Đồ án ô tô hệ thống phanh xe buýt

Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt MỤC LỤC MỤC LỤC 1 2 LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2 1.1. Công dụng 2 1.2. Phân loại 2 1.3. Yêu cầu 5 1.4. Kết cấu của hệ thống phanh chính 7 1.4.1. Cơ cấu phanh 7 1.4.1.1. Loại trống - guốc 8 1.4.1.2. Loại đĩa 10 1.4.1.3. Loại phanh dải 11 1.4.2. Dẫn động phanh 12 1.4.2.1. Dẫn động thủy lực 12 13 14 16 1.4.2.2. Dẫn động khí nén 18 1.4.3. Hệ thống ABS 20 1.4.3.1. Công dụng 20 1.4.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 20 1.4.4. Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD 22 1.4.5. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA 23 Chương 2. TÍNH MÔMEN PHANH YÊU CẦU 24 2.1. Tính moment phanh yêu cầu 24 2.2. Chọn loại/kiểu và sơ đồ hệ thống phanh 27 Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 28 3.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của cơ cấu phanh 28 3.1.1. Moment phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu 28 3.1.1.1. Moment phanh do cơ cấu phanh cầu trước sinh ra 28 3.1.1.2. Moment phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra 33 3.1.2. Tính toán xác định bề rộng má phanh 35 3.2. Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh 37 3.2.1. Tính toán kiểm tra công trượt riêng 37 3.2.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 38 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Chương 4. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC 40 4.1. Hành trình dịch chuyển đầu piston xi lanh công tác của cơ cấu ép 40 4.2. Đường kính xi lanh chính và xi lanh công tác 40 4.2.1. Đường kính xi lanh công tác 40 4.2.2. Đường kính xi lanh chính 41 4.3. Hành trình dịch chuyển của piston xi lanh chính 42 4.4. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 43 4.4.1. Tỷ số truyền bàn đạp ibđ 43 4.4.2. Hành trình bàn đạp Sbđ 44 4.5. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa Fnh trợ lực 44 4.6. Lực trợ lực cần thiết của bộ trợ lực 45 4.7. Đường kính xy lanh của bầu trợ lực 46 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, khi nền kinh tế đất nước ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng ô tô trong giao thông càng nhiều. Điều này buộc những kỹ sư trong ngành Cơ Khí Động Lực phải nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi những công nghệ mới, cũng như thiết kế, cải tạo những ô tô cũ để phù hợp với nhu cầu hiện nay. Do đó, đồ án môn học tính toán và thiết kế ô tô mang một ý nghĩa quan trọng đối với sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực trước khi ra trường. Trong đồ án thiết kế ô tô này em được giao nhiệm vụ: “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh ô tô ”. Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm các yêu cầu: bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành. Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn đồ án của mình. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Tụy đã tận tình hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này. Đà Nẵng 30 tháng 5 năm 2014. Sinh viên thực hiện 1 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1. Công dụng Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ của ô tô, máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. - Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô, máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng: - Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. - Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe. 1.2. Phân loại Phân loại theo tính chất điều khiển ta chia ra - Phanh chân - Phanh tay Phân loại theo kết cấu cơ cấu phanh mà chia ra - Phanh guốc - Phanh đai - Phanh đĩa a) b) c) Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính a. Phanh trống; b. Phanh đĩa; c. Phanh dải 2 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra - Phanh ở bánh xe - Phanh ở trục truyền đông (sau hộp số) Phân loại theo phương thức dẫn động - Dẫn động phanh bằng cơ khí - Dẫn động phanh bằng thủy lực - Dẫn động phanh bằng khí nén - Dẫn động phanh liên hợp Hình 1-2: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp. 1.Tay phanh ; 2. Cóc hãm; 3. Ống trượt; 4. Con lăn; 5,10,12,13. Dây cáp; 6. Đai ốc điều chỉnh; ,7,11. Đòn quay; 8,15,16. Các lò xo hồi vị; 14,20. Các đòn điều khiển cơ cấu phanh; 18.Trống phanh. 3 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt 1 3 4 8 6 A B 7 2 5 Hình 1-3: Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp 1. Xilanh bánh xe; 2. Đường ống dẫn; 3,4 Piston của xilanh chính; 5. Bàn đạp; 6. Xilanh chính; 7. Đường ống dẫn; 8. Xilanh bánh xe. Hình 1-4: Dẫn động phanh bằng khí nén. 1 - Máy nén khí; 2. Van an toàn; 3. Bộ điều chỉnh áp suất; 4. Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5. Van bảo vệ kép; 6,10. Các bình chứa khí nén; 7,9. Các bầu phanh xe kéo; 8. Tổng van phân phối 4 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt 1 2 3 4 5 6 Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý của mạch dẫn động phanh thủy khí 1. Van an toàn; 2. Bình chứa; 3. Van phân phối; 4. Xilanh thủy khí; 5. Xilanh bánh xe; 6. Tổ hợp máy nén khí 1.3. Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: - Làm việc bền vững, tin cậy. - Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. - Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá. - Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. - Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh. 5 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt - Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. - Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. - Có khả năng thoát nhiệt tốt. - Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ. Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh: - Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. - Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính hỏng. - Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên gọi là phanh tay. - Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để: - Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc. - Để giảm dần tốc độ của ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn. - Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập. 6 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường. Để có hiệu quả phanh cao: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. - Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng. - Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe cói trọng lượng toàn bộ lớn. 1.4. Kết cấu của hệ thống phanh chính Ðể thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh phải có hai phần kết cấu chính sau: Cơ cấu phanh : Là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản. Trong quá trình phanh động năng của ôtô máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài. Dẫn động phanh : Ðể điều khiển cơ cấu phanh. 1.4.1. Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là : Các phần tử ma sát và cơ cấu ép. Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như : Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng : Trống - Guốc, Ðĩa hay Dải. Mỗi dạng có một đặc điểm riêng biệt. 7 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt 1.4.1.1. Loại trống - guốc Ðây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phỗ biến nhất. Cấu tạo gồm : Trống phanh : Là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe. Các guốc phanh : Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh) Cơ cấu ép : Khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát phanh bánh xe lại. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá: P 2 P 1 P 1 fN 1 N 1 P 2 b N 1 r b a a fN 1 2 r b N b P 2 c a 2 fN fN e 1 N 1 P 1 2 b N r b fN c 2 a P 2 a b c d e N 1 fN N 1 r b P 1 1 1 fN N 1 P b r N P 2 1 a fN c 1 fN 1 N 1 b b 2 c a fN 2 Hình 1-6: Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng a. Ép bằng cam; b. Ép bằng xylanh thủy lực; c. Hai xylanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d. Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e.Cơ cấu phanh guốc cường hoá 8 [...]... tài: R = 0,35[m] 26 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt 2.2 Chọn loại/kiểu và sơ đồ hệ thống phanh Thực tế mô-men phanh sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh lắp đặt bánh xe sinh ra Cơ cấu phanh 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 trục bánh xe trước và trục bánh xe sau Ngay cả khi kiểu cơ cấu phanh giống nhau nhưng kết... h – Là chiều cao trọng tâm của xe bx φ – Là hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi tô được phanh khẩn cấp Với hệ thống phanh không trang bị hệ thống kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe (xe không có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS – Anti-lock Brake System, hay trang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử EBS – Electronic Brake System) thì hệ số bám khi phanh khẩn cấp chỉ có thể đạt được... tình huống phanh khẩn cấp và chân phanh sẽ rung giật để báo cho tài xế biết nó đang hoạt động Phân bổ lực phanh điện tử EBD 21 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Hình.1-14: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực có sử dụng hệ thống chống bó cứng phanh ABS 1,6 Đĩa Phanh; 2.Xylanh chính; 3 Bộ trợ lực chân không; 4 Bàn đạp phanh; 5 Công tắt khởi động; 7,13 Cảm biến; 8 Dẫn động phanh trước; 9 Đèn báo phanh; ... – b = 2200 – 1479 = 721[mm] 24 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Trọng lượng bám ở mỗi bánh xe Gbx chính bằng phản lực pháp tuyến Z tại bánh xe khi phanh Khi tô được phanh khẩn cấp với tốc độ bất kỳ cho đến dừng hẳn (v=0) thì gia tốc phanh cực đại có thể xác định từ lực quán tính lớn nhất khi phanh Pj Sau khi biến đổi ta có trọng lượng bám ở mỗi bánh xe trước/sau: Gbx1 = Ga (b + hg ϕ bx )... giản và gọn Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh Phanh dải đơn giản không tự siết : Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh được rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay Nhược điểm là : hiệu quả phanh không cao 11 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Phanh dải đơn... động phanh sau 1.4.4 Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD EBD có vai trò không kém ABS trong việc trợ giúp quá trình phanh Nó hoạt động hoàn toàn tự động và không cần tài xế kích hoạt Giống như tên gọi, EBD phân bổ lực phanh tới các bánh để đảm bảo xe dừng một cách cân bằng nhất Sự kết hợp giữa hai công nghệ ABS và EBD sẽ giúp quá trình phanh trở nên tối ưu hơn 22 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe. .. : Nhờ có một được nối cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần Tuy vậy khi phanh thường dễ bị giật, không êm Phanh dải loại kép : Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết 1.4.2 Dẫn động phanh Ðối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động... giữa mômen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (hay còn gọi một cách quy ước là mômen của lực dẫn động) 9 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt 1.4.1.2 Loại đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên tô du lịch Phanh đĩa có các loại : Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng ma sát quay Ðĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió,... chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của tô máy kéo Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe Hệ số hiệu quả là một... (3.1b) 1405,91 Với xe buýt đề cho, do sự phân bố tải trọng tĩnh lên cầu trước gấp đôi cầu 12 sau nên hệ số phân bố lực phanh K =1,24 là hợp lý Vì vậy với cơ cấu phanh 27 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt trống guốc, nếu có các kích thước cơ bản của trống phanh giống nhau thì loại cơ cấu phanh trước sau phải khác nhau Dựa vào hệ số phân bố lực phanh như vậy ta có thể chọn cơ cấu phanh sau với một . trường. Trong đồ án thiết kế ô tô này em được giao nhiệm vụ: “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh ô tô ”. Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở. hoàn thành đồ án này. Đà Nẵng 30 tháng 5 năm 2014. Sinh viên thực hiện 1 Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1. Công dụng Hệ thống phanh dùng. toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt MỤC LỤC MỤC LỤC 1 2 LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2 1.1. Công dụng 2 1.2. Phân loại 2 1.3. Yêu cầu 5 1.4. Kết cấu của hệ thống