Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 MỤC LỤC Trang Mục lục .1 Lời nói đầu……………………………………………………………… 3 Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh của xe ôtô………………… ……… .5 1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống phanh……………… 5 1.2 Kết cấu của một số hệ thống phanh ………………………… 6 1.2.1 Các dạng cơ cấu phanh…………………………………………… 7 1.2.2 Các dạng dẫn động phanh………………………………… 10 Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế …………………………… ……… .21 2.1 Chọn phương án thiết kế ……………………………… ……………… .21 2.1.1 Chọn kiểu cơ cấu phanh………………………………………… .21 2.1.2 Chọn kiểu dẫn động phanh……………………………………… 21 2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của một số cụm chi tiết chính …………24 2.2.1 Van phân phối…………………………………………………… 24 2.2.2 Bộ điều hòa lực phanh…………………………………… 27 2.2.3 Van hạn chế áp suất……………………………………… 29 2.2.4 Van tăng tốc……………………………………………… 31 2.2.5 Bầu phanh trước………………………………………………….34 2.2.6 Bầu phanh sau…………………………………………………….35 Chương 3: Thiết kế tính toán hệ thống phanh………………………………….37 3.1 Thông số của xe tham khảo…………………………………… 37 3.2 Tính toán xây dựng hoạ đồ ……………………………………… 37 3.2.1 Xác định mô men cần có tại các cơ cấu phanh……… ………… .37 3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh……………………… .………….40 3.3 Tính bền cơ cấu phanh………………………………………… 49 3.3.1 Tính bền guốc phanh…………………………………… 49 3.3.2 Tính bền trống phanh…………………………………… .58 3.3.3 Tính bền chốt phanh……………………………………………….60 1 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 3.4 Tính dẫn động ……………………….………………………… .61 3.4.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước……………………… 61 3.4.2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau…………………… ………… .63 3.4.3 Tính toán lượng khí nén………………………………………… .69 3.4.4 Bộ điều hòa lực phanh…………………………………………….73 3.4.5 Kiểm nghiệm quá trình phanh của xe khi đã trang bị bộ điều hòa 79 Chương 4: Qui trình công nghệ chế tạo chi tiết Pittông……………………… 89 4.1 Chức năng của pittông di trượt của bộ điều hòa lực phanh… .89 4.2 Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết pittông……… .90 4.2.1 Lập trình tự các nguyên công………………………… .90 4.2.2 Thiết kế nguyên công…………………………………… 90 Kết luận chung………………………………………………………………… .102 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………103 2 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 LỜI NÓI ĐẦU Ngành ôtô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt bậc đáng kể. Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô. Ở nước ta hiện nay, các xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là của nước ngoài, được lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe nhập cũ, các loại xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng như chất lượng. Trong các loại xe trên thì xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước. Xe tải phục vụ chủ yếu trong các ngành khai khoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá. Với đặc thù của địa hình Việt Nam với 70% diện tích là đồi núi. Đường xá thường là khó khăn có nhiều dốc cao và dài, trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải. Do đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao được hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh. Trên cơ sở đó em được giao đề tài: “Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe tải tám tấn”. Nội dung đề tài bao gồm: - Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô. - Lựa chọn phương án thiết kế. - Tính toán, thiết kế hệ thống phanh. - Quy trình công nghệ gia công chi tiết pittông của bộ điều hòa lực phanh. 3 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan và các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Hà Nội, Ngày tháng năm 2009 Sinh viên thực hiện Vũ Ngọc Anh 4 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 CHƯƠNG 1 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, nghĩa là đảm bảo gia tốc phanh lớn, quãng đường phanh nhỏ và ổn định khi phanh nhiều lần liên tục. - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các cầu xe là hợp lí. - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp không lớn. - Dẫn động phanh có độ tin cậy, độ nhạy cao. - Tạo được cảm giác về mức độ phanh xe cho người lái thông qua lực điều khiển phanh ( đảm bảo khả năng tùy động ). - 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. - Dễ dàng điều chỉnh và sửa chữa. 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 dự phòng. - Hệ thống phanh chậm dần. b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh 5 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 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 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 hệ thống phanh Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe. Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ôtô khi chuyển động và dừng hẳn. Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh. - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô. - Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. 6 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn. 1.2.1 Các dạng cơ cấu phanh a. Cơ cầu phanh đĩa Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động. • Loại giá đỡ cố định 1- Piston 2- Má phanh 3- Đĩa phanh 4- Giá cố định 5- Giá bắt Hình 1: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó gắn vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe. Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh xe đẩy pittông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe. Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh được trả về vị trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc quá trình phanh. * Loại giá đỡ di động 7 1 2 3 4 5 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu. Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông gắn vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ. 1- Má phanh 2- Đĩa phanh 3- Piston 4- Giá di động 5- Giá dẫn hướng Hình 2: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt ngang trên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau. Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe. Pittông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh. Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của má phanh do pittông tác dụng. Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe được thực hiện. * Ưu điểm của hệ thống phanh đĩa - Lực tác dụng lên cơ cấu phanh được cân bằng nên ít bị biến dạng. - Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh nên má phanh mòn đều, ít phải điều chỉnh trong quá trình sử dụng. - Thoát nhiệt tốt trong quá trình làm việc, làm cho các bề mặt ma sát có hệ số ma sát ổn định hơn và mômen phanh cũng ổn định hơn khi phanh liên tục. - Đảm bảo mômen phanh khi ôtô chuyển động tiến và lùi đều nhau. 8 1 2 3 4 5 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 - Trọng lượng, kích thước nhỏ góp phần làm giảm khối lượng không được treo cho ôtô. - Khe hở giữa các đĩa và má phanh nhỏ tức hành trình piston nhỏ do đó tạo điều kiện để tăng tỷ số truyền của dẫn động, mặt khác dễ dàng thực hiện điều chỉnh tự động khe hở. - Có khả năng tự làm sạch - Kết cấu của phanh đĩa cho phép dễ dàng thay thế các má phanh. * Nhược điểm của hệ thống phanh đĩa - Giá thành cao. - Áp suất đạt trị số khá lớn ở trường hợp phanh nguy hiểm (5MN/m 2 ) - Các tấm ma sát của loại phanh này hao mòn nhanh hơn phanh trống. b. Cơ cấu phanh guốc * Cấu tạo Hình 3: Cơ cấu phanh guốc a. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam 1 - Guốc phanh; 2 - Lò xo phanh; 3 - Bầu phanh; 4 - Giá đỡ bầu phanh; 5 - Đòn trục cam; 6 - Cam ép; 7 - Lò xo lá; 8 - Má phanh; 9 - Trống phanh; 10 - Chốt guốc phanh. b. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi lanh thuỷ lực 9 b a Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 1 - Chụp cao su chắn bụi; 2- Xi lanh; 3 - Mâm phanh; 4 - Lò xo; 5 - Tấm kẹp; 6 - Guốc phanh; 7 - Má phanh * Nguyên lí hoạt động Khi đạp phanh lên bàn đạp phanh, qua hệ thống đòn bẩy dẫn động sẽ làm quay cam phanh (6) đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó giữa trống phanh và má phanh sẽ xuất hiện lực ma sát, tạo ra mô men phanh cản trở sự quay của bánh xe. Vì vậy giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực phanh.Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, cam phanh (6) xoay về vị trí ban đầu, lò xo (2) sẽ kéo guốc phanh tách khỏi trống phanh. Quá trình phanh kết thúc. 1.2.2 Các dạng dẫn động phanh a. Dẫn động phanh cơ khí Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng cho hệ thống phanh chính mà sử dụng ở hệ thống phanh dừng. Các chi tiết của cơ cấu phanh dừng (hình 4). Hình 4: Cơ cấu phanh dừng Đòn quay một đầu được liên kết bản lề với phía trên của một guốc phanh, đầu dưới liên kết với cáp dẫn động. Thanh nối liên kết một đầu với đòn quay một đầu với guốc phanh còn lại. 10 [...]... bánh xe phải lớn hơn so với phanh guốc, hoặc phải trang bị thêm hệ thống trợ lực Thứ hai áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là rất lớn, nếu dùng hệ thống phanh đĩa cho xe tải thì khi phanh mô men phanh sinh ra rất lớn sẽ gây nhanh mòn má phanh, hơn nữa xe lại phải làm việc trong môi trường bụi bẩn sẽ làm cho đĩa phanh bị han rỉ ( hệ thống phanh đĩa che chắn bụi rất khó, thông thường thì không có thiết. .. loại ôtô con Phanh đĩa được sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu là ở các cơ cấu phanh trước Do xe thiết kế là xe tải 8 tấn, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe là lớn, hơn nữa lại luôn phải làm việc trong môi trường khắc nghiệt và bụi bẩn Nếu ta dùng phanh đĩa cho xe, thứ nhất: Muốn mômen phanh sinh ra tại các bánh xe lớn cần có áp suất dầu rất cao để đảm bảo đủ lực dừng xe cần thiết, hoặc... phải đảm bảo hiệu quả phanh nhất định * Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực - Kết hợp được nhiều ưu điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắc phục được nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập Vừa tạo được lực phanh lớn ở các cơ cấu phanh, lại vừa giảm thời gian chậm tác dụng, giảm lực tác dụng lên bàn đạp phanh cho người lái * Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ... hoạt động Trong hệ thống dẫn động phanh khí nén, đối với mạch dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng có lắp thêm van gia tốc thì van gia tốc có tác dụng giảm thời gian phản ứng của hệ thống phanh khi sử dụng năng lượng đàn hồi của phanh dừng và phanh dự phòng, bằng cách tăng tốc độ nạp và thải khí nén Khi lắp van gia tốc vào hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng, cửa A được nối với van phanh điều khiển... 19: Bầu phanh trước 1 Đầu nối; 2 Màng phanh; 3 Thân dưới; 4 Lò xo; 5.Bu lông bắt bầu phanh; 7 Ty đẩy 2.2.6 Bầu phanh sau 34 Đồ án tốt nghiệp Vũ Ngọc Anh ÔTÔA-K49 Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh xe sau khi đạp phanh chân, kéo phanh dự phòng và phanh tay Đây là dạng bầu phanh kép, gồm hai bầu phanh được ghép nối với nhau, một bầu phanh chính nằm ở phía dưới và bầu phanh dự phòng (kết hợp... trang thiết bị cồng kềnh hơn dẫn động phanh một dòng h Dẫn động phanh liên hợp Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phần thuỷ lực đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng * Cấu tạo và nguyên lý làm việc Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh (11) để mở van phanh, ... phanh khí nén – thuỷ lực - Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp - Khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa - Giá thành cao CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Chọn phương án thiết kế 2.1.1 Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa Phanh guốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số 20 Đồ án tốt... phanh hoạt động cũng cần phải có hệ thống dẫn động Hệ thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này thông thường bao gồm: một cần kéo hoặc tay kéo (hình 5.a và 5.b); các dây cáp và các đòn trung gian (5.c) a b c Hình 5: Dẫn động của cơ cấu phanh dừng b Dẫn động phanh thuỷ lực * Cấu tạo chung Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình bên Cấu tạo chung của hệ thống. .. má phanh chóng mòn cho nên rất nhanh phải thay, thứ ba là giá thành của phanh đĩa lại đắt Vì vậy để đáp ứng các điều kiện làm việc của xe tải thì cơ cấu phanh của xe nên dùng cơ cấu phanh guốc 2.1.2 Dẫn động phanh Ngày nay trên xe tải người ta sử dụng các dẫn động sau: dẫn động thuỷ lực, dẫn động khí nén, dẫn động liên hợp Dẫn động thuỷ lực có nhược điểm là không tạo được lực đẩy guốc phanh lớn, cho. .. dùng dẫn động phanh thủy lực cho xe cỡ lớn thì phải dung thêm trợ lực Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng c.Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng * Cấu tạo 1 2 3 4 5 Hình 7: Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng 1.Xi lanh phanh trước 2.Xi lanh chính 3.Trợ lực chân không 4.Bàn đạp phanh 5.Xi lanh phanh sau * Nguyên . khi phanh. Trên cơ sở đó em được giao đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe tải tám tấn . Nội dung đề tài bao gồm: - Tìm hiểu kết cấu hệ thống. 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 dự phòng. - Hệ thống