Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN21.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH21.1.1. Công dụng21.1.2. Yêu cầu21.1.3. Phân loại41.2. KẾT CẤU MỘT SỐ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ51.2.1. Các cơ cấu phanh51.2.1.1. Loại phanh trống – guốc51.2.1.2. Loại phanh đĩa71.2.2. Dẫn động phanh81.2.2.1. Dẫn động thủy lực91.2.2.2. Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp111.2.2.3. Dẫn động thủy lực trợ lực chân không121.2.2.4. Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén131.2.2.5. Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm141.2.2.6. Dẫn động khí nén151.2.3. Phanh dừng và phanh phụ171.2.3.1. Phanh dừng171.2.3.2. Hệ thống phanh phụ171.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS181.3.1. Chức năng và nhiệm vụ của ABS181.3.2. Nguyên lí làm việc191.3.3. Phân loại hệ thống ABS201.3.4. Một số sơ đồ ABS điển hình211.4. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO241.4.1. Sơ đồ tổng thể và thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15241.4.1.1. Sơ đồ tổng thể của xe Nissan Juke F15241.4.1.2. Thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15251.4.2. Các hệ thống trên xe Nissan Juke F15251.4.2.1. Động cơ251.4.2.2. Hệ thống truyền lực261.4.2.3. Hệ thống lái271.4.2.4. Hệ thống treo281.4.2.5. Hệ thống phanh29CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ312.1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ312.2. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU312.2.1 Xác định tọa độ trọng tâm của xe theo chiều dọc322.2.2.Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh332.2.3. Hệ số phân bố lực phanh trên trục bánh xe352.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH362.3.1. Đặt vấn đề362.3.2. Lựa chọn cơ cấu phanh và dẫn động phanh362.3.2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh362.3.2.2. Lựa chọn dẫn động phanh37CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH403.1. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH403.1.1. Tính toán mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra403.1.2. Tính toán xác định bề rộng má phanh413.1.3. Tính toán kiểm tra các thông số liên quan của cơ cấu phanh433.1.3.1. Tính toán kiểm tra công trượt riêng433.1.3.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh453.2. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH463.2.1. Hành trình dịch chuyển đầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép463.2.2. Đường kính xilanh chính và xilanh công tác463.2.2.1. Đường kính xilanh công tác463.2.2.2. Đường kính xilanh chính473.2.3. Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính và bàn đạp483.2.3.1 Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính483.2.3.2.Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh493.3. TÍNH TOÁN BỘ TRỢ LỰC503.3.1. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh503.3.1.1. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực503.3.1.2. Lực trợ lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi có bộ trợ lực503.3.2. Đường kính xylanh bầu trợ lực513.4. ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ BẰNG CHỈ TIÊU PHANH523.4.1. Gia tốc chậm dần khi phanh533.4.2. Thời gian phanh.533.4.3. Quãng đường phanh553.5. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH PHANH563.5.1. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên mômen Mp1 và Mp2 = f(φbx)563.5.2. Đồ thị biểu diễn quan hệ mômen Mbx2 = f(Mbx1)583.5.3. Hệ số phân bố lực phanh thực tế lên các bánh xe583.5.4. Lực phanh riêng pr = φbx59CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ KĨ THUẬT HỆ THỐNG PHANH604.1. HỆ THỐNG PHANH XE THIẾT KẾ604.1.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh604.1.1.1. Sơ đồ dẫn động của hệ thống phanh604.1.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe thiết kế624.1.2. Kết cấu các chi tiết trong hệ thống phanh xe thiết kế694.1.2.1. Cơ cấu phanh694.1.2.2. Bầu trợ lực chân không714.1.2.3. Xy lanh chính734.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ754.2.1. Bộ chấp hành thủy lực754.2.2. Khối điều khiển điện tử (ECU)764.2.3. Cảm biến tốc độ bánh xe77KẾT LUẬN79TÀI LIỆU THAM KHẢO80 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội củng phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó, song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế mà trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt như chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra.Đối sinh viên ngành cơ khí động lực em nhận thấy việc nghiên cứu, khảo sát và tính toán hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này. Từ đó em quyết định chọn đề tài “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE DU LỊCH TRÊN CƠ SỞ XE NISSAN JUKE F15”. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh, tính toán hệ thống phanh để có thể đưa ra những phương án thiết kế nhằm tăng hiệu quả phanh và tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động của ô tôKhi thực hiện đồ án này, em đã cố gắng tìm tòi và nghiên cứu các tài liệu một cách nghiêm túc với mong muốn đạt được kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, vì kiến thức bản thân còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu xót. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S. NGUYỄN VIỆT HẢI đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành tốt đề tài này.Đà Nẵng, ngày 05 tháng 06 năm 2015Sinh viên thực hiện Phạm Như SinhChương 1. TỔNG QUAN1.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH1.1.1. Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. Ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ôtô.1.1.2. Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau : Làm việc bền vững, tin cậy. Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế. Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh. Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Có khả năng thoát nhiệt tốt. Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ. Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là : Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng. Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc, thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay. Phanh chậm dần : Trên các ôtô máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần. Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn. Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiểm nghiệm chức năng của nhau. Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập. Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu: Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn. Ðể quá trình phanh được êm dịu người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh. Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau: Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng. Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất. Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám. Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System ABS ). Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng.1.1.3. Phân loại Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh. Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay. Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực mà chia ra: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra: + Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa. + Phanh trống guốc: theo đặc tính cân bằng thì được chia ra: Loại phanh cân bằng, phanh không cân bằng và phanh dải. Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: Phanh cơ khí; Phanh thủy lực (phanh dầu); Phanh khí nén (phanh hơi); Phanh điện từ hoặc Phanh liên hợp. Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ôtô trước đây. Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ôtô. Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ôtô du lịch và xe ôtô tải trọng nhỏ. Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ôtô tải trọng lớn và xe hành khách. Ngoài ra còn dùng trên ôtô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ôtô kéo đoàn xe. Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ôtô có tải trọng lớn và rất lớn.
Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 11 HÌNH 1-5: DẪN ĐỘNG PHANH THUỶ LỰC TÁC ĐỘNG TRỰC TIẾP 11 HÌNH 1-6: DẪN ĐỘNG PHANH THUỶ LỰC TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG 12 * NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC: 16 HÌNH 1-9: SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN ÔTÔ ĐƠN KHÔNG KÉO MOÓC 16 1.3.1. Chức năng và nhiệm vụ của ABS 18 1.3.3. Phân loại hệ thống ABS 20 1.3.4. Một số sơ đồ ABS điển hình 21 HÌNH 3-2: DẪN ĐỘNG PHANH THUỶ LỰC TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG 52 3.5. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH PHANH 56 3.5.1. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên mômen Mp1 và Mp2 = f(φbx) 56 3.5.2. Đồ thị biểu diễn quan hệ mômen Mbx2 = f(Mbx1) 58 3.5.3. Hệ số phân bố lực phanh thực tế lên các bánh xe 58 * Mô men phanh do cơ cấu phanh cầu trước sinh ra: 58 * Mô men phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra: 58 3.5.4. Lực phanh riêng pr = φbx 59 * Nguyên lý hoạt động: 73 4.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 75 4.2.1. Bộ chấp hành thủy lực 75 4.2.2. Khối điều khiển điện tử (ECU) 76 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội củng phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó, song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế mà trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt như chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra. Đối sinh viên ngành cơ khí động lực em nhận thấy việc nghiên cứu, khảo sát và tính toán hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này. Từ đó em quyết định chọn đề tài “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE DU LỊCH TRÊN CƠ SỞ XE NISSAN JUKE F15”. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh, tính toán hệ thống phanh để có thể đưa ra những phương án thiết kế nhằm tăng hiệu quả phanh và tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô Khi thực hiện đồ án này, em đã cố gắng tìm tòi và nghiên cứu các tài liệu một cách nghiêm túc với mong muốn đạt được kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, vì kiến thức bản thân còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu xót. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S. NGUYỄN VIỆT HẢI đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành tốt đề tài này. Đà Nẵng, ngày 05 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện Phạm Như Sinh Chương 1. TỔNG QUAN 1 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch 1.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH 1.1.1. Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. Ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ôtô. 1.1.2. Yêu cầu * Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau : - Làm việc bền vững, tin cậy. - Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. - Phanh êm dịu trong những trường hợp khác để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. - Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế. - Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh. - Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. - Có khả năng thoát nhiệt tốt. - Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ. * Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là : - Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. - Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng. - Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc, thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay. - Phanh chậm dần : Trên các ôtô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọng 2 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần. Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn. Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiểm nghiệm chức năng của nhau. Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập. * Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. - Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. - Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn. * Ðể quá trình phanh được êm dịu người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh. * Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng. - Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất. - Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám. Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Anti-lock Braking System - ABS ). Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng. 3 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch 1.1.3. Phân loại Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh. - Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay. - Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực mà chia ra: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. - Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra: + Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa. + Phanh trống - guốc: theo đặc tính cân bằng thì được chia ra: Loại phanh cân bằng, phanh không cân bằng và phanh dải. - Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: Phanh cơ khí; Phanh thủy lực (phanh dầu); Phanh khí nén (phanh hơi); Phanh điện từ hoặc Phanh liên hợp. Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ôtô trước đây. Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ôtô. Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ôtô du lịch và xe ôtô tải trọng nhỏ. Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ôtô tải trọng lớn và xe hành khách. Ngoài ra còn dùng trên ôtô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ôtô kéo đoàn xe. Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ôtô có tải trọng lớn và rất lớn. 4 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính a – Phanh trống – guốc: 1- Piston; 2 - Má phanh; 3 – Tang trống; b – Phanh đĩa: 1 - Piston; 2 - Má phanh; 3 - Đĩa phanh; c – Phanh dải: 1,5 - Chắn bảo vệ; 2,6 - Dải phanh; 3,8 - Ổ khớp quay;7 - Cần kéo; 9 - Lò xo 1.2. KẾT CẤU MỘT SỐ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ 1.2.1. Các cơ cấu phanh Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát. Trong quá trình phanh động năng của ôtô - máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài. Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép. Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực, Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - guốc, đĩa hay dải. Mỗi dạng có một đặc điểm riêng biệt. 1.2.1.1. Loại phanh trống – guốc Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm: - Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với mayơ bánh xe. - Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh). - Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh. 5 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch - Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại. - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,2÷0,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng. Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá: Hình 1-2: Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng. a - Ép bằng cam; b - Ép bằng xi lanh thủy lực; c - Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa 6 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Trong đó: P, P 1, P 2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh N 1 , N 2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh fN 1, fN 2 : Lực ma sát r t : Bán kính tang trống Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ: - Dạng và số lượng cơ cấu ép - Số bậc tự do của các guốc phanh - Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và do vậy khác nhau ở: - Hiệu quả làm việc - Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc - Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe - Mức độ phức tạp của kết cấu. Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả. Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô - máy kéo. Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe. Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (mômen của lực dẫn động). 1.2.1.2. Loại phanh đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch. Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng ma sát quay. Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau. 7 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh. Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,05÷0,15)mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động. Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe. - Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn. - Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay. Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là: - Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín. - Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh. - Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước. Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng. 1.2.2. Dẫn động phanh - Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh. - Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chất lỏng thủy lực và khí nén. Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là : thủy lực và khí nén. 8 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành trình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và các thông số dẫn động phanh. 1.2.2.1. Dẫn động thủy lực Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe + Ưu điểm của dẫn động thủy lực: - Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ. - Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh. - Hiệu suất cao. - Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp. - Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh. + Nhược điểm của dẫn động thủy lực: - Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động không làm việc được. - Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp. - Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động và mômen phanh không ổn định - Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng. * Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động: Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại: Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộng rãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản. Truyền động phanh nhiều dòng: Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp phanh. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó. 9 [...]... 1- Bộ điều khiển ABS; 2- Phanh đĩa trước; 3- Cảm biến áp suất; 4- Xy lanh chính; 5- Bộ trợ lực phanh; 6- Kết nối đường dầu cho phanh sau; 7- Phanh đĩa sau 30 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Chương 2 PHÂN TÍCH LỰA CHO N PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LỰA CHO N PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Hệ thống phanh là một hệ thống có vai trò vô cùng... quả phanh là lớn nhất 22 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men quay vòng cưỡng bức lớn , tính ổn định giảm Van điện từ Cảm biến Hình 1-15: Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến 23 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch 1.4 GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO 1.4.1 Sơ đồ tổng thể và thông số kỹ thuật của xe. .. Nhược điểm: - Bánh xe lắc ngang so với mặt đường - Góc chụm không ổn định 1.4.2.5 Hệ thống phanh 29 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch - Hệ thống phanh trên xe tham khảo là hệ thống phanh đĩa thủy lực trợ lực chân không, có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS , cùng với đó là hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD và hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA... [mm] 32 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc: Đối với ô tô du lịch ta có Hg= 0,5.B Với B = 1525 [mm]: Chiều rộng cơ sở của xe (lấy theo vết bánh xe sau) Hg = 0,5.1525 = 762,5 [mm] 2.2.2 Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh Khi phanh bỏ qua lực cản không khí Pω và lực cản lăn Pf1và Pf2 Vì khi phanh vận tốc của xe giảm nhanh cho đến... Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén; 7,9- Các bầu phanh xe kéo; 8- Tổng van phân phối 16 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch 1.2.3 Phanh dừng và phanh phụ 1.2.3.1 Phanh dừng Ðể đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính (phanh chân ) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừng để hãm ô tô khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng... tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở 18 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trong một giới hạn nhất định, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong quá trình phanh không bị trượt lê hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ= (15-30)% Đó chính là chức năng và nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe Để cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt,... trước của các xe du lịch nhỏ và trung bình Kiểu này cũng được dùng cho hệ thống treo sau của các xe có động cơ đặt trước và cầu trước chủ động Hệ thống treo Macpherxôn phát triển mạnh khi kết cấu khung xe nguyên khối ngày càng sử dụng rộng hơn Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh đòn trên thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với khung xe qua đệm cao su 28 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Hình... bơm thủy lực cần 14 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết Hình 1-8: Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng 1- Bàn đạp; 2- Xylanh chính; 3- Van phanh; 4- Van phanh; 5- Xylanh bánh xe; 6Xylanh bánh xe; 7- Bộ tích năng;... lực phanh, cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực 13 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch 9 6 5 7 10 8 1 2 3 4 Hình 1-7: Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén 1 - Bàn đạp; 2 - Ðòn đẩy; 3 - Cụm van khí nén; 4 - Bình chứa khí nén; 5 - Xylanh lực; 6 - Xylanh chính; 7 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 8 - Xylanh bánh xe; 9 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; ... và sử lí tình huống là khó hơn xe sử du ng hộp số tự động - Gây khó chịu và bất tiện trong trường hợp kẹt xe hay tắc đường - Do phải thường xuyên làm việc với ly hợp có thể khiến cho chân bị đau nhức 26 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch Hình 1-18: Hộp số trên xe tham khảo 1.4.2.3 Hệ thống lái Hệ thống lái xe Nissan Juke F15 là hệ thống lái cơ . 76 Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội củng phát triển. song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế mà trong đó vấn đề an