Thiết kế tính toán hệ thống phanh có trợ lực cho xe con 7 chỗ (Link CAD: https://bit.ly/3PVCnXy)

Ô tô (phương ngữ Bắc Bộ) hay xe hơi (phương ngữ Nam Bộ) hoặc car (tiếng Anh) là loại phương tiện giao thông chạy bằng 4 bánh có chở theo động cơ của chính nó. Tên gọi ôtô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ xe hơi bắt nguồn từ chữ Hoa 汽車, phát âm theo Hán Việt là khí xa. Còn người Nhật gọi xe hơi là 自動車 (Tự động xa) nghĩa là xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe: xe buýt, xe tải.Có khoảng 1,32 tỷ chiếc xe được sử dụng trên toàn thế giới vào năm 2016.2 Khi lần đầu tiên ra mắt, xe hơi được hoan nghênh như một (phương tiện) cải tiến về môi trường so với ngựa. Trước khi nó ra mắt ở thành phố New York; hơn 10,000 tấn phân hàng ngày được dọn khỏi các đường phố. Tuy nhiên, năm 2006, các xe hơi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí và tiếng ồn cũng như ảnh hưởng tới sức khoẻ trên khắp thế giới.

MỤC LỤC

Link Cad: https://drive.google.com/file/d/1q8PeO3Yf711A8ZiyX05_IIw-q5N6FHMJ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại ……… 5

1.2 Kết cấu hệ thống phanh ………6

1.2.1 Cơ cấu phanh……… 7

1.2.2 Dẫn động phanh……….10

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh……… 16

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau………16

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước………20

2.2 Lựa chọn phương án dẫn động……… 23

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 3.1 Các thông số tham khảo……….30

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh……….31

3.2.1 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe……… 31

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau……… 33

3.2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước……….47

3.3 Tính toán dẫn động phanh……….52

3.3.1 Tính toán đường kính các xy lanh………52

3.3.2 Tính toán thiết kế cường hóa chân không………54

CHƯƠNG IV: QUY TRÌNH LẮP RÁP, ĐIỀU CHỈNH VÀ BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH 4.1 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính………62

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh……… 62

4.1.1.1 Lắp ráp cơ cấu phanh trước……… 62

4.1.1.2 Lắp ráp cơ cấu phanh sau……….66

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh……… 67

4.1.2.1 Lắp ráp xy lanh phanh chính……….67

4.1.2.2 Lắp ráp trợ lực phanh……… 69

4.1.2.3 Lắp ráp bàn đạp phanh……….70

4.2 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay……… 71

4.3 Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh……… 72

4.3.1 Điều chỉnh khe hở má phanh………72

4.3.2 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh……….72

4.3.3 Điều chỉnh phanh tay……… 72

4.4 Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh……….73

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khí………73

4.4.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh ………73

Tài liệu tham khảo………77

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây nền công nghiệp ôtô đã có sự phat triển mạnh

mẽ, hòa nhịp với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ôtô thế giới.Việc Việt Nam ra nhập WTO, chính phủ cho phép nhập khẩu phụ tùng từ nướcngoài, cũng như mở cửa hợp tác mạnh mẽ với các quốc gia có nền công nghiệpôtô phát triển hàng đầu thế giới như Đức, Mỹ, Nhật Bản,…đã tạo điều kiện chonền công nghiệp ôtô Việt Nam phát triển với việc tiếp thu các dây truyền côngnghệ, ứng dụng các phát minh thiết kế vào sản xuất, lắp ráp cũng như giải quyếthầu hết các vấn đề về sửa chữa bảo dưỡng và nâng cấp… ôtô tại Việt Nam, đónggóp không nhỏ vào thu nhập quốc dân của đất nước

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là một trong những nơi nghiên cứu,giảng dạy hàng đầu về ôtô tại Việt Nam Sau một quá trình học tập 5 năm taitrường Đại học Bách Khoa Hà Nội chúng em đã được tìm hiểu về hầu hết các hệthống trên ôtô Trong các hệ thống trên ôtô thì hệ thống phanh là một hệ thốngrất quan trọng trên ôtô với vai trò đảm bảo tính an toàn chuyển động của ôtô,giúp giảm thiểu đáng kể các tai nạn trên các tuyến đường giao thông Với các lý

do như vậy em đã quyết định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu và nghiên cứukhi làm đồ án tốt nghiệp, em đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh xe con với đề

tài tốt nghiệp là: “ Thiết kế hệ thống phanh xe con 7 chỗ ngồi ’’ Trong quá

trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

Đỗ Tiến Minh đồng thời em cũng nhận được ý kiến đóng góp trong Bộ Môn

Ôtô và xe chuyên dụng Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức có hạn và thờigian làm đồ án tốt nghiệp còn hạn chế cho nên không tránh khỏi những sai xótkính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để em hoàn thiện đề tàihơn trong tương lai

Qua đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Đỗ Tiến

Minh Em xin gửi lời cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ Môn Ôtô và xe

chuyên dụng cùng toàn thể các bạn sinh viên Ôtô-K52 đã giúp đỡ em hoàn thành

đề tài này

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại.

1.1.1 Công dụng

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

đó hoặc dừng hẳn

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

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

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

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

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

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ

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

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

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

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

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

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

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

1.1.3 Phân loại

a.Theo công dụng:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

- Hệ thống phanh dự phòng

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

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải

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

- Phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh

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

1.2 Kết cấu hệ thống phanh

Hệ thống phanh gồm có 2 phần chính sau:

- Cơ cấu phanh

- Dẫn động phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh

1.2.1.1 Cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực

a Sơ đồ cấu tạo

Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ là mâm phanh Mâm phanh được bắt cố địnhtrên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanh được đặt trên các trục lệch tâm,dưới tác dụng của lò xo hồi vị, các má phanh luôn ép chặt hai piston của xy lanhphanh làm việc gần nhau Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm Cam lệchtâm cùng với trục lệch tâm có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh vàtrống phanh Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát Giữa cácpiston của xy lanh có lò xo để ép các piston luôn tỳ sát vào các guốc phanh.Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh mònđều nhau thì guốc phanh phía trước có má phanh dài hơn

Hình 1.1: Cấu tạo cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực

b Nguyên lý hoạt động

Khi tác dụng vào bàn đạp chất lỏng với áp suất cao truyền đến xy lanh tạonên áp lực ép trên piston đẩy các guốc phanh, các má phanh được ép vào trốngphanh tạo nên sự phanh Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ cấu phanh

và lò xo giữa các piston sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu Quá trìnhphanh kết thúc

Trong quá trình sử dụng phanh, các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa

má phanh và trống phanh sẽ tăng lên Muốn cơ cấu phanh hoạt động hiệu quả,phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cách xoay cam lệchtâm và xoay chốt lệch tâm

1.2.1.2 Cơ cấu phanh guốc dẫn động dẫn động phanh khí nén

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.2: Cấu tạo cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh khí nén

Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫn động phanh bằng khí nén, có xy lanh khí nén lđiều khiển cam xoay ép guốc phanh vàotrống phanh Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống, phần cố định bao gồm mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu

b Nguyên lý hoạt động

Khi phanh, xy lanh khí nén dẫn động xoay trục và cam quay ngược chiều kim đồng hồ Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về 2 phía, ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò

xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má phanh ra khỏi trống phanh

1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa

a Sơ đồ cấu tạo

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa gồm các bộ phận chính :

- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xy lanh bánh xe.

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

Hình 1.3: Cơ cấu phanh đĩa

1.2.2 Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh.

1.2.2.1 Dẫn động cơ khí

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.4: Sơ đồ dẫn động phanh bằng cơ khí

6 – Thanh dẫn trung gian

b Nguyên lý hoạt động

Thanh dẫn cùng với tay phanh 1 ở dưới vùng bảng điều khiển Thanh dẫn 2nối liền với dây cáp Các con lăn 3,5 dẫn hướng cho dây cáp Dây cáp 4 bắt vàomút thanh dẫn trung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng

9 Thanh dẫn 6 lắp với bản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 phân bố đều lựcphanh 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 lên guốc phanh thông qua tấm đỡ, đònbẩy ép lắc trên trục lệch tâm 12

Khi kéo phanh 1, dây cáp tác động lên đòn bẩy và hãm bánh xe lại, thực hiệnquá trình 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

c Đặc điểm

Chủ yếu dùng cho phanh tay

1.2.2.2 Dẫn động thủy lực

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.5: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

ép sát vào trống phanh và tiến hành phanh Khi nhả bàn đạp, do có sự hồi dầu vàlực của lò xo hồi vị nên hai má phanh sẽ tách khỏi trống phanh, kết thúc quátrình phanh

c Đặc điểm

Áp suất truyền đến các xy lanh làm việc là như nhau Lực phanh trên cácbánh xe phụ thuộc vào đường kính piston của xy lanh công tác Muốn cómômen ở cầu trước khác cầu sau chỉ cần làm đường kính các piston của xy lanh

công tác khác nhau Lực tác dụng lên cơ cấu phanh phụ thuộc vào tỷ số truyềnđộng.

Các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầutăng khi tất cả các má phanh áp sát trống phanh Không phụ thuộc vào đườngkính xy lanh và khe hở giữa trống phanh và má phanh

1.2.2.3 Dẫn động khí nén

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.6: Sơ đồdẫn động khí nén

áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định

Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bình chứa khívới đường ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển Khí nén từ các bầuphanh được thoát ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc phanh

Guốc phanh

Guốc phanh

Đ ờng khí Đ ờng dầu

Xi lanh bánh xe

c Đặc điểm

Cấu tạo đơn giản, lắp rỏp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy khụngcao Độ nhạy của hệ thống khụng cao, do vậy thời gian chậm tỏc dụng lớn Cỏccụm chi tiết nhiều, kớch thước và trọng lượng lớn nờn thường dựng trờn xe tải

1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khớ nộn

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợpSơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:

– Dẫn động thủy lực: có hai xy lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xy lanhbánh xe phía trớc và phía sau

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phốikhí và các xy lanh khí nén

b Nguyờn lý hoạt động

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc

nh trong hệ thống dẫn động bằng khí nén

Phần xy lanh chính loại đơn và các xy lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lýlàm việc nh trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực.

Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại vankép, có hai xy lanh chính và hai xy lanh khí

c Đặc điểm

Loại dẫn động này thường được ỏp dụng trờn cỏc xe tải

1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực chõn khụng

a Sơ đồ cấu tạo

Hỡnh 1.8: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực cú trợ lực chõn khụng

1 Bỏnh xe 4 Xy lanh chớnh 7 Mỏ phanh sau

2 Đĩa phanh 5 Bàn đạp 8 Trợ lực phanh

3 Xy lanh bỏnh trước 6 Xy lanh bỏnh sau

ở cụm má phanh Hai piston này sẽ thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh ép sátvào trống phanh thực hiện quá trình phanh.

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh lò xo hồi vị sẽ épdầu từ xy lanh bánh xe và xy lanh phanh đĩa về xy lanh chính Quá trình làmviệc của dẫn động phanh thủy lực dựa trên quy luật áp suất thủy tĩnh Áp suấttrong sơ đồ dẫn động được truyền đến xy lanh các bánh xe là như nhau, khi đólực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào piston xy lanh công tác tại mỗi bánh xe

đó Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh cũng chính là lực tác dụng lên xylanh phanh chính do vậy áp suất trong dẫn động và lực tác động lên má phanh sẽtăng lên Do vậy dẫn động phanh thủy lực tác dụng bảo đảm được sự làm việcđồng của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp vàlực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa

c Đặc điểm

Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các xe du lịch

Chương II

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1 Lựa chọn phương ỏn thiết kế cho cơ cấu phanh sau

Hệ thống phanh chớnh (phanh chõn) của loại xe này cơ cấu phanh phanh sau

là cơ cấu phanh guốc Trong cơ cấu phanh guốc cú cỏc loại khỏc nhau như: cơcấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tõm, cơ cấuphanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường húa…

a Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Hỡnh 2.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục.

(hình 2.1a) áp suất tác dụng lên hai má phanh là nh nhau nên độ dài của chúngbằng nhau

b Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

Hỡnh 2.2 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng tõm

1: xylanh 2: ốc xả khớ 3: cam lệch tõm 4: ốc xả khớ 5: chốt định vị

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm đợc thể hiện trên hình 1.3 Sự đối xứngqua tâm ở đây đợc thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai

xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng vớinhau qua tâm Mỗi guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh vàcũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trốngphanh Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh.Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng cơ cấu tự

động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xy lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại

đối xứng qua tâm thờng có dẫn động bằng thủy lực và đợc bố trí ở cầu trớc của

ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

c Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Hình 2.3 Cơ cấu phanh guốc loại bơi b)

a)Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốtquay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trợt (hình 2.3b).Có hai kiểu cơcấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 2.3a); loại hai mặt tựa tácdụng kép (hình 2.3b)

- Loại hai mặt tỏc dụng đơn:

Loại này một đầu của guốc phanh đợc tựa trên mặt tựa di trợt trên phần vỏ xilanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trợt của pittông Cơ cấu phanh loại này thờng

đợc bố trí ở các bánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

- Loại hai mặt tỏc dụng đơn:

Loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc

đều tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này đợc sửdụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

d Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hóa:

a) b)

Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốcphanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai Có hai loại cơcấu phanh tự cờng hóa: cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn (hình 2.4a); cơcấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép (hình 2.4b).

-Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh đợcliên kết với nhau qua hai mặt tựa di trợt của một cơ cấu điều chỉnh di động Hai

đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đợc tựa vào mặt tựa di trợt trên vỏ xi lanhbánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu

điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả haiguốc phanh Cơ cấu phanh loại này thờng đợc bố trí ở các bánh xe trớc của ôtô

du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

-Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép:

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh đợc tựatrên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấu phanhloại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trungbình

Kết luận:

Qua phõn tớch kết cấu cỏc cơ cấu phanh loại guốc chỳng ta thấy rằng tựy theo sự

bố trớ cỏc guốc phanh và điểm tựu mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momenphanh) là khỏc nhau mặc dự kớch thước guốc phanh là như nhau

So với cơ cấu phanh guốc loại đối qua trục cỏc cơ cấu phanh đối xứng qua tõm,loại bơi hay loại tự cường húa cú ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ụ tụ chuyểnđộng tiến tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lựi cú thể hiệu quả phanhgiảm tựy theo kết cấu nhưng khụng làm ảnh hưởng nhiều vỡ khi ụ tụ lựi thường

cú tốc độ thấp nờn yờu cầu momen phanh ớt hơn) nhưng nhược điểm của chỳng

là kết cấu khỏ phức tạp nờn thường chỉ được bố trớ ở cầu trước của ụ tụ du lịch, ụ

tụ tải nhẹ, trung bỡnh do yờu cầu cần đạt momen phanh lớn với kớch thước cơcấu phanh nhỏ Nờn trong trường hợp này khi thiết kế phanh xe con 7 chỗ ngồi

ta chọn cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn độngthủy lực.

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

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặptrên xe con Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tôhiện đại phanh đĩa được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau Trên các loại

xe hiện nay thường có 2 loại cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng:

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

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

Hình 2.5

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

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

1.Đĩa phanh 3 Má phanh

2.Giá đặt xy lanh 4 Piston

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

Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên Giá xylanh có thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ Khiphanh, dầu cao áp đẩy piston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồngthời đẩy giá đặt xy lanh trượt trên trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sátvào đĩa phanh Khi cả 2 má phanh ép sát vào đĩa phanh thì quá trình phanh mớiđược thực hiện.Phanh đĩa có giá di động được dùng trên đa số các ô tô du lịchngày nay Do chỉ bố trí một bên xy lanh vì vậy mà tăng diện tích làm mát chođĩa phanh có thể tránh được hiện tượng sôi dầu khi phanh với cường độ cao

Ưu điểm của phanh đĩa:

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

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

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định hơn cơ cấu phanh kiểutang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều này giúp cho các bánh xe bịphanh làm việc ổn định hơn nhất là khi phanh với vận tốc cao

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

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

- Thoát nước bám vào bề mặt đĩa phanh tốt: do nước bám vào bề mặt đĩaphanh sẽ bị lực li tâm loại bỏ rất nhanh nên khả năng phục hồi tính năngphanh 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 loạt vào 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 giảmhiệu quả khi phanh.

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn Gây tiếng ồn khi phanh:

có tiếng rít khi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khiphanh

- Lực phanh nhỏ hơn

Kết luận

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

phân tích so sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơcấu phanh đĩa

2.2 Lựa chọn phương án dẫn động

Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là : dẫn động cơ khí, dẫn độngbằng khí nén và dẫn động thủy lực Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủlớn thì cần phải có hệ thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉthích hợp cho dẫn động phanh tay Còn ở dẫn động phanh khí nén cần cómáy nén khí và bình chứa khí nên không phù hợp với kết cấu của xe du lịch

Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợpvới xe thiết kế Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy lực đểtìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế

Phương án 1: dẫn động thủy lực một dòng

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.6: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh lò xo hồi vị sẽ ép dầu

từ xy lanh bánh xe và xy lanh phanh đĩa về xy lanh chính

c Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

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

các má phanh theo yêu cầu

Nhược điểm:

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

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp.

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

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

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

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.7: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

c Ưu nhược điểm

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

xe của dòng còn lại

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

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

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

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.8: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

4 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

5 Đĩa phanh 5 Bàn đạp 8 Trợ lực phanh

6 Xy lanh bánh trước 6 Xy lanh bánh sau

b Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng Điều khác biệt là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô Đường dầu thứ nhất dẫn tới hai bánh xe củacầu trước Đường dầu thứ hai dẫn tới hai bánh xe của cầu sau

c Ưu nhược điểm

Ưu điểm: Ngoài ưu điểm của dẫn động phanh một dòng, dẫn động phanh thủy

lực hai dòng có trợ lực chân không còn có những ưu điểm sau:

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

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

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

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.9: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

2 Đĩa phanh 5 Bàn đạp 8 Trợ lực phanh

3 Xy lanh bánh trước 6 Xy lanh bánh sau

Sau khi phân tích các phương án dẫn động thủy lực trên thì có thể thấy rằngphương án dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu độc lập có trợ lực chânkhông vừa đảm bảo an toàn vừa phanh nhẹ nhàng đồng thời hiệu quả phanh cao.

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động

phanh, sau đây là phương án tốt nhất cho xe cần thiết kế

Về cơ cấu phanh:

+ Cơ cấu phanh trước

Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động

+Cơ cấu phanh sau

Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

Về dẫn động phanh:

Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

-Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:

Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh

1 Bàn đạp phanh 5 Đường ống dẫn dầu

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

3 Xy lanh phanh bánh xe 7 Cụm má phanh

4 Guốc phanh

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

3.1 Các thông số tham khảo

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo

Phân bố tải trọng ra cầu sau 12800 N

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe

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

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp tại các bánh xe thì mômen phanh tính toán cầnsinh ra ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:

L: Chiều dài cơ sở của ôtô L = 2850 (mm)a,b,hg : Tọa độ trọng tâm ôtô

jmax : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xevới đường

=> PPmax = Pφmaxmax

=>m.jmax = G.φmax = m.g.φmax

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

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

rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau

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

tg δ= cos2 β1−cos2 β2

2 β0+sin 2 β1−sin 2 β2

Y

o 1 o

rt : Bán kính của tang trống, với lốp chọn thiết kế có kí hiệu 285/50 R20.Tương ứng với đường kính D = 610,5 mm ta chọn theo xe tham khảo bán kínhtrống phanh rt = 140 mm.

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc

hoặc M”P1) và guốc sau (M’P2 hoặc M”P2) bằng mômen phanh tính toán của mỗi

cơ cấu phanh đặt tại bánh xe

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

δ và bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướngvào tâm 0) Lực R1 là lực tổng hợp của N1, T1 Lực R1 tạo với lực N1 góc φmax1.Góc φmax1 được xác định như sau:

tg ϕ1=T1

N1=μ

Trong đó:

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

Vậy chúng ta đã xác định được góc φmax1 ≈ 16,690, nghĩa là xác định đượchướng của R1 Góc φmax1 má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì cùng

có hệ số ma sát như nhau

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

M’P = M’P1 + M’P2 = R1.r0 + R2.r0

Trong đó:

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

- Lực tác dụng từ dẫn động phanh thông qua xilanh công tác P’, P’’ Do dẫnđộng thủy lực với 1 xilanh công tác chung cho cả 2 piston dẫn động cácguốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau P’= P’’=P Lực P’,

P’’ có phương ngang như hình 3.2

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

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

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

tỷ lệ, vẽ các lực P

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

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

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

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

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

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

R ''(Hình 3.2)

Ta có hệ phương trình: (đo trên hình ta có)

c Kiểm nghiệm hiện tượng tự xiết

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tượng tự xiết Hiệntượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát

mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh Nếu hiện tượng nàyxảy ra thì khi người lái thôi phanh nhưng xe vẫn bị phanh do vậy đây là hiện

tượng cần tránh đối với hệ thống phanh Trên hình 3.2 ta thấy hiện tương tự xiết

sẽ không xảy ra khi phương của lực R đi qua phía trên tâm quay của guốcphanh Khi thôi phanh (tức là khi đó thôi tác động của lực P), phản lực R từtrống phanh vào guốc phanh sẽ đưa má phanh vào vị trí ban đầu (vị trí khôngphanh) Ngược lại nếu phương của lực R đi qua tâm hoặc dưới tâm quay củaguốc phanh (mà điều này chỉ xảy ra đối với guốc phanh bên trái) thì bản thân lực

R cũng làm cho guốc phanh quay sang trái Khi đó momen phanh sẽ tăng lên vôhạn và nếu người lái nhả phanh thì xe vẫn bị phanh Guốc phanh bên phải (tứcguốc phanh phía sau theo chiều tiến của xe) không bao giờ có hiện tượng tự xiết

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

- Đối với guốc trước

M P ' = μρ ' P '(c cosα+a)

c (cos δ '+μ sin δ ')−μρ '

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

ρ−C sin δ

1

3 2

R1

’ R3

R G

Trong đó:

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

Theo tính toán ở trên ta có:

' '

9, 21 0,1626( )

μ ''>0,3  guốc trước của cơ cấu phanh sau không xảy ra hiện tượng tự

xiết khi phanh

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

d Tính bền các chi tiết cơ cấu phanh sau

- Tính bền guốc phanh

+ Tính kích thước đến trọng tâm G.

Guốc phanh thường được làm theo hình chữ T Ta tính bền cho guốc phanhchịu momen lớn nhất theo tính toán ở trên ta có guốc trước cơ cấu phanh sauchịu momen lớn hơn

Hình 3.3 Sơ đồ tính bền guốc phanh