TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN MƠN HỌC TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN ĐẠI Sinh Viên Thực Hiện : NGUYỄN VĂN TIẾN Lớp : ĐH CN Ô TÔ K7 Vinh, năm 2015 SVTH: Nguyễn Văn Tiến -1- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ƠTƠ LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển xã hội phương tiện giao thơng phát triển khơng ngừng ơtơ phương tiện phổ biến Do nhu cầu cấp thiết người tiêu dùng, nghành công nghiệp ôtô cho đời nhiều loại ôtô với tinh cơng dụng khác Cũng từ địi hỏi người tiêu dùng vận tốc ôtô phải lớn độ an toàn phải cao Nhà sản xuất phải nghiên cứu hệ thống phanh nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng hệ thống phanh thuỷ lực đựơc đời giải pháp cho vấn đề an toàn Với mục đính củng cố mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu sử dụng phanh ôtô Tôi đựơc giao thực đề tài: “Thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch” Với hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Đại Đề tài bao gồm nội dung sau: Chương1: Tổng quan hệ thống phanh ôtô Chương 2: lựa chọn phương án tính tốn thiết kế hệ thống phanh Sau thời gian thực hiện, với cố gắng thân với giúp đỡ dẫn thầy Nguyễn Văn Đại , đến đề tài tơi hồn thành Mặc dù cố gắng kiến thức thời gian cịn hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp ý kiến quý thầy bạn để luận văn tơi hồn thiện Qua em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đại người giúp đỡ em suốt trình thực đề tài tồn thể thầy mơn động lực giúp đỡ em trình thực ! Vinh, Ngày 05 tháng 10 năm 2015 (Sinh viên thực hiện) NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH: Nguyễn Văn Tiến -2- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN ĐẠI Kết đánh giá : Giáo viên chấm : Kết đánh giá : SVTH: Nguyễn Văn Tiến -3- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 1.1 Chức năng, yêu cầu phân loại hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh tơ có chức sau • Giảm vân tốc ô tô đến trị số xác định giảm vận tốc đến dừng hẳn • Duy trì vận tốc tơ trị số xác định trường hợp xe chuyển động xuống dốc • Đảm bảo ô tô không chuyển động đứng đường dốc khơng có mặt người lái Đối với xe bánh xích, hệ thống phanh cịn có chức phối hợp với ly hợp chuyển hướng quay vịng Khi ơtơ chuyển động, người lái cắt nguồn động lực đến bánh xe chủ động, vận tốc ôtô giảm dần dừng hẳn sau thời gian định động ôtô tiêu hao dần cho loại lực cản chuyển động lực cản đường (Fψ), lực cản khơng khí (Fw), lực ma sát (Fms) phận chuyển động ôtô Tuy nhiên, loại lực cản tự nhiên nói khơng đủ lớn muốn giảm nhanh vận tốc ôtô trì vận tốc ơtơ chạy xuống dốc Bởi vậy, ôtô phải trang bị hệ thống phanh để tạo loại lực cản nhân tạo - lực phanh (Fp) - trường hợp cần thiết Quá trình tạo trì lực phanh gọi trình phanh Căn vào mục đích phanh, phân biệt q trình phanh : - Phanh chậm dần - gọi hãm ôtô - sử dụng để dừng xe vị trí định giảm từ từ vận tốc xe Trong trình phanh chậm dần, động xe tiêu hao loại lực cản : lực cản tự nhiên (F ψ, Fw, Fms) lực cản nhân tạo (Fp) Quá trình phanh chậm dần thực nhờ hệ thống phanh SVTH: Nguyễn Văn Tiến -4- Lớp: ĐHCN Ơ TƠ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ hệ thống phanh hãm chuyên dụng Hệ thống phanh hãm chuyên dụng thường trang bị cho loại xe tải cỡ lớn để hãm ôtô chuyển động xuống dốc đoạn đường dốc dài nhằm tránh phải sử dụng hệ thống phanh đảm bảo hệ thống phanh ln tình trạng kỹ thuật tốt, sẵn sàng cho sử dụng trường hợp phanh khẩn cấp Trên loại ơtơ tải trọng nhỏ trung bình, thơng thường hệ thống phanh đảm nhiệm ln chức hệ thống phanh hãm Ngoài ra, người điều khiển cịn sử dụng động hộp số hệ thống phanh phụ Phương pháp phanh ôtô động thực không cắt ly hợp, lực phanh hình thành bánh xe momen phanh động cơ, moment ma sát hệ thống truyền lực bánh xe sinh Phương pháp thường sử dụng cần giảm từ từ vận tốc ôtô sử dụng ôtô di chuyển động xuống dốc dài với vận tốc vừa phải - Phanh khẩn cấp - trình phanh lái xe phát tình phải phanh để dừng xe thời gian ngắn Khi phanh cấp tốc, động xe bị tiêu hao chủ yếu lực cản nhân tạo (khoảng 90 %), phần động bị tiêu hao lực cản đường khơng khí nhỏ - Phanh chỗ - sử dụng để ngăn ngừa chuyển động xe xe đứng chỗ Hệ thống phanh không đảm bảo tính an tồn vận hành mà cịn cho phép nâng cao vận tốc trung bình ơtơ, qua nâng cao hiệu khai thác Xu hướng chung vận tốc ôtô ngày nâng cao, việc nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ôtô yêu cầu cần thiết Hệ thống phanh ôtô cần đáp ứng yêu cầu sau : 1) Đảm bảo đạt tính phanh cao 2) Lực cần thiết tác dụng lên cấu điều khiển phanh (pedal phanh) không lớn để việc điều khiển nhẹ nhàng Đảm bảo tỷ lệ thuận lực tác dụng lên cấu điều khiển phanh lực phanh bánh xe 3) Thời gian phản ứng hệ thống phanh ngắn 4) Hoạt động tin cậy thời gian dài SVTH: Nguyễn Văn Tiến -5- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ Bảng 1.1 Phân loại tổng quát hệ thống phanh ơtơ Tiêu chí phân loại Các loại phanh • Hệ thống phanh (phanh chân) • Hệ thống phanh phụ (phanh tay) • Hệ thống phanh hãm • • Hệ thống phanh tự động Hệ thống phanh khí • Hệ thống phanh thuỷ lực • • Hệ thống phanh khí nén Phanh tang trống Đặc điểm cấu tạo • Phanh đĩa cấu phanh • Phanh động • • Phanh điện Hệ thống phanh khơng có trợ lực Thiết bị cung cấp lượng • Hệ thống phanh có trợ lực cho hệ thống phanh • Hệ thống phanh qn tính • • Hệ thống phanh trọng lực Hệ thống phanh • Hệ thống có điều hồ lực phanh • Hệ thống phanh chống hãm cứng Mục đích sử dụng Mơi chất cách thức truyền động phanh Mức độ hoàn thiện 1) Hệ thống phanh - cịn gọi phanh chân - hệ thống phanh người lái sử dụng tình thơng thường thực q trình phanh Hệ thống phanh sử dụng phổ biến loại phanh thuỷ lực phanh khí nén 2) Hệ thống phanh phụ - gọi phanh tay - hệ thống phanh có chức giữ xe đứng yên đường hay đoạn đường dốc xe không chuyển động Ngồi ra, hệ thống phanh phụ cịn sử dụng số tình đặc biệt hệ thống phanh bị cố hiệu SVTH: Nguyễn Văn Tiến -6- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ƠTƠ phanh khơng đạt yêu cầu Hệ thống phanh phụ thường loại phanh kiểu truyền động khí 3) Hệ thống phanh khí - (xem mục 1.3.1) Dùng để dừng ơtơ đoạn đường đèo dốc, hay giữ cho ôtô cố định vị trí đoạn đường thẳng mà không cần tác động người điều khiển dùng để giảm tốc độ hay dừng hẳn phanh chân bất ngờ bị tác động lúc ơtơ di chuyển Phanh tay kết hợp với phanh chân tác động để phanh ôtô khẩn cấp - nhằm rút ngắn quãng đường phanh thời gian phanh 4) Hệ thống phanh thuỷ lực - Hệ thống phanh sử dụng loại chất lỏng (thường dầu thuỷ lực) để tạo momen phanh (xem mục 1.3.2) 5) Hệ thống phanh khí nén - Hệ thống phanh sử dụng khơng khí nén để tạo momen phanh (xem mục 1.3.3) 6) Hệ thống phanh hãm – hệ thống phanh có chức giảm trì tốc độ xe trị số định mà không cần dừng xe lại Hệ thống phanh hãm thường trang bị cho xe có trọng tải lớn sử dụng trường hợp xe chạy xuống dốc thời gian dài thay phải sử dụng hệ thống phanh nhằm đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốt cho hệ thống phanh Hệ thống phanh hãm thường dùng phanh điện phanh thuỷ lực (xem mục 1.3.4) 7) Hệ thống phanh tang trống hệ thống phanh đĩa - Hệ thống phanh tang trống hệ thống phanh trang bị cấu phanh kiểu tang trống Hệ thống phanh đĩa - cấu phanh kiểu đĩa 8) Hệ thống phanh khơng có trợ lực hệ thống phanh có trợ lực - hệ thống phanh khơng có trợ lưc, toàn lượng cần thiết để tạo lực phanh người lái xe phát hệ thống phanh có trợ lực, phần lượng cần thiết để tạo lực phanh xuất phát từ ngưòi lái xe, phần lại trợ lực phanh tạo Đa số ô tô trang bị hệ thơng phanh có trợ lực 9) Hệ thống phanh có điều hồ lực phanh - Phanh có điều hồ lực phanh hệ thống phanh mà áp suất dẫn động phanh có điều chỉnh nhằm tận dụng trọng lượng bám tải bánh trước bánh sau thay đổi, việc điều chỉnh nhờ điều hồ lực phanh SVTH: Nguyễn Văn Tiến -7- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ 10) Hệ thống phanh chống trượt lê - Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe hệ thống phanh có nhiệm vụ ngăn cản trượt lết bánh xe giữ cho bánh xe khơng bị hãm cứng q trình phanh Ngày hệ thống ABS trang bị hầu hết ô tô đại đời tơ có tính cao số tô 12 chỗ, hệ thống ABS giá thành cao hiệu nên thông dụng 1.2 Các phận hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh ôtô cấu thành từ phận sau đây: • Bộ phận điều khiển phanh • Bộ phận cung cấp lượng phanh • Dẫn động phanh • Cơ cấu phanh Ngồi ra, số ơtơ kéo remorque, hệ thống phanh cịn trang bị phận phụ trợ điều khiển phanh remorque B é p h Ë n ® iỊ u k h iể n C cấu phanh D ẫn động phanh B ộ phận cung cấp l ợng phanh B é p h Ë n p h trỵ trª n re m o rq u e Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống phanh ôtô 1.2.1 Phanh Bộ phận điều khiển 1.2.2 Bộ phận cung cấp lượng phanh Bộ phận cung cấp lượng bố trí trước dãn động phanh Nguồn lượng cung cấp lượng cần thiết cho trình phanh Trong trường hợp hệ thống phanh khí nén nguồn cung cấp lượng máy nén khơng khí; trường hợp hệ thống phanh khơng có trợ lực nguồn cung cấp lượng lái xe 1.2.3 Dẫn động phanh -Dẫn động phanh thủy lực SVTH: Nguyễn Văn Tiến -8- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ƠTƠ Xylanh Hình.1.2 Xylanh - dịng a Hình tổng qt Vỏ (thân) xylanh Pittơng b Hình cắt Bình dầu Phớt cao su tạo áp suất Van chiều Các lỗ cung cấp dầu từ buồng A -> B Lỗ nạp Lỗ dầu hồi (dầu bù) Lò xo hồi vị A B Buồng chứa dầu., Khi tác động lên píttơng 2, píttơng phớt cao su dịch chuyển phía trước bịt lại lỗ bù 8, ép lò xo hồi vị tạo áp suất buồng B đẩy dầu ép dầu chui qua van chiều dầu chảy đến xylanh bánh xe Khi tác động, tác dụng lực lò xo hồi vị đưa phớt cao su áp suất vị trí ban đầu Thể tích buồng B lớn nhanh, tạo độ chân khơng nó, làm cho dầu phanh buồng A chảy qua lỗ cấp bẻ cong vành mép cao su chảy vào buồng B làm điền đầy khoảng chân không vừa tạo nên, đến lúc dầu từ xylanh nơi bánh xe hồi lại xylanh lực ép lị xo nơi bánh xe Vì buồng B kín đầy dầu, lượng dầu trở bình chứa qua lỗ dầu hồi Kết thúc trình phanh Xylanh loại hai dịng: SVTH: Nguyễn Văn Tiến -9- Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ a b Hình 1.3 Xylanh - hai dịng a Hình tổng quát b Hình cắt Vỏ xylanh dịng 2.Pittơng phía trước 3.Buồng dầu phía trước 4.Bình dầu 5.Phớt cao su phía trước Đai ốc 7.Pittơng phía sau 8.Phớt cao su phía sau 9.Lị xo phía sau 10 – 15.Các van liên hợp 11 – 12.Ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe 13.Buồng dầu phía sau cđa Pittơng phía sau 14 Buồng dầu phía trước Pittơng phía trước sau 16 Buồng dầu phía sau Pittơng phía trước 17 – 22 Lỗ nạp 18 – 21 Lỗ bù 19 Lị xo phía trước 20 –23 Lỗ dầu cung cấp Để làm việc đạt hiệu cao, hệ thống phải kín khơng có khơng khí lọt vào Khi tác động lực vào Pittông Cụm Pittông (2), Phớt cao su (5) tiến phía trước đóng lại Lỗ bù (18) làm tăng áp suất buồng (16), đẩy dầu buồng (16) qua van liên hợp (15) theo đường ống (11) đến xylanh nơi bánh xe, đồng thời tạo nên áp lực tác động vào mặt Pittông (7) làm cho cụm Phớt cao su (8) Pittông (7) di chuyển, làm cho Phớt cao su (8) đóng lại lỗ bù (21) tăng áp suất buồng (13) mở van liên hợp (10) đưa dầu đến xylanh nơi bánh xe Khi tác động cụm Pittơng, Phớt cao su trở vị trí ban đầu nhờ lò xo (9 – 19) lúc buồng (16) (13) tạo nên độ chân không Cho nên dầu từ buồng (3) (14) chảy qua lỗ (20 - 23) vào Buồng (13 – 16) để điền đầy vào khoảng chân không ấy, đồng thời dầu từ xylanh trở buồng dầu lượng dầu chảy qua lỗ dầu hồi (18 – 21) trở bình chứa Kết thúc trình phanh Trường hợp đường ống bị hở (vỡ ): SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 10 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH lựa chọn phương án thiết kế 1.1 Lựa chọn cấu phanh Cơ cấu phanh ơtơ chủ yếu có hai dạng: phanh guốc phanh đĩa Phanh guốc sử dụng chủ yếu ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách số loại ôtô Phanh đĩa sử dụng nhiều loại ơtơ con, chủ yếu cấu phanh trước 1.1.1.Cơ cấu phanh cầu trước: Từ ưu, nhược điểm hệ thống phanh đĩa có giá di động nên ta chọn loại phanh đĩa có giá di động thiết kế cho xe 1.1.2 Cơ cấu phanh sau: Trong cấu phanh guốc có loại khác cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cấu phanh guốc loại bơi, cấu phanh guốc loại tự cường hố… Qua phân tích kết cấu loại cấu phanh loại guốc thấy tùy theo bố trí guốc phanh điểm tựa hiệu phanh (mômen phanh) khác kích thước guốc phanh So với loại cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục cấu phanh loại guốc đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cường hố có ưu điểm hiệu phanh ôtô chuyển động tiến tăng từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi hiệu phanh giảm tùy theo kết cấu khơng làm ảnh hưởng nhiều ơtơ chạy lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầu mơmen phanh hơn) nhược điểm chúng so với cấu phanh loại đối xứng qua trục kết cấu phức tạp nên thường bố trí cầu trước ôtô du lịch ôtô tải nhỏ, trung bình yêu cầu cần đạt hiệu phanh lớn với kích thước cấu phanh nhỏ SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 29 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ trường hợp này, thiết kế ta chọn cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục cầu sau ôtô 1.2 Lựa chọn dẫn động phanh: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có ưu điểm: Phanh đồng thời bánh xe với phân bố lực phanh bánh xe má phanh theo yêu cầu Hiệu suất cao Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản Có khả ứng dụng đa dạng nhiều loại ôtô khác cần thay đổi cấu phanh Khuyết điểm hệ thống phanh thủy lực: Tỷ số truyền dẫn động không lớn nên tăng lực điều khiển lên cấu phanh Hiệu suất truyền động giảm nhiệt độ thấp Từ ưu nhược điểm dẫn động thuỷ lực ta chọn dẫn động thuỷ lực hai dịng có trợ lực làm phương án dẫn động cho xe 2.1 Xác định mô men phanh yêu cầu sinh cấu phanh Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cấu phanh tạo mơ men sát cịn gọi mơ men phanh M p nhằm hãm bánh xe lại Lúc bánh xe xuất phản lực tiếp tuyến Pp ngược với chiều chuyển động (như hình vẽ) Phản lực tiếp tuyến gọi lực phanh xác định theo biểu thức: Pp = Mp (1-1) rb Trong : M p : Mômen phanh sinh bánh xe; Pp : Lực phanh tác dụng điểm tiếp xúc bánh xe mặt đường; rb : Bán kính làm việc của bánh xe; SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 30 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ Lực phanh lớn bị giới hạn điều kiện bám bánh xe mặt đường nghĩa là: Ppmaz = pϕ = Z b ϕ (1-2) Trong đó: Ppmaz : lực phanh cực đại sinh khả bám Pϕ : lực bám gữa bánh xe mặt đường; Z b : Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe; ϕ : Hệ số bám bánh xe mặt đường; Suy phanh cấu phanh sinh mômen phanh M p = Z b ϕ rb (1-3) Mô men phanh sinh cấu phanh phải đảm bảo giảm tốc độ dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần giới hạn cho phép Mô men phanh sinh cấu phanh bánh xe trước là: ' M pbx = m1 G1 ϕ rbx (1 -4) m1 hệ số phân bố lại trọng lượng phanh m1 = + J max hg gb (1 -5) Ở đây: G - Trọng lượng ôtô đầy tải, G = 1500 (kg) - Phân bố cầu trước: G1 = G.55% = 1500.0,55.9,81 = 8093, 25 (N) - Phân bố cầu sau: G2 = G.45% = 1500.0, 45.9,81 = 6621, 75(N) hg - Chiều cao trọng tâm xe, hg = 0,45 (m) a, b, - Toạ độ trọng tâm ôtô L - Chiều dài sở ôtô, L = 2550(mm) jmax – Gia tốc chậm dần cực đại xe phanh (jmax=6m/s2 ÷7m/s2) chọn jmax = (m/s2) g – Gia tốc trọng trường (g=9,81m/s2) ϕ - Hệ số bám bánh xe với mặt đường (ϕ=0.6÷0.7) chọn ϕ = 0.7 SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 31 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ rbx – Bán kính lăn bánh xe rbx = λ.r Trong đó: r bán kính tĩnh lốp r = 185+7,5.25,4=375,5 (mm) λ hệ số biến dạng lốp ( λ = 0,932) ⇒r bx = 375,5 0,932 = 349,966 (mm) ≈ 0,35 (m) Tính a b: a + b = L = 2550 a = 1147,5( mm) ⇒  a G − b G = b = 1402,5(mm)  Thay thơng số vào (1-5) ta có: m1 = + 7.0, 45 ≈ 1, 23 9,81.1, 4025 Thay giá trị vào (1-4) ' M pbx = 1, 23.8093, 25 0, 7.0,35 = 1219, 45( N m) Mơ men phanh bánh xe sau tính sau: M "p = ϕ Gbx rbx (1-6) Ở đây: Gbx - Trọng lượng đè lên bánh xe sau, sau có phân bố lại trọng lượng phanh Gbx = m2 m2 = − Gbx = G2 J max hg với m2 = − g.a 7.0, 45 = 0, 72 9,81.1,1475 6621, 75 0, 72 = 2383,83 (KG) Thay vào (1-3) ta có M "p = 2383,83.0, 7.0,35 = 584, 04 (N.m) SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 32 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ 2.2 Thiết kế tính tốn cấu phanh 2.2.1 Xác định góc δ bán kính ρ lực tổng hợp tác dụng lên má phanh Đối với má phanh là: tg( δ ) = cos β1 − cos 2β 2β + sin 2β1 − sin 2β (2-1) Trong đó: β1 - Góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán ma sát β1 ≈ 140 ÷ 160 β - Góc ơm ma sát trước β ≈ 100 ÷ 120 Đối với má phanh trước : Chọn β1 = 15 ; β = 120 ; ⇒ β = β1 + β = 15 + 120 = 135 2.15.π 2.135.π − cos 180 180 = 0.153 ⇒tg(δ1)= 2.120.π 2.15.π 2.135.π + sin − sin 180 180 180 Bán kính ρ xác định theo công thức: cos ρ1 = => δ = 2rt (Cosβ1 − Cosβ ) β + Sin β − β 0Cos ( β1 + β ) Sinβ (2- 2) rt – Bán kính tang trống (Tuỳ theo cỡ lốp xe,vành bánh xe ta chọn rt) ký hiệu lốp (185/60R15) ⇒ rt =(15/2).25,4 =190,5 (mm) thay giá trị vào ta có: ρ1 = π π   * 0.254 *  cos( * 15) − cos( * 135)  180 180   π π π π  π  ( * 120) + sin  * 120  − * ( * 120) * cos( * (15 + 135) ) * sin( * 120) 180 180 180 180  180  =0.295 (m) =295 (mm) Đối với má phanh phía sau: 0 0 Chọn β1 = 16 ; β = 110 ; ⇒ β = β1 + β = 16 + 110 = 126 Thế thơng số vào (2-1) ta có SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 33 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ 2.16.π 2.126.π − cos 180 180 = 0.218 ⇒tg( δ ) = 2.110.π 2.16.π 2.126.π + sin − sin 180 180 180 cos => δ = 12 Thế thơng số vào (2-2) ta có: ρ2 = π π   * 0.254 *  cos( * 16) − cos( * 126)  180 180   π π π π  π  ( * 110) + sin  * 110  − * ( *110) * cos( * (16 + 126 ) ) * sin( * 110) 180 180 180 180  180  = 0,289 (m) =289 (mm) Để đảm bảo khe hở để guốc phanh quay quanh chốt mà khơng bị vướng ta chọn góc α0 =15 2.2.2 Xác định lực tác dụng lên má phanh phương pháp hoạ đồ Phanh dẫn động thủy lực với xi lanh công tác chung cho hai piston dẫn động guốc phanh trước sau lực tác động nhau: Pt = P s = P Họa đồ xây dựng cho guốc phanh Xác định thơng số hình học cấu phanh vẽ sơ đồ theo tỉ lệ, vẽ lực P Tính góc δ bán kính ủ, từ xác định điểm đặt lực R Tính góc ϕ vẽ phương lực R Kéo dài phương R t P cắt O’, kéo dài phương P Rs cắt O’’ Để xác định phương U cần lưu ý rằng, trạng thái cân tổng lực tác dụng lên guốc phanh 0: P + R + U = Vì lực phải tạo thành tam giác khép kín Tức là, kéo dài lực chúng phải cắt điểm, điểm O ’ O’’ Để xác định phương lực U cần nối O’ với O1 O’’ với O2 SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 34 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ƠTƠ Trên hình vẽ, lấy đoạn P đặt song song ngược chiều Từ lực P dựng tam giác lực cho guốc phanh cách vẽ đường song song với lực R U có họa đồ Ta có thơng số: Cơ cấu phanh sau Má trước Thông số 15 α0(độ) 15 β1(độ) 130 β2(độ) 115 β0(độ) a (mm) 105 c (mm) 100 11,3 δ (độ) 150 ρ (mm) r0 (mm) 43,10 Do ta có hoạ đồ lực phanh: Má sau 15 15 125 110 105 100 13 148 42,53 o'' o' p T' p r'' n' r' u' r'' U'' p p o1 r' u' o2 u'' Hình 2.1: hoạ đồ lực phanh Đo trực tiếp hình đoạn R’ R’’ tính tỷ lệ: k= R ' 85,5 = = 2, 085 R '' 41 Kết hợp ta có hệ phương trình: SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 35 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ ' ' '' '' '  R r0 + R r0 = M p  ' ''  R − k R = ' ''  0, 0431.R + 0, 04253.R = 780, ⇒ ' ''   R − 2, 085 R =  R ' ≈ 12287( N ) Giải hệ phương trình ta được:  ''  R ≈ 5893.04( N ) Trên họa đồ ta đo giá trị R’ = 108,425 ta có tỷ lệ xích: µ= 12287 ≈ 143, ( N / mm ) 85,5 Từ họa đồ lực phanh ta đo được: P = 25 (mm) ; U’= 64 (mm) ; U’’= 16 (mm) Ta tính lực cịn lại: P = 25.143,7 = 3592,7 (N) U’ = 64.143,7 = 9197,3 (N) U’’= 16 143,7 = 2299,3 (N) Mặt khác ta lại có: R '2 = N + T = N + µ N (T = µ N ) ⇒ R ' = N µ +1 ⇒ N = R µ +1 = 12287 0,32 + = 11768,8( N ) T = 0,3.11768,8 = 3530, 6( N ) 2.2.3.Xác định kích thước má phanh Kích thước má phanh chọn sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất má phanh, tỷ số trọng lượng tồn ơtơ diện tích tồn phần má phanh chế độ làm việc phanh II.2.3.1 Công ma sát riêng L xác định sở ma phanh má phanh thu tồn động ơtơ chạy với tốc độ bắt đầu phanh sau L= G.V02 ≤ [ L] 2.g FΣ SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 36 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ƠTƠ Trong đó: G – trọng lượng ôtô đầy tải G= 14709,9(N) V0 - Tốc độ ôtô bắt đầu phanh ( lấy V=50 km/h = 13,89 m/s) g – gia tốc tromg trường g = 9,81 (m/s2) FΣ - diện tích tồn má phanh tất cấu phanh cua ôtô m FΣ = ∑ β 0i rt bi i =1 Trong m – số lượng má phanh β 0i - góc ơm má phanh thư i tính theo radian rt - bán kính tang trống chọn theo xe tham khảo rt = 190,5(mm) bi chiều rộng má phanh thư i Ta có ma phanh trước vả ma phanh sau chiều rộng cua má ; bi = 60 (mm) Suy ; FΣ = (1452 − 952 ).60 π π + (1452 − 1052 ).60 = 230, 27 (c m ) 180 180 Công ma sát riêng : L= 14709,9.13,892 = 628,17 (J/cm2) 2.9,81.230, 27 Vậy thỏa mãn điều kiện: L ≤ [ L ] = 400 ÷ 1000( J / cm ) 2.3.2 xác định lực tác dụng lên bàn đạp phanh Lực Q tác dụng lên bàn đạp để tạo nên áp suất chọn hệ thống, xác định theo công thức: πD l Q= p , l η (3-2) D- Đường kính xilanh tổng phanh p- Áp suất chọn l,l- Các kích thước địn bàn đạp η - Hiệu suất dẫn động thủy lực η =0,92 SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 37 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ Lực Q cực đại nằm giới hạn 50 kg ôtô Lực Q bàn đạp lớn số lần phanh ngặt chiếm 5-10% số lần phanh nói chung Hành trình tồn bàn đạp dẫn động phanh chất lỏng tính sở bỏ qua biến dạng đàn hồi dẫn động chất lỏng sở tính thể tích chất lỏng cần ép khỏi xilanh Các giá tri chọn theo xe tham khảo : D = 32 mm=32.10-1(cm) l = 70 mm=70.10-1(cm), l’ = 370 mm =370.10-1(cm) => Q= 3,14.(32.10−1 ) 70.10−1 80 = 132, 24 (N) −1 370.10 0,92 2.3.3 Xác định hành trình tồn bàn đạp Đối với ơtơ có cấu phanh đặt tất bánh xe hành trình bàn đạp h tính sau:  2d12 x1 + 2d 22 x2 l h =  ηb + δ  D   l' (3-3) d1- d2: Đường kính xilanh bánh xe trước sau x1, x2: Hành trình píttơng xilanh làm việc cấu phanh trứơc sau δ0: Khe hở đẩy với píttơng xilanh δ=1.5 - 2mm (chọn δ =2) D: Đường kính xilanh D = 32 (mm) l,l’: Các kích thước đòn bàn đạp (đã chọn trên) ηb: Hệ số bổ sung, phanh ngặt thể tích dẫn động chất lỏng tăng lên ηb=1,05 ÷1,1 (chọn ηb =1,1) Hành trình cực đại bàn đạp phanh tơ du lịch không 150mm (ứng với lúc má phanh bị mòn) thương hành trinh bàn đạp phanh hoàn toàn chiếm 50%-60% hanh trinh cực đại x1,x2 xác định sau: x= 2( a + c ).( δ + λ ) c (3-4) đây: SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 38 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ δ: Khe hở trung bình má trống ≈ 0.3mm λ: Độ mịn hướng kính cho phép má phanh [λ] = 1÷1.5 mm (chiều dày má lớn [λ] ≈ 3÷4) a: Khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực p 147 c: Khoảng cách từ tâm trống đến chốt cố định má phanh: 140 Thay thơng số vào (3-4) ta có: ⇒ 2.(147 + 140).(0,3 + 1,5) = 7,38 140 x= (mm) Thay thơng số vào (3-3) ta có :  2.34 2.7,38 + 2.32 2.7,38  370 h =  1,08 + 1,8  = 188 32   70 (mm) 2.4 Bộ cường hố chân khơng kết hợp thuỷ lực: 2.4.1-Phương án thiết kế cường hố chân khơng - thuỷ lực: Qbd Hình 1.19 cường hóa chân khơng thủy lực 2.4.2- Xác định hành trình Pistong xi lanh lực: Hành trình xilanh lực cho pittơng chuyển động phải có độ lớn đủ để khơng gian phía trước pittơng mà pittơng chiếm chỗ q trìnhdịch chuyển phải lớn tổng thể tích dầu vào xilanh làm việc cấu phanh phanh Ta có phương trình sau:  π d12 π d 22  2.(d12 x1 + d 22 x ) η b (3-5) S π D = 2. x1 + x .η b ⇒ S = D12   : S khoảng dịch chuyển pittông xilanh lực SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 39 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ x ,x khoảng dịch chuyển pittông xilanh làm việc bánh xe, chọn x = x = mm Tuy nhiên theo tính tốn ta có x = X = 7,38 mm d ,d đường kính xi lanh làm việc bánh xe: d = 34mm d = 32mm D = 32 mm đường kính xilanh lực η b = 1,05 hệ số bổ sung phanh ngặt Thay vào (3-5) ta có khoảng dịch chuyển pittơng xilanh lực là: S0 = ( ) ( ) d1 x1 + d 22 x 2 34 2.7,38 + 32 2.7,38 η = 1,05 = 32(mm) b D2 32 2.5 Tính nghiệm bền chốt phanh: Má phanh quay quanh chốt phanh tính theo ứng suât cắt ứng suất chèn dập chèn dập chốt có kích thước giơng nên ta kiêm bền cho chốt có lực tác dụng lớn τc = 4.U ≤ [τ ] = 400 Kg / cm π d σ ch = (3-6) U1 ≤ [σ ch ] = 800( KG / cm ) l.d (3-7) Trong đó: d - đường kính chốt ( chọn d = 24 mm) l - chiều dài tiếp xúc chốt với guốc phanh (vì xe tải nên ta thiết kế guốc phanh đôi để đảm bảo bền chọn l = 2x5 mm) U1- lực tác dụng lên chốt phanh tính U1 = 1744,68 KG Thay thông số vào (3-6) ( 3-7) ta có : τc = 4.380,86 = 84,23 3,14.2,4 σ ch = (KG/cm2) 380,86 = 158,96 2,4.2.0,5 (KG/cm2) Kết luận : Với thơng số tính tốn lựa chọn chốt phanh ln đảm bảo bền SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 40 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ Kết luận chung Trong thời gian ngắn chúng em giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh xe du lịch gồm có: Cơ cấu phanh, tính bền…chúng em cố gắng sưu tầm tài liệu vận dụng kiến thức học tập để hoàn thành nhiệm vụ giao Qua tính tốn thấy cụm thiết kế đảm bảo thông số làm việc đủ bền Trong trình làm đồ án, chúng em có cố gắng tìm hiểu thực tế giải nội dung kĩ thuật hợp lý Đây bước khởi đầu quan trọng giúp cho em nhanh chóng tiếp cận với ngành cơng nghiệp tơ nước ta Em mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 41 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ thầy, bạn để đề tài em hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng xe Việt Nam Một lần em xin chân thàng cảm ơn hướng dẫn, bảo tận tình thầy Hồng Văn Thức thầy mơn ơtơ giúp em hồn thành đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO : Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô - Máy kéo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tác giả: Dương Đình Khuyển Kết cấu tính tốn động đốt T1,T2: Tác giả: Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến - Phạm Văn Thể Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Động đốt trong: Tác giả: PGS - TS Phạm Minh Tuấn Nhà xuất khoa học kỷ thuật Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy: Tác giả: GS - TS Nguyễn Đắc Lộc - Lưu Văn Nhang Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Sổ tay công nghệ chế tạo máy: Tác giả: Nhà xuất giáo dục SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 42 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ AN ÔTÔ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ………………………………………………………… CHƯƠNG I :Tổng quan hệ thống phanh ô tô ……………… 1.1 Chức yêu cầu phân loại hệ thống phanh ô tô………… 1.2 Các phận hệ thống phanh ô tô………………… 1.3 Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt đọng số hệ thống phanh điển hình………………………………………………………… 4 22 CHƯƠNG 2: Lựa chọn phương án tính tốn thiết kế hệ thống phanh…………………………………………………………………… 2.1 lựa chọn thiết kế ………………………………………………… 2.2 Thiết kế tính tốn cấu phanh………………………………… 2.3 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp phanh……………………… 2.4 Bộ cường hóa chân khơng kết hợp thủy lực…………………… 29 29 33 38 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 43 SVTH: Nguyễn Văn Tiến - 43 - Lớp: ĐHCN Ô TÔ K7 ... qt hệ thống phanh ơtơ Tiêu chí phân loại Các loại phanh • Hệ thống phanh (phanh chân) • Hệ thống phanh phụ (phanh tay) • Hệ thống phanh hãm • • Hệ thống phanh tự động Hệ thống phanh khí • Hệ thống. .. cấp lượng • Hệ thống phanh có trợ lực cho hệ thống phanh • Hệ thống phanh qn tính • • Hệ thống phanh trọng lực Hệ thống phanh • Hệ thống có điều hồ lực phanh • Hệ thống phanh chống hãm cứng Mục... - Hệ thống phanh tang trống hệ thống phanh trang bị cấu phanh kiểu tang trống Hệ thống phanh đĩa - cấu phanh kiểu đĩa 8) Hệ thống phanh khơng có trợ lực hệ thống phanh có trợ lực - hệ thống phanh