MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ii

LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................................iii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH.................................................................1

1.1. Công dụng......................................................................................................................1

1.2. Phân loại.........................................................................................................................1

1.3. Yêu cầu kết cấu..............................................................................................................1

1.4. Cơ cấu phanh.................................................................................................................2

1.4.1 Cơ cấu phanh tang trống..............................................................................................2

1.4.2 Cơ cấu phanh đĩa.........................................................................................................5

1.5. Phanh tay........................................................................................................................9

1.5.1. Phanh trên trục truyền................................................................................................10

1.5.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau.........................................................11

1.6. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực...........................................................11

1.6.1 Dẫn động một dòng.....................................................................................................11

1.6.2 Dẫn động hai dòng......................................................................................................12

1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén...........................................................12

1.8. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực.........................................13

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD RANGER WILDTRAK 2022................15

2.1 Khái quát tổng quan về xe Ford Ranger Wildtrak 2022.................................................15

2.2 Đặc tính thông số kỹ thuật xe Ford Ranger Wildtrak 2022............................................16

2.3. Lựa chọn về phương án thiết kế tính toán...................................................................17

2.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh Cơ cấu phanh:..................................17

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH................................................18

3.1 Xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh...............................................18

3.2 Tính toán cơ cấu phanh đĩa..........................................................................................19

3.3 Xác định kích thước má phanh.....................................................................................20

3.3.1 Công ma sát riêng......................................................................................................21

3.3.2 Áp suất lên bề mặt má phanh....................................................................................21

3.4 Tính toán dẫn động phanh............................................................................................21

3.4.2 Đường kính xy lanh chính..........................................................................................21

3.4.3 Xác định hành trình bàn đạp phanh...........................................................................22

3.4.4 Xác định hành trình piston xylanh lực........................................................................22

3.4.5 Tính bền đường ống dẫn động phanh.......................................................................23

3.5 Tính toán trợ lực phanh................................................................................................24

3.5.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của trợ lực chân không.............................................24

3.5.2 Hệ số cường hóa.......................................................................................................24

3.5.3 Xác định kích thước màng cường hóa........................................................,.............25

3.5.4 Tính lò xo màng cường hóa.......................................................................................26

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH........................30

4.1. Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính......................................................................30

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh.................................................................................30

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh.............................................................................33

4.3 Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh............................................................................37

4.3.1 Điều chỉnh khe hở má phanh.....................................................................................37

4.3.2 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh..............................................................38

4.3.3 Điều chỉnh phanh tay.................................................................................................38

4.4  Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh.........................................................................38

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khí.........................................................................................38

4.4.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh...................38

KẾT LUẬN…………………………………………………………...............................….......52

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………................................…....…53

LỜI NÓI ĐẦU

Có thể khẳng định rằng mạng lưới giao thông hoạt động như hệ thống tuần hoàn của một quốc gia; đối với một quốc gia có khao khát tiến bộ như Việt Nam , việc tăng cường mạng lưới giao thông là bắt buộc. Trong khuôn khổ giao thông vận tải của chúng tôi, lĩnh vực vận tải đường bộ đảm nhận vai trò ưu việt, với phần lớn hàng hóa và cá nhân được vận chuyển trong nước thông qua ô tô. Đồng thời, với sự tiến bộ của đổi mới khoa học và công nghệ, ngành ô tô đang trải qua sự tăng trưởng theo cấp số nhân. Bắt nguồn từ ô tô nguyên thủy, ngành công nghiệp ô tô đã phát triển đáng kể để đáp ứng nhu cầu của con người. Ô tô ngày càng trở nên thẩm mỹ, nhanh hơn, an toàn hơn và thoải mái hơn để phù hợp với xu hướng hiện đại. Đồng thời, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, bắt buộc phải đảm bảo an toàn cho cá nhân và phương tiện đang dần trở nên quan trọng hơn. Do đó, nhiều cơ chế đảm bảo an toàn đã được tích hợp vào xe, chẳng hạn như: dây an toàn, túi khí, hệ thống điều hòa không khí phanh và Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), trong đó cơ chế phanh chiếm vai trò quan trọng nhất. Do đó, điều cần thiết là thiết kế của hệ thống phanh đảm bảo cả hiệu quả cao và an toàn trên mọi vận tốc, đặc biệt là ở tốc độ cao; điều này rất quan trọng để nâng cao hiệu quả vận chuyển cá nhân và hàng hóa. Để đáp ứng nhu cầu đó tôi đã được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe Ford Ranger Wildtrak 2022 “

                                                                                                                                                              Hà Nội, ngày....tháng....năm 20..

                                                                                                                                                           Tác giả ĐATN

                                                                                                                                                          (Ký rõ họ tên)

                                                                                                                                                           ………………

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng

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.

1.2. Phân loại

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân)

- Phanh phụ (phanh tay)

* Theo dẫn động phanh

- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí.

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực.

- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.

- Hệ thống phanh dẫn động thủy khí

* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh).

- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS).

1.3. Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh yêu cầu đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh tối ưu nhất trên tất cả các bánh xe và giữ ổn định hướng của ô tô khi phanh

- Phanh êm dịu

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao

- Điều khiển nhẹ nhàng ( lực tác động nhỏ)

- Không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh

- Không có hiện tượng tự xiết

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, đảm bảo độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

1.4. Cơ cấu phanh

1.4.1 Cơ cấu phanh tang trống

Cấu trúc được sử dụng khá phổ biến trong ô tô. Trong cấu trúc tang trống, guốc phanh cố định được sử dụng và được phanh bằng xi lanh của tang trống quay theo bánh xe. Do đó, quá trình phanh được thực hiện thông qua ma sát của bề mặt tang trống và má phanh.

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại:

- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)

- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)

- Guốc phanh đặt bơi (c)

- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)

* Tang trống phanh:

Trống phanh là một chi tiết luôn quay theo bánh xe, chịu áp lực của guốc phanh từ trong ra ngoài nên tang trống phải có bề mặt ma sát với má phanh, độ bền cao, ít biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt. Vật liệu làm trống phanh thường được làm từ gang. Trống có độ dày khá lớn, bề mặt bên trong tạo hình trụ tròn quay có độ bóng đảm bảo ma sát cao. Trống được liên kết trên moay-ơ nhờ các bu lông khớp nối chắc chắn hoặc vít định vị đồng tâm với trục chính bánh xe.

* Guốc phanh và má phanh

 Guốc phanh và má phanh được liên kết với nhau bằng cách dính. Má phanh được làm bằng vật liệu chống mài mòn, có hệ số ma sát ổn định khi đối mặt với sự dao động nhiệt độ của má phanh, hệ số ma sát giữa má phanh và gang có thể đạt 0,4. Guốc phanh đúc được chế tạo cho các cơ cấu phanh xe tải vừa và lớn. Cấu trúc mặt cắt ngang phổ biến là hình chữ T. Guốc phanh yêu cầu độ cứng cao có tiết diện П.

* Cam quay:

Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống dẫn động phanh bằng khí nén. Khi phanh, áp suất khí nén nhờ bi phanh đẩy cam quay, guốc phanh dịch chuyển và quá trình phanh tang trống được thực hiện. Ở trạng thái lắp ráp, cam phanh và guốc phanh ép sát vào nhau, khe hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định.

Khi không tác dụng phanh, vị trí ban đầu của cam được điều chỉnh để bánh xe lăn trơn tru, guốc phanh nằm trên bề mặt cam với một khoảng cách nhỏ nhất định giữa má phanh và tang trống. Ở trạng thái phanh, cam được điều khiển để quay liên tục với độ dịch chuyển Δ của đầu guốc phanh, khắc phục hoàn toàn khe hở má phanh và tang trống.

* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực:

Để kịp thời điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống khi má phanh bị mòn quá mức, nhiều xe sử dụng cơ chế điều chỉnh khe hở tự động. Các loại cơ chế điều chỉnh khe hở tự động phổ biến như sau:

+ Sử dụng cần điều chỉnh tự động khi phanh bằng phanh chân

+ Dùng cần gạt giữ hai giày phanh

+ Sử dụng kẹp ma sát

1.4.2 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) thường được sử dụng trên ô tô, có thể ở cả cầu trước và cầu sau, do những ưu điểm chính:

+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô-men xoắn phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, giúp các đĩa phanh hoạt động ổn định, đặc biệt là ở nhiệt độ cao

+ Tản nhiệt tốt, khối lượng chi tiết nhỏ, cấu trúc nhỏ gọn

+ Dễ dàng sửa chữa và thay thế các tấm ma sát

+ Dễ dàng bố trí cơ chế để tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh.

a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định

  Giá đỡ được cố định vào giá đỡ cố định của trục bánh xe. Trên giá đỡ được bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai bên đĩa phanh. Trong xi lanh có piston, một bên của piston gần má phanh, mặt còn lại chịu áp suất dầu khi phanh.

Dầu từ hệ thống truyền động điều khiển được đưa vào cả hai xi lanh bánh xe nhờ các đường dẫn. Pít tông sử dụng các con dấu có viền khăn dày để bịt kín khoang áp suất cao và các con dấu bụi che bụi từ bên ngoài lên bề mặt làm việc.

b) Phanh đĩa có giá đỡ di động:

Giá đỡ xi lanh di chuyển theo chiều ngang được thực hiện bằng một chốt trượt cố định. Trong giá đỡ di động cắt lỗ để tạo thành xi lanh và sắp xếp pít-tông. Pít-tông được áp dụng trực tiếp vào một má phanh. Các má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động. Má phanh được định vị bằng các rãnh định vị trên giá đỡ di động hoặc bằng chốt trượt và lò xo giữ. Giá đỡ cố định được bắt bằng giá đỡ trục chính bánh xe, và là nơi nhận các tia được tạo ra khi phanh.

Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh đĩa:

* Đĩa phanh:

Đĩa phanh được gắn chặt vào moay ơ bánh xe, đĩa có hai bề mặt mài phẳng có độ bóng cao. Mặt cắt ngang của đĩa được gấp lại tạo ra đường truyền nhiệt bị đứt, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn của ổ bi do nhiệt độ. Phần lớn đĩa phanh được làm với một rãnh rỗng ở giữa để cải thiện sự dẫn nhiệt đến không khí xung quanh

* Má phanh:

Má phanh của phanh đĩa là tấm phẳng, bao gồm xương phanh 1 làm bằng thép (3 ÷ 5 mm) và má phanh mềm 2 làm bằng vật liệu ma sát (8 ÷ 10 mm). 

1.5. Phanh tay

Phanh tay trên ô tô được dùng để:

+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc

+ Có chức năng phanh dự phòng khi phanh chính bị hỏng

Hệ thống phanh tối thiểu trên ô tô phải có: phanh chính và phanh dự phòng, cần được điều khiển riêng. Yêu cầu này đảm bảo rằng xe có thể dừng lại ngay cả khi phanh chính bị hỏng. Đối với nhiệm vụ dừng xe trên dốc, phanh tay được chế tạo với công suất đỗ tối đa là 18%. 

1.5.1. Phanh trên trục truyền

Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số:

Đĩa tĩnh (3) của phanh được gắn chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh, lắp hai má phanh (8) đối xứng sao cho má phanh gần với trống phanh (6), gắn trên trục phụ của hộp số. Đầu dưới của má phanh nằm trên đầu côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên chạm vào mặt của cụm đẩy giày phanh bao gồm một chốt (4) và hai viên bi. Chốt đẩy giày phanh thông qua một hệ thống đòn bẩy được kết nối với cánh tay điều khiển (2).

1.5.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau

Cơ cấu phanh được bố trí bổ sung các cần xoay 8 và thanh chống 9 kết nối cáp kéo và giày phanh 6. Khi kéo phanh tay, cáp dẫn hướng di chuyển theo hướng mũi tên. Lúc đầu, vòng quay 8 xoay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép giày phanh bên trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định. Đầu nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và buộc giày phanh bên phải vào tang trống. 

1.6. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực

1.6.1 Dẫn động một dòng

Truyền động một dòng sử dụng xi lanh chính một buồng hướng dầu đến tất cả các xi lanh bánh xe. Vì bất kỳ lý do gì, nếu đường ống dẫn dầu mở, dầu trong hệ thống mất áp suất, tất cả các bánh xe đều mất phanh. Truyền động một dòng có cấu tạo đơn giản nhưng độ an toàn không cao nên ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô được bố trí với tối thiểu hai đường phanh truyền động độc lập.

1.6.2 Dẫn động hai dòng

Dẫn động hai dòng được mô tả ở hình dưới. Tách đường được thực hiện tại xi lanh chính. Do đó, bàn đạp tác động lên xi lanh chính (hai buồng nối tiếp) tạo ra hai luồng cung cấp chất lỏng cho bánh xe. Nếu dầu tiếp xúc ở một đường nhất định, đường còn lại vẫn có thể phanh xe.

1.8. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

Truyền động thủy lực có ưu điểm là độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp cần lớn. Ngược lại, truyền động khí nén có ưu điểm là lực điều khiển bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian trễ lớn do khí nén do áp suất). Do đó, để tận dụng ưu điểm của hai loại truyền động trên, người ta sử dụng hệ thống truyền động phối hợp giữa thủy lực và khí nén trên xe tải, xe buýt vừa và lớn.

Bộ truyền động khí nén đảm bảo chức năng điều khiển của hệ thống truyền động, trong khi bộ truyền động thủy lực đảm nhận chức năng của bộ điều hành. Phần khí nén bao gồm: van phanh 1 kết hợp với cơ cấu tự động pittông và xi lanh 4 và 6, được kết nối bằng ống 3 và với khoang dưới của van 1. Khoang trên của van chung sử dụng đường ống gồm 2 phanh khí nén của rơ moóc.

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD RANGER WILDTRAK 2022

2.1 Khái quát tổng quan về xe Ford Ranger Wildtrak 2022

- Khi nói đến công suất và mức tiêu hao nhiên liệu, Ranger hoàn toàn mới có thể xếp đầu bảng. Động cơ của xe cho sức mạnh để có thể đáp ứng yêu cầu của tất cả những công việc thách thức nhất trong khi vẫn tiết kiệm nhiên liệu ở mức mà khách hàng mong đợi.

- Động cơ được cải tiến hơn bao giờ hết nhưng vẫn rất tiết kiệm nhiên liệu cho chủ sở hữu. Ưu điểm lớn nhất của Ford Ranger Wildtrak 2022 là được trang bị khóa vi sai cầu sau giúp tài xế đi Offroad thuận tiện hơn, tốt hơn

- Nội Thất: Cabin của Ford ranger wildtrak 2022 có thiết kế tối giản nhưng vẫn đầy đủ tiện nghi. Các vật liệu trong cabin được chọn lựa kỹ lưỡng, mang lại cảm giác hiện đại và chất lượng cao.

- Tiện nghi: Xe được trang bị màn hình cảm ứng 7 inch, hỗ trợ Apple CarPlay và Android Auto. Ngoài ra, hệ thống âm thanh 6 loa, điều hòa tự động và ghế bọc vải cao cấp cũng là những tính năng nổi bật.

- Không gian: vô cùng thoải mái cho 4 người lớn. Khoang hành lý có dung tích khoảng 326 lít, đủ để chứa đồ đạc cho các chuyến đi ngắn.

2.2 Đặc tính thông số kỹ thuật xe Ford Ranger Wildtrak 2022

Thông số kỹ thuật xe Ford Ranger Wildtrak 2022 như bảng 2.1.

2.3. Lựa chọn về phương án thiết kế tính toán

2.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh Cơ cấu phanh:

Trên xe Ford Ranger Wildtrack 2022 cơ cấu phanh được sử dụng cho cầu trước và cầu sau thì đều là cơ cấu phanh đĩa vì:

- Phanh đĩa có hiệu quả giảm tốc và dừng xe cao hơn phanh tang trống ( vì phanh đĩa là ma sát phẳng )

- Vật liệu để cấu tạo phanh đĩa có khả năng chịu nhiệt, chịu lực cao ít bị hư hỏng và có trọng lượng nhẹ hơn phanh tang trống.

- Vì là cấu tạo hở nên phanh đĩa có khả năng tản nhiệt và thoát nước tốt.

Trên xe Ford Ranger Wildtrak 2022 thì người ta sử dụng hệ thống dẫn động phanh là Dẫn động thủy lực vì có ưu điểm độ nhạy cao vì dầu không bị nén khi tăng áp suất nhưng lực điều khiển trên bàn đạp cần lớn vì lực phanh tạo ra ở cơ cấu phanh là do sức đạp của người lái. Vì vậy nó chỉ được bố trí ở xe con và xe tải nhỏ và để giảm nhẹ lực bàn đạp người ta kết hợp sử dụng kèm bộ trợ lực .

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

3.1 Xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh tại mỗi bánh xe:

G - Trọng lư­ợng của xe khi đầy tải  G = 30240 (N)

G₁ - Trọng lượng phân ra cầu trước  G₁ =15650  (N)

G₂- Trọng lượng phân ra cầu sau  G₂ = 14590 (N)

 L - Chiều dài cơ sở của ôtô          L = 3,27(m)

Từ G, G₁, G₂, L ta tính được a, b

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu tr­ước: a = 1,507 (m)

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau

b = L-a=3,27-1,507=1,763 (m)

h_g - Chiều cao trọng tâm xe, h_g =0,8 (m)

J_max - Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, chọn theo điều kiện giới hạn bám  của đường

J_max = φ.g = 0,7.9,81 = 6,867(m/s²)

Lốp xe có ký hiệu 215/70R18 nên bán kính bánh xe được tính theo công thức: r_bx =357,6(mm)

Vậy mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trước là: M_PT = 2035(Nm)

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu sau là: M_PS =1264(Nm)

3.2 Tính toán cơ cấu phanh đĩa 

P - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh. 

u - Hệ số ma sát. u =0,3.  

R_tb- Bán kính trung bình tấm ma sát.  

R_1t = 90 (mm); R_2t= 170(mm) (cơ cấu phanh trước)

R_1s = 90 (mm); R_2s = 150(mm) (cơ cấu phanh sau)

Lực ép lên má phanh của 1 cơ cấu phanh cầu trước:  P_T = 27133(N)

Lực ép lên má phanh của 1 cơ cấu phanh cầu sau: P_S =16853(N)

Đường kính xylanh bánh xe của cơ cấu phanh cầu trước: d_t = 55 (mm).

Đường kính xylanh bánh xe của cơ cấu phanh cầu sau: d_s = 52 (mm).

3.3 Xác định kích thước má phanh

Kích thước má phanh được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số giữa trọng lượng toàn bộ của ô tô và tổng diện tích của các má phanh, chế độ làm việc của cơ cấu phanh.     

Do góc ôm tấm ma sát là 60⁰ nên diện tích của 1 má phanh của cơ cấu phanh sau: A=  6128 (mm²)

Tương tự như diện tích ở má phanh ở cơ cấu phanh trước A = 10126 (mm²)

Tổng diện tích các má phanh là: F = 4.6018 + 4.9158 = 66724 (mm²)

3.3.1 Công ma sát riêng

Nếu phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc V_0­ cho tới khi dừng hẳn (V = 0) thì toàn bộ động năng của ô tô có thể được coi là đã chuyển thành công ma sát L tại các cơ cấu phanh:    

Với: G - Trọng lượng ô tô khi đầy tải G = 32000 N; và V₀ =60 km/h =16,67 m/s

Nếu phanh ô tô từ vận tốc V₀ = 60 km/h cho tới khi dừng hẳn thì l = 400 ÷ 1000 J/cm²

Ta có công ma sát riêng là: l = 6064370,162(J/m²)=606,447(J/cm²)

3.3.2 Áp suất lên bề mặt má phanh

Áp suất lên bề mặt 1 má phanh của cơ cấu phanh cầu trước là: q_t = 2,03(MPa)

Áp suất lên bề mặt 1 má phanh của cơ cấu phanh cầu sau là: q_s = 1,58(MPa)

Ấp suất nằm trong giới hạn cho phép đối với phanh đĩa: [q]=5 MPa

3.4 Tính toán dẫn động phanh

3.4.1 Đường kính xy lanh công tác bánh xe

Đường kính xylanh công tác bánh xe đã được xác định ở trên với: d_t = 55 mm ; d_s = 52  mm

3.4.3 Xác định hành trình bàn đạp phanh

δ - Khe hở giữa ty đẩy và pit tông, δ = 1,5 ÷ 2 mm; chọn δ = 1,5 mm

x₁, x₂ - Hành trình dịch chuyển của pit tông tại các xylanh bánh xe trước và bánh xe sau. Chọn x_t = x_s = 1 mm

λ - Hệ số mức tăng hành trình pit tông do thực tế chất lỏng bị nén và các đường ống bị giãn nở dưới áp suất, λ = 1,05 ÷ 1,1; chọn λ = 1,05

Thay số được: S_bd = 148,1 mm

S_bd = 148,1 mm < [S_bd] = 150 mm => thỏa mãn

3.4.4 Xác định hành trình piston xylanh lực

Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu đảm bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.

Gọi S₁, S₂ là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì

S = S₁ + S₂

Với:

S₂- Hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng độc lập ( không liên hệ với piston thứ cấp ).

* Tính S₁, S₂:

d_t , d_s- Đường kính xilanh bánh xe trước và sau, d_t = 55 mm  ; d_s = 52 mm

D - Đườnh kính xilanh chính , D = 22 mm

x_t, x _s- Hành trình dịch chuyển của piston bánh xe trước và sau. x_t = 1 mm ; x_s = 1 mm

Thay số được:  S₁ =16,35(mm)  ; S₂ = 9,98(mm)

Như vậy :       

Piston sơ cấp dịch chuyển một đoạn S₂ = 16,35 mm

Piston thứ cấp dịch chuyển một đoạn S₁ = 9,98 mm

3.5 Tính toán trợ lực phanh

3.5.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của trợ lực chân không

* Đặc điểm:

Sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động cơ, đưa độ chân không này vào khoang A của bộ cường hóa, còn khoang B khi phanh được thông với khí trời.

3.5.2 Hệ số cường hóa

Q_bđ - Lực do người lái sinh ra tại bàn đạp. Chọn Q_bđ = 300 (N)

D - Đường kính xilanh chính. D = 22 (mm)

p_i - Áp suất dầu sinh ra trong hệ thống. p_i = 10 (MPa)

l, l’ - Kích thước các đòn của bàn đạp phanh.

Π - Hiệu suất dẫn động. Π = 0,92

Khi có bộ trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái 300 (N), kết hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào 7 (MPa).

Do đó áp suất dầu do người lái sinh ra là:  P_i = 4,19 (MPa)

Áp suất do bộ trợ lực sinh ra là: P_c = 4,19 (MPa)

3.5.3 Xác định kích thước màng cường hóa

Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buồng A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1 .

D_p - Độ chênh áp phía trước và phía sau màng 3, lấy bằng 0,05MPa ứng với tốc độ làm việc không tải của động cơ khi phanh .

F₄ - Diện tích hữu ích của màng 3  .

P_lx - Lực lò xo ép màng 3 .

Thay số được: Q = 2400,6 (N).

Vậy ta có đường kính màng 3 là : D_m3 = 255 mm 

Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 255 mm để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại p_c.

3.5.4 Tính lò xo màng cường hóa

Lò xo màng cường hóa được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.

* Đường kính dây lò xo:

d - Đường kính dây lò xo

F_lx - Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu), F_lx  = 150 N

D - Đường kính vòng lò xo.

d - Đường kính dây lò xo

k - Hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức: k = 1,01

[t] - Ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65, [t] = 330 MPa.

Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo : D_tb = c.d = 15.4,2 = 63 mm.

* Số vòng làm việc của lò xo:

* Ứng suất của lò xo:

Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2 piston thứ cấp và sơ cấp. Khi đó lực tác dụng lên lò xo P_lx được tính từ tổng hành trình S của piston:

S - Tổng hành trình dịch chuyển của các piston, S = 8,28 mm.

G - Mođun đàn hồi, G = 8.10⁴ MPa.  

c - Tỉ số đường kính, c = 15.

n - Số vòng lò xo, n = 3 vòng.

F_min - Lực lắp lò xo, F_min = 80 N.

Thay số được: P_lx = 114,54 (N)

Từ đó ta kiểm tra được ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là: t = 251,50 MPa

Lò xo làm bằng thép 65 có [t] = 330 MPa, so sánh thấy t < [t]. Vậy điều kiện bền xoắn được đảm bảo.

* Số vòng toàn bộ của lò xo :

Thay số được: n₀ = 5(vòng)

* Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải:

d - Đường kính dây lò xo, d = 4,2 mm.

n - Số vòng làm việc của lò xo, n = 3 vòng.

l_max - Độ biến dạng cực đại, l_max = 36,16 mm.

Thay số được: t = 15,66 (mm)

* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải:

Thay số được: H₀ = 62,28 (mm)

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH

4.1. Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh

4.1.1.1 Lắp ráp cơ cấu phanh trước

a) Lắp ráp các cụm chi tiết của phanh đĩa:

Lắp ráp các cụm chi tiết phanh đĩa như hình 4.1.

c) Quy trình lắp ráp cụm xy lanh phanh đĩa

- Tra mỡ cao su vào những vị trí bàn tay chỉ trên hình vẽ.

 - Lắp vòng làm kín piston vào piston

- Lắp vòng làm kín piston vào cụm xy lanh phanh trước.

Chú ý: dùng vòng làm kín piston mới, lắp piston vào cụm xy lanh phanh, đảm bảo pistonkhông bị nghiêng khi lắp. 

- Lắp vòng chụp che xy lanh, bảo đảm không làm xước trục

- Lắp ống dẫn mềm:

+ Lắp ống dẫn mềm vào cụm xy lanh phanh.

+ Lắp ống dẫn mềm vào bệ đỡ phía giảm  chấn

+ Lắp gá ống mềm và ống dẫn dầu bằng tay.

d) Quy trình lắp ráp đĩa phanh:

Lắp ráp các chi tiết theo thứ tự đánh số các chi tiết dưới hình vẽ:

4.1.1.2 Lắp ráp cơ cấu phanh sau

* Quy trình lắp ráp phanh tang trống:

Lắp ráp các chi tiết theo thứ tự đánh số các chi tiết như hình 4.3.

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh

4.1.2.1 Lắp ráp xylanh phanh chính

a) Quy trình lắp ráp:

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số các chi tiết trên hình vẽ sau:

Tra mỡ cho chi tiết cao su trước khi lắp:

Lắp vòng chặn: lắp cá piston  số 1 và 2 vào xy lanh chính:

Khi piston đã được đẩy vào hết ta dung kìm mở miệng để lắp vòng chặn vào xy lanh.

b) Điều chỉnh sau khi lắp xy lanh:

* Điều chỉnh khe hở cần đẩy:

- Điều chỉnh sao cho cần đẩy tiếp xúc nhẹ nhàng với piston của xy lanh phanh chính như hình vẽ. (Có dụng cụ chuyên dụng để điều chỉnh).

- Điều chỉnh cần đẩy để khe hở giữa piston và cần đẩy tiến tới 0.

4.1.2.3. Lắp ráp bàn đạp phanh

* Quy trình lắp ráp:

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số các chi tiết trên hình vẽ:

4.2 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay

a) Quy trình lắp ráp:

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số ở hình vẽ:

b) Điều chỉnh phanh tay

Vặn êcu điều chỉnh để điều chỉnh hành trình làm việc của cần phanh tay.

4.3 Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh

4.3.1  Điều chỉnh khe hở má phanh

* Khe hở giữa má phanh và tang trống được điều chỉnh như sau:

- Dùng kích nâng bánh trước lên đồng thời vặn cần lệch tâm guốc phanh trước cho đến khi bánh xe không quay được nữa thì dừng lại.

- Xoay chốt lệch tâm theo chiều ngược lại và cho bánh xe quay dần về hướng ngược lại khi bánh xe ở trạng thái tự do là được. Khi đó hãy dùng thước lá để kiểm tra khe hở trong khoảng (0,1-0,15mm)

4.3.3 Điều chỉnh phanh tay

Do phanh hãm chỉ có tác dụng chính khi xe đứng yên nên khe hở giữa má phanh và trống phanh không lớn, khoảng 0,1-0,15mm.

Phanh hãm trong hệ thống phanh ô tô được thiết kế dẫn động cơ học nên khi điều chỉnh cần biết cách điều chỉnh cần dẫn động và độ dài của tay kéo.

Điều chỉnh khe hở của chốt giữa cần và chốt của bộ truyền động phanh đỗ. Nếu chỉnh đúng thì phanh tay sẽ là 5-6 răng.

4.4 Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khí

Ta có trình tự xả như sau:

- Tháo nắp cao su (nắp) khỏi van ống của cơ cấu xi lanh bánh xe và gắn van một ống cao su và đặt đầu kia của ống vào hộp hoặc chai chứa không ít hơn 0,2 lít dầu phanh.

- Đạp bàn đạp phanh cho đến khi cảm thấy phanh bị va đập, sau đó vặn van xả đến khoảng 1/2-3/4 vòng ren (chú ý vặn từ từ) làn đường nhiều lần cho đến khi không khí trong hệ thống được rút hết.

- Trong khi xả không khí ra khỏi hệ thống, chúng ta nhấn nhanh bàn đạp phanh, và khi nhả bàn đạp phanh, nhả từ từ.

4.4.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh

Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh như bảng dưới.

KẾT LUẬN CHUNG

Đồ án tốt nghiệp mà em đã trình bày “Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe Ford Ranger Wildtrak 2022” đã giải quyết được vấn đề cơ bản của hệ thống phanh đặt ra, đó là hiệu quả phanh (đặc trưng bởi thời gian phanh và quãng đường phanh). Việc thiết kế được  tập trung vào tiêu chí tăng tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô trong nước thông qua việc thiết kế chế tạo các cụm chi tiết trong hệ thống phanh (cơ cấu phanh, trợ lực phanh, xy lanh chính). Từ việc tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe trong khuôn khổ đồ án này ta có thể mở rộng hướng nghiên cứu và phát triển hệ thống phanh trên xe qua việc ứng dụng điện tử, các công nghệ mới (bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS, điều hòa lực phanh…) nhằm làm tăng hiệu quả phanh và an toàn khi sử dụng ô tô.

Qua việc tính toán đồ án tốt nghiệp này đã giúp em hiểu rõ về bản chất, hoạt động của hệ thống phanh, và hình thành được cách tư duy thiết kế một cụm chi tiết trên ôtô, trang bị thêm kiến thức phục vụ cho công việc sau này.

Một lần nữa Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô: T.S…………….. người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Qua đây em cũng xin cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ôtô Đại Học Thủy Lợi cùng các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Tác giả: GS.TS: Vũ Đức Lập - Thiết kế các hệ thống trên ô tô - ĐHTL - 2022.

[2]. Tác giả: PGS.TS: Nguyễn Tọng Hoan - Thiết kế tính toán ô tô - ĐHTL

[3]. Tác giả: Nguyễn Khắc Trai - Kết cấu ô tô - ĐHBK Hà Nội - 2009.

[4]. Tác giả: TS Hồ Hữu Hải - Tập bài giảng cấu tạo ô tô - ĐHBK Hà Nội - 2008

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"