Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABS cho ô tô con dựa trên xe BMW series 325i

mục lục Lời nói đầu Chơng1: hệ thống phanh ô tô phơng án thiết kế hệ thống phanh ô tô 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu Hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng hệ thống phanh 1.1.2 phân loại hệ thống phanh ô tô 1.1.3 Yêu cầu chung hệ thống phanh ôtô 1.2 Sơ đồ cấu tạo số dạng cấu phanh 1.3 Cơ cấu phanh đĩa: 14 1.4 Dẫn động phanh 17 1.4.1 Về phơng thức dẫn động 18 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô 1.4.2 Về phơng thức điều chỉnh lực phanh 25 Chơng : Thiết kế tính toán cấu phanh 40 Xác định mômen phanh cần thiết sinh cấu phanh 40 Xác định lực tác dụng cấu phanh cầu sau 42 2.1 Xác định góc bán kính () 42 2.2 Xây dùng häa ®å lùc phanh: 44 KiĨm tra hiƯn tợng tự xiết cấu phanh cầu sau: 47 3.1 Đối với guốc trớc cấu phanh 47 3.2 Đối với guốc sau cấu phanh ta có: 47 Tính toán phanh cầu trớc 48 4.1 Xác định kích thớc lại kiểm tra tiêu SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô độ bền má phanh 49 4.1.1 Công ma sát riêng L 49 4.1.2 áp suất bề mặt má phanh 50 4.2 Tính toán nhiệt phát trình phanh 52 TÝnh bỊn mét sè chi tiÕt 53 5.1 TÝnh to¸n guốc phanh 53 5.1.1 Tính toạ độ trọng tâm G cđa tiÕt diƯn 53 5.1.2 KiĨm tra bỊn gc phanh 55 5.2 TÝnh bÒn trèng phanh 69 5.3 TÝnh bÒn ®êng èng dÉn ®éng phanh 69 Ch¬ng 3: ThiÕt kÕ tính toán hệ thống dẫn độngphanh 71 Thiết kế tính toán dẫn động phanh 71 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô 1.1 Đờng kính xi lanh công tác 71 1.2 Đờng kính xi lanh 71 1.3 Hành trình làm việc pistông c¸c xi lanh 72 ThiÕt kÕ tÝnh to¸n bé trợ lực 73 2.1 Các phơng án trợ lực 73 2.2 ThiÕt kÕ bé trỵ lùc: 80 2.2.1 HƯ sè trợ lực: 80 2.2.2 Xác định kích kích thớc màng trợ lực: 81 2.2.3 Tính lò xo cờng hóa 82 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô Chơng 4: Mô hệ thống phanh có ABS 85 4.1.giới thiệu State flow 85 4.2 Mô hình Mô hệ thống phanh 86 4.2.1 Bộ trợ lực chân không 88 2.2 Xy lanh 89 4.2.3 Khối van điều khiển: 91 4.2.4 Xy lanh công tác 96 4.2.5 Cơ cấu phanh 102 4.3.Một số kết mô 103 Chơng 5: Quy trình gia công chi tiết 105 Phân tích kết cấu - Chọn dạng sản xuất: 105 1.1 Phân tích kết cấu: 105 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô Chọn dạng sản xuất: 105 Lập quy trình công nghệ: 105 2.1 Phơng pháp tạo phôi: 105 2.2 Thiết kế quy trình công nghệ: 106 Kết luận 115 Tài liệu tham khảo 116 Lời nói đầu Trong xà hội nay, ôtô phơng tiện quan trọng để vận chuyển hành khách hàng hoá, với phát triển khoa học công nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô giới ngày phát triển hoàn thiện đáp ứng khả vận chuyển, đảm bảo tốc độ, an toàn nh đạt hiệu kinh tế cao Nền công nghiệp ôtô nớc SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô đà coi nh tiêu đánh giá sức mạnh công nghiệp nặng quốc gia Song song với việc phát triển ngành ôtô vấn đề bảo đảm an toàn cho ngời xe trở nên cần thiết Do ôtô xuất nhiều cấu bảo đảm an toàn nh: cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí 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 đợc suất vận chuyển ngời hàng hoá điều cần thiết Đề tài có nhiệm vụ Thiết kế mô hệ thống phanh có ABS cho ô tô dựa xe tham khảo xe BMW series 325i Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dới hớng dẫn, bảo nhiệt tình thầy Hồ Hữu Hải toàn thể thầy môn ôtô đà giúp em hoàn thành đợc đồ án Mặc dù không tránh khỏi thiếu sót em mong thầy giúp em tìm thiếu sót để đồ án em đợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Hữu Hải toàn thể thầy môn đà giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2007 Sinh viên thực Hồ Văn Th Nguyễn Tiến Thọ SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô Chơng1 hệ thống phanh ô tô phơng án thiết kÕ hƯ thèng phanh « t« 1.1 C«ng dơng, phân loại, yêu cầu Hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng hệ thống phanh Hệ thống phanh ô tô hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động ô tô với công dụng sau: Giảm dần tốc độ dừng hẳn xe lại xe chuyển động Giữ xe đứng yên đờng dốc khoảng thời gian dài mà không cần có có mặt ngời lái xe Nhờ có hệ thống phanh ngời lái tăng đợc vận tốc chuyển động trung bình ôtô nâng cao đợc suất vận chuyển 1.1.2 phân loại hệ thống phanh ô tô Theo cấu điều khiển xe: Phanh tay điều khiển cần Phanh chân điều khiển bàn đạp Ngày nay, xe sư dung hƯ thèng phanh thđy lùc, ®ã bao gồm dạng: Phanh thủy lực trợ lực Phanh thủy lực có trợ lực Phân loại theo kết cấu truyền lực điều khiển: SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô Dẫn động phanh dòng Dẫn động phanh hai dòng Các dòng truyền lực độc lập với nhau, nhằm tránh cố xảy lúc tất hệ thống phanh, nâng cao độ tin cậy, an toàn cho xe chuyển động theo quy chuÈn cña quèc tÕ chØ cho phÐp dïng loại dẫn động hai dòng trở lên Theo khả ®iỊu chØnh lùc phanh cã thĨ chia: HƯ thèng phanh điều chỉnh lực phanh Hệ thống phanh có ®iỊu hßa lùc phanh HƯ thèng phanh cã bé chèng hÃm cứng bánh xe ABS Ngoài phân chia hệ thống phanh theo vị trí bố trí cấu phanh: Bố trí lòng bánh xe Bố trí cạnh cầu xe 1.1.3 Yêu cầu chung hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: Có hiệu phanh cao tất bánh xe, đảm bảo quÃng đờng phanh ngắn phanh đột ngột trờng hợp nguy hiểm Phanh êm dịu trờng hợp để đảm bảo ổn định ôtô phanh Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn Dẫn động phanh có độ nhậy cảm lớn, chậm tác dụng nhỏ SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 Lớp Ô Đảm bảo việc phân bố mô men phanh bánh xe phải thoả mÃn điều kiện sử dụng tối đa trọng lợng bám phanh với cờng độ không xảy tợng trợt lết Không có tợng tự siết Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt Có hệ số ma sát má phanh trống phanh (hoặc đĩa phanh) cao, ổn định điều kiện sử dụng Giữ đợc tỷ lệ thuận lực bàn đạp đòn điều khiển với lực phanh bánh xe Đối với hệ thống phanh đỗ: Phải có khả giữ xe đứng yên dốc (kể vắng mặt ngời lái xe) thời gian dài Ngời lái phải thực đợc động tác phanh ghế lái 1.2 Sơ đồ cấu tạo số dạng cấu phanh 1.2.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục: Sơ đồ cấu tạo(hình 1.1) Nguyên lý làm việc: Cơ cấu phanh đặt giá đỡ hình đĩa hay gọi trống phanh Đĩa đợc bắt cố định mặt bích dầm cầu, guốc phanh đợc đặt trục lệch tâm (13) dới tác dụng lò xo (4) má phanh ép chặt hai pittông xilanh phanh làm việc gần Các má phanh tỳ sát vào cam lệch tâm (11) Cam với chốt phanh (13) có tác dụng điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh Trên bề mặt guốc phanh có gắn ma sát, SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 10 Lớp Ô chơng 5: Quy trình gia công chi tiết Phân tích kết cấu - Chọn dạng sản xuất: 1.1 Phân tích kết cấu: Chi tiết chốt cÊu phanh sau cã d¹ng chi tiÕt d¹ng trơ gåm có mặt quan trọng tiếp xúc với cam lệch tâm SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 124 Lớp Ô Chức nhiệm vụ: chốt phanh có nhiệm vụ giữ cố định guốc phanh đầu dới phanh Ngoai chốt phanh kết hợp với cam lệch tâm làm nhiệm vụ điều chỉnh khe hở má phanh má phanh bị mòn để phanh đạt hiệu tốt trình làm việc Chọn dạng sản xuất: Do tính chất sản xuất mang tính sửa chữa cải tiến nhỏ, ta chọn sản xuất đơn Lập quy trình công nghệ: 2.1 Phơng pháp tạo phôi: Do chi tiết có dạng hình trụ, đờng kính lớn 19 mm tiết đợc chế tạo bang cách cán nóng Nguyên công 1: Tiện 19 Nguyên công 2: Tiện vị trí 14, 12, 10 ,tiện ren Nguyên công 3: phay rÃnh vị trí 14, 10 Nguyên công 4: Kiẻm tra chi tiết 2.1 Thiết kế quy trình công nghệ: Nguyên công 1: Tiện đạt kích thớc 19 Sơ đồ gá đặt Chi tiết gia công đợc định vị kẹp chặt băng mâm cặp ba chấu hạn chế bậc tự SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 125 Lớp Ô S Chọn máy Ta chọn máy gia công máy tiện có kí hiệu T620 Các thông số máy tiện T620 : Đờng kính gia công lớn : Dmax=400mm Khoảng cách hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục : 23 Giới hạn vòng quay trục Công suất động :25 2000 : 10 kw Các bớc công nghệ Tiện thô 19 Chọn dụng cụ cắt SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 126 Lớp Ô Chọn dao tiện thân thẳng ,vật liệu T15K6 Chế độ cắt: Khi gia công thô 19 ta chọn chiều sâu cắt t=1mm Bảng 5-60 ,ta chän bíc tiÕn dao S=0.35; B¶ng 5-63 ta chän tèc độ cắt Vb =75(m/ph) Các hệ số hiệu chỉnh : Hệ số phụ thuộc vào độ cứng chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5.3) Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5.5) Hệ sè phơ thc vµo ti bỊn cđa dao k3=1 (theo bảng 5.7) Nh tốc độ tính toán Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x75 =54(m/phút) Số vòng quay trục theo tính toán lµ: nt  1000.54  905(v / ph) 3,14.19 Theo máy ta chọn đợc n=900(v/ph) Nh tốc độ cắt thùc tÕ lµ: Vtt= 3,143.35.900  73, 4(m / ph) 1000 Theo máy ta chọn Sm=0.36mm SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 127 Lớp Ô Nguyên công 2: Tiện đạt kích thớc 14, 12, 10 ,tiện ren cắt đứt S S Tiện đạt kích thớc 14, 12, 10 , tiện ren cắt đứt hai đầu chi tiết đạt kích thớc quy định * Định vị kẹp chặt: Chi tiết đợc định vị, kẹp chặt mâm cặp ba chấu hạn chế bậc tự Chọn máy: Gia công chi tiết máy tiện T620 Chän dao: Chän dao tiÖn b»ng thÐp giã cã kí hiệu P15K6 Chế độ cắt: Tiên thô vị trí( tơng tụ tính nh phần trên) Chiều sâu cắt: t = (mm) Lợng chạy dao: Tra bảng 5-11 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy) ta có: S = 0,5 (mm/vòng) SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 128 Lớp Ô n = 1000 v/ph Tiện tinh vi trí(tơng tự nh trên) Chiều sâu cắt: t = 0,25 (mm) Lợng chạy dao: Tra bảng 5-11 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy) ta có: S = 0,25 (mm/vòng) n= 1200 v/ph Tiện ren Chọn dụng cụ cắt Chọn dao tiện gắn hợp kim cứng ,vật liệu T15K6 Chế độ cắt: Khi gia công thô ren ta chọn chiều sâu cắt t= 1mm Bảng 5-71 ,ta chọn bớc tiến dao S=0.08mm/vòng; Bảng 5-71 ta chọn tốc độ cắt Vb =19(m/ph) C¸c hƯ sè hiƯu chØnh : HƯ sè phụ thuộc vào độ cứng chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5.3) Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5.5) Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao k3=1 (theo bảng 5.7) Nh tốc độ tính toán Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x19 =13,68(m/phút) SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 129 Lớp Ô Số vòng quay trục theo tính toán là: nt  1000.13, 68  83,8(v / ph) 3,14.52 Theo m¸y ta chọn đợc n=79(v/ph) Nh tốc độ cắt thực tÕ lµ: Vtt= 3,143.52.79  16,3(m / ph) 1000 Theo máy ta chọn S m=0.08mm Thời gian tiện T01= L  L1  l2 S n L1=L2=(1-3)bíc ren =1.12,56=12,56 L=65mm S=0,2(mm/vòng) n=79(vòng/phút) Cắt đứt đạt kích thớc quy định Chiều sâu cắt t: chiều sâu cắt t b»ng chiỊu réng cđa dao t  mm Lỵng chạy dao s: tra bảng 5-72 STCNCTM tập II ta đợc s 0,1 mm/v Vận tốc cắt v: tra bảng 5-73a sổ tay STCNCTM với l- ợng chạy dao s 0,1 ta đợc v 57p Với hệ số hiệu chỉnh: SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 130 Lớp Ô k1: hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bỊn T cđa dao víi T = 45 ta đợc k1=1,04 k2: hệ số phụ thuộc vào d/D (d/D = 0) ta đợc k2 = k3: hệ số phụ thuộc vào loại thép đợc gia công tra theo bảng 5-63 ta đợc k3 = 0,37 k4: hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi k4 =1 k5: hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc có dung dịch trơn nguội k5 =1 Vậy vận tốc c¾t thùc tÕ v = vb.k = 57.1.1,04.0,37.1 = 30m/p Sè vßng quay trơc chÝnh n: n = 1000.v 1000.30  367 m/p .D .26 Dơng ®o: sau gia c«ng chi tiÕt xong ta kiĨm tra chi tiÕt thớc kẹp Nguyên công phay rÃnh vị trí 14, 10 SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 131 Lớp Ô * Định vị kẹp chặt: Chi tiết đợc định vị hai khối chữ V ngắn chốt tỳ hạn chế bậc tự Chọn máy: Gia công chi tiết máy phay 6H12 Chän dao: Chän dao tiÖn b»ng thÐp giã cã kÝ hiệu BK8 Chế độ cắt: Gia công thô Chiều sâu cắt: t = mm Lợng chạy dao răng: Sz = 0,2mm/răng Lợng chạy dao vòng: Sv = 100,2 = 2,0mm/vòng Tốc độ cắt tra đợc(bảng 5-96[7]): Vb = 35mm/phút SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 132 Lớp Ô Tốc độ tính toán: Vt = Vb.k1.k2.k3.k4 Trong đó: k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công , k3 = 0,8 k2: Hệ sè ®iỊu chØnh phơ thc chiỊu réng phay, k4 = 1,13 k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chÝnh, k5 = 1,0 k4: HƯ sè ®iỊu chØnh phơ thuộc dạng gia công , k4 = 1,0 Vt = 35.0,8.1,0.1,0.1,0 = 28 m/phót Tèc ®é trơc chÝnh: n t = 1000Vt/.D = 1000.28/3,14.40 = 223 vßng/phót Chän tèc độ máy: n m = 190 vòng/phút Tốc độ c¾t thùc tÕ: Vt = .D n m /1000 = 3,14.40.190/1000 = 24 m/phút Lợng chạy dao phút: Sp = 190.2,0 = 380 mm/phút Gia công tinh Chiều sâu cắt: t = 0,1mm Lợng chạy dao răng: Sz = 0,1mm/răng SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 133 Lớp Ô Lợng chạy dao vòng: Sv = 100,1 = 1,0mm/vòng Tốc độ cắt tra đợc(bảng 5-96[7]): Vb = 35mm/phút Tốc ®é tÝnh to¸n: Vt = Vb.k1.k2.k3.k4 Trong ®ã: k1 = 1,0; k2 = 1,0; k3 = 1,0; k4 = 1,0  Vt = 35.1,0.1,0.1,0.1,0 = 35 m/phót Tèc ®é trơc chÝnh: n t = 1000Vt/.D = 1000.35/3,14.40 = 278 vßng/phót Chọn tốc độ máy: n m = 235 vòng/phút Tốc độ cắt thực tế: Vt = .D n m /1000 = 3,14.40.235/1000 = 30 m/phút Lợng chạy dao phút: Sp = 235.1,0 = 235 mm/phót Dơng ®o: sau gia c«ng chi tiÕt xong ta kiĨm tra chi tiết thớc kẹp Nguyên công 4: Kiểm tra chi tiết SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 134 Lớp Ô Về kích thớc: Chiều dài đờng kính bậc không yêu cầu độ xác cao nên kiểm tra thớc cặp Đờng kính 14 kiểm tra Panme Về hình dáng hình học bề mặt tơng quan dùng: + Đồng hồ so + Đồ gá SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 135 Lớp ¤ KÕt ln chung Trong thêi gian ng¾n chóng em ®ỵc giao nhiƯm vơ thiÕt kÕ hƯ thèng phanh xe du lịch gồm có: Cơ cấu phanh, dẫn động phanh, trợ lực phanh, thiết kế ABS mô hệ thống chúng em đà cố gắng su tầm tài liệu vận dụng kiến thức đà đợc học tập để hoàn thành nhiệm vụ đợc giao Qua tính toán thấy cụm thiết kế đảm bảo thông số làm việc đủ bền Trong trình làm đồ án, chúng em đà có cố gắng tìm hiểu thực tế giải nội dung kĩ thuật hợp lý Đây bớc khởi đầu quan trọng giúp cho em cã thĨ nhanh chãng tiÕp cËn víi ngµnh c«ng nghiƯp « t« hiƯn cđa níc ta Em SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 136 Lớp Ô mong nhận đợc ý kiến đóng góp, bổ sung thầy, bạn để đề tài em đợc hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng xe Việt Nam Một lần em xin chân thàng cảm ơn hớng dẫn, bảo tận tình thầy Hồ Hũ Hải thầy môn ôtô đà giúp em hoàn thành đồ án Tài liệu tham khảo Tập giảng thiết kế tính toán Ôtô Tác giả: PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Cấu tạo gầm xe Tác giả: TS Nguyễn Khắc Trai Bài giảng cấu tạo Ôtô Tác giả: Phạm Vỵ Dơng Ngọc Khánh SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 137 Lớp Ô Xuất bản: Hà Nội - 2004 Hớng dẫn thiết kế hệ thống phanh Ôtô máy kéo Tác giả: Dơng Đình Khuyến Xuất bản: Hà Nội - 1985 Thiết kế tính toán động đốt Tác giả: Đặng Tấn Cờng Nguyễn Tử Dũng Nguyễn Đức Phú Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí tập Tác giả: Trịnh Chất - Lê Văn Uyển Xuất bản: ĐHBK in 2000 Hớng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy Tác giả: Nguyễn Đắc Lộc Lu Văn Nhang Hớng dẫn làm tập dung sai Tác giả: Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng Sổ tay công nghệ chế tạo máy tâp 1, Tác giả: Nguyễn Đắc Lộc Lê Văn Tiến Ninh Đức Tốn Trần Xuân Việt SV: Hồ Văn Th-Nguyễn Tiến Thọ tô_K47 138 Lớp Ô ... phơng án thiết kÕ 2.1 Lùa chän c¬ cÊu phanh C¬ cÊu phanh ? ?tô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc phanh đĩa Phanh guốc sử dụng chủ yếu ? ?tô có tải trọng lớn: ? ?tô tải, ? ?tô chở khách số loại ? ?tô Phanh đĩa... chuyển ngời hàng hoá điều cần thiết Đề tài có nhiệm vụ Thiết kế mô hệ thống phanh có ABS cho ô tô dựa xe tham khảo xe BMW series 325i Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dới hớng dẫn, bảo nhiệt tình... án thiết kế hệ thống phanh ô tô 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu Hệ thống phanh 1.1.1 C«ng dơng cđa hƯ thèng phanh HƯ thèng phanh ô tô hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động ô tô với công dụng sau: