MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH.. 4

1.1. Công dụng. 4

1.2. Phân loại 4

1.3. Yêu cầu kết cấu. 5

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh. 5

1.5. Cơ cấu phanh. 6

1.5.1 Cơ cấu phanh tang trống. 6

1.5.2 Cơ cấu phanh đĩa. 17

1.6. Phanh tay. 21

1.6.1. Phanh trên trục truyền. 21

1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau. 22

1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực. 23

1.7.1  Dẫn động một dòng. 23

1.7.2  Dẫn động hai dòng. 24

1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén. 25

1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực. 26

1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh. 27

1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh. 27

1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS. 29

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 31

2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh. 31

2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau. 31

2.1.2. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước. 31

2.2. Lựa chọn phương án dẫn động. 31

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH.. 37

3.1. Các thông số tham khảo. 37

3.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh. 37

3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe. 37

3.2.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước. 40

3.2.3. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau. 41

3.2.4. Xác định kích thước má phanh. 47

3.2.5. Tính bền một số chi tiết trong cơ cấu phanh. 50

3.3. Tính toán dẫn động phanh. 58

3.3.1. Tính toán đường kính các xi lanh. 58

3.3.2. Tính toán thiết kế cường hóa chân không. 61

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS TÍNH BỀN.. 67

4.1 Giới thiệu phần mềm 3D solidworks. 67

4.2 Ứng dụng kiểm nghiệm  bền nhiệt đĩa phanh. 67

4.2.1 Sơ đồ hóa các bước thực hiện. 67

4.2.2 Kiểm nghiệm bền nhiệt chi tiết đĩa phanh. 68

CHƯƠNG 5:  QUY TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA, SỬA CHỮA.. 73

5.1 Bàn đạp phanh. 73

5.1.1 Qui trình tháo lắp. 73

5.2 Bộ trợ lực và xi lanh chính. 75

5.2.1 Bộ trợ lực. 75

5.2.2 Cụm xilanh chính. 76

5.3 Phanh trước. 77

5.4  Trước khi lắp piston vào xy lanh cần bôi trơn dầu phanh. 81

5.5 Phanh sau. 81

5.6.  Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục. 85

KẾT LUẬN.. 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 88

LỜI NÓI ĐẦU

   Đi cùng sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế quốc dân, hoạt động giao thông vận tải cũng ngày càng lớn mạnh và trở nên quan trọng hơn trong việc vận chuyển một khối lượng lớn hàng hóa và hành khách trong các hoạt động kinh tế xã hội. Ô tô ngày nay trở thành phương tiện vận tải chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống kinh tế, xã hội con người.

   Những chiếc ô tô ngày càng trở nên đẹp hơn, tiện nghi và sang trọng hơn. Hơn thế nữa tốc độ của ô tô cũng được nâng cao hơn kéo theo đó đòi hỏi phải đảm bảo sự an toàn cao hơn trong quá trình sử dụng. Một trong những hệ thống đáp ứng trực tiếp và quan trọng nhất trong việc đảm bảo an toàn của ô tô đó là hệ thống phanh. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ, góp phần nâng cao năng suất vận chuyển người và hàng hóa.

   Trong đồ án tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ trên cơ sở xe Fiesta”. Sau 4 tháng nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy : T.S ………….., và sự giúp đỡ của toàn thể các thầy trong bộ môn ô tô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy do thời gian và kiến thức có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy góp ý, chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thiện đồ án tốt hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn thầy: T.S ………….., cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

                                                                                   Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                 Sinh viên thực hiện

                                                                               ………………

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

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.

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.

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 mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh).

- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS).

Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh.

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.

1.4. 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.

1.5. Cơ cấu phanh

1.5.1 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.

Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động phanh khí nén. Khi phanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy cam quay, guốc phanh dịch chuyển, thực hiện quá trình phanh tang trống. Ở trạng thái lắp ráp, cam và guốc phanh ép sát nhau, khe hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định.

1.5.2 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

+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát

+ Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh.

1.6. 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

Hệ thống phanh trên ô tô tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự phòng, hai hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt. Yêu cầu này đảm bảo ô tô có thể dừng xe kể cả khi phanh chính bị sự cố. Với nhiệm vụ dừng xe trên dốc, phanh tay được chế tạo với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18% (18⁰ ÷ 20⁰). Phanh tay được tập hợp bởi hai bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợi xung quanh người lái.

1.6.1. 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. Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2).

1.6.2. 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. 

1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén

Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần chính: nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống dẫn khí. Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén. Do vậy khí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc.

Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu là điều khiển van phân phối, lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh. Cấu tạo đơn giản, lắp ráp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao. Độ nhạy của hệ thống không cao, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn. Các cụm chi tiết khá nhiều, kích thước và trọng lượng lớn nên thường dùng trên xe tải.

1.9. Dẫn động điều khiển 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. 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). Do đó để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thủy lực và khí nén trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn.

1.10. 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 giảm. Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị trượt lết bánh xe.

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh

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

Đối với cơ cấu phanh sau ta lựa chọn cơ cấu phanh guốc. Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa…

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 này khi thiết kế phanh xe con 5 chỗ ngồi => lựa chọn cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.

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

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên xe con. Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiện đại phanh đĩa được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau.

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 => chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh cầu trước.

2.2. Lựa chọn phương án dẫn động

Về cơ bản 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. 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.

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án phù hợp nhất 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.

Về dẫn động phanh: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không .

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

3.1. Các thông số tham khảo

3.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

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

Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường bằng (Hình 3.1). Xe chịu các lực: trọng lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z_1, Z_2; lực quán tính P_­j­ (xe đang phanh có gia tốc chậm dần). Bỏ qua lực cản lăn P_­f ­ và lực cản không khí P_w­.

G- Trọng lượng ôtô khi đầy tải. G = 15480 (N)

L-Chiều dài cơ sở của ôtô:L = 2489 (mm)

a,b- Là khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước, sau

h_g- Chiều cao trọng tâm xe: h_g= 0,45 (m)

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 = 9,81.0,7=6,867(m/s²)                      

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường.

Đường tốt hệ số bám φ =0,6÷0,8. Chọn φ = 0,7

r_bx- Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

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

Với xe tham khảo, kiểu lốp sử dụng là 185/55 R15 ta có:                    

d- Đường kính lắp vành: d = 15(inches) =381 (mm)

B- Bề rộng của lốp: B = 185(mm)

 H/B- Chỉ số profin:H/B = 55% = 0,55

D = d + 2.B.H/B = 381 + 2.185.0,55 = 584,5 (mm)

=>r_o = D/2 = 584,5/2 = 292,3(mm)

=>r_bx = λ.r_o= 0,93.292,3= 272 (mm) = 0,272 (m)

3.2.2.Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước

* Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

P_t = P_s = P

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.

- Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P;

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

- Tính góc và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của R_t và P cắt nhau tại O^’, kéo dài phương của P và R_s cắt nhau tại O^’’;

- Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: ;

- 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;

* 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. Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người lái thôi phanh nhưng xe vẫn bị phanhdo vậy đây là hiện tượng cần tránh đối với hệ thống phanh. 

3.2.4.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 cơ cấu phanh.

a. Xác định công ma sát riêng

Nếu ta phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc v₀ cho tới khi dừng hẳn (tức là khi v= 0) thì toàn bộ động năng của ô tô có thể được coi là đã chuyển thành công ma sát tại các cơ cấu phanh.

- Với cơ cấu phanh cầu sau

F_Σ2- Tổng diện tích các má phanh cơ cấu phanh sau (4 má phanh)

F_Σ2 = 2.(F^’+F^’’) = 2.(0,0126+0,0105) 0,046 (m²)

b. Tính áp suất trên 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. 

Trên thực tế khối lượng các đĩa phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 7,3 (kg) do đó cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt tốt.

d. 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= 30 mm.

Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh

R_G=R’₂ + Y_C2 = 94,5+ 9=103,5 mm

+ Kiểm tra bền guốc phanh

Đây là bài toán thanh cong phẳng trong sức bền vật liệu.

Các bước giải:

- Xác định lực cắt,mô men uốn,vẽ biểu đồ nội lực.

- Tính ứng suất pháp trên mặt cắt ngang.

- Tính ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang.

- Kiểm tra điều kiện bền:

- Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất.

- Hoặc theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng.

* Xác định lực cắt, mô men uốn, vẽ biểu đồ nội lực:

Áp dụng phương pháp tính gần đúng. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ được biểu đồ nội lực.

Ở phần trên khi xây dựng hoạ đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta đã xác định được lực P₁ ,U₁ ,R₁. Đặt các giá trị lực P₁ ,U₁, R₁ vào guốc phanh. Tại điểm đặt lực tổng hợp R₁ ta phân tích thành hai thành phần lực N₁ và T₁. Tại chốt quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U₁ ra hai thành phần lực U_Y1 và U­_X1.

Sau đó tại điểm đặt lực R₁ ta cắt guốc phanh thành hai nửa thay vào mặt cắt đó lực hướng tâm N₁ và Q₁, M_U1 ở nửa dưới là các lực N₂ và Q_2, M_U2 ngược với các thành phần lực và mômen ở phần trên.

+ Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:

N₁ + P₁. cos(φ +γ) = 0

Q₁ + P₁. sin(φ + γ) = 0

M_U1 + P₁.[a – r_t.cos(φ + γ)] = 0

- Xét sự cân bằng tại điểm A: γ = 0⁰.

N₁ + P₁.cosφ = 0

Q₁ + P₁.sinφ = 0

M_U1  = 0.

Ta có: φ = 20⁰ , P = 2081 N.

N₁ = - P₁.cosφ = - 2081.cos20⁰ = - 1955 N

 Q₁ = - P₁.sinφ = - 2081.sin20⁰ = - 712 N

M_U1  = 0.

- Xét sự cân bằng tại điểm B: γ = 63,65⁰, φ = 20⁰, P = 2081 N

N₁ = - P₁.cos(φ + γ) 

Q₁ = - P₁.sin(φ + γ) 

M_U1 = - P₁.[a – r_t.cos(φ + γ)]

N₁ = - 2081.cos83,65⁰ = - 230N.

Q₁ = - 2081.sin83,65⁰ = - 2068 N.

M_U1 = - 2081.(96 - 120.cos83,65⁰).10^-3 = - 182 Nm.

- Xét sự cân bằng tại điểm B: β= 90- =90-8,65=81,35⁰ ; c = 98 mm.

Thay số vào ta có:

N₂  = - 4868.cos81,35⁰ - 1511.sin81,35⁰ = - 2226 N.

Q₂  = 4868.sin81,35⁰ - 1511.cos81,35⁰ = 4585 N.

  M_U2 = - 4868. [0,098- 0,120.cos81,35⁰] + 1511.0,120. sin81,35⁰ = -210Nm.

3.3.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 xylanh công tác, đường kính xylanh chính, tỷ số truyền dẫn động, lực và hành trình bàn đạp.

3.3.1. Tính toán đường kính các xi lanh

a. Tính đường kính xi lanh công tác

Đường kính xi lanh công tác của bánh sau  được tính toán dựa trên lực P đã xác định ở trên dựa trên phương pháp họa đồ lực phanh.

Thay số ta được: d = 19,5 mm. Chọn d = 20 mm

c. Hành trình làm việc của các piston trong xi lanh

Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa nên 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 dựa 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 S_bd [S_bd] =150(mm) thỏa mãn điều kiện.  

3.3.2. Tính toán thiết kế cường hóa chân không

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… Vì vậy thiết kế bộ cường hóa phanh để giảm cường độ lao động cho người lái là rất cần thiết.

Nguyên lý làm việc

Trạng thái không đạp phanh: van nối 17 được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 13, van điều khiển 16 bị đẩy sang trái bởi van điều khiển 15 do đó van khí 17 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 16 vì vậy khí từ bên ngoài qua lọc khí và bị chặn lại không vào được buồng thay đổi áp suất D. Lúc này van chân không bị tách ra khỏi van điều khiển 16 làm thông các cửa thông khí giữa buồng thay đổi áp suất D với buồng áp suất không đổi A, do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng A và D. Vì vậy piston trợ lực đẩy sang phải bởi lò xo màng.

- Hệ số trợ lực

- Hệ số trợ lực

- Tính lò xo bộ cường hóa

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS TÍNH BỀN

4.1 Giới thiệu phần mềm 3D solidworks

Phần mềm Solidworks được biết đến rộng rãi và tính phổ biến của nó hiện nay, là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế 3D do hãng Dassault System phát hành dành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đáp ứng hầu hết các nhu cầu thiết kế cơ khí hiện nay. 

4.2 Ứng dụng kiểm nghiệm  bền nhiệt đĩa phanh

4.2.1 Sơ đồ hóa các bước thực hiện

Các bước thực hiện trong quá trình tính bền chi tiết:

Bước 1 : Thiết kế mô hình 3D chi tiết

Bước 2 : Tính toán thời gian phanh và công suất nhiệt

Bước 3 : Tính bền nhiệt chi tiết đĩa phanh

4.2.2 Kiểm nghiệm bền nhiệt chi tiết đĩa phanh

Mô hình 3D càng chữ A : việc thiết kế mô hình 3D là bước vô cùng quan trọng làm tiền đề cho các bước tính toán và kiểm nghiệm tiếp theo. Trong quá trình thiết kế mô hình cần có các thông số sát với thực tế như : các kích thước, vật liệu…Mô hình 3D càng chữ A được thiết kế bằng phần mềm Solidwork như hình.

Theo kết quả tính toán trong chương 3lựa chon vật liệu là :Gang Cầu C60-2

Thông số của vật liệu Gang Cầu C60-2

Mô dul đàn hồi :6,61781.e+010 ( N/m^2 )

Tỉ trọng            :7200                  ( Kg/m^3 )

Hệ số giãn nở nhiệt :1,2.e-0,05 ( /k )

Dẫn nhiệt                 :45            (W/m.k)

Nhiệt dung riêng :510  ( J/Kg.k )

Sức bền kéo             :151658000 (N/m^2)

Mô dul biến đạng gãy (đứt) do xoắn :5e+010 (N/m2)

Việc chia lưới liên quan đến tính chính xác trong kết quả kiểm nghiệm, vật càng được chia lưới nhỏ (mịn) thì kết quả càng chính xác và ngược lại. Tuy nhiên việc chia lưới càng mịn sẽ mất nhiều thời gian cho máy tính.

CHƯƠNG 5:  QUY TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA, SỬA CHỮA

5.1 Bàn đạp phanh

5.1.1 Qui trình tháo lắp

a, Tháo cụm bàn đạp phanh và cụm công tắc đèn phanh

Bước 1: Tháo trục và đai ốc ra khỏi giá đỡ; tháo bàn đạp và 2 bạc.

Bước 2: Vặn công tắc ngược chiều kim đồng hồ và tháo nó ra; tháo bộ điểu chỉnh ra khỏi giá đỡ.

Bước 3: Tháo miếng lót ra khỏi bàn đạp phanh

b, Tháo cụm giá đỡ bàn đạp phanh

Bước 1: Tháo cụm đông hồ táp lô.

Bước 2:Ngắt chạc chữ U cần đẩy xylanh phanh chính.

5.2 Bộ trợ lực và xi lanh chính

5.2.1 Bộ trợ lực

Cách kiểm tra sửa chữa:

- Không nổ máy, đạp cần đạp phanh vài lần. kiểm tra xem chân phanh có cao dần lên theo số lần đạp phanh hay không.

- Không nổ máy, đạp phanh vài lần giữ nguyên chân phanh. Nỗ máy xem chân phanh có bị hạ thấp không.

- Nổ máy, đạp phanh, giữ nguyên chân phanh rồi tắt máy. Kiểm tra sau khoảng 30 giây chân phanh có bị đẩy lên cao không.

5.2.2 Cụm xilanh chính

Cách kiểm tra sửa chữa:

- Tẩy rửa các chi tiết trước khi kiểm tra;

- Cúppen bị hỏng, thủng rách mép;

- Kiểm tra lỗ thông hơi của nắp bình dầu;

- Kiểm tra xylanh, piston (đo đường kính trong xylanh và đường kính ngoài của piston).

5.3 Phanh trước

Cách kiểm tra sửa chữa:

- Kiểm tra cong vênh rạn nứt

- Kiểm tra các phớt trong xilanh

- Kiểm tra độ mòn, độ đảo của đĩa phanh

5.4 Trước khi lắp piston vào xy lanh cần bôi trơn dầu phanh

5.5 Phanh sau

Cách kiểm tra sửa chữa:

- Tang trống: mặt trong của tang trống nếu có xước, mòn lệch, mòn bậc thì sửa chữa hoặc thay thế. Đo đường kính tang trống nếu vượt qua giá trị cho phép thì thay thế.

- Guốc phanh: kiểm tra guốc phanh xem có bị bong tróc, mòn lệch, dính dầu hay cong vênh không nếu có thì thay mới. Đo độ dày má phanh nếu mòn quá giá trị cho pháp thì thay thế.

- Cụm xilanh công tác: kiểm tra xem có bị mòn trầy xước j không, đo khe hở pittong xi lanh nếu thấy vượt quá giá trị cho phép thì thay mới. kiểm tra mặt tiếp xúc pit tông guốc phanh có bị mòn bậc không, kiểm tra đường dẫn dầu xem có bị bẹp chỗ nào không nếu có thì thay mới.

5.6. Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục

a, Bàn đạp phanh bị hẫng

Nguyên nhân: Độ cao bàn đạp quá nhỏ, hành trình tự do bàn đạp quá lớn, khe hở má phanh trống phanh mòn lớn, cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh bị hỏng, đĩa phanh bị đảo,

c, Phanh lệch

Nguyên nhân: Áp suât hay độ mòn của bánh trái và bánh phải không giống nhau, góc đặt bánh trước và bánh sau không đúng, trống hay đĩa phanh không tròn, piston xilanh phanh con hay càng phanh bị kẹt, má phanh bị kẹt, guốc phanh bị cong, phanh mòn hay chai cứng, lò xo guốc phanh bị hỏng.

KẾT LUẬN

      Sau hơn 3 tháng làm việc, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ trên cơ sở xe Fiesta”. Qua đó em đã tìm hiểu được tổng quan về hệ thống phanh, biết cách phân tích, đánh giá để tìm gia phương án thiết kế hệ thống phanh một cách tối ưu. Biết tính toán thiết kế một hệ thống phanh trên xe đảm bảo làm việc an toàn và hiệu quả. Thời gian này em cũng đã tìm hiểu thực tế để giải quyết các vấn đề kĩ thật hợp lí, đây cũng là những bước đi đầu tiên của em trong việc tiếp cận với thực tế ngành ô tô hiện nay của nước ta.

    Bên cạnh những vấn đề đã đạt được, do thời gian và kiến thức có hạn nên đồ án của em còn nhiều hạn chế và còn nhiều vấn đề chưa thể để cập đến trong này. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy, các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

    Một lần nữa em xin được cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy: T.S .................... cùng các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ em thực hiện đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.  Kết cấu ô tô – Nguyễn Khắc Trai – Nguyễn Trọng Hoan – Hồ Hữu Hải – Phạm Huy Hường – Nguyễn Văn Chưởng – Trịnh Minh Hoàng.

2. Lý thuyết ô tô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn – Du Quốc Thịnh – Phạm Minh Thái – Nguyễn Văn Tài – Lê Thị Vàng.

3. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo – Dương Đình Khuyến.

4. Thiết kế tính toán ô tô – PGS. TS. Nguyễn Trọng Hoan.

5. Dung sai và lắp ghép – Ninh Đức Tốn.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"