Thiết kế hệ thống phanh cho xe con (tham khảo xe innova toyota) thiết kế mô hình nâng hạ kính

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>VIỆN CƠ KHÍ </b>

<b>LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP </b>

<b>THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE CON (THAM KHẢO XE INNOVA TOYOTA)-THIẾT KẾ MƠ HÌNH NÂNG </b>

<b>HẠ KÍNH </b>

<b>Nghành:Kỹ Thuật Cơ Khí Chun Nghành: Cơ Khí Ơ Tơ </b>

<b>Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Thắng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Sỹ </b>

<b>Mã số sinh viên: 19H1080136 Lớp: CO19CLC </b>

<b>TP.Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2023</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>LỜI CÁM ƠN </b>

Để đạt được một kỳ luận văn tốt nghiệp thành công tốt đẹp, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường cùng các thầy cơ thuộc Viện cơ khí - trường Đại học Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho em được học tập và rèn luyện trong thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Nguyễn Văn Thắng – Cán bộ hướng dẫn luận văn tốt nghiệp đã cung cấp cho em những kiến thức về chun mơn để em có thể hồn thành nhiệm vụ được giao.

Do chưa có nhiều kinh nghiệm cũng như lượng kiến thức còn hạn chế nên trong bài luận văn chắc chắn sẽ có những thiếu xót khơng tránh khỏi. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, phê bình và những lời nhận xét từ thầy để bài luận văn của em được hoàn thiện hơn. Thay cho lời kết em xin gửi lời chúc sức khỏe đến toàn bộ những thầy cô, anh chị, bạn bè đã hỗ trợ và giúp đỡ em hết mình trong thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Sỹ

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>TÓM TẮT THUYẾT MINH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP </b>

Nghành công nghiệp ô tô đang chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc gia nói chung và giao thơng vận tải nói riêng. Nó quyết định một phần khơng 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 tồn 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 tơ 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 tồn cao nhất có thể

Dựa trên yêu cầu trong sự phát triển chung hiện nay, em đã lựa chọn đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống phanh cho xe con (tham khảo xe TOYOTA INNOVA 2009)” 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 TOYOTA INNOVA 2009 cùng với các tài liệu tham khảo và hướng dẫn tính tốn. Bố cục luận văn gồm 4 chương:

<b>Chương 1: Tổng quang kết cấu hệ thống phanh của xe. </b>

<b>Chương 2: Chọn sơ đồ kết cấu hệ thống phanh để chọn làm phương án thiết kế Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống phanh cho xe con (tham khảo xe INNOVA </b>

TOYOTA 2009)

<b>Chương 4: Thiết kế mơ hình nâng hạ kính xe ơtơ </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>MỤC LỤC </b>

<b>CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE ... 1 </b>

1. Công dụng, phân loại, yêu cầu . ... 1

1.1 Công dụng... 1

1.2 Yêu cầu ... 1

1.3 Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động. ... 2

1.4 Thông số kỹ thuật xe Toyota Innova 2009 ... 13

<b>CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ĐỂ CHỌN LÀM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ... 16 </b>

2. Lựa chọn phương án thiết kế ... 16

2.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau ... 16

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước ... 17

2.3. Lựa chọn phương án dẫn động ... 18

<b>CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE CON (THAM KHẢO XE CƠ SỞ INNOVA TOYOTA 2009) ... 21 </b>

3. Tính tốn thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Toyota Innova 2009 ... 21

3.1. Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe ... 21

3.2 Tính tốn, thiết kế tính tốn cơ cấu phanh trước ... 22

3.3.Thiết kế tính tốn cơ cấu phanh sau ... 27

3.4 Tính tốn các thơng số cơ bản của dẫn động phanh . ... 42

<b>CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MƠ HÌNH NÂNG HẠ KÍNH XE ƠTƠ ... 49 </b>

<b>KẾT LUẬN ... 53 </b>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 54 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>Hình 2.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục ... 16 </b>

<b>Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dịng chéo nhau có trợ lực ... 19 </b>

<b>Hình 3.1 sơ đồ tính tốn phanh đĩa ... 23 </b>

<b>Hình 3.2 các thơng số hình học của cơ cấu phanh ... 27 </b>

<b>Hình 3.3 sơ đồ họa lực phanh ... 31 </b>

<b>Hình 3.4 tính bền guốc phanh ... 34 </b>

<b>Hình 3.5 Sơ đồ lực nửa trên guốc phanh ... 36 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>Hình 3.6 sơ đồ lực nửa dưới guốc phanh ... 37 </b>

<b>Hình 3.7 biểu đồ mơmen ... 38 </b>

<b>Hình 3.8 Bộ trợ lực chân khơng ... 44 </b>

<b>Hình 3.9 Đường đặc tính bộ trợ lực ... 46 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>DANH MỤC BẢNG BIỂU </b>

<b> Bảng 1: Các thông số của xe INNOVA TOYOTA. ... 15 </b>

<b> Bảng 2: Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh... 28 </b>

<b> Bảng 3: Bảng thông số cầu sau. ... 30 </b>

<b> Bảng 4: Tính tốn các lực hướng tâm </b><i><small>N</small>_Z</i>₁ và <i>Q_Y</i>₁, <i><small>M</small>_U</i>₁. ... 36

<b> Bảng 5: Tính được các lực lực </b><i>N_Z</i>₂và

<i>Q</i>

<i>_Y</i>₂_,<i>M_U</i>₂ ... 38

<b> Bảng 6: Tính được các ứng suất ... 40 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE1. Công dụng, phân loại, yêu cầu</b>

<b>1.1 Cơng dụng</b>

<b> </b>

<b>Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh xe ô tô </b>

- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.

- Giữ cho xe đỗ an tồn, khơng bị trơi trên đường, kể cả trên dốc.

- Hệ thống phanh đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao năng suất vận chuyển cho ô tô.

<b>1.2 Yêu cầu </b>

- Hệ thống phanh là hệ thống quan trọng của ơ tơ vì nó đảm bảo cho ơ tơ chạy an tồn ở tốc độ cao do vậy hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực để tác dụng lên bàn đạp hay địn điều khiển khơng lớn.

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao.

- Phân bố momem phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào.

- Khơng có hiện tượng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vịng. - Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt.

- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao, ổn định trong điều kiện sử dụng. - Có khả năng phanh ơ tơ khi dừng trong thời gian dài.

- 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.

- Ngoài ra hệ thống phanh cần chiếm ít khơng 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 cthể 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 phanh S và góc lệch).

<b>1.3 Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 1.3.1 theo cơng dụng </b>

 Hệ thống phanh chính (phanh công tác) được sử dụng trên ô tô để làm giảm tốc độ của ô tô theo mong muốn của người lái, nó được trang bị trên tất cả các bánh xe ở

<b>cầu trước và sau của ô tô. </b>

 Hệ thống phanh dừng (phanh tay) được sử dụng để giữ cho ô tô ở trạng thái đứng yên. Nó thường được vận hành bằng tay, do đó nó cịn được gọi là phanh tay. Chức năng chính của loại hệ thống phanh này là giữ cho ô tô ở trạng thái đứng yên khi dừng xe trên đường bằng hoặc đèo dốc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Hệ thống phanh gồm: Vành răng cảm biến, trục bánh xe, giá đỡ. Là một phương pháp phanh xe mà không dùng phanh chân. Phương pháp này sử dụng sức cản quay của động cơ để giúp làm giảm tốc độ xe. Khi phanh, nhả chân ga trong khi vẫn đang gài số, do nhiên liệu đã cung cấp ít nhất vào các xi lanh động cơ, cho nên các bánh xe sẽ đóng vai trị chủ động cịn trục khuỷu động cơ quay bị động. Do đó trục khuỷu cản lại sự quay (do sức cản

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

của khơng khí bị nén trong xi lanh, ma sát giữa các chi tiết chuyển động…) nên các bánh xe chủ động quay chậm dần và làm giảm tốc độ xe.

<b>1.3.2 theo cơ cấu phanh </b>

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.

<b> a, Hệ thống phanh với cơ cấu tang trống. </b>

<b> </b>

<b> Hình 1.4 Phanh tang trống </b>

 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của phanh tang trống

- Phanh tang trống là loại phanh được sử dụng để lắp đặt trong hệ thống phanh của các loại xe ô tô lớn, xe tải. Về cấu tạo thì loại phanh này bao gồm trống phanh và má phanh. Trong đó má phanh nằm bên trong cịn trống phanh thì nằm bên ngồi. Trống phanh là hộp rỗng bên ngoài, gắn với trục bánh xe và quay theo bánh xe. Còn má phanh lại nằm bên trong và tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trống phanh để tạo ra sự ma sát.

- Phanh tang trống hoạt động dựa trên nguyên lý khi tài xế đạp phanh thì 2 má phanh sẽ được đẩy ra ngoài bằng lực đẩy của bình xi-lanh con. Khi đẩy ra má phanh sẽ tiếp xúc trực tiếp với trống phanh để tạo ra ma sát khiến xe đi chậm lại hoặc dừng hẳn.

 Phân loại phanh tang trống.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

- Tùy thuộc vào cấu tạo, kết hợp giữa guốc dẫn và kéo mà sẽ có một số loại phanh tang trống khác nhau. Đặc điểm, mục đích mà guốc dẫn và kéo tạo ra sẽ quyết định việc sử dụng phanh một cách chính xác. Có thể kể đến 4 loại phanh tang trống như: Phanh tang trống loại dẫn và kéo.

<small>- </small> Phanh tang trống loại một trợ động. - Phanh tang trống loại hai guốc dẫn. - Phanh tang trống loại hai trợ động.

<b> Hình 1.5 Phân loại phanh </b>

- So với phanh đĩa thì phanh tang trống có những ưu điểm nổi bật như: tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa, thay mới hơn. Với cấu tạo đơn giản phanh tang trống khá dễ sửa chữa cùng với đó là ít bị tác động, ảnh hưởng từ bên ngồi do có thiết kế nguyên khối, tuổi thọ

<b>phanh cao hơn. </b>

- Về nhược điểm thì phanh tang trống vẫn cịn tồn tại khá nhiều nhược điểm đó là hiệu quả phanh không cao bằng phanh đĩa đồng thời trọng lượng khá lớn vì có thiết kế ngun khối. Phanh chỉ phù hợp với các loại ô tô lớn như xe tải, xe bán tải, xe khác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b> b, Hệ thống phanh có cơ cấu phanh đĩa. </b>

<b> </b>

<b> Hình 1.6 Phanh đĩa </b>

+ Cấu tạo phanh đĩa

- Phanh đĩa hiện nay được khá nhiều hãng lựa chọn để lắp đặt cho xe ơ tơ của mình bởi tính hiệu quả cao. Phanh được cấu tạo từ các thành phần chính đó là: đĩa phanh gắn vào trục bánh, má và cùm được ốp vào 2 bên đĩa phanh.

- Phanh đĩa hoạt động dựa trên nguyên lý như sau: Khi tài xế đạp chân phanh thì má phanh sẽ được đẩy tiến lên dần phía đĩa phanh do sự hỗ trợ từ các pít-tơng dầu. Khi đó sẽ sản sinh ra một lực ma sát do má và đĩa phanh tiếp xúc với nhau, lực ma sát đó làm cho bánh xe chậm dần hoặc dừng lại. Nếu lực phanh nhẹ thì xe sẽ chậm dần, cịn lực phanh

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b> 1.Pitton 2. Ngàm phanh 3. Má phanh 4. Đĩa phanh 5. Báo mòn 6. Bề mặt ma sát </b>

+ Phân loại phanh đĩa.

Phân loại theo càng phanh:

- Càng phanh cố định (có 1 cặp piston nằm ở mỗi má phanh) -Càng phanh di động (có 1 piston gắn vào 1 bên má phanh)

<b> </b>

<b> </b>

<b> Hình 1.8 Càng phanh cố định và càng phanh di động </b>

+Phân loại theo rôto phanh:

-Loại đĩa đặc (làm từ 1 rôto đơn)

-Loại đĩa thông gió (có lỗ rỗng bên trong giúp tản nhiệt nhanh) -Loại có tang trống (phanh tang trống gắn liền dùng cho phanh đỗ)

<b>Hình 1.9 Phân loại phanh đĩa </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

-Ở phanh đĩa phần lớn bề mặt ma sát đĩa lộ ra ngoài, tiếp xúc trực tiếp với khơng khí nên được làm mát tốt hơn so với bề mặt ma sát của phanh tang trống.

-Khi đĩa phanh quay, các tạp chất, bụi bẩn được văng ra khỏi đĩa nhờ lực ly tâm, trong khi ở phanh trống các bụi bẩn này có khuynh hướng bị tích tụ bên trong tang trống.

-Tác động kẹp của má phanh không làm cho đĩa phanh hay rotor biến dạng cong vênh. Ngược lại, ở phanh trống, tác động mở của guốc phanh làm cho tang trống bị biến dạng theo hình elip hay ovan. Sự biến dạng này làm hạ thấp bàn đạp phanh và tạo ra hiệu ứng bóp ở hai đầu guốc phanh.

-Phanh đĩa có kết cấu gọn, khối lượng các chi tiết nhỏ dễ tháo lắp, nên thuận tiện cho công việc sửa chữa bảo dưỡng.

-Do khơng có trợ động nên ln tạo ra lực phanh bằng nhau ở hai phanh trên cùng một trục.

-Sẽ khó khăn hơn khi thiết kế phanh đỗ (phanh tay) là một phanh đĩa. Đã có nhưng phanh tay dùng loại phanh đĩa nhưng chúng thường đắt tiền, phức tạp, yếu và lại có khuynh

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

-Dẫn động cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời 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 khơng như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí khơng sử dụng ở hệ thống phanh chính mà

<b>chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng. </b>

-Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn

<b>động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài. </b>

-Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lực khơng cao, thời

<b>gian phanh lớn. </b>

<b> Hệ thống phanh dẫn động thủy lực. </b>

- Đây là loại dẫn động phanh được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất hiện nay trên các dòng xe du lịch của các nhà sản xuất như TOYOTA, HONDA, KIA, MAZDA, HYUNDAI… Nó hoạt động dựa theo định luật Pascal, kết cấu của nó được giải thích như hình dưới đây:

<b> </b>

<b> Hình 1.11 Hệ thống phanh dẫn động thủy lực </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực thường đi kèm với một bộ trợ lực phanh chân không (bầu trợ lực phanh) để làm giảm sự mệt mỏi cho người lái đồng thời đảm bảo hiệu quả phanh luôn ổn định.

-Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đẩy piston của xi lanh chính 2, do đó đều được ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh và các đường ống dẫn dầu 3 chất lỏng với áp suất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽ thắng lực của lò xo và tiến hành ép guốc vào trống phanh.

-Khi không phanh nữa người lái không tác dụng vào bàn đạp các lò xo hồi vị của bàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lị xo hồi vị kéo guốc phanh vào vị trí cũ. +Ưu điểm:

-Phanh đồng thời các bánh xe. - Hiệu suất cao.

- Độ nhạy tốt.

- Kết cấu đơn giản, khối lượng không nhiều.

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh. +Nhược điểm:

- Không thể làm tỷ số truyền lớn, lực tác dụng lên pedal lớn (phải cường hoá đối với ô tô lớn). Lực tạo ra ở cơ cấu phanh là nhỏ. Vì vậy chỉ có thể sử dụng ở xe du lịch.

- Nếu bị rò rỉ thì cả hệ thống khơng làm việc. Biện pháp khắc phục là bằng cách dùng dẫn động phanh hai dòng.

- Hiệu suất dẫn động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.

- Đối với một hệ thống phanh thủy lực cụ thể chỉ có thể sử dụng một loại dầu phanh, không sử dụng loại dầu phanh khác, nếu khơng có thể làm hỏng cuppen

<b> hệ thống phanh dẫn động khí nén </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>Hình 1.12 Hệ thống phanh dẫn động khí nén</b>

- Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở cho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiến hành phanh. Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với đường ống dẫn và mở đường ống của bầu phanh thơng với khơng khí bên ngồi, khí nén thốt ra ngoài và

<b>guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh. </b>

<b> -Hệ thống phanh khí nén (phanh hơi) là một loại hệ thống phanh dùng trên ô tô tải lớn và </b>

ơ tơ chở khách. Hệ thống phanh khí nén bao gồm: cơ cấu phanh và dẫn động phanh, hoạt động nhờ áp lực của khí nén, để điều khiển hệ thống phanh ô tô theo yêu cầu của người lái

<b>và đảm bảo an tồn giao thơng khi vận hành trên đường. </b>

<b> -Điều kiện làm việc của hệ thống phanh liên tục chịu áp lực khí nén và nhiệt độ cao của </b>

các bề mặt ma sát nên các chi tiết dễ bị hư hỏng cần được tiến hành kiểm tra, điều chỉnh thường xuyên và bảo dưỡng, sữa chữa kịp thời đảm bảo các u cầu kỷ thuật và an tồn

<b>tính mạng con người nhằm nâng cao tuổi thọ của hệ thống phanh. </b>

-Cơ cấu phanh khí nén bao gồm có: Bàn đạp, máy nén khí, bình chứa khí nén, bộ điều chỉnh áp suât, van điều khiển, đồng hồ báo áp suất và bầu phanh bánh xe.

+Ưu điểm:

-Lực đạp phanh nhẹ nhàng, dễ điều khiển, không cần bổ trợ lực phanh

- Hiệu quả và lực tác dụng phanh cao, nên dược sử dụng rộng rải trên các ơ tơ tải trọng trung bình và lớn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

- Tận dụng được ưu điểm của cả hệ thống phanh dẫn động khí nén và thủy lực. - Phối hợp được phanh thủy lực - khí nén theo sơ đồ nối tiếp.

- Do kết cấu phanh thủy lực nhỏ gọn nên được đặt gần bánh xe (làm cơ cấu phanh ở bánh xe có khối lượng nhỏ và kết cấu đơn giản).

+Nhược điểm:

- Cấu tạo các bộ phận lớn, phức tạp, có độ nhạy thấp hơn phanh điện lực. - Kích thước và trọng lượng lớn, giá thành cao.

- Thời gian chậm tác dụng lớn.

<b> Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực và khí nén. </b>

Dẫn động phanh bằng thủy lực – khí nén trong đó phần thủy lực kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời đảm bảo cho độ nhậy của hệ thống cao, phân khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và có khả năng huy động, điều khiển phanh rơ móc.

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực – khí nén thường được sử dụng trên xe tải cỡ vừa và lớn và áp dụng cho xe nhiều cầu.

<b> Hình 1.13 Dẫn động phanh thuỷ lực - khí nén </b>

-Nguyên lí hoạt động: Máy nén khí cung cấp khí nén đến bình chứa khí, khi có lực tác dụng lực vào bàn đạp của người lái, van phân phối sẽ mở đường khí nén từ bình chứa tới van điều khiển. Tại đây khi van điều khiển nhận được dịng khí nén điều khiển này sẽ mở thơng cửa để một dịng khí nén lớn từ bình chưá khí nén tới sẽ sinh lực ép pittơng của xylanh chính, dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua các ông dẫn dầu tới ép các pittông xylanh phanh do đó sẽ dẫn động các guốc phanh và thực hiện các quá trình phanh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

-Để giảm tổn thất và tăng độ nhạy cho hệ thống thuỷ lực – khí nén thì các cụm chi tiết được bố trí theo nguyên tắc: Phần dẫn động khí nén, kể từ xylanh khí nén phải gần với van điều khiển nhằm mục đích giảm tổn thất và giảm thời gian chậm tác dụng của khí nén. Cịn từ xylanh chính đến các xylanh bánh xe có thể bố trí xa vì dầu khơng chịu nén nên ít ảnh hưởng tới thời gian chậm tác dụng.

-Hệ thống phanh có dẫn động bằng thuỷ lưc – khí nén thường được dùng trên các ơtơ tải trung bình và lớn. Nó kết hợp ưu điểm của cả phanh khí nén và phanh thuỷ lực cụ thể là: Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, độ nhạy cao, hiệu suất lớn, và có thể sự dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau.

-Tuy vậy hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực – khí nén vẫn tồn tại những nhược điểm nên chưa được sử dụng rỗng rãi cụ thể là: Chưa khắc phục được hoàn toàn các nhược điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, kết cấu lại phức tạp và giá thành cao.

<b> 1.3.4 Thông số kỹ thuật xe Toyota Innova 2009</b>

<b>Hình 1.14 Xe innova 2009 </b>

-Ngày 10/1/2006 là ngày đầu tiên mẫu xe này ra mắt, chữ Innova trong tên của xe lấy từ chữ Innovative - có nghĩa là sự đổi mới, hoặc sự sáng tạo. Từ kiểu dáng cổ lỗ sỉ của Zace đã quá lỗi thời, sự ra đời của Innova là vô cùng cần thiết.

-Ngay ngày đầu tiên ra mắt, thị trường xe hơi khơng có quá nhiều sự lựa chọn ở phân khúc MPV. Lúc đó mẫu MPV Mitsubishi Grandis đã có mặt trên thị trường, tuy nhiên giá lúc đó q cao và ít được ưa chuộng. Có nhiều luồng dư luận cho rằng thiết kế

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

của Innova và Grandis có nhiều điểm tương đồng, tuy nhiên thiết kế của Grandis cân đối hơn, cho nên đến thời điểm này nhìn Grandis vẫn cịn rất hợp thời chứ khơng hề lỗi mốt. -Trong năm 2006 và 2007, ngoại hình có nét đặc trưng đó là lưới tản nhiệt có hình dạng 1 thanh ngang, ở các đời sau có thay đổi đôi chút, những chiếc Innova gồm 2 phiên bản số sàn là dòng Innova G và dòng Innova J dần xuất hiện trên các nẻo đường đất nước. Innova G dành cho khách hàng thông thường được trang bị ghế bọc da cao cấp và ốp gỗ cùng mâm đúc hiện đại cùng hệ thống 2 dàn lạnh cho hàng ghế tài xế và 2 hàng ghế phía sau, trong khi đó Innova J dành cho các hãng taxi sử dụng ghế bọc nỉ và hệ thống 1 dàn lạnh tiện dụng.

-Thiết kế lúc bấy giờ khá mềm mại với các đường nét bo tròn, lưới tản nhiệt đơn giản với 2 đường viền ngang lớn. Innova được trang bị động cơ chạy xăng với hộp số sàn5 cấp. Không gian hàng ghế rộng rãi, khoang để hành lý lớn là ưu thế đáng kể. Đó chính là lý do vì sao chỉ sau 2 năm xuất hiện trên thị trường Việt Nam, Innova đã mang về một con số kỷ lục với 33.000 chiếc bán ra tính đến tháng 8/2008.Giá của mẫu xe innova 2006 dao động từ 360 đến 380 triệu đồng.

-Sau 2 năm có mặt và làm mưa làm gió tại thị trường Việt Nam, Innova đã được giới chuyên môn đánh giá cao cả về sức mạnh vận hành, thiết kế tiện nghi cũng như mức giá hợp lý. -Hệ thống an toàn trên chiếc Innova 2008 được cải tiến với 2 túi khí dành cho người lái và hành khách phía trước, cảm biến lùi xe, thiết bị ABS và hệ thống chống trộm tiện ích giúp người dùng an tâm hơn trên mỗi chuyến hành trình.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

-Các thống số kỹ thuật xe Innova 2009

Thơng số kích thước Trọng lượng xe không tải 15577550N

Phân bố tải trọng ra cầu trước 877000N

Trọng lượng khi xe đầy tải 21177550N Phân bố tải trọng ra cầu trước 999000N

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<b>CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ĐỂ CHỌN LÀM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ </b>

<b>2. Lựa chọn phương án thiết kế </b>

<b>2.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau </b>

-Hệ thống phanh chính (phanh chân) của loại xe này cơ cấu phanh phanh sau là cơ cấu phanh guốc. Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa…

<b> a) b)</b>

<b> Hình 2.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục. </b>

-Cơ cấu phanh đối xứng qua trục được thể hiện trên hình 2.1. Trong đó sơ đồ hình 2.1a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ơtơ tải lớn. Sơ đồ hình 2.1b là loại sử dụng xy lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép (hình 2.1a) hoặc bằng cam lệch tâm (hình 2.1b). Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát. Các tấm

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

này có thể dài liên tục (hình 2.1b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình2.1a). Hình 2.1b trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mịn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn. Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình 2.1a) áp suất tác dụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.

Kết luận:

-Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựu mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) là khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau.

-So với cơ cấu phanh guốc loại đối qua trục các cơ cấu phanh đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tô chuyển động tiến tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm tùy theo kết cấu nhưng khơng làm ảnh hưởng nhiều vì khi ô tô lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầu momen phanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng là kết cấu khá phức tạp nên thường chỉ được bố trí ở cầu trước của ơ tơ du lịch, ơ tơ tải nhẹ, trung bình do u cầu cần đạt momen phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ. Nên trong trường hợp này khi thiết kế phanh xe con 7 chỗ ngồi ta chọn cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.

<b>2.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước </b>

-Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên xe con. Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiện đại phanh đĩa được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau. Trên các loại xe hiện nay thường có 2 loại cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng:

+Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động

-Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên. Giá xy lanh có thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ. Khi phanh, dầu cao áp đẩy piston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xy lanh trượt trên

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

vào đĩa phanh thì quá trình phanh mới được thực hiện. Phanh đĩa có giá di động được dùng trên đa số các ô tô du lịch ngày nay. Do chỉ bố trí một bên xy lanh vì vậy mà tăng diện tích làm mát cho đĩa phanh có thể tránh được hiện tượng sơi dầu khi phanh với cường độ cao.

 Ưu điểm của phanh đĩa:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản.

- Cơng nghệ chế tạo ít gặp khó khăn có khả năng giảm giá thành trong sản xuất. - Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định hơn cơ cấu phanh kiểu tang trống

khi hệ số ma sát thay đổi. Điều này giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định hơn nhất là khi phanh với vận tốc cao.

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, số lượng ít, kết cấu gọn cho nên tổng khối lượng các chi tiết khơng được treo sẽ giảm nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe. - Khả năng thoát nhiệt của cơ cấu phanh ra bên ngồi dễ dàng.

- Thốt nước bám vào bề mặt đĩa phanh tốt: do nước bám vào bề mặt đĩa phanh sẽ bị lực li tâm loại bỏ rất nhanh nên khả năng phục hồi tính năng phanh nhanh chóng. - Khơng cần điều chỉnh phanh.

 Nhược điểm của phanh đĩa

- Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh khơng được che đậy kín, bụi bẩn sẽ loạt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ô tô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh cho nên làm giảm hiệu quả khi phanh.

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn. Gây tiếng ồn khi phanh: có tiếng rít khi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh.

- Lực phanh nhỏ hơn. Kết luận:

-Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích so sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh đĩa.

<b>2.3. Lựa chọn phương án dẫn động </b>

- Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là: dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí nên khơng phù hợp với kết cấu của xe du lịch. Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợp với xe thiết kế. Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy lực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế.

-Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân khơng. <b> Sơ đồ cấu tạo </b>

<b> Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dịng chéo nhau có trợ lực </b>

1. Bánh xe 2. Đĩa phanh 3. Xylanh bánh trước 4. Xylanh chính 5. Bàn đạp 6. Xylanh bánh sau 7. Má phanh sau 8. Trợ lực phanh

<b> Nguyên lý hoạt động </b>

-Từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ơtơ. Mỗi dịng dẫn dầu từ xy lanh chính tới bánh xe trước và bánh sau ở vị trí so le.

 Ưu điểm:

- Khi bị hỏng hay rị rỉ dầu ở một dịng thì ơ tô vẫn được phanh ở một bánh trước và một bánh sau ở phía so le.

- Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

 Nhược điểm:

- Khi một dịng bị hư hỏng thì có thể làm quay ngang xe hoặc mất ổn định hướng khi phanh xe.

- Cơ cấu phức tạp  Kết luận

- Sau khi phân tích các phương án dẫn động thủy lực trên thì có thể thấy rằng phương án dẫn động thủy lực hai dịng cho hai cầu độc lập có trợ lực chân khơng vừa đảm bảo an tồn vừa phanh nhẹ nhàng đồng thời hiệu quả phanh cao.

- Kết luận chung của phần lựa chọn phương án thiết kế:

Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án tốt nhất cho xe cần thiết kế.

- Cơ cấu phanh trước: Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động

- Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực -Về dẫn động phanh:

- Dẫn động thủy lực hai dịng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân khơng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

<b>CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE CON (THAM KHẢO XE CƠ SỞ INNOVA TOYOTA 2009) </b>

<b>3. Tính tốn thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Toyota Innova 2009 3.1 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe </b>

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp tại các bánh xe thì mơmen phanh tính tốn cần sinh ra ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:

G: Trọng lượnng ôtô khhi đầy tải G=21177550(Kg)

L : Là chiều dài cơ sở của ôtô L= 2300(mm) a,b, h<i>_g</i> là tọa độ trong tâm ôtô.

</div>