Đồ án thiết kế hệ thống phanh xe bus

Thắng (phương ngữ miền Nam) hay phanh (phương ngữ miền Bắc, từ tiếng Pháp frein) là một thiết bị cơ học làm giảm chuyển động. Cách gọi khác là Hãm hay bộ giảm tốc. Bộ phận có tác dụng ngược với thắng là bộ ly hợp.1Hầu hết những loại thắng dùng ma sát để chuyển động năng thành nhiệt năng mặc dù có những phương pháp chuyển đổi năng lượng khác cũng được dùng. Chẳng hạn thắng hoàn nhiệt chuyển đổi năng lượng sang điện năng được tích trữ để dùng sau này. Những phương pháp khác chuyển đổi động năng thành thế năng dưới dạng khí ép hoặc dầu ép. Bộ hãm dùng dòng Foucault dùng từ trường để chuyển động năng thành dòng điện trong đĩa thắng rổi chuyển thành nhiệt. Cũng có những phương pháp thắng khác như chuyển động năng thành nhiều dạng năng lượng khác như dùng năng lượng này để làm quay bánh trớn.Bộ thắng hoạt động bằng cách tạo ma sát với trục quay hoặc bánh nhưng cũng có thể bằng cách khác như dùng tác dụng chuyển động của chất lỏng. Nhiều phương tiện sử dụng sự kết hợp giữa nhiều nguyên lý thắng chẳng hạn như giảm tốc xe đua hoặc máy bay bằng cả thắng bánh và dù cản gió để lợi dụng sức cản của không khí khi hạ cánh.

Lời nói đầu

Từ lâu, viêc sử dụng phơng tiện để đi lại cũng nh vận chuyển hàng hoá đãchiếm vị trí quan trọng trong các hoạt động xã hội Ngày nay, giao thông vậntải có ý nghĩa đặc biệt đối với nền kinh tế của mỗi quốc gia

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành công nghiệp ôtô đã

có sự phát triển vợt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con ngời Những chiếc

ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn,để theo,kịp với xu thế của thời đại

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn chongời và xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiềucơ cấu bảo đảm an toàn nh: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, trong đó cơcấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất, đợc sử dụng thờng xuyên nhất Chonên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn

ở mọi tốc độ, góp phần nâng cao đợc năng suất vận chuyển ngời và hàng hoá.Trên cơ sở đó em đợc nhận đề tài

“Thiết kế hệ thống phanh xe Bus 46 chỗ”, sau nhiều tuần nghiên cứu thiết kế dới sự hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng và

các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành đợc đồ án của mình Tuy cónhiều cố gắng, nhng đồ án có thể còn những sai xót Em rất mong tiếp tụcnhận đợc sự chỉ bảo của các thầy

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội ngày 28 Tháng 5 Năm 2010 Sinh Viên: Phạm Vũ Thám

 Dừng và giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định

 Nhờ có hệ thống phanh ngời lái có thể tăng đợc vận tốc chuyển động trungbình của ôtô và do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển

2 Phân loại hệ thống phanh

a) Theo công dụng

 Hệ thống phanh chính (phanh chân)

 Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

 Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ)b) Theo kết cấu của cơ cấu phanh

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh Guốc

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

 Hệ thống phanh dẫn động có cờng hóa

d) Theo khả năng điều chỉnh momen phanh cơ cấu phanh

 Hệ thống phanh với bộ diều hòa lực phanh

e) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

 Hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (Hệ thống phanh ABS)

3 Yêu cầu hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên xe phải đảm bảo những yêu cầu sau:

 Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảoquãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh, gia tốc chậm dần cực đại khiphanh, thời gian phanh ngắn nhất

- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển độngcủa ôtô khi phanh

Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lc tác dụng lên bàn đạp phanh hay đòn

điều khiển không lớn

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan

hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở những cờng độphanh khác nhau

 Dẫn động phanh có độ nhạy cao

 Không có hiện tợng tự xiết khi phanh

 Cơ cấu thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong

điều kiện sử dụng

 Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe

 Có khả năng phanh ôtô khi đứng trên dốc trong thời gian dài

 Độ bền tuổi thọ và độ tin cậy cao, nhất là trong môi trờng khí hậu nhiệt

đới nóng ẩm nh nớc ta

4 Cấu tạo chung hệ thống phanh

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô đợc mô tả trên hình 1.1

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phầnchính:

– Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh

xe khi phanh ôtô

Hình 1.1 Hệ thống phanh trên ôtô

Trên ôtô sự phanh xe đợc tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phầnquay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống vớimá phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấuphanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác địnhkịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh.

– Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn

đạp phanh đến cơ cấu phanh Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khínén hay kết hợp thủy – khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm cácphần tử khác nhau Ví dụ dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn

đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là đẫn động thủy lực thì dẫn động phanhbao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánhxe) và các ống dẫn

5 Cơ cấu phanh

5.1 Kết cấu chung:

Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ởbánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh Cơ cấu phanh ở bánh xe thờng dùng loại guốc và gần đây trên các xe conhiện đại ngời ta thờng sử dụng phanh đĩa (có thể ở cầu trớc, cầu sau, hoặc cảhai cầu)

5.2 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống):

a) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đốixứng qua đờng trục thẳng đứng) đợc thể hiện trên hình 1.2 Trong đó sơ đồhình 1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại nàyhay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực

để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thờng sử dụng trên ôtô du lịch và

nh nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn

Còn đối với cơ cấu phanh đợc mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tácdụng lên hai má phanh là nh nhau nên độ dài của chúng bằng nhau

b) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm đợc thể hiện trên hình 1.3 Sự đốixứng qua tâm ở đây đợc thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc

phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng

đối xứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng cóbạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trống phanh.Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe

hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng cơ cấu tự

động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe Cơ cấu phanhloại đối xứng qua tâm thờng có dẫn động bằng thủy lực và đợc bố trí ở cầu tr-

ớc của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

c) Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

– Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

ở loại này một đầu của guốc phanh đợc tựa trên mặt tựa di trợt trên phần

vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trợt của pittông Cơ cấu phanh loạinày thờng đợc bố trí ở các bánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

– Loại hai mặt tựa tác dụng kép:

ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗiguốc đều tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này đ-

ợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

d) Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hóa:

Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốcphanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cờng hóa: cơ cấu phanh tự cờng hóa tácdụng đơn (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép (hình 1.5.b)

– Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh

đợc liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trợt của một cơ cấu điều chỉnh di

động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đợc tựa vào mặt tựa di trợttrên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt của pittông xi lanhbánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trốngphanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thờng đợc bố trí ở cácbánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

– Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép:

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh

đợc tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơcấu phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tảinhỏ đến trung bình

5.3 Cơ cấu phanh đĩa:

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

–Một đĩa phanh đợc 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 đợc đặt ở hai bên của đĩa phanh và đợc dẫn

động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe;

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động

a Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):

Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định

a) loại giá đỡ cố định b) loại giá đỡ di động

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

áp suất thuỷ lực

Giá cố định

Đĩa phanh Má phanh

Loại này, giá đỡ đợc bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh Trong các xi lanh có pittông, mà một

đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đờng dầu từ xi lanh chính đợc dẫn

đến cả hai xi lanh bánh xe

b Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trợt ngang đợc trên một

số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động ngời ta chỉ bố trí một xilanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện

 Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh

 Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số

Chuyển động áp suất thuỷ lực

Giá di động

Pittông Má phanh

Đĩa phanh

Giá dẫn h ớng

 Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí đợc

bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và đợc điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay

6 Dẫn động phanh

6.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí:

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có u điểm kết cấu đơn giản nhngkhông tạo đợc mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của ngời lái, th-ờng chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

6.2Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực:

ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chấtlỏng đợc coi nh không đàn hồi khi ép)

Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn

đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xilanh bánh xe)

Dẫn động phanh dầu có u điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén) Tuy nhiên, nó có đặc điểm là sử dụng lực tác động lên bàn

đạp phanh của ngời lái để truyền cho cơ cấu phanh, lực này thờng không lớn

Để trợ lực, ngời ta dùng các bộ cờng hoá, nhng các phơng án bố trí cờng hoá

đều có những hạn chế riêng ( xem mục: Các phơng án cờng hoá) Vì vậy hệ

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực

- Dẫn động hai dòng (hình 1.10):

Hình 1.10 Dẫn động hai dòngDẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đờng dầu

độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô Để có hai đầu ra độc lập ngời ta có thể

sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xilanh chính kép (loại "tăng đem")

Có nhiều phơng án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giớithiệu hai phơng án tiêu biểu thờng đợc sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình1.10.a và 1.10.a

ở sơ đồ hình 1.10.a thì một dòng đợc dẫn động ra hai bánh xe cầu trớc cònmột dòng đợc dẫn động ra hai bánh xe cầu sau Với cách bố trí này một tronghai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng Ví dụ trên hình vẽ khi dòngdầu ra cầu trớc bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanhvẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh

ở sơ đồ hình 1.10.b thì một dòng đợc dẫn tới một bánh xe phía trớc và mộtbánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng đợc dẫn tới hai bánh xe so le cònlại Trong trờng hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng

và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trớc và sau

6.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén:

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có nhiều u điểm nhng lại sử dụng lực bàn

đạp có trợ lực làm lực phanh Việc bố trí trợ lực gặp nhiều hạn chế nh hạn chế

về kích thớc, về kết cấu phức tạp, về giá thành, do đó, thờng không đợc thiết

kế cho các ôtô tải cỡ lớn và trung bình

Đối với ôtô tải trung bình và lớn ngời ta thờng sử dụng dẫn động phanhbằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạpchủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh

do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Dẫn động phanh khí nén có u điểm giảm đợc lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhng lại có nhợc điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn)

Hình 1.11 Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp suất; 5 - bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí; 8 - van phân phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lò xo cơ cấu

phanh; 12 - guốc phanh.

6.4 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp:

Dẫn động bằng thuỷ lực có u điểm độ nhạy cao nhng hạn chế là lực điềukhiển trên bàn đạp còn lớn Ngợc lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có u

điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhng độ nhạy kém (thời gian chậmtác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất)

Để tận dụng u điểm của hai loại dẫn động trên ngời ta sử dụng hệ thống dẫn

động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (hình 8.33)

Loại dẫn động này thờng đợc áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:

– Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xilanh bánh xe phía trớc và phía sau;

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phânphối khí và các xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làmviệc nh trong hệ thống dẫn động bằng khí nén

Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu vànguyên lý làm việc nh trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực

Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại

Van phanh

Xả ra ngoài

Bình khí

Bình chứa dầu

Trống phanh

Guốc phanh

Guốc phanh

Đ ờng khí Đ ờng dầu

Xi lanh bánh

xe

ChơngII : Lựa chọn phơng án thiết kế

I Lựa chọn cơ cấu phanh

Phanh chính thờng ding dẫn dộng dầu giọ là phanh thủy lực hoặc khí gọi

là phanh khí Khi ding phanh dầu lực tác dụng lên bàn đạp sẽ lớn hơn so vớiphanh khí vì lực này để sinh áp suất của dầu trong bình chứa dầu và hệ thống

phanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản của lò xo để mở vanphân phối của hệ thống phanh vì vậy phanh dầu chỉ nên ding ở ôtô du lịch, xetải cỡ nhỏ và trung bình vì ở các loại ôtô này mômen phanh ở các bánh xenhỏ, do đó lực trên bàn đạp cũng nhỏ, ngoài ra phanh dầu gọn gàng và rễ bốtrí hơn phanh khí.

Phanh khí thờng sử dụng trên xe tải trung bình và lớn, ngoài ra để tậndụng u điểm của hai loại phanh ngời ta dùng dẫn động phanh kết hợp thủykhí

2 Phân tích lựa chọn phơng án

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩaPhanh guốc chủ yếu sử dụng trên ôtô có tải trọng lớn nh ôtô tải, ôtô chởkhách và một số loại ôtô con, trong đó chủ yếu là cơ cấu phanh trớc

Do xe thiết kế là xe bus 46 chỗ, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe làlớn, hơn nữa lại là xe trở ngời nên cần tính an toàn rất cao Nếu ta dùng phanh

đĩa cho xe thứ nhất là mômen sinh ra tại các bánh xe nhỏ hơn so với phanhguốc do gần nh không có tác dụng tự hãm nên cần có áp suất dầu rất cao để

đảm bảo lực dừng xe cần thiết, vì vậy đờng kính pistong trong xilanh bánh xephảI lớn hơn so với phanh guốc, và má phanh chóng mòn nên rất hay phảithay Xe tải luôn phảI làm việc trong điều kiện nhiều bụi nên phanh đĩa khôngphù hợp hơn nữa giá thành phanh đĩa lại rất cao vì vậy để đáp ứng đợc các

điều kiện làm việc cảu xe bus thì cơ cấu phanh của xe nên dùng cơ cấu phanhguốc thì hợp lý hơn

Trong cơ cấu phanh guốc thì có các loại khác nhau nh:

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hóa

Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh guốc chúng ta thấy rằng tùy theo

sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh khác nhau mặc dùkích thớc guốc phanh nh nhau

Loại cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục so với cơ cấu phanh đối xứngqua tâm, loại bơI hay loại tự cờng hóa có u điểm là hiệu quả phanh khi otochuyển động tiến tăng hơn tù 1,6 đến 3,6 lần ( khi chuyển động lùi có thể hiệuquả phanh giảm đI tùy theo kết cấu nhng không làm ảnh hởng nhiều vì ôtôchạy lùi thờng với vận tốc thấp nên yêu cầu mômen phanh ít hơn) nhng nhợc

điểm của chúng so với loại đối xứng qua trục là kết cấu khá phức tạp nên ờng bố trí ở cầu trớc của ôtô du lịch hay ôtô tải nhỏ, trung bình di yêu cầu cần

th-đạt hiệu quả phanh lớn với kích thớc cơ cấu phanh nhỏ Và để cho tiện việcthay thế và sửa chữa cung nh chế tạo ta chọn hệ thống phanh cầu trớc và sau là

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có u điểm kết cấu đơn giản nhngkhông tạo đợc mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của ngời lái,thờng chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng.

Dẫn động phanh bằng thủy lực tuy có u điểm êm dịu, dễ bố trí, độnhậy cao nhng lực điều khiển bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyềncủa dẫn động thủy lực có giới hạn, do đó sẽ làm cho ngời lái nhanh mệtmỏi

Để giảm lực điều khiển trên bàn đập ta nên dùng phanh dẫn động bằngkhí nén Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạpchủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấuphanh do áp suất khí nến tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Từ các phân tích trên ta thấy dẫn động khí nén là phù hợp với xe busNếu ta sử dụng van phân phối dẫn động một dòng, trong trờng hợp có

sự cố rò khí, khi đó hiệu quả phanh ở các bánh xe sẽ giảm để tăng tính antoàn cho hệ thống phanh ta sử dụng van phân phối dẫn động hai dòng Tức

là có hai dòng độc lập từ bình chứa khí qua van phân phối đến các bầuphanh bánh xe Trong trờng hợp nếu một trong hai dòng có sự cố thì dòngcòn lại vẫn hoạt động bình thờng, nghĩa là hiệu quả phanh giảm không

đáng kể Vì vậy trong xe thiết kế ta sử dụng van dẫn động hai dòng

CH¦¥NG III :

TÝnh To¸n ThiÕt KÕ HÖ Thèng Phanh

C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña xe tham kh¶o

Xe bus AeroCity cña hyundai

17 Phanh chÝnh KhÝ nÐnPhanh tríc: Tang trèng

Phanh sau : Tang trèng

18 Phanh tay Tang trèng t¸c dông phÝasau hép sè

I Thiết kế cơ cấu phanh

1 Tính toán cơ cấu phanh

a) Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độhoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Mômen này đạt giá trị lớn nhất khi nó tận dụng đợc khả năng bám tối đa củacác bánh xe nghĩa là: Mpmax=M=.G

Trong quá trình tính toán bỏ qua lực cản không khí, lực cản lăn và coi hệ sốbám tại các bánh xe là nh nhau

Mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh:

g - Gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s2)

 - Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, khi thiết kế lấy  = 0,7

rbx - Bán kính lăn của bánh xe ta có:

Bán kính bánh xe tính toán rbx = λ r0

Với λ : hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

( với xe thiết kế trang bị lốp có áp suất cao λ=0,93 )

2 sin 2.15 sin 2.130 360

2 sin 2.16 sin 2.136 360

Víi: rt – b¸n kÝnh cña tang trèng rt= 0,21 (m) (chän theo xe tham kh¶o)

 TÝnh ’ cho c¬ cÊu phanh tríc

Sau khi chọn đợc các thông số kết cấu 1, 0, 2, rt từ đó tính đợc góc  vàbán kính  nghĩa là xác định hớng và điểm đặt lực N(hớng vào tâm O) Lực R

là tổng hợp của lực N và T, phơng của R tạo với phơng của N góc 1 và góc 1

Để phục vụ cho việc tính toán dựng hệ trục vuông góc X-X và Y-Y trong

đó trục Y-Y đi qua tâm O và tâm quay của guốc phanh, OO1 tạo với phơngthẳng đứng góc   11o

Ta lần lợt vẽ cơ cấu phanh bánh trớc với các thông số đã biết, dựng hệ trụctính toán, sau đó đặt lực tác dụng:

Lực P do cam quay sinh ra đã xác định phơng chiều điểm đặt, cha biết độ lớn.Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh cũng đã biết phơngchiều điểm đặt, cha biết độ lớn

Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh, điểm đặt đi qua tâmchốt quay O1 còn phơng chiều độ lớn cha biết

Guốc sau: R’2, P’2, U’2

Đo trên họa đồ ta đợc giá trị của R’1, R’2

 tỷ lệ xích ’ =1002540,5 =200508 (N/m)

O' 1

O' 2

P' 1 P' 2

R' 2 T' 2

U' 1

U' 2 P' 1

P' 2 R' 2

R' 1

326.7

216.3

359.8 147.4

500.0

Họa đồ cơ cấu phanh tr ớc

Đo trên hoạ đồ lực phanh ta đợc giá trị các lực sau

Lực do cam tác dung trên guốc phanh

P’1 = 200508.0,147=29475 (N)

P’2= 200508.0,327=65566 (N)

Phản lực từ chốt tác dụng lên guốc phanh

12094

2 0

''

N r

Guốc sau: R’’2, P’’2, U’’2

Đo trên họa đồ ta đợc giá trị của R’’1, R’’2

 tỷ lệ xích ’’ =876380,5 =175276 (N/m)

O'' 1

O'' 2

P'' 1 P'' 2

Họa đồ cơ cấu phanh sau

Đo trên hoạ đồ lực phanh ta đợc giá trị các lực sau

Lực do cam tác dung trên guốc phanh

P’’1 =25590 (N)

Phản lực từ chốt tác dụng lên guốc phanh

U1’’ =63800 (N)

U2’’ =35055 (N)

d) Kiểm tra hiện tợng tự xiết khi phanh

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tợng tự xiết.Hiện tợng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực

ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động nên guốc phanh

Kiểm tra hiện tợng tự xiết của guốc trớc:

cos

13 cos 170 , 0

10 cos 170 , 0

e) Xác định kích thớc má phanh

Kích thớc má phanh guốc chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, ápsuất trên mặt phanh, tỷ số trọng lợng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộcủa các má phanh và chế độ làm việc của phanh

- Công ma sát L

Xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với tốc

độ khi bắt đầu phanh  ta có công thức tính công ma sát riêng:

 L F

g

V G



2

2 0

Với:

G = 156960 (N) là trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải;

V0= 60 (km/h) = 16,667 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh

667 , 16

m KNm

q = 

0 2

o Kiểm tra phanh trớc:

Mômen phanh tại guốc trớc và guốc sau là nh nhau

180 5 , 6917

2 1,861 (MN/m2)Thỏa mãn điều kiện

o Kiểm tra phanh sau:

180 6047

2 1,559 (MN/m2)

Thỏa mãn điều kiện

Thời hạn làm việc của má phanh đánh giá bằng tỷ số p= M/ F∑

M: tổng khối lợng của ôtô

 p= 16000/0,48=3,333.104(kg/m2)

 thỏa mãn yêu cầu đối với xe bus [p]=2,5-3,5.104(kg/m2)

- Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ khối lợng chuyển động của ôtô đợcchuyển hóa thành nhiệt tại các cơ cấu phanh Một phần của nhiệt lợng này sẽnung nóng các chi tiết trong cơ cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh, phầncòn lại toả ra môi trờng không khí

Phơng trình cân bằng nhiệt đợc viết nh sau :

T T t

m V

V

0 0

2 2

t0 =

C gm

V V G

T

2

)( 21 22

Trong đó: G : Trọng lợng của xe khi đầy tải G = 156960(N)

V1 : Vận tốc ban đầu lấy V1= 30 km/h = 8,333 m/s

V2 : Vận tốc xe sau khi phanh V2= 0

mt : Khối lợng của các trống phanh và các chi tiết bị nungnóng

mt = 4.m=4.20=80 (kg) m:khối lợng một trống phanh Với xe tham khảo m=20 (kg)

C : Nhiệt dung của chi tiết nung nóng C = 500(J/kgđộ)

Thay số :

t0 = 2 13 , 8 0

500 80 81 , 9 2

) 333 , 8 (

'

2

2 2

2 2

r

b a

b

a q

'

2

2 2

2 2

r

b a

b

a q

' '

) ' ' (

a b

b a

210 , 0 225 , 0

) 225 , 0 210 , 0 (





= 27,02.106 (N/m2)

  n  t = 27 , 02 2  1 , 861 2 103 = 27,08.106 (N/m2)

Trống phanh trớc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- áp suất guốc sau

n

 = -qt = -1,559.106(N/m2 )

2 2

' '

) ' ' (

a b

b a

210 , 0 225 , 0

) 225 , 0 210 , 0 (

Má phanh quay quanh trục lệch tâm

Ta tính toán các mối ghép bằng đinh tán và bu lông phơng pháp tính trình bày trong mục này chỉ là gần đúng và có tính quy ớc

Má phanh quay quanh chốt phanh đợc tính theo cắt và chèn dập

] [

1

ch ch

d l

72183 4

6 , 1



C P

Trong đó: K - Hệ số tập trung ứng suất

Plx - Lực tác dụng lên lò xo

C - §é cøng cña lß xo[ ]- øng suÊt tiÕp cho phÐp

Ta chän vËt liÖu lµm thÐp lß xo lµ d©y thÐp lß xo cÊp I

Tra b¶ng (19.2) trong tµi liÖu CTM tËp II ta chän: b= 1500 (MPa)

 [ ] = 0,3.b = 0,3.1500 = 450 (MPa) = 450.106 (N/m2)

Lùc t¸c dông lªn lß xo lµ: Plx= 420 (N) chän theo xe tham kh¶o

Ta chän c = D/d = 4 Tra b¶ng (19.1) trong tµi liÖu CTM tËp II: K=1,37

.

8

10 8 10

4

9 3

11 12

450

3 , 0 4200 37 , 1 6 ,

P lx

.

.

a b

c

1 2

1 2

F F

F Y

a= 0,14m; b= 0,01 m; c= 0,02 m; d=0,06 m;

Y2- KÝch thíc chÕ t¹o guèc phanh Y2=

2 2

b d

10 4 , 1 35

2 1

'

F R F

F F

1200 1400

e) Kiểm tra bền guốc phanh

Các lực tác dụng lên guốc phanh sau ta đã xác định đợc ở trên

U1y và U1x Sau đó guốc phanh này ở tại lực R1 ta cắt ra thành hai nửa thayvào mặt cắt đó lực QY1 và NX1 và MU1, ở nửa dới QY2 và NX2 và MU2

ngợc với các thành phần lực và mômen của phần trên

* Xét sự cân bằng đoạn trên

NX1 + P cos(  ) = 0

QY1 + Psin(  ) = 0

* ứng suất do QY2 và MU gây ra đợc tính theo công thức

th U

Y

R

R F

F – Diện tích của tiết diện tính toán

Rth - Bán kính đờng trung hoà

R1 - Bán kính tại điểm đang xét

- ứng suất tại điểm 1:

F = 2000 mm2 ; Ri = 200 mm ; Rth = 172 mm

) 200

170 1 ( 2000

4090600 2000

172 1 ( 2000

4090600 2000

172 1 ( 2000

4090600 2000

S N

x

x X

.

.





SX – Mô men tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm

Jx - Mô men quán tính của thiết diện

SX = Y2.Fc = 12.2000 = 24000 (mm3)

Y2 =Rth- R’2 = 172-160= 12 (mm)

3 2 1 2 2 2 3 3

12

) (

12

) (

F Y a R R F Y C R

) 130

24000

1  2663  4 0

th

2 2

2  1740  4 146 , 5

th

2 2