Thiết kế tính toán hệ thống phanh khí nén ABS cho cầu sau trên xe tải 3 tấn

Mục Lục
Lời nói đầu………………………………………………………… …………4
Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS KHÍ NÉN-LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ………………………………………….…………6
Đặt vấn đề ………………………………………………………….………….6
1 . Công dụng, phân loại, yêu cầu ……………………………….………… 7
1.1 Công dụng…………………………………….……….……………7
1.2 Phân loại…………………………………………….…….……… 7
1.3 Yêu cầu……………………………………… …………….…….…8
2 Giới thiệu về xe thiết kế…………………………………………………… 9
3 Lựa chọn phương án thiết kế………………………………….………… 10
3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh………………….…………………………10
3.2 Lựa chọn dẫn động phanh………………………………….………12
4 Bố tri hệ thống phanh khí nén………………………………………………15
5 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế…………………………….16
5.1 Vai trò và lý thuyết cơ bản về hệ thống ABS………….……………16
5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS…………………….………20
5.3 Cấu tạo và hoạt động của một số cụm chi tiết trong hệ thống
ABS…………………………………………………………………….………24
Chương 2 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH CẦU SAU………….33
1. Một số chi tiết chính………………………………………….…………….33
1.1 Trống phanh…………………………………………….……………….33
1.2 Guôc phanh…………………………………………………….……… 34
2 . Tính toán mô men phanh……………………….…………………………35
3 . Xác định lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo phương pháp họa đồ… 36
3.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh 37
3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng họa đồ……………38
1
3.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết………………………… ………………… 40
3.4 Xác định kích thước má phanh………………………………………… 41
4 . Tính toán và kiểm nghiệm bền guốc phanh……………………………….44

5 . Tính toán nhiệt trong quá trình phanh……………………………………47
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG PHANH…………………………………………………………… 49
1 . Lựa chọn phương bán bố trí chung……………………………………… 49
1.1 Phương án 1: 3S/2K………………………………………………………49
1.2 Phương án 2: 4S/4K……………………………………………………….50
1.3 Phương án 3: 4S/3K………………………………………………………51
1.4 Phương án 4: 4S/3K………………………………………………………53
2. Thiết kế tính toán bầu phanh sau………………………………………….54
2.1 Lực tác dụng lên thanh đẩy……………………………………………….54
2.2 Tính toán lò xo của bộ tích lũy năng lượng………………………………56
3. Tính toán lượng khí nén……………………………………………………61
3.1 Thông số kỹ thuật của máy nén kh……………………………………….62
3.2 Tính toán lưu lương của máy nén khí…………………………………… 62
3.3 Tính toán lượng khí tiêu hao sau mỗi lần phanh…………………………63
3.4 Tính bề đường ống phanh……………………………………………… 65
4. Tính toán van điều khiển………………………………………………… 66
4.1 Sơ đồ tính toán…………………………………………………………….66
4.2 Tính toán buồng trên…………………………………………………… 66
4.3 Tính toán buồng dưới…………………………………………………….68
5. Tính toán thiết kế cơ cấu chấp hành ABS…………………………………69
5.1 Tính toán áp suất khí nén và độ dịch chuyển của lõi van……………… 69
5.2 Tính toán lực từ cuộn dây…………………………………………………70
2
5.3 Kết quả tinh toán bền các bộ phận chính trên Solid works………………75
Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH
HIỆU QUẢ PHANH………………………………………………………….79
1 . Cơ sở lý thuyết của bộ thử nghiệm……………………………………… 79
2 . Các thiết bị cần có trong bộ thử nghiệm …………………………………81
2.1 Cảm biến áp suất khí nén………………………………………………81

2.2 Bơm nhiên liệu ………………………………………………………82
2.3 Vòi phun nhiên liệu……………………………………………………83
2.4 Bộ hiển thị thời gian và điều khiển đánh dấu quãng đường phanh……84
3. Kết quả thực nghiệm trên xe Lifan…………………………………………91
Chương 5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHƯA HỆ
THỐNG PHANH ABS …………………………………………………… 95
1Hiện tượng, hư hỏng, phương pháp kiểm tra cảm biến…………………… 95
1.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng……………………………….……95
1.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……95
1.3 Sửa chữa và bảo dưỡng các cảm biến…………………………….………96
2 . Sửa chữa và bảo dưỡng cơ cấu chấp hành ABS……………….….…….96
2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng…………………………….………96
2.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……96
2.3 Quy trình tháo lắp và bảo dưỡng bộ chấp hành…………………….……96
3 . Quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phanh……………….97
3.1 Quy trình tháo lắp cơ cấu phanh …………………………………… ….97
3.2 Hư hỏng và nguyên nhân………………………………………………….99
Chương 6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 101
1 . Phân tích kết cấu và chọn dạng sản xuất…………………………….… 101
2 . Lập quy trình công nghệ…………………… ……………………… … 101
Kết Luận………………………………………….………………….……….105
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………106
3
1 Hiện tượng – nguyên nhân hỏng và các phương pháp kiểm tra sửa chữa
các cảm biến.
1.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng :.
- Hiện tượng : Phanh bị lệch
Nguyên nhân : Lắp đặt sai cảm biến tốc độ và rô to.
- Hiện tượng: Phanh không hiệu quả.
Nguyên nhân: Cảm biến tốc độ và rô to bị bẩn.

- Hiện tượng : ABS hoạt động khi phanh bình thường.
Nguyên nhân: gẫy răng rô to.
- Hiện tượng: Đèn báo ABS sang không có lý do.
Nguyên nhân: Cảm biến tốc độ và rô to, cảm biến giảm tốc bị hỏng.
1.2 Phương pháp kiểm tra – sửa chữa.
+ Kiểm tra:
- Tháo cảm biến tốc độ,đô điện trở giữa các cực
Bánh trước: 160 Ω
Bánh sau: 160 Ω
- Quan sát phần răng cưa của cảm biến: không bị bẩn, gẫy răng.
4
+ Sửa chữa:
- Làm sạch các bộ phận của cảm biến.
- Thay thế cảm biến nếu điện trở bị đứt, rô to bị gẫy răng
1.3 Sửa chữa và bảo dưỡng các cảm biến.
+ Quy trình tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa cảm biến.
-Tháo trên xe xuống
- Tháo rời các bộ phần, chi tiết của cảm biến.
- Làm sạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng.
- Lắp các chi tiết, bộ phận của cảm biến.
- Lắp lên xe
2 Sửa chữa và bảo dưỡng cơ cấu chấp hành hệ thống ABS.
2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng.
- Hiện tương: Đèn báo ABS sang không rõ lý do.
Nguyên nhân: + Rơ le van điện bị hở hay ngắn mạch
+ Rơ le bơm bị hở hay ngắn mạch.
+ Bơm bộ chấp hành bị hỏng.
2.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa.
+ Kiểm tra:
- Kiểm tra các cuộn dây rơ le, bơm bằng đồng hồ vạn năng.

- Kiểm tra bằng thiết bị cảnh báo ABS.
5
+ Sửa chữa: Làm sạch các bộ phận của bộ chấp hành, hoặc thay thế.
2.3 Quy trình tháo lấp, bảo dưỡng bộ chấp hành ABS
-Tháo trên xe xuống.
- Tháo rời các bộ phạn, chi tiết của bộ chấp hành.
- Làm sạch, kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng.
- Lắp các chi tiết, bộ phận của bộ chấp hành và lắp lên xe.
3 Quy trình chẩn đoán, sửa chữa, bảo dưỡng cơ cấu phanh.
3.1 Quy trình tháo lắp và điều chỉnh cơ cấu phanh.
Trong quá trình xe hoạt động có những lúc ta cần phải tháo lăp cơ cấu phanh
ra như: bảo dưỡng xe định kì, sửa chữa thay má phanh hoặc các chi tiết hỏng
hóc bất ngờ, điều chỉnh khe hở má phanh…. Quy trình tháo lắp cơ cấu phanh
sau:
- Bắn đai ốc giữ bánh xe và moay ơ bánh xe. Tháo bánh xe.
- Tháo trống phanh. Khi xe đi được một thời gian thì trống phanh
thường rất khó để tháo rời ra. Lúc đó ta phải dùng búa để đập mạnh
vào bề mặt của trống phanh đồng thời dùng dung dịch tẩy chất gỉ và
bôi trơn GM- 20% xịt vào khe các bu-lông của moay-ơ bánh xe và
khe giữa trống phanh và mâm phanh. Chú ý đập búa vào rìa xung
quanh của trống phanh.
- Sau khi tháo được trống phanh, thì cơ cấu phanh còn lại của xe còn
như hình trên. Đến đây thì tùy vào công việc cần làm mà tao tháo các
bộ phận, trường hợp thay guốc phanh mới thì ta phải tháo rời toàn bộ
cơ cấu phanh.
- Dùng kìm kẹp và tháo lần lượt các lò xo hồi vị, sau đó là lò xo giữ
guốc phanh.
6
- Dùng tay nhấc được 2 guốc phanh ra khỏi mâm phanh và tháo các bộ
phận còn lại như cơ cấu điều chỉnh.

- Sau khi làm xong công việc cần làm thì ta tiến hành lắp ngược lại cơ
cấu phanh. Khi lắp vào chú ý chiều của cơ cấu điều chỉnh khe hở má
phanh, chú ý lắp đầy đủ các lò xo hồi vị và lò xo giữ guốc phanh.
- Sau khi lắp trồng phanh vào thì có thể lắp hoặc không lắp bánh để
điều chỉnh khe hở má phanh.
- Điều chỉnh khe hở má phanh: dùng đầu tuốc lơ vít 2 cạnh, hoặc dụng
cụ tương tự, nhìn từ phía trong gầm xe vào sau mâm phanh, tại chỗ
này có một lỗ nhỏ để ta vừa nhìn thấy phần chi tiết bánh răng của cơ
cấu điểu chỉnh và cũng để đưa tuốc lơ vít vào. Đưa tuốc lơ vít vào gẩy
từng răng một của bánh răng điều chỉnh đồng thời vừa gẩy vừa kiểm
tra khe hở giữa má phanh và guốc phanh. Kiểm tra tốt nhất là bằng
cách kéo hết hành trình phanh tay hoặc nhờ người đạp hết hành trình
phanh chân, sau đó thử quay bánh xe. Nếu vẫn còn quay được thì cần
phải điều chỉnh giảm khe hở má phanh thêm nữa.
- Thông thường thì các thợ sửa chữa điều chỉnh khe hở như sau: đầu
tiên là điều chỉnh cho khe hở má phanh là lớn nhất, tức là gẩy bánh
răng điều chỉnh cho hết phần ren của ecu điều chỉnh. Sau đó gẩy dần
dần từng răng cho khe hở giảm dần, kết hợp kiểm tra liên tục như đã
nói ở bước trước.
7
3.2 Hư hỏng và các nguyên nhân
Trong quá trình xe hoạt động có thể xảy ra những hư hỏng, và các hiện
tượng sau đối với cơ cấu phanh tang trống.
1. Tiếng kêu phát ra từ phanh.
Tiếng kêu phát ra đều đặn khi ta đạp phanh: đó là dấu hiệu cho thấy má
phanh đã bị mòn và đến lúc phải thay. Nếu tiếng kêu phát ra không đều
thậm chí cả khi không đạp phanh thì đó là do bề mặt má phanh bị bẩn, có
sạn, hoặc đôi khi có thể do gãy lò xo.
2. Phanh kém hiệu quả.
Khi đạp phanh sát sàn mà hiệu quả phanh vẫn không tốt như bình thường:

có thể do má phanh đã mòn mà đèn báo lại hỏng hoặc người lái không
biết. Nguyên nhân khác là do hệ thống phanh bị thiếu dầu hay dầu bị air,
8
bị lẫn nước. lúc này cẩn kiểm tra lại các đường ống trước khi khử air và
bổ sung thêm dầu.
3. Đạp phanh thấy nhẹ mà không hề có hiệu quả phanh nào.
Trường hợp này có thể là do dầu phanh bị lẫn không khí (bị air), khi đạp
phanh các bọt khí dễ dàng bị nén lại nên thấy nhẹ và không đủ áp lực dẫn
đến hiệu quả phanh rất thấp. Hoặc có thể là do xi lanh phanh chính bị
hỏng. Cẩn phải xả air cho dầu hoặc thay mới xi lanh trong trường hợp
không thể sửa chữa.
4. Đạp phan thấy nặng.
Đối với các xe được trang bị hệ thống trợ lực phanh bằng khí nén.
Trường hợp đạp phanh nặng có thể là do bầu khí nén bị rò rỉ dẫn đến
không tạo ra được áp suất chênh lệch để hỗ trợ cho người lái. Người lái
vẫn có thể đạp phanh hiệu quả nhưng với lực đạp mạnh hơn.
Một nguyên nhân khác ở trường hợp này là do đường ống dẫn dầu bị tắc.
trường hợp này dù đạp rất mạnh nhưng người lái vẫn thấy không hề có
hiệu quả phanh và khó để đạp hết được hành trình bàn đạp phanh. Cần
phải kiểm tra lại đường ống.
Chương 6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIA CÔNG
9
CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH
1. Phân Tích Kết Cấu, Chọn Dạng Sản Xuất
1.1. Phân tích kết cấu
Chi tiết lõi Solenoid trong cụm lõi từ của van chấp hành ABS khí nén
Chức năng nhiệm vụ: thực hiện việc đóng mở van từ của cơ cấu chấp hành
trong hoạt động điều khiển áp suất bầu phanh của van chấp hành ABS.
Khi lắp ghép lõi Solenoid được lắp lỏng với mối lắp ghép H7/e6 để giúp nó có
thể chuyển động dễ dàng dưới tác dụng của lực từ.

Vì lõi Solenoid có nhiệm vụ đóng mở van từ nên có các yêu cầu trong gia công
như sau:
- Mặt A và mặt B có độ chính xác gia công ca Ra=1.25
- Mặt C gia công ở độ chính xác thấp hơn với Rz=20
- Rãnh khí có yêu cầu kỹ thuật không cao.
1.2. Chọn dạng sản xuất
Do tính chất sản xuất mang tính sửa chữa và cải tiến nhỏ, cho nên ta chọn sản
xuất là đơn chiếc.
2. Lập Quy Trình Công Nghệ
2.1. Phương pháp tạo phôi
Chi tiết có dạng hình trụ bậc, đường kính lớn nhất là 11 mm.
Dạng sản xuất là đơn chiếc.
2.2. Thiết kế quy trình công nghệ
Nguyên công 1:
Bước 1 : Tiện mặt ngoài với đường kính 8mm
* Định vị:
+ Kẹp phôi lên máy tiện T616 bằng mâm cặp 3 trấu.
+ Định vị chi tiết bằng bề mặt trụ của phôi.
*Dụng cụ:
+ Dao tiện được chế tạo bằng thép P8.
* Chế độ cắt:
+ Tốc độ cắt: V = 145 mm/ph
+ Chiều sâu cắt: t = 1 mm
+ Lượng chạy dao: S = 0,2 mm/vòng
10
Bước 2 Tiện rãnh 3mm
* Định vị và kẹp chặt:
+ chi tiết được kẹp bằng mâm kẹp 3 chấu cuả máy tiện
* Chọn máy:
+ Chọn máy tiện T616

* Chọn dao:
+ Chọn dao tiện bằng thép gió có kí hiệu P8
* Chế độ cắt:
Tiện rãnh rộng 3mm
+ Lượng dư gia công:

8 7
0,5( )
2
Z mm
−
= =
+ Chiều sâu cắt: t = 0,5 (mm)
+ Lượng chạy dao: Tra bảng 5-11 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy) ta có:
S = 0,1 (mm/vòng)
+ Tốc độ cắt:
.
. .
v
v
m x y
C
V k
T t S
=
Trong đó:
T – Trị số trung bình của tuổi bền khi gia công. T = 40
C
v
– Hệ số điều chỉnh, tra bảng 5-17(STCNCTM) ta có:

C
v
= 328, x = 0,12, y = 0,5, m = 0,28
Hệ số:
. .
v nv mv uv
k k k k
=
Trong đó:
k
mv
– Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng (5-4): k
mv
= 1
k
uv
– Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt, tra bảng (5-6): k
uv
=1
k
nv
– Hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt, tra bảng(5-31): k
lv
= 0,9
Do đó: k
v
= 0,9.1.1 = 0,9
11
Vậy:
0,28 0,12 0,5

328
.0,9 332,3( / )
40 .1 .0,1
V mm ph= =
Bước 3 : Tiện các mặt vát,
* Định vị và kẹp chặt:
+ Chi tiết được kẹp chặt trên kẹp 3 chấu của máy tiện
* Chọn máy:
+ Chọn máy tiện T15K6
* Chọn dao:
+ Chọn dao tiện bằng thép gió có kí hiệu P8
* Chế độ cắt:
+ Lượng dư gia công:
8 4
2( )
2
Z mm
−
= =
+ Độ sâu cắt : t=2 mm
+ Bước tiến dao : 0.1 mm/vòng
Bước 4 : Tiện cắt đứt chi tiết.
* Chọn dao : dao tiện bằng thép gió có kí hiệu P8
* Chế độ cắt :
+ Độ sâu cắt : t= 2.5 mm
+ bước tiến dao : s=0.1 mm/vòng
Nguyên công 2 và 3 : Phay rãnh thoát khí.
Bước 1: phay rãnh khí số
* Chi tiết được kẹp chặt nhờ đồ gá lắp ghép. Như hình vẽ.
* Máy phay: T15K6

* Chọn dao: dao phay đĩa chế tạo bằng thép gió có ký hiệu P8 có độ dày bằng
bề rộng của rãnh khí là :
2,5 mm
12
* Chế độ cắt :
+ tốc độ cắt; 148 mm/ phút
+ chiều sâu cắt : t= 1,2 mm
+ bước tiến dao : 0,1 mm/vòng
Bước 2 : phay rãnh khí số 2
* thay đổi vị trí gá đặt chi tiết bằng nửa mặt trụ đối diện
* chế độ cắt như ở bước 1.
Nguyên công 4 : Mài các bề mặt làm việc:*
* Chọn máy: mài phẳn tinh bằng đá mài hình trụ trêm máy có bàn từ quáy
* Chế độ mài:
+ tốc độ chuyển động của bàn máy: v= 40 m/phút
+ lượng chạy dao theo chiều sâu và vòng quay của bàn : s=0,005 mm
Nguyên công 4: Kiểm tra chi tiết.
+ Kiểm tra kích thước chi tiết.
+ Độ nhám các bề mặt làm mặt làm việc
+ Độ trụ của mặt trụ
Kết Luận
Đề tài ‘‘Thiết kế hệ thống phanh khí nén có ABS cho ô tô tải’’ không phải là
một đề tài mới trong việc nghiên cứu cũng như tính toán thiết kế. Tuy vậy trong
phạm vi nội dung Đồ án tốt nghiệp này chúng em cũng có những phần mới đang
chú ý như :
13
+ Thiết kế tính toán bền cơ cấu chấp hành ABS trên phần mềm
SolidWorks
+ Thiết kế tính toán thiết bị thí nghiệm và thí nghiệm đo hiệu quả phanh
trên xe tải Lifan 3 tấn

Sau 15 tuần làm việc và được sự chỉ bảo giúp đỡ tận tình của các thầy giáo :
PGS.TS Hồ Hữu Hải, TS. Hoàng Thăng Bình và rất nhiều thầy giáo các khoa
Điện Tử, Cơ khí, chúng em đã hoàn thành được nội dung đồ án tốt nghiệp của
mình.
Chắc chắn với lượng kiến thức còn hạn chế, cũng như trong quá trình tính toán
có thể có sai sót, Đồ án trên có thể có những điểm chưa được chính xác. Vì thế
mong các thầy xem xét cũng như giúp chúng em hoàn thiện được tốt hơn Đồ án
tốt nghiệp này.
Một lần nữa em xin cảm ơn các thầy giáo đã giúp đỡ chúng em trong qua trình
làm đồ án.
Chúc các thầy sức khỏe và niềm vui trong công việc !
Tài liệu tham khảo
[1].Kết cấu ô t ô
Tác giả: Nguyễn Khắc Trai
Hồ Hữu Hải
Nguyễn Trọng Hoan
Phạm Huy Hường
Nguyễn Văn Chưởng
Trịnh Minh Hoàng
14
[2].Thiết kế tính toán ô tô
Tác giả: Nguyễn Trọng Hoan
[3].Sổ tay công nghệ chế tạo máy
Tác giả: GS.TS Nguyễn Đắc Lộc
PGS.TS Lê Văn Tiến
PGS.TS Ninh Đức Tốn
PGS.TS Trần Xuân Việt
[4] Anti-Lock System for Commercial Vehicles
Nguồn: WABCO, />stablity-control/anti-lock-braking-system-anti-spin-regulation-absasr
[5] Bài báo: Bộ chấp hành ABS( Modulator Valve)

Nguồn: www.oto-hui.com
15