پایان نامه طراحی و عملکرد سیستم ترمز

اختصاصی از فی گوو پایان نامه طراحی و عملکرد سیستم ترمز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 80 صفحه می باشد.

 

فهرست مطالب

مقدمه   ۴
انواع ترمزها   ۵
ترمز دیسکی   ۶
کالیپر چهار پیستونی   ۷
ترمز کاسه ای   ۸
استقرار ترمز کاسه ای   ۹
انواع ترمز کاسه ای   ۱۰
ترمز کاسه ای خود تنظیم   ۱۱
فواصل ایمنی ترمز   ۱۲
انتقال وزن   ۱۳
ضعیف شدن ترمز   ۱۴
کاهش سرعت و توقف اتومبیل   ۱۵
هیدرولیک در ترمز   ۱۵
لنت ترمز   ۱۷
اثر فاکتورهای مختلف بر خواص سایشی لنت ترمز :   ۱۸
۱- اثر سرعت :   ۱۸
۲- اثر بار :   ۱۹
۳- اثر دما :   ۲۰
۴- اثر اندازه ذرات سایشی :   ۲۱
تأثیر اندازه ذرات سایشی بر نرخ فرسایش ویژه   ۲۱
طراحی ترمز   ۲۲
ترمزهای دیسکی   ۲۵
ترمزهای کاسه ای   ۲۸
ترمزهای کاسه ای ( استوانه ای ) با کفشک کوتاه خارجی   ۲۹
عملکرد ترمز خود قفل کن   ۳۰
ترمز کاسه ای با کفشک بلند خارجی   ۳۱
ترمز های کاسه ای با کفشک بلند داخلی   ۳۵
ترمز های لقمه ای ( نواری)   ۳۶
عملکرد سیستم ترمز   ۴۱
شتاب کند شونده:   ۴۱
انرژی / توان   ۴۲
نیروهای ترمز کننده:   ۴۳
مقاومت غلتشی   ۴۳
نیروی مقاوم آیرودینامیک   ۴۵
نیروی مقاومت انتقال قدرت   ۴۶
شیب   ۴۶
ترمزها   ۴۷
ضریب ترمز   ۴۷
اصطکاک چرخ – جاده   ۵۱
ارتباط با عملکرد خودرو   ۵۵
سرعت   ۵۵
فشار باد   ۵۶
بار عمودی   ۵۶
انتظارات ملی برای عملکرد ترمز   ۵۷
تناسب ترمز   ۵۹
سیستمهای ترمز ضد قفلABS   ۶۶
راندمان ترمز   ۶۸
محاسبه عملکرد ترمز(مسافت توقف) خودروی پژو آردی   ۷۰
نتیجه گیری :   ۷۲
پیشنهادات   ۷۲
ضمائم   ۷۴
مراجع   ۷۷

مراجع

۱- راهنمای جامع اتومبیل     مترجم حسین شتابی و مولف N.A.I.jacobson

2- طراحی اجزاء دوار            مترجم مریم پاژنگ – جمشید قضاتی و مولف childs,peter

3- پروژه کارشناسی ارشد درباره لنت ترمز

۴- اصول دینامیک خودرو (THOMAS D.GILLESPIE

 Standard  handbook  of machine  design  (second edition )      josephe  E.shigley

Charles  R.  mischke

Advanced  vehicle  technology  (second  edition )
Heinz  heisler

چکیده :

این پروژه شامل دو بخش می باشد که در بخش اول توضیحات کلی در مورد ترمز و همچنین انواع ترمزها شامل ترمزهای دیسکی و کاسه ای و چگونگی کارکرد آنها مورد بررسی قرار می گیرد  ، در ادامه به توضیح مباحثی همچون  فواصل ایمنی ترمز  ، انتقال وزن  ، ضعیف شدن ترمز ، کاهش سرعت و توقف اتومبیل  وهیدرولیک ترمز  می پردازیم  .  بعد از آن یکی از مهمترین پارامترهای ترمز یعنی لنت ترمز مورد بررسی قرار می گیرد . عوامل مژثر در آن بطور مفصل بحث شده است .  در آخر این بخش مراحل طراحی ترمز های دیسکی و کاسه ای ( کفشک بلند خارجی ، کفشک کوتاه خارجی ، کفشک بلند داخلی و ترمزهای نواری ) گفته می شود .

در بخش دوم عملکردسیستم ترمز را بررسی می کنیم معادلات کلی در راستای X را برای عملکرد ترمز می توان از قانون دوم نیوتن به دست اورد. به طور کلی نیروهای وارد بر خودرو را می توان مطابق زیر  نشان داد بنابر این داریم :

 که در ان:

=wوزن وسیله نقلیه

=gشتاب جاذبه زمین

Dx=-ax=شتاب کند شونده خطی

=Fxfنیروی ناشی از ترمز- وارد شده بر اکسل جلو

=Fxrنیروی ناشی از ترمز- وارد شده بر اکسل عقب

=DAنیروی آیرودینامیک

=زاویه شیب یا سر بالایی

هستند.

نیروهای ترمز چرخهای عقب و جلو از گشتاور ترمزها ناشی می شود و با نیروی مقاوم غلتشی و اصطکاک لغزشی ساچمه ها در بلبرینگ و نیروی مقاوم حاصله از شیب مسیر حرکت و نیروی مقاوم آیرودینامیک همراه هستند.

مقدمه

اکثر کسانی که با کار وسایل نقلیه آشنا هستند و یا برای مدتی رانندگی کرده‌اند بر این اعتقادند که متوقف کردن اتومبیل مهمتر از به حرکت در آوردن آن می‌باشد. اتومبیلی که روشن نمی‌شود ممکن است باعث عصبانیت راننده‌اش گردد ولی هیچ‌گونه خطری برای راننده، عابرین و حتی خود اتومبیل نخواهد داشت. در حالیکه اگر ترمزهای اتومبیلی درست کار نکند می‌تواند یک تله مرگ باشد. ترمز مکانیزمی برای کاستن سرعت اتومبیل و یا بازداشتن آن از حرکت کامل است. دراین فرآیندها، انرژی جنبشی ماشین توسط کار سایشی به حرارت تبدیل می‌شود  .

امروزه سیستم ترمز اتومبیل به سه قسمت اصلی تقسیم می‌شود :

۱- دیسک : که به همراه چرخها می‌چرخد، اولین قسمت کوپل سایشی می‌باشد  . نوع دیسک تأثیر زیادی روی مقدار فرسایش ویژه می‌گذارد  . دیسک معمولاً از جنس چدن خاکستری ساخته می‌شود. زیرا در مقایسه با چدنهای دیگر دارای هدایت حرارتی بالاتری هستند که این به دلیل ساختار صفحه‌ای آن می‌باشد. در سالهای اخیر از مواد دیگری نظیر آلومینیم تقویت شده با sic، کامپوزیت sic/c و کربن زینتر شده نیز استفاده می شود .

۲- لنت ترمز : دومین قسمت کوپل سایشی می‌باشد. در هنگام ترمز، لنت به دیسک توسط پیستون هیدرولیکی فشار وارد می‌کند. نیروی سایشی بین لنت و دیسک چرخان، انرژی جنبشی وسایل نقلیه را به حرارت تبدیل می‌کند  .

۳- سیستم هیدرولیکی : نیروی ترمز را از پدال به پیستون هیدرولیکی انتقال می‌دهد و پیستون نیز لنت را به دیسک فشار می‌آورد  .

امروزه دو نوع ترمز وجود دارد : ترمزهای دیسکی و ترمزدهای درام   .

ترمزهای درام زودتر طراحی شده‌اند و تا سال ۱۹۶۰ نیز در همه ماشینها از این نوع استفاده می‌شده است. امروزه این نوع ترمز در اتوبوسها و کامیونها استفاده می‌شوند. اخیراً ترمزهای دیسکی برای ماشینهای سنگین پیشنهاد شده‌اند  .

مهم‌ترین اختلاف بین این دو نوع ترمز طراحی لنت و دیسک می‌باشد. ولی سیستم هیدرولیکی آنها یکسان می‌باشد  . طراحی ترمزها بر جریان حرارت، خواص صدایی و راحتی تعویض تاثیر می‌گذارد  . شکل ۱ شماتیکی از سیستم ترمز به همراه درام و دیسک را نشان می‌دهد .

ترمزهای دیسکی شامل دو لنت هستند که دو طرف دیسک قرار دارند و از دو طرف دیسک را نگه می‌دارند  . در این نوع ترمزها نیروی سایشی بین لنت و دیسک عمود بر نیروی عمود بر صفحه لنت می‌باشد و بر آن تأثیر نمی‌گذارد  . بنابراین نیروی ترمز با نیروی عمودی رابطه خطی دارد. در نتیجه در ترمزهای دیسکی نیروی پدال بالاتری در مقایسه با ترمزهای درام ایجاد می‌شود و بهتر ترمز می‌گیرند. در ترمزهای دیسکی لنت ۷ تا ۲۵ درصد سطح دیسک را می‌پوشاند  .

 انواع ترمزها

 ترمز دیسکی

ترمز دیسکی شامل یک دیسک چدنی صلب است که به همراه چرخ اتومبیل می چرخد . سیلندرهای ترمز و پیستونها ، رابطه های مرتبط به سیستم هیدرولیک و نیز یک جفت لنت ترمز لقمه ای که برای کند کردن و یا متوقف کردن اتومبیل به دو طرف دیسک گردان می چسبد ، تماماً در دستگاهی بنام « کالیپر » قرار دارند .

لنت های لقمه ای مثل گاز انبر و با حالت چنگ زدن از دو طرف به دیسک که به چرخ وصل است می چسبند و باعث کند شدن سرعت چرخ و یا توقف آن می گردند .

دو عدد رینگ آب بندی لاستیکی نیز از ورود گرد و خاک و رطوبت به سیلندرها و محفظه پیستون جلوگیری می کند .

از آنجایی که فقط قسمتی از دیسک توسط کالیپر پوشانده می شود ، دیسک راحت تر با هوا خنک می شود و آب نیز بر اثر گردش دیسک سریعاً دور می شود ، درحالیکه در ترمز کاسه ای اینطور نیست . یک صفحه به نام طبقِ دیسک ترمز مثل گلگیر عمل کرده و آن قسمت از دیسک را که پوشیده نیست ، محافظت می کند .

با فشار دادن پدال ترمز ، فشار هیدرولیک پیستونها را به طرف لنت ها حرکت می دهد و آنها را به سطح صاف دیسک گردان می چسباند .

حرارت باعث انبساط جزئی دیسک می شود و برعکس ترمز کاسه ای که کاسه را از لنت ها جزئی دور می کند ، در اینجا دیسک به لنت های لقمه ای نزدیک می شود .

صفحات لایی که از ورق نازک فولادی درست شده اند و نوک فنری دارند ، برای محکم نگه داشتن لنت های لقمه ای در جای خو.د بکار می روند و صدای جیرجیر آن را کاهش می دهد .

لنت های لقمه ای را می توان از فضای باز یا حفره ای که در کالیپر تعبیه شده ، بازدید و در صورت لزوم تعویض نمود . هر کدام از لنت ها به کمک دو عدد پین نگهدارنده که از سوراخ های کالیپر بالایی ، و صفحه پشتی محافظ لنت عبور می کنند ، در محل خود نگه داشته می شوند . پین ها نیز توسط گیره فنری محکم می شوند .

لنت های لقمه ای از جنس فوق العاده سخت ساخته شده و به صفحه فولادی چسبیده اند . هنگام ترمز کردن ، این صفحات فولادی عکس العمل گشتاور دیسک بر روی کالیپر را تحمل می کنند . لنت لقمه ای معمولاً به شکل قطاع ( برش از دایره ) است ولی می تواند به شکل مربع ، مستطیل و یا بیضی نیز باشد .

برخی اتومبیلها از نوع بخصوصی استفاده می کنند که تکه ای فلز در داخل لنت قرار گرفته و وقتی لنت سائیده شود و به حدّ تعویض برسد ، با دیسک تماس حاصل کرده و یک مدار برقی از پیش آماده را تکمیل و یک چراغ اخطار لنت ترمز در داشبورد را نیز روشن می نماید و به راننده اخطار می دهد که وقت تعویض لنت فرا رسیده است .

کالیپر چهار پیستونی

معمول ترین شکل ترمزهای دیسکی استفاده از دو سیلندر تک پیستونی است . فشار هیدرولیکی که آنها را به کار می اندازد مستقیماً به یک سیلندر وارد شده و توسط یک لوله رابط به سیلندر دوم مرتبط می شود . در طرحهای دیگر ، مانع هیدرولیک ( روغن ترمز ) از طریق مجرایی که در بدنه کالیپر تعبیه شده به هر دو سیلندر تغذیه می گردد.

پیستون های داخل کالیپر ترمز دیسکی از جنس فولاد بوده و رویه آنها با ماده ای سخت روکش شده تا در مقابل سایش و زنگ زدگی مقاومت نمایند .

 برای محدودیت انتقال حرارت از دیسک به روغن ترمز ، پیستونها به شکل کلاهک یا لیوان ماشین کاری می شوند و قسمت باز آن با صفحه ای فلزی لنت لقمه ای در تماس است .

ترتیب و جانمایی پیستونها در کالیپر با توجه به انتظار از کارآیی و یا نوع اتومبیل مورد مصرف ، فرق می کند .

کالیپر چهار پیستونی مؤثرترین نوع می باشد ، زیرا با استقرار دو پیستون کوچک در هر طرف دیسک ، که مقابل یکدیگر قرار می گیرند و به یک اندازه فشار وارد می کنند ، می توان از لنت لقمه ای بزرگتر استفاده کرد و سطح مؤثر ترمز را افزایش داد .

ترمز کاسه ای

 ترمز نوع کاسه ای تشکیل شده از یک کاسة چدنی و یک جفت کفشک ترمز به شکل نیم دایره .

کاسه ترمز به چرخ اتومبیل متصل و به همراه آن می چرخد . هرگاه سرعت کاسه چرخ کند شود و از حرکت به ایستد ، چرخ اتومبیل نیز آهسته کرده و می ایستد . به همین علت گاهی اوقات کاسه ترمز را کاسه چرخ نیز می گویند .

اصطحکاکی که باعث کند شدن سرعت کاسه ترمز می گردد ، ، توسط کفشک ها و در قسمت داخل اعمال می شود ، این کفشک ها ثابت بوده و به صفحه فلزی به نام طبق نصب شده اند . هر یک از کفشک ها از یک نیم دایره از جنس فولاد و یا آلیاژ سبک ریخته گری تشکیل شده که یک لننت سخت و بادوام بر روی آن پرچ شده است .

در اغلب ترمزهای کاسه ای ، با فشار پدال ترمز ، کفشک ها به کمک مجموعه ای با آرایش لولا محوری به کاسه ترمز می چسبند و به تدریج آن را از گزدش باز می دارند . یک سر هر کفشک در یک نقطه لولا شده و سر دیگر آن می تواند توسط یک بادامک و یا به کمک فشار هیدرولیکی که سیلندر اصلی به سیلندر چرخ وارد می سازد ، حرکت نماید و با کاسه ترمز تماس حاصل کند .

در یک نمونه از سیستم ترمز هیدرولیکی ، یک سیلندر چرخ ، محکم به هم منطبق شده و دارای دو پیستون می باشد که هر دو کفشک را به کار می اندازد .

در نوعی دیگر ، از سیلندرِ دارای یک پیستون استفاده می کنند که سیلندر می تواند بصورت کشویی بر روی طبق حرکت نماید ، و هنگام ترمز گرفتن فشار بصورت یکسان ، هم به پیستون و هم به انتهای دیگر سیلندر که مسدود است نیز وارد می سازد و باعث می شود که پیستون و قسمت انتهایی از هم فاصله بگیرند و در نتیجه کفشک ها را وادار به جدا شدن از هم کند که در نهایت لنت های ترمز با کاسه ترمز تماس حاصل می نمایند .

فنرهای برگردان ، بین کفشک ها باز و بسته می شوند و زمانی که پا از روی پدال ترمز برداشته می شود فنرها کفشک ها را به یکدیگر نزدیک و به حالت عادی بر می گردانند تا لنت های ترمز از کاسه فاصله بگیرند .

اگر دو کفشک در یک نقطه مشترک لولا شوند ، در اینصورت سیستم ترمز دارای یک کفشک پشرو و یک کفشک دنباله رو خواهد بود . اما انتخاب شایسته و اصلح این است که کفشک ها جداگانه و در دو نقطة متقابل ، به طبق نصب و لولا شوند . در آنصورت وقتی اتومبیل بجلو در حرکت است ، هر دو کفشک بصورت پیشرو عمل می کنند .

کفشک پیشرو با کمک کشش اصطحکاکی ناشی از گردش کاسه ترمز ، میل به تماس نزدیکتر با کاسه ترمز خواهد داشت ، که نیروی ترمز کردن چرخ را افزایش می دهد . در حالیکه کفشک دنباله رو تمایل دارد که از کاسه ترمز دور نگه داشته شود و لذا اثر کمتری نسبت به کفشک پیشرو خواهد داشت .

استقرار ترمز کاسه ای

طبق که کفشک ها را با خود حمل می کند بر عضو ثابت اکسل محکم شده است ، در حالیکه کاسه ترمز به چرخ اتومبیل محکم شده و با آن می چرخد .

انواع ترمز کاسه ای

نصب کفشک ها بصورت زوجی چنانچه هر دو پیشرو عمل کنند بهتر جواب می دهد و این به دلیل « اثر خودکفا بودن » کفشک است که مثل گیره به کاسه ترمز می چسبد .

از آنجایی که در موقع ترمز گرفتن نیروی وزن بیشتری به چرخهای جلو وارد می شود و احتمال قفل شدن و لغزیدن نیز کمتر است ، معمولاً در چرخهای جلو از سیستم کفشکی استفاده می شود .

« سیستم کفشک زوجی و پیشرو » برای چرخهای عقب که ترمز دستی بر روی آنها عمل می کند ، مناسب نمی باشد و ممکن است هنگام عقب رفتن در جاده شیب دار باعث کند شدن سرعت و یا توقف اتومبیل گردد .

هنگام عقب رفتن ، کفشک های پیشرو بصورت دنباله رو عمل کرده و در مقایسه با حالات جلو رفتن ، اثر مطلوب ندارند .

« کفشک پیشرو و دنباله رو » ارزانتر بوده و برای چرخهای عقب مناسب تر است ، زیرا به طور یکسان عمل می کند و فرقی ندارد که اتومبیل در حال حرکت به جلو باشد یا عقب .

در نوع دیگر ، کفغشک پیشرو به کفشک دنباله رو لولا شده است . هنگامی که کفشک پیشرو تحت فشار ترمز به کاسه ترمز می چشبد ، نیروی اصطحکاکی به کفشک دنباله رو وارد و آن را به طرف کاسه چرخ می فشارد .

ترمز کاسه ای خود تنظیم

در اتومبیلهای با ترمز دیسکی در جلو که نیاز به تنظیم ندارند ، اغلب برای ترمزهای عقب از نوع کاسه ای خودتنظیم استفاده می کنند تا در مواقعی که ترمز در حالت آزاد است فاصله لنت ها از کاسه با فاصله مشابه در جلو یکسان باشد و برای ترمز کردن یک فاصلة معین را طی کرده و بپوشانند .

در یک نوع سیستم ، یک پیچ و چرخدنده ضامن دار به عنوان تنظیم کننده عمل می کنند ؛ یک ضامن یا اهرم که به مکانیزم ترمز دستی و به دستگیره آن متصل است با چرخدنده درگیر می شود . با کشیدن دستگیره ترمز دستی ، کفشک ها از هم فاصله گرفته و به کاسه چرخ می چسبند و ضامن نیز حرکت کرده و در پشت یکی از دندانه های چرخدنده قرار می گیرد .

اگر لنت خورده شده و یا سائیده باشد ، ضامن در دندانه بعدی گیر خواهد کرد . بعد از خواباندن دستگیره ترمز دستی ، ضامن برمی گردد و مکانیزم تنظیم را می گرداند .