tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe bán tải isuzu dmax

Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ 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 c

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 3

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 3

1.1.1 Nhiệm vụ 3

1.1.2 Yêu cầu ……… 3

1.2 Giới thiệu kết cấu chung hệ thống phanh 4

1.2.2 Dẫn động phanh 6

1.2.3 Hệ thống ABS 7

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh 9

1.3.1 Giới thiệu về xe cơ sở 9

1.4 Mục tiêu,phương pháp,nội dung nghiên cứu 23

1.4.1.Mục tiêu 23

1.4.2.Phương pháp 23

1.4.3.Nội dung nghiên cứu 23

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH 24

2.1 Tính toán các thông số cơ bản 24

2.1.2 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe 24

2.1.3.Tính toán thông số cơ cấu phanh trước 30

2.3 Kiểm nghiệm bền một số chi tiết 41

2.3.1.Tính bền các chi tiết cơ cấu phanh sau 41

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA 51

3.1 Các dạng hư hỏng 51

3.2.2.Kiểm tra chẩn đoán,bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh đĩa 55

3.2.3 Kiểm tra chẩn đoán, bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh tang trống 56

3.3 Bảo dưỡng 57

3.4 Sửa chữa 59

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, việcvận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn Với việc vận chuyển bằng ô tô có khảnăng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do đặc tínhđơn giản, an toàn, cơ động Chính vì thế, ô tô ngày càng được cải tiến nhiều hơn về kếtcấu, đa dạng về kiểu dáng, hiệu suất động cơ, hệ thống an toàn… để có thể đáp ứng nhucầu ngày càng cao của cuộc sống Một chiếc ô tô có thể vận hành một cách hiệu quả và

an toàn nhất phải kể đến vai trò của hệ thống phanh Từ vai trò quan trọng trên, em lựachọn phương án thiết kế tính toán hệ thống phanh với tên đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT

KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ XE BÁN TẢI ISUZU DMAX

Với mục tiêu thiết kế tính toán hệ thống phanh trên xe Isuzu Dmax, trong Đồ án sẽ thựchiện các nội dung sau:

Đầu tiên, tìm hiểu tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại… của hệthống phanh Từ đó lựa chọn được phương án thiết kế phù hợp cho xe đã chọn Tiếp đến

là tính toán thiết kế một hệ thống phanh phù hợp với xe cơ sở để xe có thể đạt hiểu quảtruyền động cao nhất Sau cùng, em đã đã xây dựng quy trình bảo dưỡng sửa chữa cho hệthống phanh đã thiết kế

Trong quá trình làm đồ án phải kể đến sự chỉ bảo của thầy cô trong bộ môn và nhà trường

cùng sự hỗ trợ của các bạn trong lớp Đặc biệt là được sự hướng dẫn tận tình của thầy Tạ Tuấn Hưng và các thầy trong bộ môn cùng các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài thiết

kế này

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng đồ án tốt nghiệp này không thể tránh khỏi những thiếusót và hạn chế Vì vậy em kính mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để

đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại.

1.1.1 Nhiệm vụ

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

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

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với

hệ thống lái dùng để quay vòng xe

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất quĩ đạophanh ổn định khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong 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, sự chậm tác dụng nhỏ

- Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọnglượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào

- Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện

sử dụng

- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánhxe

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

- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa

1.1.3 Phân loại

a.Theo công dụng:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

- 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 với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải

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

- Phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh

- Phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS)

1.2 Giới thiệu kết cấu chung hệ thống phanh

Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kết cấu

chính sau:

- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản Trong quá trình phanh động năng của

ô tô máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường

- Dẫn động phanh: để điều khiển các cơ cấu phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh

Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấuphanh bao giờ cũng có hai phần chính là: các phần tử ma sát và cơ cấu ép

Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ 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 Mỗi dạng

có đặc điểm kết cấu riêng biệt

a Loại trống-guốc:

Thành phần cấu tạo:

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 may ơ bánh xe

- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn 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 phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực)

Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 1-1) Các sơ đồnày 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 các lực tác dụng lên ổ trục của bánh xe

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Hình 1.1 Các sơ đồ phanh trống

b Cơ cấu phanh đĩa

 Sơ đồ cấu tạo

- 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 xy lanh bánh xe

- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi cácpittông của xy lanh bánh xe

má phanh, có khe hở nên kết thúc quá trình phanh

1.2.2 Dẫn động phanh

Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn

động là: thủy lực và khí nén

Dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng, vì: Hiệu suất thấp (=0,40,6)

và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe

Dẫn động điện chỉ dùng cho đoàn xe kéo moóc, nhưng cũng rất hiếm Trên các xe

và đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí

Đối với máy kéo, ngược lại, thường dùng dẫn động cơ khí, vì: nó có kết cấu đơngiản, làm việc tin cậy Dẫn động cơ khí, tuy hiệu suất thấp, độ chính xác kém và khó đảmbảo phanh đồng thời các bánh xe Nhưng ở máy kéo các đường dẫn động không dài, tốc

độ chuyển động thấp nên các nhược điiểm đó ít nghiêm trọng

Dẫn động thủy lực hầu như không dùng cho máy kéo nhưng lại thường dùng đểdẫn động phanh của rơ moóc kéo theo sau Trên các máy kéo cỡ lớn thường sử dụng dẫnđộng khí nén

Các sơ đồ phân dòng chính:

Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ítnhất là hai dòng dẫn động độc lập Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng cònlại vẫn được ôtô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó Hiện nay phổ biến nhất làcác dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 1-13 Để phân chia các dòng cóthể sử dụng bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xi lanh chính kép hay

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

và tránh quay xe khi phanh)

Hoặc hãm cứng các bánh xe trước → trước (để đảm bảo điều kiện ổn định)

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toànnhất, vì:

Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc Các bánh xe trượt lếttrên đường sẽ làm mòn lốp và giảm hệ số bám Nghiên cứu đã cho thấy hệ số bám dọc cógiá trị cao nhất (Hình 1-3) khi bánh xe chịu lực dọc và trượt cục bộ trong giới hạn hệ sốtrượt:

Còn ôtô, khi phanh với tốc độ 180 km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị mònvẹt đị một lớp dày tới 6mm.

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 đọan đường cong hoặc đổi hướng để tránhchướng ngại vật (Hình 1-4), đặc biệt là các đoạn đường có độ bám thấp Do đó dễ gây ratai nạn nguy hiểm khi phanh

0 0.2 0.4 0.6 0.8

Để cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt, cần phải điềuchỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường nằmtrong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu Các hệ thống chống hãm cứng bánh 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 toàn chủđộng của một ôtô hiện đại Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiểnquá trình phanh một cách tối ưu

Hình 1.4 Quá trình phanh có và không có ABS trên đọc đường cong.

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh

1.3.1 Giới thiệu về xe cơ sở

Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể xe Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo

Loại động cơ: ISUZU 4JJ1-TC

Động cơ Diezen 4 kỳ

Loại động cơ thẳng hàng 4 xilanh, động cơ Tubo Diezen với hệ thống làm mát khínạp

Tiêu chuẩn khí thải EURO 2

Hệ thống phun nhiên liệu: phun nhiên liệu trực tiếp, điều khiển bằng điện tử

b Hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe Isuzu D-max là hệ thống lái có cường hóa, được dẫn độngbằng thủy lực Áp suất dầu được tạo ra nhờ bơm cánh gạt

c Hệ thống treo:

Isuzu- Dmax được trang bị giảm sóc thế hệ mới và hiện đại Phía trước được trang

bị hệ thống treo độc lập, dùng đòn kép, thanh xoắn Với một loạt ưu điểm là tăng độ võngtĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ êm dịu chuyển động Giảm được hiện tượng daođộng các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay; tăng được khả năng bámđường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe

Phía sau là nhíp lá hợp kim, kiểu bán nguyệt Với kết cấu này ở đầu các lá nhípgiảm được ứng suất tiếp xúc so với kiểu hình chữ nhật

d Hệ thống truyền lực:

Trên hệ thống truyền lực được trang bị hộp số tự động cho phép xe hoạt động tối

ưu nhất theo điều kiện đường xá và tốc độ động cơ, với bốn số tự động

Ưu điểm so với hộp số thường:

Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thườngxuyên chuyển số

Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xeTránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thủylực (qua biến mô) tốt hơn so với nối chúng bằng cơ khí

1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau

Hệ thống phanh chính (phanh chân) của loại xe này cơ cấu phanh phanh sau là cơ cấuphanh guốc Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đốixứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấuphanh guốc loại tự cường hóa…

a Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

a) b)

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục được thể hiện trên hình 2.1 Trong đó sơ đồ hình a làloại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tảilớn; sơ đồ hình b là loại sử dụng xy lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loạinày thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loạinày là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh vàtrống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép (a) hoặcbằng cam lệch tâm (hình b) Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát Các tấm này cóthể dài liên tục (hình b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình a) Hình b trống phanhquay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải làguốc nhả Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai máphanh 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 a) áp suất tác dụng lên hai máphanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau

b Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

Hình 1.6 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục.

Hình 1.7 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng tâm 1: xylanh 2: ốc xả khí 3: cam lệch tâm 4: ốc xả khí 5: chốt định vị

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình Sự đối xứng qua tâm ởđây 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 guốcphanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điềuchỉnh 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 phanhđược điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xy lanhbánh 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:

a) b)

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cốđịnh mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình b).Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi:loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình b)

- Loại hai mặt tác dụng đơn:

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 bốtrí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

- Loại hai mặt tác dụng đơn:

Loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựatrên 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 cườnghóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình a); cơ cấu phanh tự cường hóa tácdụng kép (hình 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 kếtvới nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động Hai đầu còn lại củahai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thìtựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điềuchỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loạinày 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 trênhai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại nàyđược sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

Kết luận:Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo

sự bố trí các guốc phanh và điểm tựu mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) làkhác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau

So với cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục các cơ cấu phanh đối xứng qua tâm, loạibơi hay loại tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tô chuyển động tiếntăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm tùy theo kếtcấu nhưng không làm ảnh hưởng nhiều vì khi ô tô lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầumomen phanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng là kết cấu khá phức tạp nên thườngchỉ được bố trí ở cầu trước của ô tô du lịch, ô tô tải nhẹ, trung bình do yêu cầu cần đạtmomen phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ Nên trong trường hợp này khi thiết

kế phanh xe bán tải ta chọn cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trụcdẫn động thủy lực

1.3.3 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên xe con.

Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiện đại phanh đĩađược bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau Trên các loại xe hiện nay thường có 2 loại

cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng:

a) Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định

Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn tới xy lanh đẩy piston ép các má phanh vào đĩaphanh thực hiện quá trình phanh.Số lượng xylanh công tác có thể là 2 hoặc 4 xy lanh đặtđối xứng nhau, hoặc 3 xy lanh với 2 xy lanh nhỏ được bố trí một bên còn 1 xy lanh lớn

bố trí một bên

a) Hình 1.10 b)

a.Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh đặt cố định.

b.Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động.

1.Đĩa phanh 3 Má phanh

2.Giá đặt xy lanh 4 Piston

b) Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động

Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên Giá xy lanh cóthể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ Khi phanh, dầu cao áp đẩypiston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xy lanh trượt trêntrục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào đĩa phanh Khi cả 2 má phanh ép sátvào đĩa phanh thì quá trình phanh mới được thực hiện.Phanh đĩa có giá di động đượcdùng trên đa số các ô tô du lịch ngày nay Do chỉ bố trí một bên xy lanh vì vậy mà tăngdiện tích làm mát cho đĩa phanh có thể tránh được hiện tượng sôi dầu khi phanh vớicường độ cao

Ưu điểm của phanh đĩa:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản

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

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định hơn cơ cấu phanh kiểu tangtrống khi hệ số ma sát thay đổi Điều này giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc

ổn định hơn nhất là khi phanh với vận tốc cao

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, số lượng ít, kết cấu gọn cho nên tổng khối lượng cácchi tiết không được treo sẽ giảm nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt của cơ cấu phanh ra bên ngoài dễ dàng

- Thoát nước bám vào bề mặt đĩa phanh tốt: do nước bám vào bề mặt đĩa phanh sẽ

bị lực li tâm loại bỏ rất nhanh nên khả năng phục hồi tính năng phanh nhanhchóng

- Không cần điều chỉnh phanh

Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa:

- Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn

sẽ loạt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ô tô đi vào chỗ lầy lội làmgiảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh cho nên làm giảm hiệu quả khi phanh

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn Gây tiếng ồn khi phanh: có tiếngrít khi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh

- Lực phanh nhỏ hơn

Kết luận

Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích so

sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh đĩa

1.3.4 Lựa chọn phương án dẫn động

Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là : dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén

và dẫn động thủy lực Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệthống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay.Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí nên không phù hợpvới kết cấu của xe du lịch Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độnhạy cao phù hợp với xe thiết kế Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủylực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế

Phương án 1: dẫn động thủy lực một dòng

 Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.11 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh lò xo hồi vị sẽ ép dầu từ xylanh bánh xe và xy lanh phanh đĩa về xy lanh chính

 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh trên bánh xe hoặc giữa các má

phanh theo yêu cầu

Nhược điểm:

- Tỷ số dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp.

- Độ an toàn không cao Vì một lý do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu tới các xy

lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống phanh cũng bị mất áp suất và tất cả các bánh

xe đều bị mất áp suất

Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

 Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

2 Đĩa phanh 5 Bàn đạp

3 Xy lanh bánh trước 6 Xy lanh bánh sau

 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng Điều khác biệt

là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tớicác bánh xe ôtô Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xy lanh chính đơnkết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xy lanh chính kép (loại tăng đem)

 Ưu nhược điểm

- Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe

của dòng còn lại

- Nhược điểm: Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện

tượng quay ngang xe khi phanh Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thểmất tính ổn định khi phanh gấp

Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

 Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.13 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

2 Đĩa phanh 5 Bàn đạp 8 Trợ lực phanh

3 Xy lanh bánh trước 6 Xy lanh bánh sau

 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng Điều khác biệt

là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô Đường dầu thứ nhất dẫn tới hai bánh xe của cầu trước Đường dầu thứ hai dẫn tới hai bánh xe của cầu sau

 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

Ngoài ưu điểm của dẫn động phanh một dòng, dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợlực chân không còn có những ưu điểm sau:

- Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của dòng còn lại.

- Dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực giúp người lái giảm sức lao động khi đạp phanh Nhược điểm:

- Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng quay ngang xe khiphanh Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính ổn định khi phanh gấp.

- Kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động thủy lực một dòng

Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

 Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.14 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

2 Đĩa phanh 5 Bàn đạp 8 Trợ lực phanh

3 Xy lanh bánh trước 6 Xy lanh bánh sau

- Khi một dòng bị hư hỏng thì có thể làm quay ngang xe hoặc mất ổn định hướng khi phanh xe.

- Cơ cấu phức tạp

Kết luận : Sau khi phân tích các phương án dẫn động thủy lực trên thì có thể thấy rằng

phương án dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu độc lập có trợ lực chân không vừađảm bảo an toàn vừa phanh nhẹ nhàng đồng thời hiệu quả phanh cao

Kết luận chung :

Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án tốt nhất cho xecần thiết kế

Hình 1.15 Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh

1 Bàn đạp phanh 5 Đường ống dẫn dầu

2 Trợ lực phanh và xy lanh phanh chính 6 Phanh đĩa

3 Xy lanh phanh bánh xe 7 Cụm má phanh

4 Guốc phanh

 Về cơ cấu phanh:

+ Cơ cấu phanh trước

Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động

+Cơ cấu phanh sau

Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

1.4 Mục tiêu,phương pháp,nội dung nghiên cứu

1.4.1.Mục tiêu

Đồ án được thực hiện với mục đich tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh và tính toán thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành cho loại xe TOYOTA INNOVA 2.0E Nhằm đáp ứng yêu cầu làm việc của xe

1.4.2.Phương pháp

Nghiên cứu lý thuyết thông qua tính toán thiết kế hệ thống phanh theo các tiêu chuẩn và tài liệu được công bố,kết hợp quan sát thực tế trên xe ISUZU DMAX

1.4.3.Nội dung nghiên cứu

Đồ án với mục tiêu tính toán thiết kệ hệ thống phanh trên cơ sở xe bán tải Isuzu Dmax được trình bày như sau:

+Chương 1:Tổng quan hệ thống phanh

+Chương 2:Tính toán thiết kế hệ thống phanh

+Chương 3:Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh trên xe Isuzu Dmax

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ XE

BÁN TẢI ISUZU DMAX2.1 Tính toán các thông số cơ bản

2.1.1 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳnôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp tại các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra

ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:

Ta có:

jmax : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe vớiđường

=> PPmax = Pφmaxmax

=>m.jmax = G.φmax = m.g.φmax

=> jmax = g.φmax = 9,81.0,6= 5,886≈ 5,9 m/s2

φmax : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường Chọn φmax = 0,6

rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

2.1.2 Tính toán các thông số cơ cấu phanh sau

a Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

b.Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh đểđảm bảo cho tổng momen phanh sinh ra ở guốc phanh trước (M’P1 hoặc M”P1) và guốcsau (M’P2 hoặc M”P2) bằng mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β1, β2, β0, r1) chúng ta tính được góc δ và bánkính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướng vào tâm 0) Lực

R1 là lực tổng hợp của N1, T1 Lực R1 tạo với lực N1 góc φmax1

Góc φmax1 được xác định như sau:

tg ϕ1= T1

N1= μ

Trong đó:

μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường μ = 0,3

Vậy chúng ta đã xác định được góc φmax1 ≈ 16,690, nghĩa là xác định được hướng của R1.Góc φmax1 má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì cùng có hệ số ma sát nhưnhau

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

M’P = M’P1 + M’P2 = R1.r0 + R2.r0

Trong đó:

 Các bước xây dựng họa đồ lực phanh

Hai guốc phanh như nhau chịu tác dụng của các lực:

- Lực tác dụng từ dẫn động phanh thông qua xilanh công tác P’, P’’ Do dẫn độngthủy lực với 1 xilanh công tác chung cho cả 2 piston dẫn động các guốc phanhtrước và sau thì các lực tác động bằng nhau P’= P’’=P Lực P’, P’’ có phương ngangnhư hình 2.2

- Lực tác dụng từ trống phanh vào má phanh (toàn bộ áp lực từ trống phanh vào máphanh được quy về lực giả định tương đương) R’, R’’

- Phản lực tâm quay của guốc phanh U’, U’’

- Xác định các thong số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỷ lệ, vẽcác lực P

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

- Tính góc φmax và phương của lực R Kéo dài phương của lực R’ và P cắt nhau tại O’,kéo dài phương của P và R’’ cắt nhau tại O’’ Ta có ở trạng thai cân bằng tổng cáclực tác dụng lên guốc phanh bằng 0:

P R U   0

Do vậy 3 lực trên sẽ tạo thành một tam giác lực khép kín, nghĩa là nếu kéo dàiphương của 3 lực này thì chúng sẽ đồng quy đó chính là điểm O’ và O’’ Như vậy để xácđịnh phương của lực U chỉ cần nối O với O’ và O với O’’

- Trên hình vẽ lấy 2 đoạn P1 và P2 bằng nhau nhưng ngược chiều Từ các lực P nàydựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song vớicác lực R và U đã có trên họa đồ

- Đo trực tiếp các đoạn R’ và R’’ trên hình và tính tỷ lệk = R

c Kiểm nghiệm hiện tượng tự xiết

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tượng tự xiết Hiện tượng

tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cầntác động lực P của dẫn động lên guốc phanh Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người láithôi phanh nhưng xe vẫn bị phanh do vậy đây là hiện tượng cần tránh đối với hệ thống

phanh Trên hình 2.2 ta thấy hiện tương tự xiết sẽ không xảy ra khi phương của lực R đi

qua phía trên tâm quay của guốc phanh Khi thôi phanh (tức là khi đó thôi tác động củalực P), phản lực R từ trống phanh vào guốc phanh sẽ đưa má phanh vào vị trí ban đầu (vịtrí không phanh) Ngược lại nếu phương của lực R đi qua tâm hoặc dưới tâm quay củaguốc phanh (mà điều này chỉ xảy ra đối với guốc phanh bên trái) thì bản thân lực R cũnglàm cho guốc phanh quay sang trái Khi đó momen phanh sẽ tăng lên vô hạn và nếungười lái nhả phanh thì xe vẫn bị phanh Guốc phanh bên phải (tức guốc phanh phía sautheo chiều tiến của xe) không bao giờ có hiện tượng tự xiết

- Ta có công thức tính momen phanh đối với guốc sau

MP''= μρ''P''( c cos α+a)

c (cos δ'' μ sin δ'' μρ''=

μρ''P''( c cosα+a )

c cos δ'' μ ( ρ''−sin δ''

Từ họa đồ ta có thể thấy ρ” – c.sinδ” >0 trong mọi trường hợp vì vậy:

c.cosδ” + μ(ρ” – sinδ”) >0Vậy với guốc phanh sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết

- Đối với guốc trước

c (cos δ'+ μ sin δ')− μρ'

Biểu thức trên cho thấy, nếu c(cosδ’ + μsinδ’) – μρ’ = 0 thì M’P → ∞ Điều này cónghĩa là mômen phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vô cùng lớn, đây chính làhiện tượng tự xiết Với điều kiện để xảy ra hiện tượng tự xiết là:

μ= C cosδ

ρ−C sin δ

Trong đó:

C: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt Chọn c= 100 mm

Theo tính toán ở trên ta có:

' '

9, 210,1626( )

0,100.cos9, 21

0,670,1626 0,100.sin 9, 21

Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết.

2.1.3.Tính toán thông số cơ cấu phanh trước

a Tính đường kính xylanh

P 1

P 1

r tb

Hình 2.3: Sơ đồ tính toán phanh đĩa

Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh dạng đĩa quay được xác định như sau:

80130

Kích thước má phanh được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên

má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh vàchế độ làm việc của phanh

c Công ma sát riêng.

Nếu ta phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc v0 cho tới khi dừng hẳn (tức

là khi v= 0) thì toàn bộ động năng của ô tô có thể được coi là đã chuyển thành công ma

sát tại các cơ cấu phanh:

m : Khối lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải có m = G/g

v : Tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh v = 60km/h = 16,67 m/s

g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2

F∑ :tổng diện tích các má phanh

- Với cơ cấu phanh cầu sau

FΣ1 : Tổng diện tích các má phanh cơ cấu phanh sau (4 má phanh)

FΣ1 = 4.F = 4.146,6= 586,4 cm2

- Với cơ cấu phanh cầu trước

FΣ2: Tổng diện tích các má phanh cơ cấu phanh cầu trước

L=

2 0

a Tính đường kính xy lanh công tác

Đường kính xy lanh công tác của bánh sau d được tính toán dựa trên lực P đã xác định

ở trên dựa trên phương pháp họa đồ lực phanh:

4.

. i

P d

p





Với: P: lực ép của xy lanh lên guốc phanh P= 2113 N

pi: áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi= 7 MPa