Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe ABS phục vụ cho đào tạo

NGUYỄN TẤN HẢI

...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN TẤN HẢI

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG
PHANH CĨ BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE (ABS)
PHỤC VỤ CHO ĐÀO TẠO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật Cơ khí động lực

KHĨA 2012A

Hà Nội – Năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN TẤN HẢI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG

PHANH CÓ BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE (ABS)
PHỤC VỤ CHO ĐÀO TẠO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật Cơ khí động lực

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS DƯƠNG NGỌC KHÁNH

Hà Nội – Năm 2014


1

MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................. 1
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ .......................................................................... 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ............................................................................... 7
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH PHỤC VỤ ĐÀO TẠO DẠY NGHỀ
.............................................................................................................................. 10
1.1. Thực trạng dạy học trong các trường nghề ................................................... 10
1.1.1. Những vấn đề chung .................................................................................. 10
1.1.2. Các mơ hình giảng dạy chủ yếu hiện nay .................................................. 12
1.2. Tình hình dạy học tại cơ sở đào tạo .............................................................. 15
1.2.1. Mơ hình dàn trải hệ thống treo lái tổng hợp .............................................. 15
1.2.2. Mơ hình dàn trải hệ thống điều hịa khơng khí tự động ............................. 16
1.2.3. Mơ hình dàn trải hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử xe ơ tơ Toyota
Camry 1999 .......................................................................................................... 17
1.2.4. Mơ hình dàn trải hệ thống điện xe ơtơ ....................................................... 18

1.2.5. Mơ hình dàn trải hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử xe ô tô Toyota
Camry 2010 .......................................................................................................... 19
1.3. Mục tiêu, phương pháp nghiên cứu và nội dung đề tài ................................. 20
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 20
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 22
1.3.3. Nội dung đề tài ........................................................................................... 22
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ...... 23
2.1. Mô hình động lực học ơ tơ khi phanh ........................................................... 23
2.1.1. Động lực học bánh xe ................................................................................ 23
2.1.2. Hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh............................................... 24


2
2.2.2. Mơ hình phẳng ơ tơ khi phanh ................................................................... 26
2.2.3. Điều kiện phanh tối ưu ............................................................................... 28
2.2. Đặc tính trượt và bộ chống hãm cứng bánh xe ............................................. 29
2.2.1. Đặc tính trượt lý tưởng ............................................................................... 29
2.2.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS ............................................................. 33
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS ..... 39
3.1. Các phương án thiết kế mơ hình ABS .......................................................... 39
3.1.1. Mơ hình ¼ .................................................................................................. 39
3.2. Thiết kế chế tạo mơ hình ABS ...................................................................... 41
3.2.1. Thiết kế, chế tạo các chi tiết cơ khí ............................................................ 42
3.2.2. Thiết kết các mạch đánh Pan...................................................................... 47
3.2.3. Cảm biến vận tốc góc bánh xe ................................................................... 50
3.2.4. Lựa chọn đồng hồ đo áp suất dẫn động thủy lực ....................................... 52
3.2.5. Các thơng số cơ bản của mơ hình .............................................................. 52
3.3. Thiết kế bài giảng cho mơ hình hệ thống phanh ABS .................................. 55
3.3.1. Dạng bài giảng phân tích cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống ................ 55
3.3.2. Dạng bài giảng về kiểm tra các thông số làm việc .................................... 63

3.3.3. Bài giảng về bảo dưỡng và sửa chữa ......................................................... 65
3.3.4. Bài giảng về hệ thống chẩn đoán ............................................................... 81
3.3.5. Bài giảng về kiểm tra và sửa chữa mạch điện............................................ 90
3.3.6. Bài giảng về cảm biến tốc độ bánh xe ....................................................... 91
3.3.8. Bài giảng về mạch nguồn ......................................................................... 100
KẾT LU N ........................................................................................................ 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 108


3

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mơ hình dạy học ngun lý ơtơ .......................................................... 13
Hình 1.2. Mơ hình cắt bổ các cụm, hệ thống trên ơtơ ....................................... 14
Hình 1.3. Thiết bị thực hành sửa chữa hộp số ôtô ............................................ 15
Hình 1.4. Hệ thống treo lái tổng hợp................................................................. 16
Hình 1.5. Mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí tự động .................................. 17
Hình 1.6. Hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử xe Toyota Camry 2009 ......... 18
Hình 1.7. Hệ thống điện xe ơtơ .......................................................................... 19
Hình 1.8. Hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử trên xe Toyota Camry 2010 .. 20
Hình 2.1. Sơ đồ lực và mơ men tác dụng lên bánh xe khi phanh ...................... 23
Hình 2.2. Trạng thái lăn của bánh xe khi có trượt lết ....................................... 25
Hình 2.3. Sơ đồ các lực, mômen tác dụng lên ô tơ khi phanh ........................... 27
Hình 2.4. Đồ thị hệ số bám dọc x và hệ số bám y ......................................... 30
Hình 2.6. Đồ thị đặc tính trượt lý tưởng ............................................................ 32
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống phanh ABS ................................................................ 33
Hình 2.8. Sự thay đổi các thông số mô men phanh Mp, áp suất dẫn động ........ 35
phanh p và gia tốc J của bánh xe khi phanh có ABS......................................... 35
Hình 2.9. Sơ đồ làm việc của chu kỳ hai pha (a) và chu kỳ ba pha (b) ............. 36
Hình 2.10. Đồ thị thay đổi tốc độ góc b của bánh xe, tốc độ ô tô v và độ trượt

 theo thời gian t khi phanh có hệ thống chống hãm cứng ABS ...................... 37
Hình 3.1. Sơ đồ mơ hình hệ thống phanh ABS 1/4 ............................................ 39
Hình 3.4. Kết cấu cơ cấu ép bánh xe ................................................................. 45
Hình 3.5. Sơ đồ lực ............................................................................................ 46
Hình 3.6. Sơ đồ lực ngang tác dụng vào mối ghép ren .................................... 47
Hình 3.7. Sơ đồ mạch của hệ thống ................................................................... 48


4
Hình 3.8. Mạch đánh pan được thiết kế nằm trên bảng tap lơ.......................... 49
Hình 3.9. Mạch đánh pan cảm biến................................................................... 49
Hình 3.10. Mạch đánh pan rơ le........................................................................ 50
Hình 3.11. Cấu tạo và hoạt động của cảm biến vận tốc bánh xe và vị trí lắp
trên mơ hình ....................................................................................................... 51
Hình 3.12. Mạch xử lý (a) và tín hiệu cảm biến vận tốc bánh xe trước và sau xử
lý (b) ................................................................................................................... 51
Hình 3.13. Sơ đồ đo áp suất phanh và đồng hồ đo áp suất chân khơng ........... 52
Hình 3.14. Bản vẽ kích thước chi tiết khung giá ............................................... 53
Hình 3.15. Khung giá mơ hình........................................................................... 54
Hình 3.15. Sơ đồ các cụm chức năng hệ thống phanh dẫn động thủy lực có bộ
chống hãm cứng ABS ......................................................................................... 56
Hình 3.16. Bộ chấp hành ABS ........................................................................... 57
Hình 3.17. Hộp điều khiển ABS (ECU) ............................................................. 57
Hình 3.18. Sơ đồ bộ cảm biến tốc độ ................................................................. 58
Hình 3.19. Sơ đồ tạo áp lực phanh .................................................................... 59
Hình 3.20. Sơ đồ giữ áp lực phanh .................................................................... 60
Hình 3.21. Sơ đồ trả áp lực phanh .................................................................... 60
Hình 3.22. Kết cấu phanh đĩa ............................................................................ 63
Hình 3.22. Sơ đồ mạch kiểm tra cảm biến......................................................... 64

Hình 3.23. Sơ đồ mạch kiểm tra rơ le ................................................................ 64
Hình 3.24. Đồng hồ báo áp suất dầu ................................................................. 65
Hình 3.25. Xi lanh chính loại kép ...................................................................... 66
Hình 3.26. Cấu tạo xi lanh chính loại kép ......................................................... 67
Hình 3.27. Tháo dầu phanh ............................................................................... 71
Hình 3.28. Cách tháo xy lanh chính .................................................................. 71
Hình 3.29. Thay thế phụ kiện xy lanh chính ...................................................... 72


5
Hình 3.30. Cách tháo phanh hãm ...................................................................... 72
Hình 3.31. Các bước tháo piston ....................................................................... 73
Hình 3.32. Vệ sinh xy lanh chính ....................................................................... 74
Hình 3.33. Tháo xy lanh chính .......................................................................... 75
Hình 3.34. Các bước tháo xy lanh chính ........................................................... 76
Hình 3.35. Xả khí xy lanh chính ........................................................................ 77
Hình 3.36. Các bước xả khí xy lanh chính ........................................................ 78
Hình 3.37. Sơ đồ lắp xy lanh phanh chính ........................................................ 79
Hình 3.38. Chiều siết đai ốc .............................................................................. 80
Hình 3.39. Sơ đồ xả khí dầu phanh ................................................................... 80
Hình 3.40. Các bước xả khí dầu phanh ............................................................. 81
Hình 3.41. Máy chẩn đốn CARMAN SCAN VG ............................................. 82
Hình 3.42. Máy chẩn đốn G-Scan và dây cáp kết nối DLC3 .......................... 82
Hình 3.43. Kết nối máy chẩn đốn với mơ hình ................................................ 83
Hình 3.44. Màn hình chính của máy G-Scan .................................................... 83
Hình 3.45. Chọn hãng xe ................................................................................... 84
Hình 3.46. Chọn dịng xe phù hợp ..................................................................... 84
Hình 3.47. Chọn hệ thống cần chẩn đốn ......................................................... 85
Hình 3.48. Chọn "Phân tích mã lỗi chẩn đốn (DTC)" .................................... 85
Hình 3.49. Màn hình chẩn đốn mã lỗi. (1- Mã lỗi; 2- Tên mã lỗi) ................. 85

Hình 3.50. Chọn "Xóa" để xóa mã lỗi ............................................................... 86
Hình 3.51. Nối tắt cực TC và CG của DLC3 ..................................................... 87
Hình 3.52. Một số mã DTC ................................................................................ 88
Hình 3.53. Vị trí CG và TC ................................................................................ 88
Hình 3.54. Vị trí đèn ABS .................................................................................. 89
Hình 3.55. Sơ đồ mạch điện cơ cấu chấp hành ................................................. 91
Hình 3.56. Nguyên lý cảm biến tốc độ bánh xe ................................................. 92


6
Hình 3.57. Sơ đồ mạch cảm biến tốc độ bánh xe .............................................. 94
Hình 3.58. Kiểm tra trực quan cảm biến tốc độ ................................................ 97
Hình 3.59. Giắc kết nối cảm biến ...................................................................... 98
Hình 3.60. Sơ đồ mạch nguồn ECU điều khiển trượt ...................................... 101
Hình 3.61. Vị trí chân IG1 ............................................................................... 102
Hình 3.62. Vị trí chân ECU-IG và AM1 .......................................................... 103
Hình 3.63. Vị trí Rơ le nguồn số 1 ................................................................... 104
Hình 3.64. Vị trí GND1 và GND2 ................................................................... 105


7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
STT

KÝ HIỆU

1

F X

2

GIẢI THÍCH

ĐƠN VỊ

Lực bám dọc

N

FY

Lực bám ngang

N

3

X

Hệ số bám dọc

4

Y

Hệ số bám ngang

5

N

Phản lực vng góc từ mặt đường lên bánh xe

6



Hệ số trượt

7

v

Tốc độ thân xe

8

bx

9

rbx

Bán kính bánh xe

m

10

M

Khối lượng ơ tơ

kg

11

L

Chiều dài cơ sở

m

12

a

Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước

m

13

b

Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu sau

m

14

S

Quãng đường phanh

m

15

g

Gia tốc trọng trường

m / s2

16

Mp

17

Fx

Lực phanh

N

18

rtt

Bán kính con lăn

m

Vận tốc góc bánh xe

Mô men phanh tác dụng lên bánh xe

N

m/ s
rad / s

Nm


8

LỜI NĨI ĐẦU
Cùng với sự tiến bộ khơng ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật, ngành
công nghiệp chế tạo ôtô trên thế giới hiện nay ngày càng được hoàn thiện và
nâng cao, đáp ứng những mục tiêu chủ yếu về khả năng chuyên chở, về tốc độ,
độ bền, an toàn, tiện nghi và kinh tế. Các cụm tổng thành, các cơ cấu, hệ thống
không ngừng được cải tiến.
Hệ thống phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe, hay còn gọi hệ
thống phanh ABS đã được sử dụng vào những năm cuối thập kỷ 60, mới đầu
chúng chỉ được trên những xe hiện đại, đến giữa thập niên 80 hệ thống phanh

ABS trở thành phổ biến và ngày nay nó trở thành một trang bị tiêu chuẩn để
đánh giá chất lượng xe.
Trong lĩnh vực đào tạo của các trường kỹ thuật chuyên nghiệp, đặc biệt là
các trường dạy nghề; để người học tiếp cận được công nghệ, việc chế tạo phương
tiện dạy học là một vấn đề đang được chú trọng và các trường quan tâm phát
triển. Các học cụ truyền thống trước đây: Bản vẽ, tranh cấu tạo, mơ hình cắt bổ,
phim chiếu v.v... có ưu điểm mô tả được cấu tạo bên trong của cơ cấu, hệ thống,
dễ sử dụng, giá thành rẻ. Nhược điểm chưa mơ phỏng được q trình làm việc
của hệ thống. Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mơ hình hệ
thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe (ABS) phục vụ đào tạo” sẽ góp
phần đáng kể trong quá trình dạy học ở các trường kỹ thuật dạy nghề và phục vụ
cho công tác nghiên cứu khoa học.
Mục tiêu của đề tài dựa trên cơ sở các loại vật tư, chi tiết của hệ thống
phanh có trang bị ABS có sẵn, nghiên cứu thiết kế mơ hình để mơ tả cấu tạo các
chi tiết, mơ phỏng được quy trình tháo lắp và nguyên lý hoạt động các cụm chi
tiết và cả hệ thống. Do khả năng trình độ và điều kiện thực hiện luận văn có hạn,
nên mục tiêu đề ra của luận văn còn nhiều điểm chưa hoàn thiện rất mong được sự


9
tham gia đóng góp của các thầy giáo, các bạn đồng nghiệp để luận văn được hồn
thiện hơn;
Tơi xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn TS Dương Ngọc Khánh
cùng tập thể các thầy giáo trong Viện Cơ khí - Động lực - trường Đại học Bách
khoa Hà Nội, các bạn đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện
luận văn.
Tác giả

Nguyễn Tấn Hải

10

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH PHỤC VỤ ĐÀO TẠO DẠY NGHỀ
1.1. Thực trạng dạy học trong các trường nghề
1.1.1. Những vấn đề chung
Sau hơn 20 năm thực hiện đường lối đổi mới, cơng nghiệp hố hiện đại hố
đất nước chúng ta đã đạt được những thành tựu rất quan trọng trong phát triển
kinh tế- xã hội. Vấn đề nâng cao chất lượng đào tạo luôn là mục tiêu hàng đầu
của các trường chuyên nghiệp kỹ thuật nói chung và đối với trường dạy nghề nói
riêng, học sinh - sinh viên (HSSV) sau khi học xong ra trường phải đáp ứng yêu
cầu của xã hội về các mặt kiến thức, kỹ năng và thái độ; đặc biệt trong thời kỳ
kinh tế hội nhập. Để đạt được mục tiêu trên khâu then chốt là các hoạt động của
quá trình dạy và học, quá trình người học lĩnh hội kiến thức, tiếp cận cơng nghệ,
ngồi những nội dung thuyết trình truyền đạt của người dạy, một cơng cụ hỗ trợ
đắc lực đó là phương tiện dạy học (hay mơ hình dạy học); đó là phương tiện giúp
cho người học tiếp thu kiến thức nhanh nhất.
Đến nay trong cả nước có 2052 cơ sở dạy nghề (trong đó có 62 trường cao
đẳng nghề, 235 trường trung cấp nghề. Số lượng cơ sở dạy nghề tư thục tăng
nhanh, đã có một số cơ sở dạy nghề có vốn đầu tư nước ngồi. Hiện có 789 cơ sở
dạy nghề ngồi cơng lập. Quy mơ đào tạo nghề tăng nhanh, giai đoạn 2001-2006
dạy nghề cho 6,6 triệu người (tăng bình qn hàng năm 6,5%), trong đó dạy
nghề dài hạn đạt 1,14 triệu người, dạy nghề ngắn hạn đạt 5,46 triệu người. Năm
2007 cả nước tuyển sinh được 1.436.500 người, trong đó trung cấp nghề là
151.000 và cao đẳng nghề là 29.500 người. Quy mô dạy nghề trong những năm
qua tăng nhanh đã nâng tỷ lệ lao động qua đào tạo nghề từ 13,4% năm 2001 lên


11

khoảng 24% năm 2007, góp phần thúc đẩy q trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế,
cơ cấu lao động [8].
Theo kết quả kiểm định chất lượng năm 2011, Hội đồng kiểm định chất
lượng dạy nghề đã nghiên cứu xem xét đánh giá kiểm định 37 cơ sở dạy nghề.
Kết quả kiểm định tại 37 cơ sở dạy nghề cho thấy 17 cơ sở đạt cấp độ 3 (đạt tiêu
chuẩn cao); 17 cơ sở dạy nghề đạt cấp độ 2 (cùng chiếm 45,95%) và 3 cơ sở dạy
nghề đạt cấp độ 1 (chiếm 8,1%).
Các trường không đạt chuẩn hoặc đạt chuẩn thấp chủ yếu là do còn thiếu
đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất (phương tiện, thiết bị, phòng học v.v...). Chính
vì vậy cơ sở vật chất và phương tiện dạy học là nhu cầu cấp bách để nâng cao
chất lượng và mở rộng quy mô đào tạo. Công tác nghiên cứu khoa học và chế tạo
phương tiện dạy học là một nội dung không thể thiếu trong kế hoạch cơng tác
hàng năm của các trường. Hiện nay có các phương tiện dạy học cơ bản như sau:
- Tranh vẽ có khả năng mơ tả được mối liên kết giữa các cụm, các bộ
phận, thể hiện được hình dáng kết cấu bên ngoài, kết cấu chi tiết bên trong của
hệ thống, giá thành phương tiện rẻ, dễ sử dụng ở mọi nơi mọi chỗ. Nhưng nó cịn
hạn chế sơ đồ, tranh vẽ không thể hiện được nguyên tắc hoạt động, mơ tả được
q trình làm việc của hệ thống;
- Sơ đồ nguyên lý hệ thống phần nào diễn tả được nguyên tắc hoạt động và
quá trình làm việc của hệ thống, giá thành rẻ, thuận tiện sử dụng được ở mọi nơi,
bảo quản dễ dàng. Nhưng sơ đồ hệ thống thường chỉ là sơ đồ hình khối khơng
mơ tả được mối liên kết giữa các cụm, các bộ phận, kết cấu bên trong của hệ
thống;
- Bản vẽ cấu tạo, có khả năng giúp người học nhận biết hình dáng kết cấu
bên ngoài, cấu tạo các bộ phận bên trong, sự lắp ghép giữa các bộ phận của hệ


12
thống; nhược điểm bản vẽ cấu tạo không thể hiện được ngun tắc hoạt động,
mơ tả được q trình làm việc của hệ thống;

- Mơ hình cắt bổ, có thể là mơ hình cắt bổ từ vật thật hoặc mơ hình nhân
tạo được làm bằng các loại chất liệu khác nhằm mô tả cấu tạo các bộ phận bên
trong của hệ thống, có ưu điểm giúp người học nhận dạng các chi tiết hệ thống.
Nhược điểm của mơ hình cắt bổ chỉ là mơ hình chết, khơng có khả năng làm cho
hệ thống hoạt động được;
- Mơ hình dàn trải (mơ hình sống có thể được xây dựng từ một hệ thống có thực
được tháo ra từ thiết bị) nhằm để mơ tả q trình hoạt động của hệ thống. Người
học có thể quan sát được bên ngồi, khám phá được quá trình hoạt động các bộ
phận bên trong hệ thống. Đây là mơ hình sống nên có thể tháo rời chi tiết, quan
sát kết cấu các chi tiết theo các góc nhìn khác nhau; thực hành được quy trình
tháo lắp các chi tiết của hệ thống; đặc biệt nó cịn cho phép mơ phỏng được
ngun lý hoạt động của hệ thống và sử dụng các thiết bị chẩn đoán để chẩn
đoán các lỗi của hệ thống. Tuy nhiên việc xây dựng được mơ hình cũng cần địi
hỏi cơng phu, quá trình khai thác sử dụng dựa vào trình độ, kỹ năng tay nghề của
người dạy phải đáp ứng để làm chủ được kỹ thuật, xử lý và khai thác thành thạo
thì mơ hình mới đem lại hiệu quả.
1.1.2. Các mơ hình giảng dạy chủ yếu hiện nay
Trong những năm gần đây cùng với sự tiến bộ không ngừng của các ngành
khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp chế tạo ôtô trên thế giới ngày càng được
hoàn thiện và nâng cao, đáp ứng những mục tiêu chủ yếu về khả năng chuyên
chở, về tốc độ, độ bền, an toàn, tiện nghi và kinh tế. Trong công tác giảng dạy
chuyên ngành ôtô tại các trường, các cơ sở đào tạo nghề hiện nay thì một phương
tiện khơng thể thiếu đối với cả giáo viên và học sinh đó chính là các mơ hình dạy
học. Nhờ có các mơ hình dạy học mà người dạy sẽ truyền tải được một khối
lượng kiến thức lớn hơn, trực quan hơn và sâu sắc hơn; ngược lại người học sẽ


13
hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc và sự liên kết của các chi tiết, cụm chi tiết và
các hệ thống (kể cả với các chi tiết và cụm chi tiết bên trong mà bình thường nếu

xem kết cấu thực sẽ khơng thể thấy được); các mơ hình sẽ giúp họ tiếp cận tốt
hơn với thực tế hoạt động của hệ thống trên xe (dạy lái xe, tháo lắp chi tiết
v.v…).
Hiện nay, với mỗi cụm, hệ thống của ôtô cần phải có những mơ hình hệ
thống riêng rẽ để phục vụ cho đào tạo và công tác nghiên cứu khoa học. Dưới
đây đưa ra một số ví dụ về các mơ hình hệ thống trên ơtơ.
a. Mơ hình phục vụ giảng dạy ngun lý ơtơ

Hình 1.1. Mơ hình dạy học nguyên lý ôtô
Thiết bị sử dụng khung thép chất lượng cao, được gia cơng cơ khí thành
hình, mặt ngồi được phun nhựa sơn màu. Phía sau bàn thực hành có lắp cửa mở
để tiện sửa chữa. Bên phải có thiết kế các mạch điện sự cố, chân đế có lắp bánh
xe quay di động có phanh hãm để tiện di chuyển hoặc cố định chỗ đặt thiết bị.
Thiết bị được cấu tạo chắc chắn, bền đẹp.
b. Mơ hình cắt bổ các cụm, hệ thống ôtô


14

Hình 1.2. Mơ hình cắt bổ các cụm, hệ thống trên ơtơ
Là mơ hình cắt bổ vật thật động cơ, cơ cấu giảm tốc, động cơ giảm tốc...
Mơ hình này có chức năng thể hiện vị trí các bộ phận chuyển động và trạng thái
chuyển động bên trong động cơ đều rõ ràng, dễ nhìn. Hiện nay dạng mơ hình này
được trang bị cho hầu hết các trường đại học, cao đẳng cũng như các trường
nghề.
c. Mơ hình hướng dẫn thực hành hộp số
Thiết bị sử dụng khung thép chất lượng cao, được gia cơng cơ khí thành
hình, mặt ngồi được phun nhựa sơn màu. Phía sau bàn thực hành có lắp cửa mở để
tiện sửa chữa. Bên phải có thiết kế các mạch điện sự cố, chân đế có lắp bánh xe
quay di động có phanh hãm để tiện di chuyển hoặc cố định chỗ đặt thiết bị. Thiết bị

được cấu tạo chắc chắn, bền đẹp. Mơ hình có sử dụng panel dạy học cao cấp có sơ đồ
nguyên lý được phun màu, bề mặt có lắp bảo vệ bằng thủy tinh hữu cơ và gắn khung
bằng hợp kim nhôm;


15

Hình 1.3. Thiết bị thực hành sửa chữa hộp số ôtô
1.2. Tình hình dạy học tại cơ sở đào tạo
Trong 18 năm xây dựng và trưởng thành, Trường Cao đẳng nghề số 2 (Bộ
Quốc phòng) đào tạo nghề ở 3 trình độ: Cao đẳng, trung cấp và sơ cấp với tổng
số gần 30 ngành, nghề. đã đào tạo được hơn 25.000 học viên, trong đó có gần
15.000 học viên là bộ đội xuất ngũ. Hiện nay, nhà trường có hơn 120 cán bộ,
giáo viên tham gia giảng dạy các ngành nghề như: Hàn, công nghệ ô tô, kỹ thuật
sửa chữa lắp ráp máy tính, điện cơng nghiệp, kế tốn doanh nghiệp [9]…Cơng
nghệ ơ tơ là ngành đào tạo có số lượng học viên hàng năm lớn. Trong những
năm qua trường đã có sự đầu tư lớn vào con người cũng như thiết bị mơ hình
phục vụ cho việc giảng dạy. Có thể kể đến một số mơ hình như sau:
1.2.1. Mơ hình dàn trải hệ thống treo lái tổng hợp


16
Đây là mơ hình đạt giải nhì tại hội thi sáng tạo kỹ thuật Qn khu 2 năm 2009.
Mơ hình có đặc điểm:
- Mơ hình mơ phỏng hệ thống treo, lái có trợ lực hoạt động được;
- Bơm trợ lực được dẫn động bằng động cơ điện 1 pha.

Hình 1.4. Hệ thống treo lái tổng hợp
1.2.2. Mơ hình dàn trải hệ thống điều hịa khơng khí tự động
Năm 2011, trường đã đạt giải nhì tại hội thi sáng tạo kỹ thuật Qn khu 2 với

mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí tự động. Mơ hình này được thiết kế theo u
cầu của điều hịa ơ tơ, mơ phỏng cấu tạo kiểu mở rộng, có hơn 10 bài kiểm tra và
sự cố máy móc, mạch điện, đường ống, giúp cho học sinh phân tích và xử lý sự
cố, nâng cao kĩ năng thực hành thao tác thực tế cùng với việc học tập lý luận.


17

Hình 1.5. Mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí tự động
1.2.3. Mơ hình dàn trải hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử xe ô tô Toyota
Camry 1999
Năm 2012, trường tham dự hội thi thiết bị dạy nghề tự làm tỉnh Vĩnh Phúc với
mơ hình hệ thống phun xăng điện tử trên xe Toyota Camry 1999. Mơ hình có đặc
điểm như sau:
- Mơ hình bao gồm tất cả các bộ phận của hệ thống phun xăng đánh lửa
điện tử trên ơ tơ hiện đại hoạt động bình thường như trên xe;
- Có thể sử dụng mơ hình để thực tập đấu dây cho từng bộ phận và toàn bộ
hệ thống thông qua hệ thống giắc cắm thông minh;
- Mô hình có hệ thống giắc kết nối để kết nối với máy tính hoặc máy chẩn
đốn chun dùng để chẩn đoán các PAN nhớ trong ECM.


18

Hình 1.6. Hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử xe Toyota Camry 2009
1.2.4. Mơ hình dàn trải hệ thống điện xe ơtơ
Năm 2012 với mơ hình dàn trải hệ thống điện xe ô tô, trường đã đạt giải nhất tại hội
thi sáng tạo kỹ thuật Quân khu 2.
- Mô hình bao gồm tất cả các hệ thống sử dụng điện trên ô tô hiện đại. Tất
cả các hệ thống hoạt động bình thường như trên xe;

19
- Có thể sử dụng mơ hình để thực tập đấu dây cho từng hệ thống và toàn
bộ hệ thống thơng qua hệ thống giắc cắm thơng minh;
- Mơ hình có hệ thống giắc kết nối để kết nối với máy tính hoặc máy chẩn
đốn chun dùng để chẩn đốn các PAN nhớ trong ECM.

Hình 1.7. Hệ thống điện xe ôtô
1.2.5. Mô hình dàn trải hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử xe ô tô Toyota
Camry 2010
Đây là mô hình đạt giải nhì tại hội thi thiết bị dạy nghề tự làm tồn quốc năm 2013:
- Mơ hình bao gồm tất cả các bộ phận của hệ thống phun xăng đánh lửa
điện tử trên ô tô hiện đại hoạt động bình thường như trên xe;
- Mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử được kết nối sử dụng tin
hiệu chung thơng qua mạng CAN, có hệ thống khóa điện thơng minh hoạt động
bình thường như trên xe;


20
- Có thể sử dụng mơ hình để thực tập đấu dây cho từng bộ phận và toàn bộ
hệ thống thơng qua hệ thống giắc cắm thơng minh;
- Mơ hình có hệ thống giắc kết nối để kết nối với máy tính hoặc máy chẩn
đốn chun dùng để chẩn đốn các PAN nhớ trong ECM.

Hình 1.8. Hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử trên xe Toyota Camry 2010
1.3. Mục tiêu, phương pháp nghiên cứu và nội dung đề tài
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Hệ thống phanh dÉn ®éng thuỷ lực có bé chèng h·m cøng b¸nh xe ABS
trên ơtơ là một trong những hệ thống được trang bị ở hầu hết các dòng xe hiện

đại. Đây cũng là nội dung được quan tâm và đề cập nhiều trong chương trình


21
giảng dạy nghề công nghệ ô tô của các trường đại học, cao đẳng đặc biệt là trong
các trường dạy nghề. Mơ hình hệ thống phanh dÉn ®éng thuỷ lực có bé chèng
h·m cøng b¸nh xe ABS trên xe ơtơ khơng có sẵn nếu đặt mua thì giá thành lại rất
cao mà năng lực tài chính của nhà trường khơng thể đáp ứng cùng một lúc tất cả
các thiết bị.
Để đáp ứng yêu cầu giảng dạy các mô đun bảo dưỡng sửa chữa hệ thống
phanh, mô đun thực hành mạch điện cơ bản, mơ đun chẩn đốn, mơ đun kiểm tra
và sửa chữa PAN ơtơ trong chương trình dạy nghề Cơng nghệ ơ tơ. Trong q
trình thực hành giảng dạy, khi triển khai hướng dẫn thực hành sửa chữa hệ thống
phanh dÉn ®éng thuỷ lực có bé chèng h·m cøng b¸nh xe ABS trên xe ơ tơ, tác
giả thường gặp các vấn đề sau:
- Giáo viên khó hướng dẫn, chỉ cho HSSV từng vị trí các thiết bị trên xe
do khơng gian lắp đặt thiết bị rất hẹp, có vị trí khơng quan sát được;
- Số lượng vị trí để HSSV qua sát được rất ít, mất nhiều thời gian hơn do
giáo viên phải hướng dẫn từng nhóm HSSV;
- HSSV chưa có kinh nghiệm tiếp xúc với hệ thống phanh dẫn động thu
lc cú bộ chống hÃm cứng bánh xe ABS trên xe có thể gây hư hỏng, chạm chập,
gây mất an tồn. Lãng phí thời gian và vật tư khi học sinh, sinh viên chưa
thành thạo mà thực hành ngay trên các dòng xe hiện đại và đắt tiền.
Từ đó tơi nhận thấy cần thiết chế tạo một mơ hình hệ thống phanh dÉn ®éng
thuỷ lực có bé chèng h·m cøng b¸nh xe ABS trên xe ơ tơ nhằm giải quyết được
những khó khăn trong giảng dạy thực hành, phù hợp với nội dung môn học, dễ
quan sát, dễ hiểu, dễ tiếp thu, sinh động, hấp dẫn, tạo được hứng thú học tập cho
HSSV, đồng thời phát huy được tính tích cực, sáng tạo của người học, hồn thiện
kỹ năng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế.
Ngoài việc trực tiếp phục vụ giảng dạy, việc sản xuất trang thiết bị dạy

nghề tự làm, đã trở thành một nội dung quang trọng trong hoạt động sư phạm
của cá nhân cũng như đội ngũ giáo viên trong toàn trường. Hoạt động này đã góp


22
phần rèn luyện, nâng cao kỹ năng về chuyên môn, kỹ năng nghiên cứu khoa học,
kỹ năng hoạt động nhóm cho đội ngũ giáo viên.
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết để phân tích cơ sở hệ thống
phanh ABS và tính tốn các thơng số cơ bản cần thiết cho mơ hình xây dựng. Từ
đó thiết kế, chế tạo và lắp ráp thành mơ hình hoàn chỉnh.
1.3.3. Nội dung đề tài
Đề tài ”Nghiên cứu thiết kế mơ hình hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh
xe (ABS) phục vụ cho đào tạo “ bao gồm 3 chương cơ bản:
Chương 1: Tổng quan về mô hình dạy học cho đào tạo nghề;
Chương 2: Cơ sở lý thuyết bộ chống hãm cứng bánh xe;
Chương 3: Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống phanh có ABS.


23
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE
2.1. Mơ hình động lực học ơ tơ khi phanh
2.1.1. Động lực học bánh xe
Khi phanh bánh xe chịu tác dụng của mặt đường và mô men phanh từ cơ
cấu phanh... Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh được biểu
diễn như hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh
Trong đó:

P - lực đẩy từ khung xe truyền đến;
Gb - tải trọng tác dụng lên bánh xe;
Zb - phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe;
Mjb - mơ men qn tính;
Mf - mơ men cản lăn.