MỤC LỤC
MỤC LỤC…………………………………….………………………………1
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………...4
PHẦN I………………………………………………………………………..5
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH 7 CHỖ ……..5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH.. 5
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại 5
1.1.1. Công dụng. 5
1.1.2. Phân loại 5
1.1.3. Yêu cầu. 6
1.2. Kết cấu hệ thống phanh. 7
1.3.1. Cơ cấu phanh guốc. 7
1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa. 17
1.3.4. Phanh dải 21
1.4. Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh. 23
1.4.1. Dẫn động thủy lực. 23
1.4.2. Dẫn động khí nén. 24
1.4.3. Dẫn động cơ khí 26
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 31
2.1. Phân tích chọn phương án thiết kế. 31
2.2. Lựu chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau. 31
2.3. Lựu chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước. 32
2.3.1. Cơ cấu phanh đĩa có giá xilanh cố định. 32
2.3.2. Cơ cấu phanh đĩa có giá xilanh di động. 33
2.3.3. Ưu, nhược điểm của phanh đĩa. 33
2.4. Phân tích chọn phương án dẫn động. 35
2.4.2. Nguyên lý hoạt động. 35
2.4.3. Ưu điểm dẫn động thủy lực. 36
2.4.4. Nhược điểm dẫn động thủy lực. 36
2.5. Một số phương án dẫn động. 36
2.5.1. Phương án 1: dẫn động thủy lực một dòng. 36
2.5.2. Phương án 2: dẫn động thủy lực hai dòng. 37
2.6. Các yêu cầu đề tài 39
2.7. Các tính toán bền. 39
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN.. 41
3.1. CƠ CẤU PHANH.. 41
3.1.1. Các thông số kỹ thuật xe tham khảo. 41
3.1.2. Cơ cấu phanh xe tham khảo. 42
3.1.3. Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe. 44
3.1.4. Với phương án thiết kế phanh cầu sau sử dụng là phanh guốc. 46
3.1.5. Với phương án thiết kế phanh cầu trước là phanh đĩa. 52
3.2. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH.. 57
3.2.1. Tính toán đường kính xilanh các xilanh. 57
3.2.2. Hành trình làm việc của các piston trong xilanh. 58
3.2.3. Cấu tạo xilanh chính loại tăng đem hai buồng. 59
3.2.4. Tính bền đường ống dẫn động phanh. 61
3.3. Thiết kế trợ lực phanh. 62
3.3.1. Phân tích phương án trợ lực chân không. 62
3.3.2. Thiết kế bộ trợ lực chân không. 64
3.4. Tính bền một số chi tiết 68
3.4.1. Tính bền guốc phanh. 68
3.4.2. Tính bền trống phanh. 75
3.5. Điều hòa lực phanh. 76
3.5.1. Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh. 76
3.5.2. Một số điều hòa lực phanh trên ô tô. 77
3.5.3. Tính toán bộ điều hòa lực phanh. 80
PHẦN II……………………………………………………………………..87
QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA PHANH………………………87
CHƯƠNG 1. CHẨN ĐOÁN CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG PHANH 87
1.1. Đặc điểm kết cấu và các thông số chẩn đoán, một số tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra hiệu quả phanh. 87
1.1.1. Đặc điểm kết cấu. 87
1.1.2. Các thông số chuẩn đoán và một số tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra hiệu quả phanh. 87
1.2. Phương pháp và thiết bị chẩn đoán. 89
1.2.1. Xác định hiệu quả phanh. 89
1.2.2. Đo lực phanh và mô men phanh trên bệ thử. 90
1.2.3. Đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh. 92
1.2.4. Đo lực phanh tay và hành trình cần kéo phanh tay. 93
1.2.5. Xác định sự không đồng đều của lực (hay mô men phanh) 93
1.3. Chuẩn đoán cơ cấu phanh. 94
1.3.1. Chuẩn đoán theo đặc điểm chung. 94
1.3.2. Chuẩn đoán theo đặc diểm riêng. 94
1.3.3. Đặc điểm chẩn đoán các loại hệ thống phanh. 95
CHƯƠNG 2. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP TRONG HỆ THỐNG PHANH 97
2.1. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh. 97
2.1.1. Các thông số sửa chữa và mômen xiết tiêu chuẩn của hệ thống phanh 97
2.1.2. Các hư hỏng thường gặp ở hệ thống phanh. 101
KẾT LUẬN CHUNG………………………………………………………104
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….105
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 trên thế giới. Việc Việt Nam gia 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 chuyền 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 quá trình học tập 5 năm tại trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải, chúng em đã được tìm hiểu về hầu hết các hệ thống trên ôtô. Trong các hệ thống đó thì hệ thống phanh là một hệ thống rất quan trọng với vai trò đảm bảo tính an toàn chuyển động của ôtô, giúp giảm thiểu đáng kể 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 xe con với đề tài tốt nghiệp là:“ Thiết kế hệ thống phanh xe con 7 chỗ ngồi’’. 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 trong bộ môn ô tô và xe chuyên dụng. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức có hạn và thời gian làm đồ án tốt nghiệp còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để đề tài của em được hoàn thiện hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………..
PHẦN I
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH 7 CHỖ
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại
1.1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.
- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.
1.1.2. Phân loại
* Theo đặc điểm điều khiển
- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe.
- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.
* Theo dẫn động phanh
- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.
1.1.3. Yêu cầu kết cấu
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.
1.1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: 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.
- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi 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 phanh. Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.
1.2. Cơ cấu phanh
1.2.1 Cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu 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.
a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén.
Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe (xilanh thủy lực). Khi áp lực dầu trong xilanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị, đẩy đầu trên của các guốc phanh về hai phía. Các guốc phanh chuyển động quay quanh điểm tựa dưới (chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát sinh ma sát giữa hai phần: quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường.
b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm
Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.
c) Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi
Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Cơ cấu phanh bố trí phía cầu sau ô tô tải có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe bố trí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh. Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống phanh.
e) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn và thường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô. Một số chi tiết quan trọng trong cơ cấu phanh tang trống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cùng với các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống.
f) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh
Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có thể lăn trơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng quãng đường phanh. Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần tiến hành điều chỉnh lại. Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu trúc từng hệ thống phanh.
* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực
Để điều chỉnh kịp thời khe hở của má phanh với tang trống khi má phanh quá mòn, trên nhiều ô tô sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở. Các dạng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở thường gặp như sau:
+ Sử dụng lẫy gạt tự động điều chỉnh khi phanh bằng phanh chân
+ Sử dụng đòn chốn hai guốc phanh
+ Sử dụng kẹp ma sát
1.2.2 Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể ở cả cầu trước và cầu sau, do có những ưu điểm chính:
+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao
+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn
* Nhược điểm của phanh đĩa:
+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào chỗ bùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến là làm giảm hiệu quả phanh.
+ Mòn nhanh.
a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định
Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xilanh có pit tông, một phía của pit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu khi phanh.
b) Phanh đĩa có giá đỡ di động
Giá đỡ xilanh có thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xilanh và bố trí pit tông. Pit tông tỳ trực tiếp vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động.
Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên chốt trượt, nên khe hở giữa má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau. Khi phanh, dầu theo ống dẫn vào xilanh. Ban đầu pit tông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải, ép má phanh bên trái vào đĩa.
1.2.3. Phanh tay
Phanh trên ô tô được dùng để:
+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc
+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị sự cố
1.2.3.1. Phanh trên trục truyền
Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số:
Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu.
* Nguyên lý hoạt động
Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tay đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyền động. Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn vào vành răng của bộ khóa.
1.2.3.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau
Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối giữa cáp kéo và guốc phanh 6. Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo chiều mũi tên. Lúc đầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép guốc phanh trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định. Đầu nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và ép guốc phanh phải vào tang trống.
1.4. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực
Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh với áp suất lớn nhất trong khoảng 60 ÷ 120 bar. Áp suất được hình thành khi người lái đạp bàn đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh chính. Chất lỏng (dầu phanh) được dẫn theo các đường ống tới các xilanh bánh xe nằm trong cơ cấu phanh. Với áp suất dầu, các pit tông trong xilanh thực hiện tạo lực ép má phanh vào tang trống hoặc đĩa phanh, thực hiện sự phanh tại các cơ cấu phanh bánh xe.
1.4.1. Dẫn động một dòng
Dẫn động một dòng sử dụng xilanh chính một buồng dẫn dầu đến tất cả các xilanh bánh xe. Vì một lý do bất kỳ nào đó, nếu một đường ống dẫn dầu bị hở, dầu trong hệ thống bị mất áp suất, tất cả các bánh xe đều bị mất phanh. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản, nhưng độ an toàn không cao, vì vậy ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô bố trí với tối thiểu hai dòng phanh dẫn động độc lập.
1.4.2. Dẫn động hai dòng
Dẫn động hai dòng được mô tả ở hình dưới. Sự tách dòng được thực hiện tại xilanh chính. Như vậy, bàn đạp tác động vào xilanh chính (hai buồng nối tiếp) tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng tới bánh xe. Nếu bị hở dầu ở một dòng nào đó, dòng còn lại vẫn có thể phanh được xe.
1.5. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh
Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với lực bám, tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với mômen bám của bánh xe. Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh, tải trọng thẳng đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng đứng trên cầu sau càng
1.5.1. Bộ điều chỉnh lực phanh
Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp suất thủy lực hoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có thể bằng nhau hoặc khác nhau.
1.5.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS
Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản chuyển động quay của các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào điều kiện bám giữa bánh xe và nền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe trên nền.
+ Vận tốc chuyển động của ô tô.
+ Gia tốc góc quay bánh xe.
ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một bộ tự động điều chỉnh áp suất dầu phanh đưa vào các xilanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của bánh xe, nhằm nâng cao hiệu quả điều khiển phanh. Mô tả cấu trúc các cụm bố trí trên xe và sơ đồ hệ thống phanh ABS thủy lực cơ bản được trình bày ở hình dưới đây.
CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Phân tích chọn phương án thiết kế
Thiết kế hệ thống phanh xe con 7 chỗ ngồi, đây là loại xe du lịch có 2 cầu trên thực tế hầu hết cầu sau chủ động, cầu trước dẫn hướng.