Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe cơ sở hyundai santafe

Trong quátrình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do ma sát giữa trốngphanh đĩa phanh với má phanh nhờ vậy có thể: - Giảm được tốc độ chuyển động của xe, dừng xe ho

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ 4

1.1 Nhiệm vụ,Yêu cầu,phân loại đối với hệ thống phanh 4

1.1.1 Nhiệm vụ 4

1.1.2.Yêu cầu 4

1.1.3 Phân loại 5

1.2 Kết cấu hệ thống phanh 5

1.2.1 Cơ cấu phanh 5

1.2.2 Dẫn động phanh 20

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 24

2.1 Giới thiệu về xe cơ sở 24

2.2 Phân tích các phương án thiết kế 25

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 32

3.1 Tính toán các thông số cơ bản 32

3.2 Tính toán cơ cấu phanh 34

3.2.1 Tính toán cơ cấu phanh trước 34

3.2.2 Tính toán cơ cấu phanh sau 38

3.3 Tính toán dẫn động phanh 53

3.3.1 Tính toán thông số 53

3.3.2 Tính toán thiết kế trợ lực chân không 56

4.1.2 Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục đối với hệ thống phanh dừng

66

4.2 Kiểm tra chẩn đoán 67

4.2.1 Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh chính 67

4.2.2 Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dừng 70

4.3 Bảo dưỡng và sữa chữa hệ thống phanh xe HyunDai Santafe 70

4.3.1 Bảo dưỡng 70

4.3.2 Quy trình sửa chữa và thay thế một số bộ phận của hệ thống phanh xe HyunDai Santafe 72

4.3.2.1: Sửa chữa cơ cấu phanh 72

4.3.2.2 Sửa chữa xi lanh phanh chính 76

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ô tô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nóichung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ pháttriển của nền kinh tế một quốc gia Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuậtthì nghành ôtô cũng có những phát triển đáng kể Các thành tựu mới như điều khiển tựđộng, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháptính toán hiện đại đều được áp dụng trên ô tô

Ở nước ta hiện nay, các loại xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là nhập ngoại hoặc đượclắp ráp tại các nhà máy liên doanh, các loại xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mãcũng như chất lượng Trong đó các dòng xe có suất xứ từ Hàn Quốc chiếm một tỷ lệđáng kể Với đặc thù của địa hình Việt Nam 70% diện tích là đồi núi Đướng xá thườngkhó khăn , cơ sở hạ tầng còn chưa tốt Do đó yêu cầu phải có hệ thống phanh tốt đảmbảo an toàn trong quá trình vận tải, đồng thời nâng cao được hiệu quả phanh và độ ổnđịnh khi phanh Trên cơ sở đó em được giao đề tài: Thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe

cơ sở HyunDai Santafe

Nội dung đồ án gồm:

- Chương I: Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô

- Chương II: Lựa chọn phương án thiết kế

- Chương III: Tính toán thiết kế hệ thống phanh

- Chương IV: Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh xe HyunDai Santafe

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Nguyễn Thành Nam và các thầy cô trong

bộ môn đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Vĩnh Yên, ngày 26 tháng 5 năm 2018 Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu,phân loại đối với hệ thống phanh

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống phanh là một trong các cụm đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô Trong quátrình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do ma sát giữa trốngphanh (đĩa phanh) với má phanh nhờ vậy có thể:

- Giảm được tốc độ chuyển động của xe, dừng xe hoặc đỗ xe;

- Duy trì vận tốc của ôtô một giá trị nhất định khi xe chuyển động xuống dốc;

- Đảm bảo cho ôtô đứng yên trên đường kể cả trên đường dốc cũng như khi không cómặt người lái;

- Đối với xe bánh xích hệ thống phanh còn giúp cho việc quay vòng xe

1.1.2 Yêu cầu

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

- Đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất ở bất kỳ chế độ chuyển động nào, ngay cả khi dừng

xe tại chỗ, đảm bảo thoát nhiệt tốt;

- Có độ tin cậy làm việc cao để ôtô chuyển động an toàn;

- Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh phải nhỏ và đảm bảo phanh xe êm dịutrong mọi trường hợp;

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện và có tính tuỳ động;

- Đảm bảo sự phân bố mômen phanh trên các bánh xe theo quan hệ sử dụng hoàn toàntrọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào;

- Các chi tiết phải có trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao, dễ sử dụng và chăm sóc, bảo dưỡngbảo quản, thời gian bảo dưỡng sửa chữa ngắn;

- Đối với phanh dừng phải đảm bảo giữ xe đứng yên ngay cả khi trên dốc có độ dốc 16%trong thời gian dài

Trên đây là các yêu cầu cơ bản, tuy nhiên với mỗi loại xe cụ thể, hệ thống phanhlại có các đặc điểm riêng về mặt kết cấu nhằm đáp ứng các yêu cầu khác nhau mà loại xe

đó đặt ra

1.1.3 Phân loại

Với những công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh như trên thì trên ô tô hệ thốngphanh thường được phân loại như sau:

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, thuỷ 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 kết hợp cả hai loại cơ cấu phanh trên

d Theo các cơ cấu bổ trợ cho hệ thống phanh

- Hệ thống phanh có cường hóa;

- Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh;

- Hệ thống phanh có chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock brake system);

- Hệ thống phanh có phân bố lực phanh điện tử EBD (Electronic brake-force distribution);

* Cấu tạo

Kết cấu cơ cấu phanh trước được chỉ ra trên hình 1.1

Hình 1.1 Kết cấu cơ cấu phanh đĩa

1 Đĩa phanh; 2 Giá đỡ; 3.Má phanh ngoài; 4 Pít tông;

5.Càng phanh; 6 Má phanh trong.

- Đĩa phanh: Được chế tạo từ gang xám, bề mặt làm việc được mài phẳng, trên đĩa phanh

có các rãnh xuyên tâm để tạo thành bề mặt có các lỗ thoát nhiệt và được đặt sát ổ bi moay ơ;

- Xi lanh phanh bánh xe: Có bề mặt làm việc phía trong dạng hình trụ Thông từ phíangoài vào trong xi lanh phanh bánh xe được bố trí hai lỗ dầu, một lỗ dẫn dầu từ xi lanh chínhđến và một lỗ để xả khí trong dầu Các pít tông được đặt trong xi lanh kèm theo phớt làm kín

và lò xo Ngoài ra còn có thêm các chốt tì để liên kết pít tông với đầu guốc phanh và cúpben;

- Bộ gá: là loại di động có thể trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu.Trong bộ gá di động chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pít tông tì vào một má phanh Máphanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ;

- Má phanh: Có dạng phẳng, được chế tạo bằng vật liệu ma sát, má phanh và xươngphanh được dán với nhau bằng một loại keo đặc biệt Pít tông tác dụng vào xương của máphanh thông qua một tấm lót

* Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh bánh trước được biểu diễn trên hình 1.2

Hình 1.2.Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phanh trước 1.Càng phanh đĩa; 2.Má phanh đĩa; 3.Rô tô phanh đĩa; 4.Pittông; 5.Dầu;

a Khi không phanh; b Khi phanh.

Trạng thái làm việc:

- Khi đạp phanh (có thêm trợ lực chân không) sẽ tạo ra áp suất dầu từ xy lanh chính đẩycác pittông làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên của rôtô phanh đĩa, làm các bánh xegiảm tốc độ;

- Khi nhả bàn đạp phanh, không còn áp lực lên các pittông, khi đó vòng cao su hồi vị sẽ

Hình 1.3 Kết cấu cơ cấu phanh sau.

1 Chắc bụi; 2.Cần đẩy; 3.Pít tông; 4.Cúp ben; 5.Lò xò; 6.Thân xin lanh; 7.Vít điều chỉnh khe hở; 8.Cần tự động điều chỉnh khe hở; 9 Chốt và đệm chữ C; 10.Lò xo hồi vị; 11.Guốc phanh; 12.Tấm ma sát; 13.Lò xo kéo cửa cần điều chỉnh; 14.Tang trống; 15.Cần kéo phanh

tay; 16.Cáp phanh tay; 17.Lò xo kéo guốc phanh

- Guốc phanh: Được chế tạo bằng thép, có hai guốc là loại chốt tựa cùng phía đầu trêndựa vào cơ cấu nhả, đầu dưới dựa vào cơ cấu điều chỉnh, trên mặt có gia công các lỗ để gá lò

xo hồi vị của guốc phanh và cơ cấu điều chỉnh

- Má phanh: Có độ cong theo độ cong của guốc phanh Được chế tạo bằng vật liệu masát Má phanh được gắn với guốc phanh bằng một loại keo đặc biệt

- Mâm phanh: Được thiết kế chế tạo để gắn cụm phanh, mâm phanh được gắn bằng bulông vào trục bánh sau Trên mâm phanh có các lỗ, vấu lồi để gắn xi lanh thủy lực, lò xo giữguốc phanh và cáp phanh tay

- Trống phanh: Được gắn vào trục bánh xe, ở ngay bên trong bánh xe và quay cùng bánh

xe Trống phanh được chế tạo từ gang xám, trên trống phanh có gia công các lỗ để định vị

má phanh

- Trống phanh quay cùng với bánh xe, guốc phanh sẽ ép vào với bánh xe từ bên trong

* Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh bánh sau được biểu diễn trên hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phanh sau.

1- Xi lanh phanh bánh xe; 2- Guốc phanh; 3- Má phanh; 4- Trống phanh; 5- Pít tông;

6- Cúp ben.

Dòng dầu có áp suất cao từ xi lanh chính tới xi lanh phanh bánh xe, dưới áp suất của dầu,làm pít tông dịch chuyển đẩy guốc phanh về phía trống phanh thực hiện quá trình phanh, làmgiảm tốc độ của xe và dừng xe Thôi đạp phanh thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị kéo guốcphanh tách khỏi trống phanh

* Ưu điểm, nhược điểm của phanh đĩa

So với phanh tang trống phanh đĩa có các ưu điểm sau:

- Tiếp nhận trực tiếp đủ áp suất phanh: lực ma sát của phanh đĩa tỷ lệ thuận với áp suấtthủy lực từ xy lanh chính Trong phanh tang trống do đặc tính tự tăng thêm áp lực phanhnên các má phanh tác động không đều;

- Ưu điểm khác của phanh đĩa là các chất gây hại bị loại khỏi bề mặt đĩa dễ dàng Nước,dầu hay khí từ vật liệu ma sát dễ dàng thoát ra ngoài, giúp phanh hoạt động tốt hơn.Những chất bẩn như bụi, bùn đất khi bám vào bề mặt, gặp má phanh sẽ bị gạt vào các lỗthông gió Sau một thời gian, chúng nặng dần và rơi ra ngoài;

- Bảo dưỡng sửa chữa đơn giản hơn phanh tang trống Do kết cấu có ít các chi tiết tácđộng nên công tác bảo dưỡng sửa chữa đơn giản hơn so với phanh tang trống

- Nhược điểm lớn nhất của phanh đĩa là các chất bẩn, có thể bám vào, gây ăn mòn cơ họchoặc hóa học nhanh nên phải thường xuyên bảo dưỡng Nếu bị ăn mòn nhiều, đĩa phanhquá mỏng sẽ khiến quá trình tản nhiệt diễn ra chậm và phanh có thể bị gãy

c Dẫn động phanh chính

Dẫn động phanh chính: Có nhiệm vụ là nhận lực tác dụng của người lái vào bàn đạpphanh, truyền lực qua các cơ cấu đến xi lanh chính, nén ép và tạo áp suất cao cho dầu truyềnđến xi lanh phanh bánh xe, tạo ra lực tác dụng vào các má phanh, guốc phanh để thực hiệnquá trình phanh xe

Dẫn động phanh của hệ thống phanh dẫn động thủy lực, trợ lực chân không bao gồm :Bàn đạp phanh, xi lanh chính, cơ cấu tín hiệu, các đường ống dẫn và các ống nối mềm giữa

xi lanh phanh chính và các xi lanh phanh bánh xe

* Nhiệm vụ của xi lanh phanh chính

Xi lanh phanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác dụng của bàn đạp phanh thành ápsuất thủy lực, Xi lanh chính có hai buồng chứa hai pít tông tạo ra áp suất thủy lực trongđường ống phanh của hai nhánh trong hệ thống

* Cấu tạo của xi lanh phanh chính

Kết cấu xi lanh phanh chính được biểu diễn trên hình 1.5

Hình 1.5.Cấu tạo xi lanh phanh chính.

1 – Nắp bảo vệ; 2 – Đệm chống tràn dầu; 3 – Lưới lọc; 4 – Thân bình; 5 – Đoạn ống lồng;

Nguyên lý chung: Khi đạp bàn đạp phanh, lực bàn đạp truyền qua cần đẩy vào xi lanhchính để đẩy pít tông trong xi lanh này tạo ra dầu có áp lực cao, lực của áp suất thủy lực bêntrong xi lanh chính được truyền qua các đường ống dầu phanh đến các xi lanh phanh bánh xethực hiện quá trình phanh.

* Các chế độ làm việc của xi lanh chính:( Hình 1.6.)

- Khi không đạp phanh: ( Hình 1.6) Cúp ben của pít tông số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào

và cửa bù làm cho xi lanh và bình dầu thông nhau Pít tông số 2 bị lực của lò xo hồi vị thứ 2đẩy sang phải, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm

Hình 1.6.Xi lanh phanh chính khi không đạp phanh.

- Khi đạp phanh: ( Hình 1.7.) Pít tông số 1 dịch sang trái và cúp ben của pít tông này bịtkín cửa bù để chặn đường đi của xi lanh này và buồng chứa Khi pít tông này bị đẩy thêm nólàm tăng áp suất thủy lực bên trong xi lanh chính Áp suất này tác dụng vào các xi lanhphanh bánh sau Do cũng có một áp suất dầu như vậy tác dụng lên pít tông số 2, pít tông số 2hoạt động tương tự như pít tông số 1 và tác dụng lên các xi lanh bánh trước

Hình 1.7.Xi lanh phanh chính khi đạp phanh.

`- Khi nhả bàn đạp phanh: Các pít tông bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đẩy về vị tríban đầu Tuy nhiên do dầu ko chảy từ xi lanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầutrong xi lanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo thành độ chân không ) Kếtquả là dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xi lanh qua cửa vào và nhiều lỗ ở đỉnh pít tông vàquanh chu vi của cúp ben pít tông Sau khi pít tông trở về vị trí ban đầu, dầu phanh dầndần chảy từ xi lanh phanh về xi lanh chính rồi chảy vào bình chứa qua các cửa bù Cáccửa bù này cũng điều hòa sự thay đổi thể tích dầu trong xi lanh do nhiệt độ thay đổi Điềunày tránh cho áp suất thủy lực tăng lên trong xi lanh khi không đạp phanh Hoạt động của

xi lanh phanh khi nhả bàn đạp phanh được biểu diễn ở hình 1.8

Hình 1.8.Xi lanh phanh chính khi nhả bàn đạp phanh.

*Trường hợp hoạt động không bình thường ( có sự cố trong hệ thống)

- Rò dầu dòng phanh cầu sau ( Hình 1.9.)

Khi đạp phanh pít tông số 1 dịch sang trái tuy nhiên không sinh ra áp suất dầu ở phía

Hình 1.9.Xi lanh phanh chính khi bị rò rỉ phía sau.

- Rò dầu dòng phanh cầu trước ( Hình 1.10.)

Do áp suất dầu không sinh ra ở phía trước xi lanh, pít tông số 2 bị đẩy sang trái đếnkhi nó chạm vào thành xi lanh Khi pít tông số 1 bị đẩy tiếp sang trái, áp suất dầu phíasau xi lanh tăng cho phép 2 phanh nối với phía sau xi lanh hoạt động

Hình1.10 Xi lanh phanh chính khi bị rò rỉ phía trước.

d Bộ trợ lực chân không

* Cấu tạo bộ trợ lực chân không

Cấu tạo bộ trợ lực chân không được biểu diễn dưới hình 1.11

Hình 1.11.Cấu tạo bộ trợ lực chân không.

1 – Nắp buồng thứ hai; 2- Piston của buồng thứ hai; 3- Van Ngược; 4- Lò xo; 5- Đai ốc; 6- Cữ chặn; 7- Thanh nối; 8- Vòng đệm; 9- Đệm làm kín thanh nối; 10,13,37- Đệm chắn; 11- Vòng bích; 12,26- Vòng chặn; 14- Màng ngăn; 15- Nắp vòng bích; 16- Nắp khoang thứ nhất; 17- Vách ngăn giữa khoang thứ nhất với khoang thứ hai; 18- Màng cao su của ngăn thứ hai; 19- Ống dẫn hướng; 20- Giảm va đập rung; 21- Lò xo van điều khiển chân không; 22- Màng cao su của ngăn thứ nhất; 23- Thân; 24- Piston 25- Thân van chân không; 27- Vòng đỡ thân van; 28 – Vòng bích làm kín thân van; 29 – Piston của van; 30 – Lọc không khí; 31 – Chụp bảo vệ; 32 – Thanh đẩy; 33 – Chốt chẻ; 34 - Ống lót lò xo; 35- Lò xo van; 36 – Vòng bích van điều khiển; 38 – Màng ngăn của van; 39 – Vít.

I,II: Khoang không khí ; III,IV:Khoang chân không.

Bộ trợ lực chân không cấu tạo gồm hai khoang ngăn cách nhau nhờ vách ngăn (18),

* Nguyên lý hoạt động

- Khi chưa đạp phanh(cửa A mở, cửa B đóng Hình 1.12.)

Hình 1.12.Trạng thái chưa đạp phanh.

Van khí được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải bởi lò xo đàn hồi van khí.Van điều khiển bị đẩy sang trái bởi lò xo van điều khiển Nó làm cho van khí tiếp xúc vớivan điều khiển, vì vậy không khí ở bên ngoài sau khi đi qua lọc khí bị chặn lại không vàođược buồng áp suất không đổi Lúc này, van chân không của thân van bị tách ra khỏi vanđiều khiển làm cửa A mở, hai buồng được thông với nhau Cả hai buồng đều có áp suấtkhông đổi đó là áp suất chân không trong cổ hút của động cơ Do đó không có độ chênh lệch

áp suất giữa hai phía của pittông trợ lực nên pittông bị đẩy sang phải bởi lò xo màng, bộ trợlực chưa làm việc

-Khi đạp phanh

- Giai đoạn 1 (cửa A đóng, cửa B đóng, hình 1.13.)

Hình 1.13.Trạng thái đạp phanh giai đoạn 1.

Khi đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van khí làm cho nó dịch chuyển sang trái Vanđiều khiển bị đẩy ép vào van khí bởi lò xo van điều khiển nên nó cũng dịch chuyển sang tráiđến khi nó tiếp xúc với van chân không làm đóng cửa A Vậy đường thông giữa hai buồng bịbịt lại

- Giai đoạn 2 (cửa A đóng, cửa B mở, hình 1.14.)

* Khi giữ chân phanh(cửa A đóng, cửa B đóng, hình 1.15.)

Hình 1.15.Trạng thái giữ phanh.

Khi giữ chân phanh ở một vị trí nhất định thì cần điều khiển van và van khí sẽ khôngchuyển động nhưng pittông tiếp tục dịch chuyển sang trái do sự chênh áp Lúc này van điềukhiển vẫn tiếp xúc với van chân không nhờ lò xo van điều khiển nhưng nó di chuyển cùngpit tông Do van điều khiển dịch sang trái và tiếp xúc với van khí nên không khí bị ngănkhông cho vào buồng áp suất thay đổi Vì vậy áp suất trong buồng áp suất thay đổi được giữ

ổn định.Kết quả là không có sự thay đổi áp suất ở buồng áp suất không đổi và buồng áp suấtthay đổi Vì vậy pit tông không dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại

* Khi nhả phanh(cửa A mở, cửa B đóng, hình 1.16.)

Hình 1.16 Trạng thái nhả phanh.

Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van và van khí bị đẩy sang phải nhờ lò xo hồi vankhí và phản lực của xylanh phanh chính Nó làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển,cửa B đóng, đường thông giữa khí trời với buồng áp suất thay đổi bị bịt lại.Cùng lúc đó vankhí cũng nén lò xo van điều khiển lại Vì vậy van điều khiển bị tách ra khỏi van chân khônglàm mở cửa A Khí từ buồng áp suất thay đổi tràn sang buồng áp suất không đổi Sự chênh

áp không còn, pit tông bị đẩy lại sang bên phải bởi lò xo màng và trợ lực trở về trạng tháikhông hoạt động

* Khi không có chân không (hình 1.17.)

Hình 1.17.Trạng thái mất chân không.

Nếu vì một lý do nào đó mà chân không không tác dụng lên trợ lực phanh thì sẽ không

có sự chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi (cả hai buồng đượcđiền đầy không khí) Khi đó trợ lực phanh ở trạng thái không hoạt động, pittông bị đẩy sangphải bởi lò xo màng Tuy nhiên khi đạp phanh, cần điều khiển van bị đẩy sang trái và đẩyvào van khí, đĩa phản lực và cần đẩy trợ lực Vì vậy lực từ bàn đạp phanh được truyền đếnpittông xylanh phanh chính để tạo ra lực phanh.Cùng lúc đó, van khí đẩy vào miếng hãm van(được lắp trong thân van) Cần điều khiển van đẩy cả khối thân van thắng lực lò xo màng để

Hình 1.18.Sơ đồ dẫn động phanh bằng cơ khí

1 – Tay phanh,2 – Thanh dẫn, 3,5 – Con lăn của dây cáp, 4 – Dây cáp phía trước, 6 – Thanh dẫn trung gian, 7 – Trục, 9 – Thanh cân bằng, 8,10 – Dây cáp dẫn động

phanh,12 – Trục lệch tâm của thanh ép

Thanh dẫn cùng với tay phanh 1 ở dưới vùng bảng điều khiển Thanh dẫn 2 nối liềnvới dây cáp Các con lăn 3,5 dẫn hướng cho dây cáp Dây cáp 4 bắt vào mút thanh dẫntrung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9 Thanh dẫn 6 lắp vớibản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 phân bố đều lực phanh truyền qua dây cáp 8 và 10 tới

cơ cấu phanh bánh xe trái và phải phía sau Đòn dây cáp nối với đòn bẩy ép, tác động lênguốc phanh thông qua tấm đỡ, đòn bẩy ép lắc trên trục lệch tâm 12

Khi kéo phanh 1, dây cáp tác động lên đòn bẩy và hãm bánh xe lại, thực hiện quátrình phanh Khi nhả phanh, đòn bẩy ép trở về vị trí ban đầu dưới tác động của lò xo hồi

vị, kết thúc quá trình phanh

b Dẫn động thủy lực

Sơ đồ nguyên lý HTP dẫn động thủy lực được biểu diễn dưới hình 1.20

Hình 1.19.Sơ đồ phanh thủy lực

1 Bàn đạp phanh; 2 Xylanh chính; 3 và 5 Xylanh công tác;

4 và 6.Guốc phanh; 7.Lò xo hồi vị; 8.Chốt tựa; 9.Đường ống dầu.

Lực đạp phanh của người lái thông qua các cần liên động sẽ đẩy pittông trongxylanh chính (xylanh sinh áp) cung cấp dầu tới các xylanh công tác ở cơ cấu phanh(xylanh sinh lực) tạo ra lực ép lên các pittông tác dụng lên guốc phanh sinh ra lực phanh

ở các bánh xe

c Dẫn động khí nén

Sơ đồ nguyên lý HTP dẫn động khí nén được biểu diễn dưới hình 1.21

Hình 1.20.Sơ đồ phanh khí nén

1 Máy nén khí; 2 Van phân phối; 3 Đường ống; 4 Khớp nối; 5 Van gia

tốc; 6 và 9 Bình khí nén; 7 Cơ cấu phanh; 8 Bầu phanh.

Lực đạp phanh của người lái thực chất chỉ dẫn động mở van phân phối của hệthống, nối thông bình chứa với bầu phanh (bầu sinh lực) Áp suất khí nén tác dụng lênmàng (hoặc pittông) của bầu phanh tạo lực đẩy qua các liên kết dẫn động cơ khí tới cơcấu phanh sinh ra lực phanh ở các bánh xe

d Sơ đồ bố trí phanh thủy – khí

Sơ đồ nguyên lý HTP dẫn động thủy - khí được biểu diễn dưới hình 1.22

Hình 1.21.Sơ đồ phanh thủy – khí

1 Van phân phối; 2 Dẫn động phanh rơmóc; 3 Đường ống;

4 và 6.Xylanh chính thủy lực; 5 và 7 Bầu hơi sinh lực;

8 và 10 Xylanh công tác thủy lực;9 và 11 Cơ cấu phanh

Dẫn động phanh kết hợp thủy lực khí nén bao gồm phần dẫn động thủy lực mắc nốitiếp với phần dẫn động khí nén Lực đạp phanh của người lái dẫn động mở van phân phốicủa phần dẫn động khí nén, nối thông bình chứa với bầu sinh lực, áp suất khí nén tác dụnglên pittông khí nén liên động với pittông thủy lực đẩy dầu tới các xylanh công tác ở cơ cấuphanh tạo ra lực ép lên các pittông tác dụng lên guốc phanh sinh ra lực phanh ở các bánh xe

CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ2.1 Giới thiệu về xe cơ sở

HyunDai Santafe được xem là mẫu xe thành công nhất mọi thời đại tại thị trường ViệtNam Với doanh số bán ra từ năm 2006 tới nay hơn 60.000 chiếc thì rõ ràng là một con

số vô cùng khủng khiếp Tuy số lượng Santafe xuất hiện ở ngoài đường rất nhiều nhưng

do những nâng cấp của HyunDai là rất nhỏ giọt nên rất ít người có thể phân biệt cái đời

xe Santafe

-Các thông số kỹ thuật xe tham khảo

ST

T

2.2 Phân tích các phương án thiết kế

a Lựa chọn cơ cấu phanh

Khi phanh do quán tính khối lượng của khối lượng toàn bộ ôtô nên trọng tâm bị dịchchuyển về phía trước nên tải trọng phân bố lên cầu trước tăng còn tải trọng phân bố lên

cầu sau giảm Có nghĩa là lực cản do cơ cấu phanh ở bánh sau sinh ra ở cầu trước bao giờcũng cao hơn cầu sau Vì thế trên nhiều xe thường chỉ bố trí cơ cấu phanh đĩa trên cầutrước còn cầu sau vẫn dùng cơ cấu phanh tang trống đề nhằm mục đích đơn giản kết cấu

và giảm chi phí sản xuất trong khi vẫn đảm bảo an toàn khi xe vận hành Đó đơn thuầncũng chỉ là dung hoà giữa hai yếu tố kinh tế và độ an toàn

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

* 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 tang trống 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;

- 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 nhanh chóng;

- 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 lọtvào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ô tô đi vào chỗ lầy lội làm giảm 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 tiếng rítkhi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh;

- Lực phanh nhỏ hơn

a) b)

Hình 2.23

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; 2.Giá đặt xy lanh; 3 Má phanh; 4 Piston.

Phanh đĩa có giá di động được dùng trên đa số các ô tô du lịch ngày nay Do chỉ bố trímột bên xy lanh vì vậy mà tăng diện tích làm mát cho đĩa phanh có thể tránh được hiệntượng sôi dầu khi phanh với cường độ cao

*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 trước

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

Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trícác guốc phanh và điểm tựa mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) là khác nhaumặc dù kích thước guốc phanh là như nhau

So với cơ cấu phanh guốc loại đối qua trục các cơ cấu phanh đối xứng qua tâm, loại bơihay loại tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tô chuyển động tiến tănghơn từ 1,6 đến 3,6 lần, nhưng nhược điểm của chúng là kết cấu khá phức tạp nên thườngchỉ được bố trí trên xe du lịch, ô tô tải nhẹ, trung bình do yêu cầu cần đạt momen phanhlớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ

*Kết luận

Trong trường hợp khi thiết kế phanh xe du lịch 16 chỗ ngồi để đơn giản, ta chỉ cần chọn

cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực và tự độngđiểu chỉnh khe hở má phanh

b Lựa chọn dẫn động phanh

Về cơ bản trên xe con, xe tải nhỏ, xe khách tầm trung thì có ba phương án dẫn độngphanh là : dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén và dẫn động thủy lực Ở dẫn động cơkhí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ thống 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 máynén khí và bình chứa khí nên không phù hợp với kết cấu của xe du lịch 16 chỗ Vì vậy chỉ

có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợp với xe thiết kế

*Ưu điểm dẫn động thủy lực

bánh xe, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốcphanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa;

phanh

*Nhược điểm dẫn động thủy lực

phanh;

Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy lực để tìm ra phương án phù hợpnhất cho xe thiết kế

Hình 2.24.Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

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

c Ưu nhược điểm

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

* Nhược điểm: Lực điều khiển cơ cấu phanh có thể sẽ lớn Nếu như hỏng đường dẫnđộng cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng quay ngang xe khi phanh Nếu hỏng đườngdầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính ổn định khi phanh gấp

●Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực và điều hòa lực phanh.

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.25.Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực và điều hòa lực phanh

b Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực hai dòng Điều khác biệt làdẫn động hai dòng có trợ lực và điều hòa lực phanh giúp nâng cao hiệu quả phanh, rútngắn quãng đường phanh

c Ưu nhược điểm

* Ưu điểm:Ngoài ưu điểm của dẫn động phanh hai dòng, dẫn động phanh thủy lực hai

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

- Kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động thủy lực hai dòng không trợ lực

●Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.26.Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

- Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xekhác nhau nhiều

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH3.1 Tính toán các thông số cơ bản

Mô men 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 ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cầnsinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:

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 = 9,81.0,8 = 7,848 ≈ 7,85 m/s2

φmax : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường Chọn φmax = 0,8

thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một bánh xe trước là:

bx p

m G

2 φmax.r

Với:

max g max g 2

3.2 Tính toán cơ cấu phanh

3.2.1 Tính toán cơ cấu phanh trước

a Xác định đường kính xylanh phanh trước

P 1

P 1

r tb

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán phanh đĩa

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



Theo xe tham khảo ta chọn :

r1 = 80 mm

Rtb =

80 160 2



= 120 (mm) = 12 (cm)

M p P

2

0 4

d

P n   p

Nên:

4 0

P d

Do góc ôm tấm ma sát là 600 nên diện tích của 1 má phanh là:

c Tính toán công ma sát riêng

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

d Tính toán nhiệt ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh, động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh vàmột phần thoát ra môi trường không khí, phương trình cân bằng năng lượng là:

mt : Khối lượng trống phanh.

Kết luận:Cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt tốt

3.2.2 Tính toán cơ cấu phanh sau

a Xác định các kích thước hình học và 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 để

tg ϕ1= T1

N1= μ

Trong đó:

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

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

thủy lực với 1 xilanh công tác chung cho cả 2 piston dẫn động các guốc phanh

như hình 3.2

– Lực tác dụng từ trống phanh vào má phanh (toàn bộ áp lực từ trống phanh vào má

– 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

lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: