MỤC LỤC   

MỤC LỤC............................1

LỜI NÓI ĐẦU............................2

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU.....................5

1. Công dụng............................... 5

2. Yêu cầu....................................5

3. Phân tích kết cấu cơ cấu phanh..........................................6

4. Căn cứ chọn cơ cấu phanh..................................................6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH........................17

1. Mục đích và nhiệm vụ tính toán.................................. 17 

2. Thông số ban đầu dùng để tính toán, thiết kế cơ cấu phanh.....................17

3. Xác định mô men cần sinh ra cơ cấu phanh............................18

4. Xác định các thông số của cơ cấu phanh........................... 20

5. Kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh.............................30

KẾT LUẬN............................... 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................42

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong ngành kinh tế quốc dân. Nó đảm bảo khả năng vận chuyển hàng hoá cũng như hành khách ở mọi lúc, mọi nơi và ở mọi thời điểm.

Đối với một người học viên thì vấn đề việc làm một đồ án đặc biệt của môn chuyên ngành là một công việc rất quan trọng. Qua đó đánh giá được khả năng, và trình độ thật sự của người học viên. Chỉ có làm đồ án môn học người học mới có thể hiểu một cách đẩy đủ và thật sâu sắc những vấn đề lí thuyết              Đồng thời nó cũng cho phép phát triển tư duy sáng tạo của người học.

Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng và cơ cấu phanh của nó có vai trò quyết định trong việc bảo đảm an toàn cho người lái. Nó còn có khả năng nâng cao vận tốc chuyển động trung bình của xe.

Nội dung của đồ án bao gồm:

- Phần thuyết minh

+ Phân tích, chọn phương án kết cấu.             

+ Tính toán thiết kế cơ cấu phanh.            

- Phần bản vẽ

+ Bản vẽ kết cấu cơ cấu phanh sau.

+ Bản vẽ s  ơ đồ hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.   

Trong quá trình làm đồ án tôi nhận được sự hướng dẫn tận tình thầy giáo:  Ts. ………………. Nhưng do trình độ bản thân, thời gian còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn thiếu nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cùng sự góp ý kiến của các bạn trong lớp. Nhóm em  xin chân thành cảm ơn.

CHƯƠNG 1

PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1. Công dụng.

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đấy. Ngoài ra hệ thống phanh còn được dùng để giữ cố định xe trong thời gian dừng xe.

- Đối với ôtô, hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất  bởi vì nó đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm. 

2. Yêu cầu.

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo hiệu quả phanh ở bất kì trường hợp nào cả khi tiến, khi  lùi và dừng lại.

- Đảm bảo thời gian chậm tác động của phanh phải nhỏ, thường chủ yếu quyết định chính bởi dẫn động phanh .

- Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm. Muốn có quãng đường phanh ngắn nhất cần đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại.

3. Phân tích đặc điểm két cấu của cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mô men phanh cần thiết và giữ ổn định về chất lượng phanh trong qúa trình sử dụng.

Cơ cấu phanh thường chia làm 3 loại cơ bản: Cơ cấu phanh guốc, cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh dải.  

4. Các căn cứ chọn loại cơ cấu phanh

Khi thiết kế cơ cấu phanh cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Hiệu quả hoạt động

- Độ ổn định làm việc 

- Độ tin cậy làm việc

Ngoài ra cơ cấu phanh cần có khả năng hấp thụ và khuyếc tán năng lượng nhiệt để không làm giảm hiệu quả của cơ cấu phanh khi phanh liên tục. Cần đảm bảo độ cứng của kết cấu, khả năng làm việc êm và mất mát năng lượng nhỏ khi phanh.

4.1 Loại phanh guốc có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau

Đặc điểm của của cơ cấu này là có lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau P1 = P2 do đường kính piston xilanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau. Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y1 gây ra) có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn mômen ma sát ở guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y2 gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn động.

4.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc bằng nhau.

Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xilanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Các phản lực pháp tuyến tiếp tuyến và mômen ma sát ở các guốc phanh là bằng nhau.

X1 = X2

Y1 = Y2

Mms_1 = Mms_2

4.3. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và chuyển dịch của các guốc bằng  nhau.

Đặc điểm của cơ cấu phanh theo sơ đồ này là thuờng áp dụng cho hệ thống phanh khí nén với cơ cấu doóng mỏ phanh sử dụng cam phanh đối xứng. Khi cam quay thỡ chuyển dịch của hai guốc về hai phớa là như nhau, do vậy mà đảm bảo giá trị của phản lực tiếp tuyến và lực ma sát như nhau đối với cả guốc trước và guốc sau, vỡ thế cơ cấu phanh được cân bằng. Lực đẩy từ cam phanh tác dụng lên guốc được nhận là khác nhau: P1>P2

4.4. Cơ cấu phanh có cường hoá và có chốt tựa chung cho cả hai guốc phanh.

Cơ cấu phanh loại này còn gọi là cơ cấu phanh kiểu bơi, ở cơ cấu phanh kiểu bơi người ta sử dụng lực ma sát xuất hiện giữa tang phanh và guốc phanh trước (khi xe tiến) hoặc giữa guốc phanh sau và tang phanh (khi xe lùi) để tác dụng lên guốc sau hoặc guốc trước. Lúc đó hiệu quả phanh sẽ tăng lên do guốc trước có thêm lực đẩy R. Hiệu quả phanh theo cả hai chiều xe tiến và lùi là như nhau.

=> Chọn phương án thiết kế:

Căn cứ vào nhiệm vụ của đồ án là tính toán thiết kế cơ cấu phanh xe tải trọng lượng 9525 kG và căn cứ vào ưu, nhược điểm của từng cơ cấu phanh, ta chọn cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và chuyển dịch của các guốc bằng  nhau.

*  Chọn hệ thống dẫn động phanh:

Dẫn động phanh cần phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:

- Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các cơ cấu phanh.

- Đảm bảo có tác động tùy động, nghĩa là bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và mô men phanh tỏc dụng lờn bỏnh xe.

- Sự nhẹ nhàng, nhanh chúng.

- Thời gian chậm tỏc dụng phải nhỏ.

- Đảm bảo hiệu suất làm việc cao.

- Kết cấu đơn giản và có độ tin cậy làm việc cao.

- Điều khiển thuận tiện, nhẹ nhàng.

Dựa trờn cỏc chỉ tiêu đánh giá trên cùng với các cơ cấu phanh đó chọn và cỏc yờu cầu của nhiệm vụ đồ án, tiến hành chọn: Hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén

+ Đối với dẫn động khí nén thỡ lực của người lái chỉ dùng để điều khiển van, cũn lực tỏc dụng lờn cơ cấu phanh là do năng lượng khí nén tạo ra. Muốn tăng lực này chỉ cần tăng kích thước bầu phanh. Vỡ vậy dẫn động khí nén được áp dụng trên xe tải lớn hoặc xe khách lớn. Tuy nhiên dẫn động khí nén có nhược điểm là độ nhạy thấp do khí bị nén khi chịu áp suất.

+ Hệ thống phanh khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người điều khiển không cần mất nhiều lực để tác động phanh mà chỉ cần đủ lực thắng lũ xo ở tổng van khớ nộn để điều khiển cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí nén ở các bộ phận làm việc. Nhờ thế mà phanh khi điều khiển sẽ nhẹ hơn. Phanh khí nén được sử dụng trên một số ô tô tải hạng nặng, xe khách hạng lớn như: ZIL-150, ZIL-131, ZIL-157, MAZ-200, MAZ-530…

CHƯƠNG 2

 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH

1. Mục đích và nhiệm vụ tính toán.

1.1 Mục đích

Mục đích của tính toán thiết kế cơ cấu phanh là xác định các thông số kích thước và thông số cơ bản của cơ cấu phanh nhằm thoả mãn các yêu cầu về hiệu quả phanh ôtô.

1.2 Nhiệm vụ tính toán thiết kế.

- Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh

- Chọn dạng cơ cấu phanh và các kích thước cơ bản của cơ cấu phanh gồm:

+ Bán kính tang phanh ( Rt ).

+ Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến xilanh ( a ). 

+ Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh tới chốt tựa hoặc thanh nối ( c ).

+ Hệ số ma sát ( ỡ ).

+ Chiều rộng tấm ma sát ( b ).

- Xác định lực đẩy cần thiết tác dụng lên các guốc phanh ( P, P’).

+ Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh.

2. Thông số ban đầu dùng tính toán thiết kế cơ cấu phanh.

- Trọng lượng toàn bộ ôtô :  G   = 9525     [kG]

- Trọng lượng phân bố lên các cầu:

+ Cầu trước:                     G1 = 2857.5       [kG]

+ Cầu sau:                        G2 = 6667.5      [kG]

- Chiều cao trọng tâm xe:                    hg  = 1340  [mm]                                           

- Chiều dài cơ sở ôtô:                 L    = 3800 [mm]

 3. Xác định mômen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh.

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh của ôtô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dừng ôtô hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Thay số vào các công thức (2.1) và (2.2) ta được

m₁  = 1,675

m₂  = 0,787

Thay số vào ta được:

P_p1 = 18783,46       [N]

P_p2 = 20590,5         [N]

- Bán kính tính toán của bánh xe :

r_k=l_l.r       ( m )

Do bánh xe sử dụng lốp áp suất thấp nên ta có: l_l = 0,93  -  0,935

Ta chọn :  l_l = 0,932

Từ kí hiệu lốp:  9 - 20 ta có:

+ Đường kính trong lốp:  d = 508      [mm]

+ Chiều rộng lốp:  B = 228,6   [mm]

- Đối với bánh xe cầu trước: Mp₁= P_p1.r_k           [Nm]

- Đối với bánh xe cầu sau: Mp₂= P_p2.r_k           [Nm]

Thay số vào ta được:

Mp₁ = 18783,46.0,45 = 8452,557 [Nm]

Mp₂ = 20590,5.0,45 = 9265,725      [Nm]

4. Xác định các thông số của cơ cấu phanh.

4.1 Cơ cấu phanh cầu trước.

4.1.1.Chọn thông số hình học của cơ cấu phanh.

* Chọn các thông số của cơ cấu phanh:

- Đường kính ngoài của bánh xe :

D_bx = d+2.H ≈ d +2. B = 508+ 2.228,6 = 965,2

- Đường kính tang phanh, chọn theo công thức kinh nghiệm:

D_t = 0,74.r_bx = 0,74.965,2/2 =357,124

- Bán kính tang phanh R_t = 0,5.D_t = 0,5.357,124 =178,562

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến xilanh phanh:                   

a = 0,75.R_t = 0,75.178,562 = 134  [mm]

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa:

c = a = 134 [mm]

- Khoảng cách từ chốt tựa đến tang phanh:

e = 0,85.R_t = 0,85. 178,562 = 151,77 

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa chung:

d = Rt - e

Thay số vào ta có:

d = 178,562 - 151,77   = 26,8 [mm]

4.1.2.  Xác định mômen phanh do mỗi guốc phanh sinh ra.

a. Trường hợp áp suất phân bố đều lên má phanh p = const

Góc ôm của má phanh:

D = b₀

Thay số vào ta được

A = cos(45) - cos(145) = 1,526 [rad]

B =sinb₂ - sinb_1­

Thay số vào ta được

B = sin(145) - sin(45) =  - 0.1322  [rad]

Thay số vào ta được M_P1 = 6370 [Nm]

Mômen phanh do guốc sau của cơ cấu phanh trước (guốc bên phải) sinh ra là:

Thay số vào ta được:

M_P1’ = M_P1= 6370 [Nm].

b. Trường hợp áp suất phân bố lên má phanh theo quy luật đường sin

( p = p_max.sinõ).

Góc ôm của má phanh D

D =cosõ₁ - cosõ₂ [rad]

Thay M_ụ, k_T, a, c, và cosử vào công thức ( 2.1 ) ta được: P₁ = P₁’  = 23035 [N]

Mômen phanh do guốc trước của cơ cấu phanh bánh trước(guốc bên trái) sinh ra là:

Thay số vào ta được:

M_P1 = 6438,24 [Nm] Mômen 

4.2. Cơ cấu phanh cầu sau.

4.2.1.Thông số hình học của cơ cấu.

* Chọn các thông số của cơ cấu phanh:

- Bán kính tang phanh R_s = 0,5.D_t = 0,5.357,124 =178,562

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa:   c = a = 134 [mm]

- Khoảng cách từ chốt tựa đến tang phanh:  e = 151,77   [mm]

 - Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa chung:

d = Rs - e

Thay số vào ta có:

d = 178,562- 151,77 = 26,8 [mm]

- Hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh:  m = 0,35    

* Guốc trước:

- Góc từ trục đứng đến điểm đầu tấm ma sát:  b₁ = 35 ⁰

- Góc từ trục đứng đến điểm cuối tấm ma sát:  b₂ = 145 ⁰

4.2.2.  Xác định mômen phanh do mỗi guốc phanh sinh ra.

 a. Trường hợp áp suất phân bố đều lên bề mặt má phanh (p = const )

- Góc ôm của má phanh

D = b₀

Thay số vào ta được:

A = cos(35) - cos(145) = 1,6377 [rad]

B =sinb₂ - sinb_1­

Thay số vào ta được:

B = sin(145) - sin(35) =  - 0,244 [rad]

Thay số vào công thức (2.3) ta được:

P₁ = P₁’  = 24549,53[N]

b.  Trường hợp áp suất phân bố lên má phanh theo quy luật đường sin

( p = p_max.sinõ).

- Góc ôm của má phanh D

D =cos(õ₁) - cos(õ₂) [rad]

Thay số vào ta được:

D = cos(35) - cos(145) = 1,637 [rad]

Thay số vào công thức ( 2.3 ) ta được:

P₁ = P₁’ = 25841,61 [N]

Thay số vào ta được: M_P1’ = 2353,77 [Nm]

5. Kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh.

5.1.Tính toán xác định công ma sát riêng.

* Diện tích cơ cấu phanh cầu trước.

Thay Rt, õ’₀, õ₀ và b vào ta được:

F_{ccp trước}  = 0,1146 [m²]

* Diện tích cơ cấu phanh cầu sau:

Thay Rs, õ’₀, õ₀ và b vào ta được:

F_{ccp sau}  = 0,1118  [m²]

Vậy ta có tổng diện tích má phanh ở các cơ cấu phanh là:

F_ể = 0,1146 + 0,1118 = 0,2264  [m²]

Thay số vào công thức (2.4) ta được: l_ms = 5843,5 [KNm/m² ]

Trị số công ma sát riêng cho phép đối với cơ cấu phanh của xe tải là: [l_ms] =3000 - 7000  [ KNm/m² ]

Thời gian phục vụ của má phanh phụ thuộc vào công ma sát riêng, công này càng lớn thì nhiệt độ phát ra khi phanh càng cao, tang phanh càng bị nóng nhiều và má phanh chóng bị hỏng.

5.2. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh.

* Đối với cầu trước:                              

Thay Mụ­_t, Rt, b_t, ỡ và õ_{0_t} vào công thức (2.5) ta được: p₁  = 1,853      [MN/m² ]

* Đối với cầu sau:

Thay Mụ­_s, Rs, b_s, ỡ và õ_{0_s} vào công thức (2.5) ta được p_2­ = 1,923     [MN/m² ]

Áp suất bề mặt má phanh phụ thuộc vào nguyên liệu chế tạo má phanh và tang phanh. Đối với các má phanh hiện nay giá trị áp suất cho phép trên bề mặt má phanh nằm trong khoảng:  [ p ] = 1,5 - 2,0 [MN/m² ]

Ta nhận thấy p­₁, p₂ < [ p ] cho nên má phanh đảm bảo độ bền trong quá trình làm việc.

5.3 Tính toán xác định tỷ số khối lượng toàn bộ ôtô trên tổng diện tích ma sát má phanh.

Theo quy định đối với xe tải thì: q = 2,5 - 3,5.10⁴[KG/m²]

So sánh với tiêu chuẩn cho phép ta đánh giá tỷ số khối lượng toàn bộ ôtô trên tổng diện tích ma sát của má phanh xe nằm trong khoảng cho phép, do đó đảm bảo yêu cầu về độ bền các chi tiết và tuổi thọ của cơ cấu phanh. Trên cơ sở này kết luận má phanh của xe đảm bảo độ bền để làm việc lâu dài.

5.4. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.

Trong quá trình phanh, động năng của ô tô sẽ chuyển thành nhiệt năng ở trong tang phanh và các chi tiết khác, một phần nhiệt thoát ra môi trường không khí. Phương trình nhiệt cân bằng nhiệt khi phanh do lực phanh P_P gây lên sau quãng đường phanh dS và thời gian dt

Thay số vào công thức (2.7) ta được: T₂ = 27,87 ( ⁰c )

Theo kết quả thực nghiệm thì khi phanh xe ở điều kiện như trên thì độ tăng nhiệt độ của tang phanh không vượt quá 15⁰c. Như vậy theo kết quả tính toán trên thì cơ cấu phanh đảm bảo điều kiện làm việc khi phanh.

5.5  Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh.

Hiện tượng tự xiết (tự phanh) xảy ra khi má phanh ép sát vào tang phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của xilanh công tác lên guốc  phanh. Trong trường hợp như vậy thì mô men phanh M_t về phương diện lý thuyết mà nói sẽ tiến đến vô cùng. Guốc phanh trước sẽ xảy ra hiện tượng tự xiết khi thoả mãn điều kiện.

Nnận xét:

Thông qua quá trình tính toán, xác định các thông số của cơ cấu phanh,và qua quá trình tính toán kiểm nghiệm đánh giá khả năng làm việc của cơ cấu phanh, ta nhận thấy các thông số cần kiểm nghiệm đều nằm trong giới hạn cho phép đảm bảo các yêu cầu về độ bền, tuổi thọ, độ tin cậy.

Do đó cơ cấu phanh đã thiết kế ở trên hoàn toàn có khả năng làm việc tốt trong mọi điều kiện và đảm bảo tốt các yêu cầu đă đề ra.

KẾT LUẬN

Sau một thời gian nghiên cứu thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học và tính toán nội dung của đồ án, đồng thời được sự hướng dẫn kiểm tra tận tình, chu đáo, tỉ mỉ của thầy giáo: TS……………, đồ án của em đã hoàn thành.

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít. Cho nên trong quá trình tính toán thiết kế và thực hiện các bản vẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được sự giúp đỡ của các thầy giáo để nhúm em có thể rút kinh nghiệm cho những lần sau.

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

                                                                                       Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                   Học viên thực hiện

                                                                                 ………………..

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cấu tạo ô tô quân sự  T₁và T₂

Phạm Đình Vi, Vũ Đức Lập. Nhà xuất bản HVKTQS - 1995.   

2. Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo

Nguyễn Hữu Cẩn, Phạn Đình Kiên. NXB đại học và trung học chuyên nghiêp -1971.

3. Hướng dẫn thiết kế môn học ”Kết cấu tính toán ô tô quân sự ”

Vũ Đức Lập. Nhà xuất bản HVKTQS - 1998.   

4. Cơ sở kết cấu ô tô quân sự và bọc thép bánh hơi

Vũ Đức Lập. Nhà xuất bản HVKTQS - 1999. 

5. Sổ tay vẽ kĩ thuật cơ khí

Nhà xuất bản quân đội nhân dân - 2001. 

6. Tập bản vẽ chi tiết máy

Nhà xuất bản HVKQS - 2001.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"