Ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán hư hỏng hệ thống phanh

Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
mục lục
Trang
Mục lục 1
Lời nói đầu .3
Chơng 1 : Tính toán kiểm tra hệ thống phanh chính
của xe Kamaz 4
1.1. Công dụng , yêu cầu đối với hệ thống phanh 4
1.1.1. Công dụng 4
1.1.2. Yêu cầu 4
1.2. Sơ đồ hệ thống phanh trên xe Kamaz 4
1.2.1. Các thông số kỹ thuật 5
1.2.2. Sơ đồ hệ thống phanh 5
1.2.3. Nguyên lý hoạt động 6
1.3. Tính toán kiểm tra các cụm chi tiết chính trong (HTP) 8
1.3.1. Cơ cấu phanh 8
1.3.2. Tính bền guốc phanh 17
1.3.3. Tính bền trống phanh 26
1.3.4. Tính bền chốt phanh 28
1.4. Van phân phối 29
1.4.1. Cấu tạo 29
1.4.2 . Nguyên lý hoạt động 31
1.4.3. Tính kiểm tra van phân phối 32
1.5. Điều hoà lực phanh 35
1.5.1. Cấu tạo 35
1.5.2. Nguyên lý hoạt động 36
1.5.3. Tính kiểm tra bộ điều hoà lực phanh 38
1.6. Bầu phanh bánh xe 41
1.6.1. Bầu phanh trớc 41
Sinh viên : Vũ Thành Đông

Lớp : Ôtô-K46
1
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
1.6.2. Bầu phanh sau 43
1.7. Tính kiểm tra dẫn động phanh 50
1.7.1. Tính kiểm tra lợng khí nén 50
1.7.2. Tính bền đờng ống dẫn động khí nén 53
Chơng 2 Chẩn đoán phát hiện h hỏng HTP xe Kamaz 54
2.1. Khái niệm về chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ôtô 54
2.2. Mục đích của chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ôtô 54
2.3. ý nghĩa của chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ôtô 54
2.4. Các phơng pháp chẩn đoán 55
2.5. Phân tích h hỏng trên HTP xe Kamaz 56
2.5.1. Cơ cấu phanh 56
2.5.2. Dẫn động phanh 58
2.5.3. Kiểm tra cơ cấu phanh 59
2.5.4. Kiểm tra dẫn động phanh 59
2.6. Ma trận chẩn đoán 61
2.7. Các ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h hỏng HTP 63
2.8. Trình tự giải bài toán logic mờ 63
Chơng 3 : Sử dụng logic mờ để chẩn đoán HTP chính xe Kamaz 65
3.1. Các bớc giải bài toán bằng phần mềm Matlab 65
3.2. Khai báo các biến vào 65
3.3. Khai báo các biến ra 71
3.4. Xây dựng các luật hợp thành 75
3.5. Chạy chơng trình lấy kết quả 78
3.6. Đánh giá và phân tích kết quả 78
Kết luận chung 80
Tài liệu tham khảo 81

Phụ lục
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
2
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Lời nói đầu
=== ===
Việt nam là nớc đang phát triển với tỷ lệ tăng trởng kinh tế rất cao .
Cùng với sự tăng trởng kinh tế thì nhu cầu sử dụng các phơng tiện giao thông
ngày càng nhiều . Trong đó ô tô là phơng tiện rất quan trọng có ý nghĩa rất lớn
trong quá trình vận chuyển hành khách và hàng hoá . Do đó việc đòi hỏi các
tính năng của chúng ngày càng cao nh an toàn , nhanh , bền , tiện lợi , không
ảnh hởng đến môi trờng là rất cần thiết .
Hệ thống phanh trên ô tô đóng vai trò rất lớn trong việc đảm bảo an
toàn chuyển động . Ngoài ra nó còn nâng cao năng suất và tăng hiệu quả
trong quá trình khai thác và sử dụng . Tuy nhiên trong quá trình sử dụng thì độ
tin cậy của hệ thống phanh giảm dần theo thời gian .
Việc chẩn đoán h hỏng ngày nay đợc thực hiện bằng nhiều phơng pháp
khác nhau . Việc chẩn đoán đợc thực hiện bằng máy móc thiết bị hoặc bằng
trực giác của con ngời .
Logic mờ là hớng phát triển mới của toán học hiện đại và đợc ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực khác nhau nh y tế , điều khiển Tuy nhiên trong lĩnh vực
ôtô thì cha đợc ứng dụng nhiều do đó em đợc giao đề tài ứng dụng logic
mờ trong chẩn đoán h hỏng hệ thống phanh để chẩn đoán h hỏng hệ
thống phanh xe tải có ứng dụng của lý thuyết tập mờ .
Với đề tài tốt nghiệp này em đã xây dựng đợc một hệ trợ giúp chẩn
đoán h hỏng hệ thống phanh trên xe tải có ứng dụng lý thuyết tập mờ. Hệ trợ
giúp này có ý nghĩa thực tế cao đặc biệt là đợc ứng dụng trong các trung tâm
bảo hành bảo dỡng ô tô.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hữu Nam và các thầy giáo trong
bộ môn ôtô trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ em trong quá trình
làm đồ án này.
Sinh viên
Vũ Thành Đông
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
3
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Chơng 1
tính toán kiểm tra hệ thống phanh chính của xe kamaz
1.1. Công dụng, yêu cầu đối với hệ thống phanh :
1.1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết
nào đấy hoặc dừng hẳn ôtô;
- Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đờng dốc.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo
quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm;
- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển
động của ôtô;
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều
khiển không lớn;
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;
- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan
hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở những cờng độ khác
nhau;
- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiết tốt;
- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong
điều kiện sử dụng;
- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe;
- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài.
1.2. sơ đồ chung hệ thống phanh xe Kamaz :
Xe Kamaz là xe có trọng lợng chuyên chở là 8000 KG , trọng lợng của
toàn bộ xe khi đầy tải là 15305 KG. Đợc sử dụng chủ yếu trong nghành xây
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
4
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
dựng . Với ba cầu thì đây là loại xe có tính năng việt dã cao có thể hoạt động ở
các địa hình phức tạp . Xe đợc sản xuất tại Nga .
Hệ thống phanh sử dụng trên xe Kamaz là hệ thống phanh dẫn động khí
nén và cơ cấu phanh guốc . Dẫn động khí nén chia ra làm hai dòng độc lập và
có sử dụng bộ điều chỉnh lực phanh .
1.2.1. Các thông số kỹ thuật của xe Kamaz 5320 :
+ Trọng lợng xe không tải: 7080 KG
+ Phân bố trọng lợng ra cầu trớc: 3320 KG
+ Phân bố trọng lợng ra cầu sau: 3760 KG
- Trọng lợng chuyên chở hàng: 8000 KG
- Trọng lợng xe khi đầy tải: 15305 KG
+ Phân bố trọng lợng ra cầu trớc: 4375 KG
+ Phân bố trọng lợng ra cầu sau: 10930 KG
- Chiều dài cơ sở của xe (L): 3850 mm
- Chiều rộng cơ sở của xe (B): 2026 mm
- Chiều cao khuôn khổ (H): 2830 mm
- Chiều cao trọng tâm (h

g
): 1400 mm
- Sử dụng lốp xe có ký hiệu: 260 508 P
1.2.2. Sơ đồ hệ thống phanh đợc thể hiện trên (hình 1.1)
Trên sơ đồ hệ thống phanh lại đợc chia ra các hệ thống con . Cơ cấu dẫn
động của các hệ thống con này là độc lập , tách biệt nhau bằng các van bảo
vệ .
Hệ thống phanh chính ( phanh chân )
Hệ thống phanh phụ
Hệ thống phanh dừng ( phanh tay )
Hệ thống phanh sự cố
Trên sơ đồ hệ thống phanh gồm các cụm chi tiết có mối liên hệ chặt chẽ
với nhau :
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
5
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Nguồn khí nén trong hệ thống phanh là do máy nén khí cung cấp . Máy
nén khí 3, Bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ bảo hiểm chống đông đặc 6, là phần
nguồn của cơ cấu dẫn động, không khí đợc lọc sạch trong phần này rồi đi vào
các phần còn lại của cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồn tiêu
thụ khác.
Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống phanh
1.2.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh :
Hệ thống phanh chính ( phanh chân ) :
dẫn động phanh chân của bánh xe trớc; gồm có: van bảo vệ ba nhánh
10, bình khí 22, phần dới van phân phối 24, van hạn chế áp suất 25, hai bầu
phanh trớc 27, đồng hồ manômét hai kim, các cơ cấu phanh trớc và các ống
dẫn. Ngoài ra, nhánh này còn có một ống dẫn nối phần dới của van phân phối

24 với van 21 điều khiển rơ mooc.
dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có: van bảo vệ ba nhánh
10, bình khí nén 9, đồng hồ manômét 28 hai kim, phần trên của van phân phối
24, bộ điều chỉnh lực phanh 13, bốn bầu phanh 20 của cơ cấu phanh sau và
các ống dẫn. Ngoài ra, nhánh này còn có ống dẫn nối phần trên của van phân
phối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc.
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
6
2526
1
3s 27
98765432 16
19
21
20
222324P13
P18
P5529
18
17
1514131110 12
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Hệ thống phanh dừng ( phanh tay ) :
dẫn động phanh tay, phanh dự phòng và dẫn động tổng hợp phanh rơ
mooc, gồm có: van bảo vệ kép 8, hai bình khí 7; 11, van phanh tay 2, van tăng
tốc 12, bốn binh tích năng lò xo 20, van điều khiển phanh rơ móc 21 van điều
khiển phanh rơ mooc có dẫn động hai dòng, Bình khí 15, van điều khiển rơ
mooc có dẫn động một dòng 19, ba van tách 17, ba đầu nối 18, các ống dẫn.

Hệ thống phanh phụ :
dẫn động phanh phụ và các nguồn tiêu thụ khác, gồm có: van bảo vệ
kép 8, bình khí nén 11, hai xi lanh dẫn động bớm điều tiết của phanh khí động
lực, xi lanh 4 dẫn động ngừng cung cấp nhiên liệu, các ống dẫn. Từ nhánh IV
dẫn động phanh phụ, khí nén còn đến các nguồn tiêu thụ: cơ cấu gạt nớc ma ở
kính chắn gió, còi hơi, trợ lực khí nén thuỷ lực của ly hợp, các tổ hợp truyền
động.
1.3. Tính kiểm tra các cụm chi tiết chính trong ( HTP ) xe Kamaz:
1.3.1. Cơ cấu phanh :
a. Cấu tạo : (hình 1.2 )
1.Trục cam 3. Bạc đỡ trục cam 5. Càng đẩy
2. Bạc lót 4. Đệm 6. Chốt gá lò xo
7. Bạc đỡ trục lệch tâm 11. Tấm gia cờng 15. Trục lệch tâm
8 . Đai ốc 12. Đinh tán 16. Con lăn
9. Đệm vênh 13. Tấm chặn 17. Guốc phanh
10. Chắn bụi 14. Phanh hãm 18. Đinh tán
19. Má phanh 20. Lò xo hồi vị 21. ống lót
22. Bu lông hạn chế 23. Vít 24. Trục vít
25. Bánh vít
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
7
aa
a
1415 13 12 1011 9 8
6
20
19
7
a

18
17
16
1 2 43
5
Th
eo
B
24
23
25
22
21
B
Theo B
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP

Hình 1.2 : Cơ cấu phanh
b. Nguyên lý làm việc :
+ Khi không phanh: Dới tác dụng của các lò xo hồi vị, các má
phanh đợc giữ chặt không cho bung về phía trống phanh.
+ Khi phanh: Cam quay tạo ra áp lực trên đầu guốc phanh để đẩy
guốc phanh áp sát vào trống phanh. Khi các má phanh đã tiếp xúc với trống
phanh tạo nên mô men phanh hãm bánh xe lại.
+ Khi thôi phanh: lò xo 7 kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu,
giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc.
c). Xác định mô men cần có tại các cơ cấu phanh
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc
độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh
tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
8
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
ở cầu trớc là:
max
1
.
1 .
2 .
g
p bx
j h
G b
M r
L g b


= +
ữ

ở cầu giữa và cầu sau là:
max
2
.
1 .
4. .

g
p bx
j h
G a
M r
L g a


=
ữ

Với:
G Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 15305 (KG)
a, b, h
g
Toạ độ trọng tâm của ôtô (mm).
Ta có:
1
.
G
L
bG
=
- Trọng lợng tĩnh trên cầu trớc, G
1
= 4375 (KG).
)(1100
15305
4375.3850
.

1
mm
G
GL
b ===
L chiều dài cơ sở của ôtô; L = 3850 (mm).
2
.
G
L
aG
=
- trọng lợng tĩnh lên cầu sau, G
2
= 10930 (KG).
Thay các thông số vào ta có:
)(2749
15305
10930.3850
.
2
mm
G
GL
a ===
Chiều cao trọng tâm khi đầy tải h
g
= 1,4 m
j
max

- Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh,
Theo tiêu chuẩn Việt Nam j
max
= 5,8 (m/s
2
).
g Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s
2

).
Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, khi thiết kế lấy = 0,6
r
bx
- Bán kính lăn của bánh xe;
Bán kính bánh xe tính toán. r
bx
= . r
0
- Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp (với xe thiết kế trang bị lốp có áp
suất thấp = 0,93) .
r
0
- bán kính thiết kế, r
0
= D/2
xe tham khảo có ký hiệu lốp 260 508 P ta có:
d = 508mm
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
9

Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
H = B = 260mm
D = d+2H=508+2.260 =1028mm
r
0
= 1028/2 = 514 mm
r
bx


= 0,93.514 = 478mm = 0,478 (m).
max
1
. 15305.9,81.1,1 5,8.1, 4
1 . 1 .0,6.0,478
2 . 2.3,85 9,81.1,1
g
p bx
j h
G b
M r
L g b



= + = +
ữ
ữ

M
p1
= 10780 Nm.
max
2
. 15305.9,81.2,749 5,8.1,4
1 . 1 .0,6.0, 478
4. . 4.3,85 9,81.2,749
g
p bx
j h
G a
M r
L g a



= =
ữ
ữ


M
p2
= 5372 Nm.
Trong quá trình tính toán , để phân biệt các guốc trớc và sau em đánh
dấu () cho các thông số của guốc trớc và () cho guốc sau .
Lu ý : Trong quá trình tính toán trên đây em đã chấp nhận một số
giả thiết sau : Bỏ qua lực cản không khí và lực cản lăn , coi hệ số bám tại tất

cả các bánh xe là nh nhau .
d).Xác định góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh
210
21
2sin2sin2
2cos2cos



+

=tg
Với:

1
- góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát,

1
= 14

.

0
- góc ôm của tấm ma sát.
0
120

.

2

=
1
+
0
= 14

+ 120

= 134

1622,0
134.2sin14.2sin.2
360
120
.2
134.2cos14.2cos
=
+

=
oo
o
o
oo
tg


9,2
0
.

Bán kính xác định theo công thức sau:

( )
( )
02100
22
0
211
sincos2sin
coscos2



++

=
r
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
10
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Với:
r
1
bán kính của tang trống, với lốp chọn thiết kế có ký hiệu 260
508P
Vậy tơng ứng với đờng kính D = 400 mm. r
t
= D/2 = 200 mm

( )
( )
mm
o
o
o
oo
5,232
120sin13414cos2
360
120
2120sin2
360
120
134cos14cos200.2
2
2

+






+

=


Kết luận:

1
= 14
o

2
= 134
o

o
= 120
o
= 9,2
o
= 232,5 mm r
t
= 200 mm
e).Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phơng pháp
hoạ đồ:
Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực phanh P tác dụng
lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ra ở guốc phanh trớc
(M
/

P1
hoặc M
//
P1
) và guốc sau (M
/
P2
hoặc M
//
P2
) bằng mô men phanh tính toán
của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.
Khi đã chọn trớc thông các số kết cấu (
1
,
2
,
0
, r
t
) chúng ta tính đợc
góc và bán kính nghĩa là xác định đợc hớng và điểm đặt lực N
1
(lực N
1
h-
ớng vào tâm 0). Lực R
1
là lực tổng hợp của N
1

, và T
1
. Lực R
1
tạo với lực N
1
góc
1
.
Góc
1
đợc xác định nh sau:
à
==
1
1
1
N
T
tg
Với là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng = 0,3.
Nh thế là chúng ta đã xác định đợc góc
1
16,69
0
,

nghĩa là xác định đ-
ợc hớng của R
1

. Góc
1
má phanh trớc và má phanh sau đều bằng nhau vì có
cùng hệ số ma sát nh nhau.
Nếu guốc phanh bị ép bằng cam phanh (phanh khí) thì lực P
1
, P
2
tác
dụng lên hai guốc phanh sẽ khác nhau. Trong trờng hợp này khi cam quay, hai
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
11
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
guốc phanh sẽ dịch chuyển nh nhau, do đó áp suất tác dụng lên hai má phanh
bằng nhau và lực R
1
= R
2
, vì vậy các thông số của hai guốc phanh là nh nhau.
Nh vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là:
" '
1 01 2 02
.
p p p
M M M R r R r= + = +
Trong đó bán kính r
0
đợc xác định theo công thức:

mm
tg
tg
r 8,66
3,01
3,0
5,232
11
sin
222
0
=
+
=
+
=
+
==
à
à




Vì 2 má phanh có kích thớc giống nhau ta có:

== "'
và
00201

rrr ==
Nh vậy khi guốc phanh bị ép bằng cam quay,chúng ta có thể xác định ngay đ-
ợc lực R
1
và R
2
.
1 2
0
2.
P
M
R R
r
= =
Đối với cầu trớc:
/ /
1
1 2
0
10780
80688
2. 2.0,0668
P
M
R R N
r
= = = =
Đối với cầu giữa và cầu sau:
// //

2
1 2
0
5372
40210
2. 2.0,0668
P
M
R R N
r
= = = =
Muốn xác định các lực P, U chúng ta dùng phơng pháp hoạ đồ bằng cách vẽ
đa giác lực của guốc phanh trớc và sau (hình 1.3). Ta có R
1
= R
2
về giá trị nh-
ng phơng và chiều của chúng khác nhau. Kéo dài lực P, lực R
1
, lực R
2
các lực
này cắt nhau ở O
/
và O
//
, từ O
/
và O
//

ta nối tới tâm chốt quay má phanh, ta có
các phản lực U
1
và U
2
. Nh vậy trên mỗi guốc phanh có ba lực P
1
; R
1
; U
1
và P
2
;
R
2
; U
2
. Ta xây dựng hai đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để
thể hiện hai lực R
1
; R
2
; trợt chúng song song với
1
R
,
2
R
, nối tiếp với

1
R
là
1
U
bằng cách trợt thớc kẻ song song với
1
U
và lại nối tiếp với P
1
cũng kẻ song
song với
1
P
, ta sẽ có tam giác khép kín, má sau cũng làm tơng tự. Sau đó
dùng thớc kẻ đo đoạn R
1
và đoạn U
1
ta đợc tỷ số:
x
R
Ux
U
R
1
1
1
1
==

Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
12
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
tơng tự nh vậy đối với P
1
.
Làm nh thế đối với guốc sau ta cũng tìm đợc P
2
,U
2
,R
2
.
p
r
1
u
2
1
P
u
1
2
p
y
1
1
u

1
t
x
1
r
n
1
1
o
o
/
o
/
/
P
1
u
2
2
2
y
n
2
r
2
2
x
t
2
2

r
Hình 1.3 : Hoạ đồ lực phanh
Biết đợc lực P chúng ta có cơ sở để đi tính toán truyền động phanh, có
nghĩa là xác định đợc các kích thớc của cam phanh, bầu phụ
Sau quá trình đo đạc và tính toán ta có đợc kết quả sau:
* Cầu trớc:
Guốc trớc:
NU 58600
/
1
=
;
NP 24482
/
1
=
Guốc sau:
NU 28676
/
2
=
;
NP 55596
/
2
=

* Cầu giữa và cầu sau:
Guốc trớc:
NU 29202

//
1
=
;
NP 12200
//
1
=
Guốc sau:
NU 14290
//
2
=
;
NP 27705
//
2
=
Mô men phanh sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh cầu trớc là :

1 1 1 0
' " 2. . ' 2.0,0668.80688 10780
p p p
M M M r R N= + = = =
Mô men phanh sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh cầu giữa và cầu sau là :
2 2 2 0
' " 2. . " 2.0,0668.40210 5372
p p p
M M M r R N= + = = =
Kết luận : Vậy mô men phanh sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh của xe đảm

bảo mô men phanh yêu cầu .
f).Kiểm tra hiện tợng tự xiết:
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
13
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Hiện tợng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ
bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh.
Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và M
p
có dạng:
( )
( )
''sin'cos
cos''
'
àà
à
+
+
=
c
acP
M
p
Biểu thức trên cho thấy, nếu:
( )
0''sin'cos =+
àà

c
thì

'
p
M
.
Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trớc sẽ trở
nên vô cùng lớn, đây chính là hiện tợng tự xiết. Với điều kiện để xảy ra hiện t-
ợng tự xiết là:


à
sin.
cos.
C
C

=
Với: C khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, C = 165 (mm).
, góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh trớc,



=
=
)(5,232
2,9
0
mm

Thay các thông số trên vào công thức ta có:
3,0786,0
2,9sin11573,162
2,9cos115
0
==

=
à
VP
Vậy là không có hiện tợng tự xiết xảy ra với guốc trớc.
Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:
( )
( )
( )
( )
"sin""cos
cos""
""sin"cos
cos""
"
à
à
àà
à
+
+
=

+
+
=
c
acP
c
acP
M
p
Từ họa đồ ta có thể thấy
0"sin" >

c
trong mọi trờng hợp vì vậy:
( )
"sin""cos
à
+c
> 0
Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tợng tự xiết.
* Kết luận: Hiện tợng tự xiết không xảy ra đối với các cơ cấu phanh sử dụng
trên xe Kamaz.
g). Kiểm tra công ma sát riêng:
Các thông số kích thớc của má phanh và trống phanh :
Bề rộng má phanh b = 120 mm.
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
14
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP

Bán kính tang trống r
t
= 200 mm.
Góc ôm tấm ma sát
0
= 120
0
.
Diện tích một má phanh:
.50240120.200.
180
120
.
2
mmF =






=

Tổng diện tích tất cả các má phanh:
F

= 12.F = 12.50240 = 602880 mm
2
= 6028,8 cm
2

.
Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V
0
cho tới khi dừng hẳn
(V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể đợc coi là đã chuyển thành công
ma sát L tại các cơ cấu phanh:
g
VG
L
.2
.
2
0
=
[ ]
2
2
0
/1000400
2
.
cmJl
gF
VG
F
L
l ữ===

Đối với phanh khí nén các thông số của má phanh trớc và má phanh sau giống
nhau, cho nên F

= 6028,8 cm
2
.
Với:
G = 15305 (kg) là trọng lợng ôtô khi đầy tải.
V
0
= 50 (km/h) = 13,89 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.
g Gia tốc trọng trờng .g = 9,81 m/s
2
.
Công ma sát riêng sẽ là
[ ]
lcmJ
Ag
VG
l ===

)/(245
8,6028.81,9.2
89,13.81,9.15305
.2
.
2
22
0
Vậy thỏa mãn điều kiện:
[ ]
)/(1000400

2
cmJll ữ=
.
*Kết luận: Công ma sát riêng nằm trong giới hạn cho phép.
h). áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh
áp suất trên bề mặt má phanh đợc giới hạn bởi sức bền của vật liệu:
[ ]
MPaq
Fr
M
q
t
P
0,25,1

ữ==

à
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
15
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh. = 0,3.
r
t
Bán kính trống phanh.r
t
= 200 mm = 0,2 m.
F

Diện tích má phanh tại nơi có M
P
.
F

= 2.F = 100480 mm
2
= 0,100480 m
2
.
+ Cầu trớc: M
P
= 10780 Nm
[ ]
MPaqMpamNq 0,25,1788,1/10.788,1
100480,0.2,0.3,0
10780
26
ữ====
+ Cầu giữa và cầu sau: M
P
= 5372 Nm
[ ]
MPaqMpamNq 0,25,183,0/10.83,0
100480,0.2,0.3,0
5372
26
ữ====
* Kết luận: Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép.

g). Thời hạn làm việc của má phanh còn đợc đánh giá bằng tỉ số :
[ ]
( )
24
/10.5,35,2 mKGP
F
M
p ữ==

M - Khối lợng toàn bộ của ôtô, M = 15305 KG .
F

- Tổng diện tích của bề mặt ma sát của các má phanh ở tất cả các cơ cấu
phanh. F

= 602880 mm
2
= 0,6 m
2
.
[ ]
PmKGP <==
24
/10.55,2
6,0
15305
* Kết luận: Vậy giá trị P nằm trong giới hạn cho phép.
i). Kiểm tra nhiệt độ tang trống:
Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thanh nhiệt năng ở
trống phanh và một phần thoát ra môi trờng không khí, phơng trình cân bằng

năng lợng là :

+=









t
ttt
dtKFtCm
VV
g
G
0
0
2
2
2
1

2
Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do đó
ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh nh sau:
[ ]
C

Cgm
VVG
t
0
2
2
2
1
15
.2
)(
=

=

Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
16
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với V
1
= 30 km/h, V
2
= 0
km/h, không quá 15
0
.
- Độ gia tăng nhiệt độ.
G - Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải: G = 15305 KG .

g Gia tốc trọng trờng . g = 9,81 m/s
2
.
C Nhiệt dung riêng của trống phanh làm bằng gang.
C = 500 J/kg độ trong khoảng = 273
o
K ữ 573
o
K.
m
t
Khối lợng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng.
m
t
= 6.m
0i
= 6..V
Khối lợng riêng. = 6,8 ữ 7,4 g/cm
3
.
V Thể tích trống phanh
Thay các thông số vào ta có:
( )
)(6,2929)(2929620400420
4
120
.10.
2
420
.

3322
2
cmmmV ==+






=


m
t
= 6.7,2.2929,6 = 126558,7 g = 126,5 Kg.
[ ]

<== C
g
g
0
2
39,8
.5,126.500.2
.)33,8(15305
* Kết luận: Sự thoát nhiệt của cơ cấu phanh đã thiết kế là tốt.
1.3.2. Tính bền guốc phanh:
Guốc phanh dùng để tán má phanh.
Đối với xe Kamaz, guốc phanh đợc làm theo hình chữ .
(Xem hình 1.4 )

Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
17
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Hình 1.4 : Kích thớc guốc phanh
a).Tính kích thớc đến trọng tâm G:
+ Y
2
Kích thớc chế tạo guốc phanh (khoảng cách từ trọng tâm phần
trên đến trọng tâm của phần dới).Y
2
= 27,5 mm.
+ Y
C1
Kích thớc của trọng tâm phần trên đến đờng trung hoà.
+ Y
C2
- Kích thớc của trọng tâm phần dới đến đờng trung hoà.
+
/
1
R
- Bán kính trọng tâm của phần diện tích trên tính đến tâm tang
trống.
mmR 5,185
/
1
=

+
/
2
R
- Bán kính trọng tâm của phần diện tích dới tính đến tâm tang
trống.
mmR 158
/
2
=

+ R
G
Kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh.
* Tính Y
C1
21
12
1
FF
FY
Y
c
+
=
Y
2
- Kích thớc chế tạo guốc phanh, Y
2
= 27,5 (mm).

F
1
Diện tích phần trên chữ . F
1
= 5.120 = 600 (mm
2
).
F
2
Diện tích phần dới chữ . F
2
= 2.5.50 = 500 (mm
2
).
).(15
500600
6005,27
1
mmY
C
=
+
ì
=
=>Y
C2
=Y
2
Y
C1

= 27,5 - 15 = 12,5 (mm).
* Tính bán kính đờng trung hòa:
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
18
5
X
2
X
X
1
G
Y
R
G
R
'
1
5
5
120
Y2
Y
c1
Y
c2
R
'
2
50

Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
''
2
2
1
1
21
R
F
R
F
FF
R
th
+
+
=
Với:
R
1
bán kính trọng tâm của phần diện tích trên, tính đến tâm tang
trống, R
1
=185,5 (mm).
R
2
bán kính trọng tâm của phần diện tích dới, tính đến tâm tang
trống, R
2

= 158 (mm).
).(172
158
500
5,185
600
500600
mmR
th
=
+
+
=
* Tính kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh.
R
G
= R
2

+ Y
C2
= R
1

- Y
C1

R
G
= 185,5 15 = 170,5 mm.

b).Kiểm tra bền guốc phanh
Đây là bài toán thanh cong phẳng trong sức bền vật liệu.
Các bớc giải:
+ Xác định lực cắt,mô men uốn,vẽ biểu đồ nội lực.
+ Tính ứng suất pháp trên mặt cắt ngang.
+ Tính ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang.
+ Kiểm tra điều kiện bền:
- Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất.
- Hoặc theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng.
*1.Xác định lực cắt, mô men uốn, vẽ biểu đồ nội lực:
Nếu tính toán chính xác guốc phanh thì rất phức tạp. Bởi vì áp lực phân
bố trên bề mặt guốc phanh không đều mà theo quy luật hình sin.
Vì vậy ta áp dụng phơng pháp tính gần đúng. Để xác định tiết diện
nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ đợc biểu đồ nội lực.
ở phần trên khi xây dựng hoạ đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta
đã xác định đợc lực P
1
,U
1
,R
1
. Đặt các giá trị lực P
1
,U
1
, R
1
vào guốc phanh.
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46

19
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Tại điểm đặt lực tổng hợp R
1
ta phân tích thành hai thành phần lực N
1
và T
1
.
Tại chốt quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U
1
ra hai
thành phần lực U
Y1
và U
X1
.
Sau đó tại điểm đặt lực R
1
ta cắt guốc phanh thành hai nửa thay vào mặt
cắt đó lực hớng tâm N
1
và Q
1
, M
U1
ở nửa dới là các lực N
2
và Q

2,
M
U2
ngợc với
các thành phần lực và mômen ở phần trên .
+ Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:
N
1
+ P
1
. cos( + ) = 0
Q
1
+ P
1
. sin( + ) = 0
M
U1
+ P
1
.[a - r
t
cos( + )] = 0
Với:
r
t
Bán kính tang trống, r
t
=200(mm).
a Khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm đặt lực P,

a = 155,6 (mm).
= 20,4
0
; = 64,8
0
;
/
= 4,8
0
.
q
1
y
m
u
1
n
o
1
P
x
1
x
a
b
Hình 1.5 : Nửa guốc trên
- Xét sự cân bằng tại điểm A: = 0 .
N
1
+ P

1
.cos = 0
Q
1
+ P
1
.sin = 0
M
U1
= 0.
Ta có: = 20,4
0
,P = 24482 N.
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
20
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
N
1
= - P
1
.cos = - 24482.cos20,4
0
= - 22946 N.
Q
1
= - P
1
.sin = - 24482.sin20,4

0
= - 8534 N.
M
U1
= 0.
- Xét sự cân bằng tại điểm B: = 64,8 , = 20,4 ,P = 24482 N.
N
1
= - P
1
cos( + )
Q
1
= - P
1
sin( + )
M
U1
= - P
1
[a - R
t
cos( + )]
Ta có:
N
1
= - 24482.cos85,2
0
= - 2048 N.
Q

1
= - 24482.sin85,2
0
= - 24396 N.
M
U1
= - 24482.(155,6-163,4.cos85,2
0
).10
-3
= - 3475 Nm.
Sau khi tính đợc các giá trị trên ta lập bảng sau:
Vị trí
Lực và mô men
A B
N
1
(N) - 22946 - 2048
Q
1
(N) - 8534 - 24396
M
U1
(Nm) 0 - 3475
+ Xét sự cân bằng cho đoạn dới ta có:
N
2
+ U
1Y
.cos +U

1X
.sin = 0
Q
2
- U
1X
.cos + U
1Y
.sin = 0
M
U2
+ U
1X
.C.sin + U
1Y
.C. [1 cos] = 0
Góc + = 90
0
.
N
2
= - U
1X
sin - U
1Y
cos
Q
2
= U
1X

cos - U
1Y
sin
M
U2
= -U
1X
Csin + U
1Y
C[1 cos]
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
21
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
Hình 1.6 : Nửa guốc dới
Mặt khác: U
1
= 58600 N .
U
1X
= U
1
.cos73,6
0
= 56216 (N).
U
1Y
= U
1

.sin73,6
0
= 16545 (N).
- Xét sự cân bằng tại điểm B: = 9,2 ;

= 80,8 ;C = 165 mm.
N
2
= - U
1X
sin - U
1Y
cos
Q
2
= U
1X
cos - U
1Y
sin
M
U2
= -U
1X
Csin + U
1Y
C[1 cos]
Thay số vào ta có:
N
2

= - 56216.sin9,2 - 16545.cos9,2 = - 25320 (N).
Q
2
= 56216.cos9,2 - 16545.sin9,2 = 52847 (N).
M
U2
= - 56216.0,165.sin80,8 + 116545.0,115.[1- cos80,8 ]
= - 6863 (Nm).
- Xét sự cân bằng tại điểm C: C = 0
N
2
= - U
1X
sin - U
1Y
cos
Q
2
= U
1X
cos - U
1Y
sin
M
U2
= 0
Thay số vào ta có:
N
2
= - 56216.sin9,2 - 16545.cos9,2 = - 25320 (N).

Q
2
= 56216.cos9,2 - 16545.sin9,2 = 52847 (N).
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
22
C
X
1
X
N
2
Mu
B
O
2
c
U
1
x
Y
1
Y
o
U
1
y
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
M

U2
= 0
Sau khi tính đợc các giá trị trên ta lập bảng sau:
Vị trí
Lực và mô men
B C
N
2
(N) - 25320 - 25320
Q
2
(N) 52847 52847
M
U2
(Nm) - 6863 0
Căn cứ vào các bảng trên ta vẽ đợc biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc
phanh. Thể hiện trên hình 1.7
Q
N
Mu
52847
24396
8534
25320
2048
22946
25320
6836
3475
Hình 1.7 : Biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc phanh

Nhìn vào biểu đồ ta thấy, tại vị trí đặt lực tổng hợp R là vị trí nguy hiểm
nhất. Ta đi kiểm tra bền tại vị trí này.
N = 27368 N.
Q = 52847 N.
M
U
= 10338 Nm.
*2. Tính ứng suất pháp do N và M
U
gây ra:
ứng suất pháp đợc tính theo công thức kinh nghiệm sau:
Với:
F - Diện tích của tiết diện tính toán, F = F
1
+ F
2
= 1100 (mm
2
).
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
23

+=
i
thU
R
R
S
M
F
N
1

Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
S Mô men tĩnh của mặt cắt ngang đối với trục trung hoà.
( )
).(.
0 th
F
th
RRFdFRRS ==

R
0
Bán kính cong của trục thanh. R
0
= 170,5 mm.
Vậy: S = 1100.(170,5 172) = 1650 mm
3
.
R

th
- Bán kính đờng trung hòa.
mm
r
F
F
R
n
i
i
i
n
i
i
th
172
1
1
=


=


=
=
R
i
- Bán kính tại điểm đang xét.
Xét tại ba điểm.

Xem hình
Hình 1.8 : Mặt cắt guốc phanh
+ Điểm 1: R
1
= 188 mm
)/(4,25
188
172
1
1650
10338
1100
27368
2
mmN=






+=

+ Điểm 2: R
2
= 183 mm
)/(25,25
183
172
1

1650
10338
1100
27368
2
mmN=






+=

+ Điểm 3: R
3
= 133 mm
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
24
5 5
550
120
2
1
3' 3"
Đồ án tốt nghiệp ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán h
hỏng HTP
)/(04,23
133

172
1
1650
10338
1100
27368
2
mmN=






+=

*3.Tính ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang
ứng suất tiếp do lực Q gây ra đợc tính theo công thức kinh nghiệm sau:
bj
SQ
X
C
ì
ì
=

Với:
b Chiều dầy phần bị cắt, b = 10 (mm)
Q - Lực cắt tại vị trí đặt lực tổng hợp R
1

.Q = 52847 (N).
S
X
- Mômen tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm,
j
X
- Mômen quán tính của tiết diện,
+ Tính j
X
- Trọng tâm mặt cắt ngang cách mép trên.
15
5.50.25.120
30.5.50.25,2.5.120
=
+
+
=
C
y
- Mô men quán tính trung tâm của mặt cắt.
42
3
2
3
31166650.110.15
12
50.110
55.120.5,12
12
55.120

mmj
X
=+=
+ Xác định mômen tĩnh tại tiết diện cắt S
X
:

=
Fc
X
YdFS
Với:
F
c
- Diện tích phần bị cắt, F
c
= 1100 (mm
2
)
Y Tọa độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hòa,
Trên hình vẽ guốc phanh chữ , thì tại điểm 1 và 3 có dF = 0, do đó S
X
= 0.
+ Điểm 1: = 0
+ Điểm 2: S
C
= Y
2
.F
C

Ta có:
Y
2
Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm phần 2 đến đờng trung hoà.
Y
2
= 12,5 mm.
Sinh viên : Vũ Thành Đông
Lớp : Ôtô-K46
25