MỤC LỤC
Mục lục....................................................................................................1
Lời nói đầu……………………………………………………………………2
Chương I: Đặc điểm hệ thống phanh điều khiển by_wire và lựa chọn phương án thiết kế …………3
1. Nhiệm vụ hệ thống phanh…………………………………………………. 3
2. Yêu cầu hệ thống phanh…………………………………………………… 3
3. Các hệ thống phanh………………………………………………………….3
4. Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực và phanh by_wire……………………...5
a Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực…………………………………………..5
b Đặc điểm hệ thống phanh by_wire…………………………………………..7
5. Phân loại các hệ thống phanh by_wire………………………………………9
a. EMB…………………………………………………………………………10
b. EHB………………………………………………………………………….13
6. Chọn phương án thiết kế …………………………………………………….15
Chương II. Thiết kế tính toán cụm cơ cấu phanh………………………..….17
I. Tính toán má phanh, đĩa phanh………………………………………………17
1. Tính momen phanh tác dụng lên cơ cấu phanh………………………………17
2. Xác định kích thước má phanh……………………………………………….19
3. Kiểm nghiệm bên má phanh…………………………………………………..21
II. Thiết kế bộ truyền hành tinh, bánh răng………………………………………23
1. Thiết kế bộ truyền hành tinh……………………………………………………23
a. Chọn vật liệu……………………………………………………………………23
b. Ứng suất tiếp xúc , uốn cho phép……………………………………………….23
c. Tính toán các thông số bộ truyền hành tinh……………………………………25
d. Kiểm tra bền các bánh răng……………………………………………………..36
2. Thiết kế bộ truyền bánh răng…………………………………………………... 36
Chương III. Xây dựng sơ đồ chức năng hệ thống phanh BBW…………………..47
1. Xây dựng sơ đồ chức năng ABS…………………………………………………..48
2. Xây dựng sơ đồ chức năgn BAS………………………………………………… .49
3. Xây dựng sơ đồ chức năgn TRC………………………………………………......52
4. Xây dựng sơ đồ chức năgn VSC……………………………………………….....54
Chương IV. Xây dựng cơ sở lý luận và các chương trình logic điều khiển……...57
I. Chương trình điều khiển, momen xoắn động cơ DC……………………………....57
1. Các phương trình………………………………………………………………….57
2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ…………………………………………………..58
3. Thay đổi điện áp bằng phương pháp PWM………………………………………..58
II. Xây dựng cơ sở lý luận và các chương trình logic điều khiển…………………… 61
1. Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độABS…….61
2. Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độABS……….65
3. Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độABS……..67
4. Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độ ABS…..69
Chương V. Quy trình gia công công nghệ……………………………………….…72
1. Phân tích kết cấu, chọn dạng sản xuất……………………………………………..72
2. Lập quy trình gia công công nghệ………………………………………………….73
Kết luận………………………………………………………………………………78
Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………..........79
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp ô tô trên thế giới ngày nay đang phát triển rất nhanh, các công nghệ mới ra đời kể từ khi bắt đầu nghiên cứu phát triển đến khi đưa vào sử dụng được rút lại rất ngắn. Do được thừa hưởng các ứng dụng về công nghệ điện và điện tử hiện đại, các hệ thống điều khiển trên ô tô ngày càng được thiết kế theo kết cấu điện tử hóa, có độ hoàn thiện và chính xác cao.
Cùng với việc phát triển của ngành ô tô thì vấn đề bảo đảm an toàn trong lưu thông cho người và xe càng trở nên cần thiết. Trên ô tô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, thiết bị chống va đập,....trong đó cơ cấu phanh vẫn là cơ cấu đóng vai trò quan trọng nhất. Vì vậy khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, quãng đường phanh ngắn, an toàn ở mọi tốc độ, góp phần nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hóa.
Nhiều hệ thống phanh trên xe con ngày nay cũng đang có xu hướng thiết kế theo kết cấu tự động, các chi tiết điều khiển và dẫn động dần được chế tạo theo hướng điện tử hóa, đặc biệt là hệ thống phanh điện (BBW). Hệ thống phanh điện BBW là kiểu kết cấu hệ thống phanh hiện đại nhất hiện nay, hệ thống phanh BBW hiện có thể chia làm hai loại: loại EHB (Electric Hydraulic Brake) là loại hệ thống phanh có hỗ trợ thủy lực, và hệ thống phanh EMB (Electric Mechanical Brake) là loại không có hỗ trợ thủy lực. Với nhịp điệu phát triển chung của đất nước, vấn đề nghiên cứu ứng dụng các công nghệ kĩ thuật mới trong nền công nghiệp ô tô, hiện đại ngày càng sát với trình độ phát triển chung của các nước tiên tiến. Nhiệm vụ về đề tài là “ Thiết kế hệ thống phanh điều khiển by_wire” cũng không nằm ngoài xu hướng đó. Hệ thống phanh (BBW) có kết cấu gọn, khối lượng nhỏ dễ dàng lắp đặt, và bố trí, độ chính xác cao, thời gian chậm tác dụng ngắn, nên quãng đường phanh ngắn, đem lại hiệu quả phanh cao.
Để thực hiện đề tài em đã đưa ra các vấn đề và từng bước giải quyết các yêu cầu như sau:
- Giới thiệu về hệ thống phanh BBW, đánh giá các ưu điểm nhược điểm của hệ thống và lựa chọn một phương án để tiến hành thiết kế hệ thống.
- Dựa vào các thông số kỹ thuật của xe Kia Morning để tính toán thiết kế cụm cơ cấu phanh, lựa chọn loại motor điện DC phù hợp.
- Thiết lập sơ đồ chức năng điều khiển hệ thống ABS và các liên hợp cho hệ thống phanh thiết kế.
- Xây dựng sơ đồ logic điều khiển hệ thống phanh BBW làm việc ở các chế độ ABS, BAS, TRC, VSC.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS …………….. nhiệm vụ của đề tài đã được hoàn thiện. Dù đã cố gắng từng bước giải quyết các vấn đề của đề tài, nhưng do thời gian thực hiện đồ án không được nhiều, do những hạn chế của bản thân nên trong đồ án còn có những sai xót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn thầy : PGS.TS …………….. cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG PHANH ĐIỀU KHIỂN BY_WIRE VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.Nhiệm vụ hệ thống phanh.
Hệ thống phanh có nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động tới tốc độ chuyển động nào đó hoặc dừng hẳn ô tô tại một vị trí nhất định. Thông thường, quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên xe, như vậy động năng xe biến thành nhiệt năng của cơ cấu ma sát và được truyền ra môi trường xung quanh.
2.Yêu cầu hệ thống phanh.
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.
- Đảm bảo ổn định chuyển động của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.
3.Các hệ thống phanh
Có thể phân loại hệ thống phanh trên ô tô theo nhiều cách khác nhau, ví dụ như phân loại theo công dụng, theo kết cấu của cơ cấu phanh, theo dẫn động phanh.
a. Theo công dụng.
Hệ thống phanh trên ô tô bao gồm:
- Phanh chính ( phanh chân ) : dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động. Đây là hệ thống phanh quan trọng nhất trên xe. Trong quá trình sử dụng xe, hệ thống phanh chính được dùng thường xuyên và nó là cơ sở để thiết kế các hệ thống phanh khác.
- Phanh phụ:dùng để thay thế khi phanh chính gặp sự cố, nó có chức năng tương đương phanh chính và được dẫn động riêng biệt với phanh chính.
- Phanh dừng( phanh tay) dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng trong trường hợp phanh chính hỏng.
c. Theo dẫn động phanh.
Hệ thống phanh trên ô tô được dẫn động theo ba cách chính.
- Dẫn động bằng cơ khí có kết cấu cồng kềnh, khó bố trí ở khoảng cách xa
(từ bàn đạp phanh tới bánh xe). Thường dùng làm hệ thống phanh tay trên ô tô nhỏ.
- Dẫn động phanh bằng thủy lực thường dùng trên hệ thống phanh chính ở các xe nhỏ . Tuy nhiên lực phanh ở cơ cấu phanh không lớn nên nó ít được dùng trên xe tải.
4. Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực và hệ thống phanh by_wire.
a. Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực.
Hệ thống phanh thuỷ lực trên xe con bao gồm các bộ phận chính: bàn đạp chân phanh,phanh tay, bộ trợ lực chân không , xi lanh chính, xi lanh công tác, bộ điều chỉnh áp suất phanh.
Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy lực tĩnh với áp suất lớn trong khoảng (60_120)bar. Áp suất được hình thành khi người lái đạp bàn đạp phanh chân, thực hiện tạo áp suất trong xi lanh chính. Chất lỏng ( dầu phanh) được dẫn động theo các đường ống tới các xy lanh công tác (nằm trong cơ cấu phanh tại mỗi bánh xe).
b. Đặc điểm hệ thống phanh điều khiển by_wire.
Hệ thống by_wire đã có từ khoảng hai mươi năm về trước, nó được ứng dụng trong ngành công nghiệp hàng không. Nó hoạt động không cần đến sự hỗ trợ năng lượng của cơ khí hoặc hệ thống thủy lực. Nó được điều khiển bằng tín hiệu điện. Trong đó hệ thống điện tử đóng một vai trò quan trọng và độ tin cậy của hệ thống phải rất cao. Công nghệ by_wire ứng dụng trong hệ thống phanh, hệ thống lái, hệ thống truyền lực, hệ thống điều khiển bướm ga (với động cơ xăng ), ….
6. Chọn phương án thiết kế
Chọn phương án hai là phương án thiết kế vì cơ cấu phanh này đơn giản , bố trí gọn ,vì có bộ truyền hành tinh nên cơ cấu làm việc êm diu
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu trên
Khi chưa phanh: Moto DC không hoạt động, có khe hở giữa má phanh và đĩa phanh của xe, bánh xe quay trơn bình thường
Khi đạp phanh : người lái đạp bàn đạp phanh, tín hiệu này sẽ gửi tới ECU tùy theo hành trình bàn đạp phanh là lớn hay nhỏ mà ECU sẽ gửi tín hiệu dòng điện lớn hay bé đến moto DC. Moto DC quay cùng chiều với chiều quay của bánh xe làm trục bánh mặt trời quay theo qua bộ truyền bánh răng,trục bánh mặt trời quay làm bánh hành tinh và trục bánh hành tinh vừa chuyển động quay và tịnh tiến do đó đẩy piston dịch chuyển sang trái ép má phanh vào đĩa phanh , tạo ra lực phanh .
CHƯƠNG II THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CỤM CƠ CẤU PHANH
Tính toán cụm cơ cấu phanh BBW:
Để tiến hành thiết kế hệ thống phanh , ta lựa chọn loại xe Kia Morning để tính toán cho cụm cơ cấu phanh
I.Tính toán má phanh, đĩa phanh.
1.Tính momen phanh tác dụng lên cơ cấu phanh.
Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô với tốc độ chậm dần trong giới hạn cho phép. Ngoài ra momen phanh sinh ra ở phanh tay còn đảm bảo ô tô đứng được ở độ dốc cực đại.
a: Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước.a=0,96(m)
b: Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau.b=1,41(m)
Hg: Chiều cao trọng tâm xe. hg=0,5(m)
g: Gia tốc trọng trường . g=9,81(m/s2)
Thay số ta được: Mp1 = 977 (Nm) ; Mp1 = 372 (Nm)
2.Xác định kích thước má phanh.
a. Tính toán bán kính trong và ngoài của má phanh.
Ta có đường kính của vành bánh xe là d=14(inch)=350(mm)
Suy ra bán kính của vành bánh xe là R=d/2=350/2=175(mm)
Với xe tham khảo ta có bán kính ngoài của đĩa phanh là Rnd=125(mm)
Bán kính ngoài của tấm ma sát là R2=120-5=120(mm)
Bán kính trong của tấm ma sát được tính như sau: R1=(0,5_0,75)R chọnR1=0,7R2=80(mm)
Từ R1,R2 ở trên ta có : Rtb=(R1+R2)/2=(95+65)/2=100(mm)
b. Tính diện tích, góc ôm của má phanh.
* Cơ cấu phanh trước
Vì momen phanh sau nhỏ hơn momen phanh trước, lực phanh được điều khiển bởi ECU điều khiển, để thuận tiện cho chế tạo lấy diện tích và góc ôm má phanh sau như phanh trước.
3.Kiểm nghiệm bền má phanh.
a. Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau.
Khi phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc vo cho tới khi dừng hẳn (v=0) thì toàn bộ động năng của ô tô có thể được coi là đã chuyển thành công ma sát L tại các cơ cấu phanh. Với :
G= 13500(N) : là trọng lượng ô tô khi đầy tải
V0=60(km/s) =16,67(m/s) : là tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh
Thay số ta được: L = 362.104 (J/m2) < 400.104 (J/m2)
b.Tính toán nhiệt trong quá trình phanh.
Trong quá trình phanh động năng của ô tô chuyển động thành nhiệt năng ở trống phanh , ở đĩa phanh và một phần thoát ra ngoài không khí.
V1: Tốc độ bắt đầu phanh , v1=30(km/h)
V2: Vận tốc kết thúc phanh, v2=0
Mt: Khối lượng các chi tiết bị nung nóng , với xe tham khảo ta có mt=5kg
C: Nhiệt dung của chi tiêt bị nung nóng đối với thép và gang, C=500(J/kg.độ)
Suy ra: t = 1,860C < 150C
II. Thiết kế bộ truyền hành tinh, bánh răng.
1.Thiết kế bộ truyền hành tinh.
a.Chọn vật liệu
Ta chọn là thép hợp kim 40CrNi,
Bánh răng lớn : Thấm C và tôi HRC = 55 - 63
Giới hạn bền δ = 900 Mpa. Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa.
Bánh răng nhỏ : Thấm C và tôi HRC =55 -63
Giới hạn bền δ = 900 Mpa. Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa
c.Tính toán các thông số bộ truyền hành tinh.
Sơ đồ bộ truyền bánh hành tinh.
Trong cơ cấu trên bánh bao cố định.
Chọn một số thông số cơ bản của cơ cấu hành tinh
Số bánh hành tinh n=3
Ds: đường kính vòng lăn bánh mặt trời , chọn ds=30(mm)
Dp: đường kính vòng lăn bánh hành tinh, chọn dp=15 (mm)
Do: đường kính vòng lăn bánh bao , chọn do=75(mm)
F : là lực ép lớn nhất tại bề mặt tiếp xúc má phanh và đĩa phanh
E : là modul đàn hồi của vật liệu má phanh (pherado).
Do đó ta có l=2(0,1+0,05)=0,3(mm).
Số răng bánh mặt trời là: Zs= 7,5. Lấy sơ bộ Zs=7(răng)
Số răng bánh hành tinh là: Zp= 15. Lâý sơ bộ Zp=15(răng)
Sổ răng bánh bao là: Z0= 37,5
Kiểm tra điều kiện công nghệ bánh răng.
Trường hợp số bánh hành tinh tăng lên các vòng đỉnh của chúng có thể cắt nhau. Điều đó sẽ không xảy ra nếu đảm bảo điều kiện kề sau:
Dp2<(ds+dp)sin(
Ta có: dp2=dp+2=30+2=32 ; C=3
Thay số ta được 32<(15+30)sin(
Vậy bộ truyền bánh răng hành tinh trên thỏa mãn điều kiện kề.
d. Kiểm tra bền các bánh răng
* Tính theo sức bền uốn:
P : Lực vòng tác dụng lên bánh răng. (MN)
b : Chiều rộng vành răng (m)
Y : Hệ số dạng răng . Được tra theo bảng.
Kd: Hệ số tải trọng động bên ngoài. Kd = 2,3
+ Tính ứng suất uốn bánh răng mặt trời ZS
Tra theo bảng 6.18 [5] có hệ số dạng răng Y = 3,62.
Lực vòng tác dụng lên bánh răng hành tinh Z3
P3 = 3115 (N) = 3115.10-6 (MN)
Môđun pháp tuyến : mn = 1 mm =1.10-3 m
Thay các giá trị đã tính toán ở trên vào công thức ta có : σH1 = 17,9 (MPa)
+ Tính ứng suất uốn của bánh răng hành tinh ZP
Tra theo bảng 6.18 [5] có: Y = 3,6
Lực vòng tác dụng lên bánh răng hành tinh :
PP = 3115(N) = 1918.10-6 (MN)
Môđun pháp tuyến : mn = 1.10-3 (m)
Thay các giá trị vào công thức ta có : e H2 = 26 (MPa)
Vậy σH1 và σH2 < [σH] = 387MPa
* Kiểm nghiệm bánh răng theo sức bền tiếp xúc :
Trên bộ truyền Wilson, số lần vào khớp và ra khớp của một bánh răng hành tinh là nhiều nhất.
Thay tất cả các giá trị vừa tìm được ta thay vào công thức ta có ứng suất tiếp xúc trên răng của bánh răng hành tinh : σtxP1 = 702 (MPa )
Ứng suất tiếp xúc trên răng của bánh răng mặt trời : σtxP2 = 760 (MPa )
Có [σH ] = 1102 Mpa
Vì vậy bánh răng ZP ,ZS thoả mãn điều kiện bền theo ứng suất tiếp xúc.
Bảng thông số bộ truyền hành tinh nhưu bảng 2.1.
2. Thiết kế bộ truyền bánh răng.
* Chọn vật liệu:
Chọn bánh nhỏ là thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285 có =850MPa, MPa
Chọn bánh lớn là thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285 có =850MPa, MPa
Ta có :
[σH ] = σHolim.KHL/ SH
[σF ] = σFolim.KFL.KFC/ SF
Nên ta có NHO1 = 30.6052,4 = 14,2.107, NHO2 = 30.5422,4 =109,3. 107
NHE,NFE : Chu kì thay đổi ứng suất tương đương. Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh có : NHE = NFE = 60.c.n. tΣ
Thay các giá trị vào công thức (3.19) ta có : NHE= NFE= 60.1.6600.5000 =198.107
Ta có NHE1 > NHO1 do đó KHL1 =1,tương tự có KHL2 =1
Vậy [σH ]1 = σHolim1.KHL/ SH = 560.1/1,2 =509 Mpa
[σH ]2 = σHolim2.KHL/ SH = 530.1/1,2 =481,8 Mpa
[σH ] = ([σH ]1 +[σH ]2 )/2 =495,4 MPa
Và [σF ]1 = σFolim1.KFL.KFC/ SF =750.0,8.1/1,55= 387 MPa
[σF ]2 = σFolim2.KFL.KFC/ SF =750.0,8.1/1,55=387 MPa
Ứng suất quá tải cho phép
[σH]max = 2,8 δ ch2 = 2,8.580 = 1260 (MPa)
[σF]1max = 0,8. σch1= 0,8.580= 464 (MPa)
[σF]2max = 0,8. σch2= 0,8.450 = 360(MPa)
Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép.
Theo 6.1 [1]với v=5(m/s), Zv=1, cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, với da<700mm, KXH=1 do đó theo 6.1[1] và 6.2[1]
Bánh răng trục mặt trời:
Modun m=1
Số răng Z1=64
Đường kính vòng chia d1 = 67,4 (mm)
Đường kính đỉnh răng da1=d1+2m=66,7(mm)
Đường kính đáy răng df1=d1-2,5m=62,2(mm)
Bánh răng trung gian:
Đường kính đỉnh răng da2=d2+2m=42,4(mm)
Đường kính đáy răng df2=d2-2,5m=37,9(mm)
Bánh răng trục motor:
Modun m=1
Số răng Z1=16
Đường kính đỉnh răng da3=d3+2m=18,1(mm)
Đường kính đáy răng df3=d3-2,5m=15,6(mm).
CHƯƠNG III
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CHO HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH BBW
1. Sơ đồ chức năng ABS.
Dựa vào tín hiệu của CB hành trình bàn đạp ECU cảm nhận được người lái phanh ở chế độ ABS hay BAS.
- Cảm biến tốc độ bánh xe có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe, làm việc như một bộ đếm số vòng quay, tín hiệu của bộ cảm biến tốc độ được đưa về bộ điều khiển điện tử ( tín hiệu vào ECU_ABS ). Trên xe bộ cảm biến có thể đặt tại: đĩa phanh, bán trục, tang trống, bánh răng bị động của cầu xe ( hay ở bán trục bánh xe ở cầu chủ động ). Dựa trên tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU cảm nhận được tốc độ quay của bánh xe cũng như tốc độ của xe.
- Bộ điều khiển điện tử ECU_ABS làm việc như một máy tính nhỏ theo chương trình định sẵn ( điều khiển logic hay gồm các thành phần đánh giá ). Tín hiệu điều khiển van điện từ ( output signal ) phụ thuộc vào tín hiệu của cảm biến ( input signal ) và chương trình vi xử lý, xác định chế độ làm việc của bánh xe( theo độ trượt ), đưa ra tín hiệu điều khiển van điều khiển ( cơ cấu thừa hành ), thiết lập chế độ điều chỉnh áp lực phanh ở bánh xe.
2. Sơ đồ chức năng ở chế độ phanh BAS.
BA là hệ thống hỗ trợ vận hành phanh khi người lái không thể đạp đủ lực lên bàn đạp phanh. Đạp lên bàn đạp phanh đột ngột được coi là sự dừng xe khẩn cấp và hệ thống này tự động tạo ra một lực phanh lớn hơn.
Đôi khi người lái chưa quen lái xe hoặc những người hốt hoảng mặc dù đã quen lái xe không đạp bàn đạp phanh đủ mạnh trong khi phanh khẩn cấp để tận dụng tính năng của hệ thống phanh.
4. Sơ đồ chức năng ở chế độ VSC
Việc sử dụng cảm biến gia tốc bên cho phép ECU_VSC đo trực tiếp gia tốc bên của xe trong quá trình quay vòng. Tín hiệu gia tốc bên được chuyển về ECU_VSC xác định trạng thái quay vòng.
Cảm biến gia tốc ngang được gắn theo trục ngang của xe và cũng là loại cảm biến dạng phototransistor. Cảm biến này có mặt trên hệ ABS+TRC+VSC đơn giản.
- Một kiểu cảm biến khác có khả năng xác định cả gia tốc dọc và gia tốc ngang dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall ( đo chuyển vị nhờ sự thay đổi từ trường ).
- Cảm biến đo góc quay thân xe với dạng đầu đo được đặt trên giá con quay hồi chuyển. Cảm biến đo sử dụng nguyên lý đo gia tốc Corilis. Giá đặt trên thân xe tham gia chuyển động quay theo hai trục ( trong không gian 3 trục ).
* Hoạt động của VSC:
VSC điều khiển áp lực phanh bằng cách điều chỉnh mức truyền áp lực, do motor điện ở bên trong bộ chấp hành tạo ra đến mỗi má phanh để khống chế sự quay trượt của bánh trước hoặc sự quay của bánh sau.
Điều khiển để khử sự trượt quay bánh trước : khi xe quay vòng sang bên phải việc khống chế để khử sự quay trượt của bánh trước tác động vào các phanh của bánh trước bên phải và bên trái và phanh của bánh sau bên trong.
CHƯƠNG V
XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CÁC CHƯƠNG TRÌNH LOGIC ĐIỀU KHIỂN
I. Chương trình điều khiển tốc độ, momen xoắn của động cơ DC
1. Các phương trình
- Phương trình tốc độ
- Phương trình momen
2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ.
- Cùng một điện áp cấp cho phần ứng, khi momen tải thay đổi tốc độ động cơ cũng bị thay đổi theo.
- Mong muốn tạo ra một đặc tính “cứng”, nghĩa là không hay ít bị ảnh hưởng bởi tải.
- Để tạo ra đường đặc tính có độ dốc bằng zero, thay đổi điện áp nuôi theo momen tải.
3. Thay đổi điện áp bằng phương pháp PWM.
PWM: Pulse Width Modulation
- Tần số điều chế là không thay đổi.
- Bề rộng xung là thay đổi.
* Vi điều khiển AVR của Atmel:
Từ cách hiểu PWM như trên chúng ta có thể thấy rằng việc áp dụng PWM là tương đối dễ dàng, chỉ cần có bộ tạo xung là có thể tạo PWM, thậm chí có thể dung IC 555. Tong tài liệu này ta sử dụng các chip vi điều khiển để tạo xung điều rộng. Vì tính ứng dụng rộng rãi của PWM nên trong hầu hết các bộ điều khiển ( như PLC , microcontroller …..) thường có tích hợp modul PWM. Trong các chip vi điều khiển có modul PWM thì các chip AVR của Atmel và PIC của microchip được sử dụng khá rộng rãi.
II. Xây dựng cơ sở lý luận và các chương trình logic điều khiển.
1 .Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độ phanh ABS.
a.Cơ sở lý luận:
Gia tốc dài của bánh xe tại tâm trục quan hệ với lực phanh Pp
Khi momen phanh Mcp lớn hơn khả năng tạo nên Mp, Pp lớn và gia tốc có giá trị âm lớn, nhưng bánh xe sẽ bị khóa cứng, ở trạng thái bánh xe bị khóa cứng, vận tốc góc sẽ bằng không, vận tốc dài của tâm bánh xe khác không và độ trượt là 100%. Điều này xảy ra trong một thời gian ngắn đối với ô tô không bố trí ABS.
* Momen của cơ cấu phanh Mcp và sự bám:
Momen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh Mcp là momen điều khiển, do vậy nếu nâng cao giá trị Mcp ở cơ cấu phanh dẫn tới sự tăng lực phanh Pp ở vết tiếp xúc. Khi lực phanh Pp tăng đến giá trị giới hạn của lực bám, bánh xe sẽ bị bó cứng và xảy ra trượt lết bánh xe trên nền.
Như vậy, khi xe bị khóa cứng hoàn toàn sẽ gây nên:
- Tăng quãng đường phanh.
- Mất khả năng tiếp nhận lực bên, ảnh hưởng đến tính chất ổn định, khả năng dẫn hướng chuyển động của xe.
- Tăng độ trượt dọc và mài mòn lốp nhanh.
b. Chương trình logic điều khiển ABS.
Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, nếu bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm ECU_ABS lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển điều chỉnh áp lực phanh. Do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nữa, bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa vè ECU_ABS. ECU_ABS cung cấp lệnh điều khiển motor DC giảm áp lực phanh sao cho bánh xe không bó cứng.
2. Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độ phanh BAS
a. Cơ sở lý luận.
+ Nhận được tình trạng phanh gấp, để tăng áp lực phanh được theo yêu cầu của lái xe đến mức áp lực phanh cao ở các bánh xe sao cho tất cả các bánh xe có thể đạt tới giá trị độ trượt giới hạn.
+ Nhận được điểm kết thúc của trạng thái phanh gấp để áp lực điều khiển phanh giảm về trạng thái yêu cầu của người lái.
b. Sơ đồ logic điều khiển BAS:
Khi lái xe đạp phanh khẩn cấp, áp lực sinh ra tại má phanh có thể không tăng kịp, hệ thống điều khiển nhanh chóng chuyển mạch tới mức tạo áp lực phanh cao hơn. Quá trình xảy ra do sự chậm trễ thực hiện chuyển mạch rất ngắn và áp lực phanh do motor DC tạo ra gia tăng phanh tới ngưỡng của giá trị điều chỉnh độ trượt.
3. Cơ sở lý luận và chương trình logic điều khiển hệ thống phanh BBW ở chế độ TRC
a. Cơ sở lý luận.
Ngày nay ABS+TRC có thể bao gồm:
+ ASR : Bộ điều khiển chống trượt quay.
+ EMS : Thiết bị điện tử điều khiển công suất động cơ.
+ MSR : Bộ điều chỉnh momen phanh hỗ trợ ASR khi đi ở số truyền thấp.
+ EDS : Bộ điều khiển khóa vi sai bên trong hệ thống truyền lực.
b. Sơ đồ logic TRC
Thông qua các cảm biến hành trình bàn đạp ga, cảm biến vận tốc bánh xe, cảm biến bướm ga, các cảm biến trong động cơ, khi người lái đạp ga, ECU sẽ so sánh với các giá trị vận tốc góc bánh xe, và hành trình bàn đạp ga định sẵn:
- Nếu vận tốc góc quay bánh xe nhỏ hơn vận tốc góc quay bánh xe cho phép và hành trình bàn đạp ga tương ứng với vị trí hành trình bàn đạp ga ở trạng thái bình thường thì đèn báo trượt quay TRC tắt , đèn báo ASR tắt, xe hoạt động ở chế độ bình thường .
- Nếu vận tốc góc quay bánh xe lớn hơn vận tốc góc quay bánh xe cho phép và hành trình bàn đạp ga không tương ứng với hành trình bàn đạp ga ở trạng thái bình thường thì đèn báo trượt quay TRC sáng, công tắc ASR được kích hoạt. ECU_ABS điều khiển phanh ABS, tiếp đến ECU_ABS tác động truyền tín hiệu điều khiển tới ECU động cơ, ECU động cơ tiến hành điều chỉnh hạ công suất của động cơ.
CHƯƠNG V
QUY TRÌNH GIA CÔNG CÔNG NGHỆ
1. Phân tích kết cấu,chọn dạng sản xuất.
* Phân tích kết cấu.
Chi tiết là trục cần dẫn bánh hành tinh có dạng hình trụ và có các mặt trụ bậc và rãnh.
Chức năng nhiệm vụ: Khi bánh mặt trời quay, trục cần dẫn vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến. Do đó nó đẩy piston chuyển động tịnh tiến ép má phanh vào đĩa phanh trong quá trình phanh hoặc nhả má phanh khỏi đĩa phanh khi người lái nhả phanh.
* Chọn dạng sản xuất
Do tính chất sản xuất mang tính sửa chữa và cải tiến nhỏ nên ta chọn sản xuất là đơn chiếc.
2. Lập quy trình công nghệ.
a. Phương pháp tạo phôi
Do chi tiết có dạng hình trụ bậc, đường kính lớn nhất là 15(mm), chọn phôi là dạng đúc.
b.Thiết kế quy trình công nghệ.
* Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm.
Khoan lỗ định tâm, chiều sâu là 4,5 (mm) đường kính là 15 (mm)
Khỏa mặt đầu
Định vị
Kẹp chặt phôi trên máy tiện T616 bằng mâm cặp 3 chấu.
Định vị chi tiết bằng bề mặt trụ của phôi.
Dao khỏa mặt đầu, dao phá (tiện thô) được chế tạo bằng thép P8
Chế độ cắt
Tốc độ cắt v=145(mm/ph)
Chiều sâu cắt t=1(mm)
Lượng chạy dao s=0,8 (mm/vòng)
* Nguyên công 2: Tiện mặt ngoài, tiện rãnh.
Tiện thô trục 15(mm)
Tiện tinh trục 15(mm)
Tiện thô trục 8 (mm)
Tiện tinh trục 8(mm)
Định vị và kẹp chặt
Chi tiết được định vị bằng hai mũi tâm, hạn chế 4 bậc tự do
Chọn máy
Chọn máy tiện T15K6
Chọn dao
Chọn dao tiện bằng thép gió có ký hiệu P8
* Nguyên công 3 : Kiểm tra chi tiết
Về kích thước: Chiều dài và đường kính của các bậc không yêu cầu độ chính xác cao nên kiểm tra bằng thước cặp.
Đường kính kiểm tra bằng Panme
Về hình dáng hình học và các bề mặt tương quan dùng
Đồng hồ so
KẾT LUẬN
Hệ thống phanh BBW được thiết kế theo kiểu EMB là hệ thống phanh có kết cấu và điều khiển hiện đại. Cụm cơ cấu phanh có tần số làm việc ở chế độ ABS cao hơn hẳn so với các cụm cơ cấu phanh thông thường vì vậy đòi hỏi công nghệ thiết kế, chế tạo phải rất chính xác và vật liệu phải đảm bảo độ bền rất cao, có khả năng chịu nhiệt tốt.
Do quá trình dẫn động, và điều khiển hoàn toàn bằng điện và điện tử, nên hệ thống phanh thiết kế sẽ gặp khó khăn khi nguồn điện nuôi gặp hư hỏng. Mặt khác nguồn năng lượng tương đối lớn và ổn định, cacs cảm biến thu nhận tín hiệu phải đảm bảo độ nhạy và độ chính xác cao khi làm việc.
Tuy nhiên do những ưu điểm như: khối lượng nhỏ, khoảng không gian chiếm chỗ bé, hiệu quả phanh cao, thời gian chậm tác dụng ngắn, quá trình thiết lập các chương trình logic điều khiển hệ thống phanh hoạt động ở các chế độ phanh ABS, BAS và các chức năng khác cao cấp khác như TRC, VSC có độ chính xác và hoàn thiện hơn nhiều so với hệ thống cũ. Vì vậy em đã chọn thiết kế phanh BBW theo kiểu EMB.
Trong quá trình làm đồ án, bản thân em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu nghiên cứu hệ thống phanh BBW mới của các nhà chế tạo trên thế giới và từng bước giải quyết các nội dụng trong đồ án tốt nghiệp của mình. Đây là cơ hội giúp em nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô hiện đại trên thế giới. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy: PGS.TS……………….. cùng các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà nội, ngày …. tháng … năm 20….
Sinh viên thực hiện
…………………..
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
Tác giả: Trịnh Chất
Lê Uyển
[2]. Kết cấu ô t ô
Tác giả: Nguyễn Khắc Trai
Hồ Hữu Hải
Nguyễn Trọng Hoan
Phạm Huy Hường
Nguyễn Văn Chưởng
Trịnh Minh Hoàng
[3]. Thiết kế tính toán ô tô
Tác giả: Nguyễn Trọng Hoan
[4]. Bài báo NTN TECHNICAL_Development of an Electronicmechanical Brake
Tác giả: Tatsuya YMASAKI
Masaaki EGUCHI
Yusuke MAKIN
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"