ĐỒ án môn học TÍNH TOÁN THIẾT kế ô tô THIẾT kế hệ THỐNG PHANH CHO ô tô

34 Hănh trình của cần xilanh chính Scần mm35 Tỷ số truyền của băn đạp r2/r1 41 Mômen phanh của một cơ cấu phanh bânh M1t Nmtrước 42 Mômen phanh của một cơ cấu phnah bânh M1s Nmsau 43 Môm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Lớp: 19DOTD1 VÀ 19DOTC4

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Tùng

Sinh viên thực hiện; Nguyễn Thành Đông ;MSV;1911252631;Lớp;19DOTC4

Sinh viên thực hiện; Ngô Minh Đức ;MSV;1911256061;Lớp;19DOTD1

Sinh viên thực hiện; Nguyễn Chí Dưỡng ;MSV;1911250943;Lớp;19DOTC4Sinh viên thực hiện; Đặng Nhật Duy ;MSV;1911255553;Lớp;19DOTD1Sinh viên thực hiện; Nguyễn Anh Duy ;MSV;1911255559;Lớp;19DOTD1

Tp.HCM, ngày … tháng … năm

Mục Lục

Bảng các chữ viết tắt ……….4

Bảng sơ đồ và hình vẽ………6

LỜI NÓI ĐẦU………7

PHẦN 1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ……….7

1.1.Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống phanh……… 7

1.1.1.Công dụng ……….7

1.1.2 Yêu cầu kết cấu ……… 7

1.1.3 Phân loại………8

1.2.Phân tích kết cấu chung của hệ thống phanh………9

1.2.1.Hệ thống phanh thủy lực……… 9

1.2.2.Hệ thống phanh khí nén……… 10

1.2.3 Hệ thống phanh liên hợp……….12

1.3.Phân tích kết cấu cơ cấu phanh……… 13

1.3.1 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau………13

1.3.2 Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau……… 17

1.3.3 Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực chuyển dịch của các guốc phanh bằng nhau (Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi)………18

1.3.4 Cơ cấu phanh có cường hóa và có chốt tựa chung cho cả hai guốc phanh……… 19

1.4 Chọn phương án thiết kế………20

1.4.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh……… 20

1.4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh tang trống……….21

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH……… 21

2.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán……… 21

2.1.1 Mục đích……… 21

2

2.1.2 Nhiệm vụ tính toán thiết kế………21

2.1.3 Thông số ban đầu dùng tính toán thiết kế cơ cấu phanh…………22

2.2 Xác định momen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh……….22

2.3 Xác định các lực tác dụng lên guốc phanh: ………23

2.4 Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh…… 25

2.4.1 Tính toán xác định công ma sát riêng……… 25

2.4.2 Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh………26

2.4.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh……….27

2.4.5 Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh……… 28

PHẦN 3 TÍNH DẪN ĐỘNG PHANH ………28

3.1 Đường kính xilanh chính (D C ) và đường kính xilanh bánh xe (D K )…29 3.2 Tính toán hành trình làm việc và lực bàn đạp………30

3.2.1 Tính toán hành trình làm việc của bàn đạp………30

3.2.2Tính lực bàn đạp ……….33

3.2.3 Tính toán phần trợ lực ……….33

3.3 Tính bầu phanh:………35

3.4.Tính chọn thể tích bình chứa:……… 35

3.5 Tính năng suất máy nén:……….37

PHẦN 4 KIỂM NGHIỆM (Nguyễn Chí Dưỡng không làm)…………38

PHẦN 5 BẢN VẼ ……….38

Tài liệu tham khảo……… 42

Bảng các chữ viết tắt

T

23 Gia tốc chậm dần cực địa khi phanh Jmax m/s2

34 Hănh trình của cần xilanh chính Scần mm

35 Tỷ số truyền của băn đạp r2/r1

41 Mômen phanh của một cơ cấu phanh bânh M1t Nmtrước

42 Mômen phanh của một cơ cấu phnah bânh M1s Nmsau

43 Mômen phanhcủa một guốc bânh sau M1st Nm

45 Diện tích của câc mâ phanh

m 2F

46 Diện tích của câc mâ phanh trước Ft m2

49 Nhietj dung riíng của vật liệu lăm C J/Kg.độtroodndg phanh

50 Khối luoengj riíng của vật liệu lăm trống Kg/m3phanh

52 Đường kính câc xilanh bânh xe trước dt mm

53 Đường kính câc xi lnah bânh xe sa u ds mm

55 Âp xuaasst cho phếp của đên động pmax Mn/m2

56 Hệ thống tính giản nở của đường ống K

lục sơ đồ Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía vă 14

lực đẩy lín câc guốc bằng nhau với dẫnđộng phanh thủy lực

Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía vă 16lực đẩy lín câc guốc bằng nhau với dẫn

động phanh khí nĩn

Cơ cấu phanh có chốt tựa khâc phía vă 17

sơ đồ tính toán dẫng động hệ thống 29

Sơ đồ tính toán dẫn dộng phanh thủy lực 29

Lời nói đầu

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằngmạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc giamuốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường

bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyểntrong nội địa bằng ôtô

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng pháttriển hơn Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ, hiện nay ngành công nghiệp ôtô

đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người.Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghihơn…để theo kịp với xu thế của thời đại

Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn chongười và xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều

cơ cấu bảo đảm an toàn như: dây đai an toàn, túi khí, điều hòa lực phanh, bộABS…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất Cho nên khi thiết

kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độnhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hànghoá là điều rất cần thiết

PHẦN 1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1.1 Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống phanh

1.1.1 Công dụng

- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe

1.1.2 Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảoquãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người

- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng

- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường

độ lực bàn đạp khác nhau

7

- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc.

- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong môi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng

1.1.3 Phân loại

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe

- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái

và dùng làm phanh dự phòng

- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để tiêuhao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trêndốc dài, …)

* Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau

- Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanhbằng nhau

- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực chuyển dịch của các guốc phanh bằng nhau

* Theo dẫn động phanh

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực

- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén, …

* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

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

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

Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh:hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơđộng, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh.

1.2.Phân tích kết cấu chung của hệ thống phanh

1.2.1Hệ thống phanh thủy lực

Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh với

áp suất lớn nhất trong khoảng 60 ÷ 120 bar Áp suất được hình thành khi ngườilái đạp bàn đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh chính Chất lỏng (dầuphanh) được dẫn theo các đường ống tới các xilanh bánh xe nằm trong cơ cấuphanh Với áp suất dầu, các pit tông trong xilanh thực hiện tạo lực ép máphanh vào tang trống hoặc đĩa phanh, thực hiện sự phanh tại các cơ cấu phanhbánh xe

Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạycao do dầu không bị nén Nhược điểm của nó là: tỉ số truyền của dẫn độngkhông lớn, nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Vì vậy hệthống dẫn động phanh thủy lực thường được sử dung trên ô tô con hoặc ô tô tảinhỏ

Dẫn động một dòng sử dụng xilanh chính một buồng dẫn dầu đến tất cảcác xilanh bánh xe Vì một lý do bất kỳ nào đó, nếu một đường ống dẫn dầu bị

hở, dầu trong hệ thống bị mất áp suất, tất cả các bánh xe đều bị mất phanh.Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản, nhưng độ an toàn không cao, vì vậyngày nay, hệ thống phanh trên ô tô bố trí với tối thiểu hai dòng phanh dẫnđộng độc lập

9

Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu là điều khiển van phân phối, lực tácdụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh Cấu tạo đơngiản, lắp ráp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao Độ nhạy của

hệ thống không cao, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn Các cụm chi tiết khánhiều, kích thước và trọng lượng lớn nên thường dùng trên xe tải

11

Hình 1.19 Dẫn động khí nén

1 Máy nén khí; 2 Bộ điều chỉnh áp suất; 3 Bình khí nén

; 4 Lò xo hồi vị; 5 Bầu phanh; 6 Tổng van phanh.

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van

6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đếncác bầu phanh 5 Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩylàm xoay cam của cơ cấu phanh Do đó ép má phanh vào trống phanh Bộ điềuchỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định

Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bìnhchứa khí với đường ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển Khí nén từcác bầu phanh được thoát ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúcphanh

1.2.3 Hệ thống phanh liên hợp

Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiểntrên bàn đạp cần lớn Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm làlực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụnglớn do khí bị nén do chịu áp suất) Do đó để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫnđộng trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thủy lực và khínén trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn

Dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển của hệ thống dẫn động,còn dẫn động thuỷ lực đảm nhận chức năng bộ phận chấp hành Phần khí néngồm có: tổng van phanh 1 kết hợp với những cơ cấu tuỳ động kiểu pittông vàxilanh 4 và 6, nối với nhau bằng đường ống 3 và với ngăn dưới của tổng van 1.Ngăn trên của tổng van thông qua đường ống dẫn 2 phanh khí nén của rơmooc

áp suất khí nén tác động lên các pittông ở trong hai xilanh tạo lực đẩy cácpittông các xi lanh thuỷ lực khí 4 và 6 Phần thuỷ lực dẫn động gồm 2 đườngdẫn dầu độc lập, xi lanh chính 4 nối với bốn xi lanh công tác 8 bằng các đườngống dẫn Xi lanh công tác này tác động lên guốc phanh 8 và 10 ở cầu giữa vàtrước, xilanh chính 6 tác động lên hai guốc phanh 12 nhờ xi lanh công tác 11

3 1

7 5

4 8

9 8 9

10

11 12 11 12

Hình 1.20 Dẫn động liên hợp 1- Tổng phanh liên hợp; 2- Đường ống dẫn tới phanh rơmooc; 3- Đường ống dẫn tới phanh ô tô kéo; 4,6 – Xy lanh; 5,7 – Bình chứa dầu; 8 – Xy lanh của cầu trước và cầu giữa; 9 – Guốc phanh của cầu trước; 10 – Guốc phanh cầu giữa; 11 – Xy lanh phanh cầu sau

*Ưu điểm:

Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời được tất cả các bánh xe, điềukhiển nhẹ nhàng Đồng thời đảm bảo được khả năng tuỳ động và khả năngđiều khiển phanh rơmooc

*Nhựơc điểm:

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa

- Khi phần khí dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừnglàm việc Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫnđộng khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có nhiều cụm chi tiết đắt tiền

1.3.Phân tích kết cấu cơ cấu phanh

1.3.1 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau

13

Là cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố tríđối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khínén.

* Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau với dẫn động phanh thủy lực

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lựctrình bày trên hình 1.3 Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tảinhỏ, có xilanh thủy lực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh

Hình 1.3 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng

nhau với dẫn động phanh thủy lực

Cấu tạo cơ bản bao gồm:

Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe

Phần cố định là mâm phanh được bắt trên dầm cầu Các tấm ma sát được tánhoặc dán với guốc phanh Trên mâm phanh bố trí 2 chốt cố định để lắp ráp với

lỗ tựa quay của guốc phanh Chốt có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm tựaguốc phanh và là cơ cấu điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và trốngphanh Đầu trên của hai guốc phanh được kéo bởi lò xo hồi vị guốc phanh,tách má phanh khỏi tang trống và ép pit tông trong xilanh bánh xe về vị tríkhông phanh

14

Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng 2cam lệch tâm Hai guốc phanh được đặt đối xứng qua đường trục đi qua tâmbánh xe.

Xilanh bánh xe là xilanh kép có thân chung và hai pit tông bố trí đốixứng Xilanh được bắt chặt với mâm phanh, pit tông bên trong tựa vào đầuguốc phanh nhờ chốt tựa Pit tông nằm trong xilanh được bao kín bởi vành cao

su 10 và tạo nên không gian chứa dầu phanh Dầu phanh có áp suất được cấpvào thông qua đai ốc dẫn dầu Trên xilanh bố trí ốc xả khí nhằm xả không khílọt vào hệ thống thủy lực khi cần

Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục được

mô tả qua 3 trạng thái: không phanh, phanh, nhả phanh

Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, má phanh và tangtrống tồn tại khe hở nhỏ 0,3 ÷ 0,4 mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của

cơ cấu phanh, các bánh xe được quay trơn

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe (xilanh thủylực) Khi áp lực dầu trong xilanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị, đẩy đầu trêncủa các guốc phanh về hai phía Các guốc phanh chuyển động quay quanhđiểm tựa dưới (chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát sinh ma sátgiữa hai phần: quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ tang trốnggiảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường

Khi xe tiến, chiều quay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốcphanh bên trái đặt các lực đẩy của xilanh bánh xe cùng chiều quay được gọi là

“guốc siết”, ngược lại, guốc phanh bên phải là “guốc nhả” Má phanh bên guốcsiết chịu áp lực lớn hơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn, nhằm mụcđích tạo nên sự hao mòn hai má phanh như nhau trong quá trình sử dụng

Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốcphanh ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh Lực

ma sát không tồn tại, bánh xe lại được lăn trơn

Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực masát, gây hao mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống Sự nóng lên quá

mức có thể dẫn tới suy giảm hệ số ma sát và làm giảm hiệu quả phanh lâu dài,biến dạng các chi tiết bao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần thiết đượcthoát nhiệt tốt Sự mòn tấm ma sát và tang trống dẫn tới tăng khe hở má phanh,tang trống, khi phanh có thể làm tăng độ trễ tác dụng Do vậy, các cơ cấuphanh đều bố trí các kết cấu điều chỉnh khe hở trên guốc phanh Công việcđiều chỉnh lại khe hở trong cơ cấu phanh cần tiến hành theo định kỳ.

* Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau với dẫn động phanh khí nén

Hình 1.4 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng

nhau với dẫn động phanh khí nén

Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫnđộng phanh bằng khí nén, có xilanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốcphanh vào trống phanh Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống Phần cốđịnh bao gồm mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu

Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát (má phanh) Để tăng khảnăng tiếp xúc mỗi bên guốc phanh bố trí hai tấm ma sát với kích thước dàybằng nhau 6 ÷ 10 mm Trên mâm phanh có hai chốt để lắp đầu dưới của haiguốc phanh Hai chốt cố định này có bố trí trục lệch tâm để điều chỉnh khe hởphía dưới giữa má phanh và trống phanh Đầu trên của hai guốc phanh được lò

xo hồi vị kéo áp sát vào cam, thông qua con lăn Cam quay và trục được chế

16

tạo liền, với các biên dạng Cycloit hoặc Acsimet Khi cam quay dịch chuyểnquanh tâm trục, các đầu guốc phanh bị đẩy, ép má phanh sát vào tang trống.Khe hở ban đầu phía trên của má phanh và trống phanh được thiết lập bằng vịtrí của cam Cấu trúc hai guốc phanh được bố trí đối xứng qua trục đối xứngcủa cơ cấu phanh.

Khi phanh, xilanh khí nén đẩy đòn quay, dẫn động quay trục và cam quayngược chiều kim đồng hồ Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về haiphía, ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, dưới tácdụng của lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má phanh rakhỏi trống phanh Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển vịnhư nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cảhai guốc phanh của cơ cấu có kích thước bằng nhau

Cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua trục được bố trí phổ biến trên cơ cấuphanh của cầu trước và cầu sau cho ô tô con, ô tô tải với hệ thống phanh thủylực và khí nén

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

Hình 1.5 Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau

Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đốixứng qua tâm trục quay bánh xe Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiệntrên mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanhhoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và có bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Đầucòn lại của guốc phanh luôn tỳ vào pit tông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốcphanh Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởicam

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc 4,

áp lực dầu tác động lên các pit tông thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy pittông cùng với đầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống phanh thựchiện quá trình phanh Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi

vị guốc phanh kéo các guốc ép chặt vào pit tông, tách má phanh ra khỏi trốngphanh

1.3.3 Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực chuyển dịch của các guốc phanh bằng nhau (Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi)

Hình 1.6 Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

18

Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đềuchịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt Cơ cấu phanh bố tríphía cầu sau ô tô tải có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe bốtrí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh.Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống phanh.Pit tông liên kết ren với chốt đẩy, phục vụ mục đích điều chỉnh khe hở ban đầucủa má phanh với trống phanh Trên pit tông có vành răng điều chỉnh Vị trí củapit tông được thiết lập tương đối đối với xilanh khi xoay vành răng điều chỉnh.Vành răng được cố định nhờ thanh lò xo lá, đảm bảo không bị xoay khi hoạtđộng Hai lò xo hồi vị guốc phanh bố trí kéo hồi vị cả hai đầu guốc phanh.

Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả haiđầu guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanhnhỏ (giảm độ chậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh cố địnhmột đầu Sự liên kết lực điều khiển P thông qua các xilanh thủy lực, cho phépcác pit tông trong xilanh và điểm tỳ của guốc phanh có khả năng dịch chuyểnnhỏ (kết cấu bơi), đảm bảo đồng đều lực điều khiển kể cả khi tiến và lùi Đặcđiểm khác biệt của guốc phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm tỳ guốc phanhdạng tự lựa, khi làm việc giúp các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốcphanh

Lò xo hồi vị có độ cứng lớn, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh khikhông phanh Việc kiểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được thựchiện bằng thước lá Khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh thườngkhoảng 0,12 mm

1.3.4 Cơ cấu phanh có cường hóa và có chốt tựa chung cho cả hai guốc phanh

Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tựcường hóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay Các dạng tựcường hóa được hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen phanhdưới tác dụng của lực điều khiển P

Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều quay

ω của tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết hai guốcphanh Lực Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát giữa tangtrống và má phanh

Trên guốc phanh có điểm tựa cố định, lực tác dụng được cường hóa vàthực hiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống Hiệu quả như vậy xảy ratheo một chiều quay nhất định, nếu theo chiều ngược lại hiệu quả phanh sẽ thấphơn

Ở dạng tự cường hóa (b) có bố trí thêm gối tựa cố định với tác dụng lựcđiều khiển cả hai phía Khi tang trống quay theo chiều ω, một guốc phanh được tỳlên điểm tựa, hiệu quả phanh giống như trường hợp tự cường hóa (a) khi tangtrống quay theo chiều ngược lại, tác dụng đảo chiều Như vậy ở dạng tự cường hóanày, hiệu quả phanh hai chiều đều được cường hóa và hiệu quả như nhau

Hiện tượng tự cường hóa trên kèm theo sự biến đổi nhanh mômen phanhkhi gia tăng lực điều khiển, do vậy tính chất ổn định mômen kém Các kết cấungày nay chỉ sử dụng kết cấu tự cường hóa khi cần thiết Trên ô tô sử dụng phổbiến hơn cả với các dạng không cường hóa để đảm bảo khả năng ổn định điềukhiển mômen phanh

1.4 Chọn phương án thiết kế Chọn

hệ thống phanh tang trống

1.4.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh

20

Xi lanh bánh xe hay còn gọi là xi lanh phụ: là buồng chứa piston, dầu,

cuppen

Piston: được nối với guốc phanh, khi có áp suất dầu sẽ đẩy ra làm cho má

phanh ép vào trống phanh giúp giảm tốc độ xe hoặc dừng xe

Cuppen:làm kín xi lanh không có khí lọt vào cũng như rò rỉ dầu Ngoài

ra nó còn có tác dụng hồi vị piston

Má phanh: là bộ phận trực tiếp ma sát với trống phanh.

Lò xo hồi vị: Khi áp suất dầu giảm lò xo có tác dụng ép piston trở về vị

trí ban đầu

1.4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh tang trống

Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cơ cấu phanh tạo ra một lực (phản lực của mặtđường) làm cho các bánh xe dừng lại và khắc phục lực (quán tính) đang muốngiữ cho xe tiếp tục chạy, do đó làm cho xe dừng lại Nói khác đi, năng lượng(động năng) của các bánh xe quay được chuyển thành nhiệt do ma sát (nhiệtnăng) bằng cách tác động lên các phanh làm cho các bánh xe ngừng quay

Phanh tang trống làm bánh xe ngừng quay bằng áp suất thuỷ lực truyền từxilanh chính đến xilanh phanh để ép guốc phanh vào trống phanh, trống này quay cùng với lốp.

Khi áp suất đến xilanh phanh của bánh xe không xuất hiện, lực của lò xo phản hồi đẩy guốc rời khỏi mặt trong của trống trở về vị trí ban đầu của nó

Vì trống phanh bao quanh guốc phanh, nên khó tiêu tán nhiệt phát sinh Loại phanh này chịu nhiệt kém

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH

2.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán

2.1.1 Mục đích.

- Mục đích của tính toán thiết kế cơ cấu phanh là xác định các thông sốkích thước và thông số cơ bản của cơ cấu phanh nhằm thoả mãn các yêu cầu vềhiệu quả phanh ôtô

2.1.2 Nhiệm vụ tính toán thiết kế

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

- Xác định lực đẩy cần thiết tác dụng lên các guốc phanh

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

- Trọng lượng toàn bộ ô tô: 2450 kg

- Tọa độ trọng tâm ô tô:

Hg: 0.92a: 1.395

22

b: 1.185

- Chiều dài cơ sở ô tô: 2,58 m

- Kích thước lớp xe: 8.4-15 inch

- Gia tốc phanh yêu cầu: Jmax=7m/s2