Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe ô tô (ĐH Lâm Nghiệp)

Tính toán thiết kế hệ thống phanh ô tô chuẩn xác. Tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng, công thức tính toán và quy trình thiết kế hệ thống phanh hiệu quả.

Trường đại học

Trường Đại Học Lâm Nghiệp

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Khóa Luận Tốt Nghiệp

2022

87
1
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Mục tiêu của đề tài

1.2. Nội dung nghiên cứu

1.3. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu

1.3.3. Phương pháp nghiên cứu

2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

2.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh

2.2. Loại phanh trống – guốc

2.3. Dẫn động phanh

2.4. Dẫn động thủy lực

2.5. Dẫn động khí nén

2.6. Phanh dừng và phanh phụ

3. GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE HONDA CIVIC RS 2020

3.1. Động cơ lắp trên xe HONDA CIVIC RS 2020

3.2. Hệ thống truyền lực trên xe HONDA CIVIC RS 2020

3.3. Hệ thống treo

3.4. Hệ thống an toàn trên xe và nội thất tiện nghi trên xe

4. CHỌN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH

4.1. Chọn loại dẫn động phanh. Dẫn động thủy lực

4.2. Dẫn động khí nén

4.3. Chọn sơ đồ dẫn động phanh

4.4. Cơ cấu phanh trước

4.5. Cơ cấu phanh đĩa sau

5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ĐÃ CHỌN

5.1. Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh

5.1.1. Ðối với cơ cấu phanh trước

5.1.2. Ðối với cơ cấu phanh sau

5.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe

5.3. Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu

5.4. Tính toán xác định bề rộng má phanh

5.5. Tính toán kiểm tra công trược riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh

5.5.1. Tính toán kiểm tra công trược riêng

5.5.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh

5.6. Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh công tác của cơ cấu ép

5.7. Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh công tác

5.7.1. Đường kính xy-lanh công tác

5.7.2. Đường kính xy-lanh chính

5.8. Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh

5.9. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh

5.10. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực

5.11. Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực. Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực

5.12. Tính toán các chỉ tiêu phanh

5.12.1. Gia tốc chậm dần khi phanh

5.12.2. Thời gian phanh

5.12.3. Quãng đường phanh

6. HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ

6.1. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS

6.2. Nguyên lý làm việc

6.3. Hệ thống ABS được sữ dụng trên xe thuyết kế

6.4. Một số bộ phận chính

6.5. Nguyên lí làm việc của hệ thống ABS sữ dụng trên xe

7. NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

7.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết

7.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính

7.3. Kiểm tra hệ thống phanh

7.3.1. Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng

7.3.2. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế hệ thống phanh ô tô Yêu cầu Phân loại

Việc thiết kế hệ thống phanh ô tô là một nhiệm vụ cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn chuyển động. Hệ thống phanh không chỉ dùng để giảm tốc độ hoặc dừng xe mà còn giữ xe đứng yên trên dốc. Do đó, nó phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Yêu cầu hàng đầu là hiệu quả phanh cao, đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất trong các tình huống khẩn cấp. Đồng thời, hệ thống phải hoạt động êm dịu để mang lại sự thoải mái cho hành khách. Tính ổn định khi phanh là yếu tố cực kỳ quan trọng; xe không được lệch hướng hay mất kiểm soát. Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau, với sai lệch không quá 15%. Một yêu cầu khác là độ tin cậy. Hệ thống phanh phải hoạt động bền bỉ trong mọi điều kiện thời tiết và địa hình. Dẫn động phanh phải nhạy, đảm bảo lực tác dụng lên bàn đạp tỷ lệ thuận với lực phanh sinh ra. Khả năng thoát nhiệt tốt cũng là một tiêu chí quan trọng, vì quá trình phanh chuyển đổi động năng thành nhiệt năng, có thể làm giảm hiệu suất nếu không được tản nhiệt hiệu quả. Cuối cùng, việc điều khiển phải nhẹ nhàng, thuận tiện cho người lái. Để tăng độ tin cậy, ô tô hiện đại thường có ít nhất hai hệ thống phanh độc lập: phanh chính (phanh chân) và phanh dừng (phanh tay). Các xe tải nặng hoặc xe khách còn được trang bị phanh phụ (phanh chậm dần) để hỗ trợ khi xuống dốc dài, giảm tải cho phanh chính. Việc hiểu rõ các yêu cầu này là nền tảng cho mọi quy trình tính toán hệ thống phanh và lựa chọn linh kiện.

1.1. Công dụng và các yêu cầu kỹ thuật cốt lõi của hệ thống phanh

Hệ thống phanh có ba công dụng chính: giảm tốc độ xe đến một vận tốc mong muốn, dừng xe hoàn toàn, và giữ xe đứng yên. Để thực hiện các chức năng này, một hệ thống phanh lý tưởng phải đáp ứng nhiều yêu cầu. Hiệu quả phanh cao nhất có thể, nghĩa là tạo ra gia tốc chậm dần cực đại. Quá trình phanh phải êm dịu, không gây giật cục. Quan trọng nhất là đảm bảo tính ổn định và điều khiển của xe khi phanh, tránh hiện tượng trượt bánh hoặc mất lái. Lực phanh cần được phân bố hợp lý giữa các bánh xe, tỷ lệ với tải trọng tác dụng lên chúng. Các bộ phận phải có độ bền và độ tin cậy cao, hoạt động ổn định trong các điều kiện khắc nghiệt. Hệ thống cũng cần có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh hiện tượng mất phanh do quá nhiệt. Điều khiển nhẹ nhàng và thời gian đáp ứng nhanh (độ nhạy cao) cũng là những yêu cầu không thể thiếu.

1.2. Phân loại cơ cấu phanh Phanh đĩa và phanh tang trống

Cơ cấu phanh được chia thành hai loại chính là phanh đĩa (disc brake)phanh tang trống (drum brake). Phanh tang trống (hay phanh guốc) hoạt động dựa trên nguyên lý các guốc phanh ép vào mặt trong của trống phanh đang quay cùng bánh xe. Loại này có ưu điểm là hiệu quả phanh cao nhờ hiện tượng tự siết nhưng nhược điểm là tản nhiệt kém và hiệu quả giảm khi bị ẩm. Ngược lại, phanh đĩa bao gồm một đĩa kim loại quay cùng bánh xe và một cụm kẹp (má kẹp) chứa các má phanh. Khi phanh, má phanh sẽ kẹp chặt vào đĩa phanh. Ưu điểm của phanh đĩa là tản nhiệt tốt, hiệu quả phanh ổn định, không bị ảnh hưởng nhiều bởi nước và dễ bảo dưỡng. Do đó, phanh đĩa ngày càng phổ biến, đặc biệt là ở bánh trước của các dòng xe du lịch như Honda Civic RS 2020.

1.3. So sánh các loại dẫn động phanh Thủy lực và khí nén

Dẫn động phanh là hệ thống truyền lực từ bàn đạp đến cơ cấu phanh. Hai loại phổ biến là dẫn động thủy lựcdẫn động khí nén. Dẫn động thủy lực (phanh dầu) sử dụng áp suất chất lỏng để truyền lực. Ưu điểm của nó là độ nhạy cao, kết cấu gọn nhẹ, giá thành thấp và đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. Tuy nhiên, nó yêu cầu độ kín khít tuyệt đối và lực đạp lớn, thường cần bầu trợ lực chân không. Loại này phổ biến trên xe du lịch và xe tải nhỏ. Dẫn động khí nén (phanh hơi) dùng áp suất không khí nén, có ưu điểm điều khiển nhẹ nhàng, làm việc tin cậy ngay cả khi có rò rỉ nhỏ. Nó phù hợp với các xe tải trọng lớn và xe khách. Nhược điểm là độ nhạy thấp hơn, kết cấu phức tạp và cồng kềnh hơn. Dựa trên đặc tính của xe du lịch, dẫn động thủy lực là lựa chọn tối ưu.

II. Thách thức trong tính toán hệ thống phanh An toàn Hiệu quả

Quá trình tính toán hệ thống phanh đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự cân bằng giữa hiệu quả và an toàn. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo tính ổn định của xe khi phanh, đặc biệt là trong các tình huống phanh gấp hoặc trên mặt đường trơn trượt. Hiện tượng bó cứng bánh xe là một vấn đề nghiêm trọng, có thể dẫn đến mất khả năng điều khiển (khi bánh trước bị bó cứng) hoặc mất ổn định, xoay xe (khi bánh sau bị bó cứng). Để giải quyết vấn đề này, các hệ thống phanh ABS (Antilock Braking System) đã ra đời và trở thành tiêu chuẩn. Thách thức thứ hai là việc phân bố lực phanh tối ưu giữa trục trước và trục sau. Khi phanh, trọng lượng xe có xu hướng dồn về phía trước, làm tăng tải trọng lên trục trước và giảm tải trọng lên trục sau. Nếu lực phanh không được phân bố tương ứng, bánh sau sẽ dễ bị bó cứng. Do đó, việc tính toán chính xác hệ số phân bố lực phanh là cực kỳ quan trọng. Yếu tố nhiệt độ cũng là một thách thức đáng kể. Động năng của xe được chuyển hóa thành nhiệt năng tại cơ cấu phanh. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, hệ số ma sát giữa má phanh và đĩa/trống phanh sẽ giảm, gây ra hiện tượng "mất phanh". Vì vậy, vật liệu và thiết kế của cơ cấu phanh phải có khả năng chịu nhiệt và tản nhiệt tốt. Cuối cùng, sự mài mòn của má phanh và các bộ phận khác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất và đòi hỏi cơ chế tự điều chỉnh khe hở để duy trì hành trình bàn đạp ổn định.

2.1. Nguy cơ bó cứng bánh xe và giải pháp hệ thống phanh ABS

Bó cứng bánh xe là hiện tượng bánh xe ngừng quay trong khi xe vẫn đang chuyển động. Điều này làm giảm đáng kể hiệu quả phanh do hệ số bám trượt thay vì bám lăn, đồng thời làm mất khả năng điều khiển hướng của xe. Nếu các bánh trước bị bó cứng, người lái không thể đánh lái để tránh chướng ngại vật. Nếu các bánh sau bị bó cứng trước, xe sẽ có xu hướng bị văng đuôi, mất ổn định. Để ngăn chặn nguy cơ này, hệ thống phanh ABS được tích hợp. ABS sử dụng các cảm biến tốc độ bánh xe để phát hiện nguy cơ bó cứng và điều chỉnh áp suất dầu phanh một cách nhanh chóng (nhấp-nhả liên tục), giúp bánh xe luôn duy trì ở ngưỡng trượt tối ưu, vừa đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất vừa duy trì khả năng kiểm soát lái.

2.2. Vấn đề phân bố lực phanh tối ưu giữa các trục xe

Phân bố lực phanh không hợp lý là một trong những nguyên nhân chính gây mất ổn định khi phanh. Trong quá trình phanh, hiện tượng dồn tải trọng về phía trước làm tăng phản lực pháp tuyến lên trục trước (Z1) và giảm phản lực lên trục sau (Z2). Để tận dụng tối đa khả năng bám của lốp, lực phanh ở mỗi trục phải tỷ lệ thuận với tải trọng động tác dụng lên nó. Việc tính toán hệ thống phanh phải xác định được hệ số phân bố lực phanh lý tưởng để đảm bảo các bánh xe trước đạt đến giới hạn bám trước hoặc đồng thời với các bánh xe sau. Nếu bánh sau bị bó cứng trước, xe sẽ rất nguy hiểm. Các bộ điều hòa lực phanh (EBD) thường được sử dụng để tự động điều chỉnh sự phân bố này dựa trên tải trọng và điều kiện phanh thực tế.

2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và mài mòn đến hiệu quả phanh

Nhiệt độ là kẻ thù của hiệu quả phanh. Khi phanh liên tục hoặc phanh gấp từ tốc độ cao, nhiệt lượng sinh ra rất lớn. Nhiệt độ quá cao có thể làm sôi dầu phanh (nếu là dẫn động thủy lực), tạo bọt khí và làm mất khả năng truyền áp suất. Nó cũng làm giảm hệ số ma sát của má phanh, dẫn đến hiện tượng "mất phanh do nhiệt". Do đó, vật liệu má phanh và thiết kế đĩa phanh (ví dụ đĩa phanh có rãnh thông gió) phải được lựa chọn cẩn thận. Bên cạnh đó, mài mòn má phanh theo thời gian sẽ làm tăng khe hở giữa má và đĩa phanh. Điều này làm tăng hành trình tự do của bàn đạp phanh và thời gian phản ứng của hệ thống. Các cơ cấu phanh hiện đại thường có cơ chế tự động điều chỉnh khe hở để khắc phục vấn đề này.

III. Hướng dẫn lựa chọn loại và sơ đồ hệ thống phanh tối ưu

Việc lựa chọn loại và sơ đồ trong thiết kế hệ thống phanh ô tô phụ thuộc vào đặc tính của xe, như trọng lượng, tốc độ tối đa và mục đích sử dụng. Đối với xe du lịch như Honda Civic RS 2020, dẫn động thủy lực kết hợp bầu trợ lực chân không là lựa chọn hàng đầu. Hệ thống này cung cấp độ nhạy cao, thời gian đáp ứng nhanh và kết cấu gọn nhẹ, phù hợp với không gian hạn chế trên xe con. Bầu trợ lực giúp giảm đáng kể lực đạp phanh cần thiết, mang lại sự thoải mái cho người lái. Về cơ cấu phanh, phanh đĩa được ưu tiên cho cả bốn bánh. Phanh đĩa có khả năng tản nhiệt vượt trội so với phanh tang trống, đảm bảo hiệu quả phanh ổn định ngay cả khi phanh liên tục ở tốc độ cao. Đặc biệt, phanh đĩa trước thường có thiết kế rãnh thông gió để tăng cường khả năng làm mát, do chúng chịu phần lớn lực phanh. Việc lựa chọn sơ đồ dẫn động cũng rất quan trọng để tăng độ tin cậy. Sơ đồ hai dòng độc lập là bắt buộc. Sơ đồ phân dòng theo trục (một dòng cho trục trước, một dòng cho trục sau) là phổ biến nhất vì tính đơn giản. Tuy nhiên, sơ đồ phân dòng chéo (một dòng cho bánh trước trái và sau phải, dòng còn lại cho các bánh kia) mang lại sự an toàn cao hơn. Nếu một dòng bị hỏng, lực phanh vẫn được duy trì ở cả hai bên xe, giúp giảm thiểu hiện tượng xe bị lệch hướng khi phanh. Việc lựa chọn đúng đắn các thành phần này là bước đầu tiên để đảm bảo một hệ thống phanh an toàn và hiệu quả.

3.1. Phân tích để chọn dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

Dẫn động thủy lực được chọn cho xe du lịch vì các ưu điểm như độ nhạy cao (thời gian chậm tác dụng nhỏ), kết cấu đơn giản và hiệu suất truyền lực cao. Nó đảm bảo áp suất được truyền đồng đều và tức thời đến tất cả các cơ cấu phanh. Tuy nhiên, một nhược điểm của nó là đòi hỏi lực đạp lớn. Để khắc phục, bầu trợ lực chân không được tích hợp. Bộ phận này lợi dụng độ chênh lệch áp suất giữa chân không trong đường ống nạp của động cơ và áp suất khí quyển để tạo ra một lực phụ, hỗ trợ lực đạp của người lái. Sự kết hợp này mang lại khả năng điều khiển phanh nhẹ nhàng nhưng vẫn chính xác và mạnh mẽ, là giải pháp lý tưởng cho các dòng xe như Honda Civic RS 2020.

3.2. Lựa chọn cơ cấu phanh đĩa cho hiệu suất và tản nhiệt cao

Cơ cấu phanh đĩa được lựa chọn cho cả bánh trước và bánh sau do có nhiều ưu điểm vượt trội. Khả năng làm mát tốt hơn đáng kể so với phanh tang trống, giúp duy trì hiệu quả phanh ổn định trong điều kiện vận hành khắc nghiệt. Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, giúp má phanh mòn đều hơn. Phanh đĩa cũng ít bị ảnh hưởng bởi nước và bụi bẩn, đồng thời việc kiểm tra và thay thế má phanh cũng đơn giản hơn. Đặc biệt đối với bánh trước, nơi chịu phần lớn lực phanh, việc sử dụng đĩa phanh có rãnh thông gió là cần thiết để tối ưu hóa khả năng tản nhiệt, ngăn ngừa hiện tượng mất phanh. Đây là tiêu chuẩn thiết kế trên hầu hết các xe du lịch hiện đại.

3.3. Tầm quan trọng của sơ đồ dẫn động phanh hai dòng độc lập

Để đảm bảo an toàn, hệ thống phanh làm việc phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập. Điều này có nghĩa là nếu một dòng bị rò rỉ hoặc hỏng hóc, dòng còn lại vẫn có thể hoạt động để phanh xe với một hiệu quả nhất định. Sơ đồ phân dòng theo trục (trước/sau) là đơn giản nhất nhưng khi hỏng dòng trước, hiệu quả phanh sẽ giảm đáng kể. Sơ đồ phân dòng chéo (ví dụ: bánh trước trái - sau phải và bánh trước phải - sau trái) phức tạp hơn nhưng an toàn hơn. Khi một dòng hỏng, xe vẫn có lực phanh ở cả trục trước và sau, giúp duy trì sự ổn định tốt hơn. Việc lựa chọn sơ đồ phù hợp là một phần quan trọng trong thiết kế hệ thống phanh ô tô, nhằm tối đa hóa độ tin cậy và an toàn.

IV. Phương pháp tính toán mômen phanh yêu cầu cho ô tô chi tiết

Quy trình tính toán hệ thống phanh bắt đầu bằng việc xác định mômen phanh yêu cầu tại mỗi bánh xe. Mômen phanh này phải đủ lớn để tận dụng tối đa lực bám giữa lốp và mặt đường, từ đó đạt được quãng đường phanh ngắn nhất. Bước đầu tiên là xác định các thông số cơ bản của xe, bao gồm trọng lượng toàn tải (Ga), chiều dài cơ sở (L0), và tọa độ trọng tâm (a, b, hg). Những thông số này quyết định sự phân bố tải trọng tĩnh và động lên các trục xe. Khi phanh, lực quán tính xuất hiện và gây ra sự dịch chuyển tải trọng từ trục sau ra trục trước. Các phản lực pháp tuyến động (Z1, Z2) tác dụng lên các trục trước và sau được tính toán dựa trên phương trình cân bằng mômen. Lực phanh tối đa mà mỗi trục có thể tạo ra được xác định bằng cách nhân phản lực pháp tuyến động với hệ số bám (φ) giữa lốp và mặt đường. Cuối cùng, mômen phanh yêu cầu tại mỗi bánh xe được tính bằng cách nhân lực phanh tương ứng với bán kính làm việc của bánh xe (rbx). Công thức tính toán này là nền tảng cho việc thiết kế các chi tiết của cơ cấu phanh như đường kính piston, diện tích má phanh, đảm bảo chúng có khả năng tạo ra mômen phanh cần thiết. Độ chính xác trong giai đoạn tính toán này quyết định trực tiếp đến hiệu quả phanh và sự an toàn của toàn bộ hệ thống.

4.1. Xác định thông số đầu vào Trọng lượng và tọa độ trọng tâm

Trước khi thực hiện bất kỳ phép tính nào, việc thu thập chính xác các thông số đầu vào là bắt buộc. Các thông số quan trọng nhất bao gồm: Trọng lượng toàn tải (Ga) của xe, là tổng trọng lượng của xe và tải trọng tối đa cho phép. Chiều dài cơ sở (L0), là khoảng cách giữa tâm hai trục bánh xe. Tọa độ trọng tâm, bao gồm khoảng cách từ trục trước đến trọng tâm (a) và chiều cao trọng tâm (hg). Ví dụ, với xe Honda Civic RS 2020, trọng lượng toàn tải Ga = 1685 kg và chiều dài cơ sở L0 = 2700 mm. Các thông số này là cơ sở để xác định sự phân bố tải trọng lên các bánh xe, một yếu tố then chốt trong tính toán lực phanh.

4.2. Công thức tính toán lực phanh dựa trên điều kiện bám đường

Lực phanh tối đa bị giới hạn bởi lực bám giữa lốp và mặt đường. Lực bám này bằng phản lực pháp tuyến của mặt đường lên bánh xe nhân với hệ số bám (φ). Trong quá trình phanh, phản lực pháp tuyến thay đổi do sự dịch chuyển tải trọng. Phản lực pháp tuyến động lên trục trước (Z1) và trục sau (Z2) được tính toán dựa trên các phương trình cân bằng lực và mômen. Từ đó, lực phanh cực đại có thể sinh ra ở trục trước (Pp1) và trục sau (Pp2) được xác định. Mục tiêu của thiết kế hệ thống phanh ô tô là tạo ra lực phanh tại các bánh xe tỷ lệ thuận với các phản lực pháp tuyến động này để tận dụng hết khả năng bám và tránh bó cứng bánh xe sớm.

4.3. Tính toán mômen phanh cần thiết cho trục trước và sau

Sau khi xác định được lực phanh tối đa (Pp1, Pp2) cho mỗi trục, mômen phanh yêu cầu (Mp1, Mp2) tại mỗi bánh xe được tính bằng công thức: Mp = Pp × rbx, trong đó rbx là bán kính làm việc của bánh xe. Ví dụ, dựa trên tài liệu tính toán cho xe Honda Civic RS 2020, mômen phanh yêu cầu sinh ra ở mỗi bánh xe cầu trước là MP1 ≈ 2051,57 N.m và ở mỗi bánh xe cầu sau là MP2 ≈ 439,84 N.m. Kết quả này cho thấy trục trước đòi hỏi một mômen phanh lớn hơn đáng kể so với trục sau, phù hợp với lý thuyết về sự dịch chuyển tải trọng. Các giá trị mômen này là mục tiêu thiết kế cho các cơ cấu phanh.

V. Áp dụng thiết kế hệ thống phanh cho xe Honda Civic RS 2020

Việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn được thể hiện rõ qua quá trình thiết kế hệ thống phanh ô tô cho một mẫu xe cụ thể như Honda Civic RS 2020. Mẫu xe này thuộc phân khúc sedan hạng C, với các thông số kỹ thuật đặc trưng như trọng lượng toàn tải 1685 kg, động cơ 1.5L VTEC Turbo và vận tốc tối đa 200 km/h. Những đặc điểm này đòi hỏi một hệ thống phanh hiệu suất cao và đáng tin cậy. Dựa trên phân tích, hệ thống phanh được lựa chọn là loại dẫn động thủy lực hai dòng, có bầu trợ lực chân không để giảm lực đạp. Cơ cấu phanh được chọn là phanh đĩa cho cả bốn bánh, với đĩa trước có rãnh thông gió để tăng cường khả năng tản nhiệt. Đường kính đĩa phanh trước và sau đều là 300 mm, một kích thước phù hợp để tạo ra mômen phanh cần thiết. Quá trình tính toán hệ thống phanh cho thấy, với các thông số của xe và giả định hệ số bám là 0.7, mômen phanh yêu cầu tại mỗi bánh trước là khoảng 2051 N.m và bánh sau là 440 N.m. Sự chênh lệch lớn này khẳng định tầm quan trọng của việc phân bố lực phanh chính xác. Hệ thống phanh của Honda Civic RS 2020 còn được trang bị các công nghệ an toàn hiện đại như hệ thống phanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) và hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (BA), giúp tối ưu hóa hiệu quả và đảm bảo an toàn trong mọi điều kiện vận hành.

5.1. Thông số kỹ thuật xe Honda Civic RS 2020 ảnh hưởng đến thiết kế

Các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic RS 2020 là dữ liệu đầu vào quan trọng cho quá trình thiết kế. Trọng lượng toàn tải Ga = 1685 kg, chiều dài cơ sở L0 = 2700 mm, và sự phân bố trọng lượng tĩnh 62.2/37.8 (trước/sau) quyết định tọa độ trọng tâm của xe. Kích thước lốp 235/40ZR18 cho phép xác định bán kính làm việc của bánh xe. Công suất động cơ 170 Hp và vận tốc tối đa 200 km/h đòi hỏi hệ thống phanh phải có khả năng hấp thụ và tản một lượng nhiệt năng lớn. Tất cả những yếu tố này đều được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống phanh được thiết kế phù hợp và an toàn.

5.2. Lựa chọn hệ thống phanh đĩa và dẫn động thủy lực có trợ lực

Dựa trên các phân tích về ưu nhược điểm và đặc tính của xe du lịch hiệu suất cao, lựa chọn hệ thống phanh cho Honda Civic RS 2020 là hoàn toàn hợp lý. Dẫn động thủy lực đảm bảo độ nhạy và phản ứng nhanh. Bầu trợ lực chân không giúp việc điều khiển trở nên nhẹ nhàng. Việc sử dụng phanh đĩa ở cả bốn bánh, đặc biệt là đĩa thông gió phía trước, tối ưu hóa hiệu quả phanh và khả năng chống lại hiện tượng mất phanh do nhiệt. Đây là cấu hình tiêu chuẩn, đã được chứng minh về độ tin cậy và hiệu suất trên các dòng xe hiện đại.

5.3. Kết quả tính toán mômen phanh thực tế trên xe tham khảo

Kết quả từ quá trình tính toán hệ thống phanh dựa trên thông số của xe Honda Civic RS 2020 cung cấp những con số cụ thể. Mômen phanh yêu cầu cho mỗi bánh trước (MP1) là 2051,57 N.m và cho mỗi bánh sau (MP2) là 439,84 N.m. Những con số này không chỉ là kết quả lý thuyết mà còn là cơ sở để lựa chọn và thiết kế các chi tiết như đường kính xi-lanh công tác, xi-lanh chính và lực cần thiết trên bàn đạp. Chúng chứng minh rằng phần lớn công việc phanh được thực hiện bởi các bánh trước, điều này nhấn mạnh sự cần thiết của một cơ cấu phanh trước mạnh mẽ và bền bỉ.

VI. Kết luận về thiết kế hệ thống phanh Xu hướng công nghệ mới

Quá trình thiết kế hệ thống phanh ô tô, từ việc lựa chọn loại hình đến tính toán hệ thống phanh chi tiết, là một quy trình phức tạp nhưng tối quan trọng để đảm bảo an toàn chuyển động. Sự kết hợp giữa dẫn động thủy lực có trợ lực và cơ cấu phanh đĩa đã trở thành tiêu chuẩn vàng cho các dòng xe du lịch hiện đại như Honda Civic RS 2020, mang lại hiệu suất, độ tin cậy và khả năng kiểm soát vượt trội. Việc tính toán chính xác mômen phanh và phân bố lực phanh hợp lý là nền tảng để tối ưu hóa quãng đường phanh và duy trì sự ổn định của xe. Tuy nhiên, công nghệ phanh không ngừng phát triển. Các hệ thống hỗ trợ điện tử như hệ thống phanh ABS, EBD và BA đã trở thành trang bị không thể thiếu, giúp nâng cao đáng kể mức độ an toàn. Trong tương lai, xu hướng phát triển hệ thống phanh sẽ tập trung vào việc tích hợp sâu hơn với các hệ thống điều khiển điện tử và tối ưu hóa năng lượng. Hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên xe điện và hybrid đang ngày càng phổ biến, giúp thu hồi một phần động năng bị lãng phí trong quá trình phanh để sạc lại pin. Công nghệ phanh-by-wire (phanh điều khiển bằng điện) hứa hẹn sẽ thay thế hoàn toàn hệ thống thủy lực truyền thống, mang lại thời gian phản ứng nhanh hơn, khả năng kiểm soát chính xác hơn và tích hợp dễ dàng với các hệ thống lái tự động. Những tiến bộ này sẽ tiếp tục định hình tương lai của ngành công nghiệp ô tô, hướng tới những chiếc xe an toàn và hiệu quả hơn.

6.1. Tầm quan trọng của tính toán chính xác trong an toàn chuyển động

An toàn chuyển động là mục tiêu cuối cùng của mọi thiết kế ô tô, và hệ thống phanh đóng vai trò trung tâm. Một sai sót nhỏ trong tính toán hệ thống phanh, chẳng hạn như xác định sai tọa độ trọng tâm hoặc đánh giá thấp mômen phanh cần thiết, có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng. Tính toán chính xác đảm bảo rằng cơ cấu phanh có đủ khả năng để dừng xe an toàn trong mọi tình huống, lực phanh được phân bố hợp lý để tránh mất ổn định, và các bộ phận được thiết kế với độ bền phù hợp. Vì vậy, việc tuân thủ các quy trình tính toán kỹ thuật nghiêm ngặt là điều không thể thỏa hiệp.

6.2. Vai trò của hệ thống ABS và các công nghệ hỗ trợ điện tử

Các hệ thống cơ khí truyền thống đã đạt đến giới hạn về hiệu suất. Sự ra đời của hệ thống phanh ABS và các công nghệ hỗ trợ điện tử khác như EBD (Phân phối lực phanh điện tử) và BA (Hỗ trợ phanh khẩn cấp) đã tạo ra một cuộc cách mạng về an toàn. ABS ngăn ngừa bó cứng bánh xe, giúp người lái duy trì khả năng kiểm soát. EBD tự động tối ưu hóa việc phân phối lực phanh giữa các trục. BA nhận biết các tình huống phanh khẩn cấp và tự động tăng cường lực phanh lên mức tối đa. Những hệ thống này hoạt động cùng nhau để tạo thành một mạng lưới an toàn chủ động, giúp giảm thiểu đáng kể nguy cơ tai nạn.

6.3. Tương lai hệ thống phanh Tái tạo năng lượng và điều khiển điện tử

Tương lai của thiết kế hệ thống phanh ô tô gắn liền với điện hóa và tự động hóa. Trên các xe hybrid và xe điện (EV), phanh tái tạo năng lượng đang trở thành một tính năng cốt lõi. Hệ thống này sử dụng động cơ điện như một máy phát để làm chậm xe, đồng thời chuyển đổi động năng thành điện năng để sạc lại pin, giúp tăng phạm vi hoạt động. Cùng với đó, công nghệ phanh-by-wire, loại bỏ kết nối cơ khí và thủy lực trực tiếp giữa bàn đạp và cơ cấu phanh, đang được phát triển. Nó cho phép điều khiển phanh hoàn toàn bằng tín hiệu điện tử, mang lại sự linh hoạt, chính xác và tích hợp liền mạch với các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến và công nghệ xe tự lái trong tương lai.

22/09/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH -----  ----- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE Ô TÔ Giáo viên hướng dẫn: Lê Thái Hà Sinh viên thực hiện : Hoàng Văn Lịch Lớp : 63 – CTO Hà Nội, 2022 Mục Lục Mục Lục. i LỜI NÓI ĐẦU. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .1 Mục tiêu của đề tài .2 Nội dung nghiên cứu .3 Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh.

Loại phanh trống – guốc. Dẫn động phanh. Dẫn động thủy lực. Dẫn động khí nén.

Phanh dừng và phanh phụ. GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE HONDA CIVIC RS 2020. Động cơ lắp trên xe HONDA CIVIC RS 2020. 26 - Về khả năng vận hành, trái tim của Honda Civic RS 2020 chính là hệ thống động cơ tăng áp VTEC Turbo cam kép DHOC, 4 xy lanh thẳng hàng dung tích 1.5 lít với công suất tối đa 170Hp sức ngựa đi cùng momen xoắn cực đại i đạt 220 Nm tại vòng quay 1.

Kết hợp với đó là hộp số vô cấp CVT cùng công nghệ EARTH DREAMS tiến tiến mang tới cho xe trải nghiệm vận hành vượt trội và mang đậm phong cách thể thao. Hệ thống truyền lực trên xe HONDA CIVIC RS 2020. Hệ thống treo. 27 Trên xe có Honda Civic RS 2020 Hệ thống treo phía trước (Hình 3.5) độc lập kiểu MacPherson và hệ thống khung gầm đem lại đem lại sự cân bằng tối ưu,hỗ trợ lái chính xác và thoải mái.

Hệ thống khung phụ phía trước cứng vững được bổ sung bởi hệ thống treo sau độc lập liên kết đa điểm được thiết kế với một khớp nối cao su thủy lực giống như các đệm nước nối với bình chứa dầu tạo khả năng triệt tiêu các rung động. Hệ thống an toàn trên xe và nội thất tiện nghi trên xe. 29 - Nội thất tiện nghi trên xe:. CHỌN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH.

Chọn loại dẫn động phanh. Dẫn động thủy lực. Dẫn động khí nén. Chọn sơ đồ dẫn động phanh.

Cơ cấu phanh trước. Cơ cấu phanh đĩa sau.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ĐÃ CHỌN. Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh. Ðối với cơ cấu phanh trước.

Ðối với cơ cấu phanh sau. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe. Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu. Tính toán xác định bề rộng má phanh.

Tính toán kiểm tra công trược riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh. Tính toán kiểm tra công trược riêng. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh. Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh công tác của cơ cấu ép.

Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh công tác. Đường kính xy-lanh công tác. Đường kính xy-lanh chính. Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh.

Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực .Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực. Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực. Tính toán các chỉ tiêu phanh.

Gia tốc chậm dần khi phanh. Thời gian phanh. Quãng đường phanh. HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ.

Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS. Nguyên lý làm việc. Hệ thống ABS được sữ dụng trên xe thuyết kế. Một số bộ phận chính.

Nguyên lí làm việc của hệ thống ABS sữ dụng trên xe. NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC. Những công việc bảo dưỡng cần thiết. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính.

Kiểm tra hệ thống phanh. Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

81 iv LỜI NÓI ĐẦU Sau 4 năm học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ cuối cùng trong chuyên ngành đào tạo kỹ sư của mỗi trường đại học mà mọi sinh viên trước khi bước vào công việc thực tế phải thực hiện. Nó giúp sinh viên tổng hợp và khái quát lại kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành. Qua quá trình làm đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc của một kỹ sư tương lai. Ngày nay trên ô tô đã áp dụng những công nghệ tiên tiến như công nghệ điện tử, điều kiển tự động, vật liệu mới… làm cho ô tô ngày càng đa dạng và có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ.

Tuy nhiên dù ở giai đoạn nào của sự phát triển, kỹ thuật ngày càng hoàn thiện thì sự an toàn vẫn được đặt lên hàng đầu nhằm đảm bảo về tính mạng con người và giảm thiệt hại về vật chất. Và đây cũng chính là nhiệm vụ và yêu cầu mà hệ thống phanh trên ô tô cần thực hiện được. Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô cũng có những tiến bộ đáng kể, như phải kể đến hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) hệ thống cân bằng điện tử…giúp cho ô tô có được sự an toàn cao nhất có thể. Dựa trên yêu cầu của sự phát triển chung hiện nay, em đã lựa chọn đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe ô tô”để làm đồ án tốt nghiệp.

Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở số liệu của xe Honda Civic RS cùng với các tài liệu tham khảo và tính toán. Nhưng trong quá trình thực hiện em vẫn còn nhiều thiếu sót, những kỹ năng còn hạn hẹp, em không thể tránh được những sai lầm, em mong thầy cô có thể thông cảm và bỏ qua cho em. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Thái Hà, các thầy cô trong khoa Cơ điện & Công trình và các bạn, những người đã trực tiếp giúp đỡ, chỉ dẫn và góp ý cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện v I.

MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách và hàng hoá đối với các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số lượng cùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều. Song song với sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những con số báo động. Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn.

Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ. Vì vậy viêc tính toán thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng không thể thiếu nhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô. Với mục đích đó, em chọn đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO ÔTÔ” dựa trên xe tham khảo Honda Civic RS 2020 sẽ giúp cho em hiểu rõ được kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết, đến từng chi tiết cụ thể trong hệ thống phanh. Từ đó, em có thể xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống phanh thông qua từ phương pháp tính toán hệ thống phanh.

Ðồng thời, được nghiên cứu sâu những vấn đề chưa thực sự ổn định, hiệu quả làm việc chưa cao của một số chi tiết, từ cơ sở cơ bản mà phân tích đề xuất khắc phục cải tiến phù hợp. Bên cạnh đó, còn cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực tiễn hiện tại, giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý, có thể phát huy tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể. Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ô tô.

Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, sửa chữa hư hỏng của hệ thống phanh ô tô.1 Mục tiêu của đề tài Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho ô tô đáp ứng yêu cầu làm việc phù hợp với địa hình giao thông của nước ta, nhằm hướng tới việc sản xuất phục vụ cho sửa chữa và thay thế các chi tiết cho hệ thống phanh trong nước trong nước.2 Nội dung nghiên cứu Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Đề xuất lựa chọn các phương án thiết kế. Tính toán thiết kế kỹ thuật. Kết luận và kiến nghị.3 Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu 1.

Đối tượng nghiên cứu Xe Honda Civic RS 2020 là loại xe sedan hạng C. Phạm vi nghiên cứu Theo tìm hiểu về dòng xe sedan hạng C Hoda Civic RS có một số đặc điểm cụ thể của các chi tiết của hệ thống phanh nên ta thu nhỏ phạm vi nghiên cứu các bộ phận của hệ thống phanh cho xe Hoda Civic RS và một số phương án của các xe sedan cùng loại. Do thời gian ngắn nên đề tài nghiên cứu được giới hạn một số đề xuất phương án thiết kế gần với đối tượng nghiên cứu nhất. Phương pháp nghiên cứu a) Phương pháp thu thập kế thừa tài liệu: Kế thừa các kết quả nghiên cứu về cấu tạo của hệ thống phanh trên xe Honda Civic RS hiện nay.

b) Phương pháp tính toán lý thuyết: Dựa vào kiến thức cơ bản của các môn đã được học để vận dụng tính toán, thiết kế hệ thống phanh cho xe ô tô. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ