MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................... 1
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................... 3
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..................... 7
1.2.1 Cơ cấu phanh........................................................................... 8
1.2.2 Dẫn động phanh..................................................................... 13
1.2.3 Trợ lực chân không................................................................ 15
1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh........................................................... 16
1.3 Giới thiệu về xe Toyota camry 2.5Q.......................................... 18
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế.................................................... 20
1.4.1 Lựa chọn cơ cấu phanh..........................................................20
1.4.2 Lựa chọn dẫn động phanh.......................................................20
CHƯƠNG 2. THẾT KẾ CƠ CẤU PHANH....................................... 21
2.1 Xác định momen phanh cần thiết của hệ thống phanh.............. 21
2.2 Tính toán cơ cấu phanh trước.................................................... 23
2.2.1 Bán kính của đĩa phanh Rd.......................................................23
2.2.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb...................................23
2.2.3 Độ dày của đĩa phanh...............................................................24
2.2.4 Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.......................................24
2.2.5 Tính bề rộng của má phanh....................................................24
2.2.6 Góc ôm má phanh...................................................................24
2.2.7 Đường kính xy lanh phanh bánh xe........................................26
2.3 Tính toán cơ cấu phanh sau....................................................... 27
2.3.1 Bán kính của đĩa phanh Rd.......................................................27
2.3.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb...................................27
2.3.3 Độ dày của đĩa phanh..............................................................27
2.3.4 Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.......................................27
2.3.5 Tính bề rộng e của má phanh..................................................27
2.3.6 Góc ôm má phanh...................................................................27
2.3.7 Đường kính xy lanh bánh xe..................................................28
2.4 Kiểm tra bền một số chi tiết của cơ cấu phanh........................29
2.4.1 Tính lực phanh riêng..............................................................29
2.4.2 Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát.....................................30
2.4.3 Tính công ma sát...................................................................31
2.4.4 Tính toán nhiệt phát sinh trong quá trình phanh....................31
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG....................... 33
3.1 Xác định đường kính xy lanh phanh chính...............................33
3.2 Tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không.................................34
3.2.1 Hệ cường hóa......................................................................35
3.2.2 Xác định kích thước màng trợ lực.......................................36
3.3 Tính bền đường ống dẫn phanh.............................................37
3.4 Tính toán, thiết kế bộ điều hòa lực phanh..............................38
KẾT LUẬN...................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................47
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;
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.
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
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.
Ngoài ra trên các xe hiện đại ngày nay còn được bố trí các hệ thống đảm bảo an toàn như hệ thống chống bó cứng ABS, phanh khẩn cấp BAS…
1.2.1 Cơ cấu phanh
Trên xe có hai loại cơ cấu phanh là: cơ cấu phanh đĩa; 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.
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.
Khi phanh xy lanh khí nén đẩy đòn quay ,dẫn động quay trục và cam quay ngược chiều kim đồng hồ. con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về hai phía, ép má phanh sát vào trống phanh để tiến hành quá trình phanh.
+ 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.
Lò xo hồi vị có độ cứng, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh khi không phanh. Việc kểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được thực hiện bằng thước lá. khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh thường khoảng 0,12mm.
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 s dụng ở hệ thống phanh dừng.
c. Dẫn động phanh bằng khí nén
Phanh khí nén hay còn gọi là phanh hơi, là loại phanh sử dụng năng lượng của khí nén. Khi tác động vào lò xo ở tổng van khí nén khí nén sẽ được cung cấp từ đó kích hoạt và tiến hành quá trình phanh.Phanh khí nén hiện được sử dụng chủ yếu cho các ô tô vừa và lớn.
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.
Bộ điều hòa lực phanh có nhiều dạng cấu trúc ,điển hình là:Bộ điều hòa tĩnh (bộ điều hòa lực phanh một thông số); bộ điều hòa hai thông số.
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.
Bộ điều hòa lực phanh có nhiều dạng cấu trúc ,điển hình là:Bộ điều hòa tĩnh (bộ điều hòa lực phanh một thông số); bộ điều hòa hai thông số.
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế
1.4.1 Lựa 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
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)
Mômen 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.
2.2 Tính toán cơ cấu phanh trước
2.2.1 Bán kính của đĩa phanh Rd
Chọn Rv-d=40 (mm)= 0,04 (m)
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)
2.2.6 Góc ôm má phanh
Phương trình lực ma sát tác dụng lên má phanh theo công thức :
Mp1= 2.Fms.Rtb = 2.N.-Rtb
Trong đó :
Mp1: mômen phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh bánh trước;
Mp1= 1421 [N.m]
Fms: lực ma sát sinh ra khi phanh tại một cơ cấu phanh;
Fms= 0,3 : hệ số ma sát;
Rtb : bán kính trung bình của đĩa phanh: Rtb= 1340.10-4(m).
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
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).
2.3.5 Tính bề rộng e của má phanh
Bề rộng của má phanh được xác định gần đúng theo công thức :
e = R2 – R1 = 0,150 – 0,097 = 0,053 (m)
Chọn e = 0,053 (m)
Để tính bề rộng má phanh (cơ cấu phanh đĩa sau ), 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
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.
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.
Vậy sự tăng nhiệt độ của đĩa phanh trong quá trình làm việc là đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
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.
Với hệ thống phanh dẫn động thủy lực tác dụng lên bàn đạp phanh trực tiếp tạo nên áp lực trong hệ thống thủy lực hay nói cách khác lực tác dụng lên bàn đạp phanh thong qua cơ cấu đòn bẩy .
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.
3.3 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.
Đường ống làm bằng hợp kim đồng có giới hạn uốn là: 2600 (kg/cm2)
Vậy đường ống dẫn động đủ bền.
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 .
Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh.
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”
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. Trịnh Chí Thiện, Tô Đức Long, Nguyễn Văn Bang, Kết cấu tính toán ô tô. Nhà xuất bản Giao Thông vận tải – 1984.
2. Dương Đình Khuyến, Thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo. Trường đại học Bách khoa Hà Nội – 1995.
3. PGS.TS. Cao Trọng Hiền (chủ biên), TS Đào Mạnh Hùng, Lý thuyết ô tô.Nhà xuất bản Giao Thông vận tải – 2010
4. PGS.TS.Nguyễn Khắc Trai, Kết cấu ô tô. Nhà xuất bản Bách Khoa
5. TS. Nguyễn Hùng Mạnh, Bài giảng cấu tạo ô tô. Xuất bản: Hà Nội - 2009
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"