lamthiphong
Tài xế O-H
Lời nói đầu…………………………………………………………..…………4
Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS KHÍ NÉN-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ………………………………………….…………6
Đặt vấn đề ………………………………………………………….………….6
1 . Công dụng, phân loại, yêu cầu ……………………………….………….....7
1.1 Công dụng…………………………………….……….……………7
1.2 Phân loại…………………………………………….…….………...7
1.3 Yêu cầu……………………………………… …………….…….…8
2 Giới thiệu về xe thiết kế……………………………………………………..9
3 Lựa chọn phương án thiết kế………………………………….…………....10
3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh………………….…………………………10
3.2 Lựa chọn dẫn động phanh………………………………….………12
4 Bố tri hệ thống phanh khí nén………………………………………………15
5 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế…………………………….16
5.1 Vai trò và lý thuyết cơ bản về hệ thống ABS………….……………16
5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS…………………….………20
5.3 Cấu tạo và hoạt động của một số cụm chi tiết trong hệ thống ABS…………………………………………………………………….………24
Chương 2 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH CẦU SAU………….33
1. Một số chi tiết chính………………………………………….…………….33
1.1 Trống phanh…………………………………………….……………….33
1.2 Guôc phanh…………………………………………………….………..34
2 . Tính toán mô men phanh……………………….…………………………35 3 . Xác định lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo phương pháp họa đồ…...36
3.1 Xác định góc d và bán kính r của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh..37
3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng họa đồ……………38
3.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết…………………………..…………………..40
3.4 Xác định kích thước má phanh…………………………………………..41
4 . Tính toán và kiểm nghiệm bền guốc phanh……………………………….44
5 . Tính toán nhiệt trong quá trình phanh……………………………………47
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHANH……………………………………………………………..49
1 . Lựa chọn phương bán bố trí chung………………………………………..49
1.1 Phương án 1: 3S/2K………………………………………………………49
1.2 Phương án 2: 4S/4K……………………………………………………….50
1.3 Phương án 3: 4S/3K………………………………………………………51
1.4 Phương án 4: 4S/3K………………………………………………………53
2. Thiết kế tính toán bầu phanh sau………………………………………….54
2.1 Lực tác dụng lên thanh đẩy……………………………………………….54
2.2 Tính toán lò xo của bộ tích lũy năng lượng………………………………56
3. Tính toán lượng khí nén……………………………………………………61
3.1 Thông số kỹ thuật của máy nén kh……………………………………….62
3.2 Tính toán lưu lương của máy nén khí……………………………………..62
3.3 Tính toán lượng khí tiêu hao sau mỗi lần phanh…………………………63
3.4 Tính bề đường ống phanh………………………………………………..65
4. Tính toán van điều khiển…………………………………………………..66
4.1 Sơ đồ tính toán…………………………………………………………….66
4.2 Tính toán buồng trên……………………………………………………...66
4.3 Tính toán buồng dưới…………………………………………………….68
5. Tính toán thiết kế cơ cấu chấp hành ABS…………………………………69
5.1 Tính toán áp suất khí nén và độ dịch chuyển của lõi van………………..69
5.2 Tính toán lực từ cuộn dây…………………………………………………70
5.3 Kết quả tinh toán bền các bộ phận chính trên Solid works………………75
Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ PHANH………………………………………………………….79
1 . Cơ sở lý thuyết của bộ thử nghiệm………………………………………..79
2 . Các thiết bị cần có trong bộ thử nghiệm …………………………………81
2.1 Cảm biến áp suất khí nén………………………………………………81
2.2 Bơm nhiên liệu...………………………………………………………82
2.3 Vòi phun nhiên liệu……………………………………………………83
2.4 Bộ hiển thị thời gian và điều khiển đánh dấu quãng đường phanh……84
3. Kết quả thực nghiệm trên xe Lifan…………………………………………91
Chương 5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHƯA HỆ THỐNG PHANH ABS ……………………………………………………..95
1Hiện tượng, hư hỏng, phương pháp kiểm tra cảm biến……………………..95
1.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng……………………………….……95
1.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……95
1.3 Sửa chữa và bảo dưỡng các cảm biến…………………………….………96
2 . Sửa chữa và bảo dưỡng cơ cấu chấp hành ABS……………….….…….96
2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng…………………………….………96
2.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……96
2.3 Quy trình tháo lắp và bảo dưỡng bộ chấp hành…………………….……96
3 . Quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phanh……………….97
3.1 Quy trình tháo lắp cơ cấu phanh ……………………………………...….97
3.2 Hư hỏng và nguyên nhân………………………………………………….99
Chương 6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH..101
1 . Phân tích kết cấu và chọn dạng sản xuất…………………………….…....101
2 . Lập quy trình công nghệ……………………..………………………..…..101
Kết Luận………………………………………….………………….……….105
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………106
Lời nói đầu…………………………………………………………..…………4
Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS KHÍ NÉN-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ………………………………………….…………6
Đặt vấn đề ………………………………………………………….………….6
1 . Công dụng, phân loại, yêu cầu ……………………………….………….....7
1.1 Công dụng…………………………………….……….……………7
1.2 Phân loại…………………………………………….…….………...7
1.3 Yêu cầu……………………………………… …………….…….…8
2 Giới thiệu về xe thiết kế……………………………………………………..9
3 Lựa chọn phương án thiết kế………………………………….…………....10
3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh………………….…………………………10
3.2 Lựa chọn dẫn động phanh………………………………….………12
4 Bố tri hệ thống phanh khí nén………………………………………………15
5 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế…………………………….16
5.1 Vai trò và lý thuyết cơ bản về hệ thống ABS………….……………16
5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS…………………….………20
5.3 Cấu tạo và hoạt động của một số cụm chi tiết trong hệ thống ABS…………………………………………………………………….………24
Chương 2 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH CẦU SAU………….33
1. Một số chi tiết chính………………………………………….…………….33
1.1 Trống phanh…………………………………………….……………….33
1.2 Guôc phanh…………………………………………………….………..34
2 . Tính toán mô men phanh……………………….…………………………35 3 . Xác định lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo phương pháp họa đồ…...36
3.1 Xác định góc d và bán kính r của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh..37
3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng họa đồ……………38
3.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết…………………………..…………………..40
3.4 Xác định kích thước má phanh…………………………………………..41
4 . Tính toán và kiểm nghiệm bền guốc phanh……………………………….44
5 . Tính toán nhiệt trong quá trình phanh……………………………………47
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHANH……………………………………………………………..49
1 . Lựa chọn phương bán bố trí chung………………………………………..49
1.1 Phương án 1: 3S/2K………………………………………………………49
1.2 Phương án 2: 4S/4K……………………………………………………….50
1.3 Phương án 3: 4S/3K………………………………………………………51
1.4 Phương án 4: 4S/3K………………………………………………………53
2. Thiết kế tính toán bầu phanh sau………………………………………….54
2.1 Lực tác dụng lên thanh đẩy……………………………………………….54
2.2 Tính toán lò xo của bộ tích lũy năng lượng………………………………56
3. Tính toán lượng khí nén……………………………………………………61
3.1 Thông số kỹ thuật của máy nén kh……………………………………….62
3.2 Tính toán lưu lương của máy nén khí……………………………………..62
3.3 Tính toán lượng khí tiêu hao sau mỗi lần phanh…………………………63
3.4 Tính bề đường ống phanh………………………………………………..65
4. Tính toán van điều khiển…………………………………………………..66
4.1 Sơ đồ tính toán…………………………………………………………….66
4.2 Tính toán buồng trên……………………………………………………...66
4.3 Tính toán buồng dưới…………………………………………………….68
5. Tính toán thiết kế cơ cấu chấp hành ABS…………………………………69
5.1 Tính toán áp suất khí nén và độ dịch chuyển của lõi van………………..69
5.2 Tính toán lực từ cuộn dây…………………………………………………70
5.3 Kết quả tinh toán bền các bộ phận chính trên Solid works………………75
Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ PHANH………………………………………………………….79
1 . Cơ sở lý thuyết của bộ thử nghiệm………………………………………..79
2 . Các thiết bị cần có trong bộ thử nghiệm …………………………………81
2.1 Cảm biến áp suất khí nén………………………………………………81
2.2 Bơm nhiên liệu...………………………………………………………82
2.3 Vòi phun nhiên liệu……………………………………………………83
2.4 Bộ hiển thị thời gian và điều khiển đánh dấu quãng đường phanh……84
3. Kết quả thực nghiệm trên xe Lifan…………………………………………91
Chương 5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHƯA HỆ THỐNG PHANH ABS ……………………………………………………..95
1Hiện tượng, hư hỏng, phương pháp kiểm tra cảm biến……………………..95
1.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng……………………………….……95
1.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……95
1.3 Sửa chữa và bảo dưỡng các cảm biến…………………………….………96
2 . Sửa chữa và bảo dưỡng cơ cấu chấp hành ABS……………….….…….96
2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng…………………………….………96
2.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……96
2.3 Quy trình tháo lắp và bảo dưỡng bộ chấp hành…………………….……96
3 . Quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phanh……………….97
3.1 Quy trình tháo lắp cơ cấu phanh ……………………………………...….97
3.2 Hư hỏng và nguyên nhân………………………………………………….99
Chương 6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH..101
1 . Phân tích kết cấu và chọn dạng sản xuất…………………………….…....101
2 . Lập quy trình công nghệ……………………..………………………..…..101
Kết Luận………………………………………….………………….……….105
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………106
Lời Nói Đầu
Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Mục tiêu tới năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp. Để đạt được mục tiêu đó, rất nhiều các khu công nghiệp đã được xây dựng ở nhiều tỉnh thành trong cả nước. Đi cùng với đó mạng lưới giao thông ngày càng được cải thiện để đáp ứng nhu cầu trao đổi hàng hóa giữa các khu công nghiệp trong cả nước. Trong hệ thống giao thông vận tải nước ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo, phần lớn hàng hóa và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô.
Tuy nhiên cùng với những lợi ích vô cùng to lớn mà ô tô mang lại đối với sự phát triển của nền kinh tế và con người, thì một vấn đề đáng lo ngại đặt ra là vấn sngười.
Theo thống kê của các nước trong những nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ thì có tới 10÷15% do hư hỏng máy móc trục trặc về kỹ thuật. Trong những nguyên nhân do hư hỏng về máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỉ lệ tai nạn do các cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau:
- Phanh chân 52,2 ÷ 74,4%
- Phanh tay 4,9 ÷16,1%
- Lái 4,9 ÷ 19,2%
- Ánh sáng 2,3 ÷ 8,7%
- Bánh xe 2,5 ÷ 10%
- Các hư hỏng khác 2 ÷ 18,2%
Từ những thông kê trên thấy rằng, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì vậy hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Đối với dòng xe tải có trọng tại nhỏ nói riêng, vì dòng xe này có tải trọng không lớn nên trước đây các công ty, các cơ sở sản xuất,cũng như các nhà sản xuất trước chưa có trang bị hệ thống chống bó cứng ABS. Hoặc có nhưng không nhiều và không mang tính rộng khắp. Với yêu cầu cũng như như cầu về an toàn cao như hiện này. Chúng em cùng với sự hướng dẫn,chỉ bảo tận tình của thầy Hồ Hữu Hải thực hiện đề tài nghiên cứu này mong rằng sẽ đáp ứng được nhu cầu cũng như yêu cầu an toàn phanh trên xe tải nhỏ hiện nay.
Trên cơ sở đó chúng em được giao đề tài :
" Thiết kế tính toán hệ thống phanh khí nén ABS cho cầu sau trên xe tải 3 tấn "
Với các hạng mục như sau:
1- Tổng quan về hệ thống
2- Tính toán thiết ké cơ cấu phanh cho cầu sau xe
3- Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động phanh
4- Tính toán cơ cấu chấp hành
5- Tính toán thiết kế thiết bị thí nghiệm cho hệ thống
6- Xây dựng quy trình bảo dưỡng và sửa chữa
7- Xây dựng quy trình gia công chi tiết điển hình
Đề tài được thực hiện tại bộ môn ô tô và xe chuyên dụng trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn 3 tháng thực hiện với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em và với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình. Tuy nhiên với những hiểu biết và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy chỉ bảo thêm để em ngày càng trở nên hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ô tô và xe chuyên dùng và đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Hồ Hữu Hải đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất có thể để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình!
Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2009
Sinh viên thực hiện: Bùi Việt Vương-Nguyễn Văn Trọng
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Đặt vấn đề
Ô tô nói chung là phương tiện giao thông vận tải đường bộ có khả năng vận tải hàng hóa, hành khách phục vụ mục đích phát triển kinh tế xã hội, quân sự.
Ô tô tải là phương tiện vận tải có động cơ được dùng với mục đích chuyên chở hàng hóa. Tùy vào tải trọng mà xe tải có thể phân ra thành xe tải nhỏ, xe tải vừa, xe tải lớn...
Theo yêu cầu thiết kế loại ôtô tải có tải trọng 2,98 tấn xe. Các xe tải bố trí loại này động cơ đặt trước có cabin kiểu lật. Dẫn động phanh sử dụng là dẫn động khí nén.
Hình 1.1 : Xe tải Lifan 3 tấn
Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô, với công dụng chính như: Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khi đang chuyển động, hay có khả năng giữ cho xe đứng yên trên đường dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có mặt của người lái xe.
Ngay nay hầu hết hệ thống phanh trên ô tô đã được bố trí hệ thống ABS. Hệ thống ABS được sử dụng với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trông mọi trường hợp chuyển động, cụ thể bao gồm: Rút ngắn quãng đường phanh và đảm bảo tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh.
Hệ thống ABS được gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “Anti-lock Brake System” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh.
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu:
1.1. Công dụng.
Hệ thống phanh là một trong các cụm đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô. Trong quá trình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do ma sát giữa trống phanh (đĩa phanh) với má phanh nhờ vậy có thể giảm được tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe ở một vị trí nhất định.
Hệ thống phanh còn giúp nâng cao vận tốc trung bình của xe do đó nâng cao được năng suất vận chuyển.
1.2. Phân loại.
Theo công dụng:
+ Hệ thống phanh chính (phanh chân).
+ Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
+ Hệ thống phanh dự phòng.
+ Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ).
Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.
Theo dẫn động phanh
+ Hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
+ Hệ thống phanh dẫn động khí nén.
+ Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thủy lực.
+ Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa.
+ Hệ thống phanh dẫn động điện từ.
1.3. Yêu cầu.
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
+ Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
+ Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn.
+ Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.
+ Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.
+ Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng.
+ Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
+ Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện sử dụng.
+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe.
+ Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài.
+ Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa.
2. Giới thiệu về xe thiết kế:
Xe tham khảo là loại xe tải với tải trọng 2,98 tấn. Xe 2 cầu với cầu sau chủ động
Bảng thông số kỹ thuật :
Thông số kỹ thuật
Đơn vị
Giá trị
Kích thước
Dài/Rộng/Cao
(mm)
5990/2190/2750
Trọng lượng không tải G0
(N)
45100
Trọng lượng tổng cộng cho phép Gmax
(N)
76850
Vận tốc lớn nhất Vmax
(km/h)
75
Phân bố tải trọng trên các cầu khi đầy tải Trước/Sau
N
26850/50000
Công suất max/tốc độ quay
kW/v/phut
85/3200
Kích thước lốp
inch
8.25-20
Chiều dài cơ sở
mm
3400
Bảng1: Thông số kỹ thuật của xe thiết kế
3. Lựa chọn phương án thiết kế:
Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh dùng cho ô tô tải có trang bị hệ thống ABS là đi lựa chọn cơ cấu phanh, dẫn động phanh, và từ đó chọn sơ đồ bố trí.
Vì vậy ta phải phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc cũng như ưu điểm, nhược điểm của các cơ cấu phanh, dẫn động phanh, sơ đồ bố trí để từ đó làm cơ sở chọn lựa phương án hợp lý nhất.
3.1. Lựa chọn cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen phanh hãm trên bánh xe nhằm chuyển động năng của ô tô thành các dạng năng lượng khác (như nhiệt năng) khi phanh ôtô. Trong quá trình sử dụng thì cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc củ bánh xe và có những yêu cầu cao về hiệu quả phanh, tính ổn định làm việc trong điều kiện làm việc như :
+ Đảm bảo tạo ta mômen cao và ổn định khi làm việc.
+ Có lực điều khiển vào cơ cấu nhỏ.
+ Kết cấu nhỏ gọn có thể đặt trong lòng bánh xe.
+ Đảm bảo thoát nhiệt, hệ số ma sát ổn định.
+ Có khả năng chống mài mòn tốt, dễ dàng hiệu chỉnh, thay thế.
Hiện nay cơ cấu phanh dùng trên ô tô chủ yếu có 2 loại: loại tang trống và loại cơ cấu phanh dùng đĩa ma sát. Hai loại này đều có những ưu nhược điểm riêng và được lựa chọn tùy vào loại ô tô và tính chất sử dụng ô tô.
3.1.1. Đối với loại cơ cấu phanh dùng đĩa ma sát khô :
Đặc điểm cơ cấu này là có khả năng thoát nhiệt tốt nên có hệ số ma sát ổn định trong quá trình làm việc ở điều kiện bình thường, đồng thời cơ cấu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bố trí điều khiển. Nhược điểm của loại này là khó có thể tránh bụi bẩn do không được che kín, đặc biệt khi đi vào chỗ lầy lội thì bụi bẩn dễ lọt vào vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh giảm hệ số ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, phanh sẽ kém hiệu quả. Kích thước của má phanh bị hạn chế nên đòi hỏi áp suất dẫn động phải lớn để đảm bảo lực phanh cần thiết. Hơn nữa lực phanh sinh ra trên cơ cấu phanh đĩa này không lớn do không có khả năng tự xiết, vậy đòi hỏi áp suất dầu rất cao hoặc đường kính piston phải lớn. Vì vậy cơ cấu này chỉ thích hợp với những ô tô cần lực phanh nhỏ, tải trọng nhỏ.
Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS KHÍ NÉN-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ………………………………………….…………6
Đặt vấn đề ………………………………………………………….………….6
1 . Công dụng, phân loại, yêu cầu ……………………………….………….....7
1.1 Công dụng…………………………………….……….……………7
1.2 Phân loại…………………………………………….…….………...7
1.3 Yêu cầu……………………………………… …………….…….…8
2 Giới thiệu về xe thiết kế……………………………………………………..9
3 Lựa chọn phương án thiết kế………………………………….…………....10
3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh………………….…………………………10
3.2 Lựa chọn dẫn động phanh………………………………….………12
4 Bố tri hệ thống phanh khí nén………………………………………………15
5 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế…………………………….16
5.1 Vai trò và lý thuyết cơ bản về hệ thống ABS………….……………16
5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS…………………….………20
5.3 Cấu tạo và hoạt động của một số cụm chi tiết trong hệ thống ABS…………………………………………………………………….………24
Chương 2 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH CẦU SAU………….33
1. Một số chi tiết chính………………………………………….…………….33
1.1 Trống phanh…………………………………………….……………….33
1.2 Guôc phanh…………………………………………………….………..34
2 . Tính toán mô men phanh……………………….…………………………35 3 . Xác định lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo phương pháp họa đồ…...36
3.1 Xác định góc d và bán kính r của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh..37
3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng họa đồ……………38
3.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết…………………………..…………………..40
3.4 Xác định kích thước má phanh…………………………………………..41
4 . Tính toán và kiểm nghiệm bền guốc phanh……………………………….44
5 . Tính toán nhiệt trong quá trình phanh……………………………………47
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHANH……………………………………………………………..49
1 . Lựa chọn phương bán bố trí chung………………………………………..49
1.1 Phương án 1: 3S/2K………………………………………………………49
1.2 Phương án 2: 4S/4K……………………………………………………….50
1.3 Phương án 3: 4S/3K………………………………………………………51
1.4 Phương án 4: 4S/3K………………………………………………………53
2. Thiết kế tính toán bầu phanh sau………………………………………….54
2.1 Lực tác dụng lên thanh đẩy……………………………………………….54
2.2 Tính toán lò xo của bộ tích lũy năng lượng………………………………56
3. Tính toán lượng khí nén……………………………………………………61
3.1 Thông số kỹ thuật của máy nén kh……………………………………….62
3.2 Tính toán lưu lương của máy nén khí……………………………………..62
3.3 Tính toán lượng khí tiêu hao sau mỗi lần phanh…………………………63
3.4 Tính bề đường ống phanh………………………………………………..65
4. Tính toán van điều khiển…………………………………………………..66
4.1 Sơ đồ tính toán…………………………………………………………….66
4.2 Tính toán buồng trên……………………………………………………...66
4.3 Tính toán buồng dưới…………………………………………………….68
5. Tính toán thiết kế cơ cấu chấp hành ABS…………………………………69
5.1 Tính toán áp suất khí nén và độ dịch chuyển của lõi van………………..69
5.2 Tính toán lực từ cuộn dây…………………………………………………70
5.3 Kết quả tinh toán bền các bộ phận chính trên Solid works………………75
Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ PHANH………………………………………………………….79
1 . Cơ sở lý thuyết của bộ thử nghiệm………………………………………..79
2 . Các thiết bị cần có trong bộ thử nghiệm …………………………………81
2.1 Cảm biến áp suất khí nén………………………………………………81
2.2 Bơm nhiên liệu...………………………………………………………82
2.3 Vòi phun nhiên liệu……………………………………………………83
2.4 Bộ hiển thị thời gian và điều khiển đánh dấu quãng đường phanh……84
3. Kết quả thực nghiệm trên xe Lifan…………………………………………91
Chương 5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHƯA HỆ THỐNG PHANH ABS ……………………………………………………..95
1Hiện tượng, hư hỏng, phương pháp kiểm tra cảm biến……………………..95
1.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng……………………………….……95
1.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……95
1.3 Sửa chữa và bảo dưỡng các cảm biến…………………………….………96
2 . Sửa chữa và bảo dưỡng cơ cấu chấp hành ABS……………….….…….96
2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng…………………………….………96
2.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……96
2.3 Quy trình tháo lắp và bảo dưỡng bộ chấp hành…………………….……96
3 . Quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phanh……………….97
3.1 Quy trình tháo lắp cơ cấu phanh ……………………………………...….97
3.2 Hư hỏng và nguyên nhân………………………………………………….99
Chương 6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH..101
1 . Phân tích kết cấu và chọn dạng sản xuất…………………………….…....101
2 . Lập quy trình công nghệ……………………..………………………..…..101
Kết Luận………………………………………….………………….……….105
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………106
Lời nói đầu…………………………………………………………..…………4
Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS KHÍ NÉN-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ………………………………………….…………6
Đặt vấn đề ………………………………………………………….………….6
1 . Công dụng, phân loại, yêu cầu ……………………………….………….....7
1.1 Công dụng…………………………………….……….……………7
1.2 Phân loại…………………………………………….…….………...7
1.3 Yêu cầu……………………………………… …………….…….…8
2 Giới thiệu về xe thiết kế……………………………………………………..9
3 Lựa chọn phương án thiết kế………………………………….…………....10
3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh………………….…………………………10
3.2 Lựa chọn dẫn động phanh………………………………….………12
4 Bố tri hệ thống phanh khí nén………………………………………………15
5 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế…………………………….16
5.1 Vai trò và lý thuyết cơ bản về hệ thống ABS………….……………16
5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS…………………….………20
5.3 Cấu tạo và hoạt động của một số cụm chi tiết trong hệ thống ABS…………………………………………………………………….………24
Chương 2 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH CẦU SAU………….33
1. Một số chi tiết chính………………………………………….…………….33
1.1 Trống phanh…………………………………………….……………….33
1.2 Guôc phanh…………………………………………………….………..34
2 . Tính toán mô men phanh……………………….…………………………35 3 . Xác định lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo phương pháp họa đồ…...36
3.1 Xác định góc d và bán kính r của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh..37
3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng họa đồ……………38
3.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết…………………………..…………………..40
3.4 Xác định kích thước má phanh…………………………………………..41
4 . Tính toán và kiểm nghiệm bền guốc phanh……………………………….44
5 . Tính toán nhiệt trong quá trình phanh……………………………………47
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHANH……………………………………………………………..49
1 . Lựa chọn phương bán bố trí chung………………………………………..49
1.1 Phương án 1: 3S/2K………………………………………………………49
1.2 Phương án 2: 4S/4K……………………………………………………….50
1.3 Phương án 3: 4S/3K………………………………………………………51
1.4 Phương án 4: 4S/3K………………………………………………………53
2. Thiết kế tính toán bầu phanh sau………………………………………….54
2.1 Lực tác dụng lên thanh đẩy……………………………………………….54
2.2 Tính toán lò xo của bộ tích lũy năng lượng………………………………56
3. Tính toán lượng khí nén……………………………………………………61
3.1 Thông số kỹ thuật của máy nén kh……………………………………….62
3.2 Tính toán lưu lương của máy nén khí……………………………………..62
3.3 Tính toán lượng khí tiêu hao sau mỗi lần phanh…………………………63
3.4 Tính bề đường ống phanh………………………………………………..65
4. Tính toán van điều khiển…………………………………………………..66
4.1 Sơ đồ tính toán…………………………………………………………….66
4.2 Tính toán buồng trên……………………………………………………...66
4.3 Tính toán buồng dưới…………………………………………………….68
5. Tính toán thiết kế cơ cấu chấp hành ABS…………………………………69
5.1 Tính toán áp suất khí nén và độ dịch chuyển của lõi van………………..69
5.2 Tính toán lực từ cuộn dây…………………………………………………70
5.3 Kết quả tinh toán bền các bộ phận chính trên Solid works………………75
Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ PHANH………………………………………………………….79
1 . Cơ sở lý thuyết của bộ thử nghiệm………………………………………..79
2 . Các thiết bị cần có trong bộ thử nghiệm …………………………………81
2.1 Cảm biến áp suất khí nén………………………………………………81
2.2 Bơm nhiên liệu...………………………………………………………82
2.3 Vòi phun nhiên liệu……………………………………………………83
2.4 Bộ hiển thị thời gian và điều khiển đánh dấu quãng đường phanh……84
3. Kết quả thực nghiệm trên xe Lifan…………………………………………91
Chương 5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHƯA HỆ THỐNG PHANH ABS ……………………………………………………..95
1Hiện tượng, hư hỏng, phương pháp kiểm tra cảm biến……………………..95
1.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng……………………………….……95
1.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……95
1.3 Sửa chữa và bảo dưỡng các cảm biến…………………………….………96
2 . Sửa chữa và bảo dưỡng cơ cấu chấp hành ABS……………….….…….96
2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng…………………………….………96
2.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa………………………………….……96
2.3 Quy trình tháo lắp và bảo dưỡng bộ chấp hành…………………….……96
3 . Quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu phanh……………….97
3.1 Quy trình tháo lắp cơ cấu phanh ……………………………………...….97
3.2 Hư hỏng và nguyên nhân………………………………………………….99
Chương 6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH..101
1 . Phân tích kết cấu và chọn dạng sản xuất…………………………….…....101
2 . Lập quy trình công nghệ……………………..………………………..…..101
Kết Luận………………………………………….………………….……….105
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………106
Lời Nói Đầu
Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Mục tiêu tới năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp. Để đạt được mục tiêu đó, rất nhiều các khu công nghiệp đã được xây dựng ở nhiều tỉnh thành trong cả nước. Đi cùng với đó mạng lưới giao thông ngày càng được cải thiện để đáp ứng nhu cầu trao đổi hàng hóa giữa các khu công nghiệp trong cả nước. Trong hệ thống giao thông vận tải nước ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo, phần lớn hàng hóa và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô.
Tuy nhiên cùng với những lợi ích vô cùng to lớn mà ô tô mang lại đối với sự phát triển của nền kinh tế và con người, thì một vấn đề đáng lo ngại đặt ra là vấn sngười.
Theo thống kê của các nước trong những nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ thì có tới 10÷15% do hư hỏng máy móc trục trặc về kỹ thuật. Trong những nguyên nhân do hư hỏng về máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỉ lệ tai nạn do các cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau:
- Phanh chân 52,2 ÷ 74,4%
- Phanh tay 4,9 ÷16,1%
- Lái 4,9 ÷ 19,2%
- Ánh sáng 2,3 ÷ 8,7%
- Bánh xe 2,5 ÷ 10%
- Các hư hỏng khác 2 ÷ 18,2%
Từ những thông kê trên thấy rằng, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì vậy hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Đối với dòng xe tải có trọng tại nhỏ nói riêng, vì dòng xe này có tải trọng không lớn nên trước đây các công ty, các cơ sở sản xuất,cũng như các nhà sản xuất trước chưa có trang bị hệ thống chống bó cứng ABS. Hoặc có nhưng không nhiều và không mang tính rộng khắp. Với yêu cầu cũng như như cầu về an toàn cao như hiện này. Chúng em cùng với sự hướng dẫn,chỉ bảo tận tình của thầy Hồ Hữu Hải thực hiện đề tài nghiên cứu này mong rằng sẽ đáp ứng được nhu cầu cũng như yêu cầu an toàn phanh trên xe tải nhỏ hiện nay.
Trên cơ sở đó chúng em được giao đề tài :
" Thiết kế tính toán hệ thống phanh khí nén ABS cho cầu sau trên xe tải 3 tấn "
Với các hạng mục như sau:
1- Tổng quan về hệ thống
2- Tính toán thiết ké cơ cấu phanh cho cầu sau xe
3- Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động phanh
4- Tính toán cơ cấu chấp hành
5- Tính toán thiết kế thiết bị thí nghiệm cho hệ thống
6- Xây dựng quy trình bảo dưỡng và sửa chữa
7- Xây dựng quy trình gia công chi tiết điển hình
Đề tài được thực hiện tại bộ môn ô tô và xe chuyên dụng trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn 3 tháng thực hiện với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em và với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình. Tuy nhiên với những hiểu biết và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy chỉ bảo thêm để em ngày càng trở nên hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ô tô và xe chuyên dùng và đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Hồ Hữu Hải đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất có thể để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình!
Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2009
Sinh viên thực hiện: Bùi Việt Vương-Nguyễn Văn Trọng
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ABS-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Đặt vấn đề
Ô tô nói chung là phương tiện giao thông vận tải đường bộ có khả năng vận tải hàng hóa, hành khách phục vụ mục đích phát triển kinh tế xã hội, quân sự.
Ô tô tải là phương tiện vận tải có động cơ được dùng với mục đích chuyên chở hàng hóa. Tùy vào tải trọng mà xe tải có thể phân ra thành xe tải nhỏ, xe tải vừa, xe tải lớn...
Theo yêu cầu thiết kế loại ôtô tải có tải trọng 2,98 tấn xe. Các xe tải bố trí loại này động cơ đặt trước có cabin kiểu lật. Dẫn động phanh sử dụng là dẫn động khí nén.
Hình 1.1 : Xe tải Lifan 3 tấn
Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô, với công dụng chính như: Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khi đang chuyển động, hay có khả năng giữ cho xe đứng yên trên đường dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có mặt của người lái xe.
Ngay nay hầu hết hệ thống phanh trên ô tô đã được bố trí hệ thống ABS. Hệ thống ABS được sử dụng với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trông mọi trường hợp chuyển động, cụ thể bao gồm: Rút ngắn quãng đường phanh và đảm bảo tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh.
Hệ thống ABS được gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “Anti-lock Brake System” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh.
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu:
1.1. Công dụng.
Hệ thống phanh là một trong các cụm đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô. Trong quá trình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do ma sát giữa trống phanh (đĩa phanh) với má phanh nhờ vậy có thể giảm được tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe ở một vị trí nhất định.
Hệ thống phanh còn giúp nâng cao vận tốc trung bình của xe do đó nâng cao được năng suất vận chuyển.
1.2. Phân loại.
Theo công dụng:
+ Hệ thống phanh chính (phanh chân).
+ Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
+ Hệ thống phanh dự phòng.
+ Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ).
Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.
Theo dẫn động phanh
+ Hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
+ Hệ thống phanh dẫn động khí nén.
+ Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thủy lực.
+ Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa.
+ Hệ thống phanh dẫn động điện từ.
1.3. Yêu cầu.
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
+ Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
+ Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn.
+ Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.
+ Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.
+ Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng.
+ Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
+ Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện sử dụng.
+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe.
+ Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài.
+ Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa.
2. Giới thiệu về xe thiết kế:
Xe tham khảo là loại xe tải với tải trọng 2,98 tấn. Xe 2 cầu với cầu sau chủ động
Bảng thông số kỹ thuật :
Thông số kỹ thuật
Đơn vị
Giá trị
Kích thước
Dài/Rộng/Cao
(mm)
5990/2190/2750
Trọng lượng không tải G0
(N)
45100
Trọng lượng tổng cộng cho phép Gmax
(N)
76850
Vận tốc lớn nhất Vmax
(km/h)
75
Phân bố tải trọng trên các cầu khi đầy tải Trước/Sau
N
26850/50000
Công suất max/tốc độ quay
kW/v/phut
85/3200
Kích thước lốp
inch
8.25-20
Chiều dài cơ sở
mm
3400
Bảng1: Thông số kỹ thuật của xe thiết kế
3. Lựa chọn phương án thiết kế:
Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh dùng cho ô tô tải có trang bị hệ thống ABS là đi lựa chọn cơ cấu phanh, dẫn động phanh, và từ đó chọn sơ đồ bố trí.
Vì vậy ta phải phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc cũng như ưu điểm, nhược điểm của các cơ cấu phanh, dẫn động phanh, sơ đồ bố trí để từ đó làm cơ sở chọn lựa phương án hợp lý nhất.
3.1. Lựa chọn cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen phanh hãm trên bánh xe nhằm chuyển động năng của ô tô thành các dạng năng lượng khác (như nhiệt năng) khi phanh ôtô. Trong quá trình sử dụng thì cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc củ bánh xe và có những yêu cầu cao về hiệu quả phanh, tính ổn định làm việc trong điều kiện làm việc như :
+ Đảm bảo tạo ta mômen cao và ổn định khi làm việc.
+ Có lực điều khiển vào cơ cấu nhỏ.
+ Kết cấu nhỏ gọn có thể đặt trong lòng bánh xe.
+ Đảm bảo thoát nhiệt, hệ số ma sát ổn định.
+ Có khả năng chống mài mòn tốt, dễ dàng hiệu chỉnh, thay thế.
Hiện nay cơ cấu phanh dùng trên ô tô chủ yếu có 2 loại: loại tang trống và loại cơ cấu phanh dùng đĩa ma sát. Hai loại này đều có những ưu nhược điểm riêng và được lựa chọn tùy vào loại ô tô và tính chất sử dụng ô tô.
3.1.1. Đối với loại cơ cấu phanh dùng đĩa ma sát khô :
Đặc điểm cơ cấu này là có khả năng thoát nhiệt tốt nên có hệ số ma sát ổn định trong quá trình làm việc ở điều kiện bình thường, đồng thời cơ cấu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bố trí điều khiển. Nhược điểm của loại này là khó có thể tránh bụi bẩn do không được che kín, đặc biệt khi đi vào chỗ lầy lội thì bụi bẩn dễ lọt vào vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh giảm hệ số ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, phanh sẽ kém hiệu quả. Kích thước của má phanh bị hạn chế nên đòi hỏi áp suất dẫn động phải lớn để đảm bảo lực phanh cần thiết. Hơn nữa lực phanh sinh ra trên cơ cấu phanh đĩa này không lớn do không có khả năng tự xiết, vậy đòi hỏi áp suất dầu rất cao hoặc đường kính piston phải lớn. Vì vậy cơ cấu này chỉ thích hợp với những ô tô cần lực phanh nhỏ, tải trọng nhỏ.
