Trong nhóm mình ai có file đồ án tính toán thiết kế hệ thống phanh khí nén xe tải thaco k ạ. Cho mh xin file với. Cảm ơn nhiều ạ. Gmail của mh
phunggiatung1996@gmail.com

Mình đăng bài lần đầu. có gì thiếu sót các chế bỏ qua ạ.
MỤC LỤC
Trang

LỜI NÓI ĐẦU ..........................................................................................................3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ............................................4

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.....................................................................5

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh ........................................................................5

1.2.1. Cơ cấu phanh........................................................................................6

1.2.2. Các dạng dẫn động phanh..................................................................13

Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO XE TOYOTA VIOS .............19

2.1. Thông số kĩ thuật.....................................................................................19

2.2. Cơ cấu phanh của xe tham khảo.............................................................20


Chương 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH...............................29

3.1. Tính toán hệ thống phanh........................................................................29

3.1.1. Tính toán cơ mômen phanh theo lực bám.....................................29

3.1.2. Tính toán lực tác dụng lên guốc phanh

bằng phương pháp họa đồ...........................................................30

3.1.3. kiểm tra hiện tượng tự xiết.............................................................35

3.1.4. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh ............................36

3.2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh.........................................................39

3.2.1 Đường kính các xi lanh ...................................................................39

3.2.2.Thiết kế trợ lực phanh......................................................................43

3.3. Tính bền một số chi tiết............................................................................47

3.3.1 Tính bền guốc phanh .......................................................................47

3.3.2 Tính bền trống phanh ......................................................................56

3.3.3 Tính bền chốt phanh.........................................................................57

3.3.4 Tính bền đường ống dẫn động phanh ............................................58



Chương 4 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT.....................60

4.1 Phân tích kết cấu – Chọn dạng sản xuất.................................................60

4.2 Lập quy trình công nghệ..........................................................................60

Chương 5 :BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH...................68

5.1. Hướng dẫn sử dụng...............................................................................68

5.2. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống phanh..................................................69

5.3. Điều chỉnh hệ thống phanh....................................................................71

5.4. Những hư hỏng của hệ thống phanh trong quá trình sử dụng..........72

5.5. Những hư hỏng của hệ thống phanh đỗ...............................................78


KẾT LUẬN CHUNG..............................................................................................79


TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................80












LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người. Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước.

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết.

Đề tài này có nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe TOYOTA VIOS”. Sau qúa trình nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Dương Quang Minh và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy bổ sung giúp đỡ, để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Quang Minh cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

Vĩnh Yên, ngày 12 tháng 5 năm 2018.



Sinh viên thực hiện




Phùng Gia Tùng

Chương I

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1. Công dụng

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động, dừng hẳn ôtô hoặc giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định.

1.1.2 Phân loại

a) Theo công dụng

Hệ thống phanh được chia thành :

- Hệ thống phanh chính (phanh chân).

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).

- Hệ thống phanh dự phòng.

- Hệ thống phanh chậm dần(phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ).

b) Theo cơ cấu của cơ cấu phanh:

Hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.

c) Theo dẫn động phanh:

Hệ thống phanh được chia ra:

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí.

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.

- Hệ thống phanh dẫn động khí nén.

- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thuỷ lực.

- Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá.




d) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS).

1.1.3. Yêu cầu

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất.

- Phanh êm dịu để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô.

- Điều khiển nhẹ nhàng (lực tác động nhỏ)

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao.

- Phân bố mômen phanh hợp lý để tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh.

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh.

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.

- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao

- Lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển trên bàn đạp.

1.2. Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe.

Việc dùng cả hai phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của xe khi chuyển động và dừng hẳn.

Hệ thống phanh có hai phần cơ bản là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô.

- Dẫn động phanh: dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.

1.2.1. Cơ cấu phanh

a) Cơ cầu phanh đĩa:

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa gồm các bộ phận chính :

- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xy lanh bánh xe.

- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của xy lanh bánh xe.

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động:

* Loại giá đỡ cố định


















Hình 1.1 cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định


Khi phanh, áp suất chất lỏng tác động lên các piston trong các xy lanh công tác và đẩy các má phanh ép vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.



* Loại giá đỡ di động

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu. Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xy lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ.













Hình 1.2 cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động



b) Cơ cấu phanh guốc- Phanh tang trống:

* Nguyên lí hoạt động:

Trong trường hợp dẫn động bằng thuỷ lực, khi phanh áp suất chất lỏng trong xylanh công tác tác dụng lên piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh.

*) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình. Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng bằng cam lệch tâm.



Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

1.Má phanh 2. Guốc phanh 3. Lò xo 4. Phớt làm kín 5. Trống phanh 6. Chốt 7. Xecmang 8. Piston 9. Phớt chắn dầu 10. Lò xo 11. Xilanh 12. Phớt chắn bụi 13. Lò xo 14. Đinh tán 15. Tấm đệm 16. Chốt phanh 17. Bạc lêch tâm 18. Bulong 19. Van xả khí 20. Tấm chắn bụi

Ở hình (hình 1.3) trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn.

*) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm.






















Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh. Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.

*) Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt .


















Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình b).

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình b).

– Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

– Loại hai mặt tựa tác dụng kép:

Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

*) Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.














– Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.

– Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.



*) Cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau.

Về cấu tạo phanh đỗ cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.

– Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số.

– Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay.



Hình 1.7 Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh đỗ ( phanh tay)







1.2.2. Các dạng dẫn động phanh

a) Dẫn động phanh cơ khí:

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh. Sử dụng ở hệ thống phanh dừng.

b) Dẫn động phanh thuỷ lực:

* Cấu tạo chung

Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình








Hình 1.8 dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực



Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp phanh, xylanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xylanh công tác (xylanh bánh xe).

*Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực:

Có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bổ lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu, tuỳ theo kích thước xylanh công tác. Phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy tốt.


* Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực:

Dẫn động phanh hoạt động theo nguyên lý thuỷ tĩnh: Xylanh chính tiếp nhận và biến đổi lực điều khiển của người lái thành áp suất của chất lỏng truyền tới xylanh của các bánh công tác tại các bánh xe nghĩa là toàn bộ năng lượng dùng để phanh xe đều do người lái sinh ra. Vì vậy, khi yêu cầu lực phanh lớn thì người lái không đáp ứng được hoặc chóng mệt. Để giảm nhẹ lực người lái trong hệ dẫn động người ta bố trí bộ phận trợ lực chân không.

Người ta chia ra :

+ Dẫn động thủy lực một dòng

+ Dẫn động thủy lực hai dòng



Hình 1.9 Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

1. Xylanh phanh trước; 2. Xy lanh chính; 3.Trợ lực chân không;

4. Bàn đạp phanh; 5. Xylanh phanh sau.



Ưu, nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng:

+Có ưu điểm và nhược điểm chung của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực nói chung. Thì hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực một dòng còn có ưu nhược điểm sau.

+Kết cấu đơn giản

+ Khi có sự rò rỉ hoặc bị thủng trên đường ống thì hệ thống phanh không làm việc.



Hình 1.10 Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

1. Xylanh phanh trước; 2. Xylanh chính; 3. Bộ trợ lực chân không ; 4. Bàn đạp phanh; 5. Xy lanh phanh sau;

I . Đường dầu ra phanh trước II. Đường dầu ra phanh sau.


Ưu, nhược điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

Ngoài các ưu điểm như dẫn động phanh một dòng. Trong quá trình sử dụng hệ thống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị hư hỏng thì đường ống kia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng. Nhưng kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động phanh thuỷ lực một dòng.

c) Dẫn động phanh bằng khí nén:

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuy có ưu điểm là êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhưng lực phanh tại các bánh xe lại bị hạn chế, phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp.

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn người ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện.

Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực.

Hệ thống dẫn động phanh khí nén gồm các phần tử chính sau:

- Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cung cấp nguồn khí nén có áp suất cao (6-7 MPa) để hệ thống phanh hoạt động.

- Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí đến các bầu phanh để tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe.

- Bầu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiện quá trình phanh.



Hình 1.11 Dẫn động phanh khí nén một dòng

1. Máy nén khí; 2. Van điều chỉnh áp suất; 3. Bình chứa khí nén;

4. Van điều khiển; 5. Đường ống dẫn khí; 6. Các bầu phanh.



Ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dòng:

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô.

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí.

Nhược điểm dẫn động phanh khí nén một dòng:

- Độ chậm tác dụng lớn so với dẫn động thuỷ lực.

- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn, giá thành cao.

- Không đảm bảo độ an toàn và tin cậy vì nếu có một chỗ nào đó trên đường ống của cơ cấu bị rò rỉ thì toàn bộ hệ thống phanh sẽ không làm việc được.




Hình 1.12 Dẫn động phanh khí nén hai dòng

1. Máy nén khí; 2. Van điều chỉnh áp suất; 3,4.Các bình chứa; 5.Van điều khiển; 6,7.Đường ống dẫn khí nén; 8,9.Các bầu phanh trước và sau.


Ưu điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng:

Đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao vì một trong hai dòng khí nén bị rò rỉ thì ta vẫn có thể sử dụng dòng khí nén còn lại.

Nhược điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng:

Phương án này có kết cấu phức tạp, van bảo vệ hai ngả, van phân phối hai tầng, trang thiết bị cồng kềnh hơn.


d) Dẫn động phanh liên hợp:

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn trọng lượng nhỏ, đồng thời đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe. Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng tuỳ động, điều khiển phanh rơ moóc.

Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực:

- Kết hợp được nhiều ưu điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắc phục được nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập.

Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực:

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa.

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc. Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn động khí nén.

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có rất nhiều cụm chi tiết đắt tiền.













Chương 2

GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO XE TOYOTA VIOS



2.1.Thông số kĩ thuật :

Kích thước toàn bộ (DxRxC) mm

4300x1700x1460

Chiều dài cơ sở mm

2550

Không tải

a = 1.02; b = 1.53; hg= 400

Đầy tải

a = 1.15; b = 1.4; hg= 450

Trọng lượng bản thân N

10643

Trọng lượng toàn bộ N

14665

Vận tốc lớn nhất Km/h

195

Khoảng sáng gầm xe mm

150

Bán kính quay vòng tối thiểu m

4,9

Cỡ lốp

185/60R15

Công suất lớn nhât

107 hp / 6000 rpm

78.75Kw/6000(v/ph)

Mô men xoắn lớn nhất

14.4 kg.m / 4200 rpm

1412,64N.m/ 4200(v/ph)

Hệ thống nạp nhiên liệu

EFI (phun nhiên liệu điện tử)





2.2. Cơ cấu phanh của xe tham khảo



Bố trí chung hệ thống phanh

1.Bàn đạp; 2. Trợ lực phanh; 3. Bình chứa dầu; 4. Xi lanh chính;


Xe tham khảo được chọn là xe Toyota Vios xe có 2 dạng cơ cấu phanh đó là

- Cơ cấu phanh trước sử dụng phanh đĩa : có kết cấu đơn giản rất dễ tháo lắp kiểm tra và thay thế má phanh trong quá trình sử dụng.

- Cơ cấu phanh sau sử dụng cơ cấu phanh guốc truyền thống.

Xe được bố trí dẫn động thủy lực 2 dòng độc lập sử dụng xilanh chính, có trợ lực chân không để làm giảm lực bàn đạp phanh cho người lái.









2.2.1.Cơ cấu phanh đĩa

Nguyên lý hoạt động:

- Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên chốt trượt, nên khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau, banh xe được quay trơn





Hình 2.1 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa

1.Đĩa phanh; 2. Giá đỡ; 3. Bulong; 4. Má phanh; 5. Càng phanh; 6. Vành bánh xe; 7. Tấm chắn bụi; 8. Phớt dầu; 9. Piston; 10. Xilanh; 11. Bạc chốt trượt; 12. Chốt trượt.



- Khi phanh, dầu theo ống dẫn vào xi lanh 10. Ban đầu, pittong sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải, ép má phanh bên trái vào đĩa. Khi tiếp tục tăng áp suất dầu các má phanh được ép sát thực hiện quá trình phanh.

- Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ các phớt bao kín 8 có khả năng đàn hồi kéo pittong trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh quay trơn với độ đảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa, kết thúc quá trình phanh.

2.2.2. Cơ cấu phanh tang trống



Hình 2.2 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc.

1.Tấm ép; 2.Bạc lêch tâm; 3.Tấm đỡ; 4.Chốt phanh; 5.Chốt giữ; 6.Bulong; 7.Tấm giữ; 8.Lò xo cam; 9.Bulong; 10.Bulong dầu M12; 11.Vít xả khí; 12.Cam điều chỉnh; 13.Lò xo; 14.Tấm chắn bụi; 15.Chốt tỳ; 16. Xecmang; 17.Piston; 18.Xilanh; 19.Mâm phanh; 20.Guốc phanh; 21.Má phanh.

Nguyên lý hoạt động:

- Khi chưa phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 13, má phanh và tang trống tồn tại khe hở nhỏ, đảm bảo cho các bánh xe được quay trơn.

- Khi phanh, dầu có áp suất sẽ dược dưa đến xi lanh bánh xe 18. Khi áp lực dầu trong xi lanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị 13, đẩy đầu trên của các guốc phanh về 2 phía. Các guốc phanh chuyển động quay quanh chốt phanh, ép má phanh vào trống phanh, hình thành quá trình phanh.

- Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xi lanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh và má phanh khỏi trống phanh. Kết thúc quá trình phanh bánh xe.



2.2.4. Trợ lực phanh.

Hinh 2.4 Cấu tạo trợ lực phanh

1.Vít điều chỉnh; 2. Phớt thân trợ lực; 3. Lò xo màng; 4. Ống nối; 5. Thân sau trợ lực; 6. Màng trợ lực; 7. Thân trước trợ lực; 8. Tấm đỡ lò xo; 9. Thân van; 10. Bulong; 11.Phớt thân van; 12. Cần điều khiển; 13. Lò xo hồi van khí; 14. Lọc khí; 15. Lò xo van điều khiển; 16. Van điều khiển; 17. Van khí; 18. Đĩa phản lực; 19. Miếng hãm.

Nguyên lý hoạt động:

- Khi không đạp bàn đạp phanh: lò xo màng 3 đẩy pittong và cần điều khiển di chuyển sang phải. vành ngoài của van điều khiển 16 tách khỏi đế của van ngoài, vành trong của van 16 luôn tỳ chặt vào van không khí 17. Không khí từ bên ngoài không vào đươc buồng áp suất biến đổi B. Cửa van ngoài mở, khoang A và B thông với nhau. Cả hai buồng có áp suất bằng áp suất chân không nên bộ trợ lực chưa làm việc.

- Khi đạp bàn đạp phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp, cần điều khiển 12, van điều khiển 16, van khí 17 cùng di chuyển sang trái. Khi van 16 áp sat đế van ngoài, đường dẫn khí từ A và B bị đóng kín. Cần điều khiển tiếp tục di chuyển sang trái tách van khí với van điều khiển, không khí từ bên ngoài được bưa vào trong buồng áp suất biến đổi B. Do có độ chênh áp suất giữa khoang A và B, pittong trợ lực bị đẩy sang trái làm đĩa phản lực tác dụng vào cần đẩy trợ lực và làm tang lực phanh.

- Khi nhả bàn đạp: Dưới tác dụng của lò xo màng 3, pittong và cần điều khiển bị đẩy về vị trí ban đầu, quá trình trợ lực kết thúc.

2.2.5. Cấu tạo của xilanh chính.

Dẫn đông phanh 2 dòng đòi hỏi xylanh chính phải có 2 ngăn làm việc độc lập do 1 cần đẩy piston liên hệ với bàn đạp phanh điều khiển. Cấu tạo của loại xilanh chính này được trình bày ở hình vẽ, Buồng xylanh thứ nhất I được tạo bởi không gian giữa 2 piston, còn buồng xylanh thứ hai II là không gian giữa piston và vỏ xylanh chính.

Cấu tạo của xilanh chính như sau:

- Bình cấp dầu, lỗ cấp dầu, lỗ bù dầu, ốc tỳ hạn chế.

- Xilanh chính là một bộ phận của dẫn động phanh thuỷ lực, đảm bảo chức năng tạo nên áp suất chất lỏng để truyền năng lượng điều khiển từ bàn đạp tới các xilanh công tác điều khiển guốc phanh hoặc tấm má phanh.




Hinh 2.5 Cấu tạo xilanh chính

1. lò xo piston thứ cấp; 2. Bình dầu; 3. Nắp bình dầu; 4. Piston sơ cấp; 5. Phớt làm kín; 6. Hãm phanh; 7. Lỗ bù dầu; 8. Tấm chắn hình sao; 9. Lò xo piston sơ cấp; 10. Cốc đỡ lò xo; 11. Bulong hạn chế hành trình; 12. Piston thứ cấp; 13. Phớt đầu; 14. Xi lanh chính.



Nguyên lý làm việc.

Khi không phanh: hai pittong đều nằm ở vị trí tận cùng bên phải, các lỗ bù dầu và nạp dầu của cả hai pittong dều thông với các khoang trước và sau của mỗi pittong.

Khi đạp phanh, trước hết pittong 4 dịch chuyển sang trái, che lỗ bù dầu 3, áp suất dầu ở khoang I tăng dần và cùng lò xo 9 đẩy pittong 12 dịch chuyển. Khi pittong 12 đóng cửa van bù dầu, khoang II được làm kín, áp suất khoang II tăng. Từ 2 cửa ra của xi lanh chính, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh xe, tao ra lực phanh ở các bánh xe.

Khi nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh, bàn đạp phanh và các lò xo hồi vị pittong 1,9 các pittong 4,12 dược trở về vị trí ban đầu. Dầu từ xi lanh bánh xe hồi về các khoanh của xi lanh chính, kết thúc quá trình phanh.

Nếu bị hở một dòng, hệ thống hệ thông vẫn còn khả năng phanh ở dòng còn lại. Khi dòng dầu nối với khoang I bị mất áp suất, pittong 4 dịch chuyển dưới tác dụng của lực bàn đạp cho đến khi tỳ vào pittong 12 tiếp tục đẩy pittong 12 dịch chuyển. Áp suất dầu ở khoang II tăng và được dẫn đến các xilanh bánh xe của dòng truyền này để thực hiện phanh bánh xe. Nếu dòng dầu nối với khoang II bị mất áp suất, pittong 12 được pittong 4 và lò xo 9 đẩy chạy tự do sang trái. Đuôi pittong 12 bị chặn bởi than xilanh tạo nên điểm tựa cố định, pittong 4 tiếp tục dịch chuyển và nén dầu ở khoang I cấp cho các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh. Như vậy sự phanh vẫn dược thực hiện ở các bánh xe trên dòng không có sự cố, tuy nhiên hiệu quả phanh chung của ô tô sẽ giảm.

2.26. Dẫn động phanh của xe Vios:

Xe Vios sử đụng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực.

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các ưu điểm:

– Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu;

– Hiệu suất cao;

– Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản;

– Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.

Khuyết điểm của hệ thống phanh thủy lực:

– Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh;

– Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.




Hình2.6 Sơ dồ hệ thống phanh dẫn động dầu.

1. Bàn đạp phanh, 2 . Xilanh phanh chính, 3. Xilanh phanh bánh xe ,

4 . Guốc phanh , 5. Đường ống dẫn dầu, 6. Phanh đĩa . 7. Cụm má phanh









Nguyên lý hoạt động của dẫn động thuỷ lực:

Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằm trong xylanh 2, ép dầu trong xylanh chính 2 đi đến các đường ống dẫn 5. Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5 ¸ 8 Mpa) sẽ tác dụng vào các pittông ở xylanh bánh xe 3 và pittông ở cụm má phanh 7. Hai pitông này thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh 4 ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát má phanh vào thực hiện quá trình phanh.

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu từ xilanh bánh xe 3, và xylanh phanh đĩa về xilanh chính 2.

Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tĩnh. Áp suất trong sơ đồ dẫn động được truyền đến các xi lanh phanh bánh xe là như nhau, khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào pittong xi lanh công tác. Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là lực tác dụng lên pittong xi lanh phanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên. Do vậy dẫn động phanh thuỷ lực tác bảo đảm được sự làm việc đồng thời của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa.









































Chương 3

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH



3.1. Tính toán hệ thống phanh

3.1.1. Xác định mô men ở các cơ cấu phanh theo lực bám:

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được 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 cơ cấu phanh ở cầu trước là:

(1)

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần sinh ra ở cơ cấu phanh ở cầu sau là:

(2)

Trong đó:

G - Trọng lượng của ôtô khi đầy tải G = 14665 N

L - chiều dài cơ sở của ôtô L = 2,550 (m).

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước:

a = 1,15(m)

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:

b = 1,4 (m)

hg - Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,45(m)

= . g = 0.75.9,81 = 7,5(m/s2)

g - Gia tốc trọng trường: g = 9,81(m/s2)

- Hệ số bám của bánh xe với mặt đường = 0,75

rbx - Bán kính lăn của bánh xe ta có :

Ta có :

rbx = .r0

Trong đó :

- hệ số biến dạng lốp = 0,932

r0- bán kính thiết kế của bánh xe .theo kí hiệu lộp của châu âu thì r0 được xác định bởi công thức r0 =( H + ).25,4(mm), với

B - bề rộng của lợp đơn vị (mm)

d - đường kính vàng bánh xe đơn vị (inch)

với xe tham khảo dùng loại lốp 185/60R15 ta có B = 185 (mm)

d =15 (inch)

=>

Thay các giá trị vào (1), (2) ta được :

Mômen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh trước là :



Mômen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh sau là:



3.1.2. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ:

a .Xác định góc và bán kính (r) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh:

Góc (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):



Với: β1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;

β0- góc ôm của tấm ma sát;

β2 = β1 + β0.

Bán kính ρ của lực tổng hợp:



Với: rt - bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự) rt = 0,130 (m).

*) Má trước:

Theo xe tham khảo ta có:



Do đó:







*) Má sau:











*) Xác định góc

ở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β1, β2, β0, r1) ta tính được góc và bán kính ρ.Do đó ta xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướng vào tâm O).

Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.

Góc

được xác định như sau: .

Với μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường μ = 0,3. Như thế là chúng ta đá xác định được góc

, nghĩa là xác định được hướng của R1. Góc

má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát như nhau.

b. Xác định bán kính r0:

Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe là:

Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:



· Đối với má trước:




· Đối với má sau:



*) Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Pt = Ps = P

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.

v Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P.

v Tính góc và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R.

v Tính góc

và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của Rt và P cắt nhau tại O’, kéo dài phương của P và Rs cắt nhau tại O’’.

v Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0:

v Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O’ và O’’. Để xác định phương của các lực U chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2.

v Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ.

v Dựa vào tỷ lệ trên họa đồ ta sẽ tính được giá trị của các lực tác dụng cần tìm.

Ta có hoạ đồ lực phanh:



Đo trực tiếp các hình trên đoạn R’ và R’’ và tính tỷ lệ:




P= 60 mm; U’= 152 mm ; U”= 45mm

Ta có hệ PT:

0,0431.R’+0,04253.R” = 477,32

R’ – 2,18.R” =0



Ta tính được giá trị các lực : P ≈ 2186,4 (N)

U’ ≈ 5524,50 (N)

U’’≈ 1634,8 (N



3.1.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết:

*) Đối với guốc trước của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và Mp có dạng:



Biểu thức trên cho thấy, nếu: thì .

Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vô cùng lớn, đây chính là hiện tượng tự xiết. Với điều kiện để xảy ra hiện tượng tự xiết là:




Với: c - khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 125 (mm);

, ρt – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh.





Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh cầu sau.

*) Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

Từ họa đồ ta có thể thấy trong mọi trường hợp vì vậy:

> 0

Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.





3.1.4.Tính nhiệt và tính kiểm nghiệm bền cho cơ cấu phanh

a.Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau:

Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn (V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thanh công ma sát L tại các cơ cấu phanh:



Với:

G = 14665 (N) là trọng lượng ôtô khi đầy tải;

V0= 60 (km/h) = 16,67 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.

Gọi tổng diện tích các má phanh là F∑ ta có:

*) Với cơ cấu phanh sau:

Với: m - số lượng má phanh, m = 4.

βoi - góc ôm của má phanh thứ i.

rt - án kính trống phanh, rt = 130 (mm).

bi - chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có bs= 50 (mm); bt= 50 (mm).

Do đó:


*) Với cơ cấu phanh trước:

: Diện tích toàn bộ của các má phanh ở cơ cấu phanh trước.



Trong đó:

x0- Góc ôm tấm ma sát. x0 = 600.

R1, R2- Bán kính trong và ngoài má phanh



Do đó diện tích toàn bộ má phanh là:



Vậy công ma sát riêng là:



Vậy thỏa mãn điều kiện:

b. Áp suất trên bề mặt ma sát:

*) Với cơ cấu phanh sau:

Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu:






Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép.

*) Với cơ cấu phanh trước:

Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.



Lực ép tác dụng lên má phanh : Q=14754,2(N)

Vậy ta có áp suất tác dụng lên má phanh là:



a. Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép.

c. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra ngoài không khí. Sự tăng nhiệt ở trống phanh là:



Trong đó:

V1 - Tốc độ bắt đầu phanh. V1=30(km/h) =8,33(m/s)

V2 - Tốc độ kết thúc phanh. V2=0

- Khối lượng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng.

c - Nhiệt dung của vật liệu làm trống phanh, đối với thép và gang.

c = 500(J/kg.độ)

Suy ra:



Chọn mt= 8 kg. Ta có:

< [t] thỏa mãn.


3.2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh

Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực



3.2.1. Tính toán đường kính các xi lanh

a. Tính toán đường kính xilanh phanh trước

Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay được xác định như sau:



Trong đó:

m - Số đôi bề mặt ma sát. Chọn m = 2.

Q - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh.

- Hệ số ma sát. =0,35.

Rtb- Bán kính trung bình tấm ma sát.



R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe tham khao ta có:

R1 = 84(mm); R2 = 116(mm)

Do đó:



Mặt khác:

n - Số lượng ống xilanh làm việc. Chọn n = 1.

p0 - Áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0 = 5 8 (Mpa)

Chọn p0 = 7 (MPa)

d - Đường kính xi lanh bánh xe.

Nên:



Chọn d= 42 mm.

b. Đường kính xy lanh phanh sau

Đường kính xi lanh công tác của bánh sau d được tính trên cơ sở lực P đã được xác định khi xây dựng họa đồ lực phanh:



Với: P - lực ép của xi lanh phanh lên guốc phanh, P =2186,4(N).

pi - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi = 7 (MPa);



Chọn d =30 mm.

c. Đường kính xy lanh chính

Xét điều kiện cân bằng tại xilanh chính:



Trong đó:

- Qxlc - Lực tác dụng vào piston xilanh chính.Chọn Qxlc = 700(N).

- - Hiệu suất truyền động thủy lực, = 0,92.

- l,l’ - Cánh tay đòn của dẫn động bàn đạp. Theo xe tham khảo

- D - Đường kính xilanh chính.

Do đó:



Đường kính xi lanh chính là : D = 26 mm.

d. Hành trình làm việc của các pistông trong các xy lanh

Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh ở các cơ cấu phanh sau (x2) được xác định như sau:



Ở đây: - khe hở trung bình giữa má và tang trống

- độ mòn đường kính cho phép của má phanh, [ ] = 1(mm);

a - khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P, a= 108 (mm);

c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má phanh,

c = 105 (mm).



Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên chọn x1= 1(mm).

Hành trình toàn bộ của bàn đạp đối với dẫn động phanh bằng chất lỏng được tính trên cơ sở bỏ qua biến dạng đàn hồi của dẫn động chất lỏng và trên cơ sở tính thể tích chất lỏng cần ép ra khỏi xilanh chính.

Đối với ôtô có cơ cấu phanh đặt ở tất cả các bánh xe, hành trình bàn đạp được tính theo công thức:



Trong đó:

- Khe hở giữa thanh đẩy với piston ở xilanh chính.

. Chọn =1,5(mm)

d1, d2, D - Đường kính xilanh bánh xe trước, bánh xe sau và xilanh chính.

- Hệ số bổ xung khi phanh ngặt thể tích của dẫn động chất lỏng tăng lên, . Chọn = 1,05.

Suy ra:



Vậy Sbđ [Sbđ] =150(mm).






3.2.2. Thiết kế trợ lực phanh

a. Xác định kích thước màng trợ lực

Khi có đặt bộ cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng 300 N, kết hợp với lực của cường hoá sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất dầu cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 7 ¸ 9 MPa.

Từ công thức xác định lực bàn đạp :



Với Qđ = 300 N ta xác định được áp suất pi do người lái sinh ra lúc đạp phanh là :



trong đó :

D - đường kính xylanh chính , D = 26 mm .

l , l' - kích thước đòn bàn đạp, l= 300(mm), l’=50(mm) .

htl - hiệu suất truyền lực , htl = 0,92 .

Þ

Như vậy , áp suất còn lại do bộ cường hoá sinh ra là :

pc = pt - pi = 7 – 3,2 = 3,8 MPa .

Hệ số cường hoá được tính như sau :



Yêu cầu của bộ cường hóa thiết kế là luôn phải đảm bảo hệ số cường hoá trên.

Ta xây dựng được đường đặc tính của bộ cường hoá như sau:









7




Qbđ





50 300 (N)

Đường đặc tính của bộ cường hoá










Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buồng áp suất không đổi A và buồng áp suất biến đổi B tạo nên áp lực tác dụng lên piston .

Xét sự cân bằng của màng trợ lực ta có phương trình sau :

Qc = Ftl (pB - pA ) - Plx -Pms= Ftl . Dp - Plx -Pms

trong đó :

Dp - độ chênh áp phía trước và phía sau màng trợ lực, lấy bằng 0,05MPa

Ftl - diện tích hữu ích của màng trợ lực .

Plx - lực lò xo ép màng.

Pms- lực ma sát.

Qc - lực tác dụng của trợ lực lên piston thuỷ lực được tính theo công thức:



với Fxlc- diện tích của piston xylanh chính:



pc - áp suất do trợ lực phanh tạo ra , pc = 3,8 MPa.

h - hiệu suất dẫn động thuỷ lực , h = 0,92.

Þ

Trong quá trình tính toán, lực lò xo hồi vị và lực ma sát là rất nhỏ so với lực cường hóa nên có thể bỏ qua. Khi đó, ta có:



Vậy ta có đường kính màng trợ lực là :



Vậy đường kính màng trợ lực là Dm = 240 mm.


b. Tính lò xo bộ cường hóa

Đường kính dây lo xo:



Trong đó:

Dtb- Đường kính trung bình của vòng lò xo.



Plx- Lực ép lò xo. Plx= 30 (N).

k- Hệ số tập chung ứng suất. k = 1,11.

- Ứng suất soắn cho phép. =60.106(N/m2).



Vậy ta có:



Do đó chọn d = 3 (mm).

Tính số vòng làm việc của lò xo:



Trong đó: - Độ chuyển vị của lò xo. = 15 (mm)

G – Mô đun đàn hồi của vật liệu. G = 8,5.1010 (N/m2)

Suy ra:





Tính số vòng toàn bộ của lò xo:



Tính bước của lò xo:



Chiều dài toàn bộ của lò xo:










3.3. Tính bền một số chi tiết

3.3.1. Tính bền guốc phanh













Guốc phanh được làm bằng thép C40 và được làm theo hình chữ T

a. Tính kích thước đến trọng tâm G:



Y2- kích thước chế tạo guốc phanh, Y2 = 22 (mm).

F1 - diện tích phần trên chữ T.

F1 = a.b = 50.4 = 200 (mm2).

F2 - diện tích phần dưới chữ T.

F2 = c.d = 4.40 = 160 (mm2).

Do đó:

(mm)

Yc2=Y2 - Yc1 = 22 – 12= 10 (mm).

Tính bán kính đường trung hòa:



R’1 – bán kính trọng tâm của phần diện tích trên, tính đến tâm tang trống, R’1 = Rtangtrống -dmáphanh -b/2 = 130 - 4,5 - 4/2 = 123,5 (mm).

R’2 – bán kính trọng tâm của phần diện tích dưới, tính đến tâm tang trống, R’2 = 101,5 (mm).



Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh:

RG= R’2+Yc2 = R’1 - Yc1 = 101,5 + 10 = 111,5 (mm).


b. Kiểm tra bền guốc phanh:

Ta áp dụng phương pháp tính gần đúng vì tính toán chính xác guốc phanh rất phức tạp. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ được biểu đồ nội lực. Đặt các giá trị lực P, U1, R1 vào guốc phanh. Tại điểm đặt lực tổng hợp R1 ta phân tích thành hai thành phần lực N1 và T1. Coi lực phân bố đều trên guốc phanh ta tính được các lực NX, TX đặt tại góc b/2. Tại chốt quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U1 ra hai thành phần lực UY1 và UX1 sau đó tại điểm đặt lực R1 ta cắt guốc phanh thành hai nửa thay vào mặt cắt đó lực hướng tâm NZ1 và QY1, MU1 ở nửa dưới là các lực NZ2và QY2, MU2 ngược với các thành phần lực và mômen ở phần trên.





*) Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:

NZ1 + Pcos(φ + γ) = 0

QY1 + Psin(φ + γ) = 0

MU1 + P[a - Rtcos(φ + γ)] = 0

Với: Rt – bán kính tang trống, Rt = 130 (mm).

a – khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm đặt lực P, a =98 (mm)











Xét sự cân bằng tại điểm A: γ = 0º, φ’ = 10º

NZ1 + Pcosφ’ = 0 Þ NZ1 = - 2186,4.cos10º = - 2152 (N);

QY1 + Psinφ’ = 0 Þ QY1 = - 2186,4.sin10º ≈ - 379,6 (N);

MU1 = 0.

Xét sự cân bằng tại điểm B:

φ = 10º, γ= 71º

NZ1 + Pcos(φ + γ) = 0 Þ NZ1 = - 2186,4.cos(10º+71º) ≈ - 342,03 (N).

QY1 + Psin(φ + γ) = 0 Þ NZ1 = - 2186,4.sin(10º+71º) ≈ - 2159,5 (N).

MU1 = - P[a - Rtcos(φ + γ)] = -2186,4 [98 – 130cos(10º+71º)]10-3

≈ - 169,8 (Nm).

Sau khi tính được các giá trị trên ta lập bảng sau:

Vị trí

Lực và mô men

A

B

NZ1(N)

- 2152

- 342,03

QY1(N)

- 379,6

- 2159,5

MU1(Nm)

0

- 169,8


*) Xét sự cân bằng cho đoạn dưới ta có:

NZ2 = - U1Ycosδ - U1Xsinδ

QY2 = -U1Ysinδ + U1Xcosδ

MU2 = - U1XCsin(β0+α0) + U1YC[1 – cos(β0+α0)]














Trong đó:

U1Y = U’.sin120 = 5524,5. sin120 ≈ 1184,5 (N).

U1X = U’.cos120 = 5524,5. cos120 ≈ 5403,2 (N).

Tại điểm B:

δ = 60 ; α0 + β0= 790

Þ NZ2 = -1184,5.cos6º - 5403,2.sin6º ≈ - 1742,8 (N).

Þ QY2 = -1184,5.sin6º + 5403,2.cos6º ≈ 5249,8 (N).

Þ MU2 = - 5403,2 0,096.sin790 + 1184,5 0,096.(1 – cos790)

≈ -418,8 (Nm).


Tại điểm C: δ = 60; α0 + β0= 0

Þ NZ2 = -1184,5.cos6º - 5403,2.sin6º ≈ - 1742,8 (N).

Þ QY2 = -1184,5.sin6º + 5403,2.cos6º ≈ 5249,8 (N).

Þ MU2 = 0.

Sau khi tính được các giá trị trên ta lập bảng sau:

Vị trí

Lực và mô men

B

C

NZ2(N)

- 1742,8

- 1742,8

QY2(N)

5249,8

5249,8

MU2(Nm)

-418,8

0


Căn cứ vào các bảng trên ta vẽ được biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc phanh và đi tính bền.





Tại điểm B có các giá trị là lớn nhất, ta xét tại điểm này. Xác định ứng suất tại 3 điểm 1, 2, 3 trên tiết diện hình chữ T của guốc phanh.

Các số liệu tại điểm B:

NZ2 = - 1742,8 (N) ; QY2 = 5249,8 (N) ; MU2 = -418,8 (Nm).

*) Xét tại điểm (2): Điểm có khả năng gãy nhiều nhất:

R2 = Rttrống –dm.phanh – b = 130 - 4,5 – 4 = 121.5 (mm) = 12,15 (cm). Ứng suất do QY2 và MU gây ra được tính toán như sau:




Với: F - diện tích của tiết diện tính toán:

F = F1 + F2 = 200 + 160 = 360 (mm2) = 3,6 (cm2).

Rth- bán kính đường trung hòa, Rth = 11,7 (cm).

Ri- bán kính tại điểm đang xét, Ri = R2 = 12,15 (cm).

Wu: Mômen chống uốn của vật liệu.



Jx: Mômen quán tính. Xác định mômen quán tính Jx:



Các ký hiệu xem trên hình vẽ guốc phanh hình chữ T:



= 90040 (mm4) =9,004(cm4)

ymax - Khoảng cách từ điểm xa nhất đến đường trung hoà .

Þ ymax = Rth- R3 = 117 – 81,5 = 35,5 (mm) = 3,55 (cm) .



QY: Lực hướng kính theo phương Y khi cắt.

QY = 5249,8 (N)

Do đó:

Ứng suất tiếp do lực NX gây ra:



Với: b – chiều dầy phần bị cắt, b = 4 (mm) = 0,4 (cm).

NX - lực cắt theo bảng trên, NX = NZ2 = 1742,8 (N).

SX - mômen tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm,

jX - mômen quán tính của tiết diện, jX = 9,004 (cm4)

Xác định mômen tĩnh tại tiết diện cắt SX:



Với: Fc- diện tích phần bị cắt, Fc = 160 (mm2) = 1,6 (cm2).

Y – tọa độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hòa,

Y2 = 23 (mm) = 2,3 (cm).

Suy ra:

SX = Y2.Fc = 2,3.1,6 = 3,68 (cm3).

Do đó:

.

*) Xét tại điểm (1):

R1= 129,5 (mm) = 12,95 (cm).

Ứng suất do QY2 và MU gây ra được tính toán như sau:



*) Xét tại điểm (3):

R3 = 81,5 (mm) = 8,15 (cm).

Ứng suất do QY2 và MU gây ra được tính toán như sau:



Tiết diện ngang của guốc phanh hình chữ T nên tại điểm (1) và (3) có

dF = 0 do đó SX=0.

Tại điểm (1) và (3) có SX = 0 do đó = 0.

Với kết quả tính toán ta lập được bảng sau:

Điểm

Trị số

1

2

3



3049,8

2068,9

-5723,7



0

1780,7

0


Vậy ứng suất tổng hợp sẽ là:



Ứng suất tổng hợp tại điểm 1 là:

= 3049,8 (N/cm2)=30,4889.106(N/m2).

Ứng suất tổng hợp tại điểm 3 là:

= 5723,7 (N/cm2)=57,237.106(N/m2).

Ứng suất tổng hợp tại điểm 2 là:

=

Tại điểm 2 có ứng suất max, guốc phanh chế tạo bằng Thép 40 có:



So sánh thấy: vậy là thỏa mãn bền.




3.3.2.Tính bền trống phanh

Áp suất trong trống phanh tính theo công thức:



Với:

Mps- mômen phanh sau, Mps = 477,32 N.m

- hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh, = 0,3.

b - chiều rộng má phanh, b = 50 (mm) = 0,05 (m)

rt - bán kính trống phanh, rt = 130 (mm) = 0,13 (m)

- góc ôm của tấm ma sát,

.

Tính ứng suất hướng tâm và ứng suất tiếp tuyến

Ứng suất hướng tâm tính theo công thức kinh nghiệm sau:




Ứng suất tiếp tuyến tính theo công thức kinh nghiệm sau:



Với:

a’ – Bán kính trong của trống, a’ = 0,13 (m).

b’ – Bán kính ngoài của trống, b’ = 0,150 (m).

r –Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính, khi r = a’ thì dn và dt đạt giá trị cực đại.





Ta có ứng suất tương đương bằng:



Để đảm bảo an toàn ta lấy thêm hệ số an toàn n = 1,5.



Trống phanh được làm bằng gang CX18-36 có [dk] = 180.106 (N/m2).

*Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền.


3.3.3. Tính bền chốt phanh ( Chốt lệch tâm )

- Guốc phanh quay quanh trục lệch tâm.

- Tính toán chính xác độ bền chi tiết này là rất khó. Ta có thể tính theo bài toán: Tính toán các mối ghép bằng đinh tán và bu lông. Phương pháp tính trình bày trong mục này chỉ là gần đúng và có tính quy ước.

a. Thân chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng

Điều kiện bền của chốt phanh làm việc theo hai mặt là, công thức kinh nghiệm:



Với:

d - Đường kính của chốt, d = 0,02 (m).

U1- Lực tác dụng lên chốt đã xác định ở phần trên.

U1= 5524,5 N

n – Số chốt phanh chịu lực, n = 2

Thay số ta có:




b. Tính chốt phanh theo độ bền dập

Điều kiện bền dập, công thức kinh nghiệm:



d - Đường kính của chốt, d = 0,02 (m).

U1- Lực tác dụng lên chốt đã xác định ở phần trên: U1= 5524,5 (N).

l – Chiều dài của tấm truyền sức ép vào thân chốt, l = 35 mm = 0,035 m.

Thay các giá trị vào ta có:



*Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền.

3.3.4.Tính bền đường ống dẫn động phanh

Khí tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.

Úng suất được tính như sau:



Với: p - Áp suất bên trong đường ống (p = 0,70 MN/m2).

R - Bán kính bên trong đường ống dẫn, R = 3 (mm) = 0,003 (m).

s - Chiều dầy của ống dẫn, s = 0,5 (mm) = 0,0005 (m).



Cắt ống bằng mặt phẳng vuông góc với trục của ống thì ứng suất pháp tác dụng lên thành vỏ ống phải cân bằng với áp suất của chất lỏng tác dụng lên diện tích mặt cắt ngang của ống.



Vậy ta có:

Đường ống làm bằng hợp kim đồng có = 260 (MN/m2).

Þ đường ống dẫn động đủ bền.


































KẾT LUẬN CHUNG


Trong thời gian ngắn em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh xe con gồm có: Cơ cấu phanh, dẫn động phanh, trợ lực phanh, em đã cố gắng sưu tầm tài liệu và vận dụng kiến thức đã được học tập để hoàn thành nhiệm vụ được giao.

Qua tính toán thấy rằng các cụm thiết kế đều đảm bảo về thông số làm việc và đủ bền.

Trong quá trình làm đồ án, với thời gian có hạn nhưng bản thân em đã có cố gắng tìm hiểu thực tế và giải quyết các nội dung kĩ thuật hợp lý. Đây là bước khởi đầu quan trọng giúp cho em có thể nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô hiện nay của nước ta. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy, và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng ô tô ở Việt Nam hiện nay.

Một lần nữa em xin cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy Dương Quang Minh cùng các thầy trong môn ôtô đã giúp em hoàn thành đồ án này.













TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô – PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan – Lưu hành nội bộ - Năm 2009.

2. Tài liệu đào tạo TEAM giai đoạn 2 tập 13- Hệ thống phanh – TOYOTA.

3. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo - Dương Đình Khuyến – Năm 1995.

4. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và tập 2 – Trịnh Chất và Lê Văn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục – Năm 2007.

5. Bài giảng dung sai – PGS.TS.Ninh Đức Tốn – Trường đại học Bách khoa Hà Nội – Năm 2000.