MỤC LỤC

MỤC LỤC……………………………………………………….............................................…………….........................…….i

DANH MỤC HÌNH ẢNH…………………………………………….........................................................................…...….….ii

LỜI NÓI ĐẦU………………………………………….......................................……………...........……...........................….iii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH..............................................................................................................1

1.1. Công dụng...................................................................................................................................................................1

1.2. Yêu cầu.......................................................................................................................................................................1

1.3. Phân loại .....................................................................................................................................................................2

1.3.1. Theo công dụng:.......................................................................................................................................................2

1.3.2. Theo kết cấu của cơ cấu phanh:..............................................................................................................................2

1.3.3. Theo dẫn động phanh:..............................................................................................................................................2

1.3.4. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:.....................................................................................3

1.3.. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:...................................................................................................3

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh.............................................................................................................................3

1.4.1. Cơ cấu phanh:..........................................................................................................................................................4

1.4.2. Dẫn động phanh:......................................................................................................................................................4

1.5. Cơ cấu phanh:.............................................................................................................................................................4

1.5.1. Cơ cấu phanh guốc (phanh trống):...........................................................................................................................4

1.5.1.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:.................................................................................................................4

1.5.1.2. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:.................................................................................................................5

1.5.1.3. Cơ cấu phanh guốc loại bơi:.................................................................................................................................6

1.5.1.4. Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa..................................................................................................................6

1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa:....................................................................................................................................................8

1.5.2.1. Loại giá đỡ cố định (hình 1.7):...............................................................................................................................8

1.5.2.2. Loại giá đỡ di động (hình 1.8):...............................................................................................................................9

1.5.3. Cơ cấu phanh dừng:.................................................................................................................................................9

1.6. Dẫn động phanh:..........................................................................................................................................................9

1.6.1. Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực:.....................................................................................................................10

1.6.2. Dẫn động phanh chính bằng khí nén:......................................................................................................................11

1.6.3. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp:........................................................................................................12

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE FORD EVEREST 2010………………………….........................14

2.1. Giới thiệu dòng xe FORD EVEREST..........................................................................................................................14

2.2. Cấu tạo chung hệ thống phanh...................................................................................................................................16

2.3. Cơ cấu phanh.............................................................................................................................................................18

2.3.1. Cơ cấu phanh tang trống.........................................................................................................................................18

2.3.1.1. Cơ cấu phanh tang trống đối xứng trục................................................................................................................18

2.3.1.2. Cơ cấu phanh tang trống có điểm đặt cố định ở cả hai bên với lực dẫn động bằng nhau (đối xứng về tâm)......20

2.3.1.3. Cơ cấu phanh tang trống loại bơi.........................................................................................................................21

2.3.1.4. Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa........................................................................................................................21

2.3.2. Cơ cấu phanh đĩa....................................................................................................................................................22

2.4. Dẫn động phanh.........................................................................................................................................................24

2.4.1. Dẫn động phanh cơ khí...........................................................................................................................................24

2.4.2. Dẫn động phanh thủy lực........................................................................................................................................24

2.4.3. Dẫn động phanh khí nén..........................................................................................................................................26

2.4.4. Dẫn động phanh theo kiểu hỗn hợp (khí nén-thủy lực)...........................................................................................27

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH...................................................................................................................29

3.1. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh...........................................................................................................29

3.1.1. Cơ cấu phanh trước................................................................................................................................................29

3.1.2. Cơ cấu phanh sau...................................................................................................................................................29

3.1.3. Dẫn động phanh......................................................................................................................................................29

3.2. Thiết kế cơ cấu phanh................................................................................................................................................29

3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết............................................................................................................................29

3.2.2.Thiết kế cơ cấu phanh trước....................................................................................................................................32

3.2.2.1. Bán kính của đĩa phanh Rd..................................................................................................................................32

3.2.2.2. Bán kính trung bình của tấm ma sát R_tb...............................................................................................................32

3.2.2.3. Đường kính xy lanh bánh xe.................................................................................................................................33

3.2.2.4. Chọn các kích thước khác của cơ cấu phanh......................................................................................................34

3.2.3. Thiết kế cơ cấu phanh sau.......................................................................................................................................36

3.2.3.1. Xác định quy luật áp suất tác dụng từ trống phanh vào má phanh.......................................................................36

3.2.3.2. Xác định góc ( ) và bán kính ( ) của lực tổng hợp tác dụng vuông góc lên má phanh……..............................….38

3.2.3.3. Xác định các lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ…………...............................…40

3.2.3.4. Tính toán xy lanh bánh xe.....................................................................................................................................44

3.2.3.5. Kiểm tra hiện tượng tự xiết....................................................................................................................................45

3.2.3.6. Xác định kích thước của má phanh.......................................................................................................................46

3.2.3.7. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.......................................................................................................48

3.2.4. Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh.........................................................................................................49

3.2.4.1. Kiểm bền xy lanh bánh sau...................................................................................................................................49

3.2.4.2. Kiểm bền trống phanh...........................................................................................................................................50

3.2.4.3. Tính chốt phanh.....................................................................................................................................................51

3.3. Thiết kế dẫn động phanh.............................................................................................................................................52

3.3.1. Xác định đường kính xi lanh chính...........................................................................................................................52

3.3.2. Thiết kế trợ lực chân không......................................................................................................................................53

3.3.2.1. Hệ số cường hóa...................................................................................................................................................54

3.3.2.2. Xác định kích thước màng cường hóa..................................................................................................................56

3.3.2.3. Tính lò xo màng cường hóa...................................................................................................................................57

3.3.3. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh..................................................................................................................61

3.3.3.1. Xây dựng đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh............................................................................61

3.3.3.2. Xác định điểm mà bộ điều hòa bắt đầu làm việc...................................................................................................64

3.3.3.3. Xác định hệ số K_đ..................................................................................................................................................64

3.3.3.4. Phương trình quan hệ áp suất p₁- p₂ của đường đặc tính điều chỉnh..................................................................65

3.3.3.5. Chọn và xác định thông số kết cấu.......................................................................................................................66

3.3.4. Kiểm nghiệm dẫn động phanh thiết kế.....................................................................................................................66

3.3.4.1. Kiểm  tra bền xi lanh bánh trước...........................................................................................................................67

3.3.4.2. Kiểm  tra bền xi lanh bánh trước...........................................................................................................................68

3.3.4.3. Kiểm  tra hành trình bàn đạp.................................................................................................................................69

3.3.4.4. Tính bền đường ống dẫn động phanh..................................................................................................................70

CHƯƠNG 4 : KHAI THÁC KĨ THUẬT HỆ THỐNG PHANH.............................................................................................72

4.1. Những chú ý sử dụng hệ thống phanh.......................................................................................................................72

4.2. Một số dạng hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục....................................................................................73

4.3. Bảo dưỡng hệ thống phanh........................................................................................................................................77

4.3.1. Kiểm tra tổng hợp hệ thống phanh..........................................................................................................................77

4.3.2. Bảo dưỡng thường xuyên.......................................................................................................................................79

4.3.3. Bảo dưỡng định kỳ..................................................................................................................................................79

KẾT LUẬN.........................................................................................................................................................................81

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................................................................82

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ô tô đã trở thành một phương tiện vận tải quan trọng, đóng vai trò không thể thiếu trong việc vận chuyển hành khách và hàng hóa, góp phần quan trọng vào nền kinh tế của nước ta cũng như các quốc gia phát triển, nơi ô tô còn được sử dụng phổ biến như phương tiện giao thông cá nhân. Tại Việt Nam, số lượng ô tô cá nhân, đặc biệt là ô tô du lịch, đang tăng nhanh chóng cùng với sự phát triển kinh tế, dẫn đến mật độ giao thông ô tô trên đường ngày càng cao. Tuy nhiên, song song với sự gia tăng này là tình trạng tai nạn giao thông đường bộ liên quan đến ô tô cũng tăng lên đáng kể, gây ra những lo ngại lớn. Trong số các nguyên nhân gây ra tai nạn, vấn đề liên quan đến hệ thống phanh chiếm tỷ lệ đáng kể, bên cạnh các nguyên nhân khác như hỏng hóc động cơ hoặc lỗi kỹ thuật.

Hiện tại, hệ thống phanh trên ô tô không ngừng được cải tiến với các tiêu chuẩn ngày càng nghiêm ngặt trong thiết kế, chế tạo và sử dụng. Là một sinh viên ngành công nghệ ô tô, em nhận thấy rằng việc nghiên cứu, khảo sát và tính toán hệ thống phanh đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc nâng cao kiến thức chuyên ngành. Điều này giúp em hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống phanh. Từ đó, em có thể đưa ra các giải pháp thiết kế và cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả phanh, tăng cường độ ổn định, khả năng kiểm soát hướng khi phanh, đồng thời cải thiện độ tin cậy của hệ thống. Mục tiêu cuối cùng là đảm bảo an toàn và tối ưu hóa hiệu quả vận hành của ô tô.

Với mục tiêu đó, em đã chọn đề tài "Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe Ford Everest 2010." Do thời gian có hạn, em biết rằng bài làm của mình khó tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự hướng dẫn từ các thầy để hoàn thiện đề tài tốt nghiệp của mình hơn.

Em xin chân thành cám ơn!

                                                                                                                                                          Hà Nội, ngày … tháng ... năm 20..

                                                                                                                                                           Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                             …………….

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng

Hệ thống phanh ô tô có vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ hoặc dừng xe một cách nhanh chóng khi cần thiết, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp. Bên cạnh đó, phanh còn đảm bảo an toàn khi xe đỗ, ngăn ngừa tình trạng trôi xe trên đường, kể cả khi đỗ trên dốc. Điều này giúp người lái kiểm soát xe an toàn ngay cả khi di chuyển ở tốc độ cao, qua đó nâng cao hiệu quả vận hành và hiệu suất vận chuyển.

1.2. Yêu cầu

Hệ thống phanh cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- Đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu trên tất cả các bánh xe, nghĩa là phải rút ngắn quãng đường dừng xe trong trường hợp phanh gấp khi gặp nguy hiểm. Phanh phải hoạt động mượt mà trong mọi tình huống, nhằm giữ sự ổn định của xe và máy kéo khi phanh.

- Việc điều khiển phanh phải dễ dàng, tức là lực tác động lên bàn đạp hoặc cần điều khiển không quá lớn. Hệ thống dẫn động phanh cần có độ nhạy cao, đảm bảo mô men phanh được phân bố hợp lý trên các bánh xe, sử dụng triệt để lực bám của lốp xe với mặt đường trong mọi cường độ phanh.

- Phanh không được xảy ra hiện tượng tự khóa. Cơ cấu phanh phải có khả năng tản nhiệt tốt. Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cần cao và ổn định trong điều kiện sử dụng thực tế. Lực phanh trên bánh xe phải tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên bàn đạp hoặc cần điều khiển.

- Cơ cấu phanh cần tản nhiệt tốt và không truyền nhiệt sang các khu vực lân cận như lốp xe hoặc moay ơ. Việc điều chỉnh và thay thế các bộ phận hư hỏng cần được thực hiện dễ dàng.

Ngoài ra, hệ thống phanh còn phải chiếm ít không gian, có trọng lượng nhẹ, độ bền cao, và đáp ứng các tiêu chuẩn cơ khí chung.

1.3. Phân loại

1.3.1. Theo công dụng

- Hệ thống phanh chính (phanh chân);

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

- Hệ thống phanh dự phòng

1.3.3. 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 sử dụng cơ chế truyền động kết hợp giữa khí nén và thủy lực.

1.3.5. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

Dựa trên khả năng ngăn chặn bánh xe bị bó cứng khi phanh, chúng ta sử dụng hệ thống phanh được trang bị bộ chống bó cứng bánh xe (hệ thống ABS).

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả trên hình 1.1.

1.4.1. Cơ cấu phanh

Hệ thống phanh được lắp đặt tại các bánh xe để tạo ra mô-men cản trên bánh xe khi ô tô phanh.

1.4.2. Dẫn động phanh

Hệ thống dẫn động phanh có nhiệm vụ truyền tải và tăng cường lực từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo loại dẫn động, có thể là cơ khí, thủy lực, khí nén, hoặc sự kết hợp giữa thủy lực và khí nén, các thành phần trong hệ thống này sẽ có sự khác biệt. Ví dụ, đối với hệ thống dẫn động cơ khí, nó sẽ bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Còn đối với dẫn động thủy lực, hệ thống sẽ bao gồm bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe), và các ống dẫn.

1.5. Cơ cấu phanh

Kết cấu của hệ thống phanh trên ô tô được thiết kế tùy thuộc vào vị trí lắp đặt (phanh gắn ở bánh xe hoặc trên hệ thống truyền lực), cũng như loại bộ phận quay và chi tiết thực hiện phanh.

1.5.1. Cơ cấu phanh guốc (phanh trống)

1.5.1.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh có thiết kế đối xứng qua trục (bao gồm hai guốc phanh được bố trí cân đối qua đường trục thẳng đứng) được minh họa trong hình 1.2. Cụ thể, sơ đồ trong hình 1.2.a mô tả loại cơ cấu sử dụng cam ép để đẩy guốc phanh áp sát trống phanh, thường được dùng trên các loại xe tải lớn. Trong khi đó, sơ đồ hình 1.2.b biểu thị loại cơ cấu sử dụng xi lanh thủy lực để thực hiện chức năng này, phổ biến trên xe du lịch và xe tải nhỏ.

Trên hai guốc phanh, các tấm ma sát được gắn vào, có thể là tấm liền dài (hình 1.2.b) hoặc tấm phân đoạn (hình 1.2.a). Trong hình 1.2.b, trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ, khiến guốc phanh bên trái hoạt động như guốc xiết, còn guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy, má phanh của guốc xiết thường dài hơn má phanh của guốc nhả để đảm bảo sự mòn đều giữa hai má phanh trong quá trình sử dụng, do má xiết chịu áp lực lớn hơn.

1.5.1.3. Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại bơi là một kiểu thiết kế mà trong đó guốc phanh không được cố định vào một chốt quay, mà thay vào đó, cả hai đầu của guốc đều dựa trên các mặt tựa di động (như trong hình 1.4.b).

Có hai loại cơ cấu phanh guốc loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a) và loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b).

- Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: Trong thiết kế này, một đầu của guốc phanh được đặt lên mặt tựa di động của vỏ xi lanh, trong khi đầu còn lại tựa vào mặt tựa di động của pittông. Cấu trúc này thường được sử dụng cho các bánh xe phía trước của ô tô du lịch và xe tải nhỏ.

- Loại hai mặt tựa tác dụng kép: Trong dạng này, mỗi xi lanh bánh xe được trang bị hai pittông, và hai đầu của guốc phanh đều tựa vào mặt tựa di động của cả hai pittông. Cơ cấu phanh này được ứng dụng cho các bánh xe phía sau của ô tô du lịch và xe tải nhỏ.

1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.

* Cơ cấu phanh đĩa bao gồm những thành phần chính sau:

- Một đĩa phanh gắn liền với moay-ơ của bánh xe và quay theo chuyển động của bánh.

- Một giá đỡ được cố định trên dầm cầu, nơi chứa các xi lanh bánh xe.

- Hai mặt phanh được lắp đặt ở hai bên đĩa phanh và được điều khiển bởi pittông trong xi lanh của bánh xe.

* Cơ cấu phanh đĩa có hai loại chính: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.

1.5.2.1. Loại giá đỡ cố định (hình 1.7)

Loại thiết bị này có giá đỡ được gắn chặt vào dầm cầu. Trên giá đỡ, hai xi lanh bánh xe được lắp đặt ở hai mặt của đĩa phanh. Mỗi xi lanh chứa một pittông, một đầu của pittông luôn ép vào các má phanh. Dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe qua một đường ống.

1.5.2.2. Loại giá đỡ di động

Ở loại giá đỡ này, nó không được cố định mà có khả năng di chuyển ngang trên một số chốt gắn cố định trên dầm cầu. Trong thiết kế giá đỡ di động, chỉ có một xi lanh bánh xeđược lắp đặt cùng với một pittông tác động vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gắn trực tiếp vào giá đỡ

1.5.3. Cơ cấu phanh dừng

Phanh dừng là hệ thống dùng để giữ cho ôtô đứng yên khi đỗ trên đường dốc hoặc đường bằng. Hệ thống này được thiết kế để đảm bảo xe không di chuyển khi đang dừng lại trên các loại địa hình khác nhau.

1.6. Dẫn động phanh

Dẫn động phanh chính bằng cơ khí:

Hệ thống phanh cơ khí có cấu trúc đơn giản, tuy nhiên, khả năng tạo ra mômen phanh lớn bị hạn chế do lực điều khiển từ người lái. Loại hệ thống này thường chỉ được áp dụng trong các cơ cấu phanh dừng, như phanh tay.

1.6.1. Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực

Hệ thống phanh cơ khí có thiết kế đơn giản, nhưng khả năng tạo mômen phanh lớn bị giới hạn bởi lực tác động từ người lái. Loại hệ thống này thường được sử dụng trong các cơ cấu phanh dừng, chẳng hạn như phanh tay.    

Trong hệ thống phanh thủy lực, tùy vào cách thức thiết kế mạch dẫn động, có thể chia thành hai loại là dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.

- Dẫn động một dòng (hình 1.9): Dẫn động một dòng có nghĩa là chỉ có một đường dầu duy nhất từ xi lanh chính dẫn đến tất cả các xi lanh bánh xe. Mặc dù cấu trúc của hệ thống này đơn giản, nhưng tính an toàn lại không cao. Nếu một trong các ống dẫn dầu bị rò rỉ, áp suất trong toàn bộ hệ thống sẽ bị mất và phanh của tất cả các bánh xe sẽ không hoạt động. Vì lý do này, trong thực tế, hệ thống dẫn động thủy lực hai dòng thường được sử dụng.

- Dẫn động hai dòng (hình 1.10):

- Dẫn động hai dòng: có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính, dầu sẽ được dẫn qua hai đường độc lập để đến các bánh xe của ô tô. Để tạo ra hai đầu ra này, có thể sử dụng xi lanh chính đơn kết hợp với bộ chia dòng hoặc dùng xi lanh chính kép.

Có nhiều cách bố trí để cung cấp dầu độc lập cho các bánh xe, dưới đây là hai phương án điển hình thường được sử dụng, như thể hiện trong các sơ đồ hình 1.10.a và 1.10.b.

1.6.2. Dẫn động phanh chính bằng khí nén

Hệ thống phanh thủy lực mang đến những lợi ích như hoạt động êm ái, dễ lắp đặt và độ nhạy cao. Tuy nhiên, một hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp không thể giảm quá thấp vì tỉ số truyền trong hệ thống này có giới hạn.

Để giảm bớt lực điều khiển trên bàn đạp, các loại xe tải trung bình và lớn thường áp dụng hệ thống phanh khí nén. Trong hệ thống này, bàn đạp chỉ dùng để điều khiển van phân phối, còn lực tác động lên cơ cấu phanh là nhờ áp suất khí nén trong bầu phanh.

1.6.3. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp

Hệ thống dẫn động thủy lực có độ nhạy cao, tuy nhiên, nhược điểm của nó là lực điều khiển trên bàn đạp vẫn tương đối lớn. Trong khi đó, dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là lực điều khiển nhỏ hơn, nhưng độ nhạy lại không tốt bằng (thời gian phản hồi lâu do khí nén dưới áp suất). Để kết hợp ưu điểm của cả hai loại dẫn động này, một hệ thống dẫn động kết hợp thủy lực và khí nén đã được phát triển (như trong hình 8.33). Hệ thống này thường được ứng dụng trong các loại ô tô tải có kích thước trung bình và lớn.

Sơ đồ cấu tạo tổng quát của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động chính:

- Dẫn động thủy lực: Bao gồm hai xi lanh chính, chịu trách nhiệm cung cấp dầu đến các xi lanh bánh xe ở cả trục trước và trục sau.

- Dẫn động khí nén: Gồm máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và các xi lanh khí nén.

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN

XE FORD EVEREST 2010

2.1. Giới thiệu dòng xe FORD EVEREST

Thông số kỹ thuật xe Everest năm 2010 như bảng 2.1.

2.2. Cấu tạo chung hệ thống phanh.

Hệ thống phanh trên ô tô được chia thành hai loại: phanh chính (hay phanh chân) và phanh dừng (hay phanh tay). Cả hai loại phanh này đều được thiết kế nhằm đảm bảo an toàn cho xe trong quá trình vận hành. Phanh chính và phanh dừng có thể sử dụng cơ cấu phanh độc lập hoặc dùng chung cơ cấu phanh tại bánh xe, nhưng phần hệ thống dẫn động sẽ được tách biệt hoàn toàn.

Hệ thống phanh công tác bao gồm hai phần chính: cơ cấu phanh và bộ dẫn động phanh (có thể có trợ lực hoặc không).

- Cơ cấu phanh: được đặt tại các bánh xe, nhằm tạo ra mô-men hãm khi xe phanh. Cơ cấu phanh phổ biến bao gồm phanh tang trống (phanh guốc) và phanh đĩa. Phanh tang trống thường được sử dụng cho xe tải trọng trung bình và lớn, trong khi phanh đĩa thường dùng trên xe con.

- Dẫn động phanh: có chức năng truyền và gia tăng lực từ bàn đạp phanh tới cơ cấu phanh. Hệ thống dẫn động phanh thường sử dụng cơ cấu truyền động thủy lực (phanh dầu) hoặc truyền động khí nén (phanh hơi). Trong hệ thống phanh dầu, lực tác dụng lên bàn đạp phanh phải lớn hơn so với phanh hơi, do cần tạo áp suất dầu trong xi lanh dầu của hệ thống. 

Sơ đồ hệ thống phanh được thể hiện như hình 2.1.

Khi người lái đạp phanh, hệ thống đòn bẩy và bộ trợ lực sẽ tăng cường lực phanh, sau đó truyền lực này đến xi lanh phanh chính. Tại đây, lực cơ học được chuyển thành áp suất dầu. Áp suất này được dẫn qua các ống đến van nhánh và van điều chỉnh tải trọng, rồi tới các xi lanh phanh tại bánh xe. Piston trong xi lanh phanh đẩy má phanh áp sát vào đĩa phanh hoặc tang trống, tạo ma sát và mô-men phanh, giúp giảm tốc độ quay của bánh xe.

1.3. Cơ cấu phanh

1.3.1. Cơ cấu phanh tang trống

1.3.1.1. Cơ cấu phanh tang trống đối xứng trục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục là loại phanh với hai guốc được bố trí đối xứng qua trục thẳng đứng.

* Cơ cấu phanh tang trống có các điểm đặt lực dẫn động riêng biệt, với lực tác động bằng nhau về một phía.

1.3.1.4. Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa.

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa:

- Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 1.5a): Hai đầu của hai guốc phanh được kết nối qua hai mặt tựa di chuyển của cơ cấu điều chỉnh. Một đầu của mỗi guốc phanh tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xy lanh bánh xe, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của piston xy lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Loại cơ cấu này thường được lắp đặt ở các bánh xe trước của ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ đến trung bình.

- Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5b): Hai đầu guốc phanh tựa vào hai mặt tựa di trượt của hai piston trong một xy lanh bánh xe. Loại cơ cấu này thường được sử dụng ở các bánh xe sau của ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ đến trung bình.

1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa gồm: giá đỡ di động và loại có giá đỡ cố định.

* Cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động:

- Ưu điểm: Do thiết kế chỉ sử dụng một xylanh công tác, dầu thủy lực chỉ đi qua một dòng, giúp không khí có thể lưu thông để làm mát đĩa và má phanh, giảm hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục. Cấu trúc đơn giản giúp giảm chi phí các bộ phận cơ cấu phanh và tạo không gian rộng rãi cho các cơ cấu khác.

- Nhược điểm: Hai má phanh không mòn đều, vì lực ép từ dầu thủy lực chỉ tác động lên một bên má phanh.

* Cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ cố định:

- Ưu điểm: Lực ép từ dầu thủy lực đều tác động lên cả hai piston, giúp hai má phanh mòn đều.

- Nhược điểm: Cần xylanh bánh xe có cùng thể tích, không gian bố trí hạn chế, khả năng làm mát đĩa kém và giá thành cao.

1.4. Dẫn động phanh

1.4.1. Dẫn động phanh cơ khí

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, không tạo mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ sử dụng trong hệ thống phanh dừng thay vì hệ thống phanh chính. Nó có độ tin cậy cao và độ cứng vững dẫn động ổn định khi phanh không kéo dài.

- Nhược điểm: Dẫn động phanh cơ khí có hiệu suất truyền lực thấp và thời gian phanh dài.

1.4.2. Dẫn động phanh thủy lực

* Dẫn động một dòng:

Dẫn động một dòng có nghĩa là chỉ có một đường dẫn dầu duy nhất từ xi lanh chính đến tất cả các xi lanh công tác tại bánh xe. Mặc dù cấu trúc hệ thống này đơn giản, nhưng tính an toàn không cao. Nếu một ống dẫn dầu tới xi lanh bị rò rỉ, áp suất dầu giảm, gây mất khả năng phanh toàn bộ bánh xe.

* Hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng có các dạng sơ đồ sau:

Hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng phân chia trục bánh trước/trục bánh sau

Hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng phân chia chéo

1.4.3. Dẫn động phanh theo kiểu hỗn hợp (khí nén-thủy lực)

- Ưu điểm: Lực tác động lên bàn đạp nhỏ, độ nhạy cao, hiệu suất tốt và có thể sử dụng nhiều loại phanh khác nhau.

- Nhược điểm: Hiệu suất giảm ở nhiệt độ thấp, yêu cầu bảo dưỡng kỹ thuật phức tạp như kiểm tra mức dầu và xả khí khỏi hệ thống truyền động.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

3.1. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh

3.1.1. Cơ cấu phanh trước

Chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động.

3.1.2. Cơ cấu phanh sau

Chọn cơ cấu phanh guốc với điểm đặt cố định nằm riêng biệt ở một phía và có lực dẫn động đồng đều.

3.1.3. Dẫn động phanh

Dẫn động thủy lực hai dòng thẳng, trợ lực chân không đồng trục và bộ điều hòa lực phanh 2 thông số kiểu piston - vi sai.

3.2. Thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết

Mô-men phanh trong hệ thống phanh phải đủ để giảm tốc hoặc dừng xe với gia tốc giảm dần trong phạm vi cho phép. Giá trị mô-men này được tính toán dựa trên yêu cầu đạt hiệu quả phanh tối ưu, tức là sử dụng toàn bộ lực bám để tạo ra lực phanh. Để đảm bảo điều này, lực phanh phải tỉ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác động lên bánh xe.

G_a : Trọng lượng của ô tô được đặt tại trọng tâm của xe, theo phương và chiều như trong hình vẽ.

G₁ : Trọng lượng toàn bộ của ô tô tác dụng lên cầu trước.

G₂ : Trọng lượng toàn bộ của ô tô tác dụng lên cầu sau.

Z₁ : Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác động lên bánh trước của xe.

Z₂ : Phản lực pháp tuyến từ mặt đường lên bánh sau của xe.

L : Chiều dài cơ sở của xe.

h_g : Chiều cao trọng tâm của xe.

a  : Khoảng cách từ cầu trước đến trọng tâm xe.

b  : Khoảng cách từ cầu sau đến tọa độ trọng tâm của xe.

Trọng lượng toàn bộ: G_a = 2603 (kg)

Trọng lượng toàn tải phân bố lên cầu trước G₁ và cầu sau G₂ là: G₁=G₂= G_a . 0,5 = 2603.0,5 = 1301,5 (kg)

Theo tài liệu sản xuất của xe tham khảo Ford Everest ta có kí hiệu lốp: 265/70R15

Số 265 là bề rộng của lốp: B=265 (mm)

Số 70 là chỉ chiều cao lốp bằng 70% chiều rộng lốp

Số 15 là  đường kính vành bánh xe được tính bằng inch. d = 15 (inch)

λ : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.

Theo tài liệu, đối với xe du lịch, lốp được chọn có áp suất thấp trong khoảng λ = 0.93 đến 0.935. Chọn λ = 0,93

Thay các giá trị vào (3.3) và (3.4) ta được: m₁ = 1,28 ; m₂ = 0,72

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là: M_p1 = 174,9(kg.m)

Mô men phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là: M_p2 = 98,4(kg.m)

3.2.2. Thiết kế cơ cấu phanh trước

3.2.2.1. Bán kính của đĩa phanh R_d

Thay số vào (3.5) ta được: R_d  = 190,5 – 5 –48 = 137,5 (mm). Chọn bán kính của đĩa phanh là : R_d = 140 (mm)

3.2.2.2. Bán kính trung bình của tấm ma sát R_tb

Gọi  R₁: Bán kính trong của tấm ma sát;  R₂: Bán kính ngoài của tấm ma sát.

Ta sẽ có: R₂  =  R_d   = 140 (mm) ; R₁ = (0,53 0,85).R₂

Lấy R₁ = 0,6.R₂ = 0,6.140 = 84 (mm);

Lúc này công thức tính bán kính trung bình của tấm ma sát được xác định: R_tb = 114,3 (mm) = 0,114 (m)

3.2.2.3. Đường kính xy lanh bánh xe.

Mômen phanh trên cơ cấu phanh đĩa được tính toán như sau:

Mp = m.µ.Q.Rtb­                                                      (3. 6)

Trong đó:

m : Số đôi bề mặt ma sát. Chọn m = 2

Q : Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh.

µ : Hệ số ma sát.  µ = 0,3

R_tb : Bán kính trung bình tấm ma sát, R_tb  = 0,114 (m)

Từ đó ta có : d₁ = 4,5 (cm) = 45 (mm)

Chọn đường kính xy lanh bánh trước là : 45 (mm)  

3.2.2.4. Chọn các kích thước khác của cơ cấu phanh

Độ dày của đĩa phanh: Chọn d = 11 (mm)

Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh: Chọn: A₁ = A₂ = 0,2 (mm)

Tính bề rộng  e (mm) của má phanh

Bề rộng của má phanh được xác định gần đúng theo công thức :

e  = R2 - R1 = 140 - 84 = 56 (mm).

=> Chọn e  = 56 mm     

Phương trình lực ma sát tác dụng lên má phanh theo công thức :

 M_p1 = 2.F_ms.R_tb  = 2.N. .R_tb                                              (3. 8)

Trong đó:

M_p1:  Mô men phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh bánh trước; M_p1=174,9 (mm)    

F_ms: Lực ma sát sinh ra ở một má phanh.

N:  Phản lực sinh ra khi phanh tại một cơ cấu phanh. Hệ số ma sát: = 0,3

R_tb:  Bán kính trung bình của má phanh; R_tb  = 0,114 (m)

Để tính bề rộng má phanh (cơ cấu phanh đĩa trước), ta giả định áp lực phân bố đều trên bề mặt má phanh.

Với: [q ]: Áp suất cho phép

[q ]= 2 (MN/m ) = 2.10 (N/m ) = 2. (kg/m )

Ta có:          

N = [q].S                                                            (3. 9)

Thay (3.10), (3.9) vào (3.8) ta có :

M_p1=2.[q].e.R²_tb.tgam

Chọn góc ôm má phanh a = 63⁰

3.2.3. Thiết kế cơ cấu phanh sau

3.2.3.1. Xác định quy luật áp suất tác dụng từ trống phanh vào má phanh.

Khi phanh, má phanh ép chặt vào trống phanh. Do má phanh có dạng hình cung, lực tác dụng giữa trống phanh và má phanh (và ngược lại) có thể không phân bố đồng đều mà tuân theo một quy luật nhất định. Để xác định quy luật này, chúng ta đưa ra các giả thiết như sau:

- Má phanh biến dạng tuân theo định luật Hooke: "Biến dạng tỉ lệ thuận với lực tác dụng."

- Trống phanh và xương guốc phanh được coi là cứng tuyệt đối.

- Khi phanh, má phanh tiếp xúc sát với trống phanh.

Theo giả thiết má phanh khi biến dạng tuân theo định luật Húc tức áp suất q tác dụng lên má phanh tỉ lệ với biến dạng hướng kính, nghĩa là:

q = k.AB = kOO₁θ.sinβ

Đặt kOO₁θ = K → q = K.sinβ

Ở đây: 

K : Hệ số tỷ lệ

β : Góc xác định vị trí điểm cần tính áp suất trên bề mặt má phanh.

Áp suất cực tiểu ứng với lúc β = 0⁰ và β = 180⁰, tại đây áp suất bằng không.

Áp suất cực đại tại điểm C, nơi má phanh tiếp xúc với trục X-X, vuông góc với trục Y-Y đi qua tâm O và O1.

Khi đó β = 90⁰ ta có q = q_max do đó ta có biểu thức cuối cùng:

q = q_max. sinβ                                                 (3. 11)

Áp suất tác dụng từ trống phanh lên má phanh phân bố theo hình sin. Vì phân bố áp suất không đều, các điểm trên má phanh sẽ mòn khác nhau. Phần gần điểm C sẽ mòn nhiều hơn, trong khi các đầu má phanh mòn ít hơn

3.2.3.2. Xác định góc (s) và bán kính (p) của lực tổng hợp tác dụng vuông góc lên má phanh.

a. Xác định góc d  của guốc phanh trước:

Chọn: ₁= 15⁰ , ₀= 120⁰= 2,09 (rad), => ₂= 15⁰+120⁰ = 135⁰

Thay các giá trị trên vào công thức (2.12) ta được: tg = 0,152 => = 9⁰.

b. Xác định góc d của guốc phanh sau:

Chọn: ₁= 15⁰ , ₀= 100⁰=1,74 (rad), => ₂= 15⁰+100⁰ = 115⁰

Thay các giá trị trên vào công thức (2.12) ta được: tg = 0,317 => =18⁰.

3.2.3.3. Xác định các lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ.

Khi tính toán cơ cấu phanh, cần xác định lực P tác động lên guốc phanh để đảm bảo tổng mô-men sinh ra từ các guốc phanh trước và sau bằng mô-men tính toán của từng cơ cấu phanh trên mỗi bánh xe.

Vì tất cả các má phanh của cơ cấu phanh đều được làm từ một loại vật liệu nên: j = j_T= j_­S

=> tg j= 0,3 =>j= j_T= j_­S = 17⁰

Đối với guốc phanh trước: r_0t = 0,047 (m)

Đối với guốc phanh sau: r_0s = 0,045 (m)

Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P có thể được xác định : a = 0,8.r_t = 0,8.0,14 = 0.112 (m)

Đối với guốc phanh trước: r_0t = 0,047 (m)

Đối với guốc phanh sau: r_0s = 0,045 (m)

Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P có thể được xác định :

a = 0,8.r_t = 0,8.0,14 = 0.112 (m)

Xác định các lực riêng rẽ bằng phương pháp họa đồ:

Vẽ đường tròn tâm O bán kính r_t         

Từ tâm chốt quay O₁ ta kẻ đường qua tâm O ta được trục Y₁ Y₁.

Từ tâm chốt quay O₂ ta kẻ đường qua tâm O ta được trục Y₂ Y₂.

Từ tâm O của trống phanh ta kẻ đường thẳng X₁X₁ vuông góc Y₁Y₁.

Từ tâm O của trống phanh ta kẻ đường thẳng X₂X₂ vuông góc Y₂Y₂.

Từ tâm O của trống quay ta dựng đường thẳng hợp với trục X₁X₁ một góc d_t ta xác định được phương của lực pháp tuyến N₁.

Từ tâm O của trống quay ta dựng đường thẳng hợp với trục X₂X₂  một góc d_s ta xác định được phương của lực pháp tuyến N₂.

Quay hai vòng tròn có bán kính  và  kết hợp với các góc  và  xác định được điểm đặt lực R₁ và R₂.

Vẽ hai vòng tròn có bán kính r_0t và r_0s.

Kẻ tiếp tuyến của hai đường tròn đi qua hai điểm đặt lực của R₁ và R₂. Đó là phương của R₁ và R₂.

Từ điểm đặt lực P ta kéo dài lực P cắt hai đường tiếp tuyến này tại O₁’ và O₂’’.

Từ O₁’ nối với tâm chốt quay của má trước O₁  ta có phản lực U₁ và nối O₂’’ với tâm chốt quay của má sau O₂ ta có phản lực U₂. Như vậy trên mỗi guốc phanh có có ba lực P₁, R₁, U₁ và P­­­­₂, R₂, U₂.

Khi má phanh áp sát vào tang trống và cân bằng nên tổng hợp các lực tác dụng lên má phanh bằng 0, do đó đa giác lực U₁ , R₁ , P₁ và U₂ , R₂ , P₂ khép kín

Ta xây dựng hai đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thể hiện lực P, nối tiếp P₁ là R₁ bằng cách trượt thước kẻ theo đường // với đường R₁ và lại nối tiếp với U₁ cũng kẻ // với đường U₁ ta sẽ có tam giác khép kín. Tương tự ta có tam giác thứ hai đối với má sau.

 Ra có hoạ đồ lực tác dụng lên cơ cấu phanh :

Theo công thứcmô men sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe :

M_P = R₁.r_0t+ R₂.r_0s                                                          (3. 16)

Với: 

r_0t = 0,047 (m)

r_0s = 0,045 (m)

M_P: mô men phanh, M_PS = 98,4 (kg.m) =984 (N.m)

Thay vào (2.16) ta được: 984 = (2,1.R₂.0,047 + R₂.0,045)

=> R₂ = 6847,6 (N)

Trên đồ thị ta đo được R₂ = 114 (mm)

Trên hoạ đồ ta đo được:

R₁= 244 (mm).                   P₁= P₂= 71 (mm)

U₁= 179 (mm).                  U₂= 56 (mm).

Từ đó ta tính được:

R₁ =  244 . 60 = 14640 (N)

U₁ = 179. 60 = 10740 (N)

U₂ = 56. 60  = 3360 (N)

P₁ = P₂ = P = 71.60 = 4260 (N)

3.2.3.5. Kiểm tra hiện tượng tự xiết.

Hiện tượng tự xiết trong quá trình phanh xảy ra khi má phanh ép vào trống phanh chỉ nhờ vào lực ma sát mà không cần sự tác động của lực P từ truyền động lên guốc phanh. Trong tình huống này, mô men phanh có thể tăng lên vô hạn.

Hiện tượng tự xiết có thể gây bó cứng bánh xe và làm mất ổn định khi phanh, đặc biệt khi xe đang di chuyển. Vì vậy, trong thiết kế, cần phải xem xét hiện tượng này khi xe tiến.

Để kiểm tra hiện tượng tự xiết, cần xây dựng mối quan hệ giữa mô men phanh MP và lực ép P.

3.2.3.6. Xác định kích thước của má phanh.

Kích thước làm việc của má phanh guốc được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng của ô tô trên toàn bộ diện tích làm việc của các má phanh và chế độ làm việc của phanh.

a. Kiểm tra công ma sát riêng.

Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với vận tốc độ V₀ trước khi phanh.

L=  [L] = 300 – 700 (J/cm²)                                        (3. 18)

Trong đó:

G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải.

V₀: Tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh, chọn V₀ = 60 Km/h = 16,67(m/s)

g: Gia tốc trọng trường, lấy g = 10 m/s²

b: Chiều rộng má phanh trống, b = 60 (mm)

r_t : Bán kính của tang trống phanh, r_t = 140 (mm)

b₀₁, b₀₂ :Góc ôm của tấm ma sát trước và sau : b₀₁ = 120⁰, b₀₂ = 100⁰

=>F₁ = 2.140.60.(120⁰ + 100⁰). = 64474,6 (mm²)

=> F₂ = 4.114.56.63.  = 28064,1(mm²)

=> = 64474,6 + 28064,1 =92538,7 (mm²) = 925,4 (cm²)

Vậy L= 39,1 (kg.m/cm²) = 391 (J/cm²)

Ta có L = 391 (J/cm²) nằm trong khoảng 300 ÷ 700 (J/cm²) đảm bảo điều kiện về công ma sát riêng.

b. Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát:

Do guốc trước có áp suất lớn nên tính cho guốc trước. Nếu guốc trước thoả mãn thì guốc sau sẽ thoả mãn yêu cầu.

M_P: Mô men phanh tác dụng lên guốc trước.

R₁ = 14640(N) ; r_0t = 0,047 (m); = 120⁰ = 2,09 (rad);

r_t = 0,14 (m); b = 0,06 (m).

Thay các giá trị trên vào công thức ta được: q = 0,93.10⁶ (N/m²) = 0,93 (MN/m²) (MN/m²)

Vậy guốc phanh trước đảm bảo áp suất riêng, do đó guốc phanh sau cũng đảm bảo áp suất riêng.

3.2.4. Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh

3.2.4.1. Kiểm bền xy lanh bánh sau.

Giả thiết coi xy lanh bánh sau như một ống dày chịu lực. Khi đó ta có:

d: Đường kính trong của xy lanh bánh sau. d = 30 (mm).

D: Đường kính ngoài của xy lanh bánh sau. D = 38(mm)

p: Áp suất dầu trong xy lanh phanh. p = 100 (kg/cm² )

r: Khoảng cách từ tâm xy lanh đến điểm cần tính áp suất.

Vậy ứng suất tương đương của xy lanh bánh sau là: σ_xl= 867,6 (KG/cm²)

Ta chọn vật liệu làm xy lanh bánh xe là gang СЧ18-36 với  [σ_td] = 1800 (KG/cm²). Ta thấy σ_td< [σ_td] nên xy lanh bánh sau đủ bền.

3.2.4.3. Tính chốt phanh.

Má phanh quay quanh chốt phanh được tính theo cắt và chèn dập :

U₁: Phản lực tại tâm chốt guốc phanh trước. U₁ = 10740 (N) = 1074(kg)

d : Đường kính của chốt.

l : Chiều dài tiếp xúc của chốt với guốc phanh.

Từ (2.29) suy ra : d = 1,85 (cm). Chọn d = 2 (cm)

=> Đường kính của chốt là d = 2 (cm)

Từ (2.30) suy ra : l = 0,67 (cm

Chọn l = 1 (cm)

=> Chiều dài tiếp xúc của chốt với guốc phanh là l = 1 (cm).

3.3. Thiết kế dẫn động phanh.

3.3.1. Xác định đường kính xi lanh chính.

Xy lanh phanh chính có nhiệm vụ sinh ra áp suất cần thiết để bảo đảm lượng dầu cung cấp cho toàn bộ hệ thống.

Chọn D = 22 (mm)

Vậy đường kính xi lanh chính là D = 22 (mm).

3.3.2. Thiết kế trợ lực chân không.

Sơ đồ cấu tạo trợ lực chân không như hình 3.8.:

Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh sẽ tạo ra áp suất dầu truyền đến xi lanh phanh bánh xe. Do đó người lái phải dùng một lực khá lớn để có thể tạo ra áp suất cần thiết trong đường ống. Để giảm nhe lực bàn đạp của người lái, đảm bảo an toàn chuyển động.do đó việc thiết kế bộ trợ lực phanh là cần thiết trên ôtô.

3.3.2.1. Hệ số cường hóa.

Khi có đặt bộ cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng 300 (N), kết hợp với lực của cường hoá sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 80 KG/cm² - 785 N/cm²

Như vậy, áp suất còn lại do bộ cường hoá sinh ra là  :

p_c = p_t - p_i = 80-37,2=43(KG/cm²)

3.3.2.2. Xác định kích thước màng cường hóa.

Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buồng A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1.

Xét sự cân bằng của màng 4 ta có phương trình sau :

Q_c = F₄ (p_B - p_A ) - P_lx = F_4­ . D_p - P_lx

Tham khảo các xe có trợ lực chân không. Chọn P_lx = 30 (N)=3(KG)

Vậy ta có đường kính màng 3 là : D_m = 192(mm). Chọn D_m = 20(cm)

Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 20( cm)  để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại p_c

3.3.2.3. Tính lò xo màng cường hóa.

Lò xo màng cường hoá được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.

Thay số vào công thức ( 3.34) ta được: d =1,95(mm)

=> chọn d=4(mm)

 Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo : D_tb = c.d = 15.4= 60( mm)

Vậy chiều dài toàn bộ của lò xo.

H = n.t = 7.1,5 = 10,5(cm)

* Ứng suất của lò xo:

Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2 piston thứ cấp và sơ cấp. Khi đó lực tác dụng lên lò xo P_lx  được tính từ tổng hành trình S của piston.

S : Tổng hành trình dịch chuyển của các piston, S = 10,9( mm).

G : Mođun đàn hồi, G = 8.10⁴ (Mpa).

d : Đường kính dây lò xo, d = 4(mm).

c : Tỉ số đường kính, c = 15.

n : Số vòng lò xo, n = 7 (vòng).

F_min : Lực lắp lò xo, F = 80(N).

Thay số vào công thức ( 3.35 ) ta được:P_lx = 98,45 (N)

3.3.4. Kiểm nghiệm dẫn động phanh thiết kế.

3.3.4.1. Kiểm  tra bền xi lanh bánh trước.

Giả thiết coi xi lanh bánh trước như một ống dầy chịu lực.

d: Đường kính trong của xi lanh bánh trước. d = 52(mm).

D: Đường kính ngoài của xi lanh bánh trước.

D = 1,2d = 1,2 . 52= 62,4(mm)

Để đảm bảo an toàn, ta tính tính thêm hệ số an toàn n = 1,5. Khi đó: σ_lx = 138,5 (MN/m²).

Ta chọn vật liệu làm xi lanh bánh xe là gang СЧ 18-36 với:  [σ_td] = 180 (MN/m²).Ta thấy σ_td< [σ_td] nên xi lanh bánh trước đủ bền.

3.3.4.3. Kiểm  tra hành trình bàn đạp.

δ₀  : Khe hở trung bình giữa má phanh và tang trống. δ₀  =0.25(mm)

: Độ mòn đường kính cho phép của má phanh

a : Khoảng cách từ tâm tang trống đến điểm đặt lực P.

a = 80(mm) (Tính ở phần cơ cấu)

c : Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má phanh 

c =70(mm)   (Tính ở phần cơ cấu)

Thay số được: x₂ = 5,35 (mm)

Hành trình làm việc của bàn đạp ( Sbđ ) đối với dẫn động phanh dầu được tính trên cơ sở bỏ qua biến dạng đàn hồi của chất lỏng và trên cơ sở tính thể tích chất lỏng cần ép ra khỏi xi lanh. 

Thay số vào công thức (2.5) ta được : S_bd = 98,1 (mm) < [S_bđ]

[S_bđ]: Hành trình đạp giới hạn,đối với ô tô con không quá 150 (mm). Thỏa mãn yêu cầu.

3.3.4.4. Tính bền đường ống dẫn động phanh.

Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất cao lên đến 80 kg/cm². Khi tính toán, có thể xem đường ống dẫn dầu như một vỏ mỏng được bịt kín hai đầu và có chiều dài lớn.

p : Áp suất bên trong đường ống: p = 80( kG/cm²).

R: Bán kính bên trong đường ống dẫn,chọn R = 3 (mm) = 0,3 (cm).

s : Chiều dầy của ống dẫn, s = 0,5 (mm) = 0,05 (cm).

Thay số vào công thức ( 2.17) ta được: s_t = 480 (KG/cm²)

Cắt ống bằng mặt phẳng vuông góc với trục của ống thì ứng suất pháp s_n tác dụng lên thành vỏ ống phải cân bằng với áp suất của chất lỏng tác dụng lên diện tích mặt cắt ngang của ống.

Vậy ta có: s_Ʃ = 536,65 (KG/cm²)

Đường ống làm bằng hợp kim đồng có s = 2600 (kG/cm²).

So sánh thấy s_Ʃ < [s] đường ống dẫn động đủ điều kiện bề

CHƯƠNG 4 : KHAI THÁC KĨ THUẬT HỆ THỐNG PHANH

4.1. Những chú ý khi sử dụng hệ thống phanh.

Hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho người lái, hành khách và hàng hóa trên xe. Vì vậy, trước khi vận hành, người sử dụng cần kiểm tra sơ bộ hệ thống phanh, bao gồm đường ống dẫn, cơ cấu phanh, và mức dầu thông qua đèn báo, bằng cách quan sát trực quan.

Người dùng cần tuân thủ lịch bảo dưỡng hệ thống phanh theo hướng dẫn của nhà sản xuất, đồng thời cân nhắc tần suất sử dụng thực tế để điều chỉnh thời gian và chế độ bảo dưỡng phù hợp.

Khi lái xe, việc hạn chế phanh gấp sẽ giúp hệ thống phanh hoạt động nhẹ nhàng hơn, qua đó kéo dài tuổi thọ của hệ thống. Đặc biệt, cần tránh để dầu mỡ bám vào đĩa phanh và sau khi xe đi qua nước làm ướt cơ cấu phanh, nên rà phanh ngay để đảm bảo phanh hoạt động hiệu quả.

Khi có bộ phận hư hỏng, chỉ nên thay thế bằng linh kiện tương ứng do nhà sản xuất hoặc đơn vị được cấp phép cung cấp, tránh sử dụng linh kiện tự chế không đạt tiêu chuẩn. Dầu phanh phải sử dụng đúng loại theo khuyến nghị của nhà sản xuất hoặc loại tương tự được cơ quan chức năng phê duyệt.

Một số dạng hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.như bảng 4.1.

4.2. Bảo dưỡng hệ thống phanh.

4.2.1. Kiểm tra tổng hợp hệ thống phanh

a. Kiểm tra tổng hợp khi xe dừng :

- Kiểm tra xem hệ thống cần bẩy chuyển động có hoạt động thuận lợi hay không, đảm bảo không bị cản trở bởi các nắp tôn trong buồng lái.

- Kiểm tra xem hành trình tự do của bàn đạp (với phanh chân) và tay kéo (với phanh tay) có đáp ứng các tiêu chuẩn yêu cầu hay không.

- Đánh giá khe hở giữa các bạc và trục trong hệ thống đòn bẩy.

- Kiểm tra đầy đủ các chốt hãm, chốt chẻ... đã được lắp đặt đúng.

- Quan sát các đường ống dẫn dầu và khí để đảm bảo không bị rò rỉ.

- Đánh giá áp lực dầu, kiểm tra xem có đủ áp suất từ 6-7 [kg/cm²] không.

b. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy:

Trước khi vận hành xe trên đường chính thức để kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống phanh, cần thực hiện thử nghiệm ở tốc độ chậm (khoảng 10–15 km/h). Nhấn phanh chân, thả lỏng tay lái để kiểm tra xem phanh chân có hoạt động hiệu quả không và hệ thống lái có khiến xe bị lệch khi phanh hay không.

Khi đã đảm bảo hai yêu cầu trên, tiến hành kiểm tra trên mặt đường.

c. Kiểm tra hệ thống phanh chân:

- Cho xe chạy khoảng 15–20 km, sau đó dừng xe từ từ (không dùng phanh chân). Kiểm tra nhiệt độ đĩa phanh bằng cách chạm nhẹ. Nếu đĩa phanh nóng, có khả năng khe hở má phanh và đĩa phanh bị điều chỉnh sai, cần hiệu chỉnh lại.

- Tiếp theo, cho xe chạy với tốc độ 35-40 km/h rồi thực hiện phanh gấp. Xe đạt yêu cầu nếu dừng hoàn toàn trong khoảng 5-8 m, hai bánh sau in vết cháy dài 1-2 m và đều nhau, hai bánh trước cũng in dấu đồng đều nhưng mờ hơn.

4.2.3. Bảo dưỡng định kỳ

Với xe Ford Everest có 4 cấp bảo dưỡng sau:

Bảo dưỡng cấp nhỏ 5000 (km)

Bảo dưỡng cấp trung bình 10000 (km)

Bảo dưỡng cấp trung bình lớn 20000 (km)

Bảo dưỡng cấp lớn 40000 (km)

KẾT LUẬN

Sau hơn hai tháng nghiên cứu, với sự hỗ trợ tận tình từ cô Th.S……………, các thầy trong bộ môn Kỹ thuật Ô tô - Trường Đại học Thủy Lợi, cùng sự giúp đỡ từ các bạn trong lớp và nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe Ford Everest 2010”.

Kết quả đạt được từ đồ án bao gồm:

1./ Tổng quan về cơ cấu phanh: Phân loại và mô tả các bộ phận chính của hệ thống phanh, như phanh đĩa, phanh tang trống và xy lanh phanh bánh xe. Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động cùng ưu, nhược điểm của từng bộ phận trong các loại phanh này.

2./ Thiết kế hệ thống phanh: Đề xuất hệ thống phanh phù hợp cho xe ô tô du lịch nhỏ, tối ưu cho điều kiện khai thác tại Việt Nam. Hệ thống phanh được thiết kế nhằm đảm bảo hiệu quả tối ưu, thời gian phanh ngắn, hoạt động êm ái, lực tác dụng lên bàn đạp nhẹ, giúp người lái dễ dàng điều khiển. Đồng thời, hệ thống cũng đảm bảo tính kinh tế cao.

Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu có hạn và kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, không thể tránh khỏi sai sót trong tính toán và sự hiểu biết chi tiết về kết cấu hệ thống phanh. Mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy và bạn bè để cải thiện đồ án.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cao Trọng Hiền - Đào Mạnh Hùng(2010), Lý thuyết ô tô, Nhà xuất bản Giao thông vận tải.

2. Trương Mạnh Hùng (2006), Bài giảng cấu tạo ô tô, Trường đại học Giao thông vận tải.

3. Một số tài liệu trên mạng.

4. http://www.oto-hui.com

5. http://www.fordeverest.fordvn.com/

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"