Đồ án thiết kế hệ thống phanh cho ô tô Honda City 2022 tại Đại học Giao Thông Vận Tải

Đồ án thiết kế hệ thống phanh trên Honda City 2022, phân tích và ứng dụng công nghệ phanh tiên tiến, nâng cao hiệu suất và an toàn lái xe.

• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Cơ khí Ô tô
• Đề tài: Thiết kế hệ thống phanh dựa trên cơ sở ô tô Honda City 2022
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống phanh Honda City 2022

Hệ thống phanh là một trong những bộ phận quan trọng nhất trên ô tô, đặc biệt là trên Honda City 2022 - một mẫu xe phổ biến tại Việt Nam. Thiết kế hệ thống phanh trên Honda City 2022 được tối ưu hóa để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn hiện đại. Hệ thống này có chức năng điều chỉnh tốc độ xe xuống mức an toàn phù hợp với điều kiện lưu thông. Công dụng chính của hệ thống phanh là tạo ma sát giữa các bộ phận quay và đứng yên, chuyển động năng lượng động của xe thành nhiệt năng. Honda City 2022 được trang bị hệ thống phanh tiên tiến với các thiết bị nâng cao như ABS (Anti-lock Braking System), giúp tăng cường khả năng kiểm soát xe trong các tình huống khẩn cấp. Sự phát triển công nghệ phanh phản ánh nỗ lực của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu trong việc cải thiện an toàn giao thông.

1.1. Công dụng của hệ thống phanh

Hệ thống phanh Honda City 2022 có hai công dụng chính: điều chỉnh tốc độ và dừng xe an toàn. Phanh chính được kích hoạt bằng bàn đạp phanh, cho phép lái xe giảm tốc độ linh hoạt. Phanh tay dùng để giữ xe đứng yên khi đỗ. Quá trình phanh được thực hiện bằng cách tạo ma sát giữa má phanh và đĩa/guốc, chuyển động năng thành nhiệt năng. Công nghệ này đảm bảo hiệu suất phanh cao và an toàn cho người lái.

1.2. Phân loại hệ thống phanh

Hệ thống phanh được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Theo tính chất điều khiển: phanh chính, phanh tay, phanh dự phòng. Theo kết cấu cơ cấu phanh: phanh guốc hoặc phanh đĩa (Honda City 2022 sử dụng phanh đĩa trước). Theo dẫn động: phanh thủy lực là loại phổ biến nhất. Honda City 2022 trang bị hệ thống phanh thủy lực kết hợp với ABS và EBD (Phân phối lực phanh điện tử) để tối ưu an toàn.

II. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động hệ thống phanh

Thiết kế hệ thống phanh Honda City 2022 bao gồm các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh, xi lanh phanh và bộ trợ lực chân không. Cơ cấu phanh trước sử dụng phanh đĩa với má phanh và piston để tạo lực ép. Cơ cấu phanh sau có thể là loại guốc hoặc đĩa tùy theo phiên bản. Dẫn động phanh thủy lực truyền tải lực từ bàn đạp đến các bánh xe thông qua dầu phanh. Bộ trợ lực chân không giảm lực cần thiết trên bàn đạp, giúp lái xe phanh dễ dàng hơn. Hệ thống ABS trên Honda City 2022 ngăn bánh xe bị hãm cứng, duy trì khả năng điều khiển. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc chuyển đổi áp suất thủy lực thành lực cơ học, tạo ma sát để giảm tốc độ xe.

2.1. Cấu tạo chi tiết hệ thống phanh

Hệ thống phanh Honda City 2022 gồm: bàn đạp phanh (nơi lái xe tác động), xi lanh phanh chính (tạo áp suất), ống dẫn dầu (truyền áp suất), xi lanh phanh bánh xe (kích hoạt cơ cấu phanh), bộ trợ lực (hỗ trợ lực), cơ cấu phanh trước (đĩa phanh), cơ cấu phanh sau (guốc/đĩa), và bình chứa dầu phanh. Mỗi thành phần đều có thiết kế chính xác để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu và an toàn giao thông.

2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống

Khi lái xe ấn bàn đạp phanh, lực tác động được truyền qua xi lanh phanh chính đến dầu phanh. Áp suất dầu được truyền tới các xi lanh phanh bánh xe qua ống dẫn dầu. Piston trong xi lanh bánh xe di chuyển, kích hoạt cơ cấu phanh và tạo ma sát giữa má phanh và đĩa phanh/guốc. Bộ trợ lực chân không hỗ trợ quá trình này, giảm lực bàn đạp cần thiết.

III. Thiết kế chi tiết cơ cấu phanh Honda City 2022

Thiết kế cơ cấu phanh cho Honda City 2022 phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu suất phanh và độ bền. Mô men phanh cần thiết được tính toán dựa trên khối lượng xe, tốc độ tối đa và khoảng cách phanh yêu cầu. Cấu trúc má phanh được thiết kế để chịu được áp suất cao và nhiệt độ lớn mà không bị phanh mờ (brake fade). Thiết kế xylanh phanh bánh xe phải đảm bảo lực phanh đều trên tất cả các bánh. Bộ trợ lực chân không được thiết kế với buồng chân không và van điều khiển để cung cấp trợ lực tối ưu. Kiểm tra bền bao gồm kiểm tra công ma sát riêng, áp suất bề mặt và tăng nhiệt độ để đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn.

3.1. Tính toán mô men phanh

Mô men phanh cần thiết được tính dựa trên công thức: M = m × a × r, với m là khối lượng xe (~1.2 tấn cho City), a là gia tốc phanh, r là bán kính bánh. Khoảng cách phanh chuẩn từ 100 km/h phải ≤ 40m. Tính toán thiết kế đảm bảo lực phanh đủ để dừng xe trong điều kiện khẩn cấp với an toàn tối đa.

3.2. Thiết kế xylanh phanh

Xi lanh phanh bánh xe được thiết kế với đường kính piston phù hợp để tạo lực phanh cần thiết. Hệ số phân bố giữa bánh trước và sau được tối ưu hóa: bánh trước nhận ~70% lực, bánh sau ~30%. Thiết kế bộ trợ lực cung cấp trợ lực 3-4 lần so với lực tay, giúp phanh nhẹ nhàng nhưng hiệu quả.

IV. Bảo dưỡng và khai thác hệ thống phanh Honda City 2022

Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh đòi hỏi bảo dưỡng định kỳ để duy trì hiệu suất phanh tối ưu. Những hư hỏng thường gặp bao gồm: phanh mờ (brake fade) do nhiệt độ cao, rò rỉ dầu phanh qua van điều khiển, mài mòn má phanh, hư hỏng ABS. Chẩn đoán hư hỏng có thể thực hiện bằng kiểm tra lực phanh, đo độ dày má phanh, kiểm tra áp suất dầu. Bảo dưỡng định kỳ bao gồm thay dầu phanh mỗi 2 năm hoặc 40.000km, kiểm tra má phanh, vệ sinh hệ thống ABS. Sửa chữa hệ thống phanh phải được thực hiện bởi kỹ thuật viên chuyên nghiệp với công cụ chính xác để đảm bảo an toàn giao thông. Thiết kế hiện đại của Honda City 2022 cho phép tự chẩn đoán qua hệ thống OBD-II, giúp phát hiện lỗi sớm.

4.1. Những hư hỏng thường gặp

Phanh mờ xảy ra khi nhiệt độ má phanh vượt quá ngưỡng thiết kế, giảm hệ số ma sát. Rò rỉ dầu phanh làm giảm áp suất trong hệ thống, gây mất phanh. Mài mòn má phanh là hư hỏng bình thường qua thời gian sử dụng. Hư hỏng ABS dẫn đến bánh xe bị hãm cứng trên mặt đường ướt. Kiểm tra đèn cảnh báo trên bảng điều khiển giúp phát hiện vấn đề sớm.

4.2. Bảo dưỡng và sửa chữa định kỳ

Bảo dưỡng định kỳ bao gồm: thay dầu phanh mỗi 2 năm (tính ẩm độ), kiểm tra độ dày má phanh (thay khi ≤ 3mm), vệ sinh mặt tiếp xúc phanh, kiểm tra van điều khiển lực phanh (EBD). Kỹ thuật viên phải chuẩn chỉnh khoảng sáng cơ cấu phanh định kỳ. Sửa chữa hệ thống ABS cần thiết bị chuyên dụng và kiến thức chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh 1.1 Công dụng của hệ thống phanh - Hệ thống phanh trên ô tô có chức năng điều chỉnh tốc độ của xe xuống một mức nhất định phù hợp với yêu cầu và điều kiện trong từng trường hợp đối với người lái xe như khi tắc đường, khi người lái đi tốc độ cao và muốn giảm tốc xuống một mức an toàn nhất định. Thông thường, quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên trên xe, như vậy động năng chuyển động của xe biến thành nhiệt năng của cơ cấu ma sát và được truyền ra môi trường xung quanh - Hệ thống phanh trên ô tô sẽ có các bộ phận chính là: Cơ cấu phanh, Dẫn động phanh. Và từ trên cơ sở các bộ phận kể trên ngày nay hệ thống phanh được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh Hình 1.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh trên ô tô 1. Cơ cấu phanh trước 2.

Ống dẫn dầu mềm 3. Ống dẫn dầu cứng 5. Xi lanh phanh chính 6. Bình chứa dầu 7.

Bộ trợ lực 8. Bàn đạp phanh 9. Cần kéo phanh tay 10. Bộ điều chỉnh lực phanh 12.

Cơ cấu phanh sau 4 1.2 Phân loại ❖ Hệ thống phanh được phân loại theo nhiều yếu tố và tính chất hình thành của hệ thống phanh ● Theo tính chất điều khiển của hệ thống phanh được chia làm các loại sau: - Hệ thống phanh chính (phanh chân) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh dự phòng - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ hay thủy lực, điện từ) ● Theo kết cấu của cơ cấu phanh: Theo kết cấu của cơ cấu hệ thống phanh được chia làm hai loại sau: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc. - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa ● 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 khí nén-thủy lực - Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa ● Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh - Hệ thống phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh - Hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS), có thể tổ hợp cả hệ thống kiểm soát lực kéo chống trượt quay bánh xe (TCS- Traction Control System) 5 hoặc cả hệ thống ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program). - Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD-Electronic Brake Force Distribution); hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Braking Assistant System) - Các hệ thống phanh điều khiển điện-thủy lực, điện từ ● Theo loại điều khiển - Hệ thống phanh điều khiển một dòng - Hệ thống phanh điều khiển hai dòng - Hệ thống phanh điều khiển dòng độc lập - Hệ thống phanh điều khiển dòng song song ● Theo bô trợ lực phân loại thành - Hệ thống phanh có trợ lực - Hệ thống phanh không có trợ lực 1.3 Yêu cầu kết cấu - Đối với hệ thống phanh trên ô tô phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế như quy định N0-13 ESK 00H (Hội đồng kinh tế Châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 (Thụy Điển), tiêu chuẩn FM VSS-121 (Mỹ) và tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của phương tiện giao thông, - 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, - Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người. Đảm bảo sự ổn định chuyển động của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp, - Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh, 6 - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng, - Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lực bàn đạp khác nhau, - Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc, - Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.2 Cấu tạo hệ thống phanh trên ô tô và nguyên lý làm việc 1.1 Cấu tạo hệ thống phanh Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống phanh Hệ thống phanh được cáu tạo nên tuè rất nhiều bộ phân tuy nhiên chúng ta sẽ tập chung vào những thành phần chính trên hệ thống phanh: 7 - Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mô men hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh, - Dẫn động phanh: Bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh.Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.

- Trợ lực phanh: Bầu trợ lực phanh là bộ phận quan trọng không thể thiếu của hệ thống phanh bởi nó giúp giảm bớt phản lực từ bàn đạp phanh đồng thời khuếch đại lực ép từ bàn đạp phanh giúp việc đạp phanh của người lái trở nên nhẹ nhàng và đỡ tốn sức hơn.2 Nguyên lý làm việc a) Cơ cấu phanh - Cơ cấu phanh là bộ phận tiêu hao động năng của xe khi phanh và được điều khiển từ cơ cấu trên buồng lái. Các cơ cấu phanh thường dùng có đặc điểm chung là tạo ma sát giữa phần quay và phần cố định. Và có 2 loại cơ cấu phanh thường dùng trên ô tô là tang trống và đĩa.1) Cơ cấu phanh tang trống - Cơ cấu phanh tang trống được sử dụng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang trống hoạt động dựa trên việc tác động lực lên phanh làm bánh xe ngừng quay, cụ thể là guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống quay cùng bánh xe quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các má phanh.

Các loại phanh tang trống thường gặp: I) II) III) IV) V) 8 I- Đối xứng qua trục III- Dạng bơi II- Đối xứng qua tâm IV,V- Dạng tự cường hóa Hình 1.3 Sơ đồ các loại phanh tang trống a.1) Phanh tang trống đối xứng trục - Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén.4 Phanh tang trống đối xứng trục 1. chốt cố định; 2. Lò xo hồi vị; 4. Xylanh phanh bánh xe; 5.

Guốc phanh ❖ Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lục 9 Hình 1.5 Phanh tang trống đối xứng trục với dẫn động thủy lực • Cấu tạo - Phần quay của cơ cấu phanh được gọi là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe, - Phần cố định là mâm phanh 2 được bắt trên dầm cầu. Các tấm ma sát 14 được tán (hoặc dán) với guốc phanh 13. Trên mâm phanh bố trí hai chốt cố định 15 để lắp ráp với lỗ tựa quay của guốc phanh. Chốt 15 có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm tựa guốc phanh và là cơ cấu điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh 14 và trống phanh.

Đầu trên của hai guốc phanh được kéo bởi lò xo hồi vị guốc phanh 12, tách má phanh khỏi tang trống và ép pit tông 9 (trong xi lanh bánh xe 11) về vị trí không phanh, - Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng hai cam lệch tâm, - Hai guốc phanh 13 được đặt đối xứng với nhau qua đường trục đi qua tâm bánh xe, - Xi lanh bánh xe 11 là xi lanh kép có thân chung và hai pittông 9 bố trí đối xứng. Xi lanh được bắt chặt với mâm phanh 2, pit tông bên trong 9 tựa vào đầu guốc phanh nhờ chốt tựa. Pit tông nằm trong xi lanh được bao kín bởi vành cao su 10 và tạo nên không gian chứa dầu phanh. Dầu phanh có áp suất được cấp vào thông qua đai ốc dẫn dầu 5.

Trên xi lanh bố trí ốc xả khí 6 nhằm xả không khí lọt vào hệ thống thủy lực khi cần. • Nguyên lý làm việc: Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục được mô tả qua ba trạng thái làm việc cơ bản đó là:Khi không phanh, Khi phanh và khi nhả phanh. - Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 12, má phanh và tang trống tồn tại khe hở nhỏ (0,3 + 0,4) mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh, 10 - Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xi lanh bánh xe 11 (xi lanh thủy lực). Khi áp lực dầu trong xi lanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị 12, đẩy đầu trên của các guốc phanh về 2 phía.

Các guốc phanh chuyển động quay quanh điểm tựa dưới (chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát sinh ma sát giữa hai phần: quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường. Khi xe tiến, chiều quay của tang trống (trên hình vẽ) ngược chiều kim đồng hồ, guốc phanh bên trái đặt các lực đẩy của xi lanh bánh xe cùng chiều quay được gọi là "guốc siết", ngược lại, guốc phanh bên phải là "quốc nhả". Má phanh bên guốc siết chịu áp lực lớn hơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn, nhằm mục đích tạo nên sự hao mòn hai má phanh như nhau trong quá trình sử dụng. - Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xi lanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh.

Lực ma sát không tồn tại, bánh xe lại được lăn trơn. ❖ Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén 11 1. Lò xo hồi vị 2. Con lăn đầu guốc 3.

Chốt quay dưới 8. Trục cam xoay 10. Trục bánh xe Hình 1.