Luận văn Nghiên cứu tính toán và chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu tính toán và chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI XUÂN ĐỨC NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẪU HỆ THỐNG AN TOÀN BỊ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 60520116 S K C0 0 5 2 3 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÙI XUÂN ĐỨC NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẪU HỆ THỐNG AN TOÀN BỊ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ: 60520116 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp. HồChí Minh, tháng 4 /2017
3. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên,,chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, Ngày tháng năm
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: BÙI XUÂN ĐỨC. Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 19/02/1990 Nơi sinh: Thanh Hóa. Quê quán: Thanh Hóa. Dân tộc: Kinh. Chỗ ở riêng: 156/16 – Đường số 2 – P. Tăng Nhơn Phú B – Quận 9 – TP. HCM. Điện thoại cơ quan:0837422234 Điện thoại nhà riêng: Fax: 0837425364 - 0837422707 E-mail: buixuanduc00@gmail.com. II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ .đến Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh. Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô. Tên đồ án tốt nghiệp: Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô khách cỡ lớn. Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Đại học Sư Phạm Kỹ thuật TP. HCM. Người hướng dẫn: GVC. Ths Nguyễn Văn Thình. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty Cổ Phần Dịch Vụ Kỹ 4/2014 Kỹ sư cơ khí động lực Thuật Tân Cảng i
5. 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. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) ii
6. LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính toán và chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy” tác giả gặp rất nhiều khó khăn. Nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tâm của thầy TS. Nguyễn Bá Hải, bạn học viên và các phía, để tác giả có thể hoàn thành được đề tài này. Vì vậy tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành: Trước tiên tác giả xin chân cảm ơn TS. Nguyễn Bá Hải, thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành xong công trình nghiên cứu này. Sau đó tác giả xin gửi lời cảm tạ tới Ban Giám hiệu nhà trường, Phòng Đào tạo sau Đại học, Ban Chủ nhiệm khoa Cơ khí Động lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tác giả gửi lời cảm ơn cha mẹ, thành viên trong gia đình cũng như bạn bè, đồng nghiệp, nhóm Robot 1A – Khổng Tử đã luôn động viên, giúp đỡ và sát cánh bên tác giả trong suốt thời gian làm luận văn. TP. Hồ Chí Minh, Ngày tháng năm 2017 BÙI XUÂN ĐỨC iii
7. NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẪU HỆ THỐNG AN TOÀN BỊ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY Tóm Tắt Hiện nay tình hình tai nạn giao thông đang rất báo động trên toàn quốc mà nó đang là vấn đề nhức nhối của cả xã hội. Thậm chí hiện nay số người chết do tai nạn giao thông ở nước ta mỗi năm còn cao hơn số lượng người thiệt mạng do bom đạn chiến tranh tại một số quốc gia trên thế giới. Đặc biệt là đường bộ có số vụ tai nạn giao thông không ngừng tăng theo hàng năm về cả quy mô và số lượng, trong đó số vụ liên quan tới phương tiện xe máy chiếm nhiều nhất. Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng này thì có nhiều: Do sự lấn chiếm hành lang an toàn giao thông, sự gia tăng quá nhanh của các phương tiện giao thông cá nhân và ý thức của người tham gia giao thông quá kém, sử dụng rượu, bia, chất kích thích khi tham gia giao thông. Bên cạnh đó cũng phải kể đến đường xá của chúng ta quá nhỏ hẹp, nhiều khúc cua 90 độ, vỉa hè thì bị lấn chiếm, để xe ô tô không đúng quy định, đường xuống cấp quá nhanh có nguy cơ tiềm ẩn tai nạn giao thông Ngoài ra còn kể đến kỹ năng điều khiển phương tiện của người điều khiển xe, phản xạ của người điều khiển khi có tình huống nguy hiểm hoặc bất ngờ khi tham gia giao thông. Một phần ba trong số các vụ mà nạn nhân tử vong hoặc bị thương năng do khi có tình huống tai nạn xảy ra làm người điều khiển phương tiện xe máy bất ngờ không giữ được thăng bằng dẫn tới ngã xe và bị xe gây tai nạn hoặc xe khác va chạm. Từ lý do đó tôi đã thực hiện đề tài với mục đích sẽ góp phần làm giảm thiểu tai nạn giao thông hoặc hậu quả sau khi có tai nạn giao thông xảy ra. Với cơ cấu chân chống phụ được gắn thêm trên xe và các cảm biến được tích hợp để nhận biết khi có tình huống va chạm xảy ra hoặc nguy hiểm, bộ điều khiển sẽ điều khiển cơ cấu chân chống phụ bung ra để giữ thăng bằng cho xe máy và không để người lái xe bị ngã xuống đường. iv
8. Ngoài ra một chức năng của hệ thống nữa là có thể dừng đèn đỏ không cần chống chân, điều khiển xe qua đoạn đường ngập nước không cần chống chân. Abstract Currently the traffic accident situation is very alarming nationwide that it is a problem of the whole society. Even now the number of deaths attributable to traffic accidents in our country is higher each year than the number killed by war crimes in some countries around the world. In particular, road traffic accidents continue to increase in number each year, but also in seriousness, with the number of motorcycle-related cases the most. The main reasons for this situation are many: Due to the encroachment of the traffic safety corridors, the rapid increase of private means of transport and poor sense of the traffic, drinking alcohol, beer, use of stimulants when participating in traffic. Besides, we have to mention our roads are too narrow, many bends are 90 degrees, the pavement is encroachment, the car is not in accordance with regulations, the road is too fast to risk the accident. In addition, the vehicle driver's maneuverability skills, the driver's reflexes, when there are dangerous or unexpected situations in traffic. One third of traffic accidents in which the victim dies or suffers injuries as a result of an accident occurs as a motorcycle operator unexpectedly fails to keep his balance and leads to the car and being hit by a car or another vehicle. For these reasons, I have done the project with the aim of contributing to reducing traffic accidents or the consequences after the occurrence of traffic accidents. With the auxiliary substructure attached to the vehicle and the sensors integrated to recognize when there are dangerous or collision situations, the controller controls the subfooter structure to stabilize for motorcycle and driver do not fall into the road. Also another function of the system is that the driver can stop the red light or drive the motorcycle through the flooded section without feet. v
9. MỤC LỤC TÊN MỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Thuật ngữ, ký hiệu, viết tắt x Danh sách các hình xi Danh sách các bảng xv Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan về hƣớng nghiên cứu của đề tài 1 1.1.1. Giới thiệu 1 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3 1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 3 1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 8 1.2. Lý do chọn đề tài 15 1.3. Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu của đề tài 15 1.3.1. Mục đích nghiên cứu của đề tài 15 1.3.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài 15 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài 16 vi
10. 1.4.1. Nhiệm vụ nghiên cứu 16 1.4.2. Giới hạn của đề tài 16 1.5. Phƣơng phá p nghiên cƣ́ u 17 1.6. Hƣớng mới của đề tài 17 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 2.1. Các lực tác dụng lên xe máy 18 2.2. Nguyên nhân gây đổ xe máy khi tham gia giao thông 22 2.2.1. Các tư thế đổ xe máy của người điều khiển 22 2.2.2. Các vị trí va chạm gây đổ xe 22 2.3. Cảm biến 24 2.3.1. Cảm biến gia tốc MX2125 24 2.3.1.1. Thông số kỹ thuật và ứng dụng của cảm biến 24 2.3.1.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến 25 2.3.1.3. Các chân của cảm biến 27 2.3.1.4. Giao tiếp của cảm biến MX2125 và tín hiệu ngõ ra 27 2.3.2. Cảm biến góc nghiêng (Bank Angle Sensor) 28 2.3.3. Cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A02YK0F 30 2.3.4. Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại HALL 33 2.4. Phần mềm lập trình LabVIEW 36 2.4.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm LabVIEW 36 2.4.2. Cấu Tạo Của LabVIEW 37 2.4.2.1. Front Panel 37 2.4.2.2. Block Diagram 38 2.5. CARD ARDUINO UNO R3 40 2.5.1. Giới thiệu về Arduino 40 2.5.2. Phần cứng của Card ARDUINO UNO R3 41 2.6. Card Hocdelam USB 9090 44 2.7. Thông số kỹ thuật của xe máy đƣợc chọn lắp đặt mẫu hệ thống 46 vii
11. Chƣơng 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 48 3.1. Tổng quan hệ thống đề xuất trong đề tài 48 3.1.1. Sơ đồ thực tế hệ thống 48 3.1.2. Sơ đồ khối hệ thống 49 3.1.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống 51 3.1.4. Lưu đồ thuật toán điều khiển van khí. 52 3.1.5. Lưu đồ thuật toán điều khiển áp suất nén 53 3.1.6. Các phương án thiết kế cơ cấu cơ khí 53 3.1.6.1. Sử dụng cơ cấu lò xo kéo chân chống phụ 54 3.1.6.2. Sử dụng cơ cấu bánh răng đẩy chân chống phụ 54 3.1.6.3. Sử dụng cơ cấu chân chống gập 54 3.1.7. Các phương án thiết kế cơ cấu điều khiển cơ cấu cơ khí 54 3.1.7.1. Sử dụng động cơ điện 54 3.1.7.3. Sử dụng khí nén 55 3.2. Thiết kế hệ thống chống đổ xe gắn máy 56 3.2.1. Phương án lựa chọn 56 3.2.2. Hệ thống cung cấp khí nén cho xy lanh khí nén 56 3.2.3. Sơ đồ mạch hệ thống cung cấp khí nén cho hệ thống 61 3.2.4. Tính toán thiết kế cơ cấu hạn chế đổ xe máy 64 3.3. Sơ đồ hệ thống điện điều khiển hệ thống 72 3.3.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển máy nén khí 72 3.3.2. Sơ đồ mạch điện điều khiển solenoind khí nén. 74 3.4. Kết nối hệ thống. 74 3.5. Xử lý tín hiệu cảm biến và giải thuật điều khiển. 75 3.5.1. Khảo sát tín hiệu đưa về từ cảm biến bằng LabVIEW. 75 3.5.2. Giải thuật điều khiển hệ thống. 81 3.6. Kết quả thực tế 85 Chƣơng 4 viii
12. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG 91 4.1. Thời gian, đối tƣợng và địa điểm thực nghiệm 91 4.2. Kịch bản thử nghiệm 91 4.3. Đánh giá kết quả thử nghiệm 94 Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 95 5.1. Kết luận 95 5.2. Hƣớng phát triển 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 ix
13. THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, VIẾT TẮT TNGT: Tai nạn giao thông. CSGT: Cảnh sát giao thông. ABS: Anti-lock Braking System ECU: Electronic Control Unit ĐH SPKT TP. HCM: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. ICSP: In - Circuit Serial Programming. x
14. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1. 1: Biểu đồ thể hiện thống kê tuyến đường xảy ra tai nạn giao thông 1 Hình 1. 2: Biểu đồ thống kê phương tiện tai nạn giao thông 2 Hình 1. 3: Hệ thống phanh ABS trên xe máy HONDA SH125/150 3 Hình 1. 4: Bố trí các bộ phận của hệ thống trên xe 4 Hình 1. 5: Cấu trúc hệ thống phanh ABS trên xe HONDA SH125/150 5 Hình 1. 6: Hoạt động của hệ thống khi ABS không hoạt động 5 Hình 1. 7: Chế độ giảm áp suất 6 Hình 1. 8: Chế độ duy trì áp suất 6 Hình 1. 9: Chế độ tăng áp suất 7 Hình 1.10: Cơ cấu chống đổ xe máy 7 Hình 1. 11: Túi khí trên xe máy 8 Hình 1. 12: Các bộ phận của hệ thống túi khí trên xe gắn máy 9 Hình 1. 13: Nguyên lý hoạt động hệ thống túi khí trên xe HONDA GOLD WING 9 Hình 1. 14: Các bộ phận của áo túi khí 10 Hình 1. 15: Dây kích hoạt được gắn khi lái xe 11 Hình 1. 16: Dây kích hoạt được gắn khi lái xe 11 Hình 1. 17: Hệ thống LegUp trên xe mô tô phân khối lớn 12 Hình 1. 18: Ô tô điện hai bánh tự cân bằng 13 Hình 1. 19: Cấu tạo các bộ phận trên xe C1 Lit Motors 14 Hình 2. 1: Các lực cản tác động lên xe gắn máy. 18 Hình 2. 2: Các thành phần lực và mô men do sự ảnh hưởng của khí động học 19 Hình 2. 3: Lực kéo tiếp tuyến tại bánh sau khi xe chuyển động kéo. 21 Hình 2. 4: Lực phanh tại hai bánh xe khi phanh. 21 Hình 2. 5:Hai hướng mà dễ bị đổ xe máy của người điều khiển 22 Hình 2. 6: Xe máy bị va chạm từ bên trái 23 Hình 2. 7: Xe máy bị va chạm từ bên phải 23 Hình 2. 8: Xe máy bị va chạm trực diện 23 Hình 2. 9: Xe máy bị va chạm từ đuôi xe 23 Hình 2. 10: Cảm biến gia tốc MX2125 24 xi
15. Hình 2. 11: Mỗi trục X, Y của cảm biến có thể xác định độ nghiêng và gia tốc theo phương với trục đó 24 Hình 2. 12:Mô phỏng nguyên lý hoạt động của cảm biến 25 Hình 2. 13:Tín hiệu đầu ra của chân Yout và Xout 26 Hình 2. 14: Vị trí các chân của cảm biến 27 Hình 2. 15: Chu kỳ xung ngõ ra cảm biến 28 Hình 2. 16:Cảm biến góc nghiêng trên xe máy của hãng HONDA 29 Hình 2. 17: Sơ đồ khối của hệ thống 30 Hình 2. 18: Cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A02YK0F 30 Hình 2. 19: Sơ đồ cấu trúc cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A02YK0F 31 Hình 2. 20: Đồ thị liên hệ khoảng các với điện áp ra SHARP GP2Y0A02YK0F 32 Hình 2. 21: Cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A710K0F 32 Hình 2. 22:Đồ thị liên hệ khoảng các với điện áp ra SHARP GP2Y0A710K0F 33 Hình 2. 23: Nguyên lý của hiệu ứng HALL 34 Hình 2. 24: Cấu tạo của cảm biến vị trí bàn đạp ga 34 Hình 2. 25: Nguyên lý thu phát sóng siêu âm 35 Hình 2. 26: Nguyên lý hoạt động của SRF05 36 Hình 2. 27: Cửa sổ soạn thảo giao diện điều khiển của LabVIEW 37 Hình 2. 28: Cửa sổ lập trình của LabVIEW 38 Hình 2. 29: Tools pallete 40 Hình 2. 30:Controls Palette và Functions palette 40 Hình 2. 31: Phần cứng của mạch ARDUINO UNO R3 41 Hình 2. 32: Các chân tín hiệu vào và ra của mạch ARDUINO UNO R3 44 Hình 2. 33: Card HDL 9090 45 Hình 2. 34: Sơ đồ chân của card HDL9090 45 Hình 2. 35: Giao diện card HDL9090 khi kết nối với LabVIEW 46 Hình 2. 36: Xe máy được chọn làm mô hình mẫu hệ thống 47 Hình 3. 1: Sơ đồ thực tế hệ thống 49 Hình 3. 2: Sơ đồ khối hệ thống 50 Hình 3. 3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 51 Hình 3. 4: Sơ đồ thuật toán điều khiển 52 Hình 3. 5: Lưu đồ thuật toán điều khiển áp suất hệ thống cung cấp khí nén 53 Hình 3. 6: Xylanh điện 12VDC 55 Hình 3. 7: Cuộn van solenoid 55 Hình 3. 8: Xy lanh khí nén hai tác dụng kép 56 Hình 3. 9: Bơm khí nén mini sử dụng động cơ 1 chiều 12VDC 57 Hình 3. 10: Bình tích áp suất khí nén mini 58 Hình 3. 11: Van điện chia hơi JELPC 4V210-08 58 Hình 3. 12: Ký hiệu và kích thước của van điện chia hơi 59 Hình 3. 13: Cảm biến áp suất điều khiển áp suất trong hệ thống 59 Hình 3. 14: Xylanh khí nén JELPC 40X50 60 xii
16. Hình 3. 15: Cấu tạo các chi tiết của xylanh khí nén 61 Hình 3. 16: Sơ đồ mạch hệ thống cung cấp khí nén 62 Hình 3. 17: Khi xy lanh trạng thái thu vào 63 Hình 3. 18: Khi xylanh ở trạng thái đẩy đi ra 64 Hình 3. 19: Phương án thiết kế cơ cấu chân chống phụ thứ 1 65 Hình 3. 20: Cơ cấu chống đổ xe phương án một được gắn trên xe 65 Hình 3. 21: Cơ cấu chống đổ xe phương án 1 được gắn trên xe 66 Hình 3. 22: Ý tưởng phương án thiết kế chân chống phụ thứ 2 66 Hình 3. 23: Ý tưởng phương án thiết kế chân chống phụ thứ 2 67 Hình 3. 24: Cơ cấu chân chống phụ phương án thứ hai 68 Hình 3. 25: Thông số kỹ thuật của bát bắt cơ cấu 68 Hình 3. 26: Khoảng cách từ cơ cấu tới mặt đất chi cơ cấu gập lên 69 Hình 3. 27: Kích thước chiều dài của cơ cấu khi lắp lên xe 69 Hình 3. 28: Kích thước của cơ cấu và bánh xe 70 Hình 3. 29: Vị trí lắp đặt các bộ phận trên xe gắn máy 71 Hình 3. 30: Cơ cấu chân chống phụ được bố trí trên xe 71 Hình 3. 31: Sơ đồ mạch điện điều khiển máy nén khí 72 Hình 3. 32: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển an toàn bị động cho xe máy 74 Hình 3. 33: Sơ đồ nguyên lí mạch thu thập xử lí và điều khiển van khí. 75 Hình 3. 34: Tạo file mới 75 Hình 3. 35: Chọn VI 76 Hình 3. 36: Chọn IO Library Hocdelam USB 9090-2009 76 Hình 3. 37: Tạo Control 76 Hình 3. 38: Tạo Indicator ở ADC1 77 Hình 3. 39: Tạo While loop 77 Hình 3. 40: Điều chỉnh lại giao diện 77 Hình 3. 41: Kiểm tra số cổng COM của Card Hocdelam USB 9090 78 Hình 3. 42: Chọn Card phù hợp 78 Hình 3. 43: Mô hình kết nối các cảm biến với Card 9090 và máy tính 78 Hình 3. 44: Kết nối cảm biến góc bóp tay phanh với Card 9090 và máy tính 79 Hình 3. 45: Kết nối thực tế cảm biến hồng ngoại với Card 9090 và máy tính 79 Hình 3. 46: Tín hiệu từ cảm biến vị trí tay phanh khi bóp phanh bình thường 80 Hình 3. 47: Tín hiệu từ cảm biến vị trí tay phanh trả về khi bóp phanh gấp 80 Hình 3. 48: Tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại khi khi có vật tới với tốc độ thấp 81 Hình 3. 49: Tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại trả về khi có vật tới với tốc độ cao 81 Hình 3. 50: Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí tay phanh 86 xiii
17. Hình 3. 51: Vị trí lắp đặt cảm biến hồng ngoại và cảm biến tốc độ xe 86 Hình 3. 52:Cơ cấu chống đổ xe phương án hai được gắn trên xe 87 Hình 3. 53: Vị trí bố trí hệ thống cung cấp khí nén 87 Hình 3. 54: Vị trí bố trí van điện điều khiển xylanh khí nén 88 Hình 3. 55: Vị trí lắp đặt bộ vi xử lý điều khiển 88 Hình 3. 56: Vị trí công tắc điều khiển bằng tay được bố trí trên xe 89 Hình 3. 57: Hoạt động của hệ thống khi hệ thống cung cấp khí nén hoạt động 90 Hình 3. 58: Hoạt động thực tế cơ cấu khi gập lại 90 Hình 3. 59: Hoạt động thực tế của cơ cấu khi bung ra 90 Hình 4. 1: Thử nghiệm khi xe bóp phanh gấp khi có tình huống nguy hiểm 91 Hình 4. 2: Thử nghiệm khi có vật chuyển động tới với vận tốc cao 92 Hình 4. 3: Thử nghiệm khi cơ cấu bung xuống và quay vòng 92 Hình 4. 4: Thử nghiệm khi cơ cấu gập lên và quay vòng 93 Hình 4. 5: Thử nghiệm khi cơ cấu gập lên và bung xuống xe đi thẳng 93 Hình 4. 6: Thử nghiệm khi cơ cấu bung xuống với hai người ngồi trên xe 93 Hình 4. 7: Thử nghiệm trên đường trường 94 xiv
18. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2. 1: Bảng ý nghĩa và chức năng của các chân trên cảm biến MX2125 27 Bảng 2. 2: Mô tả các chân của hàm USB HDL 9090 để lập trình như bảng sau 46 Bảng 2. 3: Bảng thông số kỹ thuật của xe gắn máy được chọn trong đề tài 47 Bảng 3. 1: So sánh thông số xe trước và sau khi lắp đặt hệ thống 85 Bảng 4. 1: Bảng tổng kết kết quả thực nghiệm 94 xv
19. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về hƣớng nghiên cứu của đề tài 1.1.1. Giới thiệu Theo thống kê của cục đăng kiểm, tính đến tháng 12 năm 2014 cả nước đã có trên 43 triệu mô tô, xe gắn máy các loại so với tổng số dân số gần 90.6 triệu người. Việt Nam là một trong các nước có số lượng xe máy nhiều nhất thế giới. Theo số liệu thống kê từ Cục CSGT, tai nạn giao thông 6 tháng đầu năm 2015 tiếp tục giảm trên cả 3 tiêu chí, tuy nhiên với những thông số cụ thể được phân tích qua các biểu đồ sau đặt ra những vấn đề đáng quan tâm trong việc giảm thiểu tai nạn giao thông trên các tuyến đường bộ. Hình 1. 1: Biểu đồ thể hiện thống kê tuyến đường xảy ra tai nạn giao thông Từ biểu đồ trên cho thấy, tai nạn giao thông xảy ra chủ yếu ở các tuyến quốc lộ, nội thị. Đây là các tuyến đường có đặc điểm đường giao cắt nhiều, phương tiện lưu thông hỗn hợp với mật độ đông, dễ xảy ra va chạm, dân cư chủ yếu sống 2 bên đường nên khá phức tạp trong bảo đảm trật tự an toàn giao thông. Đường cao tốc mới được đưa vào sử dụng trong những năm gần đây; đường được phân làn cụ thể, không giao nhau cùng mức với một hoặc các đường khác và chỉ cho xe ra vào ở những điểm nhất định. Đường cao tốc quy định rõ loại phương tiện được phép lưu thông, không có phương tiện hỗn hợp, lưu lượng phương tiện ít; tuy 1
20. nhiên để bảo đảm an toàn, phòng ngừa tai nạn giao thông xảy ra cần nghiên cứu đầu tư, xây dựng các điều kiện, cơ sở vật chất, hạ tầng giao thông trên các tuyến đường cao tốc. Hình 1. 2: Biểu đồ thống kê phương tiện tai nạn giao thông Mô tô, xe máy là loại phương tiện chủ yếu trong các vụ TNGT, đây là loại phương tiện chủ yếu tham gia giao thông tại Việt Nam hiện nay, tuy nhiên rất nhiều mô tô, xe máy cũ hoặc không bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật và an toàn. Với tình trạng giao thông hỗn hợp, cơ sở hạ tầng còn nhiều bất cập, việc sử dụng phương tiện cá nhân phổ biến (đặc biệt là mô tô, xe máy) trong khi ý thức của người tham gia giao thông thấp thì các vụ TNGT xảy ra đối với loại phương tiện này còn có chiều hướng tăng cao. Từ những số liệu thống kê trên cho thấy tai nạn giao thông do phương tiện mô tô, xe máy gây ra là rất cao và đáng báo động và đó cũng là vấn đề nhức nhối và ngang giải đối với các nhà chức trách của Việt Nam. Tuy nhiên có nhiều trường hợp tai nạn xảy ra do người điều khiển phương tiện xe máy mất cân bằng do sự tác động của các phương tiện khác hoặc người điều khiển bị lúng túng, giật mình trong tình huống nguy hiểm dẫn tới không làm chủ được phương tiện, dẫn tới đổ xe và bị phương tiện khác đâm vào gây tai nạn. Vì vậy để khắc phục tình trạng này tôi quyết định xây dựng một hệ thống gắn trên xe máy mà có khả năng giữ thăng bằng chủ động cho xe máy khi gặp các tình 2
21. huống đó tránh người điều khiển bị ngã vào các phương tiện khác với tên đề tài “Nghiên cứu, tính toán và chế tạo mẫu hệ thống an toàn bị động cho xe gắn máy”. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước Hệ thống phanh ABS trên xe máy của hãng HONDA trên xe SH125/150: Hình 1. 3: Hệ thống phanh ABS trên xe máy HONDA SH125/150 Hệ thống ABS cho xe máy được phát triển dựa trên cơ sở lý thuyết tương tự như trên ô tô. Đây là một hệ thống an toàn chủ động cho người điều khiển phương tiện xe máy được hang HONDA lắp đặt trên các mẫu xe SH125/150 tại thị trường Việt Nam. Ngoài hãng HONDA còn có nhiều hãng sản xuất xe máy, mô tô khác lắp đặt hệ thống này trên các sản phẩm của họ. Về nguyên lý điều khiển thì ABS trên xe máy đều tương tự như trên ô tô. Mục đích của phanh ABS là để giữ cho độ trượt giữa bánh xe và mặt đường ở mức tối ưu nhất, tức độ bám tốt nhất có thể và quan trọng nhất tránh hiện tượng bị bó cứng 3
22. bánh xe làm bánh xe bị trượt lết hoàn toàn làm bất khả năng kiểm soát hướng di chuyển bánh xe của người điều khiển phương tiện. Hệ thống bao gồm các bộ phận chính sau: - Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau có chức năng xác định số vòng quay thực tế của bánh xe trước và sau để đưa về ABS ECU. - Bộ điều khiển trung tâm ABS ECU có nhiệm vụ tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến bánh xe sau đó phân tính và so sánh với các điều kiện đã được lập trình sẵn và xuất tín hiệu điều khiển tới cơ cấu chấp hành nếu bánh xe bị hãm cứng. - Cơ cấu chấp hành: Bơm tạo áp suất thủy lực, các van điện. - Đèn báo ABS trên bảng đồng hồ. Hình 1. 4: Bố trí các bộ phận của hệ thống trên xe 4
23. S K L 0 0 2 1 5 4