MỤC LỤC

MỤC LỤC.........1

LỜI NÓI ĐẦU …….3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH.. 5

1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh. 5

1.1.1. Công dụng hệ thống phanh. 5

1.1.2. Phân loại 5

1.1.3. Yêu cầu kết cấu. 6

1.2. Cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén. 7

1.2.1.Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam. 7

1.2.2. Hệ thống dẫn động điều khiển phanh. 8

1.3. Giới thiệu về xe tham khảo. 11

1.3.1. Thông số kỹ thuật. 11

1.3.2. Hệ thống phanh khí nén trên xe. 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC.. 23

2.1. Xác định momen phanh cần thiết trên cơ cấu phanh sau. 23

2.2. Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh dạng tang trống. 25

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh cơ cấu phanh cầu trước. 25

2.2.2. Xác định các lực tác dụng lên má phanh theo họa đồ lực phanh. 29

2.2.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết. 32

2.2.4. Xác định chiều rộng má phanh. 33

2.2.5. Kiểm nghiệm má phanh. 33

2.2.6. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh. 35

2.3. Tính bền một số chi tiết trong hệ thống. 37

2.3.1. Tính bền trống phanh. 37

2.3.2. Tính bền chốt guốc phanh. 38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DẪN ĐỘNG  PHANH . 39

3.1. Thiết kế tính toán bầu phanh trước. 39

3.3 .Tính toán van điều khiển. 41

3.3.1. Sơ đồ tính toán. 41

3.3.2. Tính toán buồng trên. 41

3.3.3 Tính toán buồng dưới 42

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN VAN CHẤP HÀNH.. 44

4.1 Các chế độ làm việc và nguyên lý hoạt động của van chấp hành: 44

4.3 Kết cấu van chấp hành: 51

4.3 Tính toán tiết diện của Van điện từ. 52

4.3 Tính toán lực từ cuộn dây trong van chấp hành ………………53. 

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG.. 58

5.1. Phân Tích Kết Cấu, Chọn Dạng Sản Xuất 58

5.2. Lập Quy Trình Công Nghệ. 58

KẾT LUẬN.. 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 63

LỜI NÓI ĐẦU

   Nền công nghiệp ô tô trong nước đang nỗ lực tìm chỗ đứng của mình, khi phải cạnh tranh với nhiều nhà sản xuất nước ngoài. Chính sách của nhà nước là chú trọng phát triển vào phân khúc xe tải tải trọng nhỏ để gia tăng sức tiêu thụ trong nước.

   Hệ thống phanh giữ vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn chuyển động của ô tô. Để đạt các chỉ tiêu hiệu quả, ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc, hệ thống phanh trên ô tô ngày càng được hoàn thiện về bố trí, kết cấu, lắp đặt và vận hành. Sự phát triển của khoa học, công nghệ kỹ thuật điện, điện tử và điều khiển tự động ngày càng ứng dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô nói chung, hệ thống phanh nói riêng.

   Hệ thống chống bó cứng bánh xe và chống trượt quay bánh xe (hệ thông phanh tích cực) khi phanh ra đời với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trong mọi trường hợp chuyển động, đảm bảo tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Các hệ thống đó trên xe đang ngày được phát triển và kết hợp cùng với các hệ thống hỗ trợ khác như EBD, BAS, ESP...

   Hệ thống phanh tích cực là hệ thống không thể thiếu trên ô tô ở nhiều quốc gia,còn tại Việt Nam, đây vẫn là thiết bị chưa bắt buộc phải trang bị trên các dòng xe tải có trọng tải nhỏ. Hầu hết các cơ sở sản xuất lắp ráp ô tô trong nước chưa nghiên cứu để làm chủ công nghệ đó và phát triển thương mại sản phẩm xe tải lắp ráp hệ thống phanh tích cực. Các liên doanh ô tô cũng không nghiên cứu sản phẩm này tại Việt Nam mà chỉ lắp ráp từ phụ kiện nhập ngoại. Tuy nhiên với điều kiện khí hậu và đặc điểm cơ sở hạ tầng giao thông vận tải nước ta còn rất kém chất lượng , nên khi xe ô tô tham gia giao thông thường xuyên xảy ra hiện tượng trượt quay và trượt lết dẫn tới nguy hiểm tính mạng cho người tham gia giao thông. Vì vậy, nhằm nâng cao tính năng an toàn, chất lượng và khả năng cạnh tranh của ô tô tải sản xuất lắp ráp trong nước, e đã nghiên cứu đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống phanh khí nén tích cực cho ô tô tải cở nhỏ” tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo: PGS.TS ....................

   Sau hơn hai tháng nghiên cứu, thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của: PGS.TS ...................., và tập thể các thầy trong bộ môn ô tô đã tạo điều kiện giúp đỡ, em đã hoàn thành được đồ án của mình.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                             Hà nội, ngày… tháng … năm 20…

                        Sinh viên thực hiện

                     …………….

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh.

1.1.1. Công dụng hệ thống phanh

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết hoặc dừng hẳn ôtô ở một vị trí nhất định.

- Giữ cho ôtô dừng hoặc đỗ trên đường dốc.

1.1.2. Phân loại

1.1.2.1. Theo công dụng

Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động.

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay), dùng đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.

1.1.2.2. Theo kết cấu của cơ cấu phanh

Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải.

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh tang trống.

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.

1.1.2.4. Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô khi phanh. Ta có các loại sau:

- Hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh, dùng để điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh, làm thay đổi momen phanh trên cầu trước và cầu sau.

- Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS). Ngoài ra còn có một số hệ thống kết hợp với ABS (ASR, ESP,…) để tăng khả năng cơ động và khả năng ổn định của xe khi phanh.

1.1.3. Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu 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.

- Đảm bảo sự ổn định chuyển động của xe và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.

1.2. Cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén.

1.2.1.Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam.

Cơ cấu phanh tang trống 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 trong của tang trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các má phanh.

- Cơ cấu phanh điều khiển bằng cam.

- Đặc điểm

Cơ cấu phanh này chỉ dùng cho xe có tải trọng lớn và dùng cho hệ thống  phanh dẫn động bằng khí nén.

Cơ cấu phanh được bố trí kiểu đối xứng qua trục, có xi lanh khí nén điều khiển cam xoay 11 ép guốc phanh 7 vào trống phanh. Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống. Phần cố định bao gồm mâm phanh 2 được cố định trên dầm cầu.

- Nguyên lý làm việc :

Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm ma sát 9 có cấu tạo hình l­ưỡi liềm t­ương ứng với đặc tính mài mòn của chúng và đ­ược lắp trên hai guốc phanh 7. Trên các guốc phanh có tán tấm ma sát (má phanh). Các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm lắp trên mâm phanh 2, trục của các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các cơ cấu. Cam quay được chế tạo liền trục, với biên dạng Cycloit (hoặc Acsimet). Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốc phanh ra làm cho nó áp sát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh, giữa cam ép 11 và guốc 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh, bốn lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh về vị trí nhả phanh.

1.2.2. Hệ thống dẫn động điều khiển phanh.

Hệ thống dẫn động có tác dụng truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn

đạp phanh đến cơ cấu phanh. Hệ thống dẫn động  phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Độ nhạy cần thiết của hệ thống;

- Hiệu quả điều khiển trong việc truyền năng lượng từ cơ cấu điều khiển đến cơ cấu phanh của ôtô;

- Độ tin cậy của hệ thống kể cả khi có hư hỏng bất thường.

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động khí nén là số lượng các chi tiết nhiều, kích thước lớn và có giá thành cao, độ nhạy của hệ thống kém, nghĩa là thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng lực là khá lớn do không khí bị nén khi chịu lực.

Sơ đồ cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản (hình 2).

1.3. Giới thiệu về xe tham khảo.

1.3.1. Thông số kỹ thuật.

Thông số kỹ thuật thể hiện như bảng 1.1.

1.3.2. Hệ thống phanh khí nén trên xe.

1.3.2.1. Sơ đồ bố trí hệ thống phanh khí nén :

Nguyên lý làm việc của hệ thống.

Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc tách nước 3, qua van an toàn kép 4, tới các bình chứa khí 5 và 6. Van an toàn kép 4 đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động độc lập với nhau tạo thành hai nguồn cung cấp khí độc lập cho hai dòng dẫn động phanh.

Dẫn động phanh trục trước bắt đầu từ bình khí 5 qua khoang dưới của tổng van 8, đi tới các bầu phanh của trục trước 9, 10.

1.3.2.2. Các bộ phận của hệ thống phanh.

Van phân phối có tác dụng mở và đóng hoặc mở các van để cấp hoặc ngừng cấp khí nén để mở hoặc đóng các van. Khoang trên có cửa vào là D được nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các bánh xe. Tương tự như vậy, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A. Ngoài ra còn có một cửa thông với khí trời F chung cho cả hai khoang. Mỗi khoang có một van điều khiển: Van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng mở các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 của khoang dưới điều khiển các van nạp 9 và van xả 10.

Nguyên lý hoạt động của van như sau:

- Ở trạng thái không phanh như thể hiện trên hình vẽ, các bầu phanh tại các bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở.

Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đạp tới tác dụng lên pittông 5 thông  qua phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống. Đầu tiên, van xả 6 đóng lại không cho cửa C thông với khí trời nữa, sau đó khi pittông tiếp tục đi dich chuyển đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí nén chờ sẵn ở cửa D đi qua van nạp, qua khoang dưới 5 tới cửa C rồi từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh.

- Như vậy, trong trường hợp phanh bình thường như mô tả trên đây, khoang trên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, còn khoang dưới được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên. Nếu khoang trên bị mất khí, không hoạt động nữa thì khi phanh, ty đẩy 3 đi xuống tác động lên con đội 8 và đẩy pittông nhỏ 12 của khoang dưới  đi xuống thực hiện quá trình phanh trên một cầu còn lại.

- Trong trường hợp lái xe đạp phanh đột ngột thì khoang dưới cũng được điều khiển bằng ty đẩy 3 vì khí nén không kịp cấp qua lỗ B để điều khiển pittông lớn 1.

2. Bầu phanh trước.

Bầu phanh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều. Vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên pittong đẩy và dịch

chuyển để điều khiển cam quay.

Bầu phanh được chia làm 2 loại chính:

- Bầu phanh đơn: là loại tác dụng một chiều.

- Bầu phanh kép: có tác dụng hai chiều (bầu phanh tích năng).

3. Bầu phanh sau.    

Nguyên lý làm việc của bầu phanh:

- Ban đầu khi chưa phanh: Khoang P thông với khí quyển, khoang B ban đầu khi chưa phanh được cấp khí nén ép lò xo 14 đẩy cần đẩy sang bên trái, không tác dụng vào màng cao su số 6.

- Khi phanh chân: Khí nén được cấp vào khoang A thực hiện đẩy màng sang bên phải qua đó đẩy đòn đẩy sang phải thực hiện phanh, khi nhả phanh khí nén rút khỏi cửa A, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 9 sẽ đẩy cơ cấu về vị trí cân bằng ban đầu.

6. Van bảo vệ kép (van chia dòng, bảo vệ 2 dòng khí nén)

Công dụng của van chia dòng cấp khí cho 4 nhánh và tạo nên các dòng khí độc lập. Khi một hay một số dòng khí bị mất áp suất, các dòng khí còn lại vẫn làm việc bình thường. Do vậy, van có chức năng bảo vệ khả năng độc lập giữa các dòng cung cấp khí nén.

Cấu tạo của van như hình vẽ trên.

Nguyên lý hoạt động của van:

- Dòng khí từ máy nén khí tới cổng I, qua các lỗ của van một chiều, đẩy pittong tỳ, mở van nạp, cung cấp khí nén tới các khoang II, và III đi tới các bình chứa khí nén, cung cấp khí nén tới các cầu trước và sau. Dòng khí nén cho phanh tay được cung cấp từ cả 2 bình khí, như sơ đồ trên.

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

2.1. Xác định momen phanh cần thiết trên cơ cấu phanh sau.

Ta có:

Phản lực mặt đường tác dụng lên cầu trước và sau.

- G: Trọng lượng toàn bộ xe.

- h_g: Chiều cao trọng tâm ô tô

- a,b: Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước và cầu sau.

- P_j: Lực quán tính xuất hiện khi phanh

- L: Chiều dài cơ sở.

Momen trên cơ cấu phanh được xác định theo điều kiện đảm bảo bánh xe không bị lết khi phanh.

P_Pmax = P_φ = φ.G

Phương trình cân bằng momen quanh điểm O₂: ∑M_O2­=L.Z₁ - G.b - P_j.h_g=0

Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu trước: M_PT = 5761,21 Nm

Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu sau: M_PS = 4970,54 Nm

2.2. Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh dạng tang trống.

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh cơ cấu phanh cầu trước.

Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh được phân làm hai thành phần:

- Thành phần hướng kính N (phương đi qua tâm O tạo với trục X – X góc δ, hướng vào tâm). Điểm đặt của N được xác định qua hai thông số: δ và ρ (khoảng cách từ tâm O tới điểm đặt lực N.

 Xét 1 phần tử nhỏ trên má phanh có vị trí được xác định bởi góc β và bị giới hạn bởi góc dβ.

Giả thiết má phanh phân bố theo quy luật sin, ta có:

dN = q_max.sin(β.b.r₁).dβ                (b:  Bề rộng của má phanh)

-  Thành phần tiếp tuyến T (phương vuông góc với N). 

Giả thiết: dT = µq_max.sin(β.b.r₁).dβ

Ta có : dT=µ.dN (với µ là hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống)

Với kết cấu cơ cấu phanh đã chọn, sự tác động của cam lên các guốc phanh với chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên hai guốc có kích thước bằng nhau.

Và φ = arctg(0,3) = 16,7^o.

2.2.2. Xác định các lực tác dụng lên má phanh theo họa đồ lực phanh.

* Cách xây dựng họa đồ:

Dựng hệ trục X-X và Y-Y (Y-Y đi qua tâm O và tâm chốt phanh). Xác định và vẽ các lực tác dụng lên guốc phanh trước và sau.

- Lực P: do cam sinh ra.  Phương, chiều, đã xác định thông qua thông số a = 120 mm.

- Lực R: do trống phanh tác dụng lên má phanh. R chia làm 2 thành phần N và T như trên. Điểm đặt của lực R xác định qua lực N dựa vào 2 thông số δ và ρ. Phương N đi qua tâm O, hướng vào tâm. Dựa vào (δ_t ρ_t) ta vẽ được các lực P₁; R₁ và P₂; R₂. Kéo dài phương của P₁ và R₁ cắt nhau tại O₁, P₂ và R₂ cắt nhau tại O₂.

- Lực U: do chốt phanh tác dụng lên guốc phanh. Điểm đặt của U_1,2 tại tâm của chốt phanh O’ và O’’. Tại trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0, tức là phương của ba lực cắt nhau tại một điểm, đó là O_1,2. Do đó phương của lực U_1,2 đi qua điểm O_1,2. Để xác định chiều của U_1,2 ta dựa vào họa đồ vecto lực trên mỗi guốc phanh ta dễ dàng suy ra chiều của chúng vì 3 lực này tam ra tam giác lực.

Điều này có nghĩa là các phản lực từ trống phanh tác dụng lên các guốc phanh trước và sau bằng nhau:

R₁ = R₂ = R.

Vẽ họa đồ vectơ lực: (i = 1; 2).

- Trên các đường thẳng song song với phương của R, dựng  các đoạn thằng A_iB_i = R.

- Từ B_i dựng đoạn thẳng song song với U_i.

- Từ A_i dựng đoạn thẳng song song với P_i.

- Từ đây ta có các đa giác lực và xác định được chiều của các lực P, U.

* Tính toán các lực P, R, U.

Quan sát họa đồ ta thấy, lực T­_i là thành phần gây ra momen phanh trên cơ cấu phanh, do đó ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa lực R và momen phanh.

2.2.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết.

Hiện tượng tự xiết là hiện tượng khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động của lực P là lực của cam ép tác dụng vào guốc phanh. Khi thiết kế ta tránh không xảy ra hiện tượng tự xiết này vì nó sẽ gây nguy hiểm khi xe chuyển động trên đường, cơ cấu phanh làm việc giật cục, không êm dịu, lái xe không thể kiểm soát được cường độ phanh theo ý muốn.

Trong trường hợp như vậy mô men phanh M_p , đứng về phương diện lý thuyết, thì khi xảy ra hiện tượng tự xiết, mô men phanh tiến tới vô tận.

Với hệ số ma sát như trên sẽ xảy hiện tượng tự xiết ta thay số các giá trị đã tính toán ở phần trên vào công thức ta có:

δ^’ = 6,56 độ ; ρ’= 183 mm ; c =  120 mm

=> µ = 0,704

Ta thấy rằng khi chọn hệ số ma sát như trên (µ=0.3) không xảy ra hiện tượng tự xiết.

2.2.4. Xác định chiều rộng má phanh.

Ta có áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh: [q]= 1,5 ÷ 2,0 (MN/m²).

→ Chọn b = 95 mm.

2.2.6. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.

Khi phanh, động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng. Một phần năng lượng nhiệt này làm nóng các cơ cấu, một phần tỏa ra môi trường xung quanh.

Nếu nhiệt lượng làm nóng các cơ cấu lớn có thể dẫn đến làm hỏng các chi tiết của cơ cấu phanh như làm mất tính đàn hồi của lò xo. Mặt khác, nhiệt độ cao ở má phanh sẽ ảnh hưởng đến hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh và vì vậy sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả phanh.

Yêu cầu với vận tốc v₁ = 30 (km/h),  v₂ = 0 thì t⁰ phải < 15⁰

Trên thực tế tổng khối lượng của các chi tiết bị nung nóng gồm 4 tang trống phanh trước và sau là lớn hơn 35,29 (kg) do vậy với cơ cấu phanh đã chọn đảm bảo sự thoát nhiệt theo yêu cầu.

2.3. Tính bền một số chi tiết trong hệ thống.

2.3.1. Tính bền trống phanh.

Dựa vào trạng thái chịu lực của trống phanh trong quá trình phanh ta thấy trống phanh làm việc gần giống như một ống có thành dày chịu áp suất bên trong. Trong quá trình tính toán ta giả thiết rằng áp suất phân bố trên bề mặt trống phanh là không đổi, đồng thời ta đưa thêm vào hệ số an toàn là n = 1,5 trong khi tính toán bền cho trống phanh.

Ta có:

- a’’- Bán kính trong của trống:  a’’= 160(mm)

- b’’- Bán kính ngoài của trống:   b’’=169(mm)

- r - Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính khi r = a’’ thì  và  đạt giá trị cực đại: o = -q = - 41.10⁵ (N/m² )

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

o_th = 751.10⁵.1,5 = 113.10⁶ (N/m²)  

o_th < [o_th] = 380.10⁶ (N/m²) 

Kết luận: Trống phanh đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

2.3.2. Tính bền chốt guốc phanh.

Ta có:

- d - Đường kính chốt:  chọn d = 24 (mm) = 24.10^-3 (m)

- l - Chiều dài tiếp xúc của chốt với guốc phanh  l = 40.10^-3 (m)

- n -  Số chốt phanh chịu lực: n = 1.

- U₁ - Lực lớn nhất tác dụng lên chốt

Kết luận: Như vậy chốt phanh đã thỏa mãn cả hai điều kiện cắt và chèn dập

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DẪN ĐỘNG  PHANH

3.1. Thiết kế tính toán bầu phanh trước.

Bầu phanh thường có dạng màng hoặc pittông, áp suất tác dụng lên màng pittông được dịch chuyển thành lực trên ti đẩy tác dụng lên thanh dẫn động trục cam như thể hiện trên sơ đồ tính toán hình 3.1

* Xét cân bằng tại cam ép

Phương trình cân bằng lực:

Q₁.L.h_T = (P₁^/ + P₂^/).h/2                (*)

Trong đó:

L - cánh tay đòn, chọn theo xe tham khảo: L = 160 mm = 0,160 (m)

h_T - hiệu suất truyền động của cam. h_T = 0,85

P₁^/, P₂^/ - lực đẩy của cam lên guốc trước và guốc sau.

Từ hoạ đồ lực phanh ta có:

P₁^/ = 15098  N.

P₂^/ = 37514 N.

h – khoảng cách giữa hai lực P₁^/ và P₂^/, chọn theo xe tham khảo: h = 50 mm = 0,05 m.

Thay số vào công thức (*) ta được: Q₁ = 9671,32  N.

* Đường kính bao kín của bầu phanh: D = 143 mm

Kết luận: Bầu phanh trên đảm bảo yêu cầu đặt ra. Kiềm tra thấy phù hợp với loại buồng phanh kiểu 24.

3.3. Tính toán van điều khiển.

3.3.1. Sơ đồ tính toán

A,B - Khí nén đi ra các cầu. D,E - Khí nén từ bình chứa đến.

3.3.2. Tính toán buồng trên

Lực tác dụng lên piston 2 là lực của người lái xe tác dụng lên bàn đạp Q_bđ thông qua hệ thống dẫn động cơ khí.

P = Q_bđ .i_bđ .h

Trong đó:

Q_bđ - Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp.

i_bđ - Tỷ số truyền của cơ cấu dẫn động.

h- Hiệu suất của cơ cấu dẫn động.

Mặt khác ta có:

P = P_j .S₂ + P_lx1 + P_lx2

P = P_j .S₂ + C₁d₁ + C₂d₂

* Tính S₂   

Khi thiết kế, chọn các thông số về đường kính của Piston 2 theo xe tham khảo.

Chọn: D = 70mm, d = 25 mm.

Độ cứng của lò xo 1 và lò xo 2 phải đảm bảo đóng mở dứt khoát tránh các trường hợp đóng mở cưỡng bức khi chưa có lực tác dụng. Tránh các trường hợp cộng hưởng.

Khi thiết kế chọn P_lx1 và P_lx2 theo xe tham khảo:

 P_lx1 = 500 N;

 P_lx2 = 300 N

 Vậy lực tác dụng lên Piston 2 là: P = 0,7.10⁶.33,5.10^-4 + 500 +300 = 3145 N.

* Tính lực tác dụng lên bàn đạp Q_bđ

Ta có:

i_dđ - Tỷ số truyền dẫn động từ bàn đạp đến Piston 2. Theo xe tham khảo lấy i_dđ = 8.

h - Hiệu suất truyền lực của bàn đạp, h= 0,95

Thay số : Q_bđ= 600N

* Kết luận: Các kích thước của buồng trên đảm bảo giá trị lực bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép.

3.3.3 Tính toán buồng dưới

Kết cấu của Piston 1:

Piston 1 được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên.

Ta có phương trình cân bằng lực:

P_j .S_1t = P_j .S_1d + P_lx3 + P_lx4                         (*)

Trong đó:

P_j - Áp suất khí nén , P_j = 0,7 MN/m².

S_1t - Diện tích phần trên của Piston 1.

S_1d - Diện tích phần dưới của Piston 1.

P_lx3 ,P_lx4 - Lực lò xo 3 và 4

Theo xe tham khảo chọn:

P_lx3 = P_lx1 = 500 N.

P_lx4 = P_lx2 = 300 N.

Từ Piston 2 ta xác định được kích thước sau của Piston 1: D_1t = 0,12(m), d =0,025 (m)

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN VAN CHẤP HÀNH

4.1 Các chế độ làm việc và nguyên lý hoạt động của van chấp hành:

+ Phanh bình thường:

Trong đó:

- Cửa A1 nối với bình chứa khí

- Cửa A2 nối với tổng van

- Cửa B nối với bầu phanh

- Cửa C thông với khí trời

Van I mở , van I’ đóng

Van II đóng , van II’ mở

Van III mở, van III đóng

Tổng phanh mở cấp khí nén từ bình chứa tới bầu phanh tạo ra lực phanh .

+ Xảy ra hiên tượng trượt lết :

* Giảm áp:

Van I mở , van I’ đóng

Van II mở , van II’ đóng

Van III đóng , van III’ mở

Khí nén trong bầu phanh được xả bớt ra ngoài qua của C nhờ van III’ mở.

* Giữ áp :

Van I mở , van I’ đóng

Van II mở , van II’ đóng

Van III mở , van III’ đóng

Khi khí nén trong bầu phanh xả bớt ra ngoài tới áp suất vừa đủ thì van III mở điều khiển van III’ đóng để giữ áp suất không đổi.

* Giữ áp :

Van I mở , van I’ đóng

Van II mở , van II’ đóng

Van III mở , van III’ đóng

Khi khí nén trong bầu phanh được cấp tới áp suất vừa đủ thì van I mở điều khiển van I’ đóng để giữ áp suất không đổi.

4.3 Kết cấu van chấp hành:

+ Cụm van chống trượt lết:

+ Cụm van chống trượt quay:

Bằng các đường dẫn nối 2 cụm van trên như trên sơ đồ kết cấu , ta được cụm van chấp hành có tác dụng trượt lết và chống trượt quay .

4.3 Tính toán tiết diện của Van điện từ

Trong quá trình làm việc, lượng khí nén ra vào bầu phanh sau là liên tục theo quá trình điều khiển, vì vậy trong mỗi lần thực hiện một lệnh điều khiển hệ thống phải đảm bảo lượng khí được cung cấp đến bầu phanh phải đủ để thực hiện quá trình phanh.

Ta có diện tích hiệu dụng của bầu phanh cơ cấu phanh sau khi đã tính đến hệ số tích lũy năng lượng là : F_B= 16076,8 mm²_­  

Ta có:

Độ dịch chuyển màng Ss = 19,5mm được chọn từ xe tham khảo.

Áp suất khí nén của hệ thống : Pj=0,7 MN/mm²

Tần số điều khiển đóng mở khi thực hiện đóng mở van điện từ của hệ thống ABS là : f­_s = 7 Hz

Suy ra: thời gian đóng mở một lần ngắn nhất của van điện từ là : t_s= 1/21 s.

Lưu lượng khí nén đi qua lỗ thông khí nhỏ nhất của van trong một lần đóng mở là :

Q= Vp/ts=0,25/(1/21)=5,25 (l/s)

Ở trường hợp, khi áp suất ở sau cơ cấu chấp hành bằng không là khi đó độ chênh áp giữa trước và sau cơ cấu chấp hành là lớn nhất : 0,7 MN/mm²

Đường kính lỗ van nhỏ nhất để thỏa mãn điều kiện trên là : d_s=3 mm 

Thiết kế chọn d_s=3 mm là đảm bảo đủ yêu cầu.

4.3 Tính toán lực từ cuộn dây trong van chấp hành .

Ta có:

F : Lực điện từ (N)

P_lx : Lực lò xo hồi vị. chọn lò xo có độ cứng để thỏa mãn

a : gia tốc trung bình của van

Để đảm bảo tần số đóng mở của van trong thời gian ngắn nhất là 1/21 s với quãng dịch chuyển của van là 1,5 mm.

Vận tốc trung bình đạt được là : v_v=1,5.21=31,5 mm/s

Gia tốc trung bình đạt được là : a=v_v/t=31,5.21=661,5 mm/s² = 0,66 m/s². a=0,66 m/s²

Tính cả khe hở không khí thì đường kính dây được tính là : d_dq = 0,7+0,05=0,75 (mm)

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

5.1. Phân tích kết cấu, chọn dạng sản xuất

5.1.1. Phân tích kết cấu

Chi tiết lõi Solenoid trong cụm lõi từ của van chấp hành .

Chức năng nhiệm vụ:  thực hiện việc đóng mở van từ của cơ cấu chấp hành trong hoạt động điều khiển áp suất bầu phanh của van chấp hành .

Khi lắp ghép lõi Solenoid được lắp lỏng với mối lắp ghép H7/e6 để giúp nó có thể chuyển động dễ dàng dưới tác dụng của lực từ.

Vì lõi Solenoid có nhiệm vụ đóng mở van từ nên có các yêu cầu trong gia công như sau:

 - Mặt A và mặt B  có độ chính xác gia công ca Ra=1.25

 - Mặt C gia công ở độ chính xác thấp hơn với Rz=20

 - Rãnh khí có yêu cầu kỹ thuật không cao.

5.1.2. Chọn dạng sản xuất

Do tính chất sản xuất mang tính sửa chữa và cải tiến nhỏ, cho nên ta chọn sản xuất là đơn chiếc.

5.2. Lập quy trình công nghệ

5.2.1. Phương pháp tạo phôi

Chi tiết có dạng hình trụ bậc, đường kính lớn nhất là 11 mm.

Dạng sản xuất là đơn chiếc.

5.2.2. Thiết kế quy trình công nghệ

- Nguyên công 1:

Bước 1 :  Tiện mặt ngoài với đường kính 8mm

Bước 2 Tiện rãnh 3mm

Bước 3 : Tiện các mặt vát,

Bước 4 :  Tiện cắt đứt chi tiết.

- Nguyên công 2 và 3 : Phay rãnh thoát khí.

Bước 1: Phay rãnh khí số

Bước 2 : Phay rãnh khí số 2

- Nguyên công 5: Kiểm tra chi tiết.

+ Kiểm tra kích thước chi tiết.

+ Độ nhám các bề mặt làm mặt làm việc

+ Độ trụ của mặt trụ.

KẾT LUẬN

   Đề tài “Thiết kế hệ thống phanh khí nén tích cực cho xe tải cở nhỏ” là một đề tài còn khá mới nhưng lại được ứng dụng trong thực tiễn. Đây là một đề tài thiết thực, không chỉ góp phần nâng cao kiến thức trong nhà trường mà còn là cơ sở phục vụ cho quá trình nghiên cứu các hệ thống điều khiển phanh khác, đồng thời hỗ trợ cho công tác thiết kế hệ thống phanh hiện đại đang được khai thác ở Việt Nam, đáp ứng được xu hướng phát triển không ngừng của nền công nghiệp ô tô Việt Nam

   Trong vài năm trở lại đây, hệ thống phanh khí nén tích cực là một phần không thể thiếu trên các xe tải . Dù  đây còn là một vấn đề khá mới với điều kiện công nghệ ô tô ở Việt Nam nhưng lại là rất cần thiết. Do đó đề tài đã thiết kế tính toán một hệ thống phanh khí nén tích cực cho ô tô tải. Phương pháp tiếp cận để giải quyết nhiệm vụ của để tài là tính toán, thiết kế bản vẽ. Sau khi đi vào tìm hiểu, phân tích những hệ thống đang được sử dụng hiện nay trên các xe, đề tài đã lựa chọn ra một hệ thống phù hợp với xe tham khảo, đồng thời có khả năng hoạt động tốt trên nhiều loại mặt đường khác nhau, ổn định hơn khi phanh, đặc biệt tiện nghi cho các loại xe lắp ráp trong nước và cho người sử dụng.

   Với thời lượng 15 tuần để hoàn thành đề tài và một phần kiến thức còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự góp ý của các thầy trong hội đồng và bộ môn để có thể hiểu sâu hơn về đồ án của em.

   Trong thời gian thực hiện đề tài, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy: PGS.TS ………….. cùng toàn bộ quý thầy cô trong bộ môn ôtô đã giúp đỡ chúng em trong thời gian qua.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Omron, Catalog “Cylindrical Proximity Sensor E2A”.

[2]. Hyundai Sevice, Chonan Technical Service Training Center, “Anti-Lock      Brake System for Hyundai Commercial Vehicles”, năm 2010.

[3]. Philips Semiconductors, “Rotational Speed Sensors”, năm 1999.

[4]. Meritor Wabco, “Antilock Braking System for truck”, năm 2011.

[5]. GS.TSKH  Nguyễn Hữu Cẩn, “ Lý thuyết ô tô, máy kéo”, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, năm 2005.

[6]. Microchip technology, “dspic30F4011/4012 Data sheet, High-performance, 16-bit digital signal controller”, năm 2010.

 [7]. PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan, “Bài giảng thiết kế tính toán ôtô”, NXB ĐHBK Hà Nội (2007).

[8]. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1 và 2)”, NXB Giáo dục (198).

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"