Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe tham khảo chevrolet cruze 2019

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU.................................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH......................................................7
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh....................................................7
1.1.1 Công dụng..........................................................................................................7
1.1.2 Yêu cầu...............................................................................................................7
1.1.3 Phân loại.............................................................................................................7
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh..........................................................................8
1.2.1 Cơ cấu phanh......................................................................................................8
1.2.2 Cơ cấu phanh dừng...........................................................................................13
1.2.3 Dẫn động phanh................................................................................................13
1.2.4 Bộ cường hóa lực phanh...................................................................................17
1.2.5 Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS...................................................19
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE CHEVROLET
CRUZE 2019..................................................................................................................22
2.1. Giới thiệu về xe Chevrolet cruze 2019...................................................................22
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung hệ thống phanh trên xe...............................23
2.2.1. Đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh:............................................................23
2.2.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc...............................................................24
2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống phanh...................25
2.3.1. Cơ cấu phanh:..................................................................................................25
2.3.2. Xilanh phanh chính:........................................................................................26
2.3.3. Bộ trợ lực phanh:.............................................................................................27
2.3.4. Hệ thống ABS, EBD........................................................................................30
2.3.5. Đồng hồ táp lô:................................................................................................39
2.3.6. Công tắc đèn phanh:........................................................................................39
2.4.Thiết kế tính tốn cơ cấu phanh..............................................................................39

2.4.1 Xác định mơ men phanh cần thiết tại các bánh xe............................................39
2.4.2 Tính tốn cơ cấu phanh đĩa...............................................................................40
2.4.3. Xác định các kích thước má phanh..................................................................41
2.5. Tính tốn dẫn động phanh......................................................................................42
2.5.1 Đường kính xi lanh cơng tác.............................................................................42
2.5.2 Đường kính xi lanh chính.................................................................................42
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

4

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.5.3 Hành trình làm việc của pít tơng xi lanh bánh xe..............................................44
2.5.4 Xác định hành trình pít tơng xi lanh lực..........................................................45
2.6. Tính tốn thiết kế bộ trợ lực phanh........................................................................46
2.6.1. Hệ số cường hóa của trợ lực............................................................................46
2.6.2. Xác định kích thước màng cường hố.............................................................47
2.7. Thiết kế tính tốn bộ điều hịa lực phanh dạng pít tơng vi sai................................50
2.7.1 Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất.......................................................................50
2.7.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh......................................................................51
2.7.3. Xác định hệ số bám



đạt hiệu quả phanh cao nhất (

TN ):..........................52

2.7.4. Xác định hệ số Kđ...........................................................................................53
2.7.5. Chọn và xác định thông số kết cấu .................................................................53
2.7.6. Kiểm tra lai đường kính D của piston vi sai:...................................................54
2.7.7. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hồ áp lực phanh:............................55
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐỐN BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH
TRÊN XE CHEVROLET CRUZE 2019......................................................................57
3.1. Chẩn đoán và phương pháp chẩn đoán cơ cấu phanh trong hệ thống phanh..........57
3.1.1. Chẩn đoán cơ cấu phanh..................................................................................57
3.1.2. Các phương pháp kiểm tra và bảo dưỡng cơ cấu phanh.................................57
3.2. Sửa chữa các hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh.........................................68
3.3. Những lưu ý khi sử dụng hệ thống phanh..............................................................71
3.4. Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh.......................................................71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................75

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

5

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay, ơ tơ đang chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống của người dân. Nó
đảm bảo khả năng đi lại, vận chuyển hàng hóa cũng như hành khách từ mọi nơi trên thế
giới, là phương tiện giao thông chiếm số lượng lớn nhất ngày nay.
Ở Việt Nam, phương tiện ô tô đang ngày càng phát triển đa dạng và phong phú
hơn, nhu cầu vận chuyển cũng như hành khách tăng theo sự phát triển của ngành kinh tế.
Tuy nhiên, ngành cơng nghệ chế tạo ơ tơ thì chưa đáp ứng được các đòi hỏi của thị
trường. Do vậy, công cuộc phát triển ngành ô tô cần được quan tâm và đầu tư hơn nữa.
Đối với một kỹ sư thì vấn đề thiết kế là vấn đề rất quan trọng. Qua đó đánh giá
được khả năng, năng lực làm việc của người kỹ sư. Đồ án tốt nghiệp là một trong những
cơ sở để đánh giá năng lực làm việc của người kỹ sư tương lai. Nó thể hiện năng lực sáng
tạo của người kỹ sư tương lai trước vấn đề kỹ thuật sau này.
Hệ thống phanh trên ô tơ là một hệ thống rất quan trọng. Nó có khả năng nâng cao
vận tốc chuyển động trung bình của xe. Hơn thế nữa, nó cịn thực hiện một nhiệm vụ là
đảm bảo sự an toàn của người ngồi trên xe cũng như hàng hóa mà nó vận chuyển.
Do vậy, đề tài “ Tính tốn thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe tham khảo
Chevrolet cruze 2019”, là một đề tài quan trọng và cần thiết cho quá trình học cũng như
làm việc sau này.
Trong quá trình làm đồ án em nhận được sự hướng dẫn tận tính của thầy giáo
Trần Ngọc Vũ. Nhưng do trình độ bản thân cịn hạn chế, kinh nghiêm thực tế chưa có
nhiều nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót nhầm lẫn. Rất mong nhận được những
đánh giá của các thầy giáo và các bạn trong lớp, đề em có thể hồn thiện hơn.
Em xin cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Giáp Văn Minh

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

6

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh
1.1.1 Công dụng
- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào đấy
hoặc dừng hẳn ôtô.
- Giữ cho ôtô dừng hoặc đỗ trên đường dốc.
1.1.2 Yêu cầu
Hệ thống phanh trên ơtơ cần đảm bảo các u cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe 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 chuyển động của
ôtô
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay địn điều khiển
khơng lớn
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao
- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ để
đảm bảo sử dụng hết trọng lượng bám của xe khi phanh ở các cường độ khác nhau.
- Khơng có hiện tượng tự xiết phanh
- Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt
- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao nhất có thể và ổn định trong
điều kiện sử dụng
- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe
- Có khả năng phanh khi ơtơ dừng trong thời gian dài.

1.1.3 Phân loại
1.1.3.1 Theo công dụng.
Theo chức năng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân).
- Hệ thống phanh phụ.
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
- Hệ thống chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ).
1.1.3.2 Theo kết cấu cơ cấu phanh.
Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

7

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.
1.1.3.3 Theo dẫn động phanh.
Theo dẫn động phanh thì hệ thống phanh được chia thành:
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;
- 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.
1.1.3.4 Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh.

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống
phanh với bộ điều hồ lực phanh
1.1.3.5 Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh.
Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh
với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS).
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh.
Hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:
- Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe
khi phanh trên ôtô.
- Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh
đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà
trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu là dẫn động cơ
khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thuỷ
lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi
lanh bánh xe) và các ống dẫn.
1.2.1 Cơ cấu phanh
1.2.1.1 Cơ cấu phanh tang trống.
Ðây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phỗ biến nhất. Cấu tạo gồm :
Trống phanh : Là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe.
Các guốc phanh : Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

8

SVTH: GIÁP VĂN MINH

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cơ cấu ép : Khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép
các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma
sát phanh bánh xe lại.
Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá

Hình 1.1: Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng
a. Ép bằng cam b . Ép bằng xylanh thủy lực
c . Hai xylanh ép, guốc phanh một bậc tự do
d .Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do e .Cơ cấu phanh guốc cường hố
Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh. Các sơ đồ này khác nhau ở
chỗ:
Dạng và số lượng cơ cấu ép
Số bậc tự do của các guốc phanh
Ðặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và do vậy khác
nhau ở :
Hiệu quả làm việc
Ðặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc
Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe
Mức độ phức tạp của kết cấu
Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thơng dụng nhất là các sơ đồ
trên hình 1.1a và hình 1.1b. Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự do, quay quanh
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

9

SVTH: GIÁP VĂN MINH

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép. Sau đó đến các sơ đồ trên hình 1 .1c và
1 .1d.
Ðể đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử
dụng ba chỉ tiêu riêng đặc trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là : Tính thuận nghịch
(đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó
tạo ra khơng phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô máy
kéo.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc
phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ
trục bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của
lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh. (hay cịn gọi một cách quy ước là mômen
của lực dẫn động)
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 1.1 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản
hóa nhờ các giả thiết sau :
Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu
Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (f N) đặt ở giữa vịng cung
của má phanh trên bán kính rt.
Từ sơ đồ ta thấy rằng :
Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu
hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi
là guốc tự siết.
Ðối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này

được gọi là guốc tự tách. Hiện tượng tự siết tự tách này là một đặt điểm đặc trưng của cơ
cấu phanh trống - guốc.
Xét sơ đồ hình 1 .1a
Cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng.
Guốc phanh một bậc tự do, điểm quay của guốc ở cùng phía.
Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau. Và bởi vậy áp lực tác
dụng lên các guốc và mơmen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau :
N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

10

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Do hiện tượng tự siết nên khi N 1 = N2 thì P1< P2, vì lực ma sát tác dụng lên guốc
trước hỗ trợ cho lực ép guốc phanh vào trống phanh và hỗ trợ cho lực dẫn động, còn lực
ma sát tác dụng lên guốc phía sau có xu hướng làm giảm lực ép.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng.
Hệ số hiệu quả : Khq = (Mp/(P1+P2).rt = 100%
Phạm vi sử dụng : Thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho
các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.
Xét sơ đồ hình 1.1b.
Cơ cấu ép bằng xylanh thủy lực.

Guốc phanh một bậc tự do, hai điểm quay cố định nằm cùng phía.
Lực dẫn động của hai guốc bằng nhau : P1 = P2 = P. Tuy vậy do hiện tượng tự siết
nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2. Cũng do N1 > N2 nên áp suất trên bề mặt má phanh của
guốc trước lớn hơn guốc sau, làm cho các guốc mịn khơng đều. Ðể khắc phục hiện tượng
đó, ở một số kết cấu đơi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng
xylanh ép có đường kính làm việc khác nhau : Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch
Cơ cấu phanh khơng có tính cân bằng.
Hệ số hiệu quả : Cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực có hệ số hiệu quả là Khq =
116%-122% khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống
phanh : f = 0,30-0,33.
Phạm vi sử dụng : Thường sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau
của ơtơ du lịch.
Xét sơ đồ hình 1.1c.
Ðể tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với hai
xylanh làm việc riêng rẽ.
Cơ cấu ép cho hai xylanh thủy lực
Guốc phanh một bậc tự do, hai điểm quay cố định nằm hai phía, sao cho khi xe
chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết.
Cơ cấu phanh khơng có tính thuận nghịch, mômen sinh ra theo chiều tiến lớn hơn
chiều lùi.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng.
Hệ số hiệu quả : Trong trường hợp này hiệu quả phanh có thể tăng được

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

11

SVTH: GIÁP VĂN MINH

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(1,6 -1,8) lần so với cách bố trí bình thường. Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả
phanh sẽ thấp.
Phạm vi sử dụng : Thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ, kết
hợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ nhàng nhận được quan hệ phân
phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có
cùng kích thước.
Ðể nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơ
cấu phanh loại bơi như trên hình 1.1d.
Xét sơ đồ hình 1 .1.d
Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các
guốc phanh.
Guốc phanh hai bậc tự do, khơng có điểm quay cố định.
Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo
chiều nào. Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng
Hiệu quả phanh : Khq = (1,6 - 1,2) lần theo cả hai chiều.
Ngoài bốn cơ cấu phanh này, để nâng cao hiệu quả phanh cao hơn nữa, người ta còn
dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa (hình 1.1.e). Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của
nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa, tăng
lực ép và tăng hiệu quả phanh cho má kia.
Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số hiệu quả có
thể đạt đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng mômen phanh
kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc khơng êm nên ít được sử
dụng.

1.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa.
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.
Phanh đĩa có các loại : Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng
ma sát quay.
Ðĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thơng gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép
hai kim loại khác nhau.
Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau :
Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mịn đều và ít phải điều
chỉnh.
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

12

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảo dưỡng đơn giản do khơng phải điều chỉnh khe hở.
Phanh đĩa cịn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là :
Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín
Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.
1.2.2 Cơ cấu phanh dừng.
Ðể đảm bảo an tồn khi chuyển động, trên ơ tơ ngồi hệ thống phanh chính (phanh
chân ) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừng để hãm ô tô
khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêng mà không bị trôi tự do, đồng
thời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết.
Cơ cấu phanh dừng có thể dùng theo kiểu tang trống, đĩa hoặc dãi.

Hệ thống phanh dừng có thể làm riêng rẽ, cơ cấu phanh lúc đó được đặt trên trục
ra của hộp số với ô tô có một cầu chủ động hoặc hộp số phụ ở ô tô có nhiều cầu chủ động
và dẫn động phanh là loại cơ khí. Loại phanh dừng này cịn là phanh truyền lực vì cơ cấu
phanh nằm ngay trên hệ thống truyền lực. Phanh truyền lực có thể là loại phanh đĩa hoặc
phanh dãi.
Trên một số ô tô du lịch và vận tải có khi cơ cấu phanh của hệ thống phanh dừng
làm chung với cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính. Lúc đó cơ cấu phanh được đặt ở
bánh xe, còn truyền động của phanh dừng được làm riêng rẽ và thường là loại cơ khí, trên
một số xe thì có thêm trợ lực.
1.2.3 Dẫn động phanh.
1.2.3.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí

.

Dẫn đơng phanh cơ khí gồm hê thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn đơng
phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng
thời tất cả các bánh xe, vì đơ cứng vững của các thanh dẫn đơng phanh khơng như nhau,
khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh. Do những đặc điểm
trên nên dẫn đông cơ khí khơng sử dụng cho hê thống phanh chính mà sử dụng ở hê
thống phanh dừng. Các chi tiết của cơ cấu phanh dừng (hình 2.2).

Hình 1.2. Cơ cấu phanh dừng
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

13

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Địn quay mơt đầu được liên kết bản lề với phía trên của môt guốc phanh, đầu dưới
liên kết với cáp dẫn đông. Thanh nối liên kết mơt đầu với địn quay mơt đầu với guốc
phanh cịn lại.Khi điều khiển phanh tay thơng qua hê thống dẫn đơng, cáp kéo một đầu
của địn quay quay quanh liên kết bản lề với phía trên của guốc phanh bên trái. Thông
qua thanh nối mà lực kéo ở đầu dây cáp sẽ chuyển thành lực đẩy từ chốt bản lề của đòn
quay vào guốc phanh bên trái và lực đẩy từ thanh kéo vào điểm tựa của nó trên guốc
phanh bên phải. Do đó hai guốc phanh đuợc bung ra ôm sát trống phanh thực hiên phanh
bánh xe.
Để điều khiển cơ cấu phanh hoạt động cũng cần phải có hê thống dẫn động. Hê
thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này thông thuờng bao gồm: một cần kéo
hoặc tay kéo (hình 5.a và 5.b); các dây cáp và các đòn trung gian (5.c).
1.2.3.2 Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực.
a. Sơ đồ cấu tạo.

b

c
Hình 1.3: sơ đồ cấu tạo phanh dừng.

Hình 1.4. Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực
1. Bàn đạp phanh

2. Xilanh chính

3. Đường ống dẫn

4. Xilanh cơng tác

5. Guốc phanh

6. Lị xo kéo

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

14

7. Trống phanh

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Nguyên lý làm việc.
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh 1 một lực đủ lớn, thì thơng qua hệ thống
địn sẽ đẩy piston xilanh chính 2 dịch chuyển sang phải. Do đó, dầu trong hệ thống phanh
sẽ bị ép và sinh ra áp suất cao trong xilanh chính 2 và trong đường ống dẫn 3. Dầu với áp
suất cao trong hệ thống sẽ tác dụng lên bề mặt của hai piston ở xilanh công tác 4. Hai
piston này dịch chuyển về hai phía thắng lực kéo của lị xo 6 và đẩy hai guốc phanh 5 ép
sát vào trống phanh 7 và thực hiện q trình phanh ơ tơ.
Khi người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp phanh, lò xo hồi vị 6 sẽ kéo hai
guốc phanh 5 về vị trí ban đầu, hai piston bị ép vào và ép dầu trong hệ thống trở lại vào
xilanh chính 2.
c. Ưu diểm của hệ thống phanh.
- Các bánh xe được phanh đồng thời với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe

hoặc giữa các guốc phanh theo yêu cầu.
- Hiệu suất cao.
- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
d. Nhược điểm của hệ thống phanh.
- Không thể làm tỷ số truyền lớn hơn được.
- Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được.
- Hiệu suất truyền động giảm ở điều kiện nhiệt độ thấp.
1.2.3.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén
a. Sơ đồ cấu tạo.

Hình 1.5. Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.
1. Máy nén khí

2. Bình lắng dầu và nước

3. Bình chứa khí nén

4. Van phân phối

5, 6. Bầu phanh

7. Bàn đạp phanh

8. Áp kế

9. Cam phanh

10. Má phanh

11. Trống phanh
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

15

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Nguyên lý làm việc.
Máy nén khí 1 được dẫn động bởi động cơ sẽ bơm khí nén qua bình lắng nước và
dầu 2 đến bình chứa khí nén 3. Áp suất của khí nén trong bình chứa xác định theo áp kế 8
đặt trong buồng lái. Khi cần phanh người lái tác dụng vào bàn đạp phanh 7, bàn đạp sẽ
dẫn động đòn van phân phối 4 đến các bầu phanh 5 và 6. Màng của bầu phanh sẽ bị ép và
dẫn động cam phanh 9 quay, do đó các má phanh 10 được ép vào trống phanh 11 để tiến
hành quá trình phanh.
c. Ưu điểm của hệ thống phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo được lực phanh lớn.
- Có khả năng cơ khí hố q trình điều khiển và có thể sử dụng khơng khí nén cho
các bộ phận làm việc khác như: hệ thống treo loại khí, …
- Trong trường hợp xe kéo rơmooc, thì dẫn động phanh bằng khí nén đảm bảo chế
độ phanh rơmooc khác ơ tơ kéo, do đó phanh đồn xe được ổn định, khi rơmooc bị tách
khỏi ơ tơ kéo thì rơmooc sẽ bị phanh một cách tự động.
d. Khuyết điểm của hệ thống phanh.
- Chế độ làm việc của hệ thống phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ đốt
trong.
- Độ nhạy kém.

- Kết cấu cồng kềnh do có nhiều cụm có kích thước lớn.
- Giá thành cao.
1.2.3.4 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp.
Thường là sự kết hợp giữa hệ thống phanh thuỷ lực và hệ thống phanh khí nén. Đó
là sự kết hợp những ưu điểm của hai hệ thống phanh, và khắc phục những nhược điểm
của hai hệ thống phanh.
a. Sơ đồ cấu tạo.

Hình 1.6. Hệ thống phanh dẫn động liên hợp.
1. Máy nén khí

2. Bình lọc

3. Bình chứa khí nén

4. Xilanh chính

5. Đường ống dẫn

6. Xilanh công tác

7. Má phanh

8. Trống phanh

9. Bàn đạp phanh

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

16

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Nguyên lý làm việc.
Máy nén khí 1 bơm khí nén qua bình lọc 2 sẽ cung cấp khí nén đến bình chứa 3.
Khi tác dụng lên bàn đạp phanh 9, van sẽ mở để khí nén từ bình chứa 3 đến xilanh lực
sinh lực ép trên piston của xilanh chính 4, dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua đường ống
dẫn 5 đến các xilanh cơng tác 6 do đó sẽ dẫn động các guốc phanh 7 và thực hiện quá
trình phanh.
c. Ưu điểm của hệ thống.
- Phần thuỷ lực:
+ Kích thước nhỏ gọn.
+ Trọng lượng nhỏ.
+ Độ nhậy của hệ thống cao.
+ Phanh đồng thời các bánh xe.
- Phần khí nén:
+ Điều khiển phanh nhẹ nhàng
+ Đảm bảo khả năng tuỳ động và khả năng điều khiển phanh rơmooc.
d. Nhược điểm của hệ thống.
- Cấu tạo phức tạp
- Giá thành cao
- Khối lượng cơng việc chăm sóc bảo dưỡng nhiều.
- Tồn bộ hệ thống ngừng làm việc khi hệ thống khí nén hỏng.
- Khi ở nhiệt độ thấp thì phần truyền động thủy lực làm việc với hiệu suất thấp.
1.2.4 Bộ cường hóa lực phanh.

Để giảm lực bàn đạp cho người lái trên hệ thống phanh xe lắp thêm bộ trợ
lực.Có rất nhiều loại trợ lực,sau đây là một số loại trợ lực:
 Trợ lực cường hố bằng khí nén.
Ưu điểm:
- Lực cường hố lớn, vì áp suất khí nén có thể đạt 57 KG/cm2 . Bảo đảm được
quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh .
Nhược điểm:
- Số lượng các cụm trong hệ thống phanh nhiều, kết cấu phức tạp, cồng kềnh ,
động cơ phải kèm theo máy nén khí , giá thành cao.
 Trợ lực cường hố bằng chân khơng.
Ưu điểm:
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

17

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi động cơ làm việc
mà không ảnh hưởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo được trọng tải chuyên chở
và tốc độ khi ôtô chuyển động. Ngược lại khi phanh có tác dụng làm cho cơng suất của
động cơ có giảm vì hệ số nạp giảm, tốc độ của ơtơ lúc đó sẽ chậm lại một ít làm cho hiệu
quả phanh cao. Bảo đảm được quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh .So với
phương án dùng trợ lực phanh bằng khí nén, thì kết cấu bộ cường hố chân khơng đơn
giản hơn nhiều, kích thước gọn nhẹ,dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ bố trí trên xe.
Nhược điểm:

Độ chân khơng khi thiết kế lấy là 0,5 KG/cm 2, áp suất khí trời là 1 KG/cm 2, do
đó độ chênh áp giữa hai buồng của bộ cường hố khơng lớn. Muốn có lực cường hố lớn
thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thước của bộ cường hoá tăng lên. Phương án
này chỉ thích hợp với phanh dầu loại loại xe du lịch, xe vận tải, xe khách có tải trọng nhỏ
và trung bình.
 Cường hố chân khơng kết hợp với thuỷ lực.
Ưu điểm: Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp. Bảo đảm
được quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh .
Nhược điểm: Kết cấu phức tạp , phải cần thêm xilanh thuỷ lực .
 Cường hố bằng năng lượng điện từ.
Ưu điểm: Có thể thiết kế đồng hoá cho nhiều loại xe chỉ cần thay đổi phần lập trình.
Nhược điểm: Giá thành cao.
Từ những phân tích ưu nhược điểm đã nói ở trên nhận thấy , phương án trợ lực
cường hoá bằng chân khơng là phương án có tính kinh tế hơn hẳn vì những lí do sau :
- Bộ trợ lực chân khơng mà phương án đưa ra có kết cấu đơn giản nhất , khơng
phức tạp như trợ lực khí nén với quá nhiều các cụm chi tiết như van phanh , máy nén
khí , bì hợp thuỷ lực . Điều này cho phép hạ giá thành sản xuất và tạo thuận lợi cho việc
bảo dưỡng sửa chữa .
- Với lực bàn đạp nhỏ ta hồn tồn có thể thiết kế được một bộ trợ lực có kích
thước nhỏ ,từ đó có thể có nhiều phương án bố trí .
- Do sử dụng độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi động cơ làm việc
nên không ảnh hưởng đến công suất của động cơ , khác với trợ lực khí nén phải trích
cơng suất động cơ để dẫn động máy nén khí nên gây tổn hao cơng suất động cơ . Hơn nữa
việc sử dụng độ chất không cịn làm tăng hiệu quả phanh vì khi phanh sẽ làm hệ số nạp giảm
do đó cơng suất của động cơ có giảm , lúc đó tốc độ của ơtơ sẽ chậm lại một ít
Kết luận chung:

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

18

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Xe cần thiết kế hệ thống phanh là xe du lịch 4 chỗ có tốc độ cao nên chọn dẫn động
phanh bằng thủy lực vì dẫn động phanh thủy lực tác động phanh nhanh, dễ dàng bố trí
trên ơtơ. Với cầu trước và cầu sau chọn cơ cấu phanh đĩa loại có giá đỡ xy lanh di động vì
loại này có ưu điểm:
- Chất lỏng chỉ đưa vào một xy lanh, bởi vậy tăng diện tích cho khơng khí luồn
vào làm mát cho đĩa phanh và má phanh tránh được hiện tương “sôi dầu” khi cần phanh
liên tục.
- Kết cấu đơn giản hơn loại phanh đĩa có giá cố định, tạo điều kiện hạ giá thành
của cụm chi tiết cơ cấu phanh
Để tính toán hệ thống phanh cho xe con ta tiến hành theo các bước là:
-tính cơ cấu phanh bao gồm:tính tốn đĩa phanh,tấm ma sát,đường kính xi lanh cơng
tác…
-Tính tốn dẫn động phanh:tính xi lanh chính,hành trình bàn đạp,trợ lực…
1.2.5 Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS.
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn
động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và
tránh quay xe khi phanh).
- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước >> trước (để đảm bảo điều kiện ổn định).
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an tồn
nhất, vì:
λ=

V a−ωb . r b
100 %=(15÷30 )%
Va

Ở đây: Va

- Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ơtơ.

ωb

- Tốc độ góc của bánh xe.

rb

- Bán kính lăn của bánh xe.

- Cịn ơtơ, khi phanh với tốc độ 180km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị mịn
vẹt đi một lớp dày tới 6mm.
- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, cịn mất khả năng tiếp nhận lực ngang, và
khơng thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để tránh
chướng ngại vật, đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp. Do đó dễ gây ra
những tai nạn nguy hiểm khi phanh.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

19

SVTH: GIÁP VĂN MINH

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7: Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt tương đối của
bánh xe
Vì thế để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao. Ngồi ra còn giảm
mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở giới hạn bắt đầu hãm
các bánh xe, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong q trình phanh khơng bị trượt
lê hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ=( 15÷30)%. Đó chính là chức năng và
nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
Để giữ cho các bánh xe khơng bị hãm cứng hồn tồn khi phanh ngặt, cần phải điều
chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi
trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh
có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác như:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
- Theo độ trượt cho trước.
- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.
Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn chủ
động của một ôtô hiện đại. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển
quá trình phanh một cách tối ưu.
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe đã đuợc nghiên cứu nhiều ở Đức ngay từ
những năm đầu thế kỷ XX. Tiếng Đức lúc đó gọi là AntiBlockier System và viết tắt là
A.B.S, sau này tiếng Anh gọi là Antilock Braking System cũng viết tắt là A.B.S hay
ABS.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

20

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.8 Q trình phanh có và khơng có ABS trên đoạn đường cong

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

21

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE
CHEVROLET CRUZE 2019
2.1. Giới thiệu về xe Chevrolet cruze 2019
Bảng các thông số kỹ thuật của xe:
Thơng số

Đơn
vị

Kích thước và khối lượng
Dài/Rộng/Cao
Chiều dài cơ sở
Tọa độ trọng tâm xe:

mm
mm

a

4640/1797/1478
2685
1215

b

mm

hg
Khối lượng khơng tải
Khối lượng tồn tải
Phân bố khối lượng khi đầy tải

N
N
N

Lốp

1485

594
11858
15533
Cầu trước/cầu sau:
8543/6990
205/65R16

Hình 2.1: Hình ảnh xe Chevrolet cruze 2019

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

22

SVTH: GIÁP VĂN MINH


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.2: Hình ảnh phía trước xe Chevrolet cruze 2019
Các hệ thống an toàn khác đều đạt mức tối ưu và hoạt động cực kỳ hiệu quả:
 Hệ thống an toàn tối ưu cho phanh xe như cơng nghệ chống bó cứng phanh ABS.
 Hệ thống hỗ trợ lực phanh BA; kỹ thuật trang bị phanh cũng được cải tiến để kéo
dài thời gian sử dụng an toàn và hạn chế rủi ro hỏng hóc.
 Kỹ thuật cân bằng điện tử ESC giúp xe luôn cân bằng ở mọi tư thế và địa hình di
chuyển.
 Cơng nghệ hỗ trợ khởi hành ngang dốc HAC hỗ trợ vận hành liên tục ngay cả khi
gặp vật cản khi đang leo dốc.
 Hệ thống giảm xóc cũng được tối ưu hóa hoạt động để ln đạt được sự an toàn

cần thiết nhất.
 Hệ thống treo MDPS (Motor driven power-steering) tiên tiến, giúp tay lái êm ái,
ổn định, phản ứng nhanh và chính xác ở những dải tốc độ khác nhau.
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung hệ thống phanh trên xe
2.2.1. Đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh:
- Cơ cấu phanh trước: là kiểu phanh đĩa có càng phanh di động, đĩa phanh thơng gió giúp
làm mát tốt trong q trình hoạt động
- Cơ cấu phanh sau: kiểu phanh đĩa có càng phanh di động, đĩa phanh là đĩa đặc
- Phanh dừng kiểu phanh đĩa tích hợp trên 2 bánh sau, điều khiển và dẫn động bằng cơ
khí
- Trợ lực phanh sử dụng bầu trợ lực kiểu chân khơng có kết cấu nhỏ ngọn hỗ trợ phanh
đạt hiệu quả trợ lực cao
- Trang bị ABS trên 4 bánh
- Trang bị hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

23

SVTH: GIÁP VĂN MINH