đồ án tính toán thiết kế hệ thống phanh

Trường Đại học SPKT Hưng n

Khoa Cơ khí Động lực

Mơc lục
Lời nói đầu
Ô tô nói chung là phơng tiện giao thông vận tải đờng bộ có
khả năng vận tải hàng hoá, hành khách phục vụ mục đích phát
triển kinh tế xà hội, quân sự. Hiện nay ô tô rất đa d¹ng vỊ chđng
lo¹i cịng nh kÕt cÊu.
Mơn “Thiết kế và Tính tốn Ơtơ” là một trong những mơn học đóng vai trò
quan trọng trong việc thiết lập những cơ sở khoa học để thiêt kế và kiểm nghiệm bền
các chi tiết, các cơ cấu,hệ thống cấu thành nên Ơtơ.
Mơn học này là nền tảng cơ bản của ngành kỹ thuật Ơtơ vì vậy nó địi hỏi phải
được xây dựng ngay từ những bước đi đầu tiên. Xuất phát từ những điều kiện trên,
em đã được thầy giáo giao cho đề tài: “Khảo sát và tính kiểm nghiệm hệ thống
phanh xe con”
Trong quá trình thực hiện đề tài, được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cơ trong
khoa, đặc biệt là thầy Đinh Ngọc Ân, cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay em
đã hoàn thành đề tài.
Do điều kiện về thời gian cũng như hạn chế về trình độ của bản thân, thêm
vào đó vấn đề nghiên cứu cịn mới mẻ nên đề tài khơng tránh khỏi sai sót. Vì vậy,
em rất mong nhận được sự đóng góp, bổ sung của các Thầy - Cơ giáo trong khoa và
các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em chân thành cảm ơn!
Hưng Yên, ngày 12 tháng 4 năm 2012
Sinh viên thực hiện

Phạm Thành Dương
Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

1


Trường Đại học SPKT Hưng n

Khoa Cơ khí Động lực

Ch¬ng I
Tổng quan về hệ thống phanh
1.1. công dụng, phân loại và yêu cầu:
1.1.1. công dụng:
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới
vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí
nhất định.
Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng
nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có
thể nâng cao đợc năng suất vận chuyển.
Trên ôtô sự phanh xe đợc tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần
quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang
trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh. Quá trình ma sát
trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma
sát, nếu không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể
dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh.
H hỏng trong hệ thống phanh thờng kèm theo hậu quả nghiêm
trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô. Các h hỏng rất đa
dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh.
1.1.2. Phân loại: Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh.
a. Theo công dụng:
ã

Hệ thống phanh chính (phanh chân);

ã

Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

ã

Hệ thống phanh dự phòng

Sinh viờn: Phm Thnh Dương
Lớp : ĐLK7

2


Trường Đại học SPKT Hưng n
•

Khoa Cơ khí Động lực

HƯ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ,
thủy lực hoặc điện từ).

b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
ã

Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

ã

Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.

c. Theo dẫn động phanh:
ã

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;

ã

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;

ã

Hệ thống phanh dẫn động khí nén;

ã

Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực;

ã

Hệ thống phanh dẫn động có cờng hóa.

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

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cÊu phanh chóng
ta cã hƯ thèng phanh víi bé ®iỊu hòa lực phanh.
e. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chóng ta cã hƯ
thèng phanh víi bé chèng hÃm cứng bánh xe (hệ thống ABS).
1.1.3.yêu cầu: Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm
bảo quÃng đờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp
nguy hiểm;
- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn
định cđa «t« khi phanh;

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

3


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn
điều khiển không lớn;
- Dộn động phanh có độ nhạy cao;
- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo
quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với bất kì cờng
độ nào;
- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh;
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;
- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển
với lực phanh trên bánh xe;

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định
trong điều kiện sử dụng;
- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài.
1.2.Cờu tạo chung của hệ thống phanh:
Cờu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô đợc mô tả trên hình 1.1.

Sinh viờn: Phm Thnh Dng
Lp : ĐLK7

4


Trường Đại học SPKT Hưng n

Khoa Cơ khí Động lực

Ch¬ng II giíi thiƯu vỊ xe tham kh¶o, xe corolla

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

5


Trng i hc SPKT Hng Yờn

Khoa C khớ ng lc

Đặc tính kỹ thuật của xe
corolla

Kiểu tay lái

Bên trái

Kích thớc và trọng lợng
Chiều

dài

toàn

bộ

mm
Chiều

rộng

toàn

bộ

mm
Chiều

cao

toàn

bộ

mm
Chiều

dài

cơ

sở

mm

4520
1700
1410
2700

Toạ độ trọng tâm
Không tải

a = 1.17; b = 1.43; hg= 400

Đầy tải

a = 1.365; b = 1.335; hg= 450

Trọng lợng bản thân

KG

Trọng lợng toàn bộ
Vận

KG

tốc

Km/h
Khoảng

lớn

sáng

nhất

gầm

xe

mm
Tính năng các cụm
Dung

tích

bình

xăng

lít
Bán kính quay vòng tối thiểu
m
Bánh xe
Cỡ lốp
Công

1085
1450
190
150

42
4,9

195/60R15H
suất

Hp/rpm
Mô
men

lớn

xoắn

nhât
lớn

nhất

kg.m/rpm
Động cơ

107 hp / 6000 rpm
14.4 kg.m / 4200 rpm
4 xy lanh, thẳng hàng, 16
van, DOHC-VVT-i

Sinh viờn:
Phđộng
m Thnh
Dng
Dung
tích
công
tác động cơ6
Lp : LK7

cc
Hệ thống nạp nhiên liệu

1497
EFI (phun nhiên liệu điện tử)


Trường Đại học SPKT Hưng n

Khoa Cơ khí Động lực

2.1.c¬ cấu phanh của xe tham khảo
Xe tham khảo đợc chọn là xe Toyota Corolla xe có 2 dạng cơ cu
phanh đó là
- cơ cấu phanh trớc sử dụng phanh đa : có kết câu đơn giản rất
đễ tháo lắp kiểm tra và thay thế má phanh trong quá trình sử dơng
- c¬ cÊu phanh sau sư dơng c¬ cÊu phanh guốc truyền thống
Xe đợc bố trí đẫn động 2 dòng độc lập sử dụng xilanh chình lại
tăng đen có trợ lực chân không để làm giảm lực bàn đạp phanh cho
ngời lái. xe còn bố trí thêm bộ điều hòa lực phanh.
2.1.1. Cơ cấu phanh đĩa

ỉ355

ỉ53

155

1. Đĩa phanh 2. Giá đỡ 3. Bulong 4. Má phanh 5. Càng phanh 6. Vành
bánh xe 7. Tấm chắn bụi 8. Phớt dầu 9. Piston 10. Xilanh 11. Bạc chốt trợt
12. Chốt trợt
Hình 2.1 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa

Sinh viờn: Phm Thnh Dng
Lp : ĐLK7

7


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

2.1.2. Cơ cấu phanh tang trống

a

a

Hình 2.2 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc.

1. Má phanh 2. Guốc phanh 3. Lò xo 4. Phít lµm kÝn 5. Trèng phanh 6.
chèt 7. Xecmang 8. Piston 9. Phớt chắn dầu 10. Lò xo 11. Xilanh 12. Phớt
chắn bụi 13. Lò xo 14. Đinh tán 15. Tấm đệm 16. Chốt phanh 17. Bạc
lêch tâm 18 Bulong 19. van xả khí 20. tấm chắn bụi

2.2. Dẫn ®éng phanh cđa xe Corolla:
Xe corolla sư ®ơng hƯ thèng dÉn ®éng phanh b»ng thđy lùc
HƯ thèng phanh dÉn ®éng thủy lực có các u điểm:
Sinh viờn: Phm Thnh Dng
Lp : ĐLK7

8


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
–

Khoa Cơ khí Động lực

Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh
xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu;



Hiệu suất cao;



Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản;


Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ
cần thay đổi cơ cấu phanh.

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống phanh dầu
1.Bàn đạp phanh; 2. Bầu trợ lực; 3. Xi lanh chính; 4. Bình dầu; 5. Phanh đĩa; 6. Bộ điều hoà lực phanh; 7. Phanh gc.

Khut ®iĨm cđa hƯ thèng phanh thđy lùc:
–

Tû sè trun của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều
khiển lên cơ cấu phanh;



Hiệu suất truyền động sẽ giảm ë nhiƯt ®é thÊp.
Trong hƯ thèng phanh dÉn ®éng b»ng thủy lực tùy theo sơ đồ mạch
dẫn động ngời ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dßng.
Sinh viên: Phạm Thành Dương

Lớp : ĐLK7

9


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
–

Khoa Cơ khí Động lực

DÉn động một dòng tuy kết cấu đơn giản nhng độ tin cậy không cao.
Vì một lý do nào đó, bất kì một đờng ống dẫn dầu nào đến các xi
lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất khi đó
hiệu quả phanh ở tất cả các bánh xe bằng không.



Dẫn động hai dòng độ tin cậy cao, trong trờng hợp bị rò rỉ một đờng
ống dẫn dầu thì hiệu quả phanh vẫn còn. Có nhiều phơng án bố trí
hai dòng độc lập đến các bánh xe nhng có hai phơng án tiêu biểu thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả nh sơ đồ hình 2.5 dói đây.

a

b

Hình 2.5 Dẫn động hai dòng

Từ các u nhợc điểm của dẫn động thuỷ lực ta chọn dẫn động thuỷ
lực hai dòng có trợ lực (hình 2.5.a) làm phơng án dẫn động cho xe
Corolla.

CHNG III:TNH TON THIT K H THNG PHANH
Lực phanh tại các bánh xe đạt đợc giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt
đầu có hiện tợng trợt lết. Trong quá trình trợt, mô men phanh không
tăng đợc nữa mà thậm chí có xu hớng giảm ®i. Nh vËy, khi thiÕt kÕ hÖ
thèng phanh, lùc phanh lớn nhất lớn nhất tại các bánh xe đợc tính gần
đúng bằng lực bám:
Pp max = P

Sinh viờn: Phm Thnh Dương
Lớp : ĐLK7

10


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Víi

Pϕ = ϕ .G

Khoa Cơ khớ ng lc

là lực bám giữa bánh xe và đờng. Mô men phanh cực đại

của ô tô đợc tính theo công thức:
M p max = .G.rbx

là mô men phanh cực đại

M p max


G
rbx

là hệ số bám
là tải trọng toàn bộ của xe.
là bán kính làm việc của bánh xe.

Để xác định mô men cần có tại mỗi bánh xe, ta xác định mô men
cần thiết tại từng cầu xe và coi gần đúng rằng mỗi bánh xe chịu một
nửa mô men này. Ta có:
M p1 = .G1p .rbx
M p 2 = .G2p .rbx

Trong đó,

G1p

,

G2p

là tải trọng phân bố lên cầu trớc và cầu sau trong

khi phanh. Để tính toán

p
1

G

,

p
2

G

ta sử dụng sơ đồ lực tác dụng lên xe

trong quá trình phanh nh hình vẽ:

Sinh viờn: Phm Thnh Dương
Lớp : ĐLK7

11


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

Pj
Z2

Z1
G
b

a
L
Trong hình trên:


L là chiều dài cơ sở của ô tô, L = 2,7 m.



a, b là khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trớc và cầu sau

của xe. Từ phân bố tải trọng lên cầu trớc và cầu sau ta tính đợc a, b nh sau:
a + b = 2, 7
a = 1, 365
⇒

890.a = 910.b
b = 1, 335


hg là chiều cao trọng tâm xe, hg = 0,45 m.



Pj là lực quán tính xuất hiện khi phanh,

Pj =



G
j
g

Z1, Z2 là phản lực mặt đờng tác dụng lên bánh xe cầu trớc và

bánh xe cầu sau
Phơng trình cân bằng mô men ®èi víi O2 :

∑M

O2

= Z1 L − Gb − Pj h = 0

Víi j lµ gia tèc phanh, ta cã:
m. jmax = mgϕ ⇒ jmax = gϕ ⇒ jmax = 9,81.0, 65 = 6, 37 ( m / s 2 )

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

12


Trường Đại học SPKT Hưng n

Trong ®ã,

ϕ

Khoa Cơ khí Động lc

= 0,65 đợc chọn sao cho trên đờng tốt có hệ số bám

cao thì hiệu quả phanh đạt đợc tốt và đảm bảo sự phanh êm dịu.
Phản lực tại các bánh xe cầu trớc và cầu sau:
jhg
1
G
Gb
Gb + jhg ÷ =
1 +
÷

L
g
gb 
 L 
jhg 
 Ga 
1
G
Z 2 =  Ga + jhg ÷ =
1 −
÷
L

g
L
ga

Z1 =

Trong quá trình phanh ta có:
G1p = Z1

v

G2p = Z 2

Nếu bỏ qua lực cản không khí, lực cản lăn và coi hệ số bám tại các
bánh xe là nh nhau, trọng lợng phân bố tại mỗi bên bằng một nửa trọng
lợng tác dụng lên cầu thì ta có mô men phanh cần thiết tại mỗi bánh là:
Bánh xe cầu trớc:
M p1 =

jhg
Gb
1 +
ữ rbx
2L
gb

Bánh xe cầu sau:
M p2 =

jhg

Ga
1 +
ữ rbx
2L
ga

Với kí hiệu lốp 195/60R15H ta có các thông số cơ bản sau:


Bề rộng lốp B = 195 mm



Tỉ số H/B = 0,6



Đờng kính lắp d = 15 inch = 381 mm



Loại lốp sợi mành hớng kính tốc độ cao

Từ đó ta tính đợc bán kính thiết kế của lèp r0:
d 
381 

r0 =  H + ÷ =  0, 6.195 +
÷ = 307, 5 ( mm )
2

2


Khi làm việc, bán kính thực tế của lốp bị giảm do biến dạng. Gọi
hệ số biến dạng của lốp thì ta có:
Sinh viờn: Phm Thnh Dng
Lp : LK7

13



là


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

rbx =

λ

Khoa Cơ khí Động lc

.r0 = 0,95.307,5 =292,125 (mm)

Thay các thông số ta tính đợc mô men phanh cần thiết cho mỗi bánh
xe:
Bánh xe cầu trớc:
Bánh xe cầu sau:

M p1 =

1800.9,8 6,37.0,45
1 +
.0,65.0,292 = 1060,33( Nm)
2.2,7 
9,8.1,335 

M p2 =

1800.9,8  6,37.0,45
1
.0,65.0,292 = 472,39( Nm)
2.2,7 9,8.1,365

Tính toán cơ cấu phanh trớc
Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay đợc xác
định nh sau:

M p = m.à .Q.Rtb
Trong đó:
m - Số đôi bề mặt ma sát. Chän m = 2.
Q - Lùc Ðp, Ðp m¸ phanh vào với đĩa phanh.
à - Hệ số ma sát. à =0,3.

Q

Rtb- Bán kính trung bình tấm ma sát.

Rtb =

R1 + R2 80 + 130
=
= 105(mm)
2
2

R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của
tấm ma sát. Theo xe tham khao ta có:
R1 = 80(mm); R2 = 130(mm)
Do đó:

Q=

Mp
m.à .Rtb

=

472,39
= 7498,25( N )
2.0,3.0,105

d 2
Q = p0 .
.n
4
Mặt khác:
n - Số lợng ống xilanh làm việc. Chọn n = 1.
Sinh viờn: Phạm Thành Dương

Lớp : ĐLK7

14

r tb

Q


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

p0 - ¸p st chÊt láng trong hƯ thèng. p0 = 50 ữ 80 (KG/cm2).
Chọn p0 = 70 (KG/cm2)
d Đờng kính xi lanh bánh xe.
Nên:

d=

4.Q
4.7498,25
=
= 5,3(cm) = 53(mm)
. p0 .n
3,14.70.10 5.1

Tính toán cơ cấu phanh sau
1.1.1Chọn cơ cấu phanh.
Với tiêu chí đơn giản và hạ giá thành, ta chọn cơ cấu phanh guốc

loại đối xứng trục đối với bánh xe cầu sau và cơ cấu phanh guốc loại
đối xứng tâm đối với bánh xe cầu trớc nhằm tăng hiệu quả phanh khi
xe đi theo chiều tiến.
1.1.2Tính các thông số cơ bản của cơ cấu phanh.
Đối với cơ cấu phanh guốc, mô men phanh tại bánh xe đợc tạo bởi
hai guèc phanh. Do ®ã, ta cã:
M p1 = M 'p1 + M ''p1
M p 2 = M p' 2 + M p'' 2

Các thông số hình học của cơ cấu phanh bao gồm có bán kính
tang trống rt, góc ôm của má phanh
chỉ ra trên hình vẽ:

Sinh viờn: Phm Thnh Dng
Lp : LK7

15

0

, tọa độ điểm đặt lực a đợc


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

a. Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh bánh xe cầu

sau.

Vì cơ cấu phanh bánh xe cầu sau là cơ cấu phanh kiểu đối xứng
trục nên mỗi chiều tiến và lùi sẽ có một má xiết và một má nhả. Tuy
nhiên, chiều tiến có thời gian sử dụng nhiều hơn nên một má làm việc
sẽ chóng mòn hơn. Để đảm bảo hai má mòn đều nên má phanh xiết đợc thiết kế dài hơn má phanh nhả.
Tính toán cho má siết.

Chọn các góc

1 = 150

và

2 = 1350

, khi đó ta có đợc góc ôm tấm ma sát lµ:

β 0 = β 2 − β1 = 1350 − 150 = 1200

Ta cã:
tgδ 2 ' =

cos ( 2 β1 ) − cos ( 2 β 2 )
2 β 0 + sin ( 2 β1 ) − sin ( 2 β 2 )

⇒ tgδ 2 ' =

cos ( 2.15) − cos ( 2.135)
= 0,152
4,188 + sin ( 2.15) − sin ( 2.135 )

⇒ δ 2 ' = 8, 650

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

16


Trường Đại học SPKT Hưng n

Khoa Cơ khí Động lực

B¸n kính đặt lực của phản lực tác dụng lên má phanh ở má xiết cơ
cấu phanh sau

2 '

:
4rt ( cos β1 − cos β 2 )

ρ2 ' =

( 2β 0 + sin 2β1 − sin 2β 2 ) + ( cos 2β1 − cos 2 β 2 )
4.150 ( cos15 − cos135 )
ρ2 ' =
2
2
( 4,188 + sin 30 − sin 270 ) + ( cos 30 − cos 270 )
ρ 2 ' = 174 ( mm ) = 0,174 ( m )
2

2

Tính toán cho má nhả.

Chọn các góc

1 = 150

và

2 = 1200

, khi đó ta có đợc góc ôm tấm ma sát là:

0 = 2 − β1 = 1200 − 150 = 1050

Ta cã:
tgδ 2 ' =

cos ( 2 β1 ) − cos ( 2 β 2 )
2 β 0 + sin ( 2 β1 ) − sin ( 2 β 2 )

⇒ tgδ 2 ' =

cos ( 2.15) − cos ( 2.120 )
= 0, 271
3, 665 + sin ( 2.15) − sin ( 2.120 )

2 ' = 15,190

Bán kính đặt lực của phản lực tác dụng lên má phanh ở má xiết c¬
cÊu phanh sau

ρ2 '

:

ρ2 ' =

4rt ( cos β1 − cos β 2 )

( 2β 0 + sin 2β1 − sin 2β 2 ) + ( cos 2β1 − cos 2 β 2 )
4.150 ( cos15 − cos120 )
ρ2 ' =
2
2
( 3, 665 + sin 30 − sin 240 ) + ( cos 30 − cos 240 )
ρ 2 ' = 168 ( mm ) = 0,168 ( m )

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

2

17

2

Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

1.1 Tính các lực tác dụng lên cơ cấu phanh.

Với các thông số cơ bản ở trên, ta xây dựng họa đồ lực phanh để
tính các lực tác dụng lên cơ cấu phanh. Từ đó ta tính đợc lực cần thiết
tác dụng lên cơ cấu phanh.
R1 ' = R1 '' = 10604 ( N )
P1 ' = P1 '' = 3377 ( N )

U1 ' = U1 '' = 7791 ( N )

Tính toán lực tác dụng lên cơ cấu phanh bánh xe cầu sau.

Cơ cấu phanh tại các bánh xe cầu sau là loại đối xứng trục, theo công
thức tÝnh m« men phanh ta cã:
M p 2 = T2 ' 2 '+ T2 '' 2 ''

Mặt khác ta có:
R=

Trong đó,

là hệ số ma sát giữa má phanh vµ trèng phanh.

µ = tgϕ = 0, 3

⇒ M p 2 = ( R2 '.ρ 2 '+ R2 ''.ρ 2 '' )

⇒ R2 '.0,168 + R2 ''.0,164 =

1 + µ2
T
=T
sin ϕ
µ

µ
1 + µ2

472, 39. 1 + 0, 32
0, 3

⇒ R2 '.0,168 + R2 ''.0,164 = 1643, 96 ( N )

Trong đó:


2 '

và

2 ''

là bán kính đặt lực của phản lực trống

phanh tác dụng lên má phanh của guốc xiết và guốc nhả
trên các bánh xe cầu sau.

R2 '

và

R2 ''

là phản lực của trống phanh lên má phanh

của guốc xiết và guốc nhả trên các bánh xe cầu sau.
Sinh viờn: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

18


Trường Đại học SPKT Hưng n


T2 '

vµ

T2 ''

Khoa Cơ khí ng lc

là thành phần tiếp tuyến của

R2 '

và

R2 ''

.

Cách xây dựng họa đồ với các bớc tơng tự nh đối với cơ cấu phanh
cầu trớc, tuy nhiên do phản lực R cha xác định đợc độ lớn cho cả hai má
xiết và má nhả nên ta phải dựa vào điều kiện bằng nhau của lực phanh
P. Từ đó ta xây dựng đợc họa đồ lực nh sau:

Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh sau
Đo tỉ lệ trên họa đồ ta cã

R2 ' 307
=
= 1, 99
R2 '' 154

⇒

R2 ' = 1, 99 R2 ''

Từ đây ta tính đợc:
R2 ' = 3299 ( N )

R2 '' = 1658 ( N )

U 2 ' = 2350 ( N )

U 2 '' = 634 ( N )

P2 ' = 1060 ( N )

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

P2 ' = 1060 ( N )

19


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

 Tính toán kiểm tra tự xiết

Hiện tợng tự xiết là hiện tợng mô men phanh tăng đến giá trị rất lớn
ngay cả khi lực phanh P thôi tác dụng. Đây là hiện tợng cần tránh vì khi
xảy ra hiện tợng này cơ cấu phanh làm việc giật cục, không êm dịu, và
lái xe không thể kiểm soát cờng độ phanh theo ý muốn. Hiện tợng tự
xiết xảy ra khi:
àtx =

c.cos δ '
ρ '− c.sin δ '

§èi víi gc sau cđa cơ cấu phanh ta có:

M p '' =

à . ''. P '' ( c. cos α + a )
µ.ρ ''. P '' ( c. cos α + a )
=
c ( cos δ ''− µ. sin δ '' ) + µ.ρ '' c. cos δ ''+ µ ( ρ ''− sin '' )

Dễ thấy trên họa đồ lực

'' sin ''

>0 với mọi trờng hợp, nghĩa là ở guốc

sau của cơ cấu phanh không bao giờ xảy ra hiện tỵng tù xiÕt.
KiĨm tra tù xiÕt cho gc tríc cđa cơ cấu phanh bánh xe cầu sau:
àtx 2 =

c2 . cos δ 2 '
0,125. cos 8, 65
=
= 0, 796
ρ 2 '− c2 .sin δ 2 ' 0,174 − 0,125.sin 8, 65

Trong đó, c1 và c2 là khoảng cách từ tâm chốt đến tâm của tang
trống, chọn c1 = c2 = 125 mm. Nh vậy cơ cấu phanh cầu sau không
xảy ra hiện tợng tự hÃm.

1.2 Tính nhiệt và tính kiểm nghiệm bền cho cơ cấu

phanh.

a. Tính nhiệt.
Công ma sát riªng.

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

20


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

NÕu phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc V 0 cho tới khi dừng
hẳn thì toàn bộ động năng của ô tô đợc coi nh chuyển thành công ma
sát L tại các cơ cấu phanh, công ma sát riêng đợc tính nh sau:
l=

G.V02
2. g.F

Trong đó:


G là trọng lợng toàn bộ của ô tô khi đầy tải.



V0 là vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh, chọn V0 = 60 km/h.





g = 9, 8 ( m / s

F∑

2

)

lµ gia tốc trọng trờng.

là diện tích toàn bộ của tất cả các má phanh ở các cơ cấu

phanh:
n

F = 0i .rt .bi
1

Trong đó:



n là số má phanh
0i

là góc «m m¸ phanh thø i:

β 01 ' = β 01 '' = β 02 ' = 1200 = 2, 09 rad
β 02 '' = 1050 = 1,83rad



rt =0,15 m lµ bán kính trống phanh.



bi là chiều rộng của má phanh thø i, chän c¸c m¸ phanh cã bỊ

réng b»ng nhau b = 50 mm = 0,05 m.
⇒ F∑ = ( 6.2, 09 + 2.1,83) .0,15.0, 05 = 0,1215 ( m 2 )
1800.16, 72
 J 
 kJ 
⇒l =
= 210586  2 ÷ = 210, 586  2 ÷
2.9,8.0,1215
m 
m 
 Tính áp suất trên bề mặt tấm ma sát.
Sinh viờn: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

21


Trường Đại học SPKT Hưng n

Khoa Cơ khí Động lực

¸p suất trên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền vật liệu.
Tính kiểm tra áp suất trên bề mặt má phanh theo công thức:
q=


Mp

à.b.rt2 . 0

[ q ] = 1, 5 ữ 2, 0 MPa

Cơ cấu phanh tríc:

Ta cã:
M p1

1060
= 530 ( Nm )
2
2
530
 N 
⇒ q1 ' = q1 '' =
= 751373  2 ÷ ≈ 0, 75 ( MPa )
2
0, 3.0, 05.0,15 .2, 09
m 
M p1 ' = M p1 '' =

=

VËy ¸p suÊt m¸ phanh trên cơ cấu phanh trớc thỏa mÃn giới hạn cho
phép.


Cơ cấu phanh sau:

Do khi phanh, các lực tác dụng lên má phanh xiết lớn hơn lực tác dụng lên
má nhả nên ta chỉ cần tính toán kiểm tra cho má xiết là đủ.
q2 ' =

472
N
= 334573 2 ữ
2
0, 3.0, 05.0,15 .2, 09
m

Vậy áp suất trên má phanh của cơ cấu phanh sau thỏa mÃn giới hạn
cho phép.

1.3Tính nhiệt trong phát sinh quá trình phanh.
Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ năng lợng các khối chuyển động
của ô tô đợc chuyển hóa thành nhiệt tại các cơ cấu phanh. Một phần lớn
lợng nhiệt này sẽ nung nóng cơ cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh,
phần còn lại tỏa ra ngoài không khí.
Phơng trình cân bằng nhiệt đợc viết nh sau:

Sinh viờn: Phm Thnh Dương
Lớp : ĐLK7

22


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

m ( V02 − V 2 )
2

t

= mt .c.τ + At kt .dt
0

Trong đó:


mt là khối lợng trống phanh, chọn mt = 16 kg.



c là nhiệt dung riêng của vật liệu làm trống phanh, đối với

gang thép: c = 500(J/kg.độ).

là mức gia tăng nhiệt độ so với môi trờng xung quanh.
là diện tích làm mát của trống phanh.

At



kt là hệ số truyền nhiệt từ không khí ra ngoài.



t là thời gian phanh.



m ( V02 − V 2 )

lµ tỉn thÊt động năng của ô tô khi bị phanh từ vận

2

tốc V0 xng vËn tèc V.



mt.c.
t

τ

lµ nhiƯt nung nãng trèng phanh.
lµ lợng nhiệt tỏa ra ngoài không khí trong quá trình

At ∫ kt .dt
0

phanh.
Trong trêng hỵp phanh gÊp, thêi gian phanh rất ngắn nên lợng nhiệt tỏa
ra ngoài không khí rất nhỏ nên có thể bỏ qua đợc. Khi đó, nếu phanh
xe từ vận tốc ban đầu V0 = 30 km/h xuống đến vận tốc V = 0 km/h
thì mức gia tăng nhiệt độ so với môi trờng xung quanh là:
=

1800 ( 8, 32 − 0 )
2.16.500

= 7, 750 C < [ τ ] = 150 C

Nh vËy c¬ cÊu phanh tháa m·n ®iỊu kiƯn bỊn nhiƯt.

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

23


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Khoa Cơ khí Động lực

3.TÝnh toán dẫn động phanh.
3.1.Phõn tớch chn phng ỏn dn ng
Cỏc hệ thống dẫn động phanh trên ô tô thường dùng có thể kể là:
Hệ thống dẫn động cơ khí: Với phương pháp dẫn động này thì nhược điểm là nhiều khâu
khớp để dẫn động từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh bánh xe. Như vậy trong quá trình sử
dụng, các khâu khớp này bị mịn làm tăng hành trình bàn đạp, giảm độ nhạy phanh do đó
làm giảm hiệu quả phanh.
Hệ thống dẫn động thủy lực: Hệ thống dẫn động thủy lực có ưu điểm là có độ nhạy
cao, đáp ứng nhanh nên có thể đạt được hiệu quả phanh tốt hơn. Hệ thống đường ống cũng
không phức tạp, tuy nhiên việc chế tạo các xylanh thủy lực phải u cầu có độ kín khít cao.
Ngồi ra để giảm lực trên bàn đạp điều khiển, cần bố trì tỉ số truyền lớn, hành trình
bàn đạp lớn gây khó khăn trong việc điều khiển. Trên thực tế, để giảm lực trên bàn đạp
phanh, người ta dùng kết hợp dẫn động phanh thủy lực với bộ trợ lực khí nén hoặc chân
khơng.
Hệ thống dẫn động khí nén: Hệ thống dẫn động phanh khí nén có ưu điểm là lực
cần tác dụng trên bàn đạp là nhỏ. Tuy nhiên, do khơng khí có khả năng nén được, gây ra độ
trễ trong quá trình phanh, giảm độ nhạy của hệ thống phanh dẫn đến giảm hiệu quả phanh.
⇒ Từ những phân tích trên, ta lựa chọn phương án dẫn động phanh thủy lực kết hợp
trợ lực chân không. Như vậy, hệ thống phanh đảm bảo độ nhạy và điều khiển nhẹ nhàng,
không gây mệt mỏi cho người lái.
3.2. ThiÕt kÕ tÝnh to¸n hƯ dẫn động.
Ta có sơ đồ hệ dẫn động phanh thủy lùc nh h×nh vÏ:

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

24

Trường Đại học SPKT Hưng n



Khoa Cơ khí Động lực

§êng kính xylanh công tác của bánh trớc d1 và bánh sau d2 đợc

tính dựa trên cơ sở lực phanh P1 và P2 đà đợc xác định khi xây
dựng họa đồ lùc phanh:
d1 =

4 P1
π . pi

d2 =

4 P2
π . pi

Trong đó, pi là áp suất làm việc của hệ thống, chän pi = 6 MPa.
⇒ d1 =

4.3377
= 0, 026769 ( m ) = 26, 77 ( mm )
π .6.106

⇒ d2 =

4.1060
= 0, 014997 ( m ) = 14, 99 ( mm )
π .6.106

Chän d1 = 27 mm, d2 = 15 mm.


Đờng kính xylanh chính có thể xác định trên cơ sở chọn lực

bàn đạp trong phạm vi cho phép
Chọn

[ Qbd ]

= 0,5 kN .

Sinh viên: Phạm Thành Dương
Lớp : ĐLK7

25

Qbd ≤ [ Qbd ]