Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ (Có bản vẽ)

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.

Link Cad: https://drive.google.com/file/d/1ttVpVNES4cHxo-y-DGW0FVkss5Ko8uU0

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 4

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh 5

1.2.1 Cơ cấu phanh 6

1.2.2 Các dạng dẫn động phanh 13

Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO XE TOYOTA VIOS 19

2.1 Thông số kĩ thuật 19

2.2 Cơ cấu phanh của xe tham khảo 20

Chương 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH 29

3.1 Tính toán hệ thống phanh 29

3.1.1 Tính toán cơ mômen phanh theo lực bám 29

3.1.2 Tính toán lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ 30

3.1.3 kiểm tra hiện tượng tự xiết 35

3.1.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 36

3.2 Thiết kế tính toán dẫn động phanh 39

3.2.1 Đường kính các xi lanh 39

3.2.2.Thiết kế trợ lực phanh 43

3.3 Tính bền một số chi tiết 47

3.3.1 Tính bền guốc phanh 47

3.3.2 Tính bền trống phanh 56

3.3.3 Tính bền chốt phanh 57

3.3.4 Tính bền đường ống dẫn động phanh 58

Chương 4 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 60

4.1 Phân tích kết cấu – Chọn dạng sản xuất 60

4.2 Lập quy trình công nghệ 60

Chương 5 :BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH 68

5.1 Hướng dẫn sử dụng 68

5.2 Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống phanh 69

5.3 Điều chỉnh hệ thống phanh 71

5.4 Những hư hỏng của hệ thống phanh trong quá trình sử dụng 72

5.5 Những hư hỏng của hệ thống phanh đỗ 78

KẾT LUẬN CHUNG 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế củamột quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam Ôtô phục vụ choviệc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người Do vậy phát triểnngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự pháttriển của đất nước

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và

xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm

an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí trong đó cơ cấu phanh đóng vai tròquan trọng nhất Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quảcao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyểnngười và hàng hoá là điều rất cần thiết

Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh xe con” dựa trên xe tham khảo

là xe Vios của hãng TOYOTA Sau qúa trình nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn,chỉ bảo nhiệt tình của thầy Phạm Huy Hường và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đãgiúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi nhữngthiếu sót em mong các thầy bổ sung giúp đỡ, để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Huy Hường cùng toàn thể các thầy trong

bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Trần Ngọc Toàn

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1 Công dụng

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động, dừng hẳn ôtô hoặc giữ ôtôđứng yên trên một độ dốc nhất định

1.1.2 Phân loại

a) Theo công dụng

Hệ thống phanh được chia thành :

- 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, thuỷ lực hoặc điện từ)

b) Theo cơ cấu của cơ cấu phanh:

Hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

d) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS)

1.1.3 Yêu cầu

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

- Có hiệu quả phanh cao nhất

- Phanh êm dịu để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô

- Điều khiển nhẹ nhàng (lực tác động nhỏ)

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao

- Phân bố mômen phanh hợp lý để tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh

xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao

- Lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển trên bàn đạp

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chínhthường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanhtay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở cácbánh xe

Việc dùng cả hai phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của xe khichuyển động và dừng hẳn

Hệ thống phanh có hai phần cơ bản là cơ cấu phanh và dẫn động phanh

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen

hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều

khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực,khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau

1.2.1 Cơ cấu phanh

a) Cơ cầu phanh đĩa:

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 độngbởi các pittông của xy lanh bánh xe

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động:

* Loại giá đỡ cố định

Hình 1.1 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định

Khi phanh, áp suất chất lỏng tác động lên các piston trong các xy lanh công tác

và đẩy các má phanh ép vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

áp suất thuỷ lực

Giá cố định

Đĩa phanh

Má phanh

Pittông

Giá bắt

* Loại giá đỡ di động

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một sốchốt bắt cố định với dầm cầu Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xy lanhbánh xe với một pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện được gá trựctiếp trên giá đỡ

Hình 1.2 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

b).Cơ cấu phanh guốc- Phanh tang trống:

* Nguyên lí hoạt động:

Trong trường hợp dẫn động bằng thuỷ lực, khi phanh áp suất chất lỏng trongxylanh công tác tác dụng lên piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiệnquá trình phanh

*)Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứngqua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình Cấu tạo chung của cơ cấu phanhloại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh

và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng bằng cam lệch tâm

Giá dẫn hướng

a a

Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

1.Má phanh; 2 Guốc phanh; 3 Lò xo; 4 Phớt làm kín; 5 Trống

phanh; 6 chốt; 7 Xecmang; 8 Piston; 9 Phớt chắn dầu;

10 Lò xo; 11 Xilanh; 12 Phớt chắn bụi; 13 Lò xo; 14 Đinh tán;

15 Tấm đệm; 16 Chốt phanh; 17 Bạc lêch tâm; 18 Bulong; 19 Van xả khí;

20 Tấm chắn bụi;

Ở hình (hình 1.3) trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bêntrái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn

bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình

sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn

*)Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình Sự đối xứng quatâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanhbánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Một phía củapittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía trên giữa máphanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trongpittông của xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn độngbằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

1 ống nối; 2 vít xả khí; 3 xi lanh bánh xe; 4 má phanh;

5 phớt làm kín; 6 pittông; 7 lò xo guốc phanh; 8 tấm

chặn;

9 chốt guốc phanh; 10 mâm phanh.

*)Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay

cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt

– Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xilanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông Cơ cấu phanh loại này thườngđược bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

– Loại hai mặt tựa tác dụng kép:

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đềutựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở cácbánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

*)Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứnhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

– Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh đượcliên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động Hai đầucòn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh

xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnhdùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơcấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tảinhỏ đến trung bình

– Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:

Hình 1.6 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh đượctựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấu phanhloại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.

*) Cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng Nóichung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không dichuyển trên các loại đường khác nhau

Về cấu tạo phanh đỗ cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn độngphanh

– Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phíasau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số

– Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được

bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiểnbằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay

1.2.2 Các dạng dẫn động phanh

a) Dẫn động phanh cơ khí:

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp Dẫnđộng phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanhđồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh khôngnhư nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh Sử dụng

ở hệ thống phanh dừng

b).Dẫn động phanh thuỷ lực:

* Cấu tạo chung

Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình

Hình 1.7 Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh đỗ ( phanh tay)

Hình 1.8 Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực

Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp phanh, xylanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xylanh công tác (xylanh bánh xe)

*Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực:

Có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bổ lực phanh giữa cácbánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu, tuỳ theo kích thước xylanh công tác.Phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy tốt

*Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực:

Dẫn động phanh hoạt động theo nguyên lý thuỷ tĩnh: Xylanh chính tiếp nhận vàbiến đổi lực điều khiển của người lái thành áp suất của chất lỏng truyền tới xylanh củacác bánh công tác tại các bánh xe nghĩa là toàn bộ năng lượng dùng để phanh xe đều

do người lái sinh ra Vì vậy, khi yêu cầu lực phanh lớn thì người lái không đáp ứngđược hoặc chóng mệt Để giảm nhẹ lực người lái trong hệ dẫn động người ta bố trí bộphận trợ lực chân không

Người ta chia ra :

+ Dẫn động thủy lực một dòng

+ Dẫn động thủy lực hai dòng

2 3 4 5 1

Hình 1.9 Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

1 Xylanh phanh trước; 2 Xy lanh chính; 3.Trợ lực chân không;

4 Bàn đạp phanh; 5 Xylanh phanh sau.

Ưu, nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng:

+Có ưu điểm và nhược điểm chung của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực nói

chung Thì hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực một dòng còn có ưu nhược điểm sau

+Kết cấu đơn giản

+ Khi có sự rò rỉ hoặc bị thủng trên đường ống thì hệ thống phanh không làmviệc

1 2 3 4 5

Hình 1.10 Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

1 Xylanh phanh trước; 2 Xylanh chính; 3 Bộ trợ lực chân không ;

4 Bàn đạp phanh; 5 Xy lanh phanh sau; I Đường dầu ra phanh trước;

II Đường dầu ra phanh sau.

Ưu, nhược điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

Ngoài các ưu điểm như dẫn động phanh một dòng Trong quá trình sử dụng hệthống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị hư hỏng thì đường ốngkia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng Nhưng kết cấu phức tạp hơn sovới dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực.

- Bầu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp hành

có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiệnquá trình phanh

56

43

21

Hình 1.11 Dẫn động phanh khí nén một dòng

1 Máy nén khí; 2 Van điều chỉnh áp suất; 3 Bình chứa khí nén;

4 Van điều khiển; 5 Đường ống dẫn khí; 6 Các bầu phanh.

Ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dòng:

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí

Nhược điểm dẫn động phanh khí nén một dòng:

- Độ chậm tác dụng lớn so với dẫn động thuỷ lực

- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn, giáthành cao.

- Không đảm bảo độ an toàn và tin cậy vì nếu có một chỗ nào đó trên đường ốngcủa cơ cấu bị rò rỉ thì toàn bộ hệ thống phanh sẽ không làm việc được

Ưu điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng:

Đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao vì một trong hai dòng khí nén bị rò rỉ thì tavẫn có thể sử dụng dòng khí nén còn lại

Nhược điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng:

Phương án này có kết cấu phức tạp, van bảo vệ hai ngả, van phân phối hai tầng,trang thiết bị cồng kềnh hơn

d).Dẫn động phanh liên hợp:

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phầnthuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn trọng lượng nhỏ, đồng thời đảm bảo cho độ nhạy của hệthống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe Phần khí nén cho phép điềukhiển nhẹ nhàng và khả năng tuỳ động, điều khiển phanh rơ moóc.

Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực:

- Kết hợp được nhiều ưu điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắcphục được nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập

Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực:

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khókhăn khi bảo dưỡng và sửa chữa

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc.Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn động khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có rất nhiều cụmchi tiết đắt tiền

Chương 2

GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO XE TOYOTA VIOS

2.1.Thông số kĩ thuật :

Kích thước toàn bộ (DxRxC) mm

4300x1700x1460Chiều dài cơ sở mm

2550Không tải

a = 1.02; b = 1.53; hg= 400Đầy tải

a = 1.15; b = 1.4; hg= 450Trọng lượng bản thân N

10643Trọng lượng toàn bộ N

14665Vận tốc lớn nhất Km/h

195Khoảng sáng gầm xe mm

150Bán kính quay vòng tối thiểu m

EFI (phun nhiên liệu điện tử)

2.2 Cơ cấu phanh của xe tham khảo

4300

Bố trí chung hệ thống phanh

1.Bàn đạp; 2 Trợ lực phanh; 3 Bình chứa dầu; 4 Xi lanh chính;

Xe tham khảo được chọn là xe Toyota Vios xe có 2 dạng cơ cấu phanh đó là

- Cơ cấu phanh trước sử dụng phanh đĩa : có kết cấu đơn giản rất dễ tháo lắp kiểm

tra và thay thế má phanh trong quá trình sử dụng

- Cơ cấu phanh sau sử dụng cơ cấu phanh guốc truyền thống

Xe được bố trí dẫn động thủy lực 2 dòng độc lập sử dụng xilanh chính, có trợ lực

chân không để làm giảm lực bàn đạp phanh cho người lái

2.2.1.Cơ cấu phanh đĩa

Nguyên lý hoạt động:

- Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên chốt trượt, nên khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau, banh xe được quay trơn

5 Càng phanh; 6 Vành bánh xe; 7 Tấm chắn bụi; 8 Phớt dầu;

9 Piston; 10 Xilanh; 11 Bạc chốt trượt; 12 Chốt trượt.

- Khi phanh, dầu theo ống dẫn vào xi lanh 10 Ban đầu, pittong sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải, ép

má phanh bên trái vào đĩa Khi tiếp tục tăng áp suất dầu các má phanh được ép sát thựchiện quá trình phanh

- Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ các phớt bao kín 8 có khả năng đàn hồi kéo pittong trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh quay trơn với độđảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa, kết thúc quá trình phanh.

2.2.2 Cơ cấu phanh tang trống

C C

A A

Hình 2.2 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc.

1 Tấm ép; 2.Bạc lêch tâm; 3.Tấm đỡ; 4.Chốt phanh; 5 Chốt giữ;

6 Bulong; 7 Tấm giữ; 8 Lò xo cam; 9 Bulong; 10.Bulong dầu M12; 11.Vít xả khí; 12 Cam điều chỉnh; 13 Lò xo; 14 Tấm chắn bụi; 15.Chốt tỳ; 16 Xecmang; 17.Piston; 18 Xilanh;

19 Mâm phanh; 20 Guốc phanh; 21 Má phanh.

Nguyên lý hoạt động:

- Khi chưa phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 13, má phanh và tang trống

tồn tại khe hở nhỏ, đảm bảo cho các bánh xe được quay trơn

- Khi phanh, dầu có áp suất sẽ dược dưa đến xi lanh bánh xe 18 Khi áp lực dầu trong xi lanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị 13, đẩy đầu trên của các guốc phanh về 2

phía Các guốc phanh chuyển động quay quanh chốt phanh, ép má phanh vào trống phanh, hình thành quá trình phanh.

- Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xi lanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh và má phanh khỏi trống phanh Kết thúc quá trình phanh bánh xe

1.Vít điều chỉnh; 2 Phớt thân trợ lực; 3 Lò xo màng; 4 Ống nối;

5 Thân sau trợ lực; 6 Màng trợ lực; 7 Thân trước trợ lực; 8 Tấm đỡ lò xo;

9 Thân van; 10 Bulong; 11.Phớt thân van; 12 Cần điều khiển;

13 Lò xo hồi van khí; 14 Lọc khí; 15 Lò xo van điều khiển; 16 Van điều khiển;

17 Van khí; 18 Đĩa phản lực; 19 Miếng hãm.

Nguyên lý hoạt động:

- Khi không đạp bàn đạp phanh: lò xo màng 3 đẩy pittong và cần điều khiển di chuyển sang phải vành ngoài của van điều khiển 16 tách khỏi đế của van ngoài, vành trong của van 16 luôn tỳ chặt vào van không khí 17 Không khí từ bên ngoài không vàođươc buồng áp suất biến đổi B Cửa van ngoài mở, khoang A và B thông với nhau Cả hai buồng có áp suất bằng áp suất chân không nên bộ trợ lực chưa làm việc

- Khi đạp bàn đạp phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp, cần điều khiển 12, van điều khiển 16, van khí 17 cùng di chuyển sang trái Khi van 16 áp sat đế van ngoài, đường dẫn khí từ A và B bị đóng kín Cần điều khiển tiếp tục di chuyển sang trái tách van khí với van điều khiển, không khí từ bên ngoài được bưa vào trong buồng áp suất biến đổi B Do có độ chênh áp suất giữa khoang A và B, pittong trợ lực bị đẩy sang trái làm đĩa phản lực tác dụng vào cần đẩy trợ lực và làm tang lực phanh

- Khi nhả bàn đạp: Dưới tác dụng của lò xo màng 3, pittong và cần điều khiển bị đẩy về vị trí ban đầu, quá trình trợ lực kết thúc

2.2.5 Cấu tạo của xilanh chính.

Dẫn đông phanh 2 dòng đòi hỏi xylanh chính phải có 2 ngăn làm việc độc lập do

1 cần đẩy piston liên hệ với bàn đạp phanh điều khiển Cấu tạo của loại xilanh chínhnày được trình bày ở hình vẽ, Buồng xylanh thứ nhất I được tạo bởi không gian giữa 2piston, còn buồng xylanh thứ hai II là không gian giữa piston và vỏ xylanh chính

Cấu tạo của xilanh chính như sau:

- Bình cấp dầu, lỗ cấp dầu, lỗ bù dầu, ốc tỳ hạn chế

- Xilanh chính là một bộ phận của dẫn động phanh thuỷ lực, đảm bảochức năng tạo nên áp suất chất lỏng để truyền năng lượng điều khiển từbàn đạp tới các xilanh công tác điều khiển guốc phanh hoặc tấm máphanh

Hinh 2.5 Cấu tạo xilanh chính

1 lò xo piston thứ cấp; 2 Bình dầu; 3 Nắp bình dầu; 4 Piston sơ cấp;

5 Phớt làm kín; 6 Hãm phanh; 7 Lỗ bù dầu; 8 Tấm chắn hình sao;

9 Lò xo piston sơ cấp; 10 Cốc đỡ lò xo; 11 Bulong hạn chế hành trình;

12 Piston thứ cấp; 13 Phớt đầu; 14 Xi lanh chính.

Nguyên lý làm việc.

Khi không phanh: hai pittong đều nằm ở vị trí tận cùng bên phải, các lỗ bù dầu

và nạp dầu của cả hai pittong dều thông với các khoang trước và sau của mỗi pittong

Khi đạp phanh, trước hết pittong 4 dịch chuyển sang trái, che lỗ bù dầu 3, ápsuất dầu ở khoang I tăng dần và cùng lò xo 9 đẩy pittong 12 dịch chuyển Khi pittong

12 đóng cửa van bù dầu, khoang II được làm kín, áp suất khoang II tăng Từ 2 cửa racủa xi lanh chính, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh xe, tao ra lực phanh ở các bánh xe

Khi nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh, bànđạp phanh và các lò xo hồi vị pittong 1,9 các pittong 4,12 dược trở về vị trí ban đầu.Dầu từ xi lanh bánh xe hồi về các khoanh của xi lanh chính, kết thúc quá trình phanh

Nếu bị hở một dòng, hệ thống hệ thông vẫn còn khả năng phanh ở dòng còn lại.Khi dòng dầu nối với khoang I bị mất áp suất, pittong 4 dịch chuyển dưới tác dụng củalực bàn đạp cho đến khi tỳ vào pittong 12 tiếp tục đẩy pittong 12 dịch chuyển Áp suấtdầu ở khoang II tăng và được dẫn đến các xilanh bánh xe của dòng truyền này để thựchiện phanh bánh xe Nếu dòng dầu nối với khoang II bị mất áp suất, pittong 12 đượcpittong 4 và lò xo 9 đẩy chạy tự do sang trái Đuôi pittong 12 bị chặn bởi than xilanhtạo nên điểm tựa cố định, pittong 4 tiếp tục dịch chuyển và nén dầu ở khoang I cấp chocác xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh Như vậy sự phanh vẫn dược thực hiện ởcác bánh xe trên dòng không có sự cố, tuy nhiên hiệu quả phanh chung của ô tô sẽgiảm

2.26 Dẫn động phanh của xe Vios:

Xe Vios sử đụng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các ưu điểm:

– Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặcgiữa các má phanh theo yêu cầu;

– Hiệu suất cao;

– Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản;

– Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ cần thayđổi cơ cấu phanh

Khuyết điểm của hệ thống phanh thủy lực:

– Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơcấu phanh;

– Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

Nguyên lý hoạt động của dẫn động thuỷ lực:

Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằmtrong xylanh 2, ép dầu trong xylanh chính 2 đi đến các đường ống dẫn 5 Chất lỏng với

áp suất cao (khoảng 5 ÷ 8 Mpa) sẽ tác dụng vào các pittông ở xylanh bánh xe 3 vàpittông ở cụm má phanh 7 Hai pitông này thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh 4 ép sátvào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát má phanh vào thực hiện quá trình phanh

Hình2.6 Sơ dồ hệ thống phanh dẫn động dầu.

1 Bàn đạp phanh, 2 Xilanh phanh chính, 3 Xilanh phanh bánh xe ,

4 Guốc phanh , 5 Đường ống dẫn dầu, 6 Phanh đĩa 7.

Cụm má phanh

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu từxilanh bánh xe 3, và xylanh phanh đĩa về xilanh chính 2.

Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tĩnh Áp suất trong sơ đồ dẫn động được truyền đến các xi lanh phanh bánh xe là như nhau, khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào pittong xi lanh công tác Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là lực tác dụng lên pittong xi lanh phanh chính, ápsuất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên Do vậy dẫn động phanh thuỷ lực tác bảo đảm được sự làm việc đồng thời của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa

Chương 3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

3.1 Tính toán hệ thống phanh

3.1.1 Xác định mô men ở các cơ cấu phanh theo lực bám:

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặcdừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toáncần sinh ra ở cơ cấu phanh ở cầu trước là:

PT g rbx

g

h j b L

G

2

max ϕ +

G - Trọng lượng của ôtô khi đầy tải G = 14665 N

L - chiều dài cơ sở của ôtô L = 2,550 (m)

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước:

a = 1,15(m)

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:

hg - Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,45(m)

d - đường kính vàng bánh xe đơn vị (inch)

với xe tham khảo dùng loại lốp 185/60R15 ta có B = 185 (mm)

Thay các giá trị vào (1), (2) ta được :

Mômen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh trước là :

3.1.2 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ:

a Xác định góc ( )δ và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh:

Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):

2 1

0

2 1

2sin2

sin2

2cos2

cos

ββ

β

ββ

0

2 1

sincos

2sin

coscos

2

ββ

ββ

ββ

ββ

ρ

+

−+

15

' 0

' 1

' 2 ' '

0 1

βββββ

Do đó:

130.2sin15.2sin2.2

130.2cos15

.2cos

°

−

°+

125cos20

cos130.2

2 2

°

°+

°

−

°+

°

−

°

=ρ

*)Má sau:

'' 0

'' 1

'' 2

'' 0

'' 1

βββββ

125.2sin15.2sin92,1.2

125.2cos15

.2cos

°

−

°+

125cos15

cos130.2

2 2

°

°+

°

−

°+

*) Xác định góc ϕở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β1, β2, β0, r1) ta tính được góc δ và bánkính ρ.Do đó ta xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướng vào tâm O).Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T

Góc ϕ được xác định như sau: tg T

N

ϕ = =µ.Với μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường μ = 0,3 Như thế làchúng ta đá xác định được góc ϕ=16, 70, nghĩa là xác định được hướng của

R1 Góc ϕ má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số masát như nhau

b Xác định bán kính r 0 :

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

( 1 2) 0 0

2 0 1 2

1 M R r R r R R r M

Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:

3,0.148

*) Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai pistondẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Pt = Ps = PHọa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh

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

tỉ lệ, vẽ các lực P

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

 Tính gócϕvà vẽ phương của lực R Kéo dài phương của Rt và P cắt nhau

tại O’, kéo dài phương của P và Rs cắt nhau tại O’’

 Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng cáclực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: P+R+U =0

 Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín Tức là, nếu kéo dài

3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O’ và O’’ Để xácđịnh phương của các lực U chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2

 Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều Từ cáclực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường songsong với các lực R và U đã có trên họa đồ

 Dựa vào tỷ lệ trên họa đồ ta sẽ tính được giá trị của các lực tác dụng cầntìm

2102,1896

R k R

3.1.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết:

*) Đối với guốc trước của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và M p có dạng:

t p

c

a c

P M

µρδ

µδ

α

µρ

−+

+

=

sincos

cos

Biểu thức trên cho thấy, nếu: c(cosδt +µsinδt)−µρt =0 thì M p → ∞

Điều này có nghĩa là mô men 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 là:

Với: c - khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 125 (mm);

δt, ρt – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh

3,11

'

0 '

mm

ρδ

[ ] µ δ

tc

c

sin cos

125.cos11,3 0,976

150 125.sin11,3µ

−Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh cầu sau

*) Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

Từ họa đồ ta có thể thấy ρs −csinδs >0 trong mọi trường hợp vì vậy:

s

ccosδ +µ ρ"−sinδ > 0Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết

3.1.4.Tính nhiệt và tính kiểm nghiệm bền cho cơ cấu phanh

a.Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau:

Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn (V=0) thìtoàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thanh công ma sát L tại các cơcấu phanh:

[ ] L

F g

V G

∑

2

. 2 0

Với:

G = 14665 (N) là trọng lượng ôtô khi đầy tải;

V0= 60 (km/h) = 16,67 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh

Gọi tổng diện tích các má phanh là F∑ ta có:

1

m

i t i i

=

=∑

Với: m - số lượng má phanh, m = 4.

βoi - góc ôm của má phanh thứ i

(2180

2

1

2 2 0

2 1

2 2 2

π

ππ

Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu:

2 0

*)Với cơ cấu phanh trước:

Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa phanh chiacho diện tích má phanh

101,3( )

2

53,2022

14754, 2

1456485,6( / )101,3.10

Q

Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép

c.Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh

và một phần thoát ra ngoài không khí Sự tăng nhiệt ở trống phanh là:

2 2

2 1

2

)(

mt- Khối lượng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng

c - Nhiệt dung của vật liệu làm trống phanh, đối với thép và gang

c = 500(J/kg.độ)

Suy ra:

500 81 , 9 15 2

) 0 33 , 8 ( 14665

15 2

V V G

Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực

3.2.1 Tính toán đường kính các xi lanh