THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH CÓ ABS CHO XE CON

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con mục lục Lời nói đầu 4 Chơng1: hệ thống phanh trên ô tô và phơng án thiết kế 5 1. hệ thống phanh ô tô. 5 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh 5 1.1.1. Công dụng của hệ thống phanh. 5 1.1.2. phân loại hệ thống phanh trên ô tô. 6 1.1.3. Yêu cầu chung của hệ thống phanh trên ôtô. 6 1.2. Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu phanh 7 1.3. Cơ cấu phanh đĩa: 14 1.4. Dẫn động phanh. 17 1.4.1. Về phơng thức dẫn động 18 1.4.2. Về phơng thức điều chỉnh lực phanh 25 Chơng 2 : Thiết kế tính toán cơ cấu phanh 40 1. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh 40 2. Xác định các lực tác dụng trong cơ cấu phanh cầu sau 42 2.1 Xác định góc ( ) và bán kính () 42 2.2. Xây dựng họa đồ lực phanh: 44 3. Kiểm tra hiện tợng tự xiết của cơ cấu phanh cầu sau: 47 3.1. Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh 47 3.2 Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có: 47 4. Tính toán cơ phanh cầu trớc 48 4.1. Xác định các kích thớc còn lại và kiểm tra các chỉ tiêu về SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con độ bền của má phanh 49 4.1.1. Công ma sát riêng L 49 4.1.2. áp suất trên bề mặt tấm má phanh 50 4.2. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 52 5. Tính bền một số chi tiết 53 5.1 Tính toán guốc phanh 53 5.1.1 Tính toạ độ trọng tâm G của tiết diện. 53 5.1.2. Kiểm tra bền guốc phanh 55 5.2 Tính bền trống phanh 69 5.3. Tính bền đờng ống dẫn động phanh 69 Chơng 3: Thiết kế tính toán hệ thống dẫn độngphanh 71 1 . Thiết kế tính toán dẫn động phanh 71 1.1. Đờng kính xi lanh công tác 71 1.2. Đờng kính xi lanh chính 71 1.3 Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh 72 2. Thiết kế tính toán bộ trợ lực 73 2.1. Các phơng án trợ lực 73 2.2. Thiết kế bộ trợ lực: 80 2.2.1 Hệ số trợ lực: 80 2.2.2 Xác định kích kích thớc màng trợ lực: 81 2.2.3 Tính lò xo bộ cờng hóa 82 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Chơng 4: Mô phỏng hệ thống phanh có ABS 85 4.1.giới thiệu về State flow 85 4.2. Mô hình Mô phỏng hệ thống phanh 86 4.2.1. Bộ trợ lực chân không 88 4. 2.2. Xy lanh chính 89 4.2.3. Khối van điều khiển: 91 4.2.4. Xy lanh công tác 96 4.2.5. Cơ cấu phanh 102 4.3.Một số kết quả mô phỏng 103 Chơng 5: Quy trình gia công chi tiết 105 1. Phân tích kết cấu - Chọn dạng sản xuất: 105 1.1. Phân tích kết cấu: 105 1. 2. Chọn dạng sản xuất: 105 2. Lập quy trình công nghệ: 105 2.1. Phơng pháp tạo phôi: 105 2.2. Thiết kế quy trình công nghệ: 106 Kết luận 115 Tài liệu tham khảo 116 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 3 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Lời nói đầu Trong xã hội hiện nay, ôtô là một trong những phơng tiện quan trọng để vận chuyển hành khách và hàng hoá, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, đảm bảo tốc độ, sự an toàn cũng nh đạt hiệu quả kinh tế cao. Nền công nghiệp ôtô của một nớc đã có thể coi nh là một chỉ tiêu đánh giá sức mạnh của nền công nghiệp nặng của một quốc gia. Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho ngời và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn nh: 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 hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao đ- ợc năng suất vận chuyển ngời và hàng hoá là điều rất cần thiết. Đề tài này có nhiệm vụ Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABS cho ô tô con dựa trên xe tham khảo là xe BMW series 325i. Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dới sự hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Hồ Hữu Hải và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành đợc đồ án của mình. Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Hữu Hải cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2007 Sinh viên thực hiện Hồ Văn Th Nguyễn Tiến Thọ SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 4 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Chơng1 hệ thống phanh trên ô tô và phơng án thiết kế 1. hệ thống phanh ô tô. 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh 1.1.1. Công dụng của hệ thống phanh. Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô với công dụng sau: Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khi xe đang chuyển động. Giữ xe đứng yên trên đờng dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có sự có mặt của ngời lái xe. Nhờ có hệ thống phanh ngời lái có thể tăng đợc vận tốc chuyển động trung bình của ôtô và do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển. 1.1.2. phân loại hệ thống phanh trên ô tô. Theo cơ cấu điều khiển trên xe: Phanh tay điều khiển bằng cần. Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp. Ngày nay, xe con chỉ sử dung hệ thống phanh thủy lực, trong đó bao gồm các dạng: Phanh thủy lực không có trợ lực Phanh thủy lực có trợ lực. Phân loại theo kết cấu truyền lực điều khiển: Dẫn động phanh một dòng. Dẫn động phanh hai dòng. SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 5 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Các dòng truyền lực này độc lập với nhau, nhằm tránh sự cố xảy ra cùng một lúc trên tất cả hệ thống phanh, nâng cao độ tin cậy, an toàn cho xe chuyển động. theo quy chuẩn của quốc tế chỉ cho phép dùng loại dẫn động hai dòng trở lên. Theo khả năng điều chỉnh lực phanh có thể chia: Hệ thống phanh không có điều chỉnh lực phanh. Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh. Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe ABS. Ngoài ra còn có thể phân chia hệ thống phanh theo vị trí bố trí cơ cấu phanh: Bố trí ở trong lòng bánh xe. Bố trí ở cạnh cầu xe. 1.1.3. Yêu cầu chung của hệ thống phanh trên ôtô. Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau: Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, đảm bảo quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh. Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn. Dẫn động phanh có độ nhậy cảm lớn, sự chậm tác dụng nhỏ. Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải thoả mãn điều kiện sử dụng tối đa trọng lợng bám khi phanh với bất kỳ cờng độ nào và không xảy ra hiện tợng trợt lết. Không có hiện tợng tự siết. Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt tại. Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (hoặc đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện sử dụng. SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 6 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe. Đối với hệ thống phanh đỗ: Phải có khả năng giữ xe đứng yên trên dốc (kể cả khi vắng mặt ngời lái xe) trong thời gian dài. Ngời lái phải thực hiện đợc động tác phanh này tại ghế lái. 1.2. Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu phanh 1.2.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục: Sơ đồ cấu tạo(hình 1.1) Nguyên lý làm việc: Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ hình đĩa hay còn gọi là trống phanh. Đĩa này đ- ợc bắt cố định trên mặt bích của dầm cầu, các guốc phanh đợc đặt trên các trục lệch tâm (13) dới tác dụng của lò xo (4) các má phanh luôn ép chặt hai pittông của xilanh phanh làm việc gần nhau. Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm (11). Cam này cùng với chốt phanh (13) có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát, giữa các pittông của xilanh (2) có lò xo nhỏ để ép các pittông luôn sát vào các guốc phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh hao mòn đều nhau thì guốc phanh đằng trớc có gắn má phanh dài hơn. Vì phía bên trái bao giờ cũng chịu lực ma sát lớn hơn. Khi tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng với áp suất cao truyền đến xilanh (2) tạo nên lực ép trên các pittông và đẩy các guốc phanh (1) và (5) ép sát vào trống phanh, do đó quá trình phanh đợc thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo(4) sẽ kéo các guốc phanh (1) và (5) trở lại vị trí ban đầu giữa má phanh và trống phanh có khe hở, vì vậy quá trình phanh kết thúc. SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 7 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thờng thì phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh. Bằng cách xoay cam lệch tâm (11) và ở phía dới bằng cách xoay chốt lệch tâm (13). Hình 1.1: Cấu tạo cơ cấu phanh kiểu trống 1- Guốc phanh; 2- Xi lanh bánh xe; 3- Mâm phanh; 4- Lò xo hồi vị; 5- Guốc phanh; 6, 8- Má phanh; 7- Trụ dẫn hớng; 9- Bu lông quay cam điều chỉnh; 10- Lò xo của cam điều chỉnh; 11- Cam điều chỉnh; 12- Vòng lệch tâm; 13- Trục lệch tâm; 14- Đai ốc hãm. 1.2.2. Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm . Sơ đồ cấu tạo (hình 1.2) SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 8 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Hình 1.2: Cấu tạo cơ cấu phanh kiểu trống đối xứng qua tâm 1,13- Xilanh phanh; 2- Tấm chắn; 3- Nút xả không khí; 4- Đờng nối dẫn dầu; 5, 14- Chốt tỳ; 6,10- Guốc phanh; 7- Cam lệch tâm; 8- Pittông; 9, 12- Lò xo hồi vị; 11- Má phanh. Đặc điểm quan trọng: Mỗi guốc phanh quay quanh một chốt lệch tâm, đợc bố trí đối xứng với đờng trục của cơ cấu phanh. Nguyên lý làm việc: Khi đạp bàn đạp phanh, dầu đợc dẫn động từ xilanh tổng phanh qua đờng dẫn đi tới các xilanh bánh xe. Dới tác dụng của áp suất dầu hai pittông 1, 13 dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh do đó quá trình phanh đợc thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị 9 sẽ kéo các guốc phanh 10, 6 trở về vị trí ban đầu, giữa trống phanh và má phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc. Việc điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và má phanh đợcc thực hiện bằng cách xoay cam lệch tâm 7. SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 9 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con 1.2.3. Cơ cấu phanh dạng bơi. Sơ đồ cấu tạo(Hình 1.3): Hình1.3 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng bơi Nguyên lý làm việc: Đặc điểm chính của các loại cơ cấu phanh trên là: Đều có một điểm tựa cố định (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do, còn ở cơ cấu phanh dạng bơi ở guốc phanh có 2 bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Cơ cấu phanh dạng bơi hai xilanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh. Nhờ sự áp sát giữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh. Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào pittông và đẩy ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn và lực tác dụng nên bàn đạp giảm đi nhiều. Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến và lùi đều bằng nhau đó là u điểm nhng khuyết điểm lớn nhất của cơ cấu phanh là kết cấu phức tạp. SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ Lớp Ô tô_K47 10 [...]... tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Tuy nhiên phanh đĩa khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không che kín hoàn toàn Bởi vậy ở các xe có khả năng việt dã không cao không dùng cơ cấu này 1.3.1 Các loại phanh đĩa Hiện nay có hai loại phanh đĩa : Phanh đĩa có giá xy lanh cố định( hình 1.7 a) Phanh đĩa có giá xy lanh di động.(hình 1.7 b) Phanh đĩa có giá đặt xy... trong dẫn động phanh sao cho độ trợt của bánh xe với mặt thay đôie quanh giá trị 0 trong giá trị hẹp Một hệ thống phanh chống hãm cứng đợc thiết kế trên cơ sở một hệ thống phanh thờng và có trang bị các cụm bộ phận chính sau(Hình 1.17): SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ 29 Lớp Ô tô_K47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Cụm tín hiệu đầu vào: Là các cảm biến có nhiệm vụ... xe con Ngày nay, một số nớc tiên tiến đòi hỏi các loại xe phải bố trí hệ thống ABS trong hệ thống phanh, một số nớc yêu cầu xe nhạp khẩu phải là loại bố trí phanh ABS Vì vây rất nhiều ô tô con bố trí hệ thống phanh ABS Mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trợt thay đổi trong vùng giá trị hợp lý để tận dụng đợc hết khả năng bám giữa lốp và mặt đờng, khi đó có. .. nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con 1.2.4 Cơ cấu phanh điều khiển bằng cam Sơ đồ cấu tạo(hình 1.4): Đặc điểm: Cơ cấu phanh này chỉ dùng cho xe có tải trọng lớn và dùng cho hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A A 15 14 13 12 11 10 Hình 1.4 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam 1- Chốt guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Tấm chắn; 4- Êcu; 5- Tấm đệm chốt guốc phanh; 6-... guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các cơ cấu Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốc phanh ra làm cho nó áp SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ 11 Lớp Ô tô_K47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con sát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh, giữa cam ép 11 và guốc 7 có lắp con. .. nên tính năng phanh đợc phục hồi trong một thời gian ngắn Không cần điều chỉnh phanh Nhợc điểm của phanh đĩa: SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ 16 Lớp Ô tô_K47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Nhợc điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không đợc che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy... điều khiển ABS Việc bố trí sơ đồ điều khiển của ABS phải thoả mãn đồng thời 2 yếu tố: SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ 32 Lớp Ô tô_K47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Tận dụng đợc khả năng bám cực đại giữa bánh xe với mặt dờng trong qúa trình phanh, nhờ vậy làm tăng hiệu quả phanh và tăng tính ổn định phanh Ta có thể có 6 phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS tại... liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn 1 Các phơng án bố trí hệ thống ABS SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ 31 Lớp Ô tô_K47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con a.Điều khiển theo ngỡng trợt Điều khiển theo ngỡng trợt thấp: Ví dụ các bánh xe trái và bánh xe phải chạy trên các phần đờng có hệ số bám khác nhau ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm của bánh xe có khả năng bám thấp,... điểm: của cơ cấu phanh loại này là đảm bảo các má phanh mòn đều Nhợc điểm: là có một má phanh làm việc không thuận lợi nên hiệu suất phanh không cao Cơ cấu phanh loại này thơng chỉ làm việc tốt khi xe tiến, còn khi xe lùi thì cơ cấu phanh làm việc không tốt SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ 13 Lớp Ô tô_K47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Hình1.6: cơ cấu phanh piston... giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả Má phanh phải chịu đợc ma sát và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh Trên các xe hiện nay có 2 loại phanh đĩa thờng đợc sử dụng: Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định: Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn đến xy lanh đẩy hai pittông ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh Số . án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Chơng 4: Mô phỏng hệ thống phanh có ABS 85 4.1.giới thiệu về State flow 85 4.2. Mô hình Mô phỏng hệ thống phanh 86 4.2.1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con mục lục Lời nói đầu 4 Chơng1: hệ thống phanh trên ô tô và phơng án thiết kế 5 1. hệ thống phanh ô tô. 5 1.1 Công dụng,. thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con Chơng1 hệ thống phanh trên ô tô và phơng án thiết kế 1. hệ thống phanh ô tô. 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh 1.1.1.