Thiết kế tính toán hệ thống phanh xe 5 chỗ (Camry 2.5 Q)

Thiết kế tính toán hệ thống phanh xe 5 chỗ (Camry 2.5 Q)

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Đề tài: Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch chỗ (Toyota Camry 2.5Q) Hà nội, năm 2019 Mục lục Họ tên sinh viên : Dư Thành Long Lớp : 67DCOT22 Mã Sinh Viên :67DCOT20170 Giảng viên hướng dẫn :Ths.Nguyễn Thành Nam Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển lớn mạnh tất ngành kinh tế quốc dân địi hỏi cần chun chở khối lượng lớn hàng hố hành khách Tính động cao, tính việt dã khả hoạt động điều kiện khác tạo cho ôtô trở thành phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá hánh khách, đồng thời ôtô trở thành phương tiện giao thơng tư nhân nước có kinh tế phát triển Hiện nước ta số lượng ôtô tư nhân phát triển với tăng trưởng kinh tế, mật độ xe đường ngày cao Do mật độ ôtô đường ngày lớn tốc độ chuyển động ngày cao vấn đề tai nạn giao thông đường vấn đề cấp thiết hàng đầu cần phải quan tâm nước ta năm gần số vụ tai nạn số người chết tai nạn lớn Theo thống kê nước tai nạn giao thơng đường 60-70% người gây ra, 10-15% hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật 20-30% đường xá xấu Trong nguyên nhân hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật tỷ lệ tai nạn cụm ôtô gây nên thống kê sau: phanh chân 52,2-74,4%, phanh tay 4,9-16,1%, lái 4,9-19,2%, chiếu sáng 2,3-8,7%, bánh xe 2,5-10%, hư hỏng khác 2-18,2% Từ số liệu nêu thấy rằng, tai nạn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn tai nạn kỹ thuật gây nên Chính mà hệ thống phanh ngày cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống phanh ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Đề tài em giao “Thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ” Công việc thiết kế hệ thống phanh bao gồm phần sau: - Phân tích hệ thống phanh - Lựa chọn phương án thiết kế cấu phanh dẫn động phanh nhằm đạt hiệu phanh cao điều kiện hoạt động xe - Thiết kế cụm chi tiết hệ thống phanh cách phù hợp Qua thời gian gần tháng với giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Thành Nam thầy mơn Ơtơ em hồn thành nội dung đồ án giao Do thời gian thực đề tài có hạn nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu xót Em mong bảo thầy để đề tài tốt nghiệp hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn G.v Hướng dẫn Sinh viên: Dư Thành Long Ths Nguyễn Thành Nam CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng: Hệ thống phanh hệ thống an tồn trang bị ơtơ dùng để giảm tốc độ chuyển động, dừng giữ ôtô đứng yên độ dốc định Nhờ có hệ thống phanh người lái tăng vận tốc chuyển động trung bình ơtơ nâng cao suất vận chuyển Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 1.2 Phân loại: 1.2.1 Phân loại theo cơng dụng - Hệ thống phanh (phanh chân) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh chậm dần (phanh động cơ, thuỷ lực điện từ) 1.2.2 Phân loại theo cấu phanh 1.2.2.1 Cơ cấu phanh guốc 1- Guốc phanh 2- Má phanh 3- Tang trống 4- Chốt phanh 5- Xi lanh lực 6- Cam 7- Đòn dẫn động cam 8- Bầu phanh Hình 1.1 Cơ cấu phanh guốc Cơ cấu phanh guốc gồm có trống phanh quay với bánh xe, guốc phanh lắp với phần không quay mâm phanh, guốc có lắp má phanh 2, đầu guốc phanh quay quanh chốt tựa 4, đầu cịn lại tỳ vào piston xilanh cơng tác dẫn động thuỷ lực, cam ép dẫn động khí nén Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng xilanh tác dụng lên piston đẩy guốc phanh ép vào tang trống thực trình phanh Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực ty đẩy thơng qua địn dẫn động làm quay cam đẩy guốc phanh ép vào tang trống Trên thưc tế, cấu tạo cấu phanh khác cách bố trí guốc phanh, chẳng hạn dẫn động thuỷ lực guốc phanh điều khiển xi lanh độc lập đặt đối xứng với qua tâm cấu phanh, guốc phanh bố trí hình khơng có tâm quay cố định mà đầu chúng nối với liên động Khe hở guốc phanh điều chỉnh thường xuyên trình sử dụng Các cấu điều chỉnh sử dụng phong phú, có phương pháp điều chỉnh tự động * Ưu điểm: - Mơ men phanh lớn diện tích tiếp xúc má phanh trống phanh lớn - Giá thành rẻ - Cơ cấu phanh che kín q trình làm việc - Phanh guốc khơng nguy hiểm phanh gấp áp suất phanh không lớn - Má phanh lâu mòn so với phanh đĩa * Nhược điểm: - Cơ cấu phanh guốc thoát nhiệt trình làm việc - Trọng lượng lớn - Khe hở má phanh với trống phanh lớn Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q - Khơng có khả tự làm - Áp suất phân bố không bề mặt ma sát * Sơ đồ dạng cấu phanh tang trống - Cơ cấu phanh đối xứng qua trục nghĩa hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng Cấu tạo chung cấu phanh loại bao gồm mâm phanh bắt cố định dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu hai guốc phanh Hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh phía Đầu hai guốc phanh lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép với piston xilanh Khe hở phía má phanh trống phanh điều chỉnh trục cam ép hai cam lệch tâm Trên hai guốc phanh có tán ma sát Các dài liên tục phân thành số đoạn - Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm Được thể mâm phanh bố trí guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống chúng đối xứng qua tâm Mỗi guốc phanh lắp chốt cố định mâm phanh có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía má phanh trống phanh Một phía guốc phanh ln tì vào piston 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 piston xilanh bánh xe Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động thuỷ lực bố trí cầu trước ôtô du lịch ôtô tải nhỏ Bố trí cho ơtơ chuyển động tiến hai guốc phanh guốc xiết lùi lại trở thành hai guốc nhả Như hiệu phanh tiến lớn cịn lùi nhỏ nhiên thời gian lùi ơtơ tốc độ chậm nên không cần lực phanh hay mômen phanh lớn - Cơ cấu phanh loại đối xứng qua trục Hai guốc phanh không tựa chốt quay cố định mà hai tựa hai xilanh cơng tác chung, loại có lực phanh lớn, lực ép từ dầu có áp suất đẩy hai đầu ép sát vào tang trống Tuy nhiên sử dụng hai xi lanh cơng tác piston có khả tự dịch chuyển nên piston ảnh hưởng piston Kết cấu phanh dễ gây nên giá tri mômen phanh thay đổi, ảnh hưởng xấu đến chất lượng chuyển động xe phanh Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q - Cơ cấu phanh tự cường hố Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa phanh bánh xe guốc phanh thứ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai Có hai loại Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa cấu phanh tự cường hóa: cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn, cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép - Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu hai guốc phanh liên kết với qua hai mặt tựa di trượt cấu điều chỉnh di động Hai đầu lại hai guốc phanh tựa vào mặt tựa di trượt vỏ xi lanh bánh xe cịn tựa vào mặt tựa di trượt piston xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại thường bố trí bánh xe trước ơtơ du lịch ơtơ tải nhỏ đến trung bình - Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu hai guốc phanh tựa hai mặt tựa di trượt hai pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại sử dụng bánh xe sau ôtô du lịch ôtô tải nhỏ đến trung bình 1.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa Hình 1.5 Cơ cấu phanh đĩa 2- Má phanh 3- Xi lanh công tác 4- Giá đỡ 1Đĩa phanh Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q Phần quay cấu phanh nối với đĩa toàn cụm phanh bố trí gía đỡ gồm má phanh xilanh công tác 3, phanh áp suất chất lỏng tác động lên piston xilanh công tác đẩy má phanh ép vào đĩa thực trình phanh Phanh đĩa thường có cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh đĩa phanh Phanh đĩa sử dụng chủ yếu loại ôtô nhỏ dẫn động thuỷ lực * Ưu điểm: - Cơ cấu phanh đĩa loại hở nên thoát nhiệt tốt trình làm việc - Trọng lượng nhỏ - Khe hở đĩa má phanh nhỏ (0,05 – 0,08 mm), nhờ dễ dàng thực điều chỉnh tự động khe hở nhờ độ đàn hồi vòng cao su đặt rãnh xilanh, vòng cao su ép chặt lên piston Khe hở nhỏ tức hành trình piston nhỏ tạo điều kiện để tăng tỷ số truyền dẫn động - Ít bị ảnh hưởng bị nước văng vào so với cấu loại trống áp suất bề mặt má phanh cao (40-50KG/cm2 phanh khẩn cấp, nghĩa gấp 3-4 lần lớn so với áp suất mặt má phanh tang trống) - Lực tác dụng lên cấu phanh cân - Áp suất phân bố bề mặt ma sát - Biến dạng đĩa vỏ theo hướng trục - Có khả tự làm - Kết cấu phanh đĩa cho phép dễ dàng thay má phanh * Nhược điểm - Giá thành cao - Áp suất đạt trị số lớn trường hợp phanh nguy hiểm (5MN/m ) - Các ma sát loại phanh hao mòn nhanh phanh trống - Cơ cấu phanh đĩa không cân phanh sinh lực phụ tác dụng lên ổ bi bánh xe * Sơ đồ dạng phanh đĩa - Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh cố định gồm hai xilanh công tác đặt hai bên đĩa phanh Số lượng xilanh cơng tác đặt đối xứng nhau, xilanh với xilanh nhỏ bên, bên xilanh lớn Loại này, giá đỡ bắt cố định dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe hai phía đĩa phanh Trong xilanh có piston, mà đầu ln tì vào má phanh Một đường dầu từ xilanh dẫn đến hai xilanh bánh xe Khi đạp phanh, dầu từ xilanh qua ống dẫn đến xilanh bánh xe đẩy piston mang má phanh ép vào hai phía đĩa phanh thực phanh bánh xe Khi thơi phanh tác dụng lị xo hồi vị bàn đạp trả vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xễ hồi trở vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xễ hồi trở xilanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc trình phanh Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q Hình 1.6 Cơ cấu phanh đĩa giá đặt xilanh cố định 1- Piston 2- Má phanh 3- Đĩa phanh 4- Giá cố định 5- Giá bắt Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh di động bố trí xilanh Giá xilanh di động giá nhỏ dẫn hướng Khi phanh xilanh đẩy piston má phanh vào đĩa phanh, sau đẩy giá đặt xilanh trượt trục dẫn hướng để ép nốt má bên vào đĩa phanh Loại có kết cấu má phanh tự lựa điều khiển xilanh lực đặt lên giá quay Hình 1.7 Cơ cấu phanh đĩa giá đạt xi lanh di động 1-Má phanh 2-Đĩa phanh 3-Piston 4-Giá di động 5-Giá dẫn hướng 1.2.2.3.Cơ cấu phanh dừng Phanh dừng dùng để dừng (đỡ xe) đường dốc đường Nói chung hệ thống phanh sử dụng trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển loại đường khác Về cấu tạo phanh dừng có hai phận cấu phanh dẫn động phanh - Cơ cấu phanh bố trí kết hợp với cấu phanh bánh xe phía sau bố trí trục hộp số - Dẫn động phanh hệ thống phanh dừng hầu hết dẫn động khí bố trí hoạt động độc lập với dẫn động phanh điều khiển tay, cịn gọi phanh tay Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 1.2.3 Phân loại theo dẫn động phanh 1.2.3.1 Hệ thống phanh dẫn động khí Dẫn động khí có ưu điểm độ tin cậy cao, lực tác dụng vào bàn đạp lớn Nên phanh khí dùng phanh tay 1.2.3.2 Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực Hình 1.8 Hệ thống phanh dẫn động thủy lực 1- Bàn đạp phanh 2- Xi lanh 3- Đường ống 4- Xi lanh công tác 5- Cơ cấu phanh Dẫn động thuỷ lực có ưu điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy cao Tuy nhiên có nhược điểm tỷ số truyền dẫn động dầu không lớn nên tăng lực điều khiển cấu phanh Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường sử dụng ôtô du lịch ôtô tải nhỏ Trong hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ mạch dẫn động mà người ta chia dẫn động dòng dẫn động hai dòng * Dẫn động dòng nghĩa từ đầu xilanh có đường dầu dẫn đến xilanh bánh xe, dẫn động dịng có kết cấu đơn giản độ an tồn khơng cao Vì thực tế dẫn động phanh dịng sử dụng Hình 1.8.1 Dẫn động thủy lực dòng * Dẫn động hai dịng nghĩa từ đầu xilanh có hai đường dầu độc lập đến xilanh bánh xe ôtô Dưới sơ đồ dẫn động thuỷ lực hai dòng - Một dòng dẫn động hai bánh xe cầu trước, dòng dẫn tới bánh xe cầu sau, dẫn động chéo, dòng dẫn động cho bánh xe trước phía bánh xe sau phía khác, cịn dòng dẫn động cho bánh xe chéo lại Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q Hình 1.8.2 Dẫn động thủy lực hai dòng a Hai kiểu dẫn động dùng cho xe thông thường kết cấu đơn giản giá thành hạ, sơ đồ dẫn động kiểu K dòng bị hỏng gây nên chênh lệch lực phanh bánh xe dịng cịn lại làm cho ơtơ bị quay mặt phẳng ngang - Một dòng dẫn động cho tất bánh xe hai cầu, dòng dẫn động cho bánh xe cầu trước Mỡi dịng dẫn động ba bánh xe, hai bánh xe cầu trước bánh xe cầu sau Mỡi dịng dẫn động cho bốn bánh cầu trước cầu sau Hình 1.8.3 Dẫn động thủy lực hai dòng b Ba kiểu dẫn động dùng xe có yêu cầu cao độ tin chất lượng phanh Khi xảy hư hỏng dịng hiệu phanh giảm khơng nhiều, đảm bảo an tồn chuyển động Do hai dòng hoạt động độc lập nên dịng bị rị rỉ dịng cịn lại có tác dụng Vì phanh hai dịng có độ an toàn cao, nên sử dụng nhiều thực tế 1.2.3.3 Hệ thống phanh dẫn động khí nén Trong dẫn động khí nén lực tác dụng lên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối, lực tác dụng lên cấu phanh áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh Dẫn động khí nén có ưu điểm lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, lực phanh lớn Nhược điểm độ nhạy kém, cồng kềnh Dẫn động phanh khí nén dùng ơtơ tải trung bình tải lớn Hình 1.9 Hệ thống phanh dẫn động khí nén 1- Máy nén khí 4- Cơ cấu phanh 10 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q R2 = 110mm = 0,11m x0: góc ơm ma sát, x0 = 900 ⇒ F1 = 0,05m2 F2: tổng diện tích má phanh sau Do ta chọn hai đĩa phanh trước sau giống hệt nên F = F1 = 0,05m2 2.2.3 Công ma sát riêng Nếu ta phanh ô tô chuyển động với vận tốc v dừng hẳn (tức v= 0) tồn động tơ coi chuyển thành công ma sát cấu phanh: L= G.V02 ≤ [ L] 2.g.F∑ Trong đó: m: Khối lượng tồn ơtơ đầy tải có m = G/g v: Tốc độ ơtơ bắt đầu phanh v = 60km/h = 16,67 m/s g: Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 F∑ : Tổng diện tích má phanh ⇒ F∑ = F1 + F2 = 0,05 + 0,05 = 0,1m = 1000cm *Với cầu trước ta có: - L1= G1 V 2.g F1 = 11000.16, 67 2.10.0, 05 =3056777,9(N/m) ≈ 305,67779(J/cm2) *Với cầu sau ta có: L2= - G2 V 2.g.F2 = 9000.16, 67 2.10.0, 05 = 2501000,1 (N/m) ≈ 250,1(J/cm2) *Với toàn xe ta có: ⇒ 20000.16, 67 2.10.0,1 L= = 2778889(N/m) ≈ 277,8889(J/cm2) L = 277,8889(J/cm2) < [L] = 1000(J/cm2) Vậy kích thước má phanh chọn thỏa mãn cơng trượt riêng 18 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 2.2.4 Áp suất lên bề mặt má phanh Áp suất bề mặt ma sát má phanh đĩa phanh tính theo cơng thức P S p= Trong đó: - P: lực ép lên má phanh - S: diện tích má phanh * Kiêm tra má phanh trước Ta có diện tích cặp má phanh: S = F1/2 = 0,05/2 = 0,025(m2) P ⇒ 15232,5 0, 025 T S p= = ≈ 0,6(MN/m2) *Kiểm tra má phanh sau: Tương tự ta có: S = 0,025(m2) ⇒ P P= S S = 5526,34 0.025 ≈ 0.2(MN/m2) [ P] = 1,5(MN / m ) Áp suất giới hạn cho phép má phanh xe Vậy với má phanh chọn áp suất riêng bề mặt ma sát má phanh trước sau nằm giới hạn cho phép Kết luận:Vậy áp suất bề mặt cấu phanh trước nằm giới hạn cho phép 2.2.5 Tính toán nhiệt phát quá trình phanh Trong q trình phanh tơ, toàn động khối lượng chuyển động ô tô chuyển hóa thành nhiệt cấu phanh Một phần lượng nhiệt nung nóng chi tiết cấu phanh mà chủ yếu trống phanh, phần cịn lại tỏa ngồi khơng khí Phương trình cân nhiệt viết sau: Trong đó: mt – khối lượng đĩa phanh; c – nhiệt dung riêng vật liệu làm trống phanh, gang, thép: c = 500 J/kg.K; τ – mức gia tăng nhiệt độ so với môi trường xung quanh; At – diện tích làm mát trống phanh; – hệ số truyền nhiệt từ đĩa môi trường khơng khí; T – thời gian phanh Do phanh đột ngột thời gian ngắn nên thời gian t nhỏ có nghĩa lượng nhiệt toả ngồi khơng khí nhỏ t ⇒ AT ∫ kT dt ≈ 0 nên bỏ qua nên tăng nhiệt độ xác định công thức sau G V0 − V = mt C.τ g Trong đó: 19 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q - G: trọng lượng xe đầy tải, G = 20000N V0: vận tốc ban đầu phanh, V1 = 30km/h = 8.33m/s V: vận tốc xe sau phanh V= mt: khối lượng đĩa phanh, chọn mt = 18kg g: gia tốc trọng trường, g = 10m/s2 - C: nhiệt dung riêng chi tết bi nung nóng, C = 500(J/kg.độ)= 500(Nm/kg.độ) Với yêu cầu 150C G.(V12 − V22 ) g.mt C 20000.8,332 2.10.18.500 Ta có: = = 7,70C Vậy cấu phanh chọn thoả mãn đảm bảo thoat nhiệt theo yêu cầu 20 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TỐN DẪN ĐỘNG PHANH Nhiêm vụ q trình tính tốn dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định thông số nó: đường kính xy lanh cơng tác, đường kính xy lanh chính, tỷ số truyền dẫn động, lưc hành trình bàn đạp 3.1 Tính đường kính xilanh lực tác dụng lên bàn đạp Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lí hệ thống dẫn động phanh thủy lực Đường kính xilanh phanh bánh xe trước xi lanh bánh xe sau tính tốn phần ta có là: d1 =37 mm d2=22 mm Tính đường kính xy lanh l π D2 Qbd ' η = pt l Xét điều kiện cân xy lanh chính: Trong đó: Qbd: lực tác động từ bàn đạp Chọn Qbd= 750 N η η : hiệu suất truyền động thủy lực Chọn = 0,92 Pt: áp suất dầu làm việc hệ thống, chọn pi = 7MPa l, l’: cánh tay đòn dẫn động bàn đạp Theo xe tham khảo ta có D: đường kính xy lanh 21 l 240 = l' 44 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q D= 4.Qbd l 4.750 240 η = 0,92 ≈ 0,026m = 26mm π pi l ' π 7.106 44 Do đó: Đối với xe camry 2.5Q ta lấy lực tác động lên bàn đạp người lái là: [Q] = 250N Như ta phải lắp thêm trợ lực phanh để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái 3.2 Xác định hành trình bàn đạp Với kích thước d, l, l’ chọn trên, ta xác định hành trình bàn đạp phanh theo cơng thức:  2.d12 x1 + 2.d 22 x   η b + δ  d   h= l/l’ Trong đó: d1, d2: Đường kính xilanh bánh xe trước sau, d1 = 37mm; d2 = 22 mm d0: Khe hở đẩy xilanh piston chính, d0 = 1,5 mm d: Đường kính xilanh chính, d = 26 mm l, l’: Các kích thước địn bàn đạp, ηb : hệ số bổ sung phanh ngặt thể tích dẫn động chất lỏng tăng lên ηb η b = 1,05 ÷ 1,1 Chọn = 1,05 x1, x2: Hành trình piston xilanh làm việc bánh xe trước sau +Với phanh đĩa: x1 = x2 = 1mm Vậy hành trình tồn bàn đạp:  2.37 2.1 + 2.222.1  1, 05 + 1,5 ÷  26   h= 240/44 = 39,5 mm Đồi với camry 2.5Q, hành trình bàn đạp cho phép là: 150 mm Vậy: h < [h] = 150mm, thoả mãn yêu cầu 3.3 Xác định hành trình piston xilanh lực: Hành trình piston xilanh phải lớn yêu cầu đảm bảo thể tích dầu vào xilanh làm việc cấu phanh Gọi S1, S2 hành trình dịch chuyển piston thứ cấp sơ cấp S = S1 + S2 Với S2 hành trình dịch chuyển piston sơ cấp ta coi có tác dụng độc lập (khơng liên hệ với piston thứ cấp) Tính S1, S2: π d12 d 12 π d = 2.x1 η b η b ta có: S1 4 π d 22 π d = 2.x η b ⇔ 4 ⇔ S1 = 2.x1 d 22 η b d2 S2 S2 = 2.x2 Trong đó: d1, d2: đường kính xilanh bánh xe trước sau d1 = 37mm; d2 = 22 mm 22 d Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q d: Đườnh kính xilanh chính, d =26 mm x1, x2: Hành trình dịch chuyển piston bánh xe trước sau x1 = x2 = 1mm ⇒ S1 = 522 1, 05 262 = 4,4mm ⇒ 32 1, 05 262 S2 = = 1,5 mm Như vậy: Pis ton thứ cấp dịch chuyển đoạn S1 = 4,4mm Piston sơ cấp dịch chuyển đoan S2 = 1,5 mm 23 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TỐN BỘ TRỢ LỰC 4.1 Chọn trợ lực Ta chọn phương án cường hố chân khơng cho hệ thống cường hố chân khơng đơn giản, dễ tích hợp với hệ thống chung cho kết tốt so với cường háo khác Cấu tạo cường hố chân khơng Hình 4.1: Sơ đồ trợ lực chân khơng 1- Piston xilanh 2-Vịi chân không, 3- Màng chân không, 4- Van chân không 5- Van khí 6- Van điều khiển 7- lọc khí 8-Thanh đẩy 9- Bàn đạp Đặc điểm: Sử dụng độ chấn không đường ống nạp động cơ, đưa độ chân không vào khoang A cường hóa, cịn khoang B phanh thơng với khí trời Nguyên lý làm việc: - Khi không phanh cần đẩy dịch chuyển sang phải kéo van khí van điều khiển sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đường thơng với khí trời, lúc buồng A thông với buồng B qua hai cửa E F thông với đường ống nạp Khơng có chênh lệch áp suất buồng A, B, bầu cường hố khơng làm việc - Khi phanh tác dụng lực bàn đạp, cần đẩy dịch chuyển sang trái đẩy van khí van điều khiển sang trái Van điều khiển tì sát van chân khơng dừng lại cịn van khí tiếp tục di chuyển tách rời van khí Lúc đường thơng cửa E F đóng lại mở đường khí trời thơng với lỡ F, áp suất buồng B áp suất khí trời, cịn áp suất buồng A áp st đườngg ống nạp (= 0,5 KG/cm2) Do buồng A buồng B có chênh áp suất (= 0,5 KG/cm 2) Do chênh lệch áp suất mà màng cường hoá dịch chuyển sang trái tác dụng lên pittông lực chiều với lực bàn đạp người lái ép dầu tới xi lanh bánh xe để thực trình phanh 24 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q - Nếu giữ chân phanh cần đẩy van khí dừng lại piston tiếp tục di chuyển sang trái chênh áp Van điều khiển tiếp xúc với van chân khơng nhờ lị xo di chuyển piston 1, đường thông lỗ E, F bị bịt kín Do van điều khiển tiếp xúc với van khí nên khơng khí bị ngăn khơng cho vào buồng B Vì piston không dịch chuyển giữ nguyên lực phanh - Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo địn bàn đạp phanh vị trí ban đầu, lúc van bên phải mở thông buồng A buồng B qua cửa E F, hệ thống phanh trạng thái không làm việc Ưu điểm: Tận dụng độ chênh áp khí trời đường ống nạp động làm việc mà không ảnh hưởng đến công suất động cơ, đảm bảo trọng tải chuyên chở tốc độ ôtô chuyển động Ngược lại phanh có tác dụng làm cho cơng suất động có giảm hệ số nạp giảm, tốc độ ơtơ lúc chậm lại làm cho hiệu phanh cao Bảo đảm quan hệ tỷ lực bàn đạp với lực phanh.So với phương án dùng trợ lực phanh khí nén, kết cấu cường hố chân khơng đơn giản nhiều, kích thước gọn nhẹ,dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ bố trí xe Nhược điểm: Độ chân không thiết kế lấy N/cm2, áp suất khí trời 10N/cm2, độ chênh áp hai buồng cường hố khơng lớn Muốn có lực cường hố lớn phải tăng tiết diện màng, kích thước cường hố tăng lên Phương án thích hợp với phanh dầu loại loại xe du lịch, xe vận tải, xe khách có tảo trọng nhỏ trung bình 25 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 4.2 Thiết kế trợ lực 4.2.1 Hệ số cường hoá Khi có đặt cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại người lái khoảng 300 N, kết hợp với lực cường hoá sinh hệ thống phanh tạo áp suất cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 500 – 800N/cm2 Từ công thức xác định lực bàn đạp: π d l' Qd = pi l η tl Với Qđ = 250 N ta xác định áp suất pi người lái sinh lúc đạp phanh là: pi = Qd l η tl π d l ' đó: d - đường kính xylanh chính, d =26mm = 2,6cm l, l' - kích thước đòn bàn đạp, l’/l = 44/240 ηtl - hiệu suất truyền lực , ηtl = 0,92 pi = 250.4 240 0,92 = 236 N / cm 2 π 44 ⇒ Như vậy, áp suất lại cường hoá sinh là: pc = pt - pi = 700 – 236= 464N/cm2 P(N/cm2) Có cường hố Hệ số cường hố tính sau : kc = pt 700 = = 1,5 pc 464 u cầu cường hóa thiết kế ln phải đảm bảo hệ số cường hoá Ta xây dựng đường đặc tính cường hố sau: 700 Khơng cường hố 50 750 Hình 4.2:Đường đặc tính cường hố 26 Qbđ Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 4.2.2.Xác định kích thước màng cường hoá Để tạo lực tác dụng lên đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp buống A buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston Xét cân màng ta có phương trình sau: Qc = Fmch (pB - pA) - Plx = Fmch ∆p - Plx đó: ∆p - độ chênh áp phía trước phía sau màng cường hóa, N cm lấy ứng với tốc độ làm việc không tải động phanh Fmch - diện tích hữu ích màng cường hóa Plx - lực lị xo ép màng cường hóa Qc - lực tác dụng lên piston thuỷ lực tính theo cơng thức: Qc = pc F11 η với F11- diện tích piston xylanh F11 = π d π 262 = = 5,3cm 4 pc - áp suất trợ lực phanh tạo ra, pc = 464N/cm2 η - hiệu suất dẫn động thuỷ lực , η = 0,95 464.5,3 Qc = 0,95 ⇒ = 2588,6N Từ phương trình cân màng cường hóa ta có: Q + Plx Fmch = c ∆p với Plx = 90 N, tham khảo xe có trợ lực chân khơng 2588, + 90 Fmch = ⇒ = 535,7cm2 Vậy ta có đường kính màng là: 4.F3 4.535, Dm = = = 26,1cm = 261mm π π Như màng cường hố có giá trị đường kính 261 mm để đảm bảo áp suất cường hố cực đại pc 4.2.3 Tính lị xo màng cường hoá Lị xo piston xilanh tính tốn theo chế độ lị xo trụ chịu nén 27 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 4.2.3.1 Đường kính dây lò xo d lx ≥ 1,6 k Fmax c [τ ] Trong đó: dlx - đường kính dây lò xo Fmax - lực lớn tác dụng lên lị xo (tham khảo xe có dẫn động phanh dầu) = 180 N c= Dtb d lx c - hệ số đường kính, với: Dtb - đường kính trung bình lị xo Dtb = D1 + D2 , đó: D1 D2 đường kính nhỏ lớn vòng lò xo Chọn c = 15 k - hệ số tập trung ứng suất, tính theo cơng thức: 4c − 0,615 4.15 − 0,615 k= − = − = 1,09 4c − c 4.15 − 15 [τ] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm thép 65, [τ] = 330 MPa d lx ≥ 1,6 1,09.180.15 = 4,8mm 330 Từ tính đường kính trung bình: Dtb = c.d = 15.4,8= 72 mm Với Dtb = 72 mm chọn D1 = 60mm, D2 = 72mm 4.2.3.2 Số vòng làm việc lò xo n= x.G.d 8.c ( Fmax − Fmin ) Trong đó: x - chuyển vị làm việc lò xo ngoại lực tăng đến giá trị lớn Fmax, từ giá trị lực nhỏ Fmin (lực lắp), x chọn dựa vào hành trình piston xilanh Ta có tổng hành trình piston xilanh S =S1 + S2 = 4,4+ 1,5 = 5,9 mm, với S1, S2 hành trình piston sơ cấp piston thứ cấp Có thể chọn x hoặclớn tổng số hành trình Lấy x = 20 G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa d, c - đường kính dây lị xo hệ số đường kính c = 15,dlx = 4,8 mm Fmax, Fmin (tham khảo xe có dẫn động phanh dầu), Fmax = 180 N, Fmin = 80 N 20.8.10 4.4,8 n= =3 8.153.(180 − 80) vòng 28 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 4.2.3.3Độ biến dạng cực đại lò xo λ max = 8.Dtb n.Fmax G.d đó: Dtb - đường kính trung bình vòng lò xo, D = 72 mm n -số vòng làm việc lò xo, n =3 vòng Fmax - lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 180N G - môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa d - đường kính dây, d = 4,8 mm 8.72 3.180 λmax = = 52mm 8.104.(4,8) ⇒ 2.2.4 Ứng suất lò xo Trên thực tế chiều dài nén lị xo với tổng hành trình piston thứ cấp sơ cấp Khi lực tác dụng lên lị xo Plx tính từ tổng hành trình S piston sau: 8.c n S= ( Plx − Fmin ) .G.d Plx = S G.d 8.c n + Fmin ⇒ đó: S - tổng hành trình dịch chuyển piston, S = 11,58mm G - mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa d - đường kính dây lị xo,d = 4,8mm c - tỉ số đường kính, c = 15 n - số vòng lò xo, n =3 vòng Fmin - lực lắp lò xo, F = 80N 11,58.8.104.4,8 Plx = + 80 = 134,9 N 8.(15)3 ⇒ Từ ta kiểm tra ứng suât xoắn sinh thớ biên lò xo là: τ = 8.k Plx D ≤ [τ ] π d τ= 8.1, 09.134,9.72 = 243, 77 MPa π (4,8)3 ⇒ Lò xo làm thép 65 có [τ] = 330MPa, so sánh thấy τ< [τ] Vậy điều kiện bền xoắn dược đảm bảo 4.2.2.5 Số vịng tồn lị xo Piston sơ cấp n01 = n +2 = + = vịng 29 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q Chiều cao lị xo lúc vịng sít Hs = (n01 - 0,5) d = (5 - 0,5).4,8 = 21,6 mm Piston thứ cấp n02 = n01 +2 = + = vòng *Bước lò xo chưa chịu tải 1,2.λmax n t=d+ đó: d - đường kính dây lị xo, d = 4,8mm n - số vòng làm việc lò xo, n = vòng λmax - độ biến dạng cực đại, λmax = 52mm ⇒t=d+ 1, 2.52 = 20,8mm 4.2.2.6 Chiều cao tự lò xo Ho = Hs + n (t - d) Trong đó: Chiều cao lị xo lúc vịng sít Hs = 21,6 mm n - số vòng làm việc lò xo, n = vòng t - bước lò xo, t = 20,8 mm H0 = 21,6 + 3(20,8 - 4,8) = 69,6 mm 30 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỡ- TOYOTA CAMRY 2.5Q KẾT LUẬN Sau phân tích yếu tố tạo nên hiệu phanh tốt cho xe tơ nói chung tơ CAMRY 2.5Q nói riêng Em thấy hệ thống phanh đĩa trước sau đáp ứng đầy đủ điều kiện lý thuyết hệ thống phanh Đây hệ thống phanh sử dụng hầu hết xe đại Trong q trình tính tốn thiết kế đề tài “Thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ” em sâu vào vấn đề sau: - Chọn phương án thiết kế cho hệ thống phanh - Tính tốn thiết kế cấu phanh - Thiết kế tính tốn dẫn động phanh - Thiết kế tính tốn trợ lực thủy lực Trong phần thiết kế cấu phanh hệ dẫn động em dựa vào tài liệu tham khảo, thông số tham khảo xe TOYOTA CAMRY 2.5Q Với nội dung thiết kế phần dẫn động phanh, với hệ thống thuỷ lực hệ thống phanh chọn giúp cho xe chuyển động ổn định an toàn cho người xe hầu hết trường hợp chuyển động ô tô Bên cạnh vấn đề đạt thời gian kiến thức có hạn nên đồ án em khơng tránh hạn chế Em mong giúp đỡ thầy giáo để em khắc phục hạn chế hiểu biết Đồ án em thực Bộ mơn Ơtơ – Trường đại học Công nghệ GTVT với giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Thành Nam Hà Nội, năm 2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trường ĐHGT (1994), Kết cấu tính tốn tơ, NXB GTVT 31 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q [2] Ngơ Hắc Hùng (2008), Kết cấu tính tốn ô tô, NXB GTVT [3] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê thị Vàng, 1993, Lý thuyết ôtô máy kéo, Nhà xuất giáo dục [4] Nguyễn Trọng Hoan, tập 1, tập năm 2004, Thiết kế tính tốn ơtơ – máy kéo, Đại học Bách Khoa Hà Nội [5] Nguyễn Trọng Hiệp, 1997, Chi tiết máy Tập 1, tập 2, Nhà xuất Giáo Dục [6] An Hiệp – Trần Vĩnh Hưng, 1990, Dung Sai đo lường khí, Nhà xuất Giáo Dục [7] Dương Đình Khuyến, Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo, Đại học Bách Khoa Hà Nội [8] Tài liệu hệ thống phanh hãng Ford 32 ... TOYOTA CAMRY 2.5Q Với xe tham khảo dùng loại lốp 2 15/ 55R17 ta có B = 2 15 (mm) d = 17 (insơ) d1 = 17 inch =431,8 (mm) B = 2 15 (mm) H/B = 55 % D = d1 + 2.B.H/B = 431,8 + 2.2 15. 0 ,55 = 668,3 (mm)... (vỏ) trước 2 15/ 55R17 Thông số lốp (vỏ) sau 2 15/ 55R17 13 Đồ án thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho xe chỗ- TOYOTA CAMRY 2.5Q 2.1 Thiết kế tính toán cấu phanh 2.1.1 Lựa chọn cấu phanh - Ơ tơ... phanh (phanh chân) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh chậm dần (phanh động cơ, thuỷ lực điện từ) 1.2.2 Phân loại theo cấu phanh 1.2.2.1 Cơ cấu phanh guốc 1- Guốc phanh 2- Má phanh