Tính toán, thiết kế hệ thống phanh xe con 4 chỗ dựa trên xe ford ranger 2019

TÓM TẮT Tên đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống phanh xe con 4 chỗ dựa trên xe Ford Ranger 2019 Sinh viên thực hiện: Vũ Duy Phong Số thẻ sinh viên: 103150066 Lớp: 15C4A Đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

XE Ô TÔ CON 4 CHỖ DỰA TRÊN CƠ SỞ XE

TÓM TẮT

Tên đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống phanh xe con 4 chỗ dựa trên xe Ford Ranger

2019

Sinh viên thực hiện: Vũ Duy Phong

Số thẻ sinh viên: 103150066 Lớp: 15C4A

Đồ án tốt nghiệp gồm:

➢ Nội dung bản thuyết minh gồm 6 chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh

Chương 2: Giới thiệu xe Ford Ranger 2019

Chương 3: Tính toán, thiết kế hệ thống phanh trên xe thiết kế

Chương 4: Hệ thống ABS sử dụng trên xe thiết kế

Chương 5: Mô phỏng hoạt động của cơ cấu phanh trước bằng phần mềm Catia Chương 6: Quy trình tháo sửa chữa hệ thống phanh trên xe thiết kế

➢ 9 bản vẽ A3 bao gồm:

Bản vẽ sơ đồ tổng thể của ô tô Ford Ranger

Bản vẽ sơ đồ dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không

Bản vẽ sơ đồ các loại phanh đĩa trên ô tô

Bản vẽ sơ đồ hệ thống phanh chính, phanh ABS trên xe thiết kế

Bản vẽ kết cấu xi lanh chính

Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực chân không

Sơ đồ kết cấu phanh đĩa trước

Sơ đồ kết cấu phanh đĩa sau

Bản vẽ sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống phanh ABS

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Các thông số kỹ thuật chính của xe và của các bộ phận trong hệ thống phanh trên

xe ô tô Ford Ranger từ tài liệu do nhà chế tạo cung cấp

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh

Chương 2: Giới thiệu xe ford ranger 2019

Chương 3: Tính toán, thiết kế hệ thống phanh trên xe thiết kế

Chương 4: Hệ thống ABS sử dụng trên xe thiết kế

Chương 5: Mô phỏng hoạt động của cơ cấu phanh trước bằng phần mềm Catia

Chương 6: Quy trình tháo sửa chữa hệ thống phanh trên xe thiết kế

5 Các bản vẽ, đồ thị:

1 Bản vẽ sơ đồ tổng thể của ô tô ford ranger 1/A3

2 Bản vẽ sơ đồ dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không 1/A3

3 Bản vẽ sơ đồ các loại cơ cấu phanh đĩa trên ô tô 1/A3

4 Bản vẽ sơ đồ hệ thống phanh chính, phanh ABS trên xe thiết

9 Bản vẽ sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống phanh ABS 1/A3

6 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

TS Nguyễn Việt Hải Toàn bộ nội dung bản thuyết minh, tính toán

và các bản vẽ

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 02/03/2020

8 Ngày hoàn thành đồ án: 26/06/2020

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Cơ Khí Giao Thông thì đồ án tốt nghiệp

là không thể thiếu, là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững sâu về ô tô Trong quá trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào tìm hiểu một hệ thống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng Điều này củng cố kiến thức đã được học, thể hiện sự am hiểu về kiến thức

cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý Nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật

Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng trên xe, nó dùng để dừng hẳn xe hoặc giảm tốc độ xe xuống một tốc độ nhất định theo sự điều khiển của người lái

xe Nên hệ thống phanh ô tô cần phải đảm bảo: hoạt động tin cậy dưới mọi hoàn cảnh

và điều kiện thời tiết đồng thời cần phải tối ưu để dễ dàng điều khiển, thuận lợi nhất cho người lái

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em chọn và thực hiện đề tài “Tính toán và thiết

kế hệ thống phanh của xe con 4 chỗ trên cơ sở xe ford ranger 2019” Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống phanh của ôtô Ford Ranger nói riêng; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn

Để có thể hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy TS Nguyễn Việt Hải đã dành những phần thời gian quý báu để chỉ bảo tận tình, giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đồ

án Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô đang giảng dạy trong khoa cơ khí giao thông trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã truyền đạt lại những kiến thức quý báu từ cơ bản đến chuyên môn để em có thể vận dụng và hoàn thành được đồ án này Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp, chưa tiếp xúc được nhiều với thực tiễn cũng như các tài liệu tham khảo còn quá ít trong khi đó thời gian thực hiện cũng có hạn nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những lời chỉ dẫn thêm từ các thầy

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 6 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Vũ Duy Phong

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trong tập đồ án này là do chính tôi thực hiện

và được sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Việt Hải Các nội dung, kết quả trong

đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây

Những số liệu có trong nội dung được thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Vũ Duy Phong

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu……….i

Cam Doan ……….ii

Mục lục ………iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ ……… vi

Trang Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ 2

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài 2

Chương 2: GIỚI THIỆU XE FORD RANGER 2019 7

2.1 Giới thiệu chung về xe ô tô ford ranger 7

2.1.1 Động cơ 10

2.1.2 Hệ thống truyền lực, hệ thống lái 10

2.1.3 Hệ thống phanh 11

2.1.4 Hệ thống treo 11

2.1.5 Hệ thống điện 11

2.2 Chọn loại dẫn động phanh 12

2.3 Chọn sơ đồ hệ thống phanh 13

2.4 Chọn cơ cấu phanh 15

2.4.1 Cơ cấu phanh trước 17

2.4.2 Cơ cấu phanh sau 18

Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE THIẾT KẾ 20

3.1 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 20

3.1.1 Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh 20

3.2 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe 24

3.3 Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu 25

3.4 Tính toán xác định bề rộng má phanh 26

3.5 Tính toán kiểm tra công trượt riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 29

3.5.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng 29

3.5.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 30

3.6 Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh công tác của cơ cấu ép 31

3.7 Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh công tác 32

3.7.1 Đường kính xy-lanh công tác 32

3.8 Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh 33

3.9 Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 34

3.10 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực 34

3.11 Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực 35

3.12 Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực 36

3.13 Tính toán các chỉ tiêu phanh 37

3.13.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 37

3.13.2 Thời gian phanh 38

3.13.3 Quãng đường phanh 39

Chương 4: HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÊN XE Ô TÔ THIẾT KẾ 41

4.1 Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS 41

4.2 Nguyên lý làm việc 43

4.3 Hệ thống ABS được sử dụng trên xe thuyết kế 48

4.3.1 Một số bộ phận chính 48

Chương 5: MÔ PHỎNG CƠ CẤU PHANH TRƯỚC HOẠT ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM CATIA 53

5.1 Mục đích việc mô phỏng phanh trước bằng phần mềm Catia 53

5.2 Vẽ các chi tiết 53

5.2.1 Giới thiệu về giao diện làm việc của Catia 53

5.2.2 Vẽ đĩa phanh 54

5.2.3 Vẽ giá cố định phanh 56

5.2.4 Vẽ xi lanh 57

5.2.5 Vẽ piston 58

5.2.6 Vẽ má phanh 58

5.3 Mô phỏng phanh sau 59

Chương 6: QUY TRÌNH THÁO SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

THIẾT KẾ 61

6.1 Những hư hỏng và biện pháp khắc phục 61

6.1.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết 62

6.1.2 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính 62

6.1.3 Kiểm tra hệ thống phanh 63

6.2 Quy trình tháo cơ cấu phanh tay 64

6.3 Quy trình tháo bộ trợ lực phanh 65

6.4 Quy trình tháo dẫn động phanh thủy lực 67

6.5 Quy trình tháo xilanh phanh chính 67

6.6 Quy trình tháo thay má phanh đĩa phanh 68

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 2.1 BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ TRANG THIẾT BỊ CỦA XE FORD

RANGER 9

BẢNG 3.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH……… 20

BẢNG 3.2 CÁC THÔNG SỐ CHO CƠ CẤU PHANH TRƯỚC……… 28

BẢNG 3.3 THÔNG SỐ CHO CƠ CẤU PHANH SAU……….29

HÌNH 2.1 HÌNH DÁNG BÊN NGOÀI XE FORD RANGER………7

HÌNH 2.2 HÌNH ẢNH FORD RAPTOR TẠI TRIỂN LÃM VMS 2018……… 9

HÌNH 2.3 FORD RANGER 2019 CUNG CẤP CHO KHÁCH HÀNG BA LỰA CHỌN VỀ ĐỘNG CƠ……… 10

HÌNH 2.4 CÁC SƠ SỒ PHÂN DÒNG DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC…………14

HÌNH 2.5 SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG PHANH……… 15

HÌNH 2.6 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA PHANH ĐĨA………16

HÌNH 2.7 PHANH ĐĨA LOẠI VỎ QUAY, KÍN……… 17

HÌNH 2.8 CƠ CẤU PHANH TRƯỚC……… 18

HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI PHANH………21

HÌNH 3.2 CƠ CẤU PHANH KIỂU ĐĨA……… 25

HÌNH 3.3 SƠ ĐỒ TÍNH TRUYỀN ĐỘNG PHANH DẦU CÓ TRỢ LỰC TRỰC TIẾP……… 36

HÌNH 3.4 GIẢN ĐỒ PHANH………37

HÌNH 4.1 SỰ THAY ĐỔI HỆ SỐ BÁM DỌC φx VÀ HỆ SỐ BÁM NGANG φy THEO ĐỘ TRƯỢT TƯƠNG ĐỐI CỦA BÁNH XE………42

HÌNH 4.2 QUÁ TRÌNH PHANH CÓ VÀ KHÔNG CÓ ABS TRÊN DỌC ĐƯỜNG CONG………43

HÌNH 4.3 SƠ ĐỒ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE……… 44

HÌNH 4.4 CÁC LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN BÁNH XE KHI PHANH… 45

HÌNH 4.5 SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ KHI PHANH CÓ ABS……….46

HÌNH 4.6 SỰ THAY ĐỔI ÁP SUẤT TRONG DẪN ĐỘNG (A) VÀ GIA TỐC CHẬM DẦN CỦA BÁNH XE (B) KHI PHANH CÓ ABS……… 46

HÌNH 4.7 QUÁ TRÌNH PHANH ĐIỂN HÌNH CỦA Ô TÔ KHI CÓ TRANG BỊ

ABS 47

HÌNH 4.8 SƠ ĐỒ ABS DÙNG VỚI HỆ THỐNG PHANH CỔ ĐIỂN CÓ XY LANH CHÍNH ……… 47

HÌNH 4.9 SƠ ĐỒ CỦA KHỐI ĐIỀU KHIỂN ABS VỚI CÁC TÍN HIỆU ĐẦU VÀO, ĐẦU RA………48

HÌNH 4.10 VỊ TRÍ LẮP CẢM BIẾN TỐC ĐỘ………49

HÌNH 4.11 CẤU TẠO CẢM BIẾN……… 50

HÌNH 4.12 DẠNG XUNG ĐIỆN ÁP Ở HAI ĐẦU CUỘN DÂY CẢM BIẾN TỐC ĐỘ……….50

HÌNH 4.13 BỘ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC (HCU)……….51

HÌNH 4.14 BƠM ĐIỆN……….51

HÌNH 5.1 GIAO DIỆN LÀM VIỆC 3D CỦA MÔI TRƯỜNG PART……….53

HÌNH 5.2 GIAO DIỆN LÀM VIỆC 2D CỦA MÔI TRƯỜNG PART……….54

HÌNH 6.1 THÁO RỜI BỘ TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG………66

HÌNH 6.2 CẤU TẠO BƠM CHÂN KHÔNG………66

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp ô tô – máy kéo chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh

tế Quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng Nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển kinh tế của một quốc gia Ngày nay, trên ô tô đã áp dụng những công nghệ tiên tiến như công nghệ điện tử, điều khiển tự động, vật liệu mới… làm cho

ô tô ngày càng trở lên đa dạng và có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ

Tuy nhiên, dù ở giai đoạn nào của sự phát triển, khi kỹ thuật ngày càng hoàn thiện thì sự an toàn vẫn được đặt lên hàng đầu nhằm bảo vệ tính mạng con người và giảm thiệt hại về vật chất Và đây cũng chính là nhiệm vụ và yêu cầu mà hệ thống phanh trên ô tô cần thực hiện được

Ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô cũng có những tiến bộ đáng kể, như phải kể đến là hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS), hệ thống cân bằng điện tử…giúp cho ô

tô có được sự an toàn cao nhất có thể

Dựa trên yêu cầu trong sự phát triển chung hiện nay, em đã lựa chọn đề tài: “Tính toán và thiết kế hệ thống phanh trên xe ô tô con 4 chỗ dựa trên cơ sở xe ford ranger 2019” để làm đề tài thiết kế cho đồ án tốt nghiệp của mình Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở số liệu của xe ford ranger cùng với các tài liệu tham khảo và hướng dẫn tính toán

Ngoài các mục đích chính đã được nêu ở trên, thì đề tài còn giúp bạn đọc hiểu rõ hơn hệ thống phanh trên ô tô, đặc biệt là hệ thống phanh đĩa dẫn động thủy lực trên ô tô hiện nay

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 6 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Vũ Duy Phong

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ

Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Ở nước ta, số người sử dụng ô

tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những hướng giải quyết cần thiết nhất,luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo ôtô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh 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

Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ

thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn Ðó là lý do em chọn đề tài “TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ 4 CHỖ DỰA TRÊN CƠ SỞ

XE FORD RANGER 2019” Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ

về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính

ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đấy Ngoài ra hệ thống phanh cũng đảm bảo giữ cố định xe trong thời gian dừng xe, đặc biệt là khi dừng xe ở đoạn đường dốc Đối với ô tô, hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn

ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm, nhờ vậy mà nâng cao được năng suất vận chuyển và an toàn cho người và hàng hóa trong quá trình vận hành xe

Với những công dụng như trên, hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau: Quãng đường phanh là ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm Muốn

có quãng đường phanh ngắn nhất cần đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay cần điều khiển không lớn Dẫn động phanh có độ nhạy cao Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe hợp lý để sử dụng hoàn

toàn trọng lượng bám khi phanh ở những cường độ khác nhau Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường Vì trượt lết trên mặt đường sẽ gây ra mòn lốp

và làm mất khả năng dẫn hướng chuyển động của xe Không có hiện tượng tự xiết khi phanh Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe Có khả năng phanh khi dừng trong thời gian dài

Hình 1.1 Xe buýt mất phanh đâm hàng chục xe máy

Hình 1.2 Hiện trường vụ tai nạn xe container đâm hàng loạt xe máy ở Long An Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất của tai nạn ”mất phanh” là mất áp suất dầu phanh Phanh hoạt động được nhờ áp suất thủy lực bên trong hệ thống, do đó, nếu có sự rò rỉ dầu phanh trong đường ống dẫn dầu phanh hay xi lanh phanh thì hệ thống phanh sẽ không có đủ áp lực để thực hiện việc giảm tốc Khi xảy ra rò rỉ nghiêm trọng, đèn báo lỗi phanh sẽ sáng lên để cảnh báo cho bạn và chiếc xe sẽ không an toàn khi vận hành trong tình trạng này

Hình 1.3 Dầu phanh trong dẫn động thủy lực

Kiểm tra bình chứa dầu phanh, nếu mực dầu quá thấp nghĩa là đã có rò rỉ dầu phanh nghiêm trọng, cần kiểm tra lại toàn bộ hệ thống phanh để tìm ra nơi bị rò rỉ và khắc phục Rò rỉ có nhiều nguyên nhân nhưng nếu mực dầu phanh quá thấp chứng tỏ phớt cao su làm kín trong hệ thống phanh bị vỡ hoặc đường ống dẫn dầu bị gỉ

Các đường ống phanh được làm bằng đồng và có thể bị ăn mòn nhanh ở một số

chỗ đặc biệt, sau một thời gian sẽ bị mài mòn và có chất lượng kém hơn những chỗ khác trên ống dầu, do đó dầu phanh sẽ bị rò rỉ và xe có thể bị mất phanh

Nếu đạp phanh nhưng tác dụng không mấy hiệu quả thì có thể là có không khí trong hệ thống Lúc này cần xả gió hệ thống phanh để loại bỏ các bọt khí Đôi khi cũng

có thể là do piston bên trong xi lanh chính bị hỏng

Nguyên nhân khác có thể gây mất phanh là do bộ điều khiển ABS bị lỗi Do sự

rò rỉ nên áp suất bên trong giảm và không thể truyền hết được áp lực phanh khi đạp phanh

Chất bẩn bên trong dầu phanh cũng có thể đi vào bộ điều khiển và ngăn không cho van nạp-xả đóng mở khiến cho phanh bị hỏng

Hình 1 4 Đèn báo áp suất dầu ở mức thấp

Hình 1.5 Khi bộ điều khiển ABS bị lỗi đèn sẽ cảnh báo Nguyên nhân mất phanh cũng có thể do tài xế gây ra, đó là đạp phanh liên tục trong thời gian dài (thường xảy ra khi xe đổ dốc trên đường đèo) làm cho bố phanh bị cháy dẫn đến phanh hoạt động kém hiệu quả

Để tránh điều này, người lái không nên rà phanh trong một thời gian dài, thay vào đó có thể sử dụng động cơ để giảm tốc độ của xe (bằng cách gài về số thấp)

Hình 1.6 Xe đổ dốc trên đường đèo Trong nhiều vụ tai nạn vừa qua liên quan đến xe tải trọng lớn, mất phanh, mất lái

là phổ biến Phanh là bộ phận giúp xe giảm tốc tiến tới giảm hẳn chuyển động Tuy nhiên, sau nhiều vụ tai nạn, câu hỏi thường đặt ra, vì sao phanh mất tác dụng? Do người lái hay do chất lượng xe?

Về lý thuyết, xe có thể không được bảo dưỡng đúng kỳ, gặp lỗi kỹ thuật như thiếu dầu phanh, dầu đầy trong xi-lanh chính, trục bánh xe bị rơ, khí lọt vào dầu phanh dẫn tới tình trạng phanh không ăn hoặc mất hoàn toàn tác dụng

Song đối với người lái xe, thói quen xuống dốc hoặc lên đèo cao, tài xế rà phanh không đúng kỹ thuật, xuống dốc trôi ga để giảm tốc độ lại cực kỳ nguy hiểm Điều này khiến cho hệ thống má phanh, dầu phanh nóng lên Nhiệt độ cao có thể làm mềm gioăng tại xi-lanh dẫn làm dầu phanh thoát ra ngoài khi tài xế đạp phanh Điều này khiến hệ thống phanh mất tác dụng hay nói cách khác là mất phanh

Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế,

cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động

và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô Chính vì những lí do như vậy nên em đã chọn

đề tài này

GIỚI THIỆU XE FORD RANGER 2019

Giới thiệu chung về xe ô tô ford ranger

Tại Việt Nam, Ford Ranger là mẫu xe ăn khách nhất trong phân khúc xe bán tải Tuy nhiên, trong năm 2018 vừa qua, tình hình kinh doanh của Ford Ranger không mấy thuận lợi do vướng mắc từ Nghị định 116 Ford Việt Nam không thể đưa "hàng" về nước trong mấy tháng đầu năm khiến vị trí độc tôn của Ford Ranger bị lung lay bởi sự ngoi lên của Chevrolet Colorado Thế nhưng càng về cuối năm, Ford Ranger

càng chứng tỏ năng lực cạnh tranh của mình ngay sau khi "phá băng" Nghị định 116

Hình 2.1 Hình dáng bên ngoài xe ford ranger

Cụ thể, tháng 9/2018, Ford Ranger 2019 chính thức ra mắt thị trường Việt Nam với những cập nhật và bổ sung mới về cả tính năng và trang bị Ngày 23/10, Ford Việt Nam tiếp tục giới thiệu với khách hàng phiên bản hiệu năng cao Ranger Raptor trên sàn triển lãm ô tô Việt Nam (VMS 2018) với mức giá 1,198 tỷ đồng, cao hơn rất nhiều so với phiên bản thường Cuối tháng 11/2018, Ford Việt Nam công bố giá 2 phiên bản Ford

Ranger XLT 2.2L 4x4 AT và XLT 2.2L 4x4 MT Gần hết tháng 12/2018, phiên bản còn

lại mới lộ giá chính thức

Hình 2.2 Hình ảnh Ford Ranger Raptor ra mắt tại triển lãm VMS 2018

Bảng 2.1 Bảng thông số kỹ thuật và trang thiết bị của xe ford ranger

XLS 2.2L 4X2 AT

XLT 2.2L 4X4MT

XLT 2.2L 4X4AT

WILDTRAK 2.0L 4X2AT

WILDTRAK 2.0L 4X4AT

Hai cầu chủ động

Lốp xe

Phanh

trước Phanh đĩa

Phanh sau Tang trống

2.1.1 Động cơ

Ford Ranger 2019 cung cấp cho khách hàng 3 lựa chọn về động cơ Trong đó,

phiên bản Wildtrak 4x4 cao cấp nhất sử dụng động cơ Turbo kép 2.0L, còn phiên

bản Wildtrak 4x2 trang bị động cơ Turbo đơn 2.0L, đi kèm hộp số tự động 10 cấp hoàn

toàn mới Những biến thể còn lại sử dụng động cơ Duratorq 2.0L kết hợp với đi kèm

hộp số tự động hoặc số sàn 6 cấp

2.1.2 Hệ thống truyền lực, hệ thống lái

Sức mạnh động cơ được thể hiện ngay sau cú đạp ga Động cơ diesel 2.0L

bi-turbo đạt sức kéo lên tới 500Nm tại tốc độ tua máy 1.750 vòng/phút và còn thể hiện độ

bốc khi đã vượt qua tốc độ trung bình Bí quyết Ford Ranger 2019 phiên bản mới nằm

ở hộp số tự động 10 cấp Hộp số này đã chứng minh khả năng vượt trội trong suốt mấy

năm qua khi giúp Ford F-150 và "ngựa hoang" Ford Mustang thể hiện bản lĩnh trên đấu trường tốc độ

Sự mượt mà được thể hiện rõ ở mọi dải tốc độ Sau khi điều chỉnh cấp số 1 lên cấp số 3, rồi cấp số 3 với một sự thiếu dứt khoát Tuy nhiên, sự ngỡ ngàng đã nhanh chóng xua tan khi xe cán mốc hơn 40km/h, lúc đó hộp số đang hoạt động ở cấp số 4

Cả người điều khiển lẫn hành khách phải dùng từ "siêu mượt" khi đánh giá về hộp số

10 cấp

Vận tốc đạt hơn 80km/h, hộp số vẫn ở cấp số 8 Người lái nhấn nút Set đưa xe trở về tốc độ 80 km/h, hộp số vẫn giữ cấp số 10 với dải vòng tua 1.200 vòng/phút – Một sự bất ngờ đối với người cầm lái Xe như lướt trên đường khi lái ở tốc độ cao, động cơ không thể hiện sự ì ạch, tiếng ồn giảm đáng kể kéo theo cả mức tiêu hao nhiên liệu và tuổi thọ động cơ

Những cú tăng tốc ngoạn mục, quá trình dồn số khi bị thúc ép vẫn mượt mà tới mức người lái gần như không cảm nhận rõ Khả năng ôm cua và thoát cua trên đường đèo cũng uyển chuyển và linh hoạt

Nếu để ở cấp số 1 thì người lái sẽ cảm nhận dải tua máy khá dài nhưng không

có cảm giác bị ghìm hoặc giật Đây là một điều đảm bảo xe không hề mất phong độ khi tải nặng hoặc vận hành trên đường xấu Những ai đam mê offroad hoàn toàn thỏa mãn với Ford Ranger 2019 khi trang khóa vi sai điện và sức kéo lớn ở tốc độ rất thấp

2.1.3 Hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe FORD RANGER 2019 là hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

có trợ lực chân không, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước, cơ cấu phanh tang trống ở cầu sau Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) kết hợp hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake Force Distribution) cùng thiết bị cảm biến bên trong để đảm bảo tối ưu hóa trên mọi địa hình

2.1.4 Hệ thống treo

Ford Ranger 2019 được trang bị hệ thống treo cực kì cứng: Hệ thống treo trước

được kết hợp với tay đòn kéo và lò xo cuộn, hệ thống treo sau thì được kết hợp với lá nhíp cực kì vững chãi giúp chiếc xe vận hành ổn định ngay cả khi đạt tải trọng tối đa

2.1.5 Hệ thống điện

- Điện áp mạng: 12 V

- Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính…

- Hệ thống âm thanh gồm có dàn CD 1 đĩa cho xe 4x2 và dàn CD 6 đĩa cho xe 4x4,

và dàn loa Ford Ranger mang lại sự thư giãn qua âm nhạc trên đường xa

Chọn loại dẫn động phanh

Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là: dẫn động thủy lực và dẫn động khí nén

2.2.1 Dẫn động thủy lực

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

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

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 bắt đầu 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

Nhược điểm của dẫn động thủy lực :

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

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực

để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động và mômen phanh không ổn định

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

2.2.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động khí nén hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các ô tô máy kéo cỡ trung

bình và lớn, cũng như trên các đoàn xe kéo móc

Dẫn động khí nén có những ưu điểm là:

- 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 làm việc 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 lỏng trong 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 ôtô thiết kế là ôtô con 4 chỗ ta chọn loại dẫn động phanh cho xe thiết kế là dẫn động thủy lực với bầu trợ lực chân không

Chọn sơ đồ hệ thống phanh

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

nhất là hai dòng dẫn độc lập Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc được với hiệu suất nào đó Mỗi sơ đồ có các ưu khuyết điểm riêng Vì vậy

khi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào các yếu tố chính là:

- 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 dẫn động

Thường sử dụng nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (H 2.13a) đây là sơ đồ phân dòng đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước

Khi dùng các sơ đồ b, c và d hiệu quả 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 b và d lực

phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng Điều này cần tính toán khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm)

Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

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

xylanh bánh xe); 4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính)

Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thông phanh, dẫn động phanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các mômen phanh sinh ra với lực tác dụng lên bàn đạp và hành trình của nó

- Thời gian chậm tác dụng khi phanh không được vượt quá 0,6 s, khi nhả phanh không được lớn hơn 1,2 s

Dựa trên các ưu điểm của các sơ đồ dẫn động, và để đảm bảo các yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh trên xe ô tô thiết kế ta chọn sơ đồ dẫn động là sơ đồ hình 2.10e

Hình 2.4 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

Hình 2.5 Sơ đồ dẫn động phanh 1- Đĩa phanh; 2- Vành răng cảm biến; 3- Xilanh chính;

4- Bầu trợ lực chân không; 5 - Bàn đạp phanh;

6,8- Đường dẫn dầu phanh trước và phanh sau; 7- Bộ thuỷ lực

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 sử dụng , 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 thời gian 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 hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu

Vì thế phanh đĩa 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 phanh cho xe thiết kế là cơ cấu phanh đĩa cho bánh trước của xe

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

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

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

Trên hình 2.12 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của

cơ cấu 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 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 cố định 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 vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu qủa 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  50 oC Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lí của phanh đĩa

Trên hình 2.13 là sơ đồ nguyên lý và kết cấu của cơ cấu phanh đĩa loại vỏ quay

Cơ cấu phanh 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 xi lanh thủy lực 2 Khi tác dụng lên bàn đạp, các đĩa phanh bị piston đẩy xoay ngược chiều nhau làm các viên bi trượt trên rãnh nghiêng, tách các đĩa ra ép chặt các vòng ma sát vào mặt trong của phần vỏ 8 và 9, phanh trục bánh

xe lại Trong một số kết cấu khác: vỏ 8 và 9 có thể lắp cố định Khi đó các vòng ma sát

sẽ được nối then hoa và quay cùng trục của bánh xe

Các cơ cấu phanh loại này kín hơn nhưng kết cấu phức tạp nên ít dùng trên ôtô Vậy dựa trên các phân tích và tài liệu tham khảo ta chọn cơ cấu phanh cho xe thiết kế là loại phanh dạng đĩa quay hở (thường được sữ dụng trên xe du lịch) cho bánh trước và bánh sau

2.4.1 Cơ cấu phanh trước

Trên hình 2.14 là cơ cấu phanh trước Đĩa phanh trước có rảnh làm mát, đĩa sau không có rãnh làm mát Đĩa phanh của cơ cấu phanh trước dày và to hơn đĩa phanh sau,

vì trong quá trình phanh toàn bộ trọng lượng của xe sẽ dồn về phía trước nên đĩa phanh trước sẽ nhanh mòn, và độ dày của 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 hợp kim nhôm

Hình 2.7 Phanh đĩa loại vỏ quay, kín

1- Xi lanh; 2- Piston ; 3- Má phanh; 4- Đĩa phanh ; 5- Vòng tùy;

6- Vcòng làm kín; 7- Rãnh làm mát

2.4.2 Cơ cấu phanh sau

Trên hình 2.15 là cơ cấu phanh sau:

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 biến dạng, 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

1- Xi lanh; 2- Piston ; 3- Má phanh; 4- Đĩa phanh ; 5- Vòng tì;

6- Vòng làm kín

Hình 2.8 Cơ cấu phanh trước

Hình 2.9 Cơ cấu phanh sau

Xylanh thuỷ lực được đúc bằng hợp 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 kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng 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 đơn giản, 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 độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hở nhỏ 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, một phần trực tiếp đi đến các xylanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mở van 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 tác dụng lên piston thủy lực

ép dầu theo đường ống đến xylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xylanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh 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 độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

THIẾT KẾ

Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

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

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật chính

11 Bán kính vòng quay tối

thiểu

12 Đường kính ngoài của đĩa

phanh trước và tang trống D1/D2

298/213

mm 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 ra cần phải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe Trên hình 3.1 là sơ đồ lực tác dụng lên xe

v w

P

b a

Lo

Hình 3.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh

Ga - Trọng lượng toàn bộ của ôtô, điểm đặt tại tọa độ trọng tâm

G1 - Trọng lượng toàn bộ của ôtô tác dụng lên cầu trước

G2 - Trọng lượng toàn bộ của ôtô tác dụng lên cầu sau

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

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

Lo - Chiều dài cơ sở của xe

hg - Chiều cao trọng tâm của xe

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

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

Gọi Z1,Z2 lần lượt là phản lực pháp tuyến tại mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau

- Tải trọng không tải : G0 = 1845 (kg)

- Trọng lượng toàn bộ: Ga = 3200 (kg)

- Theo tài liệu tham khảo trọng lượng phân bố lên cầu trước và cầu sau là:

G1 = 1400 (kg)

G2 = 1800 (kg)

Xác định tọa độ trong tâm: a, b, hg

Lấy mô men tại điểm O1 ta có:

Từ hình 3.1 ta viết được phương trình cân bằng mô men như sau:

+ Đối với cầu trước: Z2.L0 – Ga.a + Pj.hg = 0 (3.3)

+ Đối với cầu sau: Z1.L0 – Ga.b - Pj.hg = 0 (3.4)

g

h j b L

bị hệ thống kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe ( xe có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS – Anti-lock Brake System, hay trang bị hệ thống phanh điều

khiển điện tử EBS – Electronic Brake System) thì hệ số bám có thể đạt đến giá trị cực đại; tức là bx max = 0, 75 0,85 

Để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất với gia tốc chậm dẫn lớn nhất mà các bánh

G

.

2 0 +

Pp1 = 0,8.3200.9,8( )

1408, 75 0,8.780 2.3220 + = 7918 [N] (3.10) Thay (5.7) vào (5.9) ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu:

G

.

2 0 − (3.11)

Pp2 = 0,8.3200.9,8( )

1811, 25 0 8 780 2.3220 − , = 4625 [N]

Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước:

M p1 =P p1.r bx (3.12)

( g) bx a

bx

p b h r

L

G r

z

.2

p a h r

L

G r

z

.2

2

Trong đó:

Mp1 - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước

Pp1 - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước

Mp2 - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau

Pp2 - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau

Z1 - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu trước

Z2 - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu sau

rbx - Bán kính làm việc của bánh xe, rbx = λ.r0 [mm]

r0 - Bán kính thiết kế của bánh xe, r0 = H +

2

d

.25,4 [mm]

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

B - Bề rộng của lốp được tính theo đơn vị (mm)

Theo tài liệu tham khảo ta có kí hiệu lốp: 265/65R17

3.1.1.1 Đối với cơ cấu phanh trước

Mô men phanh của mỗi bánh xe cầu trước Mp1:

Thay giá trị vào các công thức (3.12) ta được:

MP1 = 7918 0,3609795 = 2858 [N]

3.1.1.2 Ðối với cơ cấu phanh sau

Mô men phanh của mỗi bánh xe cầu sau Mp2:

Thay các giá trị trên vào công thức (3.14) ta được

MP2 = 4625 0,3609795 = 1669,53[N]

Vậy mômen phanh sinh ra ở cầu trước là: MP1 = 2858 [N.m]

và mômen phanh sinh ra ở cầu sau là: MP2 = 1669,53 [N.m]

Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe

Để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, trước hết cần tính toán đánh giá tỷ số phân

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

).(

).(2 1 2

1 12

bx g

bx g bx

bx bx

bx

h a

h b P

P M

M K

Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu

Với cơ cấu phanh đĩa thì việc hình thành mô men ma sát hoàn toàn tương tự li hợp

ma sát cơ khí (hình 3.2) Mô men ma sát của đĩa được tạo ra bởi hai guốc phanh có giá trị hoàn toàn bằng nhau Mg1=Mg2 nhờ ép bởi hai piston bắng nhau bố trí đối xứng qua đĩa có cùng áp lực dầu

Phanh đĩa thường có cơ cấu ép có tính đối xứng hoàn toàn về phương diện kết cấu qua mặt phẳng chứa đĩa phanh.Vì vậy mômen ma sát của đĩa được tạo ra bởi hai má phanh có giá trị hoàn toàn giống nhau vì đĩa ép bởi 2 piston bằng nhau đối xứng qua đĩa

có cùng áp lực dầu

Hình 3.2 Cơ cấu phanh kiểu đĩa

)(

3

2

2 1 2 2

3 1 3 2 1

1

R R

R R P

3

2

2 1 2 2

3 1 3 2 2

2

R R

R R P

3

2

1 2 2

3 1 3 2

R R

R R P

R2 là bán kính ngoài của đĩa (lấy theo xe tham khảo)

R1 là bán kính trong của đĩa, chúng có thể được chọn theo kinh nghiệm bằng R1=0,52÷0,73R2

 là hệ số ma sát trượt giữa má phanh và đĩa phanh Theo số liệu kinh nghiệm =0,3÷0,33.Chọn =0,33

Suy ra công thức tính các lực ép yêu cầu P đối với cơ cấu phanh đĩa được xác định như sau :

Thay số liệu vào ta có lực ép đối với cơ cấu phanh trước/sau

+ Cơ cấu phanh trước:

Khi các thông số khác đã được chọn và xác định theo mô men yêu cầu nêu trên thì bề rộng má phanh sẽ được xác định theo áp suất cho phép [q] hình thành đối với má phanh trong quá trình phanh

Với kiểu phanh đĩa, bề rộng má phanh có thể xác định theo lực ép P tạo ra cho đĩa phanh:

q R R q

A

P ms [2] (3.21)

Trong đó: R1, R2 là bán kính trong và ngoài của đĩa

 là góc ôm của tấm ma sát theo chu vi hình vành khăn của đĩa

q là áp suất làm việc trung bình hình thành giữa má phanh và đĩa phanh trong quá trình phanh

Góc ôm của tấm ma sát:

( 2)

1 2 2

2

R R q

P

−

=

 (3.22)

Để đảm bảo tuổi thọ má phanh cho một chu kỳ giữa hai lần bảo dưỡng thì giá trị

áp suất làm việc của má phanh q [N/m2] phải nhỏ hơn giá trị cho phép [q] nằm trong giới hạn từ 1,5÷2,0 [MN/m2]

Với cơ cấu phanh kiểu đĩa, do ưu tiên co quá trình làm mát đĩa nên đĩa không được bao kín, vì vậy bụi bẩn bám vào và do đó góp phần tăng mòn quá trình phanh và đĩa Để hạn chế sự mài mòn của chúng, trong thiết kế cần chọn áp suất làm việc của bề mặt ma sát đủ nhỏ so với giá trị giới hạn đã cho theo kinh nghiệm [q]= 1,52,0 [MN/m2] Chọn q = 2.106 [N/m2]

* Với cơ cấu phanh trước : (P1 = 38279,5 [N])

+ Tính theo góc ôm của má phanh :

C K b

= = = ; nghĩa là chiều

dài má phanh hơn gấp đôi đường kính lớn nhất có thể của xylanh Vì vậy phải bố trí

xy lanh kép theo chiều dài cung Ta có:

Bảng 3.2 Các thông số cho cơ cấu phanh trước

* Với cơ cấu phanh sau : ( P2 = 21763,28 [N] )

+ Tính theo góc ôm của má phanh :

C K b

= = = ; nghĩa là chiều dài má phanh chỉ khoảng gấp đôi đường kính lớn nhất có thể của xylanh Vì vậy chỉ cần bố trí một xy lanh theo chiều dài cung Ta có:

Bảng 3.3 Thông số cho cơ cấu phanh sau

Tính toán kiểm tra công trượt riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh

3.5.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng

Kích thước má phanh không chỉ xác định theo tiêu chí áp suất làm việc phải nhỏ hơn hoặc bằng áp suất cho phép [q] nhằm đảm bảo tuổi thọ cho má phanh, mà còn được xác định theo tiêu chí công ma sát trược riêng nhằm đảm bảo cho má phanh làm việc trong thời gian lâu dài Bởi vì với cùng áp suất làm việc của má phanh trong quá trình phanh như nhau nhưng tốc độ xe khi bắt đầu phanh càng lớn thì ma sát sẽ càng mau mòn

Theo định nghĩa công ma sát trượt riêng chính là công ma sát trượt của má phanh trong quá trình phanh tính trên một đơn vị diện tích làm việc của má phanh Giả sử công

ma sát trượt L trong quá trình phanh sẽ thu toàn bộ động năng của ôtô khi bắt đầu phanh với vận tốc v1 cho đến khi ôtô dừng hẳn v2=0:

v G v v m

.2

.2

)

(3.24) Trong đó:

ma : khối lượng toàn bộ của ôtô đầy tải khi phanh

Ga : Trọng lượng của ôtô

V1 : Tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh

( 22 2

1



R R

A (3.25) Thế số đã biết cho hai má phanh của hai cơ cấu phanh trước: