Đồ án thiết kế hệ thống phanh xe bus

Lời nói đầu
Từ lâu, viêc sử dụng phơng tiện để đi lại cũng nh vận chuyển hàng hoá đã
chiếm vị trí quan trọng trong các hoạt động xã hội. Ngày nay, giao thông vận
tải có ý nghĩa đặc biệt đối với nền kinh tế của mỗi quốc gia.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành công nghiệp ôtô đã
có sự phát triển vợt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con ngời. Những chiếc
ôtô 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 nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho
ngời và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều
cơ cấu bảo đảm an toàn nh: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, trong đó cơ
cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất, đợc sử dụng thờng xuyên nhất. Cho
nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn
ở mọi tốc độ, góp phần nâng cao đợc năng suất vận chuyển ngời và hàng hoá.
Trên cơ sở đó em đợc nhận đề tài
Thiết kế hệ thống phanh xe Bus 46 chỗ, sau nhiều tuần nghiên cứu
thiết kế dới sự hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng và
các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành đợc đồ án của mình. Tuy có
nhiều cố gắng, nhng đồ án có thể còn những sai xót. Em rất mong tiếp tục
nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội ngày 28 Tháng 5 Năm 2010
Sinh Viên: Phạm Vũ Thám
Chơng I
Tổng Quan Về Hệ Thống Phanh
1. Công dụng hệ thống phanh
Hệ thống phanh là một hệ thống an toàn đợc trang bị trên ôtô dùng để giảm
tốc độ chuyển động
Dừng và giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định.
Nhờ có hệ thống phanh ngời lái có thể tăng đợc vận tốc chuyển động trung
bình của ôtô và do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển.

2. Phân loại hệ thống phanh
a) Theo công dụng
1
Hệ thống phanh chính (phanh chân)
Hệ thống phanh dừng (phanh tay)
Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ)
b) Theo kết cấu của cơ cấu phanh
Hệ thống phanh với cơ cấu phanh Guốc
Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa
c) Theo dẫn động phanh
Hệ thống phanh dẫn đọng cơ khí
Hệ thống phanh dẫn động thủy lực
Hệ thống phanh dẫn động khí nén
Hệ thống phanh kết hợp khí nén và thủy lực
Hệ thống phanh dẫn động có cờng hóa
d) Theo khả năng điều chỉnh momen phanh cơ cấu phanh
Hệ thống phanh với bộ diều hòa lực phanh
e) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh
Hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (Hệ thống phanh ABS)
3. Yêu cầu hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên xe phải đảm bảo những yêu cầu sau:
Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo
quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh, gia tốc chậm dần cực đại khi
phanh, thời gian phanh ngắn nhất.
- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động
của ôtô khi phanh.
Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lc tác dụng lên bàn đạp phanh hay đòn
điều khiển không lớn.
- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan
hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở những cờng độ

phanh khác nhau.
Dẫn động phanh có độ nhạy cao
Không có hiện tợng tự xiết khi phanh
Cơ cấu thoát nhiệt tốt
- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong
điều kiện sử dụng
Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe
Có khả năng phanh ôtô khi đứng trên dốc trong thời gian dài
Độ bền tuổi thọ và độ tin cậy cao, nhất là trong môi trờng khí hậu nhiệt
đới nóng ẩm nh nớc ta.
2
4. Cấu tạo chung hệ thống phanh
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô đợc 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 đợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh
xe khi phanh ôtô.
Trên ôtô sự phanh xe đợc tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần
quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với
má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh. Quá trình ma sát trong các cơ cấu
phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định
kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh.
Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn
đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí
3
Hình 1.1 Hệ thống phanh trên ôtô
nén hay kết hợp thủy khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các
phần tử khác nhau. Ví dụ dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn

đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là đẫn động thủy lực thì dẫn động phanh
bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh
xe) và các ống dẫn.
5. Cơ cấu phanh
5.1 Kết cấu chung:
Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở
bánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh.
Cơ cấu phanh ở bánh xe thờng dùng loại guốc và gần đây trên các xe con
hiện đại ngời ta thờng sử dụng phanh đĩa (có thể ở cầu trớc, cầu sau, hoặc cả
hai cầu)
5.2 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống):
a) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối
xứng qua đờng trục thẳng đứng) đợc 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, loại này
hay 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, loại này thờng sử dụng trên ôtô du lịch và
ôtô tải nhỏ.
Cấu tạo chung của 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 dới, khe
4
a b
Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
hở phía trên đợc điều chỉnh bằng trục cam ép (hình 1.2.a) hoặc bằng cam lệch
tâm (hình 1.2.b).
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 (hình 1.2.b) trống phanh quay ngợc 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 với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn
nh nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn.
Còn đối với cơ cấu phanh đợc mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tác
dụng lên hai má phanh là nh 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 đợc thể hiện trên hình 1.3. Sự đối
xứng qua tâm ở đây đợc 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 đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có
bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trống phanh.
Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe
hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc 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 thờng có dẫn động bằng thủy lực và đợc bố trí ở cầu tr-
ớc của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
5
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 trợt (hình 1.4).
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 đợc tựa trên mặt tựa di trợt trên phần
vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trợt của pittông. Cơ cấu phanh loại
này thờng đợc bố trí ở các bánh xe trớc 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 pittông và cả hai đầu của mỗi
guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này đ-

ợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
d) Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hóa:
6
Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá
(a) (b)
(a) (b)
Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc
phanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.
Có hai loại cơ cấu phanh tự cờng hóa: cơ cấu phanh tự cờng hóa tác
dụng đơn (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép (hình 1.5.b).
Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn:
Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh
đợc liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trợt của một cơ cấu điều chỉnh di
động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đợc tựa vào mặt tựa di trợt
trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt 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 thờng đợc bố trí ở các
bánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép:
Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh
đợc tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ
cấu phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải
nhỏ đến trung bình.
5.3 Cơ cấu phanh đĩa:
Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.
7
a) loại giá đỡ cố định
b) loại giá đỡ di động
Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
Một đĩa phanh đợc 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 bánh xe;
Hai má phanh dạng phẳng đợc đặt ở hai bên của đĩa phanh và đợc dẫn
động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe;
Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
a. Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):
Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định.
Loại này, giá đỡ đợc 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 pittông, mà một
đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đờng dầu từ xi lanh chính đợc dẫn
đến cả hai xi lanh bánh xe.
b. Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):
ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trợt ngang đợc trên một
số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động ngời ta chỉ bố trí một xi
8
áp suất thuỷ lực
Giá cố định
Đĩa phanh
Má phanh
Pittông
Giá bắt
lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện
đợc gá trực tiếp lên giá đỡ.
Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.
5.4 Cơ cấu phanh dừng:
Phanh dừng đợc dùng để dừng (đỗ xe) trên đờng dốc hoặc đờng bằng. Nói
chung hệ thống phanh này đợc sử dụng trong trờng hợp ôtô đứng yên,
không di chuyển trên các loại đờng 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 đợc
bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và đợc điều khiển
bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay.
6. Dẫn động phanh
6.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí:
9
Chuyển động
áp suất thuỷ lực
Giá di động
Pittông
Má phanh
Đĩa phanh
Giá dẫn h ớng
a b
Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có u điểm kết cấu đơn giản nhng
không tạo đợc mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của ngời lái, th-
ờng chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).
6.2Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực:
ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất
lỏng đợc coi nh không đàn hồi khi ép).
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).
Dẫn động phanh dầu có u điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do
dầu không bị nén). Tuy nhiên, nó có đặc điểm là sử dụng lực tác động lên bàn
đạp phanh của ngời lái để truyền cho cơ cấu phanh, lực này thờng không lớn.
Để trợ lực, ngời ta dùng các bộ cờng hoá, nhng các phơng án bố trí cờng hoá

đều có những hạn chế riêng ( xem mục: Các phơng án cờng hoá). Vì vậy hệ
thống phanh dẫn động thuỷ lực thờng đợc sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải
nhỏ.
Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của
mạch dẫn động ngời ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.
- Dẫn động một dòng (hình 1.9):
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đ-
ờng dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe. Dẫn
động một dòng có kết cấu đơn giản nhng độ an toàn không cao. Vì một lý do
nào đó, bất kỳ một đờng ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò 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 ngời ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng.
- Dẫn động hai dòng (hình 1.10):
10
Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực

Hình 1.10 Dẫn động hai dòng
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đờng dầu
độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô. Để có hai đầu ra độc lập ngời ta có thể
sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi
lanh chính kép (loại "tăng đem").
Có nhiều phơng án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới
thiệu hai phơng án tiêu biểu thờng đợc sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình
1.10.a và 1.10.a.
ở sơ đồ hình 1.10.a thì một dòng đợc dẫn động ra hai bánh xe cầu trớc còn
một dòng đợc dẫn động ra hai bánh xe cầu sau. Với cách bố trí này một trong
hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng. Ví dụ trên hình vẽ khi dòng dầu
ra cầu trớc bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn
xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh.
ở sơ đồ hình 1.10.b thì một dòng đợc dẫn tới một bánh xe phía trớc và một

bánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng đợc dẫn tới hai bánh xe so le còn
lại. Trong trờng hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng
và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trớc và sau.
6.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén:
Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có nhiều u điểm nhng lại sử dụng lực bàn
đạp có trợ lực làm lực phanh. Việc bố trí trợ lực gặp nhiều hạn chế nh hạn chế
về kích thớc, về kết cấu phức tạp, về giá thành, do đó, thờng không đợc thiết
kế cho các ôtô tải cỡ lớn và trung bình.
Đối với ôtô tải trung bình và lớn ngời ta thờng sử dụng dẫn động phanh
bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp
chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh
do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện.
Dẫn động phanh khí nén có u điểm giảm đợc lực điều khiển trên bàn đạp
phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhng lại có nhợc điểm là độ nhạy kém
(thời gian chậm tác dụng lớn).
11
Hình 1.11 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 toàn; 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.
6.4 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp:
Dẫn động bằng thuỷ lực có u điểm độ nhạy cao nhng hạn chế là lực điều
khiển trên bàn đạp còn lớn. Ngợc lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có u
điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhng độ nhạy kém (thời gian chậm
tác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất).
Để tận dụng u điểm của hai loại dẫn động trên ngời ta sử dụng hệ thống dẫn
động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (hình 8.33).
Loại dẫn động này thờng đợc áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn.
12

Van phanh
Xả ra ngoài
Bình khí
Bình chứa
dầu
Máy nén khí
Xi lanh chính
Bình chứa
dầu
Xi lanh bánh xe
Xi lanh chính
Trống
phanh
Trống
phanh
Guốc
phanh
Guốc
phanh
Bánh xe tr ớc
Bánh xe sau
Đ ờng khí
Đ ờng dầu
Xi lanh bánh
xe
Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp
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 dòng dầu đến các xi
lanh bánh xe phía trớc 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 hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm
việc nh 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 nh trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực.
Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại
van kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí.
13
ChơngII :
Lựa chọn phơng án thiết kế
I. Lựa chọn cơ cấu phanh
1. Phân tích hệ thống phanh
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính (phanh chân) và phanh phụ
(phanh tay).sở dĩ phải làm cả phanh chính và phanh dự phòng là để đảm bảo
an toàn khi ôtô chuyển động. phanh chính và phanh dự phòng có thể có cơ cấu
phanh hoàn toàn riêng biệt hoặc có thể có chung cơ cấu phanh nhng dẫn động
phanh hoàn toàn riêng rẽ. Dẫn động phanh của phanh dự phòng thờng là cơ
khí.
Phanh chính thờng ding dẫn dộng dầu giọ là phanh thủy lực hoặc khí gọi
là phanh khí. Khi ding phanh dầu lực tác dụng lên bàn đạp sẽ lớn hơn so với
phanh khí vì lực này để sinh áp suất của dầu trong bình chứa dầu và hệ thống
phanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản của lò xo để mở van
phân phối của hệ thống phanh vì vậy phanh dầu chỉ nên ding ở ôtô du lịch, xe
tải cỡ nhỏ và trung bình vì ở các loại ôtô này mômen phanh ở các bánh xe
nhỏ, do đó lực trên bàn đạp cũng nhỏ, ngoài ra phanh dầu gọn gàng và rễ bố
trí hơn phanh khí.
Phanh khí thờng sử dụng trên xe tải trung bình và lớn, ngoài ra để tận
dụng u điểm của hai loại phanh ngời ta dùng dẫn động phanh kết hợp thủy
khí.
2. Phân tích lựa chọn phơng án

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa
Phanh guốc chủ yếu sử dụng trên ôtô có tải trọng lớn nh ôtô tải, ôtô chở
khách và một số loại ôtô con, trong đó chủ yếu là cơ cấu phanh trớc.
Do xe thiết kế là xe bus 46 chỗ, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe là
lớn, hơn nữa lại là xe trở ngời nên cần tính an toàn rất cao. Nếu ta dùng phanh
đĩa cho xe thứ nhất là mômen sinh ra tại các bánh xe nhỏ hơn so với phanh
guốc do gần nh không có tác dụng tự hãm nên cần có áp suất dầu rất cao để
đảm bảo lực dừng xe cần thiết, vì vậy đờng kính pistong trong xilanh bánh xe
phảI lớn hơn so với phanh guốc, và má phanh chóng mòn nên rất hay phải
thay. Xe tải luôn phảI làm việc trong điều kiện nhiều bụi nên phanh đĩa không
phù hợp hơn nữa giá thành phanh đĩa lại rất cao. vì vậy để đáp ứng đợc các
điều kiện làm việc cảu xe bus thì cơ cấu phanh của xe nên dùng cơ cấu phanh
guốc thì hợp lý hơn.
Trong cơ cấu phanh guốc thì có các loại khác nhau nh:
14
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hóa
Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh guốc chúng ta thấy rằng tùy theo
sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh khác nhau mặc dù
kích thớc guốc phanh nh nhau.
Loại cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục so với cơ cấu phanh đối xứng
qua tâm, loại bơI hay loại tự cờng hóa có u điểm là hiệu quả phanh khi oto
chuyển động tiến tăng hơn tù 1,6 đến 3,6 lần ( khi chuyển động lùi có thể hiệu
quả phanh giảm đI tùy theo kết cấu nhng không làm ảnh hởng nhiều vì ôtô
chạy lùi thờng với vận tốc thấp nên yêu cầu mômen phanh ít hơn) nhng nhợc
điểm của chúng so với loại đối xứng qua trục là kết cấu khá phức tạp nên th-
ờng bố trí ở cầu trớc của ôtô du lịch hay ôtô tải nhỏ, trung bình di yêu cầu cần
đạt hiệu quả phanh lớn với kích thớc cơ cấu phanh nhỏ. Và để cho tiện việc

thay thế và sửa chữa cung nh chế tạo ta chọn hệ thống phanh cầu trớc và sau là
nh nhau.
Kết luận: Chon phơng án thiết kế là phanh guốc loại đối xứng qua trục
dẫn động bằng khí nén
II. Lựa chọn dẫn động phanh
15
Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có u điểm kết cấu đơn giản nhng
không tạo đợc mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của ngời lái,
thờng chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng.
Dẫn động phanh bằng thủy lực tuy có u điểm êm dịu, dễ bố trí, độ
nhậy cao nhng lực điều khiển bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền
của dẫn động thủy lực có giới hạn, do đó sẽ làm cho ngời lái nhanh mệt
mỏi .
Để giảm lực điều khiển trên bàn đập ta nên dùng phanh dẫn động bằng
khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp
chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu
phanh do áp suất khí nến tác dụng lên bầu phanh thực hiện.
Từ các phân tích trên ta thấy dẫn động khí nén là phù hợp với xe bus
Nếu ta sử dụng van phân phối dẫn động một dòng, trong trờng hợp có
sự cố rò khí, khi đó hiệu quả phanh ở các bánh xe sẽ giảm. để tăng tính an
toàn cho hệ thống phanh ta sử dụng van phân phối dẫn động hai dòng. Tức
là có hai dòng độc lập từ bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu
phanh bánh xe. Trong trờng hợp nếu một trong hai dòng có sự cố thì dòng
còn lại vẫn hoạt động bình thờng, nghĩa là hiệu quả phanh giảm không
đáng kể. Vì vậy trong xe thiết kế ta sử dụng van dẫn động hai dòng.
16
CHƯƠNG III:
Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Phanh
Các thông số cơ bản của xe tham khảo
Xe bus AeroCity của hyundai

TT Tên gọi Dơn vị Trị số
1
Chiều dài toàn bộ
m
10,915
2
Chiều rộng toàn bộ
m
2,490
3
Chiều cao toàn bộ
m
3,140
4
Chiều dài cơ sở
m
5,400
5
Vết bánh trớc
m
2,010
6
Vết bánh sau
m
1,860
7
Trọng lợng bản thân (G
0
)
N

103250
8
Trọng lợng toàn bộ (G)
N
156960
9
Trọng lợng phân ra cầu trớc (G
1
)
N
58860
10
Trọng lợng phân ra cầu sau (G
2
)
N
98100
11
Vận tốc lớn nhất
km/h
96
12
Cỡ lốp 10.00x20
13
Động cơ D6AB-D
14
Công thức bánh xe 4x2
15
Kiểu tay lái Bên trai
16

Loại xe Thân dài
17 Phanh chính
Khí nén
Phanh trớc: Tang trống
Phanh sau : Tang trống
18
Phanh tay
Tang trống tác dụng phía
sau hộp số
19
17
I. Thiết kế cơ cấu phanh
1. Tính toán cơ cấu phanh
a) Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh
Mô men 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.
Mômen này đạt giá trị lớn nhất khi nó tận dụng đợc khả năng bám tối đa của
các bánh xe nghĩa là: M
pmax
=M

=.G
Trong quá trình tính toán bỏ qua lực cản không khí, lực cản lăn và coi hệ số
bám tại các bánh xe là nh nhau.
Mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh:
ở cầu trớc là:
max
1
.
1 .

2 .
g
p bx
j h
G b
M r
L g b


= +
ữ

ở cầu cầu sau là:
max
2
.
1 .
2. .
g
p bx
j h
G a
M r
L g a


=
ữ

Trong đó: G-Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải. G = 160000 (N)

L: Chiều dài cơ sở của ôtô; L = 5,4 (m).
a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc
a = (G
2
.L)/G = = 3,375 (m)
b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:
b = L- a = 5,4 3,375 = 2,025 (m)
h
g
- Chiều cao trọng tâm xe với các loại xe tải khi đầy tải
lấy h
g
= 1,4 (m)
g - Gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s
2
)



- Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, khi thiết kế lấy

= 0,7
r
bx
- Bán kính lăn của bánh xe ta có:
18
Bán kính bánh xe tính toán . r
bx
= .r
0

Với : hệ số kể đến sự biến dạng của lốp
( với xe thiết kế trang bị lốp có áp suất cao =0,93 ).
r
0
: bán kính thiết kế: r
0
= B + d/2
Xe tham khảo có ký hiệu lốp 10.00x20 tức là 0,254x0,508 (m)
d=0,508 m, H=B=0,254 m;
Thay số ta tính đợc:
r
0
= 0,508 (m)
r
bx
= 0,93 .0,508 = 0,472 (m)
max
J
: Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh. Theo kinh nghiệm khi thiết
kế lấy :
max
J
= 6 ( m/s
2
).
Thay vào công thức trên ta tính đợc:
max
1
. 156960.2,025 6.1,4

1 . 1 .0,7.0, 472 13835( )
2 . 2.5, 4 9,81.2,025
g
p bx
j h
G b
M r Nm
L g b



= + = + =
ữ
ữ


M
p1
= 13835 (Nm)
max
2
. 156960.3,375 6.1,4
1 . 1 .0,7.0, 472 12094( )
2. . 2.5, 4 9,81.3,375
g
p bx
j h
G a
M r Nm
L g a

= = =
ữ
ữ


M
p2
= 12094 (Nm)
b) Xác định điểm đặt lực
Xác định góc

là góc tạo bởi lực hớng tâm N với trục X-X
Theo công thức: tg=

1
- góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát,

0
- góc ôm của tấm ma sát.

2
=
1
+
0

+ Tính

cho cơ cấu phanh trớc
19
Chọn
1
=15
0

0
=115
0

2
=
1
+
0
=130
0
Thay số ta có:
'
cos 2.15 cos 2.130
0, 231
115
2. . sin 2.15 sin 2.130
360
o o
o
o o
o

tg



= =
+


13
0
.
+ Tính

cho cơ cấu phanh sau
Chọn
1
=16
0

0
=120
0

2
=
1
+
0
=136
0

Thay số ta có:
''
cos 2.16 cos 2.136
0,175
120
2. . sin 2.16 sin 2.136
360
o o
o
o o
o
tg



= =
+


10
0
.
Xác định bán kính điểm đặt lực
Bán kính là bán kính xác định điểm đặt lực tổng hợp R tác dụng lên guốc
phanh
Bán kính xác định theo công thức sau:

( )
( )
1 2

2 2
0 0 0 1 2 0
2 cos cos
sin 2 cos sin
t
r




=
+ +
Với: r
t
bán kính của tang trống. r
t
= 0,21 (m) (chọn theo xe tham khảo)
+ Tính

cho cơ cấu phanh trớc
20
β
1
=15
0
β
0
=115
0
β

2
= β
1
+ β
0
=130
0
⇒
( )
( )
"
2
2
2.210 cos15 cos130
0,241( )
115 115
2 sin 115 2 2 cos 15 130 sin115
360 360
o o
o
o o
m
ρ
π π
−
= ≈
   
+ − +
 ÷  ÷
   

+ TÝnh ρ
’’
cho c¬ cÊu phanh sau
β
1
=16
0
β
0
=120
0
β
2
= β
1
+ β
0
=136
0
⇒
( )
( )
"
2
2
2.210 cos16 cos136
0,245( )
120 120
2 sin 120 2 2 cos 16 136 sin120
360 360

o o
o
o o
m
ρ
π π
−
= ≈
   
+ − +
 ÷  ÷
   
•
B¸n kÝnh r
0

0
2
1
r
µ
ρ
µ
=
+
Trong ®ã:
µ- HÖ sè ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ tang trèng
+ C¬ cÊu phanh tríc
ρ
’

1
=ρ
’
2
=0,241(m) nªn r
’
01
= r
’
02
= 0,241. =0,069 (m)
+ C¬ cÊu phanh sau
ρ
’
1
=ρ
’
2
=0,245(m) nªn r
’
01
= r
’
02
= 0,245. =0,070 (m)
B¶ng kÕt qu¶
ký hiÖu phanh tríc phanh sau
β
0
115

0
120
0
β
1
15
0
16
0
β
2
130
0
136
0
tanδ
0,231 0,175
21

13
0
10
0

0,241 0,245
r
0
0,069 0,070
c) Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng
pháp họa đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc
phanh để đảm bảo cho tổng mômen phanh sinh ra ở guốc phanh trớc và guốc
phanh sau bằng mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh phanh đặt ở
bánh xe.
Sau khi chọn đợc các thông số kết cấu
1
,
0
,
2
, r
t
từ đó tính đợc góc và
bán kính

nghĩa là xác định hớng và điểm đặt lực N

(hớng vào tâm O). Lực R
là tổng hợp của lực N và T, phơng của R tạo với phơng của N góc
1
và góc
1
xác định theo công thức sau:
tg
1
= T/N = à
à là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng chọn à = 0,3.

1
16,7
o
Đồng thời các điểm đặt lực do cam sinh ra lực P chọn theo xe tham khảo,
đó là khoảng cách D tính từ tâm O và D = 165 mm.
Để phục vụ cho việc tính toán dựng hệ trục vuông góc X-X và Y-Y trong
đó trục Y-Y đi qua tâm O và tâm quay của guốc phanh, OO
1
tạo với phơng
thẳng đứng góc 11
o
.
Ta lần lợt vẽ cơ cấu phanh bánh trớc với các thông số đã biết, dựng hệ trục
tính toán, sau đó đặt lực tác dụng:
Lực P do cam quay sinh ra đã xác định phơng chiều điểm đặt, cha biết độ lớn.
Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh cũng đã biết phơng
chiều điểm đặt, cha biết độ lớn.
Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh, điểm đặt đi qua tâm
chốt quay O
1
còn phơng chiều độ lớn cha biết.
Nh đã phân tích ta có:
22
Mp = Mp
1
+ Mp
2
= (r
01
R

1
+ r
02
R
2
)
Mp = Mp
1
+ Mp
2
= (r
01
R
1
+ r
02
R
2
)

Họa đồ cơ cấu phanh trớc
Ta có Mp = r
0
(R
1
+ R
2
)
Do cơ cấu phanh sử dụng cam ép nên ta có
R

1
=R
2

=
'
'
0
13835
100254( )
2. 2.0,069
p
M
N
r
= =
Ta vẽ hoạ đồ lực phanh bằng cách vẽ đa giác lực cơ cấu phanh, lực tác dụng
trên mỗi guốc phanh
Guốc trớc: R
1
, P
1
, U
1
Guốc sau: R
2
, P
2
, U
2

Đo trên họa đồ ta đợc giá trị của R
1
, R
2

tỷ lệ xích. à

=
5,0
100254
=200508 (N/m)
23
O'
1
O'
2
P'
1
P'
2
U'
1
U'
2
O'
X'
1
X'
2
Y'

1
Y'
2
N'
1
R'
1
T'
1
N'
2
R'
2
T'
2
U'
1
U'
2
P'
1
P'
2
R'
2
R'
1
326.7
2
1

6
.
3
3
5
9
.
8
147.4
5
0
0
.
0
Häa ®å c¬ cÊu phanh tr íc
§o trªn ho¹ ®å lùc phanh ta ®îc gi¸ trÞ c¸c lùc sau.
Lùc do cam t¸c dung trªn guèc phanh
P’
1
= 200508.0,147=29475 (N)
P’
2
= 200508.0,327=65566 (N)
24
Phản lực từ chốt tác dụng lên guốc phanh
U
1
= 200508.0,360=72183 (N)
U
2

= 200508.0,216=43310 (N)

Họa đồ cơ cấu phanh sau
Tơng tự nh cơ cấu phanh trớc Ta có: Mp = r
0
(R
1
+ R
2
)
Do cơ cấu phanh sử dụng cam ép nên ta có
R
1
=R
2
=
)(87638
069,0.2
12094
.2
0
''
N
r
M
P
==
Ta vẽ hoạ đồ lực phanh bằng cách vẽ đa giác lực cơ cấu phanh, lực tác dụng
trên mỗi guốc phanh
Guốc trớc: R

1
, P
1
, U
1
Guốc sau: R
2
, P
2
, U
2
Đo trên họa đồ ta đợc giá trị của R
1
, R
2

tỷ lệ xích. à

=
5,0
87638
=175276 (N/m)
25