Tính toán thiết kế hệ thống phanh choxe minibus 12 chỗ ngồi có ứng dụng tính toán nhiệt trong solidworks

Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hồng Thăng bé giáo dục đào tạo cộng hoà xà hội chủ nghĩa việt nam trờng đại học bách khoa hà nội §éc lËp - Tù - H¹nh nhiƯm vơ thiết kế tốt nghiệp Họ tên: NGUYấN NGOC THC Líp: Ơ tơ Khãa: 52 Ngµnh: Ơ tơ xe chuyờn dng Đề tài thiết kế: Tớnh toỏn thit kế hệ thống phanh choxe minibus 12 chỡ ngồi có ứng dụng tính tốn nhiệt SOLIDWORKS C¸c sè liệu ban đầu: Tham kho xe Ford Tranzit Nội dung phần thiết kế tính toán: Tng quan: nêu công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh xe Phân tích kết cấu số hệ thống phanh điển hình  Lựa chọn phương án thiết kế: đưa số sơ đồ thiết kế hệ thống phanh, từ lựa chọn phương án phù hợp với đề tài thiết kế  Thiết kế tính tốn hệ thống phanh: Tính tốn thiết kế cấu phanh Tính tốn thiết kế dẫn động phanh  Tính toỏn nhit SOLIDWORKS Kt lun Các vẽ đồ th (ghi rõ họ tên kích thớc vẽ): SVTH: Nguyn Ngc Thc Lp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hồng Thăng  01 A0: bố trí chung (tổng thể xe, hệ thống phanh, thông số bản)  01 A0: vẽ lựa chọn phương án thiết kế (sơ đồ số phương án)  01 A0: vẽ lắp 2D thể kết cấu hệ thống phanh  01 A0: vẽ hệ thống dẫn động phanh  01 A0: hình 3D kết tính tốn nhiệt SOLIDWORKS  01 A0: quy trình cơng nghệ gia cơng xilanh C¸n bé híng dÉn: TS Hồng Thăng Bình Ngµy giao nhiƯm vơ thiÕt kÕ: 02/2012 Ngµy hoµn thµnh nhiƯm vụ: 05/2011 Ngày tháng năm 2012 Cán hớng dẫn thiết kế chủ nhiệm môn (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi tên họ tên) Học sinh đà hoàn thành nộp toàn thiết kế cho môn Ngày tháng .năm 2012 (ký ghi rõ họ tên) LI M U SVTH: Nguyn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hồng Thăng Kể từ kỷ 18 mà chủ nghĩa tư đời đánh dấu bước ngoặt phát triển chung nhân loại nói chung cơng nghiệp giới nói riêng, mặt giới hồn tồn thay đổi kể từ Nền cơng nghiệp phát triển thăng hoa với phát minh vĩ đại, phát minh vĩ đại xuất vào đầu kỷ 19, tơ Trải qua gần 200 năm tồn phát triển, ngành cơng nghiệp tơ khẳng định vị trí quan trọng công nghiệp chung giới quốc gia nói riêng Cơng nghiệp tơ xuất Việt Nam muộn Kể từ đời năm 1992 đến nay, ngành công nghiệp ô tô coi ngành công nghiệp trọng điểm ngành nhận ưu đãi lớn từ phía phủ Và 20 năm phát triển, ngành cơng nghiệp nước nhà có phát triển đáng kể, đóng góp vào phát triển chung ngành công nghiệp nước Là sinh viên theo học trường đại học hàng đầu cơng nghệ nói chung cơng nghệ ô tô nói riêng - ĐH Bách Khoa Hà Nội, vinh dự giảng dạy giảng viên, cán đầu ngành Việt Nam, em ý thức trách nhiệm phải học tập nghiên cứu để sau trường làm việc, đóng góp cho phát triển chung ngành cơng nghiệp tơ nước nhà Trong q trình thực hoàn thành đồ án tốt nghiệpđã giúp em hiểu biết sâu kiến thức chuyên ngành học Do thời gian thực có hạn hiểu biết cịn hạn chế nên q trình thực khơng tránh khỏi sai sót, kính mong thầy xem xét góp ý Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Hồng Thăng Bình - người thầy trực tiếp hướng dẫn em trình thực đồ án thầy môn góp ý, hướng dẫn để em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hồng Thăng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ Hệ thống phanh hệ thống an toàn chủ động quan trọng thiếu ô tô Sự phanh ô tô tiến hành cách tạo ma sát phần quay phần đứng yên cụm chi liên kết với bánh xe: tang trống với má phanh (guốc phanh) hay đĩa phanh với má phanh Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống phanh 1.1 Công dụng Hệ thống phanh trang bị tơ với mục đích làm giảm vận tốc xe dừng hẳn xe cần thiết Nhờ hệ thống phanh mà người lái nâng cao vận tốc chuyển động trung bình xe mà đảm bảo độ an toàn vận hành 1.2 Phân loại 1.2.1 Phân loại theo đặc điểm điều khiển - Phanh (phanh chân): dùng để giảm tốc độ dừng hẳn xe xe chuyển động - Phanh phụ (phanh tay): dùng để giữ nguyên xe vị trí đỗ xe người lái rời khỏi buồng lái dùng làm phanh dự phòng - Phanh bổ trợ (phanh động cơ, thủy lực điện từ): dùng để tiêu hao bớt phần động ô tô tiến hành phanh lâu dài 1.2.2 Phân loại theo kết cấu cấu phanh - Cơ cấu phanh tang trống - Cơ cấu phanh đĩa - Cơ cấu phanh dải 1.2.3 Phân loại theo dẫn động phanh - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực - Hệ thống phanh dẫn động khí nén SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hoàng Thăng - Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: khí, thủy lực, khí nén - Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực 1.2.4 Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh Với lý hệ thống phanh hệ thống an toàn chủ động quan trọng nên nghiên cứu nhằm hướng đến tối ưu hệ thống Để làm điều hệ thống phanh cần phải trang bị thêm điều chỉnh: - Bộ điều chỉnh lực phanh - Bộ chống bó cứng phanh ABS 1.3 Yêu cầu kết cấu Hệ thống phanh hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ô tô Do phải chấp hành yêu cầu kiểm tra khắt khe, ô tô thường xuyên hoạt động tốc độ cao Các yêu cầu sau: - Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe khẩn cấp tình Khi phanh đột ngột, xe phải dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức có gia tốc phanh cực đại - Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ô tô điều kiện sử dụng, lực phanh bàn đạp phải tỷ lệ với hành trình bàn đạp, có khả rà phanh cần thiết Hiệu phanh cao phải kèm theo phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đặn giữ ổn định chuyển động xe - Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu phanh không thay đổi nhiều lần phanh Độ chậm tác dụng phải nhỏ làm việc nhanh chóng tạo hiệu phanh ô tô sau vừa phanh - Tối thiểu tơ phải có hai hệ thống phanh là: phanh phanh dự phịng (phanh chân phanh tay) Hai hệ thống phải sẵn sàng làm việc cần thiết Dẫn động phanh tay phanh chân làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn Phanh tay thay phanh chân phanh chân có cố - Hệ thống phanh phải dễ dàng điều khiển lực điều khiển không lớn - Hành trình bàn đạp phanh tay phanh phải thích hợp nằm phạm vi điều khiển người sử dụng SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hoàng Thăng - Khi phanh lực phanh phát sinh bánh xe cầu phải Nếu có sai lệch phải nhỏ phạm vi cho phép Khi thử phanh đường phải quỹ đạo mong muốn theo điều khiển - Các hệ thống điều khiển có trợ lực phanh, bị hư hỏng trợ lực, hệ thống phanh điều khiển có tác dụng lên tơ - Đảm bảo độ tin cậy sử dụng ô tô hệ thống chi tiết hệ thống, chi tiết bao kín vật liệu cao su, nhựa tổng hợp - Các cấu phanh phải nhiệt tốt, khơng truyền nhiệt khu vực làm ảnh hưởng tới làm việc cấu xung quanh (lốp xe, moayơ…) phải dễ dàng điều chỉnh, thay chi tiết hư hỏng Cấu tạo chung hệ thống phanh Hệ thống phanh tơ gồm có phận chính: - Cơ cấu phanh - Dẫn động phanh 2.1 Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh bố trí gần bánh xe, thực chức cấu ma sát nhằm tạo mômen hãm bánh xe 2.2 Dẫn động phanh Dẫn động phanh bao gồm phận liên kết từ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới chi tiết điều khiển hoạt động cấu phanh Cơ cấu phanh dẫn động phanh truyền lực phanh thực phanh xe Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh phận tiêu hao động xe phanh điều khiển từ cấu lái dẫn động phanh Cơ cấu phanh thực nhiệm vụ nguyên lý tạo ma sát phần quay phần cố định Trên ô tô thường sử dụng hai cấu phanh phổ biến là: cấu phanh tang trống (phanh guốc) cấu phanh đĩa SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hồng Thăng Trong tương lai không xa với ưu điểm vượt trội hơn, phanh đĩa dần thay phanh tang trống hầu hết dòng xe du lịch thương mại cỡ vừa nhỏ 3.1 Cơ cấu phanh tang trống Phanh tang trống cấu phanh quen thuộc phổ biến xe ô tô Chỉ cách vài thập kỷ, phanh tang trống bố trí tất xe tơ, cấu phanh tiêu chuẩn lúc Hình 1.1: Cơ cấu phanh tang trống Tuy nhiên, thực tế phanh tang trống hoạt động hiệu số thời điểm Ở trường hợp muốn dừng xe tốc độ cao ta thường gặp vấn đề với loại cấu phanh này: - Khi bị nóng ma sát, tang trống giãn nở má phanh phải đoạn xa tiếp xúc nó, hành trình bàn đạp lớn - Bên cạnh đó, khí sinh từ vật liệu chết tạo má phanh bị đốt nóng, khơng lưu lại má phanh tang trống khiến khả hãm bị giảm SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hoàng Thăng Trong cấu phanh tang trống sử dụng guốc phanh cố định phanh với mặt trụ tang trống quay bánh xe Như trình phanh thực nhờ ma sát bề mặt tang trống với má phanh 3.1.1 Cấu tạo cấu phanh tang trống Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn thường bố trí lịng trống phanh Cơ cấu phanh tang trống gồm chi tiết bản: tang trống phanh, guốc phanh má phanh, xilanh bánh xe, cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống 3.1.1.1 Tang trống phanh Tang trống phanh chi tiết quay bánh xe, chịu lực ép từ guốc phanh từ ra, trống phanh phải có bề mặt ma sát với má phanh, độ bền cao, bị biến dạng, cân tốt, dễ truyền nhiệt Tang trống phanh chế tạo từ gang hợp kim với ống lót gang (xe ô tô con) Tang trống liên kết mayơ nhờ bulơng vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe 3.1.1.2 Guốc phanh má phanh Guốc phanh má phanh liên kết với keo dán Má phanh chế tạo từ vật liệu chịu mòn, hệ số ma sát ổn định trước biến đổi nhiệt má phanh Guốc phanh có loại guốc phanh dạng đúc, dạng hàn… Guốc phanh dạng đúc thường dùng cho ô tô tải vừa lớn, với cấu trúc thường có dạng chữ T Guốc phanh dạng hàn thường dung cho ô tô con, chế tạo từ thép dày - mm Trên ô tô tải, guốc phanh má phanh liên kết đinh tán (làm hợp kim nhôm mềm) nằm sau cách bề mặt ma sát khoảng đủ xa để má phanh bị mòn đinh tán không cọ sát vào bề mặt trụ tang trống, làm xước tang trống Trên ô tô con, guốc phanh liên kết với má phanh keo dán đặc biệt, có khả bám bề mặt guốc phanh chịu lực SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hoàng Thăng 3.1.1.3 Xilanh bánh xe Trên cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực có chi tiết xilanh bánh xe Xilanh bánh xe cấu chấp hành hệ thống dẫn động điều khiển Xilanh bánh xe có dạng: xilanh đơn xi lanh kép Xilanh bánh xe chế tạo từ gang, piston chế tạo từ hợp kim nhôm Lực điều khiển tác dụng lên guốc phanh nhờ chốt trụ 3.1.1.4 Cam quay Cam quay cụm chi tiết nằm cấu phanh tang trống dẫn động khí nén Cam quay thường sử dụng cam có biên dạng Acsimet hay Cycloit 3.1.2 Phân loại Cơ cấu phanh tang trống phân loại theo phương pháp bố trí điều khiển guốc phanh chúng có dạng: - Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua trục Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi Cơ cấu phanh tang trống dạng tự cường hóa 3.1.2.1 Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua trục SVTH: Nguyễn Ngọc Thức Lớp Ơtơ A-K52 Đồ án tốt nghiệp Bình GVHD: TS Hồng Thăng Hình 1.2: Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua trục Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục Cơ cấu sử dụng với dẫn động phanh thủy lực khí nén 3.1.2.2 Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua tâm Trên số ô tô con, ô tô tải ô tô buýt nhỏ bố trí cấu phanh đối xứng qua tâm trục bánh xe Cơ cấu dùng với dẫn động thủy lực: đối xứng tâm thể mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh hoàn toàn giống đối xứng qua tâm trục bánh xe Hình 1.3: Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua tâm 3.1.2.3 Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có hai đầu guốc phanh chịu lực tác dụng trực tiếp lực điều khiển di trượt Kết cấu cấu phanh tang trống dạng bơi dùng cho ô tô tải với dẫn động thủy lực điều khiển khí nén SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 10 Lớp Ơtơ A-K52