Thiết kế tính toán hệ thống phanh xe tải 3 tấn

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 3
I. Công dụng, phân loại, yêu cầu: 3
II. Kết cấu hệ thống phanh: 5
III. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh: 23
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 31
I. Xác định momen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh: 31
II. Xác định momen phanh mà cơ cấu phanh có thể sinh ra: 36
III. Hiện tượng tự siết: 45
IV. Xác định các kích thước má phanh: 47
V. Tính bền một số chi Aết trong hệ thống: 51
VI. Thiết kế Bnh toán dẫn động: 55
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM 3D SOLIDWORKS ĐỂ THIẾT KẾ
VÀ MÔ PHỎNG CƠ CẤU PHANH 59
I. Tổng quan về phần mềm Solid works: 59
II. Mô hình hóa kết cấu phanh: 59
III. Mô phỏng lắp ghép kết cấu phanh: 63
CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG ANSYS ĐỂ TÍNH BỀN GUỐC PHANH 65
I. Tổng quan về phần mềm ansys: 65
II. Tính bền guốc phanh: 65
CHƯƠNG V: NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN
TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG 70
I. Cơ cấu phanh: 70
II. Dẫn động điều khiển phanh: 71
KẾT LUẬN 73
1
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
PHỤ LỤC 75
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ôtô Việt Nam hiện nay đang trên đà phát triển mạnh mẽ, nhà nước cũng

chú trọng đầu tư và phát triển để đưa trình độ khoa học kỹ thuật của nước ta tiến
lên phát triển cùng thế giới, các trường đại học cũng chú trọng đầu tư nâng cấp
tạo điều kiện tốt nhất cho sinh viên học tập và nghiên cứu.
Là một kỹ sư tương lai ngành ôtô, phải nắm bắt được chắc chắn quy trình làm
việc, thiết kế tính toán ra sản phẩm của ôtô.
Trong ôtô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất đòi hỏi
phải tính toán thiết kế thật cẩn thận, tỉ mỉ vì liên quan trực tiếp đến tính mạng
người điều khiển, đòi hỏi yêu cầu về quãng đường phanh, gia tốc phanh, độ êm
dịu, thời gian phanh hợp lý Ngày càng phải hoàn thiện hơn để phù hợp với yêu
cầu giảm tốc độ, dừng xe với những loại xe ngày càng đạt ưu thế về P và vận tốc.
Xe tải ngày nay có rất nhiều loại, rất tiện dụng, khả năng chuyên chở cũng tăng
lên rất nhiều cùng với thẩm mỹ cũng được chú trọng, trong đó hệ thống phanh là
một trong những hệ thống quan trọng nhất, phải đảm bảo độ ổn định để tránh
2
những tai nạn thảm khốc nhất, nên em đã chọn làm đề tài nghiên cứu thiết kế hệ
thống phanh làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp. Đề tài có tựa đề:
“ Thiết kế tính toán hệ thống phanh xe tải 3 tấn”
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy ThS. Trần Thanh Tùng em đã hoàn thành đồ
án của mình. Mặc dù vậy trong khuôn khổ thời gian hạn chế, kinh nghiệm thực
tế và kiến thức còn hạn hẹp, em kính mong các thầy góp ý, chỉ bảo thêm.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội ngày 15/5/2012
Sinh viên thiết kế
Đoàn Vũ Điệp
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
I. Công dụng, phân loại, yêu cầu:
1.1 Công dụng:
- Hệ thống phanh có nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động, dừng hẳn ôtô hoặc
giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định. Thông thường, quá trình
phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần

đứng yên trên xe, như vậy động năng chuyển động của xe biến thành nhiệt
năng của cơ cấu ma sát và được truyền ra môi trường xung quanh.
- Hệ thống phanh trên ôtô gồm có các bộ phận chính:
• Cơ cấu phanh: Được bố trí gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ
cấu ma sát nhằm tạo ra momen hãm trên các bánh xe của ôtô khi phanh.
• Dẫn động phanh: Bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển
(bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động
của cơ cấu phanh. Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực
3
điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt
động của cơ cấu phanh.
1.2 Phân loại:
1.2.1 Theo mục đích sử dụng:
- Phanh chính.
- Phanh dừng.
- Phanh dự phòng.
- Phanh rà hay chậm dần (Phanh động cơ, thủy lực, hay điện từ sử dụng cho
các xe tải cỡ lớn hoặc thường xuyên làm việc trên các dốc dài).
1.2.2 Theo các bộ phận cơ bản của hệ thống:
- Theo cơ cấu phanh:
• Phanh guốc.
• Phanh đĩa.
• Phanh đai.
- Theo dẫn động phanh:
• Dẫn động khí nén.
• Dẫn động thủy lực.
• Dẫn động thủy khí.
• Dẫn động cơ khí.
• Dẫn động điện.
1.3. Các yêu cầu đối với hệ thống phanh:

- 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.
4
- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: Lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo
điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.
- Phanh êm dịu và đảm bảo ổn định của ôtô khi phanh.
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực
bàn đạp với sự phanh của ôtô trong quá trình thực hiện phanh.
- Phân bố momen phanh hợp lý để tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các
bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các
cường độ lực bàn đạp khác nhau.
- Không có hiện tượng tự siết.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu
phanh trong mọi điều kiện sử dụng.
- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện
sử dụng.
- Lực bám trên các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển bàn đạp.
- Có khả năng giữ ô tô trên dốc trong một thời gian dài.
- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi
trường hợp sử dụng kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.
II. Kết cấu hệ thống phanh:
2.1 Các hệ thống phanh trên ôtô:
- Trên ôtô thường có các hệ thống phanh: Phanh chính, phanh dừng và
phanh dự phòng.
- Phanh chính: Là một hệ thống hoàn chỉnh, độc lập với các hệ thống phanh
khác. Có nhiệm vụ giảm tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô đang chuyển động khi
5
cần thiết. Được điều khiển bằng chân và thường được dẫn động bằng khí
nén hoặc thủy lực.
- Phanh dừng có nhiệm vụ giữ cho ô tô ở trạng thái dừng trong thời gian

dài, có khả năng giữ ôtô đỗ được trên độ dốc nhất định. Được dẫn động
bằng cơ khí, điều khiển bằng tay.
- Phanh dự phòng: Nhiệm vụ thay thế tạm thời cho phanh khi hệ thống này
bị sự cố trên đường. Có thể dùng chung hệ thống với phanh dừng.
- Ngoài ra trên một số loại ôtô thường có bố trí hệ thống phanh bổ trợ, có
tác dụng giảm tốc độ ôtô ở các dốc dài mà không phải sử dụng tới phanh
chính hoặc các phanh khác. Hệ thống phanh này có thể là phanh thủy lực,
bố trí ở trục thứ cấp của hộp số hoặc phanh bằng động cơ với một van điều
khiển đặt trên đường xả khí của động cơ.
2.2 Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh ôtô chủ yếu có hai dạng: Phanh tang trống và phanh đĩa.
- Phanh tang trống: Chủ yếu trên xe ôtô có tải trọng lớn (xe tải, xe khách và
một số loại ôtô con).
- Phanh đĩa dùng nhiều trên ôtô con, trong đó chủ yếu là cơ cấu phanh
trước
2.2.1 Cơ cấu phanh tang trống:
a. Đối với dẫn động phanh thủy lực:
- Hình 1.1 là cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực, đạp bàn đạp phanh
sẽ đẩy dầu từ xilanh phanh chính qua các đường ống tuyô dầu tới xi lanh
phanh bánh xe, dầu sẽ tác dụng và hai đầu piston của xilanh phanh chính
đẩy đầu guốc phanh vào tỳ vào trống phanh thực hiện sự phanh.
6
- Sau khi nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị kéo guốc
phanh về vị trí ban đầu khi chưa phanh, đưa hệ trở về vị trí cân bằng.
Hình 1.1: Cơ cấu phanh tang
trống dẫn động thủy lực.
1. Guốc siết
2. Xi lanh phanh bánh xe
3. Mâm phanh
4. Lò xo hồi vị

5. Guốc nhả
6. Má của guốc nhả
8. Má của guốc siết
- Phụ thuộc chiều quay của bánh xe mà phân loại guốc siết và guốc nhả
trong cùng 1 bánh xe, guốc siết có bề mặt tiếp xúc lớn hơn do chịu tác
dụng của momen lớn nên thường làm dài hơn guốc nhả, khi bảo dưỡng
cần chú ý lắp vào đúng chỗ tránh nhầm lẫn.
- Sau một thời gian làm việc, má phanh bị mòn dẫn đến tăng khe hở giữa
tang trống và má phanh, tăng hành trình bàn đạp phanh, giảm hiệu quả
phanh hay phanh không “ăn”, ta cần tiến hành giảm khe hở giữa má phanh
và tang trống. Có thể xoay cam lệch tâm (mặt cắt A-A) hoặc xoay phớt
lệch tâm (mặt cắt C-C) để đẩy guốc phanh gần vào trống phanh hơn.
b. Đối với dẫn động phanh khí nén:
Hình 1.2: Cơ cấu phanh tang
trống dẫn động khí nén.
1. Guốc phanh
2. Lò xo hồi vị guốc phanh
7
3. Bầu phanh
6. Cam quay
- Hình 1.2 trình bày về cơ cấu phanh đối xứng qua trục dẫn động khí nén,
khi đạp bàn đạp phanh, mở van khí nén cấp cho cơ cấu phanh ở các bầu
khí nén, tác dụng vào màng ở bầu khí nén 3. Tác dụng vào đòn quay đứng
làm xoay cam 6 tỳ vào đầu của 2 guốc phanh thực hiện sự phanh.
- Khi má phanh bị mòn điều chỉnh bulông điều chỉnh vị trí tương đối của
màng so với xilanh khí.
- Khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh phải được điều chỉnh thường
xuyên trong quá trình sử dụng. Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất
phong phú, trong đó có các phương pháp điều chỉnh tự động.
Hình 1.3: Cơ cấu phanh xe Toyota innova.

1. Cơ cấu tự điều chỉnh khe hở
2,3. Lẫy gạt
4. Vành răng
- Trên hình 1.3 là phanh sau của xe Toyota
Innova cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má
phanh và tang trống thực hiện nhờ đòn
chống hai guốc phanh đòn chống 1 gồm 3
phần: Hai đầu đòn chống và thân đòn có ren, vành răng số 4, lẫy gạt 2, 3.
Mỗi lần kéo phanh tay hoặc phanh chân, lẫy gạt sẽ bị xoay đi một góc, đầu
2 của lẫy gạt nhấc khỏi vị trí tiếp xúc với vành răng 4 và trở về vị trí ban
đầu nếu khe hở vẫn nằm trong giới hạn, nếu khe hở giữa má phanh và
guốc phanh lớn quá thì hành trình di chuyển của đầu lẫy gạt sẽ lớn lên và
di chuyển lên tỳ vào răng bên cạnh của vành răng làm xoay vành răng đi
đẩy 2 guốc phanh tiến gần tang trống hơn.
8
c. Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống:
- Tang trống phanh:
• Tang trống là chi tiết luôn quay
cùng bánh xe, chịu lực ép của
các guốc phanh từ trong ra, bởi
vậy tang trống phải có bề mặt ma
sát với má phanh, độ bền cao, ít biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền
nhiệt.
• Vật liệu chế tạo tang trống thường là
gang, trên ôtô con có thể được chế tạo
từ hai loại vật liệu cơ bản: Hợp kim
nhôm với ống lót gang (hình 1.4 c).
• Tang trống có chiều dày khá lớn, bề
mặt bên trong hình trụ tròn xoay có độ
bóng đảm bảo khả năng tạo ma

sát cao. Liên kết với moay ơ nhờ
các bulông ghép chắc hoặc vít
định vị đồng tâm với trục quay
bánh xe. Trên hình 1.5 là tang
trống của cơ cấu phanh trước
xe tải 3 tấn.
- Guốc phanh và má phanh:
• Má phanh được chế tạo từ vật
liệu chịu mài mòn, có hệ số ma sát ổn định trước sự biến động nhiệt độ
má phanh, hệ số ma sát giữa má phanh với gang có thể đạt 0,4.
9
Hình 1.4: Tang trống trên ôtô con
Hình 1.5: Tang trống trên
ôtô tải 3 tấn
Hình 1.6: Các kết cấu guốc và má
phanh
a. Guốc hàn, má phanh tán
b. Guốc đúc, đinh tán đặc
c. Guốc hàn má phanh tán
• Trên ôtô tải guốc phanh liên kết với má phanh bằng đinh tán hợp kim
nhôm mềm (hình 1.6 a,b). Đinh tán cần nằm sâu cách xa bề mặt ma sát
của má phanh. Khi má phanh bị mòn, đinh tán không được cọ sát vào
bề mặt trụ của tang trống.
• Trên ôtô con má phanh được dán với guốc phanh bằng keo dính đặc
biệt, có khả năng bám chắc trên bề mặt guốc phanh khi chịu lực (hình
1.6 c).
• Guốc phanh đúc được chế tạo cho cơ cấu phanh ôtô tải vừa và lớn.
Cấu trúc tiết diện thường gặp là dạng chữ T. Các guốc phanh yêu cầu
độ cứng vững cao có tiết diện chữ π.
• Guốc phanh hàn chế tạo từ thép lá dài từ 3 – 5 mm, có cấu trúc gồm:

Bề mặt cong tròn và xương tăng cứng. Thường dùng trên ôtô con.
- Cam quay:
• Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang
trống với dẫn động phanh khí nén. Khi
phanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy
cam quay, guốc phanh dịch chuyển, thực
hiện quá trình phanh tang trống.
• Hình 1.7 và 1.8, trình bày về các loại cam
quay acsimet và cycloit là các loại cam
thông dụng dùng cho cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén.
• Khi cam tựa lên guốc, với hai lực
tác dụng P, cách nhau một khoảng
10
Hình 1.7: Cam acsimet
Hình 1.8: Cam cycloit
2d bằng đường kính vòng tròn cơ sở của biên dạng cam, ta đi so sánh
hai loại cam này.
- Biên dạng cam acsimet chế tạo đơn giản hơn, nhưng khoảng
cách 2d lớn và ảnh hưởng tới hiệu quả sinh ra momen phanh của
cơ cấu phanh khác nhau nhiều.
- Cam cycloit cho phép khoảng 2d nhỏ hơn nên được dùng phổ
biến, nhưng việc chế tạo biên dạng cam phức tạp hơn.
2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa:
- Các loại xe tải ít dùng phanh đĩa nhất là loại xe tải 3 tấn vì tuy độ an toàn
tin cậy cao hơn, giảm được momen phanh nhưng do là loại xe tải chuyên
hoạt động trong những vùng địa hình bụi bặm mà loại phanh đĩa thì khả
năng bao kín che bụi là rất kém, khi hoạt động bùn đất bám vào làm bó kẹt
làm mất hiệu quả phanh và một lý do nữa là giá thành sản phẩm sẽ rất đắt
đỏ.
- Ban đầu trong xilanh 3 luôn chứa dầu, piston ép tỳ vào má phanh, bộ phận

đảm nhận nhiệm vụ tạo khe hở giữa má và đĩa phanh là phớt hồi vị (hình
1.10), cơ cấu định vị giúp má phanh chỉ có thể chuyển động dọc trục.
11
Hình 1.9: Hình dạng phanh đĩa và cơ cấu hồi vị piston
Hình 1.10: Sơ đồ cơ cấu phanh
đĩa
1. Đĩa phanh
2. Má phanh
3. Xilanh
4. Piston
5. Giá cố định
- Đĩa phanh 1 nối với trục quay, khi phanh bàn đạp tác dụng đẩy dầu đi qua
các đường ống, tăng áp suất p
i
tác dụng đẩy piston 4 ép vào má phanh 2,
ép má phanh vào đĩa phanh, khi nhả bàn đạp phanh thì dưới tác dụng của
phớt hồi vị kéo piston trở về vị trí ban đầu, ban đầu ta cắt vát phớt đi, khi
phanh piston di chuyển làm biến dạng phớt, nên phớt có xu hướng trở lại
vị trí ban đầu, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh đúng bằng sự biến dạng
của phớt.
2.3 Dẫn động phanh:
2.3.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí:
Hình 1.11: Cơ cấu
dẫn động cơ khí
bằng dây cáp.
1. Tay phanh
2. Thanh dẫn
3. Con lăn dây cáp
4. Dây cáp
5. Trục

12
6. Thanh kéo
7. Thanh cân bằng 8,9. Dây cáp dẫn động phanh 10. Giá
11,13. Mâm phanh 12. Xilanh phanh bánh xe
- Cơ cấu dẫn động phanh bằng cơ khí có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ bố
trí nhưng không tạo được momen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của
người lái, cần phải sử dụng lực lớn để tạo ra momen phanh lớn gây mệt
mỏi và mất quá nhiều sức lực của người sử dụng, nên hệ thống này thường
chỉ được sử dụng ở hệ thống phanh dừng (phanh tay).
2.3.2 Dẫn động thủy lực:
a. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
• Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
• Luôn đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì áp suất trong hệ
thống chỉ tăng khi tất cả các má phanh đã được ép vào tang trống.
• Hiệu suất cao.
• Kích thước đơn giản, nhỏ và giá thành thấp.
• Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi
cơ cấu phanh.
- Nhược điểm:
• Yêu cầu về độ kín khít cao, khi có 1 chỗ nào đó bị rò rỉ thì cả dòng dẫn
động không làm việc được.
• Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên cần phải bố trí thêm các cơ
cấu trợ lực làm cho hệ thống thêm phức tạp.
13
• Sự dao động của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động
ảnh hưởng đến hiệu quả phanh.
• Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp.
b. Các loại phân phối dòng dẫn động:
- Truyền động một dòng: Sử dụng rộng rãi trên ôtô trước đây vì kết cấu đơn

giản.
- Truyền động nhiều dòng: Mục đích để tăng hiệu quả phanh, độ tin cậy,
phân phối nhiều dòng độc lập với chung một bộ phận điều khiển là bàn
đạp phanh, trong trường hợp một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng khác
vẫn làm việc đảm bảo phanh được.
Hình 1.12: Sơ đồ các loại phân phối dòng dẫn động
- Ở hình 1.12, mỗi sơ đồ có ưu nhược điểm riêng cho nên chọn sơ đồ phân
dòng phải dựa vào các yếu tố:
• Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.
• Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép.
• Mức độ phức tạp của dòng dẫn động.
- Sơ đồ a phổ biến và đơn giản nhất, đảm bảo khi phanh xe không bị xoay
xe.
14
- Sơ đồ b bố trí kiểu X, khi bị hỏng một nhánh thì lực phanh bố trí tại các
bánh xe không đều và dễ gây xoay xe.
- Sơ đồ c và d hoàn thiện nhất nhưng phức tạp hơn, dùng hai dòng độc lập,
một trong hai dòng có sự cố thì dòng còn lại phải đảm bảo được hiệu quả
phanh nhất định.
- Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực hai dòng độc lập (hình
1.13):
• Sơ đồ hình 1.13 sử dụng xilanh chính có hai khoang công tác riêng
biệt thể hiện trên hình vẽ, dòng thứ nhất bắt đầu từ khoang sau của
xilanh chính 3 theo đường ống 4 tới các xilanh công tác 5 để điều
khiển các cơ cấu phanh đĩa của các bánh xe cầu trước 6, dòng thứ hai
đi từ khoang trước của xilanh chính theo đường ống 7 qua bộ điều hòa
lực phanh 8 tới các xilanh công tác 9 điều khiển các cơ cấu phanh guốc
của bánh xe cầu sau.
Hình 1.13: Sơ đồ hệ thống
dẫn động phanh bằng thủy

lực hai dòng độc lập.
1. Bàn đạp phanh
2. Trợ lực chân không
3. Xilanh phanh chính
4. Đường ống thủy lực
5. Cơ cấu phanh đĩa
8. Điều hòa lực phanh 9. Xilanh thủy lực 10. Guốc phanh
• Dẫn động phanh hoạt động theo nguyên lý thủy tĩnh: Xilanh chính tiếp
nhận và biến đổi lực điều khiển của người lái thành áp suất chất lỏng
truyền tới các xilanh công tác tại bánh xe, toàn bộ lực điều khiển của
15
6
5 4
3 2 1
10
9
7
8
người lái biến đổi thành năng lượng để phanh ôtô, như vậy nếu yêu cầu
về lực phanh lớn thì người lái sẽ không đáp ứng được hoặc chóng mệt
mỏi. Vì vậy dẫn động thủy lực chỉ sử dụng trên các ôtô con hoặc ôtô tải
nhỏ, nên nếu muốn giảm nhẹ lực điều khiển của người lái thì thường bố
trí bộ phận trợ lực bằng chân không 2.
- Sơ đồ xilanh chính hai buồng (hình 1.14).
• Khi đạp phanh, bàn đạp phanh tác dụng vào piston sơ cấp 4 di chuyển
sang trái cho đến khi che lỗ bù dầu 3, khoang I kín, áp suất tại khoang I
tăng, dầu được đẩy đến các xilanh phanh bánh xe, piston 4 tiếp tục di
chuyển cho đến khi thắng được lực cản của lò xo 8 đẩy piston giữa
dịch chuyển sang trái đóng van bù dầu 14 làm piston thứ cấp 11 dịch
chuyển sang trái làm áp suất của khoang II tăng lên, dầu được cấp đến

các xilanh phanh bánh xe.
• Trường hợp mất áp suất ở buồng I thì piston 4 cứ dịch chuyển mà
không có áp suất dầu tới các xilanh bánh xe, đến khi lò xo bị nén hết
cỡ, piston 9 di chuyển theo piston 4 đẩy piston 11 di chuyển tăng áp
suất khoang II cấp dầu đi phanh.
Hình 1.14: Sơ đồ xilanh chính 2 buồng.
16
1. Công tắc điện 2. Phao mức dầu
3. Lỗ bù dầu 4. Piston sơ cấp
5. Phớt chắn bụi 6,10,17. Phớt làm kín
7. Phớt hồi dầu 8,16. Lò xo
9. Piston giữa 11. Piston thứ cấp
12. Chốt chặn 13. Chốt
14. Van bù dầu 15.Thân xilanh
• Nếu áp suất ở khoang II mất cũng tương tự piston 11 cứ di chuyển nén
lò xo 16 hết cỡ rồi mới tăng áp khoang I thực hiện sự phanh. Piston
xilanh chính được làm bởi hợp kim nhôm, bề mặt xilanh và piston
được mài bóng.
- Sơ đồ bộ trợ lực chân không (hình 1.115):
• Bộ trợ lực chân không có tác dụng giảm lực điều khiển của người lái
nhưng hiệu quả phanh vẫn cao.
• Khoang A nối với họng hút của động cơ bởi van 1 chiều, luôn giữ áp
suất chân không, còn khoang B ban đầu khi chưa phanh thì nối thông
với khoang A bởi van không khí nên cũng có áp suất chân không nên
màng cao su cân bằng với lực đẩy của các lò xo.
17
Hình 1.15: Sơ đồ bộ trợ lực chân không.
• Khi đạp phanh cần điều khiển van sẽ mở van mở thông khoang B với
không khí và đóng đường nối thông khoang A với khoang B, nên tạo
chênh áp suất giữa 2 khoang, khoang B có áp suất khí quyển, khoang A

có áp suất chân không nên tạo lực hỗ trợ cùng với lực của người lái đẩy
lò xo màng, đẩy ti đẩy về bên trái thực hiện phanh.
• Khi nhả phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, đưa cơ cấu trở về vị trí
cân bằng, van không khí đóng đường nối khoang B với không khí, mở
thông khoang A với khoang B, màng trở về vị trí cân bằng với lực đẩy
của các lò xo.
• Khi đạp phanh mà giữ bàn đạp phanh cố định ở một vị trí nào đó thì
dưới phản lực của lò xo màng đẩy màng về phía bên phải đóng khoang
B với khí quyển, nhưng không mở thông khoang A với khoang B nên
cơ cấu giữ ở vị trí cân bằng ở vị trí ấy, cơ cấu mang tính chép hình.
- Bơm chân không:
• Các thông số kỹ thuật:
- Thể tích công tác: 110 (cm
3
/vg).
- Số vòng quay lớn nhất cho phép: 7200 (vg/ph).
- Bơm chân không tạo được thể tích bình chứa chân không: 22 lít.
- Áp suất dầu: 4,5 (kg/cm
2
).
Hình 1.16: Sơ đồ
bơm chân không.
1. Ốc hãm
2. Chốt thẳng
3. Tấm chặn sau
18
4. Vòng đệm
5. Cánh bơm
6. Rô to quay
7. Vỏ bơm (Stato)

8. Vòng chặn dầu 9. Cụm nối với van kiểm tra 10. Ống dẫn
11. Trục dẫn động A. Lỗ dầu vào bôi trơn
B. Cừa hút khí từ bầu chân không C. Cửa xả khí và dầu.
• Bơm gồm phần quay roto và phần đứng yên stato, khi bơm quay các
cánh quạt thực hiện vừa chuyển động tịnh tiến ở rãnh vừa chuyển động
quay, các cánh bơm đi qua cửa hút thì thể tích khí giảm dần, áp suất
tăng dần, khí được hút vào từ cửa B qua các khoang của bơm và được
đẩy ra ngoài ở cửa C, bơm chân không thực hiện 2 chu trình hút và đẩy
khí ra ngoài.
2.3.3 Dẫn động khí nén:
a. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
• Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ.
• Khi có rò rỉ, hệ thống vẫn làm việc được (tuy hiệu quả giảm) độ an
toàn cao hơn dẫn động thủy lực.
• Dễ phối hợp dẫn động với các loại phanh khí nén khác nhau như phanh
rơ mooc, đóng cửa xe, hệ thống treo khí nén.
• Dễ cơ khí hóa, tự động hóa trong quá trình điều khiển.
- Nhược điểm:
• Độ nhạy thấp, độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn).
19
• Do có rò rỉ trong hệ thống nên áp suất của khí nén thấp hơn của chất
lỏng trong dẫn động thủy lực 10 - 15 lần, do đó kích thước cồng kềnh,
các chi tiết rất to, khối lượng dẫn động lớn.
- Sơ đồ cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản (hình 1.17) bao
gồm các phần chính: Nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu
phanh và đường ống dẫn khí.
• Phần cung cấp khí nén có chức năng chính là hút không khí từ ngoài
khí quyển, nén không khí tới áp suất cần thiết (0,7 – 0,9MPa), đảm bảo
cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống phanh khí nén làm việc. Độ bền và

độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí
nén, do vậy khí nén phải đảm bảo khô, sạch, có áp suất ở mức an toàn
khi làm việc.
Hình 1.17: Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí nén cơ bản.
a) Nguồn cung cấp: 1. Máy nén khí ; 2. Bộ điều chỉnh áp suất ; 3:
Bộ lọc nước, làm khô khí ; 4. Cụm van chia và bảo vệ ; 5. Bình
chứa khí nén mạch I ; 6. Bình chứa khí nén mạch II
b) Cụm điều khiển: 7. Van phân phối hai dòng
c) Cơ cấu chấp hành: 8. Bầu phanh và cơ cấu phanh trước ; 9. Bầu
phanh và cơ cấu phanh sau
20
d) Các đường ống dẫn khí
• Phần dẫn động khí nén được chia dòng độc lập sau máy nén khí nhờ
cụm van chia và bảo vệ 4. Sau khi quá trình làm việc xảy ra, khí nén
sau làm việc bị thải ra khí quyển do vậy các bình chứa dự trữ khí nén 5,
6 yêu cầu phải có thể tích lớn, giúp cho hệ thống cung cấp làm việc ổn
định lâu dài.
• Van phân phối: Là cơ cấu gắn liền với bàn đạp để điều khiển (cụm điều
khiển) đóng mở các dòng khí nén từ các bình chứa đến bầu phanh bánh
xe khi phanh và thải khí trong các bầu phanh khi nhả phanh. Ngoài ra
van phân phối cũng là cơ cấu tạo cảm giác, giúp người lái nhận biết
mức độ làm việc của cơ cấu phanh.
• Bầu phanh: Thực chất là một bộ xilanh piston khí nén, đóng vai trò cơ
cấu chấp hành của hệ thống điều khiển. Bầu phanh có nhiệm vụ chuyển
áp suất khí nén thành lực cơ học qua cần đẩy có tác dụng làm xoay cam
ép tang trống vào guốc phanh để thực hiện quá trình phanh bánh xe
(trên hình1.17 bầu phanh gồm bầu phanh bánh trước 8 và bầu phanh
bánh sau 9).
• Các đầu nối và đường ống: Có nhiệm vụ dẫn khí nén tới các cụm công
tác liên quan theo sơ đồ bố trí dẫn động.

• Hiện nay các hệ thống dẫn động khí nén ngày càng hoàn thiện để nâng
cao hiệu quả phanh, khắc phục nhược điểm giảm độ chậm tác dụng ở
mức tối đa, hoàn thiện chất lượng động lực học của ôtô khi phanh.
2.3.4 Dẫn động phanh bằng thủy khí kết hợp:
- Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm là độ nhạy cao nhưng lực điều khiển
trên bàn đạp cần lớn, ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm
21
là lực điều khiển bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác
dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất). Do đó để tận dụng ưu điểm của
hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa
thủy lực và khí nén gọi là hệ thống phanh thủy lực điều khiển bằng khí
nén thường sử dụng trên các loại ô tô tải lớn, bus trung bình và lớn.
Hình 1.18: Dẫn động phanh thủy khí kết hợp.
- Dẫn động thủy lực đảm nhận chức năng tạo lực điều khiển ở các guốc
phanh hay má phanh đĩa bao gồm: Bình chứa dầu cho xilanh thủy lực, các
xilanh thủy lực bánh xe ở cơ cấu phanh trước và sau, các đường dầu.
- Dẫn động khí nén đảm nhận chức năng tạo lực đẩy ở xilanh thủy lực gồm:
• Phần cung cấp khí nén: Đã trình bày ở trên mục 2.3.3.
• Phần điều khiển bằng khí nén: Gồm các đường ống dẫn khí từ bình
chứa khí nén qua van phân phối khí và đến xilanh khí nén.
• Bộ xilanh khí nén thủy lực có tác dụng chuyển áp suất khí nén thành áp
suất dầu đưa đến các xilanh phanh bánh xe qua các đường ống dẫn khí
thủy lực.
22
III. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh:
3.1 Chọn phương án thiết kế:
3.1.1 Cơ cấu phanh:
- Trên ôtô chủ yếu dùng hai loại cơ cấu phanh là phanh tang trống và phanh
đĩa, phanh tang trống dùng chủ yếu cho các xe tải lớn, tải nhỏ, bus. Còn
phanh đĩa dùng cho các loại xe con và dùng chủ yếu ở bánh trước.

- Loại xe yêu cầu tính toán là loại xe tải 3 tấn nên ta sử dụng loại cơ cấu
phanh tang trống vì là loại xe tải nên áp suất yêu cầu lên hệ thống phải lớn
để sinh ra momen lớn, vì vậy yêu cầu đường kính xilanh phải lớn, hoặc bố
trí thêm hệ thống trợ lực, thêm nữa nếu áp suất tác dụng lên má phanh lớn
sẽ gây mài mòn và nhanh phải thay và xe hoạt động thường xuyên trong
môi trường khắc nghiệt, bụi bẩn sẽ bám vào má phanh gây mài mòn
nghiêm trọng vì thông thường phanh đĩa không có bộ phận chắn bụi bẩn,
và một điều quan trọng nữa là giá thành của phanh đĩa cao hơn rất nhiều
so với phanh tang trống.
3.1.2 Dẫn động phanh:
- Hệ thống dẫn động thủy lực có ưu điểm là độ nhạy cao nhưng thích hợp
với các loại xe tải cỡ nhỏ, lực điểu khiển nhỏ.
- Với loại xe tải 3 tấn em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống dẫn động
phanh khí nén hai dòng độc lập để đảm bảo lực điều khiển nhỏ và không
phải sử dụng thêm bộ trợ lực nữa.
23
2
3
4
1
5
10
9
7
5
8
12
Hình 1.19: Sơ đồ hệ thống phanh thủy khí kết hợp.
- Nguyên lý hoạt động (đã trình bày ở trên)
3.2 Nguyên lý hoạt động của một số cụm chi tiết chính:

3.2.1 Máy nén khí và bộ điều chỉnh áp suất:
a. Máy nén khí:
- Với nhiệm vụ cung cấp ổn định không khí sạch có áp suất, tùy thuộc vào
lưu lượng yêu cầu, máy nén khí trên ôtô có thể là loại máy nén khí một
piston, hai piston thẳng hàng, hai piston bố trí hình chữ V.
- Cấu tạo của máy nén khí 2 piston được trình bày trên hình 1.20. Cấu trúc
chung của máy nén khí gần giống với cấu trúc của động cơ đốt trong. Các
chi tiết cơ bản gồm 1 trục khuỷu 3, được đặt trên ổ bi đỡ 13. Trên trục
khuỷu bố trí thanh truyền 5
nối với piston 6 bằng các
chốt 7. Phần đỉnh của piston
đặt xéc măng làm kín. Trục
24
khuỷu máy nén khí được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai thang
qua bánh đai 2.
1. Đáy dầu
2. Puli
3. Trục khuỷu
4. Xilanh
5. Thanh truyền
6. Piston
7. Chốt piston
8. Nắp máy
11. Van xả 19. Nắp 20. Van bi 22. Thanh đẩy 23, 24. Van bi
25. Đường dầu vào 26. Tấm lọc
- Máy nén khí được bôi trơn nhờ đường dầu trích từ đường dầu chính của
động cơ và được dẫn vào bôi trơn cổ khuỷu, đầu to thanh truyền rơi xuống
đáy dầu và trở về động cơ. Một lỗ nhỏ bên cạnh thanh truyền sẽ phun dầu
để bôi trơn bề mặt làm việc của piston với xilanh và chốt piston. Máy nén
khí được làm mát nhờ một đường nước từ động cơ đưa tới thân xilanh và

nắp máy.
- Khi trục khuỷu quay, các piston dịch chuyển tịnh tiến trong xilanh, thực
hiện quá trình hút, nén và nạp khí tới bình chứa khí qua các van nạp 15 và
van xả 11.
b. Bộ tự động điều chỉnh áp suất:
- Bộ tự động điều chỉnh áp suất
nằm ngay cạnh máy nén khí,
cùng với cơ cấu giảm áp thực
25
Hình 1.20: Cấu tạo máy nén khí
hai piston và bộ tự động điều chỉnh
áp suất