Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch, PHANH ĐĨA

Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch Mục Lục -1- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, khi nền kinh tế đất nước ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng ô tô trong giao thông càng nhiều. Cùng với đó là sự xuất hiện nhiều nhà máy lắp ráp ô tô như Trường Hải, Toyota, Ford…Điều này buộc những kỹ sư trong ngành ô tô phải nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi những công nghệ mới, cũng như thiết kế, cải tạo những ô tô cũ để phù hợp với nhu cầu hiện nay. Do đó, đồ án môn học tính toán và thiết kế ô tô mang một ý nghĩa quan trọng đối với sinh viên ngành cơ khí giao thông trước khi ra trường. Nay em nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh của ô tô nhằm mục đích ôn lại kiến thức đã học và nâng cao kỹ năng cũng như sự linh hoạt trong tính toán và thiết kế các hệ thống,cơ cấu trong ô tô Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao được năng suất vận chuyển. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm độ tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành. Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Lê Văn Tụy, nay em đã hoàn thành đồ án, trong quá trình tính toán, thiết kế không tránh khỏi sai sót, mong các thầy trong khoa chỉ dẫn. Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng 25 tháng 08 năm 2013. -2- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng Trên ôtô phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở mọi chế độ nhờ đó mới phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ ôtô cũng như là năng suất vận chuyển của xe. Hệ thống phanh được dùng để: + Giảm tốc độ của ôtô đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. + Giữ ôtô đứng yên trên đường dốc với thời gian không hạn chế. Như vậy, nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể chạy xe an toàn ở tốc độ cao, do đó tăng năng suất vận chuyển và hiệu quả xe. 1.1.2 Yêu cầu Nói chung hệ thống phanh là một hệ thống an toàn của xe nên để đảm nhận được vai trò này khi thiết kế cũng như khi làm việc hệ thống phanh cần phải đảm bảo những yêu cầu sau: + Làm việc bền vững, tin cậy. Để đạt được điều này hệ thống phanh của ôtô bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh đó là: Phanh làm việc (phanh chính), phanh dự trữ và phanh dừng, ngoài ra đối với các ôtô có tải trọng lớn hoặc ôtô hay làm việc ở các vùng đồi núi thường xuyên phải xuống dốc dài còn có loại phanh chậm dần dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ôtô máy kéo không vượt quá tốc độ cho phép hoặc để giảm dần tốc độ của ôtô nhằm tránh cho hệ thống phanh chính làm việc quá nhiều gây mòn nhanh má phanh và sinh ra nhiệt độ cao. Các loại phanh trên có thể có cùng các bộ phận chung và kiêm nhiệm nhiệm vụ của nhau nhưng để đảm bảo an toàn chúng phải có ít nhất hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập, ngoài ra để tăng thêm độ tin cậy hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu có một dòng nào hỏng thì các dòng còn lại vẫn có thể làm việc bình thường. + Trong trường hợp nguy hiểm phanh đột ngột yêu cầu hệ thống phanh phải có hiệu quả cao, vì lúc này giảm tốc độ xe là yêu cầu quan trọng nhất. Trong những trường hợp khác phanh phải êm dịu để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách cũng như hàng hoá, bởi vì khi phanh đột ngột rất nguy hiểm vì lúc đó quán -3- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch tính xe quá lớn có thể gây bị thương cho hành khách, hư hỏng hàng hoá cũng như mất tính ổn định và điều khiển xe. Để phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở các bánh xe, chính vì điều này trong các loại dẫn động thuỷ lực có trợ lực hay dẫn động khí nén đều có cơ cấu tỷ lệ đảm bảo quan hệ này. Đồng thời để đạt được yêu cầu trên phải không được có hiện tượng tự xiết khi phanh. + Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế. + Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh. Muốn vậy cần phải phân bố lực phanh ra các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải đảm bảo một số yêu cầu chính như sau: - Không có hiện tượng khoá cứng hay trượt các bánh xe khi phanh vì: Các bánh xe nếu các bánh trước bị trượt sẽ làm cho ôtô bị trượt ngang còn các bánh xe sau bị trượt có thể làm cho ôtô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra khi các bánh xe bị trượt còn gây ra mòn lốp, giảm hiệu quả phanh. - Lực phanh trên các bánh xe phải và trái trên cùng một cầu phải không được sai lệch quá phạm vi cho phép. + Không có hiện tượng tự phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. + Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh phải cao để cơ cấu phanh được nhỏ gọn đồng thời phải ổn định trong mọi điều kiện sử dụng để hiệu quả phanh được đảm bảo. + Toàn bộ động năng của ôtô khi phanh sẽ biến thành nhiệt năng do đó hệ thống phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt. + Để giảm lao động cho người lái lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ, đồng thời để điều khiển được thuận tiện hành trình tương ứng của bàn đạp phải nằm trong một phạm vi cho phép. -4- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch 1.2 Phân loại hệ thống phanh 1.2.1 Phân loại theo công dụng - Hệ thống phanh làm việc: hay còn gọi là hệ thống phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. - Hệ thống phanh dừng: còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ôtô máy kéo đứng yên tại chỗ khi xe dừng hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay nên còn gọi là phanh tay. - Hệ thống dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính hỏng. - Hệ thống phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, cần có phanh chậm dần để: Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của xe không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc. Để giảm dần tốc độ của xe trước khi dừng hẳn. 1.2.2 Phân loại theo cơ cấu phanh Cơ cấu phanh có nhiệm vụ trực tiếp tạo ra momen phanh cần thiết để giảm tốc độ của xe và nâng cao tính ổn định của xe khi xe chuyển động. Ngày nay, cơ cấu phanh loại trống guốc có các guốc phanh bố trí bên trong được sử dụng rộng rãi. Ngoài những yêu cầu chung thì cơ cấu phanh còn phải đảm bảo yêu cầu như: momen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (như tốc độ, số lần phanh và nhiệt độ môi trường…). 1.2.2.1 Cơ cấu phanh Trống-guốc 1) Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẻ về một phía, các lực dẫn động bằng nhau. Cơ cấu phanh này được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần phanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sát trước lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều…Để cân bằng sự hao mòn giữa hai tấm ma sát người ta thường làm tấm ma sát trước dày hơn tấm ma sát sau. -5- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch 1 2 3 4 Hình 1-1. Cơ cấu phanh Trống-guốc sử dụng xilanh thủy lực. 1. Xylanh 2. Piston 3.guốc phanh 4. Chốt lệch tâm Nguyên lý hoạt động: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng của dầu áp suất cao ép guốc phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc. 2) Cơ cấu phanh trống-guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển gốc như nhau. Cơ cấu phanh này có momen ma sát sinh ra ở các guốc phanh là bằng nhau. Trị số momen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu phanh này có cường độ ma sát ở các tấm ma sát là như nhau và được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ thể của loại cơ cấu này là do profin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dịch chuyển như nhau. -6- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch 2 4 5 3 1 Hình 1-2. Cơ cấu phanh Trống-guốc sử dụng cam ép. 1. Cam ép; 2. Guốc phanh; 3. Lò xo hồi vị; 4. Cam lệch tâm; 5. Mâm phanh * Nguyên lý hoạt động: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực (dẫn động khí nén) làm cho trục cam ở cơ cấu phanh quay. Guốc phanh tỳ vào cam và khi cam quay biên dạng ở chỗ tiếp xúc giữa cam và guốc thay đổi, ép guốc phanh vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng cam sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc. 3) Cơ cấu phanh Trống-guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động bằng nhau. Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cường độ hao mòn của các tấm ma sát giống nhau vì chể độ làm việc của hai guốc phanh như nhau. Khi xe chuyển động lùi momen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanh khi xe tiến và lùi rất khác nhau. -7- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch 1 5 6 7 4 2 3 Hình 1-3. Cơ cấu phanh Trống-guốc loại hai xilanh ép. 1. Vành làm kín; 2. Piston phanh; 3 xylanh; 4. Mâm phanh; 5. Chốt lệch tâm 6. Guốc phanh * Nguyên lý làm việc: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng của dầu áp suất cao ép guốc phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc. 4) Cơ cấu phanh loại bơi Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh vào trống phanh. Nhờ sự ma sát nên các guốc phanh bị cuốn theo chiều của trống phanh, mỗi guốc phanh sẽ tác dụng lên piston một lực và đẩy ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, với phương án kết cấu này thì hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi đều bằng nhau. -8- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch 1 3 6 4 5 2 Hình 1-4. Cơ cấu phanh Trống-guốc loại bơi. 1. Xylanh; 2. Vành làm kín; 3. Piston; 4.guốc phanh 5. lò Xo hồi vị; 6. Mâm phanh * Nguyên lý làm việc: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng của dầu áp suất cao ép các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc. 1.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa -9- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch Hình 1-5. Phanh đĩa má kẹp cố định. 1. Má phanh, 2. Má kẹp, 3. Piston, 4. Vòng làm kín, 5. Đĩa phanh. Hình 1-6. Phanh đĩa má kẹp tùy động. 1. Đĩa phanh, 2. Má kẹp, 3. Đường dầu, 4. Piston, 5. Thân xilanh, 6. Má phanh. -10- [...]... dạng: trống guốc, đĩa hay dải Phanh dải thường được sử dụng trên máy kéo, phanh trống guốc có thể được sử dụng trên xe tải, xe khách, xe du lịch Phanh đĩa thường được sử dụng trên xe du lịch Là xe du lịch có thể sử dụng phanh guốc và phanh đĩa, ta chọn cơ cấu phanh đĩa vì có khả năng thoát nhiệt tốt, làm việc ổn định và trọng lượng nhỏ hơn 1 2 3 Hình 2-2 Cơ cấu phanh đĩa có rãnh làm mát 1- Đĩa ma sát; 2-... trợ lực Để giảm nhẹ lực điều khiển phanh cho người lái xe, các ô tô thường lắp thêm hệ thống trợ lực phanh Có nhiều loại trợ lực phanh như : trợ lực chân không, trợ lực thủy lực, trợ lực khí nén … Vì ta thiết kế là loại xe du lịch, lực phanh cũng không quá lớn, và yêu cầu của xe du lịch là kết cấu nhỏ gọn và khối lượng nhẹ Do vậy xu hướng hiện nay trên hầu hết các xe du lịch là dùng bộ trợ lực kiểu chân... được kết cấu cũng như nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh nói riêng và hệ thống phanh nói chung Biết được các nguyên nhân hỏng hóc: phanh không ăn, má phanh bị mòn quá nhiều, hiện tượng bó phanh và một số hỏng hóc khác trong quá trình vận hành Ngoài ra giải quyết được mục đích chính của Đồ án là thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở tính toán tối ưu động lực học của xe, nhằm đưa ra được hệ thống phanh. .. Trong đó : hg là chiều cao trọng tâm của xe ϕ bx là hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi ô tô được phanh khẩn cấp Với hệ thống phanh không trang bị kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe (xe không có trang bị hệ thống chống hãm cứng ABS Anti – look Brake System, hay trang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử EBS - Electronic Brake System) thì hệ số bám khi phanh khẩn cấp chỉ có thể đạt được: ϕ bx... cấu phanh, vì: + Khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh không như nhau + Khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu Do những đặc điểm trên nên dẫn động phanh bằng cơ khí không được sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ được sử dụng ở hệ thống phanh dừng - Ưu điểm: + Độ tin cậy làm việc cao + Độ cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh. .. Hiệu suất truyền lực không cao + Thời gian phanh lớn 1.2.3.2 Dẫn động thủy lực Dẫn động phanh thủy lực được sử dụng rộng rãi trên hệ thống phanh chính của các loại ô tô du lịch, vận tải nhỏ và trung bình Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng lên bàn đạp đến cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh, ở phanh dầu chất lỏng được sử dụng để truyền... trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép vào trống phanh  Ưu điểm : + Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo đúng yêu cầu thiết kế + Có hệ suất cao + Có độ nhậy tốt + Kết cấu đơn giản + Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh  Nhược điểm... tuy nhiên kết cấu lại phức tạp hơn Qua phân tích các sơ đồ trên ta chọn sơ đồ 3.2a để có kết cấu đơn giản, không có hiện tượng mất đối xứng lực phanh trong mọi trường hợp CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 3.1 Tính toán thiêt kế cac thông số của cơ cấu phanh 3.1.1 Tính toán mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra Phanh đĩa thường có cơ cấu ép có tính đối xứng hoàn toàn về phương diện kết cấu qua... ).7800 2 3.3 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động 3.3.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép Trong truyền động phanh dầu, để tạo cơ cấu ép cho cơ cấu phanh chúng ta thường dùng piston để truyền lực ép P lên guốc phanh Đối với cơ cấu phanh đĩa : hành trình chuyển dich của piston công tác x[mm] của cơ cấu ép phanh đĩa được xác định bằng : x=δ0 Với cơ cấu phanh đĩa, khe hở hướng... tác dk của cơ cấu phanh được xác định từ lực ép yêu cầu tương ứng Pk dk = 4.Pk π Pd (3.16) Trong đó :Pk : là là lực ép yêu cầu ở cơ cấu phanh thứ k, p d là áp suất làm việc của dầu phanh trong hệ thống Khi phanh với lực phanh lớn nhất thì áp suất dầu phanh trong hệ thống hiện nay nằm trong khoảng : pd≈5÷10[MN/m2] Với cơ cấu phanh đĩa trước , có lực ép P1 = 24932,4[N] và với áp suất dầu phanh pd=7[MN/m2] . tháng 08 năm 2013. -2- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng Trên ôtô phanh là hệ thống đặc biệt quan. phạm vi cho phép. -4- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch 1.2 Phân loại hệ thống phanh 1.2.1 Phân loại theo công dụng - Hệ thống phanh làm việc: hay còn gọi là hệ thống phanh chính, được sử dụng. guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc. 1.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa -9- Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch Hình 1-5. Phanh đĩa má kẹp cố định. 1. Má phanh, 2. Má kẹp, 3. Piston,