Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN21.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH21.1.1. Công dụng21.1.2. Yêu cầu21.1.3. Phân loại41.2. KẾT CẤU MỘT SỐ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ51.2.1. Các cơ cấu phanh51.2.1.1. Loại phanh trống – guốc51.2.1.2. Loại phanh đĩa71.2.2. Dẫn động phanh81.2.2.1. Dẫn động thủy lực91.2.2.2. Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp111.2.2.3. Dẫn động thủy lực trợ lực chân không121.2.2.4. Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén131.2.2.5. Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm141.2.2.6. Dẫn động khí nén151.2.3. Phanh dừng và phanh phụ171.2.3.1. Phanh dừng171.2.3.2. Hệ thống phanh phụ171.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS181.3.1. Chức năng và nhiệm vụ của ABS181.3.2. Nguyên lí làm việc191.3.3. Phân loại hệ thống ABS201.3.4. Một số sơ đồ ABS điển hình211.4. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO241.4.1. Sơ đồ tổng thể và thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15241.4.1.1. Sơ đồ tổng thể của xe Nissan Juke F15241.4.1.2. Thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15251.4.2. Các hệ thống trên xe Nissan Juke F15251.4.2.1. Động cơ251.4.2.2. Hệ thống truyền lực261.4.2.3. Hệ thống lái271.4.2.4. Hệ thống treo281.4.2.5. Hệ thống phanh29CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ312.1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ312.2. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU312.2.1 Xác định tọa độ trọng tâm của xe theo chiều dọc322.2.2.Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh332.2.3. Hệ số phân bố lực phanh trên trục bánh xe352.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH362.3.1. Đặt vấn đề362.3.2. Lựa chọn cơ cấu phanh và dẫn động phanh362.3.2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh362.3.2.2. Lựa chọn dẫn động phanh37CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH403.1. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH403.1.1. Tính toán mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra403.1.2. Tính toán xác định bề rộng má phanh413.1.3. Tính toán kiểm tra các thông số liên quan của cơ cấu phanh433.1.3.1. Tính toán kiểm tra công trượt riêng433.1.3.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh453.2. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH463.2.1. Hành trình dịch chuyển đầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép463.2.2. Đường kính xilanh chính và xilanh công tác463.2.2.1. Đường kính xilanh công tác463.2.2.2. Đường kính xilanh chính473.2.3. Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính và bàn đạp483.2.3.1 Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính483.2.3.2.Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh493.3. TÍNH TOÁN BỘ TRỢ LỰC503.3.1. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh503.3.1.1. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực503.3.1.2. Lực trợ lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi có bộ trợ lực503.3.2. Đường kính xylanh bầu trợ lực513.4. ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ BẰNG CHỈ TIÊU PHANH523.4.1. Gia tốc chậm dần khi phanh533.4.2. Thời gian phanh.533.4.3. Quãng đường phanh553.5. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH PHANH563.5.1. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên mômen Mp1 và Mp2 = f(φbx)563.5.2. Đồ thị biểu diễn quan hệ mômen Mbx2 = f(Mbx1)583.5.3. Hệ số phân bố lực phanh thực tế lên các bánh xe583.5.4. Lực phanh riêng pr = φbx59CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ KĨ THUẬT HỆ THỐNG PHANH604.1. HỆ THỐNG PHANH XE THIẾT KẾ604.1.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh604.1.1.1. Sơ đồ dẫn động của hệ thống phanh604.1.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe thiết kế624.1.2. Kết cấu các chi tiết trong hệ thống phanh xe thiết kế694.1.2.1. Cơ cấu phanh694.1.2.2. Bầu trợ lực chân không714.1.2.3. Xy lanh chính734.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ754.2.1. Bộ chấp hành thủy lực754.2.2. Khối điều khiển điện tử (ECU)764.2.3. Cảm biến tốc độ bánh xe77KẾT LUẬN79TÀI LIỆU THAM KHẢO80 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội củng phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó, song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế mà trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt như chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra.Đối sinh viên ngành cơ khí động lực em nhận thấy việc nghiên cứu, khảo sát và tính toán hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này. Từ đó em quyết định chọn đề tài “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE DU LỊCH TRÊN CƠ SỞ XE NISSAN JUKE F15”. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh, tính toán hệ thống phanh để có thể đưa ra những phương án thiết kế nhằm tăng hiệu quả phanh và tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động của ô tôKhi thực hiện đồ án này, em đã cố gắng tìm tòi và nghiên cứu các tài liệu một cách nghiêm túc với mong muốn đạt được kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, vì kiến thức bản thân còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu xót. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S. NGUYỄN VIỆT HẢI đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành tốt đề tài này.Đà Nẵng, ngày 05 tháng 06 năm 2015Sinh viên thực hiện Phạm Như SinhChương 1. TỔNG QUAN1.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH1.1.1. Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. Ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ôtô.1.1.2. Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau : Làm việc bền vững, tin cậy. Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế. Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh. Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Có khả năng thoát nhiệt tốt. Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ. Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là : Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng. Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc, thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay. Phanh chậm dần : Trên các ôtô máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần. Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn. Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiểm nghiệm chức năng của nhau. Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập. Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu: Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn. Ðể quá trình phanh được êm dịu người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh. Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau: Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng. Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất. Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám. Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System ABS ). Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng.1.1.3. Phân loại Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh. Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay. Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực mà chia ra: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra: + Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa. + Phanh trống guốc: theo đặc tính cân bằng thì được chia ra: Loại phanh cân bằng, phanh không cân bằng và phanh dải. Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: Phanh cơ khí; Phanh thủy lực (phanh dầu); Phanh khí nén (phanh hơi); Phanh điện từ hoặc Phanh liên hợp. Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ôtô trước đây. Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ôtô. Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ôtô du lịch và xe ôtô tải trọng nhỏ. Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ôtô tải trọng lớn và xe hành khách. Ngoài ra còn dùng trên ôtô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ôtô kéo đoàn xe. Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ôtô có tải trọng lớn và rất lớn.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.2 Yêu cầu 2

1.1.3 Phân loại 4

1.2 KẾT CẤU MỘT SỐ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ 5

1.2.1 Các cơ cấu phanh 5

1.2.1.1 Loại phanh trống – guốc 5

1.2.1.2 Loại phanh đĩa 7

1.2.2 Dẫn động phanh 8

1.2.2.1 Dẫn động thủy lực 9

1.2.2.2 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp 11

1.2.2.3 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không 12

1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén 13

1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm 14

1.2.2.6 Dẫn động khí nén 15

1.2.3 Phanh dừng và phanh phụ 17

1.2.3.1 Phanh dừng 17

1.2.3.2 Hệ thống phanh phụ 17

1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS 18

1.3.1 Chức năng và nhiệm vụ của ABS 18

1.3.2 Nguyên lí làm việc 19

1.3.3 Phân loại hệ thống ABS 20

1.3.4 Một số sơ đồ ABS điển hình 21

1.4 GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO 24

1.4.1 Sơ đồ tổng thể và thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15 24

1.4.1.1 Sơ đồ tổng thể của xe Nissan Juke F15 24

1.4.1.2 Thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15 25

1.4.2 Các hệ thống trên xe Nissan Juke F15 25

1.4.2.1 Động cơ 25

1.4.2.2 Hệ thống truyền lực 26

1.4.2.3 Hệ thống lái 27

1.4.2.4 Hệ thống treo 28

1.4.2.5 Hệ thống phanh 29

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 31

2.1 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 31

2.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 31

2.2.1 Xác định tọa độ trọng tâm của xe theo chiều dọc 32

2.2.2.Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh 33

2.2.3 Hệ số phân bố lực phanh trên trục bánh xe 35

2.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 36

2.3.1 Đặt vấn đề 36

2.3.2 Lựa chọn cơ cấu phanh và dẫn động phanh 36

2.3.2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh 36

2.3.2.2 Lựa chọn dẫn động phanh 37

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 40

3.1 TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH 40

3.1.1 Tính toán mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra 40

3.1.2 Tính toán xác định bề rộng má phanh 41

3.1.3 Tính toán kiểm tra các thông số liên quan của cơ cấu phanh 43

3.1.3.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng 43

3.1.3.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 45

3.2 TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH 46

3.2.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép 46

3.2.2 Đường kính xilanh chính và xilanh công tác 46

3.2.2.1 Đường kính xilanh công tác 46

3.2.2.2 Đường kính xilanh chính 47

3.2.3 Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính và bàn đạp 48

3.2.3.1 Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính 48

3.2.3.2.Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 49

3.3 TÍNH TOÁN BỘ TRỢ LỰC 50

3.3.1 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh 50

3.3.1.1 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực 50

3.3.1.2 Lực trợ lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi có bộ trợ lực 50

3.3.2 Đường kính xylanh bầu trợ lực 51

3.4 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ BẰNG CHỈ TIÊU PHANH 52 3.4.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 53

3.4.2 Thời gian phanh 53

3.4.3 Quãng đường phanh 55

3.5 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH PHANH 56

3.5.1 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên mômen Mp1 và Mp2 = f(φφbx) 56

3.5.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ mômen Mbx2 = f(φMbx1) 58

3.5.3 Hệ số phân bố lực phanh thực tế lên các bánh xe 58

3.5.4 Lực phanh riêng pr = φbx 59

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KĨ THUẬT HỆ THỐNG PHANH 60

4.1 HỆ THỐNG PHANH XE THIẾT KẾ 60

4.1.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh 60

4.1.1.1 Sơ đồ dẫn động của hệ thống phanh 60

4.1.1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe thiết kế 62

4.1.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống phanh xe thiết kế 69

4.1.2.1 Cơ cấu phanh 69

4.1.2.2 Bầu trợ lực chân không 71

4.1.2.3 Xy lanh chính 73

4.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 75

4.2.1 Bộ chấp hành thủy lực 75

4.2.2 Khối điều khiển điện tử (φECU) 76

4.2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe 77

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển kéo theomọi hoạt động trong đời sống xã hội củng phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nênđòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó, songsong với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổikhá lớn Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế

mà trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Ứng dụng thành tựu khoa học kỹthuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo hệ thốngphanh ABS với những tính năng ưu việt như chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổnđịnh hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra

Đối sinh viên ngành cơ khí động lực em nhận thấy việc nghiên cứu, khảo sát

và tính toán hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này Từ đó emquyết định chọn đề tài “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO

XE DU LỊCH TRÊN CƠ SỞ XE NISSAN JUKE F15” Trong đề tài này em tậptrung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh, tínhtoán hệ thống phanh để có thể đưa ra những phương án thiết kế nhằm tăng hiệu quảphanh và tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động của

ô tô

Khi thực hiện đồ án này, em đã cố gắng tìm tòi và nghiên cứu các tài liệu mộtcách nghiêm túc với mong muốn đạt được kết quả tốt nhất Tuy nhiên, vì kiến thứcbản thân còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu xót Đặc biệt em xin chânthành cảm ơn thầy Th.S NGUYỄN VIỆT HẢI đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để

em có thể hoàn thành tốt đề tài này

Đà Nẵng, ngày 05 tháng 06 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Phạm Như Sinh

có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vậnchuyển của ôtô.

1.1.2 Yêu cầu

* Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác để đảm bảo tiện nghi và an toàncho hành khách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế

- Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điềukiện sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đònđiều khiển phải nhỏ

* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệthống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cảmọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi làphanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng

xe hoặc khi không làm việc, thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần : Trên các ôtô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọnglượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn hoặc

xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, cònphải có phanh thứ tư là phanh chậm dần Phanh chậm dần được dùng để phanh liêntục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuốngdốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn

Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiểm nghiệm chức năngcủa nhau Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập

* Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộtrọng lượng bám để tạo lực phanh

- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khínén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộlớn

* Ðể quá trình phanh được êm dịu người lái cảm giác điều khiển được đúngcường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tácdụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thờikhông có hiện tượng tự siết khi phanh

* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh, sự phânbố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặtđường tác dụng lên chúng

- Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì khiphanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển.Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định Ngoài ra các bánh

xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điềuchỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (φAnti-lock Braking System -ABS )

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhấtcần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng củachúng

1.1.3 Phân loại

Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặcmột trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấuphanh

- Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay

- Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyềnlực mà chia ra: Phanh bánh xe và phanh truyền lực

- Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra:

+ Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa

+ Phanh trống - guốc: theo đặc tính cân bằng thì được chia ra: Loại phanh cânbằng, phanh không cân bằng và phanh dải

- Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: Phanh cơ khí; Phanhthủy lực (φphanh dầu); Phanh khí nén (φphanh hơi); Phanh điện từ hoặc Phanh liênhợp

Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ởmột số ôtô trước đây Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tácđộng lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sửdụng Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ chophanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổbiến trên ôtô

Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ôtô du lịch và xeôtô tải trọng nhỏ

Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ôtô tải trọng lớn và xe hành khách.Ngoài ra còn dùng trên ôtô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ôtô kéođoàn xe

Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ôtô cótải trọng lớn và rất lớn

Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính

a – Phanh trống – guốc: 1- Piston; 2 - Má phanh; 3 – Tang trống;

b – Phanh đĩa: 1 - Piston; 2 - Má phanh; 3 - Đĩa phanh;

c – Phanh dải: 1,5 - Chắn bảo vệ; 2,6 - Dải phanh; 3,8 - Ổ khớp quay;7 - Cần kéo;

9 - Lò xo1.2 KẾT CẤU MỘT SỐ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ

1.2.1 Các cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý masát Trong quá trình phanh động năng của ôtô- máy kéo được biến thành nhiệt năng

ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử masát và cơ cấu ép

Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnhkhe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực, Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống- guốc, đĩa hay dải Mỗidạng có một đặc điểm riêng biệt

1.2.1.1 Loại phanh trống – guốc

Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:

- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với mayơ bánh xe

- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (φcòn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vịhầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động,

sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo

ra lực ma sát để phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cầnphải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (φ0,20,4)mm để cho phanh nhả đượchoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trìnhcủa cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khínén, tăng thời gian chậm tác dụng Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấuđể điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh

Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động

Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Hình 1-2: Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng.

a - Ép bằng cam; b - Ép bằng xi lanh thủy lực; c - Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do;d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa

Trong đó:

P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh

N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2 : Lực ma sát

rt : Bán kính tang trống

Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:

- Dạng và số lượng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của các guốc phanh

- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và

do vậy khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sửdụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuậnnghịch (φđảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả

Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do

nó tạo ra không phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô máy kéo

Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốcphanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lêncụm ổ trục của bánh xe

Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tíchcủa lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (φmômen của lực dẫn động)

1.2.1.2 Loại phanh đĩa

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vàvòng ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hayghép hai kim loại khác nhau

Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Ápsuất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điềuchỉnh

Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làmviệc với khe hở nhỏ (φ0,050,15)mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tácdụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị củachúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biếndạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước

Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khiđộng cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng đểkết hợp làm phanh dừng

1.2.2 Dẫn động phanh

- Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

- Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chất lỏng thủylực và khí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệusuất thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanhlàm việc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là : thủy lực và khí nén

Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành trìnhbàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và cácthông số dẫn động phanh.

1.2.2.1 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải

có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợlực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe

+ Ưu điểm của dẫn động thủy lực:

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫnđộng chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

- Hiệu suất cao

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.+ Nhược điểm của dẫn động thủy lực:

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn độngkhông làm việc được

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lựcđể giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động

và mômen phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng

* Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động:

Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại:

Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộngrãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản

Truyền động phanh nhiều dòng: Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mụcđích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điềukhiển chung là bàn đạp phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng cònlại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó

Hiện nay phỗ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như sau

Hình 1-4: Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

1, 2- Các xylanh bánh xe trước, sau; 3,6- Các dòng dẫn động (φđường ống dẫn đến

xylanh bánh xe); 4,5- Bộ phận phân dòng (φXylanh chính) Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòngphải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động

Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (φ1-4a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu Ðây

là sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanhcầu trước

Khi dùng các sơ đồ hình (φ1-4b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2dòng cho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2dòng cho cầu trước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo khôngthấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (φ1-4b và d)lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong haidòng bị hỏng Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (φdùng cánh tayđòn âm)

Sơ đồ hình 1-4e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

* Các loại và sơ đồ dẫn động:

Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:

- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằnglực tác dụng người lái

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lựcngười lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.

- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áplực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

Dẫn động tác động trực tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vìvậy ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chânkhông hoặc khí nén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe

1.2.2.3 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trongđường nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu quảtrợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thíchhợp với các xe có động cơ xăng cao tốc

Hình 1-6: Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không

1 - Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2 - Piston xylanh chính; 3 - Xilanh chính; 4 - Ðường nạp động cơ; 5 - Van chân không; 6 - Lọc không khí; 7 -Bàn đạp; 8 - Cần đẩy; 9 - Van không khí; 10 - Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ; 11 -Màng (φ hoặc piston ) trợ lực; 12 - Bầu trợ lực chân không; 13 - Bình chứa dầu phanh;

14 - Xi lanh bánh xe trước và xi lanh bánh xe sau; 15 - Van một chiều; 16 - Đường nạp từ

động cơ

* Nguyên lý làm việc:

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11(φhoặc màng) Van chân không làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khi nhảphanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9 làm nhiệmvụ: cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thôngcủa khoang A khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ : Làm nhiệm vụ đảmbảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua vanmột chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không

Khi nhả phanh : van chân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang Bqua van này và có cùng áp suất chân không.

Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải làmvan chân không 5 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9

mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A Ðộ chênh lệch áp suất giữahai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (φmàng) của bầu trợ lực

và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trongxylanh chính 3, ép dầu theo các ống dẫn (φdòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe đểthực hiện quá trình phanh Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòngcao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm chovan không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực khôngđổi Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịchchuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A

Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch vềphía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áphay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì vankhông khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả trợ lực thấp, nên thường được sử dụng trêncác ô tô du lịch và tải nhỏ Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợlực khí nén

10

8

7 5

4 3 1

6

2

Hình 1-7: Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén

1 - Bàn đạp; 2 - Ðòn đẩy; 3 - Cụm van khí nén; 4 - Bình chứa khí nén; 5 - Xylanhlực; 6 - Xylanh chính; 7 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 8 - Xylanh bánh

xe; 9 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 10 - Xylanh bánh xe

* Nguyên lý làm việc:

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần củaxylanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang A củaxylanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tácdụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanhchính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nénđồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịchchuyển về sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trícân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duytrí một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyểncủa bàn đạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sangphải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷlệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm

Bơm thủy lực : Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động Trong dẫn độngphanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như : bánh răng, cánh gạt, piston hướng trục Bơmthủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước và khốilượng của hệ thống Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đường ốngcũng cao hơn

Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trongtrường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực cần

phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làmviệc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết.

Hình 1-8: Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng

1- Bàn đạp; 2- Xylanh chính; 3- Van phanh; 4- Van phanh; 5- Xylanh bánh xe; Xylanh bánh xe; 7- Bộ tích năng; 8- Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle; 9- Bộ

6-tích năng; 10- Van an toàn; 11- Bơm

* Nguyên lý làm việc:

Trên các ôtô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các

bộ tích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫnđộng thủy lực hai dòng với xylanh chính 2 Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tácdụng lên các van 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đếncác xylanh bánh xe 5 và 6 Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xylanh 5 và 6 càngcao Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi ápsuất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tácdụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải

1.2.2.6 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ôtô vận tải có tải trọng cỡtrung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: máy nén khí, van điều chỉnh áp suất,bình chứa, van phân phối, bầu phanh

+ Ưu điểm :

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (φkhi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thểlàm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như :phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động

+ Nhược điểm :

- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn chấtlỏng trong dẫn động thủy lực tới (φ10-15) lần Nên kích thước và khối lượng của dẫnđộng lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

* Nguyên lý làm việc:

Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộ lắng lọc

và tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5 vào các bình chứa 6 và 10 Van an toàn 2 cónhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều điều chỉnh áp suất 3 có sự cố Các bộ phậnnói trên hợp thành phần cung cấp (φphần nguồn) của dẫn động

Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8 Ở trạngthái nhả phanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh và

mở thông các bầu phanh với khí quyển

Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc Cắt đường thông các bầuphanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các bầu phanh 7 và 9 tác dụnglên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh lái xe lại

Hình 1-9: Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc

1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắng lọc và táchẩm; 5- Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén; 7,9- Các bầu phanh xe kéo;

8- Tổng van phân phối

1.2.3 Phanh dừng và phanh phụ

1.2.3.1 Phanh dừng

Ðể đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính(φphanh chân ) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừngđể hãm ô tô khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêng mà không bịtrôi tự do, đồng thời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết

Cơ cấu phanh dừng có thể dùng theo kiểu tang trống, đĩa hoặc dãi

Hệ thống phanh dừng có thể làm riêng rẽ, cơ cấu phanh lúc đó được đặt trêntrục ra của hộp số với ô tô có một cầu chủ động hoặc hộp số phụ ở ô tô có nhiều cầuchủ động và dẫn động phanh là loại cơ khí Loại phanh dừng này còn là phanhtruyền lực vì cơ cấu phanh nằm ngay trên hệ thống truyền lực Phanh truyền lực cóthể là loại phanh đĩa hoặc phanh dãi

Trên một số ô tô du lịch và vận tải có khi cơ cấu phanh của hệ thống phanhdừng làm chung với cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính Lúc đó cơ cấu phanhđược đặt ở bánh xe, còn truyền động của phanh dừng được làm riêng rẽ và thường

là loại cơ khí, trên một số xe thì có thêm trợ lực

1.2.3.2 Hệ thống phanh phụ

Mục đích của hệ thống phanh phụ là giảm được tốc độ ô tô khi phanh trênđường dài và liên tục Bởi thế hệ thống phanh này còn gọi là phanh chậm dần Hệ thống phanh phụ phải đảm bảo phanh được ô tô với hiệu quả phanh khônglớn lắm trong thời gian dài

Hệ thống phanh này rất thích hợp khi ô tô chạy ở vùng đồi núi, vì trong điềukiện như thế hệ thống phanh chính bị nóng quá mức và hư hỏng

Nhờ có hệ thống phanh phụ mà ôtô làm việc an toàn hơn, tăng được tốc độtrung bình khi ôtô chạy ở đường dốc, giảm hao mòn cho hệ thống phanh chính, lốp

và có khi là động cơ nữa Ngoài ra hệ thống phanh phụ đảm bảo cho hệ thống phanhchính luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc

Về mặt kết cấu hệ thống phanh phụ có thể có loại cơ khí, khí (φkhông khí), thủylực và điện động

Hệ thống phanh phụ được sử dụng ngày càng rộng rãi, chủ yếu trên ô tô hànhkhách và ô tô tải có tải trọng trung bình và lớn

1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS

1.3.1 Chức năng và nhiệm vụ của ABS

ABS là bộ điều chỉnh lực phanh bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suấttrong dẫn động phanh các bánh xe cầu trước và cầu sau, có thể đảm bảo:

- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (φđể sử dụng triệt để trọng lượng bám

và tránh quay xe khi phanh)

- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (φđể đảm bảo điều kiện ổn định)

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và antoàn nhất vì:

- Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc Các bánh

xe trượt lê trên mặt đường sẽ gây mòn lốp xe và giảm hệ số bám giữa các bánh xevới mặt đường Nghiên cứu đã cho thấy hệ số bám dọc có giá trị cao nhất khi bánh

xe chịu lực dọc và trượt cục bộ trong giới hạn hệ số trượt.(φ15 25)%

- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp nhận lực ngang vàkhông thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng đểtránh chướng ngại vật , đặc biệt là các đoạn đường có độ bám thấp Do đó dễ gây ratai nạn nguy hiểm khi phanh

00.20.40.60.8

Hình 1-10: Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy

theo độ trượt tương đối λ của bánh xe

Vì thế, để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao Ngoài racòn giảm mài mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ởtrong một giới hạn nhất định, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong quá trìnhphanh không bị trượt lê hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ= (φ15-30)%.

Đó chính là chức năng và nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe

Để cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt, cần phảiđiều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặtđường nằm trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu Các hệ thống chống hãm cứngbánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác nhau, như:

- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh

- Theo giá trị độ trượt cho trước

- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó

Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toànchủ động của một ôtô hiện đại Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờđiều khiển quá trình phanh một cách tối ưu

- Bộ phận cảm biến (φ1) có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông sốđược chọn để điều khiển (φthường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe

hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển (φ2) Bộ phận điềukhiển (φ2) sẽ xử lý tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện (φ3) để tiến hành giảm hoặctăng áp suất trong dẫn động phanh.

- Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (φhay tổng van khí nén) (φ5) qua cơ cấuthực hiện (φ3) đến các xi lanh bánh xe (φhay bầu phanh) (φ6) để ép các guốc phanh vàthực hiện quá trình phanh

1.3.3 Phân loại hệ thống ABS

Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thể được thiết kếtheo nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau Hệ thống ABSđược phân loại theo các phương pháp sau:

- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điềukhiển bằng cơ khí và điều khiển điện tử

- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:

• Loại không tích hợp (φdùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổđiển)

• Loại bán tích hợp

• Loại tích hợp

- Theo phương pháp điều chỉnh (φgiảm) áp suất, chia ra:

• Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu

• Dùng van xả dầu về bình chứa

• Dùng Piston đối áp

- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòngdẫn động điều khiển riêng rẽ

Hình 1-12: Sơ đồ phân loại hệ thống ABS

1.3.4 Một số sơ đồ ABS điển hình

Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực,điều khiển bằng điện tử

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN CƠ KHÍ

Không có trợ lực có

bộ phân phối cao áp

Có bộ khuyếch đại thủy lực

HONDA

ALB BOSCH2E TEVESMIV BENDIX TEVESMK II BOSCH3

BOSCH2S

BENDIXADDONIX

GIRINGSCS

Sơ đồ hình 2-4 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầutrước và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răngvành chậu của bộ vi sai cầu sau

Hình 1-13: Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biếnTrên hình 2-5 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4van điều khiển Phương án này hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánhsau được điều khiển chung theo modul thấp (φselect low mode), tức là bánh xe nào

có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau Phương ánnày sẽ loại bỏ được mô men quay vòng cưỡng bức trên cầu sau tính ổn định tăngnhưng hiệu quả phanh giảm bớt Hầu hết các xe có bánh sau chủ động và nhiều xebánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh

Hình 1-14: Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biếnABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt Đây là hệ thốnghoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độriêng

Trên hình 2-6 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4van điều khiển độc lập (φsử dụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủđộng) Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh saocho luôn nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất

Van điện từ Cảm biến

Van điện từ Cảm biến

Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô menquay vòng cưỡng bức lớn , tính ổn định giảm.

Hình 1-15: Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến

Van điện từ Cảm biến

1.4 GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO

1.4.1 Sơ đồ tổng thể và thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15

1.4.1.1 Sơ đồ tổng thể của xe Nissan Juke F15

Hình 1-16: Sơ đồ tổng thể xe Nissan Juke F15

1.4.1.2 Thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15

Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật của xe Nissan Juke F15

và bộ làm mát khí nạp, động cơ có tỉ số nén 9,5 : 1 với công nghệ phun xăng trựctiếp tăng áp sử dụng 2 vòi phun nhiên liệu trên cùng 1 xy lanh , động cơ cho côngsuất cực đại 190 Hp tại tốc độ 5600 vòng/phút và mômen xoắn cực đại 240 N.m tạitốc độ 5200 vòng/phút

Bảng 1-2: Thông số kỹ thuật của động cơ xe Nissan Juke F15

1 Mức tiêu hao nhiên liệu

Hình 1-17: Động cơ của xe Nissan Juke F15

1.4.2.2 Hệ thống truyền lực

Trên xe Nissan Juke F15 hệ thống truyền lực được sử dụng bởi hộp số sàn có 6cấp, động cơ đặt phía trước, dẫn động cầu trước do vậy chúng được thiết kế gọn nhẹ

Xe được sử dụng hộp số sàn 6 cấp có những ưu điểm hơn so với hộp số tự động:

- Tiết kiệm nhiên liệu khi lưu thông qua đường địa hình

- Gía thành rẻ hơn so với xe hộp số tự động

- Việc bảo trì thường ít tốn kém chi phí hơn

- Giúp kiểm soát xe tốt hơn

Tuy nhiên vẫn tồn tại một số nhược điểm sau:

- Việc điều khiển và sử lí tình huống là khó hơn xe sử dụng hộp số tự động

- Gây khó chịu và bất tiện trong trường hợp kẹt xe hay tắc đường

- Do phải thường xuyên làm việc với ly hợp có thể khiến cho chân bị đau nhức

Hình 1-18: Hộp số trên xe tham khảo

Với điểm mù hẹp cho tầm quan sát tốt Động cơ êm và khoang lái được cách

âm tốt, cho cảm giác lái đằm và chính xác ở tốc độ cao

- Cho phép tăng độ võng tỉnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ

êm dịu chuyển động

- Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng, tăng khả năng bámđường do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe

- Hệ thống treo trước là hệ thống treo độc lập bằng lò xo và ống giảm chấnđược thiết kế theo kiểu Macpherxôn và các thanh cân bằng Đây là hệ thống treođộc lập sử dụng rộng rãi nhất ở hệ thống treo trước của các xe du lịch nhỏ và trungbình Kiểu này cũng được dùng cho hệ thống treo sau của các xe có động cơ đặttrước và cầu trước chủ động Hệ thống treo Macpherxôn phát triển mạnh khi kết cấukhung xe nguyên khối ngày càng sử dụng rộng hơn Giảm xóc kiểu mới bỏ thanhđòn trên thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với khung xe qua đệm cao su

Hình 1-20: Hệ thống treo trước1- Lò xo trụ; 2- Ống cân bằng; 3- Đòn dưới; 4- Thanh cân bằng

- Hệ thống treo phía sau được trang bị hệ thống treo độc lập với thanh chốngxoắn với nhiều thanh liên kết

Hình 1-21: Hệ thống treo sau

* Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản

- Do có ít chi tiết nên nó nhẹ, vì vậy có thể giảm được khối lượng không đượctreo

- Do hệ thống treo chiếm ít không gian, nên có thể tăng không gian sử dụng củakhoang động cơ

* Nhược điểm:

- Bánh xe lắc ngang so với mặt đường

- Góc chụm không ổn định

1.4.2.5 Hệ thống phanh

- Hệ thống phanh trên xe tham khảo là hệ thống phanh đĩa thủy lực trợ lực chânkhông, có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS , cùng với đó là hệ thốngphân phối lực phanh điện tử EBD và hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA Cũnggiống như hầu hết dòng xe du lịch hiện nay, Nissan Juke F15 cũng được trang bị hệthống phanh đĩa ở 4 bánh xe với cơ cấu phanh trước là phanh đĩa có rãnh thông gió

và phanh sau là phanh đĩa đặc giúp kiểm soát tốt tốc độ của xe với những ưu điểmvượt trội so với phanh tang trống Ở mỗi bánh xe có các cảm biến tốc độ nhận tínhiệu quay của bánh xe và truyền về ECU

Hình 1-22: Sơ đồ hệ thống phanh xe tham khảo1- Bộ điều khiển ABS; 2- Phanh đĩa trước; 3- Cảm biến áp suất; 4- Xy lanh chính;5- Bộ trợ lực phanh; 6- Kết nối đường dầu cho phanh sau; 7- Phanh đĩa sau

Chương 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hệ thống phanh là một hệ thống có vai trò vô cùng quan trọng trên ô tô, nó gópphần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi ta vận hành Chính vì vậycần đòi hỏi có một hệ thống phanh đảm bảo an toàn và phù hợp với các yêu cầu đặt

ra như:

+ Làm việc bền vững

+ Có hiệu quả phanh cao trong bất cứ trường hợp nào

+ Giữ cho xe đứng yên khi cần thiết

+ Đảm tính ổn định cho xe khi phanh

+ Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện

+ Giá thành rẻ và phù hợp với mức giá chung và kết cấu của xe

Từ những yêu cầu và chỉ tiêu trên ta sẽ xem xét, đánh giá các cơ cấu hệ thống phanh hiện nay đang được sử dụng để từ đó ta đi phân tích và lựa chọn để đưa ra được một cơ cấu hệ thống phanh phù hợp với xe thiết kế

Để chọn ra được một hệ thống phanh phù hợp cho xe thiết kế thì ta sẽ đi phân tích các dẫn động phanh và cơ cấu phanh hiện nay để chọn ra những phương án tốt nhất

2.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

Bảng 2-1: Bảng thông số tham khảo tính toán

Tỷ lệ phân bố trọng lượng G1/G2 50/50

2.2.1 Xác định tọa độ trọng tâm của xe theo chiều dọc

Hình 2-1: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanhTrong đó: Ga - Trọng lượng toàn bộ của ô tô

Z1 - Phản lực pháp tuyến từ mặt đường lên bánh trước của xe

Z2 - Phản lực pháp tuyến từ mặt đường lên bánh sau của xe

Lo - Chiều dài cơ sở của xe

Hg - Chiều cao trọng tâm của xe

a - Khoảng cách từ cầu trước đến tọa độ trọng tâm của xe

b - Khoảng cách từ cầu sau đến tọa độ trọng tâm của xe

Ta có trọng lượng phân bố lên trục trước và trục sau là:

G1 = Ga.0,50 = 1735.9,81.0,5 = 8510,1 [N]

G2 = Ga.0,50 = 1735.9,81.0,5 = 8510,1 [N]

Xác định tọa độ trọng tâm: a, b, Hg :

Lấy mô men tại điểm O1 ta có:

Từ sơ đồ hình 2-1 ta thấy:

L o

hg

Pω

Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc:

Đối với ô tô du lịch ta có

Hg= 0,5.B

Với B = 1525 [mm]: Chiều rộng cơ sở của xe (φlấy theo vết bánh xe sau)

Hg = 0,5.1525 = 762,5 [mm]

2.2.2 Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh

Khi phanh bỏ qua lực cản không khí P và lực cản lăn Pf1và Pf2 Vì khi phanhvận tốc của xe giảm nhanh cho đến vận tốc bằng không, nên Pf1+Pf2 nhỏ hơn rấtnhiều so với Pp1và Pp2

Lập phương trình cân bằng momen đối với O1 ta có:

Z2.Lo+ P jHg - a.G a= 0

 Z2=

o

g a

L

H Pj G

a 

Với P j = a J p

g G

Khi ô tô được phanh khẩn cấp với tốc độ bất kì cho đến khi dừng hẳn (φv=0)thì gia tốc phanh sẽ đạt cực đại

Nên: Z2 = a (φ pmax H )g

o

J G

a

L  g (φ2.2) Lập phương trình cân bằng momen đối với O2ta có:

b

L  g (φ2.3)

Trong đó:

g - Gia tốc trọng trường

Jp- Gia tốc chậm dần khi phanh, Jpmax

bx g





bx

 - Hệ số bám của bánh xe đối với đường khi phanh Khi tính toán để cho

cơ cấu phanh có khả năng sinh ra một momen cực đại luôn luôn lớn hơn hoặc tốithiểu bằng momen xác định theo điều kiện bám, ta lấy giá thị tối đa Đối với ôtô dulịch có trang bị ABS ta chọn 0,8

1 (φ )

2

a

g bx o

G

  (φ2.5 ) Thay số vào (φ2.4) và (φ2.5) ta được:

= 2203,2 [N]

Trọng lượng bám ở mỗi bánh xe Gbx chính bằng phản lực pháp tuyến z tại bánh

xe khi phanh Khi ô tô được phanh khẩn cấp với tốc độ bất kì cho đến khi dừng hẳn(φv = 0) thì gia tốc phanh cực đại có thể xác định từ lực quán tính lớn nhất khi phanh

r0: Bán kính thiết kế của bánh xe.

d - Đường kính của vành bánh xe được tính theo đơn vị Anh (φinch)

B – Bề rộng của lốp được tính theo đơn vị [mm]

Ta có kí hiệu lốp: 215/55 R17

Trong đó: 215 - Bề rộng lốp tính theo đơn vị mm

55 - Chỉ số profin

R - Cấu trúc lớp xương lốp

17 - Đường kính của vành bánh xe tính theo đơn vị inch

λ - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

Vậy mômen phanh sinh ra ở cầu trước là: MP1 = 2068,69 [N.m]

mômen phanh sinh ra ở cầu sau là: MP2 = 722,64 [N.m]

2.2.3 Hệ số phân bố lực phanh trên trục bánh xe

Thực tế mômen phanh sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh đựoc lắp đặt ởcác bánh xe của ôtô Cơ cấu phanh ở các bánh xe có nhiều kiểu/loại và vì vậy nóichung trên một chiếc xe có thể có các cơ cấu phanh khác nhau đối với các trục bánh

xe trước và sau Ngay cả khi cơ cấu phanh giống nhau nhưng kết cấu và kích thước

cụ thể vẫn có thể khác nhau tùy theo mômen phanh yêu cầu phân bố trên các trục.Vì vậy, để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, trước hết cần tính toán đánh giá

tỷ số phân bố mômen phanh lên trục trước và trục sau theo hệ số phân bố lực phanh:

1 12

2

2068,69

2,86 722,64

P P

M K M

Xe du lịch nói chung là phương tiện giao thông dùng để vận chuyển người,

hành khách nhằm đáp ứng các nhu cầu về công việc cũng như du lịch, là loại xe cótính năng cơ động cao, thiết kế mẫu mã phù hợp với thời trang cuộc sống, xe du lịchlàm việc trong điều kiện êm dịu, độ an toàn cao Nhu cầu sữ dụng ở những địa hìnhbằng phẳng như thành phố, nơi đông đúc dân cư Chính vì những nhu cầu đó nên đểđảm bảo an toàn làm việc ta phải thiết kế hệ thống đảm bảo an toàn cao, tận dụngkhai thác triệt để được khả năng làm việc của hệ thống

Kết hợp tài liệu và tận dụng triệt để các cơ cấu của xe tham khảo ta thiết kế hệthống phanh tốt nhằm nâng cao độ an toàn trong chuyển động, góp phần nâng caotốc độ kỹ thuật và nâng cao năng suất vận chuyển nhằm tăng hiệu quả kinh tế

2.3.2 Lựa chọn cơ cấu phanh và dẫn động phanh

2.3.2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

Đối với xe du lịch tải trọng nhỏ, căn cứ vào nhu cầu sữ dụng cũng như tìmhiểu hệ thống trên xe tham khảo, em chọn cơ cấu phanh là cơ cấu phanh đĩa vì nó

có những ưu điểm sau:

Toả nhiệt tốt do phần lớn đĩa phanh được tiếp xúc với không khí, nên nhiệtsinh ra bởi ma sát dễ dàng toả ra ngoài không khí nên sự chai lỳ bề mặt má phanhkhó xảy ra (φchai bề mặt là do nhiệt, sẽ làm giảm hệ số ma sát dẫn đến hiệu quảphanh giảm) Vì thế đảm bảo hiệu quả phanh tốt ở tốc độ cao

Cơ cấu phanh đĩa có cấu tạo tương đối đơn giản hơn nhiều so với phanh tangtrống nên việc kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng

Phanh đĩa còn có ưu điểm là có khả năng thoát nước tốt, do nước bám vào đĩaphanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được hồi phục nhanhtrong thời gian ngắn

Với kết cấu đặc biệt phanh đĩa không cần phải điều chỉnh khe hở giữa máphanh và đĩa phanh do khe hở đó sẽ tự động điều chỉnh mỗi khi má phanh bị mòn Trọng lượng phanh đĩa nhỏ hơn so với phanh tang trống, kết cấu đơn giản và

có độ chính xác cao, bởi vậy có khả năng làm việc với khe hở giữa đĩa phanh vớimá phanh nhỏ nên giảm được thời gian phanh và hiệu quả phanh Khe hở giữa máphanh và trống phanh có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả phanh Vì khi khe hở phanh

quá lớn không những ảnh hưởng tới thời gian tác dụng mà còn làm giảm mômenphanh do diện tích tiếp xúc giữa má phanh và trống phanh bị giảm.

Bên cạnh những lợi ích lớn lao mà phanh đĩa mang lại thì nhược điểm lớnnhất chính là bụi bẩn dễ bám vào toàn bộ cơ cấu phanh, vì vậy cần chú ý kiểm trabảo dưỡng nếu xe thường xuyên hoạt động trong điều kiện đường sá lầy lội, bụibặm Hơn nữa má phanh có diện tích làm việc nhỏ lại phải chịu được ma sát vànhiệt độ lớn nên yêu cầu vật liệu chế tạo khá khắt khe và đĩa phanh khoan nhiễu lỗđể thoát nhiệt tốt hơn

Hình 2-2: Cơ cấu phanh xe thiết kế

1- Đĩa phanh; 2- Xylanh ; 3- Rãnh làm mát

a- Phanh trước, b- Phanh sau

tô vận tải nhỏ và trung bình

Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng độ tin cậy, cần phải

có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp phanh