Chương 1: Giới thiệu đề tài. - Chương 2: Cở sở lý thuyết, tổng quan về hệ thống lái trợ lực điện. - Chương 3: thông số, cấu tạo và hoạt động của một số chi tiết chính của hệ thống lái. - Chương 4: Thiết kế, vẽ 2D, 3D hệ thống lái trợ lực điện.
- Chương 5: Kết luận CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan cơ sở lý thuyết về hệ thống lái trợ lực điện 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái trợ lực điện - Việc thay đổi hệ thống lái thủy lực sang hệ thống lái hoàn toàn bằng điện đang được sử dụng trên hầu hết ô tô trong những năm qua. Hệ thống lái trợ lực điện ban đầu giới hạn ở các ô tô cỡ nhỏ, vì công nghệ phát triển động cơ điện bị giới hạn. Tuy nhiên, các dòng động cơ điện nhỏ gọn công suất lớn và kiểm soát số vòng quay phát triển nhanh nên hệ thống lái trợ lực điện được áp dụng trên xe du lịch. - Hệ thống lái trợ lực điện còn được gọi là hệ thống EPS(Electric Power Steering) giúp hỗ trợ điều khiển lái xe, sủ dụng motor điện giúp việc đánh lái trở nên nhẹ nhàng , mượt mà.
Hệ thống EPS sủ dụng nguồn điện từ bình ắc quy và máy phát điện của xe cung cấp cho quá trình vận hành. Hiện nay hệ thống EPS được phổ biến trên mọi dòng xe ô tô, xe tải, tàu thuyền, các dòng xe nâng. Tổng quan hệ thống lái trên ô tô 2.2 Yêu cầu - Những yêu cầu khi sử dụng hệ thống lái trợ lực điện(EPS): + Hệ thống lái trợ lực điện EPS cần được thường xuyển bảo dưỡng định kỳ vì nó có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng và độ an toàn cảu toàn bộ hệ thống. + Đánh lái hết vòng tròn liên tục hoặc đánh lái quá mạnh có thể khiến động cơ điện quá tải, sinh nhiệt cao và có thế khiến vô lăng bị bó cứng, vì thế người điều khiển nên điều khiển từ từ và nhẹ nhàng.
+ Khi đi qua đường xấu ngập nước, người lái cần đi chậm và tránh đánh lái đột ngột vì nước có thể xâm nhập vào hệ thống lái và gây hư hỏng. + Khi động cơ đang tắt, hệ thống lái trọ lực điện sẽ không hoạt động. Nếu côs tình sử dụng các thiết bị điện khác trong thời gian này, cso thể khiến ắc quy bị cạn kiệt và hệ thống lái trợ lực điện không thể hoạt động khi động cơ được khởi động lại. + Nếu phát hiện hệ thống lái có dấu hiệu bất thường như tay lái nặng, vô lăng rung, đèn cảnh báo hệ thống lái sáng,.
chủ xe cần đư xe đến gara để kiểm tra và sửa chữa kịp thời, để tránh gây mất an toàn và hư hỏng nặng.3 Phân loại - Các hệ thống lái trợ lực điện phổ biến hiện nay: + Hệ thống lái trợ lực điện tử (EPS): Hình 2. hệ thống lái trợ lực điện tử (EPS) + Hệ thống lái thủy lực (HPS): Hình 2. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực + Hệ thống lái trợ lưc thủy lực điều khiển bằng điện tử (EHPS): Hệ thống lái trợ lực thủy lực thủy lực điều khiển bằng điện tử (EHPS). Có cấu tạo gồm các thành cơ cấu lái, dẫn động lái giống như hệ thống lái thuần cơ khí.
Tuy nhiên, hệ thống EHPS đã được cải tiến bằng cách để bộ điều khiển MCU trực tiếp điều khiển van trợ lực thay cho thanh xoắn. + Hệ thống lái chủ động (AFS): Hệ thống lái chủ động (AFS) được lắp đặt thêm bộ chấp hành AFS trên trục lái nối vô lăng với cơ cấu lái. Trên các xe hạng sang, nhà sản xuất thường trang bị hệ thống lái AFS kết hợp với bộ trợ lực để tạo thành hệ thống lái hoàn chỉnh. + Hệ thống lái Steer-by-wire Hệ thống lái điện Steer-by-wire có nhiệm vụ tạo ra lực hỗ trợ lái xe quay vành với 100% trợ lực và chuyển động theo ý muốn của người lái.
Steer-by-wire được chia thành hai hệ thống gồm: Steer-by-wire độc lập và Steer-by-wire tích hợp 2.2 Cấu tạo về hệ thống lái trợ lực điện Một hệ thống trợ lái bằng lực điện được cấu tạo bởi những thành phần chính sau: - Cảm biến mô-men xoắn: Chi tiết này được gắn vào cột lái, gần thanh xoắn. Chúng có vai trò chuyển mô-men xoắn thành tín hiệu điện đưa đến EPS ECU. EPS ECU sẽ sử dụng tín hiệu này để tính toán mức trợ lực mà động cơ cần. - Mô - tơ điện DC: Bộ phận có cấu tạo gồm động cơ DC chổi than, cổ góp, rôto, cuộn dây và từ trường.
Chúng hoạt động tương tự như động cơ khởi động ô tô để tạo ra lực trợ lực tùy vào tín hiệu từ EPS ECU. - EPS ECU: Đây là bộ phận có nhiệm vụ vận hành mô-tơ DC gắn trên trục lái. Từ đó, chúng sẽ tạo ra trợ lực căn cứ vào tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ xe và tốc độ động cơ. - ECU động cơ: Là bộ phận đưa tín hiệu tốc độ động cơ tới EPS ECU.
- Cụm đồng hồ bảng Taplo: Bộ phận làm nhiệm vụ đưa tín hiệu tốc độ xe đến EPS ECU. - Đèn cảnh báo P/S (nằm trên bảng đồng hồ Taplo): Được sử dụng để bật đèn báo khi hệ thống có hư hỏng Hình 2. Cấu tạo về hệ thống lái trợ lực điện 2.3 Chức năng và nguyên lý hoạt động về hệ thống lái trợ lực điện 2.2 Nguyên lý hoạt động -Cơ cấu lái; 2-mô tơ điện; 3-hộp số truyền, 4-cảm biến momen trục lái; 5-cảm biền tốc độ oto, 6-ECU; 7-các đường điện. Nguyên lý làm việc Khi quay người lái quay vành tay lái sang trái hoặc sang phải lực quay vòng sẽ được truyền xuống trục lái chính.
Trục lái quay, mô men lái thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và ba. Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu tỉ lệ với mô men được đưa vào ECU. Đồng thời cảm biến tốc độ ô tô cũng gửi tín hiệu đến ECU trợ lực lái. Tùy thuộc vào từng tốc độ ô tô mà cần lực hỗ trợ khác nhau.
ECU nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý các thông tin đã nhận. Từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển tới mô tơ điện. Tín hiệu điều khiển là cường độ dòng điện cung cấp cho mô tơ điện. Mô tơ điện được điều khiển lực hỗ trợ bằng ECU, mô tơ hỗ trợ 1 lực quay vòng trục lái thông qua hộp số truyền.
Trục lái được nối và truyền mô men đến trục lái trung gian. Trục lái trung gian có các khớp các đăng để đảm bảo mô men quay khi thay đổi vị trí trục lái, vành tay lái. Trục lái trung gian truyền momen đến cơ cấu lái. Ở cơ cấu lái chuyển động quay của bánh răng được biến đổi thành chuyển động ngang của thanh răng.
Chuyển động ngang của thanh răng được dẫn đền các bánh xe dẫn hướng nhờ dẫn động lái. Bánh dẫn hướng sẽ quay sang hướng mong muốn của người lái với lực hỗ trợ được ECU tính toán và điều khiển mô tơ điện.5 Nguyên lí hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện 2.4 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống 2.1 Ưu điểm + Tiện Lợi và Dễ Dàng Sử Dụng: Giúp lái xe trở nên dễ dàng và thoải mái hơn, đặc biệt là trong các điều kiện giao thông đông đúc và khi đậu xe. + Tiết Kiệm Năng Lượng: So với hệ thống lái truyền thống dựa trên hệ thống thủy lực, hệ thống lái trợ điện lực tiêu thụ ít năng lượng hơn. + Đáp Ứng Nhanh Chóng và Linh Hoạt: Cung cấp phản ứng nhanh chóng và tính linh hoạt cao trong việc điều khiển hướng di chuyển của xe.
+ Tích Hợp Dễ Dàng: Có thể tích hợp hệ thống lái trợ điện lực vào các loại xe hơi khác nhau một cách dễ dàng. + An Toàn và Bảo Vệ: Hệ thống này có thể được thiết kế để cung cấp các tính năng an toàn và bảo vệ bổ sung, bao gồm cả hệ thống kiểm soát đường bờ và hỗ trợ đổ xe.2 Nhược điểm + Chi Phí Ban Đầu Cao: Việc lắp đặt hệ thống lái trợ điện lực có thể tốn kém hơn so với hệ thống lái truyền thống, do đó làm tăng chi phí ban đầu khi mua xe hoặc khi nâng cấp hệ thống. + Phụ Thuộc vào Nguồn Điện: Hệ thống này phụ thuộc vào nguồn điện, do đó có thể gặp vấn đề nếu có sự cố với hệ thống điện của xe hoặc trong trường hợp cần thay thế pin. + Trọng Lượng Tăng Thêm: Việc thêm hệ thống lái trợ điện lực có thể làm tăng trọng lượng của xe, ảnh hưởng đến hiệu suất nhiên liệu và khả năng vận hành của xe.
+ Yêu Cầu Bảo Dưỡng Đặc Biệt: Hệ thống lái trợ điện lực cần bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn, điều này có thể tạo ra chi phí bảo dưỡng và sửa chữa cao hơn. + Khả Năng Xâm Nhập Dữ Liệu: Một số hệ thống lái trợ điện lực được kết nối với các hệ thống điều khiển và giám sát trực tuyến, điều này có thể tạo ra rủi ro về việc xâm nhập dữ liệu hoặc vi phạm quyền riêng tư. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORKS 3.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks SOLIDWORKS là phần mềm thiết kế 3D tham số chạy trên hệ điều hành Windows và có mặt từ năm 1995, được tạo bởi công ty SOLIDWORKS Dassault Systèmes, là một công ty thành viên của tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới Dassault Systèmes, S. Cộng đồng người dùng SOLIDWORKS bản quyền trên thế giới hiện là gần 6 triệu người với khoảng 200.000 doanh nghiệp và tập đoàn.
SOLIDWORKS nổi bật trong số các giải pháp phần mềm thiết kế 3D CAD bởi tính trực quan, phương pháp xây dựng mô hình 3D tham số, nhanh chóng, dễ dàng và tiện lợi cho người sử dụng. Khả năng tái sử dụng dữ liệu 2D cho phép dễ dàng chuyển đổi từ các bản vẽ, phác thảo 2D thành mô hình hình học 3D. SOLIDWORKS có khả năng dựng mô hình 3D từ ảnh chụp, điều này vô cùng tiện lợi cho các hoạt động sáng tạo, đổi mới, phát triển sản phẩm.1 Giao diện phần mềm solidworks 3.1 Kỹ thuật dựng hình 1.Phác thảo là bước đầu tiên và rất quan trọng trong quá trình dựng hình. Người dùng vẽ các hình dạng 2D trên các mặt phẳng (planes) để tạo nền tảng cho các mô hình 3D.
Các công cụ phác thảo bao gồm: Line, Rectangle, Circle, Arc, Polygon: Các hình dạng cơ bản. Spline: Đường cong tự do cho các hình dạng phức tạp. Trim, Extend, Offset: Các công cụ chỉnh sửa phác thảo.