Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa trên cơ sở xe toyota camry

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ XE TOYOTA CAMRY Sinh viên thực hiện: HÀ ĐĂNG KHÁNH Đà Nẵng – Năm 2019 Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa sở xe TOYOTA CAMRY MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 1.1 Cơng dụng vai trị tô du lịch 1.2 Hệ thống phanh thường sử dụng ô tô du lịch 1.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh chống bó cứng ABS 1.3.1 Chức hệ thống phanh chống bó cứng ABS 1.3.2 Nguyên lý làm việc 1.3.3 Phân loại ABS 13 1.3.4 Một số sơ đồ điển hình 14 1.3.4.1 Sơ đồ ABS ba kênh ba cảm biến 14 1.3.4.2 Sơ đồ ABS ba kênh bốn cảm biến 15 1.3.4.3 Sơ đồ ABS bốn kênh bốn cảm biến 15 Chương PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH 17 2.1 Thơng số để tính tốn 17 2.2 Mô men phanh yêu cầu cấu phanh 18 2.2.1 Phân tích chọn hệ số bám 18 2.2.2 Tính chọn bán kính làm việc trung bình bánh xe Rbx 19 2.2.3.Tính chọn tọa độ trọng tâm theo chiều cao hg 20 2.2.4 Tính chọn phân bố trọng lượng cầu trước sau 20 2.3 Hệ số phân bố lực phanh lên trục bánh xe 22 2.4 Phân tích, chọn loại dẫn động phanh 22 2.4.1 Dẫn động thủy lực 22 2.4.2 Dẫn động khí nén 23 2.5 Phân tích, chọn sơ đồ dẫn động phanh 24 2.6 Phân tích, chọn cấu phanh 25 Chương 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 27 3.1 Tính tốn mô men phanh cấu phanh sinh lực ép yêu cầu 27 3.2 Tính toán xác định bề rộng má phanh b 29 3.3 Tính tốn kiểm tra thông số liên quan khác cấu phanh 32 SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa sở xe TOYOTA CAMRY 3.3.1 Tính tốn kiểm tra cơng trượt riêng 32 3.3.2 Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành cấu phanh 33 3.3.3 Tính tốn điều khiển truyền động phanh 35 3.4 Tính tốn tiêu phanh 42 3.4.1 Tính tốn tiêu phanh 42 3.4.2 Gia tốc chậm dần phanh 43 3.4.3 Thời gian phanh 43 3.4.4.Quãng đường phanh 45 Chương NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 46 4.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống phanh xe du lịch 46 4.1.1 Sơ đồ 46 4.1.2 Nguyên lý làm việc 47 4.1.3 Sơ đồ mạch hệ thống ABS 47 4.1.3.1 Khi không phanh 47 4.1.3.2 Khi phanh với ABS hoạt động 48 4.1.4 Các phận hệ thống phanh ABS 51 4.1.4.1 Cụm điều khiển điện tử ECU ABS 51 4.1.4.2 Cụm điều khiển thủy lực HCU 51 4.1.4.3 Các cảm biến sử dụng 52 4.2 Kết cấu cụm chi tiết hệ thống phanh xe du lịch 53 4.2.1 Kết cấu phanh trước 53 4.2.2 Kết cấu phanh sau 55 4.2.3 Xy lanh 56 4.2.3.1 Kết cấu 57 4.2.3.2 Nguyên lý làm việc 57 4.2.4 Bộ trợ lực chân không 58 4.2.4.1 Kết cấu 59 4.2.4.2 Nguyên lý làm việc 59 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa sở xe TOYOTA CAMRY LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu sử dụng ô tô giao thông phát triển mạnh mẽ Trong ngành động lực chuyên nghiên cứu chế tạo động nhằm tạo động có cơng suất có ích lớn giảm suất tiêu hao nhiên liệu Nhưng muốn sử dụng hiệu cơng suất tơ lại phụ thuộc vào cấu tạo tơ Để ơtơ hoạt động phải đảm bảo thơng số kỹ thuật tính ổn định ơtơ q trình làm việc Đối với ơtơ hệ thống phanh cụm chi tiết quan trọng nhất, đảm bảo cho ơtơ chạy an tồn tốc độ cao, nâng cao suất vận chuyển Những yêu cầu an tồn phải cao em giao đề tài đồ án tốt nghiệp: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ XE TOYOTA CAMRY” Đà Nẵng, ngày 02 tháng 09 năm 2019 Sinh viên thực Hà Đăng Khánh SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam MỞ ĐẦU Hiện ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng hành khách vận chuyển hàng hóa cho ngành kinh tế quốc dân Ở nước ta, số người sử dụng ôtô ngày nhiều với phát tiển kinh tế, giao thông vận tải, mật độ ô tô lưu thông đường ngày nhiều dẫn đến tai nạn giao thông nhiều Do để đảm bảo tính an tồn vấn đề tai nạn giao thông hướng giải cần thiết nhất, quan tâm nhà thiết kế chế tạo ô tô mà hệ thống phanh đóng vai trị quan trọng Phanh sử dụng ABS công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng ngành công nhiệp ô tô thời gian gần Vai trò chủ yếu ABS giúp tài xế trì khả kiểm sốt xe tình phanh gấp, giữ cho bánh xe khơng bị hãm cứng hồn tồn phanh ngặt Nó góp phần giảm thiếu tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển trình phanh cách tối ưu Đối với sinh viên ngành khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu hệ thống ô tô, đặc biệt hệ thống phanh có ý nghĩa thiết thực Vì em chọn “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ XE TOYOTA CAMRY” làm đề tài tốt nghiệp Để giải vấn đề trước hết ta cần phải hiểu rõ nguyên lý hoạt động, kết cấu chi tiết, phận hệ thống phanh Từ tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu phanh, tăng tính ổn định hướng tính dẫn hướng phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động tăng hiệu chuyển động tơ Ngồi phần mở đầu kết luận, đồ án chia làm chương: Chương 1: TỔNG QUAN, Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH, Chương 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH, Chương 4: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 1.1 Công dụng vai trị tơ du lịch Ơ tô du lịch loại phương tiện giao thông đường có khả vận chuyển số lượng người hàng hóa hạn chế, chủ yếu phục vụ nhu cầu cá nhân Ngày nay, ô tô du lịch ngày sử dụng rộng rãi, mở rộng nhiều chủng loại nhằm đáp cho nhóm đối tượng sử dụng cụ thể, gồm số loại sau: - Xe phục vụ cho nhu cầu lại thơng thường cá nhân có từ 2-5 chỗ ngồi khoang chứa đồ nhỏ như: xe sedan (hình 1.a), xe coupe (hình 1.b), xe compi (xe hatchback) (hình 1.c), xe cabriolet (có thể mở mui) (hình 1.d), xe thể thao (hình 1.e) - Xe phục vụ cho nhu cầu lại vận chuyển lớn như: xe đa dụng từ 58 chỗ ngồi, thay đổi bố trí khoang xe để chở người chở hàng, hoạt động địa hình khó khăn (hình 1.f) ; xe bán tải có khoang hành khách thùng chở hàng riêng biệt (pick-up) (hình 1.h) ; xe khách loại nhỏ (mini bus) có từ 9-16 chỗ ngồi (hình 1.g) Hình 1-1 Các loại xe du lịch a) Xe sedan e) Xe thể thao b) c) d) Xe coupe Xe compi Xe cabriolet f) g) h) Xe đa dụng Xe mini bus Xe pick-up SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page Tuy nhiên, với việc sử ngày phổ biến, loại ô tô du lịch dần thay đổi để đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng nhiều đối tượng khác Ví dụ dịng xe gia đình nhỏ gọn xuất để phục vụ nhu cầu lại cá nhân, xe MPV kết hợp xe compi xe đa dụng cho khả chuyên chở lớn lại phù hợp với điều kiện sử dụng thơng thường đường tốt Ơ tơ du lịch nói chung có đặc điểm: - Tải trọng nhỏ, vận tốc trung bình lớn - Kích thước bố trí hạn chế - Đề cao tính tiện nghi, thẩm mỹ - Yêu cầu khắt khe độ an toàn, tin cậy - Giảm tối đa khối lượng công việc cho người sử dụng Do đó, kết cấu cụm hệ thống tơ du lịch có nét đặc trưng riêng luôn cải tiến để đáp ứng yêu cầu đặt 1.2 Hệ thống phanh thường sử dụng ô tô du lịch Thông thường, xe du lịch thường sử dụng hệ thống phanh dẫn động thủy lực chia dịng, có trợ lực chân không, cấu phanh guốc chốt tựa phía lực đẩy bố trí cầu sau, cấu phanh đĩa phanh guốc chốt tựa khác phía bố trí cầu trước Trên số xe đại sử dụng tồn cấu phanh đĩa Phanh dừng xe du lịch thường dẫn động khí đến cấu phanh cầu sau Sơ đồ bố trí hệ thống phanh xe du lịch bố trí chung biểu diễn Hình 1.2: SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page Hình 1-2 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh xe du lịch Cơ cấu phanh trước; Bình chứa dầu; Xylanh chính; Dịng phanh chính; Dịng phanh phụ; Bầu trợ lực chân không; Bàn đạp phanh; Cần phanh dừng; 11 Cáp dẫn động; 10 Dẫn hướng cáp; 12 Cơ cấu phanh sau; 13 Cần dẫn động điều hồn lực phanh; 14 Bộ điều hịa lực phanh Trên hình 2.1 sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh điển hình sử dụng cho xe du lịch, bao gồm hai hệ thống phanh: * Hệ thống phanh dẫn động thủy lực với đặc điểm: - Xylanh chia thành hai tầng dẫn động hai dòng phanh riêng biệt, hai dịng bị hỏng phần cịn lại hoạt động Việc phân dịng phanh có nhiều phương án khác nhau: Hình 1-3 Sơ đồ phân dịng phanh thủy lực + Một dòng phanh dẫn động hai bánh xe cầu trước, dòng lại dẫn động hai bánh xe cầu sau (hình 1.3.a) SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page + Dẫn động chéo, bánh trước bên trái dòng với bánh sau bên phải ngược lại (hình 1.3.b) + Dẫn động hỗn hợp, dòng cho tất bánh xe dịng cho hai bánh trước (hình 1.3.c) + Mỗi dòng dẫn động hai bánh trước bánh sau (hình 1.3.d) + Hai dịng song song cho bốn bánh xe (hình 1.3.e) Nói chung, độ tin cậy hệ thống dẫn động thủy lực tương đối cao nên hai sơ đồ a b thường chọn sử dụng có kết cấu đơn giản, nhiên hiệu phanh giảm đáng kể hai dòng bị hỏng Các sơ đồ c, d, e có kết cấu phức tạp, sử dụng cho xe có điều kiện hoạt động đặc biệt, yêu cầu độ tin cậy cao, hiệu phanh giảm xảy hư hỏng (Hệ thống hình 1.3 sử dụng sơ đồ c) - Bộ trợ lực chân khơng lắp liền cụm với xylanh chính, lấy nguồn chân không từ cổ hút động - Bộ điều hịa lực phanh lấy tín hiệu điều khiển khoảng cách khung xe cầu sau để thay đổi áp suất dầu tới cấu phanh sau - Cơ cấu phanh trước kiểu đĩa, thường giá đỡ di động, có nhiều xylanh công tác - Cơ cấu phanh sau kiểu tang trống chốt tựa phía lực đẩy Trên số xe sử dụng cấu phanh đĩa cho phía sau * Hệ thống phanh dừng: Do khoảng cách ngắn, lực dỗng cấu phanh khơng lớn nên thường sử dụng dẫn động khí tới hai cấu phanh cầu sau Hiện có số xe trang bị phanh dừng điều khiển điện Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu khơng bị nén) Tuy nhiên có nhược điểm tỉ số truyền dẫn động dầu không lớn nên tăng lực điều khiển cấu phanh Hiệu suất truyền động giảm nhiệt độ thấp 1.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh chống bó cứng ABS 1.3.1 Chức hệ thống phanh chống bó cứng ABS SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page Các điều chỉnh lực phanh cách điều chỉnh phân phối áp suất dẫn động phanh đến bánh xe trước sau, đảm bảo: - Hoặc hãm cứng đồng thời bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám tránh quay xe phanh) - Hoặc hãm cứng bánh xe trước trượt trước (để đảm bảo điều kiện ổn định) - Tuy nhiên trình phanh chưa phải có hiệu cao an tồn vì: Khi phanh ngặt, bánh xe bị hãm cứng trượt dọc Các bánh xe trượt lết đường làm mòn lốp giảm hệ số bám Nghiên cứu cho thấy hệ số bám dọc có giá trị cao bánh xe chịu lực dọc trượt cục giới hạn hệ số trượt: Cịn ơtơ, phanh với tốc độ 180 [km/h] đường khô, bề mặt lốp bị mịn vệt lớp dày tới [mm] Các bánh xe bị trượt dọc hoàn tồn, cịn khả tiếp nhận lực ngang khơng thể thực quay vịng phanh đọan đường cong đổi hướng để tránh chướng ngại vật, đặc biệt đoạn đường có độ bám thấp Do dễ gây tai nạn nguy hiểm phanh SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page Khi phanh xy lanh bánh xe ép má phanh vào trống phanh hay đĩa phanh tạo lực ma sát phanh làm giảm tốc độ bánh xe xe Ở chế độ điều khiển ECU khơng gửi tín hiệu đến chấp hành cụm thủy lực, cảm biến tốc độ ln hoạt động gửi tín hiệu đến ECU Hinh̀ 4-2 Khi phanh bình thường [5] 1-Tổng phanh; 2- Ông dẫn dầu; 3- Van điện chiều số 3; 4- Cuộn dây; 5Van điện chiều số 1; 6- Bơm dầu; 7- Van điện chiều số 2; 8- Bình tích năng; 9-Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc; 11- Rô tơ cảm biến tốc độ; 12- Nguồn điện; 13Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối điều khiển điện tử; 16- Bàn đạp phanh 4.1.3.2 Khi phanh với ABS hoạt động Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn gây nên tượng trượt Khi hệ số trượt vượt giới hạn quy định (10 ÷ 30) % ABS bắt đầu làm việc chế độ làm việc ABS gồm giai đoạn sau: a.Giai đoaṇ tri (̀ giữ) áp suất Khi phát hiêṇ thấy sư ̣giảm nhanh tốc đô c̣ bánh xe từ tín hiêụ cảm biến tốc đô ṿ àcảm biến gia tốc gửi đến, bô ̣điều khiển ECU se ̃xác đinḥ xem bánh xe bi trượṭ quágiới haṇ quy đinḥ SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 48 Hinh̀ 4-3 Giai đoaṇ trì(giữ) áp suất [5] 1- Tổng phanh; 2- Ơng dẫn dầu; 3- Van điện chiều số 3; 4- Cuộn dây; 5Van điện chiều số 1; 6- Bơm dầu; 7- Van điện chiều số 2; 8- Bình tích năng; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc; 11- Rô tơ cảm biến tốc độ; 12- Nguồn điện; 13Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối điều khiển điện tử; 16- Bàn đạp phanh Sau , bơ ̣điều khiển ECU gửi tin hiệu đến bô ̣chấp hành cum thủy lưc, ̣ kích hoat rơle điên từ van nap hoạt động để đóng van nap (13) lại làm cắt đường thơng xy lanh xy lanh bánh xe, áp suất xy lanh bánh xe không đổi người lái tiếp tuc tăng ̣ lưc đạp Như ̣ áp suất làm viêc ṭ hống giai đoan (Hinh 4-3) b Giai đoaṇ giảm áp suất Nếu đa c̃ ho đóng van nap ̣ mà bơ ̣điều khiển nhâṇ thấy bánh xe có khả bi ̣ ham̃ cứng (gia tốc châṃ dần lớn), tiếp tuc ̣ truyền tiń hiêụ điều khiển đến rơle van điêṇ từ van xả (14) để mở van ra, chất lỏng từ xy lanh bánh xe vào bô ̣tich́ (8) vùng có áp suất thấp ̣thống Nhờ áp suất ̣thống đươc ̣ giảm bớt (Hình 4-4) SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 49 Hinh̀ 4-4 Giai đoaṇ giảm áp [5] 1- Tổng phanh; 2- Ông dẫn dầu; 3- Van điện chiều số 3; 4- Cuộn dây; 5- Van điện chiều số 1; 6- Bơm dầu; 7- Van điện chiều số 2; 8- Bình tích năng; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc; 11- Rô tơ cảm biến tốc độ; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối điều khiển điện tử; 16- Bàn đạp phanh c Giai đoạn tăng áp suất Khi tốc đô ḅ ánh xe tăng lên (do áp suất dịng phanh giảm), cần tăng áp suất xy lanh để taọ lưc ̣ phanh lớn, khối điều khiển điêṇ tử ECU ngắt dòng điêṇ cung cấp cho cuôṇ dây van điêṇ từ, làm cho van nap ̣ mở đóng van xả laị làm bánh xe giảm tốc ̣(Hình 4-5) Chế độ lặp lặp lại nhả bàn đạp phanh độ bám mặt đường lốp xe đủ lớn Trong trường hợp xảy hư hỏng hệ thống điện, van trở vị trí ban đầu (van nạp mở van xả đóng) phanh bình thường khơng kích hoạt ABS Khi nhả bàn đạp phanh, tác dụng lò xo hồi vị, piston xy lanh phanh tổng hồi vị trí ban đầu Dầu hồi nhanh qua van chiều piston xy lanh phanh hồi vị trí ban đầu cupben phanh SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 50 Hinh̀ 4-5 Giai đoaṇ tăng áp [5] 1- Tổng phanh; 2- Ông dẫn dầu; 3- Van điện chiều số 3; 4- Cuộn dây; 5- Van điện chiều số 1; 6- Bơm dầu; 7- Van điện chiều số 2; 8- Bình tích năng; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc; 11- Rô tơ cảm biến tốc độ; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối điều khiển điện tử; 16- Bàn đạp phanh Chu trình giữ áp, giảm áp tăng áp lặp ̣ lặp ̣ lai,̣ giữ cho xe đươc ̣ phanh giới haṇ trượt cục bô ṭ ối ưu mà khơng bi hãṃ cứng hồn tồn 4.1.4 Các phận hệ thống phanh ABS 4.1.4.1 Cụm điều khiển điện tử ECU ABS Cụm điều khiển điện tử ECU: phận xem não hệ thống ABS, tiếp nhận thơng tin từ hệ thống cảm biến tức xác định tốc độ bánh xe gia tốc chậm dần xe phanh cảm biến gửi đến từ xử lý thơng tin gửi tín hiệu đến điều khiển thủy lực (HCU) 4.1.4.2 Cụm điều khiển thủy lực HCU SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 51 Cụm điều khiển thủy lực HCU: nhận tín hiệu từ ECU gửi đến, HCU đóng mở mạch dầu để tăng, giảm hay giữ áp lực phanh đến bánh xe cho phù hợp nhằm thực chức chống hãm cứng 4.1.4.3 Các cảm biến sử dụng Hệ thống cảm biến (sensor) nhận tín hiệu gửi ECU, từ ECU có thơng tin để điều khiển q trình chống hãm cứng Thơng thường xe có trang bị số loại cảm biến sau: Cảm biến tốc độ bánh xe (wheel speed sensor) - Cảm biến tốc độ bánh xe gắn gần bánh xe, có nhiệm vụ nhận biết tốc độ góc bánh xe q trình ơtơ hoạt động báo cho xử lý trung tâm ABS ECU Có nhiều loại cảm biến tốc độ bánh xe khác nhau, tìm hiểu loại cảm biến điện từ, loại sử dụng phổ biến Hình 4-6 Cấu tạo cảm biến tốc độ loại điện từ [4] Cảm biến tốc độ bánh xe trước sau bao gồm nam châm vĩnh cửu, cuộn dây lõi từ Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến, số lượng roto cảm biến phụ thuộc vào loại xe đời xe Thông thường cảm biến tốc độ bánh trước lắp vào cam quay cảm biến tốc độ bánh sau bắt vào mâm cầu sau Roto cảm biến lắp trục trước chủ động trục bánh xe sau, quay với bánh xe Cảm biến gia tốc phanh (acceleration sensor) SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 52 - Cảm biến gia tốc cho phép ABS, ECU đo trực tiếp giảm tốc xe trình phanh Cho biết rõ trạng thái mặt đường Xe có cảm biến giảm tốc độ xác phanh cải thiện, tránh cho bánh xe khơng bị bó cứng Cảm biến giảm tốc thường sử dụng xe 4WD + Cảm biến hành trình bàn đạp phanh (brake pedal travel switch) Thường cần cảm biến tốc độ bánh xe đủ để tăng tính ưu việt hệ thống phanh, số trang bị thêm cảm biến gia tốc (acceleration sensor) hay cảm biến trọng lực G (force sensor) 4.2 Kết cấu cụm chi tiết hệ thống phanh xe du lịch 4.2.1 Kết cấu phanh trước Hình 4-7 Kết cấu phanh trước xe thiết kế [3] 1- Đĩa phanh; 2- Pát giữ má kẹp; 3- Má kẹp ; 4- Bạc chốt tùy động; 5- Chốt tùy động; 6- Bu lơng; 7- Vịng giữ chắn bụi; 8- Cao su che bụi; 9- Bu lông lỗ dầu; 10- Xy lanh; 11- Piston; 12- Má phanh; 13- Xương má phanh Nguyên lý làm việc: - Khi phanh: Người lái đạp bàn đạp, dầu đẩy từ xy lanh đến trợ lực, phần trực tiếp đến xy lanh an toàn đến xy lanh bánh xe để tạo lực SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 53 phanh, phần theo ống dẫn đến đẩy piston mở van khơng khí cho khí vào buồng bên trái trợ lực, tạo độ chênh áp hai khoang trợ lực Chính chênh áp đẩy màng tác dụng lên piston xy lanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp người lái Khi lực bàn đạp người lái cộng với lực trợ lực tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xy lanh an toàn, theo đường ống dẫn độc lập đến xy lanh bánh xe trước sau Dầu có áp lực cao tác dụng lên piston (11) xy lanh (10) bánh xe thông qua chốt đẩy ép má phanh (12) vào đĩa phanh Đối với phanh đĩa phía sau vậy, ép má phanh vào đĩa phanh với phanh đĩa phía trước thực q trình phanh - Khi nhả phanh: chi tiết trở vị trí ban đầu nhờ lị xo hồi vị, má phanh tách khỏi đĩa phanh - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Nhờ đàn hồi vòng làm kín độ đảo chiều trục đĩa Khi nhả phanh má phanh giữ cách mặt đĩa khe hở nhỏ Do tự động điều chỉnh khe hở - Má kẹp: Được đúc gang rèn - Xy lanh thuỷ lực: Được đúc hơp kim nhơm Để tăng tính chống mịn giảm ma sát, bề mặt làm việc xy lanh mạ lớp crôm Khi xy lanh chế tạo hợp kim nhơm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh giảm diện tích tiếp xúc piston với má phanh sử dụng piston vật liệu phi kim - Các thân má phanh: Chỗ mà piston ép lên chế tạo thép - Tấm ma sát má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng (12-16) % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa thuận lợi - Cơ chế bố trí Thân xy lanh chế tạo gang xám, bề mặt làm việc mài bóng Piston chế tạo hợp kim nhơm -Xy lanh bánh xe: Đường kính xy lanh: 39 mm Cơ cấu ép xy lanh thủy lực (xy lanh bánh xe) - Cơ cấu ép xy lanh thủy lực gọi xy lanh hay xy lanh bánh xe, có kết cấu đơn giản SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 54 4.2.2 Kết cấu phanh sau Hình 4-8 Kết cấu phanh sau xe thiết kế [3] 1- Đĩa phanh; 2- Pát giữ má kẹp; 3- Má kẹp ; 4- Bạc chốt tùy động; 5- Chốt tùy động; 6- Bu lông; 7- Vòng giữ chắn bụi; 8- Cao su che bụi; 9- Bu lông lỗ dầu; 10- Xy lanh; 11- Piston; 12- Má phanh; 13- Xương má phanh; 14- Lò xo hồi vị; 15 - Tang trống; 16 - Chốt tùy động guốc phanh; 17- Cần điều khiển dừng; 18- Bu lơng điều chỉnh; 19- Lị xo hồi vị; 20- Dây kéo Nguyên lý làm việc: - Khi phanh: Người lái đạp bàn đạp, dầu đẩy từ xy lanh đến trợ lực, phần trực tiếp đến xy lanh an toàn đến xy lanh bánh xe để tạo lực phanh, phần theo ống dẫn đến đẩy piston mở van khơng khí cho khí vào buồng bên trái trợ lực, tạo độ chênh áp hai khoang trợ lực Chính chênh áp đẩy màng tác dụng lên piston xy lanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp người lái Khi lực bàn đạp người lái cộng với lực trợ lực tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xy lanh an toàn, theo đường ống dẫn độc lập đến xy lanh bánh xe trước sau Dầu có áp lực cao tác dụng lên piston (11) xy lanh (10) bánh xe thông qua chốt đẩy ép má phanh (12) vào đĩa phanh Đối với phanh đĩa phía sau hay phía trước vậy, ép má phanh vào đĩa phanh với phanh đĩa phía trước thực trình phanh SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 55 - Khi nhả phanh: chi tiết trở vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị, má phanh tách khỏi đĩa phanh - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Nhờ đàn hồi vịng làm kín độ đảo chiều trục đĩa Khi nhả phanh má phanh giữ cách mặt đĩa khe hở nhỏ Do tự động điều chỉnh khe hở - Má kẹp: Được đúc gang rèn - Xy lanh thuỷ lực: Được đúc hơp kim nhơm Để tăng tính chống mòn giảm ma sát, bề mặt làm việc xy lanh mạ lớp crôm Khi xy lanh chế tạo hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh giảm diện tích tiếp xúc piston với má phanh sử dụng piston vật liệu phi kim - Các thân má phanh: Chỗ mà piston ép lên chế tạo thép - Tấm ma sát má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng (12-16) % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa thuận lợi - Cơ chế bố trí Thân xy lanh chế tạo gang xám, bề mặt làm việc mài bóng Piston chế tạo hợp kim nhơm -Xy lanh bánh xe: Đường kính xy lanh: 21 mm Cơ cấu ép: Ép xy lanh thủy lực (xy lanh bánh xe) - Cơ cấu ép xy lanh thủy lực gọi xy lanh hay xy lanh bánh xe, có kết cấu đơn giản 4.2.3 Xy lanh Cơng dụng: Xy lanh phận quan trọng thiếu dẫn động thủy lực Nhiệm vụ: Tạo áp suất làm việc hay áp suất điều khiển cần thiết đảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn hay phần hệ thống Xy lanh đúc gang, bề mặt làm việc mài bóng Piston xy lanh làm hợp kim nhôm SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 56 4.2.3.1 Kết cấu Hình 4-9 Xy lanh xe thiết kế [3] 1- Lỗ dầu đến xy lanh; 2- Piston 2; 3- Vòng làm kín piston 2; 4- Đai ốc hãm piston 2; 5- Lỗ dầu đến xy lanh; 6- Lò xo hồi vị piston 1; 7- Đai ốc hãm piston 1; 8Piston 1; 9- Vịng làm kín; 10- Vịng chặn; 11- Lỗ dầu; 12- Vịng làm kín piston 1; 13- Lỗ bù dầu; 14- Xy lanh chính; 15- Lị xo hồi vị piston 4.2.3.2 Nguyên lý làm việc Khi hoạt động bình thường - Khi không đạp phanh: Cúp pen piston số (2) số (1) nằm cửa vào cửa bù làm cho xy lanh bình dầu thơng Piston số (2) bị lực lò xo hồi vị số (15) đẩy sang phải chuyển động có bu lơng hãm số (4) SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 57 Khi đạp phanh: Piston số (2) dịch sang trái, cúp pen bịt kín cửa hồi Bịt đường thơng xy lanh bình chứa Nếu piston bị đẩy tiếp làm tăng áp suất dầu xy lanh, áp suất tác dụng lên bánh sau Do có áp suất dầu tác dụng lên piston số (8), piston số (8) hoạt động giống hệt piston số (2) tác dụng lên xy lanh bánh trước - Khi nhả bàn đạp phanh: Các piston bị áp suất dầu lực lò xo hồi vị (15) (6) đẩy vị trí ban đầu Tuy nhiên dầu khơng chảy từ xy lanh bánh xe nên áp suất dầu xy lanh giảm nhanh thời gian ngắn (tạo thành độ chân không) Kết dầu bình chứa chảy vào xy lanh qua cửa vào qua nhiều khe hở đỉnh piston qua chu vi cúp pen Sau piston trở vị trí ban đầu dầu từ xy lanh bánh xe trở bình chứa qua xy lanh cửa bù Các cửa bù điều hịa thay đổi thể tích dầu xy lanh nhiệt độ thay đổi Vì tránh cho áp suất dầu khơng bị tăng xy lanh không đạp phanh Khi hoạt động không bình thường (có cố hệ thống) - Rị rỉ dầu phía sau xy lanh phanh chính: Khi đạp phanh piston số (2) dịch sang trái nhiên không sinh áp suất dầu phía sau xy lanh Vì piston số (2) nén lị xo hồi vị để tiếp xúc với piston số (8) để đẩy piston số (8) sang trái Piston số (8) làm tăng áp suất dầu phía trước xy lanh, làm hai phanh nối với phía trước bên phải phía sau bên trái hoạt động - Rị rỉ dầu phía trước xy lanh chính: Do áp suất dầu khơng sinh phía trước xy lanh, piston số (8) bị đẩy sang trái đến chạm vào thành xy lanh Khi piston số (8) bị đẩy tiếp sang trái áp suất dầu phía sau xy lanh tăng cho phép hai phanh nối với phía trước bên trái phía sau bên phải hoạt động 4.2.4 Bộ trợ lực chân không Bộ trợ lực chân không phận quan trọng, giúp người lái giảm lực đạp mà hiệu phanh cao Trong bầu trơ ̣lưc ̣ cócác piston (màng) vàvan dùng đểđiều khiển sư ̣làm việc hệ thống trợ lực đảm bảo tỷ lệ lực đạp lực phanh SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 58 4.2.4.1 Kết cấu Hình 4-10 Kết cấu trợ lực chân không [3] 1- Cần đẩy trợ lực; 2- Lò xo hồi vị; 3- Vỏ bầu trợ lực; 4- Màng bầu trợ lực; 5Vòng cao su tỷ lệ; 6- Bu lông gắn với khung xe; 7- Van chân khơng; 8- Vành đỡ lị xo; 9- Lọc khơng khí; 10- Cần đẩy; 11- Lị xo hồi vị cần đẩy; 12- Vỏ bọc làm kín; 13- Van khơng khí 4.2.4.2 Ngun lý làm việc Bầu trợ lực chân không gồm hai khoang A B phân cách màng số (4) Van chân không số (7) làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A B nhả phanh cắt đường thông chúng đạp phanh Van khơng khí (13) làm nhiệm vụ: cắt đường thơng khoang A với khí nhả phanh mở đường thông khoang A đạp phanh Vòng cao su (5) cấu tỷ lê: Làm nhiệm vụ đảm bảo tỷ lệ lực đạp lực phanh Khoang B bầu trợ lực nối với đường nạp động qua van chiều, thường xun có áp suất chân không SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 59 Khi không tác động phanh Van không khí (13) nối với cần điều khiển van bị lị xo phản hồi van khơng khí kéo bên phải Do đó, khơng khí bên ngồi qua lưới lọc bị chặn lại không vào buồng áp suất biến đổi Trong điều kiện van chân không (7) thân van bị tách khỏi van không khí tạo lối thơng buồng A buồng B Vì ln ln có chân khơng buồng áp suất khơng đổi, nên có chân khơng buồng áp suất biến đổi vào thời điểm Vì lò xo màng ngăn đẩy piston sang bên phải Khi đạp phanh - Khi đạp bàn đạp phanh, người điều khiển tác dụng lên bàn đạp đẩy cần (10) sang trái làm van chân khơng số (7) đóng lại ngăn đường thơng hai khoang A B, cịn van khơng khí (13) mở cho khơng khí qua phần tử lọc số (9) vào khoang A Độ chênh lệch áp suất hai khoang A B tạo nên áp lực tác dụng lên màng (4) bầu trợ lực qua tạo nên lực phụ trợ người lái tác dụng lên piston xy lanh chính, ép dầu theo ống đến xy lanh bánh xe để thực trình phanh Trạng thái giữ phanh - Khi lực tác dụng lên màng (4) tăng biến dạng vịng cáo su (5) tăng theo làm cho piston dịch chuyển phía trước so với cần (10) làm cho van khơng khí (13) đóng lại, giữ cho chênh áp không đổi, tức lực chân không không đổi Tăng lực phanh - Người lái phải tiếp tục đạp mạnh lên, cần (10) dịch chuyển sang trái làm van khơng khí (13) mở cho khơng khí vào khoang A Độ chênh áp tăng lên, vòng cao su (5) biến dạng nhiều làm piston dịch chuyện phía trước so với cần (10), Khi lực phanh đạt cực đại van khơng khí mở hồn tồn độ chênh áp hay trợ lực đạt cực đại SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 60 KẾT LUẬN Đề tài “Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa sở xe TOYOTA CAMRY” khảo sát, tính tốn, thiết kế Ta rút số kết luận sau: - Chọn kiểu dẫn động phanh cho xe thiết kế dẫn động thủy lực có bầu trợ lực chân khơng, với bầu trợ lực có đường kính xilanh D=0.338[m] - Chọn cấu phanh cho xe thiết kế loại phanh dạng đĩa quay hở cho bánh trước bánh sau Cơ cấu phanh trước kiểu đĩa xẻ rãnh Cơ cấu phanh sau kiểu đĩa đặc - Tính tốn thống số cấu phanh trước phanh sau, cụ thể: + Mô men phanh cấu phanh trước sinh ra: Mbx1 = 2364,1 [N.m]; lực ép piston Pep1 = 23850 [N]; bán kính ngồi đĩa phanh R2 = 0,21[m]; bán kính R1 =0,11 [m] + Mô men phanh cấu phanh sau sinh ra: Mbx2 = 713,6 [N.m]; lực ép piston Pep2= 6546,8 [N]; bán kính ngồi đĩa phanh R2 = 0,21[m]; bán kính R1=0,15[m] - Hệ thống phanh thiết kế cho xe du lịch hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật yêu cầu tiêu chuẩn hiệu phanh cho phép ô tô lưu hành đường TCVN 5658-1992 - Các thơng số tính tốn tiêu phanh hoàn toàn phù hợp với yêu cầu theo tiêu chuẩn số 22-TCVN 224-95 - Các số liệu tính tốn hệ thống phanh thiết kế áp dụng làm tài liệu tham khảo để chế tạo hệ thống phanh cho dòng xe du lịch tương đương Hệ thống phanh thiết kế thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, đồng thời giải tốt yêu cầu đề vấn đề lý thuyết khả ứng dụng thực tế đề tài SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn – Dư Quốc Thịnh – Phạm Minh Thái – Nguyễn Văn Tài – Lê Thị Vàng “ Lý Thuyết ôtô máy kéo” NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 1998 [2] Lê Văn Tụy (2010), “Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ơtơ”, Giáo trình nội khoa Cơ khí Giao thơng - Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng [3] Nguyễn Hoàng Việt (2003), “Kết cấu hệ thống phanh”, Giáo trình mạng nội khoa Cơ khí Giao thông - Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng [4] Nguyễn Hoàng Việt (2003) “Bộ điều chỉnh lực phanh - hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh ABS”, Giáo trình nội khoa Cơ khí Giao thơng – Trường ĐHBK – Đại học Đà Nẵng [5] Tài liệu xe TOYOTA CAMRY SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 62 .. .Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa sở xe TOYOTA CAMRY MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 1.1 Cơng dụng vai trị tơ du lịch ... thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu hệ thống ô tô, đặc biệt hệ thống phanh có ý nghĩa thiết thực Vì em chọn “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ XE TOYOTA CAMRY? ?? làm đề tài tốt... VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 1.1 Công dụng vai trị tơ du lịch Ơ tơ du lịch