MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................................................................7
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................................................................10
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................................................................10
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................................................................11
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH..............................................................................................12
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống phanh..........................................................................................................12
1.1.1. Nhiệm vụ........................................................................................................................................................12
1.1.2. Yêu cầu..........................................................................................................................................................12
1.1.3. Phân loại........................................................................................................................................................12
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.......................................................................................................................13
1.3. Những vấn đề chung về khai thác kỹ thuật hệ thống phanh.............................................................................26
1.3.1. Bảo dưỡng kĩ thuật........................................................................................................................................26
1.3.2. Chẩn đoán kĩ thuật........................................................................................................................................26
1.3.3. Sửa chữa.......................................................................................................................................................27
1.4 Tổng thể về xe camry 2018...............................................................................................................................27
1.4.1 Giới thiệu tổng thể xe Toyota Camry 2018.....................................................................................................28
1.4.2 Đặc tính thông số kỹ thuật xe Camry 2018....................................................................................................28
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ....................................................................30
2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh................................................................................31
2.2. Kết cấu cơ cấu phanh.......................................................................................................................................31
2.2.1 Cơ cấu phanh trước.......................................................................................................................................32
2.2.2. Cơ cấu phanh sau.........................................................................................................................................34
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế............................................................................................................................35
2.3.1 Chọn loại dẫn động phanh.............................................................................................................................35
2.3.2 Chọn loại cơ cấu phanh.................................................................................................................................36
2.3.3 Chọn sơ đồ phân dòng chính của dẫn động phanh.......................................................................................37
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH....................................................................................39
3.1. Tính toán hệ thống phanh................................................................................................................................39
3.1.1 Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh trên xe Toyota Camry 2.5Q ..............................................................39
3.1.2. Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm........................................................................................................................39
3.1.3. Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát.........................................................................................................40
3.1.4. Xác định mô men phanh thực tế và mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh.........................................41
3.1.5 Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh...................................................................................................42
3.2 Tính toán thiêt kế cơ cấu phanh.......................................................................................................................44
3.2.1 Tính toán lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra..............................................................................................44
3.3 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động..............................................................................................................46
3.3.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép .............................................................46
3.3.2 Xy lanh chính và xy lanh công tác................................................................................................................46
3.3.3 xác định thông số màng trợ lực....................................................................................................................48
3.3.4 Xác định thông số lo xo màng cường hóa...................................................................................................49
3.3.5 Tính toán xác định số vòng làm việc của lò xo.............................................................................................51
3.4 Tính toán xác định công ma sát riêng.............................................................................................................51
3.5. Tính toán xác định áp lực trên bề mặt má phanh..........................................................................................52
3.6. Tính toán nhiệt trong quá trình phanh...........................................................................................................53
CHƯƠNG 4: HƯ HỎNG VÀ SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH.................................................54
4.1. Các triệu chứng nguyên nhân hư hỏng và khắc phục hư hỏng hệ thống phanh..........................................54
4.2. Bảo dưỡng hệ thống phanh xe camry 2.5Q..................................................................................................55
4.3. Chuẩn đoán kỹ thuật sửa chữa hệ thống phanh...........................................................................................62
4.3.1. Sơ đồ chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống phanh thông thường .....................................................62
4.4 Hướng dẫn tháo, lắp trong hệ thống phanh...................................................................................................64
4.4.1 Hướng dẫn tháo lắp cơ cấu phanh.............................................................................................................64
4.4.2. Hướng dẫn tháo, lắp xi lanh phanh chính.................................................................................................70
KẾT LUẬN..........................................................................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................................................78
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghiệp ô tô Việt Nam là một trong những nước đang trong thời gian hình thành và phát triển vì vậy chỉ dừng lại ở việc nhập khẩu tổng thành, lắp ráp các mẫu xe sẵn có. Do đó, để có thể từng bước làm chủ công nghệ thì chúng ta phải tìm hiểu và nắm chắc được kết cấu của các hệ thống trên xe. Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe TOYOTA CAMRY 2018”.
Với đề tài em đã chọn như trên, phần đầu của đồ án em sẽ giới thiệu sơ lược về ô tô, tiếp theo là công dụng, cấu tạo và cách phân loại hệ thống phanh, xác định được các loại hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô. Để tìm hiểu sâu hơn thì phần tiếp theo e sẽ phân tích kết cấu của hệ thống phanh và các chi tiết sâu hơn về hệ thống phanh. Để nâng cao hiệu quả trong quá trình khai thác, phần tính toán sẽ được áp dụng để kiểm tra một hệ thống phanh trên ô tô cụ thể, nhằm làm quen với mô hình kiểm nghiệm và tính toán. Trên những cơ sở đó thì phần cuối bài em sẽ đưa ra các phương án sửa chữa nghiệm nghiệm để chúng ta nắm bắt được sâu hơn về đề tài.
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến giảng viên: Ths.………….. là người đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong quá trình hoàn thành bài tiểu luận này.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến quý thầy, cô giáo trong trường Thủy lợi đã không ngại bỏ thời gian giảng dạy kiến thức cho em suốt thời gian qua để em hoàn thiện đồ án một cách thuận lợi nhất.
Mặc dù em đã nỗ lực đầu tư thời gian và công sức trong quá trình thực hiện bài tiểu luận, nhưng vẫn không tránh khỏi một số sai sót. Em mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô để bài tiểu luận có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống phanh.
1.1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống phanh được thiết kế để giảm tốc độ của ô tô xuống mức yêu cầu hoặc dừng hoàn toàn, đồng thời còn có chức năng giữ xe ổn định khi đỗ trên dốc.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống phanh có hiệu quả cao, đồng thời hoạt động êm ái, giúp giảm tốc độ một cách mượt mà và ổn định, đảm bảo chuyển động với gia tốc giảm dần một cách đồng đều, giữ vững hướng di chuyển của xe.
Lực điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng thao tác mà không cần lực quá lớn.
Hệ thống phanh rất nhạy, hiệu quả phanh duy trì ổn định qua nhiều lần sử dụng.
Tránh được hiện tượng trượt bánh, vì nếu bánh xe bị trượt, lốp sẽ bị mài mòn và làm giảm khả năng điều khiển của xe.
Đảm bảo mối quan hệ trực tiếp và ổn định giữa lực tác động lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển và lực phanh ở bánh xe.
1.1.3. Phân loại
a. Phân lọai theo cơ cấu điều khiển
- Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp.
- Phanh tay điều khiền bằng cần.
c. Phân loại theo bộ trợ lực
- Hệ thống phanh có trợ lực.
- Hệ thống phanh không có trợ lực.
d. Phân loại theo cơ cấu hãm phanh
- Phanh guốc (phanh tang trống).
- Phanh đĩa.
- Cơ cấu phanh đai (phanh dải).
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
a. Cơ cấu phanh
* Cơ cấu phanh đĩa:
So với cơ cấu phanh tang trống thì cơ cấu phanh đĩa có các ưu điểm sau:
- Khối lượng cơ cấu phanh nhỏ hơn, kết cấu nhỏ gọn hơn.
- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường tốt hơn.
- Áp suất được phân bố đồng đều trên toàn bộ bề mặt má phanh, giúp má phanh mài mòn đều hơn.
- Đảm bảo mô-men phanh ổn định khi xe di chuyển cả ở chiều tiến và chiều lùi.
- Cơ cấu phanh đĩa, thuộc loại cơ cấu phanh cân bằng, có ưu điểm ít bị biến dạng trong quá trình hoạt động.
* Phanh đĩa có giá đỡ cố định:
Giá đỡ 5 được gắn cố định trên giá đỡ cố định 6 của trục bánh xe. Trên giá đỡ này, hai xi lanh bánh xe 9 được bố trí ở hai bên của đĩa phanh 1. Bên trong mỗi xi lanh, piston 7 được lắp đặt sao cho một mặt của piston tiếp xúc trực tiếp với các má phanh 2, còn mặt kia chịu áp lực từ dầu phanh.
*. Phanh đĩa có giá đỡ di động
Giá đỡ xi lanh 7 có khả năng trượt ngang nhờ chốt trượt 4 được lắp trên giá cố định 5. Trong giá di động 7, một lỗ được khoét tạo thành xi lanh chứa piston 3. Piston tác động trực tiếp lên một má phanh 2, trong khi má phanh ở phía đối diện được gắn cố định trên giá đỡ di động 7.
Các má phanh được cố định thông qua các rãnh định vị trên giá di động, hoặc bằng chốt trượt kết hợp với các lò xo giữ. Giá cố định được gắn chặt với giá đỡ của trục quay bánh xe và đóng vai trò tiếp nhận các phản lực sinh ra trong quá trình phanh.
b. Dẫn động phanh
* Dẫn động cơ khí.
Các loại điều khiển phanh dừng như hình 1.5.
* Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực( Hệ thống phanh dầu):
- Cấu tạo:
Hệ thống phanh gồm ba bộ phận chính: dẫn động phanh, cơ cấu phanh và trợ lực phanh.
Phần dẫn động được lắp đặt trên khung xe, bao gồm bàn đạp phanh, xi lanh chính và các đường dẫn dầu phanh.
Phần cơ cấu phanh, nằm ở bánh xe, bao gồm xi lanh phanh, guốc phanh, lò xo hồi vị và trống phanh (hoặc đĩa phanh).
* Hệ thống phanh dẫn động khí nén( phanh khí )
- Cấu tạo :
Hệ thống phanh dẫn động khí nén như hình 1.8.
- Nguyên lý làm việc :
Máy nén khí cung cấp khí nén được dẫn động từ động cơ, bơm khí nén qua bình lắng 2 vào bình chứa khí nén 3, với áp suất được kiểm soát thông qua đồng hồ 8. Khi người lái đạp bàn đạp phanh, đồng thời mở đường khí nén từ van phanh 4, khí nén từ bình chứa 3 được dẫn qua van phân phối 4 tới các bầu phanh 5 và 6. Màng của bầu phanh bị ép và qua cơ cấu dẫn động, làm cho cam phanh 9 quay. Vấu cam tiếp xúc với đầu guốc phanh, ép guốc phanh vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh.
* Dẫn động phanh khí nén-thủy lực.
- Cấu tạo :
Hệ thống phanh khí nén - thủy lực bao gồm các thành phần như máy nén khí được dẫn động bởi động cơ ô tô, bình chứa khí nén, van điều khiển, xi lanh lực, van điều khiển và xi lanh phanh chính (ba bộ phận này kết hợp thành một cụm), các loại ống dẫn và cụm cơ cấu phanh.
Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ tin cậy không cao. Nếu có sự cố, chẳng hạn như một đường ống dẫn khí hoặc dầu bị rò rỉ đến các van phanh và xi lanh bánh xe, khí hoặc dầu trong hệ thống sẽ bị mất áp suất, dẫn đến hiệu quả phanh ở tất cả các bánh xe bị mất hoàn toàn
- Nguyên lý hoạt động:
Máy nén khí cung cấp khí nén đến bình chứa khí. Khi người lái tác động lên bàn đạp, van phân phối mở đường khí nén từ bình chứa tới van điều khiển. Khi van điều khiển nhận được dòng khí nén này, nó sẽ mở cửa để dòng khí nén lớn từ bình chứa đi vào, sinh lực ép lên piston của xi lanh chính. Dầu với áp suất cao sẽ được truyền qua các ống dẫn dầu, đẩy piston của xi lanh phanh, từ đó kích hoạt guốc phanh và thực hiện quá trình phanh
c. Trợ lực phanh.
* Trợ lực phanh khí nén.
- Cấu tạo :
Sơ đồ bộ trợ lực khí nén như hình 1.1.
- Nguyên lý làm việc :
Khi lực được tác động lên bàn đạp phanh, qua các đòn dẫn động, ống 11 đẩy van 9 mở ra, cho phép khí nén từ bình chứa 8 đi qua van 9 vào khoang A và B, tạo lực đẩy lên piston 5 của xi lanh lực. Piston 5 di chuyển, tác động vào piston 7 của xi lanh chính, khiến piston này di chuyển sang phải và ép dầu trong xi lanh chính. Dầu áp suất cao sau đó được truyền tới các xi lanh làm việc của bánh xe.
Khi người lái tiếp tục đạp phanh, ống 11 lại di chuyển sang phải, mở lại van 9, khí nén tiếp tục tác động lên piston 5, ép dầu từ xi lanh chính ra các xi lanh bánh xe.
Khi nhả bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị, piston 10 và ống 11 trở lại vị trí ban đầu, đóng van 9. Khi ống 11 không còn tác động vào van 9, sẽ mở đường thông với khí trời, và khí nén còn lại trong khoang A và B sẽ thoát ra ngoài qua ống.
* Trợ lực chân không.
- Cấu tạo :
Bộ cường hóa chân không tận dụng độ chân không có sẵn trong đường ống nạp của động cơ, đưa độ chân không này vào khoang A của bộ cường hóa, trong khi khoang B khi phanh sẽ được thông với khí trời.
- Nguyên lý làm việc :
Khi không có tác dụng phanh, cần đẩy cần 8 sang phải để kéo van khí 5 và van điều khiển 6 sang phải, đóng đường thông với khí trời. Lúc này, buồng A được kết nối với buồng B qua các cửa E và F, và thông với đường ống nạp. Vì không có sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng A và B, bộ cường hóa không hoạt động.
1.3. Những vấn đề chung về khai thác kỹ thuật hệ thống phanh
1.3.1. Bảo dưỡng kĩ thuật
- Bảo dưỡng kỹ thuật ô tô bao gồm các hoạt động và biện pháp nhằm giảm thiểu sự mài mòn của các bộ phận, ngăn ngừa hỏng hóc (như bôi trơn, điều chỉnh, siết chặt, vệ sinh…) và phát hiện sớm các sự cố (thông qua kiểm tra, đánh giá trạng thái, kiểm soát sự hoạt động của các cơ cấu, cụm chi tiết máy), từ đó duy trì tình trạng kỹ thuật tốt cho xe trong suốt quá trình sử dụng.
- Mục đích của bảo dưỡng là nhằm duy trì tình trạng kỹ thuật tốt và ngăn ngừa các hư hỏng có thể xảy ra và nâng cao độ tin cậy khi làm việc.
1.3.2. Chẩn đoán kĩ thuật
Chẩn đoán kĩ thuật là công việc kiểm tra tình trạng kĩ thuật của ô tô, tổng thành, hệ thống bằng phương pháp không cần tháo rời và được coi là một phần công việc trong bảo dưỡng kĩ thuật, sửa chữa ô tô.Chẩn đoán kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô với các mục đích sau:
- Tăng cường độ tin cậy của ô tô và bảo đảm an toàn giao thông nhờ khả năng phát hiện sớm và dự đoán các hư hỏng có thể xảy ra.
- Cải thiện độ bền của xe và giảm chi phí thay thế phụ tùng nhờ việc tránh tháo lắp các cụm chi tiết, đồng thời làm giảm mức độ mài mòn của các bộ phận.
- Giảm tiêu hao nhiên liệu và dầu bôi trơn nhờ việc điều chỉnh kịp thời các bộ phận trong hệ thống cung cấp nhiên liệu và các hệ thống khác của xe.
1.3.3. Sửa chữa
Những phương pháp hoặc biện pháp kỹ thuật nhằm sửa chữa các hỏng hóc (như thay thế
các cụm máy hoặc chi tiết máy, phục hồi các bộ phận bị hư hỏng...) nhằm khôi phục chức
năng hoạt động của các chi tiết hoặc tổng thành ô tô được gọi là sửa chữa ô tô.
Mục đích của sửa chữa: Nhằm khôi phục khả năng làm việc tốt khi các chi tiết hay tổng thành đã bị hư hỏng không hoạt động được.
1.4 Tổng thể về xe Camry 2018.
1.4.1 Giới thiệu tổng thể xe Toyota Camry 2018.
- Chiếc Toyota Camry đầu tiên được giới thiệu ra mắt vào năm 1983. Kể từ đó, trải qua 7 thế hệ và hơn 19 triệu chiếc được tiêu thụ tại hơn 100 quốc gia, Camry đã trở thành mẫu sedan cỡ trung phổ biến nhất trên toàn cầu. Tại thị trường Bắc Mỹ, Camry vẫn duy trì vị trí là mẫu sedan hạng D bán chạy nhất trong nhiều năm liền.
- Tại Việt Nam, Camry được chính thức ra mắt vào năm 1998. Tiếp nối thành công trên toàn cầu, mẫu xe này đã nhanh chóng chiếm được sự yêu mến của các doanh nhân thành đạt và chủ doanh nghiệp. Sau hơn 20 năm có mặt trên thị trường, Camry vẫn giữ vững được danh tiếng là biểu tượng của sự thành công, đồng thời dẫn đầu phân khúc sedan cỡ trung với tổng doanh số tích lũy lên tới gần 56.000 xe. Đối với người tiêu dùng Việt, Camry được xem là sự kết hợp hoàn hảo giữa một chiếc xe phổ thông và những mẫu xe sang đến từ các thương hiệu Đức, Anh.
- Về trang bị an toàn, phiên bản Camry 2018 cũng được trang bị tương đối đầy đủ các hệ thống an toàn như ABS, BA, EBD, cân bằng điện tử VSC, Kiểm soát lực kéo TRC, Hỗ trợ khởi hành ngang dốc HAC, 07 túi khí và camera lùi. Bản cao cấp 2.5Q có thêm Cảnh báo điểm mù và Cảnh báo phương tiện cắt ngang khi lùi. Nhìn chung về phần nội thất, Toyota Camry 2018 là mẫu xe sở hữu nhiều trang bị hệ thống tiện nghi.
1.4.2 Đặc tính thông số kỹ thuật xe Camry 2018.
Động cơ và khung xe:
Thông số kỹ thuật hệ thống phanh xe Toyota Camry 2018 như bảng 1.1.
- Cơ cấu phanh trước: Sử dụng phanh đĩa tản nhiệt với calip cố định. Đĩa phanh có cấu trúc thông gió giúp làm mát hiệu quả trong quá trình hoạt động của hệ thống phanh.
- Cơ cấu phanh sau: Phanh đĩa đặc với calip cố định, sử dụng đĩa phanh không thông gió.
- Phanh dừng: Sử dụng kiểu tang trống tích hợp trên hai bánh sau, được điều khiển và dẫn động bằng cơ khí.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh
* Sơ đồ bố trí dạng tổng quát:
Sơ đồ bố chí chung hệ thống phanh dạng tổng quát như hình 2.2.
* Nguyên lý hoạt động chung:
- Khi đạp phanh dầu áp suất cao trong xi lanh phanh chính 2 được khuếch đại bởi trợ lực sẽ đuợc truyền đến các bánh xe và thực hiện quá trình phanh. Nếu có 1 trong các bánh xe có dấu hiệu tốc độ giảm hơn so với các bánh khác (sắp có bó cứng) tín hiệu này đợc ECU 8 sử lý và ECU điều khiển bộ chấp hành phanh 7 (các van điện 2 vị trí) làm việc để giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó không bị bó cứng.
2.2. Kết cấu cơ cấu phanh
2.2.1 Cơ cấu phanh trước
* Đĩa phanh:
Cơ cấu phanh trước là cơ cấu phanh đĩa với đĩa phanh là đĩa có các rãnh thông gió (có độ dày 28mm). Do khi phanh thì tải trọng sẽ được dồn về phía trước vì vậy mà yêu cầu lực phanh sẽ lớn cùng với đó lượng nhiệt ở đĩa phanh sẽ rất cao do sự ma sát với má phanh. Nên ở phía trước, cơ cấu phanh được trang bị đĩa có rãnh để vừa có khả năng thông gió cũng như tản nhiệt, giúp cho nhiệt độ đĩa phanh giảm xuống tránh hư hỏng mà vẫn giữ được hiệu quả phanh cao.
* Má phanh:
Khi má phanh bắt đầu có dấu hiệu mòn, miếng thép báo mòn sẽ chạm vào đĩa phanh gây ra các tiếng kêu két két và báo cho người lái biết. Trong trường hợp xe Camry đang di chuyển hoặc đang chuẩn bị phanh, sự cảnh báo diễn ra khi độ dày thực của má phanh còn khoảng 2,5 mm
2.2.2 Cơ cấu phanh sau
Cơ cấu phanh sau giống hệt các kết cấu như cơ cấu phanh trước, chỉ khác là cơ cấu phanh sau sử dụng đĩa phanh đặc thay vì đĩa phanh có rãnh thông gió như ở phía trước. Do ở phía cầu sau yêu cầu về hiệu quả phanh không quá cao như ở cầu trước vì vậy mà sử dụng đĩa phanh đặc (có độ dày 10mm)mỏng hơn so với đĩa phanh có rãnh thông gió ở cầu trước.
Cơ cấu phanh dừng cũng được tích hợp luôn trên cơ cấu phanh sau. Với mục đích là để dừng và đỗ xe, cơ cấu phanh dừng sử dụng một bàn đạp phanh chân nhỏ ở bên cạnh bàn đạp phanh chính và dùng chung một nguyên lý hoạt động giống hệt phanh sau.
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế
2.3.1 Chọn loại dẫn động phanh
Dẫn động thủy lực mặc dù có nhiều ưu điểm như:
- Độ nhạy cao và thời gian phản hồi nhanh.
- Đảm bảo phanh đồng bộ các bánh xe, bởi áp suất trong hệ thống chỉ bắt đầu tăng khi tất cả các má phanh đã tiếp xúc với trống phanh, bất kể đường kính xy-lanh làm việc và khe hở giữa má phanh và trống phanh.
- Hiệu suất cao.
- Cấu tạo đơn giản, với kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành hợp lý.
- Có thể áp dụng trên nhiều loại xe khác nhau bằng cách thay đổi cơ cấu phanh.
Tuy nhiên, dẫn động thủy lực cũng có một số nhược điểm, bao gồm:
- Yêu cầu độ kín khít cao trong hệ thống.
- Hiệu suất giảm ở nhiệt độ thấp.
- Sự dao động áp suất trong chất lỏng có thể gây rung động cho các đường ống và làm momen phanh không ổn định.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn, thường cần có bộ trợ lực phanh, làm cho kết cấu hệ thống dẫn động trở nên phức tạp hơn.
2.3.2 Chọn loại cơ cấu phanh
Trong hệ thống phanh, cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản, hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát. Vì vậy, cơ cấu phanh thường bao gồm hai bộ phận chính: phần tử ma sát và cơ cấu ép. Phần tử ma sát có thể tồn tại dưới các hình thức khác nhau, như trống guốc, đĩa hoặc dải.
Phanh dải thường được sử dụng trên máy kéo, phanh trống guốc có thể được sử dụng trên xe tải, xe khách, hoặc xe du lịch, trong khi phanh đĩa thường được trang bị trên xe sedan.
2.3.3 Chọn sơ đồ phân dòng chính của dẫn động phanh
Để đảm bảo độ tin cậy trong quá trình hoạt động, hệ thống dẫn động phanh luôn yêu cầu có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập. Điều này giúp duy trì hiệu quả phanh ngay cả khi một trong các dòng bị hỏng.
Hiện nay, phổ biến nhất là các hệ thống dẫn động hai dòng, với sơ đồ phân dòng như mô tả trong hình 2.10
Trong các sơ đồ phân dòng phanh, sơ đồ hình 2.10a là đơn giản nhất và cũng được sử dụng phổ biến. Tuy nhiên, hiệu quả phanh sẽ giảm đáng kể nếu dòng phanh của cầu trước gặp sự cố. Các sơ đồ 2.10b, 2.10c và 2.10d có ưu điểm là hiệu quả phanh chỉ giảm không quá 50% khi một dòng bị hỏng. Tuy nhiên, đối với các sơ đồ 2.10b và 2.10d, lực phanh không được phân bổ đều, đặc biệt khi một dòng bị hỏng, điều này có thể làm mất tính ổn định và gây nguy hiểm, nên ít được sử dụng.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
3.1. Tính toán hệ thống phanh
3.1.1 Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh trên xe toyota camry 2.5Q
3.1.2. Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm
Sơ đồ khảo sát quá trình phanh xe được thể hiện trên hình 3.1
Các thông số ban đầu:
- Chiều dài cơ sở : L= 2775 [mm]
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước: a= 1180 [mm]
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau: b= 1595 [mm]
- Chiều cao trọng tâm xe: hg = 620 [mm]
- Trọng lượng toàn bộ xe: G= 2000 [kg]
- Trọng lượng phân bố ra cầu trước: G1= 1150 [kg]
- Trọng lượng phân bố ra cầu sau: G2 =850 [kg]
- Khoảng cách từ tâm bàn đạp đến khớp quay: l1 = 250 [mm]
- Khoảng cách từ tâm khớp quay tới đường tâm thanh đẩy píttông xi lanh chính: l2 = 65 [mm]
- Đường kính trong của đĩa phanh trước: Dt1=160 [mm]
- Đường kính ngoài của đĩa phanh trước: Dn1= 290 [mm]
- Đường kính trung bình của đĩa phanh trước: Dtb1 = 225 [mm]
- Bán kính trong của tấm ma sát ở phanh đĩa : r = 95 [mm]
- Bán kính trung bình của tấm ma sát ở phanh đĩa: Rtb = 120[mm]
3.1.3. Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát
- Cơ cấu phanh trước :
Thay các giá trị vào công thức (2.2), (2.3), (2.4) ta xác định được :
S = 99,79 (cm2)
Q = 4119,1 (N)
Pi = 974,38 (N/cm2)
Thay các giá trị vào công thức (3.1) ta xác định được: N1 = 19122,306 [N]
Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh trước là : 19122,306 [N]
Tương tự đối với cơ cấu phanh sau : N2 = 15488,51 [N]
Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh sau là : 15488,51 [N]
3.1.4. Xác định mô men phanh thực tế và mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh.
* Xác định mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra:
- Đối với cơ cấu phanh bánh trước:
Thay các giá trị vào công thức (3.5) ta được :Mp1= 0,3.19122.306.0,1125.2 = 1290,75 [Nm]
Vậy mô men ở cơ cấu phanh bánh trước là : 1290,75 [Nm].
Tương tự đối với cơ cấu phanh sau : Mp2 = 0,3.15488,51.0,1125.2= 1045,47 [Nm]
Vậy mô men ở cơ cấu phanh bánh sau là : 1045,47 [ Nm ].
Vậy mô men phanh thực tế ở toàn xe là : M = 1290,75+ 1045,47 = 2336,22 [Nm]
3.1.5 Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh.
Để đảm bảo phanh xe có hiệu quả nhất trong bất kỳ điều kiện nào , lực phanh yêu cầu trên các bánh xe được xác định như sau:
- Lực phanh cực đại tác dụng lên một bánh xe cầu trước và cầu sau là :
G1 = 1150 [kg] = 11500 [N]
G2 = 850 [kg] = 8500 [N]; G =20000 [N]
Với bánh trước: dùng lốp 215/55R17
B =215 [mm]: Chiều rộng của lốp, 55% : Tỉ lệ giữa chiều cao so với chiều rộng của lốp => ta có: H =55. 215/100 = 118,25 [mm]
d : Đường kính vành bánh xe , d = 17 [inch] = 17.25,4 = 431,8 [mm].
Thay các giá trị vào công thức trên ta được:
m1 = 1,367
M2 = 0,728
Thay các giá trị đã tính toán được vào công thức (3.8) và (3.9) ta có :
Thay các giá trị đã tính toán được vào công thức (3.8) và (3.9) ta có :
M'p1 = 1771,88 [Nm]
M'p2 = 690,89 [Nm]
Mô men phanh thực tế : N = 2581,5 [Nm] >2462,77 [Nm]
Mô men do cơ cấu phanh sinh ra lớn hơn mô men phanh yêu cầu của phanh. Vậy mô men của phanh đạt yêu cầu đặt ra.
3.2 Tính toán thiêt kế cơ cấu phanh
3.2.1 Tính toán lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra
Phanh đĩa thường có cơ cấu ép có tính đối xứng hoàn toàn về phương diện kết cấu qua mặt phẳng chứa đĩa phanh, nên lực của đĩa tạo ra bởi hai má phanh có giá trị giống nhau vì đĩa ép được ép bởi 2 piston bằng nhau, bố trí đối xứng qua đĩa có cùng áp lực dầu.
R2 : Bán kính ngoài của đĩa và được xác định như bán kính đĩa:
R2 = 0,4.0,319 = 0,1276(m)
R1 : Bán kính trong của đĩa phanh, chọn theo kinh nghiệm (0,55 ÷ 0,73). R2
Ta có: R1 = 0,55. R2 = 0,55. 0,1276 = 0,07 (m)
Thay số ta có lực ép cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước:
Mp1= 1771,88 (N.m)
R2= 0,12 (m)
R1 =0,066 (m)
P1 = 26424,306(N)
Với cơ cấu phanh sau:
Mp2= 690,89(N.m)
R2= 0,1276(m)
R1 = 0,07 (m)
P2 = 10303,34(N)
3.3 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động
3.3.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép
Trong truyền động phanh dầu, để tạo cơ cấu ép cho cơ cấu phanh ta dùng piston để truyền lực ép P lên đĩa phanh.
Đối với cơ cấu phanh đĩa: hành trình chuyển dịch pis ton công tác x (mm) của cơ cấu ép phanh đĩa được xác định bằng x=δ0
Với cơ cấu phanh đĩa, khe hở hướng trục δ0 khá nhỏ với giá trị khoảng (0,3÷0,6 )(mm)
Chọn: δ0= 0,5 (mm) thì ta có: x = 0,5 (mm)
3.3.2 Xy lanh chính và xy lanh công tác
a. Đường kính xilanh công tác:
Pk : Lực ép yêu cầu ở cơ cấu phanh thứ k
n : Số xy lanh công tác làm việc ở mỗi cơ cấu phanh trước, n = 2
pd : Áp suất làm việc của dầu phanh trong hệ thống, khi phanh với lực lớn nhất thì áp suất dầu phanh trong hệ thống hiện nay khoảng pd ≈ 5÷10 [MN/m2]
Với cơ cấu phanh đĩa trước, có lực ép P1 = 26424,306 (N) và với áp suất dầu phanh pd=7(MN/m2) thì ta có đường kính của 2 xy lanh công tác ở cơ cấu phanh trước: d1 = 49 (cm)
Với cơ cấu phanh đĩa sau có lực ép P2 =10303,34(N) và với áp suất dầu phanh ở cơ cấu phanh sau pd=7(MN/m2), số xy lanh công tác ở mỗi cơ cấu phanh sau n = 1
ta có đường kính xy lanh công tác ở cơ cấu phanh sau: d2 = 30 (cm)
b. Đường kính xy lanh chính:
Lực bàn đạp cho phép :
[Qbđ]= 0,65÷0,75 [KN] đối với ô tô con
[Qbđ]= 0,75÷0,80 [KN] đối với ô tô tải
Như vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái .
c. Lực trợ lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi có bộ trợ lực:
Để giảm nhẹ lực điều khiển phanh cho người lái, thường lắp thêm hệ thống trợ lực phanh, chọn lực bàn đạp của người lái là 200 (N). Kết hợp lực đạp phanh với bộ trợ lực phanh tạo ra áp suất cực đại, tương ứng với trường hợp phanh ngặt pn = 800 (N/cm2).
Áp suất mà bộ cường hóa tạo ra:
pc = pt – pi = 800 – 200 = 600 (N/cm2) (3.17)
3.3.3 Xác định thông số màng trợ lực
Pc : Lực do bộ cường hóa sinh ra
pc : Áp suất mà bộ cường hóa sinh ra (N/cm2)
Dxl : Đường kính xy lanh chính (cm)
Ta có: Pc =2047.83(N)
Từ (3.19) và (3.20), ta có: Dm = 23 (cm). Chọn Dm = 23 (cm)
3.3.5 Tính toán xác định số vòng làm việc của lò xo
x : Chuyển vị làm việc của lò xo khi chịu tác động lực từ giá trị Fmin đến Fmax,được xác định dựa vào hành trình của piston xylanh chính.
Ta có hành trình của piston xylanh chính là Sb = 30 (mm), chọn x bằng hoặc lớn hơn Sb. Chọn x = 45mm
S : Tổng hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp và piston thứ cấp
G : Modun đàn hồi của vật liệu, G = 8.104 (Mpa)
d : Đường kính dây lò xo
c : Hệ số đường kính
Fmax, Fmin : Giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, tham khảo ta có: Fmax = 180 (N), Fmin = 140 (N)
Ta có: n = 4 (vòng)
Tính toán toàn bộ số vòng của lò xo:
n = n0 + (1÷2) = 4 + 2 = 6 (vòng)
3.4 Tính toán xác định công ma sát riêng.
Công ma sát riêng được xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô ở vận tốc nào đó.
G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải
G =2000 .9,81= 19620 N = 19,620 [KN ]
Thay các giá trị vào công thức ta có :
FƩ = 49920 (mm2) = 0,05 (m2)
Lms= 9856,8(J/m2)
Theo tài liệu [3] - Trị số cho phép công ma sát riêng với cơ cấu phanh như sau :
Ô tô con và ô tô du lịch có [Lms] = 4000 - 15000 ( J/m2)
Do vậy công ma sát riêng tính trên thoả mãn điều kiện cho phép.
Thời hạn phục vụ của má phanh phụ thuộc vào công ma sát riêng, công ma sát càng lớn thì nhiệt độ phát ra càng lớn má phanh chóng bị hỏng.
3.5. Tính toán xác định áp lực trên bề mặt má phanh
- Đối với cơ cấu phanh bánh trước : q1 = 0,69 (MN/m2)
- Đối với cơ cấu phanh bánh trước : q2 = 0,56 (MN/m2)
=> q = q1 + q2 = 0,69 + 0,56 =1,25 [ / ]
Giá trị cho phép áp suất trên bề mặt má phanh theo tài liệu [2] thì: [q] q=1,2 2,0 [ / ].
Do đó áp suất trên bề mặt tính toán các má phanh thoả mãn.
3.6. Tính toán nhiệt trong quá trình phanh.
Trong quá trình phanh, động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng của đĩa phanh và các chi tiêt khác một phần thoát ra môi trường không khí.
G : Trọng lượng của ô tô, G = 2000 kg = 20000 [N]
C : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng. Đối với thép, gang thì C = 500 [J/kg.độ].
K : Hệ số truyền nhiệt của đĩa phanh ra ngoài không khí.
Số hạng thứ nhất ở vế phải phương trình là năng lượng nung nóng đĩa phanh . Còn số hạng thứ hai là phần năng lượng truyền ra không khí . Khi phanh ngặt với thời gian ngắn năng lượng truyền ra môi trường coi như không đáng kể , cho nên số hạng thứ hai có thể bỏ qua .
Thay các giá trị vào công thức ta được : τ = 4,390C
Theo tài liệu [2] đối với xe con phanh ở 30 km/h thì độ tăng nhiệt độ cho phép không lớn hơn 150C. Do đó nhiệt độ tính ở trên là thoả mãn yêu cầu.
CHƯƠNG 4: HƯ HỎNG VÀ SỬA CHỮA, BÀO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH
4.1 Các triệu chứng nguyên nhân hư hỏng và khắc phục hư hỏng hệ thống phanh
Quá trình kiểm tra chẩn đoán đối với hệ thống phanh thông thường đã được trình bầy ở trên. Quy trình kiểm tra khác phục hư hỏng đối với các lỗi hư hỏng trên như bảng 4.1.
4.2. Bảo dưỡng hệ thống phanh xe Toyota Camry 2018
Quá trình này chủ yếu được thực hiện đối với hệ thống phanh thông thường còn đối với hệ thốnh phanh ABS có EBD,BA trên xe thì quá trình bảo dưỡng là khó khăn nên hầu như chỉ áp dụng kiểm tra hư hỏng và thay thế
a. Sơ đồ quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh xe Toyota Camry 2018
Quy trình công nghệ bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh như bảng 4.2.
b. Quy trình bảo dưỡng phanh xe Camry theo các cấp độ bảo dưỡng theo hãng xe Camry 2.5Q.
Quy trình chuẩn cho bảo dưỡng phanh 5000km như bảng 4.3.
Quy trình chuẩn cho bảo dưỡng phanh 20000km như bảng 4.5.
4.3. Chuẩn đoán kỹ thuật sửa chữa hệ thống phanh.
4.3.1. Sơ đồ chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống phanh thông thường
Sơ đồ chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống phanh thông thường như các swo đồ dưới.
4.4 Hướng dẫn tháo, lắp trong hệ thống phanh
4.4.1. Hướng dẫn tháo lắp cơ cấu phanh
* Cơ cấu phanh trước:
Trình tự tháo, lắp cơ cấu phanh của xe như bảng 4.6.
4.4.2. Hướng dẫn tháo, lắp xi lanh phanh chính
Trình tự tháo, lắp xi lanh phanh chính của xe như bảng 4.7.
KẾT LUẬN
Trong thời gian ngắn được giao nhiệm vụ thực hiện đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe TOYOTA CAMRY 2018” gồm có: các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh, dẫn động phanh, trợ lực phanh, .... Em đã cố gắng sưu tầm tàu liệu từ các nguồn giáo trình giảng dạy và internet, .... và vận dụng kiến thức đã học tập trong những năm vừa qua để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Qua nghiên cứu và tính toán thiết kế, em thấy rằng các cụm thiết kế đều được đảm bảo về thông số làm việc và đủ bền.
Trong suốt quá trình làm đồ án, tuy thời gian có hạn nhưng em đã cố gắng tìm hiểu một cách đầy đủ nhất các thông tin và số liệu để đảm bảo hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Tuy nhiên, em cũng còn nhiều hạn chế và thiếu sót khó tránh khỏi. Em rất mong được thầy cô trong hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật ô tô - Khoa Cơ Khí - Trường đại học Thủy Lợi thông cảm và góp ý để em bổ sung nâng cao chất lượng đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến: ThS: …………… - Giảng viên hướng dẫn đã giúp em hoàn thành đồ án. Kính chúc cô luôn mạnh khỏe, tiếp tục gặt hái được nhiều thành công trong công tác giảng dạy.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. GS.TS. Vũ Đức Lập “ Giáo trình cấu tạo ô tô, giáo trình động lực học, giáo trình thiết kế các hệ thống trên ô tô”.
[2]. Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Ðình Kiên. “Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo” NXB Ðại học và trung học chuyên nghiệp - Hà Nội; 1985.
[3]. Nguyễn Hoàng Việt. “Kết cấu và tính toán ôtô”. Tài liệu lưu hành nội bộ khoa Cơ Khí Giao Thông; Đại Học Đà Nẵng; Đà Nẵng,1998.
[4]. Nguyễn Hoàng Việt. “Bộ điều chỉnh lực phanh - hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS”. Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa cơ khí Giao Thông; Ðại Học Ðà Nẵng; Ðà Nẵng,2003.
[5]. TS. Nguyễn Đức Ngọc, ThS. Bùi Đức Tiến, ThS. Đặng Ngọc Duyên. ThS. Nguyễn Tuấn Anh, Giáo trình cấu tạo ô tô tập 2, Hà Nội: Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội, 2023.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"