Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái ô tô trợ lực điện có kết nối máy tính để phục vụ đào tạo

109 826 6
  • Loading ...
1/109 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/03/2015, 09:33

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG o0o MẠC TIẾN HƯNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH ĐỂ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO LUẬN VĂN THẠC SĨ Khánh Hòa - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG o0o MẠC TIẾN HƯNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH ĐỂ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO Ngành đào tạo: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHÙNG MINH LỘC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG KHOA SAU ĐẠI HỌC Khánh Hòa - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Khánh Hòa, ngày …… tháng …… năm 2014 Người nghiên cứu Mạc Tiến Hưng ii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn:  TS Phùng Minh Lộc – Giảng viên khoa Kỹ thuật giao thông Trường Đại học Nha Trang, người hướng dẫn luận văn.  Quý Thầy, Cô khoa Kỹ thuật giao thông Trường Đại học Nha Trang.  Các bạn học viên lớp cao học Cơ khí động lực khóa 2012-2014, Trường Đại học Nha Trang – Khánh Hòa. Đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt khóa học cũng như thực hiện đề tài này. Khánh Hòa, ngày …. tháng … năm 2014 Người nghiên cứu Mạc Tiến Hưng iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG x PHẦN MỞ ĐẦU 1 1 . Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu: 1 2. Lý do chọn đề tài: 1 3. Mục tiêu nghiên cứu: 2 4. Đối tượng nghiên cứu: 2 5. Phạm vi nghiên cứu: 2 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái ô tô trợ lực trên thế giới: 4 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước: 5 1.3. Mục tiêu của đề tài: 7 1.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu: 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 2.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống lái 9 2.2. Tính năng dẫn hướng của hệ thống lái 9 2.3. Công dụng và phân loại hệ thống lái trợ lực 13 2.3.1. Công dụng hệ thống lái trợ lực: 13 2.3.2. Phân loại hệ thống lái trợ lực: 13 2.4. Hệ thống lái trợ lực thủy lực: 14 2.4.1. Cấu trúc tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực: 14 2.4.2. Mô hình toán học HTL trợ lực thuỷ lực: 14 2.4.3. Đặc tính trợ lực lái: 15 2.4.4. Giải pháp điều khiển thay đổi hệ số trợ lực lái: 16 2.4.5. Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện : 16 iv 2.5. Hệ thống lái trợ lực điện : 16 2.5.1. Trợ lực trên trục lái: 18 2.5.2. Trợ lực trên cơ cấu lái ô tô: 26 2.5.3. Cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện : 29 2.5.3.1. Cảm biến tốc độ đánh lái: có 2 loại 30 2.5.3.2. Cảm biến mô men lái: có 3 loại 31 2.5.3.3. Cảm biến tốc độ ô tô: Gồm 4 loại 33 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN 36 3.1. Bài 1: Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện 36 3.1.1. Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện: 36 3.1.2. Vận hành thiết bị để tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống : 36 3.2. Bài 2: Các hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục. 37 3.2.1. Một số nguyên nhân gây hư hỏng: 37 3.2.2. Tạo các Pan hư hỏng trên mô hình: 39 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH. 40 4.1. Lựa chọn phương án: 40 4.1.1. Lựa chọn hệ thống lái trợ lực điện trên mô hình: 41 4.1.2. Lựa chọn phương án tạo mô men cản của mặt đường: 48 4.2. Thiết kế, chế tạo phần cơ khí của mô hình: 50 4.3.Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển của mô hình: 53 4.3.1. Mạch tạo tín hiệu cảm biến tốc độ xe: 53 4.3.2. Thiết kế mạch giao tiếp máy tính: 54 4.3.3. Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển trung tâm: 58 4.3.4. Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển động cơ điện trợ lực: 64 4.4. Viết chương trình cho vi điều khiển: 66 4.4.1. Xây dựng quy luật điều khiển: 66 4.4.2. Lưu đồ giải thuật điều khiển chính 69 4.5. Xây dựng phần mềm kết nối máy tính: 71 4.5.1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình: 71 4.5.2. Khái quát về Visual Basic 6.0 [10]: 72 v 4.5.3. Truyền thông nối tiếp với Visual Basic: 72 4.5.4. Thiết kế giao diện: 74 4.5.5. Viết lệnh cho các đối tượng: 76 4.5.6. Viết chương trình với ngôn ngữ Visual Basic [10]: 77 CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 83 5.1. Hướng dẫn sử dụng mô hình 83 5.1.1. Mô tả các chức năng trên bảng điều khiển Panel: 83 5.1.1.1. Màn hình hiển thị LCD: 83 5.1.1.2. Các lựa chọn trên Panel điều khiển: 84 5.1.2. Thử nghiệm vận hành mô hình: 87 5.1.2.1. Công tác chuẩn bị: 87 5.1.2.2. Vận hành thiết bị: 87 5.2. Kết quả thử nghiệm mô hình: 88 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI95 6.1. Kết luận: 95 6.2. Kiến nghị hướng phát triển của đề tài: 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT  ABS (Anti-lock Brake System): Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe.  CAN (Controller Area Network): Vùng mạng điều khiển  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 (Electronic Hydraulic Power Steering) : Hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện  HTL: Hệ thống lái  HTP: Hệ thống phanh  4WD (Four Wheel Driver): Bốn bánh xe chủ động.  4WS (Four Wheel Steering): Hệ thống lái 4 bánh xe.  DTC (Diagnostic trouble code): Mã chẩn đoán hư hỏng.  DLC (Data link connector): Giắc cắm kết nối dữ liệu.  VI (Virtual Instrument): Thiết bị ảo  PPS (Progressive Power Steering): Bộ cường hoá tích cực vii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Mô hình thiết kế hộp ECU điều khiển hệ thống lái trợ lực điện 6 Hình 2.1. Ô tô quay vòng 9 Hình 2.2. Thông số kích thước ô tô hai trục, có hai bánh xe phía trước dẫn hướng 10 Hình 2.3. Kết cấu và phản lực ở một bánh xe dẫn hướng 11 Hình 2.4. Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của ô tô 12 Hình 2.5. Sơ đồ độ chụm của bánh xe dẫn hướng 13 Hình 2.6. Sơ đồ tổng quát hệ thống lái ô tô trợ lực thủy lực 14 Hình 2.7. Sơ đồ khối mô hình toán học HTL ô tô có trợ lực 14 Hình 2.8. Đồ thị đặc tính trợ lực 15 Hình 2.9. Hệ thống lái ô tô trợ lực điện với động cơ trợ lực bố trí trên trục lái 17 Hình 2.10. Hệ thống lái ô tô trợ lực điện với động cơ trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết rời 18 Hình 2.11. Hệ thống lái ô tô trợ lực điện với động cơ trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế liền 18 Hình 2.12. Cơ cấu trợ lực lái điện trợ lực trên trục lái 19 Hình 2.13. Sơ đồ tổng quát của hệ thống lái ô tô trợ lực trên trục lái 20 Hình 2.14. Bố trí các cụm và Tablô thể hiện đèn báo lỗi P/S 21 Hình 2.15. Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển động cơ điện trợ lực lái theo phương pháp điều khiển điện áp 22 Hình 2.16. Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển động cơ điện trợ lực lái theo phương pháp điều khiển dòng điện 23 Hình 2.17. Mạch tương đương của động cơ điện 23 Hình 2.18. Sơ đồ điều khiển tổng quát của ECU trợ lực lái điện 24 Hình 2.19. Điều khiển chế độ động cơ điện 25 Hình 2.20. Đặc tính điều khiển 25 Hình 2.21. Mô hình toán học của hệ thống trợ lực trên trục lái của ô tô 26 Hình 2.22. Sơ đồ trợ lực lái điện trên cơ cấu lái 27 Hình 2.23. Các bộ phận của động cơ điện và cảm biến góc quay 27 Hình 2.24. Cụm động cơ điện và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay 28 Hình 2.25. Sơ đồ điều khiển tổng quát của hệ thống trợ lực trên cơ cấu lái 28 Hình 2.26. Tín hiệu quan trọng để điều khiển motor trợ lực lái 29 Hình 2.27. Mô phỏng mô hình toán học của hệ thống lái trợ lực trên cơ cấu lái 29 viii Hình 2.28. Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái 30 Hình 2.29. Cảm biến tốc độ đánh lái (góc đánh lái) loại Hall 30 Hình 2.30. Đặc tính, vị trí làm việc của cảm biến mô men lái loại lõi thép trượt 31 Hình 2.31. Cấu trúc và đặc tính của cảm biến mô men lái loại lõi thép xoay 32 Hình 2.32. Cảm biến mô men lái loại 4 vành dây 32 Hình 2.33. Sơ đồ nguyên lý và xung của cảm biến mô men lái loại 4 vành dây 33 Hình 2.34. Ba loại cảm biến tốc độ ô tô 34 Hình 2.35. Cảm biến tốc độ ô tô loại MRE 35 Hình 4.1. Sơ đồ khối mô hình hệ thống 40 Hình 4.2. Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Ford focus 2012 41 Hình 4.3. Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Vios 42 Hình 4.4 . Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Kia morning 44 Hình 4.5 . Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Lexus 45 Hình 4.6 . Các bộ phận cơ bản của Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Vios 2007 46 Hình 4.7. Sơ đồ đấu dây của cảm biến mô men xoắn 46 Hình 4.8 . Sơ đồ đấu dây của động cơ điện trợ lực 47 Hình 4.9 . Cơ cấu tạo mô men cản 49 Hình 4.10. Mạch điều xung cho li hợp điện từ 49 Hình 4.11 . Thiết kế Khung mô hình 50 Hình 4.12. Thiết kế Dẫn động lái 50 Hình 4.13. Mô phỏng lắp ráp các chi tiết 51 Hình 4.14. Bản vẽ lắp được xây dựng trên Solid Work 51 Hình 4.15. Mô hình thực tế nhìn từ phía sau 52 Hình 4.16. Mô hình thực tế nhìn từ phía trước 52 Hình 4.17. Tín hiệu tốc độ xe hồi về ECU trợ lực lái 53 Hình 4.18. Mạch giả lập tín hiệu tốc độ xe 54 Hình 4.19. Sơ đồ chân của các đầu cắm DB 9 và DB 25 56 Hình 4.20. Sơ đồ chân của vi mạch MAX 232 57 Hình 4.21. Sơ đồ khối của vi mạch MAX 232 57 Hình 4.22. Mạch giao tiếp máy tính 58 Hình 4.23. Sơ đồ chân và sơ đồ đóng gói của vi điều khiển Atmega16 59 Hình 4.24. Sơ đồ cấu trúc của vi điều khiển Atmega16 60 Hình 4.25. Sơ đồ nối dây mạch điều khiển 63 Hình 4.26. Board mạch in mạch điều khiển 64 Hình 4.27. Board mạch điều khiển sau khi chế tạo 64 [...]... của hệ thống lái ô tô trợ lực điện trên mô hình; - Biết được các pan thường gặp của hệ thống lái trợ lực điện, cách khắc phục; 2 - Thấy rõ sự hoạt động hệ thống lái ô tô trợ lực điện thông qua dữ liệu hiển thị trên máy tính, đồng thời từ máy tính có thể điều khiển các chế độ hoạt động của hệ thống lái 3 Mục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái ô tô trợ lực điện có thể... thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện : Hệ thống lái ô tô trợ lực thủy lực điều khiển điện có nhiều loại được thiết kế bố trí khác nhau với các kiểu như sau: - Hệ thống lái trợ lực thủy lực với van điện từ lắp ở bơm trợ lực thực hiện điều khiển lưu lượng - Hệ thống trợ lực thủy lực với van điện từ trên mạch dầu van trợ lực lái - Hệ thống lái trợ lực thủy lực với van điện từ tại cửa vào ra của van trợ. .. dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic điều khiển hệ thống và thay đổi một số thông số cần thiết như: tốc độ ô tô, tốc độ động cơ và mô men cản quay vòng… * Nghiên cứu lý thuyết vi điều khiển để thiết kế các card giao tiếp từ máy tính với mô hình thông qua ngôn ngữ lập trình Visual Basic để truyền và nhận tín hiệu * Nghiên cứu thiết kế mô hình giảng dạy hệ thống lái ô tô trợ lực điện có kế nối máy tính. .. lực thủy lực - Nhóm trợ lực điện 2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực: 2.4.1 Cấu trúc tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực: Hình 2.1 là sơ đồ tổng quát HTL ô tô trợ lực thuỷ lực bao gồm các bộ phận chính sau: Vành lái, trục lái, bình chứa dầu, bơm trợ lực, cơ cấu lái, van điều khiển, xy lanh trợ lực và các ống dẫn dầu thủy lực Hình 2.6 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái ô tô trợ lực thủy lực [8] 2.4.2 Mô hình toán... vành lái Cảm biến mô men Ly hợp điện từ Cơ cấu trục răng - thanh răng Hình 2.10 Hệ thống lái ô tô trợ lực điện với động cơ trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết rời [13] Hình 2.11 Hệ thống lái ô tô trợ lực điện với động cơ trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế liền [13] 2.5.1 Trợ lực trên trục lái: Động cơ điện trợ lực cùng cơ cấu giảm tốc trục vít- bánh vít được bố trí ở trục lái chính... loại trợ lực cơ bản:  Động cơ điện trợ lực bố trí trên trục lái (Hình 2.9)  Động cơ điện lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế rời (Hình 2.10)  Động cơ điện trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế liền (Hình 2.11) Cảm biến mô men Trục lái Trục vít bánh vít Ly hợp điện từ Cơ cấu lái trục răng – thanh răng Hình 2.9 Hệ thống lái ô tô trợ lực điện với động cơ trợ lực bố trí trên trục lái. .. viên có thể trực tiếp quan sát sự hoạt động của hệ thống qua dữ liệu hiển thị trên máy tính 4 Đối tượng nghiên cứu: - Hệ thống lái ô tô trợ lực điện; - Mô hình giảng dạy hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính thông qua ngôn ngữ lập trình Visual Basic; - Nghiên cứu ứng dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 5 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài là mô hình dạy học nên phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên. .. * Thạc sĩ Trần Văn Lợi [3], Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái Nội dung nghiên cứu của đề tài: - Ứng dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển cơ cấu lái không thông qua trục lái - Tạo cảm giác lái của mô hình xác thực với cảm giác lái của hệ thống lái thực tế trên ô tô - Thiết kế mô hình với bánh xe dẫn hướng không tiếp xúc với mặt đường Đề tài có nhiều tính năng mới nổi bật về ứng... toán học HTL trợ lực thuỷ lực: Dựa trên mô hình tổng quát của hệ thống lái ô tô trợ lực thuỷ lực, ta có thể xây dựng mô hình toán học như sau: Pc1 P3-1 P1 M1 1 M1 2 P2 3 5a 4 5b PTL P3-2 6 Hình 2.7 Sơ đồ khối mô hình toán học HTL ô tô có trợ lực Pc2 15 1- Vô lăng; 2- Trục lái chính; 3- Cơ cấu lái; 4- Dẫn động lái; 5a, 5b – Bánh xe dẫn hướng; 6- Xi lanh trợ lực; P1 - Lực quay vòng của người lái đặt trên... sản xuất công nghiệp đã được ứng dụng khá phổ biến nhưng dùng trong dạy học thì còn hạn chế Vì vậy, đề tài Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái ô tô trợ lực điện có kết nối máy tính để phục vụ đào tạo ” đã được chọn làm đề tài nghiên cứu nhằm có thể áp dụng những thành tựu mà phần mềm này mang lại, giúp cho các giáo viên và các học viên có thêm một phương tiện mới để học tập và nghiên cứu . trên mô hình: 39 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH. 40 4.1. Lựa chọn phương án: 40 4.1.1. Lựa chọn hệ thống lái trợ lực điện trên mô hình: . ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG o0o MẠC TIẾN HƯNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH ĐỂ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO Ngành đào. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG o0o MẠC TIẾN HƯNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TRỢ LỰC ĐIỆN CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH ĐỂ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái ô tô trợ lực điện có kết nối máy tính để phục vụ đào tạo, Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái ô tô trợ lực điện có kết nối máy tính để phục vụ đào tạo, Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái ô tô trợ lực điện có kết nối máy tính để phục vụ đào tạo

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn