ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS

Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanhABS với những tính năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG dd HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN

XE TOYOTA VIOS

Giảng viên hướng dẫn: BÙI VĂN TÂM

Sinh viên thực hiện: Trần Hoàng Long MSSV: 1811202477

Tp.HCM, ngày 23 tháng 12 năm 2021

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong

181114bbnommmvrmjmnbLớp: 18DOTD1

(2) Trần Hoàng Long MSSV: 1811202477 Lớp: 18DOTD1

(3) Lê Tấn Hưng MSSV: 1811252885 Lớp: 18DOTD1

2 Tên đề tài : Tính toán thiết kệ hệ thống phanh trên xe Toyota Vios 2012

3 Các dữ liệu ban đầu :

4 Nội dung nhiệm vụ :

5 Kết quả tối thiểu phải có: 1) Một cuốn báo cáo (hoặc file word) về các dữ liệu tính toán thiết kế

2) Bản vẽ thiết kế hệ thống phanh của xe Vios

3)

4) Ngày giao đề tài: 24/9/2021 Ngày nộp báo cáo: 23/12/2021

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP HCM, ngày 23 tháng 12 năm2021

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

5 Tên đề tài: Tính toán thiết kệ hệ thống phanh trên xe Toyota Vios 2012

6 Giảng viên hướng dẫn:

7 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 3):

(1) Trần Hoàng Long MSSV: 1811202477 Lớp: 18DOTD1

(2) Bùi Văn Long MSSV: 1811140526 Lớp: 18DOTD1

(3) Lê Tấn Hưng MSSV: 1811252885 Lớp:18DOTD1

Tuần Ngày Nội dung thực hiện

Kết quả thực hiện của sinh viên (Giảng viên hướng dẫn ghi)

2 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 1

3 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 2

4 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 3

5 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 4

6 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 5

7 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 6

Tuần Ngày Nội dung thực hiện Kết quả thực hiện của sinh viên (Giảng viên

hướng dẫn ghi)

8 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 7

9 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 8

10 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 9

11 Kiểm tra tiến độ thực hiện tuần 10

12 Đánh giá kết quả báo cáo: (Nộidung báo cáo; Sản phẩm thực

hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….)

Cách tính điểm:

Điểm quá trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)

đồ án (tổng

2 cột điểm 1+2) 50%

Điểm báo cáo bảo vệ

đồ án môn học (50%)

Điểm báo cáo bảo vệ

đồ án môn học (50%)

Tính chủ động, tích cực, sáng tạo (tối đa 5 điểm)

Đáp ứng mục tiêu

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP HCM, ngày … tháng … năm

……….

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

tieuluanmoi123docz.net

4.1.2 Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra 33

Danh mục hình ảnh

Hình 2 3 Nguyên lý hoạt động của phanh tang trống 6

Hình 2 15 Sơ đồ bộ trợ lực bằng năng lượng điện tử 14

Hình 3 1 Sơ đồ bộ trợ lực bằng năng lượng điện tử 15

Hình 3 2 Hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios 17

Hình 3 6 Kết cấu đĩa phanh có xẽ rãnh thông gió 21

tieuluanmoi123docz.net

Hình 4 1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh 28Hình 4 2 Sự thay đổi hệ số bám dọc φxvà hệ số bám ngang φytheo độ trượt tương đối λ

Hình 4 3 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh của mỗi bánh xe ở cầu 33Hình 4 4 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi bánh xe

Hình 4 6 Quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau theo

Hình 4 7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực 42

Hình 5 5 Các chi tiết tổng thành bộ trợ lực chân không 59

Hình 5 7 Các chi tiết tổng thành cụm phanh đĩa trước (1) 61Hình 5 8 Các chi tiết tổng thành cụm phanh đĩa trước (2) 62

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọihoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏiphải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sự pháttriển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn Nhu cầu của conngười dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môitrường,… trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hang đầu Ứng dụng thành tựu khoa học

kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanhABS với những tính năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng,…nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viênhướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH CHỐNGHÃM CỨNG BÁNH XE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM (ABS) TRÊN XETOYOTA VIOS”

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nêntrong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong sựgiúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiệnhơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Văn Tâm cùng các thầy đã giúp chúng

em hoàn thành đồ án này

1.2 Mục tiêu đề tài

Nội dung nghiên cứu đề tài được thực hiện với các mục đích sau:

– Thực hiện tổng quan hệ thống phanh cũng như các công nghệ phanh trên xe hiệnnay

– Tìm ra phương án thiết kế khả thi chế tạo mô hình hệ thống

– Giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về công nghệ phanh ABS

– Phải thực hiện và tính toán được hệ thống phanh

– Biên soạn cũng như ghi ra đuọc các công thức hình vẽ của hệ thống một cách saocho logic, giúp người đọc hiểu sâu hơn hệ thống này

– Nhoài ra tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS trên các dòng xe

và so sánh chúng

– Tiềm hiểu và đauw ra các giải pháp để sửa chữa và cải tiến hệ thống phanh sao chongày càng tốt và trở lên an toàn với người ngồi trên xe

1.3 Nội dung đề tài

▪ Tìm hiểu nguyễn lý hoạt động của hệ thống abs trên phương tiện

▪ Tính toán đo đạc thông số kỹ thuật trên mô hình thiết kế bản vẽ

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1 Tìm hiểu các thông tin liên quan

2 Nghiên cứu lại môn Lý Thuyết Ô tô

3 Tham khảo mô hình thực tế

4 Thiết kế, mô phỏng mô hình trên phần mềm Solid Work

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô.

2.1.1 Khái niệm:

“Phanh” là thiết bị cơ học có chức năng hạn chế chuyển động của bánh xe bằngcách tạo ra ma sát Theo đó, hệ thống phanh khi hoạt động sẽ giúp kiểm soát việc giảmtốc độ hoặc dừng hẳn xe theo chủ ý của người lái xe

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguyhiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn chohành khách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sửdụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ

2.2 Phân loại hệ thống phanh:

Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh xe và phanhtruyền lực

Hình 2 1 Vị trí bố trí cơ cấu phanh.

Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: phanh guốc,phanh đĩa và phanh dải

Theo loại dẫn động, phân chia ra: phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén,phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau)

Theo công dụng, phân chia ra: phanh chính (phanh chân), phanh dừng (phanh tay),phanh phụ, phanh dự phòng

2.3 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát.Trong quá trình phanh động năng của ôt ô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanhrồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xekhi phanh ô tô

Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và

cơ cấu ép Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnhkhe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực

2.1.4 Cơ cấu phanh tang trống:

Phanh “tang trống” còn được gọi là phanh guốc, phanh đùm, tên gọi tiếng anh làDrum Brake Hệ thống phanh này được phát minh bởi Louis Renault vào năm 1902

Hình 2 2 Cấu tạo phanh tang trống.

Nguyên lý hoạt động:

Bằng cách sử dụng áp suất thuỷ lực truyền từ xi lanh chính đến xi lanh phanh, guốcphanh sẽ được ép vào trống, trống phanh này lại quay cùng với lốp khiến bánh xe dừnglại

Hình 2 3 Nguyên lý hoạt động của phanh tang trống.

Khi không có sự xuất hiện của áp suất đến xi lanh, lực của lò xo phản hồi đẩyguốc phanh rời khỏi mặt trong của trống phanh và trở về vị trí ban đầu

Các loại cơ cấu phanh tang trống:

▪ Cơ cấu phanh tang trống “đối xứng qua tâm”

▪ Cơ cấu phanh tang trống “dạng bơi”

▪ Cơ cấu phanh tang trống “tự cường hóa”

2.1.5 Cơ cấu phanh đĩa:

Phanh đĩa hay còn gọi là thắng đĩa là loại phanh được cấu tạo bởi một đĩa phanhgắn cố định trên phần trục quay và có chuyển động cùng với bánh xe Má phanh thườngđược lắp đối xứng 2 bên đĩa phanh, nằm trong cùm phanh

Hình 2 4 Cấu tạo phanh đĩa.

Phanh đĩa hoạt động dựa trên lực ép của hệ thống thủy lực làm cho 2 má phanh épchặt vào đĩa phanh Khả năng giảm tốc của phanh đĩa được đánh giá cao hơn so vớinhững loại phanh truyền thống

Hình 2 5 Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa.

Hình 2 6 Các loại điều khiển phanh dừng

Hình 2 11 Sơ đồ dẫn động phanh hai dòng

1: máy nén khí 5: bình khí nén 2: van điều khiển 6: cơ cấu phanh 3: xilanh chính 7: xilanh thủy lực 4: bình chứa dầu

Hình 2 14 Sơ đồ bộ trợ lực chân không.

2.1.12 Trợ lực bằng năng lượng điện từ

Trợ lực loại này dùng những chuỗi xung điện từ khác nhau từ các cuộn dây tạo từtrường để di chuyển các chi tiết cơ khí khuếch đại lực đạp phanh

Hình 2 15 Sơ đồ bộ trợ lực bằng năng lượng điện tử

2.6 Hệ thống phanh trang bị ABS:

2.1.13 Chức năng của ABS:

ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống bó cứng phanh – một trongnhững hệ thống an toàn chủ động trên ô tô ABS có tác dụng làm giảm nguy cơ về tai nạnthông qua việc điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu Ký hiệu ABS trên ô tô đồngnghĩa với việc chiếc xe được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh

CHƯƠNG III: HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS

3.1 Giới thiệu tổng quan về xe Toyota Vios

Toyota Vios là loại xe 4 cửa được hãng Toyota sản xuất Mẫu xe này được pháttriển dành cho các thị trường Đông Nam Á, Trung Quốc, và Đài Loan

Hình 3 1 Sơ đồ bộ trợ lực bằng năng lượng điện tử

Bảng thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios:

tieuluanmoi123docz.net

12 Dung tích bình nhiên liệu Lít 42

19 Hệ thống âm thanh

FM/AM,CDplayer,MP3,WMA ,6 loa

24 Kính cửa sổ điều chỉnh điện

26 Ghế trước

Trượt và ngảChỉnh độ cao mặt ghế(Ghế người lái)

28 Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS)

29 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD)

30 Hổ trợ lực phanh khẩn cấp (BA)

31 Đèn báo phanh trên cao

32 Túi khí (người lái và hành khách phía trước)

33 Hệ thống chống trộm

3.2 Giới thiệu hệ thống phanh trên xe Toyota Vios:

Hình 3 2 Hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios.

3 Bầu trợ lực chân không 10 Đèn báo ABS

4 Bàn đạp phanh 11 Bộ thủy lực và máy tính

5 Công tắc khởi động 12 Dòng dẫn động phanh trước

7 Các cảm biến

3.2.1 Nguyên lý làm việc

a) Khi không phanh:

Khi không phanh, không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độluôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động

b) Khi phanh ABS chưa làm việc:

Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện tượngtrượt bánh xe quá giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao sẽ đi từ tổng phanh đến lỗ

nạp thường mở của van nạp để đi vào và sau đó đi ra khỏi cụm thủy lực mà không hề bịcản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong cụm thủy lực

c) Khi phanh:

Khi phanh các xilanh bánh xe sẽ ép các má phanh vào đĩa phanh hay đĩa phanh tạo

ra lực ma sát phanh làm giảm tốc độ của bánh xe và của xe Ở chế độ này bộ điều khiểnECU không gửi tín hiệu đến bộ chấp hành cụm thủy lực, mặc dù cảm biến tốc độ vẫn luônhoạt động và gửi tín hiệu đến ECU

d) Khi phanh ABS làm việc:

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn sẽ gây nên hiện tượng trượt Khi

hệ số trượt vượt quá giới hạn quy định (10 ÷30%) thì ABS sẽ bắt đầu làm việc và chế độlàm việc của ABS gồm các giai đoạn sau:

1

Hình 3 3 Giai đoan duy trì (giữ) á p suất.

2 Ống dẫn dầu 10 Cảm biến tốc độ

tieuluanmoi123docz.net

8 Bình chứa dầu

Khi phát hiện thấy sự giảm nhanh tốc đô ̣ của bánh xe từ tín hiêu của cảm biến tốc

độ và cảm biến gia tốc gử i đến, bô ̣ điều khiển ECU sẽ xác đinh xem bánh xe nào bi ̣trươt

Sau đó, bô ̣ điềukhiển ECU sẽ gữitín hiêu

đến bô ̣ chấp hành hay là cum thuỷ lưc ̣ ,

thông giữa xylanh chính và xylanh bánh xe Như vây áp suất trong xilanh bánh xe sẽ không

đổi ngay cả khi người lái

tiếp tục tăng lưc này như

Hình 3 4 Giai đoạn giảm áp.

Nếu đã cho đóngvan nap

mà bô ̣ điều khiển nhân thấy bánh xe vẫn có khả năng bi

hãm cứ ng (gia

tốc châm

dần quá lớn), thì nó tiếptuc

truyền tín hiêu điều khiển đến rơle van

điên từ của van xả (14) để mở van này ra, để cho chất lỏng

từ xilanh bánh xe đi vào bô ̣tíchnăng (8) và thoát về vùng có áp suất thấp của hê ̣thống > nhờ đó áp suất trong hê ̣thống

đươc giảm bớt

Khi tốc đô ̣ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suấttrong xilanh để

tao

lực phanh lớn, khối điềukhiển điên

tử ECU ngắt dòng điên cung cấp

cho cuộn dây của các van

điên laị giảm tốc đô ̣

từ, làm cho van nap mở ra và đóng van xả laị > bánh

xe

1

Hình 3 5 Giai đoạn tăng áp.

Chu trìnhgiữ áp,giảm áp

và tăng

áp cứ thếđươc

phanh ở giới han trươt cục bô ̣tối ưu mà không bi ̣hãm cứ

ng hoàn toàn

3.3 Kết cấu và bộ phận phính

3.3.1 Cơ cấu phanh trước

Đặc điểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

6 Vòng chặn dầu 14 Lỗ kiểm tra má phanh

7 Nắp chụp chắn bụi 15 Lỗ tản nhiệt đĩa phanh

8 Vít xả khí

Hình 3 7 Cơ cấu phanh trước.

Hình 3 8 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín.

a - Biến dạng của vòng làm kín tương ứng với các khe hở J1, J2, J3khác nhau và áp suất pbằng nhau

b, c - Trạng thái chưa làm việc và đang chịu áp suất; 1- Piston; 2- Vòng làm kín; 3- Xilanh 3.3.2 Cơ cấu phanh sau:

▪ Phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệthống chống hãm cứng ABS

▪ Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau

3.3.3 Xy lanh chính:

Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầukhác vẫn tiếp tục làm việc nhằm cung cấp một lượng dầu tối thiểu để phanh xe Đây làmột trong những thiết bị an toàn nhất của xe

Ở vị trí chưa làm việc, các piston bị đẩy về vị trí ban đầu bởi các lò xo hồi vị, cáckhoang phía trước piston được nối thông với bình chứa qua lỗ cung cấp dầu (6)

Khi phanh piston bị đẩy sang trái ép dầu phía trước piston đi đến xy lanh bánh xe.Khi nhả phanh đột ngột dầu phía sau piston chui qua lỗ bù, bù vào khoảng khônggian phía trước đầu piston

Là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe

về cho khối điều khển điện tử ECU

Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ Cấu tạo của nó gồm:

▪ Rô to: Có dạng vòng răng, được dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lựcnào đó

▪ Stato: Là một cuộn dây quấn trên thanh nam châm vĩnh cửu

Hình 3 10 Cảm biến tốc độ bánh xe trước.

Hình 3 11 Cảm biến tốc độ bánh xe sau.

Bộ cảm biến làm việc như sau:

– Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽtăng lên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thông sẽ giảm đi Sự thay đổi từthông này sẽ tạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dây và truyền tín hiệunày đến bộ điều khiển điện tử

– Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng

đo tốc độ bánh xe Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả cáccảm biến và kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một sốcảm biến cho biết bánh xe có khả năng bị hãm cứng

– Tần số và độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe Khi tốc độ của bánh

xe tăng lên thì tần số và độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo và ngược lại