MỤC LỤC

Mục lục.................................................................................................1

Lời nói đầu…………………………………………………………….........3

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh……………………….……5

1.1. Công dụng…………………………………………………...…….....….5

1.2. Phân loại hệ thống phanh………………………………….…...………5

1.3. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh……………………..……...18

Chương 2: Giới thiệu về xe tham khảo……………..……………..……19

2.1. Các thông số về xe tham khảo…………………………………......…..20

2.2. Giới thiệu về hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không trên xe TOYCOROLLA……….21

2.2.1. Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng trên xe tham khảo…….21

2.2.2. Xy lanh chính…………………………………………………...…22

2.2.2.1. Cấu tạo………………..........................................................23

2.2.2.2. Hoạt động……………………………………………………....23

2.3.Trợ lực phanh trong xe TOYOTA  COROLLA……………………28

2.3.1. Cấu tạo…………………………………………………………....28

2.3.2. Hoạt động……………………………….....................................30

2.4. Bộ điều hoà lực phanh………………………………………….…..36

2.4.1. Cấu tạo…………………………………………………….………36

2.4.2. Nguyên lý hoạt động.. ………………………………………..….37

2.5. Cơ cấu phanh.………….……………………………………….…..41

2.5.1.Cơ cấu phanh sau……...………………………………………….41

2.5.2.Cơ cấu phanh trước…...………………………………….………..42

Chương 3:Thiết kế tính toán hệ thống phanh…………...…………...45

3.1. Một số chi tiết chính của các cơ cấu phanh đã chọn…………..…..46

3.1.1Trống phanh……………………………………….………….. .......…46

3.1.2.Guốc phanh……………………………………….…………... .......…46

3.2.Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh..... .…46

3.3.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau ( phanh guốc )…..,...…….. …...48

3.3.1.Xác định bán kính ủ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh…....48

3.3.2. Xác định lực tác dụng lên cơ cấu phanh tự cường hoá ………......49

3.4. Tính toán cơ cấu phanh trước (phanh đĩa)…………………….....…..52

3.5. Kiểm tra hiện tượng tự xiết cho cơ cấu phanh sau………………......53

3.6. Kiểm bền cơ cấu phanh……………………………….……….......…...54

3. 6.1. Xác định chiều rông má phanh theo điều kiện áp suất. ………....54

3.6.2 Kiểm bền theo kích thước má phanh...…………………………......54

3.7. Tính bền một số chi tiết của cơ cấu phanh……………………..…...58

3.7.1 Tính bền trống phanh……………………………………..…......…..58

3.7.2  Tính bền xi lanh phanh bánh xe………………………….…..…….59

Chương 4: Thiết kế tính toán dẫn động phanh……………………….70

4.1.Tính toán dẫn động phanh………………………………………......….70

4.1.1. Xác định đường kính làm việc của xilanh bánh xe……………..…70

4.1.2  Chọn đường kính xilanh chính D, kích thước đòn bàn đạp l, l’:.…71

4.2.  Thiết kế tính toán bộ trợ lực………………………………….….......…73

4.2..1 Thiết kế bộ cường hoá …………………………………….........…….73

4.2.2. Hệ số cường hoá…………………………………………….......……74

4.2.3. Xác định kích thước màng cường hoá…………………….…...…...75

4.2.4. Tính lò xo màng cường hoá…………………………….....……...…..76

Chương 5: Công nghệ gia công chi tiết xilanh phanhsau……………80

5.1. Phân tích kết cấu - chọn dạng sản xuất…………………….......……..80

5.2. Lập quy trình công nghệ………………………………….…….........….81

Chương 6 : Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh………………...88

Kết luận chung…………………………………………………….............….94

Tài liệu tham khảo…………………………………………..…........…..……95

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển lớn mạnh của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hánh khách, đồng thời ôtô đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Hiện nay ở nước ta số lượng ôtô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ xe trên đường ngày càng cao.

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn cần phải quan tâm. ở nước ta những năm gần đây số vụ tai nạn và số người chết do tai nạn là rất lớn. Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60-70% do con người gây ra, 10-15% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và 20-30% do đường xá xấu. Trong nguyên nhân hư hỏng do máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên được thống kê như sau: phanh chân 52,2-74,4%, phanh tay 4,9-16,1%, lái 4,9-19,2%, chiếu sáng 2,3-8,7%, bánh xe 2,5-10%, các hư hỏng khác 2-18,2%.

Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.

Đề tài tốt nghiệp em được giao là “Thiết kế hệ thống phanh xe con 4 đến 5 chỗ dẫn động thuỷ lực, trợ lực chân không và có ABS ”

Công việc thiết kế hệ thống phanh bao gồm các phần sau:

1. Phân tích hệ thống phanh     

2. Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh và dẫn động phanh nhằm đạt hiệu quả phanh cao nhất trong mọi điều kiện hoạt động của xe.

3. Thiết kế các cụm chi tiết trong hệ thống phanh một cách phù hợp.

Qua thời gian gần 4 tháng với sự giúp đỡ tận tình của thầy :ThS………… và các thầy trong bộ môn Ôtô em đã hoàn thành nội dung đồ án được giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cám ơn. 

CHƯƠNG 1:  TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng:                                                             

Hệ thống phanh là một hệ thống an toàn được trang bị trên ôtô dùng để giảm tốc độ chuyển động, dừng và giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định. Nhờ có hệ thống phanh người lái có thể tăng được vận tốc chuyển động trung bình của ôtô và do đó nâng cao được năng suất vận chuyển. 

1.2 Phân loại :

1.2.1. Phân loại theo công dụng

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

1.2.2. Phân loại theo cơ cấu phanh

1.2.2.1. Cơ cấu phanh guốc

Cơ cấu  phanh guốc gồm có trống phanh 3 quay cùng với các bánh xe, các guốc phanh 1 lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má phanh 2, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa 4, đầu còn lại tỳ vào piston của xilanh công tác 5 nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép 6 nếu là dẫn động khí nén. 

- Cơ cấu phanh đối xứng qua trục nghĩa là hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng.

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh. Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới. Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép hoặc với piston xilanh. 

- Cơ cấu phanh loại bơi

Hai guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên hai xilanh công tác chung, loại này có lực phanh lớn, vì lực ép từ dầu có áp suất đẩy cả hai đầu ép sát vào tang trống. Tuy nhiên do sử dụng hai xi lanh công tác và piston có khả năng tự dịch chuyển nên piston này có thể ảnh hưởng piston kia.

1.2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa       

Phần quay của cơ cấu phanh được nối với đĩa 1 toàn bộ cụm phanh được bố trí trên gía đỡ 4 gồm các má phanh và các xilanh công tác 3, khi phanh áp suất chất lỏng tác động lên các piston trong các xilanh công tác và đẩy má phanh 2 ép vào đĩa thực hiện quá trình phanh.

- Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh di động bố trí một xilanh. Giá xilanh được di động trên các giá nhỏ dẫn hướng. Khi phanh xilanh đẩy piston và má phanh vào đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt xilanh trượt trên trục dẫn hướng để ép nốt má bên kia vào đĩa phanh.

1.2.2.3. Cơ cấu phanh dừng

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 dừng 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.

1.2.3. Phân loại theo dẫn động phanh

1.2.3.1. Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí

Dẫn động cơ khí có ưu điểm là độ tin cậy cao, nhưng lực tác dụng vào bàn đạp lớn. Nên phanh cơ khí chỉ được dùng trong phanh tay.

1.2.3.2. Hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực

Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm là phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy cao

Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỷ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh.

Hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.

1.2.3.3. Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

Trong dẫn động bằng khí nén lực tác dụng lên 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.

Dẫn động khí nén có ưu điểm là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, lực phanh lớn

Nhược điểm độ nhạy kém, cồng kềnh

Dẫn động phanh bằng khí nén chỉ dùng trên các ôtô tải trung bình và tải lớn

.Máy nén khí 1 được dẫn động bởi động cơ bơm khí qua bình lắng nước và dầu 2 đến bình chứa khí nén 3. Áp suất của khí nén trong bình xác định bởi áp kế đặt trong buồng lái. Khi cần phanh người lái tác dụng vào bàn đạp phanh, bàn đạp phanh sẽ dẫn động đòn van phân phối, lúc đó khí nén sẽ từ bình chứa 3 qua van phân phối 6 đến các bầu phanh 5. Màng của bầu phanh sẽ bị ép và dẫn động cam phanh, do đó các má phanh được ép vào trống phanh để tiến hành quá trình phanh.

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

Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động thuỷ lực và khí nén người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén. Loại dẫn động này được sử dụng trên các xe tải trung bình.

1.3. Yêu cầu

Hệ thống phanh trên xe phải đảm bảo những 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, gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, thời gian phanh ngắn nhất.  

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô khi phanh.     

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lưc tác dụng lên bàn đạp phanh hay  đòn điều khiển không lớn.

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh

- Cơ cấu thoát nhiệt tốt

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO

1. Các thông số cơ bản về  xe tham khảo.

Các thông số cơ bản về  xe tham khảo thể hiện như bảng dưới.

2. Giới thiệu về hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không trên xe Corolla altis :

2.1. Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng trên xe tham khảo

a, 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 5,qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằm trong xylanh 4 ,ép dầu trong xylanh chính  đi đến các đường ống dẫn. Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng vào các pitông ở xylanh bánh xe và pitông ở cụm má phanh . 

b, Các ưu điểm của dẫn động thủy lực:

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.

2.2. Xy lanh chính :

Xy lanh chính kiểu kép điều khiển của một hệ thống thuỷ lực hai nhánh.Nó được thiết kế sao cho nếu một nhánh bị hỏng thì  nhánh kia vẫn hoạt động để tạo ra một lực phanh tối thiểu.Đó là một trong những thiết bị an toàn nhất của xe.

2.2.1.Cấu tạo :

Cấu tạo Xy lanh chính như hình 2.2.

2.2.2. Hoạt động :

a, Hoạt động bình thường :

* Khi không đạp phanh: Cupben của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xi lanh và bình dầu thông nhau.Piston số 2 bị lực của lò xo hồi vị số 2 đẩy sang phải, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm.

* Khi nhả bàn đạp phanh:  Các piston bị áp suất dầu và lực lò xò hồi vị đẩy về vị trí ban đầu.Tuy nhiên do dầu không chảy từ xi lanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xilanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo ra độ chân không).

b, Nếu dầu rò rỉ tại một nhánh của hệ thống phanh  :

* Rò rỉ dầu chứa phía sau xilanh chính :

  Khi đạp phanh, piston số 1 dịch sang nhưng không sinh ra áp suất dầu ở phía sau xi lanh.Vì vậy piston số 1 nén lò xo để tiếp xúc với piston số 2 và đẩy piston số 2 sang trái ,piston số 2 làm tăng áp suất dầu phía trước xilanh ,vì vậy làm 2 phanh nối với phía trước xilanh hoạt động.

* Rò rỉ dầu phía trước xi lanh chính :

  Do áp suất dầu không sinh ra ở phía trước xilanh ,piston số 2 bị đẩy sang trái đến khi chạm vào thành xi lanh.Khi piston số 1 bị đẩy tiếp sang trái,áp suất dầu phía sau xilanh tăng cho phép 2 phanh nối với phía sau xilanh hoạt động.

2.3.Trợ lực phanh trong xe TOYOTA CORROLA :

Tích năng của bộ trợ lực phanh thay đổi phụ thuộc vào kích thước diện tích của chân không và áp suất khí quyển.Diện tích này lớn hơn sẽ có trợ lực lớn hơn.Bình thường ,trợ lực phanh sẽ khuyếch đại lực phanh lên từ 2 đến 4 lần.

2.4.Bộ điều hoà lực phanh :

2.4.1.Cấu tạo :

Sơ đồ kết cấu bộ điều hoà lực phanh như hình 2.16.

2.4.2.Nguyên lý hoạt động :

* Áp suất xilanh chính thấp :

Như hình vẽ dưới ,piston bị đẩy sang phải bởi lò xo.Dòng dầu từ xi lanh phanh chính qua khe hở giữa cupben xi lanh va piston vào các xi lanh phanh bánh xe sau.

* Nhả phanh :

Khi áp suất trong xi lanh chính giảm ,piston dịch chuyển sang trái do sự chênh lệch áp suất.Nó làm giảm áp suất trong xi lanh phanh bánh xe sau.Khi áp suất xi lanh chính giảm hơn nữa và trở nên thấp hơn áp suất trong xi lanh bánh xe sau, dầu phanh ở các xi lanh bánh xe sau chảy qua khe hở giữa cupben và thành trong xi lanh về xi lanh chính.

2.5.Cơ cấu phanh :

2.5.1.Cơ cấu phanh sau :

* Cấu tạo :

Đầu trên của các guốc phanh loai này tỳ vào chốt hãm nhờ lò xo hồi.Các đầu dưới tỳ vào cơ cấu điều chỉnh nhờ lò xo kéo.Khe hở guốc phanh có thể được điều chỉnh bằng cách xoay cơ cấu điều chỉnh.

2.5.2.Cơ cấu phanh trước :

* Ưu điểm :

- Do phần lớn đĩa phanh được tiếp xuc với không khí nên nhiệt sinh ra bởi ma sát dễ dàng toả vào không khí và sự chai bề mặt má phanh khó xảy ra.Nó đảm bảo khả năng ổn định ở tốc độ cao.

- Chai cứng bề mặt má phanh.Khi luôn đạp phanh không dùng phanh động cơ trên một dốc dài…. 

* Nhược điểm :

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn tang trống vì kích thước má phanh hạn chế nên cần có áp suât dầu lớn để tạo đủ lực phanh.

- Có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa và má phanh.

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

3.1. Một số chi tiết chính của các cơ cấu phanh đã chọn

3.1.1. Trống phanh:

Trống phanh phải có độ cứng vững lớn và trọng lượng bé, đồng thời phải đảm bảo diện tích cần thiết để truyền nhiệt được tốt. Nguyên liệu làm trống phanh phải có hệ số ma sát cao và mòn đều đặn ở bất kỳ nhiệt độ nào. Nhiệt độ ở một số chỗ tiếp xúc giữa trống phanh và má phanh có khi lên đến nhiệt độ chảy của gang. Kết cấu của trống phanh phải đảm bảo ma sát tốt. Trống phanh thường làm bằng gang hoặc gang hợp kim( có thành phần Niken , đồng, Môdiphen).

3.1.2. Guốc phanh:

Guốc phanh thường được chế tạo bằng các phương pháp hàn dập hoặc đúc, vật liệu thường bằng gang. Trên bề mặt guốc phanh có đặt má phanh. Má phanh được ghép với guốc phanh bằng đinh tán hoặc phương pháp dán. Các đinh tán phải bằng kim loại mềm để khi má phanh mòn đến đinh tán thì bề mặt trống phanh không bị xước.

3.2. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

* Yêu cầu:

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đ­ợc 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  mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

Ta có:

G : Trọng lư­ợng của ôtô khi đầy tải  G = 14323 (N)

L : Chiều dài cơ sở của ôtô               L = 2,600 (m)

a : Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu tr­ớc a =1,56 (m)

b : Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau b =1,04 (m)

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

J_Pmax : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh J_Pmax = ử.g = 0,75.9,81 = 7,5 (m/s²)

Vậy r_bx = 0,35 (m)

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

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu cầu trư­ớc là : M_PT = 1224,9(N.m)

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là: M_PS = 703,3(N.m)

3.3. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau( phanh guốc )

3.3.1.Xác định bán kính ủ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Ta có

r_T : là bán kính tang trống  ta có r_T =130 (mm) = 0,13(m)

Với: e₁ =  0,15 (m)  thay vào công thức trên ta đ­ược: r₀₁ = 0,043 (m)

 Với e₂ = 0,147(m)  thay vào công thức trên ta đ­ược: r₀₂ = 0,042 (m)

3.3.2  Xác định lực tác dụng lên cơ cấu phanh tự cường hoá

* Cơ sở xác định:  Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực  P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mômen phanh sinh ra ở guốc phanh trước và sau bằng mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.

Chúng ta có các phương trình sau:

R₁ = P + U₁

M_PS1 = R₁.r₀                (1)

Điều kiện cân bằng guốc phanh sau, khi lực U₂=U₁ sẽ là:

R₂= P+U₁+U₃

Do đó mômen phanh ở guốc sau là:

M_PS2=R₂.r₀=(R₁+U₃).r₀     (2)

Trong đó ta có các thông số :

a = 0,1 (m)

b = 0,065(m)

c = 0,105(m)

r₀₁ = 0,043(m)

r₀₂ = 0,042(m)

M^'_PS = 351,65 (N.m)

Thay các thông số trên vào các biểu thức trên ta xác định được

P = 647 (N)                     U₁ = U₂ = 1746 (N)

R₂ = 6561 (N)                  U₃ = 2422 (N)

R₁ = 2393 (N)

3.4. Tính toán cơ cấu phanh trước (phanh đĩa)

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

M_PT = m.s.Q.R_tb

Từ đó ta cần lực ép tác dụng lên má phanh là: Q = 9451,4 (N)

* Xác định đường kính xi lanh bánh xe

Ta có:

d₁ : đường kính xi lanh bánh xe trước

n : số xi lanh trên một cơ cấu phanh  n=2

p₀: áp suất dầu trong hệ thống khi phanh p₀ =50 80 KG/cm²

Thay các số liệu trên vào ta được: d₁ = 0,03 (cm) = 30(mm)

3.6. Kiểm bền cơ cấu phanh

3. 6.1. Xác định chiều rông 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).

Ta lấy b = 0,05( m).

3.6.2 Kiểm bền theo kích thước má phanh       

*  Tính bền máphanh theo công ma sát riêng L:

F₁ : tổng diện tích má phanh sau:

F₁= ể õ_0i.r_t.b_i  (i là số má phanh có i= 4 (má))

=> F₁= 2.2.0,13.0,05+2.1,8.0,13.0,05= 0,05(m²).

Thay các giá trị trên vào biểu thức ta tính được F₂ = 0,02(m²)

Vậy tổng diện tích ma sát F_S = 0,05 + 0,02 = 0,07 (m²)

Thay số vào công thức ta được:  L =306,4 (J/cm^2‑).   

Vậy  L = 306,4 (J/cm²) <  [L] =1000(J/cm^2‑).       

* Kết luận: Kích thước má phanh đã chọn đảm bảo công ma sát riêng.

* Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh:

Khi phanh, động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng. Một phần năng lượng nhiệt này làm nóng các cơ cấu, một phần toả ra môi trường xung quanh.

Ta có: 

G : Trọng lượng của xe   G = 14323(N)

V₁: Vận tốc ban đầu khi phanh

V₂ : Vận tốc xe sau khi phanh V₂= 0

g = 9,81(m/s²).

m_t : Khối lượngcủa các trống phanh

C : Nhiệt dung của chi tiết nung nóng C = 500(J/kg.độ)

Trên thực tế tổng khối lượng của các chi tiết bị nung nóng gồm hai tang trống phanh sau và hai điã phanh trước là lớn hơn 6,7 kg do vậy với cơ cấu phanh đã chọn đảm bảo sự thoát nhiệt theo yêu cầu.

3.7. Tính bền một số chi tiết của cơ cấu phanh

3.7.1 Tính bền trống phanh

Với cơ cấu phanh đã chọn và các giá trị đã tính toán ở phần trên, ta có:

a^'= 130 mm

b^'=140 mm

q= 0,6 MN/m²

* Kết luận: Với cơ cấu phanh đã chọn thì trống phanh thoả mãn điều kiện bền theo ứng suất.

3.7.2 Tính bền xi lanh phanh bánh xe

Tính tương tự đối với trống phanh, coi xi lanh phanh là ống dầy chịu lực. Khi tính toán ta coi áp suất trong ống là p = 10⁷N/m.

* Kết luận: Với cơ cấu phanh đã chọn thì xilanh phanh bánh sau thoả mãn điều kiện bền theo ứng suất.

* Tính bền cho xi lanh phanh bánh trước

Với xi lanh phanh bánh trước ta tính tương tự như xilanh phanh bánh sau

* Kết luận: Với cơ cấu phanh đã chọn thì xilanh phanh bánh trước thoả mãn điều kiện bền theo ứng suất.

* Tính bền guốc phanh

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

- Xác định các yếu tố hình học của guốc phanh:

R₁=122 mm              R'₂=102,5 mm          b = 6 mm

R₁^'=119 mm              R₃ = 89 mm               c = 8 mm

R₂=116 mm              a = 50 mm               d = 26 mm

=> Y_c1 = 9,7 (mm)

Y_c2=Y₂-Y_c1 = 16,5 - 9,7 = 6,8 (mm)

Bán kính trọng tâm guốc phanh:

R_G = R'₂+Y_c2=102,5+6,8 = 109,3(mm)

- Kiểm bền guốc phanh:

Giả thiết lực tác dụng lên má phanh được phân bố đều trên toàn tiết diện của má phanh. Theo các kết quả đã tính toán ở các phần trên, và căn cứ vào kết cấu ta thấy guốc phanh sau của cơ cấu phanh chịu lực lớn hơn so với guốc phanh trước. Do vậy ta chỉ đi kiểm nghiệm bền cho guốc phanh sau của cơ cấu phanh sau.

Phân tích các thành phần lực theo các phương hướng kính. Lực R₂ chia làm hai thành phần:

- Lực pháp tuyến: N = R₂.cos j = 6561.cos 9⁰ =6480(N)

- Lực tiếp tuyến: T = R₂.sin j = 6561.sin 9⁰ = 1026(N)

Ta có : P_N = P.cos 53 = 647.cos 53 = 389(N)

          P_T = P.sin 53 = 647.sin 53 = 517 (N)

Ta có các phương trình lực tác dụng lên guốc phanh tại các mặt cắt khác nhau:

 + Xét tại mặt cắt (1-1)

N = -U₃.sinỏ                       Q = U₃ cos ỏ                   M_x = 0

 Với ỏ = 0  ta có  N = 0 (N.m)

                           Q = 2422 (N)

                           M_x = 0 (N.m)            

+ Xét tại mặt cắt (2-2) với õ < 40⁰

N = -U₃.sin(b+a) - N_tb.r_t. b cos(b/2) - T_tb.r_t.b.sin (b/2)

Q = U₃.cos(b+a) - N_tb.r_t. b sin(b/2) - T_tb.r_t. b.cos (b/2)

M_x = -U₃.d + N_tb.r_t. b.d' +T_tb.r_t. b.d"

+ Xét tại mặt cắt (3-3) với b > = 40⁰

N = -U₃.sin(b+a) - N_tb.r_t. b cos(b/2) - T_tb.r_t. b.sin (b/2) - P_N.sin(b-40) - P_T.sos(b-40)

Q = U₃.cos(b+a) - N_tb.r_t. b sin(β/2) - T_tb.r_t.b.cos (b/2) - P_N.cos(b-40) -  P_T.sin(b-40)

 M_x = -U₃.d + N_tb.r_t.b.d' +T_tb.r_t.b.d"+P_T.d₁ - P_N.d₂

- Tính ứng suất:

Dựa trên biểu đồ ta thấy tại mặt cắt (f-f) là nguy hiểm nhất. Do đó ta tính ứng suất tại mặt cắt này.

- Xét tại điểm 1:

R₁ = 0,122 (m)= 22,4 (MN/m²)

- Xét tại điểm 2:

R₂ = 0,116 (m) = 22,3 (MN/ m²)

- Xét tại điểm 3:

R₃ = 0,089 (m) = 21,9 (MN/ m²)

- Xác định S_x:       S_x = Y. F_c

Với Y₂ là toạ độ trọng tâm phần 2 đối với trục trung hoà.

Y₂ = R'₁ - R_th =11,9-11,2 = 0,7 (cm)

F_c = 3,0 cm²; S_x = 3,0.0,7 =2,1 (cm³); b = 0,6 cm

Từ đó => t_c = 1515 (N/ cm²) = 15,15 (MN/ m²)

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH

4.1. Tính toán dẫn động phanh

4.1.1. Xác định đường kính làm việc của xilanh bánh xe

* Sơ đồ dẫn động phanh:

* Cơ sở:

Đường kính xilanh bánh xe phải có kích thước sao cho với áp suất đã chọn, nó sinh ra lực bằng lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh .

Với đường kính của xilanh phanh bánh xe trước và xi lanh bánh xe sau đã tính toán ở phần trên ta có là:

d1 = 30 mm

d2 = 20mm             

4.1.2  Chọn đường kính xilanh chính D, kích thước đòn bàn đạp l, l’:

Để tạo lên áp suất p = 80 KG/cm²  thì cần phải tác dụng lên bàn đạp một lực Q

Như vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái.

+ Với phanh đĩa:  

x₁ = 1mm

Vậy hành trình toàn bộ cuẩ bàn đạp: h = 56 mm

Đồi với ôtô con, hành trình bàn đạp cho phép là : 150 mm

Vậy: h < [h] = 150mm, thoả mãn yêu cầu.

* Xác định hành trình của piston xilanh lực:

Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu đảm bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.

 Gọi S₁, S₂’ là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì

S₂’ = S₁ + S₂

Với S₂ là hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng độc lập ( không liên hệ với piston thứ cấp ).

Như vậy :

Pis ton thứ cấp dịch chuyển một đoạn  S₂ = 15mm

Piston sơ cấp dịch chuyển một đoan    S₁ = 11 mm

4.2. Thiết kế tính toán bộ trợ lực

4.2.1 Thiết kế bộ cường hoá

Bộ cường hoá thể hiện như hình 4.1.

4.2.2. Hệ số cường hoá:

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 cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng: 80 - 90 KG/cm²

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

p_c = p_t - p_i = 93,3 –14,5= 79,3  KG/cm²

4.2.3. Xác định kích thước màng cường hoá:

Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buống A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1 .

Xét sự cân bằng của màng 4 ta có phương trình sau :

Q_c = F₄ (p_B - p_A ) - P_lx = F_4­ . D_p - P_lx .

Vậy ta có đường kính màng 3 là : D = 185 (mm)

Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 185 mm  để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại p_c

4.2.4. Tính lò xo màng cường hoá:

Lò xo piston xilanh chính được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.

* Đường kính dây lò xo:

Từ đó tính được đường kính trung bình :

D_tb = c.d = 15.4,8= 72 mm.

Với D_tb = 72 mm chọn D₁ = 60mm, D₂ = 72 mm.

* Độ biến dạng cực đại của lò xo:

=> u = 51,94 mm

- Ứng suất của lò xo:

Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2 piston thứ cấp và sơ cấp. 

Lò xo làm bằng thép 65 có [t] = 330MPa, so sánh thấy t < [t] . Vậy điều kiện bền xoắn dược đảm bảo.

* Số vòng toàn bộ của lò xo :

- Piston sơ cấp

n₀ = n +2 = 6 + 2 = 8 vòng.

Chiều cao lò xo lúc các vòng sít nhau.

H_s = (n₀ - 0,5).d = ( 4 - 0,5 ).4,8 = 9,75 mm.

- Piston thứ cấp

n₀ = n +1 = 8 + 2 = 10 vòng.

* Chiều cao tự do của lò xo

H_o = H_s + n (t - d ) .

Chiều cao lò xo lúc các vòng sít nhau.

H_s = (n₀ - 0,5).d = ( 6 - 0,5 ).1,5 = 8,25mm.

=> H₀ = 8,25 + 6 (20,06 - 4,8 ) = 90 mm.

CHƯƠNG V

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT XILANH PHANH SAU

5.1. Phân tích kết cấu, Chọn dạng sản xuất:

5.1.1. Phân tích kết cấu:

- Chi tiết Piston thứ cấp trong xy lanh chính của xe có dạng hình trụ và có các mặt trụ bậc và rãnh.

- Chức năng nhiệm vụ: Piston có nhiệm vụ kết hợp với bát cao su di chuyển theo dọc trục xy lanh, tạo ra lực chiều trục trong xy lanh thẳng được lực lò xo và áp lực dầu đi đến các xy lanh làm việc của các cơ cấu phanh ép tang trống để thực hiện sự phanh xe.

5.1.2. Chọn dạng sản xuất:

Do tính chất sản xuất mang tính sửa chữa và cải tiến nhỏ, cho nên ta chọn sản xuất là đơn chiếc.

5.2. Lập quy trình công nghệ:

5.2.1. Phương pháp tạo phôi:

- Do chi tiết có dạng hình trụ bậc, đường kính lớn nhất là 26 mm.

- Do dạng sản xuất là đơn chiếc.

5.2.2. Thiết kế quy trình công nghệ:

5.2.2.1. Nguyên công 1:

- Khỏa mặt đầu

- Khoan lỗ định vị tâm, chiều sâu là 4,5 mm, đường kính 5mm

a, Khoả mặt đầu:

* Định vị:

+ Kẹp phôi lên máy tiện T616 bằng mâm cặp 3 trấu.

+ Định vị chi tiết bằng bề mặt trụ của phôi.

* Dụng cụ:

+ Dao khỏa mặt đầu, dao phá (tiện thô) được chế tạo bằng thép P8.

* Chế độ cắt:

+ Tốc độ cắt: V = 145 mm/ph

+ Chiều sâu cắt: t = 1 mm                                  

+ Lượng chạy dao: S = 0,8 mm/vòng

b, Khoan lỗ tâm:

* Định vị:

+ Kẹp phôi lên máy tiện T616 bằng mâm cặp 3 trấu.

+ Định vị chi tiết bằng bề mặt trụ của phôi.

* Dụng cụ:

+ Chọn mũi khoan bằng thép gió P5M5.

* Chế độ cắt:

+ Lượng dư gia công: Z = 1 (mm)

+ Chiều sâu cắt: t = 1 (mm)

+ Lượng chạy dao: S = 0,5 (mm/vòng)

+ Tốc độ cắt: V = 85 (mm/ph)

5.2.2.4. Nguyên công 4:

- Tiện thô nửa trục trước 26mm (tương tự phần trên)

- Tiện tinh nửa trục trước 25mm (tương tự phần trên)

- Tiện thô bậc trục có đường kính 20 mm

* Chọn máy:

+ Chọn máy tiện T15K6

* Chọn dao:

+ Chọn dao tiện bằng thép gió có kí hiệu P8

* Chế độ cắt:

+ Chiều sâu cắt: t = 1 (mm)

+ Lượng chạy dao: Tra bảng 5-15 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy) ta có:

S = 0,18 (mm/vòng)

* Dụng cụ đo: Thước cặp

5.2.2.5. Nguyên công 5:

- Khoan 6 lỗ 1,5 mmtrên vai piston.

* Định vị và kẹp chặt:

+ Chi tiết được định vị bằng 1 mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do

+ Dùng đòn kẹp liên động kẹp chặt chi tiết từ trên xuống

* Chọn máy:

+ Chọn máy khoan đứng 2A125

5.2.2.6. Nguyên công 6: Kiểm tra chi tiết

- Về kích thước: Chiều dài và đường kính của các bậc không yêu cầu độ chính xác cao nên kiểm tra bằng thước cặp.

- Đường kính 26mm kiểm tra bằng Panme.

CHƯƠNG VI

BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH

6.1.Chân phanh thấp hay hẫng :

Khi đạp phanh ôtô ,độ cao cực tiểu của bàn đạp nhỏ và bàn đạp chạm vào sàn hay bàn đạp cảm thấy hẫng và lực phanh không đủ để dùng xe.

6.1.1. Nguyên nhân và cách khắc phục :

a, Độ cao bàn đạp quá nhỏ

* Khắc phục : điều chỉnh độ cao bàn đạp.

b, Hành trình tự do bàn đạp quá lớn

* Khắc phục : điều chỉnh cần đẩy xi lanh chính ,điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.

d, Rò rỉ từ mạch dầu

* Khắc phục: sửa rò rỉ.

h, Khoá hơi : khi phanh liên tục trên dốc dài, trống phanh trở nên đặc biệt nóng và nhiệt được truyền đến dầu phanh.Vì vậy dầu bị sôi bay hơi ngay trong dầu và tạo bọt trong đường ống.Trạng thái này giông như có khí trong hệ thống phanh , và làm giảm lực phanh.

* Khắc phục : Sử dụng nhiều phanh động cơ , hoặc thay dầu phanh.

6.2. Hiện tượng bó phanh :

* Hiện tượng : Cảm thấy có sức lớn khi xe đang chạy.Có cảm giác đang phanh xe mặc dù bàn đạp phanh và cần phanh tay nhả hoàn toàn.

* Nguyên nhân và cách khắc phục :

a, Hành trình tự do của bàn đạp bằng 0 :

- Cần đẩy xi lanh chính điều chỉnh không đúng hoặc lò xo hồi vị bàn đạp tuột.

* Khắc phục : điêu chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.

- Bàn đạp phanh không có độ dơ ,làm cho phanh hoạt động liên tục nên tất cả các bánh bị bó khi xe đang chạy.

d, Lò xo hồi vị guốc phanh hỏng.

* Khắc phục : thay lò xo.

e, Các thanh dẫn động phanh bị cong hay guốc phanh bị biến dạng

* Khắc phục : thay guốc phanh

f, Piston ở xy lanh bánh xe bị kẹt.

* Khắc phục : sửa nếu cần.

6.3.Phanh lệch :

* Hiện tượng : Khi đạp phanh ,xe bị kéo lệch sang một bên hay bị lắc đuôi.

* Nguyên nhân và cách khắc phục :

a, áp suất hay độ mòn của bánh phải và bánh trái không giống nhau.

* Khắc phục : điều chỉnh áp suất lốp đảo hay thay lốp.

b, Tiếng kêu lạch cạch trong hệ thống treo.

Khắc phục : Sửa nếu cần.

g, Má phanh bị kẹt

* Khắc phục : Thay má phanh

h, Tiếp xúc má và trống ,má và đĩa không chính xác.

* Khắc phục : Sửa hay thay thế má phanh.

j, Guốc phanh bị cong , phanh mòn hay chai cứng .

* Khắc phục : Thay guốc phanh.

6.5. Chân phanh nặng nhưng không ăn phanh :

* Nguyên nhân và cách khắc phục :

a, Dính nước ở trống hay đĩa phanh : sau khi chạy qua vũng nước hay rửa xe ; nước dính vào trống phanh hay đĩa phanh làm cho hiệu quả phanh giảm.

* Khắc phục : Đạp phanh liên tục khi xe đang chạy để làm khô trống phanh bởi nhiệt do ma sát giữa trống phanh và má phanh.

f, Các đường dầu bị tắc

* Khắc phục : sửa nếu cần.

g, Trợ lực phanh bị hỏng.

* Khắc phục : sửa trợ lực.

h, Mạch chân không bị rò.

* Khắc phục : sửa hay thay.

KẾT LUẬN CHUNG

Trong thời gian ngắn em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh xe con gồm có: Dẫn động phanh, trợ lực phanh, bộ điều hoà 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.

Trong một thời gian ngắn em đã hoàn thành được việc thiết kế một số cơ cấu như: Cơ cấu phanh, trợ lực phanh, bộ điều hoà lực phanh…

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. Tập bài giảng thiết kế tính toán Ôtô

Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan

2. Bài giảng cấu tạo Ôtô

Tác giả: Phạm Vỵ - Dương Ngọc Khánh

Xuất bản: Hà Nội - 2004.

3. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh Ôtô máy kéo

Tác giả:  Dương Đình Khuyến

Xuất bản: Hà Nội - 1985.

4. Thiết kế và tính toán động cơ đốt trong

Tác giả: Đặng Tấn Cường - Nguyễn Tử Dũng

Nguyễn Đức Phú

6. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và 2.

Tác giả: Trịnh Chất - Lê Văn Uyển.

Xuất bản: ĐHBK in 2000.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"