Đồ án tốt nghiệp là một điều kiện cần để các sinh viên sau khi hoàn thành khóa học có thể tốt nghiệp. Vào học kỳ cuối, những sinh viên đủ điều kiện sẽ được làm đồ án tốt nghiệp. Việc thực hiện đề tài tốt nghiệp là cơ hội để sinh viên tổng hợp kiến thức, thể hiện khả năng, tìm hiểu thực tế và trau dồi thêm những ký năng cần thiết trước khí ra trường.
TỔNG QUAN KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE
CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ĐỂ CHỌN LÀM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE CON (THAM KHẢO XE CƠ SỞ INNOVA TOYOTA 2009)
THIẾT KẾ MÔ HÌNH NÂNG HẠ KÍNH XE ÔTÔ
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE 1
1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1
1.3 Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động 2
1.4 Thông số kỹ thuật xe Toyota Innova 2009 13
CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ĐỂ CHỌN LÀM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16
2 Lựa chọn phương án thiết kế 16
2.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau 16
2.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước 17
2.3 Lựa chọn phương án dẫn động 18
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE CON (THAM KHẢO XE CƠ SỞ INNOVA TOYOTA 2009) 21
3 Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Toyota Innova 2009 21
3.1 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe 21
3.2 Tính toán, thiết kế tính toán cơ cấu phanh trước 22
3.3.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau 27
3.4 Tính toán các thông số cơ bản của dẫn động phanh 42
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH NÂNG HẠ KÍNH XE ÔTÔ 49
Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh xe ô tô 1
Hình 1.7 Trạng thái làm việc của phanh đĩa 6
Hình 1.8 Càng phanh cố định và càng phanh di động 7
Hình 1.9 Phân loại phanh đĩa 7
Hình 1.10 Dẫn động phanh cơ khí 8
Hình 1.11 Hệ thống phanh dẫn động thủy lực 9
Hình 1.12 Hệ thống phanh dẫn động khí nén 11
Hình 1.13 Dẫn động phanh thuỷ lực - khí nén 12
Hình 2.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục 16
Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực 19
Hình 3.1 sơ đồ tính toán phanh đĩa 23
Hình 3.2 các thông số hình học của cơ cấu phanh 27
Hình 3.3 sơ đồ họa lực phanh 31
Hình 3.4 tính bền guốc phanh 34
Hình 3.5 Sơ đồ lực nửa trên guốc phanh 36
Hình 3.6 sơ đồ lực nửa dưới guốc phanh 37
Hình 3.8 Bộ trợ lực chân không 44
Hình 3.9 Đường đặc tính bộ trợ lực 46
Bảng 1: Các thông số của xe INNOVA TOYOTA 15
Bảng 2: Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh 28
Bảng 3: Bảng thông số cầu sau 30
Bảng 4: Tính toán các lực hướng tâm N Z 1 và Q Y 1 , M U 1 36
Bảng 5: Tính được các lực lực N Z 2 và Q Y 2 , M U 2 38
Bảng 6: Tính được các ứng suất 40
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE
1 Công dụng, phân loại, yêu cầu
Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh xe ô tô
- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn
- Giữ cho xe đỗ an toàn, không bị trôi trên đường, kể cả trên dốc
- Hệ thống phanh đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao năng suất vận chuyển cho ô tô
- Hệ thống phanh là hệ thống quan trọng của ô tô vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao do vậy hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực để tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao
- Phân bố momem phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào
- Không có hiện tượng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao, ổn định trong điều kiện sử dụng
- Có khả năng phanh ô tô khi dừng trong thời gian dài
- Đảm bảo tránh trượt lết bánh xe trên đường Vì khi trượt lết gây ra mòn lốp và làm mất khả năng dẫn hướng của xe
- Ngoài ra hệ thống phanh cần chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ bền cao, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí
- Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau Phanh tay cthể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố
- Đảm bảo ổn định của ô tô khi phanh (Được đánh giá bằng hành lang phanh S và góc lệch)
1.3 Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hệ thống phanh chính (phanh công tác) được sử dụng trên ô tô để làm giảm tốc độ của ô tô theo mong muốn của người lái, nó được trang bị trên tất cả các bánh xe ở cầu trước và sau của ô tô
Hệ thống phanh dừng (phanh tay) được sử dụng để giữ cho ô tô ở trạng thái đứng yên Nó thường được vận hành bằng tay, do đó nó còn được gọi là phanh tay Chức năng chính của loại hệ thống phanh này là giữ cho ô tô ở trạng thái đứng yên khi dừng xe trên đường bằng hoặc đèo dốc
Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ)
- Hệ thống phanh gồm: Vành răng cảm biến, trục bánh xe, giá đỡ Là một phương pháp phanh xe mà không dùng phanh chân Phương pháp này sử dụng sức cản quay của động cơ để giúp làm giảm tốc độ xe Khi phanh, nhả chân ga trong khi vẫn đang gài số, do nhiên liệu đã cung cấp ít nhất vào các xi lanh động cơ, cho nên các bánh xe sẽ đóng vai trò chủ động còn trục khuỷu động cơ quay bị động Do đó trục khuỷu cản lại sự quay (do sức cản của không khí bị nén trong xi lanh, ma sát giữa các chi tiết chuyển động…) nên các bánh xe chủ động quay chậm dần và làm giảm tốc độ xe
Hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa a, Hệ thống phanh với cơ cấu tang trống
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của phanh tang trống
- Phanh tang trống là loại phanh được sử dụng để lắp đặt trong hệ thống phanh của các loại xe ô tô lớn, xe tải Về cấu tạo thì loại phanh này bao gồm trống phanh và má phanh Trong đó má phanh nằm bên trong còn trống phanh thì nằm bên ngoài Trống phanh là hộp rỗng bên ngoài, gắn với trục bánh xe và quay theo bánh xe Còn má phanh lại nằm bên trong và tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trống phanh để tạo ra sự ma sát
- Phanh tang trống hoạt động dựa trên nguyên lý khi tài xế đạp phanh thì 2 má phanh sẽ được đẩy ra ngoài bằng lực đẩy của bình xi-lanh con Khi đẩy ra má phanh sẽ tiếp xúc trực tiếp với trống phanh để tạo ra ma sát khiến xe đi chậm lại hoặc dừng hẳn
Phân loại phanh tang trống
- Tùy thuộc vào cấu tạo, kết hợp giữa guốc dẫn và kéo mà sẽ có một số loại phanh tang trống khác nhau Đặc điểm, mục đích mà guốc dẫn và kéo tạo ra sẽ quyết định việc sử dụng phanh một cách chính xác Có thể kể đến 4 loại phanh tang trống như: Phanh tang trống loại dẫn và kéo
- Phanh tang trống loại một trợ động.
- Phanh tang trống loại hai guốc dẫn
- Phanh tang trống loại hai trợ động
- So với phanh đĩa thì phanh tang trống có những ưu điểm nổi bật như: tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa, thay mới hơn Với cấu tạo đơn giản phanh tang trống khá dễ sửa chữa cùng với đó là ít bị tác động, ảnh hưởng từ bên ngoài do có thiết kế nguyên khối, tuổi thọ phanh cao hơn
- Về nhược điểm thì phanh tang trống vẫn còn tồn tại khá nhiều nhược điểm đó là hiệu quả phanh không cao bằng phanh đĩa đồng thời trọng lượng khá lớn vì có thiết kế nguyên khối Phanh chỉ phù hợp với các loại ô tô lớn như xe tải, xe bán tải, xe khác b, Hệ thống phanh có cơ cấu phanh đĩa
- Phanh đĩa hiện nay được khá nhiều hãng lựa chọn để lắp đặt cho xe ô tô của mình bởi tính hiệu quả cao Phanh được cấu tạo từ các thành phần chính đó là: đĩa phanh gắn vào trục bánh, má và cùm được ốp vào 2 bên đĩa phanh
- Phanh đĩa hoạt động dựa trên nguyên lý như sau: Khi tài xế đạp chân phanh thì má phanh sẽ được đẩy tiến lên dần phía đĩa phanh do sự hỗ trợ từ các pít-tông dầu Khi đó sẽ sản sinh ra một lực ma sát do má và đĩa phanh tiếp xúc với nhau, lực ma sát đó làm cho bánh xe chậm dần hoặc dừng lại Nếu lực phanh nhẹ thì xe sẽ chậm dần, còn lực phanh mạnh thì xe sẽ dừng lại phanh mạnh thì xe sẽ dừng lại
Hình 1.7 Trạng thái làm việc của phanh đĩa
1.Pitton 2 Ngàm phanh 3 Má phanh
4 Đĩa phanh 5 Báo mòn 6 Bề mặt ma sát
Phân loại theo càng phanh:
- Càng phanh cố định (có 1 cặp piston nằm ở mỗi má phanh)
-Càng phanh di động (có 1 piston gắn vào 1 bên má phanh)
Hình 1.8 Càng phanh cố định và càng phanh di động
+Phân loại theo rôto phanh:
-Loại đĩa đặc (làm từ 1 rôto đơn)
-Loại đĩa thông gió (có lỗ rỗng bên trong giúp tản nhiệt nhanh)
-Loại có tang trống (phanh tang trống gắn liền dùng cho phanh đỗ)
Hình 1.9 Phân loại phanh đĩa
-Ở phanh đĩa phần lớn bề mặt ma sát đĩa lộ ra ngoài, tiếp xúc trực tiếp với không khí nên được làm mát tốt hơn so với bề mặt ma sát của phanh tang trống
-Khi đĩa phanh quay, các tạp chất, bụi bẩn được văng ra khỏi đĩa nhờ lực ly tâm, trong khi ở phanh trống các bụi bẩn này có khuynh hướng bị tích tụ bên trong tang trống
-Tác động kẹp của má phanh không làm cho đĩa phanh hay rotor biến dạng cong vênh Ngược lại, ở phanh trống, tác động mở của guốc phanh làm cho tang trống bị biến dạng theo hình elip hay ovan Sự biến dạng này làm hạ thấp bàn đạp phanh và tạo ra hiệu ứng bóp ở hai đầu guốc phanh
-Phanh đĩa có kết cấu gọn, khối lượng các chi tiết nhỏ dễ tháo lắp, nên thuận tiện cho công việc sửa chữa bảo dưỡng
-Do không có trợ động nên luôn tạo ra lực phanh bằng nhau ở hai phanh trên cùng một trục
-Sẽ khó khăn hơn khi thiết kế phanh đỗ (phanh tay) là một phanh đĩa Đã có nhưng phanh tay dùng loại phanh đĩa nhưng chúng thường đắt tiền, phức tạp, yếu và lại có khuynh hướng dễ bị kẹt dính
1.3.3 các dạng dẫn động phanh
Hệ thống phanh được chia ra:
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí
- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén
- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thuỷ lực
- Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá
Dẫn động phanh cơ khí
Hình 1.10 Dẫn động phanh cơ khí
