Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu tổng quan đề tài. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hệ thống phanh chống hăm cứng ABS. Thiết kế và thi công mô hình hệ thống phanh chống hãm cứng ABS. Kết quả, kết luận và kiến nghị. Viết báo cáo.
Bộ Giáo Dục Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÊN ĐỀ TÀI: “Thi cơng mơ hình hệ thống phanh ABS phục vụ công tác giảng dạy thực hành” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN: I Nội dung : - Nghiên cứu tổng quan đề tài Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống phanh chống hãm cứng ABS Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống phanh chống hãm cứng ABS Kết quả, kết luận kiến nghị Viết báo cáo II Trình bày: Thuyết minh đề tài: 01 thuyết minh III Thời gian thực hiện: Ngày bắt đầu: Ngày hoàn thành: Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm học tập làm việc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, chúng em dạy dỗ ân cần, tận tình Thầy Cơ giáo trường, đặc biệt Thầy Cô giáo môn ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Chúng em xin chân thành cảm ơn: Toàn thể giáo viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM dạy dỗ, giúp đỡ chúng em suốt q trình học tập Tồn thể Thầy Cơ môn ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô cung cấp cho chúng em kiến thưc bổ ích suốt trình học tập Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy ThS Huỳnh Thịnh, thầy ThS Thái Huy Phát định hướng đề tài, có phương pháp hướng dẫn chúng em tiếp cận bước với điều lạ, khó khăn q trình thực đề tài nghiên cứu thầy giải đáp để chúng em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Trong suốt trình thực đồ án chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận bảo, góp ý Thầy, Cơ để để chúng em cải thiện mặt kiến thức chuyên môn thái độ học tập làm việc sau i TÓM TẮT Đề tài: “Thi cơng mơ hình hệ thống phanh ABS phục vụ công tác giảng dạy thực hành” chia làm chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Tổng quan hệ thống phanh chống hãm cứng Động lực học bánh xe phanh Nguyên lý (thuật toán điều khiển hệ thống ABS), Cấu tạo chi tiết hệ thống CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG Thiết kế bố trí (ý tưởng, u cầu hoạt động mơ hình, phương án thiết kế, vẽ bố trí) Thiết kế kỹ thuật (tính tốn, chọn kích thước, phương án, vật liệu; tính toán điều kiện làm việc, tải trọng; kiểm nghiệm bền) Thiết kế công nghệ (Hệ thống điều khiển điện tử, hiển thị, giả lập…) CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ, KẾT LUẬN Kết (mơ hình hồn thiện, kết hoạt động mơ hình, chế độ hoạt động…) Kết luận kiến nghị ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ viii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu phương pháp nghiên cứu 1.4 Các nghiên cứu nước (Các mơ hình ABS có thị trường hay có xưởng, ưu - nhược điểm mơ hình đó) 1.4.1 Các mơ hình nghiên cứu phanh ABS thị trường 1.4.2 Các mơ hình nghiên cứu mơ hình ABS có đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống phanh chống hãm cứng 2.1.1 Khái niệm mục đích hệ thống phanh chống hãm cứng 2.1.2 Cấu tạo chung 2.1.3 Yêu cầu 2.1.4 Phân loại 2.2 Động lực học bánh xe phanh 2.3 Nguyên lý (thuật toán điều khiển hệ thống ABS), Cấu tạo chi tiết hệ thống 11 2.3.1 Nguyên lý (Thuật toán điều khiển hệ thống ABS) 11 2.3.1.1 Hệ thống điều khiển 11 2.3.1.2 Các biến điều khiển 13 2.3.1.3 Biến điều khiển cho bánh xe bị động 13 2.3.1.4 Biến điều khiển cho bánh xe chủ động 14 2.3.1.5 Hiệu kiểm soát 15 2.3.2 Cấu tạo chi tiết hệ thống 16 2.3.2.1 Cảm biến tốc độ bánh xe 18 2.3.2.2 Cảm biến giảm tốc 19 iii 2.3.2.3 Cảm biến gia tốc ngang 20 2.3.2.4 Thiết bị truyền động 21 2.3.2.5 ABS ECU 27 2.3.2.6 Điều khiển rơle điện từ 28 2.3.2.7 Điều khiển rơle động bơm 29 2.3.2.8 Kiểm soát tốc độ bánh xe 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS 32 3.1 Thiết kế bố trí (ý tưởng, yêu cầu hoạt động mơ hình, phương án thiết kế, vẽ bố trí) 32 3.1.1 Ý tưởng thiết kế 32 3.1.2 Yêu Cầu Của Mơ Hình 32 3.1.3 Các Phương án thiết kế 33 3.1.3.1 Hệ thống ABS 2S-3 kênh BOSCH 33 3.1.3.2 Hệ thống ABS 2S - kênh BOSCH 34 3.1.3.3 Hệ thống ABS2E (BOSCH) 35 3.1.3.4 Hệ thống ABS5 Family (BOSCH) 36 3.1.4 Bản vẽ thiết kế 37 3.2 Thiết kế kỹ thuật (tính tốn, chọn kích thước, phương án, vật liệu; tính tốn điều kiện làm việc, tải trọng; kiểm nghiệm bền) 38 3.3 Thiết kế công nghệ (Hệ thống điều khiển điện tử, hiển thị, giả lập…) 43 3.3.1 Thiết kế chương trình giả lập, mô tốc độ xe 43 3.3.1.1 Ý tưởng thực 43 3.3.1.2 Kết thực 44 3.3.2 Giải thích ý nghĩa phần 46 3.3.3 Lắp ghép phần cứng 48 3.4 Thi công 50 3.4.1 Phương án thi công 50 3.4.2 Qui trình thi cơng mơ hình 50 3.4.3 Chuẩn bị trước thi công 50 3.4.4 Các bước thi công khung 50 3.4.5 Các bước thi công hệ thống phanh ABS 56 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 4.1 Kết (mơ hình hồn thiện, kết hoạt động mơ hình, chế độ hoạt động…) 58 iv 4.1.1 Kết mơ hình hồn thiện 58 4.1.2 Chế độ hoạt động 59 4.2 Kết luận 60 4.3 Kiến nghị 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ABS (Anti-lock Braking System): Hệ thống phanh chống hãm cứng TCS (Traction Control System): Hệ thống chống trượt VDC (Vehicle Dynamics Control): Hệ thống cân động EBD (Electronic Brake-force Distribution): Hệ thống phân phối lực phanh điện tử ESP (Electronic Stability Program): Hệ thống cân điện tử ECU (Electronic Control Unit) : Bộ điều khiển điện tử Φ: Hệ số bám λ: Độ trượt phanh vf : Tốc độ xe vr: Tốc độ bánh xe µHf : Hệ số ma sát µS: Hệ số lực ngang (-a): Gia tốc(giảm tốc) bánh xe (-a)max: Gia tốc cực đại(giảm tốc) bánh xe MR: Moment ma sát với mặt đường MB: Moment phanh MRmax: Moment ma sát với mặt đường cực đại vi DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng Bảng giá trị hệ số bám bánh xe vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Mơ hình thi cơng phanh ABS cơng ty “Song Hùng Thuận” Hình 1.2 Mơ hình thi cơng phanh ABS cơng ty “thietbigarage.net” Hình 1.3 Mơ hình giảng dạy hệ thống VDC (ABS, TCS, VDC, EBD, ESP) Hình 1.4 Mơ hình hệ thống phanh ABS sinh viên thực Hình 2.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh chống hãm cứng ABS Hình 2.2 Bộ điều khiển thủy lực với van điện từ Hình 2.3 Hệ số bám μHF liên quan đến độ trượt phanh (λ) Hình 2.4 Ảnh hưởng hệ số ma sát hệ số lực ngang với độ trượt phanh góc trượt Hình 2.5 Đườn cong lý tưởng cho hệ số ma sát với độ trượt Hình 2.6 Giai đoạn hãm phanh, đơn giản Hình 2.7 Giai đoạn hãm phanh ban đầu dành cho bánh xe lái bánh xe không lái kết nối với hệ thống truyền lực Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo phận hệ thống Hình 2.9 Cảm biến tốc độ theo dõi tốc độ bánh xe Hình 2.10 Điện áp cảm ứng vào cuộn dây từ trường thay đổi lần rôto cảm biến qua lõi sắt Hình 2.11 Các khe dao động LED LED Phototransistors Hình 2.12 Khi khe xoay phía trước, khe hở phát phototransistor cho đèn LED Hình 2.13 Mức tốc độ giảm tốc Hình 2.14 Thiết bị truyền động bao gồm sáu tám solenoids vị trí Hai solenoids sử dụng để điều khiển mạch thủy lực bánh xe Hình 2.15 Điều khiển mạch xi lanh phanh xi lanh bánh xe Hình 2.16 Điều khiển mạch xi lanh bánh xe bình chứa truyền động Hình 2.17 Trong trình hãm bình thường, solenoids không cung cấp lượng nên van giữ áp mở van giảm áp đóng Hình 2.18 Van giảm áp đóng lại, ngăn chất lỏng thủy lực vào bể chứa Hình 2.19 Khi tỷ lệ trượt bánh xe vượt 30%, ECU ABS cung cấp lượng cho van giữ van giảm Hình 2.20 ECU TẮT Van giảm áp Van giữ áp viii Bảng Bảng giá trị hệ số bám bánh xe Như hình ta thấy giá trị độ trượt hiển thị cột 1, cột bên phải giá trị hệ số bám bánh xe, ứng với giá trị độ trượt giá trị hệ số bám, giá trị nằm hai giá trị bất kỳ, hệ số bám tính tốn cơng thức nội suy tuyến tính: Ban đầu ta tạo ma trận 22 x chứa giá trị nêu trên, sau ta so sánh giá trị độ trượt với giá trị cột thứ 1, ta xuất giá trị hệ số bám tương ứng, không ta tìm xe giá trị độ trượt nằm khoảng từ dùng cơng thức nội suy tuyến tính để tìm giá trị hệ số bám: 47 Từ hệ số bám ta tính lực phanh thực tế bánh xe cơng thức sau: Sau sử dụng phương trình động lực học quay bánh xe để tính gia tốc bánh xe, dùng cơng thức tích phân liên tục để tính toán vận tốc bánh xe Đối với vận tốc thực tế xe, ta sử dụng giá trị lực phanh bánh xe để tính gia tốc xe, từ tính vận tốc xe cơng thức tích phân liên tục Khi tính tốn vận tốc xe, ta tính tốn tốc độ thực tế để điều khiển động cơ, nên nhớ tính hiệu tốc độ động arduino điều khiển khoảng giá trị từ 0-255 3.3.3 Lắp ghép phần cứng Sử dụng mạch cầu H IR2184 điều khiển tốc độ motor Hình 3.18 Cầu H IR2184 48 Mạch arduino nạp code từ phần mềm vào Hình 3.19 Sơ đồ nối dây arduino thực tế Sau nối dây, dây điện liên kết điều khiển mạch cầu H IR2184 phần cứng hồn thiện Hình 3.20 Sơ đồ nối dây arduino thực tế 49 3.4 Thi công 3.4.1 Phương án thi công - Sửa chữa, thi cơng lại tồn cấu phanh - Lắp ráp motor dẫn động, cảm biến tốc độ - Dùng công tắc để on/off motor 12V - Dùng mạch điện tử điều khiến tốc độ motor 12V - Thiết kế, thay đường ống dẫn dầu 3.4.2 Qui trình thi cơng mơ hình Sau khảo sát chọn phương án thi công Chúng em tháo tồn chi tiết mơ hình cũ - Vệ sinh toàn chi tiết, cụm chi tiết - Thiết kế sơn toàn chi tiết, cụm chi tiết - Sơn lại mô hình, thay cuppen xy-lanh - Lắp ráp motor dẫn động, cảm biến tốc độ - Dùng linh kiện điện tử để làm mạch điều khiển tốc độ motor 3.4.3 Chuẩn bị trước thi công - Kiểm tra phận xem hoạt động không - Chuẩn bị dụng cụ để lắp ráp chi tiết lên mơ hình 3.4.4 Các bước thi cơng khung Bước 1: Cắt sắt theo kích thước vẽ thiết kế khung phần mềm Solidwork 50 Hình 3.21 Bản vẽ thiết kế khung phần mềm Solidwork 51 Bước 2: Hàn cố định mặt phẳng khung lại với Hình 3.22 Hình ảnh thi cơng 52 Bước 3: Hàn cố định tạo hình khung ban đầu Bước 4: Hàn phụ tải trọng cho khung, gắn bánh xe hồn thành khung Hình 3.23 Hình ảnh thi cơng 53 Bước 5: Mài nhám bề mặt chuẩn bị sơn lót cho khung Bước 6: Sơn bề mặt khung Hình 3.24 Hình ảnh thi cơng 54 Hình 3.25 Hình ảnh thi cơng 55 Hình 3.26 Hình ảnh thi cơng 3.4.5 Các bước thi cơng hệ thống phanh ABS Bước 1: Lắp ráp xy-lanh chính, bầu trợ lực phanh, bàn đạp phanh lên mơ hình Hình 3.27 Hình ảnh thi cơng 56 Bước 2: Gắn motor điều khiển tốc độ bánh xe (giả lập), cảm biến lên mơ hình Bước 3: Đi đường dầu cho hệ thống Bước 4: Xả dầu cho hệ thống Bước 5: Nối đường điện cho hệ thống Bước 6: Kiểm tra đường điện hệ thống Bước 7: Hoàn thành mơ hình Sơ đồ mạch điện Cơng tắc Motor Mạch điều khiển arduino Đồng hồ đo áp suất dầu Motor Bộ chia nguồn Phanh trống Bầu trợ lực phanh Bộ chấp hành ABS Đường dầu Bàn đạp phanh 57 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết (mơ hình hồn thiện, kết hoạt động mơ hình, chế độ hoạt động…) 4.1.1 Kết mơ hình hồn thiện Sau tháng thiết kế thi cơng mơ hình hồn thành đưa vào cơng tác giảng dạy Một số hình ảnh mơ hình hồn chỉnh: Hình 4.1 Kết mơ hình 58 Mạch điều khiển tốc độ motor Hình 4.2 Kết mơ hình Kết hoạt động mơ hình: Khi chưa có trợ lựa phanh áp suất dầu đo đồng hồ 50-70 kg/cm2 có trợ lực phanh hỗ trợ áp suất dầu lên đến 110-140 kg/cm2 4.1.2 Chế độ hoạt động Bật công tắc nguồn, đèn báo 12V sang báo hiệu nguồn cung cấp vào hệ thống ABS Đèn báo ABS sáng tắt sau 3-5 giây Nếu sau 3-5 giây đèn báo ABS khơng tắt có nghĩa hệ thống hư hỏng phận hệ thống ABS khơng làm việc phanh, phanh chế độ bình thường Muốn hệ thống ABS hoạt động, phải tiến hành đọc mã lỗi hư hỏng kiểm tra, sửa chữa Chỉ đèn ABS tắt sau 3-5 giây hệ thống hoạt động bình thường Và hệ thống ABS làm việc thì: + Các đèn LED ( lắp hộp LED) chớp sang liên tục, biểu hoạt động van điện từ phận chấp hành điều khiển chế đệ tăng áp, giữ áp, giảm áp đến bánh xe 59 + Có tiếng kêu phát từ chấp hành, van điện đóng, mở cửa van + Có tiếng kêu rung động bàn đạp phanh Cảm giác bàn đạp phanh nặng có dội ngược trở lại tượng bơm trả dầu chế độ giảm giữ áp Nếu tốc độ 20km/h hệ thống ABS khơng hoạt động lúc phanh hoạt động phanh thủy lực bình thường Khi tốc độ xe 20km/h thống tự động hoạt động 4.2 Kết luận Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp, đề tài nghiên cứu thi cơng nhằm mục đích tìm hiểu sâu kết cấu hoạt động hệ thống ABS, đến đề tài hoàn thành chúng em đã: - Hiểu tầm quan trọng hệ thống cách hoạt động hệ thống phanh ABS - Đưa phương án thay cho mơ hình hệ thống bị trục trặc hư hỏng - Biết thiết kế, lắp đặt, bố trí phận hệ thống phanh thật mơ hình - Tìm hiểu nơi bán phụ tùng lắp đặt, sữa chữa thay 4.3 Kiến nghị Để đề tài hồn thiện nên tính đến đặc tính động lực học khác động học quay vịng, động học phanh xe Thiết kế chương trình tính tốn lực phanh tơ để tính tốn cách dễ dàng nhanh chóng Các kết tính tốn mơ hình mang tính lý thuyết nên cần kiểm tra thực nghiệm để áp dụng vào thực tế Vì chúng em hy vọng bạn sinh viên khóa sau phát triển để hoàn thiện ứng dụng thực tế để góp phận vào việc giảng dạy tốt 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Konrad Reif, Brake, Brake Control and Driver Assistance System: Function, Regulation and Components, Springer, 2014 [2] Toyota Brake Systems, Toyota Training Manual [3] Bosch Automotive Handbook, Robert Bosch GmbH, 2002 [4] https://tailieumienphi.biz/de-tai-he-thong-chong-bo-cung-phanh-abs-moi-nhat/ [5] https://www.oto-hui.com/ 61 ... Mơ hình hệ thống ABS 2S - kênh BOSCH Hình 3.2 Mơ hình hệ thống ABS 2S - kênh BOSCH Hình 3.3 Mơ hình hệ thống ABS 2S (BOSCH) Hình 3.4 Hệ thống ABS5 Family (BOSCH) Hình 3.5 Bản vẽ thi? ??t kế Hình. .. dụng - Hệ thống phanh - Hệ thống phanh dừng - Hệ thống phanh dự phòng - Hệ thống phanh chậm dần (phanh động cơ, thủy lực điện tử) Theo cấu phanh - Hệ thống phanh với cấu phanh guốc - Hệ thống phanh. .. cấu phanh đĩa Theo dẫn động phanh - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dầu - Hệ thống phanh - Hệ thống phanh dầu trợ lực chân khơng - Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa - Hệ thống phanh