Hệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà Nội

Hệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà NộiHệ thống phanh trên ô tô ĐH Bách Khoa Hà Nội

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 1 mục lục Trang Mục lục 1 Lời nói đầu. 2 Ch-ơng 1: Tổng quan về hệ thống phanh của xe ôtô 4 1.1. Công dụng phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh 4 1.2. Kết cấu của hệ thống phanh 5 Ch-ơng 2: Lựa chọn ph-ơng án thiết kế 20 2.1. Sơ đồ dẫn động phanh điển hình 20 2.2. Kết cấu một số cụm chi tiết 23 2.3.Chọn ph-ơng án thiết kế 30 Ch-ơng 3: Thiết kế tính toán hệ thống phanh32 3.1. Thông số của xe tham khảo 32 3.2. Tính toán xây dựng hoạ đồ 32 3.3. Tính bền cơ cấu phanh 41 3.4. Tính dẫn động . 53 Ch-ơng 4: Tính toán khảo sát quá trình phanh .69 4.1. Cơ sở lí thuyết về điều hoà lực phanh 69 4.2. Tính toán khảo sát quá trình phanh ôtô trọng tải lớn 71 Kết luận chung 91 Tài liệu tham khảo. 92 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 2 Lời nói đầu Ngành ôtô - máy kéo 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 về tốc độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các ph-ơng tiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những v-ợt bậc đáng kể. Các thành tựu kỹ thuật mới nh- điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng nh- các ph-ơng pháp tính toán hiện đại đều đ-ợc áp dụng trong ngành ôtô. ở n-ớc ta hiện nay, các xe ô tô đang l-u hành chủ yếu là của n-ớc ngoài, đ-ợc lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe nhập cũ, các loại xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng nh- chất l-ợng. Trong các loại xe trên thì xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất n-ớc. Xe tải phục vụ chủ yếu trong các ngành khai khoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá. Với đặc thù của địa hình Việt Nam với 70% diện tích là đồi núi. Đ-ờng xá th-ờng là khó khăn có nhiều dốc cao và dài, trong khi đó xe lại th-ờng xuyên chở quá tải. Do đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao đ-ợc hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh. Trên cơ sở đó em đ-ợc giao đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho ôtô tải tám tấn. Nội dung đề tài bao gồm: - Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô. - Tính toán, thiết kế hệ thống phanh. - Tính toán khảo sát quá trình phanh ôtô. Đề tài đ-ợc tiến hành tại bộ môn Ô tô tr-ờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan và các Thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, h-ớng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 3 dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Hà Nội, Ngày tháng năm 2005 Sinh viên thực hiện Đinh Mạnh C-ờng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 4 Ch-ơng 1 Tổng quan về hệ thống phanh 1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1. Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào đấy hoặc dừng hẳn ôtô; - Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đ-ờng dốc. 1.1.2 Phân loại a). Theo công dụng Theo công dụng hệ thống phanh đ-ợc chia thành các loại sau: - Hệ thống phanh chính (phanh chân); - Hệ thống phanh dừng (phanh tay); - Hệ thống phanh dự phòng; - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ). b). Theo kết cấu của cơ cấu phanh Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh đ-ợc chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc; - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa. c). Theo dẫn động phanh Theo dẫn động phanh hệ thống phanh đ-ợc 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 c-ờng hoá. d). Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 5 Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hoà lực phanh e). Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS). 1.1.3. Yêu cầu Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đ-ờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong tr-ờng hợp nguy hiểm; - Phanh êm dịu trong mọi tr-ờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô; - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn; - Dẫn động phanh có độ nhạy cao; - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ để sử dụng hoàn toàn trọng l-ợng bám khi phanh ở những c-ờng độ khác nhau; - Không có hiện t-ợng tự xiết khi phanh; - Cơ cấu phanh thoát nhiết tốt; - Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng; - Giữ đ-ợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe; - Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài. 1.2. Kết cấu của hệ thống phanh Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính th-ờng là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng th-ờng là phanh tay, phanh tay th-ờng đ-ợc bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe. Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 6 Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ôtô khi chuyển động và dừng hẳn. Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh. - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh đ-ợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô. - Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn. 1.2.1. Cơ cấu phanh a). Cơ cầu phanh đĩa Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa đ-ợc thể hiện trên hình 1. Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm: - Một đĩa phanh đ-ợc lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; - Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe; - Hai má phanh dạng phẳng đ-ợc đặt ở hai bên của đĩa phanh và đ-ợc dẫn động bởi các pittông của xi lanh bánh xe; Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động. * Loại giá đỡ cố định (hình 1.2.1): áp suất thuỷ lực Giá cố định Đĩa phanh Má phanh Pittông Giá bắt Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 7 Hình 1.2.1. Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định Loại này, giá đỡ đ-ợc bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đ-ờng dầu từ xi lanh chính đ-ợc dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe. Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh xe đẩy pittông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe. Khi thôi phanh d-ới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh đ-ợc trả về vị trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc quá trình phanh. * Loại giá đỡ di động (hình 2): ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di tr-ợt ngang đ-ợc trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu. Trong giá đỡ di động ng-ời ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện đ-ợc gá trực tiếp trên giá đỡ. Hình 1.2.2. Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động Bình th-ờng khi ch-a phanh do giá đỡ có thể di tr-ợt ngang trên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa Chuyển động áp suất thuỷ lực Giá di động Pittông Má phanh Đĩa phanh Giá dẫn h-ớng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 8 phanh hai bên là nh- nhau. Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe. Pittông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh. Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo h-ớng ng-ợc với lực của má phanh do pittông tác dụng. Kết quả là đĩa phanh đ-ợc ép bởi cả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe đ-ợc thực hiện. b).Cơ cấu phanh guốc * Cấu tạo Hình 1.2.3. Cơ cấu phanh guốc a. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam 1 - Guốc phanh; 2 - Lò xo phanh; 3 - Bầu phanh; 4 - Giá đỡ bầu phanh; 5 - Đòn trục cam; 6 - Cam ép; 7 - Lò xo lá; 8 - Má phanh; 9 - Trống phanh; 10 - Chốt guốc phanh. b. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi lanh thuỷ lực 1 - Chụp cao su chắn bụi; 2- Xi lanh; 3 - Mâm phanh; 4 - Lò xo; 5 - Tấm kẹp; 6 - Guốc phanh; 7 - Má phanh * Nguyên lí hoạt động Khi đạp phanh lên bàn đạp phanh, qua hệ thống đòn bẩy dẫn động sẽ làm quay cam phanh (6) đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó b a Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 9 giữa trống phanh và má phanh sẽ xuất hiện lực ma sát, tạo ra mô men phanh cản trở sự quay của bánh xe. Vì vậy giữa bánh xe và mặt đ-ờng xuất hiện lực phanh.Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, cam phanh (6) xoay về vị trí ban đầu, lò xo (2) sẽ kéo guốc phanh tách khỏi trống phanh. Quá trình phanh kết thúc. 1.2.2. Các dạng dẫn động phanh a). Dẫn động phanh cơ khí Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh không nh- nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng cho hệ thống phanh chính mà sử dụng ở hệ thống phanh dừng. Các chi tiết của cơ cấu phanh dừng (hình 4). Hình 1.2.2a. Cơ cấu phanh dừng Đòn quay một đầu đ-ợc liên kết bản lề với phía trên của một guốc phanh, đầu d-ới liên kết với cáp dẫn động. Thanh nối liên kết một đầu với đòn quay một đầu với guốc phanh còn lại. Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 10 a b c Khi điều khiển phanh tay thông qua hệ thống dẫn động, cáp kéo một đầu của đòn quay quay quanh liên kết bản lề với phía trên của guốc phanh bên trái. Thông qua thanh nối mà lực kéo ở đầu dây cáp sẽ chuyển thành lực đẩy từ chốt bản lề của đòn quay vào guốc phanh bên trái và lực đẩy từ thanh kéo vào điểm tựa của nó trên guốc phanh bên phải. Do đó hai guốc phanh đ-ợc bung ra ôm sát trống phanh thực hiện phanh bánh xe. Để điều khiển cơ cấu phanh hoạt động cũng cần phải có hệ thống dẫn động. Hệ thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này thông th-ờng bao gồm: một cần kéo hoặc tay kéo (hình 5.a và 5.b); các dây cáp và các đòn trung gian (5.c). Hình 1.2.2b. Dẫn động của cơ cấu phanh dừng b).Dẫn động phanh thuỷ lực * Cấu tạo chung Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực đ-ợc thể hiện trên hình 6 [...]... vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực th-ờng đ-ợc sử dụng trên tô du lịch hoặc tô tải nhỏ *Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực Có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bổ lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu, tuỳ theo kích th-ớc kích th-ớc xi lanh công tác, có kích th-ớc nhỏ gọn hiệu suất truyền động cao, độ nhạy tốt *Nh-ợc điểm của hệ thống phanh dẫn... độc lập * Nh-ợc điểm của hệ thống phanh khí nén thuỷ lực - Kích th-ớc của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo d-ỡng và sửa chữa - Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn động khí nén - Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có rất nhiều... quan hệ thống phanh của xe tô chúng ta rút ra một số nhận xét sau * Ưu điểm của hệ thống phanh thuỷ lực - Có kích th-ớc và trọng l-ợng nhỏ gọn - Thời gian chậm tác dụng phanh nhỏ 19 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 - Thay đổi lực phanh bánh xe bằng cách thay đổi đ-ờng kính xilanh công tác bánh xe - Hiệu suất truyền lực dẫn động phanh thuỷ lực cao * Nh-ợc điểm của hệ. .. hệ thống phanh thuỷ lực - Lực phanh sinh ra phụ thuộc lực tác động vào bàn đạp của ng-ời lái Lực phanh này là nhỏ, nên chỉ dùng cho các xe tô con - Khi sử dụng ở các xe cỡ lớn cần thiết phải sử dụng thêm trợ lực * Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ - Dẫn động phanh khí nén thuận tiện, tin cậy hơn những dẫn động khác với việc phanh rơ moóc bằng cách nối trực tiếp hệ thống. .. phanh là rất lớn, nếu dùng cho xe tải thi khi phanh mô men phanh sinh ra rất lớn sẽ gây nhanh mòn má phanh Trên xe tải ngày nay ng-ời ta hay sử dụng cơ cấu phanh guốc, vì áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là không lớn lắm, má phanh lâu mòn Vì vậy đối với cơ cấu phanh cho xe thiết kế sử dụng cơ cấu phanh guốc là hợp lý nhất 2.3.2 Dẫn động phanh Ngày nay trên xe tải ng-ời ta sử dụng các dẫn động sau:... trong các bầu phanh của trục tr-ớc tô khi phanh với c-ờng độ thấp (nhằm tăng mức độ điều khiển tô trên đ-ờng trơn), cũng nh- để xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh Cấu tạo van đ-ợc trình bày d-ới hình vẽ I 18 17 1 16 15 2 14 3 13 12 4 11 5 10 II 6 9 8 III 7 Hình 2.2.5 Van hạn chế áp suất Cửa ra khí quyển III ở phần d-ới của thân 8 đ-ợc đóng bằng van cao su 7 nhằm ngăn không cho bụi... có khả năng dùng trên nhiều loại xe tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu * Nh-ợc điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng - Không tạo đ-ợc lực đẩy guốc phanh lớn, vì thế phanh dầu không có c-ờng hoá chỉ dùng cho tô có trọng l-ợng toàn bộ nhỏ - Lực tác dụng lên bàn đạp lớn 12 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 - Khi có sự rò rỉ hoặc bị thủng trên đ-ờng ống hoặc... 0918.775.368 1 Càng; 2 Nắp cao su; 3 Thân trên; 4 Tấm tỳ; 5 Thân d-ới Van phân phối dùng để điều khiển các cơ cấu dẫn động hai nhánh của hệ thống phanh chính (phanh chân) 2.2.2 Van điều khiển phanh tay 2 3 1 Hình 2.2.2 Van điều khiển phanh tay 1 Thân; 2 Nắp; 3 Tay gạt Van điều khiển phanh tay dùng để điều khiển bình tích năng lò xo của cơ cấu dẫn động hệ thống phanh tay và phanh dự phòng 2.2.3 Van bảo vệ kép... hoặc ở các xi lanh con thì hệ thống phanh không làm việc d).Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng * Cấu tạo (hình vẽ) 1 3 2 I 4 5 II Hình 1.2.2e Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng 1 Xi lanh phanh tr-ớc; 2 Bộ chia dòng; 3 Xi lanh chính; 4 Bàn đạp phanh; 5 Xi lanh phanh sau; I Đ-ờng dầu ra phanh tr-ớc; II Đ-ờng dầu ra phanh sau * Nguyên lý làm việc - Khi ng-ời lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (4), sẽ tác dụng... Bầu phanh sau 1 Thân d-ới; 2 Đĩa tỳ; 3 Màng phanh; 4 Thân trên 5 Lò xo tích năng; 6 ống thông; 7 Ty đẩy; 8 Lò xo côn 2.3 Chọn ph-ơng án thiết kế 2.3.1 Cơ cấu phanh: Ngày nay sử dụng hai cơ cấu phanh là: cơ cấu phanh dạng đĩa và cơ cấu phanh dạng guốc 30 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Cơ cấu phanh đĩa chỉ sử dụng đối với xe con, vì áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh . dụng hệ thống phanh đ-ợc chia thành các loại sau: - Hệ thống phanh chính (phanh chân); - Hệ thống phanh dừng (phanh tay); - Hệ thống phanh dự phòng; - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động. cấu phanh Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh đ-ợc chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc; - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa. c). Theo dẫn động phanh. năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài. 1.2. Kết cấu của hệ thống phanh Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính th-ờng là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh