TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN MÔN THIẾT KẾ Ô TÔ GVHD SVTH MSSV Lớp Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 12 năm 2022 ĐỀ SỐ 5 Hãy tính toán cơ cấu phanh guốc[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN MƠN: THIẾT KẾ Ơ TƠ GVHD: SVTH: MSSV: Lớp: Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2022 ĐỀ SỐ Hãy tính tốn cấu phanh guốc cầu trước xe tải có cầu Cho biết: Khối lượng tồn xe 10 460 kg, g = 10 m/s2, hệ số phân bố tải trọng lên cầu là: n1 = 0,3, n2 = 0,7 (xem lại “Lý thuyết tơ" - Chương ), bán kính tính tốn bánh xe rb = 392 mm, φ = 0,76, hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu phanh là: m1p = 1,15, m2p = 0,93 Áp suất phân bố má phanh phanh theo quy luật: q=q max sinββ Cho trước giá trị sau chung cho guốc phanh: + Bán kính trống phanh: rt =160 mm, khoảng cách từ O đến F´ , ⃗F2: 145 mm + β 1=17 ° , β 2=127 ° , β o=110 ° ; khoảng cách OO1 đến OO2 = 130 mm O1 OO2=36 ° (góc 001 002 với đường thẳng + Hệ số ma sát: μ=0,3 ;Góc ^ đứng qua tâm O 18 °; O1, O2: điểm tựa guốc phanh trái, phải) Hãy tính giá trị sau l) Mômen phanh cần thiết cấu phanh 2) Xác định góc δ bán kinh ρ lực tổng hợp tác dụng vng góc lên má phanh (khơng cần hình vẽ) 3) Tính tốn lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh F1, F2 lực R1, R2, U1, U2 F1 = F2.(Phải có hình vẽ cấu phanh, lực tác dụng tam giác lực phải dựng hình xác) Tóm tắt: g = 10m/s2 m = 10460 kg => G = m.g = 104600 (N) n1 = 0,3; n2 = 0,7 rb = 392 mm = 0,392 m φ=0,76 m1p = 1,15; m2p = 0,93 rt = 160 mm β o=110 °, β 1=17 ° , β 2=127 ° μ=0,3 F1, ⃗ F2 = 145 mm Khoảng cách từ O đến ⃗ OO1 = OO2 = 130 mm O1 OO 2=36 ° μ = 0,3; ^ 1) Tính Momen cần thiết cấu phanh Mômen phanh sinh cấu phanh ô tô phải đảm bảo giảm tốc độ dừng tơ hồn tồn với gia tốc chậm dần giới hạn cho phép Ngồi cịn phải đảm bảo giữ tơ đứng độ dốc cực đại (mômen phanh sinh phanh tay) Đối với ô tô lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe cầu trước phanh đường phẳng là: F p 1= G1 Gb m1 p φ= m φ(1) 2L 1p Ở cầu sau là: F p 2= G2 Ga m2 p φ= m φ(2) 2L 2p Ở đây: G - Trọng lượng tồn tơ tải đầy G1, G2 - Tải trọng tương ứng (phản lực đường) tác dụng lên cầu trước sau trạng thái tĩnh, bề mặt nằm ngang m1p, m2p - Hệ số thay đổi tải trọng tương ứng lên cầu trước cầu sau phanh a, b - Khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô đến cầu trước cầu sau L - Chiều dài sở ô tô φ - Hệ số bám dọc lốp đường (φ = 0,7 ÷ 0,8) Dựa theo lý thuyết tơ ta có: Z1 =0,3=¿ Z1 =G.0,3=104600.0,3=31380 ( N )=G G Z2 nβ2 = =0,7=¿ Z 2=G 0,7=104600.0,7=73220 ( N )=G G nβ1= => Lực phanh cực đại tác dụng lên hai cầu đường phẳng là: F p 1= G1 31380 m φ= 1,15.0,76=13713,06 ( N ) 1p F p 2= G2 73220 m2 p φ= 0,93.0,76=25875,95 ( N ) 2 Ở ô tô cấu phanh đặt trực tiếp tất bánh xe (phanh chân) Do mơmen phanh tính tốn cần sinh cấu phanh cầu trước là: M p 1= G1 31380 m1 p φ r b = 1,15.0,76 0,392=5375,52 ( N m ) (3) 2 Ở cầu sau là: M p 2= G2 73220 m2 p φ r b = 0,93.0,76 0,392=10143,37 ( N m ) (4 ) 2 Trong đó: rb – Bán kính làm việc trung bình bánh xe Đứng kết cấu cấu phanh guốc mà xét mômen phanh Mp1 Mp2 phải bằng: M p 1=M ' p 1+ M ' ' p1 (5) M p 2=M ' p 2+ M ' ' p 2( 6) Ở đây: M ' p , M ' ' p – Mômen phanh sinh má phanh trước má phanh sau cấu phanh cầu trước M ' p , M ' ' p – Mômen phanh sinh má phanh trước má phanh sau cấu phanh cầu sau 2) Xác định góc δ bán kinh ρ lực tổng hợp tác dụng vuông góc lên má phanh Mơmen phanh sinh trống phanh phụ thuộc vào kết cấu cấu phanh Ta xét trường hợp truyền động phanh loại thủy lực (phanh dầu) lực ép F lên guốc phanh ( F 1=F2) Gọi trục Y1 – Y1 qua hai tâm O O1 vng góc với trục X1 – X1 qua điểm có áp suất cực đại Khi phanh phần tử má phanh bị tác dụng từ phía trống phanh lực thẳng góc dN1 lực ma sát dT1 Lực ma sát tính: dT 1=μ dN Ở đây: Hệ số ma sát trống phanh má phanh Chúng ta xét phần tử má phanh nằm cách trục Y1 – Y1 góc Phần tử chốn góc d Khi áp suất phân bố theo đường sin phần tử lực dN1 dT1 tác dụng lên má phanh là: dT 1=q max b r t sin β d β (7) dN =μ qmax b r t sin β d β (8) Ở đây: q1 – Áp suất phân bố má phanh trước (q1 = const theo giả thiết) b – Chiều rộng má phanh rt – Bán kính trống phanh d– Góc ơm phần tử má phanh xét Chiếu lực dN1 lên trục X1- X1 ta có: dN x =q max b r t sin2 β d β Từ đó: β2 β2 N x =∫ dN x ¿ qmax b r t∫ sin2 β dβ ¿ q max b r t β1 β1 sin β sin β 1 ¿ q max b r t β2 −β1 − + 2 ( ¿ ( β2 − sin42 β ) ¿ ¿ ) q b r ( β o+ sin β 1−sin β ) (9 a) max t Chiếu lực dN1 lên trục Y1 – Y1 ta có: dN y =qmax b r t sin βcosβ d β= q max b r t sin β dβ β2 β2 1 1 N Y =∫ dN Y ¿ q b r t ∫ sin β dβ ¿ q b r t sin2 β d β max max β β ¿ q b r t (−cos β ) ¿ max Góc δ tạo lực N1 với trục X1-X1 là: tgδδ= q b r ( cos β 1−cos β 2) max t N1Y = (10) N1x q max b r t ( β o +sin β1 −sin β ) Đơn giản ta được: tgδδ= cos β 1−cos β 2 β o+ sin β 1−sin β Thay β o =110 ° , β 1=17 ° , β2 =127° , ta được: cos ( 2.17 ° )−cos ( 2.127 ° ) =0,206 π 2.110 ° +sin (2.17 ° )−sin (2.127 °) 180 => δ =arctan (0,206)≈ 12° tgδδ= Mômen phanh sinh phần tử má phanh là: d M ' p 1=r t dT 1=μ q max b r 2t sin β d β Mômen phanh sinh má phanh trước là: β2 β2 M ' p 1=∫ dM ' p1 ¿ μ q max b r t β1 ∫ sin β d β =¿ μ qmax b r 2t ( cos β1 −cos β 2)(11)¿ β1 Lực tổng hợp N1 là: N 1= √ N 21 x + N 21 y ¿ q b r t √ (2 β o +sin β 1−sin2 β 2)2 +(cos β1−cos β )2( 12) max Bán kính ρ xác định theo công thức: ρ= M ' p M ' p1 = T1 μN1 Thay trị số M’p1 N1 từ công thức (11), (12) vào đơn giản ta có: ρ= r t (cos β1 −cos β 2) o ¿ 2 r t (cos β1−cos β 2) √[ β −2cos (β + β )sin ( β − β ) ] +[ sin( β + β ) sin ( β −β ) ] o ¿ √(2 β +sin β −sin β ) +(cos β −cos β ) 2 2 r t (cos β1 −cos β 2) o √ β +4 cos ( β + β ) sin 2 β o−8 β o cos ( β + β 1) sin β o +4 sin ( β2 + β ) sin2 β o Cuối ta có: ρ= ¿ r t (cos β 1−cos β ) o √ β +sin β o−2 β o cos (β + β 1)sin βo 2.160( cos 17 °−cos 127 ° ) π π (110 ° ) +sin 110 °−2.110 ° cos ( 127 ° +17 ° ) sin110 ° 180 180 ¿ 182,21(mm) √ 3) Tính tốn lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh F1, F2 lực R1, R2, U1, U2 F1 = F2 R1 tạo với ⃗ N góc φ Góc φ xác định Lực R1 lực tổng hợp N T ⃗ sau: tgδ φ1= T1 =μ N1 => tgδ φ1=0,3 => φ 1=arctan ( 0,3 )=17 ° R1 => Xác định hướng ⃗ Góc ở má phanh trước má phanh sau hệ số ma sát => φ 1=φ2=17° R2 => Xác định hướng ⃗ Từ ta dựng sơ đồ tính tốn cấu phanh guốc: Mômen phanh cấu phanh là: M p 1=M 'p 1+ M 'p' 1=R r o+ R r o=r o ( R 1+ R 2) Với: R1 , R – Lực tổng hợp má phanh trước sau r o – Bán kính (xem hình vẽ bên dưới) Bán kính r o xác định theo công thức: r o =ρsinβφ=ρ tgδφ √1+tgδ φ =ρ μ √ 1+ μ2 ¿ 182,21 0,3 √ 1+0,32 =52,36(mm) Ta xác định tổng số lực R1 + R2 theo công thức sau: R1 + R2= M p1 5375,52 = =102668,55 ( N ) ro 52,358 10−3 Để xác định riêng rẽ lực R1 R2 dùng phương pháp họa đồ cách vẽ đa giác lực guốc phanh trước sau Guốc phanh trước sau nằm vị trí cân ba lực tác dụng phải gặp tâm O’ O’’ Chọn F 1=F2=20(mm) Áp dụng phương pháp hoạ đồ vẽ tam giác lực, ta dựng hình vẽ sau: Tiến hành đo đạc, ta xác định được: R1=66 ( mm ) ;U 1=47,3(mm) R2=32 ( mm ) ; U 2=12( mm) Từ ta xác định được: R 66 = =2,0625 R 32 { R =69144,13(N ) => R1=33534,42(N ) Tacó : F 20 10 10 = = =¿ F 1=R1 =20952.77 ( N ) =F R 66 33 33 Tương tự, ta có: U 47,3 47,3 = =¿ U 1=F =49553,3 ( N ) F 20 20 U 12 12 = =¿U 2=F2 =12571,66 ( N ) F 20 20