Đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội môn ôtô đồ án tốt nghiệp Đề tài Thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIL-130 Khi tăng tải Giáo viên hớng dẫn: Võ Văn Hờng Giáo viên duyệt : Đinh Ngọc Ân Sinh viên thực : Nguyễn Xuân Hảo Lớp : Ôtô - K45 Hà nội 5/2005 Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -1 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Trong trình công nghiệp hoá đại hoá nớc ta Việc phát triển nghành khoa học kỹ thuật vô cần thiết quan trọng Trong sản xuất ô tô lĩnh vực cần đợc trọng đến Trên giới sản xuất ô tô ngày tăng vợt bậc, ô tô trở thành phơng tiện vận chuyển quan trọng hành khách hàng hoá cho ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đà trở thành phơng tiện giao thông t nhân nớc có kinh tế phát triển Ngày nớc ta số ô tô t nhân gia tăng với phát triển tăng trởng nên kinh tế Mât độ xe đờng ngày tăng điều dẫn đến vấn đề tai nạn giao thông mà tập chung trọng giải Đối với Ô tô nguyên nhân xẩy tai nạn hƯ thèng phanh chiÕm tû lƯ lín nhÊt tai nạn kỹ thuật gây nên Cũng mà hệ thống phanh ngày đợc cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống phanh ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Trong số ô tô nớc ta có nhiều loại xe đại giới nhng hầu hết xe , xe gia đình Còn xe tải nhiều loại xe đợc nhập từ Liên xô vừa cũ lại không phù hợp với điều kiện khí hậu Việt nam Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -2 Đồ án tốt nghiệp Cùng với mục tiêu làm tăng độ tin cậy cho hệ thống phanh xe ô tô em đà nhận đề tài “ KiĨm nghiƯm, c¶i tiÕn hƯ thèng phanh xe Zil 130 tăng tải Để cải tiến hệ thèng phanh cho xe Zil 130 sÏ cã rÊt nhiÒu vấn đề cần quan tâm song với thời gian tháng trình độ có hạn em nên em quan tâm đến hệ thống dẫn động phanh cho xe Víi xe Zil 130 ®ang sư dơng hƯ thống phanh khí nén dẫn động dòng Nên em đinh thực công việc cải tiến hệ thống phanh từ dẫn động dòng sang dẫn động hai dòng để hy vọng tăng đợc độ tin cậy cho hệ thống phanh nói riêng cho xe nói chung Đồng thời góp phần vào việc giảm tai nạn giao thông vấn đề nhức nhối nớc ta Sau tháng làm việc dới giúp đỡ thấy giáo môn ô tô hớng dẫn bảo tận tình thấy giáo Võ Văn Hờng em đà hoàn thành đố án tôt nghiệp Do trình độ em hạn chế kinh nghiệm thiết kế ỏi nên đồ án em không tránh khỏi sai sót Em mong đợc bảo thầy giáo môn ô tô bạn để em có thêm kiến thức thiết kế Em xin chân thành cảm ơn Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -3 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Xuân Hảo Phần I tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh Hệ thống phanh xe Zil-130 hệ thống phanh dẫn động khí nén dòng Truyền ®éng phanh gåm cã m¸y nÐn khÝ, van ®iỊu chØnh áp suất, bình chứa khí nén, van phân phối, ống dẫn khí bầu phanh Vì điều kiện khí hậu Việt nam nóng ẩm ®é tin cËy cđa hƯ thèng phanh xe Zil-130 lµ không cao, để nâng cao độ tin cậy an toàn sử dụng xe việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh cần thiết Để việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh đợc hoàn chỉnh Trớc hết ta Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -4 Đồ án tốt nghiệp kiểm nghiệm hệ thống phanh để đảm bảo thông số phù hợp cho việc thiÕt kÕ c¶i tiÕn Mét sè gi¶ thiÕt tiÕn hành kiểm nghệm: áp suất thời điểm má phanh tỷ lệ thuận với biến dạng hớng kính điểm phanh nghĩa má phanh Toµn bé diƯn tÝch lµm viƯc cđa má phanh ép vào bề mặt trống phanh Khi phanh trống phanh guốc phanh không bị biến dạng mà có má phanh bị biến dạng Có lý ma sát làm vật liệu có độ cứng nhỏ guốc phanh trống phanh, guốc phanh trống phanh thờng có gân tăng cứng Quy luật phân bố áp suất má phanh theo quy luật hình sin áp suất điểm đợc xác định theo công thức: q = qmax.sin Trong đó: q: áp suất điểm cần tính qmax: áp suất cực đại cần tính : góc ôm xác định vị trí điểm cần tính I Các số liệu ban đầu Số liệu ban đầu dùng để tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh đợc lấy theo xe tham khảo xe Zil 130 Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -5 Đồ án tốt nghiệp Hình PI.1 Kích thớc xe Zil-130 Các số liệu khác đợc đa dạng bảng: Bảng 1: TT Đại lợng Tên gọi Đơn vị N N Go G G01 G02 Dt B Trọng lợng thân Trọng lợng toàn xe đầy tải Trọng lợng phân cầu trớc Trọng lợng phân cầu sau Kí hiệu lốp Đờng kính tang trống Chiều réng tÊm ma s¸t 1 1 L Hg βο Chiều dài sở xe Chiều cao trọng tâm xe Góc ôm ma sát m m ®é β1 Gãc bè trÝ tÊm ma s¸t ®é D Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm tựa chốt quay Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm cam đẩy má phanh Khoảng cách hai lực tì cam vào má phanh Dung tích bình chứa khí nén C K Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 N N m m TrÞ sè 43000 95250 25750 69500 9,00-20 0,42 0,070,08 3,8 1,45 120 vµ 125 20 vµ 25 m 0,165 m 0,16 m 0,01 l 35 -6 Đồ án tốt nghiƯp ChiỊu réng cam më m¸ phanh m 0,04 II xác định Mô men yêu cầu cấu phanh tăng tải Xác định trọng tâm xe tăng tải Với giả thiết tăng tải tải trọng đợc phân bố thùng xe Khi trọng tâm cđa thïng xe sÏ cã thªm mét lc ∆G = 20000(N) 179 3622 ∆G G 950 575 ∆G ∆G a b 2157 1075 3800 6675 Hình PI.2 Sơ đồ tính Dựa vào sơ đồ ta xác định đợc toạ độ trọng tâm nh sau: Lấy mômen điểm O2 G1 = G(178,5/3800) = 940 (N) Suy Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -7 §å ¸n tèt nghiƯp ∆G2 = ∆G - ∆G1 = 20000 – 940 =19060 (N) Nh vËy ta cã : - Trọng lợng phân cầu trớc cầu sau xe tăng tải là: G1 = G01 + ∆G1 = 25750 + 940 = 26690 (N) G2 = G02 + ∆G2 = 69500 + 19060 = 88560 (N) - Toạ độ trọng tâm xe tăng tải lµ: a = (G2.L)/G = (88560.3,8)/115250 = 2,92 (m) b = L- a = 3,8 – 2,92 = 0,88 (m) Chiều cao toạ độ trọng tâm lấy hg = 1,6 (m) Tính toán Mômen phanh Mômen phanh sinh cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ xe dừng hẳn xe với gia tốc chậm dần thời gian cho phép Mômen phanh yêu cầu cấu phanh đợc tính nh sau: + Mômen phanh yêu cầu cấu phanh tríc Mp1 = ϕG1 M P1 = J h G  b + max g 2L  g  ϕrbx [I 1] Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 -8 Đồ án tốt nghiệp + Mômen phanh cần có c¬ cÊu phanh sau: Mp2 = ϕG2 M P2 = J h G  a − max g 2L  g  ϕrbx  [I 2] Trong ®ã : Träng lợng ôtô tăng tải: G = 115250 (N) Chiều dài sở ôtô: L = 3,8 (m) Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc: a = 2,92 (m) Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau: b = 0,88 (m) Chiều cao träng t©m xe: h g = 1,6 (m) Gia tèc chậm dần cực đại phanh: J max = 5,88(m/s2) Gia tèc träng trêng: g = 9,81(m/s2) HƯ sè b¸m bánh xe với mặt đờng chọn = 0,6 xe hệ thống ABS Bán kính lăn bánh xe đợc xác định theo mối quan hƯ sau: rbx = λ r0 ®ã : Ngun Xuân Hảo - Ôtô -K45 -9 Đồ án tốt nghiệp d  r0 =  B + 25,4  2 Theo kÝ hiƯu cđa lèp ta cã: B = 9(inc) d = 20(inc) hƯ sè biÕn d¹ng lèp: λ = 0,93 20   ⇒ r = 0,93 + 25,4 = 448(mm) = 0,448(m)   r = 0,448 (m) Thay giá trị trang vào [I 1] [I 2] ta đợc : Mômen phanh yêu cầu bánh xe trớc : M P1 = 0,6 115250 0,88  5,88.1,6  1 + 0,448 = 7422( Nm) 2.3,8  9,81.0,88  M«men phanh yêu cầu bánh xe sau : M P = 0,6 115250 2,92  5,88.1,6  1 − 0,448 = 8067( Nm) 2.3,8  9,81.2,92  III Tính toán kiểm nghiệm cấu phanh guốc Để tính toán kiểm nghiệm phanh guốc, trớc hết ta phải tính toán thông số nh góc xác định điểm đặt phản lực tác dụng từ trống phanh lên guốc phanh trớc sau (), bán kính đặt phản lực tác dụng từ trống phanh lên guốc phanh trớc sau () Tính góc xác định điểm đặt lực Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 10 Đồ án tốt nghiệp đoạn trục 21 Bớc M¸y Da o t(m s(mm/ v(m/p n(v/p m) p) ) ) Nguyên công 4: Tiện vát mép cắt rÃnh 3.5 9.5 2.5x45 n S1 S2 + Định vị: Mũi tâm cố định khống chế bậc tự Mũi tâm di động khống chế bậc tự +Kẹp chặt: chi tiết đợc kẹp chặt tốc + Chọn máy: máy tiện T616, công suất 4,5kW Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 75 Đồ án tốt nghiƯp +Chän dao: dao tiƯn T15K6 Bíc : TiƯn rÃnh Chọn chế độ cắt nh sau: Tính với dao đờng kính lớn - Chiều sâu cắt: t = 2mm - Lợng chạy dao: s = 0,08 mm/vòng - Vận tốc cắt: v = 23 m/p - Số vòng quay cđa trơc chÝnh lµ n=680 v/p Bíc : Vát mép Chọn chế độ cắt nh sau : : t=1 x 450 -chiều sâu cắt -lợng chạy dao : s= tay -vËn tèc c¾t : v= 23 m/p -Sè vòng quay trục n=680 v/p + Bảng thông số chế độ cắt Vát mép T616 T15K TiÖn r·nh T616 x 450 T15K Tay 23 680 0.08 23 680 Bíc M¸y Dao t(mm s(mm/ ) Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 p) v(m/p) n(v/ p) - 76 Đồ án tốt nghiệp Nguyên công 5: Tiện định hình mặt cầu R = Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 77 Đồ án tốt nghiệp + Định vị: Mâm cặp chấu tự định tâm khống chế bậc tự + Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt mâm cặp chấu + Chọn máy: Máy tiện T616, công suÊt 4,5 Kw + Chän dao: Dao tiÖn T15K6 + Lợng d gia công: zb=1,5 mm Tra bảng ta có chế độ cắt sau: - Chiều sâu cắt: t = 1,75 mm - Lợng chạy dao: s = 0,4 (mm/vòng) - Vận tốc cắt: vb = 125 (m/p) Các hệ sè hiÖu chØnh k1= 0,8; k2 = 0,75;k3 = - Vận tốc tính toán là: vt=vb k1 k2 k3 = 125 0.8 0.75 =75(m/p) - Sè vßng quay cđa trơc chÝnh lµ nt = 1000vt 1000.75 = = 1326.9v / p π D 3.14.18 ⇒ Chän theo m¸y có nm= 1327(v/p) - Tốc độ cắt thực tế vtt= πD.nm 3.14.18.1327 = = 75v / p 1000 1000 + Bảng thông số chế độ cắt Tiện mặt T61 cÇu r =5 T15K6 1.75 0.4 75 1327 Ngun Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 78 Đồ án tốt nghiƯp Bíc M¸y Dao t(mm s(mm/ ) v(m/p) n(v/p) p) 18 Nguyên công 6: Tiện trụ 21 S Rz40 Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 79 0.15 + - 10.5 Đồ án tốt nghiệp + Định vi : Mâm cặp chấu tự định tâm hạn chế bậc tự + Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt mâm cặp chấu + Chọn máy: Máy tiện T616, công suất 4.5kW + Chọn dao: Dao tiện T15K6 + Lợng d gia công: zb= mm + Tra bảng ta có chế độ cắt nh sau : - Chiều sâu cắt: t = 2,5 mm - Lợng chạy dao: s = 0.9 mm/vòng - Vận tốc cắt: vb= 108 m/p Các hệ số hiệu chØnh k1 = 0,8; k2= 0,75; k3=1 - VËn tèc tính toán là: vt=vb k1 k2 k3 = 108 0,8 0,75.1 = 64,8 m/p -Sè vßng quay cđa trơc chÝnh lµ n t= 1000vt 1000.64,8 = = 982v / p π D 3.14.21 ⇒ chän theo m¸y cã nm = 982 v/p -Tốc độ cắt thực tế vtt= TiÖn πD.nm 3.14.21.982 = = 65.3v / p 1000 1000 T616 T15K 2,5 Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 0,9 65,3 982 - 80 Đồ án tốt nghiệp mặt cầu Bíc M¸y Dao t(mm ) s(mm/ v( m/ n(v/p v) p) ) Nguyên công 7: Kiểm tra Phần Vi Kết luận chung Sau đà phân tích u khut ®iĨm cđa hƯ thèng phanh xe Zil 130 yêu cầu nhằm nâng cao độ an toàn cho xe chuyển động Em đà phân tích đề phơng án cải tiến hệ thống phanh cho xe Zil 130 với ph- Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 81 Đồ án tốt nghiệp ơng án chủ đạo nâng cao tính an toàn cho xe em chuyển hệ dẫn động phanh từ dòng sang hai dòng Nội dung công việc cụ thể em gồm phần sau: - TÝnh to¸n kiĨm nghiƯm hƯ thèng phanh - TÝnh bỊn số chi tiết - Chọn phơng án thiết kế - ThiÕt kÕ dÉn ®éng phanh - ThiÕt kÕ quy trình công nghệ Trong phần thiết kế dẫn động phanh em đà dựa vào tài liệu tham khảo thông số thực tế để tính toán Nhng chủ yếu tính toán dựa thông số hình học kết cấu chủ yếu Với nội dung thiết kế dẫn động phanh xe đà tăng đợc tính an toàn cho xe Zil 130 nhằm đáp ứng yêu cầu cho xe chuyển động ổn định phanh Bên cạnh vấn đề đạt đợc, thời gian có hạn đồ án em nhiều hạn chế nhiều vấn đề cha đề cập đến đồ án Một số chi tiết thừa bền nhiều Để tăng tính hiệu cho phanh làm việc ta cần phải thiết kế thêm cụm nh điều hoà lực phanh, chống Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 82 Đồ ¸n tèt nghiƯp h·m cøng phanh vµ bé tù điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh để tránh tợng bó phanh Đồ án em đà hoàn thành nhng nhiều thiếu sót em mong đợc giúp đỡ thầy giáo để em rút kinh nghiệm hiểu biết Đồ án em thực trờng Đại học Bách khoa Hà nội với giúp đỡ thầy giáo môn Ôtô đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy giáo Võ Văn Hờng Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 20 tháng năm 2005 Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 83 Đồ án tốt nghiệp Phần VIi PHụ lục Bảng P1: Các thống số đầu vào TT Các thống số Trọng lợng thân Trọng lợng toàn đầy tải Trọng lợng phân bố cầu trớc Trọng lợng phân bố cầu sau Công suất cực đại Tốc độ động øng víi NEmax KÝ hiƯu lèp ¸p st lèp ChiỊu dài sở Chiều dài toàn Chiều rộng toàn bé 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ChiỊu cao toµn Toạ độ trọng tâm đầy tải a b Hg Gia tốc chậm dần phanh Hệ số bám với mặt đờng phanh Đờng kính trống phanh Chiều rộng ma sát Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 Giá trị 4300 9525 2575 6950 Đơn vị kg kg kg kg 150 3200 Ml V/ph 9,00-20 3,8 6,675 2,35 Kg/m2 m m m 2,4 m 2,773 1,027 1,4 6,0 0,6 m m m m/s2 0,42 m 0,08 m Ghi - 84 Đồ án tốt nghiệp Bảng P2: Các kích thớc thông số cấu phanh Các thống số Cơ cấu phanh tríc Gc tríc sau Gc C¬ cÊu phanh tríc Gc trớc sau Đơn Guốc Môn men phanh 7422 8067 N.m Đờng kính bên má phanh 0,420 0,420 m Bán kính ma sát 0,295 0,295 m Khoảng cách từ tâm bánh xe đến chỗ đẩy 0,17 0,17 m Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm tựa chốt quay 0,165 0,165 m Góc ôm ma sát 120 Góc bè trÝ tÊm 20 ma s¸t KÝch thíc tÊm ma 125 Độ 120 125 25 Độ 20 0,08 Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 25 0,11 m - 85 Đồ án tốt nghiệp sát Các thông số xác định lực R δ ρ r0 5,82 1,37 §é 5,82 1,37 0,2475 0,2242 m 0,2242 0,2475 0,07 0,064 m 0,07 0,064 C¸c lực tác dụng lên guốc phanh P 15615 19202 35490 U 38768 41882 46377 19863 R N 53014 N 19863 63023 53014 N 63023 Bảng P3: Các kích thớc guốc phanh Các thông số Chiều rộng guốc phanh Chiều dầy phần tán má phanh Chiều dầy phần dới tiết diện chữ T Chiều cao Cơ cấu phanh trớc 0,01 Cơ cấu phanh sau Đơn vị 0,01 m 0,08 0,11 m 0,008 0,01 m 0,06 0,06 m Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 86 Đồ án tốt nghiệp phần dới chữ T Bán kính guốc phanh Bán kính trọng tâm guôc phanh Bán kính đờng trung hoà Bán kính guốc phanh 0,2 0,2 m 0,171 0,171 m 0,1758 0,1758 m 0,135 0,135 m Tài liệu tham khảo [TL1]: Phanh Ôtô Tác giả: Nguyễn Hữu Cẩn Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 87 Đồ án tốt nghiệp Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2004 [TL2]: Thiết kế tính toán ôtô Tác giả: Nguyễn Trọng Hoan [TL3]: Bài giảng cấu tạo ôtô Tác giả: Phạm Vị Dơng Ngọc Khánh [TL4]: Lý thuyết ôtô máy kéo Tác giả: Nguyễn Hữu Cẩn D Quốc Thịnh Phan Minh Thái Nguyễn Văn Tài Lê Thị Vàng Nhà xuất KHKT năm 2000 [TL5]: Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tác giả: Trần Văn Địch Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 88 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 89 ... - Ôtô -K45 -3 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Xuân Hảo Phần I tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh Hệ thống phanh xe Zil- 130 hệ thống phanh dẫn động khí nén dòng Truyền động phanh gồm có máy... thống phanh xe ô tô em đà nhận đề tài Kiểm nghiƯm, c¶i tiÕn hƯ thèng phanh xe Zil 130 tăng tải Để cải tiến hệ thống phanh cho xe Zil 130 sÏ cã rÊt nhiỊu vÊn ®Ị cần quan tâm song với thời gian tháng... phanh Vì điều kiện khí hậu Việt nam nóng ẩm độ tin cậy hệ thống phanh xe Zil- 130 không cao, để nâng cao độ tin cậy an toàn sử dụng xe việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh cần thiết Để việc thiết