Đồ án Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con
Chương1: hệ thống phanh trên ô tô và phương án thiết kế 5 1. hệ thống phanh ô tô. 5 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh 5 1.1.1. Công dụng của hệ thống phanh. 5 1.1.2. phân loại hệ thống phanh trên ô tô. 6 1.1.3. Yêu cầu chung của hệ thống phanh trên ôtô. 6 1.2. Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu phanh 7 1.3. Cơ cấu phanh đĩa: 14 1.4. Dẫn động phanh. 17 1.4.1. Về phương thức dẫn động 18 1.4.2. Về phương thức điều chỉnh lực phanh 25 Chương 2 : Thiết kế tính toán cơ cấu phanh 40 1. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh 40 2. Xác định các lực tác dụng trong cơ cấu phanh cầu sau 42 2.1 Xác định góc và bán kính () 42 2.2. Xây dựng họa đồ lực phanh: 44 3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh cầu sau: 47 3.1. Đối với guốc trước của cơ cấu phanh 47 3.2 Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có: 47 4. Tính toán cơ phanh cầu trước 48 4.1. Xác định các kích thước còn lại và kiểm tra các chỉ tiêu về độ bền của má phanh 49 4.1.1. Công ma sát riêng L 49 4.1.2. áp suất trên bề mặt tấm má phanh 50 4.2. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 52 5. Tính bền một số chi tiết 53 5.1 Tính toán guốc phanh 53 5.1.1 Tính toạ độ trọng tâm G của tiết diện. 53 5.1.2. Kiểm tra bền guốc phanh 55 5.2 Tính bền trống phanh 69 5.3. Tính bền đường ống dẫn động phanh 69 Chương 3: Thiết kế tính toán hệ thống dẫn độngphanh 71 1 . Thiết kế tính toán dẫn động phanh 71 1.1. Đường kính xi lanh công tác 71 1.2. Đường kính xi lanh chính 71 1.3 Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh 72 2. Thiết kế tính toán bộ trợ lực 73 2.1. Các phương án trợ lực 73 2.2. Thiết kế bộ trợ lực: 80 2.2.1 Hệ số trợ lực: 80 2.2.2 Xác định kích kích thước màng trợ lực: 81 2.2.3 Tính lò xo bộ cường hóa 82 Chương 4: Mô phỏng hệ thống phanh có ABS 85 4.1.giới thiệu về State flow 85 4.2. Mô hình Mô phỏng hệ thống phanh 86 4.2.1. Bộ trợ lực chân không 88 4. 2.2. Xy lanh chính 89 4.2.3. Khối van điều khiển: 91 4.2.4. Xy lanh công tác 96 4.2.5. Cơ cấu phanh 102 4.3.Một số kết quả mô phỏng 103 Chương 5: Quy trình gia công chi tiết 105 1. Phân tích kết cấu - Chọn dạng sản xuất: 105 1.1. Phân tích kết cấu: 105 1. 2. Chọn dạng sản xuất: 105 2. Lập quy trình công nghệ: 105 2.1. Phương pháp tạo phôi: 105 2.2. Thiết kế quy trình công nghệ: 106 Kết luận 115 Tài liệu tham khảo 116 Tài liệu gồm có Bản thuyết minh + Bản vẽ AutoCAD
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có abs cho xe con, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Theo xe tham khao ta cã:
R1 = 80(mm); R2 = 130(mm)
Do ®ã:
MÆt kh¸c:
n - Sè l îng èng xilanh lµm viÖc. Chän n = 2.
p0 - ¸p suÊt chÊt láng trong hÖ thèng. p0 = 50 80 (KG/cm2).
Chän p0 = 80 (KG/cm2) = 800 (N/cm2)
d – § êng kÝnh xi lanh b¸nh xe.
Nªn:
X¸c ®Þnh c¸c kÝch thíc cßn l¹i vµ kiÓm tra c¸c chØ tiªu vÒ ®é bÒn cña m¸ phanh
C«ng ma s¸t riªng L x¸c ®Þnh trªn c¬ së m¸ phanh thu toµn bé ®éng n¨ng cña «t« ch¹y víi tèc ®é khi b¾t ®Çu phanh nh sau
NÕu phanh «t« ®ang chuyÓn ®éng víi vËn tèc V0 cho tíi khi dõng h¼n (V=0) th× toµn bé ®éng n¨ng cña «t« cã thÓ ®îc coi lµ ®· chuyÓn thanh c«ng ma s¸t L t¹i c¸c c¬ cÊu phanh:
Víi:
G = 1950 (KG) lµ träng lîng «t« khi ®Çy t¶i;
V0= 50 (km/h) = 13.89 (m/s) lµ tèc ®é cña «t« khi b¾t ®Çu phanh.
Gäi tæng diÖn tÝch c¸c m¸ phanh lµ F∑ ta cã:
1. Víi c¬ cÊu phanh cầu sau
Víi:
m – sè lîng m¸ phanh, m = 4.
βoi – gãc «m cña m¸ phanh thø i.
rt – b¸n kÝnh trèng phanh, rt = 130 (mm).
bi – chiÒu réng m¸ phanh thø i, qua ®o ®¹c xe tham kh¶o ta cã
bs= 50 (mm); bt= 50 (mm).
Do ®ã:
2. Víi c¬ cÊu phanh cÇu tríc
: DiÖn tÝch toµn bé cña c¸c m¸ phanh ë c¬ cÊu phanh tríc.
Trong ®ã:
x0 – Gãc «m tÊm ma s¸t. x0 = 600.
R1, R2 – B¸n kÝnh trong vµ ngoµi m¸ phanh
Do ®ã diÖn tÝch toµn bé m¸ phanh lµ:
VËy c«ng ma s¸t riªng lµ:
VËy tháa m·n ®iÒu kiÖn: .
¸p suÊt trªn bÒ mÆt tÊm m¸ phanh
Víi c¬ cÊu phanh sau
¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh ®îc giíi h¹n bëi søc bÒn cña vËt liÖu
(*)
Trong ®ã βo – Gãc «m cña m¸ phanh , βo= 1150
rt – B¸n kÝnh trèng phanh, rt = 130 (mm).
bs– ChiÒu réng m¸ phanh ,bs= 50 (mm)
- HÖ sè ma s¸t. =0,3
R1’ – Ph¶n lùc cu¶ trèng phanh, R1’ = 12748,8 (N)
r0’ - B¸n kÝnh cña ph¶n lùc R1’, r0’ = 43,1 (mm)
Thay c¸c gi¸ trÞ vµo c«ng thøc (*) ta cã
VËy ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh n»m trong giíi h¹n cho phÐp.
Víi c¬ cÊu phanh cÇu tríc
¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t chÝnh b»ng lùc Ðp Ðp m¸ phanh vµo víi ®Üa phanh chia cho diÖn tÝch m¸ phanh.
Lùc Ðp m¸ phanh lµ:
P
DiÖn tÝch mét m¸ phanh lµ:
Do ®ã ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t lµ:
4.2. TÝnh to¸n nhiÖt ph¸t ra trong qu¸ tr×nh phanh
Trong qu¸ tr×nh phanh «t«, toµn bé ®éng n¨ng cña khèi lîng chuyÓn ®éng cña «t« ®îc chuyÓn ho¸ thµnh nhiÖt t¹i c¸c c¬ cÊu phanh. mét phÇn cña lîng nhiÖt nµy sÏ nung nãng c¸c chi tiÕt trong c¬ cÊu phanh mµ chñ yÕu la trèng phanh, phÇn cßn l¹i to¶ ra ngoµi kh«ng khÝ.
Trong trêng hîp phanh ngÆt, thêi gian phanh rÊt ng¾n nªn lîng nhiÖt to¶ ra ngoµi kh«ng khØ rÊt nhá, cã thÓ bá qua ®îc,khi ®ã.
(**)
Trong ®ã:
V1 - Tèc ®é b¾t ®Çu phanh. V1=30(km/h) =8,33(m/s)
V2 - Tèc ®é kÕt thóc phanh. V2=0.
- Khèi lîng trèng phanh vµ c¸c chi tiÕt bÞ nung nãng.
c - NhiÖt dung cña chi tiÕt bÞ nung nãng ®èi víi thÐp vµ gang.
c = 500(J/kg.®é) = 50(KGm/kg.®é)
Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (**) ta cã
Trªn thùc tÕ khèi lîng c¸c trèng phanh vµ c¸c chi tiÕt bÞ nung nãng lín h¬n 9,2(kg) do ®ã tho¶ m·n.
5. TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt
5.1 TÝnh to¸n guèc phanh
Guèc phanh thêng ®îc lµm theo h×nh ch÷ T cã kÝch thíc nh h×nh vÏ
b
1
3
2
R1’
R3
G
c
a
X1
X1
Y2
d
R1
R2’
R2
Yc1
RG
X
X
Yc2
````
H×nh 2.3
a = 50 mm b = 6 mm c =12 mm d = 40 mm
TÝnh to¹ ®é träng t©m G cña tiÕt diÖn.
Y2- kÝch thíc chÕ t¹o guèc phanh, Y2 = 23 (mm).
F1 - diÖn tÝch phÇn trªn ch÷ T.
F1 = a.b = 50.6 = 300 (mm2).
F2 - diÖn tÝch phÇn díi ch÷ T.
F2 = c.d = 12.40 = 480 (mm2).
Do ®ã
Þ
Yc2=Y2 - Yc1 = 23 – 10= 13 (mm).
TÝnh b¸n kÝnh ®êng trung hßa
R’1 – b¸n kÝnh träng t©m cña phÇn diÖn tÝch trªn, tÝnh ®Õn t©m tang trèng,
R’1 = 123,5 (mm).
R’2 – b¸n kÝnh träng t©m cña phÇn diÖn tÝch díi, tÝnh ®Õn t©m tang trèng,
R’2 = 109,5 (mm).
KÝch thíc tõ t©m b¸nh xe ®Õn träng t©m cña guèc phanh:
RG= R’2+Yc2 = R’1 - Yc1
= 123,5 - 10= 113,5 (mm).
KiÓm tra bÒn guèc phanh
§Ó x¸c ®Þnh tiÕt diÖn nguy hiÓm cña guèc phanh ta ph¶i vÏ ®îc biÓu ®å néi lùc.
* TÝnh guèc phanh.
lùc t¸c dông lªn guèc phanh bao gåm:
Lùc ®Èy P xi lanh: P = 3592,7 (N).
Ph¶n lùc t¸c dông lªn chèt UX, UY.
Lùc ph©n bè theo chiÒu dµi do tang trèng t¸c dông lªn guèc phanh
Lùc ph¸p tuyÕn qN =
Lùc tiÕp tuyÕn qt =
Ta c¾t guèc phanh t¹i mét ®iÓm X bÊt kú trªn guèc phanh cã gãc hîp víi tiaOA la .
XÐt t¹i mÆt c¾t ®i qua ®iÓm X x¸c ®Þnh bëi gãc nh trªn h×nh vÏ 2.4
T¹i mÆt c¾t ®ã cã c¸c néi lùc: Lùc c¾t QY1, Lùc däc Nz1, M« men Mu
H×nh 2.4
P: Lùc ®Èy cña guèc phanh: P = 3592,7(N).
a: Kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng phanh ®Õn ®iÓm ®Æt lùc P .
a = 105 (mm) = 0,105 (m) .
a : Gãc hîp bëi trôc Y vµ ®êng ®i qua t©m O vµ ®iÓm A trªn guèc phanh a = 150 .
XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm A ta cã:
Khi ®ã gãc a = 150
NZ1 + P. cos a = 0.Þ NZ1 = -3592,7.cos15°= - 3470,3(N)
QY1 + P. sin a = 0. Þ QY1 = - 3592,7.sin15°= - 929,9 (N)
MU1 = 0.
XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm B ta cã:
Khi ®ã gãc:
NZ1 + P. cos(a + )= 0.Þ NZ1 = -3592,7.cos 33°= - 3013,1(N)
QY1 - P. sin(a + ) = 0. Þ QY1 = - 3592,7.sin 33°= 1956,7 (N)
MU1 = - p.(a-r.cos(a + ))
MU1= -3592,7.(0.105 – 0.122.cos(330) = - 9,64 (N.m)
T¹i c¸c vÞ trÝ cña m¸ phanh ta tÝnh theo c«ng thøc:
NZ1 + P.cos(bX +a +) + TX.cos bX/2 + NX.sin bX/2 = 0.
QY1 - P. sin(bX + a+) + NX.cos bX/2 - TX.sin bX/2 = 0.
MU1 + P. d - NX.d’+ TX.d’’ = 0.
Víi : d = a- r.cos (a + bX+) , d’ = r.sin bX/2 .
d’’ = r – r.cos = r. (1 – cos bX/2).
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ C cã = 200 ta cã:
NX = 2046,75 (N), TX = 614,02 (N)
d = 0,105- 0,122.cos (330 + 20o) = 0,03158(m)
d’ = 0,122.sin 200/2 = 0,02119(m)
d’’ = 0,122. (1 – cos 200/2) = 0,00185(m).
NZ1 = -3592,7.cos (200 +330) – 614,02.cos 200/2 -2046,75.sin 200/2
= -3122,19(N)
QY1 = 3592,7.sin (200 +330) - 2046,75.cos 200/2 + 614,02.sin 200/2
= 960,22(N)
MU1 = - 3592,7.0,03158 + 2046,75. 0,02119 - 614,02. 0,00185
= -71,23(N.m)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ D cã ta cã:
Tx = 1228,04 (N), Nx = 4093,50 (N ).
NZ1 = -3592,7.cos(400 +330) – 1228,04.cos 400/2 – 4093,50.sin 400/2
= - 4716,08 (N).
QY1 = 3592,7.sin(400 +330) - 4093,50.cos 400/2 + 1228,04.sin 400/2
= 9,07 (N)
MU1 = - 3592,7.[0,105 – 0.122.cos(400 +330)] +
+ 4093,50. 0,122.sin 400/2 - 1228,04.0,122. (1 – cos 400/2) = -87,3 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ E cã
NX = 6140,24 (N), TX = 1842,05 (N).
NZ1 = -3592,7.cos(600 +330) – 1842,05.cos 600/2 – 6140,24.sin 600/2
= - 6827,39 (N).
QY1 = 3592,7.sin(600 +330) - 6140,24.cos 600/2 + 1842,05.sin 600/2
= - 808,88 (N)
MU1 = -3592,7.[0,105 – 0.122.cos(600 +330)] +
+ 6140,24. 0,122.sin 600/2 - 1842,05.0,122. (1 – cos 600/2) = -55,72 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ F cã bx = 80°.
NX = 8186,99 (N), TX = 2456,07 (N).
NZ1 = -33592,7.cos(800 +330) – 2456,07.cos 800/2 – 8186,99.sin 800/2
= - 9305,94 (N).
QY1 = 3592,7.sin(800 +330) - 8186,99.cos 800/2 + 2456,07.sin 800/2
= - 1385,9 (N)
MU1 = -3592,7.[0,105 – 0.122.cos(800 +330)] +
+8186,99. 0,122.sin 800/2 - 2456,07.0,122. (1 – cos 800/2) = 23,43 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ G cã bx = 100°.
NX = 10233,74 (N), TX = 3069,83 (N).
NZ1 = -3592,7.cos(1000 +330) – 3069,83.cos1000/2 – 10233,74.sin 1000/2
= - 11974,9 (N).
QY1 = 3592,7.sin(1000 +330) - 10233,74.cos1000/2 +3069,83.sin 1000/2
= - 1598,96 (N)
MU1 = -3592,7.[0,105 – 0.122.cos(1000 +330)] +
+10233,74.0,122.sin 1000/2 - 3069,83. 0,122. (1 – cos 1000/2) = 146,48 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ H cã bx = 115°.
NX = 11768,8 (N), TX = 3530,3 (N).
NZ1 = -3592,7.cos(1150 +330) – 3070,09.cos1150/2 – 10233,74.sin 1150/2
= - 9936,84 (N).
QY1 = 3592,7.sin(1150 +330) – 11768,8.cos1150/2 +3530,3.sin 1150/2
= - 13984,7 (N)
MU1 = -3592,7.[0,105 – 0.122.cos(1150 +330)] +
+11768,8.0,122.sin 1150/2 - 3530,3. 0,122. (1 – cos 1150/2) = 262,71 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ I cã = 60
NX = 11768,8 (N), TX = 3530,3 (N).
NZ1 = -3592,7.cos(1150 +330 +60) – 3530,3.cos(1150/2+60)) –
- 11768,8.sin (1150/2+60 )= - 8878,41 (N).
QY1 = 3592,7.sin(1150 +330+60) – 11768,8.cos(1150/2+60) +
+ 3530,3.sin (1150/2+60) = -516,88 (N)
MU1 = -3592,7.[0,105 – 0.122.cos(1150 +330+60)] +
+11768,8.0,122.sin (1150/2+60) - 3530,3. 0,122. (1 – cos (1150/2+60))
= 254,18 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ J cã = 120
NX = 11768,8 (N), TX = 3530,3 (N).
NZ1 = -3592,7.cos(1150 +330 +120) – 3530,3.cos(1150/2+120)) –
- 11768,8.sin (1150/2+120 )= - 8883,82 (N).
QY1 = 3592,7.sin(1150 +330+120) – 11768,8.cos(1150/2+120) +
+ 3530,3.sin (1150/2+120) = - 413,99 (N)
MU1 = -3592,7.[0,105 – 0.122.cos(1150 +330+120)] +
+11768,8.0,122.sin (1150/2+ 120) - 3530,3. 0,122. (1 – cos (1150/2+120))
= 250,89 (Nm)
XÐt sù c©n b»ng t¹i vÞ trÝ K cã = 170
NX = 11768,8 (N), TX = 3530,3 (N).
NZ1 = -3592,7.cos(1150 +330 +170) – 3530,3.cos(1150/2+170)) –
- 11768,8.sin (1150/2+170 )= - 8813,92 (N).
QY1 = 3592,7.sin(1150 +330+170) – 11768,8.cos(1150/2+170) +
+ 3530,3.sin (1150/2+170) = 1186,68 (N)
MU1 = 0 (Nm)
VÞ trÝ
Gi¸ trÞ
A
B
C
D
E
F
G
H
I
Mu1 N.m)
0
-9,64
-71,23
-87,31
-55,72
23,43
146,48
262,71
254,18
Nz1 (N)
-3470,3
-3013,1
-3122,19
-4716,08
-6827,39
-9305,94
-11974,9
-13984,7
8878,41
Qy1 (N)
929,9
1956,7
960,22
9,10
-808,88
-1385,9
-1598,96
-1442,11
516,88
Víi kÕt qu¶ tÝnh ®îc ta lËp b¶ng sau
tiÕp b¶ng trªn
VÞ trÝ
Gi¸ trÞ
J
K
Nz1 (N)
8883,82
-8813,92
Qy1 (N)
413,99
1186,68
Mu1 (N.m)
250,89
0
BiÓu ®å néi lùc NZ1, QY1, MU1 t¸c dông lªn guèc phanh:
H×nh 2..5
T¹i vÞ trÝ cã cã c¸c gi¸ trÞ lµ lín nhÊt, ta xÐt t¹i ®iÓm nµy. X¸c ®Þnh øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm 1,2,3 trªn tiÕt diÖn h×nh ch÷ T cña guèc phanh.
C¸c sè liÖu t¹i vÞ trÝ lµ
NZ1 = 13984,7 (N) ; QY1 = 1442,11 (N) ; MU1 = 262,71 (Nm).
XÐt t¹i ®iÓm (2): §iÓm cã kh¶ n¨ng g·y nhiÒu nhÊt:
R2 = 122 (mm) = 12,2 (cm).
øng suÊt ph¸p do NZ vµ MU g©y ra ®îc tÝnh to¸n nh sau:
Víi: F - diÖn tÝch cña tiÕt diÖn tÝnh to¸n:
F = F1 + F2 = 300 + 480 = 780 (mm2) = 7,8 (cm2).
Rth- b¸n kÝnh ®êng trung hßa, Rth = 11,5 (cm).
Ri- b¸n kÝnh t¹i ®iÓm ®ang xÐt, Ri = R2 = 12,2 (cm).
Wu: M«men chèng uèn cña vËt liÖu.
Jx: M«men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn. X¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh jX:
C¸c ký hiÖu xem trªn h×nh vÏ 2.3
Jx=
=14,3(cm4)
ymax - Kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm xa nhÊt ®Õn ®êng trung hoµ .
Þ ymax = R3-Rth = 96 - 115 = -19(mm) = -1,9 (cm) .
Ta cã:
NZ = 13984,7 (N) ; Mu = 262,71 (N.m) = 26271(N.cm)
øng suÊt tiÕp do lùc QY g©y ra:
Víi:
b - chiÒu dÇy phÇn bÞ c¾t, b = 6 (mm) = 0,6 (cm).
QY - lùc c¾t theo b¶ng trªn, QY = QY1 = 1442,11 (N).
S - m«men tÜnh phÇn bÞ c¾t ®èi víi trôc qu¸n tÝnh trung t©m,
jX - m«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn, jX = 14,3 (cm4)
X¸c ®Þnh m«men tÜnh t¹i tiÕt diÖn c¾t S:
Víi:
Fc- diÖn tÝch phÇn bÞ c¾t, Fc = 480 (mm2) = 4,8(cm2).
Y – täa ®é träng t©m phÇn bÞ c¾t ®èi víi trôc trung hßa,
Y2 = 23 (mm) = 2,3 (cm).
Suy ra
S = Y2.Fc = 2,3.4,8 = 11,04 (cm3).
Do ®ã
XÐt t¹i ®iÓm (1):
R1= 125 (mm) = 12,5 (cm).
øng suÊt do ph¸p do NZ vµ MU g©y ra ®îc tÝnh to¸n nh sau
XÐt t¹i ®iÓm (3):
R3 = 96 (mm) = 9,6 (cm).
øng suÊt ph¸p do NZ vµ MU g©y ra ®îc tÝnh to¸n nh sau:
TiÕt diÖn ngang cña guèc phanh h×nh ch÷ T nªn t¹i ®iÓm (1) vµ (3) cã
dF = 0 do ®ã SX=0.
T¹i ®iÓm (1) vµ (3) cã SX = 0 do ®ã = 0.
Víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta lËp ®îc b¶ng sau:
§iÓm
TrÞ sè
1
2
3
2072,02
1993,09
1102,41
0
1855,58
0
Tõ b¶ng kÕt qu¶ trªn ta vÏ ®îc biÓu ®å øng suÊt nh sau:
H×nh2.6
VËy øng suÊt tæng hîp sÏ lµ:
øng suÊt tæng hîp t¹i ®iÓm 1 lµ:
øng suÊt tæng hîp t¹i ®iÓm 3 lµ:
øng suÊt tæng hîp t¹i ®iÓm 2 lµ:
T¹i ®iÓm 2 cã øng suÊt max, guèc phanh chÕ t¹o b»ng ThÐp 40 cã:
So s¸nh thÊy: vËy lµ tháa m·n ®iÒu kiÖn bÒn.
5.2 TÝnh bÒn trèng phanh
¸p suÊt trong trèng phanh tÝnh theo c«ng thøc:
– M«men phanh do guèc phanh tríc sinh ra,
- HÖ sè ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh, = 0,3.
b - ChiÒu réng m¸ phanh, b = 50 (mm) = 0,05 (m)
rt - B¸n kÝnh trèng phanh, rt = 130 (mm) = 0,13 (m)
- Gãc «m cña tÊm ma s¸t,
.
øng suÊt híng t©m tÝnh theo:
øng suÊt tiÕp tuyÕn tÝnh theo:
Víi:
a’ – B¸n kÝnh trong cña trèng, a’ = 130 (mm) = 13 (cm)
b’ – B¸n kÝnh ngoµi cña trèng, b’ = 150 (mm) =15 (cm)
r – Kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Õn ®iÓm cÇn tÝnh khi r = a’=13 (cm) th× vµ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i:
Ta cã øng suÊt t¬ng ®¬ng b»ng:
§Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy thªm hÖ sè an toµn n = 1,5:
Trèng phanh ®îc lµm b»ng gang CX18-36 cã
vµ
So s¸nh thÊy vµ do ®ã trèng phanh ®ñ bÒn.
TÝnh bÒn ®êng èng dÉn ®éng phanh
§êng èng dÉn ®éng phanh chÞu ¸p suÊt kh¸ lín tíi 1000 (N/cm2).
KhÝ tÝnh cã thÓ coi ®êng èng dÉn dÇu lµ lo¹i vá máng bÞt kÝn hai ®Çu vµ cã chiÒu dµi kh¸ lín.
øng suÊt ®îc tÝnh nh sau:
Víi: p - ¸p suÊt bªn trong ®êng èng (p = 800 N/cm2).
R - B¸n kÝnh bªn trong ®êng èng dÉn, R = 3 (mm) = 0,3 (cm).
s - ChiÒu dÇy cña èng dÉn, s = 0,5 (mm) = 0,05 (cm).
C¾t èng b»ng mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc cña èng th× øng suÊt ph¸p t¸c dông lªn thµnh vá èng ph¶i c©n b»ng víi ¸p suÊt cña chÊt láng t¸c dông lªn diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng.
VËy ta cã
§êng èng lµm b»ng hîp kim ®ång cã = 26.107 (N/m2).
So s¸nh thÊy Þ ®êng èng dÉn ®éng ®ñ bÒn.
Ch¬ng 3
thiÕt kÕ tÝnh to¸n hÖ thèng dÉn ®éngphanh
1 . ThiÕt kÕ tÝnh to¸n dÉn ®éng phanh
1.1 §êng kÝnh xi lanh c«ng t¸c
§êng kÝnh xi lanh c«ng t¸c cña b¸nh sau ®îc tÝnh trªn c¬ së lùc P ®· ®îc x¸c ®Þnh khi x©y dùng häa ®å lùc phanh:
Víi: P – Lùc Ðp cña xi lanh phanh lªn guèc phanh, P = 3592,7 (N).
pi - ¸p suÊt dÇu lµm viÖc trong hÖ thèng phanh,
Chän pi = 8 (MPa) = 800 (N/m2)
1.2. §êng kÝnh xi lanh chÝnh
XÐt ®iÒu kiÖn c©n b»ng t¹i xilanh chÝnh
Trong ®ã:
Qb® - Lùc sinh ra t¹i bµn ®¹p khi kh«ng trî lùc, Chän Qb® = 500(N).
- - HiÖu suÊt truyÒn ®éng thñy lùc, = 0,92.
- l,l’ - C¸nh tay ®ßn cña dÉn ®éng bµn ®¹p. Theo xe tham kh¶o
- D - §êng kÝnh xilanh chÝnh.
Do ®ã:
1.3 Hµnh tr×nh lµm viÖc cña pist«ng trong c¸c xi lanh
Hµnh tr×nh lµm viÖc cña pist«ng trong c¸c xi lanh ë c¸c c¬ cÊu phanh sau (x2) ®îc x¸c ®Þnh nh sau:
ë ®©y: - khe hë trung b×nh gi÷a m¸ vµ tang trèng
- ®é mßn ®êng kÝnh cho phÐp cña m¸ phanh
[] = 1(mm);
a - kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng ®Õn ®iÓm ®Æt lùc P, a = 105 (mm);
c- Kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng phanh ®Õn chèt cè ®Þnh cña m¸ phanh,
c = 100 (mm).
C¬ cÊu phanh tríc lµ phanh ®Üa, khe hë gi÷a m¸ phanh vµ ®Üa phanh nhá nªn chän x1= 0,5(mm).
Hµnh tr×nh toµn bé cña bµn ®¹p ®èi víi dÉn ®éng phanh b»ng chÊt láng ®îc tÝnh trªn c¬ së bá qua biÕn d¹ng ®µn håi cña dÉn ®éng chÊt láng vµ trªn c¬ së tÝnh thÓ tÝch chÊt láng cÇn Ðp ra khái xilanh chÝnh.
§èi víi «t« cã c¬ cÊu phanh ®Æt ë tÊt c¶ c¸c b¸nh xe, hµnh tr×nh bµn ®¹p ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
Trong ®ã:
- Khe hë gi÷a thanh ®Èy víi piston ë xilanh chÝnh.
. Chän =1,5(mm)
d1, d2, D - §êng kÝnh xilanh b¸nh xe tríc, b¸nh xe sau vµ xilanh chÝnh.
- HÖ sè bæ xung khi phanh ngÆt thÓ tÝch cña dÉn ®éng chÊt láng t¨ng lªn, . Chän = 1,05.
Suy ra:
VËy Sb® [Sb®] =150(mm)
2. ThiÕt kÕ tÝnh to¸n bé trî lùc
2.1. C¸c ph¬ng ¸n trî lùc
HiÖn nay trªn c¸c «t« hiÖn ®¹i ngêi ta thiÕt kÕ c¶i tiÕn nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn, ®Ó gi¶m nhÑ cêng ®é lao ®éng cho ngêi l¸i, ®Ó ngêi l¸i Ýt m¾c nh÷ng sai ph¹m kü thuËt, ®¶m b¶o ®îc an toµn chuyÓn ®éng, Ýt xÈy ra tai n¹n giao th«ng nh thiÕt kÕ trî lùc l¸i trî lùc phanh, bé chèng h·m cøng b¸nh xe...ThiÕt kÕ bé cêng ho¸ phanh ®Ó ngêi l¸i ®ì mÖt lµ rÊt cÇn thiÕt.
Bé trî lùc lùc phanh cã thÓ thùc hiªn theo c¸c ph¬ng ¸n sau:
Ph¬ng ¸n 1: Trî lùc khÝ nÐn
Nguyªn lý lµm viÖc:
Khi t¸c dông mét lùc lªn bµn ®¹p phanh , qua c¸c ®ßn dÉn ®éng , èng 11 ®Èy van 9 më ra , khÝ nÐn tõ b×nh chøa 8 qua van 9 vµo khoang A vµ B t¹o lùc ®Èy piston 5 cña xilanh lùc. Piston 5 dÞch chuyÓn t¸c ®éng piston 7 cña xilanh chÝnh lµm piston nµy di chuyÓn vÒ phÝa ph¶i Ðp dÇu trong xilanh chÝnh , dÇu cã ¸p suÊt cao sÏ ®i tíi c¸c xilanh lµm viÖc cña b¸nh xe . Trong khi ®ã ë khoang A nÕu ngêi l¸i ®¹p phanh gi÷ nguyªn ë mét vÞ trÝ th× ¸p suÊt khÝ nÐn t¨ng lªn t¸c dông lªn piston 10 , ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã th× c©n b»ng víi lùc ®Èy cña c¸nh tay ®ßn 3 . Lóc ®ã piston 10 sÏ dÞch chuyÓn sang tr¸i lµm cho van 9 ®ãng l¹i trong khi ®ã ®êng nèi víi khÝ trêi trong èng 10 cha më , m«men phanh lóc nµy cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi. Khi ngêi l¸i tiÕp tôc ®¹p phanh th× èng 11 l¹i di chuyÓn vÒ phÝa ph¶i lµm van 9 l¹i ®îc më ra , khÝ nÐn l¹i t¸c dông lªn piston 5 , khÝ nÐn l¹i t¸c dông lªn piston 5 ®Ó piston xilanh chÝnh Ðp dÇu tíi c¸c xilanh b¸nh xe .
B
A
6
7
8
9
10
3
1
2
11
5
H×nh 3.1: S¬ ®å bé cêng ho¸ khÝ nÐn .
1. Bµn ®¹p , 2 . Lß xo håi vÞ bµn ®¹p , 3, 4 . §ßn dÉn ®éng , 5. pÝtt«ng , 6 . Lß xo xi lanh khÝ nÐn , 7. Piston xilanh chÝnh , 8 . B×nh chøa khÝ nÐn , 9 . Van , 10 . pist«n , 11. thanh d¹ng èng .
¦u ®iÓm:
Khi nh¶ bµn ®¹p phanh , nhê lß xo håi vÞ , piston 10 vµ èng 11 ®îc kÐo trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu lµm van 9 ®ãng l¹i . Khi èng 11 kh«ng t× vµo van 9 sÏ më ®êng th«ng víi khÝ trêi , khÝ nÐn cßn l¹i trong khoang A vµ B sÏ ®i qua èng ra ngoµi .
Lùc trî lùc lín, v× ¸p suÊt khÝ nÐn cã thÓ ®¹t 50I70 N/cm2 . B¶o ®¶m ®îc quan hÖ tû gi÷a lùc bµn ®¹p vµ víi lùc phanh .
Nhîc ®iÓm:
Sè lîng c¸c côm trong hÖ thèng phanh nhiÒu, kÕt cÊu phøc t¹p, cång kÒnh, ®éng c¬ ph¶i kÌm theo m¸y nÐn khÝ , gi¸ thµnh cao.
Ph¬ng ¸n 2: Trî lùc ch©n kh«ng
H×nh 3.2: S¬ ®å bé trî lùc ch©n kh«ng .
1. Piston xilanh chÝnh , 2 . Vßi ch©n kh«ng , 3 . Mµng ch©n kh«ng , 4 . Van ch©n kh«ng , 5 . Van khÝ , 6 . Van ®iÒu khiÓn , 7. Läc khÝ , 8. Thanh ®Èy , 9 Bµn ®¹p .
Sö dông ngay ®é chÊn kh«ng ë ®êng èng n¹p cña ®éng c¬, ®a ®é ch©n
kh«ng nµy vµo khoang A cña bé cêng hãa, cßn khoang B khi phanh ®îc
th«ng víi khÝ trêi. Khi t¸c dông mét lùc cÇn thiÕt vµo bµn ®¹p phanh nhê sù dÉn ®éng dÇu t¹o ra sù chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a phÝa tríc vµ phÝa sau mµng ®Èy cña bé phËn trî lùc tõ ®ã t¹o ra lùc ®Èy th«ng qua ®ßn ®Èy t¸c dông lªn piston cña bé trî lùc ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh.
Nguyªn lý lµm viÖc:
Khi kh«ng phanh cÇn ®Èy 8 dÞch chuyÓn sang ph¶i kÐo van khÝ 5 vµ
van ®iÒu khiÓn 6 sang ph¶i, van khÝ t× s¸t van ®iÒu khiÓn ®ãng ®êng th«ng víi khÝ trêi, lóc nµy buång A th«ng víi buång B qua hai cöa E vµ F vµ th«ng víi ®êng èng n¹p. Kh«ng cã sù chªnh lÖch ¸p suÊt ë 2 buång A, B, bÇu cêng ho¸ kh«ng lµm viÖc
Khi phanh díi t¸c dông cña lùc bµn ®¹p, cÇn ®Èy 8 dÞch chuyÓn sang tr¸i ®Èy c¸c van khÝ 5 vµ van ®iÒu khiÓn 6 sang tr¸i. Van ®iÒu khiÓn t× s¸t van ch©n kh«ng th× dõng l¹i cßn van khÝ tiÕp tôc di chuyÓn t¸ch rêi van khÝ. Lóc ®ã ®êng th«ng gi÷a cöa E vµ F ®îc ®ãng l¹i vµ më ®êng khÝ trêi th«ng víi lç F, khi ®ã ¸p suÊt cña buång B b»ng ¸p suÊt khÝ trêi, cßn ¸p suÊt buång A b»ng ¸p su©t ®êngg èng n¹p ( = 5 N/cm2). Do ®ã gi÷a buång A vµ buång B cã sù chªnh ¸p suÊt (=5 N/cm2). Do sù chªnh lÖch ¸p suÊt nµy mµ mµng cêng ho¸ dÞch chuyÓn sang tr¸i t¸c dông lªn pitt«ng 1 mét lùc cïng chiÒu víi lùc bµn ®¹p cña ngêi l¸i vµ Ðp dÇu tíi c¸c xi lanh b¸nh xe ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh .
NÕu gi÷ ch©n phanh th× cÇn ®Èy 8 vµ van khÝ 5 sÏ dõng l¹i cßn piston 1 tiÕp tôc di chuyÓn sang tr¸i do chªnh ¸p. Van ®iÒu khiÓn 6 vÉn tiÕp xóc víi van ch©n kh«ng 4 nhê lß xo nhng di chuyÓn cïng piston 1, ®êng th«ng gi÷a lç E, F vÉn bÞ bÞt kÝn. Do van ®iÒu khiÓn 6 tiÕp xóc víi van khÝ 5 nªn kh«ng khÝ bÞ ng¨n kh«ng cho vµo buång B. V× thÕ piston kh«ng dÞch 1 chuyÓn n÷a vµ gi÷ nguyªn lùc phanh hiÖn t¹i.
Khi nh¶ bµn ®¹p phanh, lß xo 9 kÐo ®ßn bµn ®¹p phanh vÒ vÞ trÝ ban ®Çu, lóc ®ã van 5 bªn ph¶i ®îc më ra th«ng gi÷a buång A vµ buång B qua cöa E vµ F, khi ®ã hÖ thèng phanh ë tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc.
¦u ®iÓm:
TËn dông ®îc ®é chªnh ¸p gi÷a khÝ trêi vµ ®êng èng n¹p khi ®éng c¬ lµm viÖc mµ kh«ng ¶nh hëng ®Õn c«ng suÊt cña ®éng c¬, vÉn ®¶m b¶o ®îc träng t¶i chuyªn chë vµ tèc ®é khi «t« chuyÓn ®éng. Ngîc l¹i khi phanh cã t¸c dông lµm cho c«ng suÊt cña ®éng c¬ cã gi¶m v× hÖ sè n¹p gi¶m, tèc ®é cña «t« lóc ®ã sÏ chËm l¹i mét Ýt lµm cho hiÖu qu¶ phanh cao. B¶o ®¶m ®îc quan hÖ tû gi÷a lùc bµn ®¹p vµ víi lùc phanh .So víi ph¬ng ¸n dïng trî lùc phanh b»ng khÝ nÐn, th× kÕt cÊu bé cêng ho¸ ch©n kh«ng ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu, kÝch thíc gän nhÑ,dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh rÎ, dÔ bè trÝ trªn xe.
Nhîc ®iÓm:
§é ch©n kh«ng khi thiÕt kÕ lÊy lµ 0,5 KG/cm2, ¸p suÊt khÝ trêi lµ 1 KG/cm2 , do ®ã ®é chªnh ¸p gi÷a hai buång cña bé cêng ho¸ kh«ng lín. Muèn cã lùc cêng ho¸ lín th× ph¶i t¨ng tiÕt diÖn cña mµng, do ®ã kÝch thíc cña bé trî lùc t¨ng lªn. Ph¬ng ¸n nµy chØ thÝch hîp víi phanh dÇu lo¹i lo¹i xe du lÞch , xe vËn t¶i , xe kh¸ch cã t¶o träng nhá vµ trung b×nh .
Ph¬ng ¸n 3:
S¬ ®å cêng ho¸ b»ng n¨ng lîng ®iÖn tõ (H×nh 3.3)
PhÇn cêng ho¸ ®iÖn gåm lâi thÐp 2 ®îc ®Æt trong èng thÐp. PhÝa trªn èng thÐp lµ cuén d©y tõ ho¸ 3. Khi cuén d©y ®îc cÊp nh÷ng chuçi xung ®iÖn tõ kh¸c nhau tõ bé ®iÒu khiÓn th× dßng ®iÖn trung b×nh trong cuén d©y còng thay ®æi, nã tõ ho¸ èng thÐp lµm cho èng thÐp trë th¸nh mét nam ch©m ®iÖn hót lâi thÐp tiÕn vÒ phÝa ph¶i, th«ng qua cÇn ®Èy 4 ®Èy c¸c piston di chuyÓn t¹o ¸p lùc dÇu trong hÖ thèng phanh. Khi ch©n phanh dõng l¹i ë mét vÞ trÝ nµo ®ã th× c¶m biÕn sÏ x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña lâi thÐp, ®ång thêi mét c¶m biÕn thø 2 trªn ®êng ¸p suÊt dÇu göi tÝn hiÖu vÒ hép ®iÒu khiÓn ®Ó hép ®iÒu khiÓn x¸c ®Þnh møc chuçi xung ®· ®îc x¸c lËp gi÷ nguyªn lùc phanh hiÖn thêi. NÕu tiÕp tôc ®¹p phanh thªm n÷a th× 2 c¶m biÕn trªn thay ®æi tÝn hiÖu vµ hép ®iÒu khiÓn sÏ t¹o ra mét chuçi xung kh¸c ®Ó t¨ng thªm dßng ®iÖn vµo cuén d©y.
H×nh 3.3: S¬ ®å cêng ho¸ ®iÖn
1. Bé cêng ho¸ ®iÖn, 2. Lâi thÐp, 3. Cuén d©y, 4. CÇn ®Èy, 5. Xilanh phanh chÝnh, 6. Bé ®iÒu khiÓn, 7. Xilanh phanh b¸nh xe
¦u ®iÓm: Cã thÓ thiÕt kÕ ®ång ho¸ cho nhiÒu lo¹i xe chØ cÇn thay ®æi phÇn lËp tr×nh.
Nhîc ®iÓm: Gi¸ thµnh cao.
KÕt luËn:
Trong 4 ph¬ng ¸n cêng ho¸ nãi trªn , ph¬ng ¸n nµo còng ®¶m b¶o ®îc quan hÖ tû lÖ gi÷a lùc t¸c dông lªn bµn ®¹p vµ lùc phanh , nh vËy lµ ®· ®¶m b¶o ®îc yªu cÇu tríc tiªn ®èi víi bé trî lùc . VÊn ®Ò cßn l¹i lµ ta ph¶i chän ra mét ph¬ng ¸n phï hîp víi bè trÝ trªn xe vµ ®¹t hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ . Trªn thùc tÕ , hÖ thèng phanh ®îc thiÕt kÕ cho xe du lÞch 5 chç cã ABS cã kÝch thíc bao lµ L0 x B0 x H0 = 4520x1817x1424. Víi kÝch thíc ®ã th× c¶ 4 ph¬ng ¸n trî lùc trªn ®Òu cã thÓ bè trÝ ®îc trªn xe vµ ®Òu cã thÓ t¹o ra ®îc lùc phanh yªu cÇu . Nh vËy 3 ph¬ng ¸n trªn trong trêng hîp nµy chØ kh¸c nhau hiÖu qu¶ kinh tÕ . Tõ nh÷ng ph©n tÝch u nhîc ®iÓm ®· nãi ë trªn nhËn thÊy , ph¬ng ¸n 2 lµ ph¬ng ¸n cã tÝnh kinh tÕ h¬n h¼n v× nh÷ng lÝ do sau :
Bé trî lùc ch©n kh«ng mµ ph¬ng ¸n ®a ra cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n nhÊt , kh«ng phøc t¹p nh trî lùc khÝ nÐn víi qu¸ nhiÒu c¸c côm chi tiÕt nh van phanh , m¸y nÐn khÝ , b× hîp thuû lùc . §iÒu nµy cho phÐp h¹ gi¸ thµnh s¶n xuÊt vµ t¹o thuËn lîi cho viÖc b¶o dìng söa ch÷a .
Víi lùc phanh yªu cÇu nh ®· tÝnh to¸n ta hoµn toµn cã thÓ thiÕt kÕ ®îc mét bé trî lùc cã kÝch thíc nhá ,tõ ®ã cã thÓ cã nhiÒu ph¬ng ¸n bè trÝ .
Do sö dông ®é chªnh ¸p gi÷a khÝ trêi vµ ®êng èng n¹p khi ®éng c¬ lµm viÖc nªn kh«ng ¶nh hëng ®Õn c«ng suÊt cña ®éng c¬ , kh¸c víi trî lùc khÝ nÐn ph¶i trÝch c«ng suÊt ®éng c¬ ®Ó dÉn ®éng m¸y nÐn khÝ nªn g©y tæn hao c«ng suÊt ®éng c¬ . H¬n n÷a viÖc sö dông ®é ch©n kh«ng cßn lµm t¨ng hiÖu qu¶ phanh v× khi phanh sÏ lµm hÖ sè n¹p gi¶m do ®ã c«ng suÊt cña ®éng c¬ cã gi¶m , lóc ®ã tèc ®é cña «t« sÏ chËm l¹i mét Ýt.
ThiÕt kÕ bé trî lùc:
2.2.1 HÖ sè trî lùc:
Tõ c«ng thøc x¸c ®Þnh lùc trªn bµn ®¹p :
Trong ®ã:
Qb® - Lùc do ngêi l¸i sinh ra t¹i bµn ®ap. Chän Qb® = 150 (N)
D - §êng kÝnh xilanh chÝnh. D = 17 (mm) = 1,7 (cm)
pi - ¸p suÊt dÇu sinh ra trong hÖ thèng. pi = 800 (N/cm2)
l, l’ – KÝch thíc c¸c ®ßn cña bµn ®¹p phanh.
- HiÖu suÊt dÉn ®éng. = 0,92
Khi cã bé trî lùc ta chän lùc bµn ®¹p cùc ®¹i cña ngêi l¸i 150 (N). KÕt hîp víi lùc cña bé trî lùc sinh ra trªn hÖ thèng phanh t¹o ra ¸p suÊt cùc ®¹i øng víi trêng hîp phanh gÊp vµo 800 ().
Do ®ã ¸p suÊt dÇu do ngêi l¸i sinh ra lµ:
¸p suÊt do bé trî lùc sinh ra lµ:
- ¸p suÊt tæng cùc ®¹i cÇn thiÕt sinh ra khi phanh ngÆt. =800(N/cm2)
HÖ sè trî lîc:
Chän ®iÓm b¾t ®Çu lµm viÖc cña bé trî lùc : Qb® = 30 (N) th× bé trî lùc b¾t ®Çu lµm viÖc.
Ta x©y dùng ®îc ®êng ®Æc tÝnh cña bé trî lùc nh sau
Qbd
P KG/cm2
H×nh 3.4: §êng ®Æc tÝnh cña bé trî lùc.
2.2.2 X¸c ®Þnh kÝch kÝch thíc mµng trî lùc:
Lùc do bé cêng ho¸ sinh ra lµ:
XÐt sù c©n b»ng cña mµng cêng ho¸:
Trong ®ã:
- Lùc do bé cêng hãa sinh ra.
- ¸p suÊt khÝ quyÓn.
- ¸p suÊt ch©n kh«ng.
- §é chªnh ¸p gi÷a buång tríc vµ buång sau.
=0,5(KG/cm2)=5(N/cm2)
- DiÖn tÝch mµng trî lùc.
- §êng kÝnh mµng trî lùc.
- Lùc lß xo håi vÞ. = 3(KG) = 30 (N)
Do ®ã:
2.2.3 TÝnh lß xo bé cêng hãa
a. §êng kÝnh d©y lo xo
Trong ®ã:
D- §êng kÝnh cña vßng lß xo,D=100 (mm)
Plx- Lùc Ðp lß xo. Plx= 30 (N)
k- HÖ sè tËp chung øng suÊt.
c - HÖ sè ®êng kÝnh,chän c= 33
- øng suÊt xo¾n cho phÐp. =600 (N/mm2)
VËy ta cã
Do ®ã chän d = 3 (mm).
b . TÝnh sè vßng lµm viÖc cña lß xo:
- §é chuyÓn vÞ cña lß xo. = 1,5 (cm)
G - M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu. G = 8,5.106 (N/cm2)
c. TÝnh sè vßng toµn bé cña lß xo
d. TÝnh bíc cña lß xo:
e. ChiÒu dµi toµn bé cña lß xo:
f. TÝnh bÒn lß xo:
K: HÖ sè tËp trung øng suÊt
D: §êng kÝnh vßng lß xo.
Do nªn lß xo ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt.
Ch¬ng 4
M« pháng hÖ thèng phanh cã ABS
4.1.giíi thiÖu vÒ State flow
State flow lµ m«i trêng x©y dùng h×nh vµ m« pháng c¸c c¬ cÊu m¸y h÷u h¹n tr¹ng th¸i. NghÜa lµ m« pháng hÖ thèng tù biÕn ®æi theo c¸c sù kiÖn(reactive system ). HÖ thèng nh vËy sÏ thùc hiÖn sù chuyÓn ®æitõ mét tr¹ng th¸i sang tr¹ng th¸i ®îc m« t¶ kh¸c mçi khi ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh sù thay ®æi ®îc tho¶ m·n.
Bé ®iÒu khiÓn ®îc thiÕt kÕ lµ bé ®iÒu khiÓn gåm 4 tr¹ng th¸i ho¹t ®éng: Khi ABS kh«ng ®îc kÝch ho¹t nã ho¹t ®éng ë tr¹ng th¸i phanh b×nh thêng. Khi ABS ®îc kÝch ho¹t, nã ho¹t ®éng ë 3 tr¹ng th¸i : T¨ng ¸p, gi÷u ¸p vµ gi¶m ¸p. T¹i mét thêi ®iÓm nã cã thÓ ho¹t ®éng ë 1 trong 3 tr¹ng th¸i ®ã, nhng sau 1 thêi gian nã cã thÓ chuyÓn sang ho¹t ®éng ë 1 tr¹ng th¸i kh¸c tuú vµo ®iÒu kiÖn chuyÓn ®æi gi÷a c¸c tr¹ng th¸i. §Õn cuèi qu¸ tr×nh phanh (xe ®· dõng l¹i) th× hÖ thèng trë vÒ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i phanh b×nh thêng.
4.2. M« h×nh M« pháng hÖ thèng phanh
S¬ ®å m« pháng hÖ thèng phanh (h×nh 4.1)
ë ®©y ta sÏ ®¬n gi¶n ho¸ m« h×nh to¸n häc vµ x©y dùng s¬ ®å m« pháng cña c¸c phÇn tö c¬ b¶n trong hÖ thèng dÉn ®éng thuû lùc. Ta cã s¬ ®å m« h×nh m« pháng cña hÖ dÉn ®éng thñy lùc nh sau.
Theo s¬ ®å ta cã: Khi ngêi l¸i ®¹p bµn ®¹p phanh 1 lùc nµo ®ã , th× bµn ®¹p sÏ dÞch chuyÓn mét ®o¹n lµ Xb®. Sù dÞch chuyÓn ®ã t¸c ®éng tíi bÇu trî lùc vµ ë ®Çu ra cã lùc Fmc t¸c ®éng vµo xy lanh chÝnh. Nh vËy, ®Çu vµo ë Xy lanh chÝnh lµ Fmc. Xy lanh chÝnh gåm cã 2 khoang. Khi cã Fmc ë ®Çu vµo, pitston s¬ cÊp sÏ dÞch chuyÓn mét lîng X1 vµ t¹i piston thø cÊp sÏ cã dÞch chuyÓn mét lîngX2. Tõ khoang 1 sÏ ph¸t sinh lu lîng dÇu Q1 ®Ó ®Õn dßng phanh thø nhÊt. Tõ khoang 2 sÏ ph¸t sinh lu lîng dÇu Q2 ®Õn dßng phanh thø 2.
H×nh 4.1: S¬ ®å khèi m« h×nh m« pháng hÖ thèng
Trong dßng phanh thø nhÊt: Lu lîng dÇu Q1 ®i tíi côm 2 van t¨ng, gi÷ ¸p cña c¬ cÊu chÊp hµnh cña ABS vµ qua c¸c van ®ã ®Õn 2 c¬ cÊu phanh ë cÇu tríc. Nh¸nh 1 ®i tíi c¬ cÊu phanh b¸nh tríc bªn tr¸i, nh¸nh 2 ®i tíi c¬ cÊu phanh b¸nh tríc bªn ph¶i.
Trong dßng phanh thø hai: Lu lîng dÇu Q2 ®i tíi côm 2 van t¨ng, gi÷ ¸p cña c¬ cÊu chÊp hµnh cña ABS vµ qua c¸c van ®ã ®Õn 2 c¬ cÊu phanh ë cÇu sau. Nh¸nh 3 ®i tíi c¬ cÊu phanh b¸nh sau bªn tr¸i, nh¸nh 4 ®i tíi c¬ cÊu phanh b¸nh sau bªn ph¶i.
DÇu tõ sau c¸c van cña c¬ cÊu chÊp hµnh cña ABS ®Ó tíi c¬ cÊu phanh, tøc lµ tíi xy lanh c«ng t¸c vµ lµm cho xy lanh c«ng t¸c dÞch chuyÓn mét lîng x t¸c ®éng vµo guèc phanh vµ t¹o ra m« men phanh Mp ë c¸c b¸nh xe. Guèc phanh t¸c dông ngîc lªn piston xy lanh c«ng t¸c mét lùc. Lùc nµy lµm cho xy lanh c«ng t¸c sinh ra mét ¸p suÊt Pxl ph¶n håi l¹i van ®iÒu khiÓn. Qua van ®iÒu khiÓn sÏ sinh ra mét ¸p suÊt P1 t¸c ®éng l¹i xy lanh chÝnh t¹o thµnh mét dßng kÝn trong hÖ thèng phanh thuû lùc
4.2.1. Bé trî lùc ch©n kh«ng
Th«ng sè ®Çu vµo cña bé trî lùc lµ lùc bµn ®¹p Fin vµ ®Çu ra lµ Fmc, t¸c dông vµo piston s¬ cÊp cña xy lanh chÝnh: Fmc= Fin+ Fd .
Trong ®ã Fd lµ lùc cña mµng trî lùc:
Fd= Sd.(pA-pv)
Trong ®ã:
Sd: Lµ diÖn tÝch mµng trî lùc
Sd=
víi Dm lµ ®êng kÝnh cña mµng trî lùc (Dm=30mm)
pA: Lµ ¸p suÊt ë khoang kh«ng khÝ, gi¸ trÞ cña nã tû lÖ víi lùc Finvµ cã gi¸ trÞ lín nhÊt lµ ( pA=100KPa=105 N/m2 )
pv: Lµ ¸p suÊt ë khoang ch©n kh«ng, cã thÓ gi¶ thiÕt pv lµ h»ng sè vµ cã gi¸ trÞ pv= 50Kpa=0,5.105 N/m2)
Lùc ë ®Çu ra cña bÇu trî lùc ®îc x¸c ®Þnh theo ph¬ng tr×nh:
Fmc= Fin+Fd
H×nh 4.2: Khèi trî lùc
Nh vËy, khèi trî lùc bao gåm ®Çu vµo lµ Fin vµ ®Çu ra lµ Fmc, lùc nµy sÏ ®i tíi xy lanh chÝnh
4.2.2. Xy lanh chÝnh
Khi ngêi l¸i t¸c ®éng vµo bµn ®¹p mét lùc Fin, t¹i ®Çu ra cña bé trî lùc ch©n kh«ng sÏ xuÊt hiÖn mét lùc Fmc t¸c ®éng vµo pist«n s¬ cÊp cña xy lanh chÝnh.
§é dÞch chuyÓn X1 cña piston s¬ cÊp ®îc x¸c ®Þnh tõ ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña nã sau ®©y:
m1. = Fmc- P1.Amc- m.
=
Trong ®ã:
m1 : Lµ khèi lîng pitt«ng s¬ cÊp cña xy lanh chÝnh (Kg)
Fmc :Lùc cña bé trî lùc t¸c ®éng vµo piston (N )
P1: ¸p suÊt dÇu ë khoang 1 cña xy lanh chÝnh (N/m2)
Amc: Lµ diÖn tÝch bÒ mÆt lµm viÖc cña pÝt t«ng s¬ cÊp (m2 )
Fms1: Lµ lùc ma s¸t nhít gi÷a piston víi thµnh xy lanh: Fms1= m. (N )
§èi víi piston thø c©p, dÞch chuyÓn X2 cña nã ®îc x¸c ®Þnh tõ ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña nã:
m2. - b.= (P1- P2)
=
Trong ®ã:
m2 : Lµ khèi lîng cña pÝt t«ng thø cÊp xy lanh chÝnh (Kg )
P1,P2 : Lµ ¸p suÊt dÇu ë khoang 1 vµ khoang 2 (N/m2)
Amc : Lµ diÖn tÝch bÒ mÆt lµm viÖc cña pÝt t«ng thø cÊp (m2 )
Fms2: Lµ lùc ma s¸t cña dÇu vµ thµnh xy lanh: Fms2=m. (N )
Lu lîng dÇu Q1 ch¶y khái khoang xy lanh chÝnhthø nhÊt ®îc x¸c ®Þnh nh
Q1= Amc.()
Lu lîng Q2 ch¶y khái khoangthø 2 cña xy lanh chÝnh
Q1= Amc.
Trong ®ã : vµ lµ vËn tèc dÞch chuyÓn cña pit t«ng«csow cÊp vµ thø cÊp cña xy lanh chÝnh
M« h×nh m« pháng xy lanh chÝnh gåm c¸c ®Çu vµo: Lùc t¸c dông cña bé trî lùc Fmc, ¸p suÊt trong c¸c khoang P1 vµ P2.
§Çu ra lµ lu lîng dÇu Q1 vµ Q2 ch¶y khái xy lanh chÝnh
H×nh 4.3:Khèi xy lanh chÝnh
4.2.3.Khèi van ®iÒu khiÓn:
Khèi van ®iÒu khiÓn gåm cã 2 khèi con t¬ng øng lµ côm van 1 vµ côm van 2, mçi côm n»m trªn 1 dßng dÉn ®éng phanh rieeng biÖt. Hai côm van ®iÒu khiÓn theo nguyªn lý hoµn toµn t¬ng tù nhau.
Côm van 1 t¬ng øng víi dßng phanh thø nhÊt. C¸c ®¹i lîng ®Çu vµo côm van thø nhÊt bao gåm:
Lu lîng dÇu ë dßng phanh thø nhÊt Q1
¸p suÊt dÇu sinh ra t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i Pxl1
¸p suÊt dÇu sinh ra t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn ph¶i Pxl2
C¸c ®¹i lîng ®Çu ra côm van thø nhÊt bao gåm:
¸p suÊt P1 cña dÇu ë tríc van( còng lµ ë khoang 1 cña xy lanh chÝnh)
Lu lîng dÇu ch¶y qua van ®iÒu khiÓn tíi b¸nh tríc bªn tr¸i Q11
Lu lîng dÇu ch¶y qua van ®iÒu khiÓn tíi b¸nh tríc bªn ph¶i Q12
Lu lîng dÇu ch¶y qua van vÒ thïng tÝch n¨ng tõ xy lanh c«ng t¸c cña c¬ cÊu phanh phÝa tríc bªn tr¸i Q1T
Lu lîng dÇu ch¶y qua van vÒ thïng tÝch n¨ng tõ xy lanh c«ng t¸c cña c¬ cÊu phanh phÝa tríc bªn ph¶i Q2T
C¸c ph¬ng tr×nh to¸n häc m« pháng c¸c ®¹i lîng nh sau
P1 =
Trong ®ã:
K: M« ®un ®µn håi cña dÇu phanh, cã kÓ ®Õn ¶nh hëng ®é cøng cña ®êng èng dÉn K=2.109 (N/m2 )
V1: ThÓ tÝch cña khoang thø nhÊt kÓ c¶ thÓ tÝch cña ®êng èng vµ phÇn kh«ng gian cña van ®iÒu khiÓn nèi chung vãi nã (m3)
V1 ®îc x¸c ®inh theo c«ng thøc:
V1=Vk1+ VR1+ Vvan (m3 )
Víi Vk1 lµ thÓ tÝch khoang thø nhÊt cña xy lanh chÝnh; Vk1 ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Vk1= A mc. l01 (m3 )
l01 : Lµ chiÒu dµi ban ®Çu cña khoang1 xy lanh chÝnh:
VR1: Lµ thÓ tÝch ®o¹n ®êng èng nèi tõ xy lanh chÝnh ®Õn van ®iÒu khiÓn ; VR1 ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: VR1= (m3 )
Trong ®ã :
D lµ ®êng kÝnh èng dÉn dÇu (m )
l1: lµ chiÒu dµi èng dÉn dÇu (m )
Vvan: lµ thÓ tÝch cña van (m3 )
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Q 11:
Q11= Qd.d.
Trong ®ã:
Qd: Lu lîng danh nghÜa cña van ®iÒu khiÓn (m3/s )
d: lµ hÖ sè thÓ hiÖn sù ®ãng më cña côm van. Nã ®îc ®iÒu khiÓn bëi ECU th«ng qua van ®iÖn tõ vµ cã gi¸ trÞ 0 hoÆc 1 tuú theo tr¹ng th¸i lµm viÖc cña van
DPd: §é chªnh ¸p danh nghÜa cña van ®iÒu khiÓn (N/m2 )
P1: ¸p suÊt dÇu ë phÝa tríc van ®iÒu khiÓn (N/m2)
Pxl1: ¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i (N/m2 )
T¬ng tù, ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Q 12:
Q12= Qd.d. (m3/s )
Trong ®ã:
Pxl2: ¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn ph¶i(N/m2)
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Q1T vµ Q2T:
Q1T= Qd.d. (m3/s )
Q2T= Qd.d. (m3/s )
Trong ®ã
PT: lµ ¸p suÊt cña thïng tÝch n¨ng; ®Ó ®¬n gi¶n ta chän PT=0
T¬ng tù nh vËy ë côm van thø 2.
C¸c ®¹i lîng ®Çu vµo côm van thø nhÊt bao gåm:
Lu lîng dÇu ë dßng phanh thø hai Q2
¸p suÊt dÇu sinh ra t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh sau bªn tr¸i Pxl3
¸p suÊt dÇu sinh ra t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh sau bªn ph¶i Pxl4
C¸c ®¹i lîng ®Çu ra côm van thø nhÊt bao gåm:
¸p suÊt P2 cña dÇu ë tríc van( còng lµ ë khoang 2 cña xy lanh chÝnh)
Lu lîng dÇu ch¶y qua van ®iÒu khiÓn tíi b¸nh sau bªn tr¸i Q21
Lu lîng dÇu ch¶y qua van ®iÒu khiÓn tíi b¸nh sau bªn ph¶i Q22
Lu lîng dÇu ch¶y qua van vÒ thïng tÝch n¨ng tõ xy lanh c«ng t¸c cña c¬ cÊu phanh phÝa sau bªn tr¸i Q3T
Lu lîng dÇu ch¶y qua van vÒ thïng tÝch n¨ng tõ xy lanh c«ng t¸c cña c¬ cÊu phanh phÝa saubªn ph¶i Q4T
C¸c ph¬ng tr×nh to¸n häc m« pháng c¸c ®¹i lîng nh sau
P2 =
Trong ®ã:
K: M« ®un ®µn håi cña dÇu phanh, cã kÓ ®Õn ¶nh hëng ®é cøng cña ®êng èng dÉn (N/m2 )
V2: ThÓ tÝch cña khoang thø hai kÓ c¶ thÓ tÝch cña ®êng èng vµ phÇn kh«ng gian cña van ®iÒu khiÓn nèi chung vãi nã (m3)
V2 ®îc x¸c ®inh theo c«ng thøc:
V2=Vk2+ VR1+ Vvan (m3 )
Víi Vk2 lµ thÓ tÝch khoang thø hai cña xy lanh chÝnh; Vk2 ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Vk2= A mc. l02 (m3 )
l02 : Lµ chiÒu dµi ban ®Çu cña khoang2 xy lanh chÝnh:
Vvan: lµ thÓ tÝch cña van (m3 )
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Q 21:
Q21= Qd.d.
Trong ®ã:
Qd: Lu lîng danh nghÜa cña van ®iÒu khiÓn (m3/s )
d: lµ hÖ sè thÓ hiÖn sù ®ãn më cña côm van. Nã ®îc ®iÒu khiÓn bëi ECU th«ng qua van ®iÖn tõ vµ cã gi¸ trÞ 0 hoÆc 1 tuú theo tr¹ng th¸i lµm viÖc cña van
DPd: §é chªnh ¸p danh nghÜa cña van ®iÒu khiÓn (N/m2 )
P2: ¸p suÊt dÇu ë phÝa tríc van ®iÒu khiÓn (N/m2)
Pxl3¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh sau bªn tr¸i (N/m2 )
T¬ng tù ,ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Q 22:
Q22= Qd.d.
Trong ®ã:
Pxl4: ¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh sau bªn ph¶i (N/m2)
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Q3T vµ Q4T:
Q3T= Qd.d. (m3/s )
Q4T= Qd.d. (m3/s )
Trong ®ã
PT: lµ ¸p suÊt cña thïng tÝch n¨ng (N/m2)
Nh vËy, t¹i khèi van ®iÒu khiÓn gåm cã c¸c tÝn hiÖu vµo vµ ra nh sau:
6 tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ 1 tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cña bé ®iÒu khiÓn ABS:
Q1,Q2 : lu lîng dÇu ë 2 khoang xy lanh chÝnh truyÒn tíi c¬ cÊu chÊp hµnh
Pxl1, Pxl2,Pxl3,Pxl4 : ¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c
10 tÝn hiÖu ®Çu ra bao gåm:
P1,P2: ¸p suÊt dÇu ë phÝa tríc van ®iÒu khiÓn
Q11,Q12,Q21,Q22: Lu lîng dÇu cña van truyÒn tíi c¸c xy lanh c«ng t¸c.
Q1T, Q2T, Q3T,Q4T: Lu lîng dÇu håi vÒ thïng tÝch n¨ng
H×nh 4.4 Khèi van ®iÒu khiÓn
4.2.4.Xy lanh c«ng t¸c
Khèi XY LANH C¤NG T¸C bao gåm xy lanh c«ng t¸c cña 4 b¸nh xe. Mçi xy lanh c«ng t¸c ë mçi b¸nh xe ®Òu ho¹t ®éng dùa trªn nguyªn lý hoµn toµn gièng nhau do cã cïng chung c¸c c«ng thøc to¸n häc
XÐt xy lanh c«ng t¸c thø nhÊt (b¸nh tríc bªn tr¸i ) thuéc dßng phanh thø nhÊt, nh¸nh thø nhÊt dÉn ®éng ra cÇu tríc.
C¸c ®¹i lîng ®Çu vµo cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh1 bao gåm:
Lu lîng dÇu ch¶y qua van ®iÒu khiÓn tíi b¸nh tríc bªn tr¸i Q11
Lu lîng dÇu ch¶y qua van vÒ thïng tÝch n¨ng tõ xy lanh c«ng t¸c cña c¬ cÊu phanh phÝa tríc bªn tr¸i Q1T
§Çu ra cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh1 bao gåm:
¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i Pxl1
DÞch chuyÓn cña pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c x3
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Pxl1 nh sau: T¹i xy lanh c«ng t¸c khi cã lu lîng Q11 t¸c ®éng sÏ lµm pÝt t«ng trong xy lanh c«ng t¸c dÞch chuyÓn mét ®o¹n lµ x3, nhng do pÝt t«ng dÞch chuyÓn vÒ 2 phÝa nªn tæng dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng lµ 2x3. Do ®ã, ¸p suÊt tríc xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Pxl1=
Trong ®ã :
Vxl1: Lµ tæng thÓ tÝch cña ®êng èng dÉn dÇu tríc xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc vµ thÓ tÝch cña khoang xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc.
Vxl1= VR2+ V_xlt
Trong ®ã:
VR2: Lµ thÓ tÝch ®êng èng dÉn dÇu tõ van ®iÒu khiÓn tíi xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc: VR2=
Víi D lµ ®êng kÝnh èng dÉn dÇu (m ); l2 lµ chiÒu dµi ®êng èng dÉn tõ van ®iÒu khiÓn ®Õn xy lanh c«ng t¸c (m )
V_xlt : lµ thÓ tÝch khoang xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc:V_xlt=
víi dt lµ ®êng kÝnh xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc( m ); lt : lµ chiÒu dµi ban ®Çu xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc (m )
Sxlt: Lµ diÖn tÝch pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc: Sxlt=
x3 : DÞch chuyÓn cña xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i
P01: ¸p suÊt ban ®Çu cña xy lanh c«ng t¸c (N/m2)
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh chuyÓn ®éng cña xy lanh c«ng t¸c1: x3
mxlt.= Pxl1.Sxlt- Ft- m.
=
Trong ®ã:
mxlt: lµ khèi lîng pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc(Kg )
Ft:Lùc kh¾c phôc khe hë gi÷a pÝt t«ng vµ ®Üa ma s¸t Ft=k(x3-x0)
x0: lµ khe hë ban ®Çu cña pÝt t«ng vµ ®Üa ma s¸t (m)
k: §é cøng cña vËt liÖu lµm m¸ phanh (N/m2)
Fms: Lùc c¶n cña dÇu:Fms= m. (N )
m: HÖ sè c¶n nhít cña dÇu phanh (Kgm/s)
XÐt xy lanh c«ng t¸c thø hai(b¸nh tríc bªn ph¶i ) thuéc dßng phanh thø nhÊt,nh¸nh thø 2 dÉn ®éng ra cÇu tríc.
§Çu vµo cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh2 bao gåm:
Lu lîng dÇu cña van tíi nh¸nh thø nhÊtQ12
Lu lîng dÇu håi vÒ thïng tÝch n¨ng Q2T
§Çu ra cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh1 bao gåm:
¸p suÊt tríc xy lanh c«ng t¸c Pxl2
DÞch chuyÓn cña pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c x4
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Pxl2 nh sau:
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Pxl2nh sau: T¹i xy lanh c«ng t¸c khi cã lu lîng Q12 t¸c ®éng sÏ lµm pÝt t«ng trong xy lanh c«ng t¸c dÞch chuyÓn mét ®o¹n lµ x4, nhng do pÝt t«ng dÞch chuyÓn vÒ 2 phÝa nªn tæng dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng lµ 2x4. Do ®ã, ¸p suÊt tríc xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Pxl2=
Trong ®ã :
Vxl2: Lµ tæng thÓ tÝch cña ®êng èng dÉn dÇu tríc xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc vµ thÓ tÝch cña khoang xy lanh c«ng t¸c cÇu tríc.
Vxl2= VR2+ V_xlt
P01: ¸p suÊt ban ®Çu cña xy lanh c«ng t¸c, ®Ó ®¬n gi¶n chänP01= 0
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh chuyÓn ®éng cña xy lanh c«ng t¸c2: x4
mxlt.= Pxl2.Sxlt- Ft- m.
=
XÐt xy lanh c«ng t¸c thø ba (b¸nh sau bªn tr¸i ) thuéc dßng phanh thø hai,nh¸nh thø 3 dÉn ®éng ra cÇu sau.
§Çu vµo cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh3 bao gåm:
Lu lîng dÇu ch¶y qua van ®iÒu khiÓn tíi b¸nh sau bªn tr¸i Q21
Lu lîng dÇu ch¶y qua van vÒ thïng tÝch n¨ng håi vÒ thïng tÝch n¨ng Q3T
§Çu ra cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh3 bao gåm:
¸p suÊt t¹i xy lanh c«ng t¸c Pxl3
DÞch chuyÓn cña pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c x5
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Pxl3 nh sau:
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Pxl3nh sau: T¹i xy lanh c«ng t¸c khi cã lu lîng Q21 t¸c ®éng sÏ lµm pÝt t«ng trong xy lanh c«ng t¸c dÞch chuyÓn mét ®o¹n lµ x5, nhng do pÝt t«ng dÞch chuyÓn vÒ 2 phÝa nªn tæng dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng lµ 2x5. Do ®ã, ¸p suÊt tríc xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Pxl3=
Trong ®ã :
Vxl3: Lµ tæng thÓ tÝch cña ®êng èng dÉn dÇu tríc xy lanh c«ng t¸c cÇu sau vµ thÓ tÝch cña khoang xy lanh c«ng t¸c cÇu sau.
Vxl3= VR4+ V_xls
Trong ®ã:
VR4: Lµ thÓ tÝch ®êng èng dÉn dÇu tõ van ®iÒu khiÓn tíi xy lanh c«ng t¸c cÇu sau: VR4=
Víi D lµ ®êng kÝnh èng dÉn dÇu (m); l4 lµ chiÒu dµi ®êng èng dÉn tõ van ®iÒu khiÓn ®Õn xy lanh c«ng t¸c cÇu sau (m)
V_xls : lµ thÓ tÝch khoang xy lanh c«ng t¸c cÇu sau:V_xls = víi ds lµ ®êng kÝnh xy lanh c«ng t¸c cÇu sau (m); ls : lµ chiÒu dµi pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c cÇu sau (m )
Sxls: Lµ diÖn tÝch pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c cÇu sau: Sxls=
P03: ¸p suÊt ban ®Çu cña xy lanh c«ng t¸c (N/m2)
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh chuyÓn ®éng cña xy lanh c«ng t¸c3: x5
mxls.= Pxl3.Sxls- Ft- m.
=
Trong ®ã:
mxls: lµ khèi lîng pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c cÇu sau(Kg )
XÐt xy lanh c«ng t¸c thø t (b¸nh sau bªn ph¶i ) thuéc dßng phanh thø hai, nh¸nh thø 4 dÉn ®éng ra cÇu sau.
§Çu vµo cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh4 bao gåm:
Lu lîng dÇu cña van tíi nh¸nh thø hai Q22
Lu lîng dÇu håi vÒ thïng tÝch n¨ng Q4T
§Çu ra cña xy lanh c«ng t¸c nh¸nh3 bao gåm:
¸p suÊt tríc xy lanh c«ng t¸c Pxl4
DÞch chuyÓn cña pÝt t«ng xy lanh c«ng t¸c x6
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh Pxl4 nh sau: T¹i xy lanh c«ng t¸c khi cã lu lîng Q22 t¸c ®éng sÏ lµm pÝt t«ng trong xy lanh c«ng t¸c dÞch chuyÓn mét ®o¹n lµ x6, nhng do pÝt t«ng dÞch chuyÓn vÒ 2 phÝa nªn tæng dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng lµ 2x6. Do ®ã, ¸p suÊt tríc xy lanh c«ng t¸c b¸nh tríc bªn tr¸i ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Pxl4=
Trong ®ã :
Vxl4: Lµ tæng thÓ tÝch cña ®êng èng dÉn dÇu tríc xy lanh c«ng t¸c vµ thÓ tÝch cña khoang xy lanh c«ng t¸c.
Vxl4= VR4+ V_xls
Trong ®ã:
P04: ¸p suÊt ban ®Çu cña xy lanh c«ng t¸c (N/m2)
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh chuyÓn ®éng cña xy lanh c«ng t¸c4: x6
mxls.= Pxl4.Sxls- Ft- m.
=
H×nh 4.5: Khèi Xylanh c«ng t¸c
Nh vËy, khèi XY lanh c«ng t¸c gåm cã 8 ®Çu vµo vµ 8 ®Çu ra
4.2.5.C¬ cÊu phanh
Khi c¸c xy lanh c«ng ë c¸c b¸nh xe lµm viÖc sÏ t¹o ra c¸c dÞch chuyÓn c¸c dich chuyÓn t¬ng øng ë c¸c xy lanh c«ng t¸c. C¸c dÞch chuyÓn nµy sÏ lµm ph¸t sinh ra c¸c m« men phanh t¹i c¸c b¸nh xe.
C¸c ®¹i lîng ®Çu vµo cña khèi C¬ cÊu phanh gåm cã c¸c dÞch chuyÓn lµ x3,x4,x5,x6
C¸c ®¹i lîng ®Çu ra cña khèi C¬ cÊu phanh gåm cã c¸c m« men phanh t¬ng øng ë c¸c b¸nh xe: Mp1. Mp2, Mp3, Mp4
Ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh m« men phanh nh sau:
Mp= m.m.P.Rtb (Nm )
Trong ®ã:
m: lµ sè ®«i bÒ mÆt ma s¸t
P: Lùc Ðp, Ðp m¸ phanh vµo víi ®Üa phanh: P=p.S (N)
m: Lµ hÖ sè ma sat
Rtb: b¸n kÝnh trung b×nh tÊm ma sat (m )
H×nh4.6: Khèi c¬ cÊu phanh
Trªn thùc tÕ, khi m« pháng qóa tr×nh lµm viÖc cña ABS ph¶i kÓ dÕn c¶ sù c¶n trë cña dÇu trong c¸c ®êng èng dÉn, nghÜa lµ trªn m« h×nh m« pháng ph¶i cã khèi ®êng èng ë vÞ trÝ tríc van ®iÒu khiÓn vµ tríc xy lanh c«ng t¸c. Tuy nhiªn, ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ m« h×nh m« pháng nªn em ®· bá qua søc c¶n cña dÇu .
4.3.Mét sè kÕt qu¶ m« pháng
ch¬ng 5:
Quy tr×nh gia c«ng chi tiÕt
1. Ph©n tÝch kÕt cÊu - Chän d¹ng s¶n xuÊt:
1.1. Ph©n tÝch kÕt cÊu:
Chi tiÕt chèt cña c¬ cÊu phanh sau cã d¹ng chi tiÕt d¹ng trô gåm cã c¸c mÆt quan träng tiÕp xóc víi cam lÖch t©m.
Chøc n¨ng nhiÖm vô: chèt phanh cã nhiÖm vô gi÷ cè ®Þnh guèc phanh ë ®Çu díi cña phanh. Ngoai ra chèt phanh kÕt hîp víi cam lÖch t©m lµm nhiÖm vô ®iÒu chØnh khe hë m¸ phanh khi m¸ phanh bÞ mßn ®Ó phanh ®¹t hiÖu qu¶ tèt trong qu¸ tr×nh lµm viÖc.
1. 2. Chän d¹ng s¶n xuÊt:
Do tÝnh chÊt s¶n xuÊt mang tÝnh söa ch÷a vµ c¶i tiÕn nhá, cho nªn ta chän s¶n xuÊt lµ ®¬n chiÕc.
2. LËp quy tr×nh c«ng nghÖ:
2.1. Ph¬ng ph¸p t¹o ph«i:
Do chi tiÕt cã d¹ng h×nh trô, ®êng kÝnh lín nhÊt lµ 19 mm nªn chi tiÕt ®îc chÕ t¹o bang c¸ch c¸n nãng
Nguyªn c«ng 1: TiÖn 19
Nguyªn c«ng 2: TiÖn c¸c vÞ trÝ ,tiÖn ren
Nguyªn c«ng 3: phay r·nh ë vÞ trÝ
Nguyªn c«ng 4: KiÎm tra chi tiÕt
ThiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ:
Nguyªn c«ng 1: TiÖn ®¹t kÝch thíc
S¬ ®å g¸ ®Æt
Chi tiÕt gia c«ng ®îc ®Þnh vÞ kÑp chÆt b¨ng m©m cÆp ba chÊu h¹n chÕ 4 bËc tù do.
Chän m¸y
Ta chän m¸y gia c«ng lµ m¸y tiÖn cã kÝ hiÖu T620
C¸c th«ng sè cña m¸y tiÖn T620 :
§êng kÝnh gia c«ng lín nhÊt : Dmax=400mm
Kho¶ng c¸ch gi÷a hai mòi t©m :1400mm
Sè cÊp tèc ®é trôc chÝnh : 23
Giíi h¹n vßng quay trôc chÝnh :25¸ 2000
C«ng suÊt ®éng c¬ : 10 kw
C¸c bíc c«ng nghÖ
TiÖn th«Æ19
Chän dông cô c¾t
Chän dao tiÖn ngoµi th©n th¼ng ,vËt liÖu T15K6
ChÕ ®é c¾t:
Khi gia c«ng th« Æ19 ta chän chiÒu s©u c¾t t=1mm
B¶ng 5-60 ,ta chän bíc tiÕn dao S=0.35;
B¶ng 5-63 ta chän tèc ®é c¾t Vb =75(m/ph)
C¸c hÖ sè hiÖu chØnh :
HÖ sè phô thuéc vµo ®é cøng cña chi tiÕt gia c«ng k1=0.9 (theo b¶ng 5.3)
HÖ sè phô thuéc vµo tr¹ng th¸i bÒ mÆt k2=0.8 (theo b¶ng 5.5)
HÖ sè phô thuéc vµo tuæi bÒn cña dao k3=1 (theo b¶ng 5.7)
Nh vËy tèc ®é tÝnh to¸n lµ Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x75 =54(m/phót)
Sè vßng quay cña trôc chÝnh theo tÝnh to¸n lµ:
Theo m¸y ta chän ®îc n=900(v/ph)
Nh vËy tèc ®é c¾t thùc tÕ lµ:
Vtt=
Theo m¸y ta chän Sm=0.36mm
Nguyªn c«ng 2: TiÖn ®¹t c¸c kÝch thíc ,tiÖn ren vµ c¾t ®øt
TiÖn ®¹t c¸c kÝch thíc , tiÖn ren vµ c¾t ®øt hai ®Çu chi tiÕt ®¹t kÝch thíc quy ®Þnh
* §Þnh vÞ vµ kÑp chÆt:
Chi tiÕt ®îc ®Þnh vÞ, kÑp chÆt b»ng m©m cÆp ba chÊu h¹n chÕ 4 bËc tù do.
Chän m¸y:
Gia c«ng chi tiÕt trªn m¸y tiÖn T620
Chän dao:
Chän dao tiÖn b»ng thÐp giã cã kÝ hiÖu P15K6
ChÕ ®é c¾t:
Tiªn th« c¸c vÞ trÝ( t¬ng tô tÝnh nh phÇn trªn)
ChiÒu s©u c¾t: t = 1 (mm)
Lîng ch¹y dao: Tra b¶ng 5-11 (Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y)
ta cã: S = 0,5 (mm/vßng)
n = 1000 v/ph
TiÖn tinh c¸c vi trÝ(t¬ng tù nh trªn)
ChiÒu s©u c¾t: t = 0,25 (mm)
Lîng ch¹y dao: Tra b¶ng 5-11 (Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y)
ta cã: S = 0,25 (mm/vßng)
n= 1200 v/ph
TiÖn ren
Chän dông cô c¾t
Chän dao tiÖn g¾n hîp kim cøng ,vËt liÖu T15K6
ChÕ ®é c¾t:
Khi gia c«ng th« ren ta chän chiÒu s©u c¾t t= 1mm
B¶ng 5-71 ,ta chän bíc tiÕn dao S=0.08mm/vßng;
B¶ng 5-71 ta chän tèc ®é c¾t Vb =19(m/ph)
C¸c hÖ sè hiÖu chØnh :
HÖ sè phô thuéc vµo ®é cøng cña chi tiÕt gia c«ng k1=0.9 (theo b¶ng 5.3)
HÖ sè phô thuéc vµo tr¹ng th¸i bÒ mÆt k2=0.8 (theo b¶ng 5.5)
HÖ sè phô thuéc vµo tuæi bÒn cña dao k3=1 (theo b¶ng 5.7)
Nh vËy tèc ®é tÝnh to¸n lµ Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x19 =13,68(m/phót)
Sè vßng quay cña trôc chÝnh theo tÝnh to¸n lµ:
Theo m¸y ta chän ®îc n=79(v/ph)
Nh vËy tèc ®é c¾t thùc tÕ lµ:
Vtt=
Theo m¸y ta chän S m=0.08mm
Thêi gian khi tiÖn r¨ng
T01=
L1=L2=(1-3)bíc ren =1.12,56=12,56 L=65mm
S=0,2(mm/vßng)
n=79(vßng/phót)
C¾t ®øt ®¹t kÝch thíc quy ®Þnh
ChiÒu s©u c¾t t: chiÒu s©u c¾t t b»ng chiÒu réng cña dao t = 2 mm
Lîng ch¹y dao s: tra b¶ng 5-72 STCNCTM tËp II ta ®îc s = 0,1 mm/v
VËn tèc c¾t v: tra b¶ng 5-73a sæ tay STCNCTM víi lîng ch¹y dao
s= 0,1 ta ®îc v = 57p.
Víi hÖ sè hiÖu chØnh:
k1: hÖ sè phô thuéc vµo chu kú bÒn T cña dao víi T = 45 phót ta ®îc k1=1,04
k2: hÖ sè phô thuéc vµo d/D (d/D = 0) ta ®îc k2 = 1
k3: hÖ sè phô thuéc vµo lo¹i thÐp ®îc gia c«ng tra theo b¶ng 5-63 ta ®îc k3 = 0,37
k4: hÖ sè phô thuéc vµo t×nh tr¹ng bÒ mÆt ph«i k4 =1
k5: hÖ sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cã dung dÞch tr¬n nguéi
k5 =1
VËy vËn tèc c¾t thùc tÕ v = vb.k = 57.1.1,04.0,37.1 = 30m/p
Sè vßng quay trôc chÝnh n: n = m/p
Dông cô ®o: sau khi gia c«ng chi tiÕt xong ta kiÓm tra chi tiÕt b»ng thíc kÑp
Nguyªn c«ng 3 phay r·nh c¸c vÞ trÝ
* §Þnh vÞ vµ kÑp chÆt:
Chi tiÕt ®îc ®Þnh vÞ bëi hai khèi ch÷ V ng¾n vµ 1 chèt tú h¹n chÕ 5 bËc tù do
Chän m¸y:
Gia c«ng chi tiÕt trªn m¸y phay 6H12
Chän dao:
Chän dao tiÖn b»ng thÐp giã cã kÝ hiÖu BK8
ChÕ ®é c¾t:
Gia c«ng th«
ChiÒu s©u c¾t: t = 1 mm.
Lîng ch¹y dao r¨ng: Sz = 0,2mm/r¨ng.
Þ Lîng ch¹y dao vßng: Sv = 10´0,2 = 2,0mm/vßng.
Tèc ®é c¾t tra ®îc(b¶ng 5-96[7]): Vb = 35mm/phót.
Tèc ®é tÝnh to¸n:
Vt = Vb.k1.k2.k3.k4
Trong ®ã:
k1: HÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo tr¹ng th¸i bÒ mÆt gia c«ng , k3 = 0,8.
k2: HÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc chiÒu réng phay, k4 = 1,13.
k3: HÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc gãc nghiªng chÝnh, k5 = 1,0.
k4: HÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc d¹ng gia c«ng , k4 = 1,0.
Þ Vt = 35.0,8.1,0.1,0.1,0 = 28 m/phót.
Tèc ®é trôc chÝnh:
n = 1000´Vt/p.D = 1000.28/3,14.40 = 223 vßng/phót.
Chän tèc ®é m¸y: n= 190 vßng/phót.
Þ Tèc ®é c¾t thùc tÕ:
Vt = p.D. n/1000 = 3,14.40.190/1000 = 24 m/phót.
Lîng ch¹y dao phót:
Sp = 190.2,0 = 380 mm/phót.
Gia c«ng tinh.
ChiÒu s©u c¾t: t = 0,1mm.
Lîng ch¹y dao r¨ng: Sz = 0,1mm/r¨ng.
Þ Lîng ch¹y dao vßng: Sv = 10´0,1 = 1,0mm/vßng.
Tèc ®é c¾t tra ®îc(b¶ng 5-96[7]): Vb = 35mm/phót.
Tèc ®é tÝnh to¸n:
Vt = Vb.k1.k2.k3.k4
Trong ®ã:
k1 = 1,0; k2 = 1,0; k3 = 1,0; k4 = 1,0.
Þ Vt = 35.1,0.1,0.1,0.1,0 = 35 m/phót.
Tèc ®é trôc chÝnh:
n = 1000´Vt/p.D = 1000.35/3,14.40 = 278 vßng/phót.
Chän tèc ®é m¸y: n= 235 vßng/phót.
Þ Tèc ®é c¾t thùc tÕ:
Vt = p.D. n/1000 = 3,14.40.235/1000 = 30 m/phót.
Lîng ch¹y dao phót:
Sp = 235.1,0 = 235 mm/phót.
Dông cô ®o: sau khi gia c«ng chi tiÕt xong ta kiÓm tra chi tiÕt b»ng thíc kÑp
Nguyªn c«ng 4: KiÓm tra chi tiÕt
VÒ kÝch thíc: ChiÒu dµi vµ ®êng kÝnh cña c¸c bËc kh«ng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao nªn kiÓm tra b»ng thíc cÆp.
§êng kÝnh kiÓm tra b»ng Panme.
VÒ h×nh d¸ng h×nh häc vµ c¸c bÒ mÆt t¬ng quan dïng:
+ §ång hå so
+ §å g¸
KÕt luËn chung
Trong thêi gian ng¾n chóng em ®îc giao nhiÖm vô thiÕt kÕ hÖ thèng phanh xe du lÞch gåm cã: C¬ cÊu phanh, dÉn ®éng phanh, trî lùc phanh, thiÕt kÕ ABS vµ m« pháng hÖ thèng…chóng em ®· cè g¾ng s u tÇm tµi liÖu vµ vËn dông kiÕn thøc ®· ®îc häc tËp ®Ó hoµn thµnh nhiÖm vô ®îc giao.
Qua tÝnh to¸n thÊy r»ng c¸c côm thiÕt kÕ ®Òu ®¶m b¶o vÒ th«ng sè lµm viÖc vµ ®ñ bÒn.
Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, chóng em ®· cã cè g¾ng t×m hiÓu thùc tÕ vµ gi¶i quyÕt c¸c néi dung kÜ thuËt hîp lý. §©y lµ bíc khëi ®Çu quan träng gióp cho em cã thÓ nhanh chãng tiÕp cËn víi ngµnh c«ng nghiÖp « t« hiÖn nay cña níc ta. Em rÊt mong nhËn ® îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp, bæ sung cña c¸c thÇy, vµ c¸c b¹n ®Ó ®Ò tµi cña em ®îc hoµn thiÖn h¬n, gãp phÇn nhá bÐ vµo nhu cÇu sö dông xe ë ViÖt Nam hiÖn nay.
Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµng c¶m ¬n sù híng dÉn, chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy Hå Hò H¶i cïng c¸c thÇy trong m«n «t« ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy.
Tµi liÖu tham kh¶o
1. TËp bµi gi¶ng thiÕt kÕ tÝnh to¸n ¤t«
T¸c gi¶: PGS.TS. NguyÔn Träng Hoan
2. CÊu t¹o gÇm xe con
T¸c gi¶: TS. NguyÔn Kh¾c Trai
3. Bµi gi¶ng cÊu t¹o ¤t«
T¸c gi¶: Ph¹m Vþ – D¬ng Ngäc Kh¸nh
XuÊt b¶n: Hµ Néi - 2004.
4. Híng dÉn thiÕt kÕ hÖ thèng phanh ¤t« m¸y kÐo
T¸c gi¶: D¬ng §×nh KhuyÕn
XuÊt b¶n: Hµ Néi - 1985.
5. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong
T¸c gi¶: §Æng TÊn Cêng – NguyÔn Tö Dòng
NguyÔn §øc Phó
6. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ tËp 1 vµ 2.
T¸c gi¶: TrÞnh ChÊt - Lª V¨n UyÓn.
XuÊt b¶n: §HBK in 2000.
7. Híng dÉn thiÕt kÕ ®å ¸n c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
T¸c gi¶: NguyÔn §¾c Léc – Lu V¨n Nhang.
8. Híng dÉn lµm bµi tËp dung sai.
T¸c gi¶: Ninh §øc Tèn - §ç Träng Hïng.
9. Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y t©p 1, 2 vµ 3
T¸c gi¶: NguyÔn §¾c Léc – Lª V¨n TiÕn
Ninh §øc Tèn – TrÇn Xu©n ViÖt.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
ban in.doc
Desktop_.ini
do an thu.dwg
MoHinhPhanhABS02.mdl
SolieuMoPhong.m
