MỤC LỤC MỤC LỤC .1 LỜI NÓI ĐẦU I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ 1.1 Công dụng 15 III CHỌN LOẠI/KIỂU VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH 20 IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 24 V TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC 34 5.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xi lanh công tác cấu ép .34 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phương tiện giao thông ô tô chiếm số lượng lớn phục vụ nhu cầu người Do đo, đòi hỏi ngành ô tô cần có đổi mới, tối ưu hoá mặt kỹ thuật, hoàn thiện mặt công nghệ, để nâng cao tính đại, tính kinh tế trình vận hành Để đạt yêu cầu nhà sản xuất, kỹ sư, ngành Cơ khí động lực cần phải có kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều thực tế để tìm biện pháp tối ưu trình nghiên cứu Đối với sinh viên, để thực điều đồ án môn học nói chung đồ án thiết kế ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên vận dụng kiến thức học vào thực tế, phát huy khả tư sáng tạo trình nghiên cứu công tác sau Được hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Văn Đông thầy môn, với cố gắng thân giúp em hoàn thành đồ án: “Thiết kế hệ thống phanh ô tô” cách tốt Tuy vậy, thời gian kiến thức hạn chế, tiếp xúc với thực tế nên đồ án thiết kế tránh khỏi sai xót Mong thầy góp ý để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Hữu Nghĩa I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ 1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết đó, ra, hệ thống phanh giữ cho ô tô máy kéo đứng yên chỗ mặt đường dốc nghiêng hay mặt đường ngang Với công dụng hệ thống phanh hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn chế độ làm việc Nhờ có khả phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ khả vận chuyển ô tô 1.2 Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy - Có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cường độ lớn trường hợp nguy hiểm - Phanh êm dịu trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi an toàn cho hành khách hàng hóa - Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên cần thiết thời gian không hạn chế - Ðảm bảo tính ổn định điều khiển ô tô - máy kéo phanh - Không có tượng tự siết phanh bánh xe dịch chuyển thẳng đứng quay vòng - Hệ số ma sát má phanh trống phanh cao ổn định điều kiện sử dụng - Có khả thoát nhiệt tốt - Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ 1.3 Phân loại Theo tính chất điều khiển: - Phanh chân - Phanh tay Theo cách bố trí cấu phanh bánh xe hay trục hệ thống truyền lực: - Phanh bánh xe - Phanh truyền lực Theo phận chấp hành phanh: - Phanh đĩa: + Một đĩa quay + Nhiều đĩa quay - Phanh trống - guốc: + Phanh cân + Phanh không cân - Phanh dải a) b) c) Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý loại phanh a - Phanh trống - guốc; b – Phanh đĩa; c – Phanh dải Theo đặc điểm hình thức dẫn động: - Phanh khí - Phanh thủy lực ( phanh dầu ) - Phanh khí nén ( phanh ) - Phanh điện từ - Phanh liên hợp 1.4 Cơ cấu phanh 1.4.1 Loại trống guốc Đây loại cấu phanh sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm: - Trống phanh: Là trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe - Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn ma sát (còn gọi má phanh) - Mâm phanh: Là đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, nơi lắp đặt định vị hầu hết phận khác cấu phanh - Cơ cấu ép: Khi phanh cấu ép người lái điều khiển thông qua dẫn động, ép bề mặt ma sát guốc phanh tỳ chặt vào mặt trống phanh, tạo lực ma sát để phanh bánh xe lại - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, trống phanh má phanh cần phải có khe hở tối thiểu đó, khoảng (0,2 ÷ 0,4) mm phanh nhả hoàn toàn Khe hở tăng lên má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình 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 hậu xấu đó, phải có cấu để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường tay tự động a fN1 a) fN1 c) fN1 N1 c rt P1 P P a N1 e b) e P N1 e fN1 fN1 rt N1 P e P2 fN2 rt N1 a e a e N2 c c fN1 rt N1 N2 P2 fN2 a rt N1 P1 N2 c fN2 a P2 P1 fN e d) e e) Hình 1.2 Sơ đồ cấu phanh thông dụng loại trống - guốc lực tác dụng a - Ép cam; b - Ép xilanh thủy lực; c - Hai xilanh ép, guốc phanh bậc tự do; d - Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e - Cơ cấu phanh tự cường hóa 1.4.2 Loại đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường sử dụng ôtô du lịch Phanh đĩa có loại: Kín, hở, đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vòng ma sát quay Đĩa đĩa đặc, đĩa có xẻ rãnh thông gió, đĩa lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác R’ V a 2f N C P θ P R ’C B θ B RX R Z R a) X 2f N RZ b) Hình 1.3 sơ đồ nguyên lý phanh đĩa Phanh đĩa có loạt ưu điểm so với cấu phanh trống guốc sau: - Áp suất phân bố bề mặt má phanh, má phanh mòn phải điều chỉnh - Bảo dưỡng đơn giản điều chỉnh khe hở - Có khả làm việc với khe hở nhỏ (0,05÷0,15)mm nên nhạy, giảm thời gian chậm tác dụng cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động - Lực ép tác dụng theo chiều trục tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị chúng để tăng hiệu phanh cần thiết mà không bị giới hạn điều kiện biến dạng kết cấu Vì phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn dễ bố trí bánh xe - Hiệu phanh không phụ thuộc chiều quay ổn định - Điều kiện làm mát tốt hơn, dạng đĩa quay Tuy phanh đĩa có số nhược điểm hạn chế sử dụng là: - Nhạy cảm với bụi bẩn khó làm kín - Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm má phanh mòn nhanh - Áp suất làm việc cao nên má phanh dễ bị nứt xước - Thường phải sử dụng trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên động không làm việc, hiệu phanh dẫn động thấp khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng 1.4.3 Loại dải Loại phanh chủ yếu sử dụng máy kéo xích Vì dùng phối hợp với ly hợp chuyển hướng tạo kết nối đơn giản gọn Phanh dải có số loại, khác phương pháp nối đầu dải phanh khác hiệu phanh p l S p a b S S ω R l S S q p l S S a S ω α α a ) b ) p a b S ω α R S S q α c ) S ω S q 1R S R α d ) Hình 1.4 Sơ đồ loại phanh dải a - Phanh dải đơn giản không tự siết; b - Phanh dải tự siết chiều; c - Phanh dải loại kép; d - Phanh dải loại bơi Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, hai đầu dải phanh rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm loại phanh êm dịu, hiệu phanh không phụ thuộc chiều quay Nhược điểm hiệu phanh không cao Phanh dải đơn giản tự siết chiều: Nhờ có đầu nối cố định nên hiệu phanh theo chiều tự siết cao chiều ngược lại tới gần lần Tuy phanh thường dễ bị giật, không êm Phanh dải loại kép: Là loại mà trống phanh quay theo chiều hiệu phanh không đổi luôn có nhánh tự siết Phanh dải loại bơi: Nó làm việc tương tự phanh dải đơn giản tự siết, hiệu phanh không phụ thuộc chiều quay 1.5 Dẫn động phanh Dẫn động phanh hệ thống dùng để điều khiển cấu phanh Dẫn động phanh thường dùng có ba loại chính: khí, chất lỏng thủy lực khí nén Nhưng dẫn động khí thường dùng cho phanh dừng hiệu suất thấp khó đảm bảo phanh đồng thời bánh xe Nên hệ thống phanh làm việc ô tô sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là: thủy lực khí nén 1.5.1 Dẫn động thủy lực Dẫn động phanh thủy lực dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải có tải trọng nhỏ cực lớn, gồm cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, trợ lực phanh, xylanh làm việc bánh xe Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm là: - Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ - Luôn đảm bảo phanh đồng thời bánh xe áp suất dòng dẫn động bắt đầu tăng tất má phanh ép vào trống phanh - Hiệu suất cao - Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp - Có khả sử dụng nhiều loại xe khác mà cần thay đổi cấu phanh Nhược điểm dẫn động thủy lực: - Yêu cầu độ kín khít cao Khi có chỗ bị rò rỉ dòng dẫn động không làm việc - Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng phận trợ lực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp - Sự dao động áp suất chất lỏng làm cho đường ống bị rung động mômen phanh không ổn định - Hiệu suất giảm nhiều nhiệt độ thấp độ nhớt tăng Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động: Theo hinh thức dẫn động phanh thủy lực chia làm hai loại : - Truyền động phanh dòng: Truyền động phanh dòng sử dụng rộng rãi số ôtô trước kết cấu đơn giản - Truyền động phanh nhiều dòng: Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có hai dòng dẫn động độc lập có cấu điều khiển chung bàn đạp phanh Trong trường hợp dòng bị hỏng dòng lại phanh ô tô - máy kéo với hiệu phanh a) d) b) e) Hình 1.5 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thủy lực 1.5.5.1 Dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp c) B A Hình 1.6 Dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp 1,8 - Xilanh bánh xe; 3,4 - Piston xilanh chính; 2,7 - Ðường ống dẫn dầu đến xilanh bánh xe; - Bàn đạp phanh; - Xilanh Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston xilanh dịch chuyển, áp suất khoang A tăng lên đẩy piston dịch chuyển sang trái Do áp suất khoang B tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo ống đến xylanh bánh xe để thực trình phanh Khi người lái nhả bàn đạp phanh tác dụng lò xo hồi vị, piston xilanh bánh xe ép dầu trở xylanh 6, kết thúc lần phanh 1.5.5.2 Dẫn động tác động gián tiếp * Dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không Bộ trợ lực chân không phận cho phép lợi dụng độ chân không đường nạp động để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu trợ lực, kích thước trợ lực chân không thường phải lớn thích hợp với xe có động xăng cao tốc 10 12 11 Pc A Pbđ B Hình 1.7 Dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không Hình 4.3 Cơ cấu phanh trống guốc cầu sau xe du lịch Vậy moment phanh hai guốc tạo cho tang trống xác định moment tổng sau : MP = P1 h1 µ P h µ + 2 A1 − µ B1 A2 + µ B2 Nếu hai guốc phanh gắn má phanh hoàn toàn giống phương diện kích thước kết cấu, giả sử hai má phanh có quy luật phân bố áp suất Tức A1 = A2 = A, B1 = B2 = B moment phanh guốc phanh cấu phanh tang trống cầu sau sinh xác định :  1   M P = P.h.µ  +  A − µ B A + µ B   2A 2  A − µ B Hay : M P = P.h.µ     Từ ta có công thức tính lực ép yêu cầu cấu phanh kiểu trống guốc cầu sau : ( M P A − µ B P= A.h.µ Trong dó : ) A B đại lượng đặc trưng cho thông số kết cấu quy luật phân bố áp suất má phanh guốc phanh xác định Vậy ta có lực ép cấu phanh cầu sau kiểu trống guốc : P= ( 1061,301 0,776 − 0,3 2.12 2.0,776.0,2112.0,3 ) = 5527,78( N ) Suy moment phanh guốc phanh tạo cho tang trống cầu sau : M g1 = P h µ A − µ B = 6922,890.0,2112.0,3 0,776 − 0,3.1 = 921,500( N m) M g2 = P h µ A − µ B = 6922,890.0,2112.0,3 0,776 + 0,3.1 = 407,653( N m) 4.3 Tính toán xác định bề rộng má phanh Bề rộng má phanh xác định diện tích làm việc má phánh ép lên tang trống Bề rộng má phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng, điều nói chung có lợi cho mài mòn ma sát diện tích làm việc tăng đồng nghĩa với áp lực tác dụng lên đơn vị diện tích giảm, dẫn đến mức độ mài mòn giảm lần phanh ( lần phanh diễn lần qua trình trượt má phanh tang trống diễn mãnh liệt, vừa làm mài mòn má phanh, vừa sinh nhiệt lớn làm nung nống tang trống má phanh chi tiết liên quan đến truyền nhiệt với chúng ) Tuy bề rộng má phanh không nên tăng lớn làm giảm tính đồng áp lực phân bố theo chiều rộng má phanh, dẫn đến mòn má phanh không giảm hiệu phanh Khi thông số khác chọn xác định theo moment yêu cầu nêu bề rộng má phanh xác định theo áp suất cho phép [ q ] hình thành má phanh trình phanh Với kiểu cấu phanh tang trống, bề rộng má phanh b xác định theo moment phanh Mg guốc tạo cho tang trống sau : b= Trong : Mg q.µ.rt ( α − α ) = Mg q.µ.rt α rt bán kính tang trống α góc ôm má phanh  N   m  q Áp suất tác dụng lên má phanh   MN   m  Với [ q ] = 1,5 ÷ 2,0  N   m  Vậy chọn [ q ] = 2,0.10  Suy bề rộng má phanh sau : +/ Với guốc cấu phanh trước : M g1 = 964,98( N m) b= 964,98.180 = 0,0587( m ) 2,0.10 6.0,3.0,132 2.90.π +/ Với guốc cấu phanh sau : M g1 = 921,500( N m ) b= 921,500.180 = 0,0561( m ) 2,0.10 6.0,3.0,132 2.90.π Thống chọn bề rộng má phanh cấu phanh trước/sau b = 0,058 ( m ) = 58 ( mm ) 4.4 Tính toán kiểm tra thông số liên quan khác cấu phanh 4.4.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng Kích thước má phanh không xác định theo tiêu chí áp suất làm việc phải nhỏ áp suất cho phép [ q ] nhằm đảm bảo tuổi thọ cho má phanh, mà xác định theo tiêu chí công ma sát trượt riêng nhằm bảo đảm cho má phanh làm việc thời gian lâu dài Bởi với áp suất làm việc má phanh trình phanh tốc độ xe bắt đầu phanh lớn má phanh mau mòn Theo định nghĩa công ma sát trượt riêng công ma sát trượt má phanh trình phanh tính đơn vị diện tích làm việc má phanh Giả sử công ma sát trượt L trình phanh thu toàn động ô tô bắt đầu phanh với vận tốc v ô tô dừng hẳn ( v2 = ) Tức : L = Trong : ( ) ma v12 − v 22 G v = a 2 g ma khối lượng đầy tải ô tô phanh ( kg ) Ga trọng lượng ô tô ( N ) V1 vận tốc ô tô bắt đầu phanh ( m/s ) G gia tốc trọng trường Tổng diện tích làm việc tất má phanh xác định : AΣ = 2.b.rt ( α − α ).4 = 2.0,058.0,132.(120 − 30 ).4 π 180 ( ) = 0,0962 m Suy công trượt riêng : Ga v12 L Lr = = AΣ 2.g AΣ Với : v1 = 0,5.vmax = 0,5 120.1000 3600 = 16,667 ( m/s ) Suy : Lr = ( 2800.9,81).16,667 2.9,81.0,0962  J   KJ  = 4043  = 4,043  m  m  [ Lr ] = ÷ 15 MJ2  So với điều kiện : Vậy : m   MJ  Lr = 4,043  thỏa mãn m  4.4.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành cấu phanh Trong trình phanh, động ô tô bị tiêu tán công ma sát trượt biến thành nhiệt làm nung nóng má phanhvaf phần truyền môi trường không khí Tuy nhiên, phanh ngặt thời gian ngắn nhiệt sinh không kịp truyền môi trường không khí truyền không đáng kể nên tính toán thiết kế, để an toàn nhiệt, xem tang trống nhận hết nhiệt trình phanh Vậy ta có phương trình cân nhiệt sau : ( ) ma v12 − v 22 = m p C.∆T Trong ; mp tổng khối lượng tang trống C nhiệt dung riêng vật liệu làm tang trống ( vật liệu làm tang trống thép nên C = 500 ( J/kg ) ∆T độ tăng nhiệt độ tang trống ( độ tăng nhiệt độ tang trống phanh với tốc độ ô tô v = 8,33 (m/s) dừng hẳn ( v = 0) không vượt 150 Khi phanh ngặt với tốc độ trung bình nửa tốc độ cực đại độ tăng nhiệt độ không vượt 1250 +/ Tính kiểm tra độ tăng nhiệt độ phanh với vận tốc v = 8,33 ( m/s ) Suy khối lượng tổng cộng trống phanh phải đủ lớn để tăng nhiệt độ không 100 phanh với vận tốc v = 8,33 (m/s) m a v12 mp = 2.C.∆T 2800.8,33 2.500.10 = = 19,429( kg ) +/ Tính kiểm tra độ tăng nhiệt độ phanh với vận tốc v = 0,5.v max Suy khối lượng tổng cộng trống phanh phải đủ lớn để tăng nhiệt độ không 100 phanh với vận tốc v = 16,667 (m/s) m a v12 2.C.∆T mp = = 2800.16,667 2.500.100 = 7,778( kg ) Như để đảm bảo điều kiện bền nhiệt, khối lượng trống phanh xe khách phải : mt = 19,429 = 4,857 ≈ 5( kg ) Cùng với toán kiểm tra nhiệt, toán tính toán thiết kế bề dày δ tang trống suy từ công thức khối lượng trống phanh sau : [ ] π ( rt + δ ) − rt ( b + δ ).ρ = mt Trong : rt = 0,132 (m) bán kính tang trống b = 0,058 (m) bề rộng má phanh ρ khối lượng riêng vật liệu làm tang trống Với thép ρ = 7800 ( kg/m3) Với số liệu cho, phương pháp tính gần ta tìm bề dày δ tang trống : δ ≈ 12( mm ) V TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC 5.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xi lanh công tác cấu ép Trong truyền động phanh dầu, để tạo lực ép cho cấu phanh thường dùng piston để truyền lực ép P lên guốc phanh Đối với kiểu cấu phanh guốc hành trình dịch chuyển piston công tác X (mm) cấu ép xác định : x= ( δ + δ m )( a + b ) b δ khe hở hướng kính trung bình má phanh trống Trong : phanh Theo kinh nghiệm δ = 0,5 ÷ 0,6(mm) , chọn δ =0,5 (mm) δ m Độ mòn hướng kính cho phép má phanh tang trống Khi lượng mòn hướng kính đạt dến giá trị cho phép nằm khoảng (1,0 ÷ 1,2) mm hành trình bàn đạp đạt giá trị cực đại cho phép [ S bd ] mà cần phải điều chỉnh lại khe hở hướng kính trung bình δ Vậy ta chọn δ m = 1,0(mm) Và a = b = 105,6 (mm) Suy : x= ( 0,5 + 1).(105,6 + 105,6) 105,6 = 3( mm ) 5.2 Đường kính xi lanh xi lanh công tác 5.2.1 Đường kính xi lanh công tác Đường kính xi lanh công tác dk cấu phanh xác định từ lực ép yêu cầu tương ứng Pk dk = Trong : 4.Pk π Pd Pk lực ép yêu cầu cấu phanh thứ k Pd áp suất làm việc dầu phanh hệ thống Với hệ thống phanh bơm dầu hổ trợ :  MN   m  Pd = ÷ 10  Với cấu phanh trước có lực ép P = 7249,53 (N), pd = 10 (MN/m2) ta có đường kính xi lanh công tác dk = 4.7249,53 π 10.10 = 0,03038(m)  Với cấu phanh sau có lực ép P2 = 5527,78 (N), pd = 10 (MN/m2) ta có đường kính xi lanh công tác dk = 4.5527,78 π 10.10 = 0,02653(m) 5.2.2 Đường kính xi lanh Đường kính xi lanh chinh Dc xác định từ tỷ số truyền khuếch đại thủy lực ik : d i k =  k  Dc Trong :    ik tỷ số truyền khuếch đại thủy lực xi lanh công tác thứ k so với xi lanh Trong thực tế kinh nghiệm hệ thống phanh dầu tỷ số khuếch đại thủy lực thường nằm khoảng ik = 0,75 ÷ 1,50 Vì tính toán thiết kế tính đường kính xi lanh theo giá trị trung bình gần sau: Dc ≈  d k2min d k2max  +  0,75 1,50    Ở dkmin giá trị nhỏ đường kính xi lanh công tác dkmax giá trị lớn đường kính xi lanh công tác Các số 0,75 1,50 hệ số kinh nghiệm Thế số với giá trị đường kính xi lanh công tác tính ta có : Dc ≈  0,02653 0,03038    + 1,50   0,75 ≈ 0,029(m) Đường kính xilanh điều khiển trợ lực lấy đường kính xi lanh : ddk = Dc = 0,029 (m) 5.3 Hành trình dịch chuyển piston xi lanh Piston xi lanh có nhiệm vụ truyền lực từ bàn đạp trợ lực phanh ( có) để tạo áp suất cao hệ thống phanh Áp suất cao hệ thống bắt đầu hình thành tất khe hở hệ thống phanh khắc phục, nên hành trình dịch chuyển piston xy lanh h (mm) xác định :   2.x1 n1 d12 2.x n d 22 h =   +  Dc2 Dc2   d2 .2 + δ + δ + δ dk dk2  Dc   .K   Trong : x1, x2 hành trình dịch chuyển piston công tác cấu phanh cầu trước/sau Với x1 = x2 = (mm) Còn số theo thông số x để xác định số lượng piston công tác cấu phanh d1,d2 đường kính xy lanh công tác cấu phanh cầu trước/sau Với d1 = 30,38 (mm), d2 = 26,53 (mm) n1,n2 tương ứng số lượng trục bánh xe cầu trước/sau Với xe du lịch có công thức bánh xe 4x4 4x2 n1 = n2 = Chỉ số bên ngoặc đơn xác định có cấu phanh trục trước/sau Ddk đường kính xi lanh dầu điều khiển đống mở van trợ lực phanh chân ddk = 29 (mm) Dc đường kính xi lanh Dc = 29 (mm) δ , δ khe hở thông dầu xilanh trạng thái không phanh ứng với dòng trước/sau δ = δ = 1,5(mm) δ dk khoảng cánh dịch chuyển piston trợ lực để điều khiển đóng mở van trợ lực Chọn δ dk =1,0 (mm) K hệ số tính đến độ đàn hồi hệ thống K ≈ 1,05 ÷ 1,07 , chọn K = 1,07 Vậy với thông số có, ta xác định hành trình dịch chuyển piston xi lanh chính:   2.3.30,38 2.3.26,53 h =   + 29 29    29 .2 + 1,5 + 1,5 + 29   .1,07   = 29,117(mm) 5.4 Hành trình tỷ số truyền bàn đạp phanh 5.4.1 Tỷ số truyền bàn đạp ibđ Đòn bàn đạp có nhiệm vụ truyền lực đạp lái xe lên piston xi lanh Vì dịch chuyển đầu bàn đạp phanh xác định : S bđ = ( h + δ k ).ibđ (1) Trong : h : hành trình dịch chuyển piston xilanh δ : khe hở cần thiết cần đẩy piston xilanh ibđ : tỷ số truyền khuếch đại lực từ bàn đạp đến piston xi lanh Thay công thức tính hành trình dịch chuyển piston xi lanh h vào (1) với điều kiện giá trị hình thành bàn đạp lớn ứng với lúc mà phanh mòn đến giá trị giới hạn phải hiệu chỉnh không vượt giá trị cho phép hành trình cực đại [ S bđ ] ( h + δ k ).ibđ ∈ [ S bđ ] Đối với xe du lịch [ S bđ ] = (150 ÷ 160) (mm) Chọn : [ S bđ ] = 150 ( mm ) Khe hở δ = 0,5 (mm) Vậy : ibđ = 150 29,117 + 0,5.1,07 = 5,06 5.4.2 Hành trình bàn đạp Sbđ Hành trình bàn đạp phanh thực tế S bđ không xét đến tượng mòn ( tức δm δ m = ) tính : ( ) S bđ = h ∗ + δ k ibđ Với δ m = x1= x2 =1 (mm) , ta có :  2.1.1.30,38 2.1.1.26,53 h∗ =  + 29 29   29  .2 + 1,5 + 1,5 + .1,07 29   = 12,56(mm) Nên S bđ = (12,56 + 0,5.1,07 ).5,06 = 66,26(mm) Hành trình làm việc piston xi lanh cho khe hở 0: δ = δ = δ đk = δ m = δ =  2.1.1.30,38 2.1.1.26,53  .2.1,07 h =  + 2 29 29   ∗∗ = 8,28(mm) S lv = h ∗∗ ibđ = 8,28.5,06 = 41,90( mm) Ta có tỷ số hành trình thực tế bàn đạp S bđ so với hành trình làm việc Slv : K bđ = lv S bđ S lv = 66,26 41,90 = 1,58 So với tỷ số kinh nghiệm nằm khoảng (1,4 ÷ 1,6) phù hợp 5.5 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh chưa tính trợ lực Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh ( chưa tính đến trợ lực ) để thực trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu sau : π Dxl2 Pd Pbđ ≥ 4.ibđ η bđ η xl Trong : Dxl : đường kính xi lanh cung cấp dầu cho xy lanh công tác Dxl = Dc =29 (mm) Pd : Áp suất làm việc dầu hệ thống ( Pd = 10 (MN/m2)) η bđ : Hiệu suất bàn đạp η bđ = 0,85 ÷ 0,95 ⇒ chọn η bđ = 0,9 η xl : Hiệu suất piston - xi lanh η xl = 0,92 ÷ 0,95 => chọn η xl = 0,95 Vậy ta có lực đạp cần phải tác dụng chưa tính đến trợ lực: Pbđ ≥ π 0,029 2.10.10 = 1526,75( N ) 4.5,06.0,9.0,95 Giá trị tính toán lực bàn đạp so với yêu cầu cho phép nhằm bảo đảm điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe ô tô nay, xe du lịch khoảng [ Pbđ ] = ( 200 ÷ 300) ( N ) cần thiết phải có trợ lực 5.6 Lực trợ lực cần thiết trợ lực Khi có phận trợ lực ( trực tiếp hay gián tiếp ) công thức tổng quát tính lực cần thiết phải có để thực trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu sau : Pbđ ibđ η bđ + Ptl itl η tl ≥ π D xl2 Pd 4.η xl Trong : itl tỷ số truyền khuếch đại lực, tính từ xy lanh trợ lực đến piston xi lanh cung cấp dầu cho xi lanh công tác η tl Hiệu suất phận trợ lực, kể đến tổn thất truyền lực tính từ xi lanh trợ lực đến piston xi lanh cung cấp dầu cho xi lanh công tác Trong trường hợp trợ lực trực tiếp itl =1 η tl =0,95 Lực bàn đạp cần phải tác dụng lên bàn đạp trường hợp có trợ lực chọn theo giới hạn nhỏ : [ Pbđ ] = 250( N ) Khi lực yêu cầu trợ lực Ptl xác định :  π D xl2 Pd   − [ Pbđ ].ibđ η bđ  4.η xl  Ptl ≥  itl η tl Thay số ta có :  π 0,029 2.10.10   − 250.5,06.0,9  4.η xl   Ptl ≥ 1.0,95 Vậy Ptl ≥ 6120,36( N ) 5.7 Đường kính xy lanh bầu trợ lực Để giảm nhẹ lực điều khiển phanh cho hệ thống phanh xe du lịch, ta dùng  MN   m  trợ lực chân không với độ chênh lệch chân không ∆P = 0,065 Lực trợ lực tạo nhờ nguyen lý chênh lệch áp suất hai ngăn bầu trợ lực xác định sau : Ptl = π Db2 ∆P Suy đường kính bầu trợ lực Db : Db = Thế số ta có : 4.Ptl π ∆P Db = 4.6120,36 π 0,065.10 = 0,346( m) = 346(mm) Kích thước bầu trợ lực xe thường nằm khoảng giá trị từ : Db ≈ ( 200 ÷ 400 ) (mm) Vậy với Db = 346 (mm) suy thỏa mãn VI KẾT LUẬN Sau tìm hiểu vào tính toán hệ thống phanh em đồ án môn học kết cấu tính toán thiết kế ôtô hoàn thành Dựa vào kiến thức thầy cô trao dồi trường, lớp, kết hợp với giáo trình tính toán thiết kế hệ thống phanh số tài liệu liên quan giúp em hoàn thiện đồ án Trong đồ án tránh khỏi sai sót định, kiến thức hạn hẹp, kỹ tin học chưa hoàn thiện nên nhiêu thiếu sót Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đông giáo viên tận tình theo dõi, hướng dẫn em suốt thời gian làm đồ án, xin cảm ơn thầy, cô môn thầy, cô khoa bạn lớp giúp em hoàn thiện đồ án Rất mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung quý thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống phanh ôtô – TS Lê Văn Tụy, Trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng [2] Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống phanh, treo, lái ôtô – TS Nguyễn Hoàng Việt, Trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng [3] Lý thuyết ôtô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [...]... thấp và không đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Dẫn động điện chỉ dung cho các đoàn xe Dựa vào phần tổng quan về hệ thống phanh, trong mục dẫn động phanh ta chọn loại dẫn động bằng thuỷ lực cho hệ thống phanh của xe du lịch ta đang thiết kế Vì loại dẫn động này có những ưu điểm phù hợp loại xe du lịch b/ Chọn sơ đồ phân dòng : Để tăng độ an toàn làm việc của hệ thống phanh thì xe phải có hai dòng hai... bánh sau lớn hơn bánh trước thì làm cho xe mất tính điều khiển , quay đầu xe, gây mòn lốp P1 a fN2 N 2 b N 1 fN1 p 2 e Hình 3.1 Cơ cấu phanh trước xe du lịch p 2 fN2 a P1 N 2 b N 1 fN1 e e Hình 3.2 Cơ cấu phanh sau xe du lịch 3.2 Chọn sơ đồ hệ thống phanh a/ Chọn loại dẫn động phanh Hiện nay ôtô thường dung hai loại dẫn động chính là thuỷ lực và khí nén, còn dẫn động cơ khí chỉ dung cho phanh dừng vì hiệu... là bánh kính làm việc trung bình của bánh xe III CHỌN LOẠI/KIỂU VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH Kết cấu hệ thống phanh của ôtô buộc phải có hai phần chính : + Cơ cấu phanh : là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát + Dẫn động phanh : là bộ phận để diều khiển cơ cấu phanh 3.1 Chọn kiểu/ loại cơ cấu phanh Thực tế môment sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh lắp đặt ở banh xe ... cản lăn của bánh xe trước + Pf2 là lực cản lăn ở bánh xe sau + Ppt là lực phanh ở bánh xe trước + Pps là lực phanh ở bánh xe sau + Pω là lực cản của không khí + Pj là lực quán tính của xe sinh ra khi phanh + L chiều dài cơ sở của ôtô + Hg chiếu cao trọng tâm + a, b toạ độ trọng tâm v Pw Pj hg Pf1 O1 Ppt Ga a Z1 Pf2 O2 Pps b Lo Z2 Hình 2.1 Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên ô tô khi phanh Khi xe đứng yên... cơ cấu phanh 1 và 9 Các piston này thắng lực lò xo, đẩy hai má phanh ép sát vào trống phanh và tiến hành phanh, vì trống phanh gắn chặt với mayơ bánh xe Khi nhả phanh bàn đạp, nghĩa là lúc ngắt phanh lò xo kéo guốc phanh về vị trí ban đầu Dưới tác dụng của lực lò xo các piston trong xilanh làm việc, sẽ ép dầu trở lại xilanh chính 7 IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 4.1 Moment phanh do cơ cấu phanh. .. đơn giản, dễ bố trí giá thành rẻ c/ Sơ đồ hệ thống phanh chọn : 5 4 1 6 9 7 3 2 8 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực 1 - Cơ cấu phanh trước; 2,8 - Đường ống trước sau; 3,4 - Piston của xilanh chính; 5- Bình chứa dầu; 6 - Bàn đạp; 7- Xilanh chính; 9 - Cơ cấu phanh sau Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy lực: Khi người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua hệ thống đòn sẽ đẩy piston nằm trong xilanh... chậm dần khi phanh J p = g.ϕ bx (3) Với ϕ bx là hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi ô tô được phanh khẩn cấp Với hệ thống phanh không trang bị kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe ( xe không có trang bị hệ thống chống hãm cứng ABS Anti – look Brake System, hay trang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử EBS - Electronic Brake System ) thì hệ số bám khi phanh khẩn cấp chỉ có thể đạt được ϕ bx = ( 0,75... cấu phanh ở các bánh xe có nhiều kiểu loại vì vậy nói chung trên một chiếc xe có thể có các cơ cấu phanh khác nhau đối với các trục bánh xe trước và bánh xe sau Ngay cả khi kiểu cơ cấu phanh giống nhau nhưng kết cấu và kích thước cụ thể vẫn có thể khác nhau tuỳ theo môment phanh yêu cầu phân bố trên các trục như đã tính ở phần trước Vì vậy để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, trước hết cần tính toán... toán đánh giá tý số phân bố môment phanh hay lực phanh lên trục trước và trục sau theo hệ số phân bố lực phanh K12 như sau : K12 = = M pt M ps = Ppt Pps = b + hg ϕ bx a − hg ϕ bx 1929,960 = 1,818 1061,301 Xe chúng ta đang thiết kế là xe du lịch, tải trọng tĩnh phân bố lên trục trước và trục sau là bằng nhau ( 1400 Kg/ 1400 Kg) Do đó hệ số phân bố lực phanh K 12 = 1,818 là hợp lý Ta thấy môment phanh. .. hỏng thì hiệu quả phanh còn > 50%, kết cấu phức tạp, có khả năng mất đối xứng lực phanh Ở hình e : phân dòng có hai dòng, mỗi dòng cho cầu trước và cho cầu sau Kiểu này độ an toàn cao, nếu một trong hai dong bị hỏng thì hiệu quả phanh vẫn 100%.Kết cấu phức tạp giá thành đắt Qua phân tích các sơ đồ trên để phù hợp với xe du lịch đang thiết kế thì ta chọn loại sơ đồ 1 ( hình a ) vì kết cấu đơn giản, ... bảo phanh đồng thời bánh xe Dẫn động điện dung cho đoàn xe Dựa vào phần tổng quan hệ thống phanh, mục dẫn động phanh ta chọn loại dẫn động thuỷ lực cho hệ thống phanh xe du lịch ta thiết kế Vì... sơ đồ để phù hợp với xe du lịch thiết kế ta chọn loại sơ đồ ( hình a ) kết cấu đơn giản, dễ bố trí giá thành rẻ c/ Sơ đồ hệ thống phanh chọn : Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực - Cơ cấu phanh. .. cấu phanh 3.1 Chọn kiểu/ loại cấu phanh Thực tế môment sinh bánh xe cấu phanh lắp đặt banh xe Cơ cấu phanh bánh xe có nhiều kiểu loại nói chung xe có cấu phanh khác trục bánh xe trước bánh xe