câu hỏi ôn tập cơ khí động lực

Đề cương ơn tập

4

BÀI TẬP KẾT CẤU Ơ TƠ..........................................................................................................5
Một số dạng bài tập thường gặp:...............................................................................................10
Phần 1: HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ.........................................................................................16
1.1. CÔNG DỤNG & YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH CHÍNH...................................16
1.1.1. Cơng dụng hệt hống phanh chính................................................................................16
1.1.2. u cầu kỹ thuật hệ thống phanh chính:......................................................................17
1.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG PHANH (HT PHANH CHÍNH).........................17
1.2.1. Phân tích đặc điểm dẫn động phanh:...........................................................................17
a) Dẫn động phanh dầu:....................................................................................................17
b) Phanh khí nén:..............................................................................................................19
c) Phanh liên hợp thủy khí:...............................................................................................20
1.2.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CƠ CẤU PHANH CHÍNH...............................................22
1.2.2.1. Cơ cấu phanh trống guốc loại 1...........................................................................22
1.2.2.2. Cơ cấu phanh trống guốc loại 2...........................................................................25
1.2.2.3. Cơ cấu phanh trống guốc loại 3...........................................................................26
1.2.2.4. Cơ cấu phanh trống guốc loại 4 – cường hóa......................................................27
1.2.2.5. Cơ cấu phanh trống guốc loại 5 (với cam ép của phanh khí nén):......................30
1.2.2.6. Cơ cấu phanh kiểu đĩa:........................................................................................31
2.1. Mô-men phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh :.....................................................................34
2.2. Mô-men phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép u cầu:...............................................38
2.3. Tính tốn xác định bề rộng má phanh:...............................................................................39
2.4. Tính tốn kiểm tra các thơng số liên quan khác của cơ cấu phanh:....................................40
3.1. Tính tốn thiết kế điều khiển dẫn động phanh dầu & liên hợp thủy khí.............................42
3.1.1. Hành trình dịch chuyển đầu piston xy lanh cơng tác của cơ cấu ép............................42
3.1.2 Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính.........................................................43
3.1.3 Đường kính xy lanh chính và xy lanh cơng tác............................................................44
3.1.4 Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh của hệ thống phanh dầu.............................45

3.1.5 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực...................................46
3.1.6 Lực trợ lực cần thiết của bộ trợ lực...............................................................................46
3.1.7 Đường kính xy-lanh của bầu trợ lực.............................................................................48
3.2 Tính tốn điều khiển dẫn động phanh khí nén.....................................................................50
3.2.1 Hành trình dịch chuyển của đầu guốc di động.............................................................50
3.2.2 Hành trình dịch chuyển của cần đẩy bầu phanh...........................................................50
3.2.3 Lực đẩy yêu cầu của bầu phanh....................................................................................50
3.2.4 Đường kính bầu phanh..................................................................................................51
3.2.5 Thể tích bình chứa khí nén và số lượng bình chứa khí nén..........................................51
Phần 2: HỆ THỐNG LÁI Ơ TƠ.................................................................................................52
2.1. Cơng dụng, phân loại, yêu cầu............................................................................................52
2.1.1. Công dụng:...................................................................................................................52
2.1.2. Yêu cầu kỹ thuật:.........................................................................................................53
2.1.3. Phân loại:.....................................................................................................................54
2.2. Các sơ đồ hệ thống lái.........................................................................................................55
1


2.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc:..........................................................55
2.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập:..............................................................56
2.2.3. Các sơ đồ dẫn động lái.................................................................................................57
2.2.4. Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa..................................................................................57
2.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái trên ơ tô.....................................................58
2.3.1. Vô lăng.........................................................................................................................58
2.3.2. Trục lái.........................................................................................................................58
2.3.3. Cơ cấu lái.....................................................................................................................58
2.3.3.1. Các thông số đánh giá cơ bản..............................................................................58
2.3.3.2. Khe hở trong cơ cấu lái........................................................................................61
2.3.3.3. Các cơ cấu lái thông dụng...................................................................................61
2.3.4. Dẫn động lái.....................................................................................................................71

2.3.4.1. Các thơng số đánh giá cơ bản...................................................................................71
2.3.4.2. Hình thang lái...........................................................................................................72
2.3.5 công dụng và phân loại.....................................................................................................73
2.3.5.1. Công dụng:................................................................................................................73
2.3.5.2. Phân loại:..................................................................................................................73
2.3.5.3. Yêu cầu:....................................................................................................................73
2.3.5.4. Các thông số đánh giá cơ bản...................................................................................74
2.3.5.5. Thành phần cấu tạo và sơ đồ bố trí trợ lực lái..........................................................74
5.1. ĐỘNG HỌC QUAY VÒNG LÝ THUYẾT CÁC BÁNH XE...........................................77
5.1.1. Lý thuyết quay vịng của các bánh xe ơ tơ 4x2 có một cầu dẫn hướng.......................77
5.1.2. Lý thuyết quay vịng của các bánh xe ơ tơ 4x2 có hai cầu dẫn hướng........................79
5.1.3. Lý thuyết quay vịng của các bánh xe ơ tơ 6x4 có một cầu dẫn hướng.......................81
5.1.4. Lý thuyết quay vịng của các bánh xe ơ tơ 6x2 có hai cầu dẫn hướng........................83
5.2. TỐC ĐỘ LĂN KHÔNG TRƯỢT CÁC BÁNH XE KHI QUAY VÒNG..........................85
5.3. ĐỘNG HỌC QUAY VÒNG THỰC CÁC BÁNH XE DẪN HƯỚNG..............................87
5.3.1. Động học quay vòng thực của hai bánh xe dẫn hướng trên một trục..........................87
5.4. TÍNH CHAT ỔN ĐỊNH KHI QUAY VỊNG.....................................................................89
5.4.1 Dac diem tính chat ổn định của các bánh xe dẫn hướng..............................................89
5.4.2. Góc dỗng cacs banh xe dan huong............................................................................90
5.4.3. Độ chụm của bánh xe dẫn hướng...............................................................................91
5.4.4 Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng............................................................................92
5.4.4. Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng.......................................................................92
5.4.5. Mô men ổn định các bánh xe dẫn hướng.....................................................................93
5.4.6. Mơ men cản quay vịng................................................................................................96
5.4.6 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng..................................................................99
5.5.4. Tính tốn cơ bản trợ lực lái..........................................................................................99
Phần 3: HỆ THƠNG TREO Ô TÔ..............................................................................................101
3.1. CHỨC NĂNG – YÊU CẦU HỆ THỐNG TREO Ô TÔ..................................................101
3.1.1. Chức năng..................................................................................................................101
3.1.2. Yêu cầu......................................................................................................................101

3.1.3. Phân loại sơ bộ...........................................................................................................102
3.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỆ THỐNG TREO.............................................103
3.2.1. Bộ phận đàn hồi.........................................................................................................103
a) Bộ phàn đàn hồi kiểu lò xo trụ...................................................................................103
2


b)Nhíp lá.........................................................................................................................105
c. Thanh xoắn..................................................................................................................110
3.2.2. Bộ phận dẫn hướng....................................................................................................114
3.2.3. Bộ phận giảm chấn....................................................................................................118
3.3. Xây dựng đặc tính đàn hồi hệ thống treo..........................................................................121
3.4. Tính tốn bộ phận đàn hồi hệ thống treo kiểu lị xo.........................................................126
3.5. Tính tốn bộ phận đàn hồi kiểu nhíp................................................................................127
3.5.1 Tính nhíp theo phương pháp độ cong chung..............................................................127
3.6 Tính bộ phận đàn hồi kiểu thanh xoắn...............................................................................130
3.7. Tính tốn bộ phận giảm chấn............................................................................................130
3.7.1. Đặc tính giảm chấn....................................................................................................130

3


Đề cương ôn tập
HỆ THỐNG PHANH:
1/ Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống phanh ?
2/ Các sơ đồ và ưu nhược điểm của các cơ cấu phanh trống - guốc?
3/ Ưu nhược điểm, sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh đĩa?
4/ Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của dẫn động phanh thuỷ lực?
5/ Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của dẫn động phanh khí nén?
6/ Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của dẫn động phanh liên hợp thủy khí?

7/ Sơ đồ lực tác dụng lên ơ tơ khi phanh và xác định mô men yeu cầu cần sinh ra ở các cơ cấu
phanh trước/sau?
8/ Cho mô-men yêu cầu, tính lực ép cần thiết lên cơ cấu phanh dầu (các thông số khác cho sẵn)
9/ Cho mô-men yêu cầu, tính lực ép cần thiết lên hai cơ cấu phanh khí nén (các thơng số khác
cho sẵn)
10/ Tính hành trình bàn đạp và lực cần tác dụng lên bàn đạp của dẫn động phanh thuỷ lực? (các
thong số khác cho sẵn).
HỆ THỐNG LÁI:
1/ Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái ?
2/ Cơng dụng, u cầu các góc đặc bánh xe và trụ quay đứng?
3/ Công dụng, phân loại, yêu cầu của cường hoá (trợ lực) lái?
4/ Các sơ đồ bố trí cường hố (trợ lực) lái ?
5/ So sánh ưu nhược điểm của các kiểu hình thang lái?
6/ Vẽ sơ đồ xác định động học quay vòng của các bánh xe có cơng thức bánh xe (4x2), (6x2),
(6x4), (8x4)?
7/ Xác định mơ men cản quay vịng?
8/ Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng khi có trợ lực?
9/ xác định góc quay vơ -lăng khi theo góc quay bánh xe ?
10/ xác định tỷ số truyền cơ cấu lái khi cho góc quay vơ -lăng & góc quay bánh xe ?
HỆ THỐNG TREO:
1/ Cơng dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống treo ?
2/ Ưu nhược điểm của bộ phận đàn hồi kiểu lò xo lá (nhíp) ?
3/ Ưu nhược điểm của bộ phận đàn hồi kiểu lò xo ?
4/ Ưu nhược điểm của bộ phận đàn hồi kiểu thanh xoắn ?
5/ Ưu nhược điểm của bộ phận đàn hồi loại khí nén và thuỷ khí ?
6/ Xây dựng đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo?
7/ Tính ứng suất trong lá nhíp theo phương pháp độ cong chung?
8/ Tính bền tai nhíp và chốt nhíp?
9/ Xây dựng đường đặc tính của giảm chấn?
10/ Tính độ cứng/hoặc tần số êm dịu của bộ phận đàn hồi (khi chi biết trọng phân bố lên cầu).

BÀI TẬP KẾT CẤU Ô TÔ
HỆ THỐNG PHANH.
4


1/

(

a/ sơ đồ tính momen
phanh của cơ cấu
phanh trống guốc
kiểu khí nén):

Chú thích:
Từ trên xuống:
+ cam ép
+ lị xo
+ Guốc phanh
+ chốt cố định
Các lực:
F1,F2: lực ép từ cam lên các guốc phanh.
5


H: khoảng cách từ tâm quay là chốt cố định đến phương của lực ép.
a: khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép.
b: khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến chốt cố định.
Rt: bán kính trống phanh.
b/ Tính lực ép F1, F2

Chọn hệ số ma sát là = 0.3 (chọn từ 0,3 – 0,33)
Có a=b=h/2=0.8Rt
Có cơng thức:

Ta có: + Mp: momen phanh tổng do hai do hai guốc tạo ra cho tang trống
+ F1, F2: lực ép từ cam lên các guốc phanh.
+ h1=h2=h: khoảng cách từ chốt cố định đến phương của lực ép
+ muy u: hệ số ma sát
+ A1=A2=A, B1=B2+B: A và B là các đại lượng đặc trưng cho các thông số kết

cấu và qui luật phân bố áp suất trên má phanh của guốc phanh Vậy lực ép tác dụng lên
2 guốc:

BÀi 2:

6


a/sơ đồ tính tốn momen phanh của cơ cấu phanh trống guốc(dẫn động dầu).(guốc loại 2)

123456-

Chú thích:
Chiều quay của bánh xe ( chiều quay trống phanh)
Phương lực tổng hợp theo chiều siết tác dụng lên tang trống
Tâm tùy động của guốc phanh
Piston đơn của cơ cấu ép
Xilanh của cơ cấu ép
Guốc phanh
b/ tính momen phanh tổng cộng do hai guốc tạo ra khi xe tiến và lùi của cơ cấu phanh có

hai guốc đều tự siết theo chiều tiến.
momen ma sát của hai guốc đều tự siết theo chiều quay tác dụng lên tang trống

Mg1 =
Mg2 =

Nếu đường kính xylanh công tác trong 2 xylanh bằng nhau F1 = F2 (vì
áp suất dầu tạo ra cho 2 piston là như nhau)
F1 =F2 = F =
Momen phanh tổng hợp theo chiều tự siết
Mp =
Khi xe chạy lùi, hai guốc phanh trở thành tự tách, momen phanh tổng hợp theo
chiều tự tách
Mp =
7


BÀI 3:

a/sơ đồ dẫn động phanh dầu 2 dịng có trợ lực chân không trực tiếp ( loại đơn – 1 màng,
loại kép – 2 màng)
- Bầu trợ lực đơn 1 màng:

Hình 1-8. Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng
1-Xy lanh chính kiểu kép; 2-Các piston; 3-Các bình chứa dầu; 4-Bầu trợ lực chân không; 5Piston (hoặc màng) của bầu trợ lực chân khơng; 6-Lọc khơng khí; 7-Cụm lị xo và nắp van kết
hợp; 8-Van khơng khí; 9-Bàn đạp; 10-Lò xo hồi vị cần đẩy từ bàn đạp kiêm chức năng đóng kín
đế van khơng khí với nắp van 7;
11-Đế van chân khơng; 12- Bình chân khơng; 13-Van một chiều;
14,15-Các đường dẫn đến các xy lanh bánh xe sau/trước
- Bầu trợ lực kép- 2 màng:

8


b/ tính lực tác dụng lên bàn đạp

ibd = 7 tỷ số truyền bàn đạp
ηbd = 0,85 – 0,9 đối với truyền động cơ khí
0,92 -0,95 đối với truyền động piston xy lanh (thủy lực)

trợ lực 1 màng
trợ lực 2 màng
Db = Dbk: đường kính bầu trợ lực Db =280 mm
Δp: chênh lệch áp suất trong bầu trợ lực Δp = 0,06 [MN/m2]
itl: tỷ số truyền trợ lực
ηtl = 1 trợ lực trực tiếp
0,9 - 0,95 trợ lực gián tiếp
Dc: đường kính xy lanh Dc = 30
pd:áp suất dầu phanh
ηxl hiệu suất xy lanh
chuyển vế tìm Pbd=?
Một số dạng bài tập thường gặp:

9


1. Cho sơ đồ quay vịng của ơ tơ có công thức bánh xe 6x4 (xe 3 trục, 2 trục sau chủ động, trục
trước dẫn hướng), quay vòng về bên tay trái ứng với góc quay vịng của bánh xe dẫn hướng bên
trong là α = 42 [độ] như hình vẽ; Biết khoảng cách hai trụ quay đứng C = 1850[mm]; khoảng
cách từ cầu dẫn hướng đến hai cầu sau chủ động lần lượt là L1 = 5,85[m], L2 = 4,0[m].

+ Vẽ hình, chú thích trên hình vẽ
a) Tính bán kính quay vịng động lực học Rq của ơ tơ ứng với góc quay vịng ở trên?
Cơng thức tính :
α=420

b) Tính lực tác dụng lên vơ-lăng? Cho biết: bán kính vô-lăng R vl = 0,2[m]; tỷ số truyền chung của
cả hệ thống lái iht = 21 [-]; mô-men cản quay vòng tổng cộng ở các bánh xe dẫn hướng M c =
2400 [N.m]; trợ lực lái được quy dẫn về các bánh xe dẫn hướng bằng Mtl(qd) = 2000 [N.m].
Công thức tính:
Các thơng số khác tự chọn nếu có. Chọn hệ số n lái
2. Cho sơ đồ quay vòng của ô tô có công thức bánh xe 6x4 (xe 3 trục, 2 trục sau chủ động, trục
trước dẫn hướng), quay vịng về bên tay phải ứng với góc quay vịng của bánh xe dẫn hướng bên
trong là α = 45 [độ] như hình vẽ

10


+ vẽ lại hình và chú thích đầy đủ các thơng số
a. Tính khoảng cách hai trụ quay đứng C? Biết bán kính quay vịng động lực học của ơ tơ ứng
với góc quay vịng ở trên là Rq = 11 [m]; khoảng cách từ cầu dẫn hướng đến hai cầu sau chủ
động lần lượt là L01 = 5,85[m], L02 = 4,2[m].
+ cơng thức tính :
b. Tính lực tác dụng lên vơ-lăng? Cho biết: bán kính vơ-lăng R vl = 0,22[m]; tỷ số truyền chung
của cả hệ thống lái iht = 21[-]; mơ-men cản quay vịng tổng cộng ở các bánh xe dẫn hướng M c =
2550[N.m]; lực trợ lực lái được quy dẫn về vô-lăng bằng Ftl(qd) = 500[N].
+ Cơng thức tính;
Chú thích cơng thức
Các thơng số khác tự chọn nếu có. Chọn n lái
3. Vẽ sơ đồ quay vịng của ơ tơ có cơng thức bánh xe (4x2) ứng với góc quay vịng của bánh xe dẫn

hướng bên trong đạt lớn nhất là α= 42 [độ]? (Quay vòng về bên tay trái).

11


a. Tính bán kính quay vịng động lực học Rq của ơ tơ ứng với góc quay vịng ở trên? Biết khoảng
cách hai trụ quay đứng C = 1850[mm]; chiều dài cơ sở của xe L0 = 4,2 [m].

Tính tỷ số truyền chung của cơ cấu lái và dẫn động lái i ht? Biết rằng hình thang lái kiểu cơ cấu lái
thanh răng - bánh răng bố trí ở giữa hình thang lái; góc quay vịng của bánh xe dẫn hướng bên
trong đạt lớn nhất là 42 [độ] thì vơ lăng quay đúng 2 vòng.
iht = 2*360/42= 17,14
4. Vẽ sơ đồ quay vịng của ơ tơ có cơng thức bánh xe (4x2) ứng với góc quay vịng của bánh xe dẫn
hướng phía bên trong đạt lớn nhất 42 [độ]? (Quay vòng về bên tay phải).

12


a. Tính chiều dài cơ sở của xe? Biết khoảng cách hai trụ quay đứng C = 1850[mm]; với góc quay
vịng ở trên thì bán kính quay vịng động lực học Rq = 5,2 [m].

Tính tỷ số truyền cơ cấu lái i cc khi biết vơ lăng quay 2,5 vịng để dẫn động trực tiếp bánh xe dẫn
hướng phía bên trong đạt lớn nhất là 42 [độ]? Cho biết tỷ số truyền dẫn động từ cơ cấu lái đến
bánh xe dẫn hướng trực tiếp là idd = 1.
Icc=2.5*360/42=21.43
5. Cho sơ đồ cấu tạo hệ thống treo như hình vẽ:
a. Hãy nêu tên gọi và cơng dụng các kí hiệu trên hình vẽ?

1. Khung dầm dọc (khung xe)
2.Gối đỡ sau

13


3. (quang nhíp) Kẹp nhíp
4. Bu-lơng quang nhíp (gắn bộ nhíp vào dầm cầu).
5. Dầm cầu
6. Nhíp chính
7.gối đỡ trước
8. Giá bắt nhíp
9. Nhíp phụ
10. Bu lơng chữ U
b) Tính độ cứng yêu cầu của nhíp đàn hồi hệ thống treo xe khách 16 chỗ và độ võng tĩnh f t yêu
cầu của nhíp đàn hồi hệ thống treo xe khi cho biết trọng lượng được treo tác dụng lên nhíp Z t =
0,85[tấn]? (Các thơng số khác tự chọn nếu có).
+ Cơng thức tính:
+ Giải thích cơng thức:
= n*3.14/30
m = Zt/g

c) Tính lực lớn nhất tác dụng lên nhíp? Cho biết giá trị của độ võng động fd = 0,77.ft.
+ cơng thức tính:

6. Cho cấu tạo hệ thống treo Mc. Pherson của cầu dẫn hướng như hình vẽ.

14


a) Hãy nêu tên gọi và cơng dụng các kí hiệu trên hình vẽ?
b) Tính độ võng u cầu của lò xo đàn hồi hệ thống treo xe khách 16 chỗ khi cho biết trọng
lượng được treo tác dụng lên lị xo Zt = 0,85[tấn]? (Các thơng số khác tự chọn nếu có).

c) Tính lực cản giảm chấn của hành trình trả tại tốc độ dịch chuyển V = 0,6 [m/s]?
Cho biết giá trị hệ số cản giảm chấn trung bình k tb=(kn+ktr)/2 = 1244[N/(m/s)] và hệ số cản khi
trả gấp đôi hệ số cản khi nén.

15


Phần 1: HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ
Chương 1 (Bài 1 & 2): Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô
Phanh được xếp vào danh sách những hệ thống đảm bảo an tồn trên xe hơi. Dĩ nhiên
khơng chỉ xe hơi mà bất cứ phương tiện vận chuyển nào cũng cần phải có hệ thống giúp giảm tốc
độ và dừng lại theo ý muốn của người điều khiển. Hệ thống phanh trên ơ tơ máy kéo bao giờ
cũng phải có tối thiểu ba loại phanh, là:
- Hệt hống phanh chính: Hệt hống phanh chính được sử dụng để làm việc thường xuyên ở
tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.
- Phanh dự trữ (còn được gọi là phanh phụ): Dùng để phanh ơ tơ trong trường hợp phanh
chính bị hỏng.
- Phanh dừng: Dùng để giữ ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc.
Phanh này thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay. Phanh dừng cũng được gọi là
phanh phụ vì có thể phanh tạm thời khi phanh chính bị sự cố.
- Phanh chậm dần: Trên các ô tô, máy kéo tải trọng lớn (như xe tải có trọng lượng tồn bộ
lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn) hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi,
thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, cịn phải có phanh chậm dần. Phanh chậm
dần được thiết kế kiểu van chắn đường khí thải động cơ đốt trong; theo đó khi van chắn đóng gần
kín sẽ tạo áp suất nén trong động cơ khi piston đi từ DCD lên DCT và do đó đóng vai trị nhu
máy nén khí tạo cơng âm cản lại chuyển động của động cơ và do đó cản lại chuyển động của ơ
tơ. Vì vậy, phanh chậm dần có thể được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo
không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ơ tơ trước khi
dừng hẳn.

1.1. CƠNG DỤNG & U CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH CHÍNH
1.1.1. Cơng dụng hệt hống phanh chính
- Giảm tốc độ của ơ tơ máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào
đó (HT phanh chính).
HỆ THỐNG PHANH CHÍNH: TRANG BỊ CƠ CẤU PHANH Ở TẤT CẢ CÁC BÁNH
XE => TẠO LỰC PHANH MAX CÓ THỂ ĐỂ GIẢM NHANH TỐC ĐỘ VỀ 0 (PHANH
KHẨN CẤP).
F_max <= F_bám = G x hệ số bám.
=> Chú ý khơng sử dụng phanh chính để rà phanh liên tục khi xe xuống dốc dài ! => Phải
dùng ma sát động cơ (MT) để hãm thêm cho xe khi xuống dốc (Phanh chậm dần bằng ma sát
của động cơ, hoặc nén khí đường thải nhờ van chắn đường ống thải). Nhưng chú ý rằng xe với
hộp số tự động AT và CVT (dùng ly hợp biến mô thủy lực) => không dùng dc ma sát động cơ để
16


hãm xe khi xuông dốc dài=> Giải pháp: thiết kế thêm ly hợp khóa biến mơ (up-lock) hoặc gài số
thấp (….1, LOW) để tận dụng một phần ma sát động cơ ở tốc độ cao (nhờ gài số thấp L hoăc 1).
1.1.2. Yêu cầu kỹ thuật hệ thống phanh chính:
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:
a) Có hiệu quả phanh cao nhất có thể khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường
hợp nguy hiểm (Lực phanh lớn nhất có thể = > thời gian phanh sẽ ngắn nhất => Quảng
đường phanh sẽ ngắn nhất có thể).
NẾU CĨ ABS => CHỐNG TRƯỢT => có thể sẵn sàng nâng cao hệ số bám thiết kế => gia tốc
lớn hơn => lực phanh lớn hơn=> Quảng đường phanh ngắn hơn. Kết quả là hiệu quả phanh
cao hơn.
b) Độ nhạy hệ thống phanh phải cao nhất có thể: thời gian tính từ khi tác dụng lực
điều khiển phanh đến khi => lực phanh đạt max phải ngắn nhất có thể (cơ cấu phanh đĩa =>
nhanh hơn kiểu trống guốc! hoặc phanh khí nén do khí giãn nở nên độ nhạy kém hơn phanh
dầu).
c) Các cơ cấu phanh phải thực hiện đồng thời (phanh cùng lúc)! (phanh dầu thì dễ đồng

thời ; rong khí khí nén khó đồng thời).
d) Lực phanh đồng đều: nếu khơng thì dễ nguy cơ lệch phanh, xoay xe => nếu xoay
nhiều => có thể xe bị lật.
Ngồi ra cịn phải có các u cầu cơ khí chung:
+ Điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe.
+ Hệ thống phanh làm việc tin cậy và an toàn.
+ Cơ cấu phanh có khả năng thốt nhiệt tốt (vì động năng xe khi phanh tiêu hao qua ma
sát ở cơ cấu phanh & biến thành nhiệt tản ra kí trời).
+ Đối với phanh dừng => phải giữu xe đứng yên lâu dài trên dốc. Có thể hổ trợ một phần
khi hệ thống phanh chính mất tác dụng.
1.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG PHANH (HT PHANH CHÍNH)
1.2.1. Phân tích đặc điểm dẫn động phanh:
(=> phân tích theo yêu cầu kỹ thuật đã nêu trên)
a) Dẫn động phanh dầu:

17


Hình 1-8. Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng
1-Xy lanh chính kiểu kép; 2-Các piston; 3-Các bình chứa dầu; 4-Bầu trợ lực chân không; 5Piston (hoặc màng) của bầu trợ lực chân khơng; 6-Lọc khơng khí; 7-Cụm lị xo và nắp van kết
hợp; 8-Van khơng khí; 9-Bàn đạp; 10-Lị xo hồi vị cần đẩy từ bàn đạp kiêm chức năng đóng kín
đế van khơng khí với nắp van 7;
11-Đế van chân khơng; 12- Bình chân khơng; 13-Van một chiều;
14,15-Các đường dẫn đến các xy lanh bánh xe sau/trước
Ưu điểm: Phanh dầu rất đơn giản : Áp suất dầu trong Xy lanh chính => truyền
khắp hệ thống => thơng qua các đường ống => đến xy lanh công tác => tạo lực ép cho cơ
cấu phanh; có tất cả các ưu điểm theo yêu cầu kỹ thuật:
+ Có thể tạo lực phanh lớn nhất theo yêu cầu.
+ Có độ nhạy tốt (vì dầu có sẵn trong tồn hệ thống & không chịu nén).
+ Thực hiện phanh đồng thời (cùng lúc đối với tất cả cơ cấu phanh): vì áp suất là như

nhau theo mọi phuong trong toàn hệ thống; nếu cơ cấu nào mà guốc phanh chưa ép sát, còn dịch
chuyển => thì áp suất trong tồn hệ thống chỉ bằng áp suất ma sát thủy lực đang dịch chuyển;
không thể tăng lên áp suất max để phanh riêng từng cơ cấu phanh).
+ Lực phanh đồng đều: vì áp suất dầu đạt max là như nhau trong toàn hệ thống. Chỉ
khác nhau khơng nhiều do ma sát cơ khí khơng giống nhau ở các cơ cấu phanh.
Nhược điểm:
+ Lực phanh do trực tiếp lái xe tạo ra thông qua áp suất dầu => là không đủ lớn để
phanh ô tô cần lực phanh lớn.
=> Khắc phục: PHẢI CÓ BỘ PHẬN HỔ TRỢ THÊM LỰC :
- Trợ lực chân không: Tận dụng chênh lệch khơng khí với chân khơng (lấy từ họng nạp
động cơ Xăng hoặc máy hút đói với động cơ Diesel) để tạo thêm lực hổ trợ cho lái xe.
- Trợ lực khí nén: Sử dụng chênh lệch cao của khí nén (nhờ máy nén khí) với khơng khí
để tạo thêm lực hổ trợ cho lái xe.

18


+ Mất tác dụng phanh khi bị rò rit hoặc lọt khơng khí vào hệ thống => phân tử dầu
cịn dịch chuyển => thì áp suất dầu chỉ bằng ma sát thủy lực đang dịch chuyển => không
thể tăng lên max lớn để phanh.
=> Khắc phục: CHỐNG LỌT KHÍ VÀO HỆ THỐNG:
- Tạo áp suất dư trong hệ thống: Nâng cao bình chưa dầu để tạo cột áp dư; hoặc làm
van ngược chiều đặt giữa xy-lanh chính và đường ống (dầu cao áp chỉ về lại bình chứa khi áp
suất đủ thắng lò xo van ngược để mở van dầu về).
- Phải có van xả “air” ở tất cả xy lanh bánh xe: Để xả khơng khí nếu khơng may lọt
vào hệ thống (nhất là khi sửa chữa bảo dưỡng, cấp mới dầu …).
Áp suất làm việc lớn (7.106 đến 20.106 [N/m2]) so với khí nén chỉ 7-8[KG/cm2] (0,7
đến 0,8).106. Dễ rò rỉ => làm độ tin cậy và an tồn chưa cao (dễ mất phanh do rị rỉ) =>
khắc phục: đường ống có kích thước nhỏ (d==2mm) và dày, dẻo, bền=> ống đồng hoặc thép
mềm.

b) Phanh khí nén:

Hình 1-12. Sơ đồ dẫn động phanh khí nén
1-Máy nén khí; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Bộ lọc bụi và lắng nước; 4-Cụm van chia và bảo vệ
các dòng độc lập; 5,6-Các bình chứa khí nén; 7- Tổng van phân phối hai dòng; 8-Bầu phanh và
cơ cấu phanh trước; 9- Bầu phanh và cơ cấu phanh sau.
Ưu điểm: Tuy có cấu tạo phức tạp; nhưng có một số ưu điểm khắc phục dẫn động
dầu :
+ Có thể tạo lực phanh lớn nhất theo yêu cầu.
19


+ Lực điều khiển nhẹ nhàng (chỉ cần mở van điều khiển ; áp suất do máy nén tạo ra) ;
+ Áp suất làm việc thấp ; đặc biệt áp suất do máy nén cung cấp liên tục => nếu có nhánh
bị rị rỉ, các nhánh khác vẫn phanh bình thường => => độ tin cậy và an toàn cao.
Tuy nhiên, ngược lại với phanh dầu ; dẫn động khí nén có nhiều nhược điểm :
+ Có độ nhạy khơng tốt (vì khí nén giãn nở : khi mở van, áp suất khí bị tiết lưu giãn nở
qua van, tiếp trục giãn nở & chuyển động trong đường ống cho tới bầu phanh ; sau đó mới tích tụ
ở bầu để đạt áp suất max yêu cầu để phanh). => KHẮC PHỤC : làm đường ống có kích thước
lớn (10 đến 12 [mm]) ; kích thước bầu phanh cũng hạn chế để mau tích tụ đủ áp max (mặc dù áp
suất khí nén thấp).
+ Thực hiện phanh khơng đồng thời (không cùng lúc đối với tất cả cơ cấu phanh): Áp
suất không đồng nhất trong hệ thống ; các bầu phanh sau ở xa thì tích đủ áp chậm hơn. KHẮC
PHỤC : Mở van cho dòng sau trước ; thiết kế thêm van tăng tốc & xả nhanh cho dòng sau.

Hình 1-12B. Sơ đồ dẫn động phanh khí nén (có van tăng tốc & xả nhanh)
1-Máy nén khí; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Bộ lọc bụi và lắng nước; 4-Cụm van chia và bảo vệ
các dịng độc lập; 5-Bình chứa khí nén cho phanh sau; 6- Van tăng tốc & xả nhanh; 7- Đầu
chia hai dòng cho hai bầu; 8-Các bầu phanh sau; 9- Dịng điều khiển mở/đóng van tăng tốc (6);
10- Bàn đạp phanh; 11- Tổng van phanh 2 dịng; 12- Các bầu phanh trước; 13- Đường ống dẫn

khí nén đến các bầu phanh trước; 14- Bình chứa khí nén cho phanh trước.
+ Lực phanh khơng đồng đều: vì tổn thất má sát dịng khí trong các đường ống khác
nhau (dài <-> ngắn, mới <-> cũ …) => áp suất phanh trong các bầu phanh khác nhau; cộng với
ma sat cơ khí khác nhau => mo-men phanh của các cơ cấu dễ khác nhau, khó đồng đều. KHẮC
PHỤC : Yêu cầu chiều dài các đường ống từ nới cấp đến bầu phanh phải bằng nhau; giống
nhau về kích cỡ, chỗ uốn cong, mới cũ ….
c) Phanh liên hợp thủy khí:

20


Hình 1-14. Dẫn động phanh liên hợp thủy khí.
1-Máy nén khí; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Bộ lọc bụi và lắng nước; 4-Cụm van chia và bảo vệ
các dòng độc lập; 5,6-Các bình chứa khí nén; 7- Tổng van phân phối hai dịng; 8-Bầu khí nén
của xy lanh chính dịng phanh trước; 9- Xy lanh chính của dịng phanh trước; 10- Xy-lanh công
tác cơ cấu phanh trước; 11- Cơ cấu phanh trước; 12- Bầu khí nén của xy lanh chính dịng phanh
sau; 13- Xy lanh chính của dịng phanh sau; 14- Xy-lanh công tác cơ cấu phanh sau; 15- Cơ cấu
phanh sau.
Ưu điểm: Phanh liên hợp thủy khí tích hợp tát cả ưu điểm của hai kiểu phanh dầu &
khí nén; đồng thời khắc phục nhược điểm của cả hai; tức là:
+ Có thể tạo lực phanh lớn nhất theo u cầu.
+ Có độ nhạy tốt (vì cơ cấu phanh kiểu dẫn động dầu không chịu nén).
+ Thực hiện phanh đồng thời (cùng lúc đối với tất cả cơ cấu phanh): vì áp suất là như
nhau theo mọi phuong trong toàn hệ thống đường ống và cơ cấu phanh; nếu cơ cấu nào mà guốc
phanh chưa ép sát, còn dịch chuyển => thì áp suất trong tồn hệ thống chỉ bằng áp suất ma sát
thủy lực đang dịch chuyển; không thể tăng lên áp suất max).
21


+ Lực phanh đồng đều: vì áp suất dầu đạt max là như nhau trong toàn hệ thống các cơ

cấu phanh dầu.
+ Lực điều khiển nhẹ nhàng (chỉ cần mở van điều khiển; áp suất do máy nén tạo ra) mà
không cần trợ lực.
Nhược điểm:
+ Mất tác dụng phanh khi bị rị rit hoặc lọt khơng khí vào hệ thống dầu.
=> Khắc phục: CHỐNG LỌT KHÍ VÀO HỆ THỐNG:
- Tạo áp suất dư trong hệ thống dầu: Nâng cao bình chưa dầu để tạo cột áp dư; hoặc
làm van ngược chiều đặt giữa xy-lanh chính và đường ống (dầu cao áp chỉ về lại bình chứa khi
áp suất đủ thắng lò xo van ngược để mở van dầu về).
- Phải có van xả “air” ở tất cả xy lanh bánh xe: Để xả khơng khí nếu khơng may lọt
vào hệ thống (nhất là khi sửa chữa bảo dưỡng, cấp mới dầu …).
1.2.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CƠ CẤU PHANH CHÍNH
1.2.2.1. Cơ cấu phanh trống guốc loại 1
(loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh kép và có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí
cùng phía):
Trên hình 1.3 minh họa loại cơ
cấu phanh tang trống đơn giản nhất, có
tính đối xứng về phương diện kết cấu
qua mặt phẳng đối xứng thẳng đứng.
Tuy nhiên mô-men ma sát được
tạo ra bởi các guốc đối với tang trống
có giá trị khác nhau do tính chất tự
siết/tự tách của các guốc.
Chú thích hình 1.3: 1- Chiều quay của
bánh xe (chiều quay trống phanh); 2Phương hợp lực tác dụng lên guốc
phanh trước (guốc tự siết - xác định
theo chiều quay bánh xe); 3- Phương
Hình 1.3: Cơ cấu phanh trống guốc loại 1
hợp lực tác dụng lên guốc phanh sau
(guốc tự tách); 4- chiều quay của hai guốc quanh chốt tỳ; 5- Piston của xy -lanh phanh bánh xe;

6- Guốc phanh trước; 7- Guốc phanh sau; 8- Chốt tỳ chung của hai guốc.
Cụ thể cơ cấu phanh loại 1 có các đặc điểm về kết cấu đáng chú ý như sau:
+ Hai guốc phanh (6) và (7) của cơ cấu phanh có chung điểm tỳ ở chốt cố định (8); được
bố trí về cùng một phía đối với cơ cấu phanh (cùng một tâm quay chung phía dưới ở hình 1.3).
+ Hai guốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xy lanh kép (một xy lanh chung cho hai
piston (5) thường có cùng đường kính nhưng chiều tác dụng là ngược chiều nhau), nên mô-men
22


ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính chất tự siết (2) và tự tách (3) so với
chiều quay của trống phanh (1); mặc dầu lực ép do hai piston (5) tạo ra là giống nhau hồn tồn.
Cơng thức xác định mơ-men ma sát do hai guốc tạo ra tác dụng lên tang trống được xác
định như sau:
- Với guốc tự siết (6) có lực ép F1 từ piston tạo ra mơ-men quay là cùng chiều với chiều
quay (1) của tang trống (xem hình 1.3), nên có giá trị xác định bằng biểu thức:
Mg1 =
(1.11)
- Với guốc tự tách (7) với lực ép F2 từ piston tạo ra mô-men quay là ngược chiều với
chiều quay (1) của tang trống, có giá trị được xác định bằng:
Mg2 =
(1.11b)
Vậy mô-men phanh tổng cộng do hai guốc (6) và (7) tạo ra cho tang trống được xác định
bằng biểu thức:
Mp =
(1.12)
Trong đó h1, h2 là khoảng cách từ tâm quay của điểm tựa cố định (8) đến phương lực ép tương
ứng F1 và F2 hình thành từ hai piston (5) được minh họa như trên hình 1.4.
Nếu đường kính hai piston trong xy-lanh kép là như nhau thì các lực ép F 1 và F2 bằng
nhau và bằng lực ép F do áp suất dầu trong xy-lanh kép tạo ra:
F=

(1.13)
ở đây Dxl là đường kính xy lanh kép, pxl là áp suất dầu phanh trong xy lanh.
Trong thiết kế, áp suất dầu phanh lớn nhất trong hệ thống có thể chọn trong khoảng giá trị
pxl  510[MN/m2] đối với hệ thống phanh khơng có ABS hoặc có với p xl  1025[MN/m2] đối
với hệ thống phanh có điều khiển điện tử ABS; cịn hệ số ma sát có thể chọn   0,300,33.
Trên hình 1.4 thể hiện khoảng cách từ tâm quay của điểm tựa cố định (8) đến phương lực
ép F đối với hai guốc là như nhau; tức là h 1 = h2 = h = (a+b). Trong tính tốn thiết kế có thể chọn
theo kinh nghiệm với h  0,8 đường kính trống phanh D t (h  0,8Dt) trong khi các khoảng cách a
 b  h/2  0,4Rt (với Rt là bán kính tang trống).
Và nếu hai guốc phanh được gắn các má phanh hồn tồn giống nhau về kích thước cũng
như kết cấu (xem hình 1.4); và giả sử hai má phanh có qui luật phân bố áp suất như nhau; tức là
có A1 = A2 = A và B1 = B2 = B thì mơ-men phanh do các hai guốc phanh của cơ cấu phanh tang
trống loại 1 sinh ra được viết lại bằng:
Mp =
(1.14)
hay
Mp =
(1.14b)

23


Chắc chắn rằng mô-men
phanh do cơ cấu phanh sinh ra M p
phải bằng mô-men phanh yêu cầu
lý thuyết; tương ứng ở cầu trước
và cầu sau Mp(i) với chỉ số i = 1
để chỉ cho cơ cấu phanh cầu trước,
còn i = 2 để chỉ cho cơ cấu phanh
cầu sau.

Từ đó, suy ra công thức
xcs định lực ép yêu cầu cần tác
dụng lên piston của cơ cấu phanh
kiểu trống guốc loại 1 như sau:
F=
(1.15)
Hình 1.4: Sơ đồ tính cơ cấu phanh trốngtrong đó các thơng số A và B là
guốc
các đại lượng đặc trưng cho các thông số kết cấu và qui luật phân bố áp suất trên má phanh của
guốc phanh và có thể được xác định theo giả thiết áp suất má phanh phân bố đều: q = const như
sau.
A=
(1.16)
B=1
(1.16b)
trong đó các góc 1, 2 là các thơng số kết cấu về góc đặt đầu – cuối của tấm ma sát – tính bằng
[rad] (xem hình 1.4).
Trong tính tốn thiết kế, có thể chọn các góc 1, 2 theo kinh nghiệm sao cho hiệu số (2
- 1)  900  1100. Còn đại lượng s[m] là khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến tâm quay điểm
tỳ cố định của guốc phanh như được minh họa trên hình vẽ 1.4.
Khoảng cách s có thể tính theo khoảng cách b = s.cos0 với 0 là góc đặt tâm quay điểm
tỳ cố định của guốc phanh, còn b là khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến đường thẳng nối hai
tâm quay của hai điểm tựa cố định (xem hình 1.4).
Cịn thơng số  là góc đặt của phương hợp lực tổng hợp; khi áp suất phân bố đều thì  có
thể được xác định bằng:
(1.17)
1.2.2.2. Cơ cấu phanh trống guốc loại 2
(loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh đơn và có hai điểm tựa cố định của tâm quay guốc
được bố trí khác phía):
24

Trên hình 1.5 là minh họa cơ cấu phanh kiểu tang trống loại 2, có tính đối xứng hồn tồn
về phương diện kết cấu qua tâm quay
bánh xe. Vì vậy mô-men ma sát của
tang trống được tạo ra bởi hai guốc có
giá trị hồn tồn giống nhau với một số
đặc điểm như sau:
+ Hai guốc (6) sử dụng hai cơ
cấu ép riêng biệt bởi hai xy lanh (5) và
piston đơn (4) bố trí riêng lẻ về hai
phía khác nhau và đối xứng qua tâm
quay bánh xe.
+ Hai guốc (6) của cơ cấu
phanh có tâm quay của điểm tựa cố
định được bố trí về hai phía tại hai mặt
nghiêng về phía lưng của hai xy lanh Hình 1.5: Cơ cấu phanh trống guốc loại 2
(5) độc lập nhau.
Do tính chất đối xứng đối với tâm quay bánh xe, nên công thức xác định mơ-men ma sát
của hai guốc tự siết (có phương lực tổng hợp theo chiều siết (2) so với tâm quay (5)) tác dụng lên
tang trống có cơng thức tính hồn tồn giống nhau:
Mg1 =
(1.18)
Mg2 =
(1.18b)
Nếu đường kính hai piston trong hai xy-lanh là như nhau thì các lực ép F 1 và F2 bằng
nhau và bằng lực ép F do áp suất dầu trong xy-lanh tạo ra cho hai piston (4) hồn tồn giống
nhau. Và nếu kích thước của hai má phanh trên hai guốc cũng giống nhau (A 1 = A2 = A và B1 =
B2 = B và h1 = h2) thì mơ-men phanh do hai guốc tự siết tạo ra cho trống phanh được xác định
bằng:

Mp = = KC.pxl
(1.19)
Trong đó KC là hằng số đặc trưng cho thông số kết cấu của cơ cấu phanh; độc lập với áp suất
phanh trong xy-lanh phanh pxl.
Suy ra cơng thức tính lực ép u cầu đối với piston của cơ cấu phanh kiểu trống guốc loại
2 được xác định bằng biểu thức:
F=
(1.20)
Chú ý rằng, các công thức đã xác định đối với hai guốc được coi là tự siết so với chiều
quay (1) quy ước là chiều quay tiến khi xe chạy tới. Ngược lại, khi xe chạy lùi, chiều quay tang
trống sẽ có chiều ngược lại, và hai guốc phanh (6) lúc này trở thành tự tách và mô-men phanh
tổng cộng do hai guốc tác dụng lên trống phanh giảm đáng kể vì được xác định bằng:
25