Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống phanh xe tải MA3500 14 tấn - ĐHSPKT Vinh

Đồ án môn học thiết kế hệ thống phanh xe tải MA3500 14 tấn. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tính toán thiết kế hệ thống phanh hiệu quả, an toàn.

• Tác giả: Nguyễn Đình Tân
• Người hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Tú
• Trường học: Trường ĐHSPKT Vinh
• Chuyên ngành: Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Đồ án môn học ôtô thiết kế hệ thống phanh cho xe tải ma3500 14 tấn
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Vinh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• MỤC LỤC
• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ
• 1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh.
• 2. PHẦN II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
• 2.1. Lựa chọn phương án. Phanh thuỷ khí.
• 2.2. Tính toán thiết kế hệ thống phanh.
• 2.3. Xác định mô men phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.
• 2.4. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh guốc.
• 2.5. Tính toán cơ cấu phanh.
• 2.6. Kiểm tra hiện tượng tự xiết.
• 2.7. Thiết kế tính toán dẫn động phanh.
• 2.8. Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh.
• 2.9. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp.
• 2.10. Xác định hành trình pittông của xi lanh bánh xe trước và sau.
• 2.11. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh.
• 2.12. Tính toán cơ cấu phanh:.
• 2.13. Tính chọn các thông số cơ bản:.
• 2.14. Phân tích lực tác động lên cơ cấu phanh.
• 2.15. Tính bền chốt phanh (Trục lệch tâm).
• 2.16. Tính toán thiết kế cam:.
• 2.17. Kiểm nghiệm yêu cầu của cơ cấu phanh theo các chỉ tiêu:.
• 2.17.1. Áp suất giới hạn trên bề mặt.
• 2.17.2. Công trượt ma sát riêng.
• 2.17.3. Kiểm tra nhiệt độ tang trống.
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế hệ thống phanh xe tải 14 tấn tối ưu

Việc thiết kế hệ thống phanh cho xe tải hạng nặng, đặc biệt là dòng xe 14 tấn, là một bài toán kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn. Hệ thống phanh không chỉ có công dụng giảm tốc độ hay dừng xe mà còn là yếu tố quyết định đến sự an toàn của người lái, hàng hóa và những người tham gia giao thông khác. Một đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải 14 tấn thành công phải đảm bảo được các yêu cầu cốt lõi như hiệu quả phanh cao nhất trong mọi điều kiện vận hành, tạo ra gia tốc chậm dần cực đại để có quãng đường phanh ngắn nhất, đồng thời phải êm dịu để không làm mất ổn định của xe. Tài liệu nghiên cứu cho thấy, việc lựa chọn phương án thiết kế, từ cơ cấu phanh đến hệ thống dẫn động phanh, phải dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể của xe cơ sở, như trọng lượng toàn bộ (21.000 kg), tải trọng cho phép (13.800 kg), và công thức bánh xe (6x2). Quá trình này bắt đầu từ việc phân tích tổng quan, lựa chọn phương án tối ưu, sau đó tiến hành tính toán chi tiết và kiểm nghiệm độ bền của từng bộ phận. Bài viết này sẽ đi sâu vào từng giai đoạn, cung cấp một cái nhìn toàn diện và chi tiết về quy trình hoàn thiện một đồ án tốt nghiệp ô tô chuyên ngành, tập trung vào việc áp dụng lý thuyết động lực học ô tô vào thực tiễn để tạo ra một hệ thống phanh an toàn và đáng tin cậy.

1.1. Công dụng và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống phanh xe tải

Hệ thống phanh trên xe tải có ba công dụng chính: giảm tốc độ của xe đến một vận tốc yêu cầu, dừng hẳn xe trong các tình huống cần thiết, và giữ xe đứng yên trên dốc. Để đáp ứng các công dụng này, hệ thống phanh phải thỏa mãn hàng loạt yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Yêu cầu quan trọng nhất là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất có thể, đặc biệt khi phanh khẩn cấp, điều này đòi hỏi lực phanh phải được tạo ra và phân bổ một cách tối ưu. Thứ hai, quá trình phanh phải diễn ra êm dịu, đảm bảo sự ổn định và khả năng dẫn hướng của xe, tránh các hiện tượng nguy hiểm như trượt bánh hay văng đuôi. Thứ ba, việc điều khiển phải nhẹ nhàng, lực tác động lên bàn đạp không quá lớn để giảm mệt mỏi cho người lái. Ngoài ra, hệ thống phải có độ nhạy cao, thoát nhiệt tốt từ cơ cấu phanh, và duy trì được tỷ lệ thuận giữa lực đạp phanh và mô men phanh sinh ra tại bánh xe. Cuối cùng, phanh dừng (phanh tay) phải có khả năng giữ xe đứng yên trong thời gian dài mà không suy giảm hiệu quả.

1.2. Phân loại các hệ thống phanh Phanh tang trống và phanh đĩa

Hệ thống phanh ô tô được phân loại theo nhiều tiêu chí. Dựa vào cơ cấu phanh, có hai loại chính là phanh tang trống và phanh đĩa xe tải. Phanh tang trống (hay phanh guốc) được sử dụng rộng rãi trên xe tải do khả năng tạo ra mô men phanh lớn và có hiệu ứng tự cường hóa, chi phí sản xuất và bảo dưỡng thấp. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là khả năng thoát nhiệt kém hơn. Ngược lại, phanh đĩa có ưu điểm vượt trội về khả năng tản nhiệt, giúp duy trì hiệu quả phanh ổn định khi phanh liên tục, nhưng thường có chi phí cao hơn. Dựa vào hệ thống dẫn động, có dẫn động cơ khí (thường dùng cho phanh dừng), dẫn động thủy lực (phanh dầu), và dẫn động khí nén (phanh hơi). Đối với xe tải hạng nặng như xe 14 tấn, hệ thống phanh khí nén là lựa chọn phổ biến nhất nhờ khả năng tạo ra lực phanh cực lớn với lực điều khiển nhẹ nhàng từ người lái.

1.3. Phân tích thông số xe tải cơ sở MA3500 14 tấn

Để thực hiện đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải 14 tấn, việc phân tích xe cơ sở là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Theo tài liệu, xe tham khảo là MA3500 với các thông số chính: Trọng lượng bản thân 7.070 kg, tải trọng cho phép 13.800 kg, và trọng lượng toàn bộ lên đến 21.000 kg. Xe có 3 trục với công thức bánh xe 6x2. Hệ thống phanh nguyên bản của xe sử dụng phanh tang trống cho cả trục trước và sau, với hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén. Các thông số này là dữ liệu đầu vào không thể thiếu cho mọi bước tính toán thiết kế phanh, từ việc xác định mô men phanh cần thiết trên mỗi trục, phân bổ lực phanh, cho đến việc lựa chọn kích thước các chi tiết như trống phanh, má phanh và bầu phanh. Việc hiểu rõ các đặc tính kỹ thuật này giúp đảm bảo hệ thống phanh được thiết kế phù hợp, an toàn và đáp ứng đúng các tiêu chuẩn an toàn phanh TCVN.

II. Thách thức cốt lõi khi thiết kế hệ thống phanh xe tải

Quá trình thiết kế hệ thống phanh cho xe tải 14 tấn đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức sâu rộng về động lực học ô tô và kết cấu cơ khí. Thách thức lớn nhất là đảm bảo an toàn tuyệt đối trong mọi điều kiện tải trọng và địa hình. Xe tải 14 tấn khi đầy tải có khối lượng rất lớn, do đó lực phanh yêu cầu để hãm xe là cực kỳ cao. Việc tính toán sai sót có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc. Một trong những quyết định quan trọng là lựa chọn phương án dẫn động. Mặc dù hệ thống phanh khí nén là lựa chọn phổ biến, việc thiết kế các thành phần như van điều áp, bình chứa khí, và bầu phanh phải đảm bảo độ nhạy và thời gian đáp ứng nhanh. Độ trễ trong hệ thống phanh khí nén là một vấn đề cố hữu cần được giảm thiểu. Hơn nữa, việc phân bổ mô men phanh giữa các trục trước và sau phải được tính toán chính xác để tối ưu hóa hiệu quả phanh và tránh hiện tượng khóa bánh. Điều này đặc biệt phức tạp khi trọng tâm xe thay đổi lúc phanh. Cuối cùng, việc tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn phanh TCVN là một yêu cầu bắt buộc, từ vật liệu chế tạo, quy trình kiểm nghiệm đến các chỉ số an toàn tối thiểu.

2.1. Phân tích động lực học ô tô và các lực tác dụng khi phanh

Khi phanh, ô tô chịu tác động của nhiều lực phức tạp, và việc hiểu rõ chúng là nền tảng của mọi tính toán. Lực quán tính của xe là lực chính cần được triệt tiêu. Đồng thời, do gia tốc chậm dần, phản lực pháp tuyến từ mặt đường lên các bánh xe sẽ phân bố lại: tăng lên ở cầu trước và giảm đi ở cầu sau. Hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bám của lốp xe và phải được xem xét khi tính toán phân bổ lực phanh. Lực cản không khí và lực cản lăn cũng góp phần làm xe chậm lại nhưng thường nhỏ hơn nhiều so với lực phanh. Mục tiêu của tính toán thiết kế phanh là tạo ra một tổng mô men phanh đủ lớn để thắng các lực cản và tạo ra gia tốc chậm dần mong muốn, nhưng không được vượt quá giới hạn bám của bánh xe với mặt đường để tránh trượt bánh. Lý thuyết động lực học ô tô cung cấp các phương trình cơ bản để xác định mối quan hệ giữa các lực này, từ đó tính toán ra các thông số phanh cần thiết.

2.2. Lựa chọn phương án Phanh khí nén so với phanh thủy lực

Việc lựa chọn hệ thống dẫn động phanh là một quyết định chiến lược trong đồ án thiết kế hệ thống phanh. Đối với xe tải hạng nặng, phanh thủy lực (phanh dầu) tỏ ra không phù hợp vì không thể tạo ra lực ép đủ lớn lên cơ cấu phanh nếu không có trợ lực phức tạp, đồng thời lực tác dụng lên bàn đạp của người lái sẽ rất lớn. Ngược lại, hệ thống phanh khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tạo ra lực phanh mạnh mẽ, người lái chỉ cần tác động một lực nhỏ để điều khiển van điều áp. Ưu điểm của phanh khí nén là khả năng tạo lực lớn, dễ dàng kết nối với rơ-moóc và có thể tích hợp các hệ thống an toàn hiện đại như ABS (Anti-lock Braking System). Tuy nhiên, nó có nhược điểm là kết cấu cồng kềnh hơn và có độ trễ nhất định. Tài liệu nghiên cứu đã lựa chọn hệ thống phanh khí nén cho xe tải MA3500, đây là quyết định hợp lý và phù hợp với thực tiễn ngành công nghiệp ô tô tải.

III. Phương pháp tính toán thiết kế hệ thống phanh xe tải

Sau khi lựa chọn phương án, giai đoạn tính toán thiết kế phanh là phần cốt lõi của đồ án. Quá trình này bao gồm một chuỗi các bước tính toán logic, từ vĩ mô đến vi mô, nhằm xác định các thông số kỹ thuật chi tiết cho từng bộ phận của hệ thống. Bắt đầu bằng việc xác định tổng mô men phanh yêu cầu cho toàn bộ xe dựa trên trọng lượng, tốc độ và gia tốc chậm dần mong muốn. Từ đó, mô men phanh này được phân bổ cho các cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau theo tỷ lệ hợp lý, có tính đến sự thay đổi tải trọng động khi phanh. Tiếp theo là đi sâu vào thiết kế cơ cấu phanh tang trống, bao gồm việc xác định kích thước hình học của guốc phanh, má phanh, trống phanh và tính toán các lực tác động bên trong cơ cấu. Cuối cùng, hệ thống dẫn động phanh khí nén được thiết kế để cung cấp đủ lực và hành trình cần thiết để kích hoạt cơ cấu phanh một cách hiệu quả. Mỗi bước tính toán đều phải được thực hiện cẩn thận, dựa trên các công thức từ lý thuyết động lực học ô tô và kết cấu máy, đảm bảo hiệu quả phanh và độ an toàn.

3.1. Hướng dẫn xác định mô men phanh cần thiết cho các bánh xe

Việc xác định mô men phanh cần sinh ra ở mỗi bánh xe là bước tính toán nền tảng. Theo tài liệu, mô men phanh cần thiết (Mp) được tính toán dựa trên trọng lượng toàn bộ của xe (G), tọa độ trọng tâm (a, b), chiều cao trọng tâm (hg), chiều dài cơ sở (L) và gia tốc chậm dần cực đại (jmax). Các công thức này bắt nguồn từ phương trình cân bằng mô men của xe khi phanh. Mục tiêu là đảm bảo tổng lực phanh sinh ra không vượt quá lực bám tối đa giữa lốp và mặt đường (G.φ) để tránh trượt bánh. Kết quả tính toán sẽ cho ra giá trị mô men phanh cụ thể cần có ở cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau. Ví dụ, với xe 14 tấn, do sự dịch chuyển tải trọng về phía trước khi phanh, mô men phanh yêu cầu ở cầu trước sẽ lớn hơn so với cầu sau. Đây là cơ sở để thiết kế các cơ cấu phanh có kích thước và khả năng tạo lực phù hợp cho từng trục.

3.2. Tính toán thiết kế chi tiết cơ cấu phanh tang trống

Thiết kế cơ cấu phanh tang trống (hay phanh guốc) là một phần phức tạp. Quá trình này bắt đầu bằng việc lựa chọn các thông số cơ bản như bán kính tang trống, bề rộng má phanh và góc ôm của tấm ma sát, thường dựa trên kinh nghiệm và các xe tương tự. Sau đó, sử dụng phương pháp họa đồ lực để phân tích các lực tác động lên guốc phanh, bao gồm lực đẩy từ cam (hoặc xi lanh), lực pháp tuyến và lực ma sát từ trống phanh, và phản lực tại chốt quay. Việc vẽ đa giác lực giúp xác định chính xác lực cần thiết tác động lên guốc phanh để tạo ra mô men phanh yêu cầu. Dựa vào các lực này, người thiết kế có thể tiến hành kiểm tra và tính toán độ bền cho các chi tiết quan trọng như guốc phanh, chốt phanh và trống phanh, đảm bảo chúng không bị biến dạng hay phá hủy trong quá trình làm việc. Vật liệu má phanh cũng là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến hệ số ma sát và tuổi thọ.

IV. Quy trình kiểm nghiệm bền cho hệ thống phanh xe tải

Một bản thiết kế hệ thống phanh xe tải 14 tấn không thể hoàn chỉnh nếu thiếu giai đoạn kiểm nghiệm độ bền. Sau khi đã xác định các thông số kích thước và lực tác dụng, việc kiểm tra bền đảm bảo rằng các chi tiết quan trọng nhất sẽ chịu được tải trọng khắc nghiệt trong quá trình vận hành mà không bị hỏng hóc. Quy trình này bao gồm việc tính toán ứng suất tại các mặt cắt nguy hiểm của từng chi tiết và so sánh với ứng suất cho phép của vật liệu. Các bộ phận cần ưu tiên kiểm nghiệm bao gồm guốc phanh, trống phanh, chốt phanh (trục lệch tâm) và trục cam. Bên cạnh kiểm tra bền tĩnh, các chỉ tiêu động học và nhiệt học cũng phải được xem xét. Việc kiểm tra hiện tượng tự xiết là cực kỳ quan trọng để ngăn chặn tình huống phanh bị bó cứng đột ngột, gây mất kiểm soát. Ngoài ra, cần kiểm tra áp suất trên bề mặt má phanh, công trượt ma sát riêng và nhiệt độ của trống phanh để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và có tuổi thọ cao. Giai đoạn này là bước xác thực cuối cùng, khẳng định tính khả thi và an toàn của thuyết minh đồ án.

4.1. Phân tích và kiểm tra bền guốc phanh trống phanh

Guốc phanh và trống phanh là hai chi tiết chịu tải trọng lớn và nhiệt độ cao. Để kiểm tra bền guốc phanh, cần xác định các mặt cắt nguy hiểm nhất (thường là nơi có mô men uốn lớn nhất) dựa trên biểu đồ nội lực. Tại các mặt cắt này, ứng suất tổng hợp (bao gồm ứng suất pháp do lực dọc và mô men uốn, và ứng suất tiếp do lực cắt) được tính toán và so sánh với giới hạn bền của vật liệu (thường là thép). Đối với trống phanh, bài toán được xem như tính toán một ống dày chịu áp suất từ bên trong. Ứng suất hướng tâm và ứng suất tiếp tuyến được xác định, sau đó tính ứng suất tương đương theo các thuyết bền để đảm bảo trống phanh không bị nứt vỡ. Việc lựa chọn vật liệu chế tạo, như gang cho trống phanh, đóng vai trò quyết định đến khả năng chịu lực và tản nhiệt của cơ cấu phanh.

4.2. Tính toán thiết kế trục cam và kiểm tra độ bền chốt phanh

Trục cam là chi tiết truyền lực từ bầu phanh đến guốc phanh, làm việc dưới dạng xoắn và uốn. Việc thiết kế biên dạng cam (thường là đường cong Acsimet) quyết định hành trình và lực đẩy lên guốc phanh. Đường kính trục cam được tính toán dựa trên mô men xoắn tác dụng để đảm bảo đủ bền. Chốt phanh (trục lệch tâm) là điểm tựa của guốc phanh, chịu lực cắt và dập rất lớn. Điều kiện bền cắt và bền dập của chốt phải được kiểm tra cẩn thận dựa trên phản lực tại chốt đã xác định từ họa đồ lực. Độ bền của hai chi tiết này ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định và độ tin cậy của toàn bộ cơ cấu phanh tang trống.

4.3. Đánh giá hiệu quả phanh và kiểm tra hiện tượng tự xiết

Bên cạnh độ bền cơ học, hiệu quả phanh còn được đánh giá qua các chỉ tiêu khác. Áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh cần được kiểm tra để đảm bảo không vượt quá giới hạn chịu đựng của vật liệu má phanh. Công trượt ma sát riêng và nhiệt độ tang trống khi phanh ngặt cũng được tính toán để đánh giá khả năng thoát nhiệt. Một trong những kiểm tra an toàn quan trọng nhất là kiểm tra hiện tượng tự xiết. Hiện tượng này xảy ra khi lực ma sát tự duy trì và tăng cường lực ép má phanh vào trống phanh mà không cần lực tác động từ bên ngoài, dẫn đến bó phanh. Điều kiện để không xảy ra tự xiết liên quan đến hệ số ma sát và hình học của cơ cấu phanh. Việc đảm bảo thiết kế không rơi vào vùng tự xiết là yêu cầu an toàn bắt buộc.

V. Hoàn thiện đồ án thiết kế phanh với bản vẽ và thuyết minh

Giai đoạn cuối cùng của đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải 14 tấn là tổng hợp tất cả các kết quả tính toán, phân tích vào một bộ hồ sơ kỹ thuật hoàn chỉnh. Hồ sơ này bao gồm hai phần chính: bản vẽ kỹ thuật và thuyết minh đồ án. Các bản vẽ là ngôn ngữ của kỹ thuật, thể hiện một cách trực quan và chính xác kết cấu, kích thước, và mối lắp ghép của từng chi tiết cũng như toàn bộ hệ thống. Trong khi đó, bản thuyết minh trình bày chi tiết cơ sở lý thuyết, quá trình lựa chọn phương án, các bước tính toán, kết quả kiểm nghiệm và hướng dẫn bảo dưỡng hệ thống phanh xe tải. Một sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh rõ ràng là không thể thiếu, giúp người đọc hiểu được luồng năng lượng và tín hiệu điều khiển. Việc hoàn thiện tốt giai đoạn này không chỉ thể hiện năng lực của người thiết kế mà còn là tài liệu quan trọng để chế tạo, lắp ráp và vận hành hệ thống phanh một cách an toàn và hiệu quả trong thực tế. Đây là thành quả cuối cùng, kết tinh từ quá trình nghiên cứu và ứng dụng kiến thức chuyên ngành.

5.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh khí nén toàn diện

Một sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh khí nén là công cụ trực quan để mô tả toàn bộ cấu trúc và nguyên lý hoạt động. Sơ đồ này phải thể hiện rõ các thành phần chính như máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối (tổng phanh), van điều áp, các bầu phanh ở từng bánh xe, và các đường ống dẫn khí. Sơ đồ cũng cần chỉ rõ luồng đi của khí nén từ nguồn cấp đến các cơ cấu chấp hành khi người lái đạp phanh và luồng khí xả ra ngoài khi nhả phanh. Đối với các hệ thống hiện đại, sơ đồ còn có thể bao gồm các bộ phận của hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System) hoặc hệ thống phanh điện tử EBS (Electronic Braking System). Sơ đồ nguyên lý là một phần không thể thiếu trong thuyết minh đồ án, giúp người xem nắm bắt nhanh chóng và chính xác cách thức hoạt động của hệ thống.

5.2. Hoàn thiện bản vẽ kỹ thuật chi tiết cơ cấu phanh xe tải

Từ các thông số đã tính toán, người thiết kế tiến hành xây dựng các bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Bộ bản vẽ này thường bao gồm: bản vẽ lắp chung của toàn bộ cụm phanh tại một bánh xe, và các bản vẽ chi tiết của từng bộ phận quan trọng như trống phanh, guốc phanh, má phanh, trục cam, chốt phanh. Các bản vẽ phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về vẽ kỹ thuật, thể hiện đầy đủ kích thước, dung sai, yêu cầu về độ nhám bề mặt và vật liệu chế tạo. Các phần mềm CAD như AutoCAD hay SolidWorks thường được sử dụng để thực hiện các bản vẽ này, cho phép tạo ra các mô hình 2D và 3D chính xác, phục vụ cho việc mô phỏng, phân tích và chế tạo sau này. Bản vẽ kỹ thuật hệ thống phanh là kết quả hữu hình và quan trọng nhất của quá trình thiết kế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Kết quả đánh giá :. GIÁO VIÊN BẢO VỆ : Kết quả đánh giá :. GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 1 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ.

Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế. Sau khi học xong môn học tính toán thiết kế ô tô , chúng em được tổ bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học.

Trong quá trình tính toán để hoàn thành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của bản thân, và sự hướng dẫn hết sức tận tình của thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú, cho nên em cũng đã cố gắng đã hoàn thành xong Đồ án môn học ôtô. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình. Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của mình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới.

Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú đã giúp em sớm hoàn thành tốt Đồ án môn học này. Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong khoa. Em xin chân thành cảm ơn Vinh, ngày 12 tháng 04 năm 2023 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình Tân MỤC LỤC GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 2 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ 6 I. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh.7 PHẦN II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 9 I.

Lựa chọn phương án. Phanh thuỷ khí. Tính toán thiết kế hệ thống phanh. Xác định mô men phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.

Thiết kế tính toán cơ cấu phanh guốc. Tính toán cơ cấu phanh. Kiểm tra hiện tượng tự xiết. Thiết kế tính toán dẫn động phanh.

Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp. Xác định hành trình pittông của xi lanh bánh xe trước và sau. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh.

Tính toán cơ cấu phanh:. Tính chọn các thông số cơ bản:.2 Phân tích lực tác động lên cơ cấu phanh.3 Tính bền chốt phanh (Trục lệch tâm).4 Tính toán thiết kế cam:.5 Kiểm nghiệm yêu cầu của cơ cấu phanh theo các chỉ tiêu:.1 Áp suất giới hạn trên bề mặt.2 Công trượt ma sát riêng.3 Kiểm tra nhiệt độ tang trống.45 GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 3 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 4 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Thông số xe tải MA3500 Thông Số Chung Trọng lượng bản thân : 7070 kg Phân bố : – Cầu trước : 3625 kg – Cầu sau : 0 + 3445 kg Tải trọng cho phép chở : 13800 kg Số người cho phép chở : 2 người Trọng lượng toàn bộ : 21000 kg Kích thước xe : Dài x Rộng x Cao : 10040 x 2500 x 3500 mm Kích thước lòng thùng hàng (hoặc kích thước bao 7650 xi téc) : 2350x735/2150 mm Khoảng cách trục : 4700 + 1100 mm Vết bánh xe trước / sau : 1890/1760 mm Số trục : 3 Công thức bánh xe : 6x2 Loại nhiên liệu : Diesel Động Cơ Loại động cơ: 4 kỳ, 6 xi lanh thẳng hàng, tăng áp Thể tích : 5883 cm3 Công suất lớn nhất /tốc độ quay : 158 kW/ 2500 v/ph Lốp xe : Số lượng lốp trên trục I/II/III/IV: 02/04/04/— Lốp trước / sau: 265/70R19.5 Hệ thống phanh : Phanh trước /Dẫn động : Tang trống /Khí nén Phanh sau /Dẫn động : Tang trống /Khí nén Phanh tay /Dẫn động : Tác động lên bánh xe trục 2 và 3 /Tự hãm GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 5 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ Ngày nay, ô tô là phương tiện không thể thiếu trong đời sống, đi lại, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp thì ô tô không thể thiếu trong vận tải và chuyên chở. Tuy nhiên, trong quá trình lưu thông trên đường ô tô không phải lúc nào cũng chạy cùng một tốc độ, ngoài ra còn phải dừng, đỗ lúc cần thiết. Để đảm bảo ô tô được hoạt động an toàn thì cần thiết phải bố trí hệ thống phanh trên ô tô.

Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh 1. Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đấy. Ngoài ra hệ thống phanh còn dùng để giữ cho ô tô đứng yên ở các dốc. Đối với ô tô, hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển.

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đấy của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động các cơ cấu phanh. Phân loại Tuỳ theo cách bố trí cơ cấu phanh ở các bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực mà chia ra phanh bánh xe và phanh truyền lực. Ở ô tô, cơ cấu phanh chính đặt ở bánh xe (phanh chân) còn cơ cấu phanh tay thường đặt ở trục thứ cấp của hộp số hoặc hộp phân phối (ô tô 2 cầu chủ động). Cũng có khi cơ cấu phanh chính và phanh tay phối hợp làm một và đặt ở bánh xe, trong trường hợp này sẽ làm truyền động riêng rẽ.

Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra: Phanh guốc, Phanh dải và phanh đĩa. GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 6 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hình 1: Phanh guốc Hình 2: Phanh đĩa Phanh guốc sử dụng rộng rãi trên ô tô, còn phanh đĩa ngày nay đang có chiều hướng áp dụng. Phanh dải được sử dụng ở cơ cấu phanh phụ (phanh tay). Theo loại bộ phận, cơ cấu phanh còn chia ra loại trống và đĩa.

Phanh đĩa còn chia ra một hoặc nhiều đĩa tuỳ theo số lượng đĩa quay. Cơ cấu phanh còn chia ra loại cân bằng và không cân bằng. Cơ cấu phanh cân bằng khi tiến hành phanh không sinh ra lực phụ thêm lên trục hay lên ổ bi của moay ơ bánh xe, còn cơ cấu phanh không cân bằng thì ngược lại. Truyền động phanh có loại cơ, thuỷ, khí, điện và liên hợp.

Ở ô tô du lịch và ô tô vận tải tải trọng nhỏ thường dùng truyền động phanh loại thuỷ (phanh dầu). Truyền động phanh bằng khí (phanh hơi) thường dùng trên các ô tô vận tải tải trọng trung bình có động cơ điêzen cũng như trên các ô tô kéo để kéo đoàn xe. Truyền động phanh bằng điện được dùng ở các đoàn ô tô. Truyền động cơ chỉ dùng phanh tay.Yêu cầu Hệ thống phanh phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.

Muốn có quãng đường phanh ngắn nhất thì phải đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại. - Phanh êm dịu trong bất kỳ mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh. GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 7 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn. - Truyền động phanh có độ nhạy cảm lớn.

- Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào. - Không có hiện tượng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng. - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt. - Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe.

- Có khả năng phanh khi đứng trong thời gian dài. PHẦN II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH I. Lựa chọn phương án Hệ thống phanh trên ô tô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân) và phanh phụ (phanh truyền lực hay còn gọi là phanh tay). Sở dĩ phải GVHD: Nguyễn Ngọc Tú 8 SVTH: Nguyễn Đình Tân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …  … KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC làm cả phanh chính và phanh phụ là để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động.

Phanh chính và phanh phụ có thể có cơ cấu phanh và truyền động phanh hoàn toàn riêng rẽ hoặc có thể có chung cơ cấu phanh (đặt ở bánh xe) nhưng truyền động phanh hoàn toàn riêng rẽ. Truyền động phanh của phanh phụ thường dùng loại cơ. Phanh chính thường dùng truyền động loại thuỷ - gọi là phanh dầu hoặc truyền động loại khí - gọi là phanh khí. Khi dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ lớn hơn so với phanh khí, vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong bầu chứa dầu của hệ thống phanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản lò xo để mở van phân phối của hệ thống phanh.