Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………….1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
I. Những vấn đề chung về hệ thống phanh trên ô tô 2
1.1 Công dụng 2
1.2 Phân Loại 2
1.3 Yêu cầu của hệ thống phanh 2
II. Giới thiệu ô tô 3
III. Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên ô tô Kia Morning 5
CHƯƠNG II: DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH 6
I. Các phương án dẫn động và lựa chọn 6
1.1 Dẫn động phanh cơ khí 6
1.2 Dẫn động phanh khí nén 7
1.3 Dẫn động phanh thủy lực 8
1.4 Lựa chọn 11
II. Trợ lực phanh 11
CHƯƠNG III : KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC PHANH
SAU
15
I. Cơ cấu phanh tang trống 15
1.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục… 15
A. Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ 15
B. Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía và guốc phanh có
dịch chuyển góc như nhau 17
1.2 Cơ cấu phanh có guốc đối xứng qua tâm …18
1.3 Cơ cấu phanh bơi 19
II. Lựa chọn phương án thiết kế 20
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KÊ CƠ CẤU PHANH SAU……… 21
A.Lựa chọn thông số cho thiết kế tính toán thiết kế 21
Kết luận …49
Tài liệu tham khảo 50
Sinh viªn: NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
LỜI NÓI ĐẦU
Nghành công nghiệp ô tô – máy kéo chiếm một vị trí rất 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 kinh tế của một quốc gia. Ngày nay,
trên ô tô đã áp dụng những công nghệ tiên tiến như công nghệ điện tử, điều
khiển tự động, vật liệu mới… làm cho ô tô ngày càng trở lên đa dạng và có
những tiến bộ vượt bậc về công nghệ.
Tuy nhiên, dù ở giai đoạn nào của sự phát triển, khi kỹ thuật ngày càng
hoàn thiện thì sự an toàn vẫn được đặt lên hàng đầu nhằm bảo vệ tính mạng
con người và giảm thiệt hại về vật chất. Và đây cũng chính là nhiệm vụ và yêu
cầu mà hệ thống phanh trên ô tô cần thực hiện được.
Ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô cũng có những tiến bộ đáng kể, như
phải kể đến là hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS), hệ thống cân bằng điện
tử…giúp cho ô tô có được sự an toàn cao nhất có thể.
Dựa trên yêu cầu trong sự phát triển chung hiện nay, em đã lựa chọn đề
tài: “Thiết kế hệ thống phanh chính cho ô tô con 5 chỗ ngồi” để làm đề tài
thiết kế cho đồ án tốt nghiệp của mình. Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở số
liệu của xe Kia Morning cùng với các tài liệu tham khảo và hướng dẫn tính
toán. Mặc dù đã rất cố gắng và được sự hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên
hướng dẫn là thầy Trịnh Chí Thiện. Nhưng trong quá trình thực hiện em vẫn
còn nhiều thiếu sót nhất định. Em mong rằng với sự chỉ bảo và đóng góp ý
kiến của các Thầy cô giáo bộ môn sẽ giúp em vững vàng hơn trên con đường
công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên
1.3 Yêu cầu của hệ thống phanh
+ Hệ thống phanh là hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe do đó
cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
- Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào. Khi
phanh đột ngột, xe phải được dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là
có gia tốc phanh cực đại.
- Cùng với hiệu quả phanh cao là phanh phải êm dịu để đảm bảo phanh
chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều giữ cho xe chuyển động ổn
định.
- Lực điều khiển không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng tuy nhiên cũng
không được quá nhỏ làm mất cảm giác phanh của người lái.
- Hệ thống phanh phải có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi
nhiều lần giữa những lần phanh.
- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh.
- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh phải cao, ổn định trong
mọi điều kiện sử dụng.
- Đảm bảo tránh trượt lết bánh xe trên đường. Vì khi trượt lết gây ra mòn
lốp và làm mất khả năng dẫn hướng của xe.
- Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực
làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh, phải dễ điều
chỉnh và thay thế các chi tiết hư hỏng.
- Ngoài ra hệ thống phanh cần chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ
bền cao, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí.
- Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau.
Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố.
- Đảm bảo ổn định của ô tô khi phanh (Được đánh giá bằng hành lang
3495
1400
2
3
°
154
1440
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe Kia Morning 2008.
1. Bàn đạp phanh; 2. Bầu trợ lực chân không; 3. Xi lanh phanh chính;
4. Phanh tay;5. Cơ cấu phanh trước; 6 Cơ cấu phanh sau.
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
5
4
2
3
6
5
1
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
CHƯƠNG II: DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH
Dẫn động phanh bao gồm:
- Dẫn động phanh bằng cơ khí
- Dẫn động phanh bằng thủy lực
- Dẫn động phanh bằng khí nén
- Dẫn động phanh bằng thủy khí kết hợp
Yêu cầu của dẫn động phanh:
- Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các
Đảm bảo hiệu quả phanh cao không phụ thuộc vào trọng lượng xe.
Nhược điểm:
Thời gian chậm tác dụng lớn. Do đó trong thiết kế cần phải có biện
pháp nhằm giảm thời gian chậm tác dụng và thời gian nhả phanh.
Phạm vi ứng dụng: Dùng trên xe tải lớn, đoàn xe, ô tô khách nhiều chỗ
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
1.3 Dẫn động phanh thủy lực
Hình 23; Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực.
1. Xi lanh chính; 2. Cơ cấu phanh tang trống; 3 Cơ cấu phanh đĩa;
4. Ống dẫn dầu; 5. Bàn đạp.
Cấu tạo chung: Dẫn động phanh bằng thủy lực bao gồm: Bàn đạp
phanh, xi lanh chính các đường ống dẫn và các xi lanh công tác ( xi lanh
bánh xe) , và chất lỏng làm môi chất ở đây là dầu thủy lực.
Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính:
Hình 2.4: Kết cấu xi lanh chính.
1. Phao; 2. Bình cân bằng; 3. Buồng trợ lực chân không; 4. Đũa ép piston;
5. Piston; 6. Lỗ dầu; 7. Bàn đạp.
Sơ đồ cấu tạo xi lanh bánh xe
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
1
2
3
4
cường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Khi bị rò rỉ thì hệ thống không mất tác dụng.
Phạm vi ứng dụng: Dùng trên xe con và xe vận tải nhỏ.
1.4. Lựa chọn : Dẫn động thủy lực cho phanh công tác
II. Trợ lực phanh
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
Để người lái không phải tác dụng lực lớn vào bàn đạp phanh người ta bố
trí thêm bộ trợ lực phanh.
Ngày nay các xe hiện đại có thiết kế nhiều hệ thống để giảm nhẹ cường
độ lao động cho người lái, đảm bảo cho sự an toàn khi chuyển động .
Khi bộ trợ lực bị hỏng thì yêu cầu hệ thống phanh vẫn phải làm việc
bình thường. Với lực đạp phanh lớn. Và phải đảm bảo nguyên tắc chép hình,
đạp phanh ít thì hiệu quả phanh ít, đạp phanh nhiều thì hiệu quả phanh tăng lên
và dừng ở vị trí nào thì phanh ở vị trí đó.
Với hệ thống phanh dẫn động thủy lực có nhiều phương án bố trí trợ
lực:
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực trợ lực khí nén.
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực trợ lực chân không.
Với xe con hiện đại ngày nay thường dùng phanh dẫn động thủy lực trợ
lực chân không.
Tuy nhiên chỉ phù hợp với xe bố trí động cơ chạy xăng để lợi dụng độ
chân không sau bướm ga. Nếu xe chạy dầu thì sẽ phải thiết kế thêm bộ tạo
chân không.
Hình 2.8 Kết cấu bộ trợ lực chân không
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
11
4. Buồng áp suất biến đổi; 5. Buồng áp suất không đổi; 6. Lò xo màng.
Khi đạp phanh :
- Khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó
dịch chuyển sang bên trái. Lò xo điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch
chuyển sang bên trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không. Chuyển
động này bịt kín lối thông giữa lỗ A và lỗ B. Khi van không khí tiếp tục dịch
chuyển sang bên trái, nó càng dời xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên
ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ B ( sau khi qua lưới lọc không
khí). Độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi
làm cho piston dịch chuyển về bên trái, làm cho đĩa phản lực đẩy cần đẩy bộ
trợ lực về bên trái và làm tăng lực phanh.
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
Hình 2.10: Trạng thái khi đạp phanh.
Trạng thái giữ phanh :
- Nếu đạp bàn đạp phanh nửa chừng, cần điều khiển van và van không
khí ngừng dịch chuyển nhưng piston vẫn tiếp tục dịch chuyển sang bên trái do
chênh lệch áp suất. Lò xo van điều khiển làm cho van này tiếp xúc với van
chân không, nhưng nó dịch chuyển theo piston. Vì van điều khiển dịch chuyển
sang bên trái và tiếp xúc với van không khí, không khí bên ngoài bị chặn
không vào được buồng áp suất biến đổi, nên áp suất trong buồng áp suất biến
đổi vẫn ổn định. Do đó, có một độ chênh áp suất không thay đổi giữa buồng áp
suất không đổi và buồng áp suất biến đổi. Vì vậy, piston ngừng dịch chuyển và
duy trì lực phanh này.
Trợ lực tối đa :
Nếu đạp bàn đạp phanh xuống hết mức, van không khí sẽ dịch chuyển
hoàn toàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không
khí từ bên ngoài, và độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng
15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
- Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là có guốc xiết (Guốc bên trái) dài
hơn guốc nhả (Guốc bên phải) với mục đích là để hai má phanh mòn đồng đều
nhau trong quá trình sử dụng. Do áp lực guốc xiết lớn hơn guốc nhả.
b) Nguyên lý làm việc:
- Khi người lái đạp phanh, dầu áp suất cao từ xi lanh chính qua các
đường ống dẫn đến các xi lanh bánh xe, đẩy guốc phanh ép vào tang trống
thực hiện quá trình phanh bánh xe. Do pittông ở xi lanh bánh xe có đường
kính như nhau lên lực tác dụng vào hai guốc trên một cơ cấu phanh là bằng
nhau.
- Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dầu phanh sẽ được hồi
về bình dầu của xi lanh chính, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, hai guốc phanh
sẽ trở về vị trí ban đầu.
c) Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:
Ưu điểm: Hiệu quả phanh chiều tiến và chiều lùi là như nhau.
Nhược điểm: Cơ cấu phanh không được cân bằng , các ổ trục bánh xe sẽ
chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe.
Phạm vi sử dụng: Cơ cấu loại này được áp dụng với dẫn động phanh
thủy lực, trên xe tải nhỏ và xe con.
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
B. Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía và guốc phanh có
dịch chuyển góc như nhau:
a) Sơ đồ cấu tạo:
6
4
1.2Cơ cấu có guốc đối xứng qua tâm.
a) Sơ đồ cấu tạo:
5
1
2
3
4
Hình 2.3: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm.
1. Guốc phanh; 2. Má phanh; 3.Tang trống;
4. Chốt phanh; 5. Pittông phanh sau.
- Sự đối xứng qua tâm được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai
guốc phanh, chốt phanh và xi lanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng qua tâm.
- Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và
cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới má phanh và trống
phanh. Khe hở phía trên được điều chỉnh bằng cơ cấu tự điều chỉnh.
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
b) Nguyên lý làm việc:
- Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua
các đường ống dẫn đến tác động vào các pittông ở xi lanh bánh xe, làm cho
guốc phanh ép vào tang trống và thực hiện quá trình phanh.
- Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dầu từ xi lanh bánh
sau được hồi về bình dầu của xi lanh chính, hai guốc phanh tách khỏi guốc
phanh nhờ lò xo hồi vị và kết thúc quá trình phanh.
- Cơ cấu phanh loại này có đặc điểm là cả hai guốc phanh đều là má
xiết khi phanh xe luc tiến và là má nhả khi phanh xe lúc lùi.
c) Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng:
Ưu điểm: - Cơ cấu phanh cân bằng, độ mài mòn các má là như nhau.
II. Lựa chọn phương án thiết kế
Dựa trên những phân tích kết cấu ở trên cũng như tài liệu tham khảo
trên xe cơ sở Kia Morning 2008, lựa chọn cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh
tang trống đối xứng trục có lực dẫn động bằng nhau.
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
20
ỏn tt nghip GVHD: Trnh Chớ Thin
Thit k h thng phanh chớnh xe con
CHNG IV: TíNH TOáN THIếT Kế
CƠ CấU PHANH SAU
A. Lựa chọn thông số cho thiết kế tính toán thiết kế
STT Thụng sụ k thut Giỏ tr
1 Kớch thc tng th (DxRxC) (mm) 3495 x 1595 x 1480
2 Chiu di c s (mm) 2300
3 Vt bỏnh xe (Trc/Sau) (mm) 1400/1385
4 Trng lng khụng ti (kg) 897
5 Trng lng ton ti (kg) 1500
6 Bỏn kớnh vũng quay ti thiu (m) 4,6
7 Khong sỏng gm xe (mm) 145
8 Dung tớch thựng nhiờn liu (lớt) 35
9 S ch ngi 5
10 Model SLX
11 ng c Xng khụng chỡ
12 Kiu 4 xi lanh thng hang
13 Dung tớch (cc) 1086
14 Cụng sut cc i (mó lc/vũng) 65/5500
15 Momen xon cc i (kg.m/vũng) 9,8/2800
16 H thng treo
17
Trc (Frt)
P
=
(2.1)
Trong đó: r
b
– Bán kính làm việc của bánh xe.
Mà lực phanh của ô tô lại bị giới hạn bởi lực bám giữa bánh xe với mặt
đường, nghĩa là:
P
pmax
= Z
b
. φ =P
φ
(2.2)
Trong đó:
P
pmax
– Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh
xe với mặt đường;
Z
b
– phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;
φ – Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường;
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trịnh Chí Thiện
Thiết kế hệ thống phanh chính xe con
Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe (Hình 2.7):
Hình 2.7: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên bánh xe khi phanh.
b) Lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Xét trường hợp ô tô chuyển động trên đường bằng (α = 0), ta có sơ đồ
lực tác dụng lên ô tô khi phanh:
Sinh viªn : NguyÔn Thanh B×nh Líp : ¤ t« K13A- TX
P
r
b
M
p
M
jb
ω
b
M
f
G
b
Z
b
P
p
23
Copyright: Tài liệu đại học ©