đồ án (1) tinh toan ththiet ke

Nhận xét giảng viên MỤC LỤC Chương I: Khái quát chung hệ thống phanh 1.1 Công dụng, phân loại yêu cầu ……………………………………………………4 1.2 Kết cấu chung hệ thống phanh ………………………………………………………6 1.3 Cấu tạo chung hệ thống phanh …………………………………………………… 1.4 Cơ cấu phanh ………………………………………………………………………………………8 1.5 Dẫn động phanh ………………………………………………………………………………….14 Chương II: Thiết kế tính tốn hệ thống phanh 2.1 Thơng số đầu vào…………………………………………………………………………………17 2.2 Thơng số tính được………………………………………………………………………………17 2.3 Tính tốn họa đồ lực phanh …………………………………………………………………19 2.4 Tính tốn cấu phanh ……………………………………………………………………….24 2.5 Tính bền chi tiết ………………………………………………………………………………… 29 Chương III: Kết Luận ………………………………………… 34 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại nào, dù nước phát triển hay chưa phát triển giao thơng vận tải ln có tầm quan trọng hàng đầu nhiều lĩnh vực, lĩnh vực kinh tế, ngày phương tiện giao thông không ngừng đổi mới, phát triển theo hướng ngày thoả mãn nhu cầu sử dụng ngày cao người Trong loại phương tiện giao thơng có giới tơ ln có tầm quan trọng hàng đầu thu hút nhiều nhà khoa học đầu tư nghiên cứu Việc nghiên cứu thực với tất hệ thống ô tô Trong phạm vi đề tài giao, viết đề cập đến việc tính tốn hệ thống phanh tơ có trọng lượng đầy tải 8290 kg Trên ôtô hệ thống phanh phận quan trọng Phanh có đảm bảo người lái an tồn tốc độ cao, điều góp phần nâng cao hiệu khai thác ô tô, nâng cao an toàn cho người lái phương tiện khai thác xe chuyển động đường Do tầm quan trọng hệ thống phanh mục đích việc tính tốn kiểm tra hệ thống phanh ô tô sau cải tạo nhằm giải vấn đề Do trình độ điều kiện thời gian hạn chế, mặt khác lần tiếp xúc với khối lượng kiến thức tương đối sâu rộng nên chắn khơng tránh khỏi sai sót: Em kính mong nhận bảo phê bình thầy cô giáo ngành bạn đồng nghiệp để em mở rộng kiến thức hiểu sâu đề Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Lê Hồng Sơn CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU Hệ thống phanh có chức giảm tốc độ chuyển động xe tới vận tốc chuyển động đó, dừng hẳn giữ xe đỗ vị trí định Đối với ôtô hệ thống phanh cụm quan trọng nhất, bảo đảm cho ơtơ chạy an tồn tốc độ cao, nâng cao suất vận chuyển Hệ thống phanh gồm có cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc bánh xe trục hệ thống truyền lực truyền động phanh để dẫn động cấu phanh Trên ôtô phanh xe tiến hành cách tạo ma sát phần quay phần đứng yên cụm liên kết với bánh xe: tang trống với má phanh đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát cấu phanh dẫn tới mài mòn nung nóng chi tiết ma sát, không xác định kịp thời tiến hành hiệu chỉnh dẫn tới làm giảm hiệu phanh Hư hỏng hệ thống phanh thường kèm theo hậu nghiêm trọng, làm tính an tồn chuyển động ôtô Các hư hỏng đa dạng phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh a Theo công dụng - Hệ thống phanh (phanh chân) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh chậm dần (phanh động cơ, thủy lực điện từ) b Theo kết cấu cấu phanh - Hệ thống phanh với cấu phanh guốc; - Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa c Theo dẫn động phanh - Hệ thống phanh dẫn động khí; - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực; - Hệ thống phanh dẫn động khí nén; - Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực; - Hệ thống phanh dẫn động điện; - Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa d Theo khả điều chỉnh mômen phanh cấu phanh Theo khả điều chỉnh mômen phanh cấu phanh có hệ thống phanh với điều hòa lực phanh e Theo khả chống bó cứng bánh xe phanh Theo khả chống bó cứng bánh xe phanh có hệ thống phanh với chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS) Hệ thống phanh cần bảo đảm yêu cầu sau: Quãng đường phanh ngắn phanh đột ngột trường hợp nguy hiểm Muốn có quãng đường ngắn phải đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại; Phanh êm dịu trường hợp để đảm bảo ổn định ôtô phanh; Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển khơng lớn; Dẫn động phanh có độ nhạy cao; Đảm bảo việc phân bố mômen phanh bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám phanh với cường độ nào; Khơng có tượng tự xiết phanh; Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt; Giữ tỉ lệ thuận lực bàn đạp đòn điều khiển với lực phanh bánh xe; Có hệ số ma sát phần quay má phanh cao ổn định điều kiện sử dụng; Có khả phanh ơtơ đứng thời gian dài 1.2 KẾT CẤU CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Hệ thống phanh ơtơ gồm có phanh (phanh bánh xe hay thường gọi phanh chân) phanh dừng (phanh truyền lực hay thường gọi phanh tay) Sở dĩ phải làm phanh phanh dừng để đảm bảo an tồn ơtơ chuyển động Phanh phanh dừng có cấu phanh truyền động phanh hồn tồn riêng rẽ có chung cấu phanh (đặt bánh xe) truyền động hoàn toàn riêng rẽ Truyền động phanh phanh dừng thường dùng loại khí Phanh thường dùng truyền động thuỷ lực – gọi phanh dầu truyền động loại khí nén – gọi phanh khí Khi dùng phanh dầu lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn so với phanh khí, lực để sinh áp suất dầu hệ thống phanh, phanh khí lực cần thắng lực cản lò xo để mở van phân phối hệ thống phanh Vì phanh dầu nên dùng ơtơ du lịch, vận tải cỡ nhỏ trung bình loại ôtô mômen phanh bánh xe bé, lực bàn đạp bé Ngồi phanh dầu thường gọn gàng phanh khí khơng có bầu chứa khí kích thước lớn độ nhạy phanh tốt, bố trí dễ dàng sử dụng thích hợp với ôtô kể Phanh khí thường sử dụng ôtô vận tải trung bình lớn Ngồi loại ơtơ vận tải trung bình lớn dùng hệ thống phanh thuỷ khí Dùng hệ thống phanh ta kết hợp ưu điểm phanh khí phanh dầu lực bàn đạp phanh nhỏ, độ nhậy tốt, tạo mômen phanh lớn 1.3 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Cấu tạo chung hệ thống phanh ơtơ mơ tả hình 1.1 Từ sơ đồ cấu tạo, thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính: Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh bố trí bánh xe nhằm tạo mômen hãm bánh xe phanh ôtô Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cấu phanh Tùy theo dạng dẫn động: khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp thủy – khí mà dẫn động phanh bao gồm phần tử khác Ví dụ dẫn động khí dẫn động phanh bao gồm bàn đạp thanh, đòn khí Nếu đẫn động thủy lực dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) ống dẫn Hình 1.1 Hệ thống phanh ô tô 1.4 CƠ CẤU PHANH 1.4.1 Kết cấu chung Kết cấu cấu phanh dùng ôtô tùy thuộc vị trí đặt (phanh bánh xe truyền lực), loại chi tiết quay chi tiết tiến hành phanh Cơ cấu phanh bánh xe thường dùng loại guốc gần sử dụng nhiều loại đĩa 1.4.2 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống) a Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục a b Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) thể hình 1.2 Trong sơ đồ hình 1.2.a loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh; sơ đồ hình 1.2.b loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh Cấu tạo chung cấu phanh loại hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh phía dưới, khe hở phía điều chỉnh trục cam ép (hình 1.2.a) cam lệch tâm (hình 1.2.b) b Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm thể hình 1.3 Sự đối xứng qua tâm thể mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống chúng đối xứng với qua tâm Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm 1.ống nối; 2.vít xả khí; 3.xylanh bánh xe; 4.má phanh; 5.phớt làm kín; 6.piston; 7.lò xo phanh guốc; 8.tấm chặn; 9.chốt guốc phanh; 10.mâm phanh Mỗi guốc phanh lắp chốt cố định mâm phanh có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía má phanh với trống phanh Một phía pittơng ln tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía má phanh trống phanh điều chỉnh cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động thủy lực bố trí cầu trước ôtô du lịch ôtô tải nhỏ c Cơ cấu phanh guốc loại bơi Có nghĩa guốc phanh không tựa chốt quay cố định mà hai tựa mặt tựa di trượt Có hai kiểu cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b) - Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: Ở loại đầu guốc phanh tựa mặt tựa di trượt phần vỏ xi lanh, đầu lại tựa vào mặt tựa di trượt pittông Cơ cấu phanh loại thường bố trí bánh xe trước ơtơ du lịch ôtô tải nhỏ - Loại hai mặt tựa tác dụng kép: Ở loại xi lanh bánh xe có hai pittơng hai đầu guốc tựa hai mặt tựa di trượt hai pittông Cơ cấu phanh loại sử dụng bánh xe sau ôtô du lịch ôtô tải nhỏ 10 a , b : Khoảng cách từ trọng tâm đến trục bánh xe trước bánh xe sau - Chiều cao trọng tâm : chọn = (m) Bán kính thiết kế xe : = ( B + ) 25,4 = ( 8,25 + ) 25,4 = 463,55 ( mm ) Bán kính làm việc trung bình xe : = λ = 0,935 463,55 = 0,4334 (m) Chọn λ = 0,935 2.2 Xác định mômen phanh sinh cấu phanh Moomen phanh sinh cấu phanh oto phải đảm bảo giảm tốc độ dừng oto hoàn toàn với gia tốc chậm dần giới hạn cho phép Ngồi phải đảm bảo giữ oto đứng độ dốc cực đại ( mô men phanh sinh phanh tay ) Oto có cấu phanh đặt trực tiếp bánh xe ( phanh chân ) , mô men phanh tính tốn sinh cấu phanh cầu trước : = ( 1+ ) ϕ Moomen phanh tính tốn cần thiết sinh cấu phanh cầu sau : = ( 1- ) ϕ Trong : g : gia tốc trọng trường : g = 9,81 ( m/) G : trọng lượng oto đầy tải G = 8290 kg = 82900 N L : Chiều dài sở xe L = 4000 (mm) = (m) a,b khoảng cách từ trọng tâm đến trục bánh xe trước bánh xe sau : Gia tốc chậm dần cực đại oto phanh , = (6÷7) m/ Chọn = (m/) 49 ϕ : Hệ số bám bánh xe với mặt đường , ϕ = (0,6÷0,7) Chọn ϕ = 0,6 : Bán kính lăn bánh xe : Chiều cao trọng tâm ơtơ = 1÷1,4 (m) có ảnh hưởng đến tính động khả việt dã ôt Khi tăng độ cao trọng tâm xe làm dịch chuyển trọng lượng phanh làm tăng khả trượt lê bánh xe sau phanh làm tăng khả trượt lê bánh xe sau phanh Với xe thiết kế xe có vận tốc cực đại tương đối lớn nên để đảm bảo tính chuyển động xe phanh ta chọn : = (m) Vậy mô men phanh sinh cấu phanh bánh xe cầu trước = (1+ ) 0,6 0,4334 = 5856,58 (N.m) = (1- ) 0,6 0,4334 = 5358(N.m) 2.2 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh phương pháp họa đồ Xe thiết kế xe tải nên ta chọn cấu phanh trước phanh sau cấu phanh guốc Chọn dẫn động cho hệ thống phanh dẫn động dầu thủy lực 2.3 Đối với cấu phanh trước a Xác định góc δ bán kính ρ lực tổng hợp tác dụng lên má phanh Chúng ta xét trường hợp hai guốc phanh ép lực P Xác định δ theo công thức : tg δ = Trong : ta chọn cấu phanh guốc có chiều dài ma sát má phanh khác Để đảm bảo momen phanh tốt giảm mài mòn ma sát má sát guốc trước ( guốc xiết ) thường thiết kế dài : góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ ma sát , ≈( )  Má trước : chọn = 50  Má sau : chọn = : góc ơm ma sát , = ( ÷  Má trước : chọn =  Má sau : chọn = Vậy Má trước : = + = Má sau := + = tg = = 0,152234 ⇒ == tg = = 0,300885 ⇒ = Xác định bán kính ρ ( bán kính điểm đặt lực ) : bán kính xác định điểm đặt lực tổng hợp R tác dụng lên guốc phanh ρ= : bán kính tang trống Chọn =200(mm) = 0,2(m) Bán kính vành bánh bánh xe : = = = 254 (mm) Với má trước : = ⇒ = 232,6 (mm) Với má sau : = ⇒ = 222,8 (mm) b Xác định lực phanh cần thiết tác dụng lên guốc phanh phương pháp họa đồ Khi tính tốn cấu phanh cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng moomen phanh sinh guốc phanh trước guốc phanh sau momen phanh tính toán ,ỗi cấu phanh đặt bánh xe 51 Khi chọn thông số kết cấu (,,,) tính góc bán kính ρ nghĩa xác định hướng điểm đặt lực N ( N hướng vào tâm O ) Lực R lực tổng hợp N lực ma sát má phanh với trống phanh T Lưc R tạo với lực N góc φ Góc φ xác định sau : tg φ = tg = tg= = μ μ : hệ số ma sát ma sát với tang trống Chọn μ = 0,3 ⇒= Như xác định góc nghĩa xác định hướng điểm đặt lực Vậy momen phanh sinh cấu phanh bánh xe : = + Bán kính xác định theo cơng thức =ρ Má trước : = = 232,6 = 67 (mm) Má sau : = = 222,8 = 64 (mm) Vậy =(.67+.64) Xác định riêng rẽ lực phương pháp họa đồ cách vẽ đa giác lực guốc phanh trước guốc phanh sau Khoảng cách từ tâm quay đến điểm tựa chốt quay : c = 0,76 = 0,76.200 = 152 (mm) Dựng hệ trục vng góc X-X Y-Y qua tâm O tâm quay guốc phanh , tạo với phương thẳng đứng góc Chọn = Vì xylanh bánh xe nên lực P đẩy cácguốc phanh Lực biết hướng Kéo dài P, , lực cắt O’ O’’ nối với tâm chốt 52 quay má phanh ta có phản lực Như guốc phanh có lực: P, , P, , Ta xây dựng đa giác lực cách lấy hai đoạn để thể lực P, nối tiếp P cách trượt thước kẻ theo đường song song nối tiếp với kẻ song song với , ta có tam giác khép kín má trước Làm tương tự ta xác định tỉ số: ⇒ Thay giá trị vào biểu thức ta được: ⇒ ⇒ Tỉ lệ xích : (N/mm) Đo họa đồ lực phanh chiều dài đoạn biểu diễn P, , nhân với tỉ lệ xích ta giá trị: P = 17.1027,89 = 17474,13 (N) = 55.1027,89 = 56533,95 (N) = 13.1027,89 = 13362,57 (N) 2.3.2 Đối với cấu phanh bánh sau TT ta có bánh sau sau: Thay giá trị vào biểu thức ta được: 5358 = (3,5 67+64) ⇒ = 17860 (N) 53 = 62510 (N) ⇒ Tỉ lệ xích: (N/mm) P = 19.940 = 17860 (N) = 55.940 = 51700 (N) = 13.940 = 12220 (N) c Kiểm tra tượng tự xiết phanh Khi thiết kế tính tốn cấu phanh phải tránh tượng tự xiết Hiện tượng tự xiết xảy má phanh bị ép sát vào trống phanh lực ma sát mà không cần tác động lực P dẫn động lên guốc phanh c khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt quay má phanh Lấy c= 0,76.= 0,76.200=152 (mm) - Má trước: ⇒ Với = 0,3 ⇒ > µ - Má sau: ⇒ Với = 0,3 ⇒ > µ Vì vậy má trước má sau không xảy tượng tự xiết Hiện tượng tự xiết chứng minh đơn giản cách: Khi xảy tượng tự xiết lực tổng hợp , qua tâm quay , guốc phanh 2.4 Tính tốn cấu phanh 54 2.4.1 Xác định kích thước má phanh Xác định kích thước má phanh theo điều kiện áp suất Ta có áp suất giới hạn bề mặt ma sát [q] = 1,5 ÷ 2,0 (MN/m²) Chọn [q] = 1,5 (MN/m²) = 1,5.10⁶ (N/m²) Áp suất bề mặt má phanh xác định sau: Theo cơng thức (2-42) sách HDTKHTP OTƠ Máy kéo (Dương Đình Khuyển) ta có: Cơ cấu phanh bánh trước: Với Với b bề rộng má phanh, guốc trước chịu lực xiết lớn hơn, bị mài mòn nhiều ta tính bề rộng theo góc ơm ma sát guốc xiết (m) Chọn bề rộng má phanh b=80 (mm) - Cơ cấu phanh bánh sau: Với Với b bề rộng má phanh, guốc trước chịu lực xiết lớn hơn, bị mài mòn nhiều ta tính bề rộng theo góc ơm ma sát guốc xiết (m) Chọn bề rộng má phanh b=70 (mm) 2.4.2 Tính tốn guốc phanh Guốc phanh thường làm theo hình chữ T Guốc phanh dung để tán má phanh Tính kích thước đến trọng tâm G khoảng cách từ tâm má guốc đến trọng tâm G khoảng cách từ tâm xương guốc đến trọng tâm G 55 : kích thước chế tạo guốc phanh : diện tích phần chữ T Với b bề dày guốc Chọn b=10,5(mm) a bề rộng má guốc Chọn a= 100(mm) ⇒ Với c độ dày xương guốc Chọn theo xe tương tự: c=10(mm) d chiều cao xương guốc Chọn d= 60(mm) ⇒ : bán kính ngồi guốc phanh Chọn khe hở má phanh trống phanh 0,4mm Ta tính (mm) : bán kính guộc phanh = 209,6-10,5=199,1(mm) : bán kính xương guốc =199,1-60 = 139,1 (mm) Với: bán kính trọng tâm phần diện tích trên, tính đến tâm tang trống bán kính trọng tâm phần diện tích dưới, tính đến tâm tang trống Thay giá trị ta được: 56 Tính bán kính đường trung hòa: Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm guốc phanh 2.4.3 Tính đường kính xylanh bánh xe Theo công thức (3-1) sách HDTKHTP ô tô máy kéo Dương Đình Khuyến ta có: Trong đó: P: áp lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh +phanh trước: + phanh sau: p: áp suất cực đại cho phép hệ thống phanh p = 1000(N/cm³) Thay số: Chọn Chọn 2.4.4 Xác định đường kính xylanh Lực tác dụng lên bàn đạp để tạo lên áp suất chọn hệ thống Theo công thức (3-2) sách HDTKHTP tơ máy kéo Dương Đình Khuyến ta có: Trong đó: D đường kínhh tổng xylanh 57 p áp suất chọn p=1000(N/cm²) hiệu suất lực tác dụng lên bàn đạp Khi có đặt cường hóa ta chọn lực đạp cực đại người lái khoảng 30(KG), kết hợp với lực cường hóa sinh hệ thống phanh đạt 90÷100(KG) Chọn =30(KG)=300(N) ⇒ Vậy chọn D=30(mm) Hành trình bàn đạp: Chọn 2.4.5 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 bảo đủ bền hai guốc ta tính phía có lực U lớn - Theo điều kiện cắt ⇒ Chọn d=4 (cm) -Theo điều kiện chèn dập ⇒ 58 Chọn l=2(cm) d: Đường kính chốt l: Chiều dài tiếp xúc chốt với guốc phanh : Lực tác dụng lên chốt ⇒ 2.5 Tính bền số chi tiết 2.5.1 Kiểm bền má phanh theo cơng ma sát trượt riêng Nếu phanh otô chuyển động với vận tốc v₀ dừng hẳn (v=0) tồn động otơ coi chuyển thành công ma sát L cấu phanh Ta có: G trọng lượng otơ đầy tải G = 82900 (N) v₀ vận tốc otô bắt đầu phanh v₀ = 60 (km/h) = 1,67(cm/s) diện tích tồn má phanh tất cấu phanh otô -Cầu trước: ⇒ -Cầu sau: ⇒ b chiều rộng má phanh ⇒ ⇒ 59 [L] =400÷1000 (J/cm²) L