Đồ án thiết kế hệ thống phanh

Đồ án thiết kế cơ khí trong công nghệ ô tô, Đồ án tính toán thiết kế ô tô, hệ thống phanh abs, nguyên lý hoạt dộng của hệ thống phanh, ...

LỜI NĨI ĐẦU Việc Việt Nam trở lại hợi nhập với khu vực và thế giới, đất nước ta hướng tới để trở thành một nước có ngành công nghiệp phát triển Do vậy chúng ta có sự chuyển đổi cấu kinh tế với việc ưu tiên phát triển các ngành công nghiệp Và năm gần với sự phát triển kinh tế nước ta ngành cơng nghiệp tơ có bước phát triển và chiếm một vị trí quan trọng kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ tốc độ phát triển kinh tế một quốc gia , nhằm đáp ứng nhu cầu lại và vận chuyển hàng hoá ngày càng tăng xã hội.Đối với thế giới ngành công nghiệp sản xuất ô tô đã có lịch sử phát triển khá lâu đời, lại là ngành công nghiệp khá mới ở Việt Nam Cho nên cần phải có từng bước tạo tảng cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta tương lai Theo em đó là chúng ta tiến hành nghiên cứu thiết kế các hệ thống, các chi tiết ô tô đảm bảo yêu cầu kỹ tḥt, tính an toàn mà cịn phải đạt hiệu kinh tế cao, đáp ứng nhu cầu sử dụng Về thực tế hệ thống giao thông đường bộ ở nước ta chưa phát triển kịp và chưa phù hợp với sự phát triển phương tiện lại vậy mà mợt vấn đề quan trọng nhất đó là yêu cầu hệ thống phanh ô tô phải tốt đảm bảo có hiệu phanh cao nhất, ổn định phanh đảm bảo an toàn, êm dịu, thời gian tác dụng phanh và quãng đường phanh là ngắn nhất… Trên sở đó em giao đề tài đồ án với nội dung yêu cầu : “ Sử dụng phần mềm solidwork thiết kế mô hệ thống phanh ô tô ” Trong quá trình làm đồ án, thân đã hết sức cố gắng và sự hướng dẫn giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn: …… , song khả và trình đợ em có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót Kính mong các thầy giáo bộ môn ô tô và các bạn đóng góp thêm ý kiến, để đồ án em hoàn thiện BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn : Họ và tên sinh viên : Lớp : MSSV : Tên đề tài : Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn (ký tên và ghi rõ họ tên) BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện : Họ và tên sinh viên : Lớp : MSSV : Tên đề tài : Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên phản biện (ký tên và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………… ……….i DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH………………… …….ii Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề………………………………………………………………………… 1.2 Mục tiêu đề tài……………………………….………………………………… 1.3 Nội dung đề tài……………………………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………… 1.5 Kết cấu đồ án………………………………………………………………… Chương 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH………………………………… 2.1 Công dụng yêu cầu hệ thống phanh……………………………………… 2.1.1 Công Dụng…………………………………………………… ………… 2.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh………………………………………………3 2.2 Phân loại hệ thống phanh………………………………………………………… 2.2.1 Phân loại theo công dụng………………………………………………….5 2.2.2 Phân loại theo cấu phanh…………………………………………… 2.2.2.1 Cơ cấu phanh trống-guốc……………………………………… 2.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa……………………………………………… 10 2.2.2.3 Phanh dừng………………………………………………… 11 2.2.3 Phân loại theo dẫn động phanh………………………………………… 11 2.2.3.1 Dẫn đợng khí……………………………………………… 11 2.2.3.2 Dẫn đợng thủy lực……………………………………………… 12 2.2.3.3 Dẫn đợng phanh thủy phanh liên khí……………………………………….17 2.2.3.4 Dẫn đợng hợp……………………………………….18 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ……………………………………………….19 3.1 Thông số bản………………………………………………………………… 19 3.2 Mô men phanh yêu cầu ở các cấu phanh……………………………………….21 3.3 Tính toán thiết kế các thông số cấu phanh………………………………… 23 3.4 Đường kính xi lanh và xi lanh cơng tác…………………………………… 24 Chương 4: BẢN VẼ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ TỔNG KẾT………………… 25 4.1 Bản vẽ…………………………………………………………………………… 25 4.2 Tổng kết……………………………………………………………………….30 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 - Thông số xe HYUNDAI AZERA DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 2.1- Cơ cấu phanh Trống-guốc sử dụng xilanh thủy lực Hình 2.2 - Cơ cấu phanh Trống-guốc sử dụng cam ép Hình 2.3 - Cơ cấu phanh Trống-guốc loại hai xilanh ép Hình 2.4 - Cơ cấu phanh Trống-guốc loại bơi Hình 2.5 - Phanh đĩa má kẹp cố định Hình 2.6 - Phanh đĩa má kẹp tùy đợng Hình 2.7 - Dẫn đợng thủy lực tác dụng trực tiếp Hình 2.8 - Dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân khơng Hình 2.9 - Dẫn đợng thủy lực trợ lực khí nén Hình 2.10 - Dẫn đợng thủy lực trợ lực bơm thủy lực Hình 2.11 - Dẫn đợng thủy lực dùng bơm và các bợ tích Hình 2.12 - Sơ đồ hệ thống phanh thủy khí Hình 3.1 - Thông số xe HYUNDAI AZERA Hình 4.1 - Bản vẽ chi tiết pistơng trước Hình 4.2 - Bản vẽ chi tiết đĩa Phanh Hình 4.3 - Bản vẽ lắp cấu phanh trước Hình 4.4 - Bản vẽ Chi tiết pistơng sau Hình 4.5 - Bản vẽ lắp cấu phanh sau Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Cơ cấu phanh là cấu an toàn chủ động ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nền công nghiệp ô tô ngày càng phát triển mạnh, với số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày càng lớn Các xe ngày càng thiết kế với công suất lớn hơn, tốc độ chuyển động nhanh yêu cầu đặt với cấu phanh ngày càng cao và nghiêm ngặt Một ô tô có cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao mới có khả phát huy hết công suất, xe mới có khả chạy ở tốc đợ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an toàn và hiệu vận chuyển ô tô Khoảng 10% số vụ tai nạn xảy trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái Hệ thống ABS giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh người lái 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: Nêu cấu tạo, công dụng, nguyên lý hoạt động hệ thống phanh Tính toán thiết kế cấu phanh Mơ nguyên lý hoạt động hệ thống 1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Vận dụng kiến thức đã học sử dụng phần mềm solidwork thiết kế mô hệ thống phanh 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Mọi thông tin và thông số kỹ thuật lấy từ tài liệu tham khảo và dùng phần mềm solidwork để thiết kế 1.5 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG 4: BẢN VẼ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ TỔNG KẾT Chương TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH 2.1 CÔNG DỤNG VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH 2.1.1 Công dụng Trên ôtô phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở chế độ nhờ đó mới phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ ôtô là suất vận chuyển xe Hệ thống phanh dùng để: + Giảm tốc độ ôtô đến dừng hẳn đến một tốc độ cần thiết nào đó + Giữ ôtô đứng yên đường dốc với thời gian không hạn chế Như vậy, nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể chạy xe an toàn ở tốc độ cao, đó tăng suất vận chuyển và hiệu xe 2.1.2 Yêu cầu Nói chung hệ thống phanh là một hệ thống an toàn xe nên để đảm nhận vai trò này thiết kế làm việc hệ thống phanh cần phải đảm bảo yêu cầu sau: + Làm việc bền vững, tin cậy Để đạt điều này hệ thống phanh ôtô bao giờ có tối thiểu ba loại phanh đó là: Phanh làm việc (phanh chính), phanh dự trữ và phanh dừng, ngoài đối với các ôtô có tải trọng lớn ôtô hay làm việc ở các vùng đồi núi thường xuyên phải xuống dốc dài có loại phanh chậm dần dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ôtô máy kéo không vượt quá tốc độ cho phép để giảm dần tốc độ ôtô nhằm tránh cho hệ thống phanh làm việc quá nhiều gây mòn nhanh má phanh và sinh nhiệt độ cao Các loại phanh có thể có các bộ phận chung và đảm nhiệm nhiệm vụ để đảm bảo an toàn chúng phải có nhất hai bợ phận điều khiển và dẫn động độc lập, ngoài để tăng thêm độ tin cậy hệ thống phanh cịn 10 ép piston xilanh 4, dầu dưới áp lực cao truyền qua ống dẫn đến các xi lanh đó dẫn động đến các má phanh và tiến hành quá trình phanh - Ưu điểm: Hệ thống phanh thủy khí này phối hợp ưu điểm phanh khí và phanh dầu cụ thể là: Lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhạy cao, hiệu suất lớn và có thể sử dụng cấu phanh nhiều loại khác - Nhược điểm: Ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kỹ thuật phức tạp kiểm tra mức dầu và thoát khơng khí khỏi truyền động… 2.2.3.4 Dẫn động phanh liên hợp Dẫn đợng liên hợp thủy khí Dẫn đợng phanh liên hợp là liên kết thủy lực và khí nén đó phần thủy lực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ và đồng thời bảo đảm cho độ nhạy hệ thống cao, phanh một lúc tất các bánh xe, phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả huy động, điều khiển phanh romooc Dẫn động phanh liên hợp thường sử dụng ở các loại xe tải cỡ lớn và áp dụng cho xe nhiều cầu xe URAL, 375D, URAL-4230… * Ngun lý hoạt đợng: Máy nén khí cung cấp khí nén đến bình chứa khí Khi có lực tác dụng từ bàn đạp người lái van phân phối mở, đường khí nén từ bình chứa tới bầu trợ lức chinh lực ép lên piston xi lanh Dầu áp lực cao theo các đường ống dẫn tới ép các piston xi lanh phanh đó dẫn động các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh * Ưu điểm: Lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhạy cao, hiệu suất lớn và có thể sử dụng cấu phanh nhiều loại khác * Nhược điểm: Ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kỹ thuật phức tạp kiểm tra mức dầu và thoát khí khỏi truyền đợng 25 Chương 3: CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 3.1 CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN Hình 3.1 - Thơng số xe HYUNDAI AZERA Bảng 3.1 - Thông số xe HYUNDAI AZERA Thơng Số Kí Hiệu Giá trị Đơn vị G0 1650 KG Trọng lượng toàn bộ Gt 2050 KG Chiều cao lớn nhất H 1490 mm Chiều rộng lớn nhất W 1865 mm Chiều dài lớn nhất L 4895 mm Trọng lượng không tải ` 26 Chiều dài sở Lo 2780 mm Vận tốc tối đa V 190 Km/h Ký hiệu lốp 185/70R14 Hình 3.2 - Sơ đồ lực tác dụng lên tô Trong đó: Ga: Trọng lượng ô tô đặt tại trọng tâm xe Z1, Z2 : Các phản lực thẳng góc bánh xe trước sau PP1, PP2 : Lực cản lăn bánh trước vào sau Pj : Lực quán tính Pw : Lực cản khơng khí L0: Chiều dài sở xe hg : Chiều cao trọng tâm xe a : Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước (m) 27 b : khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau (m) 3.2 MÔ MEN PHANH YÊU CẦU Ở CÁC CƠ CẤU PHANH - Xác định mô men thiết sinh ở cấu phanh ở cầu trước và cầu sau ta có công thức: + Đối với cấu phanh trước: Mpbx1 = G 2.L ϕ hg (b + ).ϕ rbx (1.1) + Đối với cấu phanh sau: Mpbx2 = G 2.L ϕ hg (a - ).ϕ rbx (1.2) Trong đó: G -là trọng lượng ô tô đầy tải L- chiều dài sở ô tô (m) g-là gia tốc (g = 9,81 m/s2) hg- Chiều cao trọng tâm ô tô đầy tải Với xe thiết kế có hg = 620(mm) a- khoảng cách từ tâm đến cầu trước b- khoảng cách từ tâm đến cầu sau φ- hệ số bám bánh xe với mặt đường và có (φ= 0,7 - 0,8), chọn φ = 0,75 rbx- Bán kính lăn bánh xe - Bán kính lăn xe: + theo (Lý thút tô ) ta có: 28 rbx = λ r0 (1.3) Trong đó: λ - hệ số biến dạng lốp (λ = 0,93 ) r0 - Bán kích thiết kế và xác định theo công thức: r0 = ( B + d ) 25,4 = ( 7,28 + 14 ) 25,4 = 362.71 (mm) Suy ra: rbx = λ r0 = 0,93 362.71 = 337 (mm) (1.4) (1.5) trọng lượng ô tô đầy tải: - G = Ga1 + Ga2 = 9114,9 + 10995,6 = 20110,5 (KG) (1.6) - Khoảng cách từ tâm cầu trước và sau đến trọng tâm ô tô: + Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước: Ga1 L G a= (1.7) = = 1260 (mm) + Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau: b = L - a = 2780 - 1260 = 1520 (mm) (1.8) Ta có các giá trị: G = 20110,5 (KG) a = 1,26(m) b = 1,52(m) L = 2,78 (m) φ = 0,75 hg = 0,62 (m) rbx = 0,337 (m) - thay các giá trị vào công thức (1.1) và (1.2) ta có : Mpbx1 = Mpbx2 = G L G 2.L ϕ hg (b + ϕ.hg (a - ).ϕ rbx =(1,52+0,75.0,62).0,75.0,337 = 1819,2497 [N.m] ).ϕ rbx = (1,26+0,75.0,62).0,75.0,337 = 722,2147 [N.m] 29 30 3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THƠNG SỐ CỦA CƠ CẤU PHANH Với bán kính bánh xe rbx = 337(mm), theo kinh nghiệm có thể chọn R2 công thức: R2 = rbx = 337 = 135(mm) (2.1) - Ta có: R1 = 0,6 R2 = 0,6 135 = 71 (mm) - Bề rộng vành khăn: bvk1 = R2 - R1 = 135 -81 = 54 (mm) - lực ép yêu cầu P đối với cấu phanh đĩa xác định sau: P= M p  R22 − R12  µ  R23 − R13    (2.2) (2.3) (2.4) Trong đó: R2 - Bán kính ngoài đĩa phanh R1 - Bán kính đĩa phanh µ - Là hệ số ma sát có thể chọn µ=0,33 + Lực ép P1 đối với cầu trước: P1 = 24266,36 [N] + lực ép P2 đối với cầu sau: P2 = 9633.38 [N] Góc ôm má phanh: - α= 2P q.( R22 − R12 ) (2.5) + Đối với cấu phanh trước: = 2,08 [rad] = 119,20 + Đối với cấu phanh sau: α2= 0,82 [rad] = 470 - bán kính trung bình đĩa phanh: 3 2.( R2 − R1 ) Rtb = R22 − R12 ( - ) = 0.11 (m) (2.6) chiều dài cung trung bình: C = Rtb + (2.7) Đối với cấu phanh trước 31 C1 = Rtb.1= 0,11.2.08 = 0,228 (m) + Đối với cấu phanh sau C2 = Rtb.2= 0,11.0,82 = 0,09 (m) 3.4 ĐƯỜNG KÍNH XI LANH CHÍNH VÀ XI LANH CƠNG TÁC - đường kính xi lanh công tác xác định công thức: dk = 4.Pk π Pd (3.1) Trong đó: Pk - là là lực ép yêu cầu ở cấu phanh thứ k, pd là áp suất làm việc dầu phanh hệ thống Khi phanh với lực phanh lớn nhất áp suất dầu phanh hệ thống hiện nằm khoảng : pd ≈ 5÷10[MN/m2] + đối với cấu phanh trước d1 = = dk = = 0,062 [m] + đối với với cấu phanh sau d2 = = dk = = 0,039 [m] - Đường kính xi lanh : = =0.045 [m] (3.2) 32 Chương CHƯƠNG 4: BẢN VẼ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ TỔNG KẾT 4.1 Bản Vẽ Hình 4.1-Bản vẽ chi tiết pistơng trước 33 Hình 4.2 - Bản vẽ chi tiết đĩa phanh 34 Hình 4.3 - Bản vẽ lắp cấu phanh trước 35 Hình 4.4 - Bản vẽ Chi tiết pistơng sau 36 Hình 4.5 - Bản vẽ lắp cấu phanh sau 4.2 Kết luận Sau quá trình làm đồ án kết đạt là đã vẽ vẽ chi tiết pittông và đĩa phanh hệ thống phanh thực hiện vẽ lắp Nêu cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động hệ thống phanh ABS Nhưng nhóm chưa thể mô cách thức nguyên lý hoạt động hệ thống phanh ABS Qua phần đồ án chưa hoàn chỉnh em cảm thấy cần trau dồi thêm kiến thức nhiều mặt để đồ án tiếp theo hoàn thiện 37 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ts Nguyễn Văn Nhanh, Ts Nguyễn Phụ Thượng Lưu, ThS Đỗ nhật Trường (2019) Kết cấu tơ, Giáo trình Hutech, TP HCM [2] Đặng Q ; tính toán thiết kế tơ; Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2001; [3] T.s Nguyễn Văn Nhanh (2018) Lý thút tơ, Giáo trình Hutech, Tp.HCM 39 ... KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG 4: BẢN VẼ THIẾT KẾ MƠ PHỎNG VÀ TỔNG KẾT Chương TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH. .. má phanh và trống phanh phải cao để cấu phanh nhỏ gọn đồng thời phải ổn định điều kiện sử dụng để hiệu phanh đảm bảo + Toàn bộ động ôtô phanh biến thành nhiệt đó hệ thống phanh. .. cấu phanh thứ k, pd là áp suất làm việc dầu phanh hệ thống Khi phanh với lực phanh lớn nhất áp suất dầu phanh hệ thống hiện nằm khoảng : pd ≈ 5÷10[MN/m2] + đối với cấu phanh