MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU ..........................................................................................................3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ...............................................4
1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.....................................................................5
1.2 Kết cấu của hệ thống phanh ........................................................................5
1.2.1. Cơ cấu phanh.............................................................................................6
1.2.2. Các dạng dẫn động phanh.......................................................................13
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO XE TOYOTA VIOS VÀ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH................19
2.1. Thông số kĩ thuật......................................................................................19
2.2. Cơ cấu phanh của xe tham khảo..............................................................20
2.3.THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH.....................................29
2.3.1 Tính toán hệ thống phanh........................................................................29
2.3.2. Tính toán cơ mômen phanh theo lực bám.......................................29
2.3.3. Tính toán lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ................30
2.3.4. kiểm tra hiện tượng tự xiết.............................................................35
2.3.5. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.................. ............................36
2.4. Thiết kế tính toán dẫn động phanh............................................................39
2.4.1 Đường kính các xi lanh ...................................................................39
2.4.2.Thiết kế trợ lực phanh......................................................................43
2.5. Tính bền một số chi tiết............................................................................47
2.5.1 Tính bền guốc phanh .......................................................................47
2.5.2 Tính bền trống phanh ......................................................................56
2.5.3 Tính bền chốt phanh.........................................................................57
2.5.4 Tính bền đường ống dẫn động phanh ............................................58
Chương 3 : KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH......................60
3.1. Hướng dẫn sử dụng..................................................................................60
3.2. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống phanh......................................................61
3.3. Điều chỉnh hệ thống phanh.....................................................................63
3.4. Những hư hỏng của hệ thống phanh trong quá trình sử dụng................64
3.5. Những hư hỏng của hệ thống phanh đỗ..................................................69
KẾT LUẬN CHUNG..............................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................72
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người. Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước.
Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí .trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết.
Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh xe ô tô con” dựa trên xe tham khảo là xe Vios của hãng TOYOTA. Sau qúa trình nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Trần Thanh Tùng và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy bổ sung giúp đỡ, để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS...................... cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 20...
Sinh viên thực hiện
....................
Chương I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1.1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động, dừng hẳn ôtô hoặc giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định.
1.1.2 Phân loại
a. Theo công dụng:
Hệ thống phanh được chia thành :
- Hệ thống phanh chính (phanh chân).
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
d. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:
Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS).
1.1.3. Yêu cầu
Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất.
- Phanh êm dịu để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô.
- Điều khiển nhẹ nhàng (lực tác động nhỏ)
1.2. Kết cấu của hệ thống phanh
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe.
Việc dùng cả hai phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của xe khi chuyển động và dừng hẳn.
1.2.1. Cơ cấu phanh
a. Cơ cấu phanh đĩa:
Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa gồm các bộ phận chính :
- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.
- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xy lanh bánh xe.
* Loại giá đỡ cố định
Khi phanh, áp suất chất lỏng tác động lên các piston trong các xy lanh công tác và đẩy các má phanh ép vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
* Loại giá đỡ di động:
ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu. Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xy lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ.
b. Cơ cấu phanh guốc- Phanh tang trống:
* Nguyên lí hoạt động:
Trong trường hợp dẫn động bằng thuỷ lực, khi phanh áp suất chất lỏng trong xylanh công tác tác dụng lên piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh.
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình.
* Cơ cấu phanh guốc loại bơi:
Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt.
* Cơ cấu phanh dừng (phanh tay)
Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau.
1.2.2. Các dạng dẫn động phanh
a. Dẫn động phanh cơ khí:
Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để điều khiển 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 phanh. Sử dụng ở hệ thống phanh dừng.
b. Dẫn động phanh thuỷ lực:
* Cấu tạo chung:
Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình.
Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp phanh, xylanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xylanh công tác (xylanh bánh xe).
* Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực:
Có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bổ lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu, tuỳ theo kích thước xylanh công tác. Phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy tốt.
* Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực:
Dẫn động phanh hoạt động theo nguyên lý thuỷ tĩnh: Xylanh chính tiếp nhận và biến đổi lực điều khiển của người lái thành áp suất của chất lỏng truyền tới xylanh của các bánh công tác tại các bánh xe nghĩa là toàn bộ năng lượng dùng để phanh xe đều do người lái sinh ra.
d. Dẫn động phanh liên hợp:
Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn trọng lượng nhỏ, đồng thời đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe.
2.4. Chọn phương án dẫn động
2.4.1 Cơ cấu phanh
Ngày nay sử dụng hai cơ cấu phanh là cơ cấu phanh dạng đĩa và cơ cấu phanh dạng guốc
2.4.2 Dẫn động phanh
Trên các xe con người ta thường dùng dẫn động thủy lực, có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bổ lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu, tùy theo kích thước xi lanh công tác, có kích thước nhỏ gọn hiệu suất truyền động cao, độ nhạy tốt.
Chương 2
GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO XE TOYOTA VIOS VÀ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH XE CON
2.1.Thông số kĩ thuật :
Thông số kỹ thuật xe tham khảo như bảng 2.1.
2.2. Cơ cấu phanh của xe tham khảo
Xe tham khảo được chọn là xe Toyota Vios xe có 2 dạng cơ cấu phanh đó là
- Cơ cấu phanh trước sử dụng phanh đĩa : có kết cấu đơn giản rất dễ tháo lắp kiểm tra và thay thế má phanh trong quá trình sử dụng.
- Cơ cấu phanh sau sử dụng cơ cấu phanh guốc truyền thống.
2.2.1.Cơ cấu phanh đĩa
* Nguyên lý hoạt động:
- Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên chốt trượt, nên khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau, banh xe được quay trơn
- Khi phanh, dầu theo ống dẫn vào xi lanh 10. Ban đầu, pittong 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.
2.2.2. Cơ cấu phanh tang trống
* Nguyên lý hoạt động:
- Khi chưa phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 13, má phanh và tang trống tồn tại khe hở nhỏ, đảm bảo cho các bánh xe được quay trơn.
- Khi phanh, dầu có áp suất sẽ dược dưa đến xi lanh bánh xe 18. Khi áp lực dầu trong xi lanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị 13, đẩy đầu trên của các guốc phanh về 2 phía.
* Nguyên lý hoạt động:
- Khi không đạp bàn đạp phanh: lò xo màng 3 đẩy pittong và cần điều khiển di chuyển sang phải. vành ngoài của van điều khiển 16 tách khỏi đế của van ngoài, vành trong của van 16 luôn tỳ chặt vào van không khí 17. Không khí từ bên ngoài không vào đươc buồng áp suất biến đổi B.
- Khi nhả bàn đạp: Dưới tác dụng của lò xo màng 3, pittong và cần điều khiển bị đẩy về vị trí ban đầu, quá trình trợ lực kết thúc.
2.2.3. Cấu tạo của xilanh chính.
Dẫn đông phanh 2 dòng đòi hỏi xylanh chính phải có 2 ngăn làm việc độc lập do 1 cần đẩy piston liên hệ với bàn đạp phanh điều khiển. Cấu tạo của loại xilanh chính này được trình bày ở hình vẽ, Buồng xylanh thứ nhất I được tạo bởi không gian giữa 2 piston, còn buồng xylanh thứ hai II là không gian giữa piston và vỏ xylanh chính.
* Nguyên lý làm việc:
Khi không phanh: hai pittong đều nằm ở vị trí tận cùng bên phải, các lỗ bù dầu và nạp dầu của cả hai pittong dều thông với các khoang trước và sau của mỗi pittong.
Khi đạp phanh, trước hết pittong 4 dịch chuyển sang trái, che lỗ bù dầu 3, áp suất dầu ở khoang I tăng dần và cùng lò xo 9 đẩy pittong 12 dịch chuyển. Khi pittong 12 đóng cửa van bù dầu, khoang II được làm kín, áp suất khoang II tăng. Từ 2 cửa ra của xi lanh chính, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh xe, tao ra lực phanh ở các bánh xe.
2.2.6. Dẫn động phanh của xe Vios:
Xe Vios sử đụng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực.
Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các ưu điểm:
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu;
- Hiệu suất cao;
- Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản;
* Nguyên lý hoạt động của dẫn động thuỷ lực:
Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằm trong xylanh 2, ép dầu trong xylanh chính 2 đi đến các đường ống dẫn 5. Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5 ¸ 8 Mpa) sẽ tác dụng vào các pittông ở xylanh bánh xe 3 và pittông ở cụm má phanh 7.
2.3. Tính toán hệ thống phanh
2.3.1. Xác định mô men ở các cơ cấu phanh theo lực bám:
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
G - Trọng lượng của ôtô khi đầy tải G = 14665 N
L - chiều dài cơ sở của ôtô L = 2,550 (m).
a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước: a = 1,15(m)
b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau: b = 1,4 (m)
hg - Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,45(m)
Thay các giá trị vào (1), (2) ta được :
Mômen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh trước là : 1032,8N.m
Mômen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh sau là: 477,32N.m
2.3.2. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ:
a. Xác định góc và bán kính (r) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh:
Với: β1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;
β0- góc ôm của tấm ma sát;
β2 = β1 + β0.
* Má trước: p1 = 150 mm
* Má sau: p2 = 48 mm
b. Xác định bán kính r0:
* 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:
Pt = Ps = 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 Rt và P cắt nhau tại O’, kéo dài phương của P và Rs 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.
- Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ.
Ta tính được giá trị các lực :
P ≈ 2186,4 (N)
U’ ≈ 5524,50 (N)
U’’≈ 1634,8 (N
2.3.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết:
Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh cầu sau.
* Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:
Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.
2.3.4.Tính nhiệt và tính kiểm nghiệm bền cho cơ cấu phanh
a. Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau:
Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn (V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thanh công ma sát L tại các cơ cấu phanh.
G = 14665 (N) là trọng lượng ôtô khi đầy tải;
V0= 60 (km/h) = 16,67 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.
*)Với cơ cấu phanh sau:
m - số lượng má phanh, m = 4.
βoi - góc ôm của má phanh thứ i.
rt - án kính trống phanh, rt = 130 (mm).
bi - chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có bs= 50 (mm); bt= 50 (mm).
Do đó: F1 = 0,052 m2
* Với cơ cấu phanh trước:
x0- Góc ôm tấm ma sát. x0 = 600.
R1, R2- Bán kính trong và ngoài má phanh
Do đó: F2 = 202,53 m2
b. Áp suất trên bề mặt ma sát:
* Với cơ cấu phanh trước:
Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.
Lực ép tác dụng lên má phanh : Q=14754,2(N)
Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép.
c.Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh
V1 - Tốc độ bắt đầu phanh. V1=30(km/h) =8,33(m/s)
V2 - Tốc độ kết thúc phanh. V2=0
c - Nhiệt dung của vật liệu làm trống phanh, đối với thép và gang. c = 500(J/kg.độ)
Chọn mt= 8 kg. Ta có: t =12,96 < [t] thỏa mãn.
2.4.Thiết kế tính toán dẫn động phanh
a. Tính toán đường kính xilanh phanh trước:
R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe tham khao ta có: R1 = 84(mm); R2 = 116(mm)
Thay số được: d = 0,042 cm. Chọn d= 42 mm.
c. Đường kính xy lanh chính:
- Qxlc - Lực tác dụng vào piston xilanh chính.Chọn Qxlc = 700(N).
- D - Đường kính xilanh chính.
Thay số được: D = 0,026 m
=> Đường kính xi lanh chính là : D = 26 mm.
d. Hành trình làm việc của các pistông trong các xy lanh:
Ở đây:
a - khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P, a= 108 (mm);
c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má phanh, c = 105 (mm).
Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa, 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 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.
Suy ra: Sbđ = 126,59 mm
Vậy Sbđ < [Sbđ] =150(mm).
2.4.2. Thiết kế trợ lực phanh
a. Xác định kích thước màng trợ lực:
Khi có đặt bộ cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng 300 N, kết hợp với lực của cường hoá sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất dầu cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 7-9 MPa.
Như vậy , áp suất còn lại do bộ cường hoá sinh ra là : pc = pt - pi = 7 – 3,2 = 3,8 MPa .
Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buồng áp suất không đổi A và buồng áp suất biến đổi B tạo nên áp lực tác dụng lên piston .
Xét sự cân bằng của màng trợ lực ta có phương trình sau :
Qc = Ftl (pB - pA ) - Plx -Pms= Ftl . Dp - Plx -Pms
Vậy ta có đường kính màng trợ lực là : Dtl = 0,24m
Vậy đường kính màng trợ lực là Dm = 240 mm.
b. Tính lò xo bộ cường hóa:
Plx- Lực ép lò xo. Plx= 30 (N).
k- Hệ số tập chung ứng suất. k = 1,11.
Vậy ta có: d > 0,0024 m
Do đó chọn d = 3 (mm).
* Tính số vòng làm việc của lò xo:
Thay số được: n = 4 vòng.
* Tính bước của lò xo:
Thay sô sđược: t = 1,4 cm
2.5. Tính bền một số chi tiết
2.5.1. Tính bền guốc phanh
Guốc phanh được làm bằng thép C40 và được làm theo hình chữ T
a. Tính kích thước đến trọng tâm G:
Yc2=Y2 - Yc1 = 22 – 12= 10 (mm).
Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh:
RG= R’2+Yc2 = R’1 - Yc1 = 101,5 + 10 = 111,5 (mm).
b. Kiểm tra bền guốc phanh:
Ta áp dụng phương pháp tính gần đúng vì tính toán chính xác guốc phanh rất phức tạp. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ được biểu đồ nội lực. Đặt các giá trị lực P, U1, R1 vào guốc phanh. Tại điểm đặt lực tổng hợp R1 ta phân tích thành hai thành phần lực N1 và T1. Coi lực phân bố đều trên guốc phanh ta tính được các lực NX, TX đặt tại góc b/2.
* Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:
NZ1 + Pcos(φ + γ) = 0
QY1 + Psin(φ + γ) = 0
MU1 + P[a - Rtcos(φ + γ)] = 0
Xét sự cân bằng tại điểm A: γ = 0º, φ’ = 10º
NZ1 + Pcosφ’ = 0 Þ NZ1 = - 2186,4.cos10º = - 2152 (N);
QY1 + Psinφ’ = 0 Þ QY1 = - 2186,4.sin10º ≈ - 379,6 (N);
MU1 = 0.
Xét sự cân bằng tại điểm B:
φ = 10º, γ= 71º
NZ1 + Pcos(φ + γ) = 0 Þ NZ1 = - 2186,4.cos(10º+71º) ≈ - 342,03 (N).
QY1 + Psin(φ + γ) = 0 Þ NZ1 = - 2186,4.sin(10º+71º) ≈ - 2159,5 (N).
MU1 = - P[a - Rtcos(φ + γ)] = -2186,4 [98 – 130cos(10º+71º)]10-3
≈ - 169,8 (Nm).
* Xét tại điểm (2): Điểm có khả năng gãy nhiều nhất:
R2 = Rttrống –dm.phanh – b = 130 - 4,5 – 4 = 121.5 (mm) = 12,15 (cm).
ymax - Khoảng cách từ điểm xa nhất đến đường trung hoà .
=> ymax = Rth- R3 = 117 – 81,5 = 35,5 (mm) = 3,55 (cm) .
* Xét tại điểm (1):
R1= 129,5 (mm) = 12,95 (cm).
Tiết diện ngang của guốc phanh hình chữ T nên tại điểm (1) và (3) có
dF = 0 do đó SX=0.
Tại điểm (1) và (3) có SX = 0 do đó T = 0.
2.5.2.Tính bền trống phanh
* Tính ứng suất hướng tâm và ứng suất tiếp tuyến:
a’ - Bán kính trong của trống, a’ = 0,13 (m).
b’ - Bán kính ngoài của trống, b’ = 0,150 (m).
r - Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính, khi r = a’ thì dn và dt đạt giá trị cực đại.
Thay số: en = -938115,8 N/m2
Trống phanh được làm bằng gang CX18-36 có [dk] = 180.106 (N/m2).
* Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền.
2.5.3. Tính bền chốt phanh (Chốt lệch tâm)
- Guốc phanh quay quanh trục lệch tâm.
- Tính toán chính xác độ bền chi tiết này là rất khó. Ta có thể tính theo bài toán: Tính toán các mối ghép bằng đinh tán và bu lông. Phương pháp tính trình bày trong mục này chỉ là gần đúng và có tính quy ước.
a. Thân chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng:
d - Đường kính của chốt, d = 0,02 (m).
U1- Lực tác dụng lên chốt đã xác định ở phần trên, U1= 5524,5 N
n – Số chốt phanh chịu lực, n = 2
Thay số ta có: tc = 4,4 NM/m2
b. Tính chốt phanh theo độ bền dập:
d - Đường kính của chốt, d = 0,02 (m).
U1- Lực tác dụng lên chốt đã xác định ở phần trên: U1= 5524,5 (N).
l - Chiều dài của tấm truyền sức ép vào thân chốt, l = 35 mm = 0,035 m.
Thay các giá trị vào ta có: tc = 9,7 NM/m2
* Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền.
2.5.4.Tính bền đường ống dẫn động phanh
Khí tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.
Vậy ta có: e = 4,7 N/m2
Đường ống làm bằng hợp kim đồng có [e]= 260 (MN/m2).
=> Đường ống dẫn động đủ bền.
Chương 3
KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
3.1. Hướng dẫn sử dụng:
3.1.1. Khi xe chưa nổ máy:
Khi xe ô tô không chuyển động và chưa nổ máy thì ta cần kiểm tra hệ thống an toàn, ta cần kiểm tra xem các ống nối và các đường ống có kín khít hay không và khi mà các khớp nối bằng ống nối bị dò rỉ thì sẽ gây cho áp suất trong hệ thống bị giảm và kéo theo hiệu quả phanh bị giảm sút gây nguy hiểm cho người và xe.
3.1.2. Khi xe nổ máy:
Trước hết ta cần kiểm tra áp suất dầu trong hệ thống bằng cách quan sát đồng hồ áp suất trên buồng lái. Đồng thời khi muốn cho xe chạy cần đạp thử phanh xem độ làm việc của bàn đạp phanh và thử xem lực phanh trên bàn đạp bằng cảm giác. Nếu mà bàn đạp phanh không có cảm giác thì chứng tỏ dẫn động bị trục trặc .
3.1.3. Khi xe đang chạy trên đường:
Khi xe đang hoạt động trên đường thì người lái cần thường xuyên chú ý đến đồng hồ báo áp suất hơi trong hệ thống. Khi quan sát thấy có hiện tượng sụt áp suất trong hệ thống phanh cần dừng xe lại để kiểm tra và xử lý kịp thời, khi hoạt động nếu phanh xe cảm giác khó ăn hơn và má phanh bị dính dầu, nước thì cần dà phanh để đảm bảo khả năng tin cậy khi phanh.
3.2. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống phanh
Khi hệ thống phanh hoạt động không tốt, phanh không ăn ta cần tháo cơ cấu phanh ra để kiểm tra độ mòn má phanh, kiểm tra bề mặt đĩa phanh và trống phanh.
3.2.1. Qui trình tháo cơ cấu phanh
- Chuẩn bị dụng cụ:
+ Bộ dụng cụ tay nghề tháo lắp.
+ Kích nâng và giá kệ chèn lốp xe.
- Tháo bánh xe, tang trông và má phanh:
+ Nới lỏng các bulong, dùng kích nâng bánh xe lên tháo bu lông bánh xe, tháo bánh xe ra ngoài.
+ Đối với phanh bánh trước: tháo bu lông liên kết phần di trượt và phần cố định, tháo má phanh ra ngoài.
3.2.3. Kiểm tra dẫn động
Sau khi tiến hành kiểm tra, sửa chữa má phanh, đĩa phanh và tang trống mà hệ thống phanh vẫn chưa làm việc tốt thì ta tiến hành kiểm tra hệ thống dẫn động.
- Nếu thiếu dầu thì phải bổ sung thêm dầu mới.
- Nếu đủ dầu mà phanh vẫn không ăn thì tháo xy lanh chinh ra kiểm tra. Kiểm tra bề mặt của cuppen xem có bị trầy xước không, nếu có thì cần thay mới. Kiểm tra bề mặt xy lanh nếu có vết xước dọc trục thì phải thay xy lanh mới.
3.3. Điều chỉnh hệ thống phanh:
3.3.1. Điều chỉnh phanh tay
Vì đặc điểm phanh dừng chỉ có tác động chính khi xe dừng hẳn cho nên khe hở giữa má phanh và trống phanh không lơn cho phép khoảng 0,1-0,15mm.
Phanh dừng trong hệthống phanh xe thiết kế là dẫn động bằng cơ khí cho nên khi điều chỉnh cần biết chỉnh các đòn dẫn động và độ dài thanh kéo.
3.3.3. Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của phanh công tác:
* Khe hở của má phanh và trống phanh được điều chỉnh như sau:
- Dùng kích nâng bánh xe, quay chốt lệch tâm của guốc phanh trước cho đến khi bánh xe không quay được nữa thì dừng lại
- Xoay chốt lệch tâm theo chiều ngược lại vần dần dần bánh xe theo chiều ngược lại khi nào bánh xe trong trạng thái tự do là được lúc đó dùng căn lá kiểm tra khe hở thuộc trong khoảng (0,1-0,15mm)
3.4. Những hư hỏng của hệ thống phanh trong quá trình sử dụng
3.4.1. Bàn đạp phanh bị hẫng do các nguyên nhân chính sau đây:
- Không khí lọt vào trong hệ thống dẫn động thuỷ lực hoặc do mức dầu phanh ở bình chức của xy lanh chính bị giảm, có thể do không kín khít bị dò rỉ dầu phanh khi đó thì phanh không nhậy vì bàn đạp bị hẫng.
Để khắc phục hiện tượng trên thì ta cần kiểm tra lại các đường ống dẫn động và tiến hành xả không khí trong hệ thống ra ngoài ở các cơ cấu phanh bánh xe và xy lanh chính. Khi đã xả xong không khí ra ngoài thì quan sát mức dầu đổ thêm vào để tránh hiện tượng lọt thêm không khí vào trong hệ thống.
3.4.2. Phanh ăn đột ngột:
Khi phanh mà ăn không từ từ mà ăn đột ngột có thể do các nguyên nhân sau:
- Lò xo kép guốc phanh bị gẫy:
Nếu lò xo guốc phanh bị gẫy thì các guốc phanh luôn ở trạng thái doãng mặc dù không ép vào trống phanh. Khi đó ta đạp bàn đạp phanh thì các guốc phanh ép tức thì vào trống phanh nên gây ra hiện tượng phanh đột ngột.
Khi có hiện tượng này thì cần tháo cơ cấu phanh bánh xe ra và thay là xo mới.
- Má phanh bị gãy:
Má phanh khi làm việc chịu các lực ma sát lơn do vậy mà khi các đinh tán không chặt hay là để quá mòn thì sẽ bị gãy trên má phanh có các vết nứt hay các mảnh vỡ cong lại trong cơ cấu nên khi phanh gây hiện tượng kẹt phanh.
3.4.5. Má phanh bị mòn nhiều:
Khi hoạt động trên đường mà không chú ý bảo dưỡng phanh cho nên má phanh mòn quá giới hạn quy định làm cho các đầu đinh tán trồi lên và gây hiện tượng xước bề mặt tang trống khi đó gây ra tiếng kêu ken két của phanh, hiệu quả phanh kém đi.
3.4.6. Các bề mặt má phanh không ép hết vào trống phanh:
Có các nguyên nhân sau:
- Do má phanh bị mòn
- Má phanh mòn hay bị gãy vỡ
- Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh không đúng
3.4.8. Có tiếng kêu trong trống phanh:
- Các đầu đinh tán bị trồi lên:
Khi có hiện tượng bị kêu ở trống phanh thì là do má phanh quá mòn nên các đầu đinh tán trồi lên và chạm vào bề mặt làm việc của trống phanh làm cho bề mặt của trống phanh bị xước theo vòng đồng thời làm rung động các chi tiết gây ra tiếng kêu lớn.
- Đầu bắt guốc phanh bị lỏng.
3.4.10. Phanh xiết (bó phanh)
- Lỗ bổ xung của xy lanh phanh chính bị bẩn:
Khi làm việc thì các bụi bẩn làm cho lỗ dầu hồi về bị tắc và dầu không về được bình dầu do vậy guốc phanh bị giữ nguyên trạng thái đang làm việc nên phanh bị bó.
Để khắc phục hiện tượng này ta cần thông lại lỗ dầu và thay dầu mới.
- Vòng cao su của xy lanh chính bị hở:
Do sử dụng lâu ngày hoặc dùng loại dầu phanh xấu có nhiều tạp chất. Trong trường hợp này thì khi nhả bàn đạp phanh thì guốc phanh vẫn bị ép vào trống phanh gây ra bó phanh .
3.5. Những hư hỏng của hệ thống phanh đỗ (phanh tay)
3.5.1. Guốc phanh bị dính dầu:
Để khắc phục hiện tượng này phải rửa sạch bằng xăng. Sau đó dung bàn chải sắt đánh lại, điều chỉnh lại mức dầu cho đúng quy định.
3.5.4. Không cố định được đòn điều khiển phanh tay:
Thanh kéo của bộ phận định vị bắt không chặt.
Bộ phận định vị bị hỏng.
Quạt khía bị hỏng.
KẾT LUẬN CHUNG
Sau một thời gian được giao nhiệm vụ và thực hiện đề tài tốt nghiệp “Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe ô tô con Toyota vios” em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Từ các vấn đề tìm hiểu lý thuyết, vận dụng để tính toán thiết kế cho một nhiệm vụ cụ thể “Tính toán thiết kế hệ thống phanh”. Điều này giúp ích cho em tổng hợp kiến thức đã được học và có thể vận dụng sau khi ra công tác.
Trong nội dung chương 1: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh, tìm hiểu cũng như phân tích các hệ thống phanh thông dụng sử dụng trên ô tô hiện nay từ đó đưa ra phương án lựa chọn phù hợp với đối tượng được giao.
Trong nội dung chương 2: Lựa chọn phương án dẫn động phanh loại thủy lực có trợ lực chân không và phương án sử dụng kết cấu phanh đĩa và tang trống cho xe tham khảo, tính toán các nội dung cơ bản của bài toán thiết kế hệ thống phanh bao gồm: tính toán các thông số kích thước cũng như thông số cơ bản của hệ thống dẫn động phanh. Qua kiểm tra các thông số lựa chọn và tính toán đều thỏa mãn yêu cầu.
Trong nội dung Chương 3: Có đề cập đến một số nội dung cơ bản liên quan đến nội dung bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa hệ thống phanh. Điều này là rất cần thiết với một kỹ sư ô tô bởi lẽ hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất của ô tô liên quan đến tính năng an toàn chuyển động.
Tuy nhiên trong khuôn khổ thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp cho phép và còn hạn chế về các hoạt động thực tiễn nên có thể một số nội dung chưa được đề cập một cách chi tiết và có thể có những sai sót nhất định rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy và các bạn để bài đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô - PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan - Lưu hành nội bộ - Năm 2009.
2. Tài liệu đào tạo TEAM giai đoạn 2 tập 13- Hệ thống phanh - TOYOTA.
3. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo - Dương Đình Khuyến - Năm 1995.
4. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và tập 2 - Trịnh Chất và Lê Văn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục - Năm 2007.
5. Bài giảng dung sai - PGS.TS.Ninh Đức Tốn - Trường đại học Bách khoa Hà Nội - Năm 2000.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"