MỤC LỤC
MỤC LỤC..1
LỜI NÓI ĐẦU..2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN.. 5
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...5
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ...5
1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU... 5
1.4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU...5
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...6
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 7
2.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH.. 7
2.1.1. Công dụng. 7
2.1.2. Yêu cầu. 7
2.1.3. Phân loại 7
2.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH.. 8
2.2.1. Cơ cấu phanh. 9
2.2.1.1. Cơ cấu phanh tang trống. 9
2.2.1.2. Cơ cấu phanh đĩa. 12
2.2.2. Cơ cấu phanh dừng. 16
2.2.3. Dẫn động phanh. 17
2.2.3.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí 17
2.2.3.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực. 17
2.2.3.3. Dẫn động phanh chính bằng khí nén. 19
2.2.3.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp. 20
2.2.4. Bộ cường hóa lực phanh. 21
2.2.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh - ABS. 22
2.3. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO.. 24
2.4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 26
2.4.1. Hệ thống phanh trên xe Toyota Altis 2016. 26
2.4.1.1. Cơ cấu phanh. 26
2.4.1.2. Dẫn động phanh. 28
2.4.1.3. Bộ trợ lực phanh. 30
2.4.1.4. Bộ điều hòa lực phanh....34
CHƯƠNG III: NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.. 39
3.1. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH.. 39
3.1.1. Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe. 39
3.1.2. Tính toán cơ cấu phanh đĩa. 41
3.1.3. Xác định các kích thước má phanh. 42
3.2. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH.. 44
3.2.1. Đường kính xi lanh công tác. 45
3.2.2. Đường kính xi lanh chính. 45
3.2.3. Hành trình làm việc của piston xi lanh bánh xe. 45
3.2.4. Hành trình của bàn đạp phanh. 45
3.2.5. Xác định hành trình piston xi lanh lực. 46
3.2.6. Tính bền đường ống dẫn động phanh. 47
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRỢ LỰC PHANH.. 48
3.3.1. Hệ số cường hóa của trợ lực. 48
3.3.2. Xác định kích thước màng cường hóa. 49
3.3.3. Tính toán các lò xo. 50
3.3.3.1. Tính toán lò xo màng cường hóa. 50
3.3.3.2. Tính lò xo van khí 53
3.4. CÁC HƯ HỎNG CHÍNH, PHƯƠNG PHÁP BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA, QUY TRÌNH THÁO LẮP, ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG PHANH.. 56
3.4.1. Các hư hỏng chính, nguyên nhân và cách khắc phục. 56
3.4.2. Phương pháp bảo dưỡng sủa chữa. 59
3.4.2.1. Cấu tạo. 59
3.4.2.2 Quy trình tháo. 60
3.4.2.3. Quy trình lắp... 62
3.4.2.4. Kiểm tra phần dẫn động... 63
3.4.2.5 Tháo xilanh chính ra khỏi trợ lực. 65
3.4.3. Xả khí ra khỏi mạch dầu. 66
3.4.3.1. Xả khí ra khỏi xilanh chính. 67
3.4.3.2. Xả khí ra khỏi mạch dầu. 67
3.4.4. Kiểm tra hoạt động của trợ lực phanh. 67
3.4.4.1. Kiểm tra hoạt động của trợ lực. 67
3.4.4.2. Kiểm tra sự kín khí của trợ lực. 67
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN...68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 69
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là một phương tiện vận tải quan trọng trong hệ thống giao thông đường bộ. 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.
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 cầu 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” dựa trên xe tham khảo là xe TOYOTA ALTIS 2016” của hãng TOYOTA. Sau gần 3 tháng nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy: TS…………… 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: TS…………… cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay ô tô được sủ dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng. Cho nên các thiết bị, các bộ phận trên ô tô ngày càng hoàn thiện và hiện đaị hơn nhằm bảo vệ độ tin cậy an toàn và tiện dụng cho người sử dụng. Tốc độ ô tô ngày càng cao, hệ thống giao thông lại phức tạp do đó hệ thống phanh ô tô ngày được chú trọng hơn để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Hãng xe Toyota đang rất phổ biến hiện nay và sự phát triền không ngừng của hãng xe, đặc biệt là dòng xe Toyota Altis 2016 được mọi người rất yêu thích và quan tâm. Sự phát triển không ngừng ngày càng hiện đại và đạt tốc độ lớn đòi hỏi một hệ thống phanh phù hợp để trong qua trình sủ dụng đạt độ an toàn cao nhất cho xe và người sử dụng. Để giúp người học hiểu biết thêm về hệ thống phanh trên xe đưa ra được những chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu cho hệ thống phanh, dưới sự hướng dẫn của thầy: TS……………, đề tài của em là “Thiết kế hệ thống phanh trên xe tham khảo Toyota Altis 2016 ”
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Hiểu kết cấu hệ thống phanh, nguyên lý làm việc của cả hệ thống phanh trên xe
- Phân tích kết cấu và đưa ra quy trình bảo dưỡng sửa chữa
1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Hệ thống phanh trên xe ô tô
- Hệ thống phanh trên xe Toyota Altis 2016
1.4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Đề tài thực hiện với nội dung: “Thiết kế hệ thống phanh trên xe tham khảo Toyota Altis 2016”. Bao gồm nội dung sau:
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết
- Chương 3: Nội dung tính toán thiết kế
- Chương 4: Kết luận
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thực hiện theo phương pháp nghiên cứu lý thuyết về bản chất hoạt động của hệ thống phanh trên ô tô nói chung và trên xe Toyota Altis nói riêng và đồng thời đưa ra quy trình chẩn đoán bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống
- Các bước thực hiện.
* Bước 1: Chuẩn bị
+ Tìm hiểu đối tượng, nghiên cứu trên mặt lý thuyết từ đó có cái nhìn khái quát về vấn đề nghiên cứu.
+ Chuẩn bị sắp xếp dụng cụ nghiên cứu.
+ Sử dụng một số trang thiết bị hỗ trợ như máy quay máy ảnh…
* Bước 2: Tiến hành quan sát
+ Thực hiện các quy trình tháo lắp kiểm tra chẩn đoán, bảo dưỡng theo nội dung lý thuyết chuẩn bị.
+ Quan sát phải tập trung theo đúng mục đích bám sát
+ Sử dụng tài liệu lý thuyết để so sánh kiểm nghiệm thực tế
+ Có thể nhờ người có chuyên môn giải đáp các thắc mắc
* Bước 3: Tổng hợp kết quả
+ Ghi chộp lại các hình ảnh: viết tắt, đầy đủ, hồi tưởng.
+ Tổng kết
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH
2.1.1 Công dụng
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.
2.1.2. Yêu cầu
- 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;
2.1.3. Phân loại
a. Theo công dụng:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân);
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);
- Hệ thống phanh dự phòng;
c. Theo dẫn động phanh:
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén;
f. 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).
2.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1
Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần 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.
2.2.1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng).
2.2.2. 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.
2.2.3. Dẫn động phanh
2.2.3.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí
Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm là kết cấu đơn giản nhưng không tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ được sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).
2.2.3.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực
Dẫn động phanh chính bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đến các xi lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép từ má phanh vào trống và đĩa phanh.
- Dẫn động một dòng (hình 1.12):
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao.
- Dẫn động hai dòng (hình 1.13):
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại "tăng đem").
2.2.3.3. Dẫn động phanh khí nén
Dẫn động phanh bằng khí nén tức là sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để tạo nên áp lực ép các guốc phanh vào trống phanh. Đặc điểm của dẫn động phanh bằng khí nén là độ nhạy thấp hơn, phức tạp hơn nhưng do sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để thực hiện điều khiển cơ cấu phanh nến lực điều khiển của người lái là không cần lớn lắm mà chỉ cần đủ để mở các van điều khiển phân phối khí nén.
2.2.3.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp
Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp còn lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại 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 khi chịu áp suất).
2.2.4. 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.
2.2.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh - ABS
Trong quá trình phanh xe, nếu các bánh xe bị trượt lết thì khả năng bám đường của bánh xe giảm rất nhiều so với khả năng bám khi bánh xe ở giới hạn trượt lết nên hiệu quả phanh giảm nhiều. Mặt khác, khi bánh xe bị trượt lết thì mất khả năng điều khiển hướng chuyển động của xe nên chất lượng phanh giảm.
2.3. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO
Toyota là một thương hiệu xe hơi nổi tiếng đạt đến độ hoàn hảo. Toyota đã chính thức công bố quyết định trang bị những công nghệ an toàn cao cấp cho những dòng xe của hãng, điều này cũng đồng nghĩa với những khách hàng không có điều kiện về tài chính vẫn có thể sở hữu một chiếc xe cực kỳ an toàn và tiện dụng.
Thế hệ mới của Toyota Corolla Altis hiện tại đã có bước chuyển mình ấn tượng từ kiểu dáng mềm mại, hiền lành của thế hệ trước, sang thiết kế gốc cạnh và nam tính hơn. Song song đó, xe cũng được nâng cấp nhiều trang thiết bị tiện nghi và công nghệ hơn.
Thông số kỹ thuật của xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2016 như bảng 2.1.
2.4. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.4.1 Hệ thống phanh trên xe Toyota Altis 2016
Hệ thống phanh trên xe phải đảm bảo được các yêu cầu kĩ thuật. Bố trí các bộ phận hợp lý trong lúc hoạt động đạt hiệu quả cao nhất, an toàn nhất đối với xe và cho cả người sử dụng.
2.4.1.1. Cơ cấu phanh
Trên xe TOYOTA ALTIS 2016 cơ cấu phanh được sử dụng cho cầu trước và cầu sau thì đều là cơ cấu phanh đĩa.
- Sử dụng cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.
- Đĩa phanh được chế tạo bằng gang cầu, bề mặt làm việc được mài phẳng, không được có vết xước.
2.4.1.2 Dẫn động phanh
Trên xe TOYOTA ALTIS 2016 thì người ta sử dụng hệ thống dẫn động phanh là dẫn động thủy lực.
* Ưu điểm của việc sử dụng 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;
* Nhược điểm của việc sử dụng dẫn động phanh thủy lực:
- Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh;
- Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.
- Người dùng phải dùng nhiều sức
2.4.1.3. Bộ trợ lực phanh
a. Nguyên lý hoạt động bộ cường hóa chân không
+ Khi không tác động phanh
Van không khí (29) được nối với cần điều khiển (26) và bị lò xo hồi van khí (23) kéo về bên phải. Van điều chỉnh (27) bị lò xo đẩy sang bên trái tiếp xúc với van không khí. Do đó, không khí bên ngoài đi qua lưới lọc bị chặn lại không vào được buồng áp suất biến đổi.
+ Khi đạp phanh
Khi bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy không khí làm nó dịch chuyển sang bên trái. Lò xo van điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch chuyển sang bên trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không. Chuyển động này bịt kín lối thông giữa buồng A và B. Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang bên trái, nó càng rời xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ E (sau khi qua lưới lọc không khí).
+ Trợ lực tối đa
Nếu bàn đạp phanh xuống hết mức, van không khí sẽ dịch chuyển hoàn toàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không khí từ bên ngoài,và độ chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không đổi là lớn nhất. Điều này tạo ra tác dụng cường hoá lớn nhất lên piston.
b. Nguyên lý hoạt động xi lanh chính
+ Cấu tạo
Xilanh chính loại piston kép được dùng rộng rãi trên các loại xe ô tô đời mới, nó đảm bảo an toàn cho người điều khiển nếu như xảy ra hư hỏng ở một mạch dầu nào đó.
Trong xilanh chính có 2 piston và 2 cupben đặt nối tiếp nhau. Mỗi piston có một bình dầu riêng và cửa vào, cửa bù.
2.4.1.4 Bộ điều hòa lực phanh
Bộ điều hoà lực phanh lắp trên xe ôtô dùng để tự động điều chỉnh áp lực phanh ở các bánh xe theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau. Nhờ vậy sẽ tăng được hiệu quả phanh và đảm bảo được sự chuyển động của ôtô khi phanh.
a. Đường đặc tính lý tưởng
Trong quá trình phanh, tải trọng tác dụng lên các cầu xe có sự thay đổi. Do lực quán tính khi phanh trọng lượng dồn về cầu trước, gia tốc chậm dần của xe càng lớn thì tải trọng tác dụng lên cầu trước càng lớn và hệ số bám của bánh xe với mặt đường cũng lớn, thì lực phanh và mômen phanh thay đổi cũng lớn.
Đối với xe đã chất tải nhất định, ta có a, b, hg cố định cho các giá trị j khác nhau vào biểu thức (4) và (5) ta sẽ được các giá trị Mp1 và Mp2. Từ đó có thể vẽ được đồ thị Mp1 = f1(j) và Mp2 = f2(j).
Mômen phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với áp suất sinh ra trong dẫn động phanh
Mp1 = k1.P1dđ
Mp2 = k2.P2dđ
b. Phương án thiết kế
(Chọn phương án: Điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất)
+ Phương án: Điều hoà lực phanh bằng van hạn chế áp suất
Nguyên lý hoạt động:
Trạng thái không điều chỉnh, nhờ lực F (tuỳ thuộc vào trọng lượng tác dụng, thông qua hệ đàn hồi) piston luôn được đẩy mở ra. Lực đàn hồi này phụ thuộc vào khoảng cách giữa cầu xe và sàn xe (có nghĩa là phụ thuộc vào trọng lượng tác dụng). Khi áp suất tăng đến một giá trị nhất định làm cho piston dịch chuyển sang trái (do diện tích hai mặt của piston khác nhau) tì lên phớt, đóng kín đường dầu dẫn đến bánh sau.
Ưu - nhược điểm:
- Nâng cao được hiệu quả phanh so với khi không lắp bộ điều hoà lực phanh
- Kết cấu đơn giản.
CHƯƠNG III: NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.1. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
3.1.1. Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe
Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết, trong quá trình trượt mô men phanh không tăng được nữa mà thậm chí còn có xu hướng giảm. Vì vậy, ta thường tính toán mô men phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng tối đa khả năng bám của bánh xe.
Ta có:
jmax- Gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh jmax= 6(m/s2).
hg- Chiều cao trọng tâm của ô tô, lấy hg= 0,594(m).
g- Gia tốc trọng trường : g= 9, 81(m/s2).
G- Trọng lượng ôtô khi đầy tải : G= 15 533(N).
G1-Trọng lượng tĩnh trên cầu trước: G1= 8 543(N).
G2- Trọng lượng tĩnh trên cầu sau: G2= 6 990(N).
L- Chiều dài cơ sở ô tô : L= 2700(mm) = 2, 7(m).
a- Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trước: a = 1,215(m)
b- Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu sau: b = L - a = 2, 7 – 1,215= 1,485(m)
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là : Mp1 = 1098 N.m
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là: Mp2 = 506 N.m
3.1.3. Xác định các kích thước má phanh
3.1.3.1. Công ma sát riêng
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 thành công ma sát (L) tại các cơ cấu phanh.
Vậy ta có công ma sát riêng : l = 1,025 .106 J/m2
Kết luận : Như vậy điều kiện về công ma sát riêng là thỏa mãn.
3.1.3.2. Áp suất lên bề mặt má phanh
Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.
Lực ép má phanh
- Đối với má phanh ở cầu trước: P1=15250(N)
- Đối với má phanh ở cầu sau : P2=7028(N)
Kết luận: Vậy áp suất trên các bề mặt má phanh đều nằm trong giới hạn cho phép.
3.1.3.3. Tỷ số p
Tỷ số p là tỷ số giữa khối lượng toàn bộ của ô tô M và tổng diện tích các má phanh A∑
Giá trị giới hạn [p] được chọn như sau:
(1, 0 - 2, 0).104 kg/m2 - đối với ô tô con
(1, 5 - 2, 5).104 kg/m2 - đối với ô tô chở khách
(2, 5 - 3, 5).104 kg/m2 - đối với ô tô tải
Kết luận: Như vậy tỷ số P nằm trong giới hạn cho phép
3.1.4. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh
Trong trường hợp phanh ngặt, thời gian phanh rất ngắn nên lượng nhiệt tỏa ra ngoài không khí rất nhỏ, có thể bỏ qua được.
Thay số được: mt = 0,746 kg
Kết luận: Trên thực tế khối lượng các đĩa phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 0,746 (kg) do đó thoả mãn.
3.2.TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH
3.2.1. Đường kính xi lanh công tác
Đường kính xi lanh công tác được tính ở phần 3.1.2 chương III.
Đường kính xi lanh bánh trước d1= 53 (mm), bánh sau d2= 36 (mm)
3.2.2. Đường kính xi lanh chính
Để tạo lên áp suất p = 7 MPa thì cần phải tác dụng lên bàn đạp một lực Qbđ
Lực bàn đạp cho phép
[Qbd]=0,65 0,75 KN đối với ô tô con;
[Qbd]=0,75 0,80 KN đối với ô tô tải;
Kết luận: Như vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái.
3.2.3. Hành trình làm việc của piston xi lanh bánh xe
Do các cơ cấu phanh cầu trước và cơ cấu phanh cầu sau đều là cơ cấu phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh rất nhỏ
Ta chọn: x1= x2 = 0,5(mm).
3.2.4. Hành trình của bàn đạp phanh
Hành trình bàn đạp được tính như sau: Sbd = 64mm
Vậy Sbd < [Sbd] =150(mm).
3.2.5. Xác định hành trình piston xi lanh lực
Hành trình của piston trong xi lanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu đảm bảo thể tích dầu đi vào các xi lanh làm việc ở các cơ cấu phanh.
Gọi S1, S2 là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì
S = S1 + S2
Thay số lần lượt ta được:
S1 = 7,37 mm
S2 = 3,40 mm
Như vậy :
Piston thứ cấp (của phanh sau) dịch chuyển một đoạn S2 = 3,40 mm
Piston sơ cấp (của phanh trước) dịch chuyển một đoạn S1 = 7,37 mm
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRỢ LỰC PHANH
Ta có sơ đồ tính toán bộ trợ lực phanh chân không như hình 3.3.
3.3.1. Hệ số cường hóa của trợ lực
Khi có đặt bộ cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng 300N, 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 7MPa.
Như vậy, áp suất còn lại do bộ cường hoá sinh ra là :
pc = pt - pi = 7 – 2,397= 4,603(MPa) .
3.3.2. Xác định kích thước màng cường hóa
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 3 ta có phương trình sau:
Qc = F4 (pB - pA ) - Plx = F4. Dp - Plx .
Kết luận: Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 209 mm để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại pc .
3.3.3. Tính toán các lò xo
3.3.3.1. Tính toán lò xo màng cường hóa
Lò xo màng cường hoá được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
a. Đường kính dây lò xo:
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo :
D = c.d = 15.4,4= 66 mm.
b. Số vòng làm việc của lò xo
với S1 , S2 là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp. Có thể chọn x bằng hoặclớn hơn tổng số hành trình trên. Lấy x = 15
G - Môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c - Đường kính dây lò xo và hệ số đường kính.
c = 15, d = 4,4 mm,.
Fmax, Fmin ( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu)
Fmax = 150 N, Fmin = 80 N.
Do đó: n = 3 vòng.
d. 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. Khi đó lực tác dụng lên lò xo Plx được tính từ tổng hành trình S của piston.
Từ đó ta kiểm tra được ứng suất xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là: T = 272 MPa
Lò xo làm bằng thép 65 có [t] = 330MPa, so sánh thấy t < [t] . Vậy điều kiện bền xoắn được đảm bảo.
* Số vòng toàn bộ của lò xo
n0 = n + 2 = 3 +3 = 6 vòng
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau
HS = (n0 – 0,5).d
HS = (6 - 0,5).4,4 = 19,8 mm
* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
H0 = HS + n.(t-d)
H0 = 19,8 + 3(18,2 - 4,4)
H0 = 61,2 mm
3.3.3.2. Tính lò xo van khí
Lò xo màng cường hoá được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
a. Đường kính dây lò xo:
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo : D = c.d = 15.1,6= 24 mm.
d. Ứng suất của lò xo
Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của dòn đẩy. Khi đó lực tác dụng lên lò xo Plx được tính từ tổng hành trình S của đòn đẩy.
Từ đó ta kiểm tra được ứng suất xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là: t = 283MPa
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 : n0 = n + 2 = 3 +2 = 5 vòng
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau
HS = (n0 – 0,5).d
HS = (5 - 0,5).1,6 = 7,2 mm
* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
H0 = HS + n.(t-d)
H0 = 7,2 + 3(6,6 – 1,6)=22,2 mm
3.4 CÁC HƯ HỎNG CHÍNH, PHƯƠNG PHÁP BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA, QUY TRÌNH THÁO LẮP, ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG PHANH
3.4.1. Các hư hỏng chính, nguyên nhân và cách khắc phục
Các hư hỏng trong hệ thống phanh đôi khi do hư hỏng ở các hệ thống khác gây ra. Vì vậy, để kiểm tra hư hỏng phải luôn thực hiện kiểm tra kèm theo các hệ thống khác:
- Kiểm tra các bánh xe.
- Kiểm tra hệ thống treo.
- Kiểm tra góc đặt bánh trước.
* Các hư hỏng của cơ cấu phanh đĩa, nguyên nhân và cách khắc phục thể hiện như bảng 3.5.
3.4.2 Phương pháp bảo dưỡng sửa chữa
3.4.2.1. Cấu tạo
Nếu thấy hiện tượng phanh không ăn thì tháo cơ cấu phanh ra kiểm tra độ mòn của má phanh đồng thời kiểm tra bề mặt của má phanh và đĩa phanh, kiểm tra xem piston phanh có bị kẹt hay không. Trình tự tháo như sau: Đầu tiền bánh xe vẫn để dưới nền đường tiến hành nới lỏng hang bu lông tắc kê ra, sau đó thì kích xe lên, tháo các bánh xe ra ngoài. Khi đã tháo các banh xe ra ngoài thì lộ ra cơ cấu phanh.
3.4.2.2 Quy trình tháo
Quy trình tháo như bảng 3.6.
3.4.2.4 Kiểm tra phần dẫn động
Sau khi đã thay má phanh rồi vẫn không ăn ta tiến hành kiểm tra phần dẫn động
- Nếu thiếu dầu thì phải bổ sung dầu.
- Nếu đủ dầu mà vẫn không ăn thì tháo xy lanh chính ra kiểm tra, khi tháo xy lanh chính chú ý xả hết dầu ra trước. Tháo hang bu lông liên kết giữa xy lanh chính và bộ trợ lực rồi tháo xy lanh chính ra.
3.4.2.5 Tháo xilanh chính ra khỏi trợ lực
Để tháo xi lanh chính và trợ lực ta tháo ống dầu phanh ra trước sau đó tháo bu lông hãm giữa xi lanh chính và trợ lực. Khi lắp xi lanh chính cần bôi mỡ vào các bề mặt chi tiết cần thiết sau đó mới lắp.
3.4.3. Xả khí ra khỏi mạch dầu
Mạch dầu của hệ thống phanh phải không được có khí.Nếu khí lọt vào hệ thống, áp suất từ xi lanh chính sẽ không được truyền tới xi lanh bánh xe do nó chỉ dùng để nén khí mà thôi.
Khi tháo hệ thống phanh có thể có khí trong mạch dầu, thì phải xả hết khí ra khỏi hệ thống ,thực hiện theo các bước sau: Đầu tiên xả khí ra khỏi xi lanh chính .Sau đó xả khí ra khỏi xi lanh bánh xe.
3.4.4. Kiểm tra hoạt động của trợ lực phanh
3.4.4.1. Kiểm tra hoạt động của trợ lực
- Để xả chân không bên trong trợ lực, đạp phanh vài lần khi động cơ tắt.
- Đạp phanh và giữ lực đạp không đổi.
3.4.4.2. Kiểm tra sự kín khí của trợ lực
- Sau khi nổ máy 1-2 phút, tắt máy.
- Sau khi đạp phanh vài lần với lực đạp không đổi, kiểm tra rằng độ cao cực tiểu của chân phanh tăng dần sau mỗi lần đạp phanh.
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
Đồ án tốt nghiệp mà em đã trình bày “Thiết kế hệ thống phanh trên xe tham khảo Toyota Altis 2016” đã giải quyết được vấn đề cơ bản của hệ thống phanh đặt ra, đó là hiệu quả phanh (đặc trưng bởi thời gian phanh và quãng đường phanh). Việc thiết kế được tập trung vào tiêu chí tăng tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô trong nước thông qua việc thiết kế chế tạo các cụm chi tiết trong hệ thống phanh (cơ cấu phanh, trợ lực phanh, xy lanh chính). Từ việc tính toán thiết kế hệ thống trong khuôn khổ đồ án này ta có thể mở rộng hướng nghiên cứu và phát triển hệ thống phanh trên xe qua việc ứng dụng điện tử, các công nghệ mới (bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS, điều hòa lực phanh…) nhằm làm tăng hiệu quả phanh và an toàn khi sử dụng ô tô.
Qua việc tính toán đồ án tốt nghiệp này đã giúp em hiểu rõ về bản chất, hoạt động của hệ thống phanh, và hình thành được cách tư duy thiết kế một cụm chi tiết trên ôtô, trang bị thêm kiến thức phục vụ cho công việc sau này.
Qua đó cũng giúp em hiểu rõ hơn về qui trình tháo lắp, bảo dưỡng sửa chữa của hệ thống phanh trên xe.
Em hy vọng đồ án của mình sẽ là tài liệu hữu ích cho các em sinh viên khóa sau, và cho những ai đang dành niềm đam mê cho ngành Ô tô và muốn phát triển nó.
Em xin chân thành cám ơn!
Vĩnh Yên, ngày….tháng….năm 20…
Sinh viên thự hiện
………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô - PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan - Lưu hành nội bộ - Năm 2009.
[2]. Tài liệu đào tạo TEAM giai đoạn 2 tập 13- Hệ thống phanh - TOYOTA.
[3]. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo - Dương Đình Khuyến - Năm 1995.
[4]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và tập 2 - Trịnh Chất và Lê Văn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục - Năm 2007.
[5]. Phanh Ô tô cơ sở khoa học và thành tựu mới - GS.TSKH.Nguyễn Hữu Cẩn- Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - Năm 2004.
[6]. Bài giảng dung sai - PGS.TS.Ninh Đức Tốn - Trường đại học Bách khoa Hà Nội - Năm 2000.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"