Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh trên xe THACO FOTON 1.5 TẤN

Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, công công nghiệp hoá đại hoá đất nước ta phát triển với tốc độ ngày mạnh mẽ yêu cầu khí hoá ngày phát triển Trong đó, việc sử dụng phương tiện vận tải nhu cầu thiếu được, góp phần thúc đẩy phát triển chung Đất nước Trong hệ thống giao thong vận tải nghành giao thông đường đóng vai trò chủ đạo phần lớn lượng hang người vận chuyển nội đại ôtô Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày phát triển Khởi đầu từ ôtô thô sơ ngành công nghiệp ôtô có phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng yêu cầu người Những ôtô trở lên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn để theo kịp xu thời đại Song song với việc phát triển ngành ôtô vấn đề bảo đảm an toàn cho người xe trở lên cần thiết Do ôtô xuất nhiều cấu bảo đảm an toàn như: cấu phanh ,dây đai an toàn , túi khí… cấu phanh đóng vai trò quan trọng Cho lên thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu cao nhất, để giúp nâng cao suất vận chuyển người hàng hóa Đồ án có nhiệm vụ “ Tính toán thiết kế cấu phanh xe THACO FOTON 1.5 TẤN” Sau trình làm việc, nghiên cứu với hướng dẫn nhiệt tình Thầy giáo: Nguyễn Văn Tuân, đến đồ án em hoàn thành Tuy nhiên điều kiện thời gian kiến thức lý thuyết thực tế hạn chế trình tính toán thiết kế không tránh khỏi nhược điểm Em mong bảo tận tình Thầy để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo môn ô tô Thầy giáo Nguyễn Văn Tuân tận tình giúp đỡ em hoàn thành thiết kế môn học SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân NHẬN XÉT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHANH 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn chuyển động Ôtô làm giảm bớt tốc độ ôtô chuyển động, để giữ cho ôtô dừng đường có độ dốc định, chất lượng hệ thống phanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình ôtô Hệ thống hãm ôtô đảm bảo cho chuyển động an toàn ôtô tránh tai nạn xẩy đường SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân 1.1.2 Phân loại - Phân theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân phanh tay - Phân theo vị trí đặt cấu phanh mà chia ra: Phanh bánh xe phanh trục truyền động (sau hộp số) - Phân theo kết cấu cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa - Phân theo phương thức dẫn động có: dẫn động phanh khí, chất lỏng, khí nén, liên hợp 1.1.3 Yêu cầu Hệ thống phanh phận quan trọng ôtô đảm nhận chức "an toàn chủ động" hệ thống phanh phải thoả mãn yêu cầu sau đây: - Có hiệu phanh cao tất bánh xe trường hợp là: +Quãng đường phanh ngắn +Thời gian phanh +Gia tốc chậm dần ổn định trình phanh - Hoạt động êm dịu để đảm bảo ổn định xe ôtô phanh Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động người lái Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với trường hợp nguy hiểm Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử - dụng hoàn toàn trọng lượng bám phanh với cường độ Cơ cấu phanh tượng tự xiết Cơ cấu phanh phải có khả thoát nhiệt tốt Có hệ số ma sát cao ổn định Giữ tỷ lệ thuận lực tác dụng lên bàn đạp phanh lực phanh sinh cấu phanh - Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền tuổi thọ cao - Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc bảo dưỡng Do yêu cầu đồ án tính toán thiết kế cấu phanh xe THACO FOTON (1.5 Tấn) Mà hệ thống phanh xe phanh khí nén lên Em xin giới thiệu qua hệ thống phanh khí nén SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân 1.2 HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN 1.2.1 Giới thiệu Phanh khí sử dụng xe vận tải có tải trọng lớn nguyên lý làm việc sử dụng lượng không khí nén để tiến hành phanh Hệ thống phanh khí có ưu điểm tạo lực phanh lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dùng không khí nén vào mục đích khác bơm bánh xe, truyền động cho phận gạt nước kính Đối với phanh khí nén, điều tài tình toàn khí bị rò rỉ cấu phanh dừng kích hoạt tự động để hãm phanh lại Tuy nhiên hệ thống phanh khí tồn nhược điểm như: có rò rỉ khí nén mối ghép không kín việc phục hồi khả phanh lâu; an toàn, thời gian chậm tác động lớn không khí chịu nén, kết cấu phức tạp thể số lượng chi tiết nhiều, kích cỡ lớn Ngoài hệ thống phanh khí có sử dụng máy nén khí dẫn đến tiêu hao phần công suất động để dẫn động máy nén khí Kết cấu hệ thống phanh khí gồm có cấu phanh phận dẫn động phanh Cơ cấu phanh phận trực tiếp tạo sức cản chuyển động ô tô Còn phận dẫn động phanh làm nhiệm vụ truyền lượng cho cấu phanh điều khiển cấu phanh qúa trình phanh 1.2.2 Cấu tạo hệ thống phanh khí nén Máy nén khí (ari compressor): nén bơm khí tới bình chứa để sẵn sàng sử dụng Van điều áp máy nén khí (air compressor govenor): điều khiển thời điểm bơm khí máy nén vào bình chứa để đảm bảo thể tích khí đủ tiêu chuẩn Van điều áp máy nén khí (air compressor governor): điều khiển thời điểm bơm khí máy nén vào bình chứa để đảm bảo thể tích khí đủ tiêu chuẩn Các bình chứa (air reservoir tanks): chứa khí nén cho toàn hệ thống Các van xả nước (drain valves): nằm phía thân bình chứa, dùng để xả nước lẫn khí nén Tổng van phanh (foot valve): nhận bình hình trụ có nhiệm vụ tạo lực đẩy lên đòn điều chỉnh khe hở má phanh thông qua cần đẩy để quay cấu cam phanh xe Cần đẩy (push rod): nối thép hoạt động tương tự pit-tông nối bầu phanh với đòn điều chỉnh khe hở má phanh SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Đòn điều chỉnh khe hở má phanh (slack adjusters): tay đòn nối cần đẩy với cấu cam kiểu chữ S để điều chỉnh khe hở guốc phanh tang phanh Cam kiểu chữ S (brake-cam): cấu cam kiểu chữ S ép guốc phanh vào sát tang phanh để phanh xe Guốc phanh (brake shoes): kim loại phủ lớp vỏ đặc biệt nhằm tạo ma sát với tang phanh Lò xo hồi vị (retum spring): lò xo cứng nối với guốc phanh bánh xe nhằm giữ guốc vị trí không phanh không bị ép cấu cam Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh khí nén 1.2.3 Cơ cấu phanh tang trống Trống phanh Guốc phanh Mâm phanh Xilanh bánh xe Thanh đẩy Lò xo Lò xo hồi vị 1.2.3.1 Cấu tạo SVTH: Vũ Đức Tuấn 5 Hình 1.2: Cấu tạo cấu phanh tang trống Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Cơ cấu phanh trống gồm có trống phanh quay với bánh xe, guốc phanh lắp với phần không quay mâm phanh, guốc có lắp má phanh, đầu guốc phanh quay quanh chốt tựa, đầu lại tỳ vào piston xilanh công tác dẫn động thuỷ lực, cam ép dẫn động khí nén Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng xilanh tác dụng lên piston đẩy guốc phanh ép vào tang trống thực trình phanh Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực ty đẩy thông qua đòn dẫn động làm quay cam đẩy guốc phanh ép vào tang trống Khe hở guốc phanh điều chỉnh thường xuyên trình sử dụng Các cấu điều chỉnh sử dụng phong phú, có phương pháp điều chỉnh tự động Phanh trống có nhiều loại khác tuỳ thuộc vào kết hợp hai guốc phanh mục đích sử dụng Cơ cấu phanh đối xứng qua trục: Cấu tạo chung cấu phanh loại bao gồm mâm phanh bắt cố định dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu hai guốc phanh Hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh phía Đầu hai guốc phanh lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép với piston xilanh Khe hở phía má phanh trống phanh điều chỉnh trục cam ép hai cam lệch tâm Trên hai guốc phanh có tán ma sát Các dài liên tục phân thành số đoạn Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm: Trên mâm phanh bố trí guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống chúng đối xứng qua tâm Mỗi guốc phanh lắp chốt cố định mâm phanh có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía má phanh trống phanh Một phía củaguốc phanh tì vào piston xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía má phanh trống phanh điều chỉnh cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp piston xilanh bánh xe SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động thuỷ lực bố trí cầu trước ôtô du lịch ôtô tải nhỏ Bố trí cho ôtô chuyển động tiến hai guốc phanh guốc xiết lùi lại trở thành hai guốc nhả Như hiệu phanh tiến lớn lùi nhỏ nhiên thời gian lùi ôtô tốc độ chậm nên không cần lực phanh hay mômen phanh lớn Cơ cấu phanh tự cường hoá: Cơ cấu phanh tự cường hoá có hai guốc tựa hai xilanh công tác, phanh bánh xe guốc phanh thứ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai làm tăng hiệu phanh lực ép từ dầu có áp suất đẩy hai đầu ép sát vào tang trống Tuy nhiên sử dụng hai xilanh công tác piston có khả tự dịch chuyển lên piston có khả ảnh hưởng đến piston bên Kết cấu phanh dễ gây lên dao động mômen phanh ảnh hưởng xấu đến chất lượng ổn định chuyển động Xilanh phanh Xilanh phanh Chốt cố định Xilanh phanh Xilanh phanh Xilanh phanh Xilanh điều chỉnh SVTH: Vũ Đức Tuấn Xilanh điều chỉnh Hình 1.3 Câc dạng bố trí phanh tang trống Cơ cấu phanh đối xứng qua trục Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm Loại phanh tự cường hóa đơn Loại phanh tự cường hóa kép Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân 1.2.3.2 Các chi tiết cấu Trống phanh: chi tiết quay chịu lực ép guốc phanh từ trống phanh cần có độ bền cao, bị biến dạng, cân tốt dễ truyền nhiệt Bề mặt làm việc có độ bóng cao, bề mặt lắp ghép với moay có độ xác để định vị đồng tâm Hầu hết gang gang trống phanh chế tạo gang xám có độ gg g Tấm cứng cao khả chống mài mòn tốt thép Tuy nhiên gang có nhược điểm nặng, dễ nứt vỡ Do ngày trống phanh chế tạo từ thành phần hỗn hợp với phần Nhôm đúc gang vành bề mặt ma sát gang, phần thép dập Hình 1.4: Cấu tạo cấu phanh tang trống Trống phanh hỗn hợp Trống phanh gang Trống phanh hợp kim Guốc phanh: hầu hết guốc phanh chế từ thép dập nhôm, guốc phanh có nhiều hình dạng kích cỡ khác theo độ cong chiều rộng Đầu tựa chốt định vị Gân trợ lực Đường hàn Đầu điều chỉnh Vành Hình 1.5: Cấu tạo guốc phanh Ngoài guốc phanh có hình dạng gân cách bố trí lỗ khác Các kiểu đa dạng guốc phanh nhận dạng số hiệu theo tiêu chuẩn chung Má phanh: má phanh gắn vào guốc phanh cách dán tán rivê, xe tải nặng má phanh guốc phanh liên kết bulông SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Rivê Má phanh tán rivê Má phanh dán Hình 1.6: Má phanh Má phanh dán gắn chặt vào guốc phanh keo bền nhiệt, xe tải lớn má phanh khoan sẵn lỗ gắn bulong điều cho phép thay má phanh dễ dàng thuận tiện Má phanh tán rive gắn chặt nhờ rive làm đồng thau nhôm Chúng xuyên qua lỗ khoan làm loe má phanh Khi má phanh tán rive bị mòn rive tiếp xúc với bề mặt tang trống gây trầy xước 1.2.4 Hệ thống phanh khí nén xe THACO FOTON (1.5 tấn) + Nguyên tắc hoạt động - Trạng thái phanh xe Khi người lái đạp bàn đạp phanh , thông qua ty đẩy làm cho pit tông điều khiển chuyển động nén lò xo đẩy van khí nén mở cho khí nén từ bình chứa phân phối đến bầu phanh bánh xe, nén lò xo đẩy cần đẩy xoay cam tác động đẩy hai guốc phanh ép chặt má phanh vào tang trống tạo nên áp lực ma sát, làm cho tang trống moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay đứng lại theo yêu cầu người lái - Trạng thái phanh Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, lò xo pít tông điều khiển van khí nén hồi vị van pít tông điều khiển vị trí ban đầu làm cho van khí nén đóng kín đường dẫn khí nén từ bình chứa xả khí nén bầu phanh bánh xe không khí Lò xo bầu phanh hồi vị, đẩy cần đẩy trục cam tác động vị trí không phanh lò xo guốc phanh kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống SVTH: Vũ Đức Tuấn Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Khi cần điều chỉnh khe hở má phanh tang trống, tiến hành điều chỉnh xoay hai chốt lệch tâm ( chốt điều chỉnh ) hai guốc phanh hai cam lệch tâm mâm phanh 11 10 Hình 1.7 : Hệ thống phanh khí nén xe THACO FOTON 1,5 1: Máy nén khí 7: Bàn đạp 2:Bình lắng nước 8:Áp kế 3:Bình chứa khí nén 9:Cam phanh 4:Van phân phối 10: Má phanh 5,6:Bầu phanh 11: Trống phanh SVTH: Vũ Đức Tuấn 10 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Hình 2.3 Sơ đồ kích thước hình học mặt cắt guốc phanh Chọn thông số: a = 50 mm, b = mm, c = 6mm, d = 25mm Yc1 = Y2 F1 F1 + F2 Trong : Y2 : kích thước chế tạo F1 = a.b = 50.5 = 250 mm F2 = c.d = 6.25 = 180 mm 15.250 ≈ ( mm ) 180 + 250 ⇒ Yc = Y2 − Yc1 = 15 − = ( mm ) ⇒ Yc1 = Ta có : R3 = 110mm, R2 = 135mm, R1’ = 137,5mm, R2’ = 122,5mm Tính bán kính đường trung hòa: Rth = F1 + F2 250 + 180 = = 130.79 F1 F2 250 180 mm + + ' ' R1 R2 137.5 122.5 Khoảng từ tâm bánh xe đến trọng tâm guốc phanh SVTH: Vũ Đức Tuấn 22 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân RG = R2' + Yc = 122, + = 128,5mm 2.4.2 Tính bền guốc phanh Khi kiểm tra bền guốc phanh ta tìm tiết diện nguy hiểm nhất, muốn tính dễ dàng ta chia guốc phanh thành nửa Các vị trí đặt cực R lực U ta phân tích thành lực R = N + T U = U1x + U1y * Xét nửa guốc phanh: γ α ϕ δ ϕ Hình 2.4:Nửa guốc phanh Ta có vị trí mặt cắt có NZ1 QY1 mô men uốn M U Theo họa đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định lực cấu phanh trước Với cầu sau guốc xiết có lực mô men phanh lớn guốc nhả nên ta cần kiểm bền guốc trước P = 115x938 = 107870 (N) Ut’= 256x938 = 240128 (N) Us’ = 69x 938 = 64722 (N) Đặt giá trị lực vào guốc phanh R''1 ta tách thành R''1 = N''1 + T''1 Cắt guốc phanh thành nửa thay vào mặt cắt ta có N''zl, Qy1, M''u1, SVTH: Vũ Đức Tuấn 23 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Xét cân guốc phanh ta có: chiếu lực P lên phương N z1và Qy1ta có: N''z1+ P''1 cos ( ϕ + δ + α ) = Q''y1 + P''1 sin ( ϕ + α + δ ) = M''u1 + P''1 [ α - Rt cos ( ϕ + α + δ )] = Đặt góc γ = ϕ + δ Trong Rt khoảng cách từ điểm đặt cực đếm tâm Rt - γ = 140 - 0,3 - 10 = 129.7 mm Ta xét cân lực điểm A ta có phương trình hình chiếu lực P lên phương lực N Q Khi γ = N''z1 = -P''1 cos α Q''y1 = -P''1 sin α M''u = Thay số vào ta có N''z1 = - 107870 cos 15 = -104194 N Q''y1 = -107879 sin 15 = - 27918 N M''u = Khi điểm B có γ = 66 độ N''a1 = -P''1 cos (15 + 66) = - 107870 (0,156) = - 16874 N Q''1 sin (15 +66) = -107870.0,9945 = -107276 N M''u = - P''1(160 - 194,7.cos81) = - 378263Nmm Ta có bảng sau: Lực mô men N''z1 Q''y1 M''u Vị trí A -104194 N -27918N Vị trí B -16874 N -107276N -378263 Nmm * Xét nửa guốc phanh ta có: SVTH: Vũ Đức Tuấn 24 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Hình 2.5 :Nửa guốc phanh Ta tính toán tương tự nửa ta có lực tác dụng lên guốc phanh tìm mặt cắt nguy hiểm Xét cân cho nửa guốc phanh Q''z2 = -U''1x cos δ - U''1y cos ( δ '+ ϕ ') N''z2= - U''1x sin δ - U''1y sin ( δ ' + ϕ ') M''u2 = -U''1x [C-Rt sin δ ’] ϕ ' = 75o , δ '=90 Đặt góc γ ' = δ ' + ϕ ' Q''z2 = - U''1x cos δ - U''1y cos ( δ ' + ϕ ') N''z2 = - U''1x sin δ - U''1y sin ( δ ' + ϕ ') M''u2 = -U''1x [C-Rt.sin δ ] + U''1y Rt cos δ * Xét điểm C ta có: γ'=0 ta có: N''z2 =-U''1x cos δ - U''1y Q''y2 = - U''1x cos δ - U''1y M''u2 = Ta xác định giá trị của: U''1x = U''1 sin 70,6 = 240128 sin 70,6 = 226494 Nmm U''1y = U''1 cos 70,6 = 200128 cos70,6 = 79761 Nmm * Thay số vào ta có lực điểm B: SVTH: Vũ Đức Tuấn 25 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân N''z2 = -226494.sin6 - 79761.sin (84) = -103309N Q''y2 =- 226494 cos6 - 79761 cos (84) = 233590 N M''u2 = - 11652 [170 - 194,7 sin 6] + 4103,5 170.cos6 = -10499280 Nmm = -10499Nm * Thay số vào ta có lực điểm C: có γ ' = N''z2 = - 116520.sin6 = - 12180N Q''y2 =- 116520.cos6 - 41035 = 156920N M''u2 = 0(Nm) Ta lập bảng sau: Lực mô men Vị trí B Vị trí C N''z2 - 52990 -103309 Q''y2 -120170 233590 M''u2 -10499280 Nhìn vào bảng ta có biểu đồ lực cắt mô men uốn sinh guốc phanh là: Lực N Lực Q Mô men M Hinh 2.6: Biểu đồ lực N, Q, Mômen Ta tính ứng suất mặt cắt ứng với điểm đặt lực R''1 Tại có: N''z2 = - 52990 N Q''y2 =- 120170 N M''u2 = - 10499 Nm + Ứng suất lực cắt mô men uốn sinh sau: SVTH: Vũ Đức Tuấn 26 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân σ= Q '' y F + Mu2 F ς  Rth  1 −   Ri  Trong đó: F: diện tích tiết diện tính toán F = F1 + F2 = 2,5 + 1,8 = 4,3 ( cm ) Rth: bán kính đường trung hòa Ri: bán kính điểm xét ς : khoảng cách từ đường trung hòa đến trọng tâm mặt cắt ς = RG – Rth = 130.79-128.5 = 2,29 mm Xét điểm tiết diện hình chữ T mặt cắt guốc phanh ta có + Tại điểm 1: Khi Ri = Rt=140mm Thay số vào ta có σ= −12017 −1049928  128,5  + 1− = − 5.72 N / mm = −0.00572.106 N / m2   3500 3500.2, 29  130.79  Tại điểm 2: Khi Ri = Rt - δ =205 - 10 =195mm Thay số vào ta có : σ= −12017 −1049928  179  + 1− = − 125 N / mm = 1, 25.106 N / m   3500 3500.2,  195  + Tại điểm 3: Khi Ri = Rt - R1=140 -70 =135mm Thay số vào ta có: σ= −12017 −1049928  179  + 1− =140 N / mm = 1, 4.106 N / m   3500 3500.2,  135  + Ứng suất phản lực vuông góc gây ra: τ= N x S x jx b Trong : Jx: mô men quán tính phần tiết diện SVTH: Vũ Đức Tuấn 27 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân B: chiều dầy phần bị cắt Nx: cắt theo bảng Nx = N''z = - 52990 N Xác định mô men quán tính Jx: Ta có công thức tính là: ( R2 − R3 ).C ( R1 − R2 a Jx = + Y c F2 + + Y 2c1.F1 12 12 Thay thông số có sẵn ta tính được: Jx = (195 − 135).303 (205 − 195).1703 + 182.1800 + + 17 2.1700 12 13 Jx = 1233583 mm3 Xác định mô men tĩnh tiết diện mặt cắt Sx Sx = ∫ Y dF Y: tọa độ trọng tâm phần bị cắt trục trung hòa Y = 35mm -> Sx =Fc Y2= 1700.35= 59500 mm2 Thay thông số tính ta có: τ2 = − −5299.59500 = −255,5 N / mm 1233583.10 + Ứng suất tổng hợp điểm là: * Tại điểm 1: σ th1 = σ + 4.τ = (−17,5)2 + 4.0 = 175 N / mm2 = 1, 75.10 −4 * Tại điểm 2: σ th = σ + 4.τ = (−12,5) + 4.25,552 = 526 N / mm * Tại điểm 3: σ th3 = σ + 4.τ = 142 + 4.0 = 140 N / mm Ta có bảng sau: Trị số σ τ σ th -175 175 -125 -255,5 526 -140 140 2.4.3 Tính bền má phanh – Công ma sát riêng SVTH: Vũ Đức Tuấn 28 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Khi phanh ôtô chuyển động với vận tốc V0 dừng hẳn (V=0) toàn động ôtô coi chuyển công ma sát L cấu phanh: L= G.V02 ≤ [L] = 400 1000J / cm 2.g.FΣ Với: G = 3920 (kg) trọng lượng ôtô đầy tải; V0= 50 (km/h) = 13,89(m/s) tốc độ ôtô bắt đầu phanh Gọi tổng diện tích má phanh A∑ ta có: m A∑ = ∑ β 0i rt bi i =1 Với: m – số lượng má phanh, m = 8; βoi – góc ôm má phanh thứ i; rt – bán kính trống phanh, rt = 140 (mm) bi – chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có b s= 105 (mm); bt= 85 (mm) A∑ = 3,14 ( 118° + 110° ) × 85 + ( 118° + 110° ) × 105 × 140 ≈ 211594(mm ) = 2115.94(cm ) 180° Công ma sát riêng tính theo công thức: l= G.V02 3920 × 13,892 = ≈ 18, 21( KGm / cm ) = 182,1( J / cm ) g A∑ × 9,81× 2115,94 Vậy thỏa mãn điều kiện : l ≤ [ l ] = 400 ÷ 1000( J / cm ) – Áp suất bề mặt ma sát Áp suất bề mặt má phanh giới hạn sức bền vật liệu: M pt'' Rt'' × r0 q= = ≤ [ q ] = 1,5 ÷ 2,0( MN / m ) 2 µ bs rt β µ bs rt β SVTH: Vũ Đức Tuấn 29 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô ⇒q= GVHD: Nguyễn Văn Tuân 18300 × 0, 046 ≈ 6.6.105 ( N / m ) < 1,5.106 ( N / m ) 118°× 3,14 0,3 × 0,105 × 0,14 × 180° Vậy áp suất bề mặt má phanh nằm giới hạn cho phép – Tính toán bền má phanh Chiều rộng guốc phanh xác định sở đảm bảo áp suất bề mặt ma sát tải trọng riêng quy ước Vậy ta có bề rộng má phanh: - Bề rộng má phanh trước: - Bề rộng phanh sau: Chọn b=50(mm) 2.4.4 Tính bền trống phanh * Áp suất sinh trống phanh làm việc tính theo công thức sau: q= Mp µ b.r 2t β Trong Mp: mô men phanh đặt vào cầu cần kiểm tra µ : hệ số ma sát chọn µ =0,3 b: bề rộng má phanh b = 60mm = cm n: bán kính trống phanh rt = 140mm β : góc ôm ma sát β = 2.058 rad Thay số vào công thức ta tính : q= Mp µ b.r 2t β =2,3 N/mm2 * Ứng suất hướng tâm tính theo công thức: SVTH: Vũ Đức Tuấn 30 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân q.a b2 (4 − ) b2 − a r2 σn = * Ứng suất tiếp tuyến tính theo công thức: σn = q.a b2 (1 − ) b2 − a2 r2 a: bán kính trống phanh a = 111mm b: bán kính trống phanh b = 130mm r: khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính Khi r = a ứng suất hướng tâm đạt giá trị lớn a = 111mm đạt giá trị ứng suất hướng tâm lớn Vậy thay số vào ta có: σ mas n 0, 23.1112 1302 = (1 − ) = −0, 23KG / mm = 0, 023.106 N / m 2 2 130 − 111 111 σ mas t = 0, 23.1112 1302 (1 + ) = 1, 46 KG / mm = 0,146.106 N / m 2 2 130 − 111 111 * Ứng suất tương đương tính theo: σ td = σ n + σ 2t thay số vào ta có: σ td = 1.47 KG / mm = 0,147.106 N / m Vật liệu chế tạo trống phanh chủ yếu làm gang ký hiệu (CH18 -36) ta chọn vật liệu làm gang có ứng suất cho phép là: [ σ t ] = 18KG/mm2 = 1,8 N/m2 Theo tính toán so sánh với ứng suất cho phép vật liệu trống phanh thi trống phanh thiết kế với thông số tính toán ta kết luận trống phanh đảm bảo điều kiện bền 2.4.5 Tính toán kiểm bền chốt phanh Khi làm việc guốc phanh quay quanh chốt phanh chốt phanh chịu ứng suất chèn dập ứng suất cắt Vậy ta kiểm bền theo ứng suất làm việc mô men phanh sinh cầu sau lực tác dụng chốt phanh tính toán phần họa đồ lực phanh Ta chọn số thông số là: SVTH: Vũ Đức Tuấn 31 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân d: đường kính chốt phanh d = 42mm = 4,2cm l: chiều dài làm việc chốt phanh l = 45mm = 4,5cm Vậy ta có công thức tính ứng suất cắt là: τc = 4.U π d U: lực tác dụng chốt phanh lên guốc U = 23460N thay số vào ta có : τc = 4.23460 = 1700 N / cm 2 3,14.4, * Công suất tính ứng suất chèn dập: τ cd = U l.d thay số vào ta có : τ cd = 23460 = 1240 N / cm 4,5.4, Vật liệu chế tạo chốt phanh ta chọn thép 30 có ứng suất ứng suất chèn dập cho phép [ τ c ] = 4000N/cm2 [ σ cd ] = 8000N/cm2 Theo tính toán ta thấy với vật liệu thông số ta chọn để chế tạo chôt phanh tì đảm bảo độ bền làm việc thoả mãn theo ứng suất chèn dập ứng suất cắt SVTH: Vũ Đức Tuấn 32 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong thời gian ngắn em giao nhiệm vụ tính toán thiết kế cấu phanh xe THACO FOTON 1,5 Em cố gắng sưu tầm tài liệu vận dụng kiến thức học tập để hoàn thành nhiệm vụ giao Trong thời gian em hoàn thành việc thiết kế trống phanh, má phanh Qua tính toán thấy thiết kế đảm bảo thông số làm việc đủ bền Trong trình làm đồ án, với thời gian có hạn thân em có cố gắng tìm hiểu thực tế giải nội dung kỹ thuật hợp lý Đây bước khởi đầu quan trọng giúp cho em nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô nước ta Em mong nhận ý kiến đóng góp bổ xung thầy, bạn để đề tài em hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng xe nước ta Một lần em xin cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình thầy Nguyễn Văn Tuân giúp em hoàn thành đồ án SVTH: Vũ Đức Tuấn 33 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân TÀI LIỆU THAM KHẢO Tập giảng thiết kế tính toán ôtô, Tác giả : PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Bài giảng cấu tạo ô tô, Tác giả : Phạm Vy – Dương Ngọc Khánh, Xuất : Hà nội – 2004 Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo, Tác giả : Dương Đình Khuyến, Xuất : Hà Nội – 1985 SVTH: Vũ Đức Tuấn 34 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHANH 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Phân loại .3 1.1.3 Yêu cầu .3 1.2 HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Cấu tạo hệ thống phanh khí nén .4 1.2.3 Cơ cấu phanh tang trống 1.2.3.1 Cấu tạo 1.2.3.2 Các chi tiết cấu 1.2.4 Hệ thống phanh khí nén xe THACO FOTON (1.5 tấn) 2.1 Giới thiệu xe tham khảo (THACO FOTON 1.5 Tấn) 11 2.2 Xác định mômen phanh theo điều kiện bám 12 2.3.2 Tính góc (δ) bán kính (ρ) lực tổng hợp tác dụng lên má phanh .14 2.3.3 Đối với cấu phanh cầu trước 15 2.3.3.1 Tính toán cho má siết 15 2.3.3.2 Tính toán cho má nhả 16 2.3.4 Đối với cấu phanh cầu sau 16 2.3.4.1 Tính toán cho má siết 16 2.3.4.2 Tính toán cho má nhả 16 2.3.5 Xây dựng họa đồ lực phanh 18 2.3.6 Kiểm tra tượng tự xiết .20 2.3.6.1 Đối với guốc trước phanh cấu phanh, quan hệ lực Pt Mp có dạng 20 2.3.6.2 Đối với guốc sau cấu phanh ta có .21 2.4 Tính kiểm nghiệm bền 21 2.4.1 Tính chọn số kích thước hình học guốc phanh 21 2.4.2 Tính bền guốc phanh .23 2.4.3 Tính bền má phanh 28 2.4.4 Tính bền trống phanh 30 2.4.5 Tính toán kiểm bền chốt phanh 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 SVTH: Vũ Đức Tuấn 35 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 Mục Lục .35 SVTH: Vũ Đức Tuấn 36 Lớp : 63DLOT02 [...]... trước phanh của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực Pt và Mp có dạng 20 2.3.6.2 Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có .21 2.4 Tính kiểm nghiệm bền 21 2.4.1 Tính chọn một số kích thước hình học của guốc phanh 21 2.4.2 Tính bền guốc phanh .23 2.4.3 Tính bền má phanh 28 2.4.4 Tính bền trống phanh 30 2.4.5 Tính toán kiểm bền chốt phanh ... phanh chủ yếu làm bằng gang ký hiệu là (CH18 -36) và ta cũng chọn vật liệu làm bằng gang có các ứng suất cho phép là: [ σ t ] = 18KG/mm2 = 1,8 N/m2 Theo tính toán như trên và so sánh với các ứng suất cho phép của vật liệu của trống phanh thi trống phanh thiết kế với các thông số tính toán vậy ta kết luận trống phanh đảm bảo điều kiện bền 2.4.5 Tính toán kiểm bền chốt phanh Khi làm việc thì guốc phanh... đông dân cư… chính vì vậy vấn đề an toàn của xe rất được chú trọng Vì vậy thiết kế phanh tốt cũng góp phần nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phần nâng cao tốc độ kỹ thuật và năng suất vận chuyển của xe tức là nâng cao hiệu quả kinh tế Vì vậy việc thiết kế phanh tốt là việc làm cần thiết 2.2 Xác định mômen phanh theo điều kiện bám Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ... phanh quay quanh chốt phanh và khi đó chốt phanh chịu các ứng suất chèn dập và ứng suất cắt Vậy ta kiểm bền theo 2 ứng suất trên hơn nữa khi làm việc mô men phanh sinh ra tại cầu sau và lực tác dụng của chốt phanh đã tính toán phần họa đồ lực phanh Ta chọn một số thông số như là: SVTH: Vũ Đức Tuấn 31 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân d: đường kính chốt phanh d = 42mm... toán bền má phanh Chiều rộng của guốc phanh được xác định trên cơ sở đảm bảo áp suất trên bề mặt ma sát và tải trọng riêng quy ước Vậy ta có bề rộng má phanh: - Bề rộng má phanh trước: - Bề rộng phanh sau: Chọn b=50(mm) 2.4.4 Tính bền trống phanh * Áp suất sinh ra trong trống phanh khi làm việc được tính theo công thức sau: q= Mp µ b.r 2t β 0 Trong đó Mp: mô men phanh đặt vào cầu cần kiểm tra µ : hệ số... trên của guốc phanh Ta có tại vị trí mặt cắt có NZ1 và QY1 và mô men uốn M U 1 Theo họa đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định được các lực cơ cấu phanh trước Với cầu sau và guốc xiết có lực và mô men phanh lớn hơn guốc nhả nên ta chỉ cần kiểm bền của guốc trước P = 115x938 = 107870 (N) Ut’= 256x938 = 240128 (N) Us’ = 69x 938 = 64722 (N) Đặt các giá trị lực này vào guốc phanh và tại R''1... nhiệm vụ được giao Trong thời gian này em đã hoàn thành được việc thiết kế trống phanh, má phanh Qua tính toán thấy rằng các thiết kế đều đảm bảo về thông số làm việc và đủ bền Trong quá trình làm đồ án, với thời gian có hạn nhưng bản thân em đã có cố gắng tìm hiểu thực tế và giải quyết các nội dung kỹ thuật hợp lý Đây là bước khởi đầu quan trọng giúp cho em có thể nhanh chóng tiếp cận với ngành công... PHANH DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN 4 1.2.1 Giới thiệu 4 1.2.2 Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén .4 1.2.3 Cơ cấu phanh tang trống 5 1.2.3.1 Cấu tạo 5 1.2.3.2 Các chi tiết của cơ cấu 8 1.2.4 Hệ thống phanh khí nén trên xe THACO FOTON (1.5 tấn) 9 2.1 Giới thiệu về xe tham khảo (THACO FOTON 1.5 Tấn) 11 2.2 Xác định mômen phanh... 3920 (kg) là trọng lượng ôtô khi đầy tải; V0= 50 (km/h) = 13,89(m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh Gọi tổng diện tích các má phanh là A∑ ta có: m A∑ = ∑ β 0i rt bi i =1 Với: m – số lượng má phanh, m = 8; βoi – góc ôm của má phanh thứ i; rt – bán kính trống phanh, rt = 140 (mm) bi – chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có b s= 105 (mm); bt= 85 (mm) A∑ = 2 3,14 ( 118° + 110° ) ×... tâm guốc phanh SVTH: Vũ Đức Tuấn 22 Lớp : 63DLOT02 Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô GVHD: Nguyễn Văn Tuân RG = R2' + Yc 2 = 122, 5 + 6 = 128,5mm 2.4.2 Tính bền guốc phanh Khi kiểm tra bền guốc phanh ta đi tìm tiết diện nguy hiểm nhất, muốn tính được dễ dàng hơn ta chia guốc phanh thành 2 nửa Các vị trí đặt cực R và lực U ta phân tích thành 2 lực R = N + T còn U = U1x + U1y * Xét nửa trên guốc phanh: γ α