Thiết kế hệ thống phanh dùng cho ôtô tập lái dựa trên cơ sở xe Yaz – 469Б

Nguyên lý hoạt động: Khi muốn dừng xe hoặc giảm tốc độ của xe, người lái tác dụng lên bàn đạp một lực phanh, do chịu tác dụng một lực nên làm pistông của xilanh chính chuyển động sang ph

BỘ LAO ĐỘNG – TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Phan Xuân Thành Hệ đào tạo: Đại học liên thông

Lớp: ĐHLT Công nghệ ô tô - K1 Ngành: Công nghệ ô tô

Khoa: Cơ khí động lực

1 Tên đề tài:

“Thiết kế hệ thống phanh dùng cho ôtô tập lái dựa trên cơ sở xe Yaz – 469Б”

2 Các tài liệu cơ bản:

- Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô – máy kéo Nhà xuất bản ĐHBKHN –

1995 Tác giả: Dương Đình Khuyến

- Giáo trình: Lý thuyết ôtô - máy kéo Tác giả: Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phan Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Nhà xuất bản KH & KT – 1996

- Thiết kế và tính toán hệ dẫn động cơ khí Tác giả: Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Nhà xuất bản giáo dục – 1993

- Sổ tay công nghệ chế tạo máy (Tập 1 và Tập 2) Tác giả: GS TS: Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS: Lê Văn Tiến, PGS TS: Ninh Đức Tốn, PGS TS: Trần Xuân Việt Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội 2007

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Tỷ lệ %

1 Đặt vấn đề và chọn phương án thiết kế 25

3 Thiết kế tính toán hệ dẫn động phanh 30

4 Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình quan trọng 20

4 Bản vẽ và biểu đồ.

1 Bố trí chung của hệ thống phanh trên ôtô A0

5 Quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình A0

5 Giáo viên hướng dẫn từng phần:

TT Nội dung Hướng dẫn

1 Đặt vấn đề và chọn phương án thiết kế T Mỹ

3 Thiết kế tính toán hệ dẫn động phanh T Mỹ

4 Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển

Hệ đào tạo: Đại học liên thông.

Lớp: ĐHLT Công nghệ ô tô - K1

Ngành: Công nghệ ô tô

Khoa: Cơ khí động lực

Tên đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH DÙNG CHO ÔTÔ TẬP LÁI DỰA TRÊN

CƠ SỠ XE YAZ - 469Б”

Số trang thực hiện trong bản thuyết minh: 66

Tài liệu đi kèm: 1 đĩa CD

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn chính:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) Dương Xuân Mỹ MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 2

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh xe YAZ – 469Б 4

Phần I: Khảo sát hệ thống phanh xe Yaz – 469Б 4

I: Yêu cầu của hệ thống phanh: 5

II: Kết cấu của hệ thống phanh: 5

II – 1: Tổng phanh: 7

II – 2: Cơ cấu phanh trước: 8

II – 3: Cơ cấu phanh sau: 10

Phần II: Các phương án thiết kế hệ thống phanh: 12

I: Phương án I: 12

II: Phương án II: 13

III: Phương án III: 15

IV: Phương án IV: 18

Chương II: Tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Yaz – 469Б: 20

Phần I: Tính toán hệ thống phanh xe Yaz – 469Б: 20

Phần II: Tính bền một số chi tiết xe Yaz – 469Б: 40

Chương III: Thiết kế QTCN gia công chi tiết xe Yaz – 469Б: 49

Kết Luận 59

Tài liệu tham khảo 61

LỜI NÓI ĐẦU !

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay, với tốc độ phát triển nền công nghiệp chế tạo lắp ghép các sản phẩm cơ khí phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của cuộc sống Với nền kinh tế thị trường thời mở cửa, các công ty liên doanh với nước ngoài phát triển một cách nhanh chóng đã và đang đưa ra thị trường những sản phẩm với mẫu mã, chất lượng tương đối tốt Một trong những sản phẩm tiêu thụ mạnh nhất hiện nay là ôtô Bởi vì ôtô là phương tiện chủ yếu để vận chuyển hàng hoá và chở người tiện dụng nhất, thông dụng nhất, phổ biến nhất Bên cạnh những loại ôtô hiện đại như các xe hơi của hãng FORD, TOYOTA, MERCEDES,…thì vẫn tồn tại các loại xe đời cũ của Liên Xô sản suất như: Yaz –

469, GAT, ZIL… Những loại xe này không thể thiếu đối với một số ngành quan trọng bởi vì các tính năng của chúng rất phù hợp với điều kiện địa hình, đất nước ta hiện nay Đặc biệt những loại xe này có thể chạy ở địa hình đồi núi phù hợp với ngành quân sự, bưu điện… Để nâng cao tính năng an toàn chuyển động, tăng độ tin cậy giảm cường độ lao động cho người lái Em nhận đề tài “thiết kế hệ thống phanh dùng cho ôtô tập lái dựa trên cơ sở của xe YAZ – 469Б” Từ đề tài này sẽ giúp cho

em hiểu rõ kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết, đến từng chi tiết cụ thể trong hệ thống phanh Qua đây em cũng muốn các nhà thiết kế ôtô Việt Nam hãy mạnh dạn đầu tư phát triển cải tiến và thiết kế các loại xe phù hợp với nhu cầu thị hiếu, hoàn cảnh kinh tế đất nước ta hiện nay Và điều quan trọng nhất trong thiết kể

là tính an toàn khi chuyển động, độ tin cậy sử dụng Bất cứ một lái xe nào cũng đều mong muốn điều này Muốn có điều này thì hệ thống phanh phải đảm bảo tốt nhất trong phạm vi có thể thiết kế Đặc biệt hệ thống phanh dùng cho những người mới bắt đầu học lái, thì yêu cầu của hệ thống phanh lại càng cao hơn Đối với các xe hiện đại điều này đã được đáp ứng rất nhiều, nhưng đối với các xe đời cũ thì còn quá nhiều hạn chế cần khắc phục Bên cạnh đó, còn cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực tiễn thực tại, giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý, có thể phát huy tối đa năng lực hoạt động của ôtô trong điều kiện làm việc cụ thể Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận hành ôtô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng bảo trì ôtô.

Sau hơn ba tháng nỗ lực học hỏi tìm tòi, với sự tận tình giúp đỡ của thầy

trong Bộ môn CN Ôtô - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế và tính toán đồ án tốt nghiệp của mình Em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Xuân Mỹ cùng toàn thể các thầy cô trong Bộ môn Ôtô - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh.

Vinh, ngày 15 tháng 3 năm 2010.

Sinh viên thực hiện

Phan Xuân Thành.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH XE

YAZ – 469Б.

PHẦN I: KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH XE YAZ – 469Б.

Bảng 1: Các thông số kỹ thuật xe YAZ – 469Б bao gồm.

- Phải đảm bảo nhanh chóng cho ôtô dừng khẩn cấp trong bất kỳ tình huống nào

Khi phanh đột ngột, ôtô phải dừng sau quảng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc cực đại

- Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ôtô trong mọi điều kiện sử dụng, lực phanh trên bàn đạp phải tỷ lệ thuận với hành trình bàn đạp, có khả năng rà phanh khi cần thiết Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều giữ ổn định chuyển động của ôtô

- Tối thiểu trên ôtô phải có hai hệ thống phanh là: Phanh chính (phanh chân) và

1 KLượng toàn bộ khi không tải 1680 kg

2 KLượng phân bố lên cầu trước 900 kg

3 KLượng phân bố lên cầu sau 780 kg

4 Khối lượng toàn bộ khi tải đầy 2450 kg

5 KLượng phân bố lên cầu trước 1000 kg

6 KLượng phân bố lên cầu sau 1450 kg

16 Chiều cao từ trọng tâm tới mặt

Dẫn động phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố.

- Lực điều khiển không quá lớn và điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả điều khiển bằng chân hoặc điều khiển bằng tay

- Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh Độ chậm trong tác động phải nhỏ, và phải có thể làm việc nhanh chóng tạo hiệu quả phanh ôtô ngay sau khi vừa mới thử phanh

- Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ…) Phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết khi có sự cố hoặc hư hỏng

Ngày nay thông thường tất cả các dòng xe và tất cả các loại xe đều trang bị hai

hệ thống phanh đó là: Hệ thống phanh chính (phanh chân) và hệ thống phanh phụ (phanh tay) Ngoài ra đối với những dòng xe đời mới người ta thường trang bị hệ thống phanh đĩa

- Hệ thống phanh chính (phanh chân) là hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực, các cơ cấu phanh đặt ở bánh xe là cơ cấu phanh guốc và hệ thống phanh dừng (phanh tay) là hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí, được bố trí sau hộp phân phối

và còn ở cơ cấu phanh bánh xe Sở dĩ phải làm cả hai loại phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động và khi dừng xe trên đường bằng cũng như trên đường dốc dài

- Phanh chính (phanh chân) có cấu tạo bao gồm: Bàn bàn đạp phanh, xilanh chính một dòng, ống tuy ô dẫn dầu, các xilanh bánh xe, được dẫn động bằng thủy lực một dòng điều khiển bằng chân kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, độ nhạy tốt

- Phanh dừng (phanh tay) được dẫn động bằng cơ khí và được điều khiển bằng tay, nó được bố trí trục thứ cấp của hộp số

Ưu điểm của hệ thống phanh xe Yaz – 469Б là kết cấu đơn giản, độ nhạy cao,

dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng

Hệ thống phanh của Yaz – 469Б có các đặc điểm sau:

- Trên ôtô Yaz – 469Б sử dụng loại dẫn động phanh thuỷ lực

- Phanh tay đặt tại trục truyền sau hộp số phân phối

- Có cấu trúc một dòng độc lập nhờ xilanh chính một dòng

- Không có bộ trợ lực

- Cơ cấu phanh dạng tang trống:

• Ở phía trước cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua tâm

• Ở phía sau cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua trục

Hình 1.1: Kết cấu hệ thống phanh.

1: Bàn đạp phanh, 2: Xilanh chính một dòng, 3: Tuy ô dẫn dầu, 4: Cơ cấu phanh bánh xe.

Nguyên lý hoạt động:

Khi muốn dừng xe hoặc giảm tốc độ của xe, người lái tác dụng lên bàn đạp một lực phanh, do chịu tác dụng một lực nên làm pistông của xilanh chính chuyển động sang phải, do dầu trong xilanh chính không chịu nén nên dầu sẽ chuyển động

từ xilanh chính, tạo ra áp suất cao trong các ống dẫn tuy ô đến các xilanh bánh xe đối xứng nhau qua tâm đối với cơ cấu phanh bánh xe trước và đối xứng nhau qua trực đối với cơ cấu bánh xe sau Ở các cơ cấu phanh bánh xe do lực ép của dầu sẽ tác dụng vào hai pistông ở bánh xe, đến khi thắng được sức căng của lò xo ở cơ cấu phanh bánh xe đẩy hai má phanh ép vào tang trống tạo ra mômem ma sát thực hiện quá trình phanh bánh xe

Khi nhả bàn đạp phanh dưới tác dụng của lục hồi vị lò xo ở bánh xe, ở trong xilanh chính và ở bàn đạp phanh sẽ kéo hai guốc phanh bánh xe về vị trí tĩnh, giữa guốc phanh và tang trống không có ma sát, khe hở giữa tang trống và guốc phanh xuất hiện xe chuyển động bình thường

Ưu điểm:

- Có kết cấu đơn giản

- Độ tin cậy làm việc cao

- Hiệu suất dẫn động cao

- Gíá thành thấp.

Nhược điểm:

- Năng lượng điều khiển cơ cấu phanh bằng lực bàn đạp của người lái Nặng

nề khi phanh nhiều lần làm cho người lái nhanh mệt mỏi

- Phanh có kết cấu là phanh guốc nên mòn không đều giữa các má phanh

II.1: Tổng phanh.

Cấu tạo của xilanh chính một dòng:

+ Nhiệm vụ của xilanh chính là nhận lực từ bàn đạp phanh, tạo ra dầu có áp suất cao truyền tới các xilanh công tác ở các bánh xe, đây là dạng truyền lực thủy tĩnh + Thân xilanh: Được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ cấp dầu và lỗ

bù dầu, có lỗ ren để bắt ống nối

+ Pistông: Được chế tạo bằng hợp kim nhôm, có các gờ để lắp Gioăng làm kín, đỉnh Pistông được khoan 6 lỗ nhỏ φ1,8mm để dẫn dầu trong hành trình trả

+ Xilanh công tác: Được đúc bằng gang xám GX 18-32, có đường kính trong là 32(mm), có lỗ ren M10 để bắt van xả khí và lỗ ren M12 để lắp đầu nối

Nhiệm vụ xilanh công tác là nhận áp suất dầu từ xilanh chính chuyển thành lực đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh

21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10

1 2 3

4 5 6

31°

A A

Hình.1.2 Kết cấu xilanh chính.

1: Ty đẩy, 2: Vòng chặn, 3: Lỗ hồi dầu, 4: Lỗ nạp dầu, 5: Khoang trên,

6: Thân, 7: Nút đổ dầu, 8: Lỗ không khí, 9: Nắp, 10: Đế van nén,

11: Lò xo van nén, 12: Lò xo van hồi, 13: Khoang dưới, 14: Cupben.

15: Van tràn, 16: Tấm chắn hình sao, 17: Lỗ thông dầu, 18: Pistông,

19:Phớt làm kín, 20: Đệm giữ pistông, 21: Chụp cao su

Nguyên lý làm việc của xilanh chính:

- Khi đạp phanh: Thông qua bàn đạp phanh đầu dưới của bàn đạp đẩy ty đẩy sang phải do đó làm pitông dịch chuyển sang phải theo Sau khi cupben (14) đã đi qua lỗ nạp dầu (4) thì áp suất dầu trong xilanh ở phía trước pittông sẽ tăng dần lên Dầu sẽ được đẩy đi ra khỏi xilanh chính qua ống dẫn tuy ô và đi tới các xilanh bánh

xe Tại xilanh bánh xe dầu đi vào giữa hai pittông đối với cơ cấu phanh sau đẩy hai pittông ra hai phía tác dụng lên hai guốc phanh bung ra ép sát má phanh vào hai trống phanh, từ đó gây ra mômen ma sát giữa má phanh và tang trống, và dầu đi vào hai xilanh bố trí đối xứng nhau qua tâm đối với cơ cấu phanh bánh trước thực hiện quá trình phanh các bánh xe

- Khi nhả phanh: Người lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh dưới tác dụng của

lò xo hồi vị ty đẩy pitông, lò xo hồi vị bàn đạp phanh, lò xo ở cơ cấu phanh bánh xe

sẽ làm cho pistông của xilanh chính dịch chuyển sang trái trở về vị trí ban đầu Dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, lò xo trong xilanh chính, lò xo bàn đạp phanh hai guốc phanh được kéo trở lại ép hai pitông đẩy dầu ở khoang giữa của xilanh bánh xe theo đường ống trở về xilanh chính Khi pittông đã trở về vị trí ban đầu lỗ bù dầu thông với khoang trước của pistông duy trì áp suất của khoang này cân bằng với áp suất khí quyển, khi nhả bàn đạp phanh dầu từ khoang có áp suất cao (khoang bên trái) sang khoang có áp suất thấp (bên phải) qua lỗ thông dầu (17), qua tấm chắn hình sao (16), dầu được nạp đầy ở khoang bên phải thông qua hành trình trả

II.2: Cơ cấu phanh trước:

- Cơ cấu phanh bánh trước là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm (H.1.3) Loại phanh kiểu này cũng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có chốt lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Một phía của guốc phanh luôn tỳ vào pistông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xilanh bánh xe Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là khi tiến thì

cả hai guốc đều là guốc xiết còn khi lùi thì lại trở thành hai guốc nhả Như vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ Tuy nhiên thời gian lùi của ôtô rất ít

và tốc độ thường rất chậm nên không cần hiệu quả phanh cao Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh bánh trước được thể hiện trên hình vẽ (H.1.3)

D D

Ưu điểm:

- Trên cơ cấu phanh hai xilanh bố trí đối xứng qua tâm các xylanh bánh xe và các chốt tựa được bố trí riêng cho từng guốc và ở khác phía so với nhau Kích thước của hai xilanh là bằng nhau, nên tạo ra các lực đẩy bằng nhau trên hai guốc Khi xe tiến, hai guốc phanh ở dạng má xiết, do vậy mà tạo ra hiệu quả phanh như nhau cao hơn gấp 2 lần so với cơ cấu cơ cấu phanh một xilanh bố trí đối xứng trục Khi phanh

xe tải trọng đặt lên các trục trước lớn hơn trục sau, nên để sử dụng tốt trọng lượng bám khi phanh xe, thường sử dụng cơ cấu phanh này ở cầu trước

- Bố trí 2 xilanh đối xứng tâm tạo ra sự cân bằng khi phanh, không có tải trọng phụ lên các ổ trục

- Hiệu quả phanh của guốc trước và sau là như nhau

Nhược điểm:

Khi xe lùi các guốc phanh làm việc ở dạng má nhả, với vận tốc thấp nên vẫn

có thể đảm bảo phanh được xe Vì vậy mà hiệu quả phanh khi xe lùi sẽ giảm đi đáng

kể, thấp hơn khi xe tiến

- Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục (có nghĩa là gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) (H.1.4)

Cơ cấu phanh kiểu này là dùng xilanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào tang trống, loại này thường dùng trên xe du lịch và xe tải nhỏ Cấu tạo chung của loại này bao gồm một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh Hai chốt cố định này có thể

bố trí chốt lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với pittông xilanh Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng hai cam lệch tâm Sơ đồ cấu tạo được thể hiện trên hình vẽ (H.1.4)

H.1.4: Cơ cấu phanh sau

Ưu, nhược điểm: Loại phanh guốc được bố trí như trên có kết cấu gọn, hiệu quả

phanh khi lùi và tiến chênh lệch ít, nhưng hiệu quả phanh ở 2 guốc là không như nhau do đó guốc trước mòn nhiều hơn guốc sau, cơ cấu phanh bố trí như vậy không được cân bằng, các ổ trục bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ khi xe phanh

PHẦN II: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

PHANH TRÊN ÔTÔ TẬP LÁI YAZ - 469Б:

vị trí của người lái vẫn bố trí hệ thống phanh nhưng tại vị trí ngồi bên phải (người thầy) thiết kế thêm một bàn đạp phanh, hai bàn đạp này nối với nhau thông qua một thanh truyền từ vị trí của người thầy sang vị trí của người học lái

Phương án này chỉ can thiệp vào bàn đạp phanh (1) khi người học lái không đạp kịp bàn đạp phanh chính, người thầy đạp bàn đạp phanh (1’) thông qua thanh truyền, truyền đến bàn đạp (1) làm cho bàn đạp (1) quay một góc thực hiện quá trình phanh bánh xe

Cấu tạo bao gồm: Cơ cấu phanh trước là cơ cấu phanh guốc đối xứng nhau qua tâm và cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc đối xứng nhau qua trục thẳng đứng, hai bàn đạp phanh được bố trí tại hai vị trí, một xilanh chính dẫn động một dòng, và các ống tuy ô đẫn động dầu từ xilanh chính tới các xilanh bánh xe

Hình 1.5: Phương án bố trí 1.

1: Bàn đạp phanh, 2: Xilanh chính

3: Ống dẫn dầu, 4: Cơ cấu phanh.

Ưu và nhược điểm của phương án này là thiết kế, kết cấu đơn giản, chi phí thiết kế thấp chỉ cần nối thêm thanh truyền từ bàn đạp phanh của người thầy tới vị trí người học lái, nhưng tính năng an toàn và hiệu quả làm việc thì lại không cao

Nguyên lý làm việc:

Khi đạp phanh: Tại vị trí của người học lái tác dụng lên bàn đạp phanh một lực, dưới tác dụng của ngoại lực tác dụng lên bàn đạp phanh làm pistông của xilanh chính chuyển động sang phải, dầu trong xilanh chính cũng chạy từ xilanh chính tới các xilanh bánh xe thông qua các ống tuy ô dẫn dầu Tạo ra áp suất cao trong các ống dẫn đến các xilanh bánh xe ở cơ cấu phanh bánh xe tác dụng vào hai pistông ở bánh xe, đến khi thắng được sức căng của lò xo ở bánh xe, hai má phanh ép sát vào tang trống thực hiện quá trình phanh bánh xe

Trường hợp tại vị trí người học lái không đạp kịp phanh, tại vị trí của người thầy đạp phanh, do từ bàn đạp phanh người học lái tới người thầy được nối với nhau bằng một thanh truyền nên khi người thầy tác dụng lên bàn đạp phanh một lực thì cũng tác dụng lên bàn đạp phanh tại vị trí người học lái một lực, lực này cũng chính bằng lực ở trường hợp mà ta đã xét ở trên

Khi nhả bàn đạp phanh dưới tác dụng của lục hồi vị lò xo ở bánh xe, lực hồi

vị lò xo trong xilanh chính, lực hồi vị lò xo tại vị trí bàn đạp phanh sẽ kéo hai guốc phanh bánh xe về vị trí tĩnh, dầu trong hệ thống quay về xilanh chính theo hành trình trả, giữa guốc phanh và tang trống không có ma sát, xe chuyển động bình thường

II: Phương án bố trí 2: Trên xe bố trí hai xilanh chính dẫn động một dòng, hai

bàn đạp phanh tại hai vị trí là người học lái và người thầy Đối với phương án này thì về cấu tạo của hệ thống phanh có khác so với các phương án một, mỗi bánh xe có hai xilanh bánh xe được bố trí đối xứng nhau qua tâm Guốc phanh có một điểm tựa

cố định, một đầu kia tựa vào xilanh bánh xe Mỗi guốc phanh được dẫn động nhờ một xilanh công tác riêng

Cấu tạo của hệ thống phanh kiểu này bao gồm: Hai bàn đạp phanh bố trí ở hai

vị trí là tại vị trí người học lái và tại vị trí của người thầy, hai xilanh chính dẫn động một dòng và 4 đôi guốc phanh, mỗi bánh xe có hai xilanh bánh xe được bố trí đối xứng nhau qua tâm, các guốc phanh có một điểm tựa cố định, một điểm tựa vào xilanh bánh xe

3: Ống dẫn dầu, 4: Cơ cấu phanh.

Ưu điểm và nhược điểm của phương án này: Vì kích thước của các xilanh là bằng nhau, nên tạo ra các lực đẩy bằng nhau trên các guốc Khi xe tiến, các guốc phanh ở dạng má xiết, do vậy mà tạo ra hiệu quả phanh như nhau cao hơn gấp 2 lần

so với cơ cấu cơ cấu phanh một xilanh bố trí đối xứng trục Nhưng kết cấu phức tạp, nếu một khi đường dầu có sự cố thì hiệu quả làm việc của phanh thấp, tính an toàn không cao, đặc biệt là dùng trên xe tập lái, mặt khác muốn đạt hiểu quả làm việc cao thì phải kết hợp hai lực đạp trên bàn đạp ở hai vị trí (người thầy và người học lái)

Nguyên lý làm việc:

- Khi nhả bàn đạp phanh (không có lực tác dụng lên bàn đạp) dưới tác dụng của lục hồi vị lò xo ở bánh xe, lực hồi vị lò xo ở trong xilanh chính, lực hồi vị ở bàn đạp phanh sẽ kéo hai guốc phanh bánh xe về vị trí tĩnh, dầu trong hệ thống nằm ở trạng thái chờ, giữa guốc phanh và tang trống không tiếp xúc nhau, không có lực ma sát, xe chuyển động bình thường.

- Khi đạp phanh: Tại vị trí người học lái đạp phanh, dưới tác dụng của lực đạp lên bàn đạp thì dầu được dẫn động thông qua các ống tuy ô dẫn dầu đến các xilanh bánh xe dưới phía trước và phía sau đến khi thắng được sức căng của lò xo hồi vị guốc phanh thì dầu trong xilanh ép hai guốc phanh ép sát vào tang trống, tại

đó giữa guốc phanh và tang trống xuất hiện lực ma sát, quá trình phanh bánh xe được thực hiện

Tại vị trí người thầy đạp phanh, dưới tác dụng của lực bàn đạp áp suất dầu sẽ được đẩy từ xilanh chính tới xilanh bánh xe ở phía trên của bánh trước và sau thực hiện quá trình phanh bánh xe

Khi cả hai vị trí cùng đạp phanh, dưới tác dụng của ngoại lực tác dụng lên bàn đạp phanh dầu trong xilanh chính sẽ bị nén lại đi đến các xilanh bánh xe thông qua các ống tuy ô dẫn dầu thực hiện quá trình phanh bánh xe

Như vậy đối với phương án này, muốn hiệu quả phanh đạt kết quả cao thì phải kết hợp giữa hai bàn đạp phanh tại hai vị trí là: Người thầy và người học lái, phương án này rất khó thực hiện hoặc thiết kế chế tạo hệ thống phanh cho ôtô tập lái, bởi hiệu quả phanh không cao

bàn đạp tại hai vị trí đó là vị trí của người học lái và vị trí của người thầy, sau xilanh chính có bố trí thêm bộ chia dòng, dùng để phân tách hoạt động của hai dòng đến cơ cấu phanh bánh trước và cơ cấu phanh bánh sau, và một van hoà dòng

Cấu tạo của sự bố trí hệ thống phanh kiểu này bao gồm: Hai bàn đạp phanh được bố trí ở hai vị trí (người thầy và người học lái) Đằng sau bàn đạp bố trí hai xilanh chính dẫn động một dòng, một bộ chia dòng được đặt tại vị trí sau hai xilanh chính một dòng, một bộ van hòa dòng gắn sau bộ chia dòng, các cút nối được lắp ở các điểm chia ra các xilanh bánh xe nhằm dẫn động dầu từ xilanh chính tới các xilanh bánh xe

Cấu tạo của phanh guốc sau gồm:

- Xilanh bánh xe, mâm phanh, bàn đạp điều khiển guốc phanh

- Đường dầu cấp vào, lỗ xả không khí

- Mâm phanh trên dầm cầu là nơi bố trí guốc phanh

- Tang trống bắt vào moay ơ và quay cùng bánh xe

Cấu tạo của phanh guốc trước bao gồm:

- Xylanh bánh xe, mâm phanh, bàn đạp điều khiển guốc phanh

- Đường dầu cấp vào, lỗ xả không khí

- Mâm phanh trên dầm cầu là nơi bố trí guốc phanh

- Guốc phanh có một điểm tựa cố định, một điểm tựa vào xilanh bánh xe Mỗi guốc phanh được dẫn động nhờ một xilanh công tác riêng

1 2

Hình 1.7: Phương án bố trí 3.

1: Bàn đạp phanh, 2: Xilanh chính một dòng, 3: Ống dẫn dầu.

4: Cơ cấu phanh, 5: Bộ chia dòng, 6: Van hòa dòng, 7: Cút nối.

Cấu tạo và sơ đồ của bộ chia dòng:

đó thì còn dòng thứ II vẫn làm việc bình thường song hiệu quả phanh của cả xe có giảm và người lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng

Cấu tạo và sơ đồ của van hoà dòng:

I I'

I I'

II II'

A

a; Sơ đồ b; Cấu tạo.

Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của van hoà dòng.

Cấu tạo của van hoà dòng bao gồm: Pistông A dùng để ngăn cách khoang (1)

và (2), sát đỉnh phía trên và phía dưới pistông A có gắn các phớt ngăn dầu, hai lò xo giữa cho pistông A ở vị trí cân bằng Hai của (I), (I’) của dầu vào từ bộ chia dòng, cửa (II) và (II’) của dầu ra tới các xilanh bánh xe

Nguyên lý làm việc:

- Khi không đạp phanh: Không có lực tác dụng lên bàn đạp dầu trong hệ thống ở trạng thái nằm chờ, dưới tác dụng của lực lò xo hồi vị guốc phanh (4), lò xo hồi vị trong xilanh chính, lò xo hồi vị ở bàn đạp phanh sẽ kéo các guốc phanh về vị trí tĩnh, giữa má phanh và tang trống có khe hở, không có lực ma sát xuất hiện giữa tang trống và má phanh, xe chuyển động bình thường

- Khi đạp phanh:

Trường hợp tại vị trí người học lái đạp phanh, vị trí của người thầy không đạp phanh, dưới tác dụng của ngoại lực tác dụng lên bàn đạp phanh (1), pistông của xilanh chính sẽ dịch chuyển sang phải, dầu từ xilanh chính đến bộ chia dòng (5) Tại

bộ chia dòng (5) do áp suất chênh lệch giữa các khoang nên pistông của bộ chia

dòng sẽ dịch chuyển lên trên mở thông cửa số 2, lúc đó bộ chia dòng sẽ thông với van hòa dòng (6), dầu sẽ đi từ bộ chia dòng tới van hoà dòng tới các xilanh bánh xe, đến khi thắng được sức căng lò xo cơ cấu phanh thì quá trình phanh bánh xe được thực hiện.

Trường hợp khi người lái không đạp kịp phanh, tại vị trí người thầy sẽ đạp phanh thực hiện quá trình phanh, dầu trong xilanh chính sẽ dịch chuyển sang phải,

do tác dụng của lực đạp (1’) nên pistông của bộ chia dòng (5) sẽ dịch chuyển xuống dưới, lúc này cửa van số 1 sẽ mở ra cho dầu từ bộ chia dòng qua van hòa dòng tới các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh bánh xe

Trường hợp khi cả hai vị trí cùng đạp phanh, do tác dụng của ngoại lực tác dụng lên bàn đạp phanh và do cấu tạo của bộ chia dòng, van hòa dòng nên nếu lực nào tác dụng lên bàn đạp phanh lớn thì pistông của bộ chia dòng sẽ dịch chuyển về phía kia còn một đầu sẽ mở ra cho dầu đi từ xilanh chính đến các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh bánh xe, còn nếu cả hai lực tác dụng lên hai bàn đạp là bằng nhau thì cả hai cửa ra van hoà dòng sẽ mở, dầu tới các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh bánh xe

phanh kiểu này thì bố trí một bàn đạp phanh tại vị trí của người lái

Cấu tạo của cơ cấu này như sau:

Bao gồm: Máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, đồng hồ áp suất, bình khí nén, bầu phanh, cam banh, van điều khiển, bàn đạp, ống mềm, cơ cấu phanh

Ưu nhược điểm của phanh khí nén:

- Ưu điểm: Lực tác dụng lên bàn đạp phanh bé, vì vậy mà phanh khí nén thường

trang bị cho ôtô có tải trọng lớn, có khả năng điều chỉnh hệ thống phanh rơmóoc Hệ thống phanh khí nén có thể cơ khí hóa quá trình điều khiển ôtô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí

- Nhược điểm: Số lượng các cụm chi tiết khá nhiều, khích thước chung lớn và giá

thành cao, độ nhạy nhỏ

1 2 3 4 5 6 7

8 9

10 11

Nếu nhả chân khỏi bàn đạp phanh (9) sẽ cắt đứt đường không khí nén tới các bầu phanh (6) và nối các bầu phanh với khí trời, áp suất khí trong bầu phanh giảm xuống và các guốc phanh trượt về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo, nhờ đó bánh xe làm việc bình thường

Như vậy qua các phương án nên trên ta thấy phương án bố trí thứ 3 là phương

án bố trí có thể chấp nhận được bởi những tính năng của nó có thể thiết kế cho ôtô tập lái ở nước ta hiện nay như: Giá thành thiết kế thấp, độ nhạy của phanh cao, có thể kết hợp một lúc hai lực đạp phanh tại hai vị trí cho ta hiệu suất làm việc cao nhất, tính năng an toàn của phanh cao trong quá trình tập lái…

Dù bố trí hai bàn đạp phanh trên cùng một xe (hai bàn đạp có cùng một lực đạp phanh) khi tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho ôtô tập lái người ta chỉ tính lực đạp của một bàn đạp

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ

THỐNG PHANH XE YAZ – 469Б.

PHẦN I: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH XE YAZ – 469Б

2.1 Một số giả thiết mà ta phải thừa nhận trước khi tiến hành kiểm nghiệm:

1 – Áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệ thuận với biên dạng hướng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là má phanh tuân theo định luật Húc Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng

2 – Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má phanh bị biến dạng Có lý do đó bởi vì tấm ma sát làm bằng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh thường có gân tăng cứng

3 – Bề mặt làm việc của má phanh ép vào bề mặt trống phanh 100%

4 – Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin Áp suất tại một điểm nào đó được xác định theo công thức:

q=qmax.sinβ

Trong đó: q : Áp suất tại điểm cần tính;

q max: Áp suất cực đại cần tính ;

β : Góc ôm xác định vị trí điểm cần tính.

2.2 Mục tiêu tính toán kiểm nghiệm:

Mục tiêu tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Yaz – 469Б là để kiểm tra hệ thống phanh có thỏa mãn các yêu cầu, tiêu chuẩn, độ bền nhằm đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất trong phạm vi có thể, đặc biệt đối với hệ thống phanh xe tập lái ở Việt Nam tiêu chuẩn để đảm bảo hiệu phanh là:

- Đo lực phanh hoặc mômen phanh trên bệ thử chuyên dùng;

- Đo thời gian phanh

2.3 Dẫn động phanh:

Trên xe Yaz – 469Б ta dùng dẫn động phanh của hệ thống phanh chính là dẫn động phanh thủy lực một dòng, bao gồm: Bàn đạp phanh, xilanh chính, đường ống dẫn động, xilanh công tác ở các bánh xe

2.4 Xác định mômen phanh yêu cầu sinh ra ở các cơ cấu phanh:

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh được xác định như sau:

Mômen sinh ra ở cầu trước là:

bx

g

b g

h J L

b G

.1

h J L

a G

.1

2  − max ϕ

= (2 – 2)

Trong đó : G - Trọng lượng của ôtô khi đầy tải : G = 2450 (kg);

L - Chiều dài cơ sở của ôtô : L = 2,38(m);

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước :

a = G 2 L/G = 1000.2,38/2450 = 0,972 (m);

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:

b = G 1 L/G = 1450.2,38/2450 = 1,408 (m);

h g - Chiều cao trọng tâm xe : h g = 0,7 (m);

Jmax- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh : Jmax= 6 (m/s 2 );

g - Gia tốc trọng trường : g = 9,81(m/s 2 );

ϕ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường : ϕ = 0,6;

( Hệ số bám ta chọn như vậy là do xe không có hệ thống phanh ABS)

r bx - Bán kính lăn của bánh xe được xác định theo mối quan hệ sau:

Thay các giá trị đã tính được ở trên vào (2 – 1), (2 – 2) ta xác định được:

Mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trước là:

)(21,16438,0.6,0.972,0.81,9

7,0.6138,2.2

972,0.2450

.1

2

KGm r

a g

h J L

7,0.6138,2.2

408,1.2450

.1

2

KGm r

b g

h J L

2.5 Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc

2.5.1 Xác định góc đặt lực phanh (kí hiệu là δ) và bán kính đặt lực phanh (kí hiệu là ρ ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh:

2.5.1.1 Xác định góc đặt lực phanh (δ) và bán kính đặt lực phanh (ρ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh trước của cơ cấu phanh sau:

- Xác định góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm 0 với điểm đặt lực)

Được xác định theo công thức sau:

Ta có:

2 1

0

2 1

2sin2

sin2

2cos2

cos

ββ

β

ββ

δ

−+

β2 - Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát:

H.2.0: Các thông số hình học của cơ cấu phanh sau.

Thay các thông số ở trên vào (2 – 3) ta được:

250sin30sin)

180/110.(

2

250cos30cos

0 0

0 0

=

−+

−

=

πδ

,

05312

1 0 0 2 2 0

2 1

sin)cos(

2sin

coscos

2

ββ

ββ

ββ

ββ

+

−+

2

−+

−

=ρ

2.5.1.2 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh sau của cơ cấu phanh sau:

- Xác định góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm 0 với điểm đặt lực) được xác định theo công thức:

tgδ =

2 1

0

2 1

2sin2

sin

2

2cos2

cos

ββ

β

β

β

−+

−

(2 – 5) Trong đó:

β1 - Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma sát

115.2cos15.2cos2

sin2

sin

2

2cos2

cos

0 0

0 0

2 1

0

2

−+

−

=

−+

−

ββ

β

ββ

1

2 0

2 0

2 1

sin)

cos(

.2sin

coscos

2

ββ

ββββ

ββ

+

−+

−

T

r

(2 – 6) Trong đó:

0 0

0 2 2

0 0

m

=

−+

2sin2

sin2

2cos2

cos

ββ

β

ββ

δ

−+

−

=

tg

)20.2sin(

)180/120.(

14,3.2

)140.2cos(

)20.2

−+

−

=δ

Từ đó ta xác định được góc đặt lực:

o

82,5

14020cos(

.3/2 2120sin)3/2.14,3.2(

140cos20cos146,0.2

2

+

−+

−π

 ρ = 105,3 mm

2.5.3 Xác định góc ϕ :

N T

R

r o

o

H.2.5: Sơ đồ phân tích lực.

Góc ϕ là góc tạo bởi lực tổng hợp hay là phản lực của trống phanh tác dụng lên

má phanh (kí hiệu là R) với lực hướng tâm do lực R phân ra hai thành phần: Thành phần vuông góc (kí hiệu là N) và thành phần tiếp tuyến (kí hiệu T), được xác định theo công thức sau:

Tgϕ =

N

N N

T = µ

= µ (2– 7)

ϕ

ρ

µ - Là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống giá trị µ có trị số từ 0,25 – 0,3

Ta chọn: µ = 0,3 Thay vào (2– 7) ta xác định được:

ϕ = arctg ( 0 , 3 ) = 16 , 7o

2.5.4 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp hoạ đồ:

Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để

đảm bảo cho tổng mômen phanh sinh ra ở guốc phanh trước và sau bằng mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe

Khi đã chọn được các thông số kết cấu β0, β1, β2, r và xác định được góc và bán kính đặt lực từ đó ta xác định được hướng và điểm đặt các lực

Lực N1, N2 là hai lực này hướng vào tâm 0;

Lực R1 là tổng hợp của lực N1 và T1 lực R1 tạo với lực N1 góc Φ1 với góc Φ1 xác định theo công thức:

1

1 1

N

T

tgφ = = µ Với µ: Là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống thường µ = 0,3;

ρ : Là bán kính đặt lực phanh của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh sau của cơ

cấu phanh sau: ρ2= 0,161(m).

0,0479( ).

3,01

3,0.1667,0

Do góc ôm β0 của tấm ma sát trước và sau khác nhau nên bán kính đặt lực tổng

hợp là khác nhau và bán kính r 0 khác nhau

Do hệ thống phanh là phanh dầu và cùng chung một xilanh, guốc phanh bị ép bằng lực xilanh nên lực P1, P2 tác dụng lên hai guốc phanh sẽ bằng nhau P1 = P2 = P

Phương pháp xác định:

Dùng phương pháp hoạ đồ bằng cách vẽ đa giác lực của guốc phanh trước và sau

vì R1 khác R2 kéo dài lực P, lực R1, lực R2 các lực này sẽ cắt nhau ở 0' và 0'' từ 0' và 0'' ta nối tới tâm chốt quay má phanh ta có các phản lực U1 và U2 như vậy trên mỗi guốc phanh ta có 3 lực P, R1, U1 và P, R2, U2 Ta xây dựng 2 đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thể hiện lực R nối tiếp R là P bằng cách trượt thước

kẻ theo đường // với P1 và lại nối tiếp với U1 cũng kẻ // với U1 tasẽcó tam giác khép kín Với má sau cũng làm tương tự Sau đó ta dùng thước kẻ li đo đoạn R xem biểu diễn bằng bao nhiêu mm thì ta biết tỉ lệ xích từ đó lực P, U ta đo xem thể hiện bằng bao nhiêu mm ta nhân với tỷ lệ xích thì sẽ được giá trị của P1, U1 và P2, U2

2.5.4.1 Xây dựng hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh trước:

Ta có góc ôm õ 0 của tấm ma sát trước và sau bằng nhau nên bán kính đặt lực

tổng hợp là như nhau và bán kính r 0 bằng nhau Cơ cấu phanh trước là cơ cấu phanh đối xứng qua tâm nên các lực tác dụng lên hai má phanh là như nhau nên ta chỉ xây dựng họa đồ cho một má là đủ:

3,03,105

N 1 d

H.2.5.1: Họa đồ lực phanh của cơ cấu trước.

Từ họa đồ lực phanh ta đo được các độ dài các véctơ lực:

1,1642

= 27133,2(N).

Lực P được xác định như sau:

)

(1,7579358

100.2,27133358

100

N P

R

Lực U được xác định như sau:

)(20312358

268.2,27133358

268

N U

R

2.5.4.2 Xây dựng hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh sau:

R' 392

80 125

H.2.5.2: Hoạ đồ lực phanh cầu sau

Với cơ cấu phanh sau ta có:

2.6 Kiểm tra hiện tượng tự xiết:

Hiện tượng tự xiết xẩy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần lực P của xilanh tác động lên guốc phanh Trong trường hợp như vậy đứng về mặt lý thuyết thì mômen phanh trên guốc phanh sẽ trở lên vô cùng lớn Điều này rất nguy hiểm đối với lái xe vì nó làm mất tính ổn định và giữ hướng khi phanh Nguyên nhân do khi xẩy ra hiện tượng tự xiết lực phanh yêu cầu lớn hơn lực phanh cần thiết, và lúc này phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe dần tiến tới không (có nghĩa bánh xe gần như nhấc khỏi mặt đường) lúc này lực ngang tác dụng lên bánh xe không còn tác dụng dẫn đến làm mất tính ổn định và dẫn hướng của xe

Từ đó ta có điều kiện xảy ra hiện tượng tự xiết là:

[ ]µ

δς

cos

C C

(2 – 6)