TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH HƠI
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (545.09 KB, 26 trang )
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Mục lục
Lời nói đầu
Trang
PhầnI. giới thiệu hệ thống phanh-Lựa chọn
phơng án thiết kế ...........................
I. Công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh ................... 3
1.1Công dụng......................................................................... 3
1.2.Phân loại........................................................................
3
1.3.Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống phanh.
4
II.lựa chọn phơng án thiết kế ..
4
2.1. Sơ đồ các loại dẫn động phanh............................ 4
2.2. Sơ đồ cấu tạo các loại cơ cấuphanh.......................... 6
2.3.Lựa chọn phơng án thiết kế 10
Phần II.Tính toán thiết kế hệ thống phanh................. 13
I. Tính toán và kiểm nghiệm cơ cấu phanh........................ .14
1.1. Mô men phanh cần thiết sinh ra tại một cơ
cấu phanh cầu trớc. 14
1.2. Mô men phanh cần thiết sinh ra
tại một cơ cấu phanh cầu sau.. ..............15
II. Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh
3
2.1. Xác định góc của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.15
2.2. Xác định bán kính của lực tổng hợp tác dụng
lên má phanh.... ............................... 18
2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh ... 20
2.4. Kiểm tra hiện tợng tự xiết. .
25
2.5 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh. ......... 28
Kết luận
tài liệu tham khảo ...................................................................
Lời nói đầu !
Tổng số ô tô đang hoạt động trên đất nớc ta hiện nay là rất lớn. Chúng cũng nguyên
nhân chính gây ra các tai nạn giao thông nghiêm trọng. Để giảm các vụ tai nan giao thông
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
1
1 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
thì một yêu cầu lớn đặt ra là phải tăng độ an toàn của các phơng tiện giao thông cũng nh ý
thức của ngời tham gia giao thông . Muốn làm đợc điều đó thì các phơng tiện tham gia
giao thông phải có các thiết bị an toàn phải thật tốt. Đặc biệt là hệ thống phanh...
Xu hớng hiện nay ở việt nam số lợng ôtô - máy kéo ngày càng đợc sử dụng càng
nhiều, bởi vì Ôtô - máy kéo đóng một vai trò quan trọng trong sự nghiệp CNH-HĐH ở nớc
ta. Để hoà nhập với xu hớng phát triển chung của đất nớc và thế giới thì trong ngành ôtô
nói riêng phải không ngừng tăng số lợng về xe mà còn phải chú trọng cải tiến nâng cao
mẫu mã chất lợng để tăng hiệu quả sử dụng và tính năng an toàn cho xe.
Trên cơ sở đó em đợc giao đề tài tính toán hệ thống dẫn động phanh hơi .Việc tính
toán,cải tiến hệ thống dẫn động phanh là rất quan trong và cần thiết. Nó không chỉ đảm
bảo an toàn cho ngời và phơng tiện mà nó còn làm tăng mật độ xe trên đờng, tránh đợc các
tai nạn đáng tiếc .
Trong quá trình thiết kế, do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh những sai xót.
Em rất mong đợc các thầy đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thành tốt đề tài này và có
thêm những kiến thức mới để sau này khi ra trờng, đợc đem những hiểu biết của mình
phục vụ cho công cuộc xây dựng đất nớc.
Em xin chân thành cảm ơn thầy: Nguyễn Thành Công đã nhiệt tình giúp đỡ em trong
quá trình thiết kế, để em có thể hoàn thành đợc đề tài.
Sinh viên: Ngô Thế Tấn
phần i: giới thiệu hệ thống phanh- lựa chọn phơng án
thiết kế.
I. Công dụng, phân loại, yêu cầu:
1.1.Công dụng:
Hệ thống phanh(HTP) dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn.Hoặc
đến một tốc độ cần thiết nào đó và giữ cho ô tô ở các dốc không bị trôi.
HTP đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, nâng cao năng suất vận chuyển. Là hệ
thống rất quan trọng không thể thiểutên ô tô.
HTP giúp cho ô tô ở nguyên vị trí khi ô tô đã dừng hẳn mà không bị trôi dới tác dụng
khác (phanh tay).
Phanh guốc là loại phanh đợc dùng phổ biến, nó là bộ phận trực tiếp giảm tốc độ của
bánh xe ô tô. Nó đợc dùng ở hầu hết trong các loại xe khách vì có u điểm hơn các loại
phanh khác, đặc biệt với những u điểm đó thì chỉ phanh guốc mới đảm bảo đợc an toàn
cho xe tải trong lớn. Phanh guốc còn đợc sử dụng xe con , nhng hiện nay những xe con
hiện đại không sử dụng phanh guốc mà chủ yếu sử dụng phanh đĩa vì tải trọng nhỏ, gọn
nhẹ, đáp ứng đợc yêu cầu của loại xe con.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
2 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
2
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Đặc điểm của loại phanh guốc là loại phanh có kết cấu to, cồng kềnh, các má
phanhhay bị mòn và phải làm từ vật liệu tốt để chịu nhiệt độ cao, chịu mài mòn. Để điều
khiển HTP guốc nhẹ nhàng thuận tiện cho ngời lái, nâng cao tính an toàn, tin cậy cho xe
trên đờng vận chuyển, ngời ta dùng bộ điều khiển trợ lực phanh chân không.
1.2. Phân loại:
Tuỳ theo cách bố trí mà có thể chia hệ thống phanh thành hai loại: phanh ở trên bánh
xe và phanh ở hệ thống truyền lực.
Theo kết cấu của cơ cấu phanh có: phanh guốc, phanh đai và phanh đĩa.
Theo phơng thức dẫn động có: dẫn động bằng cơ khí, dẫn động thuỷ lực, khí điện hoặc
tổng hợp.
Theo hệ thống phanh(chức năng):
+ Hệ thống phanh chính: dùng để phanh ô tô ở tất cả các chế độ chuyển động.
+ Hệ thống phanh dừng: giữ ô tô đứng yên.
+ Hệ thống phanh phụ: dùng để duy trì tốc độ ô tô không đổi khi xuống dốc dài.
+ Hệ thống phanh dự phòng: dùng để phanh ô tô khi hệ thống phanh chính đột ngốt h
hỏng. Có hiệu quả bắng 50% hệ thống phanh chính, đủ để ô tô chuyển động với tốc độ
châm đến nơi sửa chữa gần nhất.
1.3. Yêu cầu kĩ thuật với hệ thống phanh:
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe ô tô nhận chức năng an toàn chủ
động.Hệ thống phanh cần phải có các yêu cầu sau.
+ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờng hợp.
+ Hoạt động êm dịu đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh.
+ Điều khiển nhẹ nhàng giảm cờng độ lao động đối với ngời lái.
+ Đảm bảo cho việc phân phối mô men trên các bánh xe, có nguyên tắc sử dụng hoàn
toàn trọng lợng bám khi phanh ở mọi cờng độ.
+ Không có hiện tợng tự xiết.
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định.
+ Giữ đợc tỉ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh.
+ Có độ tin cậy độ bền và tuổi thọ cao.
+ Kết cấu phanh hợp lý dễ bảo dỡng tháo lắp sửa chữa.
+ Mô men phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều khiển bên ngoài và chế độ phanh
thay đổi (nh tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trờng ).
+ Vật liệu chế tạo tấm ma sát phải thoả mãn yêu cầu sau:
- Có hệ số ma sát giữa các bề mặt làm việc cao (0,3-0,35).
- Hệ số ma sat ổn định khi bị đốt nóng và tốc độ trợt lớn khi bị dính dầu, bụi nớc.
- ở nhiệt độ cao (300-400) vẫn có độ cứng lớn.
- Loại vật liệu sợi atbtel có độ dính hũ cơ đợc dùng nhiều, đôi khi dùng chất dẻo lấy từ
êbônit. Trong tơng lai dùng kim lọai gốm. Loại này đáp ứng đợc các yêu cầu trên.
II.Lựa chọn phơng án thiết kế:
2.1.Sơ đồ các loại dẫn động phanh:
Trên ôtô hiện nay áp dụng phổ biến là dẫn động thuỷ lực, dẫn động khí nén, dẫn động
liên hợp. Dẫn động liên hợp thờng là dẫn động thuỷ khí, thuỷ lực với trợ lực khí nén hoặc
trợ lực chân không.
Khi thiết kế dẫn động phanh, với bất kì loại dẫn động nào cần thiết đảm bảo các yêu
cầu sau đây:
Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các cơ cấu phanh.
Đảm bảo có tác động tuỳ động, nghĩa là bảo đảm sự tỉ lệ giữa các lực tác dụng
lên bàn đạp phanh và mômen phanh tác dụng lên bánh xe.
Thời gian chậm tác dụng phải nhỏ.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
3 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
3
Thiết kế môn học KCTT ô tô
Đảm bảo độ tin cậy làm việc.
Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện.
GVHD: Nguyễn Thành Công
Dới đây là một số loại dẫn động phanh đặc trng hiện nay.
2.1.1.Dẫn động phanh thủy lực.
* Sơ đồ nguyên lý ( hình 6 )
Loại phanh này chất lỏng đợc sử dụng để truyền dẫn truyền lực tác dụng của ngời lái
đến cơ cấu phanh để thực hiện quá trình phanh.
Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe đợc phanh cùng một lúc
vì áp suất trên đờng ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống
phanh.
hình 6. Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực
Pn
P
P
* Ưu nhợc điểm và phạm vi sử dụng
Ưu điểm
Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc
phanh theo đúng yêu cầu thiết kế.
Có hiệu suất cao.
Độ nhậy tốt.
Kết cấu đơn giản.
Có khả năng dùng trên nhiều loại xe ôtô khác nhau mà chỉ cần
thay đổi cơ cấu phanh.
Nhợc điểm
Không thể tạo đợc tỉ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cờng hoá chỉ dùng cho ô tô có trọng lợng toàn bộ nhỏ.
Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
Khí có chỗ nào bị dò ( chảy dầu ) thì cả hệ thống phanh đều
không làm việc đợc.
Phạm vi ứng dụng
Dẫn động phanh thuỷ lực đợc áp dụng rộng rãi trên các xe con và xe vận tải nhỏ.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
4
4 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
2.1.2. Dẫn động phanh khí nén.
* Sơ đồ nguyên lý ( hình7 )
hình 7. Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
Pnl
* Ưu nhợc điểm và phạm vi ứng dụng
Ưu điểm của dẫn động phanh khí là đảm bảo hiệu quả phanh cao
phụ thuộc vào trọng lợng xe.
không
Nhợc điểm của loại dẫn động này là thời gian chậm tác dụng lớn. Do đó trong thiết kế
phải cần phải có biện pháp nhằm giảm thời gian chậm tác dụng và thời gian nhả phanh.
Phạm vi ứng dụng loại dẫn động này thờng dùng trên các xe tải loại lớn, ô tô đoàn,
xe khách nhiều chỗ.
2.2.Sơ đồ cấu tạo các loại cơ cấu phanh, u nhợc điểm:
2.2.1.Cơ cấu phanh tang trống:
2.2.1.1.Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, các lực
dẫn động bằng nhau.
* Sơ đồ nguyên lý ( hình 1)
p
P
P
Hình 1
* Ưu nhợc điểm và phạm vi sử dụng:
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
5
5 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Ưu điểm: của loại này là hiệu quả phanh sẽ nh nhau khi xe tiến và xe lùi.
Nhợc điểm: là cơ cấu phanh không đợc 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 đợc áp dụng với dẫn động phanh thuỷ lực, trên xe
vận tải nhỏ và xe con.
2.1.2. Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch
chuyển góc nh nhau.
* Sơ đồ nguyên lý ( hình 2 )
P
P
Hình 2.
* Ưu nhợc điểm và phạm vi sử dụng:
Ưu điểm:
Hiệu quả phanh theo hai chiều là nh nhau.
+ Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mômen phanh do guốc trớc và sau tạo ra cơ sở giữ
ổ định chất lợng phanh.
Nhợc điểm:
+Do cam phanh (có biên dạng là đờng thân khai hoặc acximet ) điểm đặt lực đẩy
không ổn định, nên trong quá trình làm việc cam nhanh mòn.
Phạm vi sử dụng:
Cơ cấu phanh loại này đợc sử dụng ở hệ thống phanh khí nén
với cơ cấu doãng má phanh sử dụng cam phanh đối xứng.
Sử dụng rộng rãi trên ô tô loại lớn.
2.2.1.3. Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về hai phía và các guốc phanh có dịch
chuyển góc bằng nhau.
* Sơ đồ nguyên lý ( hình 3 )
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
6
6 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
hình 3
p
P
P
* Ưu nhợc điểm và phạm vi sử dụng :
Ưu điểm :
Hiệu quả phanh theo chiều xe tiến cao hơn so với loại có sơ đồ hình 1 do cả hai
guốc làm việc nh guốc trớc.
Cơ cấu phanh cân bằng và độ mài mòn các má phanh nh nhau.
Nhợc điểm :
Khi xe lùi hiệu quả phanh giảm mạnh.
Phạm vi sử dụng:
Đợc áp dụng trên các xe vận tải có tải trọng trung bình và cầu trớc ô tô con.
2.2.1.4. Cơ cấu phanh loại bơi ( hay cơ cấu phanh tự cờng hoá ).
* Sơ đồ nguyên lý ( hình 4 )
Hình 4
p
P
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
P
7
7 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
* Ưu nhợc điểm và phạm vi sử dụng :
Ưu điểm:
Hiệu quả phanh cả hai chiều xe tiến và lùi là nh nhau.
Nhợc điểm:
Lực phanh tăng mạnh khi phanh làm trợt lết các bánh xe, giảm chất lợng phanh khi
phanh liên tục do giảm hệ số ma sát khi bị đốt nóng, mòn không đều các tấm ma sát.
Phạm vi sử dụng:
Đợc dùng trên xe bọc thép trinh sát tuần tiễu và chỉ huy BRĐM 2.
2.2.2.Cơ cấu Phanh đĩa:
+Phanh đĩa ngày càng đợc sử dụng nhiều trên ô tô. Có hai loại phanh đĩa: loại đĩa quay
và loại vỏ quay.
* Sơ đồ nguyên lý:
p
D
R
r
Hình 5. Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa
* Ưu điểm:
- So với phanh guốc áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều.
- Má phanh ít mòn và mòn đều nên ít phải điều chỉnh.
- Điều kiện làm mát tốt.
- Mô men phanh khi xe tiến cũng nh lùi đều nh nhau, lực chiều trục tác dụng lên cơ
cấu là cân bằng.
- Có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm thời gian tác dụng phanh.
* Nhợc điểm:
Khó giữ đợc sạch trên các bề mặt ma sát
2.3.lựa chọn phơng án thiêt kế:
uất phát từ những u, nhợc điểm của các loại cơ cấu và dẫn động phanh trên đây và
theo yêu cầu của đề bài ra ta chọn loại cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía,
các guốc phanh có dịch chuyển góc bằng nhau và loại dẫn động phanh là dẫn động
bằng khí nén.
X
2.3.1. Kết cấu hệ thống phanh khí nén (hình vẽ 6)
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
8
8 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
8
2
1
3
7
4
5
9
6
11
10
hình 6. Sơ đồ làm việc của hệ thống phanh khí nén
Trong đó :
1- máy nén khí ;
2- bình lắng nớc và dầu;
3- bình chứa khí nén;
4- van phân phối;
5, 6 bầu phanh;
7- bàn đạp;
8 - áp kế;
9- cam phanh;
10- má phanh;
11- trống phanh.
2.3.2.
Nguyên lý làm việc của hệ thống:
Máy nén khí 1 đợc dẫn động bởi động cơ sẽ bơm khí nén qua bình lắng nớc và dầu 2
đến bình chứa khí nén 3.
áp suất của khí nén trong bình xác định theo áp kế 8 đặt trong buồng lái.
Khi cần phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp 7, bàn đạp sẽ dẫn động đòn van phân phối
4, lúc đó khí nén sẽ từ bình chứa 3 qua van phân phối 4 đến các bầu phanh 5 và 6.
Màng của bầu phanh sẽ bị ép và dẫn động cam phanh 9 quay, do đó các má phanh 10
đợc ép vào trống phanh 11 để tiến hành quá trình phanh.
2.3.3. Kết cấu van phanh:
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
9
9 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
1
2
GVHD: Nguyễn Thành Công
4
5
7
6
8
9
3
10
11
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
Hình 7: Kết cấu van phanh
1 Đòn kéo
9 Thanh truợt
17 Lò xo van trên
2 Vỏ van đòn kéo
10 Cua thoát khí
18 Pittông van trên
3 Lò xo
11 Lò xo van duới
19 Đệm giảm chấn
4 Giá đỡ
12 Cụm van duới
20 Bu lông truyền động
5 Bu lông
21 ống lót
6 Lò xo van trên
13 Pittông van duới
14 Lò xo van duới
7 Thân trên
15 Pittông nhiều tầng
23 Trục quay
8 Thân duới
16 Cụm van trên
22 Con lăn
PhầnII.Tính toán thiết kế hệ thống phanh
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
10
10 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Cỏc thụng s c bn ca xe UAZ 469.
tt
I
1
2
3
4
5
6
7
8
II
1
2
3
4
5
11
III
1
2
3
IV
V
VI
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
thông số cơ bản
Kích thớc, trọng lợng
Chiều dài toàn bộ
Chiu rng
Chiều cao trọng tâm
Chiều cao
Chiều dài cơ sở
Chiều rộng cơ sở
C lp
Trọng lợng toàn bộ - Cầu trớc
- Cầu sau
Động cơ
Thể tích làm việc
Tỷ số nén
Đờng kính xy lanh, hành trình pis tôn
Vận tốc lớn nhất
Công suất lớn nhất ở 4000v/p
Mô men xoắn lớn nhất ở 2200 v/p
Hệ thống truyền lực
Ly hợp
Hộp số chính
Tỷ số truyền
ĐVT
Đại
lợng
Giá trị
mm
//
L
B
4025
1785
//
//
//
//
KG
//
hg
H
L0
B0
B-d
Ga1
Ga2
850
2015
2380
1442
8,5-15
960
1330
cm3
Vh
2445
7,0
92 x 92
100
75
17
mm
Km/h
ml
KGm
DxS
Vmax
Nemax
Memax
Ma sát kiểu khô, 1 đĩa
Cơ khí, 4 số
4,124/2,641/1,580/1,000/R5,224
Treo phụ thuộc loại nhíp
840-15
Hệ thống treo
Lốp xe
Hệ thống phanh
Phanh chân
Phanh tay
Đờng kính tang trống
Chiều rộng tấm ma sát
Góc ôm tấm ma sát
Góc bố trí tấm ma sát
Xy lanh phanh bánh trớc, sau
Đờng kính Pis ton
Trọng lợng tang trống
Gia tốc phanh cực đại
mm
mm
độ
độ
mm
//
Kg
m/s2
Kiểu guốc
Kiểu guốc
dt
280
b
50
120
và 90
0
16 và 38
1
d1; d2
32
D
32
6,6
6
I.Tính toán và kiểm nghiệm cơ cấu phanh.
1.1. Mô men phanh cần thiết sinh ra tại một cơ cấu phanh cầu trớc.
Theo công thức :
M'p = m1 .G1 . .rbx
2
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
11
11 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Trong đó :
+ m1: hệ số phân bố lại tải trọng khi phanh
m1 = 1+
J max .hg
g .b
Jmax- Gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh.
Jmax = 6 m/s2
g- Gia tốc trọng trờng. g = 9,8 m/s2
Thay vào ta có :
m1 = 1+
6.0.85
= 1,52
9,81.0,998
+ : Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng. = 0,6 ữ 0,7. Chọn = 0,6
rbx- Bán kính lăn bánh xe.
Theo công thức :
d
ro = B + .25,4
2
Trong đó :
ro - Bánh kính thiết kế bánh xe.
B - Bề rộng của lốp.
d - Đờng kính vành bánh xe.
Cỡ lốp : B - d = 8,4 - 15 .
Mà rbx = . ro.
Với lốp áp suất thấp : = 0,93 - 0,935. Chọn = 0,93.
Vậy ro = 8,4 +
15
.25,4 = 403,86(mm)
2
rbx = 403,86.0,93= 375,58 (mm)
Thay các giá trị vừa tính đợc vào công thức ta có :
M'p =
1,52.960
.0,6.375,58 = 164414 (KG.mm)
2
1.2. Mô men phanh cần thiết sinh ra tại một cơ cấu phanh cầu sau.
Theo công thức :
Mp =
m2 .G2
2
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
ì .rbx
12
12 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Trong đó :
+ m2: hệ số phân bố lại tải trọng khi phanh
m2 = 1-
J max .hg
g .a
Thay vào ta có :
m2 = 1-
6.0.85
= 0,624
9,81.1,38227
+ : Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, lấy = 0,6 ữ 0,7. Chọn = 0,6
+ rbx = 403,86.0,93= 375,58 (mm)
Thay các giá trị vừa tính đợc vào công thức ta có :
Mp =
0,624.1330
.0,6.375,58 = 93510 (KG.mm)
2
2. Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh
2.1. Xác định góc của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.
Theo công thức :
cos 2 1 cos 2 2
tg = 2 + sin 2 sin 2
0
1
2
Trong đó :
0 - góc ôm của tấm ma sát.
1 - góc tính từ tấm chốt quay của guốc phanh tới chỗ tấm ma sát
2 = 1+0
* Xác định góc của cơ cấu phanh cầu trớc
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
13
13 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Hình 8: Sơ đồ tính toán góc của cơ cấu phanh cầu trớc
0' = 120o
1' = 16o
2' =120o + 16o=136o
Do cơ cấu phanh trớc có 2 tấm ma sát, có kích thớc bằng nhau và lắp đối xứng nhau
nên ta có :
' = '2 = '1 = .
Thay vào công thức ta có :
tg ' =
cos 2.16 o cos 2.136 o
= 0,11546
3,14.120 o
o
o
2.
+ sin 2.16 sin 2.136
180
' = '1 = '2 = 6o35'10"
* Xác định góc của cơ cấu phanh sau
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
14
14 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Hình 9: Sơ đồ tính toán góc của cơ cấu phanh cầu sau
+ Vì má phanh trớc của cơ cấu phanh sau giống má phanh của cơ cấu phanh trớc nên '
= 1 = 6035'10"
+ Xác định góc 2 của cơ cấu phanh sau:
Trong đó:
= 90o ; 1=38o
2 = 0+1=90o + 38o = 128o
Thay vào công thức ta có :
tg ' 2 =
cos 2.38 o cos 2.128 o
= 0,0952
3,14.90 o
o
o
2.
+ sin 2.38 sin 2.128
180
2 = 5o26'24"
2.2. Xác định bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.
Theo công thức :
=
2.rt ( cos 1 cos 2 )
0 + sin 0 2 0 . cos( 1 + 2 ). sin 0
2
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
2
15
15 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
* Xác định bán kính tác dụng lên má phanh của cơ cấu phanh trớc
Hình 10: Sơ đồ tính toán bán kính của cơ cấu phanh cầu trớc
Vì cơ cấu phanh trớc có 2 má phanh kích thớc giống nhau nên có cùng bán kính lực
tổng hợp vậy :
1 ' = 2 ' =
(
2.140 cos16 o cos 136 o
2
(
)
)
3,14.120
3,14.120
2
o
cos 16 o + 136 o sin 120 o
+ sin 120 2.
180
180
1'=2'=164,64 (mm).
* Xác định bán kính tác dụng lên má phanh của cơ cấu phanh sau
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
16
16 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Hình 11: Sơ đồ tính toán bán kính của cơ cấu phanh cầu sau
+ Bán kính tác dụng lên má trớc của cơ cấu phanh sau :
ta có : 1'' = 1' = 2 ' = 164,64 (mm).
+ Bán kính lực tổng hợp tác dụng lên má sau của cơ cấu phanh sau :
Thay vào công thức ta có :
(
2.140 cos 38 o cos128 o
'' 2 =
2
)
(
)
3,14.90
3,14.90
2
o
cos 38 o + 128 o sin 90 o
+ sin 90 2.
180
180
2 '' = 154,02 (mm).
2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp hoạ đồ.
* Xác định góc hợp bởi lực tổng hợp R và lực phấp tuyến N của cơ cấu phanh.
Theo công thức : tg =
1
T
=à
N
Trong đó : à- Hệ số ma sát giữa tấm ma sát và trống phanh. à = 0,3
Vì tất cả các má phanh của cơ cấu phanh đều đợc làm từ một loại vật liệu nên:
1'=2'=1= 2 =
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
17
17 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Vậy tg = 0,3 = 16o41'57"
* Xác định bán kính từ tâm quay đến điểm đặt lực: r0
Theo công thức : ro = .
à
(1 + à )
2
+ Xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh trớc
Hình 12: Sơ đồ xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh trớc
Thay số vào ta có ro của cơ cấu phanh trớc :
ro 1 ' = r02 ' = 164,64.
0,3
(1 + 0,3 )
2
= 47,3 (mm).
+ Xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh sau:
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
18
18 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Hình 13: Sơ đồ xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh sau.
- Với má trớc của cơ cấu phanh sau có kích thớc giống với má phanh của cơ cấu phanh trớc nên :
r01'= r02'= r01=47,3 (mm).
- Với má sau của cơ cấu phanh thì :
r02 = 154,02.
0,3
(1 + 0,3 )
2
= 44,25 (mm).
* Xác định các lực riêng rẽ bằng phơng pháp hoạ đồ.
- Từ tâm chốt quay O1 ta kẻ đờng qua tâm O ta đợc trục YY.
- Từ tâm chốt quay của trống phanh ta kẻ đờng thẳng XX vuông góc YY.
- Từ tâm O của trống quay ta dựng đờng thẳng hợp với trục XX một góc 1 ta xác định
đợc phơng của lực pháp tuyến N1.
- Dựa vào P1 ta xác định đợc đặc điểm của N1
- Dựng R1 hợp với N1 một góc 1
- Kéo dài R1 cắt P1 tại O'
- Nối O' với O1 ta xác định đợc phơng chiều của lực U1.
Làm tơng tự nh vậy ta cũng xác định đợc lực U2 , R2
Khi má phanh áp sát vào tang trống và cân bằng nên tổng hợp các lực tác dụng lên má
phanh bằng 0, do đó đa giác lực U1 , R1 , P1 , U2 , R2 , P2 , khép kín
ta có hoạ đồ lực tác dụng lên cơ cấu phanh :
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
19
19 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
ThiÕt kÕ m«n häc KCTT « t«
GVHD: NguyÔn Thµnh C«ng
O’
Error: Reference source not found
ρ
o
O1
H×nh 14: Häa ®å lùc phanh cña c¬ cÊu phanh tríc.
Sinh viªn : Ng« ThÕ TÊn
20
20 Líp c¬ khÝ « t« K12- Thanh xu©n
Thiết kế môn học KCTT ô tô
O1
GVHD: Nguyễn Thành Công
Error:
O2
1
O
1
2
O
1
2
Reference source not found
Hình 15: Họa đồ lực phanh của cơ cấu phanh sau.
- Lấy đoạn P1 = P2 = 100 mm và trợt các lực U1, R1, U2, R2 song song tạo thành đa giác
lực.
- Đo đa giác lực ta xác định đợc độ dài của các lực :
P1 = P2 = 100mm.
R1=334mm.
R2=143mm
U1=244mm
U2=50mm
Làm tơng tự nh cơ cấu phanh sau ta xây dựng đợc đa giác lực khép kín. Đo trên đa giác
lực ta có độ dài các lực:
P1 = P ' 2 =100 mm
'
'
'
U 1 = U 2 =244 mm
R ' = R ' 2 =334 mm
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
21
21 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
+ Khi góc ôm hai má phanh bằng nhau:
Theo công thức: M 1' = ( R ' + R ' 2 ) r0 '
Do ở cơ cấu phanh trớc: R ' = R ' 2
Vì biết trớc đợc R ' , R ' 2 ta có tỷ lệ xích:
17151
à =
= 51,4 (N/mm)
334
Từ hoạ đồ lực ta tìm đợc:
P1 = P ' 2 = 100.51,4 = 5140 (N)
'
'
'
U 1 = U 2 = 244.51,4 = 12542 (N)
+ Khi góc ôm 2 má phanh khác nhau :
Theo công thức : M p '' = R1.r01 + R2.r02
Từ hoạ đồ lực ta có :
R1 334
=
= 2,34
R2 143
R1=2,34.R2.
Vậy ta có :
R2 =
M p"
2,34.r01 + r02
Tỷ lệ xích : à =
6182
= 43,2 (N/mm).
143
Nên R ' = R ' 2 =
M 1'
= 17151 (N).
2.ro'
=
957729
= 6182 (N).
2,34.47,3 + 44,25
Từ hoạ đồ lực ta tìm đợc :
P1=P2=100.43,2 = 4320 (N)
U1=244.43,2 = 10541 (N)
U2=50.43,2 = 2160 (N)
R1=334.43,2 = 14429 (N)
ta có:
Bảng các giá trị tác dụng lên guốc phanh.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
22
22 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
Các
thông số
GVHD: Nguyễn Thành Công
Cơ cấu phanh trớc
Guốc
trớc
P (N)
U(N)
Cơ cấu phanh sau
Guốc sau
Guốc
trớc
Guốc sau
5140
5140
4320
4320
12542
12542
10541
2160
2.4. Kiểm
tra hiện tợng
tự
xiết.
Hiện tợng tự
xiết là hiện tợng xảy ra khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà
không cần đến tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh. Nếu xảy ta hiện tợng tự
xiết thì mô men phanh sẽ tăng đến vô tận. Vì vậy ta phải kiểm tra hiện tợng tự xiết.
R(N)
17151
Theo công thức: à =
13800
17151
6182
c. cos
c. sin
Trong đó :
c- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến chốt. c =110mm
- Bán kính lực tổng hợp
- Góc đã xác định ở mục trớc
* Má trớc :
Thay vào công thức ta có :
à=
110.6 o 35'10"
= 0,6835
164,64 110.6 o 35'10"
* Má sau :
Thay vào công thức ta có : à =
110.5 o 26'24"
= 0,7254.
154,02 110.5 o 26'24"
Qua tính toán ta thấy, tất cả các hệ số ma sát đều khác 0,3. Vậy không xảy ra hiện tợng tự
xiết ở các má phanh.
Căn cứ vào hoạ đồ lực tác dụng lên má phanh ở các cơ cấu phanh ta thấy tất cả các lực R
không đi qua tâm chốt quay tơng ứng.
Vậy không xảy ra hiện tợng tự xiết ở tất cả các má phanh.
2.5 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
23
23 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
Trong quá trình phanh, động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và
một phần thoát ra môi trờng không khí. Ta có phơng trình cân bằng năng lợng.
2
2
t
G V1 V2
o
=
= mt.C.t + Ft Kt.dt
g
2
0
Trong đó : G - Trọng lợng ô tô khi đầy tải. G = 2290 KG
g - Gia tốc trọng trờng. g = 10m/s2
V1,V2- Vận tốc đầu và cuối khi phanh
mt - Khối lợng của các trống phanh và các chi tiết khi bị nung nóng ( m =
4.6,6 = 26,4 KG)
C- Nhiệt dung của các chi tiết bị nung nóng, đối với thép và gang
C =500 J/Kg.oC trong khoảng nhiệt độ từ 273 oK - 573 oK
to- Sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trờng không khí
Ft- Hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí
t- Thời gian phanh
Trong công thức trên thì số hạng thứ nhất là năng lợng nung nóng trống phanh, số hạng
thứ hai là phần năng lợng truyền ra ngoài không khí. Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn,
số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do vậy có thể xác định sự tăng nhiệt độ của trống phanh
nh sau :
to =
(
2
G V1 V2
2.g.mt .C
2
) 15
o
Ta chọn: V1=30km/h
V2 = 0
Thay vào công thức ta có :
to =
(
)
22900 8,33 2
= 6,018 o
2.10.26,4 .500
[ ]
to = 6,018o t o = 15o
Vậy nhiệt độ của trống phanh đảm bảo yêu cầu.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
24
24 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
Thiết kế môn học KCTT ô tô
GVHD: Nguyễn Thành Công
kết luận
Hiện nay xe UAZ- 469 vẫn đợc sử dụng rất hiệu quả trong Quân đội. Là cán bộ kỹ
thuật ngành Xe máy em có điều kiện tiếp xúc, tìm hiểu kỹ hơn về loại xe này
Sau một thời gian làm việc với đề tài, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hớng
dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyn Thnh Cụng, sự giúp đỡ của các bạn đồng
nghiệp. Đến nay em đã hoàn thành đề tài thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe UAZ- 469 từ
dẫn động một dòng thuỷ lực không có bộ trợ lực thành dẫn động hai dòng thuỷ lực có bộ
trợ lực chân không. Với những cải tiến trên, hệ thống phanh sau khi cải tiến sẽ đợc hoàn
thiện hơn vì:
Nâng cao đợc hiệu quả phanh, giảm nhẹ đợc lực bàn đạp mà phanh vẫn đảm bảo và
tăng đợc tính an toàn trong quá trình sử dụng.
Về mặt kinh tế thì hệ thống phanh xe UAZ- 469 không phải thay thế cũng nh chế
tạo đồng bộ và có tính lắp lẫn cao nên giá thành chi phí không cao.
Trong quá trình nghiên cứu và làm đề tài, mặc dù đã rất cố gắng, tuy nhiên vì điều
kiện thời gian, kinh nghiệm thực tế cũng nh trình độ còn hạn chế, nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong đợc sự hớng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ
môn để bai tap của em đợc hoàn thiện hơn.
Sinh viên : Ngô Thế Tấn
25
25 Lớp cơ khí ô tô K12- Thanh xuân
