ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí TRƯỜNG ĐHGTVT KHOA CƠ KHÍ ---***--- CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ----o0o--- MỤC LỤC Nội Dung Trang Lời nói đầu 1 Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI BỆ THỬ PHANH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Bệ thử phanh dạng lực loại con lăn. 3 1.2 Bệ thử phanh dạng con lăn quán tính. 6 1.3 Bệ thử phanh không sử dụng lực bám. 7 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế. 9 Chương 2 : THIẾT KẾ MỘT SỐ CHI TIẾT CHO BỆ THỬ 2.1 Tính chọn công suất động cơ điện và tính tỷ số truyền của hộp số. 11 2.2 Tính toán thiết kế bánh đà. 15 2.3 Tính toán thiết kế hộp số. 16 2.4 Thiết kế đồ gá nối cơ cấu phanh với bệ thử. 34 2.5. Thiết bị đo 34 Các bản vẽ chính : 1. Tổng quan về các loại bệ thử. 2. Sơ đồ động bệ thử được thiết kế. 3. Hộp số. 4. Sơ đồ thiết bị đo mômen phanh. 5. Cơ cấu phanh. SV :Dương Quang Thế 1 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí LỜI NÓI ĐẨU Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô đã trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hành khách.Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ôtô đã đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc. Ô tô ngày càng được cải thiện, tải trọng vận chuyển tăng lên, tốc độ ngày càng cao, tính kinh tế và độ bền nâng cao . Đi đôi với việc cải tiến mẫu mã, nâng cao tính tiện nghi, giảm giá thành ., một trong những ưu tiên hàng đầu của các nhà chế tạo ô tô là nâng cao tính an toàn cho người sử dụng. Quan trọng nhất trong các hệ thống an toàn của ô tô là hệ thống phanh. Với tốc độ gia tăng về số lượng cũng như về chủng loại của các phương tiện giao thông đường bộ dẫn đến một nhu cầu cấp thiết là phải đặt ra một hệ thống kiểm tra an toàn cho các loại phương tiện cơ giới đường bộ. Để đảm bảo tính chính xác, khách quan cho việc đánh giá kết quả kiểm tra này, cần thiết phải có một loạt các thiết bị kiểm tra chuyên dùng. Do đó em chọn đề tài “Thiết kế bệ thử phanh không sử dụng lực bám”. Sau thời gian hơn ba tháng tìm hiểu nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy T.s Nguyễn Đức Toàn đến nay em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp được giao. SV :Dương Quang Thế 2 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí Với những nhận thức còn hạn chế về nhiều mặt, đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự thông cảm và nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo, các kỹ sư cũng như các bạn bè sinh viên. Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Sinh viên thực hiện : Dương Quang Thế Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI BỆ THỬ PHANH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SV :Dương Quang Thế 3 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 H Giao Thụng Vn Ti Khoa c khớ 1 .B th phanh dng lc loi con ln Nguyờn lý lm vic: SV :Dng Quang Th 4 GVHD: TS Nguyn c Ton Lp : C Khớ ụtụ A k49 6 4 7 2 3 5 Bệ thử Phanh con lăn lực 1- Động cơ điện 2- Hộp giảm tốc 3- Truyền động xích 4- Con lăn 5- ụ chống trựơt 6- Nâng hạ bánh xe 7- Cảm biến lực phanh ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí Cho bánh xe đi vào các con lăn ma sát 1 (mỗi bánh xe đi vào hai con lăn), cho động cơ điện 1 làm việc, mômen truyền từ động cơ qua hộp giảm tốc 2, qua bộ truyền xích 3, đến con lăn ma sát chủ động. Các con lăn ma sát quay làm bánh xe kiểm tra quay theo. Khi bánh xe kiểm tra quay với tốc độ ổn định, người lái đạp phanh, mômen phanh của bánh xe sẽ tác động lên hai con lăn ma sát 4, làm các con lăn này bị hãm lại, qua hệ thống truyền lực làm cho rôto động cơ điện dừng, trong khi đó nguồn điện vẫn cấp vào cho động cơ điện, qua lực từ trường làm stato quay quanh trục của nó một góc với một mômen cân bằng Mh. Mômen này chính bằng mômen phanh của bánh xe. Để đo mômen phanh này người ta dùng phương pháp đo khác nhau: điện, thuỷ lực, cơ khí v v * Ưu điểm: - Xác định được mômen phanh trên mỗi bánh xe, mức độ chênh lệch mômen phanh ở các bánh xe trên một cầu và tổng mômen phanh trên tất cả các bánh xe. - Cho kết quả nhanh, thuận tiện cho người sử dụng. - Hộp cân bằng có thể cải tiến từ hộp số ô tô. - Có thể lắp đặt được cơ cấu đo thời gian và cơ cấu đo quãng đường phanh vv một cách thuận tiện. - Hệ thống điều khiển nhẹ nhàng. * Nhược điểm: - Tiêu tốn công suất của động cơ điện nhiều hơn so với bệ thử kiểu quán tính. - Do mômen phanh đo được truyền qua nhiều cấp trung gian của hộp giảm tốc và bộ truyền xích nên đã làm giảm độ chính xác. SV :Dương Quang Thế 5 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 A ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí - Việc thiết kế phần động cơ cân bằng rất khó thực hiện, phức tạp. 2, Bệ thử phanh con lăn 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 đường. Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô, loại dẫn động từ động cơ điện. Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa. A B C Bệ thử con lăn (A,B) và băng tải (C) quán tính 1.Bánh xe 2.6.Con lăn 3.Hộp giảm tốc. 4.Động cơ. 5.Xích truyền động 7.Bánh đà 8.Băng tải. Bệ thử con lăn dẫn động từ động cơ ôtô( Hình A) Bao gồm các cụm con lăn 2,6 có liên hệ động học với bánh đà 7 .Các con lăn được dẫn động quay từ bánh xe chủ động của ôtô. Bệ thử này kiểm tra được tất cả các hệ thống phanh trên các bánh xe trên các cầu. Nhược điểm của loại này là hao tốn nhiên liệu và khí thải làm ô nhiễm môi trường không gian sản xuất. Bệ thử phanh băng tải quán tính ô( Hình C).Bao gồm các con lăn trên đó trên đó đặt tấm vải bọc cao su. Bệ cũng được dẫn động từ động cơ ôtô, bệ này chỉ dùng để thí nghiệm xe con. SV :Dương Quang Thế 6 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện (Hình B). Gồm hai cụm bánh đà đặt riêng rẽ dưới bánh xe của một trục, các con lăn nhận truyền động từ động cơ điện và dẫn động quay các bánh xe ôtô. Bệ loại này có khả năng kiểm tra lực phanh của từng cầu, các chi phí trong quá trình thử nhỏ, không ô nhiễm môi trường, do vậy nó được sử dụng khá phổ biến ở các xí nghiệp. Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa về bản chất là như nhau. Sau khi đưa xe vào bệ thử , tăng tốc ( bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ ôtô ). Để xe đạt được tốc độ từ 50 –70 Km/h rồi đạp phanh đột ngột đồng thời cắt côn( hoặc ngắt động cơ điện). Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với con lăn( hoặc băng tải) xuất hiện lực quán tính ngược chiều lực phanh. Sau một thời gian bánh xe ngừng quay. Trong trường hợp này quãng đường phanh có thể xác định bằng máy đếm số vòng quay con lăn kể từ khi bắt đầu phanh, hoặc dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian quay của nó. Trên các loại bệ thử phanh con lăn quán tính co thể đo mô men phanh theo mô men phản lực xuất hiện trên trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn. Do vậy khi thí nghiệm không chất tải lên thùng xe thì phải có thiết bị khống chế lực bàn đạp ở một giá trị nào đó. Sao cho lực phanh không lớn hơn lực bám. Để đảm bảo được độ tin cậy của kết quả chẩn đoán thì các loại bệ thử con lăn quán tính phải mô hình hoá được quá trình phanh thực tế của ôtô trên đường và trên bệ thử phải tương đương nhau. Đây là một nhược điểm dẫn đến loại bệ thử này không chẩn đoán được cho nhiều loại xe. 3,Bệ thử phanh không sử dụng lực bám Bệ thử quán tính không sử dụng lực bám cho phép đo trực tiếp mô men phanh ở cơ cấu phanh, bệ kiểu này gồm hai loại: -Loại bánh xe ôtô tựa trên con lăn( Hình 1- 2 A).Trong trường hợp này con lăn chỉ có tác dụng đỡ bánh xe mà không tham gia trong thành phần bệ thử. -Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng(Hình 1- 2 B). So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả năng loại trừ được sự trượt của bánh xe với con lăn. Khử được sự sai khác về cản lăn trên đường và trên bệ thử SV :Dương Quang Thế 7 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí A B Hình 1- 2 Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử: động cơ điện kéo bánh xe ôtô quay đến tốc độ 50 –70 Km/h sau đó đạp phanh đột ngột sau đó ngắt điện vào động cơ. Hiệu quả phanh có thể xác định theo thời gian quay của các khối lượng quán tính kể từ khi phanh, gia tốc chậm dần đều hoặc quay trơn.      1, máy điện 2, bánh đà 3, hộp số 4, cơ cấu phanh cần thử 5, ly hợp Trên hình Trình bầy sơ đồ bệ thử quán tính không sử dụng lực bám, để đo mô men phanh cực đại của cơ cấu phanh mà không cần chất tải lên thùng xe. SV :Dương Quang Thế 8 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí Khi thí nghiệm bánh xe ôtô được nâng khỏi mặt đường và nối với cơ cấu cần thử phanh,toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ 60-70 Km/h. Đạp phanh đồng thời cắt động cơ điện 1. Dùng cảm biến mô men đặt trên trục 6 ta có thể đo đựơc mô men phanh và quãng đường phanh ở chế độ mô men phanh cực đại ( người lái đạp phanh cực đại) Cơ sở tính toán thiết kế bệ thử cũng dựa trên phương trình cân bằng động năng khi phanh ôtô trên bệ thử và trên đường. So với nhóm bệ thử dạng lực hệ thử phanh quán tính thử được ở tốc độ cao hơn, tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát bới thực tế hơn ( về nhiệt độ trống phanh, về sự thay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống, về hệ số bám .).Do vậy khả năng phát hiện ra các hư hỏng của hệ thống phanh cũng lớn hơn. Nhưng tính vạn năng của bệ quán tính không cao so khó thay đổi được mô men quán tính của bánh đà, kết cấu của bệ phức tạp và độ ổn định khi thí nghiệm kém. 4, Lựa chon phương án thiết kế Dựa trên những tìm hiểu về ưu và nhược điểm của các loại bệ thử em chon thiết kế bệ thử phanh quán tính không sử dụng lức bám : -Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng Ta chọn xe thử là Isuzu Dmax X Limited 4x2 MT 2012 Thông số kỹ thuật THÔNG SỐ KỸ THUẬT Dmax X Limited (CKD) 4x2 MT Tự trọng của xe kg 1880 Tổng trọng tải kg 2850 Kích thước tổng thể (D x R x C) mm 5190 x 1100 x 1830 Chiều dài cơ sở mm 3050 Vết bánh xe trước / sau mm 1520 / 1525 Khoảng sáng gầm xe mm 225 Bán kính quay vòng mm 6200 Động cơ 4JJ1-TC Commonrail, Turbo Intercooler SV :Dương Quang Thế 9 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 ĐH Giao Thông Vận Tải Khoa cơ khí THÔNG SỐ KỸ THUẬT Dmax X Limited (CKD) 4x2 MT Dung tích xi-lanh cc 2999 Công suất cực đại Ps(kw)/rpm 136 Ps (100 Kw) / 3400 rpm Mô-men xoắn cực đại Nm/rpm 280 Nm / 1200-3400 rpm Hộp số Số sàn, 5 số tiến, 1 số lùi Tiêu chuẩn khí thải EURO 2 Lốp & mâm xe Trước-sau 245/70R16 | Mâm đúc hợp kim nhôm 16 inches Dung tích thùng nhiên liệu Lít 76 Máy phát điện 12V-50A Số chổ ngồi chỗ 05 Sơ đồ động của bệ thử      1, máy điện 2, bánh đà 3, hộp số 4, cơ cấu phanh cần thử 5, ly hợp Chương 2 : THIẾT KẾ MỘT SỐ CHI TIẾT CHO BỆ THỬ 2.1 Tính toán công suất động cơ điện và tính tỉ số truyền của hộp số SV :Dương Quang Thế 10 GVHD: TS Nguyễn Đức Toàn Lớp : Cơ Khí ôtô A k49 . Khoa cơ khí Cho bánh xe đi vào các con lăn ma sát 1 (mỗi bánh xe đi vào hai con lăn), cho động cơ điện 1 làm việc, mômen truyền từ động cơ qua hộp giảm tốc. thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi phanh trên đường. Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô, loại dẫn động từ động cơ điện.