Đồ án Thiết kế hệ thống phanh chính xe con

khâu khép kín 41 4.1 Phương pháp lắp lẫn hoàn toàn: 41 4.2 Phương pháp lắp lẫn không hoàn toàn 42 4.3 Phương pháp lắp chọn 44 4.4 Phương pháp sửa nguội 45 4.5 Phương pháp điều chỉnh 45 V. Trình tự lập quy trình công nghệ 45 VI. Lập quy trình công nghệ lắp ráp cụm xylanh phanh bánh sau 47 Kết luận 49 Tài liệu tham khảo 50 LỜI NÓI ĐẦU Nghành công nghiệp ô tô – máy kéo chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế Quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng. Nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển kinh tế của một quốc gia. Ngày nay, trên ô tô đã áp dụng những công nghệ tiên tiến như công nghệ điện tử, điều khiển tự động, vật liệu mới làm cho ô tô ngày càng trở lên đa dạng và có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ. Tuy nhiên, dù ở giai đoạn nào của sự phát triển, khi kỹ thuật ngày càng hoàn thiện thì sự an toàn vẫn được đặt lên hàng đầu nhằm bảo vệ 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 là hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS), hệ thống cân bằng điện tửgiúp cho ô tô có được sự an toàn cao nhất có thể. Dựa trên yêu cầu trong sự phát triển chung hiện nay, em đã lựa chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống phanh chính cho ô tô con 5 chỗ ngồi” để làm đề tài thiết kế cho đồ án tốt nghiệp của mình. Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở số liệu của xe Kia Morning cùng với các tài liệu tham khảo và hướng dẫn tính toán. Mặc dù đã rất cố gắng và được sự hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn là thầy Trịnh Chí Thiện. Nhưng trong quá trình thực hiện em vẫn còn nhiều thiếu sót nhất định. Em mong rằng với sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các Thầy cô giáo bộ môn sẽ giúp em vững vàng hơn trên con đường công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên Nguyễn Thanh Bình CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I. Những vấn đề chung về hệ thống phanh trên ô tô 1.1 Công dụng 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 ở vị trí nhất định Hệ thống phanh đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao năng suất vận chuyển cho ô tô. 1.2 Phân Loại Phân loại theo công dụng Hệ thống phanh chính (phanh công tác) Hệ thống phanh dừng (phanh tay) Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ) Phân loại theo kết cấu Hệ thống phanh có cơ cấu phanh guốc. Hệ thống phanh có cơ cấu phanh đĩa. Hệ thống phanh có cơ cấu phanh đai. Phân loại theo dẫn động phanh Hệ thống phanh dẫn động cơ khí. Hệ thống phanh dẫn động thủy lực. Hệ thống phanh dẫn động khí nén. Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực và khí nén. Phân loại theo mức độ hoàn thiện chất lượng phanh Hệ thống phanh có bộ điều chỉnh lực phanh. Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe ABS. 1.3 Yêu cầu của hệ thống phanh Hệ thống phanh là hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe do đó cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào. Khi phanh đột ngột, xe phải được dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại. Cùng với hiệu quả phanh cao là phanh phải êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều giữ cho xe chuyển động ổn định. Lực điều khiển không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng tuy nhiên cũng không được quá nhỏ làm mất cảm giác phanh của người lái. Hệ thống phanh phải có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa những lần phanh. Không có hiện tượng tự xiết khi phanh. Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh phải cao, ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Đảm bảo tránh trượt lết bánh xe trên đường. Vì khi trượt lết gây ra mòn lốp và làm mất khả năng dẫn hướng của xe. Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh, phải dễ điều chỉnh và thay thế các chi tiết hư hỏng. Ngoài ra hệ thống phanh cần chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ bền cao, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí. Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố. Đảm bảo ổn định của ô tô khi phanh (Được đánh giá bằng hành lang phanh S và góc lệch ) . II. Giới thiệu ô tô Xe Kia Morning còn có một tên gọi phổ biến khác là Picanto được ra mắt vào tháng 9 năm 2004, thuộc dòng xe hatchback với thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm nhiên liệu, thuận lợi khi đi trong thành phố, giá cả phải chăng nên dònxe này nhanh chóng trở thành dòng xe bán chạy nhất Hàn Quốc và được thị trường thế giới ưa chuộng. Hình 1.1: Ô tô Kia Morning 2008. Kia Morning 2008 có thiết kế mềm mại và sang trọng hơn so với các phiên bản trước. Nội thất cao cấp với ghế da 100% màu đen-trắng độc đáo và cá tính mang lại không gian nội thất rộng rãi hơn, ngoài ra ghế sau có thể gập đến 2/3 và có tựa đầu. Phiên bản này có 2 túi khí an toàn ở phía trước cộng với bốn bánh xe là Lazang đúc hợp kim nhôm vành 14 inch có bố trí hệ thống phanh ABS tạo sự an toàn cho xe. Tuyến hình xe Kia Morning 2008: Hình 1.2:-Tuyến hình Kia Morning 2008. III. Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên ô tô Kia Morning 6 4 2 1 3 5 Hình 1.3: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe Kia Morning 2008. 1. Bàn đạp phanh; 2. Bầu trợ lực chân không; 3. Xi lanh phanh chính; 4. Phanh tay;5. Cơ cấu phanh trước; 6-. Cơ cấu phanh sau. CHƯƠNG II: DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH Dẫn động phanh bao gồm: Dẫn động phanh bằng cơ khí Dẫn động phanh bằng thủy lực Dẫn động phanh bằng khí nén Dẫn động phanh bằng thủy khí kết hợp Yêu cầu của dẫn động phanh: Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các cơ cấu phanh. Đảm bảo có tác động tùy động. Nghĩa là đảm bảo tỉ lệ giữa các lực tác dụng lên bàn đạp phanh và mômen phanh tác dụng lên bánh xe. Thời gian chậm tác dụng phải nhỏ. Đảm bảo độ tin cậy khi làm việc. Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện. I. Các phương án dẫn động và lựa chọn 1.1 Dẫn động phanh cơ khí Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng không tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển người lái. Dẫn động phanh loại này chủ yếu dùng ở cơ cấu phanh dừng (Phanh tay). Hình 2.1: Dẫn động phanh cơ khí. 1. Dây cáp; 2. Cơ cấu phanh; 3. Cần điều khiển 1.2 Dẫn động phanh khí nén Bố trí dẫn động phanh khí nén trên ô tô: Hình 2.2 : Dẫn động phanh khí nén. 1. Máy nén không khí; 2. Bình chứa không khí nén; 3. Bầu phanh; 4. Cơ cấu phanh sau; 5. Ống dẫn không khí; 6. Van phanh; 7. Bàn đạp phanh; 8. Cơ cấu phanh trước. Để giảm lực điều khiển bàn đạp đối với ô tô tải trung bình và lớn người ta sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển bàn đạp chủ yếu là dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh là do áp suất khí nén tác động lên bầu phanh thực hiện. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: Ưu điểm: Đảm bảo hiệu quả phanh cao không phụ thuộc vào trọng lượng xe. Nhược điểm: Thời gian chậm tác dụng lớn. Do đó trong thiết kế cần phải có biện pháp nhằm giảm thời gian chậm tác dụng và thời gian nhả phanh. Phạm vi ứng dụng: Dùng trên xe tải lớn, đoàn xe, ô tô khách nhiều chỗ 1.3 Dẫn động phanh thủy lực Hình 23; Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực. 1. Xi lanh chính; 2. Cơ cấu phanh tang trống; 3 Cơ cấu phanh đĩa; 4. Ống dẫn dầu; 5. Bàn đạp. Cấu tạo chung: Dẫn động phanh bằng thủy lực bao gồm: Bàn đạp phanh, xi lanh chính các đường ống dẫn và các xi lanh công tác ( xi lanh bánh xe) , và chất lỏng làm môi chất ở đây là dầu thủy lực. Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính: Hình 2.4: Kết cấu xi lanh chính. 1. Phao; 2. Bình cân bằng; 3. Buồng trợ lực chân không; 4. Đũa ép piston; 5. Piston; 6. Lỗ dầu; 7. Bàn đạp. Sơ đồ cấu tạo xi lanh bánh xe Hình 2.5: Xi lanh công tác ( xi lanh bánh xe). 1. Xi lanh; 2. Piston; 3. Phớt chắn dầu; 4 Vòng chắn bụi Trong hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực có hai loại là dẫn động phanh một dòng và dẫn động phanh hai dòng. Dẫn động phanh một dòng: Xi lanh chính có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của bánh xe. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao. Vì khi đường ống dẫn đến xi lanh bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống mất áp suất làm cho mất phanh tất cả các bánh xe. Hình 2.6: Dẫn động một dòng. 1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xy lanh bánh xe; 4. Xy lanh chính; 5. Bàn đạp. Dẫn động phanh hai dòng (phương án lựa chọn): Dầu từ xi lanh chính đi ra theo hai đường độc lập đến các bánh xe. Có nhiều cách bố trí dòng dầu đến xi lanh bánh xe, nhưng hiện nay chủ yếu bố trí so le nhau. Khi một đường bị rò rỉ thì đường dầu còn lại vẫn có tác dụng phanh ở hai bánh xe còn lại. Hình 2.7 : Dẫn động hai dòng. 1.Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xy lanh bánh xe; 4. Xy lanh chính; 5. Bàn đạp. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng: Ưu điểm : Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh đúng yêu cầu thiết kế. Hiệu suất và độ tin cậy cao. Kết cấu đơn giản Nhược điểm: Không tạo được tỉ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ. Lực tác dụng lên bàn đạp lớn. Khi bị rò rỉ thì hệ thống không mất tác dụng. Phạm vi ứng dụng: Dùng trên xe con và xe vận tải nhỏ. 1.4. Lựa chọn : Dẫn động thủy lực cho phanh công tác II. Trợ lực phanh Để người lái không phải tác dụng lực lớn vào bàn đạp phanh người ta bố trí thêm bộ trợ lực phanh. Ngày nay các xe hiện đại có thiết kế nhiều hệ thống để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái, đảm bảo cho sự an toàn khi chuyển động . Khi bộ trợ lực bị hỏng thì yêu cầu hệ thống phanh vẫn phải làm việc bình thường. Với lực đạp phanh lớn. Và phải đảm bảo nguyên tắc chép hình, đạp phanh ít thì hiệu quả phanh ít, đạp phanh nhiều thì hiệu quả phanh tăng lên và dừng ở vị trí nào thì phanh ở vị trí đó. Với hệ thống phanh dẫn động thủy lực có nhiều phương án bố trí trợ lực: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực trợ lực khí nén. Hệ thống phanh dẫn động thủy lực trợ lực chân không. Với xe con hiện đại ngày nay thường dùng phanh dẫn động thủy lực trợ lực chân không. Tuy nhiên chỉ phù hợp với xe bố trí động cơ chạy xăng để lợi dụng độ chân không sau bướm ga. Nếu xe chạy dầu thì sẽ phải thiết kế thêm bộ tạo chân không. Hình 2.8 Kết cấu bộ trợ lực chân không 1. Lọc 2 Van thấp áp 3. Lò xo 4. Thanh đẩy 5. Ống áp thấp 6. Màng cao su 7. Piston van 8. Piston trợ lực Bộ cường hóa bằng chân không gồm ba cụm cơ bản sau: Nguồn chân không, cụm van điều khiển, Xi lanh cường hóa. Nguồn chân không với động cơ xăng có chế hòa khí có thể tạo nên độ chênh áp với khí quyển là 0,4 – 0,5 kG/cm2 . Trên đường ống nối với xi lanh cường hóa có một van một chiều không cho phép không khí từ động cơ chạy vào xi lanh cường hóa. Van một chiều có thể đặt trên đường ống nạp hoặc ngay xi lanh lực. Trên động cơ phun xăng hoặc động cơ diesel nguồn chân không là một bơm chân không. Nguyên lý hoạt động dẫn động thủy lực trợ lực chân không: Khi không tác động phanh: Van không khí được nối với cần điều khiển van và bị lò xo phản hồi của van không khí kéo về phía phải. Van điều chỉnh bị lò xo van điều chỉnh đẩy sang trái. Điều này làm cho van không khí tiếp xúc van điều chỉnh. Do đó, không khí bên ngoài đi qua lưới lọc bị chặn lại không vào được buồng áp suất biến đổi. Trong điều kiện này van chân không của thân van bị tách khỏi van điều chỉnh; tạo ra một lối thông giữa lỗ A và lỗ B (Hình 1.15). Vì luôn luôn có chân không trong buồng áp suất biến đổi vào thời điểm này. Vì vậy lò xo màng ngăn đẩy piston sang bên phải. Hình 2.9: Trạng thái khi không tác động phanh. 1. Piston trợ lực; 2. Van điều khiển; 3. Cần điều khiển; 4. Buồng áp suất biến đổi; 5. Buồng áp suất không đổi; 6. Lò xo màng. Khi đạp phanh : Khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó dịch chuyển sang bên trái. Lò xo điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch chuyển sang bên trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không. Chuyển động này bịt kín lối thông giữa lỗ A và lỗ B. Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang bên trái, nó càng dời xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ B ( sau khi qua lưới lọc không khí). Độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi làm cho piston dịch chuyển về bên trái, làm cho đĩa phản lực đẩy cần đẩy bộ trợ lực về bên trái và làm tăng lực phanh. Hình 2.10: Trạng thái khi đạp phanh. Trạng thái giữ phanh : Nếu đạp bàn đạp phanh nửa chừng, cần điều khiển van và van không khí ngừng dịch chuyển nhưng piston vẫn tiếp tục dịch chuyển sang bên trái do chênh lệch áp suất. Lò xo van điều khiển làm cho van này tiếp xúc với van chân không, nhưng nó dịch chuyển theo piston. Vì van điều khiển dịch chuyển sang bên trái và tiếp xúc với van không khí, không khí bên ngoài bị chặn không vào được buồng áp suất biến đổi, nên áp suất trong buồng áp suất biến đổi vẫn ổn định. Do đó, có một độ chênh áp suất không thay đổi giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi. Vì vậy, piston ngừng dịch chuyển và duy trì lực phanh này. Trợ lực tối đa : Nếu đạp bàn đạp phanh xuống hết mức, van không khí sẽ dịch chuyển hoàn toàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không khí từ bên ngoài, và độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi là lớn nhất.Điều này tạo ra tác dụng lớn nhất lên piston. Sau đó dù có thêm lực tác động lên bàn đạp phanh, tác dụng cường hoá lên piston vẫn giữ nguyên, và lực bổ xung chỉ tác dụng lên cần đẩy CHƯƠNG III: KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA PHANH SAU I. Cơ cấu phanh tang trống: 1.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục: là cơ cấu phanh có hai guốc đối xứng qua trục thẳng đứng. Có hai loại: Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía , các lực dẫn động bằng nhau. Sơ đồ cấu tạo: Hình 2.1: Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục có lực dẫn động bằng nhau 1. Guốc phanh; 2. Má phanh; 3. Tang trống; 4. Chốt phanh; 5. Xi lanh phanh sau; Cơ cấu phanh loại này có hai chốt định vị cố định, có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống, ở phía dưới khe hở được điều chỉnh bằng cam ép hoặc bằng cam lệch tâm. Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát các tấm ma sát có thể dài liên tục hoặc phân chia thành một số đoạn. Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là có guốc xiết (Guốc bên trái) dài hơn guốc nhả (Guốc bên phải) với mục đích là để hai má phanh mòn đồng đều nhau trong quá trình sử dụng. Do áp lực guốc xiết lớn hơn guốc nhả. Nguyên lý làm việc: Khi người lái đạp phanh, dầu áp suất cao từ xi lanh chính qua các đường ống dẫn đến các xi lanh bánh xe, đẩy guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh bánh xe. Do pittông ở xi lanh bánh xe có đường kính như nhau lên lực tác dụng vào hai guốc trên một cơ cấu phanh là bằng nhau. Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dầu phanh sẽ được hồi về bình dầu của xi lanh chính, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, hai guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng: Ưu điểm: Hiệu quả phanh chiều tiến và chiều lùi là như nhau. Nhược điểm: Cơ cấu phanh không được cân bằng , các ổ trục bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe. Phạm vi sử dụng: Cơ cấu loại này được áp dụng với dẫn động phanh thủy lực, trên xe tải nhỏ và xe con. Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía và guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau: Sơ đồ cấu tạo: Hình 2.2: Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục có lực dẫn động không bằng nhau. 1. Guốc phanh; 2. Má phanh; 3. Tang trống; 4. Chốt phanh; 5. Cam; 6. Đòn dẫn động cam; 7.Bầu phanh Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hai guốc có chiều dài bằng nhau. Do đó hiệu quả chiều tiến và chiều lùi là như nhau. Nguyên lý làm việc: Khi thực hiện quá trình phanh, lực tác dụng vào bàn đạp thông qua dẫn động phanh làm quay cam phanh 5, ép guốc phanh 1 vào tang trống thực hiện quá trình phanh. Do cam phanh được làm đối xứng nhau qua tâm lên độ dich chuyển hai guốc phanh trên một cơ cấu phanh sẽ là như nhau. Khi thôi tác dụng phanh, cam phanh trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị trong bầu phanh 7 thông qua cam phanh 6 làm cho ma phanh tách khỏi trống phanh và kết thúc quá trình phanh. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng: Ưu điểm: - Hiệu quả phanh chiều tiến và lùi là như nhau. - Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mômen phanh do guốc trước và sau tạo ra sự ổn định chất lượng phanh. Nhược điểm: Do cam phanh có biên dạng là đường thân khai hoặc acximet nên điểm đặt lực đẩy không ổn định. Do đó trong quá trình phanh cam sẽ chóng mòn. Phạm vi sử dụng: Sử dụng rộng rãi trên xe tải cỡ lớn. Cơ cấu có guốc đối xứng qua tâm. Sơ đồ cấu tạo: Hình 2.3: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm. 1. Guốc phanh; 2. Má phanh; 3.Tang trống; 4. Chốt phanh; 5. Pittông phanh sau. Sự đối xứng qua tâm được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai guốc phanh, chốt phanh và xi lanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng qua tâm. Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới má phanh và trống phanh. Khe hở phía trên được điều chỉnh bằng cơ cấu tự điều chỉnh. Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua các đường ống dẫn đến tác động vào các pittông ở xi lanh bánh xe, làm cho guốc phanh ép vào tang trống và thực hiện quá trình phanh. Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dầu từ xi lanh bánh sau được hồi về bình dầu của xi lanh chính, hai guốc phanh tách khỏi guốc phanh nhờ lò xo hồi vị và kết thúc quá trình phanh. Cơ cấu phanh loại này có đặc điểm là cả hai guốc phanh đều là má xiết khi phanh xe luc tiến và là má nhả khi phanh xe lúc lùi. Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng: Ưu điểm: - Cơ cấu phanh cân bằng, độ mài mòn các má là như nhau. - Hiệu quả phanh theo chiều tiến lớn hơn cơ cấu phanh đối xứng trục. Nhược điểm: Hiệu quả phanh giảm khi lùi. Phạm vi sử dụng: Dùng trên xe có tải trọng trung bình và cầu trước xe con. Cơ câu phanh bơi (Cơ cấu phanh tự cường hóa). Sơ đồ cấu tạo: Hình 2.4: Cơ cấu phanh bơi. 1. Guốc phanh; 2. Má phanh; 3.Tang trống; 4. Pittông phanh sau. Cơ cấu phanh loại bơi là cơ cấu có guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di động. Nguyên lý làm việc: Khi phanh, dầu áp suất cao sẽ đẩy các pittông của xi lanh bánh xe làm cho má phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh. Khi thôi phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, hai guốc phanh sẽ trở lại vị trí ban đầu và quá trình phanh kết thúc. Đặc điểm của loại này là tất cả các má phanh điều là má xiết cho dù khi phanh xe tiến hay lùi. Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng: Ưu điểm: Hiệu quả phanh chiều tiến và lùi là như nhau. Nhược điểm: Lực phanh tăng mạnh khi bánh xe bị trượt lết. Chất lượng phanh giảm khi phanh liên tục do hệ số ma sát giảm khi bị đốt nóng. Các tấm ma sát mòn không đều. Phạm vi sử dụng: Dùng trên bánh sau xe du lịch và xe tải nhỏ. II. Lựa chọn phương án thiết kế Dựa trên những phân tích kết cấu ở trên cũng như tài liệu tham khảo trên xe cơ sở Kia Morning 2008, lựa chọn cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh tang trống đối xứng trục có lực dẫn động bằng nhau. CHƯƠNG IV: TÝNH TO¸N THIÕT KÕ C¥ CÊU PHANH SAU A. Lùa chän th«ng sè cho thiÕt kÕ tÝnh to¸n thiÕt kÕ STT Thông sô kỹ thuật Giá trị 1 Kích thước tổng thể (DxRxC) (mm) 3495 x 1595 x 1480 2 Chiều dài cơ sở (mm) 2300 3 Vết bánh xe (Trước/Sau) (mm) 1400/1385 4 Trọng lượng không tải (kg) 897 5 Trọng lượng toàn tải (kg) 1500 6 Bán kính vòng quay tối thiểu (m) 4,6 7 Khoảng sáng gầm xe (mm) 145 8 Dung tích thùng nhiên liệu (lít) 35 9 Số chỗ ngồi 5 10 Model SLX 11 Động cơ Xăng không chì 12 Kiểu 4 xi lanh thẳng hang 13 Dung tích (cc) 1086 14 Công suất cực đại (mã lực/vòng) 65/5500 15 Momen xoắn cực đại (kg.m/vòng) 9,8/2800 16 Hệ thống treo 17 Trước (Frt) Sau (RR) Kiểu McPherson và thanh cân bằng Thanh chống xoắn 18 Hệ thống truyên động 5 19 Hệ thống lái Trợ lực tay lái 20 Hệ thống phanh ( Trước/sau) Đĩa/ Guốc 21 Lốp xe 165/60 R14 B. tÝnh to¸n c¬ cÊu phanh 1. Tính toán động lực học của ô tô khi phanh Lực phanh sinh ra ở bánh xe Khi phanh xe: người lái tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, thông qua các cơ cấu dẫn động đến cơ cấu phanh. Tại cơ cấu phanh sẽ tạo ra mômen ma sát gọi là mômen phanh mp nhằm hãm lại bánh xe đang chuyển động. Lúc đó, ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều với chuyển động của ô tô. Phản lực tiếp tuyến này gọi là lực phanh và được xác định theo biểu thức: (2.1) Trong đó: rb – Bán kính làm việc của bánh xe. Mà lực phanh của ô tô lại bị giới hạn bởi lực bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa là: Ppmax = Zb . φ =Pφ (2.2) Trong đó: Ppmax – Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường; Zb – phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe; φ – Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường; Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe (Hình 2.7): P rb Mp Mjb ωb Mf Gb Zb Pp Hình 2.7: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên bánh xe khi phanh. Trong quá trình phanh, do bánh xe chuyển động chậm dần nên bánh xe sẽ có mômen quán tính Mjb tác dụng, mômen này có chiều cùng chiều với chuyển động của bánh xe. Ngoài ra còn có mômen cản lăn tác dụng ngược chiều với chuyển động có tác dụng hãm bánh xe lại. Lực phanh tổng cộng lúc phanh xe là:ppo (2.3) Trong quá trình phanh ô tô, động năng hoặc thế năng (khi ô tô chuyển động xuống dốc) của xe bị tiêu hao do ma sát giữa má phanh và trống phanh, giữa lốp và mặt đường, cũng như để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí, ma sát trong động cơ. Năng lượng bị tiêu hao trong quá trình phanh phụ thuộc vào chế độ phanh của ô tô. Lực tác dụng lên ô tô khi phanh Xét trường hợp ô tô chuyển động trên đường bằng (α = 0), ta có sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh: Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh. Trong đó: G: là trọng lượng toàn tải của ô tô đặt tại trọng tâm xe. G = 1500.9,81 = 14700 (N). Z1, Z2: Phản lực thẳng góc lên bánh xe phía trước và bánh xe sau của ô tô khi phanh. Vì ô tô Kia Morning có hệ thống truyền động đặt ở phía trước xe nên ta có: Pf1, Pf2: lực cản lăn ở bánh xe phía trước và bánh xe sau của ô tô. (2.4) (2.5) Trong đó: f: là hệ số cản lăn của bánh xe với mặt đường. Pp1, Pp2: lực phanh ở các bánh xe trước và bánh xe sau của ô tô, ngược chiều với chiều chuyển động của xe. Pj: lực quán tính đặt tại trọng tâm và cùng chiều với chiều chuyển động của ô tô. (2.6) Jp: gia tốc chậm dần khi hãm phanh. g: gia tốc trọng trường. g =9,81(m/s2). δi: hệ số ảnh hưởng đến các khối lượng chuyển động quay của ô tô. Pω: lực cản của không khí. L: chiều dài cơ sở của ô tô. L=2300(mm). a, b: là khoảng cách từ tâm xe tới cầu trước và cầu sau. hg: là khoảng cách từ trọng tâm xe đến mặt đường Khi phanh xe, tốc độ ô tô sẽ chậm dần cho nên Pω rất nhỏ và Pf1, Pf2 cũng rất nhỏ so với lực phanh nên ta có thể bỏ qua các lực này. 2. Xác định mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hay dừng hẳn được ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép. Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần cho cơ cấu phanh cầu trước là: ( 2.7) Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần cho cơ cấu phanh cầu sau là: ( 2.8 ) Trong đó : rb: là bán kính làm việc trung bình của bánh xe. Xe Kia Morning sử dụng lốp 165/60R14: Số 165 là bề rộng của lốp: B=165 (mm) Số 60 thể hiên tỷ số giữa độ cao và bề rộng của lốp, tức là: . Chữ R viết tắt của chữ Radial thể hiện kết cấu lốp tỏa tròn. Sô 14 là chỉ đường kính Lazang được tính bằng inch. d = 14 (inch) Vậy bán kính thiết kế r0 của bánh xe ô tô Kia Morning là: Bán kính làm việc của bánh xe được tính theo công thức: Với λ là hệ số kể đến sự biến dạng chiều cao của lốp. Chọn λ = 0,935 Vậy : m1, m2 là hệ số phân bố lại trọng lượng khi phanh ở cầu trước và cầu sau. ( 2.9 ) (2.10) Jpmax: Gia tốc phanh lớn nhất của ô tô. Chọn Jpmax=6,3 (m/s2). G1,G2 là tải trọng phân bố lên cầu trước và cầu sau: Z1= 8820 (N). Z2=5880 (N). a: Là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu trước. a = 920 (mm). b: Là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau. b = 1380 (mm). hg: Là chiều cao trọng tâm xe. Đối với ô tô con chọn hg = 0,5(m). Thay các thông số vào các công thức (2.9) và (2.10) ta có: Thay m1 và m2 vào các công thức (2.7) và (2.8) ta có: C. ThiÕt kÕ c¬ cÊu phanh sau 1.Các thông số hình học của cơ cấu phanh guốc Các thông số hình học cơ bản của cơ cấu phanh guốc được thể hiện trên hình vẽ: Hình 2.5: Các thông số hình học của cơ cấu phanh guốc. Trong đó: β1: là góc tính từ tâm chốt quay đến chỗ tán tấm ma sát. β1 = 300= 0,52 (rad). β0: là góc ôm má phanh. Chọn β0 = 950 = 1,66 (rad). β2 = β1 + β0 = 300 + 950 = 1250 = 2,18 (rad). δ: là góc hợp bởi N và trục x-x. Ta có: rt: là bán kính trống phanh. (2.16) Trong đó: d: đường kính vành bánh xe. d = 14 (inch). δv: độ dày vành bánh xe. δv = 5(mm). Δv-t: khoảng cách khe hở giữa vành bánh xe và tang phanh. Δv-t= 50(mm). δt: độ dày vành tang phanh. δt = 19 (mm). Thay các thông số trên vào công thức (2.16) ta có: ρ: là khoảng cách từ điểm đặt lực tổng hợp tác dụng lên má phanh đến tâm O. Ta có: eS: bề rộng má phanh. Bề rộng má phanh được tính theo điều kiện bền: (2.17) Trong đó: MPS1: mômen phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh sau. [q]: áp suất cho phép. [q] = 2 (MN/m2) = 2.106 (N/m2). μ: hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh. μ = 0,3. Thay các thông số trên vào công thức (2.17) ta có: Vậy để đảm bảo ổn định cho cơ cấu phanh và dựa trên xe tham khảo ta lấy eS = 32 (mm). 2.Xác định các lực tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ. Xét cơ cấu phanh như hình 2.6. Cơ cấu có hai guốc phanh có kích thước giống nhau chịu tác dụng của các lực: Hình 2.6: Các lực tác dụng lên cơ cấu phanh. P1, P2: lực tác dụng từ dẫn động phanh thông qua xi lanh bánh xe. Vì ô tô Kia Morning 2008 sử dụng cơ cấu phanh tang trống có điểm đặt riêng rẽ về một phía và có lực tác động bằng nhau nên ta có: P1 = P2. Lực P1, P2 có phương nằm ngang và chiều như trên hình vẽ. Lực tác dụng từ trống phanh vào má phanh: toàn bộ lực trống phanh vào má phanh được quy về lực giả định tương đương R1, R2. Phương của R1, R2 hợp với phương N1, N2 một góc chính là góc ma sát tức là: Phương của các lực R1 và N1, R2 và N2 lần lượt cắt nhau tại O’ và O”. Khi phanh các lực tác dụng lên một má phanh là cân bằng nên phương của lực U1, U2 cũng đi qua O’, O”. Ta có: . . Ta vẽ hai véc tơ biểu thị cho . Hai véc tơ có: Cùng phương, chiều với . Độ lớn: a1b1 = a2b2 = λ.P1 = λ.P2 = 40 (mm). Với: λ (mm/N): là tỉ lệ xích của hoạ đồ. Từ a1, a2 ta vẽ hai đường thẳng Δ1 và Δ2 lần lượt là đường chỉ phương của và . Từ b1, b2 ta vẽ hai đường thẳng d1 và d2 lần lượt là đường chỉ phương của và . Ta gọi c1 và c2 lần lượt là giao điểm của Δ1 và d1, Δ2 và d2. Khi đó ta có: Hai véc tơ lân lượt biểu thị và và có độ lớn được đo trên bản vẽ: b1c1 = λ.U1 = 109 (mm). c1a1 = λ.R1 =142 (mm). Hai véc tơ lân lượt biểu thị và và có độ lớn được đo trên bản vẽ: b2c2 = λ.U2 = 58 (mm). c2a2 = λ.R2 = 19 (mm). Ta xét tỉ lệ giữa R1 và R2, ta có: . (2.18) Mặt khác ta lại có: R1.r0 + R2.r0 = MPS1 (2.19) Trong đó: MPS1: là mômen sinh ra ở một cơ cấu phanh sau: MPS1 = 174 (N.m). r0: là bán kính đường tròn tâm O mà phương của R1 và R2 tiếp xúc: Thay các thông số trên vào công thức (2.19) ta có: R1.0,033 +R2.0,033 = 174 (2.20) Giải hai phương trình (2.18) và (2.20) ta được: R1 = 4659 (N). R2 = 613 (N). Từ đây ta tính được tỉ lệ xích của hoạ đồ: . Vậy các lực tác dụng lên cơ cấu phanh sẽ dó giá trị là: 3.Xác định đường kính xi lanh bánh xe. Xi lanh bánh xe có tác dụng tạo lực ép cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh. Đường kính xi lanh bánh xe được tính theo công thức: (2.21) Trong đó: P: lực phanh cần thiết tác dung lên cơ cấu phanh. Ta có: P = P1 + P2 = 1290 + 1290 = 2580 (N). p0: áp suất dầu trong hệ thống. p0 = 70 (KG/cm2) = 688 (N/cm2). n: số lượng xi lanh bánh xe làm việc. n = 2. Thay các thông số trên và công thức (2.21) ta có: 4.Kiểm tra hiện tượng tự xiết. Hiện tượng tự xiết là hiện tượng xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động của lực P vào guốc phanh. Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người lái thôi phanh, xe vẫn bị phanh. Do vậy đây là hiện tượng cần tránh. Dựa trên hình vẽ ta thấy hiện tượng tự xiết sẽ không xảy ra khi phương của lực R1, R2 đi qua phía trên của tâm quay O1, O2 của guốc phanh. Khi thôi phanh (P1 = P2 = 0), lực R1, R2 sẽ đưa má phanh về vị trí ban đầu (vị trí không phanh). Ngược lại nếu phương của lực R1, R2 đi qua tâm quay hoặc dưới tâm quay của guốc phanh thì lực R1, R2 có xu hướng luôn luôn đẩy má phanh ép vào tang trống gây ra hiện tượng tự xiết. Hình 2.7: Các lực tác dụng lên cơ cấu phanh. Từ hình vẽ ta thấy hiện tượng tự xiết chỉ có thể xảy ra đối với guốc phanh bên trái còn guốc bên phải không bao giờ có hiện tượng tự xiết nên ta chỉ kiểm tra cho guốc phanh phía trước. Để hiện tượng tự xiết không xảy ra thì: (2.22) Trong đó b: là khoảng cách từ tâm O đến tâm của guốc phanh O1. b = 0,85.rt = 0,85.104 = 88 (mm). μ: hệ số ma sát. μ = 0,3. ρ: khoảng cách từ điểm đặt lực R1 đến tâm O. ρ = 115 (mm). δ: là góc hợp bởi N và trục x. δ = 90. Thay các thông số trên vào công thức (2.22) ta có: (Thoả mãn) Vậy cơ cấu phanh sau không xảy ra hiện tượng tự xiết. 5. Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh. 5.1. Công ma sát riêng: Công ma sát riêng l được tính theo công thức: (2.23) Công ma sất riêng l phải nằm trong giới hạn 400 ÷ 1000 (J/cm2). Trong đó: m: là khối lượng của ô tô. m = 1500 (kg). v: vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh. v = 60 (km/h) = 16,7(m/s). F: là tổng diện tích các má phanh của các cơ cấu phanh trên xe. F = FT + FS (2.24) FT: tổng diện tích má phanh ở cầu trước. FT = 4. eT. Rtb. α (2.25) eT: là bề rộng má phanh cầu trước. eT = 36 (mm). Rtb: là bán kính làm việc trung bình của má phanh. Rtb= 103 (mm). α: góc ôm má phanh của cơ cấu phanh trước. α = 1,07 (rad). Thay số vào công thức (2.25) ta được: FT = 4. 36. 103. 1,07 = 15870 (mm2) = 15,87.10-3 (m2). FS: tổng diện tích má phanh cầu sau. FS = 4. eS. rt. β0 (2.26) eS: bề rộng má phanh sau. eS = 32 (mm). rt: bán kính làm việc của má phanh. rt = 104 (mm). β0: góc ôm má phanh. β0 = 1,66 (rad). Thay số vào công thức (2.26) ta được: FS = 4. 32. 104. 1,66 =22523 (mm2) = 22,5.10-3 (m2). Thay số vào công thức (2.23) ta tính được công của má sát riêng: Vậy l = 545(J/cm2) nằm trong khoảng 400 ÷ 1000(J/cm2) đảm bảo điều kiện về công ma sát riêng. 5.2. Kiểm tra áp suất bề mặt ma sát cơ cấu phanh sau Áp suất tác dụng lên má phanh sau được tính theo công thức: (2.28) Trong đó: MPS1: mômen sinh ra ở một cơ cấu phanh sau. MPS1 = 174 (N.m). μ: hệ số ma sát. μ = 0,3. eS: bề rộng má phanh sau. eS = 32 (mm) = 0,032(m). rt: bán kính trống phanh. rt = 0,104 (m). β0: góc ôm má phanh. β0 = 1,66 (rad). [q]: áp suất cho phép. [q] = 1,5÷2 (MN/m2). Thay số vào công thức (2.28) ta có: Vậy q < [q] nên má phanh sau cũng thỏa mãn điều kiện về áp suất. 5.3 Kiểm tra nhiệt sinh ra trong quá trình phanh Theo định luật bảo toàn năng lượng, phần động năng của ô tô khi phanh phải biến thành nhiệt ở bề mặt tiếp xúc giữa má phanh và trống phanh ( hoặc đĩa phanh). Tức là: (2.29) Trong đó: M: khối lượng toàn bộ của ô tô. M = 1500 (kg). v1: vận tốc trước khi phanh. v2: vận tốc sau khi phanh. mt: tổng khối lượng của toàn bộ tang trống và đĩa phanh trên ô tô. C: nhiệt dung riêng của vật liệu làm đĩa phanh và tang trống. Thông thường đĩa phanh và tang trống được làm bằng gang hoặc thép nên: C = 500 (J/kg.độ). τ: nhiệt độ tăng lên của trống phanh ( đĩa phanh) khi phanh. Yếu cầu với cơ cấu phanh là khi phanh từ vận tốc 30 (km/h) đến khi dừng hẳn thì τ ≤ 150. Từ công thức (2.29) ta có: Với v1 = 30 (km/h) = 8,3 (m/s). v2 = 0. Trên thực tế thì mt lớn hơn 2,8 (kg) rất nhiều nên cơ cấu phanh đảm bảo sự thoát nhiệt theo yêu cầu. 6. Kiểm bền một số chi tiết của hệ thống phanh 6.1 Kiểm bền xi lanh bánh sau Giả thiết coi xi lanh bánh sau như một ống dày chịu lực. Khi đó ta có: Ứng suất pháp tuyến tác dụng lên xi lanh bánh sau: (2.32) Ứng suất tiếp tuyến tác dụng lên xi lanh bánh sau: (2.33) Trong đó: d: đường kính trong của xi lanh bánh sau. d = 15 (mm). D: đường kính ngoài của xi lanh bánh sau. D = 25 (mm) p: áp suất dầu trong xi lanh phanh. p = 6,88 (MN/m2). r: Khoảng cách từ tâm xi lanh đến điểm cần tính áp suất. Ta thấy σn, σt đạt giá trị lớn nhất khi và chỉ khi r = d. Khi đó ta có: Vậy ứng suất tương đương của xi lanh bánh sau là: Để đảm bảo an toàn, ta tính tính thêm hệ số an toàn n = 1,5. Khi đó: Ta chọn vật liệu làm xi lanh bánh xe là gang СЧ 18-36 với [σtd] = 180 (MN/m2). Ta thấy σtd < [σtd] nên xi lanh bánh sau đủ bền. 6.2 Kiểm bền trống phanh Ta cũng giả thiết trống phanh là một ống dày chịu lực. Khi đó ta có: Ứng suất pháp tuyến tác dụng lên trống phanh: (2.34) Ứng suất tiếp tuyến tác dụng lên trống phanh: (2.35) Trong đó: d: đường kính trong trống phanh. d = 2.rt = 2 . 104 = 208(mm) rt: Khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm cần tính áp suất D: đường kính ngoài của trống phanh. D = 224 (mm) q: áp suất tác dụng lên má phanh. q = 1 (MN/m2). r: Khoảng cách từ tâm xi lanh đến điểm cần tính áp suất. Ta thấy σn, σt đạt giá trị lớn nhất khi và chỉ khi r = d. Khi đó ta có: Vậy ứng suất tương đương của trống phanh là: Để đảm bảo an toàn, ta tính tính thêm hệ số an toàn n = 1,5. Khi đó: Ta chọn vật liệu làm xi lanh bánh xe là gang СЧ 18-36 với [σtd] = 180 (MN/m2). Ta thấy σtd < [σtd] nên trống phanh đủ bền. CHƯƠNG V: LẮP RÁP CƠ CẤU PHANH I. Khái niệm về lắp ráp chính xác Trong công nghiệp lắp ráp, thường có các sai lệch do kích thước và hình dáng không đúng, chi tiết bị biến dạng (cong, vênh, lệch ) các chi tiết định vị không đảm bảo, lực xiết không đúng. Sai số lắp ghép là do ứng suất dư trong chi tiết, do chi tiết không đảm bảo tính công nghệ. Những sai số đó làm giảm tính động học và động lực học của tổng thành và ô tô, dẫn đến giảm hiệu suất, tăng độ mất cân bằng, mối ghép không kín, độ tin cậy giảm. Đối với chuỗi kích thước mặt gồm các khâu song song thì chính xác lắp ghép bằng độ chính xác của khâu khép kín: = + + + = Chọn giá trị dung sai hợp lí cho khâu khép kín phụ thuộc nhiều yếu tố như : kết cấu, công nghệ, vật liệu sử dụng. Do đó, độ chính xác lắp ráp là mức độ phù hợp của các thong số và các chỉ tiêu đặc trưng cho mối ghép theo yêu cầu kĩ thuật. Quy trình công nghệ lắp ráp và các đồ gá phải đảm bảo khách quan, loại trừ các yếu tố chủ quan, đảm bảo chất lượng lắp ráp, chính vì thế người ta thường áp dụng lắp bộ. Lắp bộ là một phần của quá trình sản xuất dùng để đảm bảo sự nhịp nhàng và liên tục trong quá trình lắp ráp có chất lượng, yêu cầu cao bằng cách lựa chọn bộ các sản phẩm theo danh mục và số lượng về kích thước cũng như trọng lượng. Đôi khi có kèm theo tinh sửa (công tác nguội) Độ chính xác của khâu khép kín trong đai đa số các mối ghép của ô tô được đảm bảo bằng các phương pháp lắp lẫn hoàn toàn, và được thực hiện bởi việc chọn bộ lắp ráp theo phương pháp lắp lẫn nhóm như: cơ cấu trục khủy thanh truyền, bơm nhiên liệu và vòi phun, hộp số, cầu chủ động, cơ cấu lái có bộ khuếch đại Trong các trường hợp này , việc chọn bộ lắp ráp sẽ phức tạp vì ngoài chọn nhóm kích thước còn chọn theo nhóm trọng lượng. II. Lắp ráp các tổng thành Một số khái niệm cơ bản Chi tiết: là sản phẩm chế tạo từ một loại vât liệu (đôi khi từ các vật liệu khác nhau) mà không có các nguyên công lắp. Thí dụ : xylanh, xupap, đai ốc Cụm, khâu: là một phần của sản phẩm bao gồm từ hai chi tiết trở nên có thể lắp ráp riêng biệt có khả năng thực hiện được chứ năng của mình độc lập hay trong thành phần của sản phẩm. Phân nhóm: gồm hai chi tiết trở lên được lắp chọn riêng biệt có phân nhóm cấp một và phân nhóm cấp cao. Phân nhóm cấp một được lắp trực tiếp vào nhóm. Phân nhóm cấp cao là lắp vào phân nhóm cấp một. Nhóm: gồm từ hai chi tiết trở lên được lắp trực tiếp vào tổng thành, trong nhóm có các phân nhóm. Chi tiết cơ bản ( nhóm, phân nhóm, cụm cơ bản) là một phần của sản phẩm xác định vị trí của các phần còn lại, nói cách khác đó là khâu đầu tiên của lắp ráp. Các chi tiết đưa vào lắp ráp phải được làm sạch và được phân nhóm kích thước và nhóm trọng lượng. III. Chuỗi kích thước Các chi tiết cùng tên tham gia vào lắp ráp có kích thước thực rất khác nhau, mặc dù dung sai của chúng đều nằm trong giới hạn cho phép. Trong sản phẩm lắp ráp, kích thước của chi tiết có tương hỗ và phụ thuộc lẫn nhau. Thay đổi kích thước của một chi tiết sẽ gây nên thay đổi vị trí của một hoặc vài chi tiết khác nhau. Sự tương hỗ phụ thuộc lẫn nhau của các kích thước chi tiết trong các tổng thành hoặc trong ô tô được thể hiện bằng chuổi kích thước lắp ráp. Chuỗi kích thước lắp ráp là chuỗi khép kín của các kích thước có tương hỗ phụ thuộc lẫn nhau, ảnh hưởng đến vị trí tương đối của các bề mặt hay các trục của một hay vài chi tiết. Chuỗi kích thước gồm các khâu thành phần và một khâu khép kín. Khâu thành phần: là kích thước xác định, xác định khoảng cách giữa các bề mặt(hoặc các tâm) hoặc phân bố góc của chúng, mà việc thay đổi chúng dẫn tới thay đổi giá trị của khâu khép kín. Khâu khép kín: Là khâu cuối cùng trong chuỗi kích thước, nối các bề mặt (hoặc tâm) các chi tiết. Kích thước này đảm bảo vị trí của chi tiết. Mỗi khâu lắp ghép( chuỗi kích thước có nhiều khâu thành phần, ký hiệu A1; A2; hoặc B1; B2; và một khâu khép kín có ký hiệu ; ). Theo tính chất của khâu thành phần lại có khâu thành phần tăng, khâu thành phần giảm. Các khâu tăng được ký hiệu bằng mũi tên hướng sang phải, khâu giảm là mũi tên hướng sang trái. B1 A1 Vài chuỗi kích thước có chứa khâu bù trừ, được sử dụng để hấp thụ sai số, nghĩa là bù trừ thay đổi kích thước các khâu thành phần, nhằm giảm số khâu khép kín. khâu bù trừ được ký hiệu hoặc Theo phân bố các khâu, lại có các loại chuỗi kích thước lắp ghép sau: đường, mặt,và không gian. Có thể nói ,các tổng thành và ô tô là tổ hợp của các loại chuỗi kích thước khác nhau. IV. Các phương pháp đảm bảo độ chính xác của khâu khép kín Độ chính xác của khâu khép kín được đảm bảo băng phương pháp sau: tính đổi lẫn hoàn toàn ; tính đỏi lẫn không hoàn toàn ;tính đổi lẫn theo nhóm (sắp bộ)sửa lắp và điều chỉnh. 4.1 Phương pháp lắp lẫn hoàn toàn phương pháp này có tên gọi là “ cực đại –cực tiểu”. đọ chính xác của khâu khép kín có thể đạt được trong lắp ráp bằng bất cứ chi tiết nào tham gia vào khâu lắp ráp ,không cần phải lựa chọn hoặc thay đổi kích thước của khâu thành phần , vì chi tiết đã được chế tạo hoàn toàn chính xác. Lắp ráp không yêu cầu tay nghề cao. Dung sai của khâu khép kin bằng tổng dung sai của các khâu thành phần. = ; tb = Trong chuỗi kích thước yêu cầu của khâu khép kín càng cao, các khâu thành phần càng nhiều (n) thì dung sai của chúng càng nhỏ, khiến giá thành chế tạo càng cao. Công thức kiểm tra chuỗi kích thước vô hướng như sau: KTB = PTBi - TBi Ở đây; KTBi kích thước trung bình của khâu khép kín PTBi kích thước trung bình thứ i của các khâu dương (khâu tăng) N TBi kích thước trung bình thứ i của các khâu âm (khâu giảm) m; n số lượng các khâu thành phần dương và âm. 4.2 Phương pháp lắp lẫn không hoàn toàn Còn gọi là phương pháp xác suất – lý thuyết. Không phải trong mọi trường hợp đều đạt được độ chính xác cao của khâu khép kín bằng cách lấy bất kỳ chi tiết nào không cần lựa chọn hoặc thay đổi kích thước của các khâu thành phần, vì lẽ có những phần vượt ra ngoài phạm vi dung sai. Do đó, phải mở rộng giá trị dung sai ở tất cả hay một vài khâu trong chuỗi, còn lắp ráp vẫn theo nguyên tắc của lắp lẫn hoàn toàn. Như vậy giá thành chế tạo sẽ rẻ hơn.Tuy nhiên dung sai khâu khép kín có thể vượt ra ngoài giới hạn cho phép, ta coi đây là trường hợp hạn hữu. Hình 5.1Đường cong phân bố kích thước của chi tiết trong giới hạn dung sai Theo hình 5.1 phân bố kích thước trong giới hạn dung sai cho thấy phần lớn các chi tiết có độ sai lệch kích thước nhỏ hơn nhiều so với kích thước chế tạo. Vì thế mở rộng dung sai này sẽ giảm giá thành chế tạo, công tác lắp ghép vẫn đảm bảo dung sai khâu khép kín. Phương pháp này tuy mang lại kinh tế nhưng cũng có nhiều nhược điểm. Các công thức tính toán kiểm tra như sau: KTb = P + i.i ) - N + j.j ) = Trong đó KTB ; PTB; NTB là kích thước trung bình phù hợp với khâu tăng(dương), giảm (âm) là dung sai khâu khép kín(khâu cuối). ; j; i : nửa dung sai của các khâu khép kín, khâu tăng; khâu giảm. m, n : số lượng các khâu tăng giảm. : hệ số không đối sứng của khâu thành phần thứ i Hình 5.2 Đồ thị giải thích hệ số không đối xứng tương đối. nửa dung sai khâu thứ i. MXi là kì vọng của khâu thứ i. Xmaxi; Xmini giới hạn trên và dưới của khâu. Hệ số phân tán của khâu thứ i: Ki = ;: độ lệch quân phương tương đối của khâu thứ i thực tế và của phân bố chuẩn. Độ lệch quân phương trung bình tương đối là: = là độ lệch quân phương trung bình. Các giá trị ; ki của các quy luật phân bố chọn theo bảng trong các tài liệu về chuỗi kích thước. 4.3 Phương pháp lắp chọn còn gọi là lắp nhóm hay (sắp bộ) Bản chất của phương pháp này là khi chế tạo, các kích thước có dung sai rộng. Sau đó các chi tiết được chia thành nhóm kích thước có dung sai hẹp nhằm đảm bảo tính chính xác của khâu khép kín: = Ở đây ; là dung sai chế tạo của trục và lỗ. M: số nhóm kích thước. 4.4 Phương pháp sửa nguội Độ chính xác của khâu khép kín đạt được nhờ thay đổi kích thước của khâu thành phần bằng cách bỏ đi một lớp vật liệu cần thiết, còn các khâu vẫn giữ nguyên. Lượng vật liệu bỏ đi được xác định theo dung sai khâu khép kín: = - 4.5 Phương pháp điều chỉnh Độ chính xác của khâu khép kín đạt được bằng cách thay đổi kích thước bù trừ của khâu thành phần, mà không phải cắt bỏ một phần vật liệu. Thay đổi trị số kích thước của khâu bù trừ bằng hai cách: Cách 1: Thay đổi vị trí của một trong các chi tiết với đại lượng sai số dư cua khâu khép kín, bằng cách di chuyển quay hay di chuyển dọc gọi là bù trừ động. Điều chỉnh bù trừ động thường sử dụng ren: bu long, vít, đai ốc Cách 2 Bổ xung vào chuỗi kích thước một chi tiết đặc biệt có kích thước điều chỉnh đảm bảo độ chính xác của khâu khép kín, gọi là khâu bù trừ tĩnh. Thường là các vòng đệm điều chỉnh. V. Trình tự lập quy trình công nghệ Các tư liệu ban đầu để lập quy tình công nghệ là các bản vẽ lắp catalog các chi tiết, dụng cụ đồ nghề, tài liệu hướng dẫn và yêu cầu kĩ thuật Trình tự lập quy tình công nghệ gồm các bước sau: Chọn phương pháp lắp ráp Nghiên cứu bản vẽ lắp và chia thành nhóm vẽ các phân nhóm, chọn các chi tiết cơ bản (chính) Nghiên cứu điều kiện kĩ thuật Thành lập sơ đồ quy trình công nghệ Tháo lắp mẫu để định mức lao động Thành lập phiếu công nghệ hướng công nghệ\ Thành lập sơ đồ quy định mức lao động Thành lập phiếu công nghệ hướng dẫn lắp ráp Thiết kế các đồ gá phục vụ cho quy trình lắp ráp. Quy trình phải đảm bảo sao cho các bề mặt thực hành(các bề mặt công tác) được đặt đúng vị trí, không vượt quá giới hạn cho phép của dung sai, chính vì thế phải chọn phương pháp lắp ráp. Trong sản xuất ô tô việc chọn phương pháp lắp ráp dựa trên độ chính xác về vị trí của bề mặt thừa hành và kết quả phân tích chuẩn kích thước. Ngoài ra còn lưu ý đến tình hình kinh tế gia công và độ chính xác của trang thiết bị, các kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế chế tạo và thử mẫu. Xây dựng sơ đồ quy trình công nghệ tuần tự như sau: + Xây dựng sơ đồ lắp ráp nhóm. + Xây dựng lắp ráp tổng thành. + Xây dựng sơ đồ khai triển lắp ráp tổng thành. Các thành phần tham gia vào sơ đồ lắp ráp được kí hiệu hình chữ nhật có kích thước như hình vẽ(hình ) và chia làm ba ô Ghi tên chi tiết, tên nhóm, tên phân nhóm. Ký hiệu mã chi tiết, số thứ tự, nhóm hay phân nhóm. Số lượng có trong mỗi tổng thành. Các nguyên công kiểm tra được kí hiệu bằng vòng tròn có chữ K và số thứ tự lần kiểm tra. Các vòng tròn đánh số là các chỉ dẫn phụ. Hình 5.3 Các ký hiệu quy ước trong dây chuyền lắp ráp VI. Lập quy trình công nghệ lắp ráp cụm xy lanh phanh sau Dựa trên bản vẽ ta thấy cơ cấu cụm xy lanh phanh sau có 3 nhóm lắp ráp độc lập với nhau: Nhóm xi lanh bánh sau (nhóm cơ bản). Nhóm pittông bánh sau trái. Nhóm pittông bánh sau phải. KẾT LUẬN Sau hơn ba tháng, được sự giúp đỡ tận tình của thầy Trịnh Chí Thiện, của các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ôtô - trường đại học Giao thông vận tải, cùng các bạn trong lớp và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đề tài : "Thiết kế hệ thống phanh chính cho ô tô con 5 chỗ ngồi ". Đồ án của em đạt được kết quả sau: - Giới thiệu tổng quan về hệ thống phanh, trong đó đã phân loại được các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh: cơ cấu phanh, dẫn động phanh, trợ lực phanh Từ đó tìm hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của từng loại. - Thiết kế cơ cấu phanh cụ thể được sử dụng trên xe ô tô con phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam. Hệ thống phanh thiết kế đảm bảo được hiệu quả phanh cao nhất, thời gian phanh ngắn nhất, làm việc êm dịu, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ tạo điều kiện cho người lái điều khiển thuận tiện, dễ dàng. Ngoài ra, hệ thống phanh còn đảm bảo được tính kinh tế. - Tuy nhiên do thời gian làm đề tài có hạn, thời gian thực tế còn quá ít nên không thể tránh khỏi những sai sót trong khi tính toán, cũng như hiểu sâu về kết cấu về hệ thống phanh cần thiết kế. Em kính mong các thầy, cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện hơn. - Cuối cùng cho em bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ô tô trường đại học Giao thông vận tải đỡ giúp đỡ em trong những năm học tập tại trường. Và đặc biệt cảm ơn thầy giáo Trịnh Chí Thiện đã dành rất nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, tỉ mỉ trong quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Kết cấu tính toán ôtô - Trịnh Chí Thiện, Tô Đức Long, Nguyễn Văn Bang. Nhà xuất bản Giao thông vận tải – 1984 . 2. Lí thuyết ôtô - máy kéo - Nguyễn Ngọc Lâm. Nhà xuất bản Giao thông vận tải – 1984. 3. Bài giảng Cấu tạo ô tô - GV Trương Mạnh Hùng (2006) 4. Tập tài liệu các bản vẽ cấu tạo ô tô Nhà xuất bản : Đại Học Bách Khoa Hà Nội 5. Tài liệu hướng dẫn sử dụng xe Kia Morning 6. Bài Giảng CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LẮP RÁP Ô TÔ Nhà xuất bản Giao thông vận tải Báo cáo sơ lược Kính thưa hội đồng giám khảo, kính thưa các thầy cô cùng toàn thể cá bạn sinh viên. Tên em là: Nguyễn Thanh Bình, sinh viên lớp ô tô k13a- tx Em cùng nhóm thực hiện đề tài tốt nghiệp với bạn Nguyễn Văn Thái với nhiệm vụ thiết kế chung là: Thiết kế hệ thống phanh chính cho xe con 5 chỗ ngồi. Dựa trên cơ sở xe Kia morning. Và nhiệm vụ riêng của em là: Thiết Kế Cơ Cấu Phanh Sau. Đồ án của em được chia làm 2 phần: Phần chung bao gồm: Giới thiệu tổng quan hệ thống phanh và Dẫn động phanh chính, cùng với 2 bản vẽ: Bản vẽ Tuyến hình( số 1) và bản vẽ Dẫn động phanh( số 2). Phần này bạn Nguyễn Văn Thái( nhóm trưởng) đã trình bày, em xin phép không trình bày lại. Sau đây em xin phép được trình bày phần thiết kế riêng của mình. Đó là Thiết kế cơ cấu phanh sau. - Dựa trên cơ sở xe Kia morning và các tài liệu tham khảo em xin đưa ra 4 phương án lựa trọn để thiết kế, 4 phương án được thể hiện trên bản vẽ số 3 + Phương án 1: Là cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục có lực dẫn động bằng nhau. Có cấu tạo gồm: Guốc phanh, má phanh, tang trống, chót phanh, xilanh chính. Nguyên lý hoạt động:..... Ưu điểm của phương án này là hiệu quả phanh chiều tiến và chiều lùi là như nhau, được sử dụng với dẫn động phanh thủy lực, trên xe tải nhỏ và xe con. + Phương án 2: Là phương án cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục có lực dẫn động không bằng nhau. Cấu tạo gồm: Guốc phanh, má phanh, tang trống, chốt phanh, cam, đòn dẫn động phanh, bầu phanh Nguyên lý hoạt động:.... Ưu điểm của phương án này là chất lượng phanh ổn định, hiệu quả phanh chiều tiến và chiều lùi là như nhau, cơ cấu này được sủ dụng rộng rãi trên xe tải cỡ lớn. + Phương án 3: Là phương án cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm. Cấu tạo gồm: Guốc phanh, má phanh, tang trống, chốt phanh, xilanh phanh. Nguyên lý hoạt động:...... Cơ cấu này có đặc điểm là cả 2 guốc phanh đều là má xiết khi phanh xe lúc tiến và đều là má nhả khi phanh xe lúc lùi. Ưu điểm của phương án này là cơ cấu phanh cân bằng, độ mòn các má là như nhau, được sử dụng trên xe có tải trọng trung bình và cầu trước xe con. + Phương án 4: Là phương án cơ cấu phanh bơi. Có cấu tạo gồm: Guốc phanh, má phanh, tang trống và xilanh phanh Nguyên lý hoạt đông:...... Ưu điểm là hiệu quả phanh chiều tiến và lùi là như nhau, được sử dụng nhiều trên bánh sau xe du lịch và xe con. - Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án cũng như tài liệu tham khảo trên cơ sở xe Kia morning. Em lựa trọn phương án cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục có lực dẫn động bằng nhau ( phương án 1) làm phương án thiết kế cho cơ câu phanh sau. Kết cấu của cơ cấu phanh này được thể hiện trên bản vẽ số 4. Kết cấu gồm: Guốc phanh, má phanh, xilanh bánh xe, loxo hồi vị, cam lệch tâm, chốt lệch tâm, phanh tay.... - Để phục vụ cho công tác bảo dưỡng sửa chữa trong quá trình sử dụng xe em xin đưa ra quy trình công nghệ lắp ráp cụm xilanh chính phanh sau, quy trình này được thể hiện trên bản vẽ số 5. Trên đây là toàn bộ đồ án thiết kế cơ cấu phanh sau do em thực hiện. Vì thời gian có hạn cũng như trình độ và khả năng còn thấp nên đồ án còn nhiều thiếu sót, em mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô, cùng với ý kiến đóng góp của các bạn để được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới thầy Trịnh Chí Thiện, thầy đã tận tình hướng dẫn và giụp đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án. Em cũng xin cảm ơn các thầy trong bộ môn, các bạn cùng nhóm đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và rèn luyện. Em xin trân thành cảm ơn!