CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài. Ngày nay ,việc áp dụng nhiều phương pháp dạy học mới đã cho phép học sinh có được khả năng tiếp thu tốt hơn, đồng thời cũng giúp cho người dạy dễ dàng truyền đạt nội dung bài học đến cho người học. Dạy học bằng mô hình là phương pháp dạy học đạt hiệu quả cao và đang được phát triển ở các trường đào tạo nghề, đặc biệt là trong thời đại khoa học kĩ thuật phát triển cao và cần thiết phải có những kĩ thuật viên lành nghề để đáp ứng yêu cầu của công việc. Ngày nay,cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu của con người cũng ngày càng cao.
Chính vì thế mà các hãng ô tô hiện nay ngày càng quan tâm đặc biệt đến tính tiện nghi cho người sử dụng. Hệ thống lạnh trên ô tô, hệ thống điều khiển điều khiển từ xa là một trong những hệ thống thiết yếu được trang bị trên mỗi ô tô. Từ nhu cầu thực tế đó, với mong muốn để sinh viên trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức rõ hơn về hệ thống, vì thế nên tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và thiết kế hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS” nhằm mục đích giúp sinh viên có mô hình tổng thể để học tập. Ưu điểm của hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô giúp ô tô trở nên thông minh hơn, an toàn, tiện ích hơn cho những người ngồi trong xe.
Hệ thống này khi tích hợp lên ô tô thực tế tương đối đơn giản và dễ sử dụng. Hạn chế: đề tài này có thể còn tối ưu hóa cho xác thực với thực tế hơn, và tạo ra một mô hình hứng dụng thực hành áp dụng cho sinh viên học thực hành đo kiểm tại xưởng, nhưng do thời gian và kiến thức giới hạn nên tôi chỉ dừng ở việc thực hiện thi công mô hình không có lắp trên ô tô thật và mô phỏng ở một vài điều kiện so với thực tế.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Từ nhiệm vụ chính của đề tài đặt ra là nghiên cứu và thiết kế hệ thống hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô, nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện với các mục đích sau: 1 - Thực hiện việc nghiên cứu tổng quan về hệ thống hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô, nghiên cứu từ thực tế của hệ thống lái, hệ thống điều khiển, hệ thống dẫn động thông thường trên ô tô. - Tìm ra phương án thiết kế khả thi để chế tạo mô hình hệ thống cảnh báo chệnh làn đường và thiết lập các bước thiết kế một cách khoa học.
- Thực hiện việc thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống cảnh báo chệnh làn đường theo phương án thiết kế đã chọn. - Với mục đích thiết kế mô hình phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu nên mô hình ngoài việc phải thể hiện được tính thực tế của hệ thống cảnh báo chệnh làn đường còn phải có tính sư phạm và tính thẩm mỹ. - Biên soạn đề tài lý thuyết trình bày một cách có hệ thống, khoa học về cơ sở lý thuyết, nguyên tắc điều khiển, cấu tạo, và hoạt động của mô hình hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS ô tô.3 Phương pháp nghiên cứu Trong quá trình thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và thiết kế hệ thống hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô” tác giả đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu: - Thu thập tài liệu có liên quan. - Sử dụng cơ sở lý thuyết về điện, gầm ô tô, lập trình, chế tạo mạch điện.
- Sử dụng các linh kiện, mạch điện để thực hiện mạch điện. - Tìm tài liệu về nguyên lý hoạt động của hệ thống hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô đã sử dụng ở các hãng xe.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Khái niệm cảnh báo an toàn khi lái xe ô tô hiện nay rất mới và chưa được áp dụng rộng rãi ở các hãng xe, đồng thời do thời gian, khả năng có hạn nên tác giả không tương thích giống với ô tô thực tế, vì thế tác giả chỉ có thể thực hiện được một vài nhiệm vụ sau: - Tạo ra một mạch điện điều khiển hệ thống hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô. - Đồng bộ hệ thống cảnh báo tiếng kêu và rung motor vào mạch chính. - Thiết kế mô hình hệ thống hệ thống cảnh báo chệnh làn đường LDWS trên ô tô.5 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống lái trên ô tô.
2 - Thiết kế hệ thống lái, cảnh báo chệch làn đường trên mô hình. - Nghiên cứu trong phạm vi giảng dạy cho sinh viên. - Nghiên cứu từ tình hình thực tế hệ thống hệ thống lái, cảnh báo chệch làn đường đang được dùng trên ô tô. - Nghiên cứu từ các tài liệu, giáo trình đang được dùng làm phương tiện giảng dạy cho sinh viên.
- Quy mô nghiên cứu đề tài trên cơ sở khai thác các trang thiết bị hiện có trong nhà trường và khai thác bên ngoài để hoàn thành đề tài. - Không gian nghiên cứu: Trường cao đẳng Công nghệ Thủ Đức. 3 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG 1.
Cấu tạo và hoạt động chung Đa số các xe ngày nay, người ta sử dụng phổ biến kiểu thanh răng, trục vít và kiểu bi tuần hoàn. Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra làm 4 bộ phận chính: - Vôlăng và trục lái. Vôlăng Vôlăng được bố trí trong buồng lái, nó có dạng hình tròn. Người ta thiết kế các nan hoa trên vôlăng lái.
Nó có các công dụng: - Là bộ phận mà qua đó người lái có thể tác động trực tiếp để điều khiển chuyển động của xe. - Là bộ phận mà trên đó người ta thiết kế các chi tiết của hệ thống khác như: Còi xe, công tắc đèn, công tắc gạt nước….1: Trục lái và vô lăng 3. Trục lái Trục lái là một ống dài, người ta có thể thiết kế rỗng hoặc đặc. Nó có công dụng truyền chuyển động quay của vôlăng xuống ống trục lái và cơ cấu lái, để cố định trục lái.
Trục lái được nối với khung xe qua giá đỡ dễ vỡ và giá đỡ uốn cong. Trục lái gồm 2 phần chính: Trục lái chính phía trên và trục lái chính phía dưới. Chúng được nối với nhau bằng các khớp đỡ hoặc các chốt. - Đầu trên trục lái gắn với vôlăng.
- Đầu dưới của trục lái gắn với cơ cấu lái thông qua các khớp cao su hoặc khớp các đăng. Trên trục lái người ta bố trí các cơ cấu, các bộ phận khác nhằm đảm bảo an toàn chuyển động, đảm bảo tính êm dịu, nhẹ nhàng… của hệ thống lái. Các cơ cấu này gồm có: 4 - Cơ cấu hấp thụ va đập. - Cơ cấu nghiêng trục lái.
- Cơ cấu trượt vôlăng. - Cơ cấu khóa tay lái.1 Cơ cấu hấp thụ va đập Cơ cấu hấp thụ va đập được bố trí trên tục lái có tác dụng ngăn ngừa phản lực tác dụng ngược lên trục lái đến người lái trong trường hợp xe bị Hình 3.2: Cơ cấu kiểu giá đỡ uốn cong tai nạn (đâm vào xe khác, đâm vào chướng ngại vật…). Hiện nay có rất nhiều kiểu cơ cấu hấp thụ va đập: - Kiểu giá đỡ uốn cong. - Kiểu ống xếp.
5 a) Cấu tạo Cấu tạo kiểu giá đỡ uốn cong được trình bày bởi hình vẽ trên (hình 3.2) - Một giá đỡ dạng cong được hàn vào ống trục lái và siết chặt vào thân xe bằng đai ốc. Giá đỡ này có tác dụng hấp thụ va đập của trục lái khi xe gặp tai nạn. - Một giá đỡ dễ vỡ. - Trục chính phía trên và trục chính phía dưới.
b) Hoạt động - Một lực dọc trục sẽ xuất hiện như hình vẽ khi xe gặp tai nạn, lực này sẽ tác dụng lên cơ cấu lái và đến trục lái chính. Nếu lực va đập lớn sẽ bẻ gãy chốt nhựa của trục chính, đồng thời trục lái chính phía dưới sẽ di chuyển lên phía trên. - Do lực quán tính xuất hiện khi xảy ra va đập nên thân người lái sẽ đập vào vôlăng, các chốt nhựa sẽ gãy làm cho giá đỡ dễ vỡ sẽ tuột ra khỏi vị trí ban đầu. Lúc này trục lái sẽ di chuyển xuống ống phía dưới, đồng thời giá đỡ sẽ chịu lực làm biến dạng.
Lực tác dụng lên thân người lái được giảm tối ưu.2 Cơ cấu nghiêng trục lái Cơ cấu này có tác dụng điều chỉnh trục lái sao cho tư thế ngồi của người lái điều khiển vôlăng ở vị trí thuận lợi nhất.1 Kiểu điểm tựa dưới a) Cấu tạo Cấu tạo của cơ cấu này được mô phỏng bởi hình dưới đây.4) - Rất nhiều loại xe bố trí cơ cấu này, vôlăng có thể dịch chuyển lên cao hay xuống thấp do sự điều khiển của người lái. Sự điều khiển này để vị trí của vôlăng thích hợp với tư thế ngồi. - Khớp các đăng được bố trí, tâm quay trong khớp các đăng dùng để điều chỉnh độ cao thấp này của vôlăng. Nó được đặt phía dưới của trục lái chính.3(b) 6 b) Hoạt động Khi kéo cần gạt nghiêng xuống dưới, thì lúc này cơ cấu khóa nghiêng nhả ra.
Lúc này, các chi tiết (đai ốc hãm) không có tác dụng tỳ lên giá đỡ dễ vỡ và gá nghiêng nữa nên trục lái có thể chuyển động tự do lên, xuống để điều chỉnh độ cao hay thấp của vôlăng.2 Kiểu điểm tựa trên Hình 3.4: Cơ cấu nghiêng trục lái a) Cấu tạo Kết cấu của cơ cấu này được mô phỏng bởi.5) b) Hoạt động Khi kéo cần gạt nghiêng lên phía trên (theo chiều hình vẽ), lúc này miếng chặn cóc không còn tỳ lên cần chặn cóc nên chốt quay dịch chuyển dọc theo khe dẫn hướng trên cần nghiêng, bánh cóc sẽ tách ra khỏi cần chặn cóc. Dưới tác dụng của lực lò xo làm cho giá đỡ trục lái dịch chuyển lên phía trên. Khi vôlăng được điều chỉnh phù hợp với tư thế ngồi của người lái, bắt đầu nhả cần gạt nghiêng. Kết quả miếng chặn cóc sẽ tỳ lên bánh cóc ở vị trí ăn khớp mới.5 Kiểu điểm tựa trên có rất nhiều kiểu, nhưng tất cả các kiểu đều có cùng mục đích là điều chỉnh vôlăng lái cho phù hợp.
- Cơ cấu nghiêng và khóa tay lái ở vị trí cao nhất. 7 - Cơ cấu nghiêng có cần nhớ và không có cần nhớ.3 Cơ cấu trượt vôlăng Sử dụng cơ cấu này, người ta có thể điều chỉnh được vôlăng về phía trước hoặc phía sau người lái.