Thiết kế hệ thống phanh xe minibus

1.3 YÊU CẦU: Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

HÀ NỘI

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nguyễn Trung Thành

Lớp: Ôtô - K49

Khoa/ Viện: Cơ khí động lực

1 Đề tài thiết kế:

Thiết kế hệ thống phanh xe Minibus

2 Các số liệu ban đầu:

Tham khảo xe Toyota 12chỗ

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Thiết kế bộ điều chỉnh khe hở má phanh tự động

- Quy trình công nghệ gia công chi tiết

4 Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ tên và kích thước các bản vẽ):

5 Cán bộ hướng dẫn:

ThS: Nguyễn Tiến Dũng

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Ngày….tháng….năm 2009CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

(ký, ghi rõ họ và tên) (ký, ghi rõ họ tên)

SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH

(và nộp toàn bộ bản thiết cho bộ môn)ngày….tháng….năm 2009(ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu 5

Chương I: Tổng quan về hệ thống phanh 7

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 7

2 Cấu tạo chung của hệ thống phanh 9

3 Cơ cấu phanh 11

4 Dẫn động phanh 19

Chương II: Lựa chọn phương án thiết kế 25

1 Lựa chọn cơ cấu phanh 25

2 Lựa chọn dẫn động phanh 30

Chương III: Thiết kế tính toán hệ thống phanh 34

Phần I Thiết kế hệ thống phanh 34

1 Tính toán hệ thống phanh 34

1.1 Tính toán cơ cấu phanh sau 34

1.2 Tính toán cơ cấu phanh trước 42

1.3 Xác định kích thước má phanh 43

1.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 46

2 Thiết kế tính toán dẫn động phanh 46

2.1 Đường kính xi lanh công tác 47

2.2 Đường kính xi lanh chính 48

2.3 Hành trình làm việc của piston trong xi lanh chính 48

3 Tính bền một số chi tiết 50

3.1 Tính toán guốc phanh 50

3.2 Tính bền trống phanh 59

3.3 Tính bền đường ống dẫn động phanh 61

Phần II Thiết kế trợ lực phanh 63

1 Các phương án trợ lực khi thiết kế 63

2 Thiết kế bộ trợ lực 70

2.1 Hệ số trợ lực 70

2.2 Xác định kích thước màng trợ lực 72

2.3 Tính lò xo bộ cường hoá 72

Phần III Thiết kế bộ điều chỉnh khe hở má phanh tự động 75

1 Các phương án bố trí bộ điều chỉnh khe hở má phanh tư động 75

2.Tính toán thiết kế bộ điều chỉnh dùng séc măng định vị xi lanh công tác 81

Chương IV: Quy tình công nghệ gia công chi tiết 83

4.1 Phân tích kết cấu – Chọn dạng sản xuất 83

4.2 Lập quy trình công nghệ 83

Kết luận chung 91

Tài liệu tham khảo 92

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt

là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta nghành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn…để theo kịp với xu thế của thời đại

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và

xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm

an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…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 độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết

Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh xe Minibus” dựa trên xe tham khảo là xe HIACE – 12 chỗ của hãng TOYOTA Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dưới

sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng và toàn thể các thầy trong

bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của

em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Dũng cùng toàn thể các thầy trong

Chiều cao toàn bộ mm 2.000

Chiều dài cơ sở mm 2.450

2 dòng, có điều hoà lực phanhPhanh trước: Đĩa

Phanh sau: Tang trốngĐộng cơ

1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU:

1.1 CÔNG DỤNG:

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển

Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh

Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô Các hư hỏng rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh

1.2 PHÂN LOẠI: Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh.

a Theo công dụng:

• Hệ thống phanh chính (phanh chân);

• Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

• Hệ thống phanh dự phòng

• Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

• Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

• Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa.

d Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh

e Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với

bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS)

1.3 YÊU CẦU: Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

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

- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn;

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào;

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe;

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng;

- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài

2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH:

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả trên hình 1.1

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:

– Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

– Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp thủy – khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau Ví dụ dẫn động

cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là đẫn động thủy 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

3 CƠ CẤU PHANH:

3.1 KẾT CẤU CHUNG:

Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở bánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh

Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại guốc và gần đây trên các xe con hiện đại người ta thường sử dụng phanh đĩa (có thể ở cầu trước, cầu sau, hoặc cả hai cầu)

3.2 CƠ CẤU PHANH GUỐC (PHANH TRỐNG):

a) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2 Trong đó sơ đồ hình 1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống

Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm

để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép (hình 1.2.a) hoặc bằng cam lệch tâm (hình 1.2.b)

Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát Các tấm này có thể dài liên tục (hình 1.2.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình 1.2.a)

Ở hình (hình 1.2.b) trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn

Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tác dụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau

b) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3 Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm.

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

c) Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay

cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1.4.b)

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b)

– Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

– Loại hai mặt tựa tác dụng kép:

Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

d) Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.b)

– Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh

xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

– Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

3.3 CƠ CẤU PHANH ĐĨA:

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

– Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;

– Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe;

– Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe;

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

a Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a)

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

áp suất thuỷ lực

Giá cố định

Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định.

Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh

xe ở hai đĩa của đĩa phanh Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.

3.4 CƠ CẤU PHANH DỪNG :

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau

Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh

– Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số

– Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được

bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.

- Dẫn động một dòng (hình 1.9):

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì một lý do nào đó, bất kỳ một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất

và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh

Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực

"tăng đem").

Có nhiều phương án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới thiệu hai phương án tiêu biểu thường được sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình 1.10.a và 1.10.a

Ở sơ đồ hình 1.10.a thì một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước còn một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau Với cách bố trí này một trong hai dòng bị

rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng Ví dụ trên hình vẽ khi dòng dầu ra cầu trước bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh

Ở sơ đồ hình 1.10.b thì một dòng được dẫn tới một bánh xe phía trước và một bánh

xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so le còn lại Trong trường hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền của dẫn động thuỷ lực có giới hạn.

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn người ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên

cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực

Hình 1.11 Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp suất; 5

- bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí; 8 - van phân phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lò xo cơ cấu phanh; 12 - guốc

phanh.

4.4 DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH BẰNG THỦY KHÍ KẾT HỢP:

Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp còn lớn Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất)

Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (hình 8.33)

Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:

– Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xi lanh bánh

xe phía trước và phía sau;

Van phanh

Xả ra ngoài

Bình khí

Bình chứa dầu

Trống phanh

Guốc phanh

Guốc phanh

Đường khí Đường dầu

Xi lanh bánh xe

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí

Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại van kép,

có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí

CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1 LỰA CHỌN CƠ CẤU PHANH:

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa Phanh guốc

sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số loại ôtô con Phanh đĩa được sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu là ở các cơ cấu phanh trước

1.1 CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC:

Ưu điểm của phanh đĩa:

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầu trước Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các ưu điểm chính sau:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng

- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định , nhất là ở tốc độ cao

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng

- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn.

- Không cần điều chỉnh phanh

Nhược điểm của phanh đĩa:

- Nhược điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô

đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh

- Lực phanh nhỏ hơn

Trên các xe hiện nay có 2 loại phanh đĩa thường được sử dụng:

a Phanh đĩa có giá xilanh cố định:

Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn đến xylanh đẩy hai pittông 4 ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Số lượng xylanh công tác có thể là 2, 4 đặt đối xứng nhau hoặc có thể là 3 với 2 xylanh nhỏ 1 bên, còn bên kia là xylanh lớn

b)

b Cơ cấu phanh đĩa có giá xilanh di động:

Phanh đĩa có giá xylanh di động chỉ bố trí xylanh thuỷ lực một bên Giá xylanh

có thể di động động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ Khi phanh, dầu cao áp đẩy pittông ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xylanh trượt trên trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào trống phanh Khi

cả hai má phanh đều ép sát vào đĩa phanh, phanh mới được thực hiện

Phanh đĩa có giá xylanh di động được dùng trên đa số các xe ôtô du lịch ngày nay

do chỉ bố trí một bên xylanh nên tăng diện tích được làm cho đĩa phanh, tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục

c Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh:

Trong cơ cấu phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh được điều chỉnh tự động Trong đồ án của em dùng phương pháp điều chỉnh bằng sự biến dạng của phớt (vành khăn) làm kín

Hình 2.1 a) Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xilanh đặt cố định.

b) Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xilanh di động.

1 Đĩa phanh , 2 Giá đặt xylanh , 3 má phanh , 4 Piston

1 2

Nguyên lý hoạt động: Vành khăn có tác dụng bao kín dầu áp suất cao trong

khoảng giữa piston và xy lanh công tác Rãnh chứa vành khăn có tiết diện hình thang đáy lớn nằm trên phần tiếp xúc với piston Khi piston dịch chuyển do ma sát giữa piston và vành khăn lớn, nên vành khăn bị biến dạng trong rãnh Khi thôi phanh vành khăn kéo piston về vị trí ban đầu và hết biến dạng Nếu khe hở giữa má phanh và đĩa phanh quá lớn, sự biến dạng của vành khăn không đủ đảm bảo sự dịch chuyển của piston, vành khăn sẽ bị trượt trên piston Khi thôi phanh piston chỉ trở về biến dạng của vành khăn Do vậy piston nằm ở vị trí mới so với xylanh

Từ các ưu, nhược điểm trên của phanh đĩa ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá xylanh

di động làm cơ cấu phanh trước

1.2 CƠ CẤU PHANH SAU:

Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hoá…

Hình 2.2 Sự điều chỉnh giữa khe hở má phanh và đĩa phanh.

1.Xylanh công tác., 2 Vành khăn., 3 Píttông

Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự

bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh (mômen phanh) khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh như nhau So với loại cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục các cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cường hoá có ưu điểm là hiệu quả phanh khi ôtô chuyển động tiến tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm đi tùy theo kết cấu nhưng không làm ảnh hưởng nhiều vì khi ôtô chạy lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầu mômen phanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng so với cơ cấu phanh loại đối xứng qua trục là kết cấu khá phức tạp nên thường chỉ bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ, trung bình do yêu cầu cần đạt hiệu quả phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ

Ở trường hợp này, khi thiết kế cho xe Minibus ta chọn cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục ở cầu sau của ôtô

2 LỰA CHỌN DẪN ĐỘNG PHANH:

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các ưu điểm:

– Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu;

– Hiệu suất cao;

– Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản;

– Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Hình 2.3 Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục mở guốc phanh

bằng xi lanh thủy 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.

Khuyết điểm của hệ thống phanh thủy lực:

– Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh;

– Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

Trong hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực tùy theo sơ đồ mạch dẫn động người

ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

– Dẫn động một dòng tuy kết cấu đơn giản nhưng độ tin cậy không cao Vì một

lý do nào đó, bất kì một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất khi đó hiệu quả phanh ở tất cả các bánh xe bằng không.– Dẫn động hai dòng độ tin cậy cao, trong trường hợp bị rò rỉ một đường ống dẫn dầu thì hiệu quả phanh vẫn còn Có nhiều phương án bố trí hai dòng độc lập đến

các bánh xe nhưng có hai phương án tiêu biểu thường được sử dụng nhiều hơn cả như

sơ đồ hình 2.5 dưói đây

Từ các ưu nhược điểm của dẫn động thuỷ lực ta chọn dẫn động thuỷ lực hai dòng

có trợ lực (hình 2.5.a) làm phương án dẫn động cho xe Minibus

Nguyên lý hoạt động của dẫn động thuỷ lực:

Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằm trong xylanh 2, ép dầu trong xylanh chính 2 đi đến các đường ống dẫn 5 Chất lỏng với

áp suất cao (khoảng 5 ÷ 8 Mpa) sẽ tác dụng vào các pitông ở xylanh bánh xe 3 và pitông ở cụm má phanh 7 Hai pitông này thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh 4 ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát má phanh vào thực hiện quá trình phanh Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu

từ xilanh bánh xe 3, và xylanh phanh đĩa về xilanh chính 2

Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tĩnh Áp suất trong sơ đồ dẫn động được truyền đến các xi lanh phanh bánh xe là như nhau, khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào piston xi lanh công tác Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là lực tác dụng lên piston xi lanh phanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên Do vậy dẫn động phanh thuỷ lực tác bảo đảm được sự làm việc đồng thời của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa

CHƯƠNG III THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG

PHANH

PHẦN I: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH :

1.1 TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH SAU:

1.1.1 Xác định mô men cần có ở các cơ cấu phanh:

m G

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau là:

8,0.61

1 max

a g

h J

r bx = +

.25,4).0,93 325( )

2

1675,0.195

G- Trọng lượng ôtô khi đầy tải: G = 3000(KG)

Thay các giá trị vào (1), (2) ta được :

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là :

0

2 1

2sin2

sin2

2cos2

cos

ββ

β

ββ

0 2 2

0

2 1

sincos

2sin

coscos

2

ββ

ββ

ββ

ββ

ρ

+

−+

' 0

' 1

' 2 ' '

0 1

ββββ

.2sin2.2

130.2cos15

.2cos

°

−

°+

130cos15

cos130.2

2 2

°

°+

°

−

°+

'' 0

'' 1

'' 2

'' 0

'' 1

ββββ

β

rad

125.2sin15.2sin92,1.2

125.2cos15

.2cos

°

−

°+

125cos15

cos130.2

2 2

°

°+

°

−

°+

1.1.3.1 Xác định góc ϕở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β1, β2, β0, r1) chúng ta tính được góc δ và

Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.

Góc ϕ được xác định như sau: T

2 0 1 2

,01

3,0.150

,01

3,0.148

1.1.3.3 Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Pt = Ps = P

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.

 Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng

tỉ lệ, vẽ các lực P

 Tính góc δ và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R

 Tính gócϕvà vẽ phương của lực R Kéo dài phương của Rt và P cắt nhau

tại O’, kéo dài phương của P và Rs cắt nhau tại O’’

 Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: P + R + U = 0

 Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín Tức là, nếu kéo dài

3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O’ và O’’ Để xác định phương của các lực U chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2

 Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R’ và R’’ và tính tỷ lệ:

0

'' '

' ''

0 '' ' 0 '

R k R

M r

R r

318, 74

2, 213144.03

R k R