Luận Văn Thạc Sĩ: Thiết Kế Mô Hình Hệ Thống Lái Trợ Lực Điện Giao Tiếp Máy Tính Phục Vụ Giảng Dạy Cơ Khí Động Lực

• Tác giả: Trần Quốc Vũ
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Phước Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí động lực
• Đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính phục vụ giảng dạy
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3. Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
• 3.1. Mục tiêu thiết kế
• 3.2. Thiết kế, chế tạo mô hình
• 3.3. Bản vẽ thiết kế khung xương
• 3.4. Thiết kế bảng hiển thị trên mô hình
• 3.5. Bộ phận tạo ra mô-men cản sử dụng 3 ly hợp từ
• 3.6. Thiết kế mạch trên máy tính
• 3.7. Thiết kế mạch chuyển đổi điện áp tín hiệu vào vi điều khiển
• 3.8. Thiết kế mạch chuyển đổi giao tiếp CAN
• 3.9. Thiết kế mạch chuyển đổi tạo xung tín hiệu tốc độ xe
• 3.10. Thiết kế mạch 4 LED 7 đoạn hiển thị
• 3.11. Thiết kế mạch ổn áp 5 vôn
• 3.12. Mạch điện sau khi gia công
• 3.13. Sơ đồ khối các bộ phận trên mô hình
• 3.14. Kết nối mạch điều khiển với mô hình
• 3.15. Khối khởi tạo giao tiếp Bluetooth với mạch
• 3.16. Khối gửi dữ liệu xuống mạch
• 3.17. Khối nhận dữ liệu từ mạch gửi lên máy tính
• 3.18. Thiết kế khối đóng cổng giao tiếp
• 3.19. Mô hình sau khi gia công
• 3.20. Thiết kế app trên máy tính
• 3.21. Cách vận hành và sử dụng hệ thống
• 3.22. Chuẩn bị kết nối
• 3.23. Kết nối hệ thống
• 3.24. Thực nghiệm và phân tích kết quả
• 3.24.1. Trường hợp mô-men cản lớn
• 3.24.2. Trường hợp mô-men cản nhỏ
• 3.24.3. Ứng dụng thay đổi lực cản bằng ly hợp từ
• 3.25. Kết quả đạt được
• 3.26. Hướng phát triển của luận văn
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH
• 1. BÀI TẬP 01: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
• 2. BÀI TẬP 02: CÁC HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG LÁI (LÁI NẶNG)
• 3. BÀI TẬP 03: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN
• 4. BÀI TẬP 04: KIỂM TRA MOTOR TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN
• 5. BÀI TẬP 05: KIỂM TRA CẢM BIẾN MÔ-MEN
• 6. BÀI TẬP 06: KIỂM TRA HƯ HỎNG MẤT TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN
• 7. BÀI TẬP 07: KIỂM TRA ĐIỆN ÁP CÁC CẢM BIẾN VÀ MOTOR KHI XE THAY ĐỔI TỐC ĐỘ
• PHỤ LỤC 02
• TIÊU CHUẨN THÔNG SỐ KIỂM TRA CỦA HÃNG
• GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

I. Tổng quan về hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) là một công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Hệ thống này sử dụng động cơ điện để hỗ trợ lực lái, giúp giảm tải cho người lái và tăng độ chính xác trong điều khiển. Mô hình hệ thống lái được thiết kế dựa trên hệ thống lái của TOYOTA Prius 2010, bao gồm các thành phần chính như cảm biến mô-men xoắn, bộ điều khiển trung tâm (ECU), và cổng giao tiếp máy tính thông qua phần mềm LabVIEW. Mô hình này không chỉ phục vụ mục đích giảng dạy mà còn giúp người học hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cách vận hành hệ thống.

1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hệ thống lái trợ lực điện bao gồm các thành phần chính như động cơ điện, cảm biến mô-men xoắn, và bộ điều khiển trung tâm (ECU). Nguyên lý hoạt động dựa trên việc đo lường lực tác dụng lên vô lăng thông qua cảm biến mô-men xoắn, sau đó ECU điều khiển động cơ điện tạo ra lực trợ lực tương ứng. Mô hình hệ thống được kết nối với máy tính thông qua card ESP-WROOM-32, cho phép hiển thị và phân tích các thông số kỹ thuật của hệ thống.

1.2. Ứng dụng trong giảng dạy

Mô hình hệ thống lái trợ lực điện được thiết kế để phục vụ mục đích giảng dạy trong ngành cơ khí động lực. Mô hình giúp sinh viên tiếp cận trực quan với các thành phần và nguyên lý hoạt động của hệ thống. Các bài thực hành được biên soạn để giúp người học nắm vững kiến thức về công nghệ lái, hệ thống điều khiển, và ứng dụng công nghệ trong thực tế.

II. Thiết kế và chế tạo mô hình

Thiết kế mô hình hệ thống lái trợ lực điện bao gồm các bước từ thiết kế khung xương, lắp đặt các thành phần điện tử, đến kết nối với máy tính. Mô hình được thiết kế dựa trên hệ thống lái của TOYOTA Prius 2010, với các thành phần như cảm biến mô-men xoắn, động cơ điện, và bộ điều khiển trung tâm (ECU). Mạch điện được thiết kế để chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến sang tín hiệu số, sau đó truyền dữ liệu lên máy tính thông qua kết nối Bluetooth.

2.1. Thiết kế khung xương và mạch điện

Khung xương của mô hình được thiết kế để mô phỏng cấu trúc của hệ thống lái thực tế. Mạch điện bao gồm các thành phần như mạch chuyển đổi điện áp, mạch giao tiếp CAN, và mạch hiển thị LED 7 đoạn. Các mạch này được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và ổn định trong quá trình vận hành.

2.2. Kết nối và giao tiếp máy tính

Mô hình được kết nối với máy tính thông qua Bluetooth, cho phép hiển thị và phân tích các thông số kỹ thuật của hệ thống. Phần mềm LabVIEW được sử dụng để mô phỏng các trạng thái làm việc của hệ thống, giúp người học dễ dàng quan sát và phân tích.

III. Thực nghiệm và ứng dụng

Thực nghiệm trên mô hình hệ thống lái trợ lực điện được tiến hành để kiểm tra độ chính xác và hiệu quả của hệ thống. Các bài thực hành được thiết kế để giúp người học hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cách vận hành hệ thống. Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và ổn định, phù hợp với mục đích giảng dạy và nghiên cứu.

3.1. Kết quả thực nghiệm

Các thông số kỹ thuật của hệ thống được đo lường và so sánh với giá trị tiêu chuẩn. Kết quả cho thấy mô hình hoạt động ổn định và chính xác, đáp ứng được yêu cầu về động lực học và hệ thống điều khiển.

3.2. Ứng dụng trong giáo dục cơ khí

Mô hình được sử dụng trong các bài giảng và thực hành về cơ khí động lực, giúp sinh viên tiếp cận trực quan với các công nghệ hiện đại. Các bài thực hành được thiết kế để giúp người học nắm vững kiến thức về công nghệ lái, hệ thống điều khiển, và ứng dụng công nghệ trong thực tế.