Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe du lịch

Khoa cơ khí động lực LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, nền công nghiệp ô tô trên thế giới ngày càng phát triển rất mạnh mẽ. Ở Việt Nam, trong thời gian qua được sự quan tâm của nhà nước cùng với các sở ban ngành có liên quan đã thúc đẩy nền công nghệ ô tô đã có những bước tiến vượt bậc. Do đời sống vật chất ngày càng phát triển và nhu cầu tiêu dùng ô tô của con người ngày được nâng cao. Các nhà sản xuất không ngừng cải tiến và ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất nhằm tạo những sản phẩm chất lượng đáp ứng được những nhu cầu của người tiêu dùng. Không chỉ tăng nhanh về số lượng, đa chủng loại mà trên những chiếc xe ô tô hiện nay đã được trang bị những công nghệ kỹ thuật rất tiên tiến. Chẳng hạn như: hệ thống phanh chống hãm cứng ABS, hệ thống trợ lực lái, hệ thống trợ lực phanh, hệ thống túi khí…đã đem lại cho người tiêu dùng sự thoãi mái, giảm rũi ro và tăng độ an toàn. Ô tô là một tổng thể gồm nhiều hệ thống. Một trong số các hệ thống được coi là rất quan trọng đối với ô tô đó là hệ thống phanh. Bởi vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, đảm bảo sự an toàn cho hành khách. Hệ thống phanh ngày nay không ngừng được cải tiến, được ứng dụng nhiều kỹ thuật hiện đại, có nhiều hệ thống trợ lực phanh nhằm đảm bảo phanh ổn định và tối ưu nhất. Dưới sự hướng dẫn của thầy LÊ ANH VŨ em được giao đề tài “ Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe du lịch”. Đề tài gồm hai phần chính: + Phần I: Tổng quan hệ thống phanh + Phần II: Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe Do còn nhiều hạn chế, khi làm đồ án chắc chắn không thể tránh được những sai sót. Rất mong quý Thầy Cô và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án được tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn ! Hưng yên, ngày10 tháng 01 năm 2012 Sinh viên thực hiện Phí Đăng Thoại Nhận xét của giảng viên hướng dẫn Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 1 Khoa cơ khí động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . Hưng yên, ngày .tháng năm 2012 Giảng viên hướng dẫn Lê Anh Vũ MỤC LỤC Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 2 Khoa cơ khí động lực Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh 1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1. Công dụng . 1.1.3. Phân loại 1.2. Kết cấu của các cụm chi tiết chính . 1.2.1. Xy lanh chính (tổng phanh) 1.2.2. Trợ lực phanh 1.2.3. Xi lanh bánh xe . 1.2.4. Cơ cấu phanh bánh xe 1.2.4.1. Cơ cấu phanh dạng tang trống 1.2.4.2. Cơ cấu phanh đĩa 1.2.4.3. Cơ cấu phanh tay 1.2.5. Dẫn động phanh 1.2.5.1. Hệ thống dẫn động phanh bằng cơ khí 1.2.5.2. Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực 1.3. Lựa chọn phương án thiết kế Chương 2: Thiết kế tính toán hệ thống phanh 2.1. Các thông số đầu vào 2.3. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh guốc 2.4. Tính toán cơ cấu phanh 2.5. Tính bền một số chi tiết chính . Lời kết . Tài liệu tham khảo . Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 3 Khoa cơ khí động lực PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1. Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào đó hoặc dừng hẳn ôtô. - Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đường dốc. 1.1.2. Yêu cầu Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh nhắn nhất khi phanh, gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, thời gian phanh ngắn nhất. -Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ô tô khi phanh. - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp phanh hay đòn điều khiển không lớn. - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh ở ngững cường độ khác nhau. - Dẫn động phanh có độ tin cậy, độ nhạy cao. - Không có hiện tượng tự xiết khi phanh. - Cơ cấu phanh thoát nhiết tốt. - Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng. - Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp vớ lực phanh trên bánh xe. -Có khả năng phanh ô tô khi đứng trên dốc trong thờ gian dài. -Độ bền tuổi thọ và độ tin cậy cao, nhất là trong môi trường khí hậu nhiệt đới nóng ẩm như nước ta. - Dễ dàng điều chỉnh và sửa chữa. Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 4 Khoa cơ khí động lực 1.1.3. Phân loại a. Theo công dụng Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau: - Hệ thống phanh chính (phanh chân). - Hệ thống phanh dừng (phanh tay). - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ). -Hệ thống phanh dự phòng. b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc. - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa. c. Theo dẫn động phanh Theo dẫn động phanh hệ thống phanh được chia ra: - Hệ thống phanh dẫn động cơ khí. - Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực. - Hệ thống phanh dẫn động khí nén. - Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thuỷ lực. - Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá. d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hoà lực phanh. Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 5 Khoa cơ khí động lực e. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS). 1.2. Kết cấu của các cụm chi tiết chính 1.2.1. Xy lanh chính (tổng phanh) a) Cấu tạo: Cấu tạo xilanh chính loại piston kép được mô phỏng bởi hình phía dưới: Hình 1.1. Cấu tạo xy lanh chính loại piston kép b) Nguyên lý hoạt động: - Khi không đạp phanh: Cupben của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xilanh và bình dầu thông nhau. Bulông hãm bố trí trong xilanh chính để chống lại lực lò xo số 2, ngăn không cho piston số 2 chuyển động sang phải. Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 6 Hình 1.2: Hoạt động khi không đạp phanh. Hình 1.3: Hoạt động khi đạp phanh phanphanhphanh. Khoa cơ khí động lực - Khi đạp phanh: Piston số 1 dịch chuyển sang trái, cupben của nó bịt kín cửa bù, không cho dầu từ bình vào cửa bù. Piston bị đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu trong xilanh. Áp suất này tác dụng lên các xilanh bánh sau. Đồng thời, áp suất tạo ra sẽ đẩy piston số 2 dịch chuyển sang trái, áp suất dầu tạo ra tác dụng lên xilanh bánh trước. - Khi nhả bàn đạp phanh: Lúc này, áp suất dầu từ các xilanh bánh xe tác dụng ngược lại, đồng thời dưới tác dụng của lực lò xo hồi vị số 2 sẽ đẩy các piston sang bên phải. Tuy nhiên, do dầu ở các xilanh bánh xe không hồi về xilanh chính ngay lập tức, do đó dầu từ bình sẽ điền vào xilanh chính qua các lỗ. Khi các piston trở về trạng thái ban đầu, áp lực dầu trong xilanh sẽ đẩy dầu hồi về bình chứa thông qua các cửa bù. Kết quả, áp suất dầu trong xilanh chính giảm xuống. Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 7 Hình 1.4: Hoạt động khi nhả bàn đạp phanh. Khoa cơ khí động lực 1.2.2. Trợ lực phanh a) Cấu tạo: Hình 1.5. Kết cấu của trợ lực phanh - Bên trong trợ lực phanh được nối với đường ống góp nạp qua van một chiều. Khi nổ máy, trợ lực phanh được điền đầy không khí. Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 8 Khoa cơ khí động lực - Van một chiều chỉ cho không khí từ trợ lực phanh vào động cơ, không cho đi ngược lại. Vì vậy, nó đảm bảo độ chân không lớn nhất sinh ra trong trợ lực phanh nhờ động cơ. - Trợ lực phanh được chia thành 2 phần bởi màng, buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi. Vòng trong của màng được gắn lên thân van cùng với piston trợ lực, piston trợ lực và thân van được lò xo đẩy sang phải - Cần điều khiển được nối với bàn đạp phanh, gắn với đĩa phản lực bên trong buồng. b) Hoạt động: -Không đạp phanh: Hình 1.6. Bộ trợ lực hoạt động khi không đạp Van khí được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải bởi lò xo hồi van khí. Van điều khiển bị đẩy sang trái bởi lò xo van điều khiển, nó làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển. Vì vậy, không khí bên ngoài khi đi qua lọc khí bị chặn lại không vào được buồng áp suất thay đổi. Lúc này, van chân không của than van bị tách ra khỏi van điều khiển làm thông giữa cửa A và B. Do luôn có độ chân không trong buồng áp suất không đổi, nên cũng có độ chân không trong buồng áp suất thay đổi. Kết quả là piston bị đẩy sang phải bởi lò xo màng - Khi đạp phanh: + Khi đạp phanh, cần điều khiển đẩy van khí làm cho nó dịch chuyển sang trái. Van điều khiển bị đẩy ép vào van khí bởi lò xo van điều khiển nên nó cũng dịch chuyển sang Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 9 Khoa cơ khí động lực trái đến khi nó tiếp xúc với van chân không. Vì vậy, đường thông giữa cửa A và cửa B bị đóng lại. + Khi van khí dịch chuyển sang trái, nó tách khỏi van điều khiển. Vì vậy không lọt được vào buồng áp suất thay đổi qua cửa B (sau khi đi qua lọc khí). Sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không thay đổi làm piston dịch chuyển sang trái, làm cho đĩa lực đẩy cần đẩy trợ lực sang trái và tăng lực phanh. - Khi giữ chân phanh: Nếu chỉ đạp một nửa hành trình đạp phanh thì cần điều khiển van và van khí sẽ dừng nhưng piston tiếp tục dịch chuyển sang trái do sự chênh lệch áp suất. Van điều khiển vẫn tiếp xúc với van chân không nhờ lò xo van điều khiển nhưng nó di chuyển cùng với piston. Do van điều khiển dịch chuyển sang trái và tiếp xúc với van khí nên không khí bị ngăn không cho vào buồng áp suất thay đổi, vì vậy áp suất trong buồng áp suất thay đổi được giữ ổn định. Kết quả là có sự chênh áp không đổi giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi.Vì vậy, piston không dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh. - Trợ lực phanh cực đại: Nếu đạp hết bàn đạp phanh (hết hành trình), van khí sẽ tách hoàn toàn ra khỏi van điều khiển. Lúc này, buồng áp suất thay đổi được điền đầy không khí và sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không đổi đạt đến mức cực đại. Kết quả trợ lực phanh lớn nhất tác dụng lên piston. Ngay cả khi tác dụng thêm lực lên bàn đạp phanh thì mức độ trợ lực tác dụng lên piston vẫn không thay đổi và lực tác dụng thêm này sẽ truyền qua cần đẩy trợ lực đến xilanh phanh chính. - Nhả phanh: Cần điều khiển van và van khí bị đẩy sang phải nhờ lò xo hồi van khí và van phản lực của xilanh phanh chính. Nó làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển, làm đóng đường thông giữa khí trời với buồng áp suất thay đổi. Lúc này, van khí nén lò xo van điều khiển lại. Vì vậy, van điều khiển bị tách khỏi van chân không làm thông cửa A và B. Nó cho phép không khí từ buồng áp suất thay đổi đi qua buồng áp suất không đổi làm triệt tiêu sự chênh áp giữa 2 buồng. Piston bị đẩy lại bên phải bởi lò xo màng và trợ lực trở về trạng thái không hoạt động. - Khi không có chân không: Đồ án môn học – Thiết Kế Tính Toán Ô Tô Trang 10