Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử

MỤC LỤC PHỤ LỤC .2 1.1 Tổng quan Đồ thị hình 1.15 cho thấy vận tốc bắt đầu phanh v1 cao quãng đường phanh SP lớn quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương vận tốc v1, đồng thời hệ số bám cao quãng đường phanh SP giảm .10 10 Hình 1.2 Đồ thị thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 theo hệ số bám ϕ 10 Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu trình phanh qua đồ thị thực nghiệm thể quan hệ lực phanh PP sinh bánh xe (hoặc mômen phanh MP) với thời gian t Đồ thị gọi giản đồ phanh (hình 1.16) .10 10 Hình 1.3 Giản đồ phanh .10 1.3.2 Cấu trúc hệ thống phanh 18 Hình 1.6 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A 21 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 25 Hình 2.3: Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái không phanh) 28 Hình 2.4: Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái đạp phanh) 29 Hình 5: Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái giữ phanh) 29 Hình 2.7: Xilanh trợ lực phanh 30 Hình 3.8 Biểu đồ momen 55 PHỤ LỤC PHỤ LỤC .2 1.1 Tổng quan Đồ thị hình 1.15 cho thấy vận tốc bắt đầu phanh v1 cao quãng đường phanh SP lớn quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương vận tốc v1, đồng thời hệ số bám cao quãng đường phanh SP giảm .10 10 Hình 1.2 Đồ thị thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 theo hệ số bám ϕ 10 Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu trình phanh qua đồ thị thực nghiệm thể quan hệ lực phanh PP sinh bánh xe (hoặc mômen phanh MP) với thời gian t Đồ thị gọi giản đồ phanh (hình 1.16) .10 10 Hình 1.3 Giản đồ phanh .10 1.3.2 Cấu trúc hệ thống phanh 18 Hình 1.6 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A 21 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 25 Hình 2.3: Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái không phanh) 28 Hình 2.4: Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái đạp phanh) 29 Hình 5: Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái giữ phanh) 29 Hình 2.7: Xilanh trợ lực phanh 30 Hình 3.8 Biểu đồ momen 55 LỜI NÓI ĐẦU Giao thông vận tải chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, đặc biệt nước có kinh tế phát triển Có thể nói mạng lưới giao thông vận tải mạch máu quốc gia, quốc gia muốn phát triển thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải Trong hệ thống giao thông vận tải nghành giao thông đường đóng vai trò chủ đạo phần lớn lượng hàng người vận chuyển nội địa ôtô Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày phát triển Khởi đầu từ ôtô thô sơ nghành công nghiệp ôtô có phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng yêu người Những ôtô ngày trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn…để theo kịp với xu thời đại Song song với việc phát triển nghành ôtô vấn đề bảo đảm an toàn cho người xe trở nên cần thiết Do ôtô xuất nhiều cấu bảo đảm an toàn như: cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong cấu phanh đóng vai trò quan trọng Cho nên thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu cao, an toàn tốc độ tốc độ cao; để nâng cao suất vận chuyển người hàng hoá điều cần thiết Đề tài có nhiệm vụ “Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử” dựa xe tham khảo xe ôtô đời mới Sau thời gian nghiên cứu thiết kế hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy Đinh Ngọc Ân toàn thể thầy môn ôtô giúp em hoàn thành đồ án Mặc dù không tránh khỏi thiếu sót em mong thầy giúp em tìm thiếu sót để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Ngọc Ân toàn thể thầy môn giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: PHANH ÔTÔ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP, HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN 1.1 Tổng quan Hình 1.1 Cấu trúc thống phanh Để giảm tốc độ của một xe chạy và dừng xe cần thiết phải tạo một lực làm cho bánh xe quay chậm lại Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cấu phanh tạo một lực ( phản lực với mặt đường) làm cho các bánh xe dừng lại và khắc phục lực (quán tính) muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, đó làm cho xe dừng lại Nói cách khác lượng (động năng) của các bánh xe quay được chuyển thành nhiệt ma sát (nhiệt năng) bằng cách tác động lên các phanh làm cho các bánh xe ngừng quay Người lái không những phải biết dừng xe mà còn phải biết cách cho xe dừng lại theo ý định của mình Chẳng hạn như, các phanh phải giảm tốc độ theo mức thích hợp và dừng xe tương đối ổn định một đoạn đường tương đối ngắn phanh khẩn cấp Các cấu chính tạo chức dừng xe này là hệ thống phanh bàn đạp phanh và các lốp xe 1.1.1 Công dụng hệ thống phanh Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động ô tô dừng hẳn đến tốc độ theo yêu cầu người lái Ngoài hệ thống phanh giữ cho ô tô dừng ngang dốc thời gian lâu dài cố định xe thời gian dừng xe (phah tay) Đối với ô tô, máy kéo hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn tốc độ cao dừng xe tinh nguy hiểm nhờ mà nâng cao suất vận chuyển, tăng tính động lực 1.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh Để nâng cao hiệu phanh trình làm việc hệ thống phanh phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có độ tin cậy cao để thích ứng nhanh với trường hợp nguy hiểm - Có hiệu phanh cao tất bánh xe trường hợp nghĩa phải tạo lực phanh lớn nhất, đồng thời cho tất bánh xe - Hoạt động êm dịu, đảm bảo hoạt động ô tô phanh, phanh hệ thống phanh không gây tiếng ồn, tiếng gõ phải có mômen phanh bánh xe trục ô tô để tránh tượng lệnh lực phanh - Điều khiển nhẹ nhàng để giảm bớt cường độ lao động người lái: cấu tạo hệ thống cho lực đạp phanh người lái nhỏ nhất, tạo lực phanh tới bánh xe lớn Để đảm bảo yêu cầu hệ thống phanh có lắp thêm trợ lực (trợ lực chân không, trợ lực khí nén trợ lực thuỷ lực) - Dẫn động phanh có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với trường hợp nguy hiểm - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh bánh xe phải theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám phanh với cường độ - - - Không có thượng tự xiết phanh nhả phanh tức thời người lái đạp phanh Nếu không nguy hiểm qua trình ô tô chuyển động Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt: thực chất trình phanh sử dụng lực ma sát sinh cấu phanh để tạo mômen cản chuyển động quay bánh xe, xét mặt lượng hệ thống phanh biến đổi động ô tô thành nhiệt cấu phanh Khi phanh nhiệt độ sinh cấu phanh cao Do cấu phanh phải có khả truyền nhiệt tốt Giữ tỉ lệ thuận lực bàn đạp đòn điều khiển với lực phanh bánh xe: tức hệ dẫn động phanh phải có tỷ số truyền ổn định Tạo cảm giác yên tâm cho lái xe đạp phanh Có hệ số ma sát phần quay má phanh cao ổn định điều kiện sử dụng Có khả phanh ô tô đứng thời gian dài Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng sửa chữa 1.1.3 Các tiêu đánh giá hiệu phanh Có bốn tiêu thức dùng để đánh giá hiệu phanh: - Gia tốc chậm dần phanh - Thời gian phanh - Quãng đường phanh - Lực phanh lực phanh riêng a Gia tốc chậm dần phanh Đây tiêu quan trọng để đánh giá hiệu phanh ôtô.Gia tốc chậm dần lớn hiệu phanh cao Khi phanh đường lực phanh P P chiếm khoảng 98% tổng lực cản trình phanh Do ta coi lực phanh cân với lực quán tính Mặt khác, khả tiếp nhận lực phanh bánh xe phụ thuộc nhiều vào khả bám bánh xe với đường Gia tốc chậm dần cực đại phanh xác định theo công thức sau: J Pmax = g.ϕ δ (1.1) Trong đó: δ hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay ôtô phanh, đồng thời đặc trưng cho độ bền vết tiếp xúc bánh xe với mặt đường Công thức (2.1) cho thấy: gia tốc phanh đạt không phụ thuộc vào trọng lượng toàn ôtô để tăng gia tốc chậm dần phanh (tức tăng hiệu phanh) cần giảm hệ số δ Chẳng hạn trường hợp phanh cấp tốc, người lái nên cắt ly hợp để tách động làm việc khỏi hệ thống truyền lực, loại bỏ lực quán tính gia tốc khối lượng quay động mà chủ yếu bánh đà Khi giá trị δ giảm xuống giá trị δ ' bé nhiều, JPmax tăng lên JPmax phụ thuộc vào hệ số bám ϕ lốp với mặt đường.Giá trị hệ số bám lớn ϕmax = 0,7 ÷ 0,8 đường nhựa tốt Nếu coi δ = gia tốc trọng trường g = 10m/s2 gia tốc chậm dần cực đại phanh đường nhựa tốt, khô, nằm ngang đạt trị số: J P max = 7, ÷ 8,0[m / s ] Trong trình phanh chậm dần, ôtô đạt gia tốc phanh chậm dần nhỏ JPmax khoảng ÷ lần.Phanh cấp tốc xảy tình đặc biệt nguy hiểm chiếm khoảng ÷10% tổng số lần phanh b Thời gian phanh Thời gian phanh tiêu đánh giá hiệu phanh chất lượng trình phanh.Thời gian phanh nhỏ tức hiệu phanh cao Công thức (2.1) thể dạng vi phân sau: dv g.ϕ = dt δ δ ⇒ dt = dv g.ϕ (1.2) (1.3) Muốn xác định thời gian phanh cần tích phân lượng dt giới hạn vận tốc từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu phanh v tới thời điểm vận tốc v2 cuối trình phanh Công thức xác định thời gian phanh sau: tP = v1 δ δ ∫ g.ϕ.dv = g.ϕ ( v − v2 ) (1.4) v2 Nếu phanh ôtô đến dừng hẳn v = 0, thời gian phanh nhỏ t Pmin tính sau: t P = δ v1 g.ϕ (1.5) Công thức (2.5) cho thấy thời gian phanh nhỏ t Pmin không phụ thuộc vào trọng lượng xe mà phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh ôtô v 1, phụ thuộc vào hệ số ảnh hưởng khối lượng quay δ phụ thuộc vào hệ số bám ϕ bánh xe với mặt đường Để giảm thời gian phanh, người lái nên cắt ly hợp phanh c Quãng đường phanh - Quãng đường phanh lý thuyết Quãng đường phanh SP tiêu quan trọng để đánh giá hiệu phanh chất lượng trình phanh ôtô So với tiêu khác tiêu mang tính trực quan thực tế nhất, giúp lái xe xử lý tốt phanh đường Chỉ tiêu thường đưa vào tài liệu tính kỹ thuật ôtô, có kèm theo giá trị vận tốc bắt đầu phanh tương ứng Quãng đường phanh nhỏ chất lượng phanh tốt Công thức tính quãng đường phanh xác định sở biểu thức (1.2) cách nhân hai vế biểu thức (1.2) với lượng vi phân dS: dv g.ϕ dS = dS dt δ ⇒ dS g.ϕ dv = v.dv = dS dt δ ⇒ dS = (1.6) δ v.dv g.ϕ (1.7) Giá trị quãng đường phanh SP xác định cách tích phân lượng dS theo biểu thức giới hạn vận tốc từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu phanh v tới thời điểm vận tốc v2 cuối trình phanh Công thức xác định quãng đường phanh sau: v1 δ δ v.dv = v12 − v 22 g.ϕ 2.g.ϕ v2 ( SP = ∫ ) (1.8) Nếu phanh ôtô đến dừng hẳn v = 0, ta có thời gian phanh nhỏ S Pmin tính sau: S P = δ v12 2.g.ϕ (1.9) Công thức (1.9) cho thấy quãng đường phanh nhỏ phụ thuộc bậc hai vào vận tốc chuyển động ôtô lúc bắt đầu phanh v 1, phụ thuộc vào hệ số ảnh hưởng khối lượng quay δ phụ thuộc vào hệ số bám ϕ bánh xe với mặt đường Để giảm quãng đường phanhcần giảm hệ số δ , nên người lái cần cắt ly hợp phanh Các công thức (1.1), (1.5), (1.9) mặt lý thuyết không phụ thuộc vào trọng lượng toàn G ôtô Nhưng ba công thức phụ thuộc vào hệ số bám ϕ , mà hệ số ϕ lại phụ thuộc vào tải trọng G ôtô Khi G tăng lên ϕ giảm, gia tốc phanh chậm dần giảm thời gian phanh quãng đường phanh tăng lên Vì vậy, thực nghiệm chứng minh quãng đường phanh xe con, xe tải xe khách khác bắt đầu phanh vận tốc v Đồ thị hình 1.1 mô tả mối quan hệ đó: Đồ thị hình 1.15 cho thấy vận tốc bắt đầu phanh v1 cao quãng đường phanh SP lớn quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương vận tốc v1, đồng thời hệ số bám ϕ cao quãng đường phanh SP giảm Hình 1.2 Đồ thị thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 theo hệ số bám ϕ - Quãng đường phanh thực tế Các công thức (1.1), (1.4), (1.8) xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh quãng đường phanh mang tính lý thuyết, điều kiện lý tưởng với giả thiết đặt Khi đó, áp suất khí nén hệ thống coi đạt giá trị cực đại thời điểm bắt đầu phanh thời gian phản ứng lái xe không kể đến Thời gian phanh thực tế tính từ phanh bắt đầu có hiệu mà phải tính từ người lái nhận tín hiệu để phanh Do đó, t P SP lớn so với giá trị tính theo công thức (1.5), (1.9) Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu trình phanh qua đồ thị thực nghiệm thể quan hệ lực phanh PP sinh bánh xe (hoặc mômen phanh MP) với thời gian t Đồ thị gọi giản đồ phanh (hình 1.16) Hình 1.3 Giản đồ phanh Giản đồ phanh nhận thực nghiệm qua giản đồ phanh phân tích thấy chất trình phanh 10 2545,6 = 1,92 ( MN / m ) 115.3.14 0,3.0,086.0,16 180 Vậy áp suất bề mặt má phanh của cấu phanh sau nằm giới hạn cho q= phép 3.2.8 Tính toán nhiệt thoát quá trình phanh: Trong trình phanh động ôtô chuyển thành nhiệt trống phanh phần thoát không khí Sự tăng nhiệt trống phanh là: G (V12 − V22 ) t = ≤ [T ] 2.g.mt c Trong đó: V1 - Tốc độ bắt đầu phanh V1=50(km/h) =13,89(m/s) V2 - Tốc độ kết thúc phanh V2=0 mt - Khối lượng trống phanh chi tiết bị nung nóng c - Nhiệt dung chi tiết bị nung nóng thép gang c = 500(J/kg.độ) [T ] = 150C Suy ra: mt ≥ G (V12 − V22 ) 5890.(13,89 − 0) = = 7,72 (kg ) 2.g [T ].c 2.15.9,81.500 Trên thực tế khối lượng trống phanh chi tiết bị nung nóng lớn 2,8 (kg) thoả mãn 3.3 Tính toán thiết kế cấu phanh tay điều khiển điện tử 3.3.1 Tính bền guốc phanh Guốc phanh thường làm theo hình chữ T 49 Hình 3.7 Mặt cắt ngang guốc phanh a Xác định trọng tâm guốc phanh Guốc phanh dùng để tán má phanh Tính kích thước đến trọng tâm G Y c1 : khoảng cách từ tâm má guốc đến trọng tâm G Y c2 : khoảng cách từ tâm xương guốc đến trọng tâm G Yc1 = Y2 F1 F1 + F2 Y 2: kích thước chế tạo guốc phanh F1 : diện tích phần chữ T F1 = b a Với a: bề dày guốc Chọn: a =6 (mm) b: bề rộng má guốc: b = 86 (mm) F1 = 86 = 516 (mm ) F2 : diện tích phần chữ T F2 = c d Với c: độ dày xương guốc Chọn theo xe tương tự: c = 10 (mm) d: chiều cao xương guốc Chọn d = 50 (mm) 50 F2 = c.d = 10.50 = 500 (mm ) R 1: bán kính guốc phanh Chọn khe hở má phanh trống phanh 0,3 (mm) Ta tính được: R = r t - 0,3 -h Với: h: bề dầy má phanh, chọn h =10 (mm) R = r t - 0,3 -h = 160 - 0,3 - 10 = 149,7 (mm ) R 2:bán kính guốc phanh R = R1 - b = 149,7 - =143,7 (mm) R 3: bán kính xương guốc R = R2 - d = 143,7- 50 = 93,7(mm) Ta có: Yc = Y2 − Yc1 = R1' − R 2' − Yc1 Với: R 1’: bán kính trọng tâm phần diện tích trên, tính đến tâm tang trống R 2’: bán kính trọng tâm phần diện tích dưới, tính đến tâm tang trống R1' = R1 − a = 149,7 − = 146,7(mm) 2 R2' = R2 − Y2 = d 50 = 143,7 − = 118,7( mm) 2 1 (a + d ) = (6 + 50) = 28(mm) 2 Thay giá trị ta được: Yc1 = 28.516 = 14,2(mm) 516 + 500 Yc = 28 − 14,2 = 13,8(mm) Tính bán kính đường trung hoà: Rth = F1 + F2 516 + 500 = = 131,4(mm) F1 F2 516 500 + + R1' R 2' 146,7 118,7 Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm guốc phanh RG = R2' + Yc = 118,7 + 13,8 = 132,5(mm) b Kiểm tra bền guốc phanh: 51 Ta áp dụng phương pháp tính gần tính toán xác guốc phanh phức tạp Để xác định tiết diện nguy hiểm guốc phanh ta phải vẽ biểu đồ nội lực Đặt giá trị lực P, U 1, R1 vào guốc phanh Tại điểm đặt lực tổng hợp R ta phân tích thành hai thành phần lực N T1 Coi lực phân bố guốc phanh ta tính lực NX, TX đặt góc β/2 Tại chốt quay chốt phanh ta phân tích lực lực tổng hợp U1 hai thành phần lực UY1 UX1 sau điểm đặt lực R1 ta cắt guốc phanh thành hai nửa thay vào mặt cắt lực hướng tâm N Z1 QY1, MU1 nửa lực NZ2và QY2, MU2 ngược với thành phần lực mômen phần Xét cân đoạn ta có: NZ1 + Pcos(φ + γ) = QY1 + Psin(φ + γ) = MU1 + P[a - rtcos(φ + γ)] = Với: rt – bán kính tang trống, rt = 160(mm) a: khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm đặt lực P, a = 130 (mm) Xét cân điểm A: γ = 0º, φ’ = α-δt=20-15,77=4,330 NZ1 + Pcosφ’ = ⇒ NZ1 = - 10347.cos4,33º = - 10317,5(N) QY1 + Psinφ’ = ⇒ QY1 = - 10347.sin4,33º ≈ - 781,2 (N) MU1 = Xét cân điểm B: 52 φ = 16,7º, γ= 90-φ-φ’=90-16,7-4,33=700 NZ1 + Pcos(φ + γ) = ⇒ NZ1 = - 10347.cos(16,7º+70) ≈ - 595,6 (N); QY1 + Psin(φ + γ) = ⇒ NZ1 = - 10347.sin(16,7º+70º) ≈ - 10329,8(N); MU1 = - P[a - rtcos(φ + γ)] = - 10347 [130 – 160cos(16,7º+700)]10-3 ≈ - 1249,8(Nm) Sau tính giá trị ta lập bảng sau: Vị trí Lực mô men A B NZ1(N) - 10317,5 - 595,6 QY1(N) - 781,2 - 10329,8 MU1(Nm) - 1249,8 Xét cân cho đoạn ta có: NZ2 = - U1Ycosδ - U1Xsinδ QY2 = U1Ysinδ - U1Xcosδ MU2 = - U1XCsin(β) + U1YC[1 – cos(β)] Nửa guốc phanh Trong đó: 53 U1Y = U1.sin600 = 23591 Sin100 ≈ 4096,5 (N) U1X = U1.cos600 = 23591 Cos100 ≈ 23232,6 (N) Tại điểm B: δ = 15,770 ; β=900- δ=90-15,77=74,230 ⇒ NZ2 = -4096,5.cos15,77º - 23232,6.sin15,77º ≈ - 10256,4(N) ⇒ QY2 = 4096,5.sin15,770 – 23232,6.cos15,770 ≈ - 21244,8 (N) ⇒ MU2 = - 23232,6.0.12.sin74,230 + 4096,5.0,12 (1 – cos74,230) ≈ -2325 (Nm) Tại điểm C: β = 0º ; C = N z = −U 1x sin δ − U 1Y cos δ QY = −U 1x cos δ + U1Y sin δ M u2 = ⇒ NZ2 = -23232,6.cos15,77º - 4096,5.sin15,77º ≈ - 22359,5(N) ⇒ QY2 = 4096,5.sin15,770 – 23232,6.cos15,770 ≈ - 21244,8 (N) ⇒ MU2 = Sau tính giá trị ta lập bảng sau: Vị trí Lực mô men NZ2(N) QY2(N) MU2(Nm) B C - 10256,4 - 21244,8 -2325 - 22359,5 - 21244,8 Căn vào bảng ta vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc phanh tính bền 54 Hình 3.8 Biểu đồ momen Căn vào biểu đồ mômen ta tính bền điểm : 1,2,3 sơ đồ guốc phanh Xét điểm (2): Điểm có khả gãy nhiều nhất: R2 = 143,7 (mm) = 14,37 (cm) Ứng suất QY2 MU gây tính toán sau: 55 σ= Rth  QY M U  + 1 − ÷ F Wu  Ri  Với: F - diện tích tiết diện tính toán: F = F1 + F2 = 516 + 500 = 1016 (mm2) = 10,16 (cm2) Rth- bán kính đường trung hòa, Rth = 131,4 (mm) = 13,1 ( cm) Ri- bán kính điểm xét, Ri = R2 = 14,37 (cm) Wu: Mômen chống uốn vật liệu Wu = Jx ymax Jx: Mômen quán tính Xác định mômen quán tính jX: jx R2 − R3 ) c R1 − R2 ) a ( ( = +Y F + +Y F C2 12 12 Các ký hiệu xem hình vẽ guốc phanh hình chữ T: ⇒ jX Jx = C1 122 − 96 ) 63 125 − 122 ) 1083 ( ( = + 13 × 240 + + 10 × 300 12 12 (143,7 − 93,7) (149,7 − 143,7) + 13,8 500 + + 14,2 516 = 199270,9(mm ) = 19,9(cm ) 12 12 ymax :Khoảng cách từ điểm xa đến đường trung hoà ⇒ ymax = Rth- R3 = 131,4 – 93,7 = 37,7 (mm) = 3,8 (cm) Wu = Jx 19,9 = = 5,23 (cm ) | y max | 3,8 QY: Lực hướng kính theo phương Y cắt QY = 21244,8(N) Do đó: σ= 21244,8 2325.100 131,4 + (1 − ) = 5896,1 ( N / cm ) 10,16 5,23 143,7 Ứng suất tiếp lực NX gây ra: τ= Nz × SX jX × a Với: a: chiều dầy phần bị cắt, a = (mm) = 0,6 (cm) NZ: lực cắt theo bảng trên, NZ = NZ2 = 10256,4 (N) Sx: mômen tĩnh phần bị cắt trục quán tính trung tâm, Jx: mômen quán tính tiết diện, jx = 19,9 (cm4) 56 Xác định mômen tĩnh tiết diện cắt SX: S X = ∫ YdF Fc Với: Fc: diện tích phần bị cắt, Fc = 516 (mm2) = 5,16 (cm2) Y: tọa độ trọng tâm phần bị cắt trục trung hòa, Y2 = 28 (mm) = 2,8 (cm) Suy ra: SX = Y2.Fc = 2,8.5,16= 14,4 (cm3) Do đó: τ= N z × S x 10256,4.14,4 = = 12369,5 ( N / cm ) jx × a 19,9.0,6 Xét điểm (1): R1=149,7 (mm) = 14,97 (cm) Ứng suất QY2 MU gây tính toán sau: σ= 21244,8 2325.100 131,4 + (1 − ) = 7525,4 ( N / cm ) 10,16 5,23 149,7 Xét điểm (3): R3 = 93,7 (mm) = 9,37 (cm) Ứng suất QY2 MU gây tính toán sau: σ= 21244,8 2325.100 131,4 + (1 − ) = −15795,4 ( N / cm ) 10,16 5,23 93,7 Tiết diện ngang guốc phanh hình chữ T nên điểm (1) (3) có : dF = SX=0 Tại điểm (1) (3) có SX = τ = Với kết tính toán ta lập bảng sau Điểm Trị số σ ( N / cm ) 7525,4 5896,1 15795,4 τ ( N / cm2 ) 12369,5 Vậy ứng suất tổng hợp là: σ th = σ + 4τ Ứng suất tổng hợp điểm là: 57 σ th = 7525,4 ( N / cm ) Ứng suất tổng hợp điểm là: σ th = 15795,4 ( N / cm ) Ứng suất tổng hợp điểm là: σ th = 5896,12 + 4.12369,5 = 25431,9 ( N / cm ) Tại điểm có ứng suất max, guốc phanh chế tạo Thép 40 có: [ σ k ] = 40000 N / cm2 So sánh thấy: σ th ( 2) < [ σ k ] thỏa mãn bền 3.3.2 Tính bền trống phanh Áp suất trống phanh tính theo công thức: M p' R1' r0' q= = µ b.rt β µ b.rt β Với: M p' : mômen phanh guốc phanh trước sinh ra, M p' = 2545,6 (Nm) µ : hệ số ma sát má phanh trống phanh, µ = 0,3 b: chiều rộng má phanh, b = 86 (mm) = 0,086 (m) rt: bán kính trống phanh, rt = 160 (mm) = 0,16 (m) β : góc ôm ma sát, 115.3,14 = (rad ) 180 2545,6 q= = 2008424,5 ( N / m ) = 200,84 ( N / cm ) 0,3.0,086.0,16 β0 = Ứng suất hướng tâm tính theo: σn =  rt ' 1 + 2  '2 h rt − rt  q.rt    Ứng suất tiếp tuyến tính theo:  rt ' 1 − σt = 2  ' h rt − rt  q.rt    Với: rt: bán kính trống, rt = 160 (mm) = 16 (cm) 58 rt’: bán kính trống,rt’ = 180 (mm) =18 (cm) h – khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính h = rt=16 (cm) σ n σ t đạt giá trị cực đại: σn = 200,84.16 18 ( + ) = 1713,04 ( N / cm ) 2 18 − 16 16 σt = 200,84.16 18 ( − ) = 200,84 ( N / cm ) 2 18 − 16 16 Để đảm bảo an toàn ta lấy thêm hệ số an toàn n = 1,5: σ n = 1713,04 1,5 = 2569m,56 ( N / cm ) σ t = 200,84 1,5 = 301,26 ( N / cm ) Trống phanh làm gang CX18-36 có [σ t ] = 18000 ( N / cm ) [ σ n ] = 38000 ( N / cm2 ) So sánh thấy σ n ≤ [ σ n ] σ t ≤ [ σ t ] trống phanh đủ bền 3.3.3 Tính chốt phanh Ta sử dụng đường kính chốt phanh cấu phanh bánh trước bánh sau Má phanh quay quanh chốt phanh tính theo cắt chèn dập Với chốt phanh để đảm bao đủ bền hai guốc ta tính phía có lực U lớn - Theo điều kiện cắt τc = 4U ≤ [τ ] = 400(kG/cm ) = 4000 ( N / cm ) π d ⇒d ≥ 4.U 19362 = = 1,2 (cm) π [τ ] 3,14.4000 Vậy d ≥ 1,2 (cm) thỏa mãn điều kiện bền - Theo điều kiện chèn dập σ ch = U1 ≤ [σ ch ] = 800(kG / cm ) = 8000 ( N / cm ) l.d ⇒l≥ U1 19362 = = 2,01 (cm) d [σ ch ] 1,2.8000 Vậy với l ≥ 2,01 (cm) thỏa mãn điều kiện bền Trong đó: d: Đường kính chốt l: Chiều dài tiếp xúc chốt với guốc phanh 59 U 1: Lực tác dụng lên chốt 3.3.4 Tính chọn số bánh đường kính bánh 01 02 03 04 05 06 1,5 mm 07 08 09 Hình 3.9: Mô hình cấu cụm điều khiển phanh tay điện tử 01 Cáp phanh 06 Con vít 02 Dây phanh 07 Các hệ thống bánh 03 Ren ngược của ống bao 08 Then lắp bánh nhựa 04 Ống bao 09 Môtơ điện chiều 05 Ren xuôi của ống bao Ta chọn loại môtơ quay 1500v/p Ta tính toán vòng 3s phanh đạt lực phanh cho phép Có nghĩa môtơ cần quay 75v phanh phanh lại Mà ta biết khoảng cách cần phanh guốc phanh 1,2- mm nên tính chọn cáp phanh phải dịch chuyển khoảng 1,2- 2cm tương ứng với khoảng 10 vòng zen vít vô tận Như ta có cặp bánh chuyển từ 75v sang 10v ta chọn bánh có thứ tự số là: - Bánh môtơ 21 (75v) - Bánh trung gian 51 và 21 (30v) - Bánh cấu trục vít 61 (10v) 3.4 Lắp đặt xe 60 Hình 3.10: mô hình lắp đặt xe Chương trình điều khiên của hệ thống EPB được lắp ở phía cầu sau của xe Đặt ở vị trí này cấu cáp phanh tay nhỏ gọn và truyền lực phanh tới các bánh xe nhanh và lực lớn Nút bấm phanh tay được đặt gần hoặc bảng taplô KẾT LUẬN 61 Đề tài “ thiết kế phanh tay điều khiển điện tử” hoàn thành đạt kết là: - Cung cấp cho sinh viên kiến thức tổng quan hệ thống phanh ôtô Và công nghệ tiên tiến giới sử dụng rộng rãi - Đề tài đưa đầy đủ chế độ làm việc hệ thống phanh ôtô, cấu tạo phận hệ thống phanh - Đặc biệt đề tài nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống “phanh tay điều khiển điện tử” Hệ thống ứng dụng rộng rãi xe đại Hạn chế: Công nghệ “phanh tay điện tử” Việt Nam việc nghiên cứu tìm hiểu gặp nhiều khó khăn tài liệu thiếu thốn, mô hình thật nên hạn chế đề tài chưa khảo sát nhiều loại xe để nội dung phong phú hơn, nhiều phận chưa tìm hiểu kỹ Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực tạo điều kiện cho em trình thực đồ án đặc biệt thầy Đinh Ngọc Ân tận tình hướng dẫn bảo để em hoàn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 1- Kỹ thuật viên chẩn đoán 2- Giáo trình cấu tạo ôtô 3- Các tài liệu - Vehicle Dynamics Theory and Application - Fundamentals of vehicle dynamics - thomas d gillespie 4- Tài liệu hãng TOYOTA, HUYNDAI, HONDA 5- Các tài liệu truy cập từ Internet 63 ... vận chuyển người hàng hoá điều cần thiết Đề tài có nhiệm vụ Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử dựa xe tham khảo xe ôtô đời mới Sau thời gian nghiên cứu thiết kế hướng dẫn, bảo nhiệt tình... nén, phanh thuỷ lực, phanh thuỷ lực điều khiển khí nén, phanh điều khiển hệ thống ABS (các loại phanh nói rõ phần sau) - Phanh tay: Hệ thống phanh tay có chức chính là phanh xe lại kho xe... trống b Kết cấu nguyên lý hoạt động phanh tay dẫn động phanh khí nén Kết cấu Hình Hệ phanh dẫn phanh khí 1.8 thống tay động nén Nguyên lý hoạt động Khi cần sử dụng phanh tay, người điều khiển khóa