Tính toán thiết kế hệ thống phanh đĩa trên xe 7 chỗ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ...............................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH.................................................................4
1.1.Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh .......................................................4
1.1.1.Công dụng ...................................................................................................................4
1.1.2.Yêu cầu ........................................................................................................................4
1.1.3.Phân loại ......................................................................................................................4
1.2.Cấu tạo chung hệ thống phanh ..............................................................................................5
1.3.Cơ cấu phanh ...........................................................................................................................6
1.3.1.Cơ cấu phanh guốc.....................................................................................................6
1.3.2.Cơ cấu phanh đĩa ........................................................................................................9
1.3.3.Cơ cấu phanh dừng ................................................................................................. 14
1.4.Dẫn động phanh ................................................................................................................... 14
1.4.1.Dẫn động phanh chính bằng cơ khí....................................................................... 14
1.4.2.Dẫn động phanh chính bằng thủy lực ................................................................... 14
1.4.3.Dẫn động phanh chính bằng khí nén..................................................................... 16
1.4.4.Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp..................................................... 17
1.5.Bộ cường hóa lực phanh ..................................................................................................... 18
1.6.Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh - ABS ............................................................... 19
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ĐĨA TRÊN XE 7 CHỖ . 19
2.1.Giới thiệu về xe tham khảo............................................................................................... 211
2.2.Lựa chọn phương án thiết kế ............................................................................................ 233
2.2.1.Lựa chọn cơ cấu phanh ......................................................................................... 233
2.2.2.Lựa chọn phương án dẫn động ............................................................................ 244
2.2.3.Bộ trợ lực phanh ...................................................................................................... 29
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

1

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2.4.Bộ điều hịa lực phanh .......................................................................................... 311
2.3.Tính tốn thiết kế cơ cấu phanh ....................................................................................... 333
2.3.1Xác định mơmen phanh cần thiết tại các bánh xe .............................................. 333
2.3.2Tính tốn cơ cấu phanh.......................................................................................... 344
2.3.3Xác định các kích thước má phanh ...................................................................... 366
2.4.Tính tốn dẫn động phanh................................................................................................... 39
2.4.1Đường kính xylanh cơng tác ................................................................................... 39
2.4.2Đường kính xylanh chính ........................................................................................ 40
2.4.3Hành trình làm việc của piston xylanh bánh xe.................................................... 40
2.4.4Hành trình của bàn đạp phanh ................................................................................ 40
2.4.5Xác định hành trình piston xylanh lực................................................................... 42
2.5.Tính tốn thiết kế bộ trợ lực phanh.................................................................................... 42
2.5.1Hệ số cường hóa của trợ lực ................................................................................... 42
2.5.2Xác định các kích thước màng cường hóa ............................................................ 43
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐỐN, BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH .......... 45
3.1.Những hư hỏng thường gặp ................................................................................................ 45
3.2.Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh .................................................................................. 49
3.2.1. Quy trình lắp ráp, bảo dưỡng phanh đĩa .............................................................. 49
3.2.2. Quy trình lắp ráp, bảo dưỡng dẫn động phanh ................................................... 52
3.2.3. Quy trình lắp ráp, bảo dưỡng bàn đạp phanh..................................................55
3.2.4. Quy trình lắp ráp, bảo dưỡng hệ thống phanh tay...........................................56
3.3.Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh ................................................................. 57
KẾT LUẬN........................................................................................................................ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 60

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

2

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NĨI ĐẦU
Ơtơ là một phương tiện vận tải quan trọng trong hệ thống giao thông đường bộ. Có
thể nói rằng mạng lưới giao thơng vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia
muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng phát triển hơn.
Khởi đầu từ những chiếc ô tô thô sơ, hiện nay ngành cơng nghiệp ơ tơ đã có sự phát triển
vượt bộc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ô tô ngày càng trở nên
đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn để theo kịp với xu thế của thời đại.
Song song với việc phát triển ngành ơ tơ thì vấn đề bảo đảm an tồn cho người và
xe càng trở nên cần thiết. Do đó, trên ô tô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu đảm bảo an
toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an tồn, túi khí,... Trong đó, cơ c ấu phanh đóng vai trị
quan trọng nhất. Cho nên, khi tính tốn thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có
hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao, để nâng cao được năng suất vận
chuyển người và hàng hóa là điều cần thiết.
Đề tài này có nhiệm vụ “Tính tốn thiết kế hệ thống phanh đĩa trên xe 7 chỗ” dựa
trên xe tham khảo là KIA CARENS. Sau 3 tháng nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo
nhiệt tình của thầy Trần Ngọc Vũ và tồn thể các thầy trơng bộ mơn ơ tơ đã giúp em hồn
thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy cũng khơng tránh khỏi những thiếu sót em mong
các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên, ngày....tháng.....năm 2023

Sinh viên thực hiện

Trần Minh Trường

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

3

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1.

Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh

1.1.1. Cơng dụng
-

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ

xe đỗ ở một vị trí nhất định.
-

Đối với ơ tơ hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm

bảo cho ơ tơ chạy an tồn ở tốc độ cao. Do đó, có thể nâng cao được năng suất vận chuyển.
1.1.2. Yêu cầu

-

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 đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh.

-

Điều khiển nhẹ nhàng.

-

Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao và phải có hai dịng độc lập đối với phanh

chính.
1.1.3. Phân loại
* Theo kết cấu của cơ cấu phanh
-

Cơ cấu phanh tang trống

-

Cơ cấu phanh đĩa

-

Cơ cấu phanh dải

* Theo dẫn động phanh
-

Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí

-

Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực

-

Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

-

Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén, …

-

Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực

* Theo mức độ hồn thiện của hệ thống phanh
Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ôtô khi
phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:
-

Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh)

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

4

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS)
Trên hệ thống phanh có ABS cịn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chế trượt

quay, ổn định động học ơ tơ… nhằm hồn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô tô khi
không điều khiển phanh.
1.2.

Cấu tạo chung hệ thống phanh
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1
Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:

-

Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi

phanh ô tô.
Các cơ cấu phanh thường dùng trên cơ sở tạo ma sát giữa phần quay và phần cố
định.Trên hình 1.1 là ba cơ cấu phanh điển hình trên ô tô: cơ cấu phanh đĩa, cơ cấu phanh
guốc và cơ cấu phanh tay phanh dừng.

Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô
-

Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh

đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp mà
trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu dẫn động cơ khí
thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh địn cơ khí. Nếu là dẫn động thủy lực
thì dẫn động phan bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh
bánh xe) và các ống dẫn.
1.3.

Cơ cấu phanh

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

5

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành
dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng).
Trên ô tô chủ yếu sử dụng ma sát để tạo cơ cấu phanh và các loại cơ cấu phanh
thường dùng trên ô tô là cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh dải.
1.3.1. Cơ cấu phanh guốc
Cơ cấu phanh guốc được sử dụng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu phanh guốc sử

dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống quay cùng
bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các
má phanh. Cơ cấu phanh tang trống có các loại sau:
a) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Hình 1.2: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
1: guốc phanh

2: cam

3:má phanh

4: xy lanh

5:trống phanh.

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua
đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên Hình 1.2.
Trong đó sơ đồ Hình 1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh,
sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ Hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh
vào trống phanh, thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
Cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe
hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

6

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát. Các tấm này có thể dài liên
tục (Hình 1.2.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (Hình 1.2.a).Ở hình trống phanh quay
ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả.
Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả, mục đích để hai má phanh có sự hao
mịn như nhau trong q trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn.
Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (Hình 1.2.a) áp suất tác dụng lên
hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.
b) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3. Sự đối xứng qua
tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh
xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm.
Mỗi guốc phanh lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để
điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh. Một phía của pittơng ln tì
vào xi lanh bánh xe nhờ lị xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh
được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh
xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí
ở cầu trước của ơtơ du lịch hoặc ơtơ tải nhỏ.

Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
1- Ống nối

2- vít xả khí

3- xi lanh bánh xe

4- má phanh

5- phớt làm kín

6- piston

7- lị xo guốc phanh

8- tấm chặn

9- chốt guốc phanh

10- mâm phanh.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

7

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
c) Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay
cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1.4.b).
Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a); loại
hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b).
-

Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:
Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi

lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pít tơng. Cơ cấu phanh loại này thường được

bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ;
-

Loại hai mặt tựa tác dụng kép:
Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittơng và cả hai đầu của mỗi guốc đều

tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các
bánh xe sau của ôtô du lịch và ơtơ tải nhỏ.

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi
d) Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:
Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ
nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.
Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn
(hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.b).
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

8

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên

kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại
của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe cịn một

thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều
chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này
thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình;
-

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa

trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này
được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ơtơ tải nhỏ đến trung bình.

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá
1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.Các bộ phận chính
của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

9

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

a) loại giá đỡ cố định

b) loại giá đỡ di động

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

1: giá đỡ cố định

2: piston

3: má phanh

4: giá đỡ di động

5: đĩa phanh

6: piston.

-

Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;

-

Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh phanh;

-

Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các
pittơng của các xi lanh bánh xe.
Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
❖ Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):
Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh

xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittơng, mà một đầu của nó ln tì vào các
má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe;

Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

10

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

❖ Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):

Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động
Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt
bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với
một pittơng tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ.
Khi phanh xi lanh đẩy piston ép má phanh vào đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt xi lanh trượt
trên trục dẫn hướng để ép nốt má phanh bên kia vào đĩa phanh.
❖ Một số chi tiết trong cơ cấu phanh đĩa
• Má phanh
Má phanh gồm các tấm ma sát và xương má phanh. Tấm ma sát dầy khoảng 9 đến
10 mm, xương má phanh là thép tấm, dày khoảng 2 đến 3 mm. Chúng được tán vào nhau
và được lắp trên giá xi lanh công tác bằng rãnh hướng tâm và được định vị bằng các chốt
định vị hoặc bằng các mảnh hãm. Trên mỗi má phanh đều có chốt báo hết má phanh. Khi
má phanh mòn hết đến chiều dày từ 1 đến 4 mm thì chốt báo hết sẽ tiếp xúc với đĩa phanh
và báo hết má phanh.
• Cơ cấu báo mòn hết má phanh

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

11

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.8: Cơ cấu báo mịn hết má phanh
• Đĩa phanh
Đĩa phanh thường được chế tạo bằng gang cầu hoặc gang xám, bề mặt làm việc
được mài phẳng, khơng được có vết xước.
Dạng đĩa phẳng chế tạo đơn giản hơn nhưng ít được dùng vì bề mặt ma sát ở gần ổ
lăn của moay ơ bánh xe, gây nóng ổ lăn này làm cho việc bơi trơn ổ này khó khăn hơn.
Dạng đĩa khơng phẳng được dùng nhiều hơn vì bề mặt ma sát được bố trí xa ổ lăn của moay
ơ bánh xe, hạn chế nung nóng ổ này và dễ dàng bố trí xi lanh cơng tác.
Dạng đĩa khơng phẳng có tạo các lỗ hướng kính được dùng phổ biến vì ngồi các
ưu điểm của đĩa khơng phẳng ra thì đĩa phanh được làm mát tốt hơn;
• Xi lanh cơng tác
Cụm xi lanh cơng tác của cơ cấu phanh đĩa có cấu tạo như trên Hình 1.9 gồm xi
lanh được chế tạo liền với giá đỡ hoặc chế tạo rời, pít tơng, phớt làm kín và vành chắn bụi.
Phía trên xi lanh có lỗ xả khơng khí trong hệ thống dẫn động. Khi phanh chất lỏng đẩy
piston ra phía ngồi tạo nên lực ép lên các tấm má phanh. Khi thôi phanh do khe hở của
các ổ bi bánh xe tạo nên rung lắc đĩa phanh theo phương dọc trục, đẩy tẩm ma sát và piston
chuyển động ngược lại. Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0.05 đến 0.1 mm).
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

12

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.9: Xy lanh cơng tác
• Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh thường sử dụng sự
biến dạng của gioăng làm kín dầu. Gioăng làm kín nằm trong rãnh của xilanh làm nhiệm
vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi phanh. Khi đạp phanh dưới tác dụng của áp suất dầu
pít tơng bị đẩy dịch chuyển, lực ma sát giữa gioăng làm kín (vành khăn) và pít tơng lớn
kéo vành khăn bị biến dạng trong rãnh của vành khăn. Khi thôi phanh áp lực dầu giảm,
vành khăn kéo pít tơng về vị trí ban đầu và hết biến dạng. Nếu khe hở giữa má phanh và
đĩa phanh lớn, lực đẩy của dầu lớn hơn lực ma sát vành khăn bị biến dạng hết mức và pít
tơng dịch trượt so với vành khăn.
Khi thơi phanh, pít tơng chỉ trở về bằng đúng độ biến dạng của vành khăn nên pít
tơng có vị trí mới so với xi lanh, đảm bảo khe hở giữa má phanh và đĩa phanh ln khơng
đổi.

Hình 1.10: Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

13

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.3.3. Cơ cấu phanh dừng

Hình 1.11: Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung
hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên
các loại đường khác nhau.
Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động
phanh.
Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc
bố trí trên trục ra của hộp số.
Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được bố trí và
hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy cịn gọi
là phanh tay.
1.4.

Dẫn động phanh

1.4.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí
Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng khơng tạo được
mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ sử dụng ở cơ cấu
phanh dừng (phanh tay).
1.4.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực
Dẫn động phanh bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đến các xi
lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép má phanh vào trống\đĩa phanh.Dẫn động bằng
thủy lực có đặc điểm là độ nhạy cao, kết cấu đơn giản nhưng nếu khơng có cường hóa dẫn
động lực người lái cần để điều khiển phanh lớn hơn so với dẫn động bằng khí nén. Vì vậy
hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

14

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng được
coi như khơng đàn hồi khi ép).

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực
Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp phanh,
xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh xe).
Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động
người ta chia ra dẫn động một dịng và dẫn động hai dịng.
• Dẫn động một dịng (hình 1.12):
Dẫn động một dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu
duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh cơng tác của các bánh xe. Dẫn động một dịng có kết
cấu đơn giản nhưng độ an tồn khơng cao. Vì một lý do nào đó, bất kỳ một đường ống dẫn
dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rị rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các
bánh xe đều bị mất phanh.
Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dịng.
• Dẫn động hai dịng (hình 1.13):

Hình 1.13 Dẫn động hai dịng
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

15

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dẫn động hai dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập
dẫn đến các bánh xe của ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh

chính đơn kết hợp với một bộ chia dịng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại "tăng đem").
Ở sơ đồ Hình 1.13.a thì một dịng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước còn một
dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau. Với cách bố trí này một trong hai dịng bị rị
rỉ dịng cịn lại vẫn có tác dụng. Ví dụ trên hình vẽ khi dịng dầu ra cầu trước bị rị rỉ thì
dịng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh.
Tuy nhiên nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng quay ngang
xe khi phanh. Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính ổn định khi phanh
gấp.
Ở sơ đồ Hình 1.13.b thì một dịng được dẫn tới một bánh xe phía trước và một bánh
xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so le còn lại. Trong trường
hợp này khi một dịng bị rị rỉ thì dịng cịn lại vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn sinh ra ở
hai bánh xe so le trước và sau, chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số
bám dọc ở hai vết bánh xe khác nhau nhiều.
1.4.3. Dẫn động phanh chính bằng khí nén

Hình 1.14: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén
1 - máy nén khí

2 - bầu lọc khí

3 - bộ điều chỉnh áp suất

4 - đồng hồ áp suất

5 - bàn đạp phanh

6 - van an tồn

7 - bình chứa khí

8 - van phân phối (tổng phanh)

9 - bầu phanh

10 - cam phanh

11 - lò xo cơ cấu phanh

12 - guốc phanh.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

16

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dẫn động phanh bằng khí nén tức là sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để tạo
nên áp lực ép các guốc phanh vào trống phanh. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực
điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển cung cấp khí nén tới các bầu phanh
bánh xe, tại bầu phanh áp suất khí nén tạo lực tác dụng lên guốc phanh thực hiện phanh ô
tô. Đặc điểm của dẫn động phanh bằng khí nén là độ nhạy thấp hơn, phức tạp hơn nhưng
do sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để thực hiện điều khiển cơ cấu phanh nến lực
điều khiển của người lái là không cần lớn lắm mà chỉ cần đủ để mở các van điều khiển
phân phối khí nén. Vì vậy nó thường dùng trên các ô tô cỡ lớn.
Hệ dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén thường gồm các bộ phận chính sau:
máy nén khí, bình chứa khí nén, van phân phối, đường ống dẫn khí nén, các xi lanh cơng
tác (bầu phanh), bộ phận chia khí nén đến các bình chứa của các dịng dẫn động khác nhau
và các van an tồn của hệ thống.

Để giảm thời gian chậm tác dụng của cơ cấu phanh ở xa, người ta có thể bố trí các
van gia tốc.
1.4.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp

Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp
Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều khiển
trên bàn đạp còn lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có ưu điểm là lực điều
khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén khi
chịu áp suất).
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

17

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn
động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (Hình 1.15).
Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn. Sơ đồ
cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:
- Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dịng dầu đến các xi lanh bánh xe
phía trước và phía sau;
- Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và
các xi lanh khí nén;
Phần máy nén khí và van phân phối hồn tồn có cấu tạo và ngun lý làm việc
như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén;
Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lý
làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực;
Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dịng nên van phân phối khí là loại van kép,

có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí.
1.5.

Bộ cường hóa lực phanh
Bộ cường hóa lực phanh là một cụm chi tiết lấy năng lượng từ một nguồn có sẵn

phụ thêm vào cơng do người điều khiển sản ra để điều khiển hệ thống phanh nhờ đó giảm
được lực cần thiết để điều khiển, điều khiển được nhẹ nhàng hơn.
Nguồn năng lượng có sẵn thường lấy từ động cơ và có thể là ở dạng khí nén hoặc
chân khơng. Trên ơ tơ thường cường hóa dẫn động bằng khí nén (sử dụng nguồn khí nén
có sẵn thường là trên các ơ tơ tải lớn hoặc ơ tơ bt lớn) và cường hóa chân khơng ( sử
dụng nguồn chân khơng sẵn có thường gặp trên các loại ô tô cỡ nhỏ). Nguồn chân không
cấp cho bộ cường hóa có thể lấy trên đường ống nạp của động cơ xăng dùng chế hịa khí
hoặc được tạo bằng bơm chân khơng.
Cần phân biệt cường hóa phanh bằng khí nén với dẫn động phanh bằng khí nén. Nếu
có sự cố về làm kín của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén thì hệ thống khơng thể làm
việc được trong khi nếu có sự cố trong hệ thống cường hóa bằng khí nén thì vẫn có thể điều
khiển phanh được tuy nhiên lực điều khiển lúc này lớn hơn nhiều.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

18

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.6.

Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh - ABS

Hình 1.16: Bố trí hệ thống phanh trên xe

Hình 1.17: Sơ đồ nguyên lý

Trong quá trình phanh xe, nếu các bánh xe bị trượt lết thì khả năng bám đường
của bánh xe giảm rất nhiều so với khả năng bám khi bánh xe ở giới hạn trượt lết nên
hiệu quả phanh giảm nhiều. Mặt khác, khi bánh xe bị trượt lết thì mất khả năng điều
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

19

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
khiển hướng chuyển động của xe nên chất lượng phanh giảm.
Bộ ABS thực hiện điều chỉnh áp suất ra các cơ cấu phanh của các bánh xe theo
độ trượt của các bánh xe khi phanh, đảm bảo điều chỉnh chính xác để bánh xe khơng bị
trượt khi phanh do đó nâng cao được hiệu quả và chất lượng phanh xe. Hiện nay ở các
nước tiên tiến chỉ cho phép nhập các loại ơ tơ có lắp đặt bộ ABS.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS trong dẫn động thuỷ lực trên ôtô
được thể hiện trên Hình 1.17.
Hệ thống hoạt động như sau: Khi lái xe tác động lên bàn đạp, chất lỏng công tác
được dồn từ xi lanh chính qua van điều áp 1 tới xi lanh công tác tại bánh xe thực hiện
quá trình phanh. Cảm biến 5 có nhiệm vụ đo vận tốc góc của bánh xe và gửi tín hiệu này
tới bộ xử lý trung tâm (ECU) 4. Khi vận tốc góc gần bằng 0, nghĩa là bánh xe sắp bị
trượt lết, ECU sẽ phát lệnh cho van điều áp giảm áp suất tại xi lanh cơng tác, nhờ đó
mơmen phanh tại bánh xe giảm xuống và vận tốc góc bánh xe tăng lên. Khi vận tốc góc
đạt tới một giá trị xác định ECU lại ra lệnh cho van điều áp tiếp tục tăng áp suất tại

xilanh công tác. Cứ như vậy quá trình được lặp lại và bánh xe luôn được phanh ở mức
độ tối đa mà không bị trượt lết.

Hình 1.18: đồ thị quan hệ giữa hệ số bám với hệ số trượt

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

20

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
ĐĨA TRÊN XE 7 CHỖ
2.1

Giới thiệu về xe tham khảo

Hình 2.1: Xe tham khảo KIA CARENS
Hệ thống phanh trên xe KIA CAREN

Hình 2.2: Bố trí hệ thống phanh trên xe

GVHD : TRẦN NGỌC VŨ

21

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA XE KIA CARENS
Loại động cơ

2.0L

Dung tích xy lanh (cc)

1799

Tỷ số nén

10,5:1

Cơng suất cực đại

103 / 6300 (kw/v/p)

Momen xoắn cực đại (Nm)

174 / 4300 (Nm/v/p)

Đường kính x hành trình piston (mm)

81x87,3

Hộp số

5 số tay

Kiểu dẫn động

Cầu trước

Loại nhiên liệu

Xăng

Hệ thống nạp nhiên liệu

EFI: Phun nhiên liệu điện tử

Dài x Rộng x Cao (mm)

4540 × 1750 × 1450

Chiều dài cơ sở (mm)

2700

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)

1500 / 1530

Khoảng sáng gầm xe (mm)

170

Trọng lượng khơng tải (N)

11858

Trọng lượng tồn tải (N)

15533

Phân bố trọng lượng cầu trước và cầu sau (N)

8543/6990

Bán kính quay vịng tối thiểu

5,8 m

Dung tích bình nhiên liệu (lít)

50

Phanh trước

Phanh đĩa

Phanh sau

Phanh đĩa

Giảm sóc trước

Độc lập / Lị xo

Giảm sóc sau

Tay địn kép / Lò xo

Lốp xe

195/65R15 / 2,1 kg/cm2

Vành mâm xe

La răng đúc

Số cửa

4

Số chỗ ngồi

7

GVHD : TRẦN NGỌC VŨ

22

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2

Lựa chọn phương án thiết kế

2.2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng : phanh guốc và phanh đĩa. Phanh guốc
chủ yếu sử dụng trên các ơtơ có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số loại ôtô con.
Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên xe con và trong đó chủ yếu là ở cơ cấu phanh trước,và
ngày nay phần lớn các xe con là sử dụng cho cả 2 cầu.
2.2.1.1. Cơ cấu phanh đĩa có giá xylanh cố định
Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn tới xy lanh đẩy piston ép các má phanh vào đĩa
phanh thực hiện quá trình phanh.Số lượng xylanh cơng tác có thể là 2 hoặc 4 xy lanh đặt
đối xứng nhau, hoặc 3 xy lanh với 2 xy lanh nhỏ được bố trí một bên cịn 1 xy lanh lớn bố
trí một bên.
2.2.1.2. Cơ cấu phanh dĩa có giá xylanh di động
Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên. Giá xy lanh có
thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ. Khi phanh, dầu cao áp đẩy
piston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xy lanh trượt trên
trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào đĩa phanh. Khi cả 2 má phanh ép sát
vào đĩa phanh thì quá trình phanh mới được thực hiện.Phanh đĩa có giá di động được dùng
trên đa số các ô tô du lịch ngày nay. Do chỉ bố trí một bên xy lanh vì vậy mà tăng diện tích
làm mát cho đĩa phanh có thể tránh được hiện tượng sôi dầu khi phanh với cường độ cao.
❖ Ưu điểm của phanh đĩa:
-

Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản;

-

Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn có khả năng giảm giá thành trong sản xuất;

-

Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định hơn cơ cấu phanh kiểu tang trống khi
hệ số ma sát thay đổi. Điều này giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định hơn
nhất là khi phanh với vận tốc cao;

-

Khối lượng các chi tiết nhỏ, số lượng ít, kết cấu gọn cho nên tổng khối lượng các chi
tiết không được treo sẽ giảm nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe;

-

Khả năng thoát nhiệt của cơ cấu phanh ra bên ngồi dễ dàng;

-

Thốt nước bám vào bề mặt đĩa phanh tốt.

GVHD : TRẦN NGỌC VŨ

23

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
❖ Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa:

-

Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh khơng được che đậy kín, bụi bẩn sẽ loạt
vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ô tô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa
má phanh và đĩa phanh cho nên làm giảm hiệu quả khi phanh;

-

Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn. Gây tiếng ồn khi phanh: có tiếng rít khi
phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh;

-

Lực phanh nhỏ hơn.

Kết luận: Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích
so sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh đĩa.
2.2.2. Lựa chọn phương án dẫn động
Về cơ bản có 3 phương án dẫn động phanh là: dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén
và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ thống cơ
cấu địn và khâu phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay. Cịn ở dẫn động phanh
khí nén cần có máy nén và bình chứa khơng khí nên khơng phù hợp với kết cấu xe du lịch.
Vì vậy, chỉ có dẫn đơng thủy lực với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợp với xe thiết kế.
Để tăng độ tin cậy làm việc của dẫn động phanh thủy lực ở các xe hiện nay thường sử
dụng dẫn động hai dòng. Ở dẫn động phanh một dòng (ở các xe đời cũ) khi có sự cố đường
ống ở một vị trí bất kì nào đấy thì tồn bộ hệ thống phanh sẽ ngừng làm việc vì áp suất trong
đường ống sẽ bằng không, cho nên rất dễ gây tai nạn trên đường. Ở dẫn động phanh hai dịng,
khi có sự cố đường ống ở dẫn động phanh ra trước thì phanh sau vẫn hoạt động bình thường
và ngược lại. Tất nhiên lúc đó hiệu quả phanh sẽ kém hơn nhưng vẫn cịn khả năng phanh xe
để không gây tai nạn trên đường.

Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy lực để tìm ra phương án phù hợp
cho xe thiết kế.
2.2.2.1. Phương án 1: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt
a, Sơ đồ cấu tạo

GVHD : TRẦN NGỌC VŨ

24

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.3: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng cho 2 cầu riêng biệt
1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau

b, Nguyên lý hoạt động

Khi không phanh dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống;
Khi người lái tác động vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào piston nằm trong xy
lanh, ép dầu trong xy lanh phanh chính đi đến đường ống dẫn động ra hai bánh xe cầu trước
và đường ống dẫn động ra hai bánh xe sau. Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng vào các
piston ở xy lanh bánh xe ép sát má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh;
c, Ưu nhược điểm
❖ Ưu điểm:
-

Kết cấu đơn giản, giá thành hạ.

-

Nếu bị hỏng hay rị rỉ dầu ở một dịng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của dòng còn lại.
❖ Nhược điểm:

-

Nếu như hỏng 1 đường dẫn động hiệu quả phanh sẽ bị giảm đáng kể do chỉ còn tác dụng
phanh trên 1 cầu

2.2.2.2. Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo
GVHD : TRẦN NGỌC VŨ

25

SVTH: TRẦN MINH TRƯỜNG