Thiết Kế Bệ Thử Tải Hệ Thống Phanh

ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ BỆ THỬ TẢI HỆ THỐNG PHANH

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

MÃ NGÀNH: 7510205

Giảng viên hướng dẫn : Trần Văn Tùng

Sinh viên thực hiện : Lê Hoàng Phong

Lớp : K61_KOTO

Khoá học : 2016 – 2020

Hà Nội, 2020

i

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian làm việc khẩn trương và nghiêm túc đến nay em đã

hoàn thành đề tài “Thiết kế bệ thử tải hệ thống phanh”. Đề tài được hoàn thành

với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn

bè. Nhân dịp này cho phép em được bày tỏ long biết ơn sâu sắc tới:

Thầy giáo TS. Trần Văn Tùng đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo em tận

tình trong suốt quá trình làm khóa luận.

Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Cơ Điện và Công Trình đã giúp đỡ em rất

nhiều trong suốt quá trình học tập và làm khóa luận tốt nghiệp.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy cô cùng các bạn sinh viên đã

góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành tốt bài khóa luận này.

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 13 tháng 5 năm 2020

Sinh viên

Lê Hoàng Phong

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................i

MỤC LỤC.............................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................iv

DANH MỤC CÁC HÌNH..................................................................................... v

LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 2

1.1. Mục tiêu phạm vi và phương pháp nghiên cứu.............................................. 2

1.1.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 2

1.1.2 . Phạm vi nghiên cứu.................................................................................... 2

1.1.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 2

1.2. Tổng quan về hệ thống phanh ........................................................................ 2

1.2.1. Công dụng của hệ thống phanh ................................................................ 2

1.2.2. Yêu cầu của hệ thống phanh..................................................................... 2

1.2.3. Các loại hệ thống phanh ........................................................................... 3

1.2.4. Phân loại hệ thống phanh. ........................................................................ 4

1.3. Các tiêu chí đánh giá hiệu quả phanh .......................................................... 4

1.4. Công dụng, yêu cầu và phân loại bệ thử phanh ............................................. 6

1.4.1. Công dụng ................................................................................................... 6

1.4.2. Yêu cầu........................................................................................................ 6

1.4.3. Phân loại bệ thử phanh................................................................................ 7

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.............. 9

2.1. Đề xuất phân tích một số loại bệ thử phanh................................................... 9

2.1.1.Phương án 1: Bệ thử kiểu sàn di động ......................................................... 9

2.1.2. Phương án 2: Bệ thử kiểu băng tải- tang quay.......................................... 11

2.1.3. Phương án 3: Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng. ................................... 12

2.2. Lựa chọn phương án thiết kế........................................................................ 14

CHƯƠNG III: TÍNH TOÀN THIẾT KẾ KỸ THUẬT BĂNG THỬ TẢI......... 16

3.1. Xác định và chọn thông số ban đầu. ............................................................ 16

3.1.1. Chọn chế độ thử ........................................................................................ 16

iii

3.1.2. Chọn bán kính bánh xe.............................................................................. 17

3.1.3. Xác định hệ số bám. .................................................................................. 18

3.2. Tính toán thiết kế con lăn............................................................................. 22

3.2.1. Chọn phương án bố trí con lăn.................................................................. 22

3.2.2. Xác định khoảng cách thử cần thiết. ......................................................... 23

3.2.3. Tính toán thiết kế đường kính con lăn. ..................................................... 25

3.2.4. Tính toán thiết kế chiều dài con lăn. ......................................................... 27

3.2.5. Bề mặt con lăn........................................................................................... 27

3.3. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN .................................................................. 32

3.3.1. Tính công suất cần thiết. ........................................................................... 32

3.3.2. Chọn động cơ điện. ................................................................................... 33

3.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG TỪ ĐỘNG CƠ ĐẾN RULÔ. 33

3.4.1. Xây dựng sơ đồ dẫn động và phân cấp tỷ số truyền ................................. 35

3.4.2. Tinh toán công suất trên các trục. ............................................................. 36

3.4.3. Tính toán số vòng quay trên các trục. ....................................................... 36

3.4.4 Thiết kế các bộ truyền. ........................................................................... 36

3.5. THIẾT BỊ ĐO............................................................................................... 58

3.5.1. Sơ lược các loại thiết bị đo........................................................................ 58

3.5.2. Cảm biến đo lực phanh.............................................................................. 59

3.5.3. Cảm biến trọng lượng................................................................................ 63

3.5.4. Cảm biến vận tốc trượt.............................................................................. 66

3.6. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. ........................................................................ 70

3.6.1. Sơ đồ cấu tạo. ............................................................................................ 70

3.6.2. Nguyên lý làm việc. .................................................................................. 71

3.6.3. Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng.............................................................. 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 79

1 .Kết luận. .......................................................................................................... 79

2 .Kiến nghị. ........................................................................................................ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép ô

tô lưu hành trên đường. Do Bộ GTVT Việt Nam quy định ngày 05 tháng 12 năm

2001....................................................................................................................... 5

Bảng 3.1. Hệ số bám (theo loại đường và tình trạng mặt đường)....................... 21

Bảng 3.2. Bảng phân cấp tỷ số truyền và công suất trên các trục....................... 36

Bảng 3.3. Bảng thông số bộ truyền bánh răng 01............................................... 47

Bảng 3.4. Bảng thông số bộ truyền bánh răng 02............................................... 51

Bảng 3.5. Bảng thông số bộ truyền bánh răng 03............................................... 56

v

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Bệ thử kiểu sàn di động......................................................................... 9

Hình 2.2. Bệ thử kiểu băng tải- tang quay. ......................................................... 11

Hình 2.3. Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng..................................................... 12

Hình 3.3. Các phương án bố trí con lăn. ............................................................. 22

Hình 3.4. Sơ đồ tính khoảng cách thử cần thiết nhỏ nhất. .................................. 24

Hình 3.5. Sơ đồ tính khoảng cách thử cần thiết lớn nhất.................................... 25

Hình 3.6. Đồ thị quan hệ độ trượt bánh xe theo tỷ số a = Dcl/Dbx.................... 26

Hình 3.7. Kết cầu bề mặt con lăn........................................................................ 28

Hình 3.8. Sơ đồ tác dụng lực tương hỗ giữa các con lăn và bánh xe.................. 29

Hình 3.9. Sơ đò sự mất ổn định giữa các bánh xe và con lăn khi phanh............ 30

Hình 3.10. Sơ đồ tính toán độ ổn định bánh xe................................................... 31

Hình 3.11. Sơ đồ chung của bệ thử phanh .......................................................... 34

Hình 3.12. Sơ đồ hộp giảm tốc............................................................................ 34

Hình 3.13. Thiết lập file lắp ghép. ...................................................................... 37

Hình 3.14. Thiết kế bộ truyền xích. .................................................................... 37

Hình 3.15. Mặt phẳng làm việc........................................................................... 38

Hình 3.16. Loại xích............................................................................................ 39

Hình 3.17. Thông số bánh xích chủ động. .......................................................... 40

Hình 3.18. Thông số bánh xích bị động.............................................................. 41

Hình 3.19. Thông số về lực và tải trọng bộ truyền. ............................................ 42

Hình 3.20. Thông số về lực và tải trọng bộ truyền. ............................................ 42

Hình 3.21. Mô hình bộ truyền bánh răng xích.................................................... 43

Hình 3.22. Thiết lập file lắp ghép. ...................................................................... 43

Hình 3.23. Thiết kế bộ bánh răng trụ. ................................................................. 44

Hình 3.24. Thông số hình học của bộ truyền...................................................... 44

Hình 3.25. Thông số về lực và tải trọng của bộ truyền....................................... 45

Hình 3.26. Thông số bánh răng chủ động........................................................... 45

Hình 3.27. Thông số bánh răng bị động.............................................................. 46

Hình 3.28. Lực và tải trọng bộ truyền................................................................. 46

Hình 3.29. Mô hình bộ truyền cấp nhanh. .......................................................... 47

vi

Hình 3.30. Thiết lập file lắp ghép. ...................................................................... 48

Hình 3.31. Thiết kế bộ bánh răng trụ. ................................................................. 48

Hình 3.32. Thông số hình học bộ truyền............................................................. 49

Hình 3.33. Thông số về lực và tải trọng của bộ truyền....................................... 49

Hình 3.34. Thông số bánh răng chủ động........................................................... 50

Hình 3.35. Thông số bánh răng bị động.............................................................. 50

Hình 3.36. Lực và tải trọng bộ truyền................................................................. 51

Hình 3.37. Mô hình bộ truyền cấp trung gian..................................................... 52

Hình 3.38. Thiết lập file lắp ghép. ...................................................................... 52

Hình 3.39. Thiết kế bộ bánh răng trụ. ................................................................. 53

Hình 3.40. Thông số hình học bộ truyền............................................................. 53

Hình 3.41. Thông số về lực và tải trọng bộ truyền. ............................................ 54

Hình 3.42. Thông số bánh răng chủ động........................................................... 54

Hình 3.43. Thông số bánh răng bị động.............................................................. 55

Hình 3.44. Lực và tải trọng bộ truyền................................................................. 55

Hình 3.45. Mô hình bộ truyền cấp chậm............................................................. 56

Hình 3.46. Mô hình bản vẽ lắp truyền động cơ khí. ........................................... 57

Hình 3.47. Mô hình bản vẽ lắp truyền động cơ khí hoàn chỉnh.......................... 57

Hình 3.48. Cảm biến lực phanh .......................................................................... 60

Hình 3.49. Sơ đồ mạch đo cảm biến lực phanh. ................................................. 63

Hình 3.50. Phương pháp dán dây điện trở. ......................................................... 64

Hình 3.51. Sơ đồ mắc cảm biến vào cầu đo để đo trọng lượng.......................... 65

Hình 3.52. Cảm biến đo tốc độ bánh xe.............................................................. 66

Hình 3.53. Mạch tương đương của chuyển đổi cảm ứng điện từ. ...................... 68

Hình 3.54. Sơ đồ mạch chuyển đổi tín hiệu........................................................ 69

Hình 3.55. Sơ đồ hệ thống điều khiển................................................................. 70

Hình 3.56. Sơ đồ mạch Trigger Schmitt sử dụng Op-Amp. ............................... 71

Hình 3.57. Sơ đồ chuyển trạng thái Trigger Schmitt.......................................... 72

Hình 3.58. Cầu wheatstone. ................................................................................ 73

Hình 3.59. Nguyên tắc làm việc của bộ chuyển đổi ADC.................................. 74

1

LỜI NÓI ĐẦU

Nền kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu đi lại của

con người hay chuyên chở hàng hóa với số lượng lớn ngày càng gia tăng. Cùng

với nó, số lượng phương tiện giao thông, đặc biệt là công nghiệp ô tô cũng

không ngừng tăng lên bởi tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động

trong những điều kiện khác nhau.

Với sự đi lên không ngừng của khoa học kỹ thuật ngành ô tô đã đạt được

tiến bộ vượt bậc. Ô tô ngày càng được cải thiện, tải trọng vận chuyển tăng lên,

tốc độ ngày càng cao, tính kinh tế và độ bền nâng cao. Tuy nhiên đi đôi với việc

cải tiên mẫu mã, nâng cao tiện nghi,… thì tính đảm bảo an toàn cho ô tô và

người sử dụng vẫn luôn được các nhà chế tạo trong và ngoài nước nghiên cứu và

phát triển sao cho tối ưu nhất để giảm thiểu những rủi ro không mong muốn.

Quan trọng nhất trong các hệ thống an toàn của ô tô là hệ thống phanh. Với tốc

độ gia tăng về số lượng cũng như về chủng loại của các phương tiện giao thông

đường bộ dẫn đến một nhu cầu cấp thiết là phải đặt ra một hệ thống kiểm tra an

toàn cho các loại phương tiện cơ giới đường bộ. Để đảm bảo tính chính xác,

khách quan cho việc đánh giá kết quả kiểm tra này, cần thiết phải có một loạt

các thiết bị kiểm tra chuyên dùng. Tôi làm về vấn đề này vừa để cung cấp thêm

kiến thức về đảm bảo an toàn cho ô tô đồng thời cũng giúp tôi chuẩn bị sẵn cho

công việc sắp tới khi ra trường.

Do nhu cầu cụ thể nói trên và để hoàn thành chương trình đào tạo kỹ sư

chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô khoa Cơ Điện & Công Trình - Trường

Đại học Lâm Nghiệp tôi đã chọn đề tài :

“Thiết kế bệ thử tải hệ thống phanh”

Với mục đích tạo ra một cơ sở lý thuyết rõ ràng trong việc thiết kế bệ thử

phanh, thông qua đó nâng cao được hiệu quả sử dụng bệ thử. Tức là kết quả kiểm

tra phanh được phản ánh chính xác hơn và tăng tính bền bỉ khi sử dụng bệ thử.

Đồng thời là tài liệu hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lĩnh vực chẩn đoán

tình trạng kỹ thuật ô tô bằng bệ thử và thết kế, chế tạo bệ thử phanh phục vụ cho

việc kiểm tra và nghiên cứu.