Đồ án tốt nghiệp đồ án tính toán thiết kế ô tô ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

TuầnNgàyNội dung thực hiệnKết quả thực hiện của sinh viênGiảng viên hướng dẫn ghiTừ các số liệu kiếm được tiến hành tính toán sơ bộ và đưa ra phương án thuyết kế cơ cấu phanh trên hệ thố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Lê Đức Toàn 1911250865 19DOTA3 Nguyễn Chí Cường 1911250587 19DOTA3 Nguyễn Hữu Tiến 1911250517 19DOTA3 Trần Công Minh 1911251351 19DOTA3 Mai Văn Lụm 1911250416 19DOTA3

TP Hồ Chí Minh, 2022

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔNGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm: 04):

(1) Nguyễn Lê Đức Toàn MSSV:1911250865 Lớp: 19DOTA3 (2) Nguyễn Chí Cường MSSV: 1911250587 Lớp: 19DOTA3 (3) Nguyễn Hữu Tiến MSSV: 1911250517 Lớp: 19DOTA3 (4) Trần Công Minh MSSV : 1911251351 Lớp : 19DOTA3 (5) Mai Văn Lụm MSSV : 1911250416 Lớp : 19DOTA3

2 Tên đề tài: Tính toán thiết kế cơ cấu phanh của hệ thống phanh chân ô tô

3 Các dữ liệu ban đầu:

- Bảng số liệu tính toán cơ cấu phanh của hệ thống phanh ô tô

1 Trọng lượng toàn bộ ô tô, kG 6545 2 Tọa độ trọng tâm ô tô, m

- Tài liệu Thiết kế và tính toán Ôtô Máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1996.

4 Nội dung nhiệm vụ:

- Chương 1: Giới thiệu đề tài

- Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống phanh và lựa chọn phương án thiết kế - Chương 3: Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

- Chương 4: Kết luận 5 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Thuyết minh phải đầy đủ các chương theo nội dung nhiệm vụ và hướng dẫn trình bày ĐAMH

2) 01 bản vẽ kết cấu cơ cấu phanh (A0) 3) Khuyến khích sử dụng các phần mềm mô phỏng kết cấu, nguyên lý làm việc và kiểm nghiệm bền các chi tiết của cơ cấu phanh.

Ngày giao đề tài: 16/9/2022……… Ngày nộp báo cáo: 09/12/2022

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ

THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)

6 Tên đề tài: Tính toán thiết kế cơ cấu phanh của hệ thống phanh chân ô tô7 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Thanh

8 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm: 5):

(1) Nguyễn Lê Đức Toàn MSSV: 1911250865 Lớp: 19DOTA3 (2) Nguyễn Chí Cường MSSV: 1911250587 Lớp: 19DOTA3 (3) Nguyễn Hữu Tiến MSSV: 1911250517 Lớp: 19DOTA3 (4) Trần Công Minh MSSV: 1911251351 Lớp: 19DOTA3 (5) Mai Văn Lụm MSSV:1911250416 Lớp: 19DOTA3

TuầnNgàyNội dung thực hiệnKết quả thực hiện của sinh viên(Giảng viên hướng dẫn ghi)

Tìm hiểu về đề tài được giao, tìm kiếm và nghiên cứu tài liệu hướng dẫn đồ án và tìm hiểu các loại sách hỗ trợ đề tài, phân công công việc giữa các thành viên trong nhóm.

Soạn thảo mục lục, khái quát lại các phần công việc, tiến hành ghi nhận số liệu ban đầu và soạn thảo nội dung lý thuyết về nguyên lý và cơ cấu của hệ thống phanh chân ô tô

TuầnNgàyNội dung thực hiệnKết quả thực hiện của sinh viên(Giảng viên hướng dẫn ghi)

Từ các số liệu kiếm được tiến hành tính toán sơ bộ và đưa ra phương án thuyết kế cơ cấu phanh trên hệ thống phanh chân ô tô.

Phân tích sơ chi tiết từng mục của hệ thống phanh và nguyên lý của cơ cấu phanh trên ô tô

6 Tính toán chi tiết các mục của cơcấu phanh và hoàn thiện phần lý thuyết.

7 Vẽ phát thảo cơ bản các chi tiết 2Dcủa cơ cấu phanh trên phần mềm CAD và các thông số.

Hoàn thiện vẽ 2D và các thông số chi tiết và vẽ 3D cơ cấu phanh trên phần mềm SLW

9 Tiếp tục hoàn thiện vẽ 3D và mô phỏng trên phần mềm SLW

Kiểm tra lại phần tính toán và các bản vẽ, nộp sơ khảo xin ý kiến giảng viên hướng dẫn.

11 Hoàn thiện đồ án, chuẩn bị phầnthuyết trình ( file báo cáo ppt ) và các tài liệu liên quan.

Đánh giá kết quả báo cáo: (Nội dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….)

Cách tính điểm:

Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án = 0.5 x Tính chủ động, tích cực, sáng tạo +

0.5 x Đáp ứng mục tiêu đề ra

Tổng điểm kết thúc học phần = Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án x 40% + Điểm

chấm báo cáo GVHD x 30% + Điểm chấm báo cáo GVPB x 30% Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10), giảng viên chuyển điểm vào bảng điểm Viện đã giao.

Họ tên sinh viênMã số SV

Tiêu chí đánh giá về quá trình thực

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa.

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP HCM, ngày … tháng … năm ……….

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Sau 4 năm học tập và rèn luyện tại trường đại học Công nghệ TP.HCM - HUTECH, đồ án tốt nghiệp này là một dấu ấn quan trọng đánh dấu việc một sinh viên đã hoàn thành nhiệm vụ của mình trên ghế giảng đường Đại học

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô Khoa Cơ Khí – Trường đại học Công nghệ TP.HCM - HUTECH đặc biệt là Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Ô tô đã tận tình

giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý giá của mình cho em cũng như các bạn sinh viên khác trong suốt những năm học qua Đặc biệt em xin cảm ơn sự tận tình hướng dẫn của……… Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã hỗ trợ nguồn tài liệu và động viên trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành đồ án ngày hôm nay.

Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án do kiến thức chuyên ngành của chúng em còn hạn chế nên không thể tránh khỏi một vài thiếu sót khi trình bày và đánh giá vấn đề Rất mong nhận được sự góp ý, đánh giá của các thầy cô bộ môn để đề tài của chúng em thêm hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 12

1.1 Đặt vấn đề 12

1.2 Mục tiêu đề tài 12

Chương 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 13

2.1.1 Công dụng và yêu cầu: 13

2.1.2 Kết cấu chung của hệ thống phanh 14

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế 22

2.2.1 Moment phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh 22

2.2.2 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe 23

Chương 3: TÍNH TOÁN KIỂU CƠ CẤU PHANH TRỐNG GUỐC 24

3.1 Mô-men phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu: 24

3.1.1 Moment phanh do cơ cấu phanh cầu trước sinh ra : 24

3.2 Mô-men phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra: 27

3.3 Tính toán xác định bề rộng má phanh: 28

3.4 Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh: 29

3.4.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng 29

3.4.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 30

Chương 4: 32

Chương 5: Kết luận 32

Danh mục các từ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, hình ảnh

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 Đặt vấn đề.

Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ đến sự phát triển nền kinh tế của một quốc gia Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ô tô đã có những thành tựu kỹ thuật vượt bậc, như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ô tô.

Ở nước ta hiện nay các xe ô tô đang lưu hành là các hãng xe nước ngoài, được lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và một phần là xe nhập mới nguyên chiếc, một phần là nhập khẩu xe cũ Các loại xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng như chất lượng cũng khác nhau Với đặc thù của địa hình Việt Nam 70% diện tích là đồi núi Đường xá đi lại khó khăn, nhiều dốc đèo, đường vòng và chất lượng đường thường không được đảm bảo Do đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong quá trình vận tải, đồng thời nâng cao hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh.

Trên cơ sở đó, nhóm chúng em đã được giao đồ án đề tài: “Thiết kế tính toán hệ thống cơ cấu phanh”.

1.2 Mục tiêu đề tài.

Cơ cấu phanh là một bộ phận quan trọng trong các hệ thống phanh trên xe ô tô Phanh có đảm bảo thì người lái mới có thể an toàn khi đi ở tốc độ cao, điều đó cũng góp phần nâng cao hiệu quả khai thác ô tô, nâng cao được an toàn cho người lái và các phương tiện khai thác khi xe chuyển động trên đường Do tầm quan trọng của hệ thống phanh cho nên mục đích của việc thiết kế, tính toán cơ cấu phanh ô tô nhằm giải quyết các vấn đề trên

1.3 Nội dung đề tài.

Đề tài tổng hợp các cơ cấu phanh Đưa ra cấu tạo, nguyên lý làm việc của từng loại cơ cấu Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh của hệ thống phanh ô tô dựa vào những thông số, dữ liệu được cho ban đầu.

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

Ga= 6545 (kg)

Trọng lượng bám ở mỗi bánh xe G chính bằng phản lực pháp tuyến Z tại bánh xe khi bxii

Khi ô tô được phanh khẩn cấp với tốc độ bất kỳ cho đến khi dừng hẳn ( v = 0 ) thì gia tốc phanh cực đại có thể được xác định từ lực quán tính lớn nhất khi phanh P như dược thể hiện trên hình 1 Sau khi biến đổi ta có trọng lượng bám ở mỗi j

bánh xe trước/ sau :

22732,55 (N) (2.4) 9370,67 (N) (2.5) Trong đó : h là chiều cao trọng tâm của xe g

là hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi ô tô được phanh khẩn cấp Suy ra lực phanh yêu cầu ở mỗi bánh xe trước sau là:

2.2.2 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe.

Thực tế moment phanh sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh lắp đặt ở bánh xe sinh ra Cơ cấu phanh sinh ra ở các bánh xe có nhiều kiểu, vì vậy nói chung trên một chiếc xe có thể có các cơ cấu phanh khác nhau đối với các trục bánh xe trước và trục bánh xe sau Ngay cả khi kiểu cơ cấu phanh giống nhau nhưng kết cấu và kích thước cụ thể vẫn có thể khác nhau tùy theo moment phanh yêu cầu phân bố trên các trục như đã tính ở trên Vì vậy để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, thì trước hết cần đánh giá tỷ số phân bố moment phanh lên trục trước và trục sau theo hệ số phân bố lực phanh K như sau :12

Với xe có tải trọng 6 tấn có phân bố tải trọng tỉnh lên trục trước và trục sau gần bằng nhau, nên hệ số phân bố lực phanh K = 2,42 là hợp lý.12

Vì vậy với các cơ cấu phanh kiểu trống guốc, nếu có các kích thước cơ bản của trống phanh giống nhau thì loại cơ cấu phanh phía trước và phía sau phải khác nhau Với loại xe có tải trọng 6 tấn, ta có thể chọn cơ cấu phanh sau với một guốc có tính tự siết và một guốc có tính tự tách Cơ cấu phanh trước có 2 guốc với tính tự siết.

Chương 3: TÍNH TOÁN KIỂU CƠ CẤU PHANH TRỐNG GUỐC.3.1 Mô-men phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu:

Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh bao gồm :

Moment phanh do cơ cấu phanh tạo ra Lực ép của cơ cấu phanh.

3.1.1 Moment phanh do cơ cấu phanh cầu trước sinh ra :

Kiểu cơ cấu phanh ở cầu trước là kiểu trống guốc với hai guốc đều tự siết; có cơ cấu ép bởi hai xy lanh đơn bố trí ở hai phía khác nhau.

Hình 3.1 Cơ cấu phanh kiểu tang trống loại 4 (loại cam ép).

Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống có tính đối xứng hoàn toàn về phương diện kết cấu mặt phẳng thẳng đứng và được ép cưỡng bức bởi cam kép có hành trình nâng của cam giống nhau Vì vậy mô-men ma sát của tang trống được tạo ra bởi hai guốc có giá trị hoàn toàn giống nhau; tức là:

Tuy vậy do hai guốc được ép bởi một cam ép kép, nên một guốc có tính tự siết và một guốc có tính tự tách, nên ta có:

Với giả thiết kích thước của hai guốc và cả hai má phanh đều giống nhau (A1 = A2 = A và B1 = B2 = B và h1 = h2) thì lực ép do cam tạo ra cho hai guốc được xác định như sau.

P (3.2) Rõ ràng moment phanh do cơ cấu phanh sinh ra M phải bằng moment phanh yêu cầu đã p

được xác định ở (2.8) và (2.9); tức là M = M = 14548,83 với chỉ số i = 1 cho cơ cấu pbxi

phanh cầu trước và i = 2 cho cơ cấu phanh cầu sau Trong đó là hệ số ma sát trượt giữa giả thuyết áp suất phân bố đều (q = const) như sau.

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán phanh trống guốc (3.4)

Trong đó các góc , là các thông số kết cấu về góc đặt đầu – cuối của tấm ma sát12

– tính bằng [rad] Trong tính toán thiết kế, có thể chọn các góc , theo kinh nghiệm 12

sao cho hiệu số ( - ) 9021 0 110 0

Với bán kính tang trống r = 0,8.R = 0,406 [m] thì khoảng cách từ tâm quay bánh tbx

Thay tất cả các thông số vào công thức (3.8b) ta có lực ép ở cơ cấu phanh trước kiểu trống guốc phia trước:

(3.10) Suy ra mô-men phanh do các guốc tạo ra cho tang trống.

3.2 Mô-men phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra:

Kiểu cơ cấu phanh ở cầu sau là kiểu trống guốc với hai guốc có cùng chung cơ cấu ép là xy lanh kép (xem hình 3.2).

Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống đơn giản nhất, có tính đối xứng về phương diện kết cấu qua mặt phẳng đối xứng thẳng đứng (xem hình 3.2) Tuy nhiên mô-men ma sát được tạo ra bởi các guốc sẽ có giá trị khác nhau do tính chất tách/siết của các guốc đối với tang trống phụ thuộc chiều quay của bánh xe.

Công thức xác định mô-men ma sát của hai guốc tác dụng lên tang trống được xác định khác nhau như sau.

- Với guốc tự siết (lực ép P từ piston tạo ra mô-men quay là cùng chiều 1

với chiều quay của tang trống – xem hình 3.2):

(3.12)

- Với guốc tự tách (lực ép P từ piston tạo ra mô-men quay là ngược chiều với chiều quay 2

Nếu hai guốc phanh được gắn các má phanh hoàn toàn giống nhau về phương diện kích thước cũng như kết cấu; và giả sử hai má phanh có qui luật phân bố áp suất như nhau; tức là A = A = A và B = B = B thì mô-men phanh do các guốc phanh của cơ cấu phanh tang121 2

trống cầu sau sinh ra được xác định bằng:

trong đó các đại lượng A và B được đặc trưng cho các thông số kết cấu và qui luật phân bố áp suất trên má phanh của guốc phanh và có thể được xác định như trên Thay tất cả các thông số đã biết vào công thức (3.14) ta có lực ép ở cơ cấu phanh sau kiểu trống guốc Suy ra mô-men phanh do các guốc tạo ra cho tang trống.

Suy ra mô-men phanh do các guốc tạo ra cho tang trống (3.19)

3.3 Tính toán xác định bề rộng má phanh:

Bề rộng má phanh sẽ xác định diện tích làm việc của má phanh ép lên tang trống Bề rộng má phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng; điều này nói chung có lợi cho sự mài mòn của tấm ma sát vì diện tích làm việc tăng đồng nghĩa với áp lực tác dụng trên một đơn vị diện tích giảm, dẫn đến mức độ mài mòn giảm trong mỗi lần phanh (mỗi lần phanh

diễn ra là một lần quá trình trượt giữa má phanh và tang trống diễn ra mảnh liệt, vừa làm mài mòn má phanh vừa sinh nhiệt lớn làm nung nóng tang trống cũng như má phanh và các chi tiết liên quan đến truyền nhiệt với chúng) Tuy vậy bề rộng má phanh không nên tăng lớn quá vì như vậy sẽ làm giảm tính đồng đều của áp lực phân bố theo chiều rộng má phanh, dẫn đến mòn má phanh không đều và giảm hiệu quả phanh.

Khi các thông số khác đã được chọn và xác định theo mô-men yêu cầu nêu trên thì bề rộng má phanh sẽ được xác định theo áp suất cho phép [q] hình thành đối với má phanh trong quá trình phanh

Với kiểu cơ cấu phanh tang trống, bề rộng má phanh b được xác định theo mô-men phanh M do mỗi guốc tạo ra cho tang trống như sau:g

trong đó r là bán kính tang trống, = ( - ) là góc ôm của má phanh, còn q[N/m ] làt21 2

áp suất tác dụng lên má phanh trong quá trình phanh Áp suất làm việc của bề mặt ma sát được chọn đủ nhỏ so với giá trị giới hạn q = 1,0.106 [N/m ] [q] = 1,52 2,0[MN/m2 ], rồi thế tất cả các thông số đã biết thì ta có bề rộng má phanh như sau:

+ Với các guốc của cơ cấu phanh trước: M = [N.m])g1

+ Với các guốc của cơ cấu phanh sau: M = [N.m]g1

Thống nhất chọn bề rộng má phanh của các cơ cấu phanh trước/sau đều bằng b = 0,067[m].

3.4 Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh: 3.4.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng.

Kích thước má phanh không chỉ xác định theo tiêu chí áp suất làm việc phải nhỏ hơn hoặc bằng áp suất cho phép [q] đã nêu ở trên nhằm bảo đảm tuổi thọ cho má phanh; mà còn được xác định theo tiêu chí công ma sát trượt riêng nhằm bảo đảm cho má phanh làm việc trong thời gian lâu dài Bởi vì với cùng áp suất làm việc của má phanh trong quá trình phanh như nhau nhưng tốc độ xe khi bắt đầu phanh càng lớn thì má phanh sẽ càng mau mòn