Đồ án: Khảo sát, tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe Toyota Vios

Tài liệu khảo sát, tính toán và kiểm nghiệm chi tiết hệ thống phanh xe Toyota Vios. Bao gồm bản vẽ CAD, phân tích hư hỏng và quy trình sửa chữa.

• Tác giả: Xxx
• Người hướng dẫn: Th.S Xxx
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tô
• Đề tài: Tính toán hệ thống phanh xe Toyota Vios (Có bản vẽ CAD)
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ thống Phanh xe Toyota Vios

Hệ thống phanh xe Toyota Vios là một trong những thành phần quan trọng nhất đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách. Hệ thống phanh thủy lực được trang bị trên Toyota Vios sử dụng dẫn động thuỷ lực với trợ lực chân không, cho phép lực phanh được truyền tải hiệu quả từ bàn đạp đến các bánh xe. Xe Toyota Vios được thiết kế với kiểu dẫn động hai dòng, một dòng dẫn động hai bánh trước và một dòng dẫn động hai bánh sau, giúp tối ưu hóa lực phanh và đảm bảo cân bằng động học khi phanh. Hệ thống này được trang bị hệ thống ABS (Anti-lock Braking System) hiện đại, ngăn chặn bánh xe bị khóa khi phanh gấp, tăng cường khả năng kiểm soát và an toàn khi lái xe.

1.1. Cấu trúc và Bố trí Hệ thống Phanh

Bố trí hệ thống phanh trên Toyota Vios bao gồm cụm bàn đạp phanh, xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, và cơ cấu phanh bánh xe. Phanh bánh trước sử dụng loại phanh đĩa, còn phanh bánh sau sử dụng loại phanh guốc (tang trống). Mỗi thành phần được thiết kế và tính toán chính xác để đảm bảo hoạt động đồng bộ, tạo ra lực phanh mạnh và ổn định trong mọi tình huống lái xe.

1.2. Yêu cầu và Công dụng của Hệ thống

Yêu cầu hệ thống phanh Toyota Vios là tạo ra lực phanh đủ lớn để dừng xe trong khoảng cách ngắn, duy trì ổn định khi phanh, và hoạt động tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt. Công dụng của hệ thống phanh bao gồm phanh động (phanh trên đường), phanh dừng (phanh dài trên dốc), và phanh khẩn cấp. Hệ thống phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn quốc tế để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.

II. Tính toán và Thiết kế Hệ thống Phanh Vios

Tính toán hệ thống phanh Toyota Vios là một quá trình phức tạp yêu cầu xác định chính xác các thông số kỹ thuật và mômen phanh cần thiết. Dựa trên thông số xe Toyota Vios như khối lượng, bố trí trục, và phân bố tải trọng, kỹ sư phải xác định mômen phanh cần sinh ra tại mỗi bánh xe. Tính toán xylanh phanh bánh trước và tính toán xylanh phanh bánh sau được thực hiện riêng biệt vì chúng chịu các lực khác nhau. Tính toán xylanh phanh chính và tính toán hành trình bàn đạp đảm bảo hành trình bàn đạp đủ dài để tạo áp suất cần thiết. Bộ trợ lực phanh được thiết kế với hệ số cường hóa phù hợp, giúp giảm lực bàn đạp khi phanh, tăng tiện nghi cho người lái.

2.1. Tính toán Xylanh Phanh và Mômen Phanh

Xác định mômen phanh cần thiết dựa trên công thức động lực học, xem xét lực ma sát giữa lốp xe và đường mặt. Tính toán xylanh phanh bánh xe xác định kích thước và diện tích piston cần thiết để tạo ra lực phanh đủ. Xylanh phanh chính được tính toán để cung cấp áp suất thủy lực cần thiết cho toàn bộ hệ thống. Các tính toán này sử dụng bản vẽ CAD để mô phỏng và kiểm chứng độ chính xác.

2.2. Thiết kế Bộ Trợ lực Phanh

Hệ số cường hóa của trợ lực được xác định dựa trên tỷ lệ giữa diện tích màng và diện tích piston. Tính toán kích thước màng trong bộ trợ lực phanh đảm bảo cung cấp đủ lực hỗ trợ. Lực phanh từ bàn đạp được nhân với hệ số cường hóa, giảm đáng kể lực đạp cần thiết. Bầu trợ lực chứa chân không được tạo bởi động cơ ô tô, cho phép làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện.

III. Các Loại Cơ cấu Phanh và Dẫn động

Cơ cấu phanh bánh xe trên Toyota Vios có hai loại chính: phanh đĩa ở bánh trước và phanh guốc (tang trống) ở bánh sau. Phanh đĩa hoạt động theo nguyên lý áp suất các miếng lót phanh lên đĩa quay, tạo ra lực ma sát mạnh và tản nhiệt tốt. Phanh guốc sử dụng các guốc phanh được áp vào bên trong một hình trống quay, tạo ra lực phanh lớn với chi phí thấp hơn. Dẫn động phanh trên Toyota Vios sử dụng dẫn động thuỷ lực với kiểu dẫn động hai dòng, đảm bảo an toàn cao vì nếu một dòng bị hỏng, dòng còn lại vẫn hoạt động. Hệ thống được trang bị van điều hòa cảm nhận tải để điều chỉnh áp suất phanh theo tải trọng xe.

3.1. Cơ cấu Phanh Đĩa Bánh Trước

Cơ cấu phanh đĩa bao gồm đĩa quay gắn với bánh xe, piston áp xuất, và các miếng lót phanh. Nguyên lí hoạt động là khi bàn đạp được đạp, áp suất thủy lực tăng, đẩy piston ra, ép miếng lót phanh vào đĩa, tạo lực ma sát. Phanh đĩa có khả năng tản nhiệt xuất sắc, thích hợp cho bánh trước chịu lực phanh lớn nhất. Các loại cơ cấu phanh dạng đĩa bao gồm đĩa đơn và đĩa kép, tùy vào yêu cầu lực phanh.

3.2. Cơ cấu Phanh Guốc Bánh Sau

Cơ cấu phanh guốc (tang trống) gồm hai guốc pháp đặt bên trong một hình trống quay. Khi phanh, xilanh bánh xe đẩy hai guốc này vào hình trống, tạo lực ma sát dừng xe. Cấu tạo phanh guốc bao gồm hình trống, hai guốc phanh, piston, lò xo trả lại, và cơ chế điều chỉnh tự động khe hở. Điều chỉnh loại tự động duy trì khe hở phanh tối ưu, đảm bảo hiệu suất phanh ổn định.

IV. Bảo dưỡng Sửa chữa và Chẩn đoán Hệ thống Phanh

Chẩn đoán hệ thống phanh Toyota Vios là bước quan trọng để phát hiện các vấn đề trước khi chúng gây nguy hiểm. Kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hệ thống phanh bao gồm kiểm tra áp suất phanh, độ sâu lót phanh, tình trạng dầu phanh, và hoạt động của hệ thống ABS. Trình tự tháo hệ thống phanh dầu phải tuân theo quy trình chính xác để tránh sai sót và đảm bảo an toàn. Các dụng cụ chuyên dùng như đo áp suất, máy xả khí, và máy quét lỗi ABS là cần thiết. Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống phanh dầu định kỳ kéo dài tuổi thọ hệ thống và đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu. Trình tự lắp hệ thống phanh phải đảo ngược quá trình tháo, kèm theo trình tự xả khí để loại bỏ không khí từ hệ thống.

4.1. Quy trình Tháo và Kiểm tra

Trình tự tháo bàn đạp phanh bắt đầu bằng ngắt kết nối các ống dẫn và gỡ các bu lông. Trình tự tháo xylanh phanh chính đòi hỏi cẩn thận để không làm hỏng vòng đệm. Trình tự tháo bộ trợ lực phanh chính là bước tinh tế vì có chứa chân không. Trình tự tháo cơ cấu phanh bánh xe khác nhau cho phanh đĩa và phanh guốc, cần tuân theo các dụng cụ chuyên dùng để tráo lắp hỏng. Trình tự tháo van điều hòa cảm nhận tải phải cẩn thận vì liên quan đến an toàn phanh.

4.2. Quy trình Lắp ráp và Bảo dưỡng

Trình tự lắp van điều hòa cảm nhận tải đầu tiên để chuẩn bị hệ thống. Trình tự lắp cơ cấu phanh bánh xe yêu cầu bôi trơn và định vị chính xác. Trình tự lắp bộ trợ lực phanh phải đảm bảo kín chân không. Trình tự lắp xylanh phanh chính và trình tự lắp bàn đạp phanh hoàn tất quá trình lắp ráp. Trình tự xả khí hệ thống là bước cuối cùng, sử dụng máy xả khí hoặc phương pháp thủ công để loại bỏ không khí, đảm bảo phanh hoạt động trơn tru.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết của đề tài 1. Tính cấp thiết của đề tài Bước sang thế kỷ XXI, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới. Rất nhiều những thành tựu khoa học, những phát minh, sáng chế tiên tiến đã được áp dụng lên những chiếc xe ôtô hiện đại ngày nay.

Không nằm ngoài xu thế đó, hệ thống phanh trên ôtô cũng được áp dụng rất nhiều công nghệ hiện đại nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người dùng và nâng cao vận tốc trung bình của xe.1: Một cơ cấu phanh trên xe ôtô hiện đại ngày nay Những hệ thống phanh hiện đại ngày nay đã được áp dụng nhiều công nghệ điều khiển điện, điện tử hiện đại như: - Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System): Là hệ thống chống bó cứng phanh, giúp bánh xe không bị khóa cứng khi phanh để tránh tình trạng mất độ bám đường và giúp người lái duy trì được khả năng điều khiển khi phanh gấp.2: Mô phỏng tác dụng của hệ thống ABS khi phanh - Hệ thống chống trượt TCS (Traction Control System): Là hệ thống kiểm soát lực kéo được trang bị để ngăn hiện tượng trượt bánh khi xe tăng tốc đột ngột.3: Hệ thống phanh có TCS - Hệ thống cân bằng điện tử ESC/ESP (Electronic Stability Control/Program): Là hệ thống giúp ngăn hiện tượng xe bị mất lái, chệch khỏi quỹ đạo không mong muốn. Hệ thống này đặc biệt hữu ích không chỉ trên những mẫu xe hiệu suất cao mà còn rất cần thiết khi xe vận hành trong điều kiện có độ bám thấp như đường ướt, cát đất, băng tuyết hay trong những tình huống cần đánh lái gấp để tránh chướng ngại vật.4: Hệ thống phanh ESC Những hệ thống này hoạt động được là nhờ các cảm biến giám sát mọi hoạt động tình trạng của ô tô và đưa về bộ điều khiển trung tâm (ECU). Bộ điều khiển này có kết cấu hiện đại, phức tạp. Nó nhận các tín hiệu tứ cảm biến, tổng hợp lại, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các hệ thống trên xe thật chính xác.

Với các ứng dụng như vậy thì đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết, học hỏi, sáng tạo, bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắt được những thay đổi về những đặc tính kỹ thuật của từng loại xe dòng xe, đời xe, có thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu. Vì vậy người kỹ thuật viên trước đó phải được đào tạo với một chương trình đào tào tiên tiến hiện đại, cung cấp đầy đủ kiến thức lý thuyết và thực hành. Trên thực tế tại Việt Nam các dòng xe trang bị hệ thống phanh dầu vẫn còn nhiều, chính vì vậy việc nghiên cứu kết cấu cũng như thiết lập quy trình kiểm tra sửa chữa các hệ thống phanh dầu mang ý nghĩa cần thiết và cấp bách. Trong khuôn khổ của đề tài do thời gian có hạn nên tác giả chỉ có thể nghiên cứu khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và thiết lập các bước kiểm tra sửa chữa hệ thống phanh xe ôtô du lịch Toyota Vios nhằm mục đích đóng góp một phần nhần nhỏ công sức giúp các kỹ thuật viên trong quá trình sửa chữa hệ thống phanh dòng xe ô tô du lịch và cũng là nguồn tài liệu để cho inh viên các trường kỹ thuật học tập và nghiên cứu.

Ý nghĩa của đề tài − Là một cơ hội lớn để sinh viên củng cố lại các kiến thức đã học được trong suốt thời gian học ở trường, giúp sinh viên hiểu biết thêm nhiều về kiến thức thực tế mà nhà trường không thể truyền tải được. 4 − Tạo cho sinh viên khả năng làm việc độc lập, các kỹ năng và phương pháp giải quyết các vấn đề. Bản thân sinh viên cũng không ngừng cố gắng và luôn phấn đấu để đạt được mục tiêu mà mình muốn. − Cung cấp các kiến thức cơ bản về hệ thống phanh trên ô tô nói chung và hệ thống phanh trên xe TOYOTA Vios nói riêng nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho người học.

− Phân tích các hư hỏng thường gặp, phương pháp kiểm tra, sửa chữa đối với hệ thống phanh trên xe TOYOTA Vios. Không những cung cấp kiến thức thực tế cho người học mà còn cho các tài xế xe có thêm hiểu biết về xe của mình để có thể kiểm, bảo dưỡng kịp thời. − Tạo tiền đề nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau có thêm tài liệu nghiên cứu tham khảo. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước Với sự phát triển mạnh mẽ về khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới theo đó mà phát triển không ngừng.

Đã có nhiều nghiên cứu chuyên sâu và phát minh mới được ứng dụng trên các dòng ô tô hiện nay. Trong đó hệ thống phanh cũng được nghiên cứu và hoàn thiện để đảm bảo được các yêu cầu, nâng cao tính năng sử dụng, góp phần vào sự thuận lợi và an toàn trong việc sử dụng ô tô, trong đó nổi bật là các nghiên cứu: [1] Regulation No. Uniform provisions concerning the approval of vehicles of categories M, N and O with regard to braking. Segal - Diagnostic method for vehicle brakes, in NDT&E International 32 Israel: Israel Institute of Technology (1999), pp.

Nagurnas - Automobilių santykinių stabdymo jėgų nustatymo metodikos ypatumai - Transporto inžinerija. Vilnius: Technika (2001), pp. 26-31 [4] ISO 21069 Road vehicles – Test of braking systems on vehicles with a maximum authorized total mass of over 3,5 t using a roller brake tester. 18 p [5] Garcia-Pozuelo Ramos, D 2010 - New procedure to estimate the brake warping in a roller teste, International Journal of Automotive Technology 1: 691-699.

Dongsheng - The theoretical analysis of test result's errors for the roller type automobile brake tester - International Federation for Information Processing, Nanchang, China (2011), pp. 279-287 [8] Vytenis Surblys,Edgar Sokolovskij - Research of the Vehicle Brake Testing Efficiency – 2016 Nhìn chung, các tác giả trên thế giới đã thể thiện được sự nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống phanh, tập chung vào việc cải tiến và ứng dụng công nghệ thông tin, nhiều nghiên cứu trong đõ đã được ứng dụng và kiểm nghiệm trong thực tế trên các hãng xe. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam việc nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô còn ít, chưa có công trinh lớn hay đề tài nổi bật về lĩnh vực này. Tuy nhiên cũng có một số tác giả quan tâm và thực hiện nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô.

Trong đó tiêu biểu là các đề tài : [1] Lê Văn Thái – “Nghiên thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống abs cho hệ thống phanh khí nén dùng trên ô tô lắp ráp tại Việt Nam KC03.05/11-15”-Đại học lâm nghiệp [2] TS Đào Mạnh Hùng, KS Nguyễn Đức Chung -“Xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên cơ sở lý thuyết điều khiển trượt” [3] Nguyễn Hoàng Việt.” Bộ điều chỉnh lực phanh - hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh – ABS”- Đại Học Bách Khoa-Đại Học Đà Nẵng, 2003. [4] Đề tài “ Nghiên cứu chế tạo hệ thống phanh ABS “ của kỹ sư Nguyễn Thành Tâm thực hiện tháng 9 năm 2007. [5] Đề tài “Nghiên cứu động lực học phanh và ổn định phanh trên xe nhiều cầu “ của kỹ sư Hoàng Ngọc Chính [6] Đề tài “ Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính “ của kỹ sự Nguyễn Quang Tuyến thực hiện năm 2011 [7] Đề tài thạc sĩ : “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh trên xe ô tô có trang bị hệ thống phanh ABS” do Thạc sĩ Vũ Duy Khiêm ( Trường Đại học Nông Nghiệp I ) hoàn thành Nhìn chung, các tác giả mới chỉ dừng lại ở việc tìm hiểu, nghiên cứu về kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống tín hiệu, chưa có đề tài nào nghiên cứu sâu về tổng thể hệ thống tín hiệu trên một ô tô cụ thể. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu kết cấu, nguyên lí làm việc của hệ thống phanh dầu có trợ lực chân không trên ôtô du lịch Vios - Tính toán hệ dẫn động phanh dầu cho xe ôtô du lịch Vios.

Đối tượng của đề tài Đối tượng nghiên cứu: " Hệ thống phanh xe ôtô du lịch Toyota Vios ". Kết cấu của hệ thống phanh trên ôtô 1. Bố trí hệ thống phanh trên xe ôtô du lịch Hình 1.5: Bố trí hệ thống phanh trên ôtô du lịch 1. Công dụng của hệ thống phanh - Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.

- 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. Yêu cầu hệ thống phanh Hệ thống phanh là một bộ phân quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng "an toàn chủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp đó là: + Quãng đường phanh ngắn + Thời gian phanh ít nhất. + Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh. - Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái. - Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm. 7 - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ. - Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết.

- Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt. - Có hệ số ma sát cao và ổn định. - Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh. - Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao.

- Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng. - Phanh chân và phanh taylàm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố, đảm bảo chức năng dự phòng. Phân loại hệ thống phanh Hệ thống phanh có thể được phân loại theo các cách sau đây : ➢ Theo công dụng: - Hệ thống phanh chính.

- Hệ thống phanh dừng. - Hệ thống phanh phụ. - Hệ thống phanh dự phòng. ➢ Theo kết cấu của cơ cấu phanh: - Cơ cấu phanh guốc.