Đồ án thiết kế hệ thống phanh đĩa xe con 4 chỗ Honda Civic - ĐH Bách Khoa

Tài liệu đồ án thiết kế hệ thống phanh đĩa xe Honda Civic chi tiết. Tổng hợp cơ sở lý thuyết, tính toán động lực học và bản vẽ kỹ thuật đầy đủ.

• Tác giả: Nguyễn Văn Hường
• Người hướng dẫn: Phạm Huy Hường
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Ô tô và xe chuyên dùng
• Đề tài: Thiết kế hệ thống phanh cho xe con 4 chỗ
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống phanh đĩa xe Honda Civic

Hệ thống phanh đĩa cho xe Honda Civic là giải pháp an toàn cơ bản. Nó hoạt động bằng cách ép các tấm ma sát vào đĩa quay khi phanh. Điều này tạo ra lực ma sát ngược lại chuyển động, giúp xe giảm tốc độ. Hệ thống này bao gồm các thành phần như đĩa phanh, tấm ma sát, ổ đĩa, và bộ phận dẫn động. Đặc biệt, hệ thống này được thiết kế để phân bố lực phanh đều giữa các bánh trước và sau. Điều này đảm bảo ổn định khi phanh ở tốc độ cao. Hiệu suất phanh phụ thuộc vào chất liệu của tấm ma sát và độ bền của đĩa. Các xe hiện đại thường kết hợp hệ thống phanh đĩa với ABS để tối ưu hóa an toàn.

1.1. Cấu tạo cơ bản của hệ thống phanh đĩa

Hệ thống phanh đĩa gồm đĩa phanh quay cùng bánh xe và các tấm ma sát cố định. Khi phanh, lực được truyền qua ống dẫn đến xy lanh, đẩy tấm ma sát ép vào đĩa. Điều này tạo ra ma sát ngược lại chuyển động. Đĩa phanh thường được làm từ thép và có các rãnh để tăng hiệu quả tán nhiệt. Tấm ma sát thường được chế tạo từ hợp kim kim loại và chất liệu chịu nhiệt. Hệ thống này yêu cầu độ chính xác cao để tránh ma sát không đều.

1.2. Vai trò của hệ thống phanh trong an toàn xe

Hệ thống phanh đĩa đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo an toàn khi vận hành. Nó cho phép xe giảm tốc độ nhanh chóng và ổn định. Khi phanh, hệ thống phân bố lực giữa các bánh trước và sau theo tỷ lệ nhất định. Điều này ngăn ngừa xe bị trượt hoặc mất kiểm soát. Hệ thống phanh đĩa kết hợp với ABS giúp tránh tình trạng bánh xe bị khóa khi phanh. Điều này cải thiện khả năng điều khiển và giảm thời gian dừng xe.

II. Phân tích vấn đề và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống phanh

Hệ thống phanh đĩa xe Honda Civic phải đáp ứng nhiều yêu cầu kỹ thuật. Nó cần tạo ra lực phanh đủ lớn để dừng xe trong khoảng cách ngắn nhất. Đồng thời, hệ thống phải đảm bảo ổn định khi phanh ở tốc độ cao. Một vấn đề thường gặp là sự mòn của tấm ma sát và đĩa phanh. Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất phanh và độ bền của hệ thống. Ngoài ra, hệ thống phải chịu được nhiệt độ cao khi phanh liên tục. Điều này yêu cầu sử dụng vật liệu chịu nhiệt và thiết kế tán nhiệt hiệu quả.

2.1. Yêu cầu về lực phanh và độ bền

Lực phanh tối thiểu phải đảm bảo xe dừng trong khoảng cách an toàn. Theo tiêu chuẩn, hệ thống phải tạo ra lực phanh đủ để dừng xe từ tốc độ 50 km/h trong khoảng 15 mét. Điều này yêu cầu tính toán chính xác về mômen phanh và lực ép. Đĩa phanh và tấm ma sát phải chịu được áp lực lớn mà không bị biến dạng. Vật liệu phải có độ bền cao và khả năng chống mòn tốt. Điều này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định trong thời gian dài.

2.2. Thách thức trong điều kiện vận hành

Hệ thống phanh phải hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau. Khi phanh trên đường ướt hoặc trơn trượt, hệ thống phải duy trì khả năng bám đường. Điều này yêu cầu sử dụng hệ thống phanh đĩa kết hợp với ABS. ABS giúp điều chỉnh áp suất phanh để tránh tình trạng bánh xe bị khóa. Ngoài ra, hệ thống phải chịu được nhiệt độ cao khi phanh liên tục. Điều này yêu cầu thiết kế tán nhiệt hiệu quả và sử dụng vật liệu chịu nhiệt.

III. Giải pháp thiết kế và tính toán hệ thống phanh

Giải pháp thiết kế hệ thống phanh đĩa cho xe Honda Civic dựa trên phân tích tải trọng và yêu cầu kỹ thuật. Thiết kế bắt đầu từ việc lựa chọn loại đĩa phanh và tấm ma sát phù hợp. Sau đó, tính toán mômen phanh cần thiết cho mỗi bánh. Điều này phụ thuộc vào trọng lượng xe và hệ số bám đường. Hệ thống dẫn động phanh phải đảm bảo lực ép đều và chính xác. Điều này yêu cầu sử dụng xy lanh và bộ phận dẫn động có độ chính xác cao. Ngoài ra, hệ thống phải được trang bị bộ điều hòa lực phanh để phân bố lực phanh hợp lý giữa các bánh trước và sau.

3.1. Tính toán mômen phanh và lực ép

Mômen phanh cần thiết được tính toán dựa trên trọng lượng xe và hệ số bám đường. Ví dụ, với xe Honda Civic có trọng lượng 15533 N, mômen phanh cần thiết được tính theo công thức: M = (G * ϕ * r_bx) / 2. Trong đó, G là trọng lượng xe, ϕ là hệ số bám đường, và r_bx là bán kính lăn của bánh xe. Kết quả cho mômen phanh cần thiết ở mỗi bánh trước và sau. Sau đó, lực ép của tấm ma sát được tính toán dựa trên mômen phanh và bán kính trung bình của đĩa phanh.

3.2. Lựa chọn vật liệu và thiết kế tán nhiệt

Vật liệu đĩa phanh và tấm ma sát phải chịu được áp lực và nhiệt độ cao. Đĩa phanh thường được làm từ thép carbon hoặc hợp kim nhôm. Tấm ma sát được chế tạo từ hợp kim kim loại và chất liệu chịu nhiệt như asbest hoặc vật liệu tổng hợp. Thiết kế tán nhiệt hiệu quả yêu cầu sử dụng các rãnh trên đĩa phanh và hệ thống dẫn khí. Điều này giúp giảm nhiệt độ và ngăn ngừa biến dạng của đĩa phanh. Ngoài ra, hệ thống phải được trang bị bộ điều hòa nhiệt để duy trì hiệu suất phanh ổn định.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của hệ thống phanh

Hệ thống phanh đĩa cho xe Honda Civic là giải pháp an toàn hiệu quả. Nó đảm bảo xe dừng ổn định và an toàn trong nhiều điều kiện vận hành. Thiết kế này kết hợp các yếu tố kỹ thuật như lực phanh, độ bền và tán nhiệt. Hệ thống phanh đĩa kết hợp với ABS cải thiện khả năng điều khiển và giảm thời gian dừng xe. Ứng dụng thực tế cho thấy hệ thống này đáp ứng yêu cầu an toàn và hiệu suất cao. Nó phù hợp với các xe ô tô hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô.

4.1. Ưu điểm của hệ thống phanh đĩa

Hệ thống phanh đĩa có nhiều ưu điểm so với hệ thống phanh trống. Nó tạo ra lực phanh lớn hơn và ổn định hơn. Hiệu suất phanh cao giúp xe dừng nhanh chóng và an toàn. Ngoài ra, hệ thống phanh đĩa có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt. Điều này đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả trong thời gian dài. Hệ thống phanh đĩa cũng dễ dàng bảo trì và sửa chữa.

4.2. Tương lai và phát triển của hệ thống phanh

Tương lai của hệ thống phanh đĩa hướng đến việc tích hợp công nghệ mới như hệ thống phanh điện và ABS nâng cao. Các vật liệu mới và thiết kế tán nhiệt hiệu quả sẽ cải thiện hiệu suất phanh. Ngoài ra, hệ thống phanh sẽ được tích hợp với hệ thống hỗ trợ lái tự động. Điều này sẽ tăng cường an toàn và hiệu quả vận hành. Phát triển này đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về an toàn và hiệu suất trong ngành công nghiệp ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH I. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH 1.1 CÔNG DỤNG Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định. Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển (tức là tăng được tốc độ trung bình của xe).2 YÊU CẦU - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm; - Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh; - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn; - Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao và phải có hai dòng độc lập đối với phanh chính; - Phân bố mô men phanh phải hợp lý dể đảm bảo tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh; - Không có hiện tượng tự xiết khi phanh; - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt; - Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe; 6 EBOOKBKMT.COM - Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng; 1. Theo công dụng: • Hệ thống phanh chính (phanh chân); • Hệ thống phanh dừng (phanh tay); • Hệ thống phanh dự phòng; • Hệ thống phanh rà hay chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) sử dụng trên các xe cỡ lớn và trên các dốc dài; b.

Theo kết cấu của cơ cấu phanh: • Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc; • Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa; c. Theo dẫn động phanh: • Hệ thống phanh dẫn động cơ khí; • Hệ thống phanh dẫn động thủy lực; • Hệ thống phanh dẫn động khí nén; • Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén; • Hệ thống phanh điện hiện đây đang là xu thế của thời đại; d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh: Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh e. Theo trợ lực • Hệ thống phanh có trợ lực • Hệ thống phanh không có trợ lực f.

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh: 7 EBOOKBKMT.COM Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS). CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Cấu tạo Chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính: - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô. - Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyêch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén 8 EBOOKBKMT.COM hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.

Ví dụ nếu đẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thủy lực thì dẫn động phan bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.1 CƠ CẤU PHANH Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng). Trên ô tô chủ yếu sử dụng ma sát để tạo cơ cấu phanh và các loại cơ cấu phanh thường dùng trên ô tô là cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh dải.1 CƠ CẤU PHANH TANG TRỐNG Trong cơ cấu phanh tang trống thì chúng ta có nhiều loại khác nhau: 1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục b Hình 1.2: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.b là loại sử dụng xi 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 1.a) hoặc bằng cam lệch tâm (hình 1. Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát. Các tấm này có thể dài liên tục (hình 1.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình 1.b 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 mòn 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 1.a) áp suất tác dụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc 10 EBOOKBKMT.COM phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau 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 của má phanh với trống phanh. Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh.

Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.Cơ cấu phanh guốc loại bơi Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1. Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1. - Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pít tông.

Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.COM - Loại hai mặt tựa tác dụng kép:Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa: Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng Cơ cấu phanh guốc tự hoáhóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc cường phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai. Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 1.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.

- Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn: Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.

- Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép: 12 EBOOKBKMT.COM Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.2 CƠ CẤU PHANH ĐĨA Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1. a) loại giá đỡ cố định b) loại giá đỡ di động Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm: Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa - Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; - Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe; - Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe; Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động. Loại giá đỡ cố định (hình 1.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định.COM Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu.

Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe. Loại giá đỡ di động (hình 1.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.

Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ.