Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái, Đỗ Quang Trường

1. BM01/QT05/ĐT-KT
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC
LÁI
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU
Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp:
Nguyễn Minh Phú 1711250926 17 DOTB2
Đỗ Quang Trường 1711250295 17 DOTB2
Lê Hoàng Nguyên 1711251904 17 DOTB2
Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng … năm 202 …

2. BM01/QT05/ĐT-KT
VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
PHIẾU ĐĂNG KÝ
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Hệ: Đại học chính qui (CQ, LT, B2, VLVH)
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số trong nhóm: 3 ):
(1): Đỗ Quang Trường MSSV: 1711250295 Lớp: 17DOTB2
Điện thoại: 0944529705 Email: doquangtruong159tp@gmail.com
(2): Lê Hoàng Nguyên MSSV: 1711251094 Lớp: 17DOTB2
Điện thoại: 0917395282 Email: lehoangnguyen2112cm@gmail.com
(3): Nguyễn Minh Phú MSSV: 1711250926 Lớp: 17DOTB2
Điện thoại: 0944757710 Email: phu014623@gmail.com
Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô
Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô
2. Tên đề tài đăng ký :
Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái
Sinh viên đã hiểu rõ yêu cầu của đề tài và cam kết thực hiện đề tài theo tiến độ và
hoàn thành đúng thời hạn.
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
TP. HCM, ngày 8 tháng 4 năm 2021
Sinh viên đăng ký
(Ký và ghi rõ họ tên)

3. MÃ ĐỀ TÀI: 218
Viện Kỹ thuật Hutech
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên. GVHD
chuyển cho SV để nộp về VP Viện.)
1. Sinh viên thực hiện đề tài:
Họ tên : Đỗ Quang Trường MSSV : 171125029 Lớp : 17DOTB2
Điện thoại : 0944529705 Email : doquangtruong159tp@gmail.com
Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô
2. Tên đề tài:
Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái.
3. Nhiệm vụ thực hiện đề tài:
Thiết kế cơ cấu lái.
Thiết kế cơ cấu điều chỉnh lái.
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)
TP. HCM, ngày 14 tháng 5 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

4. MÃ ĐỀ TÀI: 218
Viện Kỹ thuật Hutech
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên. GVHD
chuyển cho SV để nộp về VP Viện.)
1. Sinh viên thực hiện đề tài
Họ tên : Nguyễn Minh Phú MSSV : 1711250926 Lớp : 17DOTB2
Điện thoại : 0944757710 Email : phu014623@gmail.com
Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô
2. Tên đề tài:
Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái.
3. Nhiệm vụ thực hiện đề tài:
Mô phỏng điều khiển.
Lắp ráp điều khiển.
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)
TP. HCM, ngày 14 tháng 5 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

5. MÃ ĐỀ TÀI: 218
Viện Kỹ thuật Hutech
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên. GVHD
chuyển cho SV để nộp về VP Viện.)
1. Sinh viên thực hiện đề tài:
Họ tên : Lê Hoàng Nguyên MSSV : 1711251094 Lớp : 17DOTB2
Điện thoại : 0917395282 Email : lehoangnguyen2112cm@gmail.com
Ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô
2. Tên đề tài:
Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái.
3. Nhiệm vụ thực hiện đề tài:
Thiết kế mạch điều khiển.
Mô phỏng hoạt động.
Lắp ráp phần điện.
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)
TP. HCM, ngày 14 tháng 5 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

6. i
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 25 tháng 8 năm 2021
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

7. ii
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô trong nhà trường
Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, quý thầy cô tại Viện Kỹ Thuật đã
dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình
học tập tại trường. Và sau một thời gian tập trung nghiên cứu, tham khảo tài liệu,
tính toán, tìm hiểu thực tế cũng như kết hợp với kiến thức thu nhận được qua 4 năm
trên giảng đường. Cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân đó còn là sự giúp đỡ
nhiệt tình của thầy: TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu cũng như tập thể các thầy giáo
trong Viện kỹ thuật Hutech, nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án: “ Thiết kế chế
tạo mô hình hệ thống lái không trục lái” đủ khối lượng, đúng tiến độ và thời gian.
Vì điều kiện thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn, trình độ và kinh nghiệm
chưa có nhiều cho nên chất lượng đồ án còn nhiều mặt hạn chế, còn nhiều thiếu sót
trong phần tính toán và kết cấu có thể chưa hợp lý. Chúng em kính mong có được
sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để đồ án tốt nghiệp của nhóm em được hoàn
chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

8. iii
MỤC LỤC
Phiếu đăng kí tên đề tài đồ án tốt nghiệp
Phiếu giao nhiệm vụ
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................ii
MỤC LỤC......................................................................................................................iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG...........................................................................................ix
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...........................................................................2
1.1 Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 2
1.2 Tình hình nghiên cứu .................................................................................. 2
1.3 Mục đích nghiên cứu................................................................................... 3
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu.................................................................................. 3
1.5 Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 3
1.6 Các kết quả đạt được................................................................................... 4
1.7 Kết cấu của đề tài........................................................................................ 4
Chương 2 HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI STEER-BY-WIRE ........................5
2.1 Phân loại hệ thống lái.................................................................................. 5
2.2 Yêu cầu đối với hệ thống lái ....................................................................... 5
2.3 Các loại hệ thống lái.................................................................................... 6
2.3.1 Hệ thống lái cơ khí............................................................................... 6
2.3.2 Hệ thống lái có trợ lực.......................................................................... 8

9. iv
2.3.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering)................... 8
2.3.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử................................ 10
2.3.5 Hệ thống lái trợ lực điện .................................................................... 12
2.3.6 Hệ thống lái không trụ lái (Steer-by-wire)......................................... 13
2.4 Hệ thống lái không trụ lái Steer-by-wire .................................................. 16
2.4.1 Cấu tạo hệ thống lái không trụ lái Steer-By-Wire (SBW)................. 16
2.4.2 Nguyên lý hoạt động.......................................................................... 17
2.4.3 Cảm biến mô men xoắn tay lái........................................................... 19
2.4.4 Động cơ điện...................................................................................... 20
2.4.5 Cơ cấu lái ........................................................................................... 21
2.4.6 Hộp điều khiển hệ thống lái Steer-By-Wire (ECU)........................... 22
2.4.7 Một vài lưu ý trong quá trình sử dụng hệ thống lái không trụ lái...... 23
2.4.8 Quy trình bảo dưỡng hệ thống lái ...................................................... 23
2.4.9 Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ........................ 24
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ............................................................................28
3.1 Thông số cơ bản xe Infiniti Q50 2013 ...................................................... 28
3.2 Tính toán kiểm nghiệm ............................................................................. 28
3.2.1 Kiểm nghiệm động học hình thang lái............................................... 28
3.2.2 Tính toán momen cản quay vòng....................................................... 33
3.2.3 Tính bền hệ thống lái.......................................................................... 36
3.2.4 Tính bền đòn kéo ngang..................................................................... 40
3.2.5 Tính bền đòn kéo dọc......................................................................... 42

10. v
3.2.6 Tính bền thanh nối bên....................................................................... 43
3.2.7 Tính bền khớp cầu.............................................................................. 43
Chương 4 QUY TRÌNH THIẾT KẾ............................................................................45
4.1 Mô phỏng mạch điện................................................................................. 45
4.1.1 Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Proteus....................................... 45
4.1.2 Quy trình mô phỏng ........................................................................... 46
4.2 Thiết kế bản vẽ 2D 3D .............................................................................. 47
4.2.1 Phần mềm thiết kế Solidwork............................................................ 47
4.2.2 Bản vẽ 2D........................................................................................... 48
4.2.3 Bản vẽ 3D........................................................................................... 54
4.2.4 Quy trình thiết kế ............................................................................... 55
4.2.5 Mô phỏng ........................................................................................... 63
Chương 5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN...................................................66
5.1 Đánh giá kết quả đạt được......................................................................... 66
5.1.1 Kết quả đạt được ................................................................................ 66
5.1.2 Những vấn đề còn tồn đọng ............................................................... 67
5.2 Đóng góp ý kiến và kết luận ..................................................................... 68
5.2.1 Ý kiến đóng góp................................................................................. 68
5.2.2 Kết luận .............................................................................................. 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................70
PHỤ LỤC......................................................................................................................71

11. vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 2.1: Hệ thống lái cơ khí.....................................................................................7
Hình 2.2: Hệ thống lái trợ lực thủy lực. .....................................................................9
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực..........................................10
Hình 2.4: Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử. .....................................11
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử............11
Hình 2.6: Đặc tính trợ lực của hệ thống lái trợ lực điện. .........................................13
Hình 2.7: Hệ thống lái không trụ lái. .......................................................................14
Hình 2.8: Hệ thống lái không trục lái tích hợp.........................................................15
Hình 2.9: Cơ cấu hệ thống lái Steer-by-wire. ..........................................................17
Hình 2.10: Sơ đồ hoạt động của hệ thống lái Steer-by-wire....................................18
Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến mô men......................................................................19
Hình 2.12: Cảm biến mô men vành tay lái...............................................................20
Hình 2.13: Cấu tạo động cơ điện 1 chiều.................................................................21
Hình 2.14: Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng..........................................................22
Hình 2.15: Cách bố trí hộp điều khiển trên xe. ........................................................23
Hình 3.1: Sự quay vòng ô tô. ...................................................................................29
Hình 3.2: Sơ đồ hình thang lái khi xe chạy thẳng....................................................30
Hình 3.3: Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng.....................................................31
Hình 3.4: Các vị trí của hình thang lái. ....................................................................32
Hình 3.5: Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng. ............................34

12. vii
Hình 3.6: Sơ đồ phân bố lực phanh..........................................................................41
Hình 4.1: Sơ đồ mạch điện.......................................................................................46
Hình 4.2: Lưu đồ thuật toán .....................................................................................47
Hình 4.3: Bản vẽ thiết kế mô hình. ..........................................................................49
Hình 4.4: Bánh răng .................................................................................................50
Hình 4.5: Thanh răng ...............................................................................................51
Hình 4.6: Bản vẽ Motor sevor..................................................................................52
Hình 4.7: Vô lăng.....................................................................................................53
Hình 4.8: Đòn cam lái ..............................................................................................54
Hình 4.9: Rô-tuyn.....................................................................................................54
Hình 4.10: Bản vẽ 3D mô hình. ...............................................................................55
Hình 4.11: Hộp thoại môi trường bản vẽ..................................................................56
Hình 4.12: Lệnh Sketch............................................................................................56
Hình 4.13: ba mặt phẳng hình chiếu ........................................................................57
Hình 4.14: Câu lệnh Corner Rectangle ....................................................................57
Hình 4.15: Hộp thoại câu lệnh Boss-Extrude...........................................................58
Hình 4.16: Các câu lệnh vẽ đường thẳng.................................................................59
Hình 4.17: Các câu lệnh vẽ hình tròn.......................................................................59
Hình 4.18: Hộp thoại Arc.........................................................................................60
Hình 4.19: Hộp thoại Revolve..................................................................................60
Hình 4.20: Hộp thoại Boss-Extrude.........................................................................61
Hình 4.21: Các câu lệnh dùng để đo chi tiết. ...........................................................61
Hình 4.22: Hộp thoại Design Library. .....................................................................62

13. viii
Hình 4.23: Hộp thoại điều chỉnh thông số bánh răng và thanh răng........................63
Hình 4.24: Hộp thoại Motion Study.........................................................................64
Hình 4.25: Hộp thoại Motor.....................................................................................64
Hình 4.26: Giao diện điều chỉnh thời gian hoạt động của chi tiết............................65
Hình 5.1: Mô hình mô phỏng hệ thống lái không trục lái........................................66
Hình 5.2: Sơ đồ mạch điện.......................................................................................67

14. ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG TRANG
Bảng 2.1: Một vài hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp khắc phục.............................24
Bảng 3.1: Các thông số tính toán kiểm nghiệm .......................................................28
Bảng 3.2: Kết quả tính toán góc δ ............................................................................33

15. 1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền công nghệ, khoa học trên thế giới đã có
nhiều phát triển mạnh mẽ với nhiều thành công nổi bật hàng đầu trong tất cả các
lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt trong ngành công nghệ, kỹ thuật ô tô. Ngày nay
chúng ta đã chế tạo ra được những dòng xe hơi không chỉ là những phương tiện di
chuyển, vận tải mà nó còn là những tác phẩm thể hiện sự tiện nghi hiện đại và sang
trọng. Chúng ta đã tạo ra những chiếc xe sang trọng và hiện đại, đi cùng với nó là
những tính năng của an toàn và sự tiện nghi rất được chú trọng nghiên cứu và phát
triển nhằm tạo ra những chiếc xe có sự êm ái và an toàn khi điều khiển. Hệ thống lái
không trục lái Steer-by-wire đang là một trong những xu hướng công nghệ phát
triển hàng đầu trên xe ô tô hiện nay. Với những cải tiến vài tính năng mới đem lại
chắc chắn rằng trong những năm tiếp theo hệ thống lái Steer-by-wire sẽ được phổ
biến rộng rãi trên thị trường. Việc thực hiện đề tài “ chế tạo mô hình hệ thống lái
không trục lái (Steer-by-wire) đã đem lại cho chúng em cơ hội được tìm hiểu nghiên
cứu một trong những hệ thống quan trọng trên xe ô tô.
Mặc dù đã rất nỗ lực thực hiện nhưng đồ án không thể tránh khỏi những sự
thiếu sót. Vì vậy nhóm em kính mong được sự đóng góp của các thầy để đồ án được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

16. 2
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Cũng như hệ thống phanh, hệ thống treo,… hệ thống lái là một trong những
hệ thống đảm bảo an toàn cho ô tô chuyển động an toàn, êm dịu. Vì thế mà hiện nay
hệ thống lái ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo hệ thống lái
ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn để đáp ứng các tiêu chí an toàn và tiện nghi,
tính an toàn chủ động trong điều khiển chuyển động với vận tốc cao và mật độ giao
thông lớn. Cụ thể, ngày nay chúng ta bắt đầu làm quen với thuật ngữ “steer-by-
wire” hay “drive-by-wire” ý nói hệ thống lái bằng dây cáp và tín hiệu điện tử. Công
nghệ này đã xuất hiện lần đầu tiên trên xe Infinity Q50 và sẽ còn phát triển mạnh
trong những năm tới. Với xu hướng phát triển và ngày càng có nhiều công nghệ
được ứng dụng lên xe ô tô và loại bỏ các chi tiết cơ khí thì việc tìm hiểu và nghiên
cứu một hệ thống với những công nghệ dẫn đầu trong xu hướng phát triển là rất cần
thiết vào lúc này.
Vì vậy đề tài tốt nghiệp: “thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục
lái” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
1.2 Tình hình nghiên cứu
Tính tới hiện tại đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống lái không trụ
lái đã thành công. Đã có nhiều hãng xe áp dụng hệ thống lái Steer-by-wire vào các
bản xe thương mại và bán ra thị trường như Tesla, BMW, Nissan,… tiêu điểm có
thể kể đến như: Hãng xe Infinity đã nghiên cứu hệ thống và áp dụng thành công lên
mẫu xe Infinity Q50 được sản xuất lần đầu vào năm 2013.
Trên hệ thống lái Steer-by-wire của hãng Tesla thì bên cạnh phát triển hệ
thống hãng tesla đặc biệt chú trọng vào các công nghệ hỗ trợ điển hình có thể kể
đến công nghệ lái xe tự động (Auto pilot).

17. 3
Hãng xe Infinity tập trung nghiên cứu và phát triển hệ thống lái Steer-by-
wire hướng tới sự ổn định, linh hoạt trong quá trình làm việc của hệ thống. Hệ
thống lái Steer-by-wire của hãng được trang bị tới 3 bộ điều khiển đề phòng trường
hợp 1 bộ điều khiển gặp sự cố sẽ có bộ khác thay thế và có 1 trục lái cơ khí phòng
hờ khi hệ thống mất điện sẽ hoạt động để đảm bảo an toàn.
1.3 Mục đích nghiên cứu
Nhóm chúng em quyết định nghiên cứu đề tài “thiết kế chế tạo mô hình hệ
thống lái không trục lái” với mục đích có thể nghiên cứu, tìm hiểu về nguyên lí hoạt
động, cấu tạo, công nghệ và những lợi ích mà hệ thống đem lại tốt hơn những hệ
thống lái truyền thống trước đó cũng như tìm hiểu những mặt hạn chế mà hệ thống
còn tồn đọng. Cũng từ đó mà có thể tiếp cận với những xu hướng công nghệ mới
nhằm nâng cao kiến thức của bản thân.
Hệ thống lái không trục lái có những đặc điểm kết cấu được đánh giá là an
toàn đối với người dùng. Hệ thống có những kết cấu đặc biệt để có thể thay thế trụ
lái giống như ở hệ thống lái thông thường.
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để có thể hoàn thành được đề tài nhóm chúng em sẽ tập trung nghiên cứu,
tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của hệ thống để có thể hiểu rõ cách thức vận hành
của hệ thống qua đó tìm hiểu hệ thống lái Steer-by-wire có cách hoạt động khác như
thế nào so với những hệ thống lái truyền thống. Nhóm chúng em sẽ phân tích cấu
tạo của hệ thống lái Steer-by-wire để hiểu rõ về hệ thống từ đó có thể chế tạo ra một
hệ thống lái không trục lái hoàn chỉnh. Bên cạnh phần cơ khí nhóm cũng sẽ phân
tích mô phỏng hệ thống điện và hệ thống điều khiển để mô hình có thể hoạt động tối
ưu nhất có thể.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Với mong muốn thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái thì cùng
với vốn kiến thức của bản thân nhóm chúng em đã thu thập thêm những kiến thức
từ nhiều nguồn thông tin khác nhau như kiến thức từ các thầy (cô) trong ngành, kinh
nghiệm từ các đồng môn đi trước, thông tin từ những công trình nghiên cứu đã

18. 4
được công bố trên internet, tài liệu chuyên ngành cùng với đó là những phần mềm
hỗ trợ trong quá trình thực hiện đề tài như: phần mềm mô phỏng mạch điện tử
Proteus, phần mềm thiết kế 3D Solidworks, phần mềm code lập trình Arduino.
1.6 Các kết quả đạt được
Thực hiện đề tài nhóm em có thể đã chế tạo tạo mô hình hệ thống lái không
trục lái có nguyên lý hoạt động và cấu tạo giống với một hệ thống lái Steer-by-wire
thực tế. Thiết kế ra được mạch điện và mạch điều khiển của hệ thống.
Hiểu rõ hơn về hệ thống lái nói chung trên xe ô tô cũng như là hệ thống lái
không trục lái, nắm rõ được nguyên lý cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống và
về những ưu điểm của hệ thống lái không trục lái đem lại tốt hơn, tối ưu hơn so với
những hệ thống lái truyền thống cũng như là những điểm hạn chế còn tồn đọng của
hệ thống.
Qua việc nghiên cứu đã giúp các thành viên trong nhóm nâng cao được kiến
thức chuyên ngành của bản thân, nắm bắt được kiến thức về một hệ trong những hệ
thống quan trọng nhất trên xe ô tô.
1.7 Kết cấu của đề tài
Nội dung của đề tài ngoài mở đầu và kết luận còn đề cập đến 5 chương. Nội
dung chương 1 là giới thiệu về đề tài Chương 2 là trình bày các loại hệ thống lái
trên ô tô du lịch và đi sâu phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái Steer-by-wire.
Trong chương này đồ án phân tích kết cấu của hệ thống lái Steer-by-wire. Chương 3
là tính toán kiểm nghiệm hệ thống, tập trung vào những công thức tính toán nhằm
khẳng định hệ thống vận hành chính xác và an toàn. Chương 4 là quy trình thiết kế
hệ thống, chương này tập trung nói về các quy trình thiết kế các bản vẽ 2D, 3D mô
hình, các bản vẽ sơ đồ mạch điện và cách thức, quá trình mô phỏng mạch điện và
mô hình 3D để từ đó có thể chế tạo ra được mô hình hệ thống lái không trục lái
Steer-by-wire hoàn chỉnh. Chương 5 là đánh giá kết quả, kết luận. Chương cuối
cùng này sẽ là kết quả mà nhóm chúng em đạt được sau quá trình thực hiện đồ án,
những vấn đề còn thiếu sót và trình bày ý kiến đóng góp cải tiến cho đề tài và kết
luận.

19. 5
Chương 2
HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI STEER-BY-
WIRE
2.1 Phân loại hệ thống lái
 Phân loại theo sự bố trí vành lái:
- Vành lái đặt bên phải (dùng cho các nước có luật giao thông quy định chiều
chuyển động là chiều bên trái).
- Vành lái đặt bên trái (dùng cho các nước có luật giao thông quy định chiều
chuyển động là chiều bên phải, đại đa số các nước có luật giao thông đi bên phải).
 Phân loại theo kết cấu cơ cấu lái:
- Hệ thống lái cơ cấu lái trục vít - con lăn.
- Hệ thống lái cơ cấu lái trục vít - cung răng.
- Hệ thống lái cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.
 Phân loại theo số bánh dẫn hướng:
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng cầu trước.
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng cầu sau.
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng tất cả các cầu.
 Phân loại theo đặc điểm kết cấu:
- Hệ thống lái không có trợ lực.
- Hệ thống lái có trợ lực.
 Phân loại theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái:
- Lái cơ khí trợ lực thủy lực.
- Lái cơ khí trợ lực thủy lực điều khiển điện tử.
- Lái cơ khí trợ lực điện tử.
- Lái không trụ lái (Steer-by-wire).
2.2 Yêu cầu đối với hệ thống lái

20. 6
Hệ thống lái có ảnh hưởng đến tính dẫn hướng, tính linh hoạt, tính ổn định và
an toàn chuyển động của ô tô. Vì vậy ngoài các yêu cầu chung đối với kết cấu ô tô,
hệ thống lái còn phải thỏa mãn các yêu cầu riêng sau đây:
- Bảo đảm bán kính quay vòng nhỏ nhất để nâng cao tính linh hoạt cho ô tô.
- Khi người lái điều khiển xe hệ thống lái có vai trò phải giữ đúng hướng
chuyển động và có thể thay đổi hướng chuyển động theo ý muốn của người lái.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng, nghĩa là bánh xe khi quay vòng không
xảy ra trượt ngang.
- Điều khiển thuận tiện và nhẹ nhàng khi quay vòng tại chỗ và khi chuyển
động.
- Giảm các lực va đập truyền từ bánh xe dẫn hướng lên vành lái khi ô tô
chuyển động trên đường không bằng phẳng.
- Bảo đảm sự tỉ lệ giữa các lực đặt trên vành lái và sức cản quay vòng của các
bánh xe dẫn hướng (tác dụng tùy động về lực).
- Bảo đảm sự tương ứng giữa góc quay vành lái và góc quay của các bánh xe
dẫn hướng (tác dụng tùy động về động học).
- Các bánh xe dẫn hướng không xảy ra dao động xung quanh trụ đứng trong
vùng vận tốc sử dụng.
- Giảm tối thiểu ảnh hưởng đến ổn định cả bánh xe dẫn hướng.
- Bảo đảm khe hở tổng cộng trong các cơ cấu của hệ thống và trong dẫn động
khi chuyển động thẳng không vượt quá 10 ÷ 200
(tương ứng với góc quay vành lái)
và 30 ÷ 40 mm (đo trên vành lái).
2.3 Các loại hệ thống lái
2.3.1 Hệ thống lái cơ khí
Hệ thống lái cơ khí bao gồm hai thành phần chính: dẫn động lái và cơ cấu
lái.

21. 7
Hình 2.1: Hệ thống lái cơ khí. (nguồn: internet)
a) Ưu điểm:
- Khả năng quay vòng ô tô trên một diện tích bé trong thời gian ngắn nhất.
- Giữ cho xe ổn định khi di chuyển thẳng.
- Lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ.
b) Nhược điểm:
- Khi người lái muốn quay vòng bánh xe trong quá trình xe di chuyển thì
phải dùng lực lượng của chính bản thân người lái, đồng thời cũng tiếp nhận những
phải hồi không mong muốn từ mặt đường, điều này làm cho người lái cảm thấy mệt
mỏi khi sử dụng.
- Quỹ đạo khi xe chuyển động quay vòng chịu ảnh hưởng từ góc quay thân
xe và quá trình đánh lái của người lái. Trong khi hệ thống lái này tập trung vào bài
toán góc quay dẫn hướng bánh chuyển động theo vô lăng do đó ảnh hưởng của dịch
chuyển thân xe, đặc biệt khi đánh lái ở tốc độ cao là rõ nét và chưa kiểm soát được.
- Chưa tối ưu khối lượng, kích thước và các chi tiết cơ khí nên cơ cấu cồng
kềnh, nặng, chiếm nhiều không gian bố trí. Khả năng va đập khi xảy ra sự cố ảnh
hưởng nhiều đến người sử dụng là rõ nét.

22. 8
Hệ thống lái thuần cơ khí chủ yếu trang bị cho các dòng xe từ thập kỷ 70 -80.
Trên thị trường Việt Nam một số ít các xe cũ vẫn lưu thông sử dụng loại hệ thống
lái này. Ngày nay, nhiều ô tô trang bị hệ thống lái có trợ lực, kể cả xe tải và xe du
lịch để đáp ứng các tiêu chí về an toàn và tiện nghi, tính an toàn chủ động trong
điều kiện chuyển động với vận tốc cao và mật độ các phương tiện tham gia giao
thông lớn.
2.3.2 Hệ thống lái có trợ lực
Bộ trợ lực có nhiệm vụ sau:
- Giảm thiểu lực quay vô lăng cho người lái khi sử dụng.
- Bảo đảm xe vẫn chuyển động an toàn khi có sự cố tác động vào bánh
xe dẫn hướng.
- Giảm thiểu lực va đập từ bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái.
Yêu cầu:
- Khi bộ trợ lực lái gặp sự cố, hệ thống lái vẫn có thể làm việc được
nhưng khi đó lái sẽ nặng hơn.
- Bộ trợ lực lái phải đáp ứng được giữ cho người lái có được cảm giác
có sức cản trên mặt đường khi quay vòng. Vì vậy bộ trợ lực lái chỉ
làm việc khi sức cản quay vòng lớn hơn giá trị giới hạn cho phép.
- Tác dụng của bộ trợ lực lái phải nhanh và phải đảm bảo được tỷ lệ
giữa lực tác dụng với góc quay của trục vô lăng và bánh xe dẫn
hướng.
- Hiệu suất làm việc cao.
- Không được xảy ra hiện tượng hệ thống tự động trợ lực khi xe di
chuyển trên đường xóc, nhưng khi bánh xe dẫn hướng bị hư hỏng bộ
trợ lực lái phải làm việc để giữ được hướng chuyển động của xe.
2.3.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering)
Hệ thống lái trợ lực thủy lực là sự phát triển và cải tiến từ hệ thống lái thuần
cơ khí nhằm giải quyết vấn đề quan trọng là hỗ trợ một phần sức lực của người lái
trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giác thoải mái hơn cho người sử dụng. Tùy

23. 9
vào việc thiết kế và chế độ chuyển động của xe, khả năng hỗ trợ của bộ trợ lực thuỷ
lực do động cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao người lái dùng cho
việc đánh lái.
Hình 2.2: Hệ thống lái trợ lực thủy lực. (nguồn: internet)
1. Bộ tản nhiệt, 2. Bình chứa dầu trợ lực, 3. Bơm dầu trợ lực, 4. Bộ phận cảm biến
mô men cản quay điều khiển van trợ lực thủy lực, 5. Thước lái và xylanh thủy lực
Hệ thống trợ lực thủy lực cần bố trí thay đổi tỉ lệ trợ lực theo điều kiện
chuyển động theo hai thông số chính: góc đánh lái và vận tốc xe.
Trên hệ thống lái trợ lực thủy lực, thanh xoắn bố trí trên trục lái đóng vai trò
bộ phận cảm biến mô men.
- Góc đánh lái càng lớn, khi đó mô men xoắn sẽ càng lớn làm thanh xoắn
biến dạng càng nhiều, lúc đó cửa van dầu trợ lực sẽ được mở rộng ra vì vậy
áp lực dầu trợ lực tăng theo.
- Vận tốc xe tăng làm cho mô men cản tại bánh xe dẫn hướng giảm làm cho
biến dạng thanh xoắn cũng giảm độ mở van trợ lực, lực trợ lực giảm theo
điều này làm hạn chế khả năng trợ lực khi tăng vận tốc một cách tự nhiên.

24. 10
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực. (nguồn: internet)
1. thanh xoắn, 2. bơm dầu trợ lực, 3. van điều khiển, 4. xilanh lực
a. Ưu điểm:
- Tạo cảm giác lái nhẹ, giúp người lái ít tổn hao năng lượng khi quay vòng
xe.
- Hạn chế đi những va đập từ bánh xe tác động lên vô lăng.
- Nâng cao tính năng an toàn trong trường hợp xe xảy ra sự cố.
b. Nhược điểm:
- Vì việc điều khiển các van dầu trợ lực bằng thanh xoắn và việc này hoàn
toàn là bằng cơ khí nên dải tốc độ khá hạn chế (góc biến dạng thanh xoắn
được giới hạn), đặc biệt khi xe di chuyển ở vận tốc cao khi đó công suất
bơm dầu tăng dẫn đến áp lực dầu cũng tăng theo (xảy ra tình trạng mất cảm
giác lái).
- Bơm dầu phải làm việc liên tục (do nối trực tiếp với động cơ) gây ra tổn
hao năng lượng trong tình trạng xe không cần trợ lực.
2.3.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử
Trên hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử, hai bộ phận là cơ
cấu lái và dẫn động lái vẫn như hệ thống lái thuần cơ khí. Hệ thống thanh xoắn cảm
biến mô men đánh lái sẽ không trực tiếp điều khiển van trợ lực. Độ biến dạng của

25. 11
thanh xoắn sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện gửi đến hộp MCU điều khiển trợ
lực.
Hình 2.4: Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử. (nguồn: internet)
Hộp MCU điều khiển trợ lực tổng hợp các tín hiệu chạy xe, tính toán và xác
định phần tỉ lệ trợ lực, từ đó quyết định áp lực trợ lực lái.
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử. (nguồn:
Internet)

26. 12
Hệ thống trợ lực điều khiển bằng điện tử có nhiều ưu điểm hơn so với hệ
thống lái trợ lực thuỷ lực như: Khả năng làm việc của trợ lực đa dạng hơn đáp ứng
các dải tốc độ khác nhau đặc biệt là dải tốc độ cao (tạo cảm giác lái), tạo sự thoải
mái cho người lái xe.
2.3.5 Hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện phát triển cùng thời điểm với hệ thống trợ lực thủy
lực điều khiển điện tử. Nhưng có nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống lái trợ lực thủy
lực điều khiển điện tử.
- Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử sử dụng bộ trợ lực thủy
lực thì với bơm thủy lực gắn với động cơ nên hoạt động liên tục trong quá trình
chạy xe gây lãng phí công suất khi không sử dụng trợ lực lái, thêm vào đó dầu trợ
lực lái là một nhân tố gây ô nhiễm môi trường;
- Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện cũng nhỏ gọn hơn.
Cải tiến quan trọng của hệ thống này là thay thế lực tác dụng từ bơm dầu
trợ lực bằng động cơ điện. Mô tơ điện được điều khiển bằng hộp điều khiển nên các
chế độ trợ lực được thay đổi một cách linh hoạt. Hộp điều khiển ECU được lập trình
dựa trên thuật toán điều khiển và mô hình toán điều khiển trợ lực hệ thống lái. Các
đặc tính trợ lực xây dựng dựa trên đặc tính cản từ mặt đường.

27. 13
Hình 2.6: Đặc tính trợ lực của hệ thống lái trợ lực điện. (nguồn: internet)
Trong hệ thống này, cảm biến mô men cản (bố trí trên thanh xoắn) sẽ xác
định mô men cản từ mặt đường tác dụng lên hệ thống, kết hợp với cảm biến vận tốc
và các thông số chạy xe phần mềm sẽ quyết định trợ lực tỷ lệ trợ lực thông qua việc
điều khiển trực tiếp mô tơ điện.
2.3.6 Hệ thống lái không trụ lái (Steer-by-wire)
Với các hệ thống lái truyền thống, khi xe quay vòng ở các vận tốc
khác nhau người lái chỉ có thể kiểm soát được một vài trạng thái động lực
học của xe. Ô tô chỉ có thể được kiểm soát hoàn toàn khi quay vòng với hệ
thống lái không trụ lái (Steer by wire). Đây là hệ thống lái có khả năng tạo ra
lực hỗ trợ lái xe quay vành lái với 100% năng lượng.
Khái niệm hệ thống lái Steer by wire được hình thành dựa trên việc
mong muốn chế tạo một hệ thống lái đáp ứng được các tình trạng chuyển
động theo ý muốn của người điều khiển xe khi quay vòng.
Hệ thống Steer by wire có thể được chia thành hai hệ thống: hệ thống
Steer by wire độc lập và hệ thống Steer by wire tích hợp. Hệ thống Steer by
wire tích hợp với đặc điểm hai bánh dẫn hướng liên kết với nhau qua hình
thang lái.

28. 14
a) Hệ thống tích hợp b) Hệ thống độc lập
Hình 2.7: Hệ thống lái không trụ lái. (nguồn: internet)
 Hệ thống lái không trục lái độc lập
Đặc điểm hệ thống lái Steer by wire độc lập với đặc điểm là mỗi một
bánh xe dẫn hướng sẽ được bố trí một động cơ điều khiển. Việc điều khiển
một cách độc lập tại các bánh xe như vậy sẽ tạo được ưu điểm giúp tỷ lệ thay
đổi góc dẫn hướng của bánh xe một cách độc lập.
 Hệ thống lái không trục lái tích hợp
Hệ thống lái không trụ lái tích hợp đã được Nissan áp dụng trên xe
Infiniti Q50 2013 được cấu tạo từ những bộ phận chính như: cảm biến lực
đánh lái, bộ ly hợp, hộp điều khiển, động cơ trợ lực.

29. 15
Hình 2.8: Hệ thống lái không trục lái tích hợp. (nguồn: internet)
1. cảm biến lực đánh lái; 2.bộ ly hợp; 3.hộp điều khiển; 4.động cơ trợ lực.
Phía dưới vành lái của hệ thống lái SBW được bố trí một cảm biến vị
trí góc quay, khi người lái tác động vào vành lái, tín hiệu được cảm biến thu
nhận và truyền qua hộp điều khiển, hộp điều khiển phân tích và xuất tín hiệu
điều khiển động cơ gắn trên cơ cấu lái để điều khiển cơ cấu lái đúng như tín
hiệu mà người điều khiển mong muốn.
Trên cơ cấu lái của hệ thống sẽ được gắn một cảm biến thu thập tín
hiệu phản hồi từ mặt đường và tín hiệu này sẽ được truyền ngược lại lên hộp
điều khiển, lúc này hộp điều khiển phân tích và xuất ra tín hiệu điều khiển
động cơ gắn dưới vành tay lái để tạo ra cảm giác có lực tác động phản hồi từ
mặt đường đến người lái.
Ở hệ thống lái Steer-by-wire phần cơ cấu liên kết trung gian là trục lái
đã được loại bỏ, nên việc đồng bộ góc quay giữa cơ cấu lái và vành tay lái
cũng như là những tác động phản hồi từ mặt đường lên vành lái được xem là
một trong những nhiệm vụ hàng đầu.
Bộ điều khiển hệ thống lái giữ vai trò then chốt trong quá trình điều
vận hành chiếc xe. Vì thông tin đều được xử lí bằng hệ thống điện tử nên khả
năng phản ứng với những thông tin trong quá trình vận hành sẽ nhanh chóng

30. 16
hơn, không chỉ vậy hệ thống còn có khả năng giảm bớt đi những phản hồi từ
mặt đường, khi người lái xe di chuyển vào những đoạn đường xấu, gồ ghề
những va đập từ mặt đường tác động lên vành lái sẽ được loại bỏ, điều này sẽ
giúp người lái không bị cảm thấy khó chịu mà thoải mái hơn, không gian bố
trí cho hệ thống lái giảm và trọng lượng của hệ thống lái cũng giảm đi nhiều.
Hệ thống lái không trục lái Steer-By-Wire là một hệ thống lái có nhiều ưu
điểm cải tiến, được nghiên cứu, ứng dụng trong những năm gần đây.
2.4 Hệ thống lái không trụ lái Steer-by-wire
2.4.1 Cấu tạo hệ thống lái không trụ lái Steer-By-Wire (SBW)
Trên các hệ thống trợ lực dầu và trợ lực điện, vô lăng sẽ kết nối trực
tiếp với thước lái thông qua hệ thống trục, khớp và các bánh răng có cấu tạo
phức tạp. Các chuyển động từ vô-lăng sẽ thay đổi góc đánh lái thông qua một
bộ chuyển đổi mô men có tỉ số truyền cố định trên trợ lực dầu và có thể thay
đổi trên trợ lực điện. Hệ thống lái steer-by-wire khác hoàn toàn các hệ thống
trợ lực truyền thống, steer-by-wire về cơ bản sẽ "số hóa" các hoạt động của
vô lăng bằng dây thay cho các liên kết trực tiếp phức tạp trước đây.[5]
Các chuyển động từ vô lăng sẽ được cảm biến lực đánh lái chuyển
thành một dạng tín hiệu số và truyền đến hộp điều khiển trung tâm của hệ
thống lái. Hộp điều khiển đóng vai trò điều khiển động cơ điện đánh lái trực
tiếp 2 bánh xe trước. Trên steer-by-wire, người lái có thể dễ dàng lựa chọn
giữa nhiều tỉ số lái khác nhau để vô lăng có cảm giác nhanh hay chậm, hay
động cơ điện can thiệp ít hay nhiều sao cho phù hợp với điều kiện hoạt động
và sở thích cá nhân.[5]
Hệ thống steer-by-wire tuy không kết nối cơ học trực tiếp với thước
lái như các hệ thống trợ lực trước đây, nhưng nó lại cho phản hồi nhanh hơn
do bỏ qua độ trễ do ma sát ở các vị trí truyền động.

31. 17
Hình 2.9: Cơ cấu hệ thống lái Steer-by-wire. (nguồn: internet)
(1) Cảm biến lực đánh lái: Gửi tín hiệu (góc quay vô-lăng) đến hệ
thống tính toán điện tử.
(2) Bộ ly hợp: Bộ phận này sẽ mở ra trong hầu hết thời gian. Khi hệ
thống lái gặp hư hỏng, bộ ly hợp sẽ đóng lại và hoạt động như một hệ thống
trợ lực điện bình thường.
(3) Hộp điều khiển: Kiểm soát động cơ điện (điều khiển dòng thủy lực
xuống thước lái) và hệ thống cảm biến góc quay vô lăng sao cho góc quay
bánh xe dịch chuyển đúng với yêu cầu của người lái.
(4) Động cơ trợ lực: cách bố trí 2 động cơ cho 2 bánh xe sẽ giúp giảm
chi phí so với phương án 1 động cơ lớn cũng như tạo ra nhiều không gian
hơn cho khối động cơ đặt dọc ở vị trí thấp. Có tác dụng thay đổi dòng thủy
lực bên trong thước lái qua đó thay đổi góc quay của bánh xe.
2.4.2 Nguyên lý hoạt động
Người lái tác động vào vô-lăng thì góc quay của vô-lăng sẽ được đo đạc bởi
bộ phận đo góc lái và gửi dữ liệu đến ECU của hệ thống. Sau đó tín hiệu từ đây sẽ
được xử lý để điều khiển mô tơ quay cơ cấu lái để điều khiển góc đánh lái bánh xe
dẫn hướng. Cảm biến chuyển vị cơ cấu lái sẽ đưa thông tin phản hồi lại hộp điều
khiển. Từ đây ECU đưa ta hệ số điều khiển mô tơ tạo cảm giác mặt đường lên vô

32. 18
lăng để người lái có cảm giác lái chân thực nhất. Do việc điều khiển bằng cách
truyền tín hiệu nên quá trình tác động sẽ diễn ra nhanh hơn so với các hệ thống lái
dẫn động cơ khí hiện nay.
Ngoài khả năng phản ứng tình huống nhanh hơn thì hệ thống lái Steer by
wire còn có khả năng hạn chế tác động từ mặt đường, khi xe đi vào mặt đường xấu,
gồ ghề những rung động từ mặt đường tác động lên vô lăng sẽ được loại bỏ, nhờ
vậy người lái không bị khó chịu và thoải mái hơn.
Hình 2.10: Sơ đồ hoạt động của hệ thống lái Steer-by-wire. (nguồn: internet)
Việc trang bị camera trên các xe sử dụng Drive by wire giúp quan sát đường
phía trước và phát hiện các vật thể trên nền đường. Khi xe bắt đầu đi chệch đường
(có thể do lái xe mệt mỏi), ECU của hệ thống sẽ đưa ra những điều chỉnh nhỏ cần
thiết để duy trì vị trí của xe ở vị trí thích hợp trên đường. Mặc dù ECU của hệ thống
Drive By Wire được chia làm 3 phần hoạt động độc lập để tránh các lỗi có thể xảy
ra gây nguy hiểm cho những người ngồi trên xe, nhưng như thế là chưa đủ đối với
các hệ thống liên quan trực tiếp đến tính mạng con người. Hệ thống này còn được

33. 19
trang bị thêm một ly hợp dùng để kết nối trực tiếp từ trục lái tới thước lái như trên
các hệ thống lái hiện nay. Điều này đảm bảo hệ thống lái vẫn làm việc bình thường
ngay cả khi ECU của hệ thống không làm việc, giúp chiếc xe trở lên an toàn hơn.
2.4.3 Cảm biến mô men xoắn tay lái
Cấu tạo của cảm biến mô men xoắn tay lái được thể hiện trên hình 2.11
Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái sẽ tác động lên trục sơ cấp
của cảm biến mô men thông qua trục lái chính. Cảm biến một và hai được bố trí
trên trục sơ cấp phía vô lăng và cảm biến thứ ba được bố trí trên trục thứ cấp. Trục
sơ cấp và trục thứ cấp sẽ được kết nối bằng một thanh xoắn.
Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến mô men. (nguồn: internet)
Các cảm biến có cuộn dây cảm biến kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để
hình thành một mạch kích thích. Khi tạo ra 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. Lúc này ECU sẽ tính toán mô men trợ lực phù
hợp cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm
chính xác.

34. 20
Hình 2.12: Cảm biến mô men vành tay lái. (nguồn: internet)
Cảm biến mô men là loại cảm biến từ trường. Khi có vật dẫn từ (răng của
bánh răng, hoặc 1 mấu sắt nhỏ gắn trên bánh quay) lướt qua sát nó, sẽ tác động làm
từ thông thay đổi, tạo nên 1 xung điện cho đường tín hiệu về. Bộ đếm và chia trong
hộp sẽ tính thành tốc độ của bánh quay. Do xung này rất ngắn nên dùng đồng hồ
bình thường không thể nhận biết được.
2.4.4 Động cơ điện
Để bảo đảm công suất trợ lực cần thiết trên bộ trợ lực điện ta dùng loại động
cơ điện một chiều, bao gồm roto, stato, trục chính và cơ cấu giảm tốc. Cơ cấu giảm
tốc gồm có trục vít và bánh vít, mô men do roto động cơ điện tạo ra được truyền tới
cơ cấu giảm tốc sau đó được truyền tới trục lái chính. Trục vít sẽ được đỡ trên các ổ
đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc, khớp nối bảo đảm cho việc khi động cơ
bị hư hỏng thì cơ cấu giảm tốc và trục lái chính không bị khóa cứng và hệ thống lái
vẫn có thể hoạt động được.

35. 21
Hình 2.13: Cấu tạo động cơ điện 1 chiều. (nguồn: internet)
1. Trục vít; 2. Vỏ trục lái; 3. Khớp nối; 4. Rôto; 5.Stator; 6. Trục chính;
7.Trục lái chính; 8. Bánh vít; 9. Ổ bi
2.4.5 Cơ cấu lái
Cơ cấu lái sử dụng trên xe là loại bánh răng trụ - thanh răng. Cơ cấu lái có các bộ
phận làm việc gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng, vỏ của cơ
cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp thực hiện luôn chức năng của thanh lái ngang
trong hình thang lái.
Trục răng được làm bằng thép, trục răng quay trơn nhờ có hai ổ bi đặt bên trong vỏ
của cơ cấu lái. Để đảm bảo trục răng quay nhẹ thì thanh răng phải có cấu tạo răng nghiêng,
phần cắt răng của thanh răng nằm ở phía trái. Khi người lái quay vô lăng , trục răng quay
làm thanh răng di chuyển sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt. Sự di chuyển của
thanh răng được truyền xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái. Để
tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục răng nên đặt nghiêng ngược chiều
nghiêng của thanh răng, tạo sự ăn khớp lớn, làm việc êm ái.

36. 22
Hình 2.14: Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng. (nguồn: internet)
1. Bạc lệch tâm; 2. Ổ bi đỡ; 3. Trục răng; 4. Vít điều chỉnh; 5. Dẫn hướng thanh răng; 6.
Lò xo nén; 7. Thanh răng; 8. Vỏ thanh răng; 9. Kẹp; 10. Bạc lót; 11. Cao su chắn bụi; 12.
Đầu thanh răng; 13. Thanh nối.
Khi quay vành tay lái thì trục răng 3 sẽ làm thanh răng 7 di chuyển qua trái hoặc
phải. Hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối
làm bánh xe quay tương ứng với góc đánh của vành tay lái. Dẫn hướng thanh răng 5 sẽ giữ
thanh răng không bị xoay bên trong vỏ cơ cấu lái. Bạc lệch tâm 1 có tác dụng điều chỉnh
ăn khớp giữa thanh răng và trục vít, còn vít điều chỉnh 4 dùng để điều chỉnh khoảng hở
mặt bên.
Cơ cấu lái của hệ thống lái Steer by wire có tỉ số truyền có thể thay đổi được. Bước
răng giảm dần về hai phía đầu của thanh răng và độ sâu bước ăn khớp trở nên lớn hơn. Vì
vậy nên đường kính ăn khớp của trục răng giảm khi tiến tới gần hai đầu của thanh răng.
Nên với cùng với một góc quay của vô lăng như nhau, ở phần giữa của thanh răng sẽ di
chuyển dễ dàng hơn so với hai đầu của thanh răng.
2.4.6 Hộp điều khiển hệ thống lái Steer-By-Wire (ECU)
Hộp điều khiển của hệ thống lái không trục lái nhận tín hiệu từ các cảm biến,
hộp điều khiển đánh giá chung tình trạng của xe và kiểm soát động cơ điện hệ thống

37. 23
cảm biến góc quay vô lăng sao cho góc quay bánh xe tương thích đúng với yêu cầu
của người lái.
Hình 2.15: Cách bố trí hộp điều khiển trên xe. (nguồn: internet)
2.4.7 Một vài lưu ý trong quá trình sử dụng hệ thống lái không trụ lái
Trong quá trình sử dụng, không được thay đổi kết cấu của hệ thống lái nếu
không được cơ quan có thẩm quyền cho phép.
Trong quá trình sử dụng, khi có chi tiết bị hư hỏng phải thay thế bằng các chi
tiết tương tự do nhà máy chế tạo ô tô đó sản xuất hoặc do cơ sở chế tạo được cơ
quan có thẩm quyền cho phép, không được thay thế bằng các chi tiết chế tạo tùy
tiện.
Thường xuyên theo dõi tình trạng làm việc của xe, khi có sự cố bất thường
phải dừng xe kiểm tra và khắc phục.
Tuân thủ các yêu cầu sử dụng do nhà sản xuất quy định.
2.4.8 Quy trình bảo dưỡng hệ thống lái
Trong quá trình sử dụng thì để hệ thống có thể vận hành một cách chính xác
và đảm bảo an toàn thì việc bảo dưỡng là việc quan trọng không thể thiếu. Người
chủ phương tiện cần đảm bảo tuân thủ những quy định về việc bảo dưỡng hệ thống.
Kiểm tra các chỗ nối, các ổ có bị lỏng ra không. Kiểm tra độ rơ vành tay lái.

38. 24
Kiểm tra và siết lại các khớp nối. Kiểm tra các khớp thanh lái ngang. Kiểm
tra động cơ điện, sự ăn khớp trục vít - bánh vít, khớp nối, bơm mỡ các khớp.
Kiểm tra điều chỉnh độ rơ ở các khớp cầu của thanh lái dọc, thanh lái ngang.
Thổi sạch bụi bẩn của hệ thống thông gió, bôi trơn các cơ cấu ăn khớp, ổ bi,ổ
đỡ bằng mỡ và dầu. Kiểm tra xiết chặt vỏ của cơ cấu lái với khung xe, kiểm tra lực
quay vành tay lái.
2.4.9 Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục
Bảng 2.1: Một vài hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp khắc phục. [3]
Hư hỏng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
1. Tay lái nặng. - Lốp xe trước không đủ
căng hoăc mòn không đều.
- Góc đặt bánh xe trước
không chính xác.
- Khớp cầu bị mòn.
- Hỏng động cơ điện.
- Kiểm tra áp suất lốp.
- Kiểm tra lại góc đặt bánh
xe.
- Kiểm tra các khớp cầu.
- Kiểm tra và nếu cần thì
thay thế động cơ điện.
2. Hành trình tự do
lớn.
- Độ rơ của các chi tiết trong
dẫn động lái và khe hở ăn
khớp trong cơ cấu lái quá
lớn.
- Đai ốc bắt vô lăng siết
không đủ chặt.
- Bên trong ổ bi đỡ, trục
răng xuất hiện khe hở.
- Kiểm tra lại độ rơ các khớp
cầu.
- Kiểm tra các khe hở ăn
khớp,
- Kiển tra ổ bi trong cơ cấu
lái trong dẫn động lái.

39. 25
3. Động cơ điện làm
việc nhưng công
suất giảm.
- Động cơ điện bị quá nóng.
- Động cơ điện hoạt động
gây ra tiếng ồn và rung
mạnh.
- Trục vít bánh vít bị mòn,
tiếp xúc kém.
- Khớp nối giữa trục chính
và trục vít không chặt.
- Làm sạch các cánh quạt bị
bụi bẩn tích tụ. Nếu các hệ
thống quạt làm mát vẫn hoạt
động tốt, thì vấn đề có thể
xảy ra là do lỗi của động cơ.
- Nguyên nhân gây ra tiếng
ồn thường là do một liên kết
trục bị lỗi hay do sự mất cân
bằng trong hệ thống điện
hoặc cơ học. Để khắc phục
sự cố này, hãy kiểm tra các
vòng bi bị hư hỏng, lắp lỏng
và các liên kết trục.
- Điều chỉnh tiếp xúc trục vít
bánh vít, nếu mòn quá thì
thay thế.
- Xiết chặt khớp nối.
4. Động cơ điện
không làm việc.
- Hỏng động cơ điện.
- Cảm biến không hoạt
động.
- Hết chổi than.
- Đây là một trong những sự
cố phổ biến nhất của động cơ
điện. Sự cố này có thể được
xảy ra do một cầu chì bị ngắt
hoặc do sự cố của nguồn
cung cấp điện Để khắc phục
vấn đề này, trước tiên, hãy
kiểm tra các nguồn cung cấp
điện. Nếu nguồn điện vẫn
hoạt động tốt, hãy làm nguội
động cơ và làm sạch các bộ

40. 26
phận của chúng. Bạn có thể
sử dụng một máy nén khí để
làm sạch nó.
- Kiểm tra và tuy tình trạng
có thể thay thế.
- Khi động cơ điện không
hoạt động có thể là nguyên
nhân do hết chổi than,thay
thế chổi than mới.
5. Có tiếng gõ trong
cơ cấu lái.
- Khe hở ăn khớp quá lớn.
- Mòn các ổ đỡ.
- Bể, mẻ, trong 2 bánh răng
ăn khớp với nhau.
- Kiểm tra ăn khớp trong cơ
cấu lái.
- Thay thế các ổ đỡ đã không
còn tốt.
- Thay thế các chi tiết hỏng.
6. Tay lái bị rung. - Đai ốc xiết chặt bánh xe bị
lỏng.
- Các khớp nối của phần
bánh lái chưa xiết chặt.
- Mòn bạc thanh rằng thước
lái.
- Giàn cân bằng lái bị cong
hay cao su phần cân bằng
không còn tốt.
- Bánh xe không cân bằng.
- Do lốp bị vặn hay lốp
chửa.
- Lốp non hoặc các lốp bơm
- Xiết chặt các đai ốc.
- Xiết chặt lại các khớp nối.
- Thay, tiện lại bạc mới.
- Chỉnh lại bạc tỳ thước lái.
- Thay bạc hoặc điều chỉnh
lại khe hở hợp lý.
- Cân bằng lại các bánh xe.
- Thay mới cao su phần cân
bằng.
- Bơm lốp đủ áp suất quy
định.
- Thay lốp.

41. 27
căng không đều.
- Lốp mòn không đều.
7. Tay lái lệch sang
trái hoặc phải.
- Áp suất lốp không đều.
- Cao su tay lái quá cũ.
- Góc đặt vô lăng không
đúng.
- Độ chụm bánh xe bị sai.
-Bị dơ táy lái.
- Rô-tuyn lái hư hỏng trong
quá trình làm việc.
- Bơm lốp đúng theo áp suất
quy định của xe.
- Thay thế cao su tay lái.
- Chỉnh lại góc đặt vô lăng,
độ chụm bánh xe.
- Thay thế táo lái.
- Thay thế rô tuyn.

42. 28
Chương 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.1 Thông số cơ bản xe Infiniti Q50 2013
Bảng 3.1: Các thông số tính toán kiểm nghiệm
Thông số đầu vào Giá trị Đơn vị
Chiều dài cơ sở xe (L). 2850 mm
Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ
đứng (B).
1250 mm
Tải trọng phân bố lên cầu trước dẫn
hướng (G1).
921 KG
Tỉ số truyền của cơ cấu lái (i). 18
Tỉ số truyền của dẫn động lái (id). 0.984
Kích thước lốp xe. 245/40 R19
Đường kính vành tay lái. 360 mm
Chiều dài thanh kéo bên (m). 250 mm
Chiều dài đòn bên (cam quay) (p). 170 mm
Góc hợp bởi đòn bên hình thang lái và
đường tâm cầu trước ().
16 độ
3.2 Tính toán kiểm nghiệm
3.2.1 Kiểm nghiệm động học hình thang lái
a. Điều kiện quay vòng đúng:

43. 29
Hình 3.1: Sự quay vòng ô tô.
Để ô tô quay vòng mà không bị trượt bên thì điều kiện quay vòng lý tưởng là:
B
cotg cotg
L
 
  (3.1)
Trong đó:
: góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ).
β: góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài (độ).
B: khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng (mm).
L: chiều dài cơ sở của ôtô (mm).
Để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng lăn không trượt khi vào đường cong
thì hiệu cotg của các góc quay vòng bánh xe dẫn hướng cả bên trong và bên ngoài
phải bằng một hằng số B/L.
Thay số vào ta được:
1250
2850
i i
cotg cotg
 
  0.439

b. Động học hình thang lái:
 Khi xe đi thẳng
R
s
B
L
O


44. 30
B
x


y
p
m
Hình 3.2: Sơ đồ hình thang lái khi xe chạy thẳng.
Theo sơ đồ trên hình 3.2 ta có thể tính toán mối quan hệ các thông số theo
các biểu thức sau:
 

 cos
.
cos
.
.
2 p
m
B
X 

 (3.2)
Trong đó:
  p
m
y /
sin
.
sin 
 
 (3.3)
Mặt khác:
1
cos
sin 2
2

 

 2
2
2
sin
.
.
1
sin
1
cos 

 m
y
p
p





 (3.4)
Thay (3.4) vào (3.2) ta được:
 2
2
2
sin
.
.
1
sin
1
cos 

 m
y
p
p




 (3.5)
Các đòn bên tạo với phương ngang một góc .
 Khi xe quay vòng
Khi bánh xe bên trái quay đi một góc  và bên phải quay đi một góc , thì
đòn bên của bánh xe bên trái hợp với phương ngang một góc ( +) và bánh xe bên
phải là (-).

45. 31
X





D
A
C
B

Hình 3.3: Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng.
Từ sơ đồ trên hình 3.2 ta có thể tính toán các thông số theo biểu thức sau :
 
 
X
p
m
B
AD 



 

 cos
.
cos
. (3.6)
Với:
 
 2
2
sin
.
.
1
cos 

 


 m
y
p
p
(3.7)
Theo quan hệ hình học trong tam giác ACD ta có:
2
2
2
2
2
y
AD
CD
AD
AC 


 (3.8)

cos
.
.
.
2
2
2
2
AC
AB
AB
AC
BC 

 (3.9)
Thay (3.8) vào biểu thức (3.9) ta suy ra:
2
2
2
2
2
2
2
2
2
.
2
.
.
2
cos
y
AD
m
p
AD
m
y
AB
AC
BC
AB
AC









2
2
2
2
2
2
.
*
2
arccos
y
AD
m
AD
p
m
y





 (3.10)
Theo quan hệ hình học trong tam giác ACD ta có:
AD
y
AD
CD
tg 


AD
y
arctg

 (3.11)
Mặt khác:



 

 (3.12)



 

 (3.13)

46. 32
Từ (3.10) và (3.11) thay vào (3.13) ta rút ra được biểu thức liên hệ giữa  và
 như sau:

 






2
2
2
2
2
2
.
.
2
arccos
y
AD
m
AD
p
m
y
AD
y
arctg (3.14)
Trong đó:
 
   
  




 











 



2
2
2
2
sin
.
cos
.
sin
.
cos
.
.
2






m
y
p
m
m
y
p
m
AD
(3.15
c. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp đại số
Đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số I theo phương pháp đại số được
xác định theo công thức sau:
i=
L
B
i
i
i
i 0
.
)
sin(
sin
.
sin





(3.16)
Trình tự kiểm tra như sau:
- Đặt các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị i khác nhau.
- Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay αi tương ứng của
bánh xe bên ngoài.
Hình 3.4: Các vị trí của hình thang lái.
- Xác định các giá trị của hệ số i tương ứng với từng cặp góc (i, i) khác nhau
theo công thức (3.16).

47. 33
- Các giá trị i càng gần bằng 1 thì khi ôtô quay vòng với các bán kính khác
nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể.
- Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.16) được lập thành bảng dưới đây:
Bảng 3.2: Kết quả tính toán góc δ
i(độ) i (độ) i
5 4,75 0,98
10 9,07 0,94
15 13,03 0,98
20 16,69 0,99
25 20,1 0,99
30 23,31 0,95
35 26,38 0,97
40 29,33 0,98
Đối với các ôtô hiện đang sử dụng hệ số dao động i trong khoảng  = 0,9 ÷
1,07. Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe FE đảm
bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.
3.2.2 Tính toán momen cản quay vòng
a. Xác định momen cả qua vòng: [1]
Trạng thái nặng nề nhất khi quay vòng xe là khi xe đứng yên tại chỗ. Lúc đó
mô men cản quay vòng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng được tính theo công
thức: sẽ bằng tổng mô men cản lăn của bánh xe dẫn hướng M1, mô men cản do bánh
xe trượt lết trên đường M2, và mô men do tính ổn định chuyển động thẳng M3
 

1
.
3
2
1
1 M
M
M
Mc 

 (3.17)
 Mô men cản lăn M1:
Momen cản lăn được xác định theo công thức:
a
f
G
M bx .
.
1  (3.18)
Trong đó:

48. 34
Gbx: là tải trọng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng.
2
1
G
Gbx  . (3.19)
Trong đó:
G1: là tải trọng tác dụng lên cầu trước dẫn hướng;
Thay số vào ta được:
Gbx = 4605 (N).
a: là cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng a = 0,03 (m).
f: là hệ số cản lăn ta xét trong trường hợp ôtô chạy trên đường nhựa và khô,
chọn f = 0,015.
Thay số vào (3.18) ta được:
94
.
2
03
,
0
015
,
0
4605
1 



M (Nm).
 Mô men cản lăn do bánh xe trượt lết trên đường M2:
Hình 3.5: Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng.
Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và
đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu
của trục bánh xe một đoạn x về phía sau (hình 3.5). Đoạn x được thừa nhận bằng
nửa khoảng cách của tâm diện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo công thức sau:
2
2
5
,
0 bx
r
r
x 
 (3.22)
Trong đó:
R: là bán kính của bánh xe:

49. 35
 
2
/
d
B
r 

Với bánh xe có cỡ lốp là 245/40 R19 ta được :
19.25,4
245 486.3
2
r
 
  
 
 
(mm)
rbx: là bán kính làm việc của bánh xe.
Ta thừa nhận:
rbx= 0,96 × r = 0,96 × 486,3 = 466,9 (mm).
Nên:
  r
r
r
x .
14
,
0
.
96
,
0
.
5
,
0
2
2



Vậy
x = 0,14 × 486,3 = 68,08 (mm) = 0,06808 (m).
Do đó mômen cản do bánh xe trượt lết là:
x
G
r
G
M bx
bx .
.
.
.
.
14
,
0
2 
 

Với  là hệ số bám. Ta chọn  = 0,7
Vậy:
M2 = 4605 × 0,7 × 0,06808 = 219,46 (Nm).
 Momen do tính ổn định chuyển động thẳng M3:
Giá trị của M3 thường rất nhỏ lấy M3 = 0.
 Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái:
t
k
d 

 

Trong đó:
k : Là hiệu suất của các khớp thanh kéo. Chọn k = 0,8.
t : Là hiệu suất của trụ đứng. Chọn t = 0,9.
 = 0,8 × 0.9 = 0,72.
Thay các giá trị M1, M2, M3 và  vào công thức (3.17) ta được:
Mc = (2,94 + 245,7 + 0) × 1,38 = 345,33 (Nm).
Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là: M = 2.Mc = 690,66 (Nm).

50. 36
b. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái:
Khi đánh lái trong tình trạng ôtô đang đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành
tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất.
Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái được xác định theo công thức:
th
d
c
vl
i
i
R
M
P

 .
.
.
max  (3.23)
Trong đó:
Mc: là mômen cản quay vòng. Mc = 690,66 (Nm).
R: là bán kính vành lái. R = 0,18 (m).
i: là tỷ số truyền cơ cấu lái, i = 18.
th: là hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái bánh răng -
thanh răng hiệu suất thuận, th = 0,75.
id: là tỷ số truyền của truyền dẫn động lái, id = 0,984.
Vậy thay vào công thức (3.23):
9
,
288
75
.
0
984
.
0
18
18
.
0
66
.
690
max 




vl
P (N).
3.2.3 Tính bền hệ thống lái
a. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng xoắn - thanh răng:[4]
 Lực vòng tác dụng lên bánh răng
9
,
5116
984
.
0
18
9
.
288
.
max 



 c
v i
P
P (N).
 Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng


cos
.tg
P
P v
r  .
Trong đó:
: góc ăn khớp của bánh răng ( = 200
).
β: góc ăn khớp của thanh răng (β = 140
).
Pr: lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng.
Thay số vào ta được:

51. 37
4
,
1919
14
cos
20
.
9
,
5116

 

tg
Pr (N).
 Lực dọc tác dụng lên bánh răng
  8
,
1275
14
.
9
,
5116
. 

 
tg
tg
P
P v
a  (N)
b. Kiểm tra bền:[5]
 Ứng suất cho phép
- Ứng suất tiếp xúc cho phép:
 Giới hạn bền tiếp xúc cho phép:
  .
590
70
260
.
2
70
.
2 MPa
b
HLim 



 

 Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng:
  XH
F
V
R
H
HLim
H K
K
Z
Z
S
.
.
.
.








 (3.24)
Trong đó:
SH: là hệ số an toàn lấy SH = 1,1.
ZR: hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám, ZR = 0,95.
ZV: hệ số xét ảnh hưởng của vận tốc vòng, ZV = 1,1.
KXH: hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng, KXH = 1.
KF: hệ số xét ảnh hưởng của độ độ bôi trơn, KF = 1.
Thay các thông số vào công thức(3.24) ta được:
  .
5
,
560
1
.
1
.
1
,
1
.
95
,
0
.
1
,
1
590 MPa
H 








- Ứng suất cho phép:
 Giới hạn bền uốn của bánh răng:
  FC
FL
o
F
FLim K
K .
.

 
Chọn KFL = 1, với bộ truyền quay hai chiều ta chọn KFC = 0,7
  .
327
360
.
7
,
0
.
1 MPa
FLim 


 Ứng suất uốn cho phép:

52. 38
  XF
F
S
R
FLim
F K
S
Y
Y .
.
.
.

 
Trong đó:
YR = 1, KXF = 1.
SF: Là hệ số an toàn, lấy SF = 1,7.
YS: Là hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 2,5
ta chọn YS = 1,03.
  .
48
,
198
7
,
1
.
03
,
1
.
327 MPa
F 


 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
 
u
b
K
u
K
K
T
d
Z
Z
Z H
H
H
H
M
H
.
.
1
.
.
.
.
2
.
.
.







 
Trong đó:
ZM = 175 MPa (Đối với bánh răng chế tạo bằng thép).
.
74
,
1
)
20
.
2
sin(
14
cos
.
2
)
.
2
sin(
cos
.
2


 



H
Z
.
87
,
0
31
,
1
1
1






Z
Với  là hệ số trùng khớp ngang,  được tính theo công thức sau:
.
31
,
1
14
cos
.
27
1
6
1
.
2
,
3
88
,
1
cos
.
1
1
.
2
,
3
88
,
1
2
1
































 


Z
Z
Z1: Số răng bánh răng trụ (Z1=6).
Z2: Số răng thanh răng (Z2=27).






H
H
H
H
K
K
T
d
b
K
.
.
.
2
.
.
1

Trong đó:
H = 1,1; b = d . d = 0,6.24 = 14,4;
KH=1 ; KHβ=1,1.

53. 39
 18
,
1
1
,
1
.
1
.
3
,
946
.
2
24
.
4
,
14
.
1
,
1
1 



H
K
Thay các thông số vào công thức (3.25) ta được:
73
,
147
20
.
4
,
14
1
,
1
).
1
20
.(
18
,
1
.
1
.
3
,
946
.
2
.
24
87
,
0
.
74
,
1
.
175



H
 (Mpa)
Vậy:   .
5
,
560
73
,
147 MPa
MPa H
H 

 

Do đó thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.
 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ứng suất uốn được tính theo công thức:
1
2
1
2
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
F
F
F
F
F
F
F
F
F
Y
Y
m
d
b
Y
K
K
K
Y
T











(3.26)
Với: YF1, YF2 là hệ số dạng răng.
Theo tài liệu chi tiết máy với hệ số dịch chỉnh  = 0,65 và số răng tương
đương:
89
,
21
14
cos
20
cos
57
,
6
14
cos
6
cos
3
3
2
2
3
3
1
1










Z
Z
Z
Z
td
td
Chọn Ztđ1=7 2
,
3
1 
 F
Y
Chọn Ztđ2=22 3
,
3
2 
 F
Y
KFβ = 1,25 (Tra theo tài liệu chi tiết máy).
KFγ: Tính theo công thức:






F
F
F
F
K
K
T
d
b
K
.
.
.
2
.
.
1

Với
48
,
1
25
,
1
.
1
.
3
,
946
.
2
24
.
4
,
14
.
3
,
3
1
3
,
3 



 
 F
F K

54. 40
9
,
0
140
14
1
140
1 



 




Y
Thay các thông số vào công thức (3.26) ta được:
03
,
12
2
,
3
3
,
3
.
67
,
11
67
,
11
5
,
2
.
24
.
4
,
14
9
,
0
.
48
,
1
.
25
,
1
.
1
.
2
,
3
.
3
,
946
.
2
2
1




F
F


  .
48
,
198
2
1 MPa
F
F
F 


 


Vậy điều kiện được thoả mãn  Bộ truyền bánh răng - thanh răng đảm bảo
đủ bền trong quá trình làm việc.
3.2.4 Tính bền đòn kéo ngang
Trong quá trình làm việc đòn kéo ngang chỉ chịu kéo nén theo phương dọc
trục. Do vậy khi tính bền ta chỉ cần tính kéo, nén và lực tác dụng từ bánh xe. Tính
bền đòn kéo ngang theo chế độ phanh cực đại. [4]



 p
p m
G
P 1
1
max (3.29)
Trong đó:
G1: tải trọng trong trạng thái tĩnh. G1 = 14950 (N).
M1p: hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trước khi phanh, M1p= 1,4.
 : hệ số bám giữa lốp và mặt đường.  = 0,8.
Thay vào công thức (3.14) ta được:
16744
8
,
0
4
,
1
14950
max 



p
P (N)

55. 41
Pmax
c
A
P
C
Q1
Q
Q2
Hình 3.6: Sơ đồ phân bố lực phanh.
Qua sơ đồ phân tích lực trên ta có:
3
,
2616
160
25
16744
max





m
c
P
Q
p
(N) (3.30)
Trong đó:
C: là kích thước trên hình 3.6.
0 1520 1470
25
2 2
t
B B
c
 
   (mm).
M: chiều dài thanh bên hình thang lái; m = 160 (mm).
Ta lại có:
0 1470 910
cos 160 cos78
2 2 0,95
250
B n
m
Cos
p



 
   
  



 2
,
18
95
.
0
cos
ar

9
,
2249
)
12
2
,
18
cos(
3
,
2616
)
12
cos(
1 






 



Q
Q (N)
2 cos( ) 2616,3 cos(9.2 ) 2485,4
Q Q  
      (N)
Ứng suất nén dọc của thanh ngang liên kết được xác định theo công thức:
t
n
F
P

 (3.31)
Trong đó:
P: lực tác dụng theo phương của đòn ngang. P = Q2 = 2485,4 (N).
Ft: tiết diện của thanh.

56. 42
2 2 2 2
2
( ) 3.14 (20 10 )
235.5( ).
4 4
t
D d
F mm
    
  
Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống CT20 có đường kính trong và
ngoài lần lượt là: D = 20 mm; d = 10mm.
[b] = 350 (kg/cm2
) = 35 (MN/m2
)
Với hệ số dự trữ bền ổn định n = 2 ta có:
[b] = 17,5 (MN/m2
)
Thay số vào công thức (3.16)
2485,4
10,55
235.5
n

   (N/mm2
)
Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và độ ổn định.
3.2.5 Tính bền đòn kéo dọc
Để bảo đảm an toàn và sự ổn định trong quá trình làm việc, đòn bên chế tạo
bằng thép 20X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn. Do vậy ta tính
bền theo điều kiện uốn: [4]
2 160 397644( ).
u
M AB Q Nm
     
Kiểm tra ứng suất uốn tại vị trí nguy hiểm nhất tại chỗ giao nhau giữa hai tiết
diện.
)
/
(
822
,
198
2000
397644 2
mm
N
W
M
u
u
u 


 (3.32)
Trong đó:
2 2
2
30 20
2000( ).
6 6
u
b h
W mm
 
  
Với b = 30 mm; h = 20 mm .
Lấy hệ số an toàn n = 1,5 và với thép 20X thì ta có:
  .
/
800 2
mm
N
u 

  2
800
533( )
1.5
u
N
mm
  
Vậy:      
2 2
198,822 533 .
u u
N N
mm mm
 
  

57. 43
Thoả mãn điều kiện bền uốn.
3.2.6 Tính bền thanh nối bên
Thanh nối của dẫn động lái 6 khâu do ở hai đầu là khớp nên chỉ chịu kéo nén
đúng tâm. Ta tính thanh nối trong trường hợp chịu lực phanh cực đại:
Thanh uốn chịu lực nén: Q1 = 2249,9 (N).
- Ứng suất uốn của thanh nối:
t
u
F
Q1

 (3.33)
Trong đó:
2 2
2
3,14 12
113( )
4 4
t
D
F mm
  
  
 2
2249,9
19,9( )
113
u
N
mm
  
Thanh nối được làm bằng vật liệu thép 20X có:   )
(
140 2
mm
N
u 
 .
Vậy:      
2 2
19,9 140
u u
N N
mm mm
 
   .
Do đó đòn nối bên của dẫn động lái đủ bền trong quá trình làm việc.
3.2.7 Tính bền khớp cầu
Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Đây là phần
quan trọng của dẫn động lái. Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính.Vật liệu chế tạo
khớp cầu là thép 20XH có cơ tính: [2]
 
  .
80
.
30
2
2














mm
N
mm
N
c
d

  
  .
80
.
30
2
2














mm
N
mm
N
c
d


Khớp cầu làm việc trong điều kiện chịu tải trọng động và va đập. Khớp cầu
được kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ
bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm.
Kiểm tra bền khớp cầu:
Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực phanh cực đại Ppmax.

58. 44
max 2616,3
p
P Q
  (N)
 Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu
F: là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rô tuyn.
7
,
418
3
20
14
,
3
3
2
2





D
F

(N)
Trong đó:
d: là đường kính khớp cầu. D = 20 (mm).
 Hệ số an toàn:
  30
4,8
6,25
cd
cd
n


  
Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc.
 
2
2616,3
6,25
418.7
cd
N
mm
  

59. 45
Chương 4
QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.1 Mô phỏng mạch điện
4.1.1 Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Proteus
Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao
gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển
như MCS-51, PIC, AVR,…
Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, mô
phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU
như PIC, 8051, AVR, Motorola.
Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES
dùng để vẽ mạch in. Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại Vi Điều Khiển khá
tốt, nó hỗ trợ các dòng VĐK PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430,
ARM7/LPC2000 ... các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet,... ngoài ra còn mô
phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả. Proteus là bộ công cụ chuyên
về mô phỏng mạch điện tử.
4.1.2 Lựa chọn linh kiện
Để mô phỏng mạch điện của hệ thống lái không trụ lái trên phần mềm
Proteus thì việc đầu tiên nhóm chúng em cần làm đó là phải xác định được một
mạch điện của hệ thống lái cần có những linh kiện nào vào chúng hoạt động ra sao
để từ đó chọn đúng linh kiện. Sau đây là những linh kiện cần thiết để mô phỏng
mạch điện hệ thống lái không trụ lái:
- Arduino: tiếp nhận, xử lí thông tin đầu vào và đầu ra.
- Motor Driver L298: nhận tín hiệu từ mạch Arduino và điều khiển Motor
Servo.
- Motor Servo 4 dây 90 bước (mô hình sẽ sử dụng motor 200 bước nhưng
trong Proteus chỉ có motor 90 bước): Quay theo tín hiệu của mộ chỉnh áp.

60. 46
- Bộ chỉnh áp 3 dây 1k : cung cấp thông tin cho mạch Arduino.
4.1.2 Quy trình mô phỏng
Hình 4.1: Sơ đồ mạch điện.
- Mạch Arduino và chiết áp RV2 được cấp nguồn 5V, mạch Arduino nhận
thông tin từ chiết áp RV2 thông qua công A0. Mạch L298 Motor Driver được cấp
nguồn DC 5V, và nguồn DC 12V, nguồn 12V dùng để điều khiển Motor Servo.
- Thông tin được Arduino tiếp nhận từ chiết áp RV2 và tính toán dựa trên
code lập trình, sau đó truyền tín hiệu cho L298 Motor Driver qua cổng 8,9,10,11.
- Từ đó Motor Servo sẻ được thông qua tín hiệu của chiết áp RV2.
=> Bản chất của mạch điện này là điều khiển vị trí của Servo Motor
(Position Control), không những thế mạch Arduino còn điều khiển được tốc độ
quay của động cơ thông qua code lập trình.
Lưu đồ thuật toán:

61. 47
Hình 4.2: Lưu đồ thuật toán
4.2 Thiết kế bản vẽ 2D 3D
4.2.1 Phần mềm thiết kế Solidwork
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. A. (Vélizy, Pháp). Cho đến nay SOLIDWORKS đã có nhiều
bước phát triển vượt bậc về tính năng, hiệu suất và khả năng đáp ứng các nhu cầu
thiết kế 3D trong các ngành kỹ thuật, công nghiệp. SOLIDWORKS còn được phát
triển và ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, nội thất,
xây dựng… nhờ tính năng thiết kế 3D mạnh mẽ và danh mục các giải pháp hỗ trợ
đa dạng.

62. 48
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.
4.2.2 Bản vẽ 2D

63. 49
Hình 4.3: Bản vẽ thiết kế mô hình.
Để thiết kế bản vẽ mô hình thì cần có thông số của các chi tiết, bộ phận thực
tế để từ đó dựa vào các số liệu để tiến hành vẽ ra bản vẽ một cách chính xác.
Các chi tiết phải được sắp xếp hợp lý theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

64. 50
Các chi tiết phải đồng nhất phương cắt tránh tình trạng bị sai lệch phương cắt
khi đó chi tiết bị xoay chuyển sẽ làm bản vẽ bị sai lệch.
Hình 4.4: Bánh răng
Bánh răng có:
- Đường kính 32 mm.
- Số răng 16 mô đun 2.
- Độ dày 12 mm.

65. 51
Hình 4.5: Thanh răng
Thanh răng ăn khớp với trục răng khi trục răng xoay chuyển sẽ làm
thanh răng chuyển động sang trái hoặc phải tuỳ theo động tác người lái. Khi
thanh răng di chuyển sẽ làm bánh xe chyển động xoay trái hoặc phải để xe rẽ
hướng.
- Thanh răng có:
- Module: 2
- Chiêu dài: 400

66. 52
Hình 4.6: Bản vẽ Motor sevor
Motor sevor 4 dây 200 bước.
Khi motor sevor nhận tín hiệu điều khiển từ ECU. Lúc đó motor sevor sẽ
xoay dẫn đến trục răng xoay chuyển.

67. 53
Hình 4.7: Vô lăng
Người lái tác động vào vô-lăng thì góc quay của vô-lăng sẽ được đo đạc bởi
bộ phận đo góc lái và gửi dữ liệu đến ECU của hệ thống.

68. 54
Hình 4.8: Đòn cam lái
Hình 4.9: Rô-tuyn
4.2.3 Bản vẽ 3D

69. 55
Hình 4.10: Bản vẽ 3D mô hình.
4.2.4 Quy trình thiết kế
Bản vẽ thiết kế được vẽ trên phần mềm SolidWork:
- Để có thể vẽ được bản vẽ như hình 4.10 cần những câu lệnh như sau xem ở
(hình 4.11)
- Để có thể vẽ trên SolidWork thì cần phải chọn chế độ vẻ hợp lý với chi tiết
cần vẽ:
+ Part : Bản vẽ đơn
+ Assembly: Lắp ráp bản vẽ
+ Drawing: bản vẽ 2d

70. 56
Hình 4.11: Hộp thoại môi trường bản vẽ
- Sau khi vào phần mềm việc đầu tiên cần làm là chọn mặt phẳng hình chiếu,
thông thường sẽ chọn hình chiếu hoặc mặt phẳng hình chiếu có ghi nhiều số liệu đo
đạt nhất, chọn ô hộp thoại Sketch (hình 4.12)
Hình 4.12: Lệnh Sketch
- Xuất hiện 3 hình chiếu mặt phẳng trên bản vẽ chọn mặt Front Plane tức
hình chiếu đứng:

71. 57
Hình 4.13: Ba mặt phẳng hình chiếu
+ Nhưng câu lệnh cơ bản dùng để hoàn thành bản vẽ
- Vẽ hình hộp
+ Trong hộp thoại Sketch chọn Corner Rectangle có tất cã 4 cách vẽ hãy
chọn cách vẽ phù hợp nhất vã vẽ theo kích thước mong muốn (hình 4.14)
Hình 4.14: Câu lệnh Corner Rectangle
+ Sau đó chọn hộp thoại Features chọn Extruded Boss/Base (hình 4.15)

72. 58
Hình 4.15: Hộp thoại câu lệnh Boss-Extrude
+ Điều chỉnh chiều sâu Depth đúng với mong muốn
-Vẽ hình cầu
+ Trong hộp thoại Sketch chọn lệnh Line có 3 cách vẽ thông thường ta sẻ
chọn Center Line vì sẻ có trung điểm của đoạn thẳng

73. 59
Hình 4.16: Các câu lệnh vẽ đường thẳng
+ Sau đó vẽ độ dài của đường kính hình cầu.
+ Chọn ô lệnh Arc chọn lệnh 3 Point Arc (hình 4.17).
Hình 4.17: Các câu lệnh vẽ hình tròn.
+ Câu lệnh 3 Point Arc cần chọn 3 điểm để vẽ ra đường tròn 2 điểm đầu tiên
là chỉ đường kính của đường tròn, điểm thứ 3 sẽ là bán kính của đường tròn.

74. 60
Hình 4.18: Hộp thoại Arc
+ Chọn hộp thoại Features sau đó chọn Revolved Boss/Base, xuất hiện hộp
thoại Revolve (hình 4.19) .
+ Lưu ý dòng Axis of Revolution đây chính là trục quay của khối cấu
Hình 4.19: Hộp thoại Revolve
- Vẽ hình trụ
+ Ở hộp thoại Sketch chọn lệnh Circle, sao đỏ vẽ hình tròn với kích thước
mong muốn
Các lệnh vẽ hình tròn

75. 61
+ Chọn hộp thoại Features chọn Extruded Boss/Base
Hình 4.20: Hộp thoại Boss-Extrude.
+ Lưu ý ở dòng Depth chính là chiều cao của hình trụ khối
- Lưu ý phần mềm SolidWork khác với Autocad, chúng ta có thể vẽ trước
sau đó điều chỉnh kích thước sau bằng lệnh Smart Dimension
Hình 4.21: Các câu lệnh dùng để đo chi tiết.
- Vẽ bánh răng và thanh răng
+ Để vẽ bánh răng chúng ta chọn chế độ làm việc Assembly

76. 62
+ Trong hộp thoại Design Library, chọn Toolbox chọn ANSI Metric ( tiêu
chuẩn Mỹ hệ mét)
Hình 4.22: Hộp thoại Design Library.
+ Vào ô công cụ Gears, xuất hiện thanh răng và bánh răng
+ Kéo từ ô Library ra bản vẽ
+ Chọn thông số thanh răng theo mong muốn
+ Pressure Angle : góc áp lực
+ Face Width : độ dày mặt răng
+ Pitch High: độ cao thanh răng
+ Length: độ dài thanh răng
+ Show Teeth: số răng hiển thị
+ Number of teeth: số răng

77. 63
Hình 4.23: Hộp thoại điều chỉnh thông số bánh răng và thanh răng
4.2.5 Mô phỏng
- Mô phỏng được chạy trên chương trình SolidWork.
- Sau khi vẽ được hình ảnh 3D của mô hình chúng ta tiếp tục thêm các
Motion vào để thực hiện mô phỏng chuyển động.
- Chọn chế độ Motion Study, sau đó chọn lệnh Motor, chọn chi tiết cần
chuyển động.

78. 64
Hình 4.24: Hộp thoại Motion Study
-Trong hộp thoại của câu lệnh Motor (hình 4.25) cần lưu ý:
Hình 4.25: Hộp thoại Motor.
- Linear Motor: chuyển động dạng đường thẳng.
- Rotary Motor: chuyển động dạng quay.
- Motor Location: chi tiết cần chuyển động.

79. 65
- Reverse Direction: Hướng chuyển động.
- Motion: điều khiển khoản cách chyển động, tốc độ chuyển động,...
- Sau khi đã thêm chuyển động vào các chi tiết ta tiến hành sắp xếp thời gian
hoạt động một cách hợp lý, chúng ta sử dụng nút lệnh Calculate để mô hình chuyển
động.
Hình 4.26: Giao diện điều chỉnh thời gian hoạt động của chi tiết.

80. 66
Chương 5
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
5.1 Đánh giá kết quả đạt được
5.1.1 Kết quả đạt được
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án nhóm em đã đạt được nhiều kết
quả khả quan. Hệ thống đem lại nhiều ưu điểm và giảm bớt được những hạn chế
còn tồn đọng trên các hệ thống lái cũ. Đây là những kết quả mà nhóm chúng em đúc
kết lại được:
- Chế tạo được mô hình mô phỏng hệ thống lái không trục lái như (hình5.1).
Hình 5.1: Mô hình mô phỏng hệ thống lái không trục lái

81. 67
- Hệ thống Steer-by-wire có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản
thân thanh răng có tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở
các cơ cấu lái khác.
- Mô phỏng được mạch điện của hệ thống lái không trục lái như (hình 5.2).
Hình 5.2: Sơ đồ mạch điện
- Khi hệ thống điện trên xe gặp sự cố chưa thể khắc phục và hệ thống Steer-by-wire
bị vô hiệu hóa thì vẫn còn một hệ thống lái phòng hờ bằng cơ, bình thường thì hệ thống
này sẽ bị ngắt bởi một bộ ly hợp và chỉ khi hệ thống lái Steer-by-wire không thể hoạt động
thì bộ ly hợp sẽ mở ra đưa hệ thống vào hoạt động tránh tình trạng bị mất lái.
- Vì là hệ thống điều khiển bằng điện tử nên khi đi qua các ổ gà hay mặt đường
xấu, độ rung lắc sẽ không ảnh hưởng trực tiếp tới vô lăng và vì thế sẽ tạo cảm giác lái êm
ái hơn.
- Các bánh răng ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.
- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên
vành lái nhẹ.
Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải bảo dưỡng.
5.1.2 Những vấn đề còn tồn đọng
Mặc dù là một hệ thống lái được phát triển bởi nhiều công nghệ tiên tiến hiện
nay nhưng dù vậy hệ thống vẫn không tránh khỏi những hạn chế cần được khắc
phục.

82. 68
- Cơ cấu lái của hệ thống lái Steer-by-wire chỉ sử dụng được trên những xe
có tải trọng nhỏ.
- Là một hệ thống mới phát triển trong những năm gần đây nên hệ thống lái
không trục lái có rất nhiều công nghệ mới. Chính vì điều đó dẫn đến việc chế tạo hệ
thống lái không trục lái khá phức tạp và tốn chi phí hơn nhiều so với những hệ
thống lái truyền thống.
- Hệ thống lái Steer-by-wire vận hành theo cơ cấu điều khiển bằng điện tử
nên việc vô lăng không được ăn khớp trực tiếp với cơ cấu lái cũng đem lại hạn chế
không tốt. Người lái sẽ bị hạn chế những cảm nhận được phản hồi từ mặt đường,
không nhận ra được bánh xe có đang bị trượt trên mặt đường ướt hay không nhằm
đưa ra những xử lý kịp thời.
- Sử dụng hệ thống Steer-by-wire dễ gây ra cảm giác ỷ lại của người lái vào
các hệ thống thông minh hỗ trợ của hệ thống, lâu dài sẽ khiến người lái chủ quan và
hạn chế khả năng xử lí tình huống khi gặp vấn đề.
5.2 Đóng góp ý kiến và kết luận
5.2.1 Ý kiến đóng góp
Với một hệ thống lái được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử thì việc kết hợp
phát triển một công nghệ lái xe tự động là rất cần thiết. Đây sẽ là lợi thế to lớn hệ
thống lái Steer-by-wire đem lại mà các hệ thống lái truyền thống không thể mang
lại.
Bên cạnh việc tập trung phát triển công nghệ trên hệ thống thì cần phải nâng
cấp các phần mềm sửa lỗi nhanh. Vì hệ thống Steer-by-wire đã loại bỏ đi rất nhiều
các chi tiết cơ khí thay vào đó là các hệ thống điện tử. Có một phần mềm có thể
phát hiện và sửa lỗi nhanh sẽ đem lại được thiện cảm của khách hàng.
Hiện tại hệ thống lái Steer-by-wire chỉ được áp dụng trên những xe tải trọng
nhỏ đây là một điểm hạn chế cần được khắc phục sớm để hệ thống lái Steer-by-wire
có thể áp dụng rộng rãi.
5.2.2 Kết luận

83. 69
Sau quá trình thực hiện và hoàn thiện đồ án nhóm đã giải quyết được tầm
80% vấn đề đặt ra.
Mô hình hệ thống lái do nhóm chế tạo đã đáp ứng được những yêu cầu cơ
bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một hệ thống lái Steer-by-wire chính thức.
Hệ thống lái Steer-by-wire là một hệ thống lái được trang bị nhiều công nghệ
tiên tiến là một trong những xu hướng hàng đầu của việc phát triển ngành chế tạo ô
tô.
Trong vài năm tới hệ thống lái Steer-by-wire sẽ càng ngày được phát triển và
được ứng dụng rộng rãi lên nhiều dòng xe ô tô.
Việc thực hiện đồ án đã giúp các thành viên trong nhóm nâng cao được kiến
thức bản thân những kinh nghiệm thực tế quý báu khi làm việc trong quá trình hoàn
thiện đồ án.

84. 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh. Lý thuyết ôtô máy kéo. Nhà xuất bản
Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 1996.
[2]. Phan Đình Kiên, Nguyễn Hữu Cẩn. Thiết kế và tính toán ôtô- máy kéo
(Tập 2). Nhà xuất bản ĐH &THCN - Hà Nội 2005.
[3]. TS. Hoàng Đình Long. Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ôtô. NXB Giáo Dục
- Hà Nội 2008.
[4]. Nguyễn Trọng Hiệp. Chi tiết máy (Tập 1,2). NXB Giáo dục - Hà Nội
2006.
[5]. M. Harrer and P. Pfeffer (eds.), Steering Handbook, DOI: 10.1007/978-
3-319-05449-0_18, © Springer International Publishing Switzerland 2017

85. 71
PHỤ LỤC
Code điều khiển:
#include <Stepper.h>
#define STEPS 90
// create an instance of the stepper class, specifying
// the number of steps of the motor and the pins it's
// attached to
Stepper stepper(STEPS, 8, 9, 10, 11);
// the previous reading from the analog input
int previous = 0;
void setup() {
// set the speed of the motor to 30 RPMs
stepper.setSpeed(150);
}
void loop() {

86. 72
// get the sensor value
int val = analogRead(0);
int step=map(val, 0, 1023, 0, STEPS);
// move a number of steps equal to the change in the
// sensor reading
stepper.step(step - previous);
// remember the previous value of the sensor
previous = step;
}