Thiết kế hệ thống phanh guốc cầu sau,với loại dẫn động phanh thuỷ lực có trợ lực chân không

thiết kế hệ thống phanh trên xe ôtô huydai 2.5t Yêu cầu:Thiết kế hệ thống phanh guốc cầu sau,với loại dẫn động phanh thuỷ lực có trợ lực chân không.. Chính vì thực tế đó mà vấn đề đặt ra

thiết kế hệ thống phanh trên xe ôtô huydai 2.5t Yêu cầu:Thiết kế hệ thống phanh guốc cầu sau,với loại dẫn động phanh thuỷ lực có trợ lực chân không.

xe tải

2.5 T

Giới thiệu.

 Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế nớc ta thì nghành công nghiệp ôtô cũng có những bớc phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu

đi lại và vận chuyển hàng hoá ngày càng tăng của nhân dân Tuy nhiên một thực tế ở nớc ta hiện nay là một phần lớn các phơng tiện vận tải ôtô đã quá cũ hoặc đã hết thời gian phục vụ thêm vào đó là hệ thống giao thông đờng bộ cha phát kịp sự phát triển của các phơng tiện đi lại Chính vì thực tế đó mà vấn đề đặt ra cho các nhà khoa học nói chung cũng nh các kỹ s nghành ôtô nói riêng phải nghiên cứu thiết kế chế tạo ra những chiếc ôtô không những

đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật,tính năng an toàn cao mà còn phải đạt hiệu quả kinh tế cao đáp ứng đợc nhu cầu của ngơì sử dụng

 Song song với việc nghiên cứu ,thiết kế chế tạo các hệ thống, các cụm tổng thành , chi tiết trên ôtô thì việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống phanh

ôtô là một trong những vấn đề quan trọng nhất Bởi vì ngoài nhiệm vụ là giảm tốc độ,giữ đợc trạng thái cân bằng của xe trong quá trìng phanh cũng nh khi

đứng yên thì hệ thống phanh còn ảnh hởng đến tốc độ chuyển động và sự an toàn của hành khách,láiphụ xe và hàng hoá Muốn vậy hệ thống phanh phải

đảm bảo có hiệu quả phanh cao nhất,khi phanh phải êm dịu,thời gian tác dụng phanh là ngăn nhất

ch ơng 1:Công dụng, phân loạI, yêu cầu và lựa

chọn ph ơng án thiết kế.

1.1 Công dụng:

Hệ thống phanh dùng để giảm dần tốc độ ôtô đến khi dừng hẳn hoặc đến tốc độ cần thiếtvà để giữ ôtô đứng ở các dốc Đảm bảo cho

xe chạy an toàn ở tốc độ cao, tăng năng suấtvận chuyển.

1.2 Phân loại:

Theo cách bố trí có thể chia hệ thống phanh thành 2 loại: phanh

ở bánh xe và phanh ở hệ thống truyền lực.

Theo kết cấu của cơ cấu phanh có :phanh guốc, phanh đai, phanh

đĩa.

Theo phơng thức dẫn động phanh có: dẫn động bằng cơ khí, chất lỏng, khí điện hoặc tổng hợp.

Theo phơng thức điều khiển có:điều khiển bằng chân, điều khiển bằng tay.

1.3 Yêu cầu:

Các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống phanh là:

-Đảm bảo hiệu quả phanh(quãng đờng phanh nhỏ nhất, thời gian

phanh ngắn nhất, gia tốc phanh lớn nhất)

-Đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh(đợc đánh giá bằng 2 thông số:hành lang phanh S và góc lệch )

hớng đi của ôtô

1.4 Lựa chọn ph ơng án:

Theo phơng án đã lựa chọn ta có sơ đồ hệ thống phanh nh sau:

Ch ơng 2 : Thiết kế cơ cấu phanh đã cho

2.1 Xác định mômen sinh ra ở cơ cấu phanh:

pbđ

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phải đảm bảo giảm đợc tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô với gia tốc chậm dần j nằm trong giới hạn cho phép

Đạt hiệu quả phanh cao nhất và đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh

Theo lý thuyết ôtô tải trọng thẳng đứng tác dụng lên một phía bánh xe của cầu trớc và cầu sau đợc tính theo công thức sau:

Trong đó:

G:Trọng lợng của ôtô khi đầy tải

G=Ga1+ Ga2= 1480 + 3620=5100(KG)

L:chiều dài cơ sở của ôtô

jmax:gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh

a, b, hg: toạ độ trọng tâm của ôtô khi đầy tải

h g = 1000(mm)

K= j/g: hệ số cờng hoá Ta chọn giá trị j max =6(m/s 2 )  K= 6/9,81=0,61.

Jmax: là gia tốc chậm dần lớn nhất của ôtô

Giả sử xét ô tô phanh trên đờng bằng  =0

Ta có:

Theo điều kiện bám để đảm bảo cho các bánh xe không bị trợt lê khi phanh thì

L

G

g

2750

* 2

5100

2

b h g K h g

L

G

Z cos sin

2

a h g K h g

L

G

Z cos sin

2

mm

L

G

G

a a 2750 1951 96

5100

3620

.



) ( 039 798 2750 5100

1480

G

G

b a







L

G

g

2750

* 2

5100

2

mô men phanh sinh ra cần thiết ở một cơ cấu phanh của cầu trớc và cầu sau

là:

: Hệ số bám của lốp xe với mặt đờng, chọn  = 0,8

rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe ;

rbx = r0.

r0: Bán kính thiết kế; r0 = (B + d/2).25,4 (mm)

Theo kí hiệu của lốp là 7-16 vậy B = 7 inch và d = 16 inch

Suy ra: r0=(7+16/2).25,4 = 381(mm)

Chọn hệ số  = 0,935 do kí hiệu lốp trên là lốp áp suất thấp

 r bx = 0,935 r0= 358.14 (mm)

Thay vào các công thức tính mô men phanh ta có:

M p1 = 2611.273*0,8*358.14=744181.4( KG.mm)

M p2 = 2488.727 0,8 340,8 = 709257.4( KG.mm)

2 2 Thiết kế các thông số hình học của cơ cấu phanh.

a) Cơ cấu phanh tang trống cầu sau:

*Bán kính tang trống phanh(Rt) tính theo công thức:

Trong đó:

v: độ dày của vành bánh xe Đối với xe khách nhỏ lấy v= 3mm

Kh: khoảng cách khe hở giữa vành bánh xe và tang phanh LấyKh =55(mm)

: độ dày tang phanh  lấy bằng 9(mm)

Thay vào công thức trên :

 g bx bx

L

G r

z

2

1

 g bx bx

L

G r

z

2 2

   



R  2

R t = 16/2.25,4 - (3 + 55 + 9) = 136.2(mm)

*Các kích thớc khác của cơ cấu phanh: a, c, e và góc o đợc chọn theo công thức kinh nghiệm nh sau:

a= c = 0,8Rt = 108.96(mm)

e = 0,85Rt= 115.77(mm)

h = a + c = 217.92(mm)

0 = 100 0 = 1,74 rad

Lấy 1 = 150

2 = 0 + 1 = 100+150 =1150

*Bề rộng của má phanh đợc tính theo điều kiện bền của nó

Chúng ta thừa nhận quy luật phân bố đều áp lực trên má phanh

: Hệ số ma sát Chọn = 0,35.

0 = 1,74 rad

q : áp suất cho phép q = 1,5 MN/m 2 =1,5.10 6 N/m 2

R t =136.2(mm)

Mp là mô men phanh do một guốc phanh sinh ra Cụ thể Mp= MG1(mô men phanh do guốc 1 sinh ra)

Ta đI tính mô men phanh MG1:

Lấy

 q R

M b

t

p

2 0







2 2 2 2 2 2

2 2 2

25 , 0

25 0

05 5 , 0

t

t t

t t

t

p

R h

P h R R

R h R

h P h R

M







































2 2 2 1 2 2

2 2 1

25 , 0

25 0

05 5 , 0

t

t t

t t

t

p

R h

P h R R

R h R

h P h R

M







































Mà Mp2= 709257.4 (N.m)

Mp1= 744181.4 (N.m)

 P2 = 994.289(N)

P1= 1045.77(N)

Vậy lực dẫn động guốc phanh: P = 2040.6 (N)

Thay P vào công thức tính MG1:

Ta có

Suy ra:

3 Kiểm tra công ma sát riêng

Chúng ta thừa nhận rằng toàn bộ động năng của xe ô tô chạy với tốc độ V0

khi bắt đầu phanh đều đợc má phanh hấp thụ, do đó tất cả cơ cấu phanh của

ôtô phải có đủ diện tích má phanh thoả mãn điều kiện sau đây:

Trong đó

G: Trọng lợng toàn bộ ô tô khi đầy tải G = 5100 (KG) = 50031(N)

V0: Tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh: Chọn V0 = 60(km/h)

g Gia tốc trọng trờng: 9,81 (m/s2)

F: Coi diện tích toàn bộ của má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ô tô là

nh nhau

Diện tích của một má phanh : Fi = l bmp.(m2)

 L F g

V G



6 , 3 2

.

2

2 0

) ( 20418 ,

0 10 5 , 1 74 , 1 1362 , 0 35 , 0

89 345

6

t

t G

R h

R h P M

5 , 0

.

1









) ( 89 345 1362

, 0 35 , 0 2179 , 0 5 , 0

0,1362

* 0,2179

* 0,35

* 2040,6





bmp : Chiều rộng má phanh b mp = 0,20418(m)

l: Độ dài cung ma sát

l = 10/36.( 2 .Rt) = 10/ 36.2.0,1362 = 0,237(m)

vậy F i = 0,04839(m 2 )

Trên xe thờng bố trí 4 cơ cấu phanh nên số má phanh là:4.2=8

Do đó: F =8.Fi = 8.0,04839 = 0,387 ( m 2 )

Thay số vào ta có:

Mà trị số công ma sát riêng cho phép

[L] = (410).104(J/m2)= (410).106(N/m).Vậy tính toán trên thoả mãn Chứng tỏ công thức tính bề rộng má phanh ở trên hợp lý Vởy chọn góc ôm

0=1000

4.Thời gian làm việc của má phanh đ ợc đánh giá bằng tỷ số

M: Trọng lợng của ôtô khi đầy tải

M = 5100(KG)

F = 0.387( m2) Vậy:  = 1317,83(kg/m2) Với xe ôtô du lịch,khách nhỏ [] = (12).104(kg/m2)  thoả mãn

đIều kiện

Đối với ô tô du lịch, vân tải nhỏ và trung bình thì má phanh đợc gắn vào guốc phanh bằng đinh tán

ở ô tô vận tảI tảI trọng lớn dùng bu lông để bắt Dùng phơng pháp này thì cho phép má phanh mòn 1/2 chiều dày thì phảI thay

















m

N

3600

1000

* 387 , 0

* 6 , 3

* 81

,

9

.

2

60

* 3 , 50031

2 2 2

2

) / (kg m2

F

M







Hiện nay thờng dùng nhựa dán để gắn má phanh vào guốc phanh + Ưu điểm: Có thể sử dụng má phanh đến khi mòn gàn hết mới phảI thay

5 Kiểm tra sự tăng nhiệt độ của trống phanh.

Trong quá trình phanh động năng của ô tô trở thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra môI trờng không khí

Khi phanh gấp ở thời gian ngắn năng lợng truyền ra ngoàI không khí coi nh không đáng kế

Trên cơ sở đó có thể xác định sự tăng nhiệt độ của trống phanh trong khi phanh

Trong đó:

V1: Vận tốc khi bắt đầu phanh; v1 = 40km/h = 11,11m/s

V2: Vận tốc cuối quá trình phanh: V2 = 0

C: Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng

Đối với thép , gang: C = 500 J/ kg độ

t : Nhiệt độ tăng cho phép t

G: Trọng lợng toàn bộ xe ô tô

g: Gia tốc trọng trờng g=9,81 ( m/s2)

mp: Khối lợng trống phanh và các chi tiết quan bị nung nóng,

Thay số ta có:

Để đảm bảo đIều kiện làm việc tốt nhất là khi thời gian phanh dàI( khi xe xuống dốc) thì cần phảI đảm bảo tốt thoát nhiệt cho trống phanh Bởi vậy ta giảI quyết bằng cách tăng diện tích làm mát của trống phanh bằng cách làm gân tảI nhiệt và đảm bảo thông gió tốt cho trống phanh Khi xe xuống dốc dàI nên sử dụng phơng pháp phanh động cơ

   t

c m g

v v G t

p







.

2 2

2 1

2

 t

500 12 81 , 9 2

11 , 11

*

Ch ơng3: Thiết kế dẫn động phanh

Trên cơ sở số liệu mô men phanh cần thiết sinh ra ở cơ cấu phanh Mpl, Mp2 các thông số hình học của cơ cấu phanh ta xác định đợc dẫn động phanh cần thiết

1 Thiết kế xi lanh bánh xe

Xi lanh làm việc có nhiệm vụ tạo thành lực ép cần thiết để ép lên guốc phanh LoạI xi lanh thờng dùng

Khi tính dẫn động phanh dầu cần xác đinh kích thớc ống xilanh làm việc, xác định lực ép lên các guốc phanh

Chọn áp suất làm việc cực đạI của dầu thớngử dụng

p= 58 (MN/m2)

Đờng kính của xilanh làm việc:

Từ công thức :

P: Lực dẫn động phanh cần thiết.N

.P: áp suất dầu cho pháp trong đờng ống Thờng từ 5 8 ( MN/ m2)

Chọn p= 5 MN/ m2

Xác định lực P

Lấy mô men đối với điểm O1

Ta có  M01= 0

P.h + T1.e - Z1c = 0

C=a=1/2 h =108.96(mm)

P.h= Z1(0,5- f.e)

T1= f Z1

 

 p

p d

d p p



4

2







e f h

f h P T

5 , 0

*

*

1





e e f h

f h P e T

*

* 5 , 0

*

*

* 1 1







e e f h

f h P e T

*

* 5 , 0

*

*

* 2 2







Ta thấy rằng Mp1 Mp2 do đó phảI làm má phanh bên tráI dàI hơn bên phảI để hai má phanh mòn đều nhau

Mặt khác ta có

Từ (1) và (2) 

Suy ra

h= 0,10896(m)

e= 0,116(m)

f: Hệ số ma sát; chọn f= 0,35

e f h

e f h P e f h

e f h P M M

* 5 , 0

* _*

*

* 5 , 0

*

*

* 2 1













) 1 ( )

* ( ) 5 , 0 (

*

*

*

2 2

2

e f h

e f h P

M p





) 2 )(

* (

*

* 2

1

L

G

M   

1 2

M 

) (

112 , 110 )

* (

*

*

* 2 )

* ( ) 5 , 0 (

*

*

*

2 2

2

m KG h

k a r L

G e

f h

e f h P

g



116 , 0 35 , 0 10896 , 0

116 , 0 35 , 0 10896 , 0

* 5 , 0

* 26 , 709

2

2 2

KG

81 , 9

* 2 , 194

* 2

p

p





2.Thiết kế xi lanh phanh chính

Có nhịệm vụ sinh ra áp suất cần thiết để đảm bảo lợng dầu cung cấp cho toàn bộ hệ thống

Lực dẫn động cần thiết

P = 194,2*9,81 = 1905,102(N)

Đờng kính xi lanh làm việc d =15(mm)

Lực tác dụng lớn nhất lên bàn đạp Chọn Qbdmax = 750(N)

I bđ Tỷ số truyền bàn đạp Chọn Ibd = 6

P = QbdmaxIbd.d2/D2

P

i Qbd d







3.Kiểm tra lực tác dụng lên bàn đạp.

Trong trờng hợp cho trớc đờng kính xi lanh chính phaỉ kiểm tra lực tác dụng lên bàn đạp có thoả mãn cờng độ làm việc của ngời láI hay không

Vậy tực tác dụng lên bàn đạp thoả mãn điều kiện cho phép

4 Xác định hành trình làm việc của bàn đạp:

Hành trình làm việc của bàn đạp Sbđ đối với dẫn động phanh dầu đợc tính dựa trên cơ sở bỏ qua biến dạng đàn hồi của chất lỏng và tinhs thể tích chất công tác cần ép ra khỏi xi lanh phanh

Sbđ đợc tính theo công thức sau:

Trong đó:

d1: đờng kính xi lanh bánh xe của cơ cấu phanh trớc

d2: đờng kính xi lanh bánh xe của cơ cấu phanh sau

d1=d2=d= 15(mm)

S1:Hành trình piston của xilanh phanh trớc

S2:Hành trình pistoncủa xi lanh phanh sau

 0:Khe hở giữa piston và của lanh phanh chính và thanh đẩy của bàn

đạp

 0 =1,52 (mm) Chọn  0 =2(mm)

D: Đờng kính xi lanh phanh chính D=23,05

: Hề số bổ xung tính đến thờng hợp ngặt thể tích của dẫn động dầu tăng lên =1,2

[Sbd] đối với ôtô khách nhỏ không vợt quá 200(mm)

) ( 05 , 23 102 , 1905

6 750



max

2 max

4

.

bd bd

i

D P

Q   

) ( 07 , 417 6

* 4

) 10

* 05 , 23 (

* 14 , 3

* 10



bd

D

S d S d

S 2* * 22* * 2 * 0 *

2 2 1

2 1

















Xác định hành trình piston của các xi lanh bánh xe.

Ta có nhận xét :

-Hành trình làm việc của piston tơng đơng với độ dịch chuyển của đầu trên của các guốc phanh Gọi độ dịch chuyển đó là x ta có

:Là khe hơ đờng kính trung bình giữa má phanh và tang trống khi nhả bàn đạp phanh ở vị trí tự do, = 1(mm)

:Độ mòn đờng kính cho phép của má phanh , =2(mm)

Từ kêt quả vừa tính đợc ở trên ta có:S1=S2=S=x/2=6(mm)

Ta đi thay kết quả vào công thức

Sbd<[Sbd] do đó thoả mãn về hành trình đạp phanh

5.Thiết kế bộ điều hoà lực phanh:

Trong quá trình phanh thờng xảy ra hiện tợng phân bố lai tải trọng tác

dụng lên các cầu của xe ôtô.Mức độ phân bố lại đó phụ thuộc vào trị số của lực quán tính, tức là phụ thuộc vào khối lợng của xe và gia tốc phanh Hai đại lợng biến đổi theo mức độ chất tải của xe và cờng độ trong quá trình phanh xe

Khi thiết kế hệ thống phanh ,ngời ta thờng chọn chế độ tính toán với giá trị

hệ số bám 0 tối u nhất định nào đó và tỷ lệ mômen phanh giữa hai cầu cố

định của xe

Khi chạy xe trên đờngcó các hệ số bám  0 cần thiết phải điều chỉnh lại tỷ lệ mô men phanh để nâng cao hiệu quả phanh và đảm bảo an toàn cũng

nh sự ổn định của xe.Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh lại tỷ

c

c a

x 2 *   * 

    12( )

96 , 108

96 , 108

* 2

* 2 1

* 2

mm

  1,2 2 *6 73,08( )

05 , 23

15

* 2

* 6

*

2

2

2

mm

















const M

M

p

p

 2 1

lệ mômen phanh giữa các cầu (tự động thay đôi lực phanh)theo tải trọng tác dụng lên các cầu trong quá trình phanh Trong thực tế hiện nay các nhà xản suất xe trên thế giới đã và đang nghiên cứu và áp dụng nhiều tiến bộ khoa học vào việc chế tạo và thiết kế hệ thống phanh nhằm nâng cao hiệu quả và chất lợng phanh nh hệ thống chống hãm cứng bánh xeABS Trong khuôn khổ bài thiết kế này do thời gian và trình độ có hạn nên chỉ có thể giới thiệu sơ qua về bộ điều hoà lc phanh mà không đi sâu vào tính toán

6:Thiết kế bộ trợ lực phanh.

Trong các trờng hợp khi mà lực cơ bắp của lái không để đảm bảo hiệu quả

phanh cần thiết thì ngời ta áp dụng thêm cơ cấu trợ lực trên cơ sở sử dụng nguồn năng lợng khác Trợ lực thờng đợc sử dụng là loại trợ lực chân không (sử dụng độ chân không ở cổ hút của động cơ) hoặc trợ lực khí nén(dùng máy nén khí) Trợ lực chân không có u điểm là không cần sử nguồn năng l-ợng phụ khác Tuy nhiên trợ lực chân không có nhợc điẻm là kích thớc kồng kềnh,độ chênh áp ở cổ hút động cơ nhỏ

Tµi liÖu tham kh¶o.

1 Gi¸o tr×nh kÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«- Nhµ xuÊt b¶n Giao Th«ng VËn T¶i

2 Híng dÉn thiÕt kÕ hÖ thèng phanh «t« m¸y kÐo-§¹i Häc B¸ch Khoa

Hµ Néi

3 Híng dÉn thiÕt kÕ m«n häc kÕt cÊu tÝnh to¸n «t« qu©n sù-TËp V-HÖ Thèng Phanh.

4 Lý thuyÕt «t« m¸y kÐo-Nhµ xuÊt b¶n khoa häc -kü thuËt.'

Mục lục

Phần mở đầu.

Giới thiêu.

Chơng 1: Công dụng ,phân loại yêu câu,lựa chọn phơng án thiết kế Chơng 2:Thiêt kế cơ cấu phanh.

Chơng 3:Thiết kế dẫn động phanh.

Tài liệu tham khảo.