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

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

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”.

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.

Trọng lượng bám ở mỗi bánh xe G chính bằng phản lực pháp tuyến Z tại bánh xe khi bxi i phanh.

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 :

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:

= 7496,54 (N) Moment phanh yêu cầu ở mỗi bánh xe trước/sau là:

Trong đó: R = 0,508 (m) là bán kính làm việc trung bình của bánh xe.bx

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

(2.10) 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.

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 p bxi phanh cầu trước và i = 2 cho cơ cấu phanh cầu sau.

Trong đó là hệ số ma sát trượt giữa má phanh và tang trống ; có thể chọn

= 0,30 Còn h là khoảng cách từ tâm quay của điểm tỳ cố định đến phương lực ép P (xem hình 3.2).

Với bán kính bánh xe R = 508bx

[mm] (theo đề bài) tcó thể chọn r =t

Các thông số kích thước

A và B có thể xác định theo giả thuyết áp suất phân bố đều

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 sát1 2

– tính bằng [rad] Trong tính toán thiết kế, có thể chọn các góc , theo kinh nghiệm 1 2 sao cho hiệu số ( - ) 902 1 0 110 0

Góc đặt của phương hợp lực pháp tuyến khi áp suất phân bố đều được xác định bằng:

Với bán kính tang trống r = 0,8.R = 0,406 [m] thì khoảng cách từ tâm quay bánh t bx xe đến phương lực ép P có thể được xác định a = 0.8.r = 0,8.0,406 = 0,325 [m]t (3.6)

Và khoảng cách từ tâm quay điểm tựa cố định của guốc đến tâm quay bánh xe được tính bằng:

(3.7) Với là góc đặt tâm quay điểm tựa cố định của guốc phanh Với = 20 thì s = 0 0 o

Thế tất cả các số liệu đã phân tích và chọn vào công thức (3.9) với hệ số ma sát trượt = 0,3 thì ta có:

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):

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

(3.13) Vậy mô-men phanh do hai guốc tạo ra cho tang trống được xác định bằng mô-men tổng như sau.

(3.14) 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 tang1 2 1 2 trống cầu sau sinh ra được xác định bằng: hay

Từ đây ta có công thức tính lực ép yêu cầu đối với cơ cấu phanh kiểu trống guốc cầu sau bằng:

(3.16) 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.

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

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Lựa chọn phương án thiết kế

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

(2.10) 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.

TÍNH TOÁN KIỂU CƠ CẤU PHANH TRỐNG GUỐC

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