thiết kế cải tiến hệ thống phanh cho xe việt dã 2 cầu trên cơ sở xe uaz-469

Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Mục lục
Lời nói đầu 3
Chơng I: Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống phanh 5
1.1.1. Công dụng 5
1.1.2. Phân loại 5
1.1.3.Yêu cầu 6
1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 6
1.2.Tổng quan về phơng pháp tính toán hệ thống phanh 7
1.2.1. Phơng pháp thiết kế tính toán hệ thống phanh 7
1.2.2. Phơng pháp tính toán cải tiến hệ thống phanh 9
ChơngII:Thiết kế hệ thống phanh xe việt dã 2 cầu.
2.1. Các thông số tham khảo 10
2.1.1. Các thông số kỹ thuật xe UAZ-469 10
2.1.2. Kết cấu hệ thống phanh xe UAZ-469 11
2.2. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh 13
2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên má phanh bằng
phơng pháp họa đồ 15
2.3.1. Xác định góc

và bán kính

của lực tổng
hợp tác dụng lên má phanh 15
2.3.2. Xác định lực phanh 19
2.4. Xác định các thông số sơ bản của cơ cấu phanh 24
2.5. Tính toán dẫn động phanh 27
2.5.1. Chọn và tính phơng án dẫn động 27
2.5.1.1. Các phơng án dẫn động phanh 27
2.5.1.2. Tính toán các thông số cơ bản 29

2.5.1.3. Tính bền một số chi tiết 32
2.5.2. Chọn và tính bộ trợ lực 41
2.5.2.1. Lựa chọn phơng án trợ lực 41
2.5.2.2. Tính toán thiết kế bộ chân không 47
2.6. Bố trí chung trên xe 54
2.6.1. Bố trí chung trên xe UAZ-469 54
Chơng III: Các h hỏng và cách bảo dỡng sửa chữa hệ thống phanh
3.1. Bảo dỡng hệ thống phanh 57
3.1.1. Bảo dỡng hệ thống phanh thờng xuyên 57
3.1.2. Bảo dỡng hệ thống phanh cấp I 57
1
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
3.1.3. Bảo dỡng hệ thống phanh cấp II 57
3.2. Những h hỏng chính và cách sửa chữa 58
3.2.1. Bàn đạp phanh bị hỏng 58
3.2.2. Bàn đạp phanh không có hành trình tự do 60
3.2.3. Phanh không ăn 60
3.2.4. Phanh không ăn ở một bánh xe 61
3.2.5. Phanh tự xiết 61
Chơng IV: Quy trình công nghệ gia công piston thứ cấp
trong xy lanh chính
4.1. Phân tích chi tiết gia công 63
4.1.1. Kết cấu piston 63
4.1.2. Điều kiện làm việc của piston 63
4.1.3. Phân tích kết cấu công nghệ trong kết cấu piston 64
4.1.4. Chọn phôi và xác định bề mặt gia công 64
4.2. Lập sơ đồ các nguyên công 65
4.2.1. Nguyên công 1 65
4.2.2. Nguyên công 2 66
4.2.3. Nguyên công 3 68

4.2.4. Nguyên công 4 69
4.2.5. Nguyên công 5 70
4.2.6. Nguyên công 6 71
Kết luận 73
Tài liệu tham khảo 74
Lời nói đầu
Ôtô là một trong những phơng tiện giao thông hữu ích phục vụ con ngời
rút ngắn khoảng cách giao lu về kinh tế văn hóa giữa các vùng trong một nớc
nói riêng và giữa các quốc gia nói chung. là phơng tiện góp phần thành công
vào công cuộc xây dựng kinh tế làm cho miền núi tiền kịp miền xuôi, nông
thôn tiến kịp thành thị.
Ngày nay nền công nghiệp ô tô đã có những tiến bộ vợt bậc cả về số lợng
cũng nh chất lợng, tính chung bình hàng năm lợng ô tô trên thế giới tăng gần
6 triệu chiếc, trong đó ô tô con chiếm 75%, còn lại 25% là xe tải và xe
khách.
Việt Nam là một nớc có nền công nghiệp đang trong giai đoạn phát triển,
trong đó nền công nghiệp ô tô cũng đang trong thời kỳ phát triển sơ khai,
hiện nay nớc ta có 14 công ty liên doanh ôtô, chủ yếu là lắp ráp và chuyển
2
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
giao công nghệ từng phần, việc tiến tới sản xuất ô tô có quy mô lớn mang th-
ơng hiệu Việt Nam là một trong những mục tiêu đã và đang trong giai đoạn
thực hiện của nghành ô tô Việt Nam.
Hệ thống phanh trên ô tô có vai trò rất quan trọng, nó không những đảm
bảo an toàn cho ngời lái mà còn giúp cho ngừoi lái điều khiển xe đi lại dễ
dàng hơn.
Xe UAZ là một loại xe có tính năng cơ động cao, đi lại dễ dàng trên
những đoạn đờng xấu, nhng hiện nay còn nhiều nhợc điểm mà tiêu biểu là
lực bàn đạp và hành trình bàn đạp còn quá lớn dễ làm cho ngời lái nhanh
mệt mỏi. Đứng trớc thực tại phát triển với nhiều sự lựa chọn thì việc cải tiến

và áp dụng một thành quả tiên tiến của khoa học kỹ thuật vào cải tiến loại xe
hiện có để phù hợp với tính năng sử dụng là một trong những đòi hỏi cần có
của một kỹ s. Từ những yêu cầu của thực tế em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế
cải tiến hệ thống phanh cho xe việt dã 2 cầu trên cơ sở xe UAZ-469.
Trong đề tài này, ở chơng I em có giới thiệu về hệ thống phanh nói chung
và hệ thống phanh trên xe UAZ-469 nói riêng rồi đa ra các phơng án thực
hiện. Còn ở chơng II là phần tính toán thiết kế cho xe UAZ-469 không có trợ
lực và bổ xung thêm phần trợ lực. Chơng III nêu lên các h hỏng và cách bảo
dỡng sửa chữa hệ thống phanh. Chơng IV là quy trình công nghệ để gia công
piston trong xy lanh chính với 6 nguyên công.
Sau hơn 3 tháng làm việc, đợc sự giúp đỡ của thầy Trịnh Minh Hoàng và
các thầy giáo trong bộ môn em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Trong quá trình tính toán do thời gian và sự hiểu biết có hạn do đó không
tránh khỏi sai sót. Để hoàn thiện hơn về mặt hiểu biết em rất mong đợc sự
chỉ bảo của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trịnh Minh Hoàng
cùng các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành
đồ án này.
Sinh viên : Trần Trung Hà

3
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Chơng I: tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống phanh
1.1.1. Công dụng :
Để giảm tốc độ chuyển động của ôtô, dừng và đỗ xe ở trạng thái đứng yên
trên các ôtô đợc trang bị hệ thống phanh. Hệ thống phanh gồm có cơ cấu
hãm và cơ cấu dẫn động, ở các ôtô hiện đại thờng dùng hai loại cơ cấu
phanh: cơ cấu phanh bánh xe và cơ cấu phanh ở hệ thống truyền lực.
Phanh đợc lắp ở các bánh xe, hiện nay phanh tang trống đợc lắp trên hai
bánh xe sau của nhiều loại xe. Nó gồm có tang trống phanh, đĩa tựa cố định,

trục cam, lò xo kéo má phanh, chốt định vị. Đĩa tựa cố định lắp chặt vào vỏ
bán trục hay ở khớp chuyển hớng. Tang trống phanh lắp ở moay ơ bánh xe
giữa tang trống phanh và má phanh có quy định một khe hở.
1.1.2. Phân loại:
-Theo bộ phận tiến hành phanh cơ cấu phanh chia ra:
+Phanhđĩa : 1 xy lanh
2 xy lanh
+Phanh tang trống: .1 xy lanh
.2 xy lanh
.cam
.Tự cờng hóa
-Theo dẫn động phanh:
+Phanh cơ khí
+Phanh thuỷ lực
+Phanh khí nén
+Phanh điện
+Phanh hỗn hợp
-Theo cách bố trí có bộ trợ lực và không có bộ trợ lực phanh:
+Phanh không trợ lực
4
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
+ Phanh có trợ lực: Chân không
Khí nén
Cơ khí + Truyền lực cơ khí
Cơ khí + Truyền lực thủy lực
1.1.3. Yêu cầu:
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đ-
ờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm.
- Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe.

- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô
- Điều khiển nhẹ nhàng nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp phanh không quá
lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cảm lớn.
- Đảm bảo việc phân bố mômen trên các bánh xe phải theo quan hệ nào để
tận dụng đợc toàn bộ trọng lợng bám.
- Không có hiện tợng tự xiết phanh.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều
kiện sử dụng.
1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh:
a) Gia tốc chậm dần: Gia tốc chậm dần càng lớn thì hiệu quả phanh càng cao.
Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số

i
( Hệ số tính đến
ảnh hởng các trọng khối quay của ô tô) . Vì vậy khi phanh đột ngột ngời lái
cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực.
Gia tốc chậm dần cực đại phụ thuộc vào hệ số bám

giữa lốp và mặt đờng.
b) Thời gian phanh: Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lợng phanh càng tốt.
Thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ô tô, phụ
thuộc vào hệ số

i
( Hệ số tính đến ảnh hởng các trọng khối quay của ô tô)
và hệ số bám

giữa bánh xe với mặt đờng. Để cho thời gian phanh nhỏ cần

phải giảm

i
, vì vậy ngời lái nên cắt ly hợp khi phanh.
5
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
c) Quãng đờng phanh: Là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lợng
phanh của ô tô. Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà máy chế tạo
thờng cho biết quãng đờng phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh.
So với các chỉ tiêu khác thì quãng đờng phanh là chỉ tiêu mà ngời lái xe có
thể nhận thức đợc một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho ngời lái
xe xử trí tốt trong khi phanh.
Quãng đờng phanh phụ thuộc vào vận tốc của ô tô ( Vận tốc bắt đầu phanh
càng cao thì quãng đờng phanh càng lớn), hệ số bám

(Hệ số bám

càng
cao thì quãng đờng phanh càng giảm).
d) Lực phanh và lực phanh riêng: Chỉ tiêu này đợc dùng thuận lợi nhất là khi
thử phanh ô tô trên bệ thử. ( Lực phanh riêng là lực phanh tính trên một đơn
vị trọng lợng toàn bộ của ô tô. Lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám

).
Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lựợng phanh thì chỉ tiêu quãng đờng
phanh là đặc trng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì quãng đờng phanh
cho phép ngời lái hình dung đợc vị trí xe sẽ dừng trớc một chớng ngại vật nào
đó. Khi đánh giá chất lợng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu nói
trên.
1.2. Tổng quan về phơng pháp tính toán hệ thống phanh

1.2.1. Phơng pháp thiết kế tính toán hệ thống phanh.
Các phơng pháp tính hiện nay chủ yếu giựa vào các giáo trình thiết kế tính
toán ô tô nói chung và hệ thống phanh nói riêng. Các phơng pháp này có
trình tự chung nh sau:
- Xác định mô men phanh yêu cầu:
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh của ô tô phải đảm bảo giảm tốc
độ hoặc dừng lại hoàn toàn trong thời gian giới hạn cho phép hoặc giữ ô tô
dừng ở độ dốc cực đại. Do đó phải xác định mô men phanh yêu cầu lên các
bánh xe theo trọng lợng bám, phân bố tải trọng lên các cầu theo các chỉ tiêu
đánh giá hiệu quả phanh.
- Xác định lực tác dụng lên cơ cấu phanh:
Ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng số mô
men phanh sinh ra ở guốc phanh trớc và guốc phanh sau bằng mô men phanh
tính toán của mỗi cơ cấu phanh. Hệ thống phanh đợc chọn thiết kế là loại
phanh guốc nên có thể xác định đợc lực tác dụng lên guốc phanh theo 2 ph-
ơng pháp: + Phơng pháp giải tích
6
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
+ Phơng pháp họa đồ
Trong đồ án này sẽ sử dụng phơng pháp họa đồ
- Xác định kích thớc má phanh:
Đối với phanh guốc, việc xác định các kích thớc má phanh là lựa chọn trớc
kích thớc má phanh rồi kiểm tra một số điều kiện làm việc nh: công ma sát
riêng, áp suất trên bề mặt má phanh, lực phanh riêng,
- Lựa chọn kiểu dẫn động phanh và tính toán các thông số cơ bản của dẫn
động phanh.
Trên cơ sở các điều kiện làm việc của xe và kết cấu thờng gặp đối với các xe
cùng loại, lựa chọn kiểu dẫn động ( cơ khí, thủy lực, khí nén, 1 dòng, 2 dòng)
rồi tính toán các thông số cơ bản của dẫn động phanh. Với phanh dầu thì các
thông số cơ bản là đờng kính xy lanh tổng phanh và đờng kính xy lanh phanh

bánh xe.
- Chọn kích thớc bàn đạp phanh, kiểm tra lực bàn đạp và hành trình bàn đạp
Bớc này lựa chọn kích thớc bàn đạp (
l
,
l

) giựa trên cơ sở tham khảo một số
xe cùng loại, sau đó kiểm tra lực và hành trình bàn đạp nếu dẫn động cơ khí.
Nếu các giá trị này quá lớn sẽ yêu cầu phải thiết kế bộ trợ lực phanh.
- Tính toán bộ trợ lực phanh ( nếu có)
Nếu cần phải thiết kế bộ trợ lực thì bớc trên là lựa chọn kết cấu bộ trợ lực
cho phù hợp với điều kiện làm việc của xe. Sau đó tính toán các thông số cơ
bản của bộ trợ lực.
- Kiểm tra bền một số chi tiết trong hệ thống nh: Guốc phanh, tang trống, đ-
ờng ống,
1.2.2. Phơng pháp tính toán cải tiến hệ thống phanh
Dựa trên kết cấu và các thông số kích thớc của hệ thống phanh và của xe,
tính toán cải tiến bao gồm 2 phần chính:
a) Kiểm nghiệm lại hệ thống phanh cũ: gồm các bớc:
- Xác định lực tác dụng lên cơ cấu phanh
- Lựa chọn các thông số kiểm tra:

, j
max

- Tính mô men phanh tác dụng lên các bánh xe.
- Tính lực phanh tác dụng lên các bánh xe.
- Kiểm tra lực phanh và lực bám.
- Kiểm tra bền.

b) Đa ra phơng án cải tiến: Cơ cấu phanh, hệ thống dẫn động
c) Tính toán hệ thống phanh sau cải tiến
7
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Chơng II: Thiết kế hệ thống phanh xe việt dã 2 cầu
2.1. Các thông số xe tham khảo
2.1.1. Các thông số kỹ thuật xe UAZ-469
TT Tên gọi Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Khối lợng toàn bộ G 2290 Kg
2 Phân bố lên cầu trớc G
1
960 Kg
3 Phân bố lên cầu sau G
2
1330 Kg
4 Chiều dài cơ sở L 2380 mm
5 Chiều rộng cơ sở B 1442 mm
6 Chiều dài 4025 mm
7 Chiều rộng 1805 mm
8 Chiều cao h 1990 mm
9 Bề dày tấm ma sát 5 mm
10 Bề rộng tấm ma sát b 50 mm
11 Trọng lợng trống phanh m
t
6,6 Kg
12 Đờng kính trống phanh D
t
280 mm
13 Góc thoát trớc

52
0
(độ)
14 Góc thoát sau

42
0
(độ)
15 Vận tốc lớn nhất V
max
100 km/h
16 Công suất lớn nhất Ne
max
75 mã lực
17 Chiều cao trọng tâm xe h
g
0,5 m
18 Thông số về lốp B
ì
d=8,4
ì
1,5
2.1.2. Kết cấu hệ thống phanh xe UAZ-469
* Cơ cấu phanh bánh xe trớc:
8
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44


A
A

121110987
65
4
3
2
1
a - a
13
14
15
16
Cơ cấu phanh bánh xe trớc là cơ cấu phanh guốc, hai guốc phanh đợc
dẫn động bằng hai xy lanh riêng rẽ và đặt trên hai chốt lệch tâm khác phía,
do đó hiệu quả phanh tốt nhng khi xe chạy lùi thì hiệu quả phanh thấp hơn.
Nhợc điểm này không quan trọng lắm với ô tô có trọng lợng nhỏ. Khi ô tô
chạy lùi tốc độ cũng thấp cho nên yêu cầu mô men phanh ít hơn
+ Trống phanh: Đợc đúc bằng gang, mặt trong đợc gia công nhẵn để tiếp
xúc với tấm ma sát, trống phanh đợc lắp với moay ơ bánh xe. Đây là chi tiết
cùng với má phanh tạo mô men ma sát, tiêu thụ động năng của xe khi phanh.
+ Mâm phanh: Đợc chế tạo bằng thép tấm có các lỗ để lắp ghép các chi
tiết đồng thời bảo vệ các chi tiết bên trong.
+ Guốc phanh: Đợc chế tạo bằng thép, trên mặt có gia công các lỗ để
lắp đinh tán dùng để gắn tấm ma sát lên guốc phanh, đinh tán làm bằng
nhôm, đợc tán thấp hơn bề mặt ma sát từ 1,5 2 mm.
+ Má phanh: Làm bằng phêrađô, dày 5,5 mm, rộng 50 mm, đờng kính
ngoàI là 297 mm, góc ôm
0
=120
0
.

+ Cam lệch tâm: Luôn tỳ vào guốc phanh và đợc cố định nhờ lò xo, tác
dụng của cam lệch tâm là điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.
9
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
+ Lò xo hồi vị: Mỗi cơ cấu phanh trớc có hai lò xo hồi vị để kéo guốc
phanh tỳ sát vào đầu piston của xy lanh bánh xe và tỳ sát vào cam lệch tâm
để đảm bảo khe hở cần thiết giữa má phanh và tang trống.
* Cơ cấu phanh bánh xe sau:

c
c
b
AA
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18 19
20
21
Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc trên hai chốt tựa cùng phía và
có cùng chung một xy lanh làm việc. Cấu tạo cơ cấu phanh sau cơ bản giống

cơ cấu phanh trớc, chỉ khác một số điểm sau:
+ Má trớc là má xiết, má sau là má nhả. Để cho má trớc và má sau
mòn đều nhau nên má trớc làm dài hơn má sau.
+ Cả hai chốt tựa nằm ở phía dới.
+ Mỗi cơ cấu phanh có một lò xo chung cho cả guốc trớc và guốc
sau.
Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa
má phanh và trống phanh sẽ tăng lên, ta phải chỉnh lại khe hở này, điều chỉnh
khe hở phía trên má phanh bằng cách xoay cam lệch tâm và ở phía dới bằng
cách xoay chốt lệch tâm. Điều chỉnh khe hở phía trên khoảng 0,25 mm , khe
hở dới khoảng 0,12 mm.
10
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
2.2. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh
Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ
hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính
toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh của bánh trớc là:
áp dụng công thức:
'
1 1
.
. .
2
p
bx
m G
M r

=

Trong đó :
G
1
: Trọng lợng của xe tác dụng lên cầu trớc G
1
=960(Kg)
: Hệ số bám của xe với mặt đờng
Hệ số bám giữa bánh xe chủ động và mặt đờng phụ thuộc vào nhiều yếu
tố nh là: nguyên liệu bề mặt đờng, nguyên liệu chế tạo lốp, tình trạng mặt đ-
ờng (khô, ớt, nhẵn ), kết cấu hoa lốp, phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên
bánh xe, áp suất lốp, tốc độ chuyển động của ôtô. Đặc biệt độ trợt giữa
bánh xe chủ động và mặt đờng có ảnh hởng rất nhiều đến hệ số bám.
Do ta thiết kế xe con chạy trên đờng tốt, dùng ở miền đồng bằng, vùng
đô thị, thành phố tại đó đờng bê tông hoặc rải nhựa do đó hệ xố bám giữa
bánh xe với mặt đờng lớn nhất đạt đợc
max
= 0,6ữ0,8. Để đảm bảo cho việc
tận dụng hết lực phanh cũng nh trọng lợng bám ta chọn
max
= 0,6 cho phù
hợp với các loại đờng và các yếu tố khác có ảnh hởng tới hệ số bám.

m
1
: Hệ số phân bố lại tải trọng
max
1
.
1
.

g
J h
m
g b
= +

g: gia tốc trọng trờng g = 9,81m/s
2

h
g
: khoảng cách từ trọng tâm xe xuống mặt đất đối với xe con

a,b: Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trớc và cầu sau
Ta có hệ phơng trình:
11
G
2
G
1
G
a
b
L
h
g
= 0,5(m)
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44

1 2

2380 1382( )
. .
960. 1330. 998( )
a b L
a b a mm
G a G b
a b b mm
+ =
+ = =




=
= =


J
max
: gia tốc lớn nhất khi phanh
Để tận dụng đợc hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám
của xe với đờng

max max
max
2
max
2
max
. . . .

. 9,81.0,6 5,886( / )
5,9( / )
p
P P
m J G m g
J g m s
J m s



=
= =
= = =

ta có
1
3
5,9.0,5
1 1,3
9,81.998.10
m

= + =
r
bx
=bán kính lăn của xe
Do xe có kích thớc lốp Bìd = 8,4ì15 ta có bán kính thiết kế:

0
0

( )*25, 4
2
15
(8,4 )*25, 4 403,9( )
2
40, 4( )
d
r B
mm
r cm
= +
= + =

Gọi là hệ số có kể đến sự biến dạng của lốp do ảnh hởng của của các
thông số nh: tải trọng tác dụng, áp suất không khí trong lốp, độ đàn hồi của
vật liệu lốp với lốp có áp suất thấp = 0,930ữ0,935 ta chọn = 0,930.
Vậy ta có bán kính làm việc của bánh xe:

0
. 0,93.40, 4 37,6( )
bx
r r cm

= = =
Thay vào công thức trên ta có :

'
1,3.960
.0,6.37, 6 14077( )
2

140,77 ( )
p
M KGcm
KGm
= =
=
Tơng tự ta có :
12
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44

max
2
3
.
5,9.0,5
1 1 0,782
. 9,81.1382.10
g
J h
m
g a

= = =
Do đó:

''
0,782.1330
.0,6.37, 6 11732( )
2
117,32( )

p
M KGcm
KGm
= =
=
2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên má phanh bằng phơng pháp họa
đồ.
2.3.1. Xác định góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má
phanh :
* Tấm ma sát phanh bánh xe trớc:
+)
1
: góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh tới chỗ tán tấm ma sát

1
=15
0
+)
0
: góc ôm tấm ma sát
0
=120
0

2
=
1
+
0
= 15

0
+120
0
=135
0


R
1
P
1
Y
1
U
1
T
1
X
1
O
1
N
1
R
1
o
P
1
U
1

- Tính góc

:

;
22sin2sin.2
2cos2cos
10
21
+

=tg
13
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn Trung Hµ ¤t«-K44
Thay sè :
00
0
0
00
135.2sin15.2sin
180
120
2
135.2cos15.2cos
−+
−
=
π
δ

tg

0
64,8152,0 =⇒=
δδ
tg

- TÝnh b¸n kÝnh ρ :

ρ
=
02100
22
0
21.
sin)cos(2sin
)cos(cos.2
ββββββ
ββ
+−+
−
t
r
;
Thay sè:
ρ
=
000
0
0

02
2
0
0
00
120sin)13515cos(
180
120
2120sin
180
120
.
)135cos15(cos140.2
+−+








−
ππ

ρ
= 163,44 (mm)
* TÊm ma s¸t phanh b¸nh xe sau:
a)TÝnh to¸n cho m¸ xiÕt :
+) β

1
=16
0

+) β
0
=110
0

+) β
2
=β
1
+β
0
= 110
0
+16
0
=126
0

- TÝnh gãc δ
1


1 2
1
0 1 2
s 2. 2.

2. 2. 2.
Co Cos
tg
Sin Sin
β β
δ
β β β
−
=
+ −
Thay sè :

0 0
1
0 0
0
1
0
1
s 2.16 2.126
2.110.
2.16 2.126
180
0,848 0,309
0,2175
3,838 0,53 0,951
0,2175 12, 27
12,27
Co Cos
tg

Sin Sin
arctg
δ
π
δ
δ
−
=
+ −
+
= =
+ +
⇒ = =
⇒ =
- TÝnh b¸n kÝnh ρ
1
14
P1
P2
Y
Y
X
X
X1
X1
δ
1
ϕ
1
ρ

Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44

1 2
1
2
2
0 0 0 1 2 0
2. ( )
2. ( )
t
r Cos Cos
Sin Cos Sin




=
+ +

0 0
1
2
2
1
2.140( 16 126 )
110. 110.
110 2 (16 126) 110
180 180
433,7
159, 4( )

7, 4068
Cos Cos
Sin Cos Sin
mm




=

+ +
ữ ữ

= =
b) Tính toán cho má nhả :
Chọn góc ôm
'
0

=90
0
ta đi tính góc
0


0
0
0 1
0
0 0 0

0
90
2
110
90 16 19
2



=
= =
- Tính góc
1

:

0
1 0
0
90
2
90
90 19 26
2




=
= =

- Tính góc
2

:

2 1 0
0 0 0
26 90 116


= +
= + =
Do đó ta có :

0 0
2
0 0
0
1
0
1
s 2.26 2.116
2.90.
2.26 2.116
180
0,6156 0,6156
0, 261
3,14 0,788 0,788
0, 261 14,6
14,6

Co Cos
tg
Sin Sin
arctg





=
+
+
= =
+ +
= =
=
15
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
- Xác định bán kính
2
:

1 2
2
2
2
0 0 0 1 2 0
2. ( )
2. ( )
t

r Cos Cos
Sin Cos Sin





=

+ +

90sin)11616cos(
180
.90
.290sin
180
.90
)16cos26(cos140.2
2
2
00
2
+






+

=



)(6,153
94,5
4,374
2
mm==

2.3.2. Xác định lực phanh
Khi đi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên
guốc phanh để đảm bảo cho tổng mômen sinh ra ở guốc phanh trớc (
1p
M

và
2p
M

)và guốc phanh sau (
1p
M

và
2p
M

) bằng mômen phanh tính toán của mỗi
cơ cấu phanh đặt ở bánh xe .
Lực
1
R
r
là lực tổng hợp của hai lực
1
N
r
và
1
T
r
. Lực
1
R
r
tạo với
1
N
r
góc
1

.
Góc
1

đợc xác định nh sau:

1
1
1
T
tg
N
à
= =
à : là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống có hệ số ma sát ổn định từ
0,25 ữ 0,3.
Ta chọn à = 0,3 do đó ta có :
0
1 1
0,3 0,3 16, 7tg arctg

= = =
Nh vậy hớng của
1
R
r
đã đợc xác định. Góc
1

ở má siết bằng với góc

2

ở má
nhả do nó có cùng hệ số ma sát à .
Do vậy mômen phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh của bánh xe là:

1 2 1 01 2 02
. .
p p p
M M M R r R r

= + = +
-Đối với cơ cấu phanh bánh xe trớc :
16
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Góc ôm
0
của tấm ma sát má trớc và má sau bằng nhau nên bán kính đặt
lực tổng hợp

là nh nhau và
r
0
bằng nhau.

rRRMMM
ppp 02121
).( +=+=

Trong đó:

)(85,46
3,01
3,0
.44,163
1
.
22
0
mm
r
=
+
=
+
=
à
à

-Đối với cơ cấu phanh bánh xe sau :

1 2 1 01 2 02
. .
p p p
M M M R r R r


= + = +
Trong đó bán kính
01 02
,r r

đợc xác định theo công thức :

0
2
.
1
i i
r
à

à
=
+

01 1
2 2
01
0,3
. 159, 4.
1 1 0,3
45,8( )
r
r mm
à

à
= =
+ +
=
Tơng tự ta có :

02 2
2 2
02
0,3
. 153, 6.
1 1 0,3
44,1( )
r
r mm
à

à
= =
+ +
=
Vậy ta có:
+)Với cơ cấu phanh trớc :
46,85.(R
1
+R
2
)=140770 (KGmm)
+)Với cơ cấu phanh sau :

)(1173201,44.8,45.
21
KGmm
RR
=+

Để xác định riêng rẽ lực
1 2
,R R
chúng ta dùng phơng pháp hoạ đồ bằng
cách vẽ đa giác lực của guốc phanh trớc và guốc phanh sau:
17
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Đối với cơ cấu phanh trớc :

R
1
P
1
Y
1
U
1
T
1
X
1
O
1
N
1
R
1
o
P

1
U
1

Dựa vào họa đồ lực ta có :
PP
21
=
=100 (mm)

UU
21
=
=248,28 (mm)

RR
21
=
=337,59(mm)
Ta có :
)(14077)(10.85,46
21
1
KGcm
RR
=+


)(23,150
10.85,46.2

14077
1
21
KG
RR
===

18
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Ta có tỷ lệ xích:
)(45,4
59,337
23,150
mm
KG
=



P=445 (KG)


U=1104,84 (KG)
* Đối với cơ cấu phanh sau :

U
1
R
1
P

2
P
1
U
2
U
1
R
2
Y
1
Y
2
U
2

1
O
1
O
2
T
1
R
1
N
1
X
1
T

2

2
R
2
O
N
2
P
2
P
1
X
2
Dựa vào hoạ đồ lực phanh ta có :

PP

=
21
=100 (mm)

U

1
=233,73 (mm)

U

2

=59,22 (mm)

R

1
=322,96 (mm)

R

2
=152,96 (mm)
RR
R
R



===
21
2
1
11,211,2
96,152
96,322
Theo công thức trên ta có :

1173241,4.58,4.
21
=+

RR

R

1
=2,11
R

2
19
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44


R

1
= 885,37 (KG)

R

2
=419,61 (KG)

Ta có tỷ lệ xích:
)/(74,2
96,152
61,419
mmKG=
Do đó:
P

1
=
P

2
=274 (KG)

U

1
=640,42(KG)

=

U
2
162,26 (KG)
Khi biết đợc lực P ở cơ cấu phanh trớc và cơ cấu phanh sau chúng ta có cơ
sở để đi tính toán truyền động phanh.
* Hiện tợng tự xiết:
Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tợng tự xiết ,
hiện tợng tự xiết là hiện tợng xảy ra khi thôi không tác dụng lực vào bàn đạp
phanh thì hệ thống phanh vẫn làm việc tức là dới tác dụng của lực ma sát làm
cho má phanh vẫn ép sát vào trống phanh gây nên hiện tợng tự xiết. Hiện t-
ợng tự xiết xảy ra khi có điều kiện :

.
. .
.

.
.
C Cos
C Sin C Cos
C Sin
C
Sin Cos

à à à

à
à
= =

=
+
Do hiện tợng tự xiết chỉ xảy ra ở má xiết của cơ cấu phanh do đó ta có các
thông số :

à
: hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống
à
= 0,3


: góc tạo bởi lực pháp tuyến
N
r
và trục
1

X
r
C : khoảng cách từ tâm bánh xe tới tâm chốt quay của má phanh


: bán kính của lực tổng hợp
R
r

ở cơ cấu phanh sau :

= 159,4(mm) ,

= 12,27
0
20
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
0 0
0,3.159,4
45,9
0,3. 12, 27 12, 27
45,9( )
C
Sin Cos
C mm
= =
+
=
ở cơ cấu phanh trớc :

= 163,44(mm) ,

= 8,64
0
)(46,47
64,8cos64,8sin.3,0
44,163.3,0
00
mmC =
+
=
Vậy hiện tợng tự xiết xảy ra khi C

47,46(mm) do đó khi thiết kế tính toán
hệ thống phanh ta phải lấy C > 47,46(mm) để tránh hiện tợng tự xiết .
2.4. Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh:
Kích thớc của má phanh guốc chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát
riêng, áp suất riêng trên má phanh, tỷ số trọng lợng toàn bộ của ôtô trên diện
tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của má phanh
a) Xác định công ma sát riêng L:
Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng
của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh nh sau:
[ ]
2
2
0
.
400 1000( / )
2. .
G v

L L J cm
g F
= = ữ

Trong đó :
G : trọng lợng toàn bộ của ôtô khi xe đầy tải
1 2
960 1330 2290( )G G G KG
= + = + =
V
0
: tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh
V
0
= 60 (km/h) = 16,67(m/s)
g : gia tốc trọng trờng g = 9,81 (m/s
2
)

F

: diện tích toàn bộ của tất cả các má phanh ở tất cả các cơ cấu
phanh của ôtô
0
1
. .
m
i t i
i
F r b

=
=


ở đây:
21
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
m : số lợng má phanh m=8

0i

: góc ôm của má phanh thứ i
2 bánh xe trớc có :
rad09,2120
0
04030201
=====


2 bánh xe sau có :
2 má xiết:
rad92,1110
0
0605
===

2 má nhả:
rad57,190
0

0807
===

r
t
: bán kính trống phanh : r
t
=140(mm)
b
i
: chiều rộng má phanh thứ i
Trên xe ta lấy chiều rộng các má phanh nh nhau b
i
= 50(mm)
F=14.5.(4.2,09 + 2.1,92 +2.1,57)=1073,8(
2
cm
)
Vậy ta có :
)(58,345)(10.58,345
10.8,1073.81,9.2
67,16.2290
22
4
4
2
cm
J
m
J

L ===

Do đó L < [ L ] = 400 ữ 1000 ( J/cm
2
) điều kiện bền nhiệt của tấm ma sát
đợc thoả mãn.
b) Xác định áp suất trên bề mặt tấm ma sát:
Mục đích việc xác định áp suất trên bề mặt tấm ma sát để kiểm tra điều
kiện bền cơ học của má phanh lúc đó áp suất trên bề mặt má phanh phải nhỏ
hơn giá trị áp suất cho phép. áp suất trên bề mặt má phanh đợc xác định theo
công thức :
[ ]
2
2
0
1,5 2( / )
. . .
p
t
M
q q MN m
b r
à
= = ữ
ở cơ cấu phanh trớc:
)(5.7038
2
14077
2
KGcm

M
M
p
p
===

=70,38 (KGm)
=== )/(10.4,11
09,2.)14,0.(05,0.3,0
38,70
24
2
mKGq
1,14 (
N
/
2
m
)
ở cơ cấu phanh sau (vì trong một cơ cấu phanh có một má xiết và một má
nhả, má xiết và má nhả có cùng bề rộng b và lực phanh tác dụng lên má xiết
là lớn hơn nhiều so với má nhả mà hai lực có cánh tay đòn sấp xỉ nhau do vậy
22
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
mômen phanh sinh ra trên má xiết lớn hơn nhiều so với má nhả do đó chỉ cần
kiểm tra đối với má xiết ):
)(99,405458,4.37,885.
011
KGcm
rRM

p
===
Vậy ta có :
)/(66,0)/(10.6,6
09,2.)14,0.(05,0.3,0
55,40
224
2
mNmKGq ===
Ta có q < [q] = 1,5 ữ 2 (MN/m
2
)
nh vậy độ bền cơ học của má phanh đợc thoả mãn.
c) Tính toán nhiệt phát sinh trong quá trình phanh:
Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống
phanh và một phần thoát ra ngoài không khí.Ta có phơng trình cân bằng năng
lợng :
2 2
0
1 2
0
. . . .
2
t
t t t
G V V
m C t F K dt
g

= +

Trong đó :
G : trọng lợng ôtô G = 2290 (KG)
g : gia tốc trọng trờng g = 9,81 (m/s
2
)
V
1
, V
2
tốc độ đầu và cuối khi phanh

1
60( / ) 16,67( / )V km h m s= =
do xe đứng lại
2
0( / )V km h
=

t
m
: khối lợng của trống phanh và các chi tiết bị nung nóng
6, 6( ) 66( )
t
m kg KG= =
C : nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng C=500J/kg độ
trong khoảng nhiệt độ từ 273-573K

0
t

: sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trờng không
khí .

0
. .
t
m C t
: phần năng lợng làm nóng trống phanh

0
.
t
t t
F K dt

: phần năng lợng truyền ra ngoài không khí
23
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Khi phanh ngặt trong trời gian ngắn năng lợng truyền ra ngoài không
khí có thể bỏ qua do đó ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ của trống phanh
nh sau :
2 2
0 0
1 1
.( )
15
2. . .
t
G V V
t

g m C

=
2
0 0
2290.16,67
9,82
2.9,81.66.500
t
= =
Vậy sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với vận tốc V
1
= 60(km/h)
cho đền khi dừng hẳn nhỏ hơn 15
0
do đó sự tăng nhiệt độ của trống phanh
trong quá trình làm việc đợc bảo đảm .
2.5. Tính toán dẫn động phanh:
2.5.1. Chọn và tính phơng án dẫn động:
2.5.1.1. Các phơng án dẫn động phanh:
a) phơng án 1: Giữ nguyên xy lanh chính một buồng của xe cũ, thiết kế thêm
bộ trợ lực và bộ chia dòng. Sơ đồ bố trí nh hình vẽ:
1.Bánh sau của xe
2.Bánh trớc của xe
3.Xi lanh bánh xe
4.Xi lanh chính
5.Bàn đạp phanh
6.Đờng ống dẫn dầu
- Ưu điểm: Sử dụng dợc xy lanh chính của xe cũ.
- Nhợc điểm: khi thủng đờng ống dẫn dầu ở bất kì chỗ nào thì phanh

không có hiệu quả nữa
b) Phơng án 2:
1.Bánh sau của xe
2.Bánh trớc của xe
3.xy lanh bánh xe
4.Xy lanh chính
5.Bàn đạp phanh
6.Đờng ống dẫn dầu
7.Trợ lực

24
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Với kiểu bố trí này dùng một dòng để phanh bánh xe trớc và một bánh sau ở
vị trí chéo nhau ,dòng thứ hai tơng tự. Cách bố trí này có độ tin cậy cao bởi
khi một dòng xảy ra sự cố phanh vẫn có hiệu quả .
- Ưu điểm: Khi bị hỏng , rò rỉ ở một dòng thì ô tô vẫn đợc phanh ở một
bánh trớc bên phảI và một bánh sau bên tráI hoặc ngợc lại. Cách bố trí
này có độ tin cậy cao bởi khi một dòng xảy ra sự cố phanh vẫn có
hiệu quả.
- Nhợc điểm: Nếu một dòng bị hỏng có thể làm cho xe bị quay ngang,
mất ổn định của xe khi phanh.

c) Phơng án 3:
1.Bánh sau của xe
2.Bánh trớc của xe
3.Xy lanh bánh xe
4.Xy lanh chính
5.Bàn đạp phanh
6.Đờng ống dẫn dầu
7.Trợ lực chân không

8.Điều hoà lực phanh

Đây là dạng dẫn động xy lanh chính hai buồng, hai dòng dần động độc lập.
Một dòng dẫn động cho hai bánh xe cầu trớc, một dòng dẫn động cho hai
bánh xe cầu sau.
- Ưu điểm: Nếu bị hỏng, rò rỉ dầu ở một dòng nào đó thì ôtô vẫn đợc
phanh ở hai bánh xe trớc hoặc hai bánh xe sau.
- Nhợc điểm: Nếu hỏng dòng phanh cầu trớc thì có thể xảy ra hiện tợng
tự quay ngang xe khi phanh. Nếu h hỏng dòng phanh cầu sau thì có
thể mất tính ổn định của xe khi phanh gấp.
* Kết luận:
Qua các phơng án đã trình bày với những u,nhợc điểm rõ nét của từng ph-
ơng án ta chọn phơng án 3 .
2.5.1.2. Tính toán các thông số cơ bản:
a) Xy lanh phanh chính:
Xác định áp xuất trong hệ thống phanh :Từ họa đồ lực ở trên, ta xác định đ-
ợc lực ép cần thiết tác dụng lên guốc phanh trớcvà guốc phanh sau:
25