TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khóa luận tôt nghiệp“Thiết kế chế tạo mô hình phanh thủy lực” được nhóm sinh viên thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tâm của Th.S Trần Anh Sơn. Trước khi làm đề tài này, chúng em đã tìm hiểu các thông tin và chuẩn bị kiến thức để xây dựng và hoàn thiện mô hình. Chương mở đầu giới thiệu sơ lược về đề tài cũng như ý nghĩa khoa học và thực tiễn của việc thiết kế và chế tạo mô hình phanh thủy lực. Các chương tiếp theo tìm hiểu cơ sở lý thuyết bằng các tài liệu tính toán kết cấu ô tô, lý thuyết ô tô và một số tài liệu nước ngoài. Ứng dụng những kiến thức đã được trang bị từ trước để tính toán kiểm nghiệm mô hình hệ thống phanh thủy lực, tính toán bền khung. Cùng với đó là ứng dụng MATLAP GUIDE để xây dựng chương trình tính toán kết cấu hệ thống. Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu nhóm đã đề ra phương án hợp lí và xây dựng quy trình chế tạo mô hình hệ thống phanh thủy lực. Nhóm sử dụng phần mềm CATIA để thiết kế mô phỏng khung xe và bố trí các cơ cấu, cụm chi tiết trên mô hình đảm bảo tính thẩm mỹ và ổn định. Trong quá trình làm đề tài, nhóm đặc biệt chú ý đến việc an toàn lao động khi sử dụng sản phẩm, giảm giá thành trong quá trình chế tạo, nâng cao tính hiệu quả của mô hình. LỜI NÓI ĐẦU Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế, đó là sự thay ra đổi thị trường của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và sự hội nhập của các nghành công nghiệp, trong đó có nghành kỹ thuật ôtô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Điều này thể hiện bởi sự kết hợp liên doanh lắp ráp ôtô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộng lớn, các công ty doanh nghiệp lắp ráp được phân bố trên hầu hết các tỉnh của cả nước. Một số tập đoàn ôtô lớn đã có sự đầu tư lớn vào nước ta như: DAEWOO, FORD, TOYOTA, NISSAN, KIA,… Điều này thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của nền công nghiệp ôtô tại nước ta. Một vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ kỹ thuật tiên tiến của các nước có nền công nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng như sử dụng bảo dưỡng trên xe ôtô. Hiện nay nước ta đã chế tạo, tự sản xuất nguyên chiếc ôtô thúc đẩy phát triển nghành công nghệ ôtô của nước ta lên một tầm cao mới. Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của ôtô là hệ thống phanh. Hệ thống phanh có nhiệm vụ làm giảm tốc độ của ôtô, đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn, cho phép người lái có thể điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm, giữ cố định xe trong thời gian dừng. Do vậy người ta không ngừng cải tiến hệ thống phanh để nâng cao tính năng của nó. Với hệ thống phanh được cải tiến tối ưu sẽ giúp nâng cao sự an toàn và sự tin cậy giúp cho người lái điều khiển xe an toàn nhất. Đáp ứng nhu cầu nghiên cứu, học tập tìm hiểu về hệ thống phanh và làm thiết bị giảng dạy trong trường, em đã được giao nhiệm vụ “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC”. Em rất mong rằng khi đề tài của em được hoàn thành sẽ đóng góp phần nhỏ trong công tác giảng dạy và học tập môn học này. Đồng thời có thể là tài liệu tham khảo cho các bạn học sinh, sinh viên chuyên nghành ôtô tìm hiểu nâng cao kiến thức. Sau khoảng thời gian nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của thầy Trần Anh Sơn và toàn thể các thầy cô trong khoa, đã giúp nhóm em hoàn thành được đồ án của minh. Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC LỜI CAM KẾT I TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II LỜI NÓI ĐẦU III CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỒ ÁN 1 1.1 Lý do chọn đề tài 1 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 2 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 3 1.3 Điểm mới của đề tài 3 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 3 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 1.7 Phương pháp nghiên cứu 4 1.7.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4 1.7.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu. 4 1.8 Bố cục đồ án 4 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1 Giới thiệu hệ thống phanh thủy lực 6 2.1.1 Khái quát chung hệ thống phanh thủy lực 6 2.1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy lực trên ô tô 6 2.2 Giới thiệu phần mềm CATIA 10 2.2.1 Tổng quan về chức năng của CATIA trong kĩ thuật 10 2.2.2 Tính năng của CATIA 11 2.2.3 Môi trường thiết kế ngược trên catia 11 2.3 Các thông số kỹ thuật chính của xe 12 2.4 Xác định lực và momemt phanh tác dụng lên bánh xe 14 2.5 Tính toán cơ cấu phanh guốc 16 2.5.1 Xác định góc và bán kính 16 2.5.2 Tính toán lực cần thiết tác dụng lên gốc phanh P1 và P2 18 2.5.3 Công trượt L 18 2.5.4 Áp suất bề mặt má phanh 19 2.5.5 Kiểm tra hiện tượng tự siết 20 2.6 Tính toán cơ cấu phanh đĩa 20 2.6.1 Lực F tác dụng lên má phanh 21 2.6.2 Áp suất trên bề mặt má phanh 21 2.6.3 Mômen sinh ra trên cơ cấu phanh đĩa được xác định Error Bookmark not defined. 2.7 Tính toán các chỉ tiêu phanh 21 2.7.1 Thời gian phanh 22 2.7.2 Gia tốc chậm dần khi phanh 23 2.7.3 Quãng đường phanh 23 2.7.4 Kiểm tra sự tăng nhiệt của hệ thống phanh 24 2.8 Tính toán cơ cấu điều khiển 25 2.8.1 Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính 25 2.8.2 Tỷ số truyền bàn đạp 26 2.8.3 Lực trợ lực cần thiết của bộ trợ lực 27 2.9 Xây dựng chương trình tính toán kết cấu hệ thống 27 2.9.1 Giới thiệu về Matlab Guide 27 2.9.2 Thao tác với Guide 28 2.9.3 Xây dựng giao diện tính toán hệ thống phanh thủy lực 29 2.9.4 Thiết lập thuộc tính cho các công cụ 30 2.9.5 Thực thi các hàm 30 2.9.6 Chạy chương trình cần tình 31 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHANH THỦY LỰC 34 3.1 Xây dựng mô hình 3D các chi tiết 34 3.1.1 Thiết kế khung sườn 34 3.1.2 Cơ cấu phanh đĩa 34 3.1.3 Cơ cấu phanh guốc 37 3.1.4 Cơ cấu điểu khiển 39 3.2 Thiết kế chế tạo mô hình. 43 3.2.1 Cơ cấu phanh đĩa: 43 3.2.2 Cơ cấu phanh guốc 46 3.2.3 Cơ cấu điều khiển: 49 3.3 Tính toán bền khung 52 CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG QUY TRÌNH THÁO RÁP VÀ KIỂM TRA 55 4.1 Xây dựng quy trình tháo ráp hệ thống phanh thủy lực. 55 4.1.1 Quy trình tháo cơ cấu phanh đĩa. 55 4.1.2 Cơ cấu phanh tang trống: 58 4.1.3 Cơ cấu điều khiển: 62 4.1.4 Quy trình ráp: 63 4.2 Kiểm tra và sửa chữa. 64 4.2.1 Cơ cấu phanh guốc: 64 4.2.2 Cơ cấu phanh đĩa. 65 4.2.3 Cơ cấu điều khiển 66 4.3 Một số hư hỏng nguyên nhân và cách khắc phục 66 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 5.1 Kết luận: 71 5.1.1 Về mặt lý thuyết: 71 5.1.2 Về mặt thực hành: 72 5.2 Kiến nghị: 72 5.2.1 Về phía nhà trường: 72 5.2.2 Về phía sinh viên: 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
TỔNG QUAN ĐỒ ÁN
Lý do chọn đề tài
Ô tô hiện nay là phương tiện giao thông phổ biến, do đó, hệ thống an toàn trên xe rất quan trọng để bảo vệ người và hàng hóa Trong số đó, hệ thống phanh là yếu tố hàng đầu quyết định sự an toàn cho cả hành khách và hàng hóa trên xe.
Ngày nay, nhu cầu sống của con người ngày càng cao, thúc đẩy sự phát triển xã hội và công nghệ Các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát minh ra nhiều loại máy móc, trong đó ô tô trở thành phương tiện giao thông phổ biến Để đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng về tốc độ và hiệu suất phanh, ngành công nghiệp ô tô đã cho ra đời nhiều loại xe với tính năng đa dạng Hệ thống phanh thủy lực đã được phát triển nhằm nâng cao hiệu quả phanh, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
Trên thế giới, các công nghệ hiện đại như ABS và EBD ngày càng trở nên phổ biến, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn của ô tô Tại Việt Nam, ngành công nghiệp ô tô vẫn đang trong giai đoạn phát triển, chủ yếu sử dụng xe nhập khẩu và lắp ráp Dù vậy, các công nghệ phanh hiện đại đã được áp dụng và lắp ráp trên nhiều mẫu xe tại Việt Nam, giúp cải thiện tính an toàn cho người sử dụng.
Khoa Cơ Khí Động Lực tại trường Đại học Công Nghiệp Tp.HCM đào tạo kỹ sư đáp ứng nhu cầu xã hội hiện nay thông qua việc cải tiến phương pháp dạy và học Sinh viên không chỉ học lý thuyết mà còn thực hành trên các mô hình quan trọng, đặc biệt là hệ thống phanh, với tài liệu phong phú về phanh dầu, phanh khí và phanh ABS Mặc dù cơ sở vật chất của khoa còn hạn chế, nhóm sinh viên năm cuối ngành “Công nghệ Động lực” đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu nhằm nâng cao tính thiết thực trong đào tạo.
Dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Anh Sơn, đề tài tốt nghiệp "Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phanh thủy lực" được thực hiện nhằm phục vụ cho việc thực tập và cung cấp tài liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Sự phát triển mạnh mẽ của ngành ô tô Việt Nam hiện nay, cùng với chiến lược phát triển của nhà nước và chính sách nội địa hóa phụ tùng, đã tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà thiết kế nghiên cứu và chế tạo các cụm, hệ thống ô tô trong nước, bao gồm hệ thống phanh Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các phần tử của hệ thống phanh thủy lực, cũng như các công nghệ phanh tiên tiến như ABS, EBD, EBA, phù hợp với xu hướng phát triển toàn cầu và chủ trương nội địa hóa sản phẩm ô tô tại Việt Nam.
Trong bối cảnh hiện tại, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam chủ yếu hoạt động dưới hình thức lắp ráp, do đó cần thiết phải tiến hành các nghiên cứu ứng dụng thực tiễn để tự sản xuất các chi tiết ô tô Việc nghiên cứu lý thuyết và điều kiện hệ thống phanh ô tô hiện đại nhằm thiết kế và chế tạo hộp ECU điều khiển hệ thống phanh là một thách thức phức tạp, nhưng cần thiết để phát triển sản phẩm ô tô mang thương hiệu Việt Nam trong tương lai Trước đây, việc kiểm tra hệ thống phanh trong các kỳ kiểm tra xe định kỳ chủ yếu mang tính hình thức và không dựa trên tiêu chuẩn cụ thể nào, chỉ dựa vào quan sát bằng mắt Tuy nhiên, sau khi thực hiện Nghị định 36 CP của chính phủ, Bộ Giao thông Vận tải đã ban hành các tiêu chuẩn ban đầu và áp dụng các phương tiện đo để xác định hiệu quả của hệ thống phanh.
Hiện nay, các trạm đăng kiểm phương tiện xe cơ giới đường bộ trên toàn quốc đã được trang bị nhiều thiết bị hiện đại, bao gồm cả thiết bị kiểm tra phanh Tuy nhiên, thiết bị kiểm tra phanh hiện tại chủ yếu là bệ thử với tốc độ thấp, trong khi thiết bị kiểm tra phanh định kỳ trên đường vẫn còn hạn chế Hơn nữa, các thiết bị nghiên cứu về phanh ô tô rất khan hiếm, do đó, việc nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh của ô tô là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
Các nghiên cứu trong nước đã đóng góp quan trọng vào việc hoàn thiện lý thuyết về quá trình phanh và giải quyết vấn đề điều khiển hệ thống phanh Tuy nhiên, nghiên cứu về hệ thống phanh thủy lực còn hạn chế, chủ yếu dựa vào mô hình mô phỏng và thực nghiệm trong phòng thí nghiệm Chỉ có một số ít công trình nghiên cứu thực sự về hệ thống phanh thủy lực, nhưng đa phần chỉ dừng lại ở mức mô phỏng trên máy tính mà chưa có thực nghiệm để nâng cao chất lượng nghiên cứu.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Các hãng xe lớn như TOYOTA, FORD, VOLKSWAGEN, BMW và HONDA đang đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu hệ thống phanh, nhằm phát triển các công nghệ mới như ABS, EBD, EBA và hệ thống phanh tự động Active City Stop Các sản phẩm này được thử nghiệm và tối ưu hóa trước khi đưa vào sản xuất thương mại để lắp đặt trên ô tô Tuy nhiên, tài liệu nghiên cứu của các hãng vẫn được giữ bí mật và không công bố ra ngoài.
Điểm mới của đề tài
- Xây dựng chương trình tính toán MATLAP GUIDE
- Sử dụng phần mềm vẽ thiết kế 3D CATIA để thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phanh thủy lực
-Mô phỏng tháo lắp mô hình phanh thủy lực bằng phần mềm CATIA.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống phanh thủy lực xe du lịch cỡ nhỏ nói chung, hệ thống phanh thủy lực DAEWOO MATIZ I 0.8AT nói riêng
- Cơ cấu phanh bánh xe loại đĩa, guốc
- Cơ sở lí thuyết hệ thống phanh thủy lực
- Phần mềm CATIA, MATLAP GUIDE.
Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan động lực học phanh ô tô
- Nghiên cứu về kết cấu, nguyên lý hoạt động hệ thống phanh thủy lực
- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết và tính toán chế tạo mô hình mô hình hệ thống phanh thủy lực.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài này hỗ trợ sinh viên năm cuối củng cố và nâng cao kiến thức chuyên ngành, đồng thời tích lũy những hiểu biết thực tế về xã hội Ngoài ra, nó còn thiết kế và chế tạo các thiết bị, mô hình để sinh viên trong trường và khoa "Công Nghệ Động Lực" có thể tham khảo.
Nghiên cứu về "Hệ thống phanh thủy lực" không chỉ mang lại cho chúng em cái nhìn thực tế mà còn cung cấp tài liệu và thiết bị quý giá cho sinh viên các khóa sau, giúp họ nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực này.
Đề tài này nhằm tìm hiểu sâu sắc về cấu trúc, nguyên lý hoạt động và các đặc tính của hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch cỡ nhỏ.
Xây dựng mô hình phanh thủy lực là một phần quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển kiến thức lý thuyết về tính toán thiết kế chế tạo Hoạt động này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh mà còn trang bị cho họ kỹ năng thực tiễn trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tế.
Phương pháp nghiên cứu
1.7.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Bước 1: Quan sát đo đạc các thông số kết cấu (thông số bên ngoài) của hệ thống phanh thủy lực trên xe
-Bước 2: Xây dựng phương án thiết kế mô hình hệ thống phanh thủy lực
- Bước 3: Lập phương án kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng của hệ thống phanh thủy lực
- Bước 4: Từ kết quả kiểm tra, chẩn đoán lập phương án bảo dưỡng, sửa chữa, khắc phục hư hỏng
1.7.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Bước 1: Thu thập các tài liệu viết về cơ cấu phanh xe “Daewoomatiz I 0.8 at” nói riêng , hệ thống phanh thủy lực nói chung
Bước 2: Tổ chức các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ, phân chia theo từng bước, đơn vị kiến thức và các vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất rõ ràng.
- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu về hệ thống phanh thủy lực, phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học
- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc.
Bố cục đồ án
- Chương I: Tổng quan về đồ án
- Chương II: Cơ sở lý thuyết
- Chương III: Tính toán thiết kế chế tạo mô hình phanh thủy lực
- Chương IV: Xây dựng quy trình tháo ráp
- Chương IV: Kết luận Kiến nghị.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu hệ thống phanh thủy lực
2.1.1 Khái quát chung hệ thống phanh thủy lực
Hệ thống phanh ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn khi di chuyển ở tốc độ cao, giúp tăng tốc độ trung bình của xe Để nâng cao hiệu quả lái xe, hệ thống phanh cần đáp ứng các yêu cầu cần thiết.
Để đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu trong mọi chế độ chuyển động, đặc biệt là khi dừng ô tô tại chỗ, cần chú ý đến khả năng thoát nhiệt tốt và ngăn ngừa hiện tượng trượt bánh xe.
- Có độ tin cậy cao để ô tô chuyển động an toàn
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ
- Phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào
- Khộng có hiện tượng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh, (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện sử dụng
- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe
- Các chi tiết phải có trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao, dễ sử dụng và chăm sóc, bảo dưỡng bảo quản, thời gian bảo dưỡng sửa chữa ngắn
2.1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy lực trên ô tô
I) Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực
1.Đĩa phanh; 2 Cụm xilanh piston phanh đĩa; 3.Đường ống dẫn dầu; 4.cụm xilanh phanh chính ;5 Bàn đạp phanh; 6 Cụm xilanh piston phanh guốc; 7.Guốc phanh
- Khi không phanh: lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống
Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh, lực sẽ được truyền qua ty đẩy vào piston trong xilanh chính, khiến dầu trong xilanh được đẩy qua các đường ống dẫn Dầu với áp suất cao khoảng 5-8 Mpa sẽ tác động lên các piston ở xilanh bánh xe, đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh hoặc má phanh vào đĩa phanh, từ đó thực hiện quá trình phanh hiệu quả.
Khi ngưng phanh, người lái sẽ ngừng tác động lên bàn đạp phanh, dẫn đến việc lò xo hồi vị ép dầu từ xilanh bánh xe và xilanh phanh đĩa trở về xilanh chính.
Hệ thống dẫn động thủy lực hoạt động dựa trên quy luật Pascal, trong đó áp suất được truyền đồng đều đến các xilanh phanh bánh xe Lực đẩy lên guốc phanh phụ thuộc vào piston xilanh công tác; khi lực tác dụng lên bàn đạp phanh tăng, áp suất trong hệ thống cũng gia tăng, dẫn đến lực đẩy lên má phanh tăng theo Nhờ đó, hệ thống phanh thủy lực đảm bảo hoạt động đồng thời của các cơ cấu phanh, duy trì tỷ lệ hợp lý giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốc phanh trong cơ cấu phanh đĩa.
❖ Phân tích ưu nhược điểm
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má theo yêu cầu
- Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh
Phanh dầu không thể tăng tỷ số truyền, do đó chỉ phù hợp cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, nơi mà lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được
- Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp
❖ Cơ cấu phanh a Cơ cấu phanh bánh trước
II) Hình 2.2: Cơ cấu phanh đĩa
1.Đĩa phanh; 2 Chốt dẫn hướng; 3 Chụp bụi; 4 Xi lanh; 5 Piston;
6 Rãnh thông gió; 7 Bu lông xả khí;8 Ngàm phanh
Xilanh thuỷ lực được chế tạo từ hợp kim nhôm, giúp tăng cường độ bền và giảm trọng lượng Để nâng cao khả năng chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xilanh được mạ một lớp crôm Việc sử dụng hợp kim nhôm đòi hỏi phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh, và một trong những giải pháp hiệu quả là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston và má phanh, hoặc áp dụng các piston làm từ vật liệu phi kim.
- Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng 12-
16 % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi
Cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực, hay còn gọi là xilanh con hoặc xilanh bánh xe, có thiết kế đơn giản và dễ dàng lắp đặt Thân xilanh được làm từ gang xám với bề mặt làm việc được mài bóng, trong khi piston được chế tạo từ hợp kim nhôm.
Khi người lái đạp phanh, dầu được đẩy từ xilanh chính đến các xilanh bánh xe, tạo ra lực phanh Lực từ bàn đạp kết hợp với lực trợ lực tác động lên piston thủy lực, ép dầu qua các ống dẫn đến xilanh an toàn và các xilanh bánh xe trước và sau Dầu với áp suất cao tác động lên piston trong xilanh bánh xe, ép má phanh vào đĩa phanh, thực hiện quá trình phanh hiệu quả.
Khi nhả phanh, các chi tiết sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ vào bộ đàn hồi của vòng làm kín và độ đảo chiều trục của đĩa Điều này giúp các má phanh luôn duy trì một khe hở nhỏ với mặt đĩa, từ đó tự động điều chỉnh khe hở một cách hiệu quả.
Cấu trúc của cơ cấu phanh guốc giúp cải thiện khả năng làm mát, dẫn đến nhiệt độ làm việc thấp hơn Tuy nhiên, độ cứng vững của nó không cao, và khi các chốt dẫn hướng bị mòn hoặc biến dạng, điều này sẽ khiến cho các má phanh mòn không đều, làm giảm hiệu quả phanh và gây ra rung động.
III) Hình 2.3: Cơ cấu phanh guốc
1.Xi lanh bánh xe; 2 Lò xo hồi; 3.Má phanh;
4.Guốc phanh; 5.Cup-pen; 6 Piston
Cơ cấu phanh sử dụng một xilanh con hai piston, trong đó phanh bánh sau là loại tang trống tự tăng cường với cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang trống Các guốc phanh được gắn trên các chốt lệch tâm, với má phanh dán trên guốc và được ép vào piston trong xilanh bánh xe nhờ lò xo hồi vị guốc.
Khi người lái xe đạp sử dụng phanh, guốc phanh sẽ tì vào xilanh phanh, di chuyển gần về phía tang trống Khi bề mặt tấm ma sát của guốc phanh tiếp xúc với tang trống, lực ma sát xuất hiện Nếu bánh xe vẫn đang chuyển động, lực ma sát này sẽ tạo ra mô men chống lại chiều chuyển động của bánh xe, từ đó thực hiện quá trình phanh.
Khi người lái xe nhả bàn đạp phanh, các lò xo hồi vị sẽ tách các bề mặt ma sát của guốc phanh ra khỏi tang trống Điều này dẫn đến việc không còn lực ma sát giữa má phanh và tang trống, do đó không cản trở chuyển động của bánh xe và quá trình phanh sẽ không diễn ra.
Cơ cấu phanh có ưu điểm nổi bật là hiệu quả phanh được duy trì đồng đều khi xe di chuyển tiến lùi, giúp đảm bảo các má phanh mòn đều và tăng cường độ an toàn khi lái xe.
- Nhược điểm: Đây là cơ cấu phanh không cân bằng do các ổ bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe.
Giới thiệu phần mềm CATIA
2.2.1 Tổng quan về chức năng của CATIA trong kĩ thuật
Kỹ thuật cơ khí ô tô liên quan đến việc xây dựng các mô hình 3D từ hình ảnh, tấm kim loại, mô hình lắp ráp và khuôn mẫu, với những cải tiến tiên tiến cho bộ mặt kỹ thuật Phần mềm Catia cung cấp các công cụ để biểu diễn động học của sản phẩm và đa dạng hóa các kiểu khuôn đúc.
Catia là giải pháp tối ưu cho thiết kế kiểu dáng, phong cách và diện mạo công việc, giúp người dùng tạo, chỉnh sửa và củng cố các hình dạng phức tạp Ngoài ra, Catia còn hỗ trợ đọc và xuất các tệp định dạng STEP, mang lại sự linh hoạt trong quá trình thiết kế.
Catia mang đến một khởi đầu độc đáo cho sự phát triển hệ thống kỹ thuật, kết hợp giữa dựng hình và mô phỏng Hệ thống này cho phép tính toán các yêu cầu thay đổi cần thiết cho việc phát triển các đối tượng mới hoặc phiên bản hệ thống, từ đó hỗ trợ đổi mới công nghệ hiệu quả.
Phần mềm CATIA cung cấp đầy đủ tính năng và mô-đun cho kỹ thuật, bao gồm thiết kế, gia công, kim loại tấm, thiết kế mặt, thiết kế cao cấp, mô-đun hàn và phân tích mô phỏng Với hơn 170 mô-đun tích hợp, CATIA đáp ứng mọi nhu cầu trong các ngành cơ khí, ô tô và hệ thống đường ống.
- Phần CAD : Dùng để thiết kế sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp
- Generative Shape Desgin: Được tích hợp các modul xử lý bề mặt, tạo các mặt phẳng phức tạp
- Phần CAM: Bao gồm các modul về phay và tiện áp dụng các phương pháp phay tiên tiên nhât
- Phần Analysis: Bao gồm các modul về phân tích động lực học, phân tích kết cấu, phân tích ứng dụng của chi tiết
Phần Humam tập trung vào việc phân tích cách con người sử dụng phương tiện, từ đó xác định khoảng cách và tư thế phù hợp với vóc dáng của họ Mục tiêu là giúp người dùng không cảm thấy mỏi mệt khi sử dụng phương tiện trong thời gian dài.
2.2.3 Môi trường thiết kế ngược trên catia
❖ Tính năng trên môi trường thiết kế ngược
Người dùng có khả năng nhập và xuất dữ liệu với nhiều định dạng file khác nhau, bao gồm lưới và đám mây điểm từ các máy quét, cũng như các định dạng file như ges và stl Họ còn có thể làm việc với các file thô, điều chỉnh tỷ lệ, xem trước và thay đổi đơn vị của file được nhập.
Catia cung cấp các quy trình mạnh mẽ để kiểm soát độ lệch và định vị, bao gồm việc canh chỉnh dữ liệu, tính toán độ lệch giữa các dữ liệu số hóa, và phân tích lại vị trí Ngoài ra, các công cụ hỗ trợ kiểm tra độ lệch giữa các mặt và độ cong của các đường giúp tối ưu hóa thiết kế sản phẩm gốc.
Các công cụ thông minh và nâng cao trong xử lý đám mây điểm cho phép người dùng thiết kế ngược bằng Catia dễ dàng tạo ra các chi tiết với độ lưới chính xác cao, xuất sang định dạng STL để gia công hoặc sử dụng cho máy quét 3D Phần mềm Catia cung cấp các tính năng cao cấp như loại bỏ vùng lưới, bịt kín lỗ, lọc đối tượng, cải thiện bề mặt và làm việc trên các khu vực cụ thể.
Catia cung cấp các công cụ hiệu quả để tạo khung dây và lưới đường, cho phép người dùng dễ dàng tạo ra các đường cơ bằng cách làm mượt các cơ được chiếu trên mạng lưới đường, đồng thời quản lý các đường line một cách linh hoạt.
Thiết kế ngược trong Catia cho phép người dùng dễ dàng tạo ra các mặt, từ các chi tiết cơ khí đơn giản đến các mặt tự do phức tạp Việc tạo ra các mặt này phụ thuộc vào dữ liệu mặt được khai báo, chẳng hạn như các mặt tự do được tạo ra thông qua khai báo N-sides3D và các mạng lưới đường cùng ràng buộc biên dạng Đối với các mặt cơ khí, Catia có khả năng nhận diện và phục hồi các hình dạng phổ biến như trụ, hộp, cầu và côn một cách dễ dàng.
Chế độ hiệu chỉnh Polygon trong thiết kế ngược Catia cung cấp nhiều công cụ tạo hình đa diện, cho phép bạn điêu khắc các đối tượng giống như mô hình đất sét Công cụ này đặc biệt hữu ích khi bạn cần tạo hình các hình dạng phức tạp.
Chúng ta có thể nhanh chóng chuyển đổi thiết kế ngược thành mẫu thử, với các chi tiết được xử lý dạng lưới và đạt độ chính xác cao.
- Học và sử dụng môi trường Catia một cách dễ dàng
- Ngoài định dạng file tiêu chuẩn đều có thể mở được khá nhiều định dạng file khác
- Có nhiều phương án tạo
- Quản lý lượng lớn dữ liệu
2.3 Các thông số kỹ thuật chính của xe
01 Thông số về trọng lượng
Trọng lượng khong tải 778 Kg
Trọng lượng toàn bộ 1210 KG
02 Thông số về tính năng thông qua
Bán kính quay vòng nhỏ nhất 4.55 m
Gọc vượt dốc lớn nhất 24 Độ
Góc nghiêng ngang 30’30’ Độ chụm 2 48 0 '
Vận tốc lớn nhất của xe 144 Km/h
Mức tiêu hao nhiên liệu 7 1/100Km
Thời gian tang tốc từ 0-100 km
Dung tích công tác 0,769 lít Đường kính xi lanh D 68,5 mm
Số vòng quay n e max 6000 v/ph
Số vòng quay m e max 4600 v/ph
04 Thông số về hệ thống truyền lực
Ly hợp Kiểu ma sát khô, một đĩa bị động, lò xo ép hình dĩa
Hộp số Cơ khí,5 cấp , dẫn động gián tiếp
Tỷ số truyền hộp số (His)
Tỷ số truyền lực chính I 0 4,444
05 Thông số về hệ thống phanh
Thủy lực, trợ lực chân không
Hành trình tự do bàn đạp phanh
06 Thông số về hệ thống lái
Cơ cấu lái 01Kiểu bánh răng trụ thanh răng
Tỷ số truyền cơ cấu lái 15,7
Tỷ số truyền dẫn động lái 0,984
IV) Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Daewoo matiz I 0,8AT
2.4 Xác định lực và momemt phanh tác dụng lên bánh xe
V) Hình 2.4: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cơ cấu phanh
- Chiều dài từ cầu trước đến trọng tâm xe: a = 2 726 0, 234 1, 404 a 1210
- Chiều dài từ cầu sau đến trọng tâm xe : b = 2,340-1,404=0,936 (m)
- Ta có ký hiệu lốp: 145/70R13
- Bán kính thiết kế của bánh xe:
- Bán kính làm việc của bánh xe : r bx =.ro
- Trong đó: là hệ số kể đến sự biến dạng chiều cao của lốp, với lốp áp suất thấp
- Vậy bán kính làm việc của bánh xe là : r bx = 0,93.0.2666 = 0.2475 (m)
Cơ cấu phanh được lắp đặt trực tiếp tại tất cả các bánh xe (phanh chân), do đó, mômen phanh cần thiết cho mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước phải được tính toán chính xác.
Cơ cấu phanh được lắp đặt trực tiếp tại tất cả các bánh xe, bao gồm cả phanh chân Vì vậy, mô men phanh cần thiết cho mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau sẽ được tính toán cụ thể.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các thông số kỹ thuật quan trọng liên quan đến khoảng cách và chiều cao của xe Cụ thể, khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước được xác định là a = 04 mm, trong khi khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau là b6 = 6 mm Chiều cao từ trọng xe được tính là hg = 0.6 m, và gia tốc trọng trường được lấy là g = 10 m/s².
: hệ số bám của bánh xe với mặt đường =0.7
G: trọng lượng toàn tải G10 (kg)
Thay các giá trị vào (2.1)và (2.2) ta được :
- Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là:
- Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là:
- Lực phanh cực đại có thể tác dụng lên mỗi cơ cấu phanh cầu trước khi phanh trên đường bằng phẳng là:
- Lực phanh cực đại có thể tác dụng lên mỗi cơ cấu phanh cầu sau khi phanh trên đường bằng phẳng là:
Tính toán cơ cấu phanh guốc
VI) Hình 2.5: Xác định góc đặt của lực N1 khi áp suất phân bố đều
2.5.1 Xác định góc và bán kính
Trường hợp thừa nhận áp suất phân bố đều trên má phanh q = q 1 = const
- Trong đó: r t là bán kính của trống phanh r t =0.106 (m)
VII) Hình 2.6: Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh
- Lực tổng hợp thẳng góc N 1 tác dụng lên má phanh là:
- Trong đó: q 1: áp suất phân bố lên má phanh b: bề rộng má phanh b=0,04 (m)
- Mômen phanh tác dụng trên cả má phanh trước là:
2.5.2 Tính toán lực cần thiết tác dụng lên gốc phanh P1 và P2
Khi thiết kế cơ cấu phanh, cần xác định quy luật phân bố áp suất trên má phanh dựa trên các thông số kết cấu đã chọn Từ đó, chúng ta có thể tính toán góc δ và bán kính, giúp xác định hướng và điểm đặt lực N1.
- Lực R 1 là lực tổng hợp của N 1 , T 1 và R 1 tạo vơi N 1 góc Góc được xác định như sau :
= N = chọn = 0,3 chúng ta sẽ xác định được góc
- Trong đó: r 0là bán kính
M p : Mô men phanh của cơ cấu phanh guốc
- Bán kính xác định theo công thức:
- Từ đó lực ta cần tính là:
Kích thước má phanh guốc cần được lựa chọn dựa trên các yếu tố như đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ lệ trọng lượng toàn bộ của ô tô so với diện tích má phanh và chế độ làm việc của phanh.
Khi ô tô phanh từ vận tốc V0 đến khi dừng hẳn (V=0), toàn bộ động năng của ô tô được chuyển hóa thành ma sát L tại các cơ cấu phanh.
G= 12100 (N) là khối lượng ô tô khi đầy tải
Vmax = 57 (Km/h) = 15,8 (m/s) là tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh
- Gọi tổng diện tích các má phanh là F
- Trong đó: m là số lượng má phanh, m=4
0: góc ôm má phanh r t : là bán kính trống phanh r t =0,106 (m) b: là bề rộng má phanh b=0,04 (m)
- Với các thông số vửa tìm được ta tìm được công trượt L:
=> Thỏa mãn theo điều kiện L [ ] 4000 15000 L = (kN/m 2 )
2.5.4 Áp suất bề mặt má phanh Áp suất cho phép trên bề mạch má phanh phụ thuộc bởi nguyên liệu má phanh và trống phanh Áp suất này thay đổi trong giới hạn rộng Đối với các má phanh hiện nay cho ô tô áp suất cho phép khi phanh với cường độ cực đại nằm trong giới hạn như sau
=> Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép:
2.5.5 Kiểm tra hiện tượng tự siết
- Đối với phanh gốc quan hệ giữa lực P t và M p :
- Biểu thức trên cho thấy: c (cos + sin ) − = 0 thì M p →
Hiện tượng tự xiết xảy ra khi moomen phanh trên guốc phanh phía trước trở nên rất lớn, tạo ra sức ép mạnh mẽ Điều kiện để hiện tượng này xảy ra là
- Trong đó: c: khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c=0,8(m)
=> Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với cơ cấu phanh.
Tính toán cơ cấu phanh đĩa
VIII) Hình 2.7: Lực tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa
2.6.1 Lực P tác dụng lên má phanh
- Lực tác ép lên má phanh là:
- Bán kính trung bình đĩa sát là :
2.6.2 Áp suất trên bề mặt má phanh
-Áp suất lên bề mặt má phanh P là:
- Tổng diện tích các tấm ma sát:
- Trong đó: n: là số bề mặt ma sát n=2 x 0 là góc ôm tấm ma sát x 0 @ 0
R 1: bán kính trong má phanh R 1 =0, 09( )m
R 2: bán kính ngoài má phanh R 2 =0,135( )m
- Vậy áp suất bề mặt má phanh là:
Tính toán các chỉ tiêu phanh
Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh
IX) Hình 2.8: Giản đồ phanh
Thời gian phanh là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống phanh, với thời gian phanh càng ngắn thì chất lượng càng cao Để xác định thời gian phanh, ta có các yếu tố sau: t0 là thời gian phản ứng khi phát hiện vật cản (t0 = 0,3s đến 1s, chọn t0 = 0,3s), t1 là thời gian bắt đầu đạp phanh đến khi phanh có tác dụng (t1 = 0,1s đến 0,5s, chọn t1 = 0,1s), và t2 là thời gian lực phanh tăng từ 0 đến cực đại Cuối cùng, tpmin là thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại, trong khoảng thời gian này, lực phanh hoặc gia tốc chậm dần được duy trì không đổi.
- Tích phân trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh: tpmin = 1
- Thời gian xe bắt đầu giảm tốc từ v 1 đến khi dừng lại hẳn v 2 =0 tpmin g v
Với: v1 là vận tốc của ôtô ứng với thời điểm bắt đầu phanh
- Thay các số liệu vào công thức trên ta được: tpmin = 8,33
- Thời gian phanh hiệu quả là: tp = t0 + t1 + t2+tpmin = 0,3 + 0,1+0,1 + 1,06 tp = 1,56 (s)
Tốc độ bắt đầu phanh v 1 (Km/h) 30 50 70
Thời gian phanh hiệu quả t p min (s) 1,56 2, 2,98
X) Bảng 2.2: Khảo sát thời gian phanh
2.7.2 Gia tốc chậm dần khi phanh
- Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ôtô Ta có: jpmax i g
- Trong đó: i - hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ôtô Ta chọn i
- Thay các số liệu vào công thức ta được: jpmax = .g = 0,8.9,81 = 7,848 [m/s 2 ]
Quãng đường phanh là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng phanh của ôtô Do đó, trong thông số kỹ thuật, các nhà sản xuất thường cung cấp thông tin về quãng đường phanh tương ứng với tốc độ bắt đầu phanh đã xác định.
- Quãng đường chuẩn bị phanh S p 0
- Quãng đường phanh có hiệu quả,
- Do đó quãng đường phanh tối thiểu của cả quá trình phanh S p 0 , quãng đường phanh hiệu quảS p min (=0, f=0, Z p =G, ' =1) min
Tốc độ bắt đầu phanh v 1 (Km/h) 30 50 70
Quãng đường phanh tối thiểu S p min
XI) Bảng 2.3: Khảo sát quãng đường phanh
2.7.4 Kiểm tra sự tăng nhiệt của hệ thống phanh
Trong quá trình phanh, động năng của ôtô được chuyển hóa thành nhiệt năng tại trống phanh, trong khi một phần nhiệt năng này thoát ra môi trường không khí Phương trình cân bằng năng lượng mô tả mối quan hệ này.
G = 1210 (KG): trọng lượng của ôtô g = 10 (m/s 2 ): gia tốc trọng trường
V1,V2: tốc độ đầu và cuối khi phanh, V10 (km/h);V2=0(km/h) mt " (Kg): khối lượng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng
C: nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với thép và gang CP0(J/kg độ) t 0: sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trường không khí
Ft: diện tích làm mát của trống phanh kt: hệ số truyền nhiệt của trống phanh và không khí t: thời gian phanh
Khi thực hiện phanh gấp trong thời gian ngắn, năng lượng truyền ra ngoài không khí có thể được bỏ qua Do đó, ta có thể xác định sự gia tăng nhiệt độ của đĩa phanh theo công thức t = 0.
- Độ tăng nhiệt độ của tang trống khi phanh ở V= 30 (Km/h) cho đến khi dừng hẳn không vượt quá 15 C đảm bảo điều kiện.làm việc.
Tính toán cơ cấu điều khiển
2.8.1 Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính
Piston xy lanh chính có vai trò quan trọng trong việc truyền lực từ bàn đạp và bộ trợ lực phanh, tạo ra áp suất cao trong hệ thống phanh Áp suất này chỉ được hình thành khi tất cả các khe hở trong hệ thống đã được khắc phục, do đó, hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính (h mm) sẽ được xác định dựa trên điều này.
1, 2 x x : là hành trình dịch chuyển của piston công tác ở cơ cấu phanh cầu trước và sau x 1 = =x 2 3(mm)
1, 2 d d : lần lượt là đường kính xy lanh công tác ở cơ cấu phanh cầu trước và sau Với d 1 P(mm d), 2 (mm)
1, 2 n n : tương ứng là số lượng trục bánh xe của cơ cấu trước sau Với xe có công thức bánh 4 2 thì n 1 =n 2 =1
D dk : đường kính xi lanh dầu điều kiển đóng mở va của bộ lực phanh bằng chân
D c : là đường kính xy lanh chính D c (mm)
dk : là khoảng cách dịch chuyển của piston trợ lực để điều kiển đóng mở van của bộ trợ lực chọn dk =1(mm)
1, 2 : là khe hở thông dầu trong xilanh chính ở trạng thái không phanh ứng với các dòng trước sau 1 = 2 =1,5(mm)
K : hệ số tính đến độ đàn hồi của hệ thống K = 1,05 1,07 chọn K=1,06
=> Vậy với các thông số đã có, ta xác định được hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính:
2.8.2 Tỷ số truyền bàn đạp
Đòn bàn đạp đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực từ chân lái xe lên piston của xi lanh chính Do đó, sự dịch chuyển của bàn đạp phanh có thể xác định hiệu quả hoạt động của hệ thống phanh.
- Trong đó: h: là hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính
: là khe hở cần thiết giữa cần đẩy và piston xilanh chính
=0,5(mm) i bd : là tỷ số truyền khuếch đại lực từ bàn đạp đến piston xilanh chính h
Công thức tính hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính (h) cần được điều chỉnh theo giá trị hành trình bàn đạp lớn nhất, đảm bảo rằng khi phanh mòn đến giới hạn, giá trị này không vượt quá mức cho phép của hành trình cực đại S bd.
- Đối với xe du lịch S bd =(150 180) (mm) Chọn S bd 0(mm)
2.8.3 Lực trợ lực cần thiết của bộ trợ lực
Khi sử dụng bộ phận trợ lực, công thức tổng quát để tính toán các lực cần thiết cho quá trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn nhất được yêu cầu như sau: xl d xl tl tl tl bđ bđ bđ.
Tỷ số truyền khuếch đại lực (itl) là tỷ lệ giữa xy lanh trợ lực và piston của xi lanh, có vai trò quan trọng trong việc cung cấp dầu cho các xi lanh công tác.
Hiệu suất của bộ phận trợ lực phụ thuộc vào việc giảm thiểu tổn thất truyền lực từ xi lanh trợ lực đến piston xi lanh, nơi cung cấp dầu cho các xi lanh công tác.
- Trong trường hợp trợ lực trực tiếp thì itl =1 và tl =0, 95
- Lực bàn đạp cần phải tác dụng lên bàn đạp trong trường hợp có trợ lực có thể chọn theo giới hạn nhỏ: P bđ =150( ) N Ta chọn P bđ = 100 (N)
- Khi đó lực yêu cầu của bộ trợ lực Ptl được xác định bằng :
tl tl bđ bđ bđ xl d xl tl i i
Xây dựng chương trình tính toán kết cấu hệ thống
2.9.1 Giới thiệu về Matlab Guide
Giao diện đồ họa, hay còn gọi là Guide, được điều khiển bởi nhiều thanh công cụ do lập trình viên thiết kế Nó tạo ra sự tương tác giữa người dùng và chương trình, với mỗi giao diện được lập trình sẵn để thực hiện các chức năng nhất định và giao tiếp hiệu quả với người sử dụng.
Hướng dẫn này cung cấp các chương trình hỗ trợ đa dạng, bao gồm thực hiện phép toán logic, mô phỏng không gian 2D và 3D, đọc và hiển thị dữ liệu, cũng như liên kết đa phương tiện Giao tiếp với người dùng được thực hiện thông qua hình ảnh và các nút ấn thực thi, tạo trải nghiệm tương tác hiệu quả.
Hầu hết các hướng dẫn chỉ thực hiện lệnh người dùng thông qua tương tác với giao diện, cho phép người sử dụng không cần hiểu cấu trúc chương trình vẫn có thể thực hiện được các tác vụ.
XII) Hình 2.9: Giao diện nhập và xuất kết quả tính toán
- Để mở công cụ tạo Gui : File → New→ GUI
- Khi lưu giao diện vừa tạo, và sau khi lưu Matlab sẽ tạo ra hai file có cùng tên nhưng khác phần mở rộng:
- File có phần mở rộng là: fig chứa nội dung của giao diện
- File có phần mở rộng là: m chứa những đoạn mã liên quan đến giao diện
XIII) Hình 2.10: File có phần mở rộng đuôi fig
XIV) Hình 2.11: File có phần mở rộng đuôi m
2.9.3 Xây dựng giao diện tính toán hệ thống phanh thủy lực
- Khi thiết kế xây dựng tính toán hệ thống phanh thủy lực trên Gui ta cần tạo công cụ cho giao diện
- Statit Test: Dùng để viết nhãn cho các biểu tượng
- Edit Text: Là nơi nhập các kí tự tính toán, người dùng có thể thay đổi được các kí tự
- Push Button: Thực hiện các câu lệnh trong cấu trúc hàm callback của nó
XV) Hình 2.12: Tạo các công cụ
2.9.4 Thiết lập thuộc tính cho các công cụ
- Để thiết lập các thuộc tính ta có thể chọn mục “Property Inspector” trên thanh công cụ hoặc right-click vào đối tượng và chọn mục “Inspector Properties”
- Hai thuộc tính quan trọng mà ta cần xác lập là: “String Property” và “Tag Property”
- String property: Dòng ký tự xuất hiện trên đối tượng
- Tag property: Tên của đối tượng
XVI) Hình 2.13: Thiết lập thuộc tính cho các thành phần
- Khi click chuột vào 1 đối tượng, Matlab guide sẽ gọi hàm tương ứng với đối tượng đó Tên của hàm chính là tên của đối tượng cộng với “ Callback ”
- Các hàm được dùng trong xây dựng tính toán hệ thống phanh thủy lực trong Gui:
- Get: Truy xuất giá trị của thuộc tính của một đối tượng giao diện get (handles.TextBox, ‘String’)
- Set: Thay đổi giá trị của các thuộc tính của một đối tượng giao diện set (handles.TextBox, ‘String’)
- Str2num: Lệnh chuyển chuỗi kí tự thành một số để thực hiện các phép toán logic
XVII) Hình 2.14: Gọi hàm đội tượng tượng
XVIII) Hình 2.15: Sử dụng hàm tính trong callback
2.9.6 Chạy chương trình cần tính Để chạy các chương trình ta nhấn lệnh run trên thanh công cụ chương trình sẽ chạy Xuất hiện chương trình mà ta đã viết cho tính toán hệ thống phanh
Hình 2.16: Khởi chạy các chương trình đã thiết lập
XIX) Hình 2.17: Tính lực tác dụng lên bánh xe tren mailab gui
XX) Hình 2.18: Tính toán cơ cấu phanh guốc trên gui
XXI) Hình 2.19: Tính toán cơ cấu phanh đĩa trên matlab gui
XXII) Hình 2.20: Tính toán chỉ tiêu phanh trên matlab gui
XXIII) Hình 2.21: Dẫn động phanh trên matlab gui
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHANH THỦY LỰC
Xây dựng mô hình 3D các chi tiết
- Khung sườn mô hình được thiết kế trên phần mềm CATIA chuyên vẽ 3D của nghành cơ khí
- Vật liệu chế tạo là thép, với kích thước(DxRxC): 850x440x240(mm), độ dày của thép là 1,5mm có đường kính =3mm
Hình 3.7: Chốt trượt và cao su chắn bụi
Hình 3.8: Cơ cấu phanh đĩa
XXVII) Hình 3.11: Cần điều chỉnh
XXVIII) Hình 3.12: Cần điều khiền phanh tay
XXIX) Hình 3.13: Xy lanh phanh guốc
XXX) Hình 3.14: Cụm piston – lò xo
XXXII) Hình 3.16: Cơ cấu phanh guốc
XXXIII) Hình 3.18: Nắp trước bầu trợ lực
XXXIV) Hình 3.19: Nắp sau bầu trợ lực
Hình 3.20: Ty đẩy và lò xo màng bầu trợ lực
Hình 3.21: Cao su chắn bụi bầu trợ lực và ty đẩy bàn đạp
Hình 3.22: Cụm chi tiết van điều khiển
Hình 3.25: Cơ cấu điều khiển
Thiết kế chế tạo mô hình
XXXV) Hình 3.26: Bản vẽ khớp nối moay-ơ
XXXVI) Hình 3.27: Bản vẽ càng phanh đĩa
XXXVII) Hình 3.28: Bản vẽ piston phanh đĩa
XXXVIII) Hình 3.29: Bản vẽ má phanh đĩa
XXXIX) Hình 3.30: Bản vẽ đĩa phanh
XL) Hình 3.31: Bản vẽ chốt trượt
XLI) Hình 3.32: Bản vẽ cơ cấu phanh đĩa
XLII) Hình 3.33: Bản vẽ tang trống
XLIII) Hình 3.34: Bản vẽ guốc phanh
XLIV) Hình 3.35: Bản vẽ cần điều chỉnh
XLV) Hình 3.36: Bản vẽ cần điều khiển phanh tay
XLVI) Hình 3.37: Bản vẽ xy lanh phanh guốc
XLVII) Hình 3.38: Bản vẽ cơ cấu phanh guốc
XLVIII) Hình 3.39: Bản vẽ xy lanh chính
XLIX) Hình 3.40: Bản vẽ nắp trước bầu trợ lực
L) Hình 3.41: Bản vẽ nắp sau bầu trợ lực
LI) Hình 3.42: Bản vẽ ty đẩy bầu trợ lực
LII) Hình 3.43: Bản vẽ ty đẩy bàn đạp
LIII) Hình 3.44: Bản vẽ cơ cấu điều khiển
Tính toán bền khung
- Phản lực từ bánh xe tác dụng lên khung: Z 1 =Z Z 3 ; 2 =Z 4
- Tải trọng cơ cấu phanh đĩa tác dụng lên khungP 1 = =P 3 11,5 (Kg)
- Tải trọng cơ cấu phanh guốc tác dụng lên khung P 2 =P 4 ,8 (Kg)
- Sơ đồ lực tác dụng lên khung:
LIV) Hình 3.45: Phân tích lực tác dụng lên khung
- Ta có phương trình cân bằng:
- Chỉ có thành phần lực tác dụng theo phương thẳng đứng yên khung chịu uốn, từ đó ta có biểu đồ lực cắt Q Y và mô men uốn M X như sau:
LV) Hình 3.46: Biểu đồ lực cắt và mô men uốn
LVI) Hình 3.47: Kết quả tính bền khung bằng CATIA
Khung chịu uốn ngang phẳng có nội lực bao gồm lực cắt Q Y và mô men uốn M X, được thể hiện qua biểu đồ (hình 3.30) Ứng suất pháp lớn nhất tại một điểm trên mặt cắt ngang được xác định bằng công thức: max max X max z.
M X ứng với mô men uốn tại một điểm trên mặt cắt ngang lớn nhất tương ứng với điểm đặt lực P P 1 , 3 (vị trí cơ cấu phanh đĩa)
Y maxlà khoảng cách thớ chịu kéo và thớ chịu nén ở xa đường trung hòa nhất
Ứng suất tiếp lớn nhất, tương ứng với lực cắt Q Y lớn nhất, được minh họa trong biểu đồ (hình 3.30) Điểm đặt lực P P 2, 4 trên mặt cắt ngang hình chữ nhật được xác định theo công thức: max max.
=> Dựa vào phần mềm CATIA ta tính toán được ứng suất lớn nhất (hình 3.47) là:
XÂY DỰNG QUY TRÌNH THÁO RÁP VÀ KIỂM TRA
Xây dựng quy trình tháo ráp hệ thống phanh thủy lực
4.1.1 Quy trình tháo cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu Các bước thực hiện Hình ảnh minh họa thực tế của mô hình
+ Ngắt ống mềm phía trước:
+ Tháo bu lông nối và gioăng, và ngắt ống mềm ra khỏi xilanh phanh đĩa
- Bước 2: Tháo cụm xilanh phanh đĩa:
+ Cố định chốt trượt bằng cờlê, tháo hai bu lông
- Bước 3 Tháo má phanh đĩa phía trước:
Tháo 2 má phanh ra khỏi giá bắt xilanh phanh đĩa phía trước
- Bước 4: Tháo tấm đỡ má phanh đĩa phía trước: Tháo 4 tấm đỡ má phanh ra khỏi giá bắt xilanh phanh đĩa
- Bước 5: Tháo chốt trượt xilanh phanh đĩa phía trước: Tháo chốt trượt (trên) và chốt trượt (dưới) ra khỏi giá bắt xilanh phanh đĩa
- Bước 6: Tháo cao su chắn bụi bạc phanh đĩa phía trước: Tháo 2 cao su chắn bụi ra khỏi giá bắt xilanh phanh đĩa
Để tháo giá bắt xilanh phanh đĩa phía trước, trước tiên bạn cần tháo 2 bu lông và gỡ bỏ giá bắt xilanh ra khỏi cam lái Sau đó, tiến hành tháo đĩa phanh trước, nhớ đánh dấu vị trí trên đĩa và moayo cầu xe trước khi thực hiện việc tháo đĩa.
- Bước 8: Tháo piston phanh đĩa
+ Dùng tô vít tháo phe và cao su che xy lanh
+ Tháo piston ra khỏi xy lanh: Sử dụng miếng giẻ lau bỏ vào giữa piston và càng phanh, sau đó dùng khí nén để thổi pistonra khỏi xylanh
Lưu ý: khi tháo pistion không được để ngón tay ở phía trước piston khi dùng khí nén thổi
LVII) Bảng 4.1: Quy trình tháo cơ cấu phanh đĩa
4.1.2 Cơ cấu phanh tang trống:
Cơ cấu Các bước thực hiện Hình ảnh minh họa thực tế của mô hình
- Bước 1: Xả dầu phanh, tương tự như cơ cấu phanh đĩa
- Bước 2: Tháo trống phanh sau: Nhả phanh đỗ và tháo trống phanh sau
Dùng cờ lê 19 mở bu long
- Bước 3: Tháo cáp phanh tay, dùng kìm tách cáp phanh tay ra
- Bước 4: Tháo chốt định vị, dùng kìm và tô vít
- Bước 5: Tháo cụm lò xo giữ guốc phanh
- Bước 6: Tháo lò xo căng cần điều chỉnh
- Bước 7: Tháo toàn bộ cơ cấu phanh guốc ra
- Bước 8: Tháo cơ cấu cần điều chỉnh phanh guốc: Tháo lò xo hồi, dùng kìm tháo lò xo hồi Sau đó tháo cần điều chỉnh
- Bước 9: Tháo cần điều khiển phanh tay phía sau:
- Bước 10: Dùng một tô vít, tháo đệm chữ C và cần guốc phanh đỗ
- Bước 11: Tháo bộ xilanh bánh sau:
+ Tháo 2 cao su chắn bụi ra khỏi xilanh phanh bánh xe
+ Tháo cuppen xi lanh phanh guốc ra khỏi xy lanh
LVIII) Bảng 4.2: Quy trình tháo cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu Các bước thực hiện Hình ảnh minh họa thực tế của mô hình Điều khiển
- Bước 1 : Hút dầu ra khỏi xy lanh
- Bước 2: Tháo các ống dẫn dầu Điều khiển
- Bước 3: Tháo bộ trợ lực tách khỏi xy lanh chính
- Bước 4: Tháo bình chứa: dùng tô vít tháo bình chứa dầu
- Bước 5: Tháo phe chặn piston, piston và các lò xo
LIX) Bảng 4.3: Quy trình tháo cơ cấu điều khiển
- Ngược với quy trình tháo
- Lưu ý: Khi thao tác phải có giẻ lau đi cùng vì:
+ Lau sạch dầu nếu văng ra ngoài
+ Chêm vào đầu vít khi ấn vào piston
+ Bôi dầu phanh lên các cuppen
+ Châm dầu phanh vào bình chứa sau đó xả gió hệ thống.
Kiểm tra và sửa chữa
- Kiểm tra các chi tiết đã tháo có hư hỏng gì không Đường kính trong của trống phanh Tiêu chuẩn: 254.0 (mm) (Max: 256.0 mm)
Kiểm tra độ dày của guốc phanh là cần thiết để đảm bảo an toàn Bề mặt guốc phanh cần được kiểm tra xem có bị trầy xước hoặc dính dầu mỡ hay không Tiêu chuẩn tối thiểu cho độ dày là 7 mm, trong khi mức tối thiểu cho độ dày là 2 mm Khoảng cách từ mặt bố đến đầu đinh tán cũng cần đạt 0.8 mm.
- Kiểm tra tình trạng đàn hồi của lò xo hồi vị
Chiều dài tự do: 124 (mm) Kiểm tra tình trạng đàn hồi, bề mặt của lò xo điều chỉnh Chiều dài tự do:
88 (mm) Kiểm tra lò xo giữ guốc Chiều dài tự do:
Để kiểm tra xylanh bánh xe, trước tiên hãy thổi sạch các chi tiết tháo bằng khí nén Tiếp theo, kiểm tra mặt trong của xylanh để xem có bị gỉ sét hay xước không Đồng thời, cần xác định xem xylanh có bị mòn hay hỏng hay không, và kiểm tra lỗ ren trên xylanh có bị mòn hay không.
- Đo độ dày tấm ma sát Tiêu chuẩn: 10.0 (mm)
(min: 1.0 mm) Thay tấm ma sát nếu kiểm tra thấy mòn không đều
- Đo độ dày đĩa phanh Tiêu chuẩn: 25.0mm
- Đo độ đảo của đĩa độ đảo lớn nhất: 0.07 (mm)
Trước khi đo độ đảo, cần kiểm tra độ rơ của vòng bi moayo để đảm bảo không bị hư hỏng Nếu cần thay thế đĩa phanh, thực hiện theo các bước sau: tháo bulong và tấm truyền moment khỏi cam quay, tiếp theo tháo moayơ cầu trước và đĩa phanh khỏi moayơ Sau khi lắp bulong mới và xiết chặt lại, lắp moayơ cầu xe và tấm truyền moment, cuối cùng xiết các bulong để hoàn tất quy trình.
Kiểm tra hư hỏng chốt chặn và trầy xước của piston, với độ mòn cho phép là 2.02 – 0.04 mm; nếu vượt quá, cần thay mới Đo độ côn và độ ovan của lòng xylanh calip, với độ côn cho phép là 0.5 mm và độ ovan cho phép là 0.3 mm Kiểm tra độ mòn của đệm và shim, với độ mòn cho phép từ 1 – 4 mm; nếu vượt quá, cần thay mới Cuối cùng, kiểm tra xylanh calip và thổi sạch các chi tiết tháo bằng khí nén.
- Mặt trong của xylanh xem có bị gỉ hay xước không Kiểm tra xylanh có bị mòn hay hỏng không Lỗ ren trên xylanh có mòn không
- Kiểm tra độ cao bàn đạp, bàn đạp phanh – sàn :
Để điều chỉnh độ cao bàn đạp, hãy đảm bảo rằng chiều cao nằm trong khoảng 192.8 – 202.8 mm Nếu không đúng, nới lỏng đai ốc hãm cần đẩy, sau đó xoay cần đẩy bàn đạp để điều chỉnh độ cao Cuối cùng, hãy xiết chặt đai ốc hãm để hoàn tất quá trình.
Để kiểm tra hành trình tự do của bàn đạp phanh, bạn cần đạp bàn đạp vài lần cho đến khi hết chân không trong bộ trợ lực Sau đó, ấn bàn đạp bằng tay cho đến khi cảm nhận được lực cản và đo khoảng cách hành trình tự do, thường nằm trong khoảng 1 – 6 mm.
Một số hư hỏng nguyên nhân và cách khắc phục
Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục và cách phát hiện sự cố
Hệ thống phanh bị rò Xilanh tổng phanh bị hỏng
Thay guốc phanh Thay má phanh Sửa chưa chỗ rò Sửa chữa thay tổng
Lọt khí trong hệ thống phanh
Xilanh phanh hỏng Vòng cao su đàn hồi (kéo quả nén) bị rách
Cơ cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh bị hỏng phanh
Xả bọt khí trong hệ thống phanh
Sửa xilanh Sửa chữa xilanh phanh đĩa
Sửa chữa hoặc thay thế
Phanh tay bị sai tự điều chỉnh
Dây cáp phanh bị tuột Đầu cần trợ lực chân không bị sai điều chỉnh
Lò xo kéo hoặc lò xo hồi vị bị hỏng
Dây phanh kẹt Guốc phanh nứt vỡ, bị vặn
Má phanh nứt vỡ, bị vặn Xilanh phanh bị kẹt
Cơ cấu điều chỉnh bị hỏng
Xilanh tổng phanh hỏng Điều chỉnh lại tổng phanh
Sửa chữa nếu cần Chỉnh lại đầu cần trợ lực chân Không
Sửa chữa nếu cần Thay guốc phanh Thay má phanh Thay thế nếu cần Thay thế cơ cấu điều chỉnh
Thay thế xilanh tổng phanh
Phanh hai bên ăn không đều nhau
Guốc, má phanh dính dầu
Guốc phanh bị vặn, mòn, má guốc trơn, lỳ
Tang trống hoặc đĩa bị méo
Làm sạch, thay thế guốc phanh hoặc má phanh thay guốc phanh thay tang trống hoặc
Lò xo phanh và hồi vị hỏng Xilanh phanh bánh xe bị hỏng
Quả nén kẹt tong xilanh
Má phanh hỏng đĩa thay lò xo thay xilanh phanh bánh xe thay xilanh phanh đĩa sửa chữa xilanh thay má phanh Đạp phanh nặng nhưng không hiệu quả
Có dầu mỡ dính trong má phanh, guốc phanh
Guốc phanh bị vặn mòn hoặc trơn lỳ, tang trống mòn
Má phanh bị vặn, mòn hoặc trơn lỳ
Quả nén phanh kẹt Hộp trợ lực phanh hỏng
Làm sạch thay guốc phanh và má phanh Thay guốc phanh
Thay xilanh phanh Thay hộp trợ lực phanh
Khi phanh có tiếng lạch cạch
Khớp nối guốc phanh trên mâm khô
Lò xo giữ guốc phanh bị hỏng hoặc bị mất
Các bu lông giữ mâm phanh bị lỏng Tấm kẹp giữ má phanh bị tuột mất
Bu lông bắt giá xilanh bị hỏng Ổ dẫn hướng bị mòn
Thay thế và bôi trơn
Thay thế tấm kẹp giữ má phanh Bắt lại xilanh
Khi phanh có tiếng cọ sát mài
Guốc phanh má phanh bị mòn
Xilanh phanh bị trạm vào đĩa phanh
Nắp che bụi chạm vào đĩa hoặc mâm chạm tang trống Chi tiết khác của hệ thống phanh bị hỏng
Thay thế gia công lại tang trống và đĩa phanh
Thay thế nếu cần Điều chỉnh lại hoặc thay thế
Sửa chữa hoặc thay thế nếu cần
Khi phanh có tiếng ken két rít
Tang trống, guốc phanh, đĩa phanh và má phanh bị mòn Guốc phanh, má phanh không đúng chủng loại
Bàn đạp và cần trợ lực phanh bị sai điều chỉnh Thiếu hoặc mất đệm chống rít
Má phanh mòn hoặc cữ chỉ thị mòn bị cọ vào đĩa Xilanh phanh bị kẹt gỉ
Lò xo giữ guốc phanh bị mòn chốt lò xo hỏng, gẫy
Kiểm tra sửa chữa hoặc thay thế Làm sạch hoặc thay thế
Kiểm tra sửa chưa hoặc thay thế
Khi không phanh xe cũng có tiếng ken két hoặc rít
Má phanh nằm sai vị trí so với xilanh phanh Đĩa phanh cọ sát với vỏ xilanh Phanh
Lắp sai các tấm hãm má phanh
Lắp lại cho đúng vị trí
Kiểm tra và thay thế
Má phanh mòn cữ chỉ thị mòn cọ vào đĩa
Lò xo giữ guốc phanh gẫy Trục trặc ở các chi tiết khác của hệ thống phanh:
+ lắp thừa hoặc thiếu các chi tiết + tang trống được điều chỉnh quá chặt làm guốc phanh bị trơn lỳ + ổ bi bánh xe hỏng, khô mỡ
LX) Bảng 4.4: Một số hư hỏng nguyên nhân và cách khắc phục.