HỆ THỐNG PHANH cơ KHÍ(PHANH TANG TRỐNG) SAU của XE máy

Xe máy là phương tiện giao thông phổ biến nhất ở nước ta. Để an toàn hơn ở rất nhiều người Việt Nam sử dụng xe máy thì hệ thống phanh đóng một vai trò hết sức quan trọng. Nhận thấy tính cần thiết của hệ thống phanh nên đề tài thiết kế lại hệ thống phanh được đề xuất trong học phần “ đề án thiết kế”. Đây là một trong những đề án sinh viên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí phải thực hiện trong chương trình đào tạo. Nhằm giúp sinh viên làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế cơ khí. Để hiểu rõ các công việc, phương pháp tiếp cận và thiết kế một thiết bị trong thực tế.

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, Khoa học kỹ thuật đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới , mang lại hiệu quả rất lớn cho con người Trong đó phương tiên giao thông đóng vai trò quan trọng trong đời sống hằng ngày Nó phục vụ nhu cầu đi lại của con người Bên cạnh đó nó đóng góp một phần vào sự phát triển của xã hội Nhờ có các phương tiện giao thông mà hàng hóa được vận chuyển dễ dàng hơn

Xe máy là phương tiện giao thông phổ biến nhất ở nước ta Để an toàn hơn

ở rất nhiều người Việt Nam sử dụng xe máy thì hệ thống phanh đóng một vai trò hết sức quan trọng Nhận thấy tính cần thiết của hệ thống phanh nên

đề tài thiết kế lại hệ thống phanh được đề xuất trong học phần “ đề án thiết

kế” Đây là một trong những đề án sinh viên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí phải

thực hiện trong chương trình đào tạo Nhằm giúp sinh viên làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế cơ khí Để hiểu rõ các công việc, phương pháp tiếp cận và thiết kế một thiết bị trong thực tế

Nhằm thực hiện mục tiêu đó, là sinh viên của trường Đại học kỹ thuật

Công nghiệp Thái Nguyên nói riêng và các sinh viên của những trường kỹ thuật nói chung, luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trao dồi kiến thức khi đang ngồi trên ghế nhà trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực vào công cuộc đổi mới của đất nước

Qua đề án thiết kế, em đã tổng hợp được một số kiến thức chuyên môn

Nhưng với những hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm thưc tế nên đề án của

em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để đề án của em được hoàn thiện hơn

Em xin gửi lời cám ơn đến sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa, đặc biệt

là ThS.Vũ Thị Liên đã hướng dẫn tận tình giúp em hoàn thành đề án này

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN I

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH CƠ

KHÍ(PHANH TANG TRỐNG) SAU CỦA XE MÁY

1.1 Giới thiệu

Hệ thống phanh (thắng) được dùng để điều khiển chiếc xe, một chiếc xe đẹp mà có hệ thống phanh không tốt thì hoàn toàn vô nghĩa, vì nó sẽ là

nguồn gốc của tai nạn Rất nhiều người quan tâm đến hệ thống phanh, xem

nó là một trong các hệ thống quan trong nhất

Hệ thống phanh lý tưởng là hệ thống cho phép người lái dừng xe lại với khoảng cách ngắn nhất Một yêu cầu khác cho một hệ thống phanh ô tô, xe máy… là việc dừng xe phải ổn định, không bị kéo lê hoặc đâm sang bên cạnh Phanh xe là một trong những thiết bị có tần số hoạt động vào loại cao nhất trên xe

Theo cách phân chia theo cơ cấu hãm, phanh được chia thành phanh cơ khí(phanh tang trống) và phanh đĩa

Phanh tang trống là loại được dùng phổ biến trên nhiều loại xe ô tô,xe máy Những chiếc xe đầu tiên nhất sử dụng phanh tang trống là loại phanh dùng đai bao quanh mặt ngoài thân trống, khi phanh đai này sẽ ôm lấy thân trống làm giảm vận tốc của xe Loại phanh này ngày nay chỉ còn thấy sử dụng trên những chiếc xe đạp mini( loại phanh này còn gọi là phanh dải như trên hình 1)

Hình 1: Phanh dải trên xe đạp mini

còn trên ô tô, xe máy không còn dùng nữa do cấu tạo loại phanh này bị bất lợi do nước và bụi bẩn ở đường văng lên dính vào má phanh và trống, làm giảm ma sát và khiến mặt trống và má phanh bị mài mòn rất nhanh chóng Chính vì vậy mà loại phanh hiện nay đã ra đời và chiếm ưu thế nhờ khắc phục được những khiếm khuyết của thế hệ trước Ngày nay các má phanh được bố trí nằm bên trong trống, mỗi khi phanh người điều khiển phải tác động một lực để bung má phanh ra ép sát vào mặt trong của tang trống, vì vậy thiết kế này gọi là phanh bung bên trong

Hệ thống phanh tang trống đầu tiên được tác động thông qua cơ cấu đòn bẩy cơ khí Các thanh kim loại hoặc dây cáp, và các tay đòn truyền áp lực từ bàn đạp phanh hoặc tay đòn điều khiển đến càng phanh

Do địa hình ở Việt Nam đường nhỏ,nhiều chỗ cua nên sử dụng phanh rất nhiều Chính nhiều chỗ đường cua mà sử dụng phanh đĩa là rất nguy hiểm

Để an toàn hơn ở rất nhiều người Việt Nam sử dụng xe máy dùng phanh tang trống Gần như tất cả các loại xe máy hiện nay đều trang bị hai hệ thống phanh độc lập với nhau là phanh chân và phanh tay

Trong đó, phanh chân, phanh tay chỉ hoạt động khi nhấn, bóp vào bàn đạp , tay phanh và khi nhả chân đạp phanh, tay bóp phanh thì đồng thời phanh

cũng nhả Vì vậy phanh tang trống sau của xe máy được chọn để nghiên

cứu trong đề án này (phanh tang trống sau như trên hình 2)

• Quy trình tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh.

• Nghiên cứu chức năng và vật liệu chế tạo từng chi tiết

• Tính các lực cần thiết để phanh

PHẦN II

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.1 Cấu tạo

Hình 3: Sơ đồ cấu tạo của phanh tang trống.

+ Cơ cấu phanh: gồm lòng Mayơ, trục cam, chốt má phanh, cần cam, hai càng phanh, lò xo, mâm phanh, bu lông M6, má phanh.

cũ, hai càng phanh(4) ép vào trục cam phanh(2),bánh xe quay bình thường Điều chỉnh thắng : Điều chỉnh sao cho tay phanh hoặc bàn đạp phanh có khoảng chạy tự do (chạy không) tính từ lúc bắt đầu tác động đến lúc phanh

ăn từ khoảng 10 - 20 mm là đạt

PHẦN III

QUY TRÌNH THÁO LẮP,BẢO DƯỠNG VÀ SỬA

CHỮA

Hình 5: Các chi tiết của phanh tang trống.

3.1 Quy trình tháo hệ thống Phanh:

- Tháo bánh xe ra khỏi khung xe, lấy mâm phanh(7) ra khỏi moay ơ

- Nắm giữa hai càng phanh(4) và kéo vào nhau để lấy lên, tháo các lò xo(5), tách rời chúng ra

- Tháo bulông kẹp(7), tách cần cam phanh(3) ra khỏi trục cam phanh(2)

- Dùng xăng rửa sạch các chi tiết, trừ càng và má phanh

- Kiểm tra tình trạng mòn khuyết của má phanh(8), mặt trong moay ơ

3.2 Quy trình lắp hệ thống Phanh:

- Lắp trục cam phanh(2) vào mâm phanh(7)

- Lắp cần cam phanh(3) vào đầu của trục cam phanh(2), dùng bulong(7) cố định lại

- Lắp các lò xo(5) vào hai càng phanh(4) đã dán 2 má phanh(8), sau đó gắn 1 đầu của càng phanh vào chốt cố định(4), một đầu vào trục cam phanh(2)

3.3 Bảo dưỡng và sửa chữa:

Xe máy thường dùng hệ thống phanh cơ khí cho bánh sau,bánh trước hiện nay phổ biến là dùng phanh đĩa Các hỏng hóc thông thường của hệ thống phanh gồm: phanh không ăn, bị kẹt hoặc kêu rít.

3.3.1 Phanh không ăn do các nguyên nhân sau đây:

+Hành trình tự do của bàn đạp hoặc tay phanh quá rộng (còn gọi là phanh sâu quá), phải vặn ốc đuôi ty vào sâu thêm

+Má phanh mòn hay chất lượng kém, phải thay mới

+Má phanh bị chai cứng, có thể chữa bằng cách chà giấy ráp hay cưa mặt võng

+Má phanh dính dầu mỡ, nếu nhẹ thì đánh sạch bằng giấy ráp, ngấm nhiều thì phải thay mới

+Vành tiếp xúc giữa má phanh và mặt trong moay ơ không hoàn toàn, cần rà lại

+Mặt trong moay ơ bị cày xước, cần tiện cho phẳng

3.3.2 Kẹt phanh là tình trạng các bánh xa nặng dù không đạp phanh nguyên do như sau:

+Không đủ hành trình tự do cho tay, chân phanh Cần nới ốc đuôi ty

+Má phanh dày quá quy định.Phải rà giũa lại

+Hai lò xo kéo phanh vào không hết vì yếu hay bị gãy.Cần thay thế

+Có thể do các vòng bi trục sau bị hỏng

3.3.3 Phanh kêu rít vì các nguyên nhân sau:

+Ma phanh mòn nhẵn,kim loại của càng phanh cọ vào Mayơ tạo tiếng

kêu.Cần phải thay mới càng phanh hay dán má mới

+Có vật cứng kẹt trong Mayơ

+Mặt trong Mayơ có rãnh hay bị oovan.Nên đi tiện vớt lại cho tròn và

phẳng

+Má phanh bị chai.Phải giũa lại hay thay mới

3.3.4 Phanh xong buông hết bàn đạp phanh,xe vẫn bị hãm:

Do má phanh quá mòn,khoảng hở giữa mặt má phanh với mayơ quá

lớn.Trục cam xoay ngang hết cỡ nên kẹt luôn không tra về được.Phải thay

+Hai đầu móc của lò xo hồi càng phanh phải úp vào trong mâm phanh.

4.2 Phân tích thiết kế của các chi tiết.

4.2.1 Trục cam phanh

Trục cam phanh là một chốt di động xuyên qua lỗ khoan ở mâm phanh, phía ngoài có dự trù để bắt cần phanh

- Trên thân trục cam có làm rãnh để thuận tiện cho việc bôi trơn.

* Công dụng: Nhận momen quay từ cần cam phanh, trục cam phanh quay làm bung 2 càng phanh ra

* Vật liệu chế tạo:

Trục cam phanh được chế tạo bằng vật liệu Thép C45

Theo vật liệu chế tạo của Nhật có tên: S45C

4.2.2 Cần cam phanh

Cần phanh: một đầu siết chặt với trục cam phanh,đầu còn lại nối với cơ cấu điều khiển phanh

Hình 7: Chi tiết cần cam phanh

* Phân tích chức năng:

- Cũng như ở trục cam thì ở cần cam 1 đầu cũng làm rãnh then

- Trên đầu của cần cam có khoét rãnh để 1 phần giảm ứng suất, 1 phần làm cho thuận tiện lắp rắp

- Mặt phẳng 2 đầu của cần cam có khoảng cách với nhau tạo không gian làm việc cho cần cam và vành bánh xe

* Công dụng: Khi cần cam phanh nhận lực kéo từ cơ cấu điều khiển, cần cam xoay làm cho trục cam phanh cũng quay

* Vật liệu chế tạo:

Cần cam phanh được chế tạo bằng vật liệu Thép CT45

Theo vật liệu chế tạo của Nhật có tên : YSH270C-P

4.2.3 Càng phanh

Hai càng phanh: có dạng bán nguyệt một đầu tì vào chốt cố định, đầu còn lại tì vào trục cam phanh, hai càng phanh luôn luôn được kéo sát vào nhau nhờ hai lò xo càng phanh,phía ngoài càng phanh có dán má phanh

Hình 8: Chi tiết càng phanh

* Công dụng: Khi bị trục cam phanh làm bung 2 càng về 2 phía, càng phanh được gián 2 má phanh trên nó,chúng ép sát vào lòng Mayơ tạo ma sát và làm giảm tốc độ quay của bánh xe cũng như không cho bánh xe quay được

4.2.4 Mâm phanh

Mâm phanh: được giữ cố định nhờ một rãnh tiện ăn khớp

Hình 9: Chi tiết mâm phanh

* Công dụng: Được thiết kế, chế tạo để gắn cụm phanh

* Vật liệu chế tạo:

Mâm phanh được chế tạo bằng vật liệu Gang xám GX15-32

4.2.5 Má phanh

Hình 10: Chi tiết má phanh

Thông thường má phanh được gắn vào guốc phanh bằng một trong hai cách,

dán keo hoặc tán rivê Còn đối với một số trường hợp má phanh được khoan

lỗ để gắn bulong, cho phép việc thay thế dễ dàng Tuy nhiên loại má phanh dán thông dụng và được ưa chuộng hơn vì nó tận dụng được tối đa bề dày của má, khi mòn không bị đinh tán cọ làm hỏng mặt lòng Mayơ

Má phanh được làm bằng Gỗ phít

PHẦN V

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Hình 11: Sơ đồ hóa nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

Xét hệ thống phanh tang trống trên, được sơ đồ hóa như hình vẽ Cụ thể xét cho 1 bên của phanh như hình 12 Có các thông số cho trước như khoảng cách OC, CQ = L, CF1, CF2 , C là tâm quay của càng phanh khi có lực Qr tác động vào O là tâm của trống Bán kính trong của trống là r Đoạn ma sát trong cung AB, và góc BOC là θ1, góc AOC là θ2 Moomen xoắn T, hệ số

ma sát µ, các lực kéo của lò xo F ,1 F 2

Tính toán lực Qr để phanh

⇒ =

− (1)

Với: plà độ lớn cực đại của áp lực pháp tuyến.

b là chiều rộng của lớp má phanh

Tổng momen của lực pháp tuyến đối với điểm C:

Thay (1) vào (2) ta được MN

Tổng momen của lực ma sát đối với điểm C:

Thay (1) vào (3) ta được MF

Lấy momen tại điểm C ta có:

21.10

12,71 0,4.55 ( os60 os150)

T pb

Với: plà độ lớn cực đại của áp lực pháp tuyến.

b là chiều rộng của lớp má phanh

Tổng momen của lực pháp tuyến đối với điểm C:

( ) 42( )

0,4.12,71.55 55 cos60 cos150 cos(2.150) cos(2.60)

423944

Thực hiện đề án thiết kế hệ thống phanh tang trống sau của xe máy đã cho

em những hiểu biết lớn cả về mặt lý thuyết lẫn thực tiễn Là cơ hội nghiên cứu, học tập tốt và là những tiền đề cho công việc của em sau này Tuy vậy,

em cũng gặp phải những khó khăn nhất định về cả vốn kiến thức sẳn có và trình độ tư duy còn hạn hẹp, để liên hệ kiến thức đã được học với bài toán thực tế đặt ra

6.2 Kết quả đạt được

• Hiểu biết về các loại hệ thống phanh dùng cho xe máy hiện nay

• Nắm vững được nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh tang trống của

• Tìm hiểu được cách tính toán thiết kế

Tài liệu tham khảo [1] Ch-19 Brakes and Dynamometers.pdf

[2] Các bản vẽ chế tạo của công ty YAMAHA của Nhật về hệ thống phanh.

[3] Ninh Đức Tốn: DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP; Nhà xuất bản giáo dục