MỤC LỤC

MỤC LỤC...........

LỜI NÓI ĐẦU...............

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CƠ CẤU PHANH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ....................

1. Công dụng...............

2. Yêu cầu................

3. Phân tích đặc điểm kết cấu của cơ cấu phanh...............

4. Các căn cứ chọn loại cơ cấu phanh.............

4.1. Loại phanh guốc có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau..............

4.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực tác dụng lên guốc bằng nhau..................

4.3. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, dịch chuyển các guốc bằng nhau..............

4.4. Cơ cấu phanh có cường hóa và chốt tựa chung cho cả 2 guốc..............

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH...................

1. Mục đích và nhiệm vụ tính toán................

1.1. Mục đích..............

1.2. Nhiệm vụ tính toán thiết kế.............

2. Thông số ban đầu dùng tính toán thiết kế cơ cấu phanh xe UAZ-469B..............

3. Xác định mô men phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh.............

4. Xác định các thông số của cơ cấu phanh..............

4.1. Cơ cấu phanh cầu trước...........

4.1.1. Chọn thông số hình học của cơ cấu phanh..........

4.1.2. Xác định mô men do mỗi guốc phanh sinh ra.............

4.2. Cơ cấu phanh cầu sau.............

4.2.1. Thông số hình học của cơ cấu...........

4.2.2. Xác định mô men phanh do mỗi guốc sinh ra............

4.3. Xác định bề rộng má phanh..............

4.3.1. Cầu trước..............

4.3.2. Cầu sau............

5. Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh................

5.1. Tính bền má phanh theo công ma sát riêng............

5.2. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh: p [MN/m²]..............

5.3 Tính toán xác định tỷ số khối lượng toàn bộ ô tô trên tổng diện tích ma sát má phanh..............

5.4. TÝnh toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.............

5.5 Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh.............

5.5.1. Đối với cơ cấu phanh cầu trước.................

5.5.2. Cơ cấu phanh cầu sau..............

KẾT LUẬN..............

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nghành kinh tế quốc dân. Nó đảm bảo khả năng vận chuyển hàng hóa cũng như hành khách ở mọi lúc, mọi nơi và ở mọi thời điểm.

Đối với một người học viên thì vấn đề việc làm một đồ án đặc biệt của môn chuyên ngành là một công việc rất quan trọng. Qua đó đánh giá được khả năng, và trình độ thực sự của người học viên. Chỉ có làm đồ án môn học người học mới có thể hiểu một cách đầy đủ và thật sâu sắc những vấn đề lý thuyết. Đồng thời nó cũng cho phép phát triển tư duy sáng tạo của người học.

Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống quan trọng và cơ cấu phanh của nó có vai trò quyết định trong việc đảm bảo an toàn cho người lái. Nó còn có khả năng nâng cao vận tốc chuyển động trung bình của xe.

Do vậy, đồ án “Thiết kế cơ cấu phanh của ô tô” là rất quan trọng.

Nội dung của đồ án bao gồm:

* Phần thuyết minh:

+ Phân tích đặc điểm của cơ cấu phanh.

+ Tính toán thiết kế cơ cấu phanh.

* Phần bản vẽ:

+ Bản vẽ kết cấu cơ cấu phanh (A0)

+ Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh dẫn động thủy lực (A0).

Quá trình làm đồ án được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: T.S ………….. Nhưng do trình độ bản thân còn hạn chế, thời gian hạn hẹp, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự giúp đỡ của thầy, để các thành viên của nhóm em có thể rút ra được những kinh nghiệm từ đồ án làm cơ sở cho việc làm đồ án tốt nghiệp sau này.

Thay mặt cả nhóm em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CƠ CẤU PHANH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1. Công dụng

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến một vận tốc nào đó hoặc dừng hẳn. Ngoài ra hệ thống phanh còn dùng để giữ xe cố định xe trong thời gian dừng xe.

- Đối với ô tô, hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất bởi nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh được tốc độ  chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm. Nhờ vậy mà nâng cao được vận tốc chuyển động trug bình của xe, chất lượng vận chuyển và an toàn cho người lái, hàng hóa trong quá trình xe chyển động.

2. Yêu cầu

Hệ thống phanh phải đảm bảo những yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo hiệu quả phanh ơ bất kỳ trường hợp nào cả khi tiến, lùi và dừng lại.

- Đảm bảo thời gian chậm tác dụng của phanh phải nhỏ, thường quyết định chính bởi hệ thống dẫn động phanh.

3. Phân tích đặc điểm kết cấu của cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tao ra mô men phanh cần thiết và giữ ổn định về chất lượng phanh trong quá trình sử dụng.

Cơ cấu phanh chia làm 3 loại cơ bản sau: Cơ cấu phanh guốc, cơ cấu phanh đĩa, cơ cấu phanh dải.

4. Các căn cứ chọn loại cơ cấu phanh

Khi thiết kế cơ cấu phanh cần thỏa  mãn các yêu cầu sau

- Hiệu quả hoạt động.

 - Độ ổn định khi làm việc.

- Độ tin cậy khi làm việc.

4.1. Loại phanh guốc có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau

Đặc điểm của của cơ cấu này là có lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau P­₁ = P­₂ do đường kính piston xilanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau. Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y_­1 gây ra) có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn mômen ma sát ở guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y­₂ gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn động.

Nhược điểmcủa nó là cơ cấu phanh không cân bằng vì các phản lực X_­1, X₂ và Y­₁, Y_­2 là không bằng nhau. Do guốc phanh trước có khả năng cường hoá nên guốc trước sẽ mòn nhanh hơn guốc sau nếu như các guốc có chiều dài cung là như nhau. Để khắc phục hiện tượng mòn không đều này ta sẽ làm chiều dài guốc trước lớn hơn guốc sau.

4.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực tác dụng lên guốc bằng nhau.

Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xilanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Các phản lực pháp tuyến, tiếp tuyến và mômen ma sát ở các guốc phanh là bằng nhau.

X­₁ = X­₂

Y_­1 = Y_­2

M_­p1 = M­_p2

Cơ cấu phanh có hai ống xilanh bố trí riêng rẽ ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh được quay quanh chốt lệch tâm 3, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh.

4.3. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, dịch chuyển các guốc bằng nhau.

Đặc điểm của cơ cấu phanh theo sơ đồ này là thuờng áp dụng cho hệ thống phanh khí nén với cơ cấu doãng má phanh sử dụng cam phanh đối xứng. Khi cam quay thì chuyển dịch của hai guốc về hai phía là như nhau, do vậy mà đảm bảo giá trị của phản lực tiếp tuyến và lực ma sát như nhau đối với cả guốc trước và guốc sau, vì thế cơ cấu phanh được cân bằng. Lực đẩy từ cam phanh tác dụng lên guốc được nhận là khác nhau: P1>P2

4.4. Cơ cấu phanh có cường hóa và chốt tựa chung cho cả 2 guốc.

Cơ cấu phanh loại này còn gọi là cơ cấu phanh kiểu bơi, ở cơ cấu phanh kiểu bơi người ta sử dụng lực ma sát xuất hiện giữa tang trống và guốc phanh trước (khi xe tiến) hoặc giữa guốc phanh sau và tang phanh (khi xe lùi) để tác dụng lên guốc sau hoặc guốc trước. Lúc đó hiệu quả phanh sẽ tăng lên do guốc trước có thêm lực đẩy R. Hiệu quả phanh theo cả hai chiều tiến và lùi là như nhau.

* Chọn phương án thiết kế:

Căn cứ vào nhiệm vụ của đồ án là tính toán thiết kế cơ cấu phanh xe tải và căn cứ vào ưu, nhược điểm của từng cơ cấu phanh.

+ Bố trí cơ cấu phanh guốc, chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau ở cầu trước.

Cơ cấu phanh cân bằng, hiệu quả phanh theo hai chiều là như  nhau. Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mô men phanh do guốc trước và guốc sau tạo ra bằng nhau là cơ sở giữ ổn định chất lượng phanh.

+ Bố trí cơ cấu phanh guốc, chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau ở cầu sau.

Cơ cấu phanh cân bằng, hiệu quả phanh theo hai chiều là như  nhau. Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mô men phanh do guốc trước và guốc sau tạo ra bằng nhau là cơ sở giữ ổn định chất lượng phanh.

CHƯƠNG 2

 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH

 1. Mục đích và nhiệm vụ tính toán

1.1. Mục đích

Mục đích của việc tính toán thiết kế cơ cấu phanh là xác định các thông số kích thước và thông số cơ bản của cơ cấu phanh nhằm thỏa mãn các yêu cầu về hiệu quả phanh ô tô.

1.2. Nhiệm vụ tính toán thiết kế

- Xác định mô men phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh.

- Chọn dạng  cơ cấu phanh và kích thước cơ bản của cơ cấu phanh gồm:

+ Bán kính tang phanh ( R_t ).

+ Khoảng cách từ tâm cơ cáu phanh đến xi lanh ( a ). 

+ Khoảng cách từ tâm cơ cáu phanh tới chốt tựa hoặc thanh nối( c ).

+ Hệ số ma sát( μ ).

+ Chiều rộng tấm ma sát ( b ) …

- Xác định lực cần thiết tác dụng lên các guốc phanh ( P, P’).

+ Tính toán kiểm nghiệm khả năng là việc của cơ cấu phanh

2. Thông số ban đầu dùng tính toán thiết kế cơ cấu phanh xe UAZ-469B.

- Trọng lượng toàn bộ ô tô :             G   = 2290                           [kG]

- Trọng lượng phân bố lên các cầu:

+ Cầu trước:                    G₁ = 960                                   [kG]

+ Cầu sau:                      G₂ = 1330                                 [kG]

- Tọa độ trọng tâm ô tô:

+ Chiều cao trọng tâm xe:                           hg  = 800     [mm]                                           

+ Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước: a= 1362      [mm]

+ Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau:    b= 1018     [mm]

3. Xác định mô men phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh.

Mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của ô tô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dừng ô tô hoàn toàn với gia tốc phanh chậm  dần trong giới hạn cho phép.

Thay số vào công thức (2.1) v (2.2) ta được:

m₁ = 1,465

m₂ = 0,653

Do bánh sử  dụng lốp áp suất thấp nên ta có:

l_l = 0,93 … 0,935

Ta chọn :    l_l = 0,932

Từ ký hiệu lốp:  8,4 - 15 ta có:

+ Đường kính vành bánh xe:   d = 381               [mm]

+ Chiều rộng lốp:                      B = 213,36        [mm]

Đường kính ngoài của bánh xe: D_bx = d+2.H ≈ d +2. B) = 381+ 2.213,36 ≈ 808[mm]

Do ô tô có cơ cấu phanh của hệ thống phanh công tác đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe nên mô men phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh của một bánh xe ở các cầu là:

  - Đối với banh xe cầu trước:

Mp₁= P_p1.r_k                                                                    [Nm]

- Đối với bánh xe cầu sau:

 Mp₂= P_p2.r_k                                                                    [Nm]

Thay số vào ta được:

Mp₁ = 4827,63 . 0,376 = 1817,109                               [Nm]

Mp₂ = 2980,71 . 0,376 = 1121,932  [Nm]

4. Xác định các thông số của cơ cấu phanh

4.1. Cơ cấu phanh cầu trước

4.1.1. Chọn thông số hình học của cơ cấu phanh

- Đường kính tang phanh, chọn theo công thức kinh nghiệm:

D_t = 0,74.r_bx = 0,74.808/2 ≈ 300  [mm]

-  Bán kính tang phanh:  R_t = 0,5.D_t = 0,5.300 ≈ 150 [mm]

-  Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến xi lanh:     

a = 0,75.R_t = 0,75.150 = 112,5  [mm]

-  Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa: c = a = 112,5 [mm]

-  Khoảng cách từ chốt tựa đến tang phanh:

e = 0,85.R_t = 0,85.150 = 127,5  [mm]

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa:

d = R_t – e = 150 – 127,5 = 22,5 mm]

* Guốc trước:

- Góc từ trục đứng đến điểm đầu tấm ma sát:  b₁=30⁰

- Góc từ trục đứng đến điểm cuối tấm ma sát: b₂=150⁰

* Guốc sau:

- Góc từ trục đứng đến điểm đầu tấm ma sát:  b’₁= 30⁰

- Góc từ trục đứng đến điểm cuối tấm ma sát:  b’₂=150⁰

4.1.2. Xác định mô men do mỗi guốc phanh sinh ra

a. Trường hợp áp suất phân bố đều lên má phanh p = const

Góc ôm của má phanh: D = b₀

Thay số:

A = cos(30) – cos(150) = 1,73 [rad]

B =sinb₂ - sinb_1­

Thay số:

B = sin(150) - sin(30) =  0[rad]

b. Trường hợp áp suất phân lên má phanh theo quy luật đường sin:

( p = p_max.sinβ).

Góc ôm má phanh D

D =cosβ₁ – cosβ₂  [rad]       

Thay M_τ, k_T, a, c và cosφ vào công thức ( 2.3 ) ta được:  P₁ = P₁’ = 5249,136 [N]

Mô men phanh do guốc sau của cơ cấu phanh bánh trước (guốc bên trái) sinh ra: M_P1’  = M_P1  =1404,684[Nm]

4.2. Cơ cấu phanh cầu sau

4.2.1. Thông số hình học của cơ cấu

- Đường kính tang phanh, chọn theo công thức kinh nghiệm:

D_t = 0,74.r_bx = 0,74.808/2 ≈ 300 [mm]

-  Bán kính tang phanh: R_t = 0,5.D_t = 0,5.300 ≈ 150  [mm]

-  Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến xi lanh:

a = 0,75.R_t = 0,75.150 = 112,5 [mm]

-  Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa: c = a = 112,5 [mm]

 -  Khoảng cách từ chốt tựa đến tang phanh:

e = 0,85.R_t = 0,85.150 = 127,5 [mm]

* Guốc trước:

- Góc từ trục đứng đến điểm đầu tấm ma sát:    b₁ = 30⁰

- Góc từ trục đứng đến điểm cuối tấm ma sát:  :  b₂ = 150⁰

* Guốc sau:

- Góc từ trục đứng đến điểm đầu tấm ma sát:  b’₁ = 35⁰

- Góc từ trục đứng đến điểm cuối tấm ma sát:  b’₂ = 145⁰

4.2.2. Xác định mô men phanh do mỗi guốc sinh ra

a. Trường hợp áp suất phân bố đều lên má phanh (p = const):

- Góc ôm má phanh: D = b₀

Thay số:

A = cos(35) – cos(145) = 1,638 [rad]

B =sinb₂ - sinb_1­

Thay số: M_P1’ = M_P1 = 860,93   [Nm]

4.3. Xác định bề rộng má phanh

Xác định chiều rộng má phanh theo điều kiện áp suất.

Ta có áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh: [q] = 1,5 - 2,0  [MN/m²]

4.3.1. Cầu trước

 Giả thiết áp suất trên bề mặt má phanh phân bố đều

Cơ cấu bánh trước : β₀ = 120⁰ = 2,09rad

Như vậy chọn bề rộng má phanh là: b = 0,090 m.

4.3.2. Cầu sau

Giả thiết áp suất trên bề mặt má phanh phân bố đều

Như vậy chọn bề rộng má phanh là: b = 0,060 m.

5. Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh

5.1. Tính bền má phanh theo công ma sát riêng

Cơ cấu bánh sau :  

F₂  =  0,1445133 [m²]

=>  F_Σ = F₁ + F₂ = 0,2261947  + 0,1445133  = 0,3707079 [m²]                                        

Thay số vào công thức (2.4) : l_ms  = 857,968[kJ/m² ]

Trị số công ma sát riêng đối với xe du lịch là:

[l_ms] =4 000÷15 000  [ kJ/m² ]

Vậy l_ms  = 857,968  [kJ/m²] <  [l_ms ].

Như vậy kích thước má phanh đã chọn đảm bảo công ma sát riêng.

5.2. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh: p [MN/m²]

* Cầu trước:

Thay Mτ­, R_t , b, μ và β₀ vào công thức (2.5), được: p₁ = 0,9575  [MN/m² ]

* Cầu sau:

Thay Mτ­, R_t , b, μ và β₀ vào công thức (2.5), được: p_2­ = 0,9566 [MN/m² ]

Đối với má phanh hiện nay giá trị áp suất cho phép trên bề mặt mặt má phanh nằm trong khoảng: [ p ] = 1,5 ÷ 2,0 MN/m² ]

Giá trị p­₁, p₂ < [ p ] Vậy má phanh đảm bảo độ bền trong quá trình làm việc.

5.3 Tính toán xác định tỷ số khối lượng toàn bộ ô tô trên tổng diện tích ma sát má phanh

Thay số: q = 0,618.10⁴  [KG/m²]

 Theo quy định đối với xe du lịch: q = 1,0 ÷ 2,0.10⁴  [KG/m²]

So sánh với tiêu chuẩn cho phép, giá trị tính toán nằm trong khoảng cho phép, do vậy cơ cấu phanh đảm bảo độ bền và tuổi thọ. Trên cơ sở này kết luận má phanh của xe đảm bảo độ bền để làm việc lâu dài.

5.5 Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh

Hiện tượng tự xiết (tự phanh) xảy ra khi má phanh ép sát vào tang phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh. Trong trường hợp như vậy thì mô men phanh M_r về phương diện lý thuyết mà nói sẽ tiến tới vô cùng. Guốc phanh trước (Hình 9) sẽ xảy ra tự xiết khi thỏa mãn điều kiện:

c.( cosδ + μ.sinδ ) – μ.ρ = 0

Kết luận:

Thông qua quá trình tính toán, xác định các thông số của cơ cấu phanh, và quá trình tính toán kiểm nghiệm đánh giá khả năng làm việc của cơ cấu phanh, ta nhận thấy các thông số cần kiểm nghiệm đều nằm trong giới hạn cho phép đảm bảo các yêu cầu về độ bền, tuổi thọ, độ tin cậy..

Do đó cơ cấu phanh đã thiết kế ở trên hoàn toàn có khả năng làm việc tốt trong mọi điều kiện và đảm bảo tốt các yêu cầu đã đề ra.

KẾT LUẬN

Sau một thời gian nghiên cứu thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học và tính toán nội dung của đồ án, đồng thời được sự hướng dẫn kiểm tra tận tình, chu đáo, tỉ mỉ của thầy giáo:T.S …………. với sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ Môn Xe quân sự và các đồng chí trong lớp cùng với sự nỗ lực của bản thân, đồ án của tôi đã hoàn thành.

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít. Cho nên trong quá trình tính toán thiết kế và thực hiện các bản vẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được sự giúp đỡ của các thầy giáo và các đồng chí để tôi có thể rút kinh nghiệm cho những lần sau.

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

                                                                                  Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                   Học viên thực hiện

                                                                               …………….

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Ngô Hắc Hùng - Kết cấu và tính toán ô tô , NXB Giao Thông Vận Tải

2. Đặng Quý, Tính toán thiết kế ô tô, NXB Thành Phố Hồ Chí Minh - 2001.

3. Nguyễn Hữu Cẩn,Cơ sở khoa học và thành tựu mới về phanh, NXB Khoa học và kỹ thuật 2004

4. Nguyễn Phúc Hiểu,Lý thuyết ô tô quân sự, NXBQĐND - 2002.

5. Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vy, Cấu tạo ô tô quân sự, HVKTQS - 1995.

6. Vũ Đức Lập, Động lực học phanh ô tô, HVKTQS - 2008.

7. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ô tô quân sự” Tập V: Hệ thống phanh, HVKTQS - 1998.

8. Vũ Đức Lập,Sổ tay tính năng tra cứu kỹ thuật ôtô, HVKTQS - 2003.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"