Thiết kế hệ thống phanh ôtô 12 chỗ có ABS và mô hình mô phỏng

Phần i Tính toán thiết kế hệ thống phanh I Công dụng, phân loại, yêu cầu Hệ thống phanh Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1 Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ôtô đến giá trị cần thiết dừng hẳn ôtô - Giữ cho ôtô dừng đỗ đờng dốc 1.2 Phân loại 1.2.1 Theo công dụng Theo công dụng hệ thống phanh đợc chia thành loại sau: - Hệ thống phanh (phanh chân) - HÖ thèng phanh dõng (phanh tay) - HÖ thèng chËm dần (phanh động cơ, thuỷ lực điện từ) 1.2.2 Theo kÕt cÊu cđa c¬ cÊu phanh Theo kÕt cấu cấu phanh hệ thống phanh đợc chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cÊu phanh gc - HƯ thèng phanh víi c¬ cÊu phanh ®Üa 1.2.3 Theo dÉn ®éng phanh Theo dÉn ®éng hệ thống phanh đợc chia ra: - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn động thủ lùc - HƯ thèng phanh dÉn ®éng khÝ nÐn - thủ lùc - HƯ thèng phanh cã c−êng ho¸ 1.2.4 Theo khả điều chỉnh mômen phanh cấu phanh Theo khả điều chỉnh mômen phanh ë c¬ cÊu phanh chóng ta cã hƯ thèng phanh với điều hoà lực phanh 1.2.5 Theo khả chống bó cứng bánh xe phanh Theo khả chèng bã cøng b¸nh xe phanh chóng ta cã hƯ thèng phanh víi bé chèng h·m cøng b¸nh xe (hệ thống phanh ABS) 2.1 Yêu cầu Hệ thống phanh ôtô cần đảm bảo yêu cầu sau: - Có hiệu phanh cao tất bánh xe nghĩa đảm bảo quÃng đờng phanh ngắn phanh đột ngột trờng hợp nguy hiểm - Phanh êm dịu trờng hợp để đảm bảo ổn định chuyển động ôtô - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn - Dẫn động phanh có độ nhạy cao - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh bánh xe phải theo quan hệ để đảm sử dụng hết trọng lợng bám phanh cờng độ khác - Không có tợng tự xiết phanh - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt - Có hệ số ma sát trống phanh má phanh cao ổn định điều kiện sử dụng - Giữ đợc tỉ lệ thuận lực bàn đạp với lực phanh bánh xe - Có khả phanh ôtô đứng thời gian dài Cấu tạo chung hệ thống phanh Cấu tạo chung hệ thống phanh ôtô đợc mô tả hình sau: Hình1.1 Hệ thống phanh ôtô Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, thấy hên thống phanh bao gồm hai phần chính: - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh đợc bố trí bánh xe nhằm tạo mômen hÃm bánh xe phanh ôtô - Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp 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 dẫn động thuỷ lực dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) ống dÉn 3 C¬ cÊu phanh 3.1 C¬ cÊu phanh guốc (phanh trống) 3.1.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục a b Hình vẽ 1.2 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục ã Cơ cấu phanh loại tang trống với guốc phanh quay quanh chốt cố định Trên hình 1.2 trình bày cấu phanh loại guốc Cơ cấu phanh gồm có đĩa phanh đợc gắn lên mặt bích dầm cầu Các guốc phanh đợc gắn lên chốt lệch tâm Dới tác dụng lò xo 6, mà phanh đợc ép chặt vào cam lệch tâm ép đầu tựa làm piston xi lanh sát lại gần Xi lanh đợc gắn chặt đĩa Giữa piston xi lanh có xo nhỏ để ép piston sát vào guốc phanh Trên bề mặt guốc phanh có gắn má phanh Để cho má phanh hao mòn nên guốc phanh đằng trớc ngời ta thờng gắn má phanh dài so với guốc sau hiệu má trớc theo kiểu bố trí hình vẽ lớn nhiều so với má sau Để giữ cho guốc phanh có hớng dịch chuyển ổn định mặt phẳng đứng, đĩa có gắn hớng Khi tác dụng vào bàn đạp phanh, chất lỏng với áp suất cao truyền đến xi lanh tạo nên lực ép piston đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh trình phanh đợc tiến hanh Khi nhả bàn dạp phanh, lò xo kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, má phanh trống phanh có khe hở trình phanh kết thúc Trong trình sử dụng, má phanh hao mòn làm cho khe hở rống phanh má phanh tăng lên Muốn cho khe hở trở lại nh cũ điều chỉnh chốt lệch tâm u điểm: cấu phanh loại đơn giản kết cấu, dễ chế tạo, thuận tiện việc bảo dỡng sữa chữa Nhợc điểm: có má phanh làm việc không thuận lợi nên hiệu suất phanh không cao 3.1.2 Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm Hình 1.3 Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua tâm đợc thể hình vẽ Sự đối xứng qua tâm đợc thể mâm phanh 10 bố trÝ hai chèt guèc phanh, hai xi lanh b¸nh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống chúng đối xứng qua tâm Mỗi guốc phanh đợc lắp chốt cố định mâm phanh có bạc lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dới m¸ phanh víi trèng phanh Mét phÝa cđa gc phanh tì vào piston xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía má phanh trống phanh đợc điều chỉnh cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp piston xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thờng có dẫn động thuỷ lực đợc bố trí cầu trớc ôtô du lịch ôtô tải nhỏ Ngời ta bố trí cho ôtô chuyển động tiến hai guốc phanh guốc xiết lùi lại trở thành hai guốc nhả Nh hiệu phanh tiến lớn hiệu phanh lùi nhỏ Tuy nhiên thời gian lùi ôtô tốc độ chậm nên không cần hiệu phanh cao 3.1.3 Cơ cấu phanh guốc loại bơi Hình vẽ 1.4 Cơ cấu phanh loại bơi Cơ cấu phanh loại bơi có nghĩa guốc phanh không tựa chốt quay cố định mà hai đầu tựa mặt di trợt Có hai loại cấu phanh bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn, loại hai mặt tựa tác dụng kép - Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: loại đầu guốc phanh đợc tựa mặt tựa di trợt phần vỏ xi lanh, đầu lại tựa vào mặt di trợt piston trạng thái bình thờng dới tác dụng hai lò xo guốc phanh guốc phanh ép sát vào mặt tựa tạo khe hở má phanh trống phanh Khi làm việc, trớc hết đầu guốc phanh đợc piston đẩy ép sát vào trống phanh theo chiều quay trống phnah làm đầu lại guốc phanh trợt mặt tựa để khắc phục hết khe hở má phanh trống phanh trở thành điểm tựa cố định Loại này, trống phanh quay theo chiều mũi tên hai guốc phanh guốc xiÕt (øng víi chiỊu tiÕn cđa «t«) Khi trèng phanh quay theo chiều ngợc lại (chiều lùi ôtô) hai guốc phanh trở thành hai guốc nhả Nh có nghĩa hiệu phanh tiến lớn hiệu lùi Loại thờng đợc bố trí bánh trớc ôtô du lịch ôtô tải nhỏ - loại xi lanh bánh xe có xu hớng hai đầu guốc phanh ta hai mặt tựa di trợt hai piston Khi làm việc guốc phanh đợc đẩy ép sát vào trống phanh hai đầu guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở má phanh trống phanh ngắn nghĩa thời gian chậm tác dụng giảm cấu loại hiệu phanh tiến lùi nh hai trờng hợp hai guốc phanh guốc xiết Cơ cấu phanh loại thờng đợc bố trí bánh xe sau ôtô du lịch ôtô tải nhỏ 3.1.4 Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá Hình 1.5 Cơ cấu phanh loại tự cờng hoá Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá có nghĩa phanh bánh xe guốc phanh thứ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai Cấu tạo nguyên lý cấu phanh tự cờng hoá đợc mô tả hình vẽ Có hai loại cấu phanh tự cờng hoá: cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn cấu phanh tự cờng hoá tác dụng kép - Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn Cấu tạo cấu phanh loại khác biệt với cấu phanh kể chỗ hai đầu cảu hai guốc phanh đợc liên kết với qua hai mặt tựa di trợt cấu điều chỉnh tự động Hai đầu lại hai guốc phanh đợc tựa vào mặt di trợt vỏ xi lanh bánh xe tựa vào mặt tựa di trợt piston xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh hai guốc phanh trạng thái cha làm việc hai guốc phanh đợc lò xo guốc phanh kéo ép sát vào mặt tựa tạo khe hở má phanh trông phanh Khi làm việc đầu guốc phanh đợc piston đẩy ép sát vào trống phanh theo chiều quay trống phanh, thông qua cấu điều chỉnh tác dụng lên guốc phanh lại đà khắc phục hết khe hở hai guốc phanh có điểm tựa cố định mặt tựa xi lanh Nh hai guốc phanh guốc xiết mà guốc thứ hai đợc guốc thứ cờng hoá lực thông qua cấu điều chỉnh Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn có hiệu phanh theo chiỊu quay cđa trèng phanh ng−ỵc chiỊu kim đồng hồ (ứng với chiều tiến ôtô) lớn, chiều quay ngợc lại (ứng với chiều lùi ôtô) nhỏ Cơ cấu phanh loại thờng đợc bố trí bánh xe trớc ôtô du lịch ôtô tải nhỏ đến trung bình - Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng kép Khác với loại trên, loại cấu phanh tự cờng hoá tác dụng kép có hai đầu hai guốc phanh tựa hai mặt tựa di trợt hai piston xi lanh bánh xe Vì tợng tự cờng hoá tác hiệu phanh hai chiều quay trống phanh nh Cơ cấu phanh loại đợc sử dụng bánh xe sau ôtô du lịch tải nhỏ đến trung bình 3.1.5 Cơ cấu phanh loại có piston bậc Trên hình - trình bày vơ cấu phanh với ống xi lanh làm việc có đờng kính khác Lực tác dụng lên hai guốc phanh trờng hợp khác Với chiều quay trống phanh nh hình vẽ má bên phải làm việc thuận lợi có tợng tự siết, má bên phải cần lực ép có nghĩa đờng kính piston nhỏ so với má bên trái Ưu điểm: cấu phanh loại đảm bảo má phanh mòn Hình 1.6 Cơ cấu phanh với piston bậc Nhợc điểm: có má phanh làm việc không thuận lợi nên hiệu suất phanh không cao Cơ cấu phanh loại thơng làm việc tốt xe tiến, xe lùi cấu phanh làm việc không tốt 3.1.6 Cơ cấu phanh loại có hai ống xi lanh riêng rẽ hai guốc phanh Trên hình - trình bày cấu phanh loại có hai ống xi lanh riêng rẽ hai guốc phanh Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm đối xứng qua tâm guốc phanh Nhờ bố trí xi lanh làm việc chốt lệch tâm đối xứng nh hiệu phanh hai má trống phanh Hình 1.7 quay theo chiều So víi c¬ cÊu C¬ cÊu phanh cã xilanh riêng phanh hình - cấu phanh hiệu phanh gấp từ 1,6 - 1,8 lần u, nhợc điểm: Khi trống phanh quay ngợc chiều kim đồng hồ (ôtô tiến) hiệu phanh tốt nhng quay chiều kim đồng hồ hiệu phanh giảm lần Tham khảo tài liệu [2] ta đa bảng so sánh hiệu phanh loại cấu phanh guốc khác nhau: Lực Loại cấu phanh tác dụng So sánh (nếu lấy mômen lên đầu guốc cấu phanh thông phanh thờng hình 100%) 10 Edit3.Text:='0'; Edit4.Text:='0'; Edit6.Text:='0'; Edit7.Text:='0'; Edit8.Text:='0'; Timer1.Interval:=100; Timer1.Enabled:=False; x:=20;y:=360; end; procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject); begin Timer1.Enabled:=False; Edit2.Text:='0'; Edit3.Text:='0'; Edit4.Text:='0'; Edit6.Text:='0'; Edit7.Text:='0'; Edit8.Text:='0'; With PaintBox1.Canvas begin Pen.Color:=clLtGray; Pen.Style:=psDot; LineTo(doix(0),doiy(3)); end; end; procedure dem; var hrFreq, hrT1, hrT2, T:int64; cu1,cu2,cu3,loivao1,loivao2,loivao3 :WordBool; begin bodem1:=0; bodem2:=0; bodem3:=0; cu1:=getportbit(ba+1,5); cu2:=getportbit(ba+1,4); cu3:=getportbit(ba+1,3); PerformanceFrequency(hrFreq); PerformanceCounter(hrT1); 132 if hrFreq>0 then repeat loivao1:=getportbit(ba+1,5); loivao2:=getportbit(ba+1,4); loivao3:=getportbit(ba+1,3); if loivao1>cu1 then bodem1:=bodem1+1; if loivao2>cu2 then bodem2:=bodem2+1; if loivao3>cu3 then bodem3:=bodem3+1; cu1:=loivao1; cu2:=loivao2; cu3:=loivao3; PerformanceCounter(hrT2); T:=(hrT2-hrT1)*1000000 div hrFreq; // microsecond until T > 100000 ; end; procedure tangap1; begin setportbit(ba,1); setportbit(ba,2); end; procedure tangap2; begin setportbit(ba,8); setportbit(ba,16); end; procedure tangap3; begin setportbit(ba,32); setportbit(ba,64); end; procedure giuap1; begin ClrPortBit(ba,1); ClrPortBit(ba,2); end; 133 procedure giuap2; begin ClrPortBit(ba,8); ClrPortBit(ba,16); end; procedure giuap3; begin ClrPortBit(ba,32); ClrPortBit(ba,64); end; procedure giamap1; begin setportbit(ba,1); ClrPortBit(ba,2); end; procedure giamap2; begin setportbit(ba,8); ClrPortBit(ba,16); end; procedure giamap3; begin setportbit(ba,32); ClrPortBit(ba,64); end; procedure mainprog; var vb1t,vb2t,vb3t :int64; vb1s,vb2s,vb3s :int64; vb1,vb2,vb3,vx :real; hst1.hst2,hst3:real; begin dem; vb1t:=bodem1; vb2t:=bodem2; vb3t:=bodem3; delayms(100); dem; 134 vb1s:=bodem1; vb2s:=bodem2; vb3s:=bodem3; vb1:=((vb1s-vb1t)/44)*0.4; vb2:=((vb2s-vb2t)/44)*0.4; vb3:=((vb3s-vb3t)/44)*0.4; vx:=(vb1+vb2+vb3)/3; hst1:=(vx-vb1)/vx; hst2:=(vx-vb2)/vx; hst3:=(vx-vb3)/vx; if hst1