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

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

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

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

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

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

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

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

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



+
clbx
rrA

thử


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

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

ì

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

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


cos

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

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

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

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

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

i

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

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

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

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

zM
AB
1
=

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

=

r- bán kính trục chịu xoắn.

4
1
2
Er
zM

Từ công thức (3-1),(3-5),(3-6) Ta có:






+=
3
1
'
2
1
Er
M
ll

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






+=
3
1
1

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

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

=
43
3
RR
UR
+

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

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

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

1
RRRRA
URRA
++

Thay A =






+
3
1
2
1
Er
M

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

3
Er

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


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

- Hệ số bám giữa con lăn với mặt đờng


Gr

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

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

lần I
B

5
.I
C
=
0
5
R
U
R
BC

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


Đặt B =
0
5

R
BR

=
0


max
max
.
U
PB =

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

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

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


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

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



Ur
ErBR
R
cl


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

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