ĐỒ ÁN - Thiết kế, mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện trên xe Honda Civic bằng phần mềm inventor

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trương đẩy mạnh nghành công nghiệp ôtô và đã có 14 liên doanh ôtô Việt Nam hoạt động và đã đưa ra thị trường nhiều loại xe có chất lượng cao, ứng dụng các tiến bộ khoa học và công nghệ tiên tiến. Trong đó hệ thống lái ôtô là một ví dụ.
Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó. Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện và nghiên cứu đồ án tốt nghiệp với đề tài:

 “Thiết kế, mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện bằng phần mềm Inventor”.
 nhằm mục đích giảm cường độ cho người lái, làm tăng thêm tính cơ động và độ an toàn chuyển động của xe. Đây là một lĩnh vực khá mới mẻ, phức tạp đòi hỏi các kiến thức về điện tử - tin học, cơ điện tử và chưa có nhiều tài liệu tham khảo.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo thuộc bộ môn công nghệ ô tô trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên và đặc biệt là thầy giáo Phạm Văn Kiêm đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài này. Tuy nhiên, do lần đầu làm công tác thiết kế, thời gian lại có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để em hiểu rõ hơn.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 1
1.1.1. Công dụng 1
1.1.2. Phân loại 2
1.1.3. Yêu cầu 2
1.3. Các hệ thống có trợ lực lái. 4
1.3.1. Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực 5
1.3.2. Hệ thống lái trợ lực điện 7
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE HONDA CIVIC 11
2.1. Đặc điểm kỹ thuật của xe Honda Civic. 11
2.2. Tính toán động lực học 12
2.2.1. Tính mômen cản quay vòng 12
2.2.2. Xác định mômen cản quay vòng M1 do lực cản lăn gây ra 12
2.2.3. Xác định mômen cản M2 do các lực ngang gây ra 13
2.2.4. Tính mômen cản quy dẫn tới vành tay lái 15
2.3. Tính toán  bộ truyền cơ cấu lái 16
2.3.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng 16
2.3.2.  Xác định các thông số của bánh răng 16
2.3.3.  Xác định kích thước và thông số của thanh răng 17
2.3.4. Tính bền cơ cấu lái trục răng - thanh răng 18
2.4.Tính bền dẫn động lái 21
2.4.1.Kiểm tra bền trục lái 21
2.4.2. Kiểm tra bền Rô-tuyn 22
2.5. Tính toán trợ lực điện 23
2.5.1. Xây dựng đặc tính cường hóa lái 23
2.5.2. Tính kiểm nghiệm motor điện trợ lực 25
2.5.3.Tính toán điều khiển motor điện. 25
3.1. Giới thiệu về phần mềm Inventor 2011 27
3.1.1. Các tiện ích của Inventor 27
3.1.2. Giao diện người dùng 28
3.1.3. Các thanh lệnh sau khi khởi động 31
3.1.4. Khởi động môi trường vẽ phác thảo và tạo chi tiết 31
3.2. Sử dụng phần mềm Inventor thiết kế các chi tiết 38
3.2.1. Thiết kế thanh răng bằng phần mềm Inventor 38
3.2.2. Thiết kế mô tơ trợ lực bằng phần mềm Inventor 42
3.3. Sử dụng Autodest Inventor tính bền một số chi tiết 45
3.3.1.  Các bước tính bền trong Inventor 45
3.3.2. Kiểm bền đòn kéo ngang của hình thang lái (thanh ổn định) 46
3.3.3. Tính bền bánh răng 50
3.4. Lắp ráp các chi tiết 51
3.5 . Mô phỏng chuyển động hệ thống lái 53
KẾT LUẬN 56

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1:  Bảng các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic 11
Bảng 3.1:  Các lệnh 2D sketch vẽ thông thường 33
Bảng 3.2: Các lệnh trong môi trường 3D 34
Bảng 3.3: Các lệnh cơ bản trong môi trường lắp ghép 36
Bảng 3.4: Các lệnh cơ bản trong môi trường Standard.idw 37

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống lái 1
Hình 1.2: Biến dạng của lốp 3
Hình 1.3: Góc Caster và khoảng Caster 4
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái có trợ lực 5
Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực 6
Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điên bố trí trên trục lái. 8
Hình 1.7: Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện 9
Hình 2.1: Sơ đồ đặt bánh xe dẫn hướng 13
Hình 2.2:  Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 13
Hình 2.4:  Khớp cầu 22
Hình 2.5: Đường đặc tính cường hoá 24
Hình 2.6:  Đặc tính điều khiển motor điện. 26
Hình 3.1: Khởi động Inventor 2011 28
Hình 3.2: Giao diện sau khi khởi động Inventor 29
Hình 3.3: Giao diện của menu file 30
Hình 3.4: Giao diện của menu View 30
Hình 3.5: Giao diện của menu Tools 30
Hình 3.6: Giao diện menu Help 30
Hình 3.7: Giao diện thanh công cụ vẽ Sketch 31
Hình 3.8: Giao diện thanh công cụ vẽ 3D 31
Hình 3.9: Giao diện thanh công cụ lắp ghép 31
Hình 3.10: Khởi động môi trường vẽ phác thảo 32
Hình 3.11: Giao diện môi trường Standard 32
Hình 3.12: Khởi động môi trường lắp ghép 36
Hình 3.13: Giao diện của môi trường lắp ghép 36
Hình 3.14: Khởi động môi trường Standard.idw 37
Hình 3.15: Giao diện của môi trường Standard.idw 37
Hình 3.16: Khởi động phần mềm Inventor 38
Hình 3.17: Vào môi trường vẽ Standard.ipt 39
Hình 3.18: Giao diện của môi trường vẽ phác thảo 39
Hình 3.19: Giao diện vẽ biên dạng 2D của thanh răng 40
Hình 3.20: Dùng lệnh Extruded tạo khối biên dạng 20mm dài 1000mm 40
Hình 3.21: Dùng lệnh Extruded tạo khối biên dạng 25mm 41
Hình 3.22: Dùng lệnh Extruded tạo khối biên dạng 40mm dài 600mm 41
Hình 3.23: Tạo gen cho 2 đầu thanh răng 42
Hình 3.24:Thanh răng được hoàn thành 42
Hình 3.25: Vào môi trường vẽ Standard.ipt 43
Hình 3.26: Tạo biên dạng 2D cho mô tơ 43
Hình 3.27: Tạo khối cho 1 vài biên dạng thân mô tơ 44
Hình 3.28: Tạo khối biên dạng phía trước thân mô tơ 45
Hình 3.29: Mô tơ trợ lực lái được hoàn thiện 45
Hình 3.30:  Mô hình đòn kéo ngang 46
Hình 3.31:  Chọn vật liệu cho đòn kéo ngang là thép 47
Hình 3.32: Tạo ràng buộc 47
Hình 3.33: Đặt lực tác dụng 48
Hình 3.34:  Tạo lưới các phần tử 48
Hình 3.35:  Xuất kết quả 49
Hình 3.36:  Điểm chịu ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất 49
Hình 3.37: Kết quả tính bền bánh răng 50
Hình 3.38: Khởi động môi trường lắp ráp 51
Hình 3.39: Giao diện môi trường lắp ráp 51
Hình 3.40:  Sơ đồ các chi tiết  hệ thống lái trợ lực điện 52
Hình 3.41:  Các kiểu lắp ghép của constrain 52
Hình 3.42: Sơ đồ lắp ráp cơ cấu hệ thống lái trợ lực điện 53
Hình 3.43: Giao diện môi trường mô phỏng chuyển động 53
Hình 3.44: Cửa sổ của Creat View 54
Hình 3.45: Giao diện của môi trường mô phỏng chuyển động 54
Hình 3.46: Cửa sổ của Tweak Component 54
Hình 3.47: Cửa sổ của Animation 55

LINK DOWNLOAD

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trương đẩy mạnh nghành công nghiệp ôtô và đã có 14 liên doanh ôtô Việt Nam hoạt động và đã đưa ra thị trường nhiều loại xe có chất lượng cao, ứng dụng các tiến bộ khoa học và công nghệ tiên tiến. Trong đó hệ thống lái ôtô là một ví dụ.
Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó. Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện và nghiên cứu đồ án tốt nghiệp với đề tài:

 “Thiết kế, mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện bằng phần mềm Inventor”.
 nhằm mục đích giảm cường độ cho người lái, làm tăng thêm tính cơ động và độ an toàn chuyển động của xe. Đây là một lĩnh vực khá mới mẻ, phức tạp đòi hỏi các kiến thức về điện tử - tin học, cơ điện tử và chưa có nhiều tài liệu tham khảo.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo thuộc bộ môn công nghệ ô tô trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên và đặc biệt là thầy giáo Phạm Văn Kiêm đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài này. Tuy nhiên, do lần đầu làm công tác thiết kế, thời gian lại có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để em hiểu rõ hơn.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 1
1.1.1. Công dụng 1
1.1.2. Phân loại 2
1.1.3. Yêu cầu 2
1.3. Các hệ thống có trợ lực lái. 4
1.3.1. Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực 5
1.3.2. Hệ thống lái trợ lực điện 7
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE HONDA CIVIC 11
2.1. Đặc điểm kỹ thuật của xe Honda Civic. 11
2.2. Tính toán động lực học 12
2.2.1. Tính mômen cản quay vòng 12
2.2.2. Xác định mômen cản quay vòng M1 do lực cản lăn gây ra 12
2.2.3. Xác định mômen cản M2 do các lực ngang gây ra 13
2.2.4. Tính mômen cản quy dẫn tới vành tay lái 15
2.3. Tính toán  bộ truyền cơ cấu lái 16
2.3.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng 16
2.3.2.  Xác định các thông số của bánh răng 16
2.3.3.  Xác định kích thước và thông số của thanh răng 17
2.3.4. Tính bền cơ cấu lái trục răng - thanh răng 18
2.4.Tính bền dẫn động lái 21
2.4.1.Kiểm tra bền trục lái 21
2.4.2. Kiểm tra bền Rô-tuyn 22
2.5. Tính toán trợ lực điện 23
2.5.1. Xây dựng đặc tính cường hóa lái 23
2.5.2. Tính kiểm nghiệm motor điện trợ lực 25
2.5.3.Tính toán điều khiển motor điện. 25
3.1. Giới thiệu về phần mềm Inventor 2011 27
3.1.1. Các tiện ích của Inventor 27
3.1.2. Giao diện người dùng 28
3.1.3. Các thanh lệnh sau khi khởi động 31
3.1.4. Khởi động môi trường vẽ phác thảo và tạo chi tiết 31
3.2. Sử dụng phần mềm Inventor thiết kế các chi tiết 38
3.2.1. Thiết kế thanh răng bằng phần mềm Inventor 38
3.2.2. Thiết kế mô tơ trợ lực bằng phần mềm Inventor 42
3.3. Sử dụng Autodest Inventor tính bền một số chi tiết 45
3.3.1.  Các bước tính bền trong Inventor 45
3.3.2. Kiểm bền đòn kéo ngang của hình thang lái (thanh ổn định) 46
3.3.3. Tính bền bánh răng 50
3.4. Lắp ráp các chi tiết 51
3.5 . Mô phỏng chuyển động hệ thống lái 53
KẾT LUẬN 56

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1:  Bảng các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic 11
Bảng 3.1:  Các lệnh 2D sketch vẽ thông thường 33
Bảng 3.2: Các lệnh trong môi trường 3D 34
Bảng 3.3: Các lệnh cơ bản trong môi trường lắp ghép 36
Bảng 3.4: Các lệnh cơ bản trong môi trường Standard.idw 37

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống lái 1
Hình 1.2: Biến dạng của lốp 3
Hình 1.3: Góc Caster và khoảng Caster 4
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái có trợ lực 5
Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực 6
Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điên bố trí trên trục lái. 8
Hình 1.7: Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện 9
Hình 2.1: Sơ đồ đặt bánh xe dẫn hướng 13
Hình 2.2:  Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 13
Hình 2.4:  Khớp cầu 22
Hình 2.5: Đường đặc tính cường hoá 24
Hình 2.6:  Đặc tính điều khiển motor điện. 26
Hình 3.1: Khởi động Inventor 2011 28
Hình 3.2: Giao diện sau khi khởi động Inventor 29
Hình 3.3: Giao diện của menu file 30
Hình 3.4: Giao diện của menu View 30
Hình 3.5: Giao diện của menu Tools 30
Hình 3.6: Giao diện menu Help 30
Hình 3.7: Giao diện thanh công cụ vẽ Sketch 31
Hình 3.8: Giao diện thanh công cụ vẽ 3D 31
Hình 3.9: Giao diện thanh công cụ lắp ghép 31
Hình 3.10: Khởi động môi trường vẽ phác thảo 32
Hình 3.11: Giao diện môi trường Standard 32
Hình 3.12: Khởi động môi trường lắp ghép 36
Hình 3.13: Giao diện của môi trường lắp ghép 36
Hình 3.14: Khởi động môi trường Standard.idw 37
Hình 3.15: Giao diện của môi trường Standard.idw 37
Hình 3.16: Khởi động phần mềm Inventor 38
Hình 3.17: Vào môi trường vẽ Standard.ipt 39
Hình 3.18: Giao diện của môi trường vẽ phác thảo 39
Hình 3.19: Giao diện vẽ biên dạng 2D của thanh răng 40
Hình 3.20: Dùng lệnh Extruded tạo khối biên dạng 20mm dài 1000mm 40
Hình 3.21: Dùng lệnh Extruded tạo khối biên dạng 25mm 41
Hình 3.22: Dùng lệnh Extruded tạo khối biên dạng 40mm dài 600mm 41
Hình 3.23: Tạo gen cho 2 đầu thanh răng 42
Hình 3.24:Thanh răng được hoàn thành 42
Hình 3.25: Vào môi trường vẽ Standard.ipt 43
Hình 3.26: Tạo biên dạng 2D cho mô tơ 43
Hình 3.27: Tạo khối cho 1 vài biên dạng thân mô tơ 44
Hình 3.28: Tạo khối biên dạng phía trước thân mô tơ 45
Hình 3.29: Mô tơ trợ lực lái được hoàn thiện 45
Hình 3.30:  Mô hình đòn kéo ngang 46
Hình 3.31:  Chọn vật liệu cho đòn kéo ngang là thép 47
Hình 3.32: Tạo ràng buộc 47
Hình 3.33: Đặt lực tác dụng 48
Hình 3.34:  Tạo lưới các phần tử 48
Hình 3.35:  Xuất kết quả 49
Hình 3.36:  Điểm chịu ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất 49
Hình 3.37: Kết quả tính bền bánh răng 50
Hình 3.38: Khởi động môi trường lắp ráp 51
Hình 3.39: Giao diện môi trường lắp ráp 51
Hình 3.40:  Sơ đồ các chi tiết  hệ thống lái trợ lực điện 52
Hình 3.41:  Các kiểu lắp ghép của constrain 52
Hình 3.42: Sơ đồ lắp ráp cơ cấu hệ thống lái trợ lực điện 53
Hình 3.43: Giao diện môi trường mô phỏng chuyển động 53
Hình 3.44: Cửa sổ của Creat View 54
Hình 3.45: Giao diện của môi trường mô phỏng chuyển động 54
Hình 3.46: Cửa sổ của Tweak Component 54
Hình 3.47: Cửa sổ của Animation 55

LINK DOWNLOAD

Chuyên mục: D. Luận văn D. Luận văn chuyên ngành Cơ khí - Chế tạo máy (Mechanical & Manufacturing Engineering) D. Luận văn kỹ thuật