MỤC LỤC
MỤC LỤC…………..........................................................................….1
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH..........................4
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu...................................................4
1.1.1 Công dụng và yêu cầu.................................................................4
1.1.2 Phân loại.......................................................................................5
1.2 Nguyên lí ,cấu tạo chung hệ thống phanh trên ô tô.........................5
1.2.1 Cơ cấu phanh...............................................................................7
1.2.2 Dẫn động phanh..........................................................................10
1.2.3 Trợ lực chân không.....................................................................12
1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh................................................................13
a.Bộ điều hòa lực phanh một thông số................................................14
b. Bộ điều hòa lực phanh hai thông số................................................14
1.3 Giới thiệu về xe Toyota camry 2.5Q..............................................15
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế....................................................... 17
1.4.1 Lựa chọn cơ cấu phanh............................................................ 17
1.4.2 Lựa chọn dẫn động phanh........................................................ 17
CHƯƠNG 2. THẾT KẾ CƠ CẤU PHANH......................................... 17
2.1 Xác định momen phanh cần thiết của hệ thống phanh............... 17
2.2 Tính toán cơ cấu phanh trước.................................................... 19
2.2.1 Bán kính của đĩa phanh Rd...................................................... 19
2.3 Tính toán cơ cấu phanh sau....................................................... 22
2.4 Kiểm tra bền một số chi tiết của cơ cấu phanh.......................... 24
2.4.1 Tính lực phanh riêng................................................................. 24
2.4.2 Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát ........................................25
2.4.3 Tính công ma sát..................................................................... 25
2.4.4 Tính toán nhiệt phát sinh trong quá trình phanh...................... 26
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG........................... 26
3.1 Xác định đường kính xy lanh phanh chính.................................. 27
3.2 Tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không.................................... 28
3.2.1 Hệ cường hóa.......................................................................... 28
3.2.2 Xác định kích thước màng trợ lực........................................... 29
3.3 Tính bền đường ống dẫn phanh................................................ 30
3.4 Tính toán, thiết kế bộ điều hòa lực phanh................................. 30
KẾT LUẬN...................................................................................... 37
LỜI NÓI ĐẦU
Ở nước ta giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật , ngành công nghiệp ô tô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những nhu cầu của con người. những chiếc ô tô ngày càng đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn, tiết kiệm hơn để theo kịp xu thế của thời đại.
Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng đảm nhận một trong ba nhiệm vụ của một chiếc xe đó là di chuyển, đổi hướng và dừng lại. Nó là hệ thống bảo đảm an toàn cho con người cũng như hàng hóa mà nó vận chuyển. Từ đó đồ án tốt nghiệp em được nhận là:
“Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q”
Với sự cố gắng tìm hiểu nghiên cứu và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy giáo: TS…………….. đã giúp em hoàn thành được đồ án này.Tuy nhiên đây là một vấn đề lớn, do trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế. Vì vậy trong quá trình tính toán thiết kế không tránh được những thiếu sót. Em mong các thầy cô trong bộ môn cơ khí ô tô cùng với các bạn đóng góp ý kiến cho đề tài thiết kế của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS…………….. cùng các thầy cô trong bộ môn cơ khí ô tô, khoa cơ khí trường ĐHGTVT đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này.
Hà nội, ngày …. tháng … năm 20….
Sinh viên thực hiện
…………………
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu
1.1.1 công dụng và yêu cầu
a, Công dụng của hệ thống phanh
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó theo yêu cầu của người lái. Ngoài ra hệ thống phanh còn giữ cho ô tô dừng ở ngang dốc trong thời gian lâu dài hoặc cố định xe trong thời gian dừng xe (phanh tay).
b, Yêu cầu của hệ thống phanh
Để nâng cao hiệu quả phanh trong quá trình làm việc của hệ thống phanh thì nó phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có độ tin cậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp nghĩa là phải tạo ra được lực phanh lớn nhất, đồng thời cho tất cả các bánh xe.
- Hoạt động êm dịu, đảm bảo sự hoạt động của ô tô khi phanh, khi phanh hệ thống phanh không gây tiếng ồn, tiếng gõ và phải có momen phanh như nhau ở các bánh xe cùng trục của ô tô để tránh hiện tượng lệnh lực phanh.
- Có khả năng phanh ô tô khi đứng trong thời gian dài.
- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa
1.1.2 Phân loại
Có nhiều cách để phân loại hệ thống phanh:
a, 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 dừng hoặc đỗ xe trong thời gian dài hoặc tài xế rời khỏi buồng lái.
c, theo kết cấu của cơ cấu phanh
- Cơ cấu phanh tang trống.
- Cơ cấu phanh đĩa.
d, theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh
Hệ thống phanh được trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh :
- Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS.
- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh).
1.2 nguyên lí ,cấu tạo chung hệ thống phanh trên ô tô
Cấu tạo chung hệ thống phanh trên ô tô:
Nguyên lí làm việc chung :
- Ở trạng thái không phanh: tồn tại khe hở nhỏ giữa má phanh với tang trống hoặc đĩa phanh, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh, các bánh xe được quay trơn.
- Khi phanh: người lái tác động vào bàn đạp phanh, thông qua hệ thống đòn bẩy và bộ trợ lực phanh khuếch đại lực đạp phanh, lực này tác dụng lên xi lanh phanh chính. Xi lanh phanh chính biến đổi lực đạp phanh thành áp suất dầu trong xi lanh phanh chính, áp suất dầu thông qua các đường ống dẫn tới van nhánh và van điều hòa theo tải trọng, rồi thông qua các đường ống dẫn tới các xi lanh phanh bánh xe, đẩy piston ép các má phanh vào đĩa phanh làm giảm tốc độ quay của các bánh xe bắt chặt với đĩa phanh hoặc tang trống.
1.2.1 cơ cấu phanh
Trên xe có hai loại cơ cấu phanh là cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh tang trống.
a, cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa được dùng phổ biến trên ô tô con. Thường có hai loại cơ cấu phanh đĩa : loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
- Loại giá đỡ di động.
Giá đỡ xy lanh có thể di trượt ngang theo chốt trượt bắt cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xy lanh và bố trí piston . Piston tỳ trực tiếp vào một má phanh. Má phanh phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động.
b, Cơ cấu phanh guốc( phanh tang trống)
- Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục: là cơ cấu phanh có hai guốc đối xứng qua trục thẳng đứng.
- 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 trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh bố chí hai chốt guốc phanh, hai xy lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.
1.2.2 dẫn động phanh
a, dẫn động phanh chính bằng cơ khí
Dẫn động phanh cơ khí gồm các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng.
b, dẫn động phanh thủy lực
Cấu tạo dẫn động phanh thủy lực bao gồm : Bàn đạp phanh, xy lanh chính, đường dẫn, xy lanh công tác, và chất lỏng làm môi chất là dầu thủy lực.
Yêu cầu của dẫn động phanh thủy lực:
- Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các cơ cấu phanh.
- Đảm bảo có tác động tùy động, nghĩa là đảm bảo tỉ lệ giữa các lực tác dụng lên bàn đạp phanh và momen phanh tác dụng lên bánh xe.
1.2.3 Trợ lực chân không
Bộ trợ lực phanh sử dụng trong hệ thống phanh thủy lực với các nguồn năng lượng trợ lưc khác nhau : chân không, khí nén… Trên ô tô con và ô tô tải nhẹ phổ biến sử dụng trợ lực chân không cho hệ thống dẫn động phanh thủy lực.
1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh
Bộ điều hòa lực phanh có tác dụng phân bổ lực phanh cần thiết đảm bảo quan hệ giữa lực phanh ở các ở cấu phanh ở các bánh xe trước và sau hợp lý, giảm mài mòn lốp, tăng hiệu quả phanh và điều khiển xe an toàn.
1.3 Giới thiệu về xe Toyota camry 2.5Q
Thông số kỹ thuật của xe như bảng 1.1.
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế
1.4.1Lựa chọn cơ cấu phanh
Dựa vào xe tham khảo và ưu nhược điểm của các hệ thống phanh . em lựa chọn phương án bố trí ở từng cơ cấu phanh trước và sau:
- Ở cầu trước: cơ cấu phanh trước là phanh đĩa có giá xy lanh di động .
- Ở cầu sau: cơ cấu phanh sau là phanh đĩa có giá xy lanh di động.
1.4.2 Lựa chọn dẫn động phanh
Từ các ưu nhược điểm của dẫn động thủy lực ta chọn : Dẫn động phanh thủy lực hai dòng thẳng cùng bộ điều hòa lực phanh hai thông số, trợ lực chân không đồng trục.
CHƯƠNG 2. THẾT KẾ CƠ CẤU PHANH
2.1 Xác định momen phanh cần thiết của hệ thống phanh
Ta có:
m1,m2 - là hệ số phân bố lại trọng lượng khi phanh ở cầu trước và cầu sau.
a - là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu trước
b- là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau
hg- là chiều cao trọng tâm của xe con chọn hg=0.5m
jmax- là gia tốc phanh . chọn jmax=6,5 (m/s2)
g- là gia tốc trọng trường g=9,8 (m/s2)
G1,G2- là trọng lượng phân bố cầu trước và cầu sau.
G1=0,55.2000= 1100 (kg) = 10791 (N)
G2= 0.45.2000= 900 9kg) = 8829 (N)
Thay m1,m2 vào (2.1) (2.2) ta được:
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là : Mpt = 1421 [N.m]
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là: Mps = 702 [N.m]
2.2 Tính toán cơ cấu phanh trước
2.2.1 Bán kính của đĩa phanh Rd
Thay số vào (2.5) ta được : Rd = 0,216- 0,005 - 0,04 0,17 (m)
Chọn bán kính của đĩa phanh là : Rd = 0,17 (m)
2.2.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb
Gọi R1 : là bán kính trong của vòng ma sát
R2 : là bán kính ngoài của vòng ma sát
Ta sẽ có : R2 = Rd = 0,17 (m)
R1 = (0,53 0,85).R2
Lấy R1 = 0,53R2 = 0,53.0,17 = 0,09 (m)
2.2.3 Độ dày của đĩa phanh
Thay số được: S = 18 22 (mm)
Chọn S = 20 (mm) S = 0,02 (m)
2.2.6 Góc ôm má phanh
Phương trình lực ma sát tác dụng lên má phanh theo công thức :
Mp1= 2.Fms.Rtb = 2.N. .Rtb
Để tính bề rộng má phanh (cơ cấu phanh đĩa trước ). Ta thừa nhận quy luật phân bố đều áp lực trên má phanh . với [q]: áp suất cho phép .
[q] = 2 (MN/m2) = 2.106( N/m2)
Ta có N =[q].s
=> w = 0,82 (rad) 470
Chọn = 470
2.2.7 Đường kính xy lanh phanh bánh xe
Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh đĩa được xác định như sau:
Mp1= m .Q.Rtb
Từ công thức (2.7) ta có : d = 0,047 (m)
Chọn đường kính d = 0,047 (m)
2.3 Tính toán cơ cấu phanh sau
2.3.1 Bán kính của đĩa phanh Rd
- Vì bán kính đĩa phanh trước lớn hơn bán kính phanh đĩa sau .
- Vậy chọn bán kính của đĩa phanh là : Rd = 150 mm = 0,15 m
2.3.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb
Gọi R1 : là bán kính trong của vòng ma sát.
R2 : là bán kính ngoài của vòng ma sát .
Ta sẽ có : R2 = Dd = 0,15 (m)
R1 = (0,53 0,85).R2
Lấy R1 = 0,65.R2 = 0,65.0,15 = 0,097 (m);
2.3.6 Góc ôm má phanh
Góc ôm của má phanh ( ) được xác định theo điều kiện bền :
Phương trình lực ma sát tác dụng lên má phanh theo phương trình:
Mp2 = 2.Fms.Rtb = 2.N. .Rtb
Chọn = 400
2.3.7 Đường kính xy lanh bánh xe
Moomen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa được xác định như sau:
Mp2 = m .Q.Rtb (2.8)
Từ (2.9) d = 0,034 (m)
=> Chọn đường kính xy lanh bánh sau là 34 (mm)
2.4 Kiểm tra bền một số chi tiết của cơ cấu phanh
2.4.1 tính lực phanh riêng
Suy ra :
Lực phanh riêng ở cầu trước là: y = 3,27
Lực phanh riêng ở cầu sau là : y = 3,12
2.4.2 Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát
* Kiểm tra má phanh trước :
n - là số má phanh ở tất cả cơ cấu phanh .
F1 = 4.0,08.1340.10-4.0,82 = 0,035 (m2)
F2 = 4.0,053.1250.10-40,7 = 0,019 (m2)
Áp suất tác dụng lên má phanh : P1= 1.106 (N/mm2)
* Kiểm tra má phanh sau:
Áp suất giới hạn cho phép [p] = 2.106(N/m2)
Vậy má phanh trước và má phanh sau đảm bảo điều kiện áp suất .
2.4.3 Tính công ma sát
- Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng ô tô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh
- Khi ô tô đang chuyển động với vận tốc V0 , cho tới khi dừng hẳn thì toàn bộ động năng được chuyển thành công ma sát L1 tại cơ cấu phanh.
Từ (2.12) công ma sát riêng :L = 5,15.106 J/m2.
Với V0=16,67 m/s [L] = (4 10 ).106 J/m2.
Vậy má phanh đảm bảo điều kiện về công ma sát riêng.
2.4.4 Tính toán nhiệt phát sinh trong quá trình phanh
Trong quá trình phanh, động năng ô tô bị tiêu tán bởi công ma sát trượt và biến thành nhiệt năng làm nung nóng má phanh và một phần truyền ra môi trường không khí. Tuy nhiên ,khi phanh ngặt trong thời gian ngắn nhiệt sinh ra không kịp truyền ra môi trường không khí hoặc truyền ra không đáng kể nên trong tính toán thiết kế ,để an toàn về nhiệt ,chúng ta có thể xem đĩa phanh nhận hết nhiệt năng này trong quá trình phanh.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG
3.1 Xác định đường kính xy lanh phanh chính
Xy lanh phanh chính có nhiệm vụ sinh ra áp suất cần thiết để đảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn bộ hệ thống.
d1,d2 - đường kính xy lanh phanh bánh xe.
X1=X2= =(1+0,02)= 1,02 mm
Thay vào (3.3) ta được: D = 34,6 mm=> Chọn D = 24 mm
3.2 Tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không
Ở những xe không đặt bộ trợ lực thì lực bàn đạp của người lái xe có thể lên tới (60 80)kg khi phanh ngặt (đối với xe con).
Khi đặt bộ trợ lực ta chọn lực đạp của người lái xe là 30kg. kết hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất dầu cực đại , ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 80 90kg.
3.2.1 Hệ cường hóa
Hệ số cường hóa : Kr = 2,18
Ta xây dựng đường đặc tính như vẽ.
3.2.2 Xác định kích thước màng trợ lực
Ta có:
Qc - lực do bộ trợ lực sinh ra.
P0 - áp suất khí quyển.
P’ - áp suất khí quyển.
Ta có: Dm = 23,5 cm
Chọn đường kính màng trợ lực : Dm = 24 cm
3.3 Tính bền đường ống dẫn phanh
Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 80kg/cm2. Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín 2 đầu và có chiều dài khá lớn.
Thay số được: e = 537 (kg/cm2)
Đường ống làm bằng hợp kim đồng có [e] =2600(kg/cm2)
Vậy đường ống dẫn động đủ bền.
3.4 Tính toán, thiết kế bộ điều hòa lực phanh
Bộ điều hòa lực phanh hai thông số làm việc dựa vào:
+ Áp suất phanh (qua lực tác dụng lên bàn đạp).
+ Tải trọng tác dụng lên cầu sau.
Tải trọng tác dụng lên cầu sau là thông số được đánh giá gần đúng thông qua tín hiệu phản hồi bằng cách thay đổi khoảng cách f1 giữa vỏ xe và vỏ cầu. sự thay đổi này là thông tin tác dụng vào bộ đàn hồi của bộ điều hòa lực phanh từ đây tín hiệu được truyền tới cụm van thủy lực dưới tác dụng của lực đàn hồi .
+ Khi xe không tải: G = 1490kg = 14602 (N)
+ Khi xe đầy tải: G = 2000kg = 19600( N )
Độ không trùng trên đặc tính ở đoạn ad được đánh giá bằng trị số S : S = 0,5%
Vậy đặc tính thực tế sát với đặc tính lí tưởng.
KẾT LUẬN
Sau hơn 3 tháng được sự giúp đỡ của thầy giáo : TS………………. và các thầy, cô giáo trong bộ môn cơ khí ô tô, cùng các bạn trong nhóm tốt nghiệp, và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn hành đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q”
Trong đề tài tốt nghiệp lần này, em tập trung nghiên cứu, tính toán để đảm bảo khi phanh sao cho hiệu quả nhất, khi phanh phải êm dịu an toàn cho người ngồi trên xe. Sau khi lựa chọn được phương án thiết kế, tính toán và kiểm tra điều kiện làm việc của các chi tiết trong hệ thống phanh. Việc tính toán và lựa chọn các thông số kích thước của kết cấu đã được em lựa chọn chính xác đảm bảo độ tin cậy cao.
Có được kết quả lần này em xin chân thành cảm ơn thầy giáo : TS………………. đã giúp đỡ, hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án lần này. Em xin gửi tới thầy lòng biết ơn sâu sắc và em cũng xin cảm ơn đến quý thầy cô trong trường Đại Học Giao Thông Vận Tải nói chung và khoa cơ khí nói riêng đã hết lòng dạy dỗ, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kết cấu tính toán ô tô
Trịnh Chí Thiện, Tô Đức Long, Nguyễn Văn Bang.
Nhà xuất bản Giao Thông vận tải – 1984.
2. Thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo
Dương Đình Khuyến.
Trường đại học Bách khoa Hà Nội – 1995.
3. Lí thuyết ô tô
PGS.TS. Cao Trọng Hiền (chủ biên)
TS Đào Mạnh Hùng
Nhà xuất bản Giao Thông vận tải – 2010
4. Kết cấu ô tô
PGS.TS.Nguyễn Khắc Trai
Nhà xuất bản Bách Khoa
5. Bài giảng cấu tạo ô tô
Tác giả: TS. Nguyễn Hùng Mạnh
Xuất bản: Hà Nội - 2009
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"