MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.. i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.. ii

MỤC LỤC.. iii

DANH MỤC HÌNH VẼ.. v

DANH MỤC BẢNG BIỂU.. vii

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.2 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3 Mục tiêu của đề tài 2

1.4 Đối tượng nghiên cứu. 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu. 3

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. 3

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu. 3

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH XE MINIBUS. 4

2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh. 4

2.1.1 Công dụng. 4

2.1.2 Phân loại 4

2.1.3 Yêu cầu: 5

2.2 Cấu tạo chung của hệ thống phanh: 5

2.3. Cơ cấu phanh: 6

2.3.1 Kết cấu chung: 6

2.3.2 Cơ cấu phanh guốc ( tang trống ). 6

2.3.4 Cơ cấu phanh đĩa. 9

2.3.5 Cơ cấu phanh dừng: 11

2.4 Dẫn động phanh: 12

2.4.1 Dẫn động phanh băng cơ khí: 12

2.4.2 Dẫn động phanh bằng thủy lực: 12

2.4.3 Dẫn động phanh bằng khí nén. 14

2.4.5 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp: 14

2.5 Lựa chọn cơ cấu phanh: 15

2.5.1 Cơ cấu phanh cầu trước: 16

2.5.2 Cơ cấu phanh sau: 18

2.5.3 Lựa chọn dẫn động phanh: 18

2.6 Tính toán hệ thống phanh. 21

2.6.1 Tính toán phanh sau. 22

2.6.1.1Xác định mô men cần có ở các cơ cấu phanh: 22

2.6.1.2Xác định góc và bán kính (r) của lực tác dụng lên má phanh: 23

2.6.1.3Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ: 24

2.6.1.4 Kiểm tra hiện tượng tự xiết: 27

2.6.2 Tính toán cơ cấu phanh trước : 28

2.6.2.1 Xác định các kích thước má phanh: 28

2.6.2.2 Tính toán nhiệt phát ra trong quá  trình phanh: 30

2.6.3 Thiết kế tính toán dẫn động phanh: 30

2.6.4 Tính bền một số chi tiết: 33

2.6.4.1 Tính toán guốc phanh. 33

2.6.4.2 Tính bền trống phanh. 39

2.6.4.3 Tính bền đường ống dẫn phanh. 40

2.7 Thiết kế trợ lực phanh. 41

2.8 Thiết kế bộ trợ lực. 48

2.8.1 Hệ số trợ lực. 48

2.8.2 Xác định kích thước màng trợ lực. 49

2.8.3 Tính lò xo bộ cường hóa. 50

Chương 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT BẰNG PHẦN MỀM CATIA   52

3.1 Giới thiệu phần mềm.. 52

3.1.1 Giao diện Sketch. 52

3.1.2 Giao diện Part Design. 54

3.1.3 Giao diện Assembly. 56

3.2 Thiết kế một chi tiết điển hình. 59

3.3 Kiểm nghiệm bền một chi tiết điển hình. 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 75

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải.

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta nghành giao thông đường bộ  đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô.

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người. Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn…để theo kịp với xu thế của thời đại.

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 “Thiết kế hệ thống phanh cho xe mini Bus và tính kiểm nghiệm bền một số chi tiết điển hình bằng phần mềm Catia” dựa trên xe tham khảo là xe HIACE - 16 chỗ của hãng TOYOTA. Với sự cố gắng của em và dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy: ThS.................... 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 giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

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

Em xin trân thành cảm ơn !

                                                                                      Hưng Yên, Ngày … tháng…. .năm 20…

                                                                                      Sinh viên thực hiện

                                                                                   …………….

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Những  năm gần đây cùng sự phát triển chung của xã hội sự tiến bộ về khoa học kĩ thuật của nhân loại đã được đưa lên một nấc thang mới. Rất nhiều những thành tựu khoa học kĩ thuật, phát minh, sang chế có bước đột phá về mẫu mã, kiểu dáng, kết cấu và đặc biệt là tính năng làm việc tiện ích cho người sử dụng.

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài giúp sinh viên củng cố, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành trong học tập cũng như ngoài thực tế xã hội. Đề tài còn giúp sinh viên củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao những kiến thức chuyên nghành và cũng giúp cho những người muốn tìm hiểu về chuyên ngành ô tô.

 Đề tài: “Thiết kế hệ thống phanh cho xe mini Bus và tính kiểm nghiệm bền một số chi tiết điển hình bằng phần mềm Catia” giúp sinh viên chúng em sau này ra trường không còn bỡ ngỡ với hệ thống phanh vì hệ thống phanh rất quan trọng trên xe ô tô

1.3 Mục tiêu của đề tài

 Thiết kế và tính toán kiểm nghiệm bền cho hệ thống phanh

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng: Nghiên cứu phương pháp thiết kế và kiểm nghiệm bền cho hệ thống phanh.

1.5 Phương pháp nghiên cứu.

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.

Chúng ta sẽ thực hiện theo các bước sau:

 - Bước 1: Tính toán thiết kế cơ cấu phanh.

 - Bước 2: Thiết kế tính toán dẫn động phanh.

 - Bước 3:  Kiểm tra, bảo dưỡng, chuẩn đoán và khắc phục.

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu.

- Phương pháp được thực hiện khi chúng ta đã thu thập một số lượng tài liệu tham khảo cũng như những đề tài có liên quan và được thực hiện trước đó.

Các bước thực hiện:

- Bước 1: Thu thập tìm tòi các tài liệu viết về hệ thống phanh trên ô tô .

- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic, chặt chẽ theo từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống phanh dựa trên các kiến thức đã được học trong trường và kiến thức từ thực tế: Phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học .

- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích và nghiên cứu được, hệ thống hóa lại những kiến thức đã nắm được tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH XE MINIBUS

2.1 Công dụng,  phân loại,  yêu cầu của hệ thống phanh

2.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển.

2.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh.

a. Theo công dụng:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân);

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

c. Theo dẫn động phanh:

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;

- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;

e. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

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

2.1.3 Yêu cầu:

 Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu 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;

- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn;

2.2 Cấu tạo chung của hệ thống phanh:

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả trên hình 2.1

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 khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp thủy - khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.

2.3. Cơ cấu phanh:

2.3.1 Kết cấu chung:

Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở bánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh.

2.3.2 Cơ cấu phanh guốc (tang trống)

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 2.2. Trong đó sơ đồ hình 2.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 2.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

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.

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.

2.3.4 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 2.6.

Loại giá đỡ cố định (hình 2.7.a):

Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe.

Loại giá đỡ di động (hình 2.7.b):

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

2.3.5 Cơ cấu phanh dừng:

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 dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.

2.4 Dẫn động phanh:

2.4.1 Dẫn động phanh băng cơ khí:

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng không tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).

2.4.2 Dẫn động phanh bằng thủy lực:

Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng được coi như không đàn hồi khi ép).

2.4.3 Dẫn động phanh bằng khí nén

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền của dẫn động thuỷ lực có giới hạn.

2.5 Lựa chọn cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa. Phanh guốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số loại ôtô con. Phanh đĩa được sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu là ở các cơ cấu phanh trước.

2.5.1 Cơ cấu phanh cầu trước:

Ưu điểm của phanh đĩa:

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầu trước. Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các ưu điểm chính sau:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.

- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất.

Nhược điểm của phanh đĩa:

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn. Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh.

- Lực phanh nhỏ hơn .

2.5.2 Cơ cấu phanh sau:                     

Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hoá…

2.5.3 Lựa chọn dẫn động phanh:

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.

Từ các ưu nhược điểm của dẫn động thuỷ lực ta chọn dẫn động thuỷ lực hai dòng có trợ lực (hình 2.15.a) làm phương án dẫn động cho xe Minibus.

2.6 Tính toán hệ thống phanh

Thông số kích thước xe như bảng 2.1.

2.6.1 Tính toán phanh sau

2.6.1.1 Xác định mô men cần có ở các cơ cấu phanh:

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.

Ta có:

a : Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước: a = 1,710(m)

b : Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau: b = 1,400 (m)

h_g : Chiều cao trọng tâm xe: h_g = 0,8(m)

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

G₁,G₂: Trọng lượng phân bố ra cầu trước và cầu sau:

G₁  = 14630(N)

G₂  = 17870(N)

 G: Trọng lượng ôtô khi đầy tải: G = 3250(KG)

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

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là : M_PT  = 1854,6 (Nm)  

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là: M_PS  = 1191,4(Nm)

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

Xác định góc ở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β₁, β₂, β₀, r₁) chúng 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 0).

Xác định bán kính r₀:

Đối với má trước: r₀ = 39,47 mm

Đối với má sau: r₀ = 38,94 mm

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:

P_t = P_s = P

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.

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.

Từ họa đồ lực phanh ta đo được:

P = 93 (mm) ; U’= 230,36 (mm) ; U’’= 62,89 (mm).

Ta tính được các lực còn lại:

P   = 93.65,57 =  6098,1 (N)

U’ = 230,36. 65,57= 15104,7 (N)

U’’= 62,89. 65,57 =  4123,69(N)

2.6.2 Tính toán cơ cấu phanh trước :

R₁, R₂ : là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe tham khảo ta có: R₁ = 85(mm); R₂ = 130(mm)

d : Đường kính xi lanh bánh xe: d=  (cm)

2.6.2.1 Xác định các kích thước má phanh:

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.

a. Với cơ cấu phanh trước:

r_t : bán kính trống phanh, r_t = 130 (mm).

b_i : chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có: b_s= 50 (mm);  b_t= 50 (mm).

Do đó: F_z = 509,6 cm²

b. Với cơ cấu phanh sau:

Do đó diện tích toàn bộ má phanh là: F_z = 729,4 cm²

Vậy công ma sát riêng là:L  =  438 (Nm/cm² )

Vậy thỏa mãn điều kiện: L < [L] < 400 - 1000  (Nm/cm² )

Áp suất trên bề mặt ma sát:

Với cơ cấu phanh trước:

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

=>q = 1620372( N/m²)

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

2.6.2.2 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. 

Ta có:

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

V₂ : Tốc độ kết thúc phanh. V₂=0.

Suy ra m_t > 11,33 kg

Trên thực tế khối lượng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 11,33(kg) do đó thoả mãn.

2.6.3 Thiết kế tính toán dẫn động phanh:

Sơ đồ dẫn động phanh: Như hình vẽ.

Nhiệm vụ của quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định các thông số cơ bản của nó: đường kính xi lanh công tác, đường kính xi lanh chính, tỉ số truyền dẫn động.

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: d = 20 mm

Hành trình làm việc của pittong trong các xilanh:

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

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

c: Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má phanh, c = 100 (mm).

=> x₂ = 4,95 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.

Suy ra: s_bd = 137,9 mm

Vậy S_bđ <  [S_bđ] =150(mm)

2.6.4 Tính bền một số chi tiết:

2.6.4.1 Tính toán guốc phanh

Guốc phanh thường được làm theo hình chữ T

Tính kích thước đến trọng tâm G:

Y₂: kích thước chế tạo guốc phanh, Y₂ = 23 (mm).

F₁ : diện tích phần trên chữ T. F₁ = a.b = 50.6 = 300 (mm²).

F₂  : diện tích phần dưới chữ T. F₂ = c.d = 6.40 = 240 (mm²).

=> Y_c2=Y₂ - Y_c1 = 23 – 10 = 13 (mm).

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

R_G= R’₂+Y_c2 = R’₁ - Y_c1 = 109,5 + 13 = 122,5 (mm).

a. 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 N_X, T_X đặt tại góc b/2.

1. Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:

N_Z1 + Pcos(φ + γ) = 0

Q_Y1 + Psin(φ + γ) = 0

M_U1 + P[a - R_tcos(φ + γ)] = 0

2. Xét sự cân bằng cho đoạn dưới ta có:

N_Z2 = - U_1Ycosδ - U1Xsin

QY2 =   U_1Ysinδ - U_1Xcosδ

M_U2 = - U_1XCsin(β₀+α₀) + U_1YC[1 – cos(β₀+α₀)]

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:

N_Z2 = - 4667,4(N) ; Q_Y2 = - 14364,7(N) ; M_U2 = -1196,1 (Nm).

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

R₂ = 122 (mm) = 12,2 (cm).

b. Xét tại điểm (1):

R₁= 125 (mm) = 12,5 (cm).

c. Xét tại điểm (3):

R₃ = 96 (mm) = 9,6 (cm).

2.6.4.3 Tính bền đường ống dẫn phanh

Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 1000 (N/cm²)..

Vậy ta có: e_z = 4696 (N/cm²).

Đường ống làm bằng hợp kim đồng có [e] = 26000 (N/cm²).

So sánh thấy e < [e]=>  đường ống dẫn động đủ bền.

2.7 Thiết kế trợ lực phanh

Hiện nay trên các ôtô hiện đại người ta thiết kế cải tiến nhiều hệ thống điều khiển, để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái, để người lái ít mắc những sai phạm kỹ thuật, đảm bảo được an toàn chuyển động, ít xẩy ra tai nạn giao thông như thiết kế cường hoá lái cường hoá phanh, bộ chống hãm cứng bánh xe...Thiết kế bộ cường hoá phanh để người lái đỡ mệt là rất cần thiết.

Bộ cường hoá lực phanh có thể thực hiên theo các phương án sau:

* Phương án 1: 

Trợ lực chân không: Như hình vẽ.

Sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động cơ, đưa độ chân không này vào khoang A của bộ trợ lực, còn khoang B khi phanh được thông với khí trời.

Khi không phanh cần đẩy 9 dịch chuyển sang phải kéo van khí 6 và van điều khiển 7 sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đường thông với khí trời, lúc này buồng A thông với buồng B qua hai cửa E và F và thông với đường ống nạp. Không có sự chênh lệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu trợ lực không làm việc.

* Phương án 2:

Trợ lực chân không kết hợp với thuỷ lực: Như hình vẽ.

Khi chưa phanh van không khí 7 được đóng lại, van điều khiển 8 mở ra nhờ lò xo côn 8' đẩy màng 9 mang theo pittông phản hồi 10 đi xuống. Buồng III thông với buồng II và buồng IIa qua ống 15. Như vậy áp suất buồng IIa, IIb bằng nhau và bằng áp suất chân không ở họng hút của đường ống nạp.

* Phương án 3:

 Hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực điều khiển bằng điện tử: Như hình vẽ.

Phần trợ lực điện gồm lõi thép 2 được đặt trong ống thép, phía trên ống thép là cuộn dây từ hoá 3. Khi cuộn dây được cấp những chuỗi xung điện từ khác nhau từ bộ điều khiển thì dòng điện trung bình trong cuộn dây cũng thay đổi, nó từ hoá ống thép làm cho ống thép trở thánh một nam châm điện hút lõi thép tiến về phía phải, thông qua cần đẩy 4 đẩy các piston di chuyển tạo áp lực dầu trong hệ thống phanh.

* Phương án 4:

Bộ cường hoá khí nén: Như hình vẽ.

Khi tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, qua các đòn dẫn động, ống 11 đẩy van 9 mở ra, khí nén từ bình chứa 8 qua van 9 vào khoang A và B tạo ra lực đẩy piston 5 của xilanh lực, đồng thời đẩy piston 7 của xilanh chính về phía phải áp suất dầu được tăng lên và dẫn đến các xi lanh làm việc ở các bánh xe. 

* Kết luận chọn phương án: Trong 4 phương án trợ lực nói trên, phương án nào cũng đảm bảo được quan hệ tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực phanh, như vậy là đã đảm bảo được yêu cầu trước tiên đối với bộ trợ lực. Vấn đề còn lại là ta phải chọn ra một phương án phù hợp với bố trí trên xe và đạt hiệu quả về kinh tế. Trên thực tế, hệ thống phanh được thiết kế cho xe Minibus 12 chỗ có kích thước ở trên. Với kích thước đó thì cả 4 phương án trợ lực trên đều có thể bố trí được trên xe và đều có thể tạo ra được lực phanh yêu cầu. Như vậy 4 phương án trên trong trường hợp này chỉ khác nhau hiệu quả kinh tế.

2.8 Thiết kế bộ trợ lực

2.8.1 Hệ số trợ lực

Ta có:

Q_bđ : Lực do người lái sinh ra tại bàn đap. Chọn Q_bđ = 300 (N)

D : Đường kính xilanh chính. D = 26 (mm) = 2,6 (cm)

p_i : Áp suất dầu sinh ra trong hệ thống. p_i = 700 (N/cm²)

l, l’ : Kích thước các đòn của bàn đạp phanh.

Do đó áp suất dầu do người lái sinh ra là: p_i = 312 N/cm²

Hệ số cường hoá: K_c = 2,24                        

Ta xây dựng được đường đặc tính của bộ trợ lực như hình.

2.8.2 Xác định kích thước màng trợ lực

Do đó: D_m = 24 mm

2.8.3 Tính lò xo bộ cường hóa

a. Đường kính dây lo xo:

Vậy ta có: d > 0,24 m. Do đó chọn d = 3 (mm).

c. Tính số vòng toàn bộ của lò xo:      

Thay số được: n = 6(vòng)

d. Tính bước của lò xo:

Thay số được: t = 1,4 cm           

e. Chiều dài toàn bộ của lò xo:

=> H₀ = 84 mm

Chương 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT BẰNG PHẦN MỀM CATIA

3.1 Giới thiệu phần mềm

3.1.1 Giao diện Sketch

Giao diện: Như hình 3.1.

3.1.2 Giao diện Part Design

Giao diện: Như hình 3.2.

3.2 Thiết kế một chi tiết điển hình 

Thực hiện thiết kế trên phần mềm chi tiết đĩa phanh trước.

* Bước 1: Vào giao diện Sketch để vẽ định dạng profile

* Bước 2: Thoát khỏi Sketch và chọn lệnh Pad thực hiện tạo khối chi tiết

* Bước 4: Dùng lệnh Pad để tạo khối lá tản nhiệt

* Bước 7: Thoát Sketch và tạo khối còn lại của đĩa phanh bằng lệnh Pad

* Bước 10: Dùng lệnh Hole để tạo điểm  khoan lỗ bắt bulong

* Bước 12: Thoát sketch và sử dụng lệnh Thread để tạo ren cho lỗ bắt bulong

* Bước 13: Thoát sketch và sử dụng lệnh CircPattern để tạo các bulong còn lại

Chi tiết hoàn thiện như hình 3.19.

Tương tự ta thực hiện vẽ lần lượt các chi tiết còn lại của hệ thống phanh

3.3 Kiểm nghiệm bền một chi tiết điển hình

Ở đây ta sẽ thực hiện qui trình tính bền trên phần mềm cho chi tiết đĩa phanh. Các bước tính toán như sau:

* Bước 1: Đưa chi tiết cần tính bền vào phần mềm catia.

Sử dụng giao diện thiết kế chi tiết để thiết kế chi tiết đĩa phanh theo thông số có sẵn bằng các lệnh vẽ 2D (Sketch) và 3D (Pad, Pocket).

* Bước 2: Chọn vật liệu

Click chọn toàn bộ chi tiết sau đó ta chọn lệnh Apply Material, trên giao diện sẽ hiện ra thư viện vật liệu. Ta chọn Metal và chọn Steel, click Apply Material sau đó chọn ok. Như vậy ta đã chọn được vật liệu cho đĩa phanh.

* Bước 4: Tạo ràng buộc cố định

Click vào biểu tượng Clamp, trên giao diện sẽ hiện ra bảng trình duyệt ở góc dưới bên phải màn hình, sau đó chọn các mặt ràng buộc. Như vậy ta đã tạo ra được các ràng buộc chi tiết đĩa phanh.

* Bước 6: Chia lưới

Click 2 lần liên tiếp vào trình duyệt OCTREE Tetrahedeon Mesh1: Part1, bên trái màn hình hiện ra bảng thông số. Ta chọn kích thước mắt lưới là 2mm và trình duyệt Absolute sag là 1mm sau đó click ok

* Bước 7: Tính bền

Kết quả tính bền sẽ được thể hiện ở dạng khối khi ta click vào biểu tượng Von Mises Stress với kết quả thể hiện ở dải màu bên phải màn hình. Trên màn hình cũng chỉ ra điểm tập trung ứng suất lớn nhất (kém bền nhất) trên chi tiết đĩa phanh.

Kết quả tính bền sẽ được thể hiện ở dạng điểm khi ta click vào biểu tượng Displacement với kết quả thể hiện ở dải màu bên phải màn hình. Trên màn hình cũng chỉ ra các điểm có chuyển vị lớn nhất trên chi tiết đĩa phanh.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trong thời gian ngắn em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh cho xe mini Bus và tính kiểm nghiệm bền một số chi tiết điển hình bằng phần mềm Catia” gồm có: 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.

Với nhiệm vụ được giao trong đồ án em đã thực hiện được các công việc sau:

- Giới thiệu tổng quan về đề tài.

- Tính toán, thiết kế hệ thống phanh.

- Ứng dụng phần mềm vào tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe minibus.

- Đưa ra 05 bản vẽ Ao thể hiện tổng quan về hệ thống phanh trên xe minibus.

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 xe ở Việt Nam hiện nay.

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

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Trọng Hiệp - Giáo trình Chi tiết máy (Tập 1, 2) – NXB Giáo Dục.

[2]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Thiết kế tính toán hệ dẫn động cơ khí (Tập 1, 2) – NXB Giáo Dục .

[3]. Sổ tay công nghệ chế tạo máy.

[4]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng -Lý thuyết Ô tô - máy kéo –.NXB Khoa học và Kỹ thuật.

[5]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên - Giáo trình Thiết kế và tính toán Ô tô - máy kéo (Tập 1, 2, 3).

[6]. PGS.TS.Nguyễn Khắc Trai - Cơ sở thiết kế ô tô.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"