Đồ án thiết kế cơ khí cùm phanh dĩa trong công nghệ ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: Thiết kế cơ khí trong cơng nghệ ơ tơ

HỆ THỐNG PHANH Ơ TƠ

Ngành:

Cơng nghê kĩ thuât ô tô

Lớp:

20DOTJA2

Giảng viên hướng dẫn: LÊ TẤN SANG
Sinh viên thực hiện:
Sinh viên thực hiện:

Tp.HCM, ngày 25 tháng 05 năm 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: Đồ án thiết kế cơ khí trong cơng nghệ ơ tơ

HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ

Ngành:

Công nghê kĩ thuât ô tô

Lớp:

20DOTJA2

Giảng viên hướng dẫn: LÊ TẤN SANG
Sinh viên thực hiện:
Sinh viên thực hiện:

Tp.HCM, ngày 25 tháng 05 năm 2022


Lời cảm ơn
Để hoàn thành tốt đồ án, trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tấn
Sang – giảng viên bộ mơn “Đồ án thiết kế cơ khí trong công nghê ô tô” của viện Kỹ
Thuật Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM (HUTECH) đã hướng dẫn em trong suốt
quá trình thực hiện đồ án này.
Tuy nhiên, do thời gian có hạn, kiến thức chuyên ngành và tài liệu tham khảo
còn nhiều hạn chế cũng như thiếu những kinh nghiệm thực tiễn, đánh giá trình bày
cho nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót rất mong q thầy cơ quan tâm góp ý để kiến
thức của em ngày một hoàn thiện.
Xin chân thành cảm ơn.

3


MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI.........................................................8
1.1 . Đặt vấn đề:.........................................................................................................8

1.2 . Mục tiêu đề tài:..................................................................................................8
1.3 Nội dung đề tài:....................................................................................................8
1.4. Phương pháp nghiên cứu:....................................................................................8
1.5 . Kết cấu cảu đồ án:..............................................................................................9
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................9
2.1. Công dụng chung:...............................................................................................9
2.2. Yêu cầu:..............................................................................................................9
2.3. Cấu tạo chung:..................................................................................................10
2.4. Nguyên lý làm việc chung:................................................................................10
2.5. Phân loại:..........................................................................................................11
2.6. Ảnh hưởng của phanh trong q trình lái xe:....................................................14
2.7. Cơng phanh sinh ra trong q trình phanh:........................................................15
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ...................................................15
3.1 Hệ thống phanh trên ô tô....................................................................................15
3.2. Xác định lực sinh ra ở bánh xe:.........................................................................15
3.3. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu:..................................................................16
3.4. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng khi phanh:............................................................17
Chương 4: THI CƠNG MƠ HÌNH/MƠ PHỎNG....................................18
Hình 3D.................................................................................................................... 19
Bản vẽ 2D................................................................................................................21
Chương 5: KẾT LUẬN...................................................................24
Chương 6 Tài Liệu Tham Khảo.........................................................25

4


Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 . ĐẶT VẤN ĐỀ:
Lý do chọn đề tài : Trong thời đại ngày nay, sự phát triển của số lượng xe dẫn đến
nhiều vấn đề tai nạn giao thông chủ yếu là do mất phanh khơng kiểm sốt được phanh

xe vì vậy phanh xe cũng là bộ phận quan trọng không thể thiếu giúp xe , cơ chế hoạt
động tuy đơn giản nhưng hiệu quả, kết cấu nhỏ gọn và rất phổ biến trong cả xe máy và
ôtô.

1.2 . MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:
Mục tiêu của nhóm khi thực hiện đề tài để giúp các bạn sinh viên hiểu hơn về kết cấu
của phanh xe và công dụng của phanh xe cũng như cách xử lý khi gặp vấn đề với hệ
thống phanh và còn giúp các sinh viên luyện tập thiết kế và tính toán.

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
Tuần 1: Giao đề tài.
Tuần 2: Phân tích và lấy số liệu chi tiết thiết kế.
Tuần 3: Lên kế hoạch, quy trình thiết kế chi tiết.
Tuần 4: Tính tốn và thiết kế sơ bộ hệ thống.
Tuần 5, 6: Thiết kế chi tiết theo quy trình đã vạch ra.
Tuần 7, 8: Hoàn chỉnh bản vẽ thiết kr61 2D gồm 3 hình chiếu và mặt cắ.t
Tuần 9: Chỉnh sửa bản vẽ thiết kế 2D (nếu cần).
Tuần 10: Hoàn chỉnh đồ án. Đóng thành cuốn cho giảng viên ký duyệt để tiến hành
bảo vệ đồ án.

1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Các tài liệu tham khảo học thuật được cung cấp bởi giảng viên, mơ hình Toyota
Prius 2012 được lấy như một sản phẩm tham khảo để điều tra động lực học,
logic điều khiển; để kiểm tra mơ hình, cũng để mơ hình hóa hiệu suất gần đúng
và cùng với các thơng tin được internet cung cấp, các q trình thực nghiệm đã
hỗ trợ phần nào cho việc nghiên cứu.

5

1.5 . KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN:
 Giới thiệu
 Phân loại
 Công dụng
 Cấu tạo
 Nguyên lý
 Thiết kế hệ thống phanh
 Tính tốn hệ thống phanh
 Kết luận

6


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Công dụng chung:
Hệ thống phanh là một trong những hệ thống cơ bản không thể thiếu trong ơ tơ.
Hệ thống phanh có chức năng hạn chế chuyển động của bánh xe bằng cách tạo ra ma
sát. Hệ thống phanh sẽ giúp kiểm soát việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe theo ý của
tài xế. Ngồi ra, hệ thống phanh cịn giúp xe có thể đứng yên khi đỗ ở đường dốc hoặc
đường ngang.
Nếu khơng có hệ thống phanh thì việc điều khiển xe sẽ rất nguy hiểm. Từ khi
xe ô tô ra đời thì hệ thống phanh ln được ưu tiên trong việc phát triển.

2.2. Yêu cầu:
Hệ thống phanh của ô tô đạt chuẩn cần đáp ứng những tiêu chí sau:
 Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
 Đảm bảo ổn định khi phanh.
 Điều khiển nhẹ nhàng.
 Thời gian nhạy cảm nhỏ.
 Phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng

lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.
 Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt.
 Có khả năng phanh đứng trong thời gian dài.
 Có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp.

2.3. Cấu tạo chung:
 Cơ cấu phanh: Được bố trí ở bánh xe ơ tô dùng để tạo thực hiện hãm phanh tại
bánh xe.
 Dẫn động phanh: Dùng để điều khiển cơ cấu phanh.
 Bộ phận điều khiển phanh: Dùng để điều khiển trực tiếp dẫn động phanh.
 Bộ phận trợ lực phanh: Dùng để trợ lực bàn đạp phanh.

7


Hình 2.1: Cấu tạo chung hệ thống phanh trên ơ tô

2.4. Nguyên lý làm việc chung:
2.4.1. Khi đạp phanh:
Hệ thống phanh làm việc khi tài xế đạp phanh, lực sẽ truyền từ bàn đạp đến bầu
trợ lực của phanh. Khi đó, các pít tơng chuyển động nén lị xo và dầu trong xi lanh
chính. Qúa trình này làm tăng áp suất, đẩy dầu đến các đường ống và xi lanh của bánh
xe, đẩy pít tơng và guốc phanh ép chặt vào má phanh sinh ra lực ma sát làm giảm tốc
độ của bánh xe.

2.4.2.Khi nhả phanh:
Tài xế dừng tác lực vào bàn đạp phanh xi lanh ép các pít tơng đẩy ngược lại xi
lanh chính lúc này sẽ khơng cịn lực hãm nữa.

2.5. Phân loại:

 Phanh dĩa
 Phanh tang trống

2.5.1. Phanh đĩa:
2.5.1.1. Cấu tạo:
Phanh đĩa thường được bố trí trên các xe du lịch loại nhỏ hiện đại. Thường gồm:
 Càng phanh đĩa
 Má phanh đĩa
8


 Rơ to phanh đĩa
 Pít tơng
 Dầu phanh
Hình 2.2: Cấu tạo của phanh đĩa.

2.5.1.2. Nguyên lý làm việc:
Phanh đĩa đẩy pít tơng bằng áp suất thủy lực truyền qua đường dầu phanh từ xi
lanh chính làm cho các má phanh đĩa kẹp rô to phanh đĩa và tạo ra lực hãm lên bánh
xe.

9


Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

2.5.1.3. Ưu điểm của phanh đĩa:
 Thiết kế đơn giản, gọn nhẹ.
 Hiệu quả cao hơn phanh tang trống bởi vì tạo ra lực ma sát lớn hơn
 Hiệu quả tản nhiệt và thoát nước cao giúp cho hiệu suất phanh được nâng cao.

2.5.1.4. Nhược điểm của phanh đĩa:
 Kết cấu khiến cho phanh đĩa dễ bị bám bụi và đất cát làm giảm hiệu suất của xe.
 Để bảo đảm an toàn cho xe nên phải chế tạo bằng các vật liệu chất lượng cao.
 Nếu lực phanh quá lớn sẽ khiến cho xe dễ bị bó cứng khiến cho xe dễ bị lật
hoặc văng xe.

2.5.2. Phanh tang trống:
2.5.2.1. Cấu tạo:
Phanh tang trống thường được bố trí trên các loại xe du lịch lớn, xe tải các loại.
Thường gồm:
 Xi lanh phanh
 Guốc phanh
 Má phanh
 Lò xo phản hồi
10


 Trống phanh
 Pít tơng
 Cup pen pít tơng
Hình 2.: Cấu tạo của phanh tang trống

2.5.2.2. Nguyên lý làm việc:
Phanh trống làm lốp xe ngừng quay bằng áp sức thủy lực truyền từ xilanh chính
đến xilanh phanh tại bánh xe để ép guốc phánh vào trống phanh, trống phanh này quay
cùng với lốp xe. Khi áp suất đến xilanh phanh của bánh xe khơng xuất hiện, lực lị xo
phản hồi đẩy guốc phanh rời khỏi mặt trong của trống phanh trở về vị trí ban đầu của
nó.

11


Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của phanh tang trống

2.5.2.3. Ưu điểm của phanh tang trống:
 Chi phí lắp đặt, sửa chữa thấp hơn so với phanh đĩa.
 Kết cấu đơn giản, tồn bộ thành phần được tích hợp bên trong tang trống, tạo
thuận lợi cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
 Thiết kế bao kín nên phù hợp nhiều điều kiện khí hậu, khó hỏng hơn.
 Có khả năng cường hố (phù hợp với ơ tơ tải có khối lượng lớn).

2.5.2.4. Nhược điểm của phanh tang trống:
 Thiết kế bao kín nên làm mát kém hơn phanh đĩa -> sử dụng trong thời gian
dài gây giảm khả năng phanh do sự giãn nở nhiệt của các
 Thành phần trong cơ cấu phanh.
 Trọng lượng lớn hơn so với phanh đĩa.
 Hiệu quả phanh thấp hơn so với phanh đĩa.

2.6. Ảnh hưởng của phanh trong quá trình lái xe:
Chúng ta sẽ xét đến 2 trường hợp khi sử dụng phanh:
 Trường hợp xe đang chạy.
 Trường hợp xe đứng yên.
12


2.7. Cơng phanh sinh ra trong q trình phanh:
Trong q trình phanh, mơ men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến 1
lúc nào đấy sẽ dẫn đến hiện tượng trượt lê bánh xe. Khi bánh xe bị trượt lê hồn tồn
thì hệ số bám

đạt giá trị thấp nhất, cho nên khi bánh xe bị trượt lê hoàn tồn thì lực

phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn đến hiệu quả phanh thấp
nhất. Không những thế, nếu các bánh xe trước bị trượt lê sẽ làm mất tính dẫn đường
khi phanh, cịn nếu các bánh xe sau bị trượt lê sẽ làm mất tính ổn định khi phanh.
Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hồn tồn bánh xe thì trên ơ tơ hiện đại có
đặt bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
Muốn có lực phanh lớn khơng những cần có hệ số bám

có giá trị cao mà cịn

phải có phản lực pháp tuyến Zb lớn. Vì vậy để sử dụng được hết tồn bộ trọng lượng
bám của ơ tơ cần phải bố trí cơ cấu phanh ở tất cả các bánh xe của ơ tơ.

Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ
3.1 Hệ thống phanh trên ơ tơ
Trên ơ tơ có trang bị hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc hoặc dừng
hẳn khi cần thiết. Lúc đó người lại giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ, đồng
thời phanh để hãm xe lại. Nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể nâng cao vận tốc
chuyển động trung bình của ơ tơ và đảm bảo an tồn khi chuyển động. Do vận tốc
chuyển động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện sự làm việc
của hệ thống phanh nhằm đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết.

3.2. Xác định lực sinh ra ở bánh xe:
3.2.1. Công thức:
1. Lực phanh được xác định bằng cơng thức sau:

Trong đó:


là momen phanh tác dụng lên bánh xe.



là lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường.
13




là bán kính làm việc của bánh xe.

2. Lực phanh lớn nhất bị giới hạn giữa điều kiện bám của bánh xe với mặt đường
được xác định bằng công thức sau:

Trong đó:
là lực phanh cực đại.




là lực bám giữa bánh xe với mặt đường.



là phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.



là hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.

3. Lực hãm tổng cộng được xác định bằng cơng thức sau:

Trong đó:


là lực hãm tổng cộng.



là momen cản lăn.



là lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường.



là bán kính làm việc của bánh xe.

3.3. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu:
3.3.1. Cơng thức:
1. Lực qn tính

được tính bằng cơng thức sau:

Trong đó:


là gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s2).
14


là gia tốc chậm dần khi phanh.



2. Phản lực thẳng góc Z1 và Z2 được tính bằng cơng thức sau:

Trong đó:
 a, b, hg là tọa độ trọng tâm của ô tô
 là chiều dài cơ sở của ô tô.

3.4. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng khi phanh:
3.4.1. Công thức:
1.Gia tốc chậm dần khi phanh được tính bằng cơng thức sau:

Trong đó:


là lực qn tính khi phanh xe ơ tơ.



là lực phanh sinh ra ở các bánh xe.



là lực cản lăn



là lực cản khơng khí.



là lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí.



là lực cản lên dốc ( khi phanh trên đường ngang thì

=0)

2. Lực phanh lớn nhất Ppmax được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe phanh
hồn tồn bằng cơng thức sau:

Trong đó:


là hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô.
15


3. Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh tính bằng cơng thức sau:

Chương 4: THI CƠNG MƠ HÌNH/MƠ PHỎNG

16

Hình 4.1.1 hệ thống phanh

4.1.2 các mặt của hệ thống phanh

Hình 3D

4.2.1 má phanh 3D
Cơng dụng: Má phanh (hay cịn gọi là bố thắng) là một bộ phận quan trọng trong hệ
thống phanh ơ tơ. Má phanh có nhiệm vụ tiếp xúc với phần quay của phanh, tạo ra lực
ma sát để giúp giảm tốc độ quay của bánh xe.
17


Hình 4.2.2 dĩa phanh 3D
Cơng dụng Phanh đĩa được hiểu là thiết bị cơ học không thể thiếu trong cấu tạo của
các loại xe. Phanh đĩa ơ tơ có chức năng làm chậm tốc độ của xe khi chuyển động cho
đến khi dừng hẳn.

18


Hình 4.2.3 càng phanh 3D
Cơng dụng: Càng phanh hay kẹp phanh (calip phanh), được sử dụng trên hệ thống
phanh đĩa, nó là nơi mà piston áp dụng lực của dầu phanh thủy lực để dừng xe. Cụ thể
hơn, những piston đó ép má phanh chống lại các rơ-to đĩa phanh đang quay – tạo ra ma
sát cần thiết để chà giảm tốc độ cho xe.

19

Bản vẽ 2D

Hình 4.1: Bản vẽ càng phanh của xe ơ tơ
Q trình vẽ càng phanh:
Có nhiều chi tiết nhỏ khó vẽ và tốn thời gian nghiên cứu, đo số liệu và khó
tưởng tượng ra. Nhiều chi tiết phức tạp khó cắt và chỉnh sửa. Tốn nhiều thời gian tìm
hiểu kích thước dung sai và độ nhám.
 Chú ý đường bo có bán kính là 10 , vát mép là 1 ly

20