Đồ án thiết kế hệ thống phanh đĩa xe HONDA CIVIC (Cad: http://bit.ly/phanhcivic)

Bản vẽ có tại: http://bit.ly/phanhcivic . . 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.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

HÀ NỘI

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên : Nguyễn Văn Hường Lớp : Ô tô A Khóa: 50 Ngành : Ô tô và xe chuyên dùng

1 Đề tài thiết kế: “ Thiết kế hệ thống phanh cho xe con 4 chỗ ” 2 Các số liệu ban đầu: Tham khảo số liệu của xe HONDA CIVIC

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:  Chương I: Tổng quan về hệ thống phanh;  Chương II: Lựa chọn phương án thiết kế;  Chương III: Tính toán hệ thống phanh;  Chương IV: Quy trình tháo lắp và điều chỉnh hệ thống phanh  Chương V: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

4 Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ tên và kích thước các bản vẽ):

 1 bản vẽ A0 : Bố trí chung hệ thống phanh trên xe con

 1 bản vẽ A0 : Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh

 1 bản vẽ A0 : Cơ cấu phanh đĩa trước

 1 bản vẽ A0 : Cơ cấu phanh đĩa sau

 1 bản vẽ A0 : Bộ trợ lực phanh và xy lanh chính

 1 bản vẽ A0 : Bộ điều hòa lực phanh

 1 bản vẽ A0 : Bản vẽ chi tiết;

 1 bản vẽ A0 : Sơ đồ nguyên công

5 Cán bộ hướng dẫn: Phạm Huy Hường

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 24/01/2010

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 16/05/2010

Ngày….tháng….năm 2010

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ DUYỆT

(ký, ghi rõ họ và tên) (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên)

SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH(và nộp toàn bộ bản thiết cho bộ môn) ngày….tháng….năm 2010 (ký, ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạnglưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốnphát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng pháttriển hơn Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệpôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người.Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiệnnghi 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 chongười và xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rấtnhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất Cho nên khi thiết kế hệthống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất

là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá làđiều rất cần thiết

Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh xe con 4 chỗ” dựa trên

xe tham khảo là xe HONDA CIVIC của hãng HONDA Sau 12 tuần nghiên

cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Phạm Huy Hường

và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án củamình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầygiúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Huy Hường cùng toàn thể các

thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 7

I Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh 7

1.1 Công dụng 7

1.2 Yêu cầu 7

1.3 Phân loại 8

II Cấu tạo chung của hệ thống phanh 9

2.1 Cơ cấu phanh 10

2.1.1 Cơ cấu phanh tang trống 10

2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa 14

2.2 Cơ cấu phanh dừng 18

2.3 Dẫn động phanh 19

2.3.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí 19

2.3.2 Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực 19

2.3.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén 21

2.3.4 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp 22

2.4 Bộ cường hóa lực phanh 24

2.5 Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS 25

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 27

I Giới thiệu về xe tham khảo 27

II Hệ thống phanh trên xe HONDA CIVIC 29

2.1 Cơ cấu phanh 29

2.2 Dẫn động phanh 31

2.3 Bộ trợ lực phanh 33

I.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh 48

1.1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe 48

1.2 Tính toán cơ cấu phanh đĩa 51

1.3 Xác định các kích thước má phanh 54

II Tính toán dẫn động phanh 57

2.1 Đường kính xi lanh công tác 58

2.2 Đường kính xi lanh chính 58

2.3 Hành trình làm việc của pít tông xi lanh bánh xe 58

2.4 Hành trình của bàn đạp phanh 59

2.5 Xác định hành trình pít tông xi lanh lực 60

2.6 Tính bền đường ống dẫn động phanh 60

III Tính toán thiết kế bộ trợ lực phanh 60

3.1 Hệ số cường hóa của trợ lực 62

3.2 Xác định kích thước màng cường hoá 63

3.3 Tính toán các lò xo 65

IV Thiết kế tính toán bộ điều hòa lực phanh dạng pít tông vi sai 70

4.1 Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất 70

4.2 Chọn đường đặc tính điều chỉnh 75

4.3 Xác định hệ số  đạt hiệu quả phanh cao nhất (TN ) 76

4.4 Xác định hệ số kđ 77

4.5 Phương trình quan hệ áp suất p1– p2 của đường đặc tính điều chỉnh 78

4.6 Chọn và xác định các thông số kết cấu 79

4.7 Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh 80

4.8 Kiểm tra lại đường kính d của pít tông vi sai 83

4.9 Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh 85

CHƯƠNG IV:QUY TRÌNH THÁO LẮP VÀ ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG PHANH 86

I Các hư hỏng chính thường gặp với dạng phanh đĩa………85

1.1 Hiệu quả phanh kém (phanh không ăn)………85

1.2 Bó phanh ……… 85

1.3 Phanh ăn không đều ……….85

1.4 Hiện tượng đạp phanh thấy nặng chân phanh ……… 86

II Phương pháp bảo dưỡng sửa chữa ………86

2.1 Tháo cơ cấu phanh ……… 86

2.2 Lắp cơ cấu phanh ……….87

2.3 Kiểm tra phần dẫn động ……… 87

2.4 Tháo lắp xi lanh chính và trợ lực ……….88

III Xả khí ra khỏi mạch dầu 90

3.1 Xả khí ra khỏi xi lanh chính 90

3.2 Xả khí ra khỏi mạch dầu 90

IV Kiểm tra hoạt động của trợ lực phanh 91

4.1 Kiểm tra hoạt động của trợ lực 91

4.2 Kiểm tra sự kín khí của trợ lực 91

CHƯƠNG V: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 92

I Phân tích kết cấu và chọn dạng sản xuất 93

1.1 Phân tích kết cấu 92

1.2 Chọn dạng sản xuất 92

II Lập quy trình công nghệ 92

2.1 Phương pháp tạo phôi 92

2.2 Thiết kế quy trình công nghệ 93

KẾT LUẬN CHUNG 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

I CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH

1.1 CÔNG DỤNG

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳnhoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi

vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao đượcnăng suất vận chuyển (tức là tăng được tốc độ trung bình của xe)

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lựcphanh trên bánh xe;

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện

sử dụng;

1.3 PHÂN LOẠI

 Hệ thống phanh chính (phanh chân);

 Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

 Hệ thống phanh dự phòng;

 Hệ thống phanh rà hay chậm dần (phanh bằng động cơ,thủy lực hoặc điện từ) sử dụng trên các xe cỡ lớn và trên các dốc dài;

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa;

 Hệ thống phanh điện hiện đây đang là xu thế của thời đại;

Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có

hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh

 Hệ thống phanh có trợ lực

 Hệ thống phanh không có trợ lực

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thốngphanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS)

II CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH

Cấu tạo Chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1

Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô

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

- Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh

xe khi phanh ô tô

- Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyêch đại lực điều khiển từ bàn đạpphanh đến cơ cấu phanh Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nénhay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau

Ví dụ nếu đẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanhđòn cơ khí Nếu là dẫn động thủy lực thì dẫn động phan bao gồm: bàn đạp, xilanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

2.1 CƠ CẤU PHANH

Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tôthành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng)

Trên ô tô chủ yếu sử dụng ma sát để tạo cơ cấu phanh và các loại cơ cấuphanh thường dùng trên ô tô là cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa và

cơ cấu phanh dải

2.1.1 CƠ CẤU PHANH TANG TRỐNG

Trong cơ cấu phanh tang trống thì chúng ta có nhiều loại khác nhau:

1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối

xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2 Trong đó sơ đồ

hình1 2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này

hay 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 thường sử dụng trên ôtô du lịch

Hình 1.2: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

b

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe

hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép (hình 1.2.a) hoặc bằng camlệch tâm (hình 1.2.b)

Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát Các tấm này có thểdài liên tục (hình 1.2.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình 1.2.a)

Ở hình 1.2.b trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bêntrái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả Vì vậy má phanh bên guốc xiếtdài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn như nhautrong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn

Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tác dụnglên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau

2.Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3 Sự đốixứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốcphanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúngđối xứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Một

phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hởphía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự độngđiều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loạiđối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầutrước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.

3.Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốtquay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1.4.b)

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a);loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b)

- Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần

vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pít tông Cơ cấu phanh loạinày thường được bố trí ở các bánh xe trước 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 mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

4 Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

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

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

- Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh đượcliên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động.Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên

vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanhbánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh vàtrống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí

ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

- Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh đượctựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấuphanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏđến trung bình

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự

cuờng hoá

2.1.2 CƠ CẤU PHANH ĐĨA

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 được 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 được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫnđộng 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

1 Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):

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

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

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

2 Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):

Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.

Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một

số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một

xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đốidiện được gá trực tiếp lên giá đỡ

3 Một số chi tiết trong cơ cấu phanh đĩa

Dạng đĩa không phẳng được dùng nhiều hơn vì bề mặt ma sát được bố trí xa ổlăn của moay ơ bánh xe, hạn chế nung nóng ổ này và dễ dàng bố trí xi lanhcông tác

Dạng đĩa không phẳng có tạo các lỗ hướng kính được dùng phổ biến vì ngoàicác ưu điểm của đĩa không phẳng ra thì đĩa phanh được làm mát tốt hơn

b, Má phanh

Má phanh gồm các tấm ma sát và xương má phanh Tấm ma sát dầy khoảng 9đến 10 mm, xương má phanh là thép tấm, dày khoảng 2 đến 3 mm Chúngđược tán vào nhau và được lắp trên giá xi lanh công tác bằng rãnh hướng tâm

và được định vị bằng các chốt định vị hoặc bằng các mảnh hãm Trên mỗi máphanh đều có chốt báo hết má phanh Khi má phanh mòn hết đến chiều dày từ

1 đến 4 mm thì chốt báo hết sẽ tiếp xúc với đĩa phanh và báo hết má phanh

c, Cơ cấu báo mòn hết má phanh

d, Xi lanh công tác

Cụm xi lanh công tác của cơ cấu

phanh đĩa gồm xi lanh được chế tạo

liền với giá đỡ hoặc chế tạo rời, pít

tông, phớt làm kín và vành chắn bụi

Phía trên xi lanh có lỗ xả không khí

trong hệ thống dẫn động

e, Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh

Cơ cấu tự động điều

2.2 CƠ CẤU PHANH DỪNG

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng Nóichung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên,không di chuyển trên các loại đường khác nhau

Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫnđộng phanh

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

Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được bốtrí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằngtay, vì vậy còn gọi là phanh tay

Hình 1.8: Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng

2.3 DẪN ĐỘNG PHANH

2.3.1 DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH BẰNG CƠ KHÍ

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng khôngtạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thườngchỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

2.3.2 DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH BẰNG THUỶ LỰC

Dẫn động phanh bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suấtđến các xi lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép má phanh vào trống\đĩa phanh

Dẫn động bằng thủy lực có đặc điểm là độ nhạy cao, kết cấu đơn giản nhưngnếu không có cường hóa dẫn động lực người lái cần để điều khiển phanh lớnhơn so với dẫn động bằng khí nén Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lựcthường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chấtlỏng được coi như không đàn hồi khi ép)

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực

a b

Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bànđạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xilanh bánh xe)

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ củamạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

- Dẫn động một dòng (hình 1.9):

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đườngdầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe Dẫn độngmột dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì một lý do nào

đó, bất kỳ một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầutrong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh

Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng

Ở sơ đồ hình 1.10.a thì một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước cònmột dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau Với cách bố trí này mộttrong hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng Ví dụ trên hình vẽ khidòng dầu ra cầu trước bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lựcphanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh.

Ở sơ đồ hình 1.10.b thì một dòng được dẫn tới một bánh xe phía trước và mộtbánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so le cònlại Trong trường hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tácdụng và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau

2.3.3 DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH BẰNG KHÍ NÉN

Dẫn động phanh bằng khí nén tức là sử dụng năng lượng của nguồn khí nén

để tạo nên áp lực ép các guốc phanh vào trống phanh Đặc điểm của dẫn độngphanh bằng khí nén là độ nhạy thấp hơn, phức tạp hơn nhưng do sử dụngnăng lượng của nguồn khí nén để thực hiện điều khiển cơ cấu phanh nến lựcđiều khiển của người lái là không cần lớn lắm mà chỉ cần đủ để mở các vanđiều khiển phân phối khí nén Vì vậy nó thường dùng trên các ô tô cỡ lớn

Hệ dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén thường gồm các bộ phận chínhsau: máy nén khí, bình chứa khí nén, van phân phối, đường ống dẫn khí nén,các xi lanh công tác (bầu phanh), bộ phận chia khí nén đến các bình chứa củacác dòng dẫn động khác nhau và các van an toàn của hệ thống Để giảm thờigian chậm tác dụng của cơ cấu phanh ở xa, người ta có thể bố trí các van giatốc

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.

Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống

dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (hình 1.12)

Loại dẫn động này thường được 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 xi lanhbánh xe phía trước và phía sau;

- Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phốikhí và các xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lýlàm việc như 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 như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực

Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loạivan kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí

Van phanh

Xả ra ngoài

Bình khí

Bình chứa dầu

Máy nén khí

Xi lanh chính

Bình chứa dầu

Xi lanh bánh xe

Xi lanh chính

Trống phanh

Trống phanh

Guốc phanh

Guốc phanh

Đường khí Đường dầu

Xi lanh bánh

xe

2.4 BỘ CƯỜNG HÓA LỰC PHANH

Bộ cường hóa lực phanh là một cụm chi tiết lấy năng lượng từ một nguồn

có sẵn phụ thêm vào công do người điều khiển sản ra để điều khiển hệ thốngphanh nhờ đó giảm được lực cần thiết để điều khiển, điều khiển được nhẹnhàng hơn

Nguồn năng lượng có sẵn thường lấy từ động cơ và có thể là ở dạng khínén hoạc chân không Trên ô tô thường cường hóa dẫn động bằng khí nén (sửdụng nguồn khí nén có sẵn thường là trên các ô tô tải lớn hoặc ô tô buýt lớn)

và cường hóa chân không ( sử dụng nguồn chân không sẵn có thường gặp trêncác loại ô tô cỡ nhỏ) Nguồn chân không cấp cho bộ cường hóa có thể lấy trênđường ống nạp của động cơ xăng dùng chế hòa khí hoặc được tạo bằng bơmchân không

Cần phân biệt cường hóa phanh bằng khí nén với dẫn động phanh bằngkhí nén Nếu có sự cố về làm kín của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nénthì hệ thống không thể làm việc được trong khi nếu có sự cố trong hệ thốngcường hóa bằng khí nén thì vẫn có thể điều khiển phanh được tuy nhiên lựcđiều khiển lúc này lớn hơn nhiều

Dưới đây là bộ cường hóa chân không:

Hình 1.13: bộ cường hóa chân không

2.5 BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE KHI PHANH ABS

Trong quá trình phanh xe, nếu các bánh xe bị trượt lết thì khả năng bámđường của bánh xe giảm rất nhiều so với khả năng bám khi bánh xe ở giớihạn trượt lết nên hiệu quả phanh giảm nhiều Mặt khác, khi bánh xe bị trượtlết thì mất khả năng điều khiển hướng chuyển động của xe nên chất lượngphanh giảm

Bộ ABS thực hiện điều chỉnh áp suất ra các cơ cấu phanh của các bánh xetheo độ trượt của các bánh xe khi phanh, đảm bảo điều chỉnh chính xác đểbánh xe không bị trượt khi phanh do đó nâng cao được hiệu quả và chất lượngphanh xe Hiện nay ở các nước tiên tiến chỉ cho phép nhập các loại ô tô có lắpđặt bộ ABS

Hình 1.14: đồ thị quan hệ giữa hệ số bám với hệ số trượt.

CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

I GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO

THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA XE HONDA CIVIC

Công suất cực đại 103 / 6300 (kw/rpm)

Momen xoắn cực đại (Nm) 174 / 4300 (Nm/rpm)

Nhiên liệu

Hệ thống nạp nhiên liệu EFI: Phun nhiên liệu điện tử Mức tiêu thụ nhiên liệu

Kích thước - trọng lượng

Dài x Rộng x Cao (mm) 4540 × 1750 × 1450

Chiều dài cơ sở (mm) 2700

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm) 1500 / 1530

Khoảng sáng gầm xe (mm) 170

Trọng lượng không tải (N) 11858

Trọng lượng toàn tải (N) 15533

Phân bố trọng lượng cầu trước và cầu sau

(N)

8543/6990

Bán kính quay vòng tối thiểu 5,8 m

Dung tích bình nhiên liệu (lít) 50

Phanh - Giảm sóc - Lốp xe

II HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE HONDA CIVIC

2.1 CƠ CẤU PHANH

Trên xe HONDA CIVIC cơ cấu phanh được sử dụng cho cầu trước và cầu sauthì đều là cơ cấu phanh đĩa

- Sử dụng cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

- Đĩa phanh được chế tạo bằng gang cầu, bề mặt làm việc được mài phẳng,không được có vết xước.

Dạng đĩa là không phẳng vì bề mặt ma sát được bố trí xa ổ lăn của moay ơbánh xe, hạn chế nung nóng ổ này và dễ dàng bố trí xi lanh công tác

Dạng đĩa không phẳng có tạo các lỗ hướng kính vì ngoài các ưu điểm của đĩakhông phẳng ra thì đĩa phanh được làm mát tốt hơn

- Má phanh của cơ cấu phanh đĩa có dạng tấm phẳng hình chữ nhật Nó đượccấu tạo bởi một xương phanh bằng một tấm thép dày khoảng 2 đến 3 mm vàmột tấm má phanh bằng vật liệu ma sát Má phanh và xương đĩa được liên kếtvới nhau bằng một lớp keo đặc biệt Loại má phanh sử dụng trên xe là loại máliền Pít tông làm việc không tác dụng trực tiếp lên xương đĩa mà nó tác dụngthông qua một tấm lót

 Ư u điểm của việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng

- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trongsản xuất

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanhkiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe bịphanh làm việc ổn định , nhất là ở tốc độ cao

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chitiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng

- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực lytâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn

- Không cần điều chỉnh phanh

 Nhược điểm của việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa:

- Nhược điểm của phanh đĩa là khú cú thể trỏnh bụi bẩn và đất cỏt vỡ đĩaphanh khụng được che đậy kớn, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa mỏ phanh vàđĩa phanh khi ụtụ đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sỏt giữa đĩa phanh và mỏphanh khi phanh, phanh sẽ kộm hiệu quả

- Mỏ phanh phải chịu được ma sỏt và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa cú tiếng kờurớt do sự tiếp xỳc giữa đĩa phanh và mỏ phanh

- Lực phanh nhỏ hơn

2.2 DẪN ĐỘNG PHANH

Trờn xe HONDA CIVIC thỡ người ta sử dụng hệ thống dẫn động phanh là dẫnđộng thủy lực

 Ưu điểm của việc sử dụng dẫn động thủy lực:

- Phanh đồng thời cỏc bỏnh xe với sự phõn bố lực phanh giữa cỏc bỏnh xehoặc giữa cỏc mỏ phanh theo yờu cầu;

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phanh dầu 1.Bàn đạp phanh; 2 Bầu trợ lực; 3 Xi lanh chính; 4 Bình dầu;

5 Phanh đĩa; 6 Bộ điều hoà lực phanh; 7 Phanh đĩa

- Hiệu suất cao;

- Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản;

- Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ cầnthay đổi cơ cấu phanh

 Nhược điểm của việc sử dụng dẫn động phanh thủy lực:

- Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên

cơ cấu phanh;

- Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

Nguyên lý hoạt động của dẫn động thuỷ lực:

Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấpnằm chờ trên đường ống

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vàopittông nằm trong xylanh 3, ép dầu trong xylanh chính 3 đi đến các đườngống dẫn Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5  8 MPa) sẽ tác dụng vào cácpitông ở xylanh bánh xe ở cầu trước và cả cầu sau Các pitông này ép sát máphanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, dầu bị mất ápsuất và được hồi về bình chứa Dưới tác dụng đàn hồi của cuppen nó sẽ làmcho piston bánh xe bị kéo ra và làm má phanh tách ra khỏi đĩa phanh

Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tĩnh Ápsuất trong sơ đồ dẫn động được truyền đến các xi lanh phanh bánh xe là nhưnhau, khi đó lực đẩy lên pít tông sẽ phụ thuộc vào pít tông xi lanh công tác.Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là lực tác dụng lên píttông xi lanh phanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽtăng lên Do vậy dẫn động phanh thuỷ lực bảo đảm được sự làm việc đồng

2.3 BỘ TRỢ LỰC PHANH

Hình 2.2 Kết cấu của bộ cường hoá chân không

1 Thân xi lanh , 2 Loxo Piston thứ cấp , 3 Vành tựa loxo , 4 phớt , 5 Chốt hạn chế, 6 Piston thứ cấp , 7 Phớt thân van , 8 loxo , 9 Vành tựa loxo ,

10 Phớt , 11.Piston sơ cấp, 12 Phanh hám , 13 Vành tựa loxo , 14 Loxo màng trợ lực , 15 Thân trước trợ lực, 16 Màng trợ lực , 17.Địa đỡ màng ,

18 Thân sau trợ lực 19.Tấm thép van hãm, 20 Bulông M12, 21.Phớt thân trợ lực, 22.Vành đỡ loxo, 23 Loxo hồi van khí, 24.Võ bọc, 25.Lọc khí, 26.Cần đẩy, 27.Van điều khiển, 28, Loxovan điều khiển, 29, Van khí, 30, Đĩa phản lực, 31.Van chân không, 32.Thanh đẩy trợ lực, 33.ống dẫn khí, 34.ống nối,

35.Phớt thân, 36.ống dẫn dầu, 37.Cửa bù, 38.Cửa hồi dầu.

Nguyên lý làm việc:

Trạng thái không đạp phanh : Van khí 29 được nối với cần điều khiển van

và bị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 23 Van điều khiển 27 bị đẩy sang

trái bởi lò xo van điều khiển 28 Nó làm cho van khí 29 tiếp xúc với van điềukhiển 27 Vì vậy khí bên ngoài sau khi đi qua lọc khí 25 bị chặn lại khôngvào được buồng áp suất thay đổi B Lúc này van chân không 31 bị tách rakhỏi van điều khiển 27 làm thông giữa cửa K và E Do luôn có độ chân khôngtrong buồng áp suất không đổi A , nên cũng có độ chân không trong buồng ápsuất thay đổi B Kết quả là pittông trợ lực bị đẩy sang phải bởi lò xo màng.Trạng thái khi đạp phanh : Khi đạp phanh cần điều khiển van , đẩy van khí

29 làm cho nó dịch chuyển sang trái Van điều khiển 27 bị đẩy ép vào van khí

29 bởi lò xo van điều khiển 28, nên nó cũng dịch chuyển sang trái đến khi nótiếp xúc với van chân không 31 Vì vậy đường thông giữa cửa K và E bị bịtkín lại

Khi van khí 29 dịch chuyển tiếp sang trái, nó tách khỏi van điều 27 Vìvậy không khí từ ngoài qua lọc khí 25 đi vào buồng áp suất thay đổi B quacửa E Sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất thay đổi B và buồng áp suấtkhông đổi A làm pittông 11 dịch chuyển sang trái Làm cho đĩa lực đẩy cầnđẩy trợ lực sang trái và làm tăng lực đẩy của cần đây trợ lực vào pittông 11của xi lanh chính

Trạng thái giữ chân phanh : Nếu đạp phanh và dừng bàn đạp ở vị trí nào

đó thì cần điều khiển van và van khí 29 sẽ dừng lại, nhưng pittông 11 tiếp tụcdịch chuyển sang trái do sự chênh áp Van điều khiển 27 vẫn tiếp xúc với van

nên không khí bị ngăn không cho vào buồng áp suất thay đổi B Vì vậypittông không dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại.

Khi nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van và van khí 29

bị đẩy sang phải nhờ lò xo hồi van khí 28 và phản lực của xi lanh phanhchính, nó làm cho van khí 29 tiếp xúc với van điều khiển 27 , đóng đườngthông giữa khí trời và với buồng áp suất thay đổi B Cùng lúc đó van khícũng nén lò xo van điều khiển lại, vì vậy van van điều khiển bị tách ra khỏivan chân không làm thông cửa K và E Nó cho phép không khí từ buồng ápsuất thay đổi sang buồng áp suất không đổi làm triệt tiêu sự chênh áp giữa haibuồng Pittông trợ lực bị đẩy lại sang phải bởi lò xo màng và trợ lực trở vềtrạng thái không hoạt động

Khi không có chân không: Khi bộ cường hoá bị hỏng, không có sự chênh

áp giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi, trợ lực phanh ởtrạng thái không hoạt động, pittông bị đẩy sang phải bởi lò xo màng

Tuy nhiên khi đạp phanh, cần điều khiển van nị đẩy sang trái và đẩy vào vankhí, đĩa phản lực và cần đẩy trợ lực Vì vậy lực từ bàn đạp phanh được truyềnđến pittông xi lanh chính để tạo ra lực phanh Cùng lúc đó van khí đẩy vàotấm chặn, vì vậy pittông cũng thắng được sức cản của lò xo màng để dịchsang trái Như vậy, phanh cũng có tác dụng ngay cả khi không có chân khôngtác dụng lên trợ lực phanh Tuy nhiên do trợ lực phanh không hoạt động nênchân phanh cảm thấy nặng

2.4 BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH

Bộ điều hoà lực phanh lắp trên xe ôtô dùng để tự động điều chỉnh áp lựcphanh ở các bánh xe theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau Nhờ vậy

sẽ tăng được hiệu quả phanh và đảm bảo được sự chuyển động của ôtô khiphanh

1 Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh

Trong quá trình phanh, tải trọng tác dụng lên các cầu xe có sự thay đổi Dolực quán tính khi phanh trọng lượng dồn về cầu trước, gia tốc chậm dần của

xe càng lớn thì tải trọng tác dụng lên cầu trước càng lớn và hệ số bám củabánh xe với mặt đường cũng lớn, thì lực phanh và mômen phanh thay đổicũng lớn Để phanh có hiệu quả cao cần thiết phải có bộ phận phân bố áp suấtdầu vào các xi lanh làm việc ở các bánh xe sao cho phù hợp với trọng lượngbám của các bánh xe trong qúa trình phanh

Bộ điều chỉnh lực phanh có nhiệm vụ tự điều chỉnh áp lực phanh ở cácbánh xe cho thích hợp để nâng cao hiệu quả phanh Nó phụ thuộc vào haithông số:

+ Cường độ phanh của ôtô

+ Sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau làm thay đổi độ võng của hệ thốngtreo sau

Bộ điều hoà lực phanh sẽ tiếp nhận các tín hiệu trên để điều khiển áp suấtđến các bánh xe ở cầu sau sao cho phù hợp với trọng lượng bám ở các bánh

xe, và như vậy thì hiệu quả phanh sẽ cao hơn nhiều so với khi không bố trí bộphận này

Để có hiệu quả phanh cao nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước

Pp1 và bánh xe sau Pp2 phải tuân theo:

Mp1 mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe trước

Mp2 mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe sau

Như vậy muốn đảm bảo được hiệu quả phanh tốt nhất thì mômen phanhsinh ra ở các bánh xe trước Mp1 và mômen phanh sinh ra ở bánh xe sau Mp2phải tuân theo:

Mp1 0

Đường dặc tính phanh lý tưởng của ôtô

1- đầy tải; 2- không tải

Mômen phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với áp suất sinh ra trong dẫn động

Trong đó:

P1dđ, P2dđ là áp suất dẫn động phanh của cơ cấu phanh trươc và cơ cấu phanhsau

k1, k2 hệ số tỷ lệ tương ứng vói phanh trước và phanh sau

Như vậy để đảm bảo phanh lý tưởng thì áp suất dẫn động ra cơ cấu phanhtrước P1dđ và áp suất dẫn động ra cơ cấu phanh sau P2dđ phải thoả mãn điềukiện

P1

Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh.

1-Đầy tải; 2 không tải

Muốn bảo đảm đường đặc tính lý tưởng nói trên thì bộ điều hoà lực phanhphải có kết cấu rất phức tạp Các bộ điều hoà lực phanh trong thực tế chỉ bảođảm được đường đặc tính gần đúng với đặc tính lý tưởng

P1

B A

1 1`

D C

0

2 2`

P`®/c P®/c

Đường đặc tính có dạng gấp khúc OAB: đầy tải; OCD: không tải

Tóm lại, bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho áp suất dẫn động ra phanh sau vàphanh trước theo quan hệ gần sát với đường đặc tính lý tưởng, làm cho cơ cấuphanh không bị bó cứng, do đó tăng được hiệu quả phanh

2 Các phương án thiết kế bộ điều hòa lực phanh

a, Phương án 1: Điều hoà lực phanh bằng van hạn chế áp suất