MỤC LỤC

MỤC LỤC....1

LỜI NÓI ĐẦU………3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.. 4

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

1.1.1. Công dụng. 4

1.1.2. Phân loại 4

1.1.3. Yêu cầu. 5

1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh. 6

1.3. Cơ cấu phanh. 7

1.3.1. Cơ cấu phanh tang trống. 7

1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa. 14

1.3.3. Cơ cấu phanh dừng. 17

1.4. Dẫn động phanh. 18

1.4.1. Dẫn động điều khiển phanh bằng cơ khí 18

1.4.2. Dẫn động điều khiển phanh bằng thủy lực. 19

1.4.3. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén. 20

1.4.4. Dẫn động phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực. 21

1.5.  Bộ cường hóa lực phanh. 23

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 24

2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh. 24

2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước. 24

2.1.2. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau. 25

2.2. Lựa chọn phương án dẫn động phanh. 26

2.2.1. Phương án 1: dẫn động thủy lực hai dòng. 27

2.2.2. Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực và điều hòa lực phanh. 28

2.2.3. Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không. 29

2.2.4. Phương án 4: Dẫn động thủy lực có điều khiển điện tử ABS. 30

2.3. Kết luận chung của chương 2. 32

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH.. 34

3.1. Chọn các thông số kỹ thuật của xe. 34

3.1.1. Giới thiệu chung về xe tham khảo. 34

3.1.2. Bảng thông số kỹ thuật của xe. 35

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh……..…………………………..….. …….. .38

3.2.1 Xác định moomen phanh tại bánh xe……………………………………………...38

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau……………………………………………....39

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh trước…………………………………………….53

3.3. Tính toán dẫn động phanh…………………………………………………...58

3.3.1 Tính toán các đường kính xi lanh……………………………………………….....58

3.3.2 Tính toán trợ lực dẫn động……………………………………………………..…..60

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP  64

4.1. Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh. 64

4.2. Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh. 64

4.2.1. Quy trình xả air cho hệ thống phanh dầu. 64

4.2.2. Kiểm tra và điều chỉnh chiều cao bàn đạp phanh. 65

4.2.3. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do. 65

4.2.4. Bảo dưỡng, sửa chữa xylanh chính. 66

4.2.5. Bảo dưỡng, sửa chữa bộ trợ lực. 67

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh dầu. 68

4.4. Kiểm nghiệm hệ thống phanh. 71

KẾT LUẬN CHUNG.. 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 73

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây nền công nghiệp ôtô đã có sự phát triển mạnh mẽ, hòa nhịp với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ôtô thế giới. Việc Việt Nam ra nhập WTO, chính phủ cho phép nhập khẩu phụ tùng từ nước ngoài, cũng như mở cửa hợp tác mạnh mẽ với các quốc gia có nền công nghiệp ôtô phát triển hàng đầu thế giới như Đức, Mỹ, Nhật Bản,…đã tạo điều kiện cho nền công nghiệp ôtô Việt Nam phát triển với việc tiếp thu các dây truyền công nghệ, ứng dụng các phát minh thiết kế vào sản xuất, lắp ráp cũng như giải quyết hầu hết các vấn đề về sửa chữa bảo dưỡng và nâng cấp… ôtô tại Việt Nam, đóng góp không nhỏ vào thu nhập quốc dân của đất nước.

Sau một quá trình học tập tại trường Công Nghệ Giao Thông Vận Tải chúng em đã được tìm hiểu về hầu hết các hệ thống trên ôtô. Trong các hệ thống trên ôtô thì hệ thống phanh là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô với vai trò đảm bảo tính an toàn chuyển động của ôtô, giúp giảm thiểu đáng kể các tai nạn trên các tuyến đường giao thông. Với các lý do như vậy em đã quyết định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu và nghiên cứu khi làm đồ án tốt nghiệp, em đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh ô tô với đề tài tốt nghiệp là: “Thiết kế hệ thống phanh trên xe Ford Ranger’’. 

Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS…………….., đồng thời em cũng nhận được ý kiến đóng góp của các thầy trong Bộ môn. Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn cho nên không tránh khỏi những sai sót kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để em hoàn thiện đề tài hơn trong tương lai.

Em xin chân thành cám ơn thầy giáo : TS…………….. và toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ Môn cùng toàn thể các bạn sinh viên Ô tô đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.

                                                           Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                        Sinh viên thực hiện

                                                        ..……………….

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh

1.1.1. Công dụng

Hệ thống phanh là một trong các cụm đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô. Trong quá trình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do ma sát giữa trống phanh (đĩa phanh) với má phanh nhờ vậy có thể:

- Giảm được tốc độ chuyển động của xe, dừng xe hoặc đỗ xe;

- Duy trì vận tốc của ôtô một giá trị nhất định khi xe chuyển động xuống dốc;

- Đảm bảo cho ôtô đứng yên trên đường kể cả trên đường dốc cũng như khi không có mặt người lái;

1.1.2. Phân loại

Phân loại tổng quát hệ thống phanh

1.1.3. Yêu cầu

Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ô tô. Do vậy phải chấp hành những yêu cầu kiểm tra khắt khe, nhất là đối với ô tô thường xuyên hoạt động ở tốc độ cao. Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;

- Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ của ô tô trong mọi điều kiện sử dụng, lực phanh trên bàn đạp phải tỷ lệ với hành trình bàn đạp, có khả năng rà phanh khi cần thiết. Gia tốc chậm dần đều đặn và giữ ổn định cho xe;

1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai thành phần chính sau: cơ cấu phanh, dẫn động phanh. Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh. Gồm các bộ phận chính:

- Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô.

- Dẫn động phanh

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch 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 mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.

1.3. Cơ cấu phanh

1.3.1. Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống là cơ cấu phanh rất quen thuộc và được dùng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát bề mặt tang trống và các má phanh.

1.3.1.1. Cấu tạo cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều và trọng lượng lớn và thường được bố trí trong lòng trống phanh.

Cơ cấu phanh tang trống các chi tiết cơ bản: tang trống phanh, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống.

a) Tang trống phanh: Trống phanh là chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép từ các guốc phanh từ trong ra, vì vậy trống phanh phải có bề mặt ma sát với các má phanh, độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt.

Tang trống phanh được chế tạo từ gang hoặc hợp kim với ống lót bằng gang (xe ô tô con). Tang trống liên kết trên mayơ nhờ các bulông hoặc vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe

b) Guốc phanh và má phanh: Guốc phanh và má phanh được liên kết với nhau bằng keo dán, hoặc đinh tán đối với loại xe lớn. Má phanh được chế tạo từ vật liệu chịu mòn, hệ số ma sát ổn định trước những biến đổi nhiệt của má phanh. Guốc phanh có các loại guốc phanh dạng đúc, dạng hàn… Guốc phanh dạng đúc thường dùng cho ô tô tải vừa và lớn, với cấu trúc thường có dạng chữ T.

1.3.1.2. Phân loại

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:

- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)

- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)

- Guốc phanh đặt bơi (c)

- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)

Kết Luận: Qua phân tích một số kết cấu phanh guốc, chúng ta thấy tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh khác nhau, mặc dù kích thước guốc phanh như nhau. Hiện nay xu hướng sử dụng phanh guốc loại bình thường với các điểm tựa ở một phía. Nếu cần thiết thì làm thêm bộ phận cường hóa ở truyền động phanh.

1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa

Khác với hệ thống phanh trên ô tô cách đây vài thập kỷ. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ cũng như những yêu cầu ngày càng khắt khe đối với các hệ thống an toàn nên ngày nay cơ cấu phanh đĩa đang và sẽ dần thay thế cơ cấu phanh tang trống trên hầu hết các dòng xe cỡ vừa và nhỏ.

1.3.2.1. Cấu tạo

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa: đĩa phanh và má phanh, tự động điều chỉnh khe hở má phanh.

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

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

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

1.3.2.2. Phân loại

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

1.3.3. Cơ cấu phanh dừng

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng.

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.

1.4. Dẫn động phanh

Dẫn động phanh bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.

Các loại dẫn động phanh thường gặp:

- Dẫn động phanh điều khiển bằng cơ khí;

- Dẫn động phanh điều khiển bằng thủy lực;

- Dẫn động phanh điều khiển bằng khí nén;

- Dẫn động phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực.

1.4.1. Dẫn động điều khiển phanh bằng cơ khí

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

1.4.3. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén

a) Sơ đồ cấu tạo

Dẫn động điều khiển phanh bằng khí né như hình 1.14

b) Nguyên lý hoạt động

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van 6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến các bầu phanh 5. Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. Do đó ép má phanh vào trống phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định.

1.4.4. Dẫn động phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp cần lớn.Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén do chịu áp suất).

1.5. Bộ cường hóa lực phanh

Bộ cường hóa lực phanh là một cụm chi tiết lấy năng lượng từ một nguồn có sẵn phụ thêm vào công do người điều khiển sản ra để điều khiển hệ thống phanh nhờ đó giảm được lực cần thiết để điều khiển, điều khiển được nhẹ nhàng hơn.

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh

Khi phanh do quán tính khối lượng của khối lượng toàn bộ ôtô nên trọng tâm bị dịch chuyển về phía trước nên tải trọng phân bố lên cầu trước tăng còn tải trọng phân bố lên cầu sau giảm. Có nghĩa là lực cản do cơ cấu phanh ở bánh sau sinh ra ở cầu trước bao giờ cũng cao hơn cầu sau. 

2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

* Ưu điểm của phanh đĩa

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản;

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

* Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa

- Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ô tô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh cho nên làm giảm hiệu quả khi phanh;

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn. Gây tiếng ồn khi phanh: có tiếng rít khi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh;

Kết luận: Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích so sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh trước.

2.1.2. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau

Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) là khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau.

Kết luận: Trong trường hợp khi thiết kế phanh xe du lịch 16 chỗ ngồi để đơn giản, ta chỉ cần chọn cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực và tự động điểu chỉnh khe hở má phanh.

2.2. Lựa chọn phương án dẫn động phanh.

Về cơ bản trên xe con, xe tải nhỏ, xe khách tầm trung thì có ba phương án dẫn động phanh là : dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay. Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí nên không phù hợp với kết cấu của xe du lịch 16 chỗ. Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợp với xe thiết kế.

Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy lực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế.

2.2.1. Phương án 1: dẫn động thủy lực hai dòng

a) Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng như hình 2.2.

b) Nguyên lý hoạt động

Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh chính có hai đường độc lập dẫn dầu đến tất cả các xy lanh công tác của các bánh xe.

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

2.2.2. Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực và điều hòa lực phanh.

a) Sơ đồ cấu tạo

Thể hiện nhu hình 2.3

b) Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực hai dòng. Điều khác biệt là dẫn động hai dòng có trợ lực và điều hòa lực phanh giúp nâng cao hiệu quả phanh, rút ngắn quãng đường phanh.

2.2.3. Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

a) Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực như hình 2.4.

b) Nguyên lý hoạt động

Từ  đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Mỗi dòng dẫn dầu từ xy lanh chính tới bánh xe trước và bánh sau ở vị trí so le.

2.2.4. Phương án 4: Dẫn động thủy lực có điều khiển điện tử ABS

a) Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực có điều khiển điện tử ABS như hình 2.5.

b) Nguyên lý hoạt động

Hệ thống hoạt động như sau: Khi lái xe tác động lên bàn đạp, chất lỏng công tác được dồn từ xi lanh chính qua van điều áp tới xi lanh công tác tại bánh xe thực hiện quá trình phanh. Cảm biến tốc độ bánh xe (10) có nhiệm vụ đo vận tốc góc của bánh xe và gửi tín hiệu này tới bộ xử lý trung tâm (ECU). Khi vận tốc góc gần bằng 0, ECU sẽ phát lệnh cho van điều áp giảm áp suất tại xi lanh công tác, nhờ đó mô men phanh tại bánh xe giảm xuống và vận tốc góc bánh xe tăng lên.

Kết luận: Sau khi phân tích các phương án dẫn động thủy lực trên thì có thể thấy rằng phương án 2 dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu độc lập có trợ lực chân không và bộ điều hòa lực phanh vừa đảm bảo an toàn, điều khiển nhẹ nhàng, giá thành tương đối rẻ, hiệu quả phanh cao, đồng thời kế cấu không quá phức tạp rất phù hợp với xe cần tình toán thiết kế.

2.3. Kết luận chung của chương 2

Qua phân tích về cơ cấu phanh và dẫn động phanh, sau đây là phương án phù hợp cho xe cần thiết kế.

* Về cơ cấu phanh

+ Cơ cấu phanh trước: Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động.

+ Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục, dẫn động thủy lực, tự động điều chỉnh khe hở.

* Về dẫn động phanh

Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không.

- Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

3.1. Chọn các thông số kỹ thuật của xe

3.1.1. Giới thiệu chung về xe tham khảo

Xe được chọn thao khảo là mẫu xe bán tải Ford Ranger.

Hình ảnh thực tế của xe Ford Ranger 2021 như hình dưới:

Với thiết kế hiện đại hơn, mang phong cách mạnh mẽ, không gian nội thất rộng rãi, êm ái và đầy tiện dụng, cùng tính năng vận hành bền bỉ và đáng tin cậy, Ford Ranger được kỳ vọng sẽ chiếm giữ vị trí cao trong phân khúc xe bán tải tại Việt Nam

3.1.2. Bảng thông số kỹ thuật của xe

Các thông số kỹ thuật xe tham khảo như bảng 3.1.

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1. Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe

Mômen 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.

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe với đường.

=> P_Pmax = P_φmax

=>m.j_max = G.φ = m.g.φ

=>j_max  = g.φ = 9,81.0,6= 5,886≈ 5,9 m/s²

φ : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Chọn φ = 0,6

r_bx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.

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

Bán kính làm việc trung bình được tính:  r_bx = λ.r_o

λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp λ = 0,93÷0,95 chọn λ = 0,93

r_o : Bán kính thiết kế, r_o = D/2

Với xe tham khảo, kiểu lốp sử dụng là 285/50 R20 ta có:                    

d₁ = 20 inch =508 (mm); B = 285        (mm); H/B = 50%

D = d₁ + 2.B.H/B = 508 + 2.285.0,5 = 793 (mm)

=>r_o = D/2 = 793/2 = 396,5(mm)

=>r_bx = 0,93.396,5= 368 (mm) = 0,368 (m)

Vậy ta có:

M_p1 = 1968 N.m

M_p2 = 911 N.m

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau

a) Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

=>δ = 9,21⁰

r_t : Bán kính của tang trống, với lốp chọn thiết kế có kí hiệu 285/50 R20. Tương ứng với đường kính D = 610,5 mm ta chọn theo xe tham khảo bán kính trống phanh  r_t = 140 mm.

=> p = 162,6 mm

b) Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng momen phanh sinh ra ở guốc phanh trước (M’_P1 hoặc M”_P1) và guốc sau (M’_P2 hoặc M”_P2) bằng mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.

Như vậy, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là:  M’_P = M’_P1 + M’_P2 = R₁.r₀ + R₂.r₀. 

* Các bước xây dựng họa đồ lực phanh:

Hai guốc phanh như nhau chịu tác dụng của các lực:

- Lực tác dụng từ dẫn động phanh thông qua xilanh công tác P^’, P^’’. Do dẫn động thủy lực với 1 xilanh công tác chung cho cả 2 piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau P^’=P^’’=P. Lực P^’, P^’’ có phương ngang như hình 3.2.

- Lực tác dụng từ trống phanh vào má phanh (toàn bộ áp lực từ trống phanh vào má phanh được quy về lực giả định tương đương) R^’, R^’’.

- Phản lực tâm quay của guốc phanh U^’, U^’’.

- Xác định các thong số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỷ lệ, vẽ các lực P.

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

- Trên hình vẽ lấy 2 đoạn P₁ và P₂ bằng nhau nhưng 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.

c) Kiểm nghiệm hiện tượng tự xiết

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tượng tự xiết. Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh. 

Trên họa đồ lực phanh ta thấy rằng nếu đường kéo dài phương của R’ đi qua hoặc nằm dưới tâm quay của guốc phanh O₁ thì sẽ xảy ra hiện tượng tự xiết: u = 0,67

u^' > 0,3 => guốc trước của cơ cấu phanh sau không xảy ra hiện tượng tự xiết khi phanh

Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết.

d) Tính bền các chi tiết cơ cấu phanh sau

- Tính bền guốc phanh.

+ Tính kích thước đến trọng tâm G.

Guốc phanh thường được làm theo hình chữ T. Ta tính bền cho guốc phanh chịu momen lớn nhất theo tính toán ở trên ta có guốc trước cơ cấu phanh sau chịu momen lớn hơn.

a = 50 mm; b= 6 mm; c= 10 mm; d= 40 mm.

=> 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 = 105+ 13=118 mm

+ 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, U^’, R^’ vào guốc phanh.Tại điểm đặt lực tổng hợp R^’ ta phân tích thành hai thành phần lực N^’ và T^’.Coi lực phân bố đều trên guốc phanh ta tính được các lực N_X, T_X đặt tại góc b/2.

Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:

N_Z1 + Pcos(j+ g) = 0

Q_Y1 + Psin(j + g) = 0

M_U1 + P[a - R_tcos(j + g)] = 0

- Xét sự cân bằng tại điểm B:  j = 15º, g= 69º

N_Z1 + P.cos(j + g) = 0 Þ N_Z1 = - 2113.cos(15º+69º) ≈ - 220 N

Q_Y1 + P.sin(j + g) = 0 ÞQ_Y1 = - 2113.sin(15º+69º) ≈ - 2101 N

M_U1 = - P.[a - R_tcos(j + g)] = - 2113. [105 – 140.cos(15º+69º)].10^-3

≈  - 191 (Nm)

- Xét sự cân bằng tại điểm B:d = 9,21⁰ ; a₀ + b₀= 81⁰

=> N_Z2 = - 759.cos9º - 7218.sin9º ≈ - 1878 (N)

=>  Q_Y2 =  759.sin9º - 7218.cos9º ≈ - 7010 (N)

=> M_U2 = - 7218.0, 1.sin81⁰ + 759.0, 1. (1 – cos81⁰)≈ -650 (Nm).

- Xét sự cân bằng tại điểm C:  b = 0º ; a₀  = 0⁰

=>  N_Z2 = - 759.sin81º - 7218.cos81º  ≈ - 1878 (N).  

=> Q_Y2 = - 759.cos81º  - 7218.sin81º ≈ - 7010 (N).  

=> M_U2 = 0

+ Ứng suất tại điểm 1:

F = 0,0007m² ; R₁= 0,130 m ; R_th = 0,114 m

+ Ứng suất tại điểm 3:

R₃ = 0,075 m ; F = 0,0007 m² ; R_th = 0,114 m

+ Ứng suất tại điểm 3:

R₃ = 0,075 m ; F = 0,0007 m² ; R_th = 0,114 m

J_x= 275000 mm⁴

- Tính bền trống phanh

b: chiều rộng má phanh. b= 50 mm

r_t: bán kính trống phanh. r_t= 140 mm

B : góc ôm của tấm ma sát. B= 120⁰

Thay số được: q = 83,2 N/cm²

Ta có ứng suất tương đương là: e_td = 716,4N/cm²

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

e_td =1089,6 N/cm²

So sánh thấy e_td < [e_td] và  do đó trống phanh đủ bền

3.2.3.Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước

a) Tính đường kính xylanh        

n: số ống xilanh làm việc. Chọn n= 2.

p₀ :áp suất chất lỏng trong hệ thống     p₀ = 500  800 (N/cm²). Chọn p₀ = 700 (N/cm²).

d: đường kính xi lanh

Từ đó:   d = 53 mm

b) Xác định kích thước má phanh.

Kích thước má phanh được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của phanh.

Chiều rộng má phanh b. Chọn b = 50 m

Bán kính tang trống r_t = 140 mm

Góc ôm tấm ma sát β₀ = 120⁰

Diện tích một má phanh: F = 146,6 cm²

d) Áp suất lên bề mặt má phanh.

- Với cơ cấu phanh cầu sau

Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu do mỗi loại vật liệu chỉ chịu được một áp lực nhất định. 

μ : Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh, μ = 0,3

F_Σ : Diện tích má phanh tại nơi có M_P.

=> q = 1,68 MPa < [q] = 1,5-2,0 MPa

Kết luận: Vậy áp suất trên bề mặt cơ cấu phanh sau nằm trong giới hạn cho phép.

e) Tính toán nhiệt phát ra trong quá trính phanh

=>m_t = 4.7,2.476 = 13708,8 g ≈ 13,8kg 

i = 13⁰C < 16⁰C

Kết luận:Cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt tốt.

3.3. Tính toán dẫn động phanh

3.3.1 Tính toán đường kính các xy lanh

a) Tính đường kính xy lanh công tác:

P: lực ép của xy lanh lên guốc phanh. P= 2113 N

p_i: áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn p­_i= 7 MPa

=> d = 30  mm

c) Hành trình làm việc của các piston trong xy lanh

Thay số được:  x₁= 5,13 mm.

Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa nên khe hở giữa má phanh và tang trống nhỏ nên chọn x₁= 1 mm.

Hành trình toàn bộ của bàn đạp đối với dẫn động phanh bằng chất lỏng được tính dự 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.

=> S_bd  = 97,6 mm

Vậy S_bd < [S_bd] =150(mm) thỏa mãn điều kiện. 

d) Tính bền đường ống dẫn động phanh

Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn có khi lên tới 1000 (N/cm²).Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.

3.3.2. Tính toán trợ lực dẫn động

a) Phân tích phương án trợ lực chân không

Hiện nay trên ô tô hiện đại nhằm mục đích cải tiến các hệ thống giảm cường độ lao động cho người lái, để người lái ít mắc những sai sót kỹ thuật khi xử lý, nâng cao an toàn khi chuyển động, ít xảy ra tai nạn giao thông như thiết kế cường hóa lái, cường hóa phanh, bộ chống hãm cứng bánh xe… 

b) Thiết kế bộ trợ lực chân không

- Xác định kích thước màng trợ lực

Vậy chọn đường kính màng trợ lực là D_m = 340 mm.

- Tính lò xo bộ cường hóa

+ Tính bước của lò xo

Ta chọn t= 14 mm

+ Chiều dài toàn bộ của lò xo

Thay số được: H₀ = 84 mm

+ Tính bền lò xo côn: t = 9,8.10³ N/cm2

Ta có t < [t] = 6.10⁴ N/cm2nên lò xo đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.

CHƯƠNG 4

QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP

4.1. Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh

a)  Điều chỉnh khe hở má phanh

+ Khe hở má phanh và trống phanh được điều chỉnh như sau:

- Cơ cấu phanh trước sau đều có kết cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh: Dùng phanh tay kéo nhả nhiều lần để điều chỉnh khe hở má phanh.

- Điều chỉnh với bánh xe sau cũng làm tương tự nhưng chú ý quay bánh xe theo chiều ngược lại tức là chiều lùi của xe.

c) Điều chỉnh phanh tay.

- Vì đặc điểm phanh dừng chỉ có tác động chính khi xe dừng hẳn nên khe hở giữa má phanh và trống phanh không lớn cho phép khoảng 0,1-0,15mm.

- Phanh dừng trong hệ thống phanh xe thiết kế là dẫn động bằng cơ khí cho nên khi điều chỉnh các đòn dẫn động và độ dài các thanh kéo.

4.2. Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh

4.2.1. Quy trình xả air cho hệ thống phanh dầu

- Đổ đầy dầu phanh đúng loại vào bình (không để dầu phanh chảy và dính vào sơn)

* Xả khí tổng phanh:

- Tháo các đường phanh tới các bánh xe. Từ từ đạp bàn đạp phanh và giữ nguyên.

- Dùng ngón tay bịt các lỗ dầu ra các bánh xe

a) Chuẩn bị: quy trình xả air cần 2 người, cà lê 12, ti ô dẫn dầu, khay đựng dầu thải. rẻ lau.

b) Xả air hệ thống phanh dầu:

- Đổ dầu phanh vào bầu.

- Một người ngồi trong xe và đạp liên tục bàn đạp phanh, đạp vào nhanh và mạnh đến hết hành trình, rồi nhả từ từ.  đến khi nào đạp cảm thấy nặng  rồi thì giữ nguyên trạng thái đạp.

4.2.4. Bảo dưỡng, sửa chữa xylanh chính

* Hư hỏng

- Cặp piston xylanh bị mòn, xước

- Lỗ điều hòa tắc, bẩn

- Lò xo hồi vị yếu, gẫy

* Kiểm tra

Tháo rời các chi tiết rửa sạch bằng nước sau đó dùng khí nén thổi khô (tuyệt đối không được dùng xăng, dầu diesel để rửa)

- Quan sát xem cupen bị hỏng, piston bị cào xước, lỗ điều hòa bị tắc bẩn không

- Kiểm tra độ mòn của piston và xylanh bằng panme và thước cặp

* Kiểm tra

- Xylanh con kiểm tra và sửa chữa tương tự xylanh chính

- Kiểm tra má phanh dùng thước lá xác định độ mòn của tấm ma sát, độ thụt sâu của đinh tán không nhỏ hơn 1mm

4.2.5. Bảo dưỡng, sửa chữa bộ trợ lực

a) Hư hỏng

- Màng trợ lực buồng chân không bị thủng, rách, rạn nứt

- Van bị mòn, hở

- Các phớt làm kín mòn, rách, xước, biến cứng

b) Kiểm tra

* Kiểm tra hoạt động bộ trợ lực trên xe

- Đạp bàn đạp phanh vài lần khi động cơ không làm việc thì không có sự thay đổi hành trình dự trữ của bàn đạp

- Đạp bàn đạp phanh và khởi động động cơ nếu bàn đạp dịch chuyển xuống dưới một chút thì chứng tỏ bộ trợ lực phanh làm việc bình thường

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh dầu

Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh dầu như bảng 4.1.

4.4. Kiểm nghiệm hệ thống phanh

Mục đích đánh giá chất lượng sau sửa chữa, điều chỉnh và cần thiết thì điều chỉnh sửa chữa lại. Có hai phương pháp kiểm nghiệm hệ thống phanh: kiểm nghiệm trên đường và trên băng thử.

* Phương pháp kiểm nghiệm trên đường

Cho xe chạy trên đường thẳng và bằng phẳng với tốc độ quy định và thực hiện phanh. Kiểm nghiệm phải đảm bảo yêu cầu:

- Các bánh xe phải ăn đều không bị lệch và 4 bánh xe phải lết

- Đĩa phanh không nóng quá quy định

KẾT LUẬN CHUNG

Trong thời gian qua em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế hệ thống phanh Ford Ranger”. Dưới sự hướng dẫn của thầy: TS..................... cùng các thầy trong bộ môn Ô tô em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình. Các nội dung cơ bản gồm có:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh: Trình bày sơ lược về hệ thống phanh trên ô tô, các kết cấu của cơ cấu phanh.

Chương 2: Thông số cơ bản và lựa chọn phương án thiết kế phanh. Lấy thông số cơ bản của xe tham khảo, tính toán lực tác dụng lên cầu trước và sau, để tính toán momen phanh lên các cầu. Lựa chọn cơ cấu phanh, dẫn động phanh, sơ đồ phanh…

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thông phanh ô tô. Tính toán phanh đĩa trước, phanh guốc sau, tính bền chốt, tính nhiệt… Tính toán dẫn động, tính trợ lực, tính toán bộ điều hòa phanh….

Chương 4: Quy trình điều chỉnh, các hư hỏng thường gặp, quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh. Nói về các hư hỏng thường gặp, cách khắc phục và rút ra kinh nghiệm thực từ thực tế.

Qua tính toán thấy rằng các cụm thiết kế đều đảm bảo về thông số và các kích thước làm việc, đảm bảo độ tin cậy cao 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.

Em xin chân thành cảm ơn thầy : TS..................... cùng toàn thể các thầy trong bộ môn Ô tô đã tạo điều kiện giúp đỡ cho em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] . Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô máy kéo

Tác giả: Dương Đình Khuyến - ĐHBK Hà Nội - 1995.

[2] . Lý thuyết ôtô máy kéo

Tác giả: Nguyễn Hữu Cẩn - Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội  - 1996.

[3] . Tính toán và thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Tác giả: Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Nhà xuất bản giáo dục - 1993.

[4] . Sổ tay Alat và đồ gá

Tác giả: PGS.TS Phạm Văn Địch - Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội 2000.

[5] . Tập bài giảng Cấu tạo Ôtô

Tác giả: TS Hồ Hữu Hải - ĐHBK Hà Nội - 2008.

[6] . Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô

Tác giả: PGS.TS: Nguyễn Trọng Hoan.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"