CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 7.2 Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam đang ngày càng đi lên và đạt được nhiều thành tích đáng kể thì vấn đề nghiên cứu và học tập về ngành động lực nói chung cũng như ô tô nói riêng trở nên rất cần thiết. Thời điểm hiện tại, việc áp dụng mô hình thực tế vào giảng dạy và học tập là rất cần thiết nhưng do mô hình thực tế quá cồng kềnh và nặng. Cũng như việc các sinh viên chính quy chuyển sang cơ sở Thủ Đức học tập thì việc di chuyển các mô hình thực tế lại càng khó khăn hơn nữa. Chính vì điều đó việc tạo ra mô hình thực tế gọn nhẹ, dễ vận chuyển và kích thước phù hợp trở nên rất cần thiết.
Qua mô hình đó người học có thể rút ra nhiều kinh nghiệm thực tế, tăng hiệu quả trong quá trình đào tạo. Cũng chính vì mục đích ấy, qua những năm học tại trường. Em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế mô hình hệ thống phanh phục vụ giảng dạy”.2 Thể loại đề tài Thiết kế mô hình hệ thống phanh phục vụ giảng dạy.3 Mục tiêu thực hiện đề tài Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế được mô hình hệ thống phanh dưới dạng module để phục vụ quá trình giảng dạy. Với mục tiêu đó, các chỉ tiêu đặt ra là: - Thiết kế mô hình hệ thống phanh thể hiện đầy đủ các thành phần cấu tạo.
Màu sắc của sản phẩm phải có sự tương phản để thấy rõ được kết cấu của hệ thống. - Mô hình có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ. - Mô hình được thiết kế dưới dạng các module tách rời, dễ dàng tháo lắp để giảng dạy các nội dung hoặc học phần khác nhau. Bằng cách kết hợp giữa việc học lý thuyết và tương tác vật lý trực tiếp với mô hình, người học sẽ có được cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống phanh.
Từ đó giúp người học hiểu rõ hơn được kết cấu, quá trình hoạt động cũng như giúp lượng thông tin được lưu trong não nhiều và lâu hơn, nâng cao được hiệu quả giảng dạy.4 Điều kiện làm việc - Môi trường làm việc trong lớp học, nhiệt độ phòng. - Chịu va đập nhẹ do quá trình vận chuyển. - Chịu mài mòn nhiều trong quá trình hoạt động cũng như tháo lắp 1.5 Yêu cầu kỹ thuật - Mô hình nhỏ gọn, nhẹ khoảng dưới 5kg. - Thể hiện các chi tiết của mô hình bám sát mô hình thực tế.
- Tháo lắp đơn giản phục vụ cho việc xách tay dễ dàng. - Các chi tiết phải rõ ràng và đầy đủ để thực hiện mục đích giảng dạy. - Các chi tiết sử dụng các cặp màu tương phản để dễ dàng quan sát và nhận diện.6 Ý tưởng thực hiện và giới hạn nội dung đề tài Với mục tiêu xây dựng mô hình hệ thống phanh phục vụ giảng dạy, ý tưởng thiết kế sản phẩm dựa trên phương pháp in 3D, thể hiện được cấu tạo của hệ thống phanh Mô hình được xây dựng theo dạng từng module riêng lẻ, bao gồm hai cụm chính (Hệ thống phanh và cụm khung đỡ). Hai cụm này có thể dễ dàng tách rời và hoạt động độc lập với nhau tùy vào từng mục đích giảng dạy.
- Hệ thống phanh: Bao gồm cơ cấu phanh và dẫn động phanh Cơ cấu phanh: Bao gồm 2 phanh đĩa và trục tượng trưng cho cầu trước của ô tô. Thể hiện đầy đủ các chi tiết trọng yếu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh trên xe. Dẫn động phanh: Bao gồm bàn đạp và xy lanh chính dẫn động cho cơ cấu phanh - Cụm khung đỡ: Dùng để gá các chi tiết của hai cụm trên lên và chịu lực cho toàn bộ hệ thống phanh. Ngoài ra trên mô hình còn bố trí các không gian trống để có thể dễ dàng nâng cấp, phát triển sản phẩm.
2 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống phanh trên ô tô 2.1 Định nghĩa Phanh là thiết bị cơ học có chức năng hạn chế chuyển động của bánh xe bằng cách tạo ra ma sát. Theo đó, hệ thống phanh khi hoạt động sẽ giúp kiểm soát việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe theo chủ ý của lái xe. Hệ thống phanh là thuộc hệ thống an toàn trên ô tô, là 1 trong 7 hệ thống cơ bản quan trọng nhất trên ô tô. Nó đảm bảo ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao.2 Yêu cầu Hệ thống phanh đạt chuẩn cần đáp ứng các yêu cầu sau: - Quãng đường phanh ngắn nhất trong điều kiện phanh đột ngột.
- Thời gian phanh nhỏ nhất thích ứng các tình huống bất ngờ. - Gia tốc phanh chậm dần càng lớn mang lại hiệu quả phanh càng cao. - Phanh êm dịu, đảm bảo tính ổn định trong mọi trường hợp. - Điều khiển nhẹ nhàng, người lái không tốn nhiều sức khi sử dụng.
- Phân bố mô men đều trên các bánh xe phù hợp với tải trọng lực bám. - Không bị hiện tượng bó phanh. - Thoát nhiệt tốt, nâng cao tuổi thọ của linh kiện trong hệ thống phanh. - Kết cấu gọn nhẹ, dễ chẩn đoán hư hỏng trong mọi điều kiện.3 Nhiệm vụ, chức năng của hệ thống phanh ô tô - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô đến 1 vận tốc mong muốn hoặc dừng hẳn - Giữ ô tô dừng, không bị trôi khi đỗ trên đường hoặc trên các con dốc 3 - Dẫn động phanh thủy lực dùng để tạo áp lực dầu có áp suất cao và phân phối đến các xy lanh phanh tại các bánh xe 2.2 Nguyên lý hoạt động - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô đến 1 vận tốc mong muốn hoặc dừng hẳn - Giữ ô tô dừng, không bị trôi khi đỗ trên đường hoặc trên các con dốc - Dẫn động phanh thủy lực dùng để tạo áp lực dầu có áp suất cao và phân phối đến các xy lanh phanh tại các bánh xe 2.3 Cấu tạo hệ thống phanh trên ô tô Hình 2.1: Cấu tạo hệ thống phanh 4 2.1 Dẫn động phanh 2.1 Cơ cấu bàn đạp Hình 2.2 Cấu tạo bàn đạp phanh Bàn đạp phanh được thiết kế nằm ở vị trí giữa bàn đạp ga và bàn đạp ly hợp có chức năng kích hoạt phanh.
Khi người lái đạp phanh, các piston trong xi lanh chính chuyển động tạo áp suất, kích hoạt ép má phanh vào đĩa phanh, ép guốc phanh vào tang trống.2 Dẫn động phanh cơ khí Dẫn động phanh bằng cơ khí chỉ sử dụng cho hệ thống phanh đỗ hoặc phanh dự phòng điều khiển bằng tay. Dẫn động phanh tay hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay thay vì bàn đạp đối với phanh chính 5 2.3 Dẫn động phanh thủy lực Hình 2.3 Cấu tạo xy lanh chính dẫn động thủy lực Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh. Khi người điều khiển đạp phanh, bàn đạp sẽ tạo áp suất cho xy lanh chính, chất lỏng sẽ được dẫn theo đường ống đến các xy lanh phanh con. Áp suất dầu sẽ tạo lực ép má phanh vào tang trống hoặc đĩa phanh, tạo ma sát làm giảm tốc độ của bánh xe Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực được áp dụng rộng rãi ở tất cả dòng xe thời điểm hiện tại.
Nó phù hợp hầu hết cơ cấu phanh như là cơ cấu phanh đĩa hay phanh tang trống. Cơ cấu dẫn động thủy lực có các ưu điểm: - Phanh êm dịu - Dễ bố trí - Độ nhạy cao Nhược điểm là tỉ số truyền động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Dẫn động phanh thủy lực được chia ra dẫn động 1 dòng hoặc dẫn động nhiều dòng. Tuy nhiên, theo quy định hiện hành, dẫn động phanh phải có ít nhất 2 dòng độc lập nhằm nâng cao tính an toàn.
6 Các phương án chia dòng dẫn động phanh a.4 Các phương án chia dòng dẫn động phanh 2.4 Dẫn động bằng khí nén Hình 2.5 Cấu tạo cơ cấu dẫn động bằng khí nén Quá trình hoạt động của phanh khí nén cũng giống như của cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực. Chỉ khác ở chỗ phanh khí nén không sử dụng dầu mà thay vào đó là sử dụng khí để tạo ra áp lực trong mạch phanh. Đối với ô tô tải trung bình và lớn người ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện.
7 Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực.2 Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô. Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại guốc và gần đây trên các xe con hiện đại người ta thường sử dụng phanh đĩa (có thể ở cầu trước, cầu sau, hoặc cả hai cầu).1 Cơ cấu phanh đĩa Hình 2.6 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa Cơ cấu phanh đĩa là cơ cấu ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xe. Đĩa phanh sẽ xoay cũng bánh xe, khi người điều khiển xe đạp bàn đạp phanh thì bàn đạp sẽ tác động lên xy lanh chính, làm cho dầu phanh nén bên trong xy lanh, do áp lực của thủy lực sẽ gây áp lực lên piston phanh, piston phanh sẽ ép sát vào má phanh tạo ra ma sát làm chậm lại tốc độ xoay của bánh xe làm giảm tốc độ xe. Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm: má phanh, đĩa phanh, piston phanh, giá giữ má phanh.
8 Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.7 Các loại phanh đĩa Loại giá đỡ cố định Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai bên của đĩa phanh. Trong các xi lanh có piston, 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 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 piston tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ.