MỤC LỤC
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 .................................................................... 7
Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ........................................18
2.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh...................................... 23
2.2 Lựa chọn phương án dẫn động phanh................................................... 23
Chương 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH.............................25
A. THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH.................................................................... 25
1. Tính toán hệ thống phanh......................................................................... 26
1.1. Tính toán cơ cấu phanh sau............................................................ 26
1.2. Tính toán cơ cấu phanh trước......................................................... 33
1.3. Xác định kích thước má phanh....................................................... 34
1.4. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh............................. 36
2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh.......................................................... 37
2.1 Đường kính xi lanh công tác............................................................ 38
2.2 Đường kính xi lanh chính................................................................. 39
2.3 Hành trình làm việc của piston trong xi lanh ............................... 39
3. Tính bền một số chi tiết............................................................................. 40
3.1 Tính toán guốc phanh ...................................................................... 40
3.2 Tính bền trống phanh ....................................................................... 50
3.3 Tính bền đường ống dẫn động phanh ............................................ 51
B. THIẾT KẾ TRỢ LỰC PHANH........................................................................ 53
1. Thiết kế bộ cường hóa............................................................................... 53
2. Hệ số trợ lực ................................................................................................ 53
3. Xác định kích thước màng trợ lực ........................................................... 55
4. Tính lò xo bộ cường hoá ........................................................................... 55
Chương 4 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT......................... 96
4.1 Phân tích kết cấu - Chọn dạng sản xuất............................................... 57
4.2 Lập quy trình công nghệ......................................................................... 57
Chương 5 : BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH .............65
5.1 Chân phanh thấp hay hẫng ................................................................65
5.2 Hiện tựợng bó phanh .........................................................................66
5.3 Phanh lệch .........................................................................................67
5.4 Phanh quá ăn và rung ........................................................................68
5.5 Chân phanh nặng nhưng không ăn phanh .........................................69
KẾT LUẬN ....................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................71
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 trên ôtô con trên cơ sở xe TOYOTA VIOS”. Sau một thời gian nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy : ..................... 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: ....................., cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Chương 1
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).
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.
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).
1.2. 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. - 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.
Chương 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh
Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng : phanh guốc và phanh đĩa.phanh guốc chủ yếu sử dụng trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số loại ôtô con.phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên xe con và trong đó chủ yếu là ở cơ cấu phanh trước,và ngày nay phần lớn các xe con là sử dụng cho cả 2 cầu.
2.1.1. Cơ cấu phanh cầu trước
+ Ưu điểm của cơ cấư phanh đĩa:
Phanh đĩa được sử dụng phổ biến cho xe có vận tốc cao và hay gặp ở cầu trước và ngày nay nó được sử dụngcho cả cầu sau vì các ưu điểm sau:
- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản.
- khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
- áp suất dầu đều và mòn đều.
2.1.2. Cơ cấu phanh sau
+ ưu điẻm của cơ cấu phanh guốc:
Phanh guốc được sử dụng phổ biến cho xe buýt và có tải trọng lớn với các ưu điểm sau:
- Giá thành chế tạo rẻ hơn phanh đĩa nên mang tính kinh tế.
- Tạo được lực phanh lớn.
- Được lắp kín nên tránh bụi bẩn tốt hơn phanh đĩa
- Khi mòn má phanh thì ta thay với giá rẻ hơn phanh đĩa.
+ Nhược điểm của phanh guốc:
- Kết cấu phức tạp hơn do nhiều chi tiết hơn
- Khả năng thoát nhiệt kém hơn phanh đĩa
2.2 Lựa chọn phương án dẫn động phanh
Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có 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:
- Độ nhạy tốt kết cấu đơn giản
- Hiệu suất cao
Chương III
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
A. THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
1. Tính toán hệ thống phanh
1.1 Tính toán cơ cấu phanh sau
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.
B - bề rộng của lợp đơn vị (mm)
d - đường kính vàng bánh xe đơn vị (insơ)
với xe tham khảo dùng loại lốp 185/60R15 ta có B = 185 (mm)
d =15 (insơ)
1.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ:
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).
Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.
- 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 = 50 (mm) ; U’= 138,7 (mm) ; U’’= 30,8 (mm).
Ta tính được các lực còn lại:
P = 50×8,72 = 436 (N)
U’ = 138,7×8,72= 1209,5 (N)
U’’= 30,8× 8,72 = 268,5 (N)
1.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trính 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.
Trên thực tế khối lượng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 6,9 (kg) do đó thoả mãn.
2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh
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.
2.1 Đường kính xy lanh công tác
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 =436 (KG).
pi - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi = 7 (MPa).
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.
=> Vậy Sbđ < [Sbđ] =150(mm).
3. Tính bền một số chi tiết
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.
1. 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 = - 436.cos10º = - 429,4 (N);
QY1 + Psinφ’ = 0 Þ QY1 = - 436.sin10º ≈ - 75,7 (N);
MU1 = 0.
Xét sự cân bằng tại điểm B:
φ = 10º, γ= 71º
NZ1 + Pcos(φ + γ) = 0 Þ NZ1 = - 436.cos(10º+71º) ≈ - 68,2 (N);
QY1 + Psin(φ + γ) = 0 Þ NZ1 = - 436.sin(10º+71º) ≈ - 430,6 (N);
MU1 = - P[a - Rtcos(φ + γ)] = -436 [98 – 130cos(10º+71º)]10-3 ≈ - 33,9 (Nm).
2. Xét sự cân bằng cho đoạn dưới ta có:
NZ2 = - U1Ycosδ - U1Xsinδ
QY2 = U1Ysinδ - U1Xcosδ
MU2 = - U1XCsin(β0+α0) + U1YC[1 – cos(β0+α0)]
Tại điểm B:
δ = 60 ; α0 + β0= 790
=> NZ2 = - 251,4cos6º - 1183,06sin6º ≈ - 373,4 (N).
=> QY2 = 251,4sin6º - 1183 ,06cos6º ≈ - 1150,3 (N).
=> MU2 = - 1150,3 
0,1sin790 + 251,4 0,1 (1 – cos790)
≈ -133,25 (Nm).
Tại điểm C: β = 0º ; C = 0
=> NZ2 = - 1183,06 sin6º - 251,4cos6º ≈ - 373,6 (N).
=> QY2 = - 1183,06 cos6º + 251,4sin6º ≈ - 1150,3 (N).
=> MU2 = 0
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 = - 373,4 (N) ; QY2 = - 1150,3 (N) ; MU2 = -133,25 (Nm).
3.2 Tính bền đường ống dẫn động phanh
Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 100 (kG/cm2). Khí tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.
B. THIẾT KẾ TRỢ LỰC PHANH
1. Thiết kế bộ cường hóa
Khi có bộ trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái 30 (KG). Kết hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào 70 (kg/cm2).
Chương IV
QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT
4.1 Phân tích kết cấu chọn dạng sản xuất
4.1.1 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.
- Khi lắp ghép Piston thứ cấp vào xy lanh chính phải lắp theo mối lỏng H7/g6 để Piston dịch chuyển dễ dạng trong xy lanh.
4.1.2 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.
4.2 Lập quy trình công nghệ
4.2.1 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.
4.2.2.6 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 26 kiểm tra bằng Panme.
- Về hình dáng hình học và các bề mặt tương quan dùng:
+ Đồng hồ so
+ Đồ gá
Chưong V
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH
5.1 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 dừng xe.
Nguyên nhân và cách khắc phục:
1. Độ cao bàn đạp quá nhỏ
Khắc phục : điều chỉnh độ cao bàn đạp.
2. Hành trình tự do bàn đạp quá lớn
Khắc phục: điều chỉnh cần đẩy xylanh chính, điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.
3. Khe hở má phanh và trống phanh quá lớn do:
- Má phanh mòn ở những chỗ không có cơ cấu tự điều chỉnh tự động
- Cơ cấu tự điều chỉnh khe hở bị hỏng
5.2 Hiện tựợng 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 :
1.Hành trình tự do của bàn đạp bằng 0:
- Cần đẩy xylanh chính điều chỉnh không đúng hoặc lò xo hồi vị bàn đạp tuột.
Khắc phục:điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.
2. Phanh tay nhả không hết do:
- Phanh tay điều chỉnh không đúng.
- Các thanh dẫn động phanh tay bị kẹt.
Khắc phục: điều chỉnh hay sửa phanh tay.
3.Áp suất dư trong mạch dàu quá lớn
- Van một chiều cửa ra của xylanh chính bị hỏng.
Khắc phục: thay van một chiều cửa ra.
5.5 Chân phanh nặng nhưng không ăn phanh
Nguyên nhân và cách khắc phục:
1.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 xe liên tục khi xe đang chạy để làm khô trống phanh bởi nhiệt do ma sát giữa trống phanh và má phanh.
2.Dầu hay mỡ dính vào má phanh
Khắc phục: khắc phục nguyên nhân gây ra dầu mỡ và thay má phanh.
3.Guốc phanh bị cong hay má phanh bị mòn hay chai cứng
Khắc phục: thay má phanh.
5.Piston xylanh bánh xe hay càng phanh bị kẹt
Khắc phục: sửa nếu cần.
7.Trợ lực phanh bị hỏng.
Khắc phục: sửa trợ lực.
KẾT LUẬN
Trong thời gian ngắn em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh xe con 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.
Trong một thời gian ngắn em đã hoàn thành được việc thiết kế một số cơ cấu như: Cơ cấu phanh, trợ 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:................ cùng các thầy trong môn ôtô đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày ... tháng .. năm 20...
Sinh viên thực hiện
.................
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
5. 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"