN BỊ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÙI XN ĐỨC NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MẪU HỆ THỐNG AN TOÀN BỊ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ: 60520116 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp HồChí Minh, tháng /2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên,,chức danh khoa học, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, Ngày tháng năm LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: BÙI XUÂN ĐỨC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/02/1990 Nơi sinh: Thanh Hóa Quê quán: Thanh Hóa Dân tộc: Kinh Chỗ riêng: 156/16 – Đường số – P Tăng Nhơn Phú B – Quận – TP HCM Điện thoại quan:0837422234 Điện thoại nhà riêng: Fax: 0837425364 - 0837422707 E-mail: buixuanduc00@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ …/…đến …/ … Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ …….đến…… Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đồ án tốt nghiệp: Hệ thống điều hịa khơng khí tô khách cỡ lớn Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Đại học Sư Phạm Kỹ thuật TP HCM Người hướng dẫn: GVC Ths Nguyễn Văn Thình III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 4/2014 Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty Cổ Phần Dịch Vụ Kỹ Thuật Tân Cảng i Kỹ sư khí động lực LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài “Nghiên cứu tính tốn chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy” tác giả gặp nhiều khó khăn Nhưng nhờ giúp đỡ tận tâm thầy TS Nguyễn Bá Hải, bạn học viên phía, để tác giả hồn thành đề tài Vì tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành:  Trước tiên tác giả xin chân cảm ơn TS Nguyễn Bá Hải, thầy nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tác giả hoàn thành xong cơng trình nghiên cứu  Sau tác giả xin gửi lời cảm tạ tới Ban Giám hiệu nhà trường, Phòng Đào tạo sau Đại học, Ban Chủ nhiệm khoa Cơ khí Động lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện tốt để tác giả hoàn thành luận văn  Cuối cùng, tác giả gửi lời cảm ơn cha mẹ, thành viên gia đình bạn bè, đồng nghiệp, nhóm Robot 1A – Khổng Tử ln động viên, giúp đỡ sát cánh bên tác giả suốt thời gian làm luận văn TP Hồ Chí Minh, Ngày … tháng … năm 2017 BÙI XUÂN ĐỨC iii NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MẪU HỆ THỐNG AN TỒN BỊ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY Tóm Tắt Hiện tình hình tai nạn giao thơng báo động tồn quốc mà vấn đề nhức nhối xã hội Thậm chí số người chết tai nạn giao thông nước ta năm cao số lượng người thiệt mạng bom đạn chiến tranh số quốc gia giới Đặc biệt đường có số vụ tai nạn giao thơng khơng ngừng tăng theo hàng năm quy mô số lượng, số vụ liên quan tới phương tiện xe máy chiếm nhiều Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng có nhiều: Do lấn chiếm hành lang an tồn giao thơng, gia tăng nhanh phương tiện giao thông cá nhân ý thức người tham gia giao thông kém, sử dụng rượu, bia, chất kích thích tham gia giao thơng Bên cạnh phải kể đến đường xá nhỏ hẹp, nhiều khúc cua 90 độ, vỉa hè bị lấn chiếm, để xe ô tô không quy định, đường xuống cấp nhanh có nguy tiềm ẩn tai nạn giao thơng Ngồi cịn kể đến kỹ điều khiển phương tiện người điều khiển xe, phản xạ người điều khiển có tình nguy hiểm bất ngờ tham gia giao thông Một phần ba số vụ mà nạn nhân tử vong bị thương có tình tai nạn xảy làm người điều khiển phương tiện xe máy bất ngờ không giữ thăng dẫn tới ngã xe bị xe gây tai nạn xe khác va chạm Từ lý tơi thực đề tài với mục đích góp phần làm giảm thiểu tai nạn giao thông hậu sau có tai nạn giao thơng xảy Với cấu chân chống phụ gắn thêm xe cảm biến tích hợp để nhận biết có tình va chạm xảy nguy hiểm, điều khiển điều khiển cấu chân chống phụ bung để giữ thăng cho xe máy không để người lái xe bị ngã xuống đường iv Ngoài chức hệ thống dừng đèn đỏ khơng cần chống chân, điều khiển xe qua đoạn đường ngập nước không cần chống chân Abstract Currently the traffic accident situation is very alarming nationwide that it is a problem of the whole society Even now the number of deaths attributable to traffic accidents in our country is higher each year than the number killed by war crimes in some countries around the world In particular, road traffic accidents continue to increase in number each year, but also in seriousness, with the number of motorcycle-related cases the most The main reasons for this situation are many: Due to the encroachment of the traffic safety corridors, the rapid increase of private means of transport and poor sense of the traffic, drinking alcohol, beer, use of stimulants when participating in traffic Besides, we have to mention our roads are too narrow, many bends are 90 degrees, the pavement is encroachment, the car is not in accordance with regulations, the road is too fast to risk the accident In addition, the vehicle driver's maneuverability skills, the driver's reflexes, when there are dangerous or unexpected situations in traffic One third of traffic accidents in which the victim dies or suffers injuries as a result of an accident occurs as a motorcycle operator unexpectedly fails to keep his balance and leads to the car and being hit by a car or another vehicle For these reasons, I have done the project with the aim of contributing to reducing traffic accidents or the consequences after the occurrence of traffic accidents With the auxiliary substructure attached to the vehicle and the sensors integrated to recognize when there are dangerous or collision situations, the controller controls the subfooter structure to stabilize for motorcycle and driver not fall into the road Also another function of the system is that the driver can stop the red light or drive the motorcycle through the flooded section without feet v MỤC LỤC TÊN MỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Thuật ngữ, ký hiệu, viết tắt x Danh sách hình xi Danh sách bảng xv Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hƣớng nghiên cứu đề tài 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.2 Lý chọn đề tài 15 1.3 Mục đích đối tƣợng nghiên cứu đề tài 15 1.3.1 Mục đích nghiên cứu đề tài 15 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu đề tài 15 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài vi 16 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 16 1.4.2 Giới hạn đề tài 16 1.5 Phƣơng pháp nghiên cƣ́u 17 1.6 Hƣớng đề tài 17 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 2.1 Các lực tác dụng lên xe máy 18 2.2 Nguyên nhân gây đổ xe máy tham gia giao thông 22 2.2.1 Các tư đổ xe máy người điều khiển 22 2.2.2 Các vị trí va chạm gây đổ xe 22 2.3 Cảm biến 24 2.3.1 Cảm biến gia tốc MX2125 24 2.3.1.1 Thông số kỹ thuật ứng dụng cảm biến 24 2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến 25 2.3.1.3 Các chân cảm biến 27 2.3.1.4 Giao tiếp cảm biến MX2125 tín hiệu ngõ 27 2.3.2 Cảm biến góc nghiêng (Bank Angle Sensor) 28 2.3.3 Cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A02YK0F 30 2.3.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại HALL 33 2.4 Phần mềm lập trình LabVIEW 36 2.4.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm LabVIEW 36 2.4.2 Cấu Tạo Của LabVIEW 37 2.5 2.4.2.1 Front Panel 37 2.4.2.2 Block Diagram 38 CARD ARDUINO UNO R3 40 2.5.1 Giới thiệu Arduino 40 2.5.2 Phần cứng Card ARDUINO UNO R3 41 2.6 Card Hocdelam USB 9090 44 2.7 Thông số kỹ thuật xe máy đƣợc chọn lắp đặt mẫu hệ thống 46 vii Hình 50: Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí tay phanh Cảm biến vị trí tay phanh bố trí cụm phanh phía sau phanh cần gạt cảm biến di chuyển theo cần bố phanh Tốc độ di chuyển cần gạt cảm biến phụ thuộc vào tốc độ phanh nhanh hay bình thường Hình 51: Vị trí lắp đặt cảm biến hồng ngoại cảm biến tốc độ xe Cảm biến hồng ngoại lắp đặt vị trí phía trước đầu xe Cảm biến tốc độ đặt bánh xe trước đĩa phanh trước để lấy tín hiệu tốc độ xe Cơ cấu chân chống phụ: - Xylanh khí nén; – Bánh xe; – Cơ cấu chân chống phụ bung gập; - Ống dẫn khí nén điều khiển xylanh khí nén 86 Hình 52:Cơ cấu chống đổ xe phương án hai gắn xe Hệ thống cung cấp khí nén: Hình 53: Vị trí bố trí hệ thống cung cấp khí nén Van điện điều khiển xylanh khí nén: 87 Hình 54:Vị trí bố trí van điện điều khiển xylanh khí nén Van điện điều khiển khí nén cấp cho xylanh khí nén bố trí khoang chứa đồ yên xe gắn máy với hệ thống cung cấp khí nén Hai đường ống điều khiển xylanh khí nén dẫn ngồi để đưa tới hai xylanh khí nén Mạch vi xử lý điều khiển: - Mạch điều khiển Arduino; – Mạch cơng suất điều khiển van điện khí nén; – Mạch đổi nguồn cấp nguồn cho mạch điều khiển mạch cơng suất Hình 55:Vị trí lắp đặt vi xử lý điều khiển 88 Công tắc điều khiển tay: Hình 56: Vị trí cơng tắc điều khiển tay bố trí xe Cơng tắc điều khiển tay bố trí đầu xe gắn máy, kết hợp lỗ dẫn dây đóng bướm gió Là loại cơng tắc ON/OFF hai vị trí người điều khiển dễ dàng điều khiển cấu gập lên xuống theo ý gặp đèn đỏ bị ngập nước… o Hoạt động: Hệ thống cung cấp khí nén: 89 Hình 57: Hoạt động hệ thống hệ thống cung cấp khí nén hoạt động tạo áp suất Khi cấu điều khiển gập lại: Hình 58: Hoạt động thực tế cấu gập lại Khi cấu điều khiển bung ra: Hình 59: Hoạt động thực tế cấu bung 90 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG Thời gian, đối tƣợng địa điểm thực nghiệm 4.1 Đối tượng: Xe máy, người điều khiển xe máy Vị trí: - Khn viên trường ĐH SPKT TP HCM - Khuôn viên công ty CP DV KT Tân Cảng - QL 51 – Mỹ Tân – Mỹ Xuân - Tân Thành – Bà Rịa Vũng Tàu - Khu vực quán cà phên JAVI MAKERSPACE 1A Khổng tử - Thủ Đức – Tp HCM Thời gian: tháng /2017 4.2 Kịch thử nghiệm Trường hợp 1:Khi xe gặp tình nguy hiểm thắng gấp Trong trường hợp điều kiện thử nghiệm thực tế: - Xe di chuyển với vận tốc 40 km/h - Có người ngồi xe - Xe gặp tình bất ngờ thắng gấp Hình 1: Thử nghiệm xe bóp phanh gấp có tình nguy hiểm 91 Trường hợp 2:Khi có vật chuyển động tới với vận tốc cao thắng gấp Trong trường hợp điều kiện thử nghiệm thực tế: - Xe di chuyển với vận tốc 40 km/h - Có vật khác di chuyển với vận tốc cao tiến thẳng tới xe mẫu thử - Xe mẫu thử thắng gấp Hình 2: Thử nghiệm có vật chuyển động tới với vận tốc cao Trường hợp 3: Thử nghiệm cấu chân chống nâng lên hạ xuống trường hợp: Xe thẳng; quay vòng; đứng yên với hai người ngồi xe Trường hợp thử độ cứng khả quay vòng chân chống phụ bung xuống gập lại Hình 3: Thử nghiệm cấu bung xuống quay vịng 92 Hình 4: Thử nghiệm cấu gập lên quay vịng Hình 5: Thử nghiệm cấu gập lên bung xuống xe thẳng Hình 6: Thử nghiệm cấu bung xuống với hai người ngồi xe Trường hợp 4: Thử nghiệm đường trường với quãng đường 65 Km (Từ cảng Tân Cảng Cái Mép tới ngã tư Thủ Đức) 93 Với thông số điều kiện thử sau: - Thời gian thử nghiệm: đến ngày 12 tháng năm 2017 - Tốc độ xe trung bình: 55 Km/h - Số đèn giao thông: 19 - Khi dừng đèn đỏ bật cấu chân chống phụ cơng tắc Hình 7: Thử nghiệm đường trường 4.3 Đánh giá kết thử nghiệm Sau tiến hành thử nghiệm với thử nghiệm tổng hợp kết thử nghiệm cho thấy rằng: Sau thử nghiệm thực tế nghi nhận lại trung bình 0.5 giây để cấu hệ thống an toàn bung hoàn toàn hai chân chống phụ xuống hết cỡ Bảng 1: Bảng tổng kết kết thực nghiệm Trƣờng hợp Trƣờng hợp Trƣờng hợp Trƣờng hợp Số lần thử 10 10 10 Số lần thàng công 10 Số lần thất bại 2 STT 94 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau trình nghiên cứu hồn thiện đề tài “Nghiên cứu tính tốn chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy” nhóm thực đề tài xin đưa kết luận: - Nghiên cứu thiết kế thành công cấu hạn chế đổ xe máy - Chế tạo thành cơng mẫu hệ thống an tồn bị động cho xe gắn máy - Áp dụng kiến thức lý thuyết thực tiễn qua mơ hình - Ứng dụng thành cơng mơ hình thực nghiệm hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy - Kết thực nghiệm chứng minh giả thiết nghiên cứu hệ thống áp dụng thực tế Kết luận: Đề tài đạt mục tiêu ban đầu 5.2 Hƣớng phát triển Đề tài nghiên cứu tơi “Nghiên cứu tính tốn chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy”.Hệ thống hệ thống an toàn bị động cho người điều khiển xe máy kết hợp với hệ thống an toàn bị động khác như: Airbag, Seatbelt, Jacketbag… hệ thống an toàn chủ động như: ABS, Combiebrake… làm tăng độ an toàn tin cậy cho người điều khiển phương tiện xe máy, đảm bảo giảm tối thiểu tai nạn thương tích gây có va chạm, tai nạn Hạn chế đề tài: - Vì thời gian kinh phí khơng cho phép nên nhóm tác giả dừng lại việc chế tạo mẫu thử hệ thống loại xe chọn làm mẫu thử cụ thể - Việc nghiên cứu, xây dựng phương trình động học động lực học cụ thể chi tiết cho xe hệ thống 95 Hướng phát triển: - Hướng cho đề tài sau để cải thiện tính phổ biến đa dạng hệ thống để hệ thống ứng dụng nhiều chủng loại xe khác - Tiếp tục hoàn thiện mạch điều khiển tín hiệu cảm biến để hệ thống hoạt động tối ưu độ tin cậy cao - Tính tốn, phân tích tốn động học động lực học cho xe hệ thống - Nghiên cứu thêm toán cân lượng lắp đặt thêm hệ thống xe máy 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] TS Nguyễn Bá Hải (2013), Lập trình LabVIEW, NXB ĐHQG TP HCM [2] MSc Lê Thu Huyền (2009), Risk Analysis, Driver Behaviour and Traffic Safety at Intersections in Motorcycle - Dominated Traffic Flow [3] Nguyễn Ngọc Nam, Nguyễn Xuân Thiện (2016),Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mẫu hệ thống chống đổ xe máy, Đồ án tốt nghiệp đại học, Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM [4] Nguyễn Văn Luyện (2016),Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mẫu thiết bị giám sát cảnh báo trộm xe, Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM [5] KS Nguyễn Tấn Lộc (2007), Giáo trình thực tập động xăng II, Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM [6] Ths Huỳnh Minh Phú (2015), Tài liệu tự học nhanh Arduino cho người bắt đầu,Phiên [7] MSc Đặng Q (2010), Giáo trình tơ 1,Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM [7] MSc Đặng Q (2010), Giáo trình tơ 2,Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM [7] www.csgt.vn [8] www.titans.com.vn TÀI LIỆU NƢỚC NGOÀI [1] Haruki Kawanaka, MasahiroMiyaji, Md Shoaib Bhuiyan and Koji Oguri, Identification of Cognitive Distraction Using Physiological Features for Adaptive Driving Safety Supporting System [2] Tadatoshi Shigetomi, Takeshi Yamasaki(Honda R&D Co.,Ltd Asaka Center, Japan),Motorcycle Safety Research [3] Vittore Cossalter, Motorcycle Dynamics, Second Edition [4] Parallax, Memsic MD2125 datasheet 97 [5] SRF05 Technical Specification, http://www.robotelectronics.co.uk/htm/srf05tech.htm [6] www.ieee.org [7] www.cep.hocdelam.org [8] www.landinggear.com [9] www.world.honda.com/tech/ [10] www.skidbike.com/air-bag-safety-vests/ [11] www.litmotors.com/c1/ [12] www.arduino.cc [13] www.jelpc.com/ [14] www.ni.com/en-vn.html [15] www.famictech.com/index.html 98 99 S K L 0 ... tài ? ?Nghiên cứu, tính tốn chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy? ?? 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước  Hệ thống phanh ABS xe máy hãng HONDA xe SH125/150:... có khả giữ thăng cho xe máy gặp tình tránh người điều khiển bị ngã vào phương tiện khác với tên đề tài ? ?Nghiên cứu, tính tốn chế tạo mẫu hệ thống an tồn bị động cho xe gắn máy? ?? Tạo sản phẩm khoa... dựng hệ thống an toàn cho xe máy việc hạn chế đổ xe, ngã xe có tai nạn bất ngờ xảy Mô tả và đánh giá toàn diện nghiên cứu hành vấn đề liên quan đến an toàn cho phương tiện xe máy Chế tạo mơ