3)
4.3.7. Tính các lò xo
[A]. Tính lò xo màng cường hóa (lò xo màng trợ lực).
Hình 4. 11 Tính toán lò xo.
a) Đường kính dây lò xo:
𝑑 > 1,6√𝑘. 𝐹𝑙𝑥. 𝑐 [𝜏]
Trong đó:
– d: Đường kính dây lò xo.
– Flx: Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu), Flx = 150 N.
– c: Hệ số đường kính, D c
d
– D: Đường kính trung bình của lò xo
– d: Đường kính dây lò xo. Chọn c = 15
– k: hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức:
. 09 , 1 15 615 , 0 4 15 . 4 1 15 . 4 615 , 0 4 4 1 4 c c c k
– [] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65, [] = 330 MPa.
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo: D = c.d = 15.4,4 = 66 mm. b) Số vòng làm việc của lò xo 𝑛 = 𝑥. 𝐺. 𝑑 8. 𝑐3. (𝐹𝑚𝑎𝑥− 𝐹𝑚𝑖𝑛) Trong đó:
x: Chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng đến giá trị lớn nhất Fmax, từ giá trị lực nhỏ nhất Fmin (lực lắp), x được chọn dựa vào hành trình của piston xilanh chính.
Ta có tổng hành trình của 2 piston xilanh chính là S =S1 + S2 =7,37 +3,4 = 10,77 mm, với S1, S2 là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp. Có thể chọn x bằng hoặc lớn hơn tổng số hành trình trên. Lấy x = 15
G: Môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c: Đường kính dây lò xo và hệ số đường kính. c = 15,d = 4,4 mm,.
Fmax, Fmin: Fmax = 150 N, Fmin = 80 N ( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu) Do đó: 4 3 15.8.10 .4, 4 3 8.15 .(150 80) n vòng.
c) Độ biến dạng cực đại của lò xo
𝜆𝑚𝑎𝑥 =8. 𝐷
3. 𝑛. 𝐹𝑚𝑎𝑥 𝐺. 𝑑4 Trong đó:
+ D: Đường kính trung bình của vòng lò xo, D = 66 mm. + n: Số vòng làm việc của lò xo, n =3 vòng.
+ Fmax: Lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 150N. + G: Môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
+ d: Đường kính dây, d = 4,4 mm.
⇒ 𝜆𝑚𝑎𝑥 = 8. 66
3. 3.150
Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2 piston thứ cấp và sơ cấp. Khi đó lực tác dụng lên lò xo Plx được tính từ tổng hành trình S của piston như sau: 𝑆 =8. 𝑐 3. 𝑛 𝐺. 𝑑 ∙ (𝑃𝑙𝑥− 𝐹𝑚𝑖𝑛) ⇒ 𝑃𝑙𝑥 = 𝑆. 𝐺. 𝑑 8. 𝑐3. 𝑛+ 𝐹𝑚𝑖𝑛 Trong đó:
+ S: Tổng hành trình dịch chuyển của các piston, S = 10,77 mm. + G: Mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
+ d: Đường kính dây lò xo,d = 4,4mm. + c: Tỉ số đường kính, c = 15. + n: Số vòng lò xo, n = 3 vòng. + Fmin: Lực lắp lò xo, F = 80N. ⇒ 𝑃𝑙𝑥 =10,77.8. 10 4 8. (15)3. 3 + 80 = 126,8 𝑁
Từ đó ta kiểm tra được ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là:
𝜏 = 8. 𝑘. 𝑃𝑙𝑥. 𝐷 𝜋. 𝑑3 ≤ [𝜏] ⇒ 𝜏 = 8.1,09.126,866
𝜋. (4,4)3 = 272 𝑀𝑃𝑎
Lò xo làm bằng thép 65 có [] = 330MPa, so sánh thấy < []. Vậy điều kiện bền xoắn được đảm bảo.
Số vòng toàn bộ của lò xo:
n0 = n + 2 = 3 +3 = 6 vòng
Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau:
HS = (n0 – 0,5).d HS = (6 – 0,5).4,4 = 19,8 mm
Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải:
𝑡 = 𝑑 +1,2. 𝜆𝑚𝑎𝑥 𝑛
Trong đó:
– d: đường kính dây lò xo, d = 4,4mm.
– n: số vòng làm việc của lò xo, n = 3 vòng.
– max: độ biến dạng cực đại, max = 34,5 mm.
t = 4,4 +1,2.34,5 3
t = 18,2 mm
chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
– H0 = HS + n. (t-d)
– H0 = 19,8 + 3(18,2 - 4,4) H0 = 61,2 mm
[B] Tính lò xo van khí
Lò xo màng cường hoá được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
a) Đường kính dây lò xo:
𝑑 ≥ 1,6√𝑘. 𝐹𝑙𝑥. 𝑐 [𝜏]
Trong đó:
– d: đường kính dây lò xo.
– Flx: lực lớn nhất tác dụng lên lò xo, Flx = 20 N. – c: hệ số đường kính, c D. d – D: đường kính vòng lò xo. – d: đường kính dây lò xo – Chọn c = 15.
– k: hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức:
. 09 , 1 615 , 0 1 15 . 4 615 , 0 1 4 c k
– []: ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65, [] = 330 MPa.
𝑑 ≥ 1,6√1,09.20.15
330 ≈ 1,6 𝑚𝑚
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo:
D = c.d = 15.1,6= 24 mm.
b) Số vòng làm việc của lò xo
𝑛 = 𝑥. 𝐺. 𝑑
8. 𝑐3. (𝐹𝑚𝑎𝑥− 𝐹𝑚𝑖𝑛)
Trong đó:
+ x: chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng đến giá trị lớn nhất Fmax, từ giá trị lực nhỏ nhất Fmin (lực lắp), x được chọn dựa vào hành trình của van khí . x = 3 mm + G: môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
+ d, c: đường kính dây lò xo và hệ số đường kính. c = 15, d = 1,6 mm. + Fmax, Fmin ( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu)
Fmax = 20 N, Fmin = 15 N. Do đó: 4 3 3.8.10 .1, 6 3 8.15 .(20 15) n vòng.
c) Độ biến dạng cực đại của lò xo
𝜆𝑚𝑎𝑥 =8. 𝐷𝑡𝑏
3. 𝑛. 𝐹𝑚𝑎𝑥 𝐺. 𝑑4 Trong đó:
D: đường kính trung bình của vòng lò xo, D = 24 mm.
n: số vòng làm việc của lò xo, n =3 vòng.
Fmax: lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 20N.
G: môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
d: đường kính dây, d = 1,6 mm. 3
d) Ứng suất của lò xo
Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của dòn đẩy. Khi đó lực tác dụng lên lò xo Plx được tính từ tổng hành trình S của đòn đẩy như sau:
𝑆 =8. 𝑐
3. 𝑛
𝐺. 𝑑 . (𝑃𝑙𝑥. 𝐹𝑚𝑖𝑛)
Trong đó:
– S: Tổng hành trình dịch chuyển của các đòn đẩy, S = 13 mm.
– G: Mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
– d: Đường kính dây lò xo, d = 1.6mm.
– c: Tỉ số đường kính, c = 15. – N: Số vòng lò xo, n = 3 vòng. – Fmin - Lực lắp lò xo, F = 80N. ⇒ 𝑃𝑙𝑥 =10,77.8. 10 4. 1.6 8. (15)3. 3 + 80 = 94 𝑁
Từ đó ta kiểm tra được ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là:
𝜏 = 8. 𝑘. 𝑃𝑙𝑥. 𝐷 𝜋. 𝑑3 ≤ [𝜏]
Lò xo làm bằng thép 65 có [] = 330MPa, so sánh thấy < [] . Vậy điều kiện bền xoắn dược đảm bảo.
Số vòng toàn bộ của lò xo:
n0 = n + 2 = 3 +2 = 5 vòng
Bước của vòng lò xo khi các vòng xít nhau HS = (n0 – 0,5).d
HS = (5 - 0,5).1,6 = 7,2 mm
Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải
t = d +1,2. 𝜆𝑚𝑎𝑥 𝑛
Trong đó:
d: đường kính dây lò xo, d = 1,6mm.
max: độ biến dạng cực đại, max = 12,6 mm. t = 1,6 + 1,2.12,6/3
t = 6,44 mm
Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải H0 = HS + n.(t-d) H0 = 7,2 + 3(6,6 – 1,6) H0 = 22,2 mm
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ TRÊN SOILD WORK 5.1.Cụm bàn đạp phanh
Hình 5. 1 Các chi tiết tổng thành của cụm bàn đạp phanh
1 Bàn đạp phanh 4 Khớp nối bàn đạp
2 Miếng cố định khớp 5 ốc bu lông
Hình 5. 2 Cụm bàn đạp phanh hoàn chỉnh
5.2.Hệ thống xilanh chính
Hình 5. 3 Các chi tiết tổng thành hệ thống xilanh chính.
1 Bình chứa dầu phanh 5 Xilanh chính
4 Piston sơ cấp
Hình 5. 4 Hệ thống xilanh chính hoàn chỉnh
5.3.Bộ trợ lực chân không
Hình 5. 5 Các chi tiết tổng thành bộ trợ lực chân không
1 Vỏ bộ trợ lực 6 Ty đẩy
2 Màng chắn bụi 7 Lò xo màng trợ lực
3 Miếng nối cần trợ lực với bàn đạp 8 ốc của cần điều khiển van
5 Cần điều khiển van
5.4.Cụm phanh đĩa trước
Hình 5. 7 Các chi tiết tổng thành cụm phanh đĩa trước (1).
1 Đĩa phanh 5 Má phanh (trong)
2 Cùm phanh 6 Má phanh (ngoài)
3 Lò xo vít xả gió 7 Bi xả gió
Hình 5. 8 Các chi tiết tổng thành cụm phanh đĩa trước (2).
1 Moay ơ 5 Vít xả gió
2 Piston phanh đĩa 6 Vít ngắn
3 Lông đền phanh đĩa 7 Vòng bi
Hình 5. 9 Cụm phanh đĩa hoàn chỉnh
5.5.Mâm bánh xe
Hình 5. 10 Mâm bánh xe.
KẾT LUẬN Nhận xét:
Sau một khoảng thời gian nghiên cứu, tìm hiểu thông tin trên trong sách và trên mạng nhóm chúng em đã hoàn thành được bài báo cáo tiểu luận này.
Chúng em học được tầm quan trọng của hệ thồng phanh không chỉ có ở giảm tốc độ, hãm xe, mà còn phải giúp xe có thể kiểm soát được khi phanh. Nếu không có hệ thống phanh, chúng ta không thể điều khiển tốc độ chiếc xe của mình theo ý muốn, do đó nó là một bộ phận rất quan trọng trên ô tô.
Giúp chúng ta có thể hiểu được nguyên lý hoạt động, từ đó hiểu và đưa ra được các phương án bảo trì và sữa chữa.
Có thể tự tính toán thiết kế và tạo dựng mô phỏng được các chi tiết trong hệ thống phanh của xe.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. TS. Nguyễn Phụ Thượng Lưu. Động lực học ô tô (Giáo trình lưu hành nội bộ
HUTECH).
[2]. TS. Nguyễn Văn Nhanh. Lý thuyết ô tô (Giáo trình lưu hành nội bộ HUTECH). [3]. news.oto-hui.com (Website chuyên nghiên cứu về ô tô)
[4]. AT6604 – VEHICLE DYNAMICS (Fatima Michael College of Engineering &
Technology)
[5]. Web tài liệu 123:
1. Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe 4 chỗ 2. Phanh xe Toyota Vios G