thiết kế cải tiến hệ thống phanh cho ô tô du lịch đời cũ

d, Phân loại phanh theo khả năng điều chỉnh mômen ở cơ cấu phanh có các loại phanh sau: - Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh chúng ta có hệ thống phanhvới bộ điều hoà lực phanh - The

Lời nói đầu

Hiện nay ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đã và đang đợc Nhà nớc và

Bộ công nghiệp quan tâm phát triển Quyết định số 175/2002/QĐ-TTG của Thủ tớng chính phủ về việc phê duyệt chiến lợc phát triển ngành công nghiệp

ôtô Việt Nam đến năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 trong đó cũng đã nhấn mạnh đến lĩnh vực sản xuất các linh kiện phụ trợ của ô tô và lắp ráp các loại ô tô phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc hiện nay Chính vì vậy các nhiều nhà máy lắp ráp ô tô ra đời, đặc biết có nhiều nhà máy sản xuất và lắp ráp ô tô du lịch ra đời dới hình thức cổ phân, liên doanh với các hãng nh: FORD, TOYOTA, MERCEDES,…

Tuy nhiên hiện nay chúng ta vẫn tồn tại các loại xe du lịch đời cũ của Liên Xô sản suất nh: UAZ, GAT, … Các loại xe này đ ợc sử dụng phổ biến trong Quân đội, các Nông trờng, các Trờng đào tạo lái xe, … và nó rất phù hợp với các địa hình nớc ta Mặt khác theo thống kê tình hình thực tế số lợng các loại xe du lịch đời cũ này còn rất nhiều, đặc biệt là các loại xe UAZ vẫn

đang trong thời gian còn sử dụng tốt.

Hiện nay nớc ta cùng với sự phát triển kinh tế và chính trị nhanh kéo theo các tuyến đờng giao thông đợc nâng cấp để đáp ứng yêu cầu đó, đặc biệt các tuyến đờng giao thông đến các doanh trại Quân đội, các Nông trờng, các vùng Miền núi, Vùng cao đợc nâng cấp nhanh tróng Chính vì lý do đó hệ số bám của các tuyến đờng tăng lên do vậy xe du lich nh UAZ có thể phát huy đ-

ợc vận tốc vmax=100Km/h Tuy nhiên với hệ thống phanh một dòng trang bị cho các loại xe UAZ 469 và UAZ 469 B khó đảm bảo đợc chức năng an toàn khi phanh ở tốc độ cao.

Chính vì các lý do trên mà tôi đi chọn đề tài “Thiết kế cải tiến hệ

thống phanh cho ô tô du lịch đời cũ ” làm đề tài tốt nghiệp của mình dới sự

h-ớng dẫn của thày giáo Th.S Lê Văn Quỳnh.

Nội dung chính của đề tài:

- Tổng quan về hệ thống phanh ô tô.

- Tính kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 469.

- Tính bền một số chi tiết của hệ thống phanh xe UAZ 469.

- Thiết kế cải tiến hệ thống phanh UAZ 469.

Qua đây cho phép tôi đợc bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo

Th.S Lê Văn Quỳnh ngời hớng dẫn trực tiếp tôi trong suốt thời gian thực hiện

đề tài Tôi cũng xin đợc gửi lời cảm ơn tới các thầy trong Bộ môn Ôtô-Ban

Động lực- Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, các bạn bè,

đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này.

Do trình độ của bản thân và thời gian có hạn nên đề tài chắc chắn còn

có sai sót rất mong sự đóng góp của các thầy, bạn bè quan tâm để đề tài của tôi đợc hoàn thiện hơn.

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 9 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Đào Danh Biết

Chơng 1 Tổng quan về hệ thống phanh 1.1 Công dụng, phân loại phân loại hệ thống phanh

1.1.1 Công dụng của hệ thống phanh:

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiếtnào đấy hoặc dừng hẳn ôtô;

- Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đờng dốc

- Hệ thống phanh dừng ( phanh tay)

- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ)

- Phanh phụ trợ

b, Phân loại phanh kết cấu của cơ cấu phanh có các loại phanh sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

c, Phân loại theo dẫn động phanh:

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

- Hệ thống phanh dẫn động khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén và thuỷ lực

- Hệ thống phanh dẫn động có cờng hoá

d, Phân loại phanh theo khả năng điều chỉnh mômen ở cơ cấu phanh có các loại phanh sau:

- Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh chúng ta có hệ thống phanhvới bộ điều hoà lực phanh

- Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh chúng ta có hệ thống phanhkhông có bộ điều hoà lực phanh

e, Phân loại phanh theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh có các loại phanh sau:

- Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệthống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe ( hệ thống phanh ABS)

- Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD.(Electronic BrakeforceDistribution)

- Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS ( Brake Assist System)

- Hệ thống ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program)

- Hệ thống chống trợt xe ETS (Electronic Truction System)

- Hệ thống phanh điều khiển điện tử SBC (Sensotronic Brake Control)

1.1.3 Yêu cầu của hệ thống phanh:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảoquãng đờng phanh ngắn nhất, thời gian ngắn nhất, gia tốc phanh lớn nhất, lựcphanh riêng (≥50%) ngay khi phanh đột ngột trong tr) ngay khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm

- Hệ thống phanh đảm bảo sự ổn định chuyển động của ô tô ngay khiphanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm

- Điều khiển phải nhẹ nhàng, tức là lực tác động lên bàn đạp hay đòn

điều khiển không quá lớn

- Dẫn động phanh có độ nhậy cao

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan

hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở các cờng độ khác nhau

- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát giữa trống phanh, má phanh cao và ổn định trong mọi

điều kiện sử dụng

- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe

- Có khả năng phanh đợc ô tô khi đứng trong thời gian dài

- Khi phanh phải có hiệu quả, ổn định hớng khi phanh

1.2 Phân tích kết cấu của hệ thống phanh

1.2.1 Kết cấu chung của hệ thống phanh ô tô

Dới đây là kết cấu chung của hệ thống phanh trên ô tô đợc mô tả trênhình 1.1

Qua hình 1-1 ta thấy kết cấu hệ thống phanh gồm 2 phần chính đó là:

- Dẫn động phanh: dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực

điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh

Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trongdẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau Ví dụ nếu là phanhdẫn động bằng cơ khí thì thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh,

đòn cơ khí Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: Bàn đạp,

xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

Hình 1-1 Kết cấu chung của hệ thống phanh trên ô tô

- Cơ cấu phanh: cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

1.2.2 Phân tích kết cấu cơ cấu phanh:

Hiện nay cơ cấu phanh trên ô tô có 2 cơ cấu phanh: cơ cấu phanh guốc

và cơ cấu phanh đĩa

1.2.2.1 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống):

a, Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

a b

Hình1- 2 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục

a Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam

1 guốc phanh; 2 lò xo phanh; 3 bầu phanh; 4 giá đỡ bầu phanh; 5

-đòn trục cam; 6 - cam ép; 7 - lò xo lá; 8 - má phanh; 9 - trống phanh; 10 - chốt

guốc phanh.

b Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi lanh thuỷ lực

1 - chụp cao su chắn bụi; 2- xi lanh; 3 - mâm phanh; 4 - lò xo; 5 - tấm kẹp; 6 - guốc phanh; 7 - má phanh; 8 - bulông điều chỉnh; 9 - đệm; 10 - lò xo;

11 - cam lệch tâm; 12 - tấm đỡ; 13 - bạc lệch tâm; 14 - bulông điều chỉnh; 15

- Ưu điểm là: cấu tạo và sử dụng đơn giản, dễ gia công, lực bàn đạp bé

- Nhợc điểm là: độ nhạy tác dụng kém, đẫn động không êm dịu,

Hình2 b: cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi lanh thuỷlực Loại này sử dụng xi lanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào trống phanh loạinày có u nhợc điểm sau:

ba

- Ưu điểm: độ nhạy tác dụng cao, dẫn động êm dịu

- Nhợc điểm: khi xảy ra dò rỉ hệ thống dẫn động mất tác dụng, dễ xảy

b, Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Hình1-3 Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

1- ống nối ; 2- Vít xả khí ; 3- Xi lanh bánh xe; 4- Má phanh ; 5- Phớt làm kín ; 6- Píttông; 7 - Lò xo guốc phanh; 8- Tấm trặn ;10- Mâm phanh

Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua tâm đợc thể hiện trên hình1.3: sự đối xứng qua tâm ở đây đợc thể hiện trên mâm phanh 10 cũng bố tríhai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giốngnhau và chúng đối xứng nhau qua tâm Mỗi guốc phanh đợc lắp trên một chốt

cố định ở mâm cặp và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới củamá phanh và trống phanh, một phía của guốc phanh luôn tỳ vào pít tông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía trên của má phanh và trốngphanh đợc điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông

của xi lanh bánh xe Cơ cấu dẫn động thờng dùng cơ cấu thuỷ lực thờng đợc

bố trí ở cầu trớc của xe du lịch và xe tải nhỏ Ngời ta bố trí sao cho khi xechuyển động thì cả hai má phanh đều là guốc xiết còn khi lùi thì trở thành haiguốc nhả Nh vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn khi lùi thì nhỏ Tuy nhiên ítkhi lùi xe và có lùi thì tốc độ cũng rất chậm cho nên không cần hiẹu quảphanh cao

c, Cơ cấu phanh guốc loại bơi

a b

Hình1- 4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là chốt phanh không tựa trên mộtchốt quay cố định mà cả hai đầu đều tịa trên mặt tựa di trợt hình 1 4

- Có hai loại cơ cấu phanh bơi:

+ Loại hai mặt tựa tác dụng đơn hình 1.4 a: loại này một đầu của guốcphanh đợc tựa trên mặt tựa di trợt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt

di trợt của pit tông ở trạng thái bình thờng dới tác dụng của hai lò xo guốcphanh các guốc phanh ép sát vào các mặt hở tạo khe hở giữa má phanh vàtrống phanh Khi làm việc, trớc hết một đầu của guốc phanh đợc pít tông đẩy

ra ép sát vào trống phanh và cuốn theo chiều quay của trống phanh làm đầucòn lại của guốc phanh trợt trên mặt tựa để khắc phục hết khe hở giữa máphanh và trống phanh và trở thành điểm tựa cố định Loại này nếu trống phanhquay ngợc chiều kim đồng hồ thì hai guốc phanh đều là guốc xiết (ứngvớichiều tiến ô tô) Khi trống phanh quay theo chiều ngợc lại ( ứng với chiều lùixe) thì hai guốc phanh trở thành hai guốc nhả Nh vậy hiệu quả phanh khi tiếnlớn hơn hiệu quả phanh khi lùi Loại này thờng đợc bố trí trớc xe du lịch loạinhỏ

+ Loại hai mặt tựa tác dụng kép hình 1.4 b: ở loại này trong mỗi xi lanhbánh xe có hai pít tông và cả hai đầu của mỗi guốc phanh đều tựa trên hai mặttựa di trợt của hai pit tông Khi làm việc guốc phanh đợc đẩy ra ép sát vàotrống phanh ở cả hại đầu guốc phanh cho nên thời gian khắc phục khe hở giữamá phanh và trống phanh ngắn nghĩa là thời gian chậm tác dụng giảm ở loạinày hiệu quả phanh khi tiến và lùi nh nhau vì cả hai trờng hợp hai guốc phanh

đều là guốc xiết Loại cơ cấu phanh này thờng đợc bố trí ở các bánh sau của

xe du lịch và xe tải nhỏ

d, Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá:

Hình 1-5: Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá

Cơ cấu guốc phanh loại cờng hoá có nghiã là khi phanh bánh xe thìguốc phanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng nên guốc phanh thứ hai Cấutạo và nguyên lý hoạt động của phanh cờng hoá đợc thể hiện trên hình 1.5: Cóhai loại phanh tự động cờng hoá là phanh tự động cờng hoá tác dụng đơnhình: 1.5a và phanh tự động cờng hoá tác dụng kép hình 1 5b

Cấu tạo của cơ cấu phanh loại này khác biệt với các cơ cấu phanh kểtrên ở chỗ hai đầu của hai guốc phanh đợc liên kết với nhau qua hai mặt tựa

di trợt và một cơ cấu điều chỉnh di động Hai đầu còn lại của hai guốc phanhthì một đợc tựa vào mặt tựa di trợt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một đợc tựavào mặt tựa di trợt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh để điềuchỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh ở trạngthái cha làm việc cả hai guốc phanh đợc các lò xo guốc phanh kéo ép sát vàocác mặt tựa tạo khe hở giữa má phanh và trống phanh Khi làm việc một đầucủa guốc phanh đợc pittông đẩy ra ép sát vào trống phanh và cuuốn theo chiềuquay của trống phanh, thông qua cơ cấu điều chỉnh tác dụng lên guốc phanh

còn lại và khi đã khắc phục hết khe hở cả hai guốc phanh cùng có điểm tựa cố

định và mặt tựa trên vỏ xi lanh Nh vậy không những cả hai guốc phanh đều làguốc xiết mà guốc thứ hai đợc guốc thứ nhất cờng hoá một lực thông qua cơcấu điều chỉnh

Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn có hiệu quả phanh theo chiềuquay của trống phanh ngợc chiều kim đồng hồ (ứng với chiều tiến ô tô) là lớn,còn chiều quay ngợc lại (ứng với chiều lùi của ô tô) là nhỏ Cơ cấu phanh loạinày thờng đợc bố trí ở các bánh xe phía trớc của ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ

đến trung bình

Cơ cấu phanh cờng hoá tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh tựatrên hai mặt tựa di trợt của hai pit tông trong một xi lanh bánh xe Vì vậy hiệntợng cờng hoá và hiệu quả phanh ở cả hai chiều quay của trống phanh làgiống nhau Cơ cấu phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ô tô dulịch và ô tô tải nhỏ đến trung bình

1.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa

a, Kết cấu chung của cơ cấu phanh đĩa

Cấu tạo trung của phanh đĩa đợc thể hiện trên hình 1- 6

Hình 1-7 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định

Hình 1-6 Kết cấu chung cơ cấu phanh đĩa

áp suất thuỷ lực

Giá cố định

Đĩa phanh Má phanh

Các bộ phận chính của phanh đĩa bao gồm:

Một đĩa phanh đợc lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng trục vớibánh xe Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe.Hai má phanh dạng phẳng đợc đặt ở hai bên của đĩa phanh đợc dẫn động bởicác pít tông của xi lanh bánh xe

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ di động và loại giá đỡ cố định

- Loại giá đỡ cố định: loại này giá đỡ đợc bắt cố định trên dầm cầu.Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong các xilanh có pít tông mà một đầu luôn tỳ vào các má phanh Một đờng dầu từ xilanh chính đợc dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trongcác xi lanh có pit tông mà một đầu của nó luôn tỳ vào các má phanh Một đ -ờng dầu từ xi lanh chính đợc dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh

xe đẩy pit tông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiệnphanh bánh xe

Khi thôi phanh dới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh đợc nhả về vị tríban đầu , dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính tách má phanhkhỏi đĩa phanh kết thúc quá trình phanh

* Loại phanh giá đỡ di động

Hình 1-8 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trợt ngang đợc trênmột số chốt bắt cố định với dầm cầu.Trong giá đỡ di động ngời ta chỉ bố trímột xi lanh bánh xe và một pit tông tỳ vào một má phanh Má phanh ở phía

đối diện đợc gá trực tiếp trên giá đỡ

Bình thờng khi cha phanh do giá dỡ có thể di trợt ngang trên chốt nên

nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanhhai bên là nh nhau Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi

Chuyển động

áp suất thuỷ lực

Giá di động

Pittông Má phanh

lanh bánh xe Pit tông sẽ dich chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh Dotính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡmang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hớng ngợclại với lực của má phanh do pit tông tác dụng kết quả là đĩa phanh đợc ép bởicả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe đợc thực hiện

b, Cấu tạo của đĩa phanh và má phanh

*Cấu tạo đĩa phanh: đĩa phanh thờng đợc chế tạo liền với moayơbánh xe Cóhai loại đĩa phanh đĩa phanh đặc hình1.8a và đĩa phanh rỗng hình1.8b Đĩaphanh rỗng do diện tích tiêp xúc với không khí nhiều cho nên thoát nhiệt tốthơn so với đĩa phanh đặc

* Cấu tạo má phanh: má phanh của cơ cấu phanh đĩa có dạng tấm phẳng hìnhchữ nhật Nó đợc cấu tạo bởi một xơng phanh làm bằng thép tấm dày 4-5mm

và một má phanh làm bằng vật liệu ma sát Xơng phanh và má phanh đợc dánvới nhau bằng keo đặc biệt

\

Hình 1-9 Cấu tạo của đĩa phanh và má phanh

Có hai loại má phanh loại tấm liền hình 1.8c loại tấm có phân chia bởicác rãnh hình1.8d

ở một số ô tô pit tông không tác dụng trực tiếp vào xơng của má phanh

Pittông Đĩa phanh

Đệm pittông Giá đỡ Pittông

Kết luận phần 1.2.1

- Ưu điểm của cơ cấu phanh đĩa:

+ Khả Năng thoát nhiệt tốt

+ Độ trễ tác dụng của cơ cấu nhỏ

Với những u điểm của phanh đĩa mà ngày nay hầu hết ứng dụng trên các xe tốc độ cao Do vậy đối với cơ cấu phanh đĩa sử dụng hầu nh các ô tô dulịch hiện nay

- Đối với cơ cấu phanh guốc đợc sử dụng phổ biết trên các loại xe tải,

Hình 1-10 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa với giá đỡ cố định.

Lỗ lắp đĩa đỡ Chốt

Giá đỡ

Chốt Phía ngoài

Giá đỡ Đệm pittông Màng chắn

Pittông Má phanh

Đĩa phanh

Hình 1-11 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa với giá đỡ di động.

- Dẫn động hai dòng hình 1.12b: 1 dòng dẫn động hai bánh xe đằng

tr-ớc, 1 dòng dẫn động hai bánh xe đằng sau Ưu điểm của dẫn động nay kếtcấu đơn giản và giá thành hạ Tuy nhiên nó cũng có nhợc điểm là độ tin câykhông cao khi gặp sự cố một dòng nào đấy thì mất hiệu quả bánh và ổn địnhhớng khi phanh hoàn toàn

- Dẫn động chéo hình 1.12c: 1 dòng dẫn động một bánh xe bên trái

cầu trớc và một bánh xe bên phải cầu sau Ưu điểm của kiểu dẫn động an toànhơn kiểu trên Tuy nhiên khi một dòng hu hỏng sẽ gây ra chênh lệch lựcphanh ở các bánh xe của dòng còn lại làm cho ôtô có thể bị quay trong mặtphẳng ngang Để khắc phục hiện tợng này ngời ta bố trí bánh xe quay quanhtrụ đứng với cánh tay đòn c âm

- Dẫn phụ trợ các bánh xe cầu trớc 1.12 d: dẫn động một dòng 2 bánh

xe cầu trớc; 1 bánh xe cầu sau bên phải và một dòng 2 bánh bánh xe đằng trớc

và một bánh xe bên trái Ưu điểm độ tin cậy và chất lợng phanh tốt Tuy nhiên

là kết cấu phức tạp

- Dẫn động phụ trợ các bánh xe cầu trớc và cầu sau 1.12e: dẫn động

một dòng cho tất cả các bánh xe cầu trớc và cấu sau và dẫn động một dòng cóbốn bánh xe và một dòng cho hai bánh xe đằng trớc Ưu điểm độ tin cậy vàchất lợng phanh tốt Tuy nhiên là kết cấu phức tạp

1.3 Giới thiệu về hệ thống phanh xe UAZ

1.3.1 Giới thiệu chung

Xe UAZ là loại xe ô tô du lịch có tính cơ động cao do nhà máy ô tôUlianốp Liên Xô sản xuất: UAZ 469B từ năm 1972, UAZ 469 từ năm 1973

Đây là các loại xe hai cầu chủ động có tính năng việt dã cao, hoạt động tốttrên các tuyến đờng có hệ số bám (đờng xấu) Chính vì vậy các loại xe này đ-

1 2

1

1

ợc sử dụng phổ biến trong Quân đội, Công an, Nông trờng, Trờng lái,… sử sửdụng phổ biến ở các vùng ngoại thành, vùng nông thôn

Dới đây là sơ đồ bố trí dẫn động hệ thống phanh của xe UAZ 469:

4

Hình 1-13 Hình dáng ô tô UAZ 469

1- Bàn đạp phanh; 2- xi lanh phanh chính; 3- Hệ thống dẫn động phanh cầu

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay):

+ Vị trí: đợc bố trí phía sau hộp phân phối

+ Dẫn động phanh dừng bằng cơ khí

1.3.2 Đặc điểm chung của cơ cấu phanh UAZ 469

- Cơ cấu phanh sau: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục có nghĩa làgồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đờng trục thẳng đứng đợc thể hiệntrên hình vẽ 1.15 Cơ cấu phanh kiểu này là dùng xilanh thuỷ lực để ép guốcphanh vào tang trống, loại này thờng dùng trên xe du lịch và xe tải nhỏ hiệnnay Cấu tạo chung của loại này bao gồm một mâm phanh đợc bắt cố địnhtrên dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt định để lắp ráp đầu dới của haiguốc phanh Hai chốt cố định này có thể bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe

hở giữa má phanh và trống phanh phía dới Đầu trên của hai guốc phanh đợc

lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với pittông xilanh Khe hở phía trên của máphanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng hai cam lệch tâm thể hiện trên hình1.15 trống phanh quay ngợc chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốcxiết cong guốc bên phải là guốc nhả Vì vậy má phanh bên guốc xiết thờng dàihơn má phanh bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự mòn máphanh nh nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu lực lớn hơn

Hình 2-14 Sơ đồ bố trí hệ thống dẫn động hệ thống phanh xe UAZ

469

- Cơ cấu phanh bánh trớc: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, loạiphanh kiểu này cũng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốcphanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm Mỗi guốcphanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để

điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trống phanh Một phía của củaguốc phanh luôn tỳ vào pittông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe

hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơ cấu tự động

điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xilanh bánh xe Đặc điểm của cơ cấuphanh loại này là khi tiến thì cả hai guốc đều là guốc xiết còn khi lùi thì lại trởthành hai guốc nhả Nh vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ.Tuy nhiên thời gian lùi của ôtô rất ít và tốc độ thờng rất chậm nên không cầnhiệu quả phanh cao Sơ đồ kết cấu cơ cấu phanh bánh trớc đợc thể hiện trênhình vẽ 1.16

Hình 1-15 Kết cấu cơ cấu sau xe UAZ 469

A

A-A

1.3.3 Đặc điểm chung hệ thống dẫn động phanh UAZ 469

Theo phân tích đặc điểm chung về hệ thống phanh xe UAZ 469 thìchúng ta đã biết hệ thống dẫn động phanh của xe một dòng

+ Tỷ số truyền dẫn động nhỏ nên không thể tăng lực điều khiển, chonên phanh dầu thờng đợc sử dụng trên xe con và xe tải nhỏ Trên xe UAZ hệthống phanh không trang bị bộ trợ lực phanh

đến các doanh trại Quân đội, các nông trờng đã đợc nâng cấp do vậy hệ số

Hình 1-16 Kết cấu cơ cấu trớc xe UAZ 469

bám của đờng tăng và xe có thể phát huy đợc vận tốc lớn nhất của ô tô

Vmax=100Km/h do vậy với hệ thống dẫn động phanh một dòng của xe UAZ

469 khó đảm bảo là một hệ thống an toàn khi ô tô đi ở tốc độ cao

- Kết cấu hệ thống phanh: lực bàn đạp lớn, độ tin cậy thấp hệ thốngphanh thấp

Theo số liệu thống kê số liệu thực tế hiện nay trong Quân đội, Nông tr ờng, Trờng dạy lái xe… sử vẫn còn rất nhiều các loại xe UAZ vẫn còn đang sửdụng rất tốt Tuy nhiên kết cấu hệ thống phanh của xe UAZ 469 không áp ứng

-đợc yêu cầu hiện nay

Chính vì các lý do trên “Thiết kế cái cải tiến hệ thống phanh cho ô tô

du lịch đời cũ ” mang tính cấp thiết hiện nay và đối tợng nghiên cứu: xe UAZ

469 với các lý do trên

Chơng 2 Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 469

2.1 Các số liệu của xe tính toán và kiểm nghiệm

Dới đây là thông số tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh xeUAZ 469:

Bảng 2-1. Thông số kỹ thuật và số liệu của xe UAZ 469

9 Công suất cực đại của động cơ Nemaz 75/4000 ml/(v/p)

10 Mô men cực đại của động cơ Memaz 179/2200 kG/(v/p)

12 Chiều cao trọng tâm của ô tô hg 0,7 m

mm

mm

14 Hệ thống treo phụ thuộc

2.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 469

2.2.1 Mục đích của tính toán, kiểm nghiệm

- Mục đích của bài toán tính toán hệ thống phanh xe UAZ 469 là đểkiểm tra hệ thống phanh có thỏa mãn các yêu cầu độ bền nhằm đảm bảo hiệuquả phanh tốt nhất trong phạm vi có thể

- Với kết cấu hệ thống phanh của xe hiện nay thì khi tăng áp suất dẫn

động nhằm tăng hiệu quả phanh khi xe chạy vận tốc lớn thì cơ cấu phanh có

đủ

- Quan đó kiểm tra độ bên ta có cảnh báo

2.2.2 Một số giả thiết khi kiểm nghiệm

Dới đây là một số giả thiết mà ta thừa nhận trớc khi tiến hành kiểmnghiệm:

- áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệ thuận với biên dạnghớng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là má phanh tuân theo định luật Húc

Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng

- Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ cómá phanh bị biến dạng Có lý do đó bởi vì tấm ma sát làm bằng vật liệu có độcứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanhthờng có gân tăng cứng

- Bề mặt làm việc của má phanh ép vào bề mặt trống phanh 100%) ngay khi phanh đột ngột trong tr

- Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin

áp suất tại một điểm nào đó đợc xác định theo công thức:

q = qmaxsin

Trong đó: q- áp suất tại điểm cần tính.

qmax- áp suất cực đại cần tính

 - góc ôm xác định vị trí điểm cần tính

2.2.3 xác định mômen phanh yêu cầu sinh ra ở các cơ cấu phanh

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc

độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanhtính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh đợc xác định nh sau:

* Mômen sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh bánh xe cầu sau là:

g s

a g

h J L

a G

.

1

G - Trọng lợng của ôtô khi đầy tải: G = 2290 (kg);

L - Chiều dài cơ sở của ôtô: L = 2,2(m);

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc :

a = G2.L/G = 2,2.1330/2290 = 1,278 (m);

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:

b = L.G1/G = 2,2.960/2290 = 0,922(m);

hg - Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,7 (m);

Jmax- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh: Jmax= 6(m/s2);

g - Gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s2);

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng: φ = 0,6;

rbx - Bán kính lăn của bánh xe và đợc xác định theo mối quan

hệ sau:

rbx = .r0 (2-2)Trong đó:

Thay các giá trị trên vào công thức (2-1) ta có mômen phanh sinh ra ởmỗi cơ cấu phanh cầu sau là :

) ( 649 , 122 404 , 0 1278 , 0 81 , 9

7 , 0 6 1

2 , 2 2

287 , 1 2290 6 ,

b g

h J L

b G

.

1

7 , 0 6 1 2 , 2 2

922 , 0 2290 6 ,

2.2.4.Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc

Nh ta biết hệ thống phanh cơ cấu phanh của hệ thống phanh xe UAZ

469 là cơ cấu phanh guốc

a, Xác định góc đặt lực phanh (kí hiệu là ) và bán kính đặt lực phanh (kí hiệu là ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh sau

- Xác định góc  (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm 0 với điểm

đặt lực) đợc xác định theo công thức:

tg =

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin

2

2 cos 2

1 - Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm masát: 1 = 150

2- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát

115 2 cos 15

2

0

2 1

sin)cos(

2sin

coscos

2

) 20 2 sin(

) 180 / 120 (

14 , 3 2

) 140 2 cos(

) 20 2 cos(

140 20 cos(

3 / 2 2 120 sin ) 3 / 2 14 , 3 2 (

140 cos 20 cos 146 , 0 2 2

Khi đã chọn đợc các thông số kết cấu  0, 1, 2, r và xác định đợcgóc và bán kính đặc lực từ đó ta xác định đợc hớng và điểm đặt các lực

Lực N1, N2 là hai lực này hớng vào tâm 0;

Lực R1 là tổng hợp của lực N1 và T1 lực R1 tạo với lực N1 góc Φ1 với góc

Φ1 xác định theo công thức:

1

1 1

N

T

tg  = (2-7) Với  là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống thờng = 0,3;  tg 1 = = 0,3   1 = 16,70

Do hai má trớc và má sau cùng hệ số ma sát nên  của chúng bằng nhau:  1 =  2 = 16,70

Nh vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là:

MP = MP1 + MP2 = R1.r0 1 + R2.r02 (2-8) Trong đó bán kính r0i xác định theo công thức:

0,056( )

3 , 0 1

3 , 0 1955 , 0

3 , 0 1625 , 0

Dùng phơng pháp hoạ đồ bằng cách vẽ đa giác lực của guốc phanh trớc

và sau vì R1 khác R2 kéo dài lực P, lực R1, lực R2 các lực này sẽ cắt nhau ở 0'

và 0'' từ 0' và 0'' ta nối tới tâm chốt quay má phanh ta có các phản lực U1 và U2

nh vậy trên mỗi guốc phanh ta có 3 lực P, R1, U1 và P, R2, U2, Ta xây dựng 2

đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thể hiện lực R nối tiếp R

là P bằng cách trợt thớc kẻ theo đờng // với P1và lại nối tiếp với U1 cũng kẻ //với U1tasẽcó tam giác khép kín Với má sau cũng làm tơng tự Sau đó ta dùngthớc kẻ li đo đoạn R xem biểu diễn bằng bao nhiêu mm thì ta biết tỉ lệ xích từ

đó lực P,U ta đo xem thể hiện bằng bao nhiêu mm ta nhân với tỷ lệ xích thì sẽ

đợc giá trị của P1, U1 và P2,U2

* Xây dựng hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh sau

X'

X'Y'

Y'

O'

T' N'R'

325.2016

Hình 2-1 Hoạ đồ lực phanh cầu sau

Với cơ cấu phanh sau ta có:

2.2.6 Kiểm tra hiện tợng tự xiết

Hiện tợng tự xiết xẩy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉbằng lực ma sát mà không cần lực P của xi lanh tác động lên guốc phanh.Trong trờng hợp nh vậy đứng về mặt lý thuyết thì mômen phanh trên guốcphanh sẽ trở lên vô cùng lớn Điều này rất nguy hiểm đối với lái xe vì nó làmmất tính ổn định và giữ hớng khi phanh Nguyên nhân do khi xẩy ra hiện tợng

tự xiết lực phanh yêu cầu lớn hơn lực phanh cần thiết, và lúc này phản lực từmặt đờng tác dụng lên bánh xe dần tiến tới không ( có nghĩa bánh xe gần nhnhấc khỏi mặt đờng) lúc này lực ngang tác dụng lên bánh xe không còn tácdụng dẫn đến làm mất tính ổn định và dẫn hớng của xe Từ đó ta có điều kiệnxảy ra hiện tợng tự xiết là:

cos

C

C

(2-10)

Để không xảy ra hiện tợng tự xiết thì    

Đối với cơ cấu phanh sau:

- Đối với guốc trớc:

Ta có: 





) (

5 , 195 1

) (

c



  0 , 28 0 , 3 294

, 0 ) ' 53 0 12 sin(

117 5 , 195

) ' 53 0 12 cos(

117 1

sin 1

1 cos





c c

Vậy guốc trớc không xảy ra hiện tợng tự siết

- Đối với guốc sau:

5 , 162 2

' 35

1 7 2

) (

1 17

mm o

m m c



2.10

  0 , 28 0 , 3 285

, 0 ) ' 35 17 sin(

117 5 , 162

) ' 35 17 cos(

117 2

sin 2

2 cos

c

Vậy guốc sau không xảy ra hiện tợng tự siết

Cơ cấu phanh trớc: quá trình kiểm tra tơng tự nh cơ cấu phanh sau.

- Đối với guốc trớc:

  0 , 28 0 , 3 284

, 0 1 sin 1

1 cos





c c

Vậy guốc trớc không xảy ra hiện tợng tự siết

- Đối với guốc sau:

  0 , 28 0 , 3 2801

, 0 2 sin 2

2 cos





c c

Vậy guốc sau không xảy ra hiện tợng tự siết

2.2.7 Kiểm nghiệm độ bền má phanh

Kích thớc má phanh đợc xác định theo điều kiện sau: công ma sát riêng,

áp suất lên bề mặt má phanh, tỷ số p, chế độ làm việc cơ cấu phanh

- Công ma sát: nếu ô tô đang chuyển động với vận tốc v0 cho tới khidừng hẳn (v0 = 0)

Thì toàn bộ động năng của ôtô có thể chuyển thành công ma sát L tạicác cơ cấu phanh:

M

T

0 2

1



 (2-12)Trong đó:

b – là chiều rộng má phanh : b = 70mm;

T

0 2

.

 (2-13) Trong đó:

2

. 20 (2-16)

Trong đó:

G – Trọng lợng xe khi đầy tải G =22900(N)

v0 – Tốc độ của xe khi bắt đầu phanh lấy

F = 8.1,92.0,146.0,07= 0,156 (m2)

Thay các giá trị trên vào công thức 2.16 ta đợc:

5736738 , 4 ( / ) 573 , 6738 ( / )

156 , 0 81 , 9 2

777 , 27

cm J m

N

L = 574 (J/cm2) < [L] =1000(J/cm2 Vậy má phanh đủ bền về công

ma sát

Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ khối lợng chuyển động của ôtô đợcchuyển hóa thành nhiệt tại các cơ cấu phanh Một phần của nhiệt lợng này sẽnung nóng các chi tiết trong cơ cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh, phầncòn lại toả ra không khí

Phơng trình cân bằng nhiệt đợc viết nh sau:

T t t

m v

v

0 0

2 2

2

2 (2-17)

Trờng hợp phanh ngặt, thời gian phanh rất ngắn nên lợng nhiệt toả rangoài không khí rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua:

t k d

F (2-18) Nên sự tăng nhiệt độ đợc xác định bằng công thức sau:

T0 =

C m g

v v m

T 2

).( 21 22

(2-19)

Trong đó:

m – khối lợng của xe: m = 2290 (kg);

v1 –Vận tốc ban đầu lấy: v1 = vmax= 27,777(m/s);

v2 –Vận tốc xe sau khi phanh v2 = 0;

g- gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s2);

mt- khối lợngcủa các trống phanh mT = 4.12 =48(kg);

C- nhiệt dung của chi tiết khi bị nung nóng: C = 500(J/kg.độ) Thay các giá trị trên vào 2.19 ta đợc:

T0 = 2 2 3 , 75 0

500 48 81 , 9 2

) 0 777 , 27 (

2290





(độ) Giá trị thoả mãn T0< 150 C

Ch¬ng 3 TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt 3.1 KiÓm tra bÒn guèc phanh

- ChiÒu dÇy m¸ guèc : b = 3(mm);

- ChiÒu cao x¬ng guèc : d = 40(mm);

- Chiều dầy xơng guốc : c = 4(mm);

1

2

F F

F Y

 (3-1)Trong đó:

150 5 21

2

R

F R F

F F

3.1.2 Kiểm tra bền guốc phanh

Ta kiểm tra tại những tiết diện nguy hiểm nhất, muốn thế ta phải vẽ đợcbiểu đồ nội lực ở trên ta đã xác định đợc các lực P1, U1, R1 tác dụng lên guốc

phanh tại vị trí đặt lực R1 ta cắt ra thành 2 nửa thay vào mặt phẳng cắt đó đặtcác lực:

A

Mu

Hình 3-2 Nửa trên guốc phanh

Xét sự cân bằng lực tại điểm bất kì trên đoạn trên ta có:

0 )) cos(

(

0 ) sin(

.

0 ) cos(

.

1 1 1

Y Z

R a P M

P Q

P N

cos 04 , 3534 cos

.

) ( 98 , 794 13

sin 04 , 3534 sin

.

1

0 '

1

0 '

M

N P

Q

N P

cos

) ( 46 , 3443 )

55 22 sin(

04 , 3534 )

sin(

) ( 795 )

55 22 cos(

04 , 3534 )

cos(

1 1 1 1

m N M

r a P M

N P

Q

N P

N

U

T U

Z Z

T¹i vÞ trÝB

1 1

2

1 1

2

cos 1 sin

.

cos sin

.

sin cos

U M

U U

Q

U U

N

Y X

U

X Y

Y

X Y

0 0

88 , 12

12 , 55 22