thiết kế tính toán cải tiến hệ thống phanh xe uaz - 452b

Mục lục Trang Lời nói đầu 4 Phần I- Kiểm nghiệm hệ thống phanh của UAZ- 452B 6 I- Giới thiệu chung về xe UAZ- 452B 6 1- Giới thiệu chung 6 2- Giới thiệu về hệ thống phanh 6 3- Sơ đồ nguyên lý hoạt động 10 4- Các thông số kết cấu của xe UAZ- 452B 12 II. Kiểm nghiệm hệ thống phanh 13 II.1- Xác định mômen phanh yêu cầu 13 II.2- Xác định lực tác dụng lên guốc phanh 15 II.3- Xác định lực bàn đạp. 23 II.4- Xác định hành trình bàn đạp 24 II.5- Tính bền cơ cấu phanh 25 III. Kết luận 45 Phần II: cải tiến hệ thống phanh 47 I. Đặt vấn đề cải tiến 47 II. Phơng án dẫn động 47 III. Phơng án cờng hoá 50 IV. Thiết kế tính toán cải tiến hệ thống phanh 55 1. Thiết kế dẫn động phanh hai dòng 55 2. Thiết kế bộ cờng hoá chân không 61 phần iii: công nghệ gia công piston thứ cấp trong xy lanh chính 68 I. phân tích kết cấu - chọn dạng sản xuất 68 II. lập quy trình công nghệ 69 phần iv: h hỏng thờng gặp biện pháp bảo dỡng sửa chữa 74 phần v: đánh giá chung - kếtluận 75 phần vi: tài liệu tham khảo 76 1 Lời nói đầu Trong khoảng 10 năm trở lại đây, trên thị trờng Việt Nam xuất hiện ngày càng nhiều các loại xe lắp ráp trong nớc và nhập từ nớc ngoài, với kiều dáng thẩm mỹ, tiện nghi sang trọng,tốc độ cao, độ an toàn lớn và tính kinh tế nhiên liệu. Đặc biệt là phần lớn các xe này đợc lắp ráp tại Việt Nam. Sự xuất hiện ngày càng nhiều của các liên doanh ôtô với các hãng lớn nh :Toyota, foRd, fiat, mercerdes - benz, daewoo đem lại những tiến bộ nhảy vọt cho nền công nghiệp ôtô nớc ta. Tuy nhiên, trong khi nhu cầu đi lại của ngời dân ngày càng tăng lên rất lớn thì sản xuất của các liên doanh ôtô thời gian gần đây lại đình trệ và sút giảm. Nguyên nhân chính là do hầu hết các liên doanh chỉ tập chung vào sản xuất các loại xe du lịch vốn là một phơng tiện quá sang trọng và đắt tiền so với mức thu nhập của ngời dân nớc ta. Hiện nay, một số loại xe cũ của Nga, đặc biệt là loại xe UAZ vẫn đang đợc sử dụng phổ biến trong quân đội , ở các vùng ngoại thành và vùng nông thôn, với nhứng u điểm nổi bật giá thành rẻ, chủng loại đa dạng để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, có kết cấu gọn gàng và độ bền cao,thuận tiện và đơn giản trong khi sử dụng, cũng nh khi bảo dỡng và sửa chữa, phù hợp với điều kiện đ- ờng xá ở nớc ta. Tuy nhiên, nó cũng tồn tại những nhợc điểm sau: Hệ thống phanh của xe UAZ- 452B là hệ thống phanh dẫn động một dòng, không có trợ 2 lực, do đó lực bàn đạp lớn, làm giảm tính an toàn của hệ thống phanh, hiệu quả phanh giảm. Ngày nay, loại xe UAZ đã và đang không ngừng đợc cải tiến hoàn thiện hơn để nâng cao độ tin cậy khi sử dụng xe, cải thiện điều kiện sử dụng ngày càng tiện lợi, thoải mái hơn. - Căn cứ vào tình hình thực tế của nớc ta hiện còn sử dụng nhiều xe UAZ đời cũ. - Đờng xá ngày càng phát triển tốt hơn, nên cho phép xe chạy với tốc độ cao hơn. Vì vậy, hệ thống phanh cần phải hoàn thiện, tin cậy hơn. - Dựa trên cơ sở sự phát triển về khoa học kỹ thuật ngành ôtô. - Dựa trên cơ sở những kiến thức đã đợc tiếp thu trong quá trình học tập 5 năm tại trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Xuất phát từ những thực tế trên, em chọn đề tài : Thiết kế tính toán cải tiến hệ thống phanh xe UAZ - 452B Phần I : Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 452B I. Giới thiệu về xe uaz- 452B I.1. Giới thiệu chung: UAZ- 452B là loại xe khách do Liên Xô sản xuất. Đây là loại xe hai cầu, có tính năng việt dã cao, hoạt động tốt trên địa bàn xấu. 3 Ngày nay do nhiều yếu tố, đa số các xe đã không còn sử dụng đợc nữa, tuy nhiên một số nơi vẫn còn đợc khai thác sử dụng tốt nh trong quân đội, bu điện, sử dụng phổ biến ở các vùng ngoại thành, vùng nông thôn. Để đạt hiệu quả cao, an toàn cần phải tiến hành cải tiến một số bộ phận trên xe nh: Lái, treo phanh I.2. Giới thiệu về hệ thống phanh xe UAZ- 452B a. Bố trí chung: Hệ thống phanh xe UAZ- 452B gồm có: Hệ thống phanh chính(phanh chân) , các cơ cấu phanh đặt ở bánh xe và hệ thống phanh dừng(phanh tay) đ- ợc bố trí sau hộp phân phối. Sở dĩ phải làm cả hai loại phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động. Phanh chính đợc dẫn động bằng thuỷ lực, một dòng, kết cấu gọn, độ nhạy tốt, cơ cấu phanh dùng phanh guốc, lắp trên tất cả các bánh xe để tận dụng hết lực bám của xe khi phanh. Ưu điểm của hệ thống phanh chính là kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa. Phanh dừng đợc dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay. Ưu điểm là phanh phanh dừng xe trong thời gian ngắn, độ tin cậy cao. Nhợc điểm là kết cấu phức tạp. b. Cơ cấu phanh: 4 * Cơ cấu phanh bánh trớc: Cơ cấu phanh bánh trớc là cơ cấu phanh guốc, hai guốc phanh đợc dẫn động bằng hai xylanh riêng rẽ, và đặt trên hai chốt lệch tâm khác phía, do dó hai má phanh đều là hai má siết, tạo đợc mô men phanh lớn. Khi xe chạy tiến thì hiệu quả phanh tốt, nhng xe chạy lùi thì hiệu quả phanh thấp hơn. Nhợc điểm này không quan trọng lắm đối với ôtô có trọng lợng nhỏ, hơn nữa khi ôtô chạy lùi tốc độ cũng thấp cho nên yêu cầu mômen phanh ít hơn. + Trống phanh: đợc đúc bằng gang, mặt trong đợc gia công nhẵn để tiếp xúc với tấm ma sát, trống phanh đợc lắp với moayơ bánh xe. Là chi tiết cùng với má phanh tạo ra mô men ma sát, tiêu thụ động năng của xe khi phanh. + Mâm phanh: Đợc chế tạo bằng thép tấm có các lỗ để lắp ghép các chi tiết, đồng thời để bảo vệ các chi tiết bên trong. + Guốc phanh: Đợc chế tạo bằng thép, trên mặt có gia công các lỗ để lắp đinh tán dùng để gắn tấm ma sát lên guốc phanh, đinh tán làm bằng nhôm, đ- ợc tán thấp hơn bề mặt ma sat từ 1,5 2 mm + Má phanh: làm bằng Ferađô, chiều dày má phanh là 5,5 mm, rộng 50 mm, đờng kính ngoài là 297 mm, góc ôm 0 = 120 0 . 5 A R 1 3 9 , 8 - 0 , 2 A - A + Cam lệch tâm: luôn tỳ vào guốc phanh và đợc cố định nhờ lò xo, tácdụng của cam lệch tâm là điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống. + Lò xo hồi vị: Mỗi cơ cấu phanh trớc có hai lò xo hồi vị để kéo guốc phanh tỳ sát vào đầu piston của xylanh bánh xe và tỳ sát vào cam lệch tâm để đảm bảo khe hở cần thiết giữa má phanh và tang trống. * Cơ cấu phanh sau: Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc xoay trên hai chốt tựa cùng phía và có cùng chung một xylanh làm việc. Cấu tạo cơ cấu phanh sau cơ bản giống cơ cấu phanh trớc, chỉ khác một số điểm sau: - Má trớc là má siết, má sau là má nhả, để cho má trớc và má sáu mòn đều nhau nên má trờc làm dài hơn má sau. - Cả hai chốt tựa cùng nằm ở phía dới -Mỗi cơ cấu phanh có một lò xo chung cho cả guốc trớc và guốc sau. Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên, ta phải điều chỉnh lại khe hở này, điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh bằng cách xoay cam lệch tâm 8 và ở phía dới 6 B ỉ 3 2 H 7 / g 6 R 1 3 9 , 8 - 0 , 2 3 B 1 2 4 65 12 13 11 B - B 7 98 10 bằng cách xoay chốt lệch tâm. Khi điều chỉnh khe hở trên khoảng 0,25 mm, khe hở dới khoảng 0,12 mm * Phanh dừng: Dùng để phanh trên dốc và khi đỗ xe và để phanh xe khi gặp nguy hiểm. c. Dẫn động phanh: Dẫn động của hệ thống phanh chính bao gồm bàn đạp phanh, xylanh chính, cơ cấu tín hiệu phanh, các đờng ống dẫn và các thiết bị nối, các xylanh công tác ở các bánh xe. - Xylanh chính: + Nhiệm vụ của xylanh chính là nhận lực từ bàn đạp phanh, tạo ra dầu có áp suất cao truyền tới các xylanh công tác ở các bánh xe. +Thân xylanh: đợc đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ cấp dầu và lỗ bù dầu, có lõ ren để bắt ống nối, đờng kính xylanh 32mm. + Piston: đợc chế tạo bằng hợp kim nhôm, có các gờ để lắp gioăng làm kín, đỉnh piston đợc khoan 8 lỗ nhỏ ơ1,8mm để đẫn dầu trong hành trình trả. + Bát cao su: làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển cùng với piston có tác làm kín dầu có áp suất cao ở hành trình nén. - Xylanh công tác: Đợc đúc bằng gang xám GX 18 - 36, có đờng kính trong là 32 mm, có lỗ ren M10 để bắt van xả khí và lỗ ren M12 để lắp đầu nối. Xylanh công tác có tác dụng cùng với piston nhận lực thông qua phần dẫn động truyền tới guốc phanh. I.3. Nguyên lý hoạt động: 7 * Nguyên lý hoạt động: - Khi đạp phanh: Ngời lái tác động lên bàn đạp phanh, qua cần đẩy làm cho piston dịch chuyển sang phải, bát cao su nhanh chóng bịt kín lỗ cấp dầu, ép dầu trong xylanh tạo ra áp suất cao, mở van thuận, dầu có áp suất cao theo đờng ống tới xylanh công tác thực hiện phanh xe. - Khi thôi phanh: Ngời lái nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vi kéo cần đẩy về vị trí ban đầu, lò xo hồi vị piston đẩy piston về vị trí ban đầu, dầu từ xylanh bánh xe đợc hồi về xylanh chính qua van nghịch kết thúc quá trình phanh.Tuy nhiên dầu không chảy từ xylanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xylanh chính giảm nhanh chóng tạo ra độ chân không . Kết quả là, dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xylanh qua cửa vào và dầu từ khoang B qua các lỗ ở đỉnh piston làm cong phớt cao su đi vào khoang A. Nh vậy, khoang A đợc bổ sung dầu tức thời đảm bảo đủ dầu cho lần đạp phanh tiếp theo. Van nghịch có tác dụng giữ trong đờng ống dẫn động có áp suất d 5 KG/cm 2 để tránh lọt khí vào trong đờng ống. I.4. Các thông số của xe UAZ-452B: - Trọng lợng của xe: + Tự trọng : 1900 KG + Trọng lợng phân bố cầu trớc: 1296 KG + Trọng lợng phân bố cầu sau: 1324 KG 8 ỉ32H7/g6 1,5 B A - Kích thớc xe: + Chiều dài : 4440 mm + Chiều rộng: 1940 mm + Chiều cao: 2240 mm + Chiều dài cơ sở: 2300 mm + Chiều rộng cơ sở: 1442 mm - Vận tốc cực đại: 100 km/h - Công suất cực đại: 90 Mã lực - Mô men xoấn cực đại: 17,5 KG.m - Kích thớc lốp: 8,4 - 15 - Kích thớc hệ thống phanh: + Đờng kính xylanh chính: 32 mm + Đờng kính xylanh bánh xe: Đờng kính trong: 32 mm Đờng kính ngoài: 42 mm + Đờng kính tang trống: Đờng kính trong: 280 mm Đờng kính ngoài: 292 mm + Chiều rộng má phanh: 50 mm + Chiều dày má phanh: 5 mm + Tấm ma sát cơ cấu phanh trớc: Má trớc và má sau: 0 = 120 0 ; 1 = 20 0 ; 2 = 140 0 + Tấm ma sát cơ cấu phanh sau: Má trớc: 0 = 125 0 ; 1 = 15 0 ; 2 = 140 0 Má sau: 0 = 80 0 ; 1 = 40 0 ; 2 = 120 0 + Tỷ số dẫn động từ bàn đạp đến xylanh chính: 300/50 mm II. kiểm nghiệm hệ thống phanh: II.1. Xác định mô men phanh yêu cầu sinh ra ở các cơ cấu phanh: a. Xác định toạ độ trọng tâm của xe: M A =G.a - Z 2 .L=0 M B =G.b - Z 1 .L=0 G L.Z a 2 = ; G LZ b . 1 = Trong đó: Z 1 =G 1 =1296 KG 9 Z 2 =G 2 =1324 KG L = 2,3 m a, b: Khoang cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu trớc và cầu sau 16.1 2620 3,2.1324 ==a 14,1 2620 3,2.1296 ==b *Xác định bán kính lăn của bánh xe: Kí hiệu lốp 8,4-15 4,25. 2 0 += d Br Với B=8,4:Bề rộng lốp D=15: đờng kính vành xe m4,0mm86,4034,25. 2 15 4,8r 0 == += .rr 0l = :935,0= Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp r l = 0,4.0,935 = 0,374 m b. Xác định mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh: Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ của xe hoặc dừng hẳn xe với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép. Để tránh hiện tợng trợt lê bánh xe trong quá trình phanh, thì mômen sinh ra ở các bánh xe đợc xác định theo điều kiện bám *Mômen phanh bánh xe trớc: bx p p r Gm M 2 . 11 ' = *Mômen phanh bánh xe sau: bx p p r Gm M 2 . 22 '' = 10 [...]... * Lập bảng các giá trị tại các mặt cắt : Vị trí N(KG) T(KG) Mu (KGm) 1-1 - 108 403,7 0 a-a - 812,5 22,35 - 11,7 b-b - 1422,7 - 662 -3 3,5 c-c 1781,4 - 1484,6 77,34 d-d e-e - 1781,4 533 - 2068,3 1473,9 - 113,7 0 32 Mu P 0 11,7 33,5 113,7 77,3 0 d Tính ứng suất : Dựa trên biểu đồ lực ta thấy tại mặt cắt (d - d) là nguy hiểm nhất Ta tính ứng suất tại mặt cắt này *Xác định ứng suất do lực N và Mu gây ra... yêu cầu trong hệ thống là p i =52,3 KG/cm2 thì lực bàn đạp thực tế Qmax = 75 KG > [Qmax] = 50 KG Do đó, ta thấy hệ thống lực bàn đạp phải lớn thì mới đảm bảo mô men phanh yêu cầu Để giảm nhẹ lực bàn đạp cho ngời lái, tăng tính an toàn,tăng hiệu quả phanh khi sử dụng phanh ta cần cải tiến hệ thống phanh cũ, thiết kế trợ lực phanh cho cho xe này II.4 Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh: a xác... = 418 (- 0,25) - 6,9 140 1,57.0,7 - 2,07.140.1,57.0,7 T = - 1484,6 KG Mu = 4811(110 - 140.cos1050) - 6,9.1402.1,57.sin450 + 2,07.1402.1,57(1 - cos450) Mu = 7338 KGm = 77,34 KGm * Tại mặt cắt (c - c) ứng với = 1200 = 2,09rad N = - p sin1350 - Ntb r 2,09 cos600 - Ttb r 2,09 sin600 N = - 418 0,7 - 6,9 140.2,09.0,86 - 2,07.140.2,09.086 N = - 1824,4 KG T = P.cos1350 - Ntb.r.2,09.sin 600 - Ttb ... = P.[a - r.cos( + )] - Ntb.r2. sin - Ttb.r. r(1 - cos ) 2 2 + Ttb.r2..(1 - cos ) 2 2 c Xét lực N, T, Mu tại các mặt cắt : *Tại mặt cắt (a - a) khi = 300 = 0,52 rad N = - P.sin450 - Ntb.r.0,52.cos150 - Ttb.r.0,52 sin150 29 N = - 418 0,707 - 6,9.140.0,52.0,96 -2 ,07.140.0,52.0,25 N = - 812,5 KG T = P.cos 450 - Ntb.r.0,52.sin 150 - Ttb r 0,52 cos 150 T = 418 0,7 - 6,9 140 0,52 0,25 - 2,07 ... = 418 0,25 - 6,9 140 1,04 0,5 - 2,07 140 1,04 0,86 T = - 662 KG Mu = 418(110 - 140 cos750) - 6,9.1402.1,04.sin300 + 2,07.1402.1,04(1 cos300) Mu = - 33501 KGm = 33,5 KGm * Tại mặt cắt (c - c) ứng với = 900 = 1,57 rad N = - p sin1050 - Ntb r 1,57 cos450 - Ttb r 1,57 sin450 N = - 418 0,96 - 6,9 140.1,57.0,7 - 2,07.140.1,57.0.7 N = - 1781 KG T = P.cos1050 - Ntb.r.1,57.sin 450 - Ttb r.1,57.cos450... tang trống =16,69 0 * Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ở cơ cấu phanh trớc và cơ cấu phanh sau bằng mô men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe - ối với cơ cấu phanh trớc: M p ' = M p1 '+ M p 2 ' = R1 r0 + R2 r0 = 2.R.r0 r0 = à 0,3 = 163 = 46,83 2 2 1+ à 1 + 0,3 - ối với cơ cấu phanh sau: M p " = M p1... 30 Mu = P[a - r.cos 450 - Ntb.r2.0,52.sin 150 + Ttb.r2.0,52(1 - cos 150) Mu = 418(110 -1 40 0,707) - 6,9 1402.0,52 0,25 + 2,07.1402.0,52(1 - 0,96) Mu = -1 1721 KGm = 11,7 KGm * Tại mặt cắt (b - b) ứng với = 600 = 1,04 rad N = - p sin 750 - Ntb r 1,04 cos300 -Ttb r 1,04 sin300 N = - 418 0,96 - 6,9 140.1,04.0,86 - 2,07.140.1,04.0.5 N = 1422,7 KG T = P.cos750 - Ntb.r.1,04.sin 300 - Ttb r 1,04... 95,5 KG.m 2 II.2 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh: a Các thông số của cơ cấu phanh : - Đờng kính trống phanh: 280 mm - Đờng kính xylanh bánh xe: Đờng kinh trong: 32 mm Đờng kính ngoài: 40 mm - Chiều dày guốc phanh: 4 mm - Chiều rộng má phanh: 50 mm - Tấm ma sát phanh bánh xe trớc: góc ôm tấm ma sát: 0 = 120 0 1 = 20 0 ; 2 = 140 0 Tấm ma sát phanh bánh xe sau: 11 Má trớc: 0 = 1250 ; 1 = 150 ; 2... định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh: 17 Y2 P d 2 pi P= 4 Trong đó: d =32 mm : Đờng kính xylanh bánh xe R2 U2 Xác định áp suất trong hệ thống phanh: - Từ họa đồ lực,ở trên ta đã xác định đợc lực ép cần tác dụng lên guốc phanh trớc và guốc phanh sau: +Đối với phanh trớc: P1 = P2 = 612 KG +Đối với phanh sau: P1 = P2 = 418 KG Theo kết cấu thực tế của xe, ta thấy các xylanh bánh xe có đờng kính... guốc phanh Ttb : lực trợt trung bình tác dụng lên guốc phanh 1 2 p p 1 2 N tb Ttb R U1 U1 p N d'' T d' 2 o T 2 Mx N a = 110 d /2 T N 16,69 U1 UT UN 28 * Viết phơng trình lực tác dụng : - Xét tại mặt cắt ( 1-1 ) : N = -P.sin T = Pcos Mu = 0 Với =150, ta có : N = - 418.sin150 = - 108 KG T = 418.cos150 = 403,7 KG - Xét trong đoạn 0 tại mặt cắt ( 2-2 ): N = -P.sin( + ) - Ntb.r..cos - Ttb.r..sin 2 2 - . tính toán cải tiến hệ thống phanh xe UAZ - 452B Phần I : Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 452B I. Giới thiệu về xe uaz- 452B I.1. Giới thiệu chung: UAZ- 452B là loại xe khách do Liên. phải tiến hành cải tiến một số bộ phận trên xe nh: Lái, treo phanh I.2. Giới thiệu về hệ thống phanh xe UAZ- 452B a. Bố trí chung: Hệ thống phanh xe UAZ- 452B gồm có: Hệ thống phanh chính (phanh chân). 4 Phần I- Kiểm nghiệm hệ thống phanh của UAZ- 452B 6 I- Giới thiệu chung về xe UAZ- 452B 6 1- Giới thiệu chung 6 2- Giới thiệu về hệ thống phanh 6 3- Sơ đồ nguyên lý hoạt động 10 4- Các thông số kết