Đồ án chuyên ngành nghiên cứu cụm cơ cấu phanh kiểu phanh đĩa trên xe toyota vios 2010

Chính vì thế hệ thống phanh ngày nay càng được chú trọng và áp dụng những thành tựu kĩ thuật tiên tiến nhất nhằm tăng tính ổn định của phanh, tăng tính ổn định và khả năng dẫn hướng khi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

Hà Nội-2021

M ỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 6

1.1 Khái quát sơ lược về hệ thống phanh xe trên ô tô 6

1.2 Công dụng, yêu cầu chung của hệ thống phanh 6

1.2.1 Công dụng 6

1.2.2 Yêu cầu chung 7

1.3 Phân loại hệ thống phanh 8

1.3.1 Phân loại theo công dụng 8

1.3.2 Phân loại theo kết cấu cơ cấu phanh 8

1.3.3 Phân loại theo đặc điểm kết cấu bộ phận dẫn động phanh 8

1.3.4 Phân loại phanh theo khả năng điều chỉnh mô men phanh 8

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ CỤM CƠ CẤU PHANH KIỂU PHANH ĐĨA TRÊN Ô TÔ 9

2.1 Vị trí của cụm chi tiết trên Ô tô 9

2.2 Công dụng 9

2.3 Phân loại cơ cấu phanh đĩa 10

2.4 Yêu cầu 12

2.5 Cấu tạo của phanh đĩa 13

2.5.1 Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa 14

2.5.2 Ưu nhược điểm của phanh đĩa 14

2.6 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu về cụm cơ cấu phanh kiểu phanh đĩa 15 CHƯƠNG 3 KẾT CẤU CỤM PHANH ĐĨA TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010

21

3.1 Giới thiệu xe tham khảo 21

3.1.1 Tổng quan xe 21

3.1.2 Các thông số cơ sở có trong hệ thống phanh 27

3.2 Các chi tiết chính cụm phanh đĩa trên xe TOYOTA VIOS 2010 28

3.2.1 Đĩa phanh 28

3.2.2 Má phanh 29

3.2.3 Piston và xilanh bánh xe 30

3.2.4 Chốt trượt 32

3.2.5 Phớt chắn 32

3.2.6 Giá đỡ 33

3.2.7 Ngàm phanh 33

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH HÓA 3D CỤM CƠ CẤU PHANH KIỂU PHANH ĐĨA TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010 34

4.1 Các bộ phận của cụm cơ cấu phanh đĩa 34

4.2 Sẩn phẩm mô hình 3D cụm cơ cấu phanh đĩa 37

KẾT LUẬN 39

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

TÀI LIỆU HỌC TẬP 41

DANH M ỤC BẢNG Bảng 3 1 Bảng giới thiệu về các hệ thống và các trang thiết bị của xe 22

Bảng 3 2 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô Toyota Vios 2010 23

Bảng 3 3 Tham khảo các số liệu của xe 28

Bảng 4 1 Các chi tiết chính được mô hình hóa 3D 36

DANH M ỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 1 Các cơ cấu phanh đĩa 10

Hình 2 2 Cơ cấu phanh đĩa loại giá cố định 10

Hình 2 3 Cơ cấu phanh đĩa loại giá di động 11

Hình 2 4 Cấu tạo chung của phanh đĩa 13

Hình 2 5 Cơ cấu phanh đĩa 14

Hình 2 6 Sơ đồ phân bố tải trọng xe 15

Hình 2 7 Kích thước đĩa phanh 17

Hình 2 8 Kích thước má phanh 18

Hình 2 9 Lực ép má phanh vào đĩa phanh 19

Hình 3 1 Xe TOYOTA VIOS 2010………21

Hình 3 2 Tuyến hình xe Toyota Vios 2010 22

Hình 3 3 Cấu tạo chi tiết cụm cơ cấu phanh đĩa trên TOYOTA VIOS 2010 24 Hình 3 4 Kích thước đĩa phanh 28

Hình 3 5 Bản vẽ đĩa phanh 29

Hình 3 6 Kích thước má phanh 29

Hình 3 7 Bản vẽ má phanh 30

Hình 3 8 Bản vẽ piston 31

Hình 3 9 Bản vẽ chốt trượt 32

Hình 3 10 Bản vẽ các phớt 32

Hình 3 11 Bản vẽ Giá đỡ 33

Hình 3 12 Bản vẽ Ngàm phanh 33

Hình 4 1 Mô hình 3D cụm cơ cấu phanh kiểu phanh đĩa………37

Hình 4 2 Bản vẽ cấu tạo cụm cơ cấu phanh đĩa 37

Hình 4 3 Bản vẽ lăp cụm cơ cấu phanh đĩa 38

LỜI NÓI ĐẦU

Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Công nghiệp

Hà Nội và đặc biệt là các thầy cô đã và đang giảng dạy tại khoa Công nghệ kĩ thuật Ô tô đã tận tình cho đi và truyền đạt lại cho học sinh sinh viên cả kiến thức lẫn kinh nghiệm quý báu ngoài đời thực

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Trung Kiên đã dẫn dắt và chỉ bảo chi tiết những việc cần làm để đề tài nghiên cứu của em có thể hoàn thiện 1 cách chỉn chu nhất

Để đảm bảo được sự an toàn và cũng như giảm thiểu đến mức thấp nhất những sự cố ngoài ý muốn xảy ra cho người, hành khách hay hàng hóa, các nhà sản xuất xe luôn luôn ưu tiên và lựa chọn phát triển hệ thống phanh Ngoài ra hệ thống phanh cũng góp phần tăng vận tốc trung bình cho phương tiện đặc biệt với

xe con Vì vậy em xin phép nghiên cứu đồ án môn đã được nhận là: “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010”

Dưới sự chỉ bảo và hướng dẫn của thầy Nguyễn Công Kiên cùng sự tìm tòi

và nghiên cứu của bản thân, em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu được dao Trong quá trình làm đồ án còn nhiều sai xót, kính mong các cô giáo thầy giáo tham gia góp ý, để đồ án của em được tốt hơn

Sinh viên

Nguyễn Thùy Linh

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1 Khái quát sơ lược về hệ thống phanh xe trên ô tô

Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, các ngành công nghiệp nông nghiệp cũng đổi mới và tiên tiến về mọi mặt Nói đến kĩ thuật không thể không nhắc đến ngành công nghiệp ô tô, 1 trong những ngành được áp dụng hết những tinh hoa tiên tiến về mặt kĩ thuận hiện đại Cùng với nhu cầu mạnh mẽ của thị trường, dần dần ô tô không còn chỉ là phương tiện để người dùng di chuyển nữa mà nó còn để thỏa mãn cả về hiệu năng và công năng, các tiện nghi trên xe

và trên cả là tính năng an toàn của người sử dụng cũng như hàng hóa trên xe Một trong những hệ thống giữ vai trò quyết định cho sự an toàn của người

sử dụng và tài sản của họ là hệ thống phanh Hầu hết những tai nạn 70% là do hệ thống phanh gặp trục trặc dẫn đến những tai nạn đáng tiếc xảy ra Hệ thống phanh giúp đảm bảo cho người lái có thể điều khiển được tốc độ nhanh chậm của xe cũng như trạng thái dừng đỗ xe

Chính vì thế hệ thống phanh ngày nay càng được chú trọng và áp dụng những thành tựu kĩ thuật tiên tiến nhất nhằm tăng tính ổn định của phanh, tăng tính ổn định và khả năng dẫn hướng khi phanh từ đó bảo đảm an toàn cho xe khi chuyển động ở tốc độ cao hay tốc độ thấp

1.2 Công dụng, yêu cầu chung của hệ thống phanh

1.2.1 Công dụng

Hệ thống phanh trên ô tô được dùng để điều khiển xe tới một tốc độ nào đó theo ý muốn hoặc dừng hẳn xe ở bất kì địa hình bằng phẳng hay sườn dốc nào Ngoài ra nó còn có tác dụng giữ cho phương tiện di chuyển đứng nguyên một chỗ hay trong một khoảng thời gian tại một hoàn cảnh bất khả kháng nào đó để duy trì an toàn cho người và tài sản trên xe Với những công dụng nhanh nhạy như vậy mà từ đó người lái mới có thể điều khiển xe hoàn toàn theo tốc độ và ý muốn của mình, từ đó xe mới có thể hoạt động được hết công suất hiệu năng băng băng trên mọi nẻo đường

Về cơ bản hệ thống phanh gồm 2 cụm cơ cấu chính là cơ cấu phanh và dẫn

cơ cấu phanh Từ đó có thể điều chỉnh được lực phanh phù hợp với người sử dụng

1.2.2 Yêu cầu chung

- Đảm bảo hiệu quả cực đại ở bất kì chế độ chuyển động nào

- Đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, quỹ đạo phanh ổn định dù ở bất kì trường hợp đột ngột nào

- Đảm bảo tính êm dịu nhằm giữ vững tính ổn định của xe khi phanh

- Dẫn động phanh có độ nhạy bén nhất định

- Không để xảy ra hiện tượng tự bó phanh hay gập phanh khi xe quay vòng hay di chuyển

- Lực điều khiển xe vừa phải không quá lớn cũng không quá nhỏ

- Khoảng cách giữa những lần phanh không có sự thay đổi về lực

- Hệ số ma sát cao

- Cơ cấu phanh cần có khả năng tự làm mát tốt

- Tối ưu hóa dung tích, trọng lượng

1.3 Phân loại hệ thống phanh

1.3.1 Phân loại theo công dụng

- Phanh được bố trí bộ điều hòa lực phanh

- Phanh được thiết kế có bộ chống hãm cứng

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ CỤM CƠ CẤU

PHANH KI ỂU PHANH ĐĨA TRÊN Ô TÔ 2.1 Vị trí của cụm chi tiết trên Ô tô

Hình 2 1 Vị trí của cụm cơ cấu phanh đĩa trên ô tô

Cụm cơ phanh kiểu phanh đĩa được đặt trên hầu hết các xe con đời mới và được đặt ở cả 4 bánh xe trước và sau, thường được đặt cùng 1 piston để kết hợp tạo ra sự thuận tiện và an toàn nhất mang lại cho người sử dụng

2.2 Công dụng

Là một trong những hệ thống vô cùng quan trọng đối với trang thiết bị của

xe, không thể không kể đến hệ thống phanh Nó đại diện cho sự an toàn cũng như tính ổn định cho người và hàng hóa Vì vậy hệ thống phanh đại diện là cơ cấu phanh đĩa có tác dụng giảm tốc cho xe để xe đạt tới vận tốc nào đó, cho đến khi ô

tô dừng hẳn hoặc giữ xe ở vị trí đứng im, giữ cho ô tô dừng ở ngang dốc trong 1 khoảng thời gian hoặc cố định xe trong thời gian xe đỗ Cơ cấu phanh đĩa cũng

góp phần đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, nhờ vậy nâng cao năng suất vận chuyển cho ô tô

2.3 Phân loại cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa được chia làm 2 loại: 1 loại giá đỡ cố định và 1 loại giá đỡ

Giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu 2 xy lanh bánh xe được đặt trên giá đỡ ở hai phía của đĩa phanh Piston được đặt trong mỗi xi lanh, mà một đầu của nó luôn

tì vào các má phanh Áp suất thủy lực truyển qua đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xy lanh bánh xe

Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản

+ Tháo lắp và sửa chữa dễ dàng dễ dàng

+ Kết cấu có ít chi tiết lắp ghép, nên có thể dễ dàng thay thế

+ Khả năng tự làm mát tốt, thoát nhiệt dễ dàng

1- Xylanh; 2- Đĩa phanh; 3-Piston; 4-Má phanh; 5-Chốt trượt

Xy lanh được bắt tự do, có thể di chuyển và trượt ngang trên 1 số chốt bắt cố định trên giá đỡ 1 xi lanh bánh xe được bố trí với một piston tì vào một má phanh

trên giá đỡ Má phanh còn lại được gá lên giá đỡ trực tiếp

Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản

+ Kiểm tra và thay thế dễ dàng

+ Má phanh phải sử dụng loại chịu nhiệt tốt, do lực ma sát lớn

+ Lực phanh không cao

+ Khả năng chạy trên đường địa hình thấp

- Đảm bảo tính nhanh nhạy để dừng xe trong bất kỳ tình huống nào đột ngột,

gia tốc phanh luôn phải đạt ở vị trí cực đại

- Đảm bảo tính êm dịu của xe, để xe luôn hoạt động ở trạng thái ổn định

- Lực điều khiển xe vừa phải không quá lớn cũng không quá nhỏ

- Khoảng cách giữa những lần phanh không có sự thay đổi về lực

- Không xảy ra hiện tượng tự xiết phanh

- Hệ số ma sát cao

- Cơ cấu phanh cần có khả năng tự làm mát tốt

- Tối ưu hóa dung tích, trọng lượng

2.5 Cấu tạo của phanh đĩa

Hình 2.5 Cấu tạo

Cơ cấu phanh đĩa bao gồm 1 vài bộ phận chính gồm

- 1 đĩa phanh kết hợp bố trí cùng moayơ của bánh xe quay đồng thời với bánh xe

- Các xi lanh bánh xe được đặt trên 1 giá đỡ cố định trên dầm cầu

- Hai bên của đĩa phanh được bố trí 2 má phanh dạng phẳng và được dẫn động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe

2.5.1 Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa

Hình 2 6 Cơ cấu làm việc của cụm phanh kiểu phanh đĩa

1 Piston phanh; 2 Calip phanh ( giá đỡ phanh); 3 Má phanh; 4 Đĩa

phanh; 5 piston; 6 Khe h ở không khí

- Khi tác dụng 1 lực vào bàn đạp, dưới tác động của dầu thủy lực với áp suất cao tác động một lực vừa đủ lên bề mặt của piston (1) làm cho piston dịch chuyển theo chiều mũi tên từ phải sang trái, làm má phanh hai bên bị ép chặt vào bề mặt đĩa phanh (4) sau đó xe thực hiện quá trình phanh

- Để nhả phanh, dầu phải hồi về vị trí cũ, má phanh (3) không còn bị piston (1) tác dụng nữa, trở về vị trí ban đầu, đĩa phanh (4) cũng không chịu lực tác động của piston (1) nữa từ đó khe hở giữa má phanh (3) với đĩa phanh (4) được tạo ra được gọi là khe hở không khí

2.5.2 Ưu nhược điểm của phanh đĩa

Ưu điểm của việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa:

- Cấu tạo đơn giản

- Tháo lắp, thay thế sửa chữa dễ dàng

- Công nghệ chế tạo không phức tạp

- Giá thành sản xuất thấp

- Hệ thống phanh ổn định hơn khi hệ số ma sát thay đổi

- Các bánh xe làm việc vẫn ổn định dù khi phanh ở tốc độ cao

- Khối lượng nhỏ, kết cấu đơn giản

- Tính êm dịu cao và khả năng bám đường tốt

- Khả năng tự làm mát tốt

- Tính năng phanh hồi phanh tốt, nhanh nhạy

Nhược điểm của việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa:

- Chịu nhiều tác động từ môi trường bên ngoài, từ đó gây ra sự bám bẩn vào các chi tiết của phanh, gây ra sự không ăn khớp giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh từ đó làm gairm hiệu quả phanh

- Má phanh chịu lực kém

- Gây ra tiếng ồn khi sử dụng phanh

- Lực phanh không lớn

2.6 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu về cụm cơ cấu phanh kiểu phanh đĩa

a Xác định mô men ở các cơ cấu phanh

Trên hình 2.7 thể hiện 1 cách chi tiết sơ đồ phân tích lực của xe ô tô trong quá trình phanh xe

Hình 2 7 Sơ đồ phân bố tải trọng xe

Khi bánh xe bắt đầu trượt lết lực phanh tại bánh xe đạt giá trị cực đại, mô men phanh giảm dần trong quá trình trượt và không thể tăng Vì vậy, cần tận dụng tối đa khả năng bám của bánh xe để tính toán mô men phanh 1 cách chuẩn xác nhất

Cơ cấu phanh sinh ra phải đảm bảo có mô men sao cho giảm được tốc độ

hoặc dừng hẳn phương tiện giao thông duy trì ở trạng thái gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Cơ cấu phanh được bố trí trực tiếp ở cả 4 bánh xe thì mô men phanh được

dự tính cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh tại cầu trước là:

G1-trọng lượng tĩnh trên cầu trước

G2- trọng lượng tĩnh trên cầu sau:

L- Chiều dài cơ sở ô tô

hg - Chiều cao trọng tâm xe

𝐽𝑚𝑎𝑥- gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh

g - Gia tốc trọng trường

𝜙 - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường

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

r0 được xác định bởi công thức 𝑟0 = 𝐵 +𝑑2 25,4;

với B - bề rộng lốp (mm);

d - đường kính vòng bánh xe (inch)

Bán kính của đĩa phanh

Rdđược tính toán theo công thức sau đây:

𝛿𝑣- Độ dày vành bánh xe, đối với xe con lấy

𝛥𝑣−𝑑: Khoảng cách khe hở giữa vành bánh xe và đĩa

Hình 2 8 Kích thước đĩa phanh

D1: đường kính trong đĩa phanh;

D2: đường kính ngoài đĩa phanh;

𝛿: độ dày đĩa;

𝑥0: góc ôm má phanh

c Góc ôm má phanh

Mô men phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh kiểu phanh đĩa, được xác định như sau:

𝑀𝑝 = 𝑚 𝜇 𝑄 𝑅𝑡𝑏 (2.6) Trong đó: m - Số đôi bề mặt ma sát

𝑄 - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh

Góc ôm của má phanh (𝑥0)được xác định theo điều kiện bền:

Để tính bề rộng má phanh (cơ cấu phanh đĩa trước), ta thừa nhận qui luật phân bố đều áp lực lên trên má phanh Với [q] áp suất cho phép chọn:

Đường kính xi lanh bánh xe

Ta có: 𝑄 = 𝑝0.𝜋𝑑42 𝑛

(2.10) Với:

Hình 2 10 Lực ép má phanh vào đĩa phanh

Q- Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh

n - Số lượng ống xilanh làm việc

CHƯƠNG 3 KẾT CẤU CỤM PHANH ĐĨA TRÊN XE TOYOTA VIOS

2010 3.1 Giới thiệu xe tham khảo

3.1.1 Tổng quan xe

Toyota là hãng xe được biết đến với sự gần gũi với nhiều phân khúc cả về tầm trung lẫn tầm cao Một trong số đó là Toyota Vios 2010 ra mắt người tiêu dùng vào đầu năm 2010, với phiên bản đặc biệt này, Toyota đã nâng cấp và hoàn thiện khá nhiều so với những phiên bản trước như đèn pha, lưới tản nhiệt, đèn hậu được cải tiến và vành đúc nội thất mang hơi hướng hoàn toàn hiện đại

Toyota Vios 2010 vẫn tin dùng dòng động cơ cũ (động cơ được ra mắt vào tháng 8/2003) I4 mang kí hiệu 1NZ-FE 1,5L DOHC do có sự tích hợp tài tình của công nghệ điều khiển van biến thiên VVT-I và công suất cực đại của động cơ là

107 mã lực, momen xoắn tối đa là 144 Nm Tuy có cùng mã lực, nhưng để mang lại cảm giác mới mẻ cho diện mạo đứa con mới ra của mình, khung gầm được thiết kế nâng cao mang lại sự khỏe khoắn cho con xe

Xe được trang bị với 2 phiên bản số sàn và số tự động Là con xe lần đầu

tiên được ra mắt tại thị trường việt nam lúc bấy giờ

Hình 3 1 Xe TOYOTA VIOS 2010

Hình 3 2 Bản vẽ sơ bộ xe Toyota Vios 2010

Tên hệ thống, trang thiết bị Loại thiết bị

Hệ thống treo Trước Kiểu McPherson

Bảng 3 1 Bảng giới thiệu về các hệ thống và các trang thiết bị của xe

Toyota Vios 2010