tkmh chẩn đoán kỹ thuật thiết kế bệ thử phanh con lăn lực xe khách 16 chỗ

TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Chơng i : Lựa chọn phơng án thiết kế
1.1 / Chẩn đoán phanh trên bệ thử quán tính:
1.1.1/ Bệ thử phanh dạng quán tính có sử dụng lực bám (tấm phẳng, con lăn
quán tính). Phơng pháp chẩn đoán loại này dựa trên cơ sở do lực quán tính xuất
hiện trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt tựa trong quá trình phanh.
a/ Bệ phanh tấm phẳng quán tính :
Nguyên tắc chẩn đoán của bệ thử phanh tấm phẳng quán tính là không sử
dụng quán tính của bệ thử mà chỉ dùng quán tính của các khối lợng chuyển động
quay cả ôtô . Sơ đồ của bệ thử loại này đợc trình bày hình dới đây:
Sơ đồ bệ thử
1- Hộp thiết bị đo ; 2- Tấm phẳng ; 3- Cảm biến đo độ dịch chuyển
Nguyên lý làm việc :

- Truyền động : Bệ bao gồm 4 tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số
bám. Các cảm biến 3 để đo sự dịch chuyển của tấm phẳng 2 khi phanh. Hộp đo 1
dùng để biến đổi các tín hiệu nhận đợc từ các cảm biến 3 thành lực phanh.
- Quy trình thử : Khi thử nghiệm ngời lái cho ôtô đi vào bệ thử với tốc độ từ 6
ữ12 Km/h và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng khi phanh. Khi đó trong vùng tiếp
xúc giữa bánh xe với bề mặt tấm phẳng xuất hiện lực quán tính cân bằng lực
phanh làm các tấm phẳng dịch chuyển . Độ dịch chuyển của các tấm phẳng đợc
ghi bởi các cảm biến thủy lực, cơ khí , hay điện từ .
+ Ưu điểm: năng suất chẩn đoán cao, công nghệ chẩn đoán đơn giản
+ Nhợc điểm: Độ ổn định của hệ số bám kém vì thờng xuyên bị bụi bẩn và -
ớt. Chiếm diện tích nhà xởng lớn vì cần phải có một đoạn đờng tăng tốc cho ôtô
đi, khí thải gây độc hại cho phân xởng và môi trờng.
b/ Bệ thử phanh con lăn quán tính:
Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng
quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi phanh trên đ-
ờng. Nó gồm có hai loại: Loại dẫn động từ động cơ ôtô và loại dẫn động từ động
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42

1
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
cơ điện. Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa. Bệ thử con
lăn quán tính dẫn động từ động cơ ôtô có kết cấu phức tạp, tính công nghệ thấp
và ô nhiễm môi trờng nên các loại bệ thử dẫn động cơ ôtô ít đợc sử dụng . Vì vậy
đề tài không giới thiệu phơng án này.
+ Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện: Loại này
gồm hai cụm con lăn với bánh đà đặt riêng rẽ dới bánh xe của một trục. Các con
lăn nhận chuyển động từ động cơ và dẫn động quay các bánh xe ôtô.
Bệ thử loại này có khả năng kiểm tra lực phanh của từng cầu.
Sơ đồ bệ thử:
1: Động cơ điện 2. Khớp nối
3. Hộp giảm tốc 4. Bánh đà 5. Con lăn
Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động cơ điện có chi phí trong quá trình thử
nhỏ, không gây ô nhiễm môi trờng. Do vậy nó đợc sử dụng rộng rãi.
Nguyên lý làm việc: Tất cả các loại bệ thử con lăn quán tính có sử dụng lực
bám giữa bánh xe với bề mặt tựa có nguyên lý làm việc về bản chất là nh nhau.
Sau khi đa xe vào bệ thử, tăng tốc (bằng động cơ điện hay động cơ ô tô) để bánh
xe quay đạt tới số vòng quay tơng ứng với vận tốc V = 50 ữ 70 km/h rồi đạp
phanh đột ngột đồng thời ngắt động cơ (hoặc cắt côn với bệ thử con lăn quán tính
dẫn động từ động cơ chế phát triển ô tô). Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh
xe với con lăn (hoặc băng tải) xuất hiện lực quán tính ngợc chiều với lực phanh.
Sau một thời gian con lăn và bánh xe ngừng quay. Trong trờng hợp này có thể
xác định quãng đờng phanh bằng máy đến số vòng quay của con lăn kể từ khi
bắt đầu phanh. Trên loại bệ thử này có thể do mô men phanh theo mô men phản
lực xuất hiện trên trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn. Giá trị cực đại
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
2
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
của lực phanh đo đợc bị giới hạn bởi lực bám giữa bánh xe với con lăn. Do vậy

khi thí nghiệm nếu không chất tải lên thùng xe (để tăng lực bám) thì phải có
thiết bị khống chế tựa trên bàn đạp ở một giá trị nào đó để sao cho lực phanh
phát sinh ra không lớn hơn lực bám.
1.1.2/ Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám:
Sơ đồ bệ thử:
1. Động cơ điện 3. Cơ cấu kẹp
2. Kích nâng 4. Khớp nối
Nguyên lý làm việc: Kích bánh xe cần thử lên khỏi mặt đất cho động cơ
điện kéo bánh ôtô quay với vận tốc tơng đơng với vận tốc của xe V = (50 ữ 70)
km/h. Sau đó đạp phanh đột ngột đồng thời ngắt điện vào động cơ. Hiệu quả
phanh có thể xác định theo thời gian quay các khối lợng quán tính kể từ khi
phanh , gia tốc chậm dần hoặc chạy trơn .
Sau đây xin trình bày cụ thể bệ thử quán tính không dùng lực bám để đo mô
men phanh cực đại của cơ cấu phanh mà không cần chất tải lên thùng xe.
1- động cơ 2- Bánh đà 5- Bán trục vi sai
3- Bánh xe 4- Hộp vi sai 6- Bán trục nối cứng
Quy trình thử :
Khi thí nghiệm bánh
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
3
3
1
2
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
xe ôtô đợc nâng khỏi mặt đờng và nối với bán trục 5 của hộp vi sai 4. Bán
trục 6 đợc hãm cứng. Động cơ điện 1 hoạt động qua bánh đà 2 sẽ dẫn động
toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ cần thử (60ữ70) km/h. Đạp phanh đồng
thời ngắt điện vào động cơ 1. Lúc đó các nửa trục 5 và 6 bị xoắn cỡng bức
do mô men quán tính của bánh đà cân bằng với mô men phanh ở cơ cấu
phanh. Nếu bỏ qua mô men ma sát trong vi sai thì mô men xoắn trên trục

5 và trục 6 bằng nhau. Dùng cảm biến mô men đặt trên trục ta có thể đo đ-
ợc mô men phanh. Cũng trên bệ thử này ngoài mô men chúng ta có thể xác
định đợc thời gian phanh và quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh ở mô
men phanh cực đại (ngời lái xe đạp phanh hết cỡ ) .
Ưu nhợc điểm : So với nhóm bệ thử dạng lực nhóm bệ thử dạng quán tính thử đ-
ợc ở tốc độ cao hơn, tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát với thực tế hơn (về
nhiệt độ trống phanh, về sự thay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và trống
phanh, về hệ số bám ) Do vậy khả năng phát hiện ra các h hỏng của hệ thống
phanh cũng lớn hơn. Nhng tính vạn năng của bệ quán tính không cao do khó thay
đổi đợc mô men quán tính của bánh đà ; kết cấu của bệ phức tạp và độ định khi
thí nghiệm kém.
2.2/ Chẩn đoán phanh trên bệ thử dạng lực:
Bệ thử cố định dạng lực là bệ thử có thể đo trực tiếp lực phanh trên các bánh
xe ôtô. Nó gồm 2 loại sau:
2.2.1/ Bệ thử dạng lực đo trực tiếp lực phanh ở trạng thái tĩnh:
Sơ đồ bệ lực đo lực phanh ở trạng thái tĩnh
A- Bệ thử lực với tấm phẳng chuyển động.
B- Bệ thử lực với tấm phẳng không chuyển động.
C- Bệ thử lực với các con lăn.
D- Bệ thử lực với thiết bị tác dụng mô men xoắn tới bánh xe.
1- Lực tác dụng do áp lực chất lỏng hoặc khí nén từ bệ thử truyền đến.
2- Cảm biến đo áp lực.
3- Tấm phẳng chuyển động.
4- Đồng hồ đo lực.
5- Bánh xe.
6- Giá tựa giữ cho ôtô không chuyển động.
7- Tấm phẳng không chuyển động.
8- Con lăn.
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
4

TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Nguyên lý làm việc của bệ thử này là dựa trên cơ sở cân bằng giữa lực tác
dụng từ bệ thử với lực hãm của bánh xe đứng yên.
Quy trình thử: Đa xe vào nơi bệ thử , dùng thiết bị nâng hạ đa xe lên tấm
phẳng . Khi thử tăng dần lực tác dụng từ bệ thử cho đến khi bánh xe bắt đầu
quay. Lúc đó đồng hồ sẽ đo lực hãm của bánh xe.
Nhợc điểm của các loại bệ thử này là kết quả đo không chính xác vì nó không
mô phỏng đợc quá trình phanh thực tế trên đờng khi thử nghiệm. Do vậy nó đợc
ít sử dụng trong sản xuất.
2.2.2/Bệ thử lực đo lực phanh ở trạng thái động :
Bệ thử lực đo lực phanh ở trạng thái động các bánh xe hãm vẫn quay ở một
tốc độ nào đó v= (2-10) m/s .Bệ thử với các con lăn đợc sử dụng rộng rãi nhất.
Cấu tạo chung gồm: Động cơ điện, các con lăn và thiết bị đo.Lực phanh đợc xác
định theo giá trị mô men xoắn xuất hiện trên các con lăn khi phanh bánh xe .
Bệ thử lực đo lực phanh ở trạng thái động gồm có các loại sau:
a/Bệ thử phanh con lăn dạng lực đo trực tiếp mômen nhờ cảm biến mô men
Cấu tạo : Phần tử chủ yếu của bệ thử là hai cụm con lăn đặt dới các bánh xe của
một trục, mỗi cụm con lăn gồm: khung , các con lăn , động cơ điện và thiết bị
đo . Sơ đồ bệ thử:
1 Động cơ. 4.Cảm biến lực phanh 7.Thiết bị nâng hạ.
2.Bộ truyền xích. 5.Đo lực phanh. 8.Bộ truyền xích
3.Hộp số. 6. Các con lăn. 9. ổ bi
10. Khung.
Sơ đồ bệ thử con lăn lực đo trực tiếp mô men hãm nhờ cảm biến mô men
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
5
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Khung 5 của bệ thử đợc đặt trên các tấm đỡ đàn hồi để giảm rung khi thí
nghiệm. Bề mặt các con lăn 6 có gân hoặc phủ bê tông để tăng khả năng bám.
Nhờ bộ truyền động xích các con lăn đều là chủ động, do vậy tăng đợc trọng l-

ợng bám, giảm đợc sự trợt khi thí nghiệm. Trên trục ra hộp số đặt cảm biến lực
phanh 4 . Thiết bị nâng 7 giúp ôtô đi ra khỏi bệ thử dễ dàng. Giá trị lực hãm đo
đợc lớn nhất phụ thuộc vào lực bám giữa bánh xe với con lăn.
b/Bệ thử con lăn dạng lực đo hiệu quả phanh bằng động hồ so kiểu lực kế.
Bệ thử con lăn dạng lực cũng có nhiều loại: loại đo hiệu quả hãm bằng
cảm biến lực phanh, loại đo bằng đồng hồ so kiểu lực kế.
z
4
z
3
z
1
z
2
Hình 1- 4
Sơ đồ bệ thử con lăn dạng lực để thí nghiệm phanh ôtô
Cấu tạo: 1. Bộ truyền động xích hoặc đai
2. Con lăn
3. Hộp cân bằng
4. Đòn
5. Đồng hồ đo lực
6. Động cơ điện
7. Bộ truyền trục vít bánh vít
Bệ thử gồm một cụm của bệ thử phanh con lăn dạng lực đo bằng đồng hồ so kiểu
lực kế. Bệ thử bao gồm các con lăn đợc nối với nhau bằng xích, Các con lăn đợc
dẫn động quay từ động cơ điện qua bộ truyền bánh vít trục vít và hai cặp bánh
răng trụ. Các cặp bánh răng này đợc đặt trong khung cân bằng. Đòn 4 để truyền
lực từ khung cân bằng đến đồng hồ so kiểu lực kế 5.
Quy trình thử : Đa xe vào nơi bệ thử , dùng thiết bị nâng hạ đa xe lên cặp con lăn
số 4. Động cơ điện dẫn động quay bánh xe ôtô với vận tốc v = (2 -10) km/h, đạp

phanh , đồng thời cắt truyền động từ động cơ điện. Khi phanh các bánh xe ôtô do
tác dụng của phản lực khung cân bằng sẽ quay tỷ lệ với mômen phanh ở bánh xe
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
6
6
5
4
3
2
7
1
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
thí nghiệm. Lực quay khung cân bằng thông qua đòn 4 đợc chỉ ra trên đồng hồ
5. Trong trờng hợp này mô men phanh đựơc xác định bởi công thức.
3142
42
zzzz
zPlz
M
T

=
[KGm]
Trong đó: P- là lực chỉ trên đồng hồ kiểu lực kế 5.
l- Là cánh tay đòn đặt lực P.
z
1
,z
2
,z

3
,z
4
- Số răng của các bánh răng trụ.
Ưu điểm của các loại bệ thử đo lực phanh ở trạng thái động:
giá thánh chế tạo rẻ. Diện tích chiếm chỗ ít , tiêu hao điện nặng không lớn. Dễ
kết hợp với các công việc của chuẩn đoán sâu và điều chỉnh.
Nhợc: Do không thử đợc ở vận tốc lớn nên khó phát hiện h hỏng của hệ thống
phanh.
Từ các thực tế và yêu cầu trên ta chọn phơng án thiết kế trên bệ thử phanh
con lăn loại lực đo hiệu quả phanh bằng cảm biến lực phanh. áp dụng để chẩn
đoán cho xe SORD TRANSIT (xe khách 16 chỗ)
Các thông số ôtô thử nghiệm: XE fORD TRANSIT
TT Các thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Số chỗ ngồi 16 Hành khách
2 Lốp 225/70 R15C6PR
3 Chiều dài toàn thể L
B
5552 (mm)
4 Chiều rộng toàn bộ B
tb
1972 (mm)
5 Trọng lợng toàn bộ 3250 KG
6 Tự trọng 2075 KG
7 Chiều dài cơ sở L
a
3570 (mm)
8 Vệt bánh xe sau 1700 (mm)
Chơng ii : tính toán động học và động lực học
Bệ thử phanh con lăn dạng lực đo trực tiếp mômen hãm nhờ cảm biến mô men

Cấu tạo : Phần tử chủ yếu của bệ thử là hai cụm con lăn đặt dới các bánh xe của
một trục, mỗi cụm con lăn gồm: khung , các con lăn , động cơ điện và thiết bị
đo
-Khung của bệ thử đợc đặt trên các tấm đỡ đàn hồi để giảm rung khi thí
nghiệm.
-Bề mặt các con lăn có gân hoặc phủ bê tông để tăng khả năng bám giảm sự
trợt giữa bánh xe và bề mặt con lăn khi thí nghiệm.
-Bộ truyền xích liên kết các con lăn đều là chủ động để giảm trợt giữa con lăn
và bánh xe thí nghiệm.
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
7
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
-Hộp giảm tốc có vai trò nh khung cân bằng, trên tay gặt của nó có đặt cảm
biến lực phanh ,tấm đỡ giúp cho ôtô ra khỏi bệ thử dễ dàng.Một cảm biến áp
lực sẽ đo lực nén trên bàn đạp phanh.
Sơ đồ bệ thử con lăn lực đo trực tiếp mô men hãm nhờ cảm biến mô men.
Chú thích sơ đồ bệ thử:
1 Động cơ. 4.Cảm biến lực phanh 7.Thiết bị nâng hạ.
2.Bộ truyền xích. 5.Đo lực phanh. 8.Bộ truyền xích
3.Hộp số. 6. Các con lăn. 9. ổ bi
10.Khung.
Khung 5 của bệ thử đợc đặt trên các tấm đỡ đàn hồi để giảm rung khi thí nghiệm.
Bề mặt các con lăn 6 có gân hoặc phủ bê tông để tăng khả năng bám. Nhờ bộ
truyền động xích các con lăn đều là chủ động, do vậy tăng đợc trọng lợng bám,
giảm đợc sự trợt khi thí nghiệm. Trên trục ra hộp số đặt cảm biến lực phanh 4 .
Thiết bị nâng 7 giúp ôtô đi ra khỏi bệ thử dễ dàng. Giá trị lực hãm đo đợc lớn
nhất phụ thuộc vào lực bám giữa bánh xe với con lăn.
Nguyên lý làm việc:
+Truyền động : Đa xe lên bệ thử, Cho động cơ điện 1 làm việc. Khi đó toàn bộ
hệ thống gồm động cơ điện, hộp số, con lăn, truyền động xích, bánh xe quay. T-

ơng ứng với vận tốc dài của ôtô là 10
0
/
0
v
max
,Sau đó đạp phanh . Giữa má phanh
va trống phanh xảy ra hiện tợng trợt . Trong trờng hợp mô men phanh lớn hơn
mô men bám thì giữa bánh xe và con lăn xảy ra hiện tợng trợt. Lúc đó thiết bị đo
cho ta mô men bám .
+ Quy trình thử : Dùng thiết bị nâng đa xe lên bệ thử, thiết bị nâng hạ có thể
dùng loại cơ khí hoặc loại thủy lực, khí nén. Sau đó tiến hành thử nh phần truyền
động đã trình bày, thiết bị đo cho ta kết quả .
Nhợc điểm : Dễ xảy ra sự trợt vì xe thử là xe không tải, tốc độ thử thấp nên có
sai số nhng tiết kiệm đợc năng lợng . Không đo đợc mo men phanh cực đại nên
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
8
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
chỉ dùng để chẩn đoán mà không dùng để thí nghiệm đợc. Ưu điểm của bệ thử
này là :giá thành chế tạo rẻ, diện tích chiếm chỗ ít , tiêu hao điện nặng không
lớn, dễ kết hợp với các công việc của chuẩn đoán sâu và điều chỉnh.
2.1. Tính toán động học
1. Tính toán bệ thử:
- Bệ tử gồm hai cặp con lăn.
- Các thông số của bệ thử cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
+ Đảm bảo đo đợc lực phanh lớn nhất hoặc lực phanh ứng với trờng hợp
thử xe không tải.
+ Đảm bảo vị trí ổn định của ôtô trên các con lăn khi thí nghiệm
+ Đảm bảo cho ôtô dễ ra khỏi bệ thử sau khi thí nghiệm
- Để đảm bảo các yêu cầu thì các cặp con lăn đợc chọn nh sau:

+ Sơ đồ bố trí con lăn của mỗi cặp đều chủ động
+ Cả hai con lăn của mỗi cặp đều chủ động
+ Hệ số bám giữa bánh xe và bề mặt con lăn là 0,6.
a/ Bán kính con lăn:
- Xác định theo điều kiện giảm cản lăn cho bánh xe chủ động
r
cl
= (o,4 ữ 0,6) r
bx
.Trong đó: r
cl
: bán kính con lăn; r
bx
: bán kính bánh xe ôtô
Với bán kính thiết kế r của xe đợc tính theo công thức:
5,415
2
225.24.25.15
2
2
2
2
2
=
+
=
+
=
+
==

BdHd
D
r
bx
(mm)
d: đờng kính vành bánh xe, B: bề rộng lốp.
Suy ra: r
bx
= 0,93r =0,93.415,5 = 386,4 (mm)
2,193.5,0 ==
bxcl
rr
(mm)
b/ Chiều dài con lăn:
aBa
KK
L
tn
cl
22
2
minmax.
+=+

=
Trong đó:
a: hệ số kể đến chủng loại xe ôtô. Với xe khách a = 100
(mm)
B: Bề rộng của lốp: B = 225 (mm)
L

cl
= 225 + 2.100 = 425 (mm) = 0,425 (m)
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
9
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
c/ Chiều rộng bệ thử:
B
bt
= B
max
+ B + 2a Với B
max
là vệt bánh xe sau,
B
bt
= 1700 + 225 + 2.100 = 2125 (mm)
d: Khoảng cách giữa các trục con lăn
Chọn loại bệ thử hai con lăn đối xứng qua tâm
bánh xe
Dựa vào điều kiện ổn định của ôtô ta có:
( )
2
1
.2



+
clbx
rrA

: Hệ số bám giữa bánh xe và con lăn chọn = 0,6
( ) ( )
mA 8694,0
6,01
6,0
.1932,03864,02
2
=

+
Chọn A = 0,87 (m),
( )
0
497505,0
)3864,01932,0(2
87,0
2
sin ==
+
=
+
=

bxcl
rr
A
Ta kiểm tra điều kiện tự hãm : tg =1,15 > 0,6
d/ Thông số động học:
ở bệ thử quán tính vận tốc của con lăn làm quay bánh xe tới tốc độ
V

thử


10%. V
max
Ta chọn tốc độ thử V
thử
= 18 (km/h) =
5
3600
1018
3
=
ì
(m/s)

)(6,123
3864,0.
530
.
.30
ph
v
r
V
n
bx
bx

ì

==

,
n
)(2,2476,123
1932,0
3864,0
.
min
ph
v
n
r
r
bx
cl
bx
cl
===

Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
10
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
2.2 /Tính toán động lực học:
a/ Lực tác dụng lên con lăn:
Tải trọng tác dụng lên cầu chịu tải
lớn nhất là:
G
bmax
= 0,7G

0
(G
0
-trọng lợng
không tải)
Trọng lợng tác dụng lên một bên
của cầu trớc:
Z
b
= 0,5 G
bmax
= 0,5.0,7 G
0
Z
b
=0,5.0,7.2075 = 726,25 (KG)
= 7124,5 (N) .
Phản lực trên các con lăn : H
1
và H
2
Từ hình vẽ (trên) ta có: 2.(H
1
+
H
2
) .cos = Z
b
Mặt khác: H
1

= H
2
=H
)(8,5429
49cos.2
5,7124
cos.2
0
21
N
Z
HHH
b
=====

Lực phanh lớn nhất khi phanh bánh xe.
P
pmax1
= P
pmax2
= P

1
= H
1
. = H
2
. = 5429,8 . 0,6 3257,9 (N)
b/ Xác định công suất hãm trên các con lăn
Do cha biết tỉ số truyền của các bộ truyền, nên ta dùng mối liên hệ công suất

giữa lực sinh ra trên con lăn và trên bánh xe.
Dùng truyền động xích giữa hai trục con lăn nên cả hai con lăn đều là chủ
động, ta có phơng trình sau:
N
clmax
= N
cl1max
+ N
cl2max
= P
p1max
.v
thử
+ P
p2max
.v
thử
=


cos

thub
VZ
N
clmax
=
0
49cos
5.6,0.5,7124

= 32578 (W)
c. Xác định máy điện hãm
Sau khi xác định đợc công suất trên con lăn, ta có thể xác định đợc công suất của
máy điện hãm:
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
11
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
N
mđ

=
be
cl
N

max
;

be
=

=
n
i
i
1

, trong đó:

i

: Hiệu suất của bộ truyền thứ i
n : Tổng số bộ truyền
== 1.97,0.96,0.995,0
44
0 kbrxbe

0,913
n
0
: Hiệu suất một cặp ổ lăn = 0,995

x
: Hiệu suất một bộ truyền xích = 0,96

br
: Hiệu suất một bộ truyền bánh răng = 0,97
Thay vào có công suất của máy điện: N
mđ
=
913,0
32578
= 35682 (W)
Do đó ta chọn động cơ điện có ký hiệu 4A200M2Y3 có: n=1475 ( v/ph ), công
suất N = 37 ( KW ), hiệu suất 0,91.
( Tra trong Bảng P1.3 - Tính toán hệ dẫn động cơ khí Tập I Trịnh Chất Lê
Văn Uyển ) .
d/ Phân phối tỷ số truyền:
Tỷ số truyền của bệ thử:
967,5
2,247

1475
===
cl
dc
be
n
n
i
Chọn i
x
= 2, do i
be
= i
hs
. i
x
= 5,967
Suy ra: i
hs
= i
be
/ i
x
= 5,967/2 = 2,98
Do tỉ số truyền của hộp số nhỏ nên ta chọn loại hộp giảm tốc một cấp.
Trục
Trục động cơ
điện
Trục I Trục II
Thông số

i

2 2,98
n(v/p)
1475 737,5 247,2
N(W) 33533 32030,7 30615
M(N.m) 217 414,8 1183
Chú ý:
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
12
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn

n
N
M
x
.55,9
=
,
[
N.m].
Chơng III: Thiết kế thiết bị Đo ghi
3.1.Lựa chọn ph ơng án thiết kế
3.1.1. Ph ơng pháp đo lực mô men bằng hộp cân bằng:
Sơ đồ đo lực bằng hộp cân bằng:
Trong đó
1-Xi lanh thuỷ lực 4-Động cơ
2-Đồng hồ chỉ thị 5-Gối đỡ
3-Thanh cân bằng
Hình (3-1)

Nguyên lý đo: Khi phanh, mô
men tơng tác giữa ro to và vỏ động
cơ đợc truyền ra ngoài, mô men
phản lực tác dụng từ thanh cân bằng,
tỷ lệ với mô men phanh, dẫn đến áp
lực của dầu trong cảm biến tỷ lệ với
mô men phản lực, mô men xuất hiện
trên khung cân bằng đợc chỉ trên
đồng hồ 2.
+ Ưu điểm: Giá thành thấp , thiết
kế tơng đối đơn giản.
+ Nhợc điểm: kết cấu lớn, phải đảm bảo đợc
độ kín khít, lực đo không ổn định.
3.1.2. Ph ơng pháp đo lực, mô men bằng cảm
biến lực phanh:
Sơ đồ đo lực bằng cảm biến lực phanh
Trong đó:
1- Nguồn điện
2- Đồng hồ chỉ thị
3- Bộ khuyếch đại
4- Cảm biến
5- Trụcthép
6- Cổ góp
Hình(3-2)
Nguyên lý hoạt động: Khi cha có mô men tác dụng thì R1, R2,R3, R4 đợc
mắc thành cầu cân bằng, hiệu điện thế đầu ra bằng không. Dới tác dụng mô
men xoắn, dẫn đến làm biến đổi điện trở R1, làm cầu mất cân bằng, gây ra
một hiệu điện thế tại đầu ra và hiệu điện thế này đợc khuyếch đại qua bộ
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
13

TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
khuyếch đại 3,hiệu điện thế đó tỷ lệ với mô men, số đo của mô men đợc chỉ
ra trên đồng hồ 2 .
3.2.Thiết kế thiết bị đo ghi
3.2.2.Tính toán lực của bệ thử
a/ Các lực tác dụng lên con lăn và bánh xe:
Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe và con lăn.
* Mômen phanh tác dụng lên trục con lăn :
M
1
= P
p1
.r
cl
, M
2
= P
p2
.r
cl
M

= M
1
+M
2
=(P
p1
+P
p2

)r
cl
=Pr
cl
(3-1)
Trong đó
M- Tổng mô men tác dụng lên hai con lăn
P- lực phanh
b/Tính cảm biến lực phanh:
Hình (3- 3)
Cảm biến lực phanh thực chất là một điện trở có
tiết diện nhỏ (b*h=5*1),làm bằng đồng, có khả
năng biến dạng theo biến dạng của mặt mà biến trở gắn lên.
Gọi l là chiều dài biến trở, Điện trở của biến trở:
R =
s
l

(3-2)
Trong đó:

-Điện trở suất của biến trở.
S- là diện tích tiết diện của biến trở.
* Tính chiều dài của cảm biến đợc gắn trên trục chịu mô men xoắn :
+ Tính chuyển vị góc giữa hai mặt cắt A,B vuông góc của một trục chịu
mô men xoắn M
1
Sơ đồ chịu lực của một trục chịu tác dụng mô men xoắn và biểu đồ mô
men .Hình ( 3-4 )
EI

zM
AB
1
=

(3-3) Hình (3-4)
Trong đó:
M
1
- mô men xoắn tác dụng lên trục.
z chiều dài đoạn trục chịu tác dụng mô men
xoắn.
- Tốc độ quay của trục chịu xoắn.
E- mô duyn đàn hồi trợt E = 8000 kN/cm
2
I- Đặc trng hình học của trục
2
4
r
I

=

r- bán kính trục chịu xoắn.

4
1
2
Er
zM

AB
=

(3-4)
+ Tính chiều dài của đoạn trục có gắn cảm biến z.
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
14

TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Trên trục chịu xoắn để đo đợc biến dạng góc của một đoạn trục, cảm biến
đợc gắn nghiêng đi một góc 45
0
.Hình (3-5) là sơ đồ dán cảm biến đợc dải dài
theo chu vi của trục:
Trong đó
l- là chiều dài của điện trở khi trục không biến dạng
l- là chiều dài của điện trở khi trục biến dạng
z = lcos45
0
=
2
l
(3-5)
* Tính chiều dài của điện trở khi trục biến dạng
Hình (3-5)
Từ công thức (3-5) ta có: AB-AC =
AB
r =(l-l)/
2
(3-6)

Từ công thức (3-1),(3-5),(3-6) Ta có:






+=
3
1
'
2
1
Er
M
ll

(3-7)
* Tính điện trở cảm biến:
Từ công thức (3-2),(3-7) ta có:






+=
3
1
1

'
1
2
1
Er
M
RR

Đặt A =






+
3
1
2
1
Er
M

Hình (3-6)
R
1
=A.R
1
c
/Tính mạch đo:

Sơ đồ mạch đo:
Trong đó:
1- Nguồn điện 1 chiều
2- Đồng hồ cảm biến
3- Bộ khuyếch đại
4- Điện trở
5- Trục xoắn
6- Cổ góp
R
1
- Cảm biến lực phanh
R
2
, R
3
, R
4
- điện trở
Mạch đo đợc nối theo sơ đồ mạch cầu
Wattơn, Cảm biến R
1
đợc dán nghiêng một
góc 45
0
so với đờng tâm của trục, có
chiều hớng từ phải xang trái cùng chiều
với chiều quay của trục. Điện trở
R
4
,R

2
,R
3
đợc dán vuông góc với đờng
tâm của trục. Các chổi than đợc tỳ vào
các cổ góp dùng để lấy điện ra hoặc đa
điện vào.
Sơ đồ mạch đo tơng đơng Hình
(3-7):
*Khi cầu cân bằng
U
AD
= V
A
V
D
=U
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
15
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Trong đó
U
AD
- Hiệu điện thế nguồn
V
A
- Điện thế tại A.
V
D
- Điện thế tại D.

Chọn V
D
= 0 (V)
I
1
=
21
RR
U
+
I
3
=
43
RR
U
+
Hình (3-7)
U
CD
=I
3
R
3
=V
C
-V
D
=V
C

U
BD
=I
1
R
1
=V
B
-V
D
=V
B
Cầu cân bằng
V
C
=V
B
I
3
R
3
=I
1
R
1
21
1
RR
UR
+

=
43
3
RR
UR
+

2
1
R
R
=
4
3
R
R
(3-9)
*Khi cầu mất cân bằng, giá trị điện trở cảm biến R
1
biến đổi đến R
1

theo
công thức (3-8), Ta có
I
1
=
2
'
1

RR
U
+
, I
3
=
43
RR
U
+
U
CD
=I
3
R
3
=V
C
-V
D
=V
C
;
U
BD
=I
1
R
1
'

=V
B
-V
D
=V
B
U
BC
=V
B
- V
C
= I
1
R
1
'
- I
3
R
3
=
43
3
2
'
1
'
1
RR

UR
RR
UR
+

+
Từ công thức (3-8),(3-9) :
U
BC
=
21
1
21
1
RR
UR
RAR
UAR
+

+
U
BC
=
( )
( )
( )
2121
21
.

1
RRRRA
URRA
++

Thay A =






+
3
1
2
1
Er
M

Ta có: U
BC
=
( ) ( )
[ ]
11
3
2121
121
.2

.2
MRrERRRR
MURR
+++

Chọn R
1
=R
2
=R
3
=R
4
U
BC
=
[ ]
1
3
1
*2
.
MrE
MU
+

(3-10)
Thay số E = 8000kN/cm
2
,r = 1.5 cm,

3
Er

= 84780 kN.cm
M
1max
=
cl
r
Cos
G


*2
Trong đó:
G- Tải trọng tác dụng lên cầu chịu tải lớn nhất,
G = G
bmax
=0,7 G
0
(G
0
-trọng lợng không tải)
G = 0,7. 2075 = 1452,5 (KG)
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
16
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn

- Hệ số bám giữa con lăn với mặt đờng

= 0.6.
r
c l
-Bán kính con lăn r
cl
= 0,1932 m
Thay số ta có:
M
1max
=
0
49cos.2
1932,0.5,1452.6,0
= 128 (KG.m) = 128 (kN.cm)
So sánh
3
Gr

= 84780 (kN.cm) >> M
1max
= 128 (kN.cm)
Do đó
3
Gr

+ M
1max


3

Gr

Từ công thức (3-1),(3-10), và nhận xét trên suy ra: U
BC
=
P
Gr
rU
cl
3
2
.

(3-11)
d/ Tính mạch khuyếch đại:
Mạch khuyếch đại thực chất là một số các trandito đợc mắc song song với
nhau. Trong đồ án mạch khuyếch đại không cần hệ số khuyếch đại lớn, do đó
trong mạch khuyếch đại chỉ gồm có một trandito T, và điện trở tải R
5
.
Nguyên lý hoạt động mạch khuyếch đại: khi xuất hiện một hiệu điện thế
có chiều từ cực bazơ đến cực êmitơ, thì xuất hiện dòng điện I
B
đi vào cực bazơ,
khi đó sẽ xuất hiện một dòng điện đi vào cực côlếctơ I
C
lớn gấp

lần I
B

.
Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực bazơ: I
B
=
0
R
U
BC
Trong đó :
R
0
-Điện trở của mặt tiếp xúc giữa cực bazơ và êmitơ.
Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực Côlếchtơ:
I
C
=
0
.
R
U
I
BC

=
B
Hiệu điện thế hai đầu R
5
: U
R5
= R

5
.I
C
=
0
5
R
U
R
BC

Từ công thức (3-11) Ta có: U
R5
=
P
R
BR
0
5


Đặt B =
0
5

R
BR

=
0

5

R
R

3
2
.
Gr
rU
cl

(3-12)
U
R5
=
PB.
(3-13)
e/ Tính đồng hồ đo:
Chọn mua đồng hồ đo hiệu điện thế có đặc tính sau:
* Thang đo tuyến tính.
* Hiệu điện thế cực đại đo đợc 30 V.
* Góc quay cực đại 90
0
.
Từ công thức (3-12) ta có:
U
R5
=

max
max
.
U
PB =

const
BBB
UP
====
.3
1
.90
30
max.
max

(3-14)
Giá trị lực phanh lớn nhất cần đo là : P
max
=
2

G
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
17
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Trong đó: G- Trọng lợng của một cầu ôtô G = 14525 N.

- Hệ số bám

= 0,6
P
max
=
)(5,4497
2
6,0.14525
N=
Từ công thức (3-13) ta có:
50
90
5,4497
max
max
==

PP
Để tỷ số truyền
50=

P
. Hằng số B phải thoả mãn B =
150
1
Khắc vạch lại đồng hồ đo theo giá trị lực phanh.
* Kể từ góc quay của kim bằng 0 , khắc các vạch đặm tại vị trí góc
quay cách nhau 10

0
, ghi các giá trị lực phanh lên trên các vạch đậm theo công
thức
Giá trị lực phanh = 500*Số vạch đậm kể từ vị trí vạch đậm đầu tiên tại góc
quay của kim = 0 đến vạch đậm đang xét.
* Kể từ góc quay của kim bằng 0 , khắc các vạch nhạt tại vị trí góc
quay cách nhau 1
0
* Giá trị lực phanh đợc tính theo công thức sau:
Giá trị lực phanh = Giá trị ghi trên vạch đậm về phía gốc của góc quay
+.50*Số vạch nhạt kể từ vị trí vạch đậm nói trên đến vạch nhạt đang xét.
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
18
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
f/ Tính các giá trị của mạch đo:
* Chọn nguồn điện có hiệu điện thế U
AD
= 48 V
* Chọn Tranzito có kí hiệu AD464 Có hệ số khuếch đại

= 20, giá trị điện trở
giữa hai mặt tiếp xúc R
0
= 1.5.10
3
* Kích thớc hình học của R
1
,R
2
,R

3
,R
4
Do theo cách tính, giá trị đo không phụ thuộc vào điện trở xuất của điện
trở, chỉ phụ thuộc vào kích thớc hình học của điện trở, để thoả mãn ta chọn các
thông số hình học của điện trở, chọn vật liệu chế tạo là đồng.
Tiết diện của điện trở: b.h=5.1
Chiều dài của điện trở: l = 3.14.r = 3.14*15 = 50 mm
* Giá trị của điện trở R
5
:
Đợc tính sao cho tỷ số truyền
50=

P
Khi đó hằng số C =1/150;
Từ công thức (3-12) ta có
B =
0
5

R
R

3
2
.
Er
rU
cl

Ur
ErBR
R
cl


3
0
5
2
=
Thay số E = 8.10
6
N/cm
2
,B = 1/150,R
0
=1.5.10
3
,r = 1.5 cm,r
cl
=19,32 cm,U=48 V
Đợc R
5
=
=
48.32,19.20
5,1.10.8.10.5,1.

150
1
.14,3.2
363
91420 ()
Kết luận
T
ừ những phân tích tầm quan trọng của hệ thống phanh trong ô tô, đặc biệt đối
với loại xe khach 15 chỗ chất lợng phanh là một chỉ tiêu quan trọng không thể
thiếu đợc ,đồng thời qua việc phân tích đánh giá các u nhợc điểm của các bệ và
tình hình thực tế của nớc ta. Em đã chọn bệ thử phanh loại con lăn lực làm phơng
án thiết kế. Thiết bị đo ghi bằng cảm biến mô men, do giá thành chế tạo rẻ, diện
tích chiếm chỗ ít , tiêu hao điện nặng không lớn, dễ kết hợp với các công việc
của chuẩn đoán sâu và điều chỉnh.
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
19
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Tài liệu tham khảo
1: Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán ôtô ( ĐH GTVT )
2: Kết cấu tính toán ô tô ( ĐH GTVT )
3: Thí nghiệm ôtô ( ĐH GTVT )
4: Lý thuyết ôtô máy kéo ( ĐH BKHN)
5: Thiết kế chi tiết máy ( Nhà xuất bản giáo dục)
Mục lục
Mục Trang
Chơng I: Lựa chọn phơng án thiết kế ______________________ 1
1.1. Chẩn đoán phanh trên bệ thử quán tính _____________________ 1
1.1.1. Bệ thử phanh dạng quán tính có sử dụng lực bám __________ 1
1.1.2. Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám ___________ 3
1.2. Chẩn đoán phanh trên bệ thử dạng lực _____________________ 5

1.2.1. Bệ thử dạng lực đo trực tiếp lực phanh ở trạng thái tĩnh ______ 5
1.2.2. Bệ thử lực đo lực phanh ở trạng thái động _______________ 6
Chơng II: Tính toán động học và động lực học __________________ 9
Bệ thử phanh con lăn dạng lực đô trực tiếp mô men hãm nhờ cảm
biến mômen ________________________________________ 9
2.1. Tính toán động học ____________________________________ 10
2.2. Tính toán động lực học __________________________________ 12
Chơng III: Thiết kế thiết bị đo ghi ___________________________ 15
3.1. Lựa chọn phơng án thiết kế _____________________________ 15
3.2. Thiết kế thiết bị đo ghi ______________________________ 16
Kết luận __________________________________________ 22
Tài liệu tham khảo ______________________________________ 22
Mục lục __________________________________________ ___ 23
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
20
TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn
Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42
21