Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe tham khảo chevrolet cruze 2019

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Yêu cầu .7 1.1.3 Phân loại 1.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh 1.2.1 Cơ cấu phanh 1.2.2 Cơ cấu phanh dừng 13 1.2.3 Dẫn động phanh 13 1.2.4 Bộ cường hóa lực phanh 17 1.2.5 Bộ chống hãm cứng bánh xe phanh ABS 19 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE CHEVROLET CRUZE 2019 22 2.1 Giới thiệu xe Chevrolet cruze 2019 22 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc chung hệ thống phanh xe .23 2.2.1 Đặc điểm cấu tạo hệ thống phanh: 23 2.2.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc .24 2.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc phần tử hệ thống phanh 25 2.3.1 Cơ cấu phanh: 25 2.3.2 Xilanh phanh chính: 26 2.3.3 Bộ trợ lực phanh: 27 2.3.4 Hệ thống ABS, EBD 30 2.3.5 Đồng hồ táp lô: 39 2.3.6 Công tắc đèn phanh: 39 2.4.Thiết kế tính tốn cấu phanh 39 2.4.1 Xác định mô men phanh cần thiết bánh xe 39 2.4.2 Tính tốn cấu phanh đĩa .40 2.4.3 Xác định kích thước má phanh 41 2.5 Tính toán dẫn động phanh 42 2.5.1 Đường kính xi lanh công tác 42 2.5.2 Đường kính xi lanh .42 GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.5.3 Hành trình làm việc pít tơng xi lanh bánh xe 44 2.5.4 Xác định hành trình pít tông xi lanh lực 45 2.6 Tính tốn thiết kế trợ lực phanh 46 2.6.1 Hệ số cường hóa trợ lực 46 2.6.2 Xác định kích thước màng cường hố 47 2.7 Thiết kế tính tốn điều hịa lực phanh dạng pít tơng vi sai 50 2.7.1 Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất .50 2.7.2 Chọn đường đặc tính điều chỉnh 51 2.7.3 Xác định hệ số bám  đạt hiệu phanh cao ( TN ): 52 2.7.4 Xác định hệ số Kđ 53 2.7.5 Chọn xác định thông số kết cấu 53 2.7.6 Kiểm tra lai đường kính D piston vi sai: 54 2.7.7 Kiểm tra đặc tính điều chỉnh điều hoà áp lực phanh: 55 CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CHEVROLET CRUZE 2019 57 3.1 Chẩn đoán phương pháp chẩn đoán cấu phanh hệ thống phanh 57 3.1.1 Chẩn đoán cấu phanh 57 3.1.2 Các phương pháp kiểm tra bảo dưỡng cấu phanh .57 3.2 Sửa chữa hư hỏng thường gặp hệ thống phanh .68 3.3 Những lưu ý sử dụng hệ thống phanh 71 3.4 Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh .71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, tơ chiếm vị trí quan trọng đời sống người dân Nó đảm bảo khả lại, vận chuyển hàng hóa hành khách từ nơi giới, phương tiện giao thông chiếm số lượng lớn ngày Ở Việt Nam, phương tiện ô tô ngày phát triển đa dạng phong phú hơn, nhu cầu vận chuyển hành khách tăng theo phát triển ngành kinh tế Tuy nhiên, ngành công nghệ chế tạo tơ chưa đáp ứng địi hỏi thị trường Do vậy, công phát triển ngành ô tô cần quan tâm đầu tư Đối với kỹ sư vấn đề thiết kế vấn đề quan trọng Qua đánh giá khả năng, lực làm việc người kỹ sư Đồ án tốt nghiệp sở để đánh giá lực làm việc người kỹ sư tương lai Nó thể lực sáng tạo người kỹ sư tương lai trước vấn đề kỹ thuật sau Hệ thống phanh ô tô hệ thống quan trọng Nó có khả nâng cao vận tốc chuyển động trung bình xe Hơn nữa, cịn thực nhiệm vụ đảm bảo an toàn người ngồi xe hàng hóa mà vận chuyển Do vậy, đề tài “ Tính tốn thiết kế hệ thống phanh dựa xe tham khảo Chevrolet cruze 2019”, đề tài quan trọng cần thiết cho trình học làm việc sau Trong trình làm đồ án em nhận hướng dẫn tận tính thầy giáo Trần Ngọc Vũ Nhưng trình độ thân cịn hạn chế, kinh nghiêm thực tế chưa có nhiều nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót nhầm lẫn Rất mong nhận đánh giá thầy giáo bạn lớp, đề em hồn thiện Em xin cảm ơn! Sinh viên thực Giáp Văn Minh GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ôtô đến giá trị cần thiết dừng hẳn ôtô - Giữ cho ôtô dừng đỗ đường dốc 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống phanh ôtô cần đảm bảo yêu cầu sau: - Có hiệu phanh cao tất bánh xe nghĩa đảm bảo quãng đường phanh ngắn phanh đột ngột trường hợp nguy hiểm - Phanh êm dịu trường hợp để đảm bảo ổn định chuyển động ôtô - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa lực tác dụng lên bàn đạp hay địn điều khiển khơng lớn - Dẫn động phanh có độ nhạy cao - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh bánh xe phải theo quan hệ để đảm bảo sử dụng hết trọng lượng bám xe phanh cường độ khác - Khơng có tượng tự xiết phanh - Cơ cấu phanh nhiệt tốt - Có hệ số ma sát trống phanh má phanh cao ổn định điều kiện sử dụng - Giữ tỉ lệ thuận lực bàn đạp với lực phanh bánh xe - Có khả phanh ôtô dừng thời gian dài 1.1.3 Phân loại 1.1.3.1 Theo công dụng Theo chức hệ thống phanh chia thành loại sau: - Hệ thống phanh (phanh chân) - Hệ thống phanh phụ - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống chậm dần (phanh động cơ, thuỷ lực điện từ) 1.1.3.2 Theo kết cấu cấu phanh Theo kết cấu cấu phanh hệ thống phanh chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cấu phanh guốc GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa 1.1.3.3 Theo dẫn động phanh Theo dẫn động phanh hệ thống phanh chia thành: - Hệ thống phanh dẫn động khí; - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực; - Hệ thống phanh dẫn động khí nén; - Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực; - Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa 1.1.3.4 Theo khả điều chỉnh mômen phanh cấu phanh Theo khả điều chỉnh mômen phanh cấu phanh có hệ thống phanh với điều hồ lực phanh 1.1.3.5 Theo khả chống bó cứng bánh xe phanh Theo khả chống bó cứng bánh xe phanh có hệ thống phanh với chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS) 1.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh Hệ thống phanh bao gồm hai phần chính: - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh bố trí bánh xe nhằm tạo mômen hãm bánh xe phanh ôtô - Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà dẫn động phanh bao gồm phần tử khác Ví dụ dẫn động khí dẫn động phanh bao gồm bàn đạp thanh, địn khí Nếu dẫn động thuỷ lực dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh (tổng phanh), xi lanh cơng tác (xi lanh bánh xe) ống dẫn 1.2.1 Cơ cấu phanh 1.2.1.1 Cơ cấu phanh tang trống Ðây loại cấu phanh sử dụng phỗ biến Cấu tạo gồm : Trống phanh : Là trống quay hình trụ gắn với moay bánh xe Các guốc phanh : Trên bề mặt gắn ma sát (còn gọi má phanh) GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cơ cấu ép : Khi phanh, cấu ép người lái điều khiển thông qua dẫn động, ép bề mặt ma sát guốc phanh tỳ chặt vào mặt trống phanh, tạo lực ma sát phanh bánh xe lại Các sơ đồ tiêu đánh giá Hình 1.1: Các cấu phanh thông dụng sơ đồ lực tác dụng a Ép cam b Ép xylanh thủy lực c Hai xylanh ép, guốc phanh bậc tự d Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự e Cơ cấu phanh guốc cường hoá Có nhiều sơ đồ để kết nối phần tử cấu phanh Các sơ đồ khác chỗ: Dạng số lượng cấu ép Số bậc tự guốc phanh Ðặc điểm tác dụng tương hỗ guốc với trống, guốc với cấu ép khác : Hiệu làm việc Ðặc điểm mài mòn bề mặt ma sát guốc Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe Mức độ phức tạp kết cấu Hiện nay, hệ thống phanh làm việc, sử dụng thông dụng sơ đồ hình 1.1a hình 1.1b Tức sơ đồ với loại guốc phanh bậc tự do, quay quanh GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hai điểm cố định đặt phía cấu ép Sau đến sơ đồ hình 1c 1d Ðể đánh giá, so sánh sơ đồ khác nhau, tiêu chung, người ta sử dụng ba tiêu riêng đặc trưng cho chất lượng cấu phanh : Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân hệ số hiệu Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch cấu phanh mà giá trị mômen phanh tạo khơng phụ thuộc vào chiều quay trống, tức chiều chuyển động ôtô máy kéo Cơ cấu phanh có tính cân tốt cấu phanh làm việc, lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe Hệ số hiệu đại lượng tỷ số mơmen phanh tạo tích lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (hay cịn gọi cách quy ước mơmen lực dẫn động) Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh hình 1.1 sơ đồ biểu diễn đơn giản hóa nhờ giả thiết sau : Các má phanh bố trí đối xứng với đường kính ngang cấu Hợp lực lực pháp tuyến (N) lực ma sát (f N) đặt vòng cung má phanh bán kính rt Từ sơ đồ ta thấy : Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên guốc gọi guốc tự siết Ðối với guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên guốc gọi guốc tự tách Hiện tượng tự siết tự tách đặt điểm đặc trưng cấu phanh trống - guốc Xét sơ đồ hình 1a Cơ cấu ép khí, dạng cam đối xứng Guốc phanh bậc tự do, điểm quay guốc phía Vì độ dịch chuyển guốc luôn Và áp lực tác dụng lên guốc mômen phanh chúng tạo có giá trị : N1 = N2 = N Mp1 = Mp2 = Mp GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 10 SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Do tượng tự siết nên N = N2 P1< P2, lực ma sát tác dụng lên guốc trước hỗ trợ cho lực ép guốc phanh vào trống phanh hỗ trợ cho lực dẫn động, lực ma sát tác dụng lên guốc phía sau có xu hướng làm giảm lực ép Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh có tính cân Hệ số hiệu : Khq = (Mp/(P1+P2).rt = 100% Phạm vi sử dụng : Thường sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho ơtơ tải khách cỡ trung bình lớn Xét sơ đồ hình 1.1b Cơ cấu ép xylanh thủy lực Guốc phanh bậc tự do, hai điểm quay cố định nằm phía Lực dẫn động hai guốc : P1 = P2 = P Tuy tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 Mp1 > Mp2 Cũng N1 > N2 nên áp suất bề mặt má phanh guốc trước lớn guốc sau, làm cho guốc mịn khơng Ðể khắc phục tượng đó, số kết cấu người ta làm má phanh guốc tự siết dài dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác : Phía trước tự siết có đường kính nhỏ Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh khơng có tính cân Hệ số hiệu : Cơ cấu phanh dùng cấu ép thủy lực có hệ số hiệu Khq = 116%-122% có kích thước hệ số ma sát má phanh trống phanh : f = 0,30-0,33 Phạm vi sử dụng : Thường sử dụng ôtô tải cỡ nhỏ vừa bánh sau ôtô du lịch Xét sơ đồ hình 1.1c Ðể tăng hiệu phanh theo chiều tiến xe, người ta dùng cấu phanh với hai xylanh làm việc riêng rẽ Cơ cấu ép cho hai xylanh thủy lực Guốc phanh bậc tự do, hai điểm quay cố định nằm hai phía, cho xe chạy tiến hai guốc tự siết Cơ cấu phanh khơng có tính thuận nghịch, mơmen sinh theo chiều tiến lớn chiều lùi Cơ cấu phanh có tính cân Hệ số hiệu : Trong trường hợp hiệu phanh tăng GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 11 SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (1,6 -1,8) lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên xe chạy lùi hiệu phanh thấp Phạm vi sử dụng : Thường sử dụng cầu trước ôtô du lịch tải nhỏ, kết hợp với kiểu bình thường đặt bánh sau, cho phép dễ nhàng nhận quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps nhiều chi tiết phanh trước sau có kích thước Ðể nhận hiệu phanh cao chuyển động tiến lùi, người ta dùng cấu phanh loại bơi hình 1.1d Xét sơ đồ hình 1.d Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu guốc phanh Guốc phanh hai bậc tự do, khơng có điểm quay cố định Với kết cấu hai guốc phanh tự siết trống phanh quay theo chiều Tuy nhiên có nhược điểm kết cấu phức tạp Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh có tính cân Hiệu phanh : Khq = (1,6 - 1,2) lần theo hai chiều Ngoài bốn cấu phanh này, để nâng cao hiệu phanh cao nữa, người ta dùng cấu phanh tự cường hóa (hình 1.1.e) Tức cấu phanh mà kết cấu cho phép lợi dụng lực ma sát má phanh trống phanh để cường hóa, tăng lực ép tăng hiệu phanh cho má Các cấu phanh tự cường hóa có hiệu phanh cao, hệ số hiệu đạt đến 360% so với cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mơmen phanh ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân làm việc khơng êm nên sử dụng 1.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường sử dụng ôtô du lịch Phanh đĩa có loại : Kín, hở, đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vòng ma sát quay Ðĩa đĩa đặc, đĩa có xẻ rãnh thơng gió, đĩa lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác Phanh đĩa có loạt ưu điểm so với cấu phanh trống guốc sau : Áp suất phân bố bề mặt má phanh, má phanh mịn phải điều chỉnh GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 12 SVTH: GIÁP VĂN MINH TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảo dưỡng đơn giản điều chỉnh khe hở Phanh đĩa cịn có số nhược điểm hạn chế sử dụng : Nhạy cảm với bụi bẩn khó làm kín Áp suất làm việc cao nên má phanh dễ bị nứt xước 1.2.2 Cơ cấu phanh dừng Ðể đảm bảo an tồn chuyển động, tơ ngồi hệ thống phanh (phanh chân ) đặt bánh xe, tơ cịn trang bị thêm hệ thống phanh dừng để hãm ô tô đỗ chỗ, dừng hẳn đứng yên dốc nghiêng mà không bị trôi tự do, đồng thời hổ trợ cho hệ thống phanh thật cần thiết Cơ cấu phanh dừng dùng theo kiểu tang trống, đĩa dãi Hệ thống phanh dừng làm riêng rẽ, cấu phanh lúc đặt trục hộp số với tơ có cầu chủ động hộp số phụ tơ có nhiều cầu chủ động dẫn động phanh loại khí Loại phanh dừng cịn phanh truyền lực cấu phanh nằm hệ thống truyền lực Phanh truyền lực loại phanh đĩa phanh dãi Trên số ô tô du lịch vận tải có cấu phanh hệ thống phanh dừng làm chung với cấu phanh hệ thống phanh Lúc cấu phanh đặt bánh xe, truyền động phanh dừng làm riêng rẽ thường loại khí, số xe có thêm trợ lực 1.2.3 Dẫn động phanh 1.2.3.1 Dẫn động phanh khí Dẫn đơng phanh khí gồm thống thanh, đòn bẩy dây cáp Dẫn đơng phanh khí dùng để điều khiển nhiều cấu phanh khó đảm bảo phanh đồng thời tất bánh xe, cứng vững dẫn đơng phanh khơng nhau, khó đảm bảo phân bố lực phanh cần thiết cấu phanh Do đặc điểm nên dẫn đơng khí khơng sử dụng cho thống phanh mà sử dụng thống phanh dừng Các chi tiết cấu phanh dừng (hình 2.2) Hình 1.2 Cơ cấu phanh dừng GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 13 SVTH: GIÁP VĂN MINH