Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe du lịch 4 chỗ

Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số lượng cùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều. Song song với sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những con số báo động. Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn. Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ VỀ THỒNG PHANH 4

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh 4

1.1.2 Yêu cầu 4

1.1.3 Phân loại 5

1.3 Các loại dẫn động phanh trên ô tô 14

1.3.1 Dẫn động thủy lực 14

1.3.2 Dẫn động khí nén 20

1.3.3 Phanh dừng và phanh phụ 21

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LICH 4 CHỖ 23

2.1 Giới thiệu xe tham khảo 23

2.1.1 Thông số kỹ thuật của xe 23

2.1.2 Động cơ lắp trên xe Focus 2.0L TDCi 25

2.1.3 Hệ thống truyền lực trên xe Focus 2.0L TDCi 26

2.1.4 Hệ thống treo 27

2.1.5 Hệ thống lái 29

2.2.1.1 Cơ cấu phanh trước 31

2.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa sau 32

2.2.2.1 Dẫn động thủy lực 34

2.2.2.2 Dẫn động khí nén 34

2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 35

2.3.1 Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh 35

2.3.1.1 Ðối với cơ cấu phanh trước 40

2.3.1.2 Ðối với cơ cấu phanh sau 40

2.3.2.1 Tính toán kiểm tra công trược riêng 40

2.3.2.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 41

2.4 Tính toán thiết kế dẫn động phanh 42

2.5 Hệ thống ABS được sử dụng trên ô tô 44

2.5.1 Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS 44

2.5.2 Nguyên lý làm việc 47

2.5.3 Hệ thống ABS được sữ dụng trên xe thuyết kế 50

2.5.4 Một số bộ phận chính 51

2.5.5 Nguyên lí làm việc của hệ thống ABS sữ dụng trên xe 55

CHƯƠNG III: CHUẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG, VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 4 CHỖ 59

3.1 Những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục của hệ thống phanh 59

3.2 Những công việc bảo dưỡng cần thiết 60

3.3 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết các bộ phận chính 60

3.4 Kiểm tra hệ thống phanh xe Ford Focus 2.0L TDCi 61

3.4.1 Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng 61

3.4.2 Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy 61

3.5 Kiểm tra hệ thống ABS 62

3.5.1 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán 62

3.5.2 Kiểm tra bộ chấp hành 68

3.5.3 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe 69

KẾT LUẬN 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách và hàng hoá đốivới các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước

có nền kinh tế phát triển

Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số lượng cùngvới sự tăng trưởng kinh tế của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều Song songvới sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăngvới những con số báo động Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏngmáy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn Hiệnnay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và

sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Vì vậy viêc tính toán thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng không thể thiếunhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để tăng hiệu quảphanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đíchđảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô

Với mục đích đó, em chọn đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH DỰA TRÊN

XE DU LỊCH 4 CHỖ" Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tính toán thiết kế hệ thốngphanh, kiểm nghiệm hệ thống phanh, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biệnpháp khắc phục các hư hỏng

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian ngắn, thiếu kinh nghiệmthực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong các thầygóp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơnthầy giáo hướng dẫn Chu Văn Huỳnh, thầy giáo duyệt đề tài cùng các thầy giáo bộ môn đã tận tìnhgiúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài của mình

Vĩnh Yên, ngày 20 tháng 02 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Bảo Khanh

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỒNG PHANH 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh 1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đếnmột tốc độ cần thiết nào đó, ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗtrên 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 bảocho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc Nhờ đó mới có khả năng phát huyhết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ô tô

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 nguyhiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hànhkhách 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 quayvòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sửdụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

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

* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thốngphanh 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 độchuyển 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 hoặckhi không làm việc và thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần : Trên các ô tô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn

12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyênphải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần Phanh chậmdần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phépkhi 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 kiêm 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 trọnglượng bám để tạo lực phanh

- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nénhoặc 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 và để 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 đạphoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siếtkhi phanh

* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh, sự phân bố lựcphanh 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 tácdụng lên chúng

- Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sai lệch chophép 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: Cácbánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển Các bánh xe sau trượttrước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảmhiệu 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 lựcphanh 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

1.1.3 Phân loại

Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc mộttrục 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 màchia 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 khôngcân bằng và phanh dải

- Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: phanh cơ khí; phanh thủylực (phanh dầu); phanh khí nén (phanh hơi); phanh điện từ hoặc p hanh liên hợp

Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ô tôtrước đây Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe khôngđồng 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 hiệnnay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ô tô

Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô tô tảitrọng nhỏ

Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ô tô tải trọng lớn và xe hành khách Ngoài ra còn dùngtrên ô tô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ô tô kéo đoàn xe

Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô có tải trọnglớn và rất lớn

a) b)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính

a- Phanh trống guốc; b- Phanh đĩa.

1.2 Các loại cơ cấu phanh thường dùng

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát

Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấuép

Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữacác 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 cómột đặc điểm riêng biệt

1.2.1 Cơ cấu 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 moayơ 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 vị hầuhết 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 bềmặt ma sát của guốc phanh tì chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanhbánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải cómột khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn Khe hởnày tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làmviệc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng Để tránh nhữnghậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để 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 vậykhác 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

Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.2a và 1.2b Tức là sơ đồ vớiguốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép Sau đóđến các sơ đồ trên hình 1.2c và 1.2d

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêuriêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cânbằng và hệ số hiệu quả

Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo rakhông 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 guốc phanh tácdụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe

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

Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 1.2 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóanhờ các giả thiết sau:

- Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu

- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của

má phanh trên bán kính rt

Từ sơ đồ ta thấy rằng:

- Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướngphụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi là guốc tự siết.Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi làguốc tự tách Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặc trưng của cơ cấu phanhtrống guốc.

Sơ đồ hình 1.2a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịch chuyểncủa các guốc luôn luôn bằng nhau Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúngtạo ra có giá trị như nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2 Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch vừa cânbằng Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡtrung bình và lớn

Sơ đồ trên hình 1.2b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằng nhauP1 = P2 = P Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2 Cũng do N1 > N2 nên

áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều

Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tựsiết dài hơn hoặc dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đườngkính nhỏ hơn

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng Nó thường sửdụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 1.2a là 100%thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 1.2b sẽ là 116% 122%,khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: µ = 0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với haixylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao chokhi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình 1.2c) Hiệu quả phanh trong trường hợp này

có thể tăng được 1,6 1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệuquả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh loại này kếthợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phốilực phanh cần thiết Ppt > Pps trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kíchthước Vì thế nó thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơ cấuphanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.2d Các guốc phanh của sơ đồ này có hai

bậc tự do và không có điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thờilên đầu trên và dưới của các guốc phanh Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dùcho trống phanh quay theo chiều nào Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.

Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa Tức làcác cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trốngphanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia

Cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt đến 360%

so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen phanh kém ổn định, kết cấu phứctạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng

1.2.2 Cơ cấu phanh đĩa

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

Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng ma sátquay

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

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Áp suất phân

bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh

Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm việc vớikhe hở nhỏ (0,050,15) mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phéptăng tỷ số truyền dẫn động

Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng để tănghiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vì thếphanh 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 khi động cơ khônglàm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời hay liền với xilanh bánh xe và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp

phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp đôi,nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm được 30 

50oC Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tácdụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng

Trên hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của cơ cấuphanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi lanh thủy lực 2 Các

má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, các piston của xi lanh thủy lực

2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa phanh 4, phanh bánh xe lại

Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phương án lắp cốđịnh có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém,nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiều đếngiá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcos ; RG2 = Z - 2fNcos Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp ở phíasau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm được tải trọng thẳng đứng tác dụng lên

ổ trục

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lí phanh đĩa

1- Má kẹp; 2- Piston; 3- Chốt dẫn hướng; 4- Đĩa phanh; 5- Má phanh.

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa

loại má kẹp tùy động.

1- Đĩa phanh; 2- Má kẹp; 3- Đường dầu; 4- Piston; 5- Thân xi lanh; 6- Má phanh.

1.3 Các loại dẫn động phanh trên ô tô

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 thủy lực vàkhí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó đảmbảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô được sử dụngchủ 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 trình bàn đạp vàđòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và các thông số dẫn động phanh

1.3.1 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải có tảitrọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xylanhlàm việc ở các bánh xe

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là:

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

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

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

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

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 rộng rãi trênmột 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 mục đích tăng độtin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp

phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh được ô tô - máy kéo vớimột hiệu quả phanh nào đó

Hình 1.7 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

1,2- Các xylanh bánh xe trước, sau;

3,6- Các dòng dẫn động (đường ống dẫn đến xy lanh bánh xe);

4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính)

Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải 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 (1.7a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu Ðây là sơ

đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước

Khi dùng các sơ đồ hình (1.7b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2 dòng cho cầutrước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2 dòng cho cầu trước thì hiệuquả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào

đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.7b và d) lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn địnhkhi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái(dùng cánh tay đòn âm)

Sơ đồ hình 1.7e 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 bằng lựctác dụng người lái.

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực ngườilái, 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 áp lực của chấtlỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

1,8- Xylanh bánh xe; 3,4- Piston trong xylanh chính;

2,7- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 5- Bàn đạp phanh;

6- Xylanh chính

Nguyên lý làm việc :

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽ dịch chuyển,

áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó áp suất trong khoang Bcũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và 7 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8

để thực hiện quá trình phanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì, tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston trong xylanhcủa bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lần phanh

Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì vậy ngàynay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc khí nén để giảmnhẹ lực điều khiển cho lái xe

1.3.1.2 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

Trên hình 1.9 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không

Bầu trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của động

cơ để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộtrợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tốc

Hình 1.9 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

3- Xi lanh chính; 4- Ðường nạp động cơ; 5- Van chân không;

Hình 1.9 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

3- Xi lanh 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 ( hoặc piston ) trợ lực;

12- Bầu trợ lực chân không; 13- Bình chứa dầu phanh; 14- Xi lanh bánh xe và xi lanh bánh xe sau;

15- Van một chiều; 16- Đường nạp động cơ.Nguyên lý làm việc :

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11 (hoặc màng).Van chân không , làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thônggiữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9, làm nhiệm vụ : cắt đường thông của khoang A vớikhí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơcấu tỷ lệ : Làm nhiệm vụ đảm bảo 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 van mộtchiều, 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 B qua 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 làm van chânkhông 5 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9 mở ra cho không khíqua phần tử lọc 6 đi vào khoang A Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một

áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người láitác dụng lên các piston trong xylanh chính 3, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanhbánh xe để thực 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 cho van khôngkhí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh,người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển 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 làmpiston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độchênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van khôngkhí 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 trên các ô tô

du lịch và tải nhỏ Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực khí nén (hình 1.10)

1.3.1.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Sơ đồ dẫn động trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 2.7 Bộ trợ lực khí nén là bộ phậncho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanh chính, tácdụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lực cao, độnhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải

Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5 Trongcụm van 3 có các bộ phận: cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh, cửa vannạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực

Hình 1.10 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén1- Bàn đạp; 2- Ðòn đẩy; 3- Cụm van khí nén; 4- Bình chứa khí nén;

5- Xylanh lực; 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 của xylanhchính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang A của xylanh lực vớibình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợlực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanh chính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanhbánh xe Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại,làm van dịch chuyển về sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cânbằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trí một áp suấtkhông đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp Nếu muốntăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếptục đi vào Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bànđạp và lực phanh

1.3.1.4 Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm

Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm được biểu diễn trên hình 1.11.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 Bơm thủy lựccho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước và khối lượng của hệ thống.Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đường ống cũng 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 cócác bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giải phóng nócung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hình 1.11 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

6- Xylanh bánh xe; 7; 8- Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle

9- Bộ tích năng; 10- Van an toàn; 11- Bơm

Nguyên lý làm việc :

Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các bộ tíchnăng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫn động thủy lực haidòng với xylanh chính 2 Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường chochất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xylanh bánh xe 5 và 6 Lực đạp càng lớn, áp suấttrong các xylanh 5 và 6 càng cao Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tảicho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10

có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải

1.3.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ trung bình

và lớn, gồm các cụm chủ yếu như : máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bình chứa, van phân phối,bầu phanh

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể làm việcđược, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như : phanh rơmoóc, 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 chất lỏngtrong dẫn động thủy lực tới 10-15 lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn động 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 có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi

bộ điều điều chỉnh áp suất 3 có sự cố Các bộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (phầnnguồn) của dẫn động

Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8.Ở trạng thái nhảphanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh và mở thông các bầuphanh với khí quyển

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

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất;

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 trên trục ra củahộp số với ô tô có một cầu chủ động hoặc hộp số phụ ở ô tô có nhiều cầu chủ động và dẫnđộng phanh là loại cơ khí Loại phanh dừng này còn là phanh truyền lực vì cơ cấu phanh nằm ngaytrên hệ thống truyền lực Phanh truyền lực có thể 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 phanh dừng làmchung với cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính Lúc đó cơ cấu phanh được 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 cóthêm trợ lực

Về mặt kết cấu hệ thống phanh phụ có thể có loại cơ khí, khí (không khí), thủy lực vàđiện động.

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

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU

LỊCH 4 CHỖ 2.1 Giới thiệu xe tham khảo

2.1.1 Thông số kỹ thuật của xe

Trên hình 2.1 là sơ đồ tổng thể của xe Ford Focus 2.0L TDCi với 4 chỗ ngồi, sử dụngđộng cơ DURATOR 2.0L với công nghệ TDCi

Ford Việt Nam sau dòng sản phẩm ôtô du lịch Ford Focus đời 2007 thì vào cuối năm

2009 trên thị trường đã đưa ra loạt sản phẩm Ford Focus 2009 với 4 mẫu xe Trong đó vớimẫu xe Focus 2.0L TDCi là sự kết hợp hài hoà giữa sức mạnh và nét thanh lịch, sang trọng và tinh

tế Xe Ford Focus 2.0L TDCi hội đủ mọi tiêu chuẩn hàng đầu trong công nghệ, trang bị động cơDURATORQ 2.0L TDCi công nghệ cao, siêu bền, với công nghệ phun trước giúp giảm thiểu tiếng

ồn, mạnh mẽ và tiết kiệm được nhiên liệu 5,814l/100Km

1535 2640

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật chính của xe du lịch Ford Focus 2.0L TDCi

Kg

mm

20 Đường kính ngoài của đĩa phanh trước và

2.1.2 Động cơ lắp trên xe Focus 2.0L TDCi

Trên xe ford focus được trang bị động cơ DURATORQ 2.0L với công nghệ TDCi Động

cơ DURATORQ 2.0L TDCi hiện đại với công nghệ tiên tiến phun nhiên liệu bằng đường dẫnchung, tạo ra mô-men xoắn lớn, ít tiêu hao nhiên liệu và vận hành hiệu quả, chỉ với 5,8 lít/100

km Động cơ này tạo ra công suất lớn tới 136 Hp ở vòng quay 4000 vòng/ phút, trong khi vẫntạo ra mô-men xoắn lớn ở tốc độ vòng tua thấp Mômen xoắn tối đa lên đến 320 Nm tại

2000 vòng/ phút Điều đó cho thấy các động cơ turbo-diesel có dải công suất rộng Điều này sẽgiúp khả năng tăng tốc tốt nhất so với các dòng xe , đáp ứng đầy đủ tính năng lái mà tiết kiệmnhiên liệu

Hình 2.2 Động cơ DURATORQ 2.0L TDCi

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail.1- Thùng nhiên liệu; 2- Bơm cao áp Common rail; 3- Lọc nhiên liệu;

4- Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5- Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; 6- Cảm biến áp

suất; 7- Common Rail tích trữ và điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắcquy thuỷ lực) ; 8- Van an toàn(giới hạn áp suất); 9- Vòi phun; 10- Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị EDU;11- Đường về nhiên liệu (thấp áp)

- Ở động cơ diesel truyền thống, các vòi phun đều được cung cấp nhiên liệu bởi các bơmcáo áp độc lập Và một bơm phân phối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiên liệu theo cácđường độc lập đến vòi phun Nhưng với hệ thống common rail, thời điểm phun là lượng nhiênliệu phun các thể được điều chỉnh chính xác theo điều kiện hoạt động của động cơ Và ưuđiểm của công nghệ TDCi là: Nâng cao khả năng vận hành, tăng tính kinh tế, phát thải độc hạithấp, êm ái

- Công nghệ phun nhiên liệu điện tử và sử dụng Turbo tăng áp điều khiển cánh

- Khả năng tăng tốc 0-100Km: 9,6 giây

- Thân thiện với mô trường: Đạt tiêu chuẩn khí thải EURO III

2.1.3 Hệ thống truyền lực trên xe Focus 2.0L TDCi

Hộp số sử dụng Trên xe Ford Focus là Hộp số tự động 6 cấp PowerShift kết hợp cả ưuđiểm dễ sử dụng của hộp số tự động thông thường và khả năng đáp ứng nhanh chóng củahộp số sàn Nó mang lại tính năng chuyển số nhanh chóng và thể thao mà vẫn duy trì tốt sự êm áikhi chuyển số Một ưu điểm nữa của hộp số PowerShift là sử dụng ly hợp kép giúp truyền tảiđược mômen xoắn lớn với nhiều tỉ số truyền Chính nhờ vậy nó giúp giảm tiêu hao nhiên liệu 12-15%, nâng cao hiệu suất, tăng khả năng tăng tốc 8-10%

Hình 2.4 Hộp số tự động 6 cấp PowerShift1- Bộ ly hợp kép; 2- Dầu bôi trơn; 3- Trục bên trong ly hợp;

4- Trục bên ngoài ly hợp; 5- Bộ phận cơ điện tử;6- Bộ lọc dầu ở áp lực cao; 7- Cảm biến

2.1.4 Hệ thống treo

Trên xe Ford Focus TDCi có Hệ thống treo phía trước độc lập lò xo trụ và thanh giằng cácthanh chống lò xo Macpherson phía trước và hệ thống khung gầm đem lại đem lại sự cân bằngtối ưu,hỗ trợ lái chính xác và thoải mái Hệ thống khung phụ phía trước cứng vững được bổ

sung bởi hệ thống treo sau độc lập liên kết đa điểm được thiết kế với một khớp nối cao suthủy lực giống như các đệm nước nối với bình chứa dầu tạo khả năng triệt tiêu các rung động.

- Hệ thống treo MacPherson có kết cấu khung xe liên khối ngày càng sử dụng rộng hơn.Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh đòn trên thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với khung xe qua đệmcao su Lò xo được đặt lệch đi so với ống nhún và nghiêng vào phía trong, còn những cao su giảmchấn ở khớp tiếp xúc với khung được giữ nguyên Những thay đổi này làm giảm đáng kể ma sát và

độ mài mòn trong ống Trên xe Ford Focus TDCi có hệ thống khung gầm chắc chắn kết hợp hệthống treo phía trước kiểu MacPherson gồm các thanh giằng, bộ giảm chấn gas kích thước lớnvới bộ lò xo giảm xóc Các tay giằng cân bằng phía trước được kết nối với khung phụ bởihai ống lót ngang được lắp cẩn thận để tăng độ cân bằng khi phanh

Hình 2.5.Hệ thống treo trước kiểu Macpherson1- Thanh ngang; 2- Trục điều khiển lái; 3- Lò xo giảm sóc;

4- Thanh giằng

- Hệ thống treo sau xe Ford Focus 2.0L TDCi dùng hệ thống treo độc lập đa liên kết, tạo

sự cân bằng và êm ái khi phanh gấp, vào cua cũng như khi lái xe ở tốc độ cao Tăng độ chính xáccủa hệ thống lái, đồng thời giảm thiểu tiếng ồn ở phía mặt đường

Hình 2.6 Hệ thống treo sau xe

1- Thanh giảm chấn; 2- Lò xo; 3- Thanh điều khiển hướng

2.1.5 Hệ thống lái

Xe Ford Focus 2.0L TDCi có tính năng lái ưu việt nhờ có hệ thống lái hiện đại trợ lực thuỷ lực-điện tử, và trục lái điều chỉnh 4 hướng giúp giảm tải cho động cơ, đồng thời mang lạicảm giác lái rất ưu việt với độ chính xác cao, giúp người điều khiển xe thuận tiện, nhẹ nhàng

- Ngoài ra trên xe còn trang bị:

+ Hệ thống điều hòa không khí tự động 2 vùng khí hậu, có thiết kế cửa gió điều hòacho hàng ghế sau

+ Cấu trúc khung vỏ vững chắc với khung phụ trước độc lập

+ Trang bị hệ thống cân bằng điện tử ESP giúp tăng mức độ an toàn khi xe di chuyểntrên đường

+Trang bị túi khí phía trước, túi khí bên cạnh sườn xe và bộ rút đai tự động để bảo vệcho người lái và người ngồi trên xe được an toàn

+ Dàn CD và VCD 6 đĩa, màn hình tinh thể lỏng kết hợp với 6 loa Hệ thống điềuchỉnh âm thanh trên vô lăng rất thuận lợi

+ Trang bị hệ thống khoá cửa xe (4 cửa), bắp khoang động cơ, cốp xe chứa hàng,cửa kính, kính chiếu hậu được điều khiển từ xa có chức năng chống trộm đảm bảo an toàn

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế

2.2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

Trên xe ô tô du lịch cần loại phanh an toàn, quảng đường phanh ngắn, kết cấu nhỏ gọn

dể bố trí trên bánh xe, làm việc ổn định Trên ôtô du lịch cơ cấu phanh loại đĩa thường được sửdụng , vì nó có những ưu điểm:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0.05÷0.15) mm nên rất nhạy, giảm được thờigian chậm tác dụng và cho phép tăng tỉ số truyền dẫn động

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều

- Bảo dưỡng đơn giản do không điều chỉnh khe hở

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị của chúng đạt hiệuquả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu.Vì thế phanhđĩa có kích thước nhỏ gọn trong bánh xe

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

- Điều kiện làm mát tốt hơn

Để đảm bảo các yêu cầu của hệ thống phanh trên xe ô tô du lịch ta chọn cơ cấu phanhcho xe thiết kế là cơ cấu phanh đĩa cho cả bánh trước và bánh sau của xe

Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay, vòng ma sátquay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép haikim loại khác nhau

Trên ôtô sử dụng chủ yếu loại một đĩa quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay Trên máykéo còn dùng loại vỏ và đĩa cố định, vòng ma sát quay

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa.Trên hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của cơcấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi lanh thủy lực

2 Các má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, các piston của xi lanhthủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa phanh 4, phanh bánh xe lại

Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phương án lắp cốđịnh có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém,nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời hay liền với

xi lanh bánh xe và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu như vậy có độ cứng vữngthấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệuqủa phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấpđôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm được

30  50 oC Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánhtay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng

Hình 2.8 Phanh đĩa loại vỏ quay kín

Trên hình 2.8 là sơ đồ nguyên lý và kết cấu của cơ cấu phanh đĩa loại vỏ quay Cơ cấuphanh gồm 2 phần 8 và 9 nối cứng và quay cùng moay ơ bánh xe Các đĩa phanh 11 và 12 lắp cố

định, trên gắn các tấm ma sát, có rãnh nghiêng chứa các viên bi 10 và được dẫn động quay nhờ xilanh thủy lực 2 Khi tác dụng lên bàn đạp, các đĩa phanh bị piston đẩy xoay ngược chiều nhau làmcác viên bi trượt trên rãnh nghiêng, tách các đĩa ra ép chặt các vòng ma sát vào mặt trong của phần vỏ 8

2.2.1.1 Cơ cấu phanh trước

Trên hình 2.9 là cơ cấu phanh trước Đĩa phanh trước có rảnh làm mát, đĩa sau không có rãnhlàm mát Đĩa phanh của cơ cấu phanh trước dày và to hơn đĩa phanh sau, vì trong quá trình phanhtoàn bộ trọng lượng của xe sẽ dồn về phía trước nên đĩa phanh trước sẽ nhanh mòn, và độ dàycủa đĩa tăng ổn định lái khi phanh

Đĩa phanh được chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thông gió chiều dày từ 16 ÷ 25 mm

Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn

Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm

Hình 2.9 Cơ cấu phanh trước1- Xi lanh; 2- Piston ; 3- Má phanh; 4- Đĩa phanh ; 5- Vòng tùy;

6- Vòng làm kín; 7- Rãnh làm mát.

2.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa sau

Hình 2.10 Cơ cấu phanh sau 1- Xi lanh; 2- Piston ; 3- Má phanh; 4- Đĩa phanh ; 5- Vòng tùy;

6- Vòng làm kín

Với kết cấu như vậy thì điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh thấp.Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững không cao Khi các chốt dẫn hướng bị mòn biếndạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu quả phanh giảm và gây rung động

Đĩa phanh lá loại đĩa đặc được chế tạo bằng gang có chiều dày từ 8 ÷ 13

Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn

Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát,

bề mặt làm việc của xylanh được mạ một lớp crôm Khi xilanh được chế tạo bằng hợp kimnhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảmnhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các pistonbằng vật liệu phi kim

Các thân má phanh : Chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá

Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng 12-16 %diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi

Cơ cấu ép bằng xylanh thủy lực còn gọi là xylanh con hay xylanh bánh xe, có kết cấu đơngiản, dễ bố trí Thân của xylanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc được mài bóng.Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm

Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín và độđảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hởnhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh : Người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xylanh chính đến bộ trợ lực, mộtphần trực tiếp đi đến các xylanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mởvan không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực Chính sự chênh áp

đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xylanh thủy lực tạo nên lực trợ lực

hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tácdụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫnđộc lập đến các xylanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanhbánh xe ép má phanh vào má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín và độđảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hởnhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ (dưới 0,2 ÷ 0.4s)

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắtđầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào đĩa 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.

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

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

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

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

Tuy nhiên dẫn động khí nén có các nhược điểm là:

- Độ 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 của chất lỏngtrong dẫn động thủy lực tới 10 ÷ 15 lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn động lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

Dựa vào các ưu nhược điểm của dẫn động thủy lực và dẫn động khí nén, và dựa trên ôtôthiết kế là ôtô con 4 chỗ ta chọn loại dẫn động phanh cho xe thiết kế là dẫn động thủy lựcvới bầu trợ lực chân không

2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

2.3.1 Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh

Mômen phanh cần sinh ra được xác định từ điều kiện đảm bảo hiệu quả phanh lớn nhất.tức là sử dụng hết lực bám để tạo lực phanh Muốn đảm bảo điều kiện đó lực phanh sinh racần phải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe

STT Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị