Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống phanh abs trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS LÊ VĂN THOẠI Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lưu Vinh Hiển 1811250197 18DOTB2 Phùng Kiện Lân 1811251720 18DOTB2 Bành Vương Tiến Anh 1811251309 18DOTB2 Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii ABSTRACT iv DANH MỤC VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC BẢNG .ix DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kết cấu đồ án CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quá trình phanh ô tô 2.1.1 Chức hệ thống phanh ô tô 2.1.2 Q trình phanh xe tơ 2.2 Động học động lực học trình phanh 2.2.1 Trọng lực (G) 2.2.2 Lực cản dốc (Pi) 2.2.3.Phản lực vuông góc (Z) 2.2.4 Lực cản lăn (Pf) 2.2.5 Lực cản khơng khí (Pω) .7 2.2.6 Lực quán tính (Pj) 2.2.7 Lực kéo Remorque (Pm) 2.2.8 Lực momen tác dụng lên bánh xe phanh .8 v 2.3 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu .9 2.4 Các tiêu chí đánh giá chất lượng q trình phanh 12 2.4.1 Gia tốc chậm dần phanh 12 2.4.2 Thời gian phanh 13 2.4.4 Lực phanh riêng (P) 15 2.5 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS 16 2.5.1 Hệ số bám (φ) 16 2.5.2 Hiện tượng trượt lết bánh xe phanh .18 2.5.2.1 Hiện tượng trượt lết bánh xe phanh .18 2.5.2.2 Đặc tính trượt phanh 20 2.5.3 Mục tiêu hệ thống phanh ABS 22 2.5.4 Hiệu hệ thống phanh ABS 25 2.5.4.1 Lợi ích tính hiệu phanh 26 2.5.4.2 Lợi ích tính ổn định phanh 27 2.5.5 Quá trình điều khiển hệ thống phanh ABS .29 2.5.5.1 Yêu cầu hệ thống phanh ABS 29 2.5.5.2 Phạm vi điều khiển hệ thống phanh ABS 30 2.5.5.3 Đặc tính trượt lý tưởng .33 2.5.5.4 Chu trình điều khiển hệ thống phanh ABS 34 2.5.5.5 Tín hiệu điều khiển hệ thống phanh ABS 37 2.5.5.6 Quá trình điều khiển hệ thống phanh ABS 39 2.5.5.7 Các phương pháp điều khiển hệ thống phanh ABS 41 2.6 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phanh ABS .46 2.6.1 Giới thiệu chung 46 2.6.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động cụm chi tiết ABS .48 2.6.2.1 Cảm biến tốc độ bánh xe 48 2.6.2.2 Cảm biến giảm tốc 50 2.6.2.3 Cảm biến gia tốc ngang 51 2.6.2.4 Hộp điều khiển hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS ECU) 52 vi 2.6.2.5 Bộ chấp hành thủy lực .56 2.6.3: Các chức kiểm định, chuẩn đốn an tồn 62 2.6.3.1: Điều khiển rơ le 62 2.6.3.2: Chức kiểm tra ban đầu cảm biến 63 2.6.3.3: Chức chuẩn đoán .63 2.6.3.4: Chức an toàn 64 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS TRÊN Ơ TÔ .65 3.1 Ý tưởng thiết kế .65 3.2 Mục đích thiết kế 66 3.2.1 Mục đích 66 3.2.2 Yêu cầu 66 3.3 Thiết kế thực hành mơ hình 67 3.3.1 Thiết kế mô hình 67 3.3.2 Thiết kế moay 77 3.3.3 Lắp rắp mơ hình .83 3.4 Một số hình ảnh thực tế mơ hình sau chế tạo .89 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 93 4.1 Kết luận 93 4.2 Đề xuất phát triển 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 97 vii DANH MỤC VIẾT TẮT ABS ( Anti – lock Braking System): Hệ thống phanh chống hãm cứng ECU ( Electronic Control Unit): Bộ điều khiển trung tâm trang bị xe ô tơ với nhiệm vụ nhận biết, phân tích tín hiệu để điều khiển phận hệ thống hoạt động xe ABS ECU (Anti – lock Braking System Electronic Control Unit): Hộp điều khiển điện tử hệ thống phanh chống hãm cứng LED (Light Emited Diod): Đi ốt phát quang BITE (Buiit In Test Equipment): Chu trình kiểm tra viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 So sánh hiệu phanh ABS so với hệ thống phanh thường [1,5] 27 Bảng 2.2 Các chế độ hoạt động chấp hành van vị trí [5] 62 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Lực moment tác dụng lên ôtô phanh [8] Hình 2.1 Lực moment tác dụng lên ôtô phanh [8] Hình 2.2 Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe [8] Hình 2.3: Lực momen tác dụng lên bánh xe phanh [1] Hình 2.4 Lực tác dụng lên ô tô phanh [1] 10 Hình 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám [5] 17 Hình 2.6 Trạng thái lăn bánh xe có tượng trượt lết: 19 Hình 2.7 Đặc tính trượt phanh [5] .20 Hình 2.8 Đặc tính trượt tương ứng với loại đường khác [5] .21 Hình 2.9 Sự thay đổi thơng số phanh có ABS [1] .25 Hình 2.10 Sự thay đổi tốc độ góc, tốc độ tơ độ trượt theo thời gian phanh có ABS [1] .25 Hình 2.11 Sự lệch hướng tơ phanh [1] 28 Hình 2.12 Phạm vi điều khiển hệ thống phanh ABS [5] 31 Hình 2.13 Phạm vi điều khiển hệ thống phanh ABS theo góc trượt [5] 32 Hình 2.15 Quá trình phanh theo đặc tính trượt lý tưởng [5] 33 Hình 2.16 Chu trình điều khiển kín hệ thống phanh ABS [5] 34 Hình 2.17 Sơ đồ trạng thái khơng gian biểu diễn hoạt động hệ thống ABS [5] .35 Hình 2.18 thể hoạt động hệ thống phanh ABS theo vòng lặp kín: .36 Hình 2.19 Quá trình điều khiển hệ thống phanh ABS [5] 39 Hình 2.20 Các phương án điều khiển hệ thống phanh ABS [5] 43 Hình 2.21 Hiệu phanh ổn định phương án bố trí hệ thống ABS khác [5] .45 Hình 2.22 Sơ đấu cấu tạo ABS xe [16] 46 Hình 2.23 Sơ đồ điều khiển hệ thống ABS ô tơ 47 x Hình 2.24 Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ [5] 48 Hình 2.25: Tín hiệu điện áp cảm biến tốc độ bánh xe [5] 49 Hình 2.26: Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe loại nam châm quay [5] 49 Hình 2.27: Vị trí cấu tạo cảm biến giảm tốc [5] 50 Hình 2.28 Các chế độ hoạt động cảm biến giảm tốc [5] 51 Hình 2.29 Cảm biến gia tốc ngang [5] .52 Hình 2.30 Các chức điều khiển ECU [5] 53 Hình 2.31 Sơ đồ mạch điện ABS (xe Toyota) [16] 54 Hình 2.32 Điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh [16] 55 Hình 2.33 Bộ chấp hành hệ thống ABS 56 Hình 2.34 Sơ đồ chấp hành thủy lực [5] .57 Hình 2.35 Chế độ phanh thường (ABS không hoạt động) [5] 58 Hình 2.36 Chế độ giảm áp [5] 59 Hình 2.37 Chế độ giữ áp [5] .60 Hình 2.38 Chế độ tăng áp [5] .61 Hình 2.39 Sơ đồ chấp hành thủy lực loại van điện vị trí [8] 61 Hình 2.40 Sơ đồ điều khiển rơ le van điện mô tơ bơm [5] 63 Hình 2.41 Đèn báo ABS [5] .64 Hình 3.1 Khung sắt, mica moay 67 Hình 3.2 Bản vẽ 2D khung hình chữ nhật 68 Hình 3.3 Dùng Extruded Boss/Base để tạo khối 3D .69 Hình 3.4 Bản vẽ 3D sau sử dụng Extruded Boss/Base .69 Hình 3.5 Sao đúp đối tượng lệnh Mirror Entities 70 Hình 3.6 Dựng cột lệnh Extruded Boss/Base 70 Hình 3.7 Sử dụng Extruded Cut để tạo bề mặt cắt 71 Hình 3.8 Sử dụng lệnh Sketch Text để tạo chữ 71 Hình 3.9 Sử dụng lệnh Font thay đổi kiểu chữ 72 Hình 3.10 Tạo khối hình vng cho moay .73 Hình 3.11 Khối tròn để đặt moay vào 73 xi Hình 3.12 Bệ tròn để chứa moay 74 Hình 3.13 Đường Axis .75 Hình 3.14 Tạo mặt phẳng đường axis .76 Hình 3.15 Sử dụng mặt phẳng để đúp vật liệu 76 Hình 3.16 Thiết kế hình tròn moay 77 Hình 3.17 Mặt cắt thứ moay 77 Hình 3.18: Bề dày mặt phẳng moay .78 Hình 3.19: Tạo khối tròn 78 Hình 3.20 Cắt hình tròn nhỏ với đường kình 6.8mm 79 Hình 3.21 Tạo khối tròn cỡ lớn 79 Hình 3.22 Cắt khối tròn xoay với góc 15 độ 80 Hình 3.23 Sử dụng lệnh Circular Pattern 81 Hình 3.24 Cắt lỗ tròn nhỏ 81 Hình 3.25 Cắt lỗ tròn hình tròn lớn .82 Hình 3.26 Cắt nhiều mảng tròn tương tự 82 Hình 3.27 Cắt 20 hình tròn với góc 360 độ 83 Hình 3.28 Assembly để tạo vẽ lắp ráp 83 Hình 3.29 Lệnh Browse để đưa hình vẽ 3D vào lắp ráp 84 Hình 3.31 Các hình 3D dùng để lắp ráp 85 Hình 3.32 Một số lệnh Mate 86 Hình 3.33 Lệnh Concentric 87 Hình 3.34 Lệnh Coincident 88 Hình 3.35 Hồn chỉnh lắp ráp moay .88 Hình 3.36 Mơ hình ABS nhìn từ xuống .89 Hình 3.37 Bảng mica 89 Hình 3.38 Khung mơ hình nhìn từ phải sang trái .90 Hình 3.39 DLC3 91 Hình 3.40 Relay chân 91 Hình 3.41 Chìa khóa 92 xii Hình 3.42 Cụm điều khiển ABS 92 xiii khung sườn xe (hình 3.31) Hình 3.31 Các hình 3D dùng để lắp ráp Ta ấn tổ hợp Ctrl + chuột trái để lấy thêm hình vẽ 3D lấy trước thay sử dụng lệnh Insert Components Lệnh để lắp ráp khối chi tiết với 85 Hình 3.32 Một số lệnh Mate  Coincident  Parallel : Lệnh ràng buộc với : Lệnh ràng buộc song song với  Perpendicular  Tanent : Lệnh rang buộc tiếp xúc với  Concentric  Lock : Lệnh ràng buộc vng góc với : Lệnh ràng buộc đồng tâm với : Lệnh khóa hai chi tiết với khoảng cách  Distance : Lệnh ràng buộc khoảng cách mặt cạnh 86  Angel : Lệnh ràng buộc góc mặt cạnh  Mate alignment : Lệnh lắp chiều ngược chiều với Hình 3.33 Lệnh Concentric 87 Sau dùng lệnh này, ta thấy moay ràng buộc với phần tròn xe Tuy nhiên chi tiết chưa kín, còn xoay chuyển qua lại Hình 3.34 Lệnh Coincident Lệnh để ràng buộc cạnh hình tròn moay với cạnh hình tròn xe lại với Tương tự ta ràng ba moay kia, ta ràng buộc Hình 3.35 Hồn chỉnh lắp ráp moay 88 3.4 Một số hình ảnh thực tế mơ hình sau chế tạo Hình 3.36 Mơ hình ABS nhìn từ xuống Hình 3.37 Bảng mica 89 Hình 3.38 Khung mơ hình nhìn từ phải sang trái 90 Hình 3.39 DLC3 Hình 3.40 Relay chân 91 Hình 3.41 Chìa khóa Hình 3.42 Cụm điều khiển ABS 92 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận Từ mục tiêu đề báo cáo với thời gian thực đồ án Các công việc làm gồm có: - Mơ hình phanh ABS mô phỏng từ chi tiết nhỏ xe thực tế - Biết thiết kế, canh chỉnh gia công phanh ABS Kết đạt sau hoàn thành: - Mơ hình phanh chống bó cứng ABS chế tạo, lắp ráp thiết kế đủ điều kiện đáp ứng mục tiêu, yêu cầu đưa ra, đáp ứng tiêu chí, thơng số chi tiết cách gần hồn hảo Song song đó, mơ hình hệ thống phanh ABS còn phục vụ cho thực hành hệ thống phanh tiêu chuẩn thơng thường - Kết đạt mơ hình báo cáo thể rõ giai đoạn giống với sở lý thuyết tạo ra, xây dựng tính trực quan lạ cho người hoàn thành sản phẩm - Nội dung báo cáo gợi ý nhỏ giảng viên sử dụng làm tài liệu để dạy học chắn phải phù hợp với người học - Cuối cùng, q trình chúng tơi thực đồ án đề tài lần gặp nhiều khó khăn thời gian kinh phí để làm sản phẩm Vì vậy, đề tài chắn cịn hạn chế nhiều như:  Trên mơ hình lực qn tính phanh đương nhiên nhỏ thực tế ô tô nhiều, thể hoạt động van điện so với thực tế gần sản phẩm gốc  Thực xác chế độ điều khiển mơ hình Vì thực với lực nhỏ, chắn có chênh lệch khác nhau, ABS hoạt động giống mơ hình mơ phỏng 93 4.2 Đề xuất phát triển Hệ thống phanh ABS đời với sứ mệnh hướng đến an toàn cho an tồn xe lưu thơng lăn bánh đường Cho tới ngày nay, công nghệ phanh chống bó cứng ABS phát triển, chắn phần chi tiết nhỏ khơng thể thiếu xe tô nào, kể xe máy Nên với phát triển ngày liên tục đại ngày nay, người tiêu dùng am hiểu cơng nghệ này, trang bị thêm tính an tồn cho xe thân u cần trang bị kỹ vệ sinh cảm biến để dùng tới cần thiết Nếu trình bảo trì, bảo dưỡng hệ thống phanh ABS lúc vệ sinh cảm biến việc chưa thành thạo kỹ năng, động tác lo lắng khơng biết thân có sử dụng an tồn hiệu hay khơng nên tìm đến dịch vụ chuyên nghiệp hãng xe uy tín để hiểu rõ Hướng phát triển phanh chống bó cứng ABS cần hoàn thiện việc tạo bánh đà bánh xe, sử dụng khớp chiều để việc chế tạo mơ hình điều khiển bánh độc lập kết nối phần mềm vào xe thật nhằm khảo sát trình hoạt động ABS thực tế Đồng thời phát triển thêm hệ thống phân phối lực phanh điện tử (Electronic Brake force distribution - EBD) hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering - EPS) mơ hình nhằm giúp mơ hình thêm phong phú cho người học giảm kinh phí chế tạo mơ hình 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Lý thuyết ôtô máy kéo Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội (2007) Nguyễn Hữu Cẩn Phanh ôtô: Cơ sở khoa học thành tựu Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội (2004) Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam Thí nghiệm tơ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà nội (2004) Đỗ Văn Dũng Hệ thống điện thân xe Điều khiển tự động ô tô NXB Đại học SPKT TP.HCM (2007) Đỗ Văn Dũng Trang bị điện điện tử ôtô hiên đại NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh (2004) Dương Đình Khuyến Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội (1995) TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu Giáo trình Hệ thống an tồn ổn định ô tô trường Đại học Công Nghệ Tp.HCM Phần mềm Mitchell OnDemand5 Phần mềm chuyên nghành điện - điện tử ô tô (2011) Carmudi Hệ thống phanh ABS: Cấu tạo nguyên lý hoạt động Internet:https://www.carmudi.vn/blog-xe-hoi/he-thong-phanh-abs-cau-tao-vanguyen-ly-hoat-dong/ 21/7/2022 10 Otohui Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phanh ABS Internet:https://news.oto-hui.com/cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-hethong-phanh- abs/ 24/6/2022 11 Dprovietnam ECU tơ gì? Cấu tạo nguyên lý hoạt động ECU Internet:https://dprovietnam.com/ecu-o-to-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoatdong-cua-ecu/ 22/7/2022 95 12 Ô tô Việt Nam VATC Hệ thống phanh ABS: Cấu tạo, phân loại Nguyên lý vận hành Internet:https://oto.edu.vn/nguyen-ly-cau-tao-va-phan-loai-he-thong-phanh-abs/ 13/7/2022 13 Vov giao thơng Hệ thống chống bó cứng phanh ABS gì? Internet:https://vovgiaothong.vn/he-thong-chong-bo-cung-phanh-abs-la-gid19189.html 13/07/2022 96 PHỤ LỤC 97 98 99 ... nội dung liên quan đến hệ thống phanh ABS ô tô - Thiết kế chế tạo thành công mô hình hệ thống phanh ABS tơ, đảm bảo u cầu kỹ thuật hệ thống - Mơ hình có khả kết nối với thiết bị chẩn đốn 1.4 Phương... tạo mơ hình phanh chống hãm cứng ABS ô tô Chương 4: Kết luận hướng phát triển đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quá trình phanh ô tô 2.1.1 Chức hệ thống phanh ô tô Hệ thống phanh ô tô gồm có... nghiên cứu - Tìm hiểu xây dựng sở lý thuyết hệ thống phanh ABS ô tô - Sử dụng phần mềm SolidWork để thiết kế vẽ mô phỏng hệ thống phanh ABS ô tô - Kết hợp nghiên cứu tài liệu sử dụng phần mềm