Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch, PHANH ĐĨA

Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
Mục Lục
-1-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, khi nền kinh tế đất nước ngày càng phát triển thì nhu
cầu sử dụng ô tô trong giao thông càng nhiều. Cùng với đó là sự xuất hiện nhiều
nhà máy lắp ráp ô tô như Trường Hải, Toyota, Ford…Điều này buộc những kỹ sư
trong ngành ô tô phải nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi những công nghệ mới, cũng như
thiết kế, cải tạo những ô tô cũ để phù hợp với nhu cầu hiện nay. Do đó, đồ án môn
học tính toán và thiết kế ô tô mang một ý nghĩa quan trọng đối với sinh viên ngành
cơ khí giao thông trước khi ra trường.
Nay em nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh của ô tô nhằm mục đích ôn lại kiến
thức đã học và nâng cao kỹ năng cũng như sự linh hoạt trong tính toán và thiết kế
các hệ thống,cơ cấu trong ô tô
Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn
ở tốc độ cao, do đó nâng cao được năng suất vận chuyển. Nên hệ thống phanh ô tô
cần thiết bảo đảm độ tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của
xe để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.
Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Lê Văn Tụy, nay em đã hoàn thành đồ án,
trong quá trình tính toán, thiết kế không tránh khỏi sai sót, mong các thầy trong
khoa chỉ dẫn. Em xin chân thành cảm ơn
Đà Nẵng 25 tháng 08 năm 2013.
-2-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh
1.1.1 Công dụng
Trên ôtô phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng đảm bảo cho ôtô chuyển động an
toàn ở mọi chế độ nhờ đó mới phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ ôtô
cũng như là năng suất vận chuyển của xe. Hệ thống phanh được dùng để:

+ Giảm tốc độ của ôtô đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó.
+ Giữ ôtô đứng yên trên đường dốc với thời gian không hạn chế.
Như vậy, nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể chạy xe an toàn ở tốc độ
cao, do đó tăng năng suất vận chuyển và hiệu quả xe.
1.1.2 Yêu cầu
Nói chung hệ thống phanh là một hệ thống an toàn của xe nên để đảm nhận được
vai trò này khi thiết kế cũng như khi làm việc hệ thống phanh cần phải đảm bảo
những yêu cầu sau:
+ Làm việc bền vững, tin cậy. Để đạt được điều này hệ thống phanh của ôtô bao
giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh đó là: Phanh làm việc (phanh chính), phanh dự
trữ và phanh dừng, ngoài ra đối với các ôtô có tải trọng lớn hoặc ôtô hay làm việc ở
các vùng đồi núi thường xuyên phải xuống dốc dài còn có loại phanh chậm dần
dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ôtô máy kéo không vượt quá tốc độ cho phép
hoặc để giảm dần tốc độ của ôtô nhằm tránh cho hệ thống phanh chính làm việc
quá nhiều gây mòn nhanh má phanh và sinh ra nhiệt độ cao.
Các loại phanh trên có thể có cùng các bộ phận chung và kiêm nhiệm nhiệm vụ
của nhau nhưng để đảm bảo an toàn chúng phải có ít nhất hai bộ phận điều khiển và
dẫn động độc lập, ngoài ra để tăng thêm độ tin cậy hệ thống phanh chính còn được
phân thành các dòng độc lập để nếu có một dòng nào hỏng thì các dòng còn lại vẫn
có thể làm việc bình thường.
+ Trong trường hợp nguy hiểm phanh đột ngột yêu cầu hệ thống phanh phải có
hiệu quả cao, vì lúc này giảm tốc độ xe là yêu cầu quan trọng nhất. Trong những
trường hợp khác phanh phải êm dịu để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành
khách cũng như hàng hoá, bởi vì khi phanh đột ngột rất nguy hiểm vì lúc đó quán
-3-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
tính xe quá lớn có thể gây bị thương cho hành khách, hư hỏng hàng hoá cũng như
mất tính ổn định và điều khiển xe.
Để phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ
phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ giữa lực tác dụng lên

bàn đạp hay đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở các bánh xe, chính vì điều này
trong các loại dẫn động thuỷ lực có trợ lực hay dẫn động khí nén đều có cơ cấu tỷ lệ
đảm bảo quan hệ này. Đồng thời để đạt được yêu cầu trên phải không được có hiện
tượng tự xiết khi phanh.
+ Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế.
+ Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh. Muốn vậy cần
phải phân bố lực phanh ra các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải đảm bảo một số yêu
cầu chính như sau:
- Không có hiện tượng khoá cứng hay trượt các bánh xe khi phanh vì: Các
bánh xe nếu các bánh trước bị trượt sẽ làm cho ôtô bị trượt ngang còn các bánh xe
sau bị trượt có thể làm cho ôtô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra
khi các bánh xe bị trượt còn gây ra mòn lốp, giảm hiệu quả phanh.
- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái trên cùng một cầu phải không được
sai lệch quá phạm vi cho phép.
+ Không có hiện tượng tự phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi
quay vòng.
+ Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh phải cao để cơ cấu phanh được
nhỏ gọn đồng thời phải ổn định trong mọi điều kiện sử dụng để hiệu quả phanh
được đảm bảo.
+ Toàn bộ động năng của ôtô khi phanh sẽ biến thành nhiệt năng do đó hệ thống
phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt.
+ Để giảm lao động cho người lái lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều
khiển phải nhỏ, đồng thời để điều khiển được thuận tiện hành trình tương ứng của
bàn đạp phải nằm trong một phạm vi cho phép.
-4-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
1.2 Phân loại hệ thống phanh
1.2.1 Phân loại theo công dụng
- Hệ thống phanh làm việc: hay còn gọi là hệ thống phanh chính, được sử dụng
thường xuyên ở tất cả chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp

nên còn gọi là phanh chân.
- Hệ thống phanh dừng: còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ôtô máy kéo đứng
yên tại chỗ khi xe dừng hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều
khiển bằng tay nên còn gọi là phanh tay.
- Hệ thống dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính
hỏng.
- Hệ thống phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn hoặc làm việc ở
vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, cần có phanh
chậm dần để: Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của xe không tăng quá giới hạn cho
phép khi xuống dốc. Để giảm dần tốc độ của xe trước khi dừng hẳn.
1.2.2 Phân loại theo cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh có nhiệm vụ trực tiếp tạo ra momen phanh cần thiết để giảm tốc
độ của xe và nâng cao tính ổn định của xe khi xe chuyển động.
Ngày nay, cơ cấu phanh loại trống guốc có các guốc phanh bố trí bên trong
được sử dụng rộng rãi. Ngoài những yêu cầu chung thì cơ cấu phanh còn phải đảm
bảo yêu cầu như: momen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài
và chế độ phanh thay đổi (như tốc độ, số lần phanh và nhiệt độ môi trường…).
1.2.2.1 Cơ cấu phanh Trống-guốc
1) Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẻ về một phía, các lực dẫn động
bằng nhau.
Cơ cấu phanh này được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần phanh
khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sát trước lớn
hơn tấm ma sát sau rất nhiều…Để cân bằng sự hao mòn giữa hai tấm ma sát người
ta thường làm tấm ma sát trước dày hơn tấm ma sát sau.
-5-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
1
2
3
4

Hình 1-1. Cơ cấu phanh Trống-guốc sử dụng xilanh thủy lực.
1. Xylanh 2. Piston 3.guốc phanh 4. Chốt lệch tâm
Nguyên lý hoạt động: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ
thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng
của dầu áp suất cao ép guốc phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu.
Khi người lái ngừng tác dụng guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị,
guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc.
2) Cơ cấu phanh trống-guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc
phanh có dịch chuyển gốc như nhau.
Cơ cấu phanh này có momen ma sát sinh ra ở các guốc phanh là bằng nhau. Trị
số momen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu phanh này có cường độ
ma sát ở các tấm ma sát là như nhau và được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, kết cấu
cụ thể của loại cơ cấu này là do profin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có
dịch chuyển như nhau.
-6-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
2
4
5
3
1
Hình 1-2. Cơ cấu phanh Trống-guốc sử dụng cam ép.
1. Cam ép; 2. Guốc phanh; 3. Lò xo hồi vị; 4. Cam lệch tâm; 5. Mâm phanh
* Nguyên lý hoạt động: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ
thống dẫn động thủy lực (dẫn động khí nén) làm cho trục cam ở cơ cấu phanh quay.
Guốc phanh tỳ vào cam và khi cam quay biên dạng ở chỗ tiếp xúc giữa cam và guốc
thay đổi, ép guốc phanh vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái
ngừng tác dụng cam sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi
trống phanh và quá trình phanh kết thúc.
3) Cơ cấu phanh Trống-guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn

động bằng nhau.
Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cường độ hao mòn của các tấm ma sát
giống nhau vì chể độ làm việc của hai guốc phanh như nhau. Khi xe chuyển động
lùi momen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanh khi xe tiến và lùi rất
khác nhau.
-7-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
1
5
6
7
4
2
3
Hình 1-3. Cơ cấu phanh Trống-guốc loại hai xilanh ép.
1. Vành làm kín; 2. Piston phanh; 3 xylanh;
4. Mâm phanh; 5. Chốt lệch tâm 6. Guốc phanh
* Nguyên lý làm việc: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ
thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng
của dầu áp suất cao ép guốc phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu.
Khi người lái ngừng tác dụng guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị,
guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc.
4) Cơ cấu phanh loại bơi
Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực lên đầu trên và đầu dưới
của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má
phanh vào trống phanh. Nhờ sự ma sát nên các guốc phanh bị cuốn theo chiều của
trống phanh, mỗi guốc phanh sẽ tác dụng lên piston một lực và đẩy ống xilanh làm
việc tỳ sát vào điểm cố định, với phương án kết cấu này thì hiệu quả phanh khi tiến
và khi lùi đều bằng nhau.
-8-

Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
1
3
6
4
5
2
Hình 1-4. Cơ cấu phanh Trống-guốc loại bơi.
1. Xylanh; 2. Vành làm kín; 3. Piston; 4.guốc phanh
5. lò Xo hồi vị; 6. Mâm phanh
* Nguyên lý làm việc: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ
thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng
của dầu áp suất cao ép các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má
phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng
guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi trống
phanh và quá trình phanh kết thúc.
1.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa
-9-
Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch
Hình 1-5. Phanh đĩa má kẹp cố định.
1. Má phanh, 2. Má kẹp, 3. Piston, 4.
Vòng làm kín, 5. Đĩa phanh.
Hình 1-6. Phanh đĩa má kẹp tùy động.
1. Đĩa phanh, 2. Má kẹp, 3. Đường
dầu, 4. Piston, 5. Thân xilanh, 6. Má
phanh.
-10-
Phanh đĩa ngày càng được sử dụng rộng rãi trên ô tô, có hai loại phanh đĩa:
+ Loại đĩa quay.
+ Loại vỏ quay.

- Ưu điểm của phanh đĩa so với phanh guốc:
+ Áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều.
+ Má phanh ít mòn và mòn đều hơn nên ít điều chỉnh.
+ Điều kiện làm mát tốt hơn.
+ Momen phanh khi tiến và lùi đều bằng nhau.
+ Lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân bằng.
+ Có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm được thời gian tác dụng
phanh.
- Nhược điểm: Khó giữ sạch bề mặt ma sát.
* Nguyên lý làm việc: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ
thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng
của dầu áp suất cao ép các piston phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má
phanh tỳ vào đĩa phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng
má phanh sẽ trở về vị trí ban đầu vì lực phanh ngừng tác dụng, má phanh tách khỏi
đĩa phanh và quá trình phanh kết thúc.
1.2.2.3 Phanh Dừng
Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay, có thể lắp trên cơ cấu phanh hoặc lắp ngay
sau hộp số, dẫn động chu yếu bằng cơ khí.
1.2.3 Phân loại theo dẫn động phanh
1.2.3.1 Dẫn động cơ khí
Dẫn động cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động cơ khí
ít khi được sử dụng để điều khiển đồng thời các cơ cấu phanh, vì:
+ Khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì độ cứng vững của các thanh dẫn
động phanh không như nhau.
+ Khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu.
Do những đặc điểm trên nên dẫn động phanh bằng cơ khí không được sử dụng ở hệ
thống phanh chính mà chỉ được sử dụng ở hệ thống phanh dừng.
- Ưu điểm:
+ Độ tin cậy làm việc cao.
+ Độ cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.

- Nhược điểm:
+ Hiệu suất truyền lực không cao.
+ Thời gian phanh lớn.
1.2.3.2 Dẫn động thủy lực
Dẫn động phanh thủy lực được sử dụng rộng rãi trên hệ thống phanh chính
của các loại ô tô du lịch, vận tải nhỏ và trung bình.
Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng lên bàn đạp
đến cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh,
ở phanh dầu chất lỏng được sử dụng để truyền lực tác dụng nêu trên. Đặc điểm
quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp
suất trong ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép vào trống phanh.
 Ưu điểm :
+ Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo
đúng yêu cầu thiết kế.
+ Có hệ suất cao
+ Có độ nhậy tốt
+ Kết cấu đơn giản
+ Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu
phanh
 Nhược điểm :
+ Không thể tạo được tỷ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cường hóa,
chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ.
+ Lực tác dụng lên bàn đạp lớn
+ Đối với dẫn động phanh một dòng khi có chổ nào bị chảy dầu thì tất cả hệ
thống phanh đều không làm việc, để khắc phục khuyết điểm này người ta dùng loại
dẫn động hai dòng, loại này có ưu điểm là khi một dòng bị hỏng thì dòng còn lại
vẫn làm việc bình thường, tuy nhiên hiệu quả phanh có giảm nhưng đảm bảo an
toàn khi chuyển động.
1) Dẫn động phanh thủy lực tác dụng trực tiếp
Hình 1-9. Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp.

* Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh 5, piston 4
trong xilanh 6 sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch
chuyển sang trái, do đó áp suất trong khoang B cũng tăng lên. Chất lỏng ép đồng
thời theo các ống dẫn 2 và 7 đi đến các xilanh làm việc 1 và 8 để thực hiện quá trình
phanh.
2) Dẫn động tác dụng gián tiếp
Cơ cấu phanh được dẫn động một phần lực người lái , một phần nhờ các bộ trợ lực
lắp song song với bàn đạp.
* Dẫn động thủy lực trợ lực chân không:
5
4
3
2
1
Hình 1.10. Dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không.
1,5.Xi lanh công tác bánh xe trước, sau; 2.Xi lanh chính; 3.Trợ lực chân không;
4.Bàn đạp phanh.
+ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, lắp thêm vào hệ thống bộ trợ lực phanh
để giảm nhẹ lực bàn đạp phanh khi điều khiển, tăng độ an toàn cho hệ thống phanh.
+ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, mỗi cầu của xe đều phải có bầu trợ lực và
bình tích năng riêng biệt.
* Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén :
Hình 1-11. Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén.
Trong đó : 1- Bàn đạp, 2- Đòn, 3- Van (cụm) phân phối khí nén, 4- Bình chứa khí
nén, 5- Xy lanh, 6- Xy lanh chính, 7- Đường dẫn dầu đến cầu sau, 8- Xy lanh bánh
xe sau, 9- Đường dẫn dầu đến cầu trước, 10- Xy lanh bánh xe trước.
Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 1.10. Bộ trợ lực
gồm cụm van khí nén 3 nỗi với bình chứa khí nén 4 và xi lanh lực 5 (trong đó có
piston hoặc màng trợ lực). Trong cụm van 3 có các bộ phận sau:
- Cơ cấu tỷ lệ: Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

- Van nạp: Cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh
- Van xả: Cho khí nén trong dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả phanh.
* Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2 lực sẽ truyền
động thời lên các cần của xy lanh chính 6 và của cụm van 3. Van 3 dịch chuyển :
mở đường nối khoang A của xy lanh lực với bình chúa khí nén 4. Khí nén 4 sẽ đi
vào khoang A tác dụng lên piston của xy lanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các
piston trong xy lanh chính 6 dịch chuyển - đưa dầu đến các xy lanh bánh xe. Khi đi
vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo
lại, làm van dịch chuyển lùi sang trái. Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van
dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa tới
khoang A - duy trì một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác
dụng và dịch chuyển của bàn đạp.Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực
đạp đẻ đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào. Như vậy cụm van
12 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh.
* Dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực :
Hình 1-12. Dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực.
Trong đó : 1 – Bơm, 2 - Van an toàn, 3 - Đường cao áp, 4 - Đường hồi dầu, 5 - Van
phân phối, 6 - Xy lanh lực, 7 - Xy lanh chính, 8, 9 - Xy lanh bánh xe sau và trước.
* Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lên bàn đạp : kênh nối đường cao áp 3 của
bơm với đường hồi 4 trong van 5 đóng lại, còn kênh nối 5 với khoang làm việc của
xy lanh trợ lực 6 mở ra, cho chất lỏng đi vào ép piston của xy lanh lực đẩy piston
của xy lanh chính dịch chuyển, ép dầu đến các xy lanh bánh xe để thực hiện quá
trình phanh. Lực tác dụng lên bàn đạp càng mạnh, áp suất làm việc càng cao,
momen phanh sinh ra càng lớn.Ở trạng thái nhả phanh, van 5 nối các đường 3 và 4
với nhau nên bơm làm việc không tải.
3) Dẫn động thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng
Hình 1-13. Dẫn động thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng.
Bơm có tác dụng cung cấp chất lỏng áp suất cao cho dẫn động. Bộ tích năng có tác
dụng tích trữ năng lượng khi hệ thống làm việc và giải phóng nó.
1.2.3.3 Dẫn động phanh thủy khí.

Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống phanh thủy khí
1: Máy nén khí; 2: Bình lọc; 3: Bình chứa khí nén;
4: Van và xi lanh phanh chính;5: Ống dẫn dầu; 6: Trống phanh;
7:Má phanh; 8 Xi lanh làm việc; 9: Bàn đạp điều khiển
- Nguyên lý làm việc: Máy nén khí 1 qua bình lọc 2 sẽ cung cấp khí nén đến
bình chứa 3. Khi tác dụng lên bàn đạp 9 van sẽ mở để khí nén từ bình 3 đến xilanh
lực sinh lực ép trên pittông của xilanh chính 4, dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua
ống dẫn 5 đến các xilanh 6 do đó sẽ dẫn động đến các má phanh 7 và tiến hành quá
trình phanh.
- Ưu điểm: Hệ thống phanh thủy khí này phối hợp cả ưu điểm của phanh khí và
phanh dầu cụ thể là: Lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhạy cao, hiệu suất lớn và có
thể sử dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau.
- Nhược điểm: Ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kỹ thuật phức tạp như
kiểm tra mức dầu và thoát không khí khỏi truyền động…
1.2.3.4 Dẫn động phanh liên hợp
1) Dẫn động liên hợp thủy khí
Dẫn động phanh liên hợp là liên kết giữa thủy lực và khí nén trong đó phần
thủy lực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ và đồng thời bảo đảm cho độ nhạy
hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe, phần khí nén cho phép
điều khiển nhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh romooc.
Dẫn động phanh liên hợp thường được sư dụng ở các loại xe tải cỡ lớn và áp
dụng cho xe nhiều cầu như xe URAL, 375D, URAL-4230…
* Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí cung cấp khí nén đến bình chứa khí. Khi có
lực tác dụng từ bàn đạp của người lái van phân phối sẽ mở, đường khí nén đi từ
bình chứa tới bầu trợ lứcinh lực ép lên piston của xi lanh chính. Dầu áp lực cao theo
các đường ống dẫn tới ép các piston của xi lanh phanh do đó sẽ dẫn động các guốc
phanh và thực hiện quá trình phanh
* Ưu điểm: Lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhạy cao, hiệu suất lớn và có thể
sử dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau.
* Nhược điểm: Ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kỹ thuật phức tạp

như khi kiểm tra mức dầu và thoát khí khỏi truyền động.
Chương 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
2.1 Tính momen phanh yêu cầu
Hình 2-1. Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên ôtô khi phanh.
Viết phương trình cân bằng momen khi xe đứng yên, ta có tọa độ trọng tâm xe theo
chiều dọc a, b.
bGhPLZ
agj

01
+=
(I)
Vì xe đứng yên nên lực quán tính P
j
=0
Suy ra (I) 
bGLZ
a

01
=
=>
a
G
LZ
b
01
.
=
Trong đó : G

a
: Trọng lượng toàn bộ của xe
Z
1
: Phản lực pháp tuyến ở cầu trước khi xe đứng yên
L
0
: Chiều dài cơ sở của xe
Với: Z
1
= G
1
= 1200 ( Kg )
L
0
= 2100( mm )
G
a
= 2300 ( Kg )
Suy ra :
[ ]
mmb 1004
2300
1200.1100
==
a = L
0
– b
= 2100 - 1004= 1096 [mm]
Trọng lượng bám ở mỗi bánh xe G

bx
chính bằng phản lực pháp tuyến Z tại
bánh xe khi phanh.
Khi ô tô được phanh khẩn cấp với tốc độ bất kỳ cho đến khi dừng hẳn
( v= 0 ) thì gia tốc phanh cực đại có thể được xác định từ lực quán tính lớn nhất khi
phanh P
j
như được thể hiện trên hình 1. Sau khi biến đổi ta có trọng lượng bám ở
mỗi bánh xe trước/ sau :
( )
bxg
a
bx
hb
L
G
G
ϕ

.2
0
1
+=
( )
bxg
a
bx
ha
L
G

G
ϕ

.2
0
2
−=
Với :
max
bx
J
g
ϕ
=

Trong đó : h
g
là chiều cao trọng tâm của xe

bx
ϕ
là hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi ô tô được phanh khẩn
cấp
Với hệ thống phanh không trang bị kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe
(xe không có trang bị hệ thống chống hãm cứng ABS Anti – look Brake System,
hay trang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử EBS - Electronic Brake System) thì
hệ số bám khi phanh khẩn cấp chỉ có thể đạt được:
( )
max
80,075,0

ϕϕ
÷=
bx
Suy ra:
( )
68,056,0
÷=
bx
ϕ
Như vậy để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất với gia tốc chậm dần lớn nhất
mà các bánh xe không bị trượt thì ta có thể chọn
68,0
=
bx
ϕ
Với G
a
= 2300 ( Kg )
L
0
= 2100 ( mm )
H
g
= 500 ( mm )
a = 1004 ( mm )
b = 1096 ( mm )
Thì ta có lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trước/ sau khi phanh khẩn
cấp như sau :
[ ]
NG

bx
7714)68,0.5001096(
2100.2
81,9.2300
1
=+=

[ ]
NG
bx
3567)68,0.5001004(
2100.2
81,9.2300
2
=−=

Suy ra lực phanh yêu cầu ở mỗi bánh xe trước/ sau là :
[ ]
NGP
bxbxbx
52,524568,0.7714.
11
===
ϕ
[ ]
NGP
bxbxbx
242568,0.3567.
22
===

ϕ
Moment phanh yêu cầu ở mỗi bánh xe trước/sau là :
bxbxbx
RPM .
11
=
= 5245,52.0,3 = 1573 ( N.m )
bxbxbx
RPM .
22
=
= 2425.0,3 = 728 ( N.m )
Trong đó : R
bx
= 0,3 ( m ) là bánh kính làm việc trung bình của bánh xe.
* Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe
Thực tế moment phanh sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh lắp đặt ở
bánh xe sinh ra. Cơ cấu phanh sinh ra ở các bánh xe có nhiều kiểu, vì vậy nói chung
trên một chiếc xe có thể có các cơ cấu phanh khác nhau đối với các trục bánh xe
trước và trục bánh xe sau. Ngay cả khi kiểu cơ cấu phanh giống nhau nhưng kết cấu
và kích thước cụ thể vẫn có thể khác nhau tùy theo moment phanh yêu cầu phân bố
trên các trục như đã tính ở trên.
Vì vậy để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, thì trước hết cần đánh giá tỷ số
phân bố moment phanh lên trục trước và trục sau theo hệ số phân bố lực phanh K
12
như sau :
2
1
12
bx

bx
M
M
K
=

16,2
728
1573
==
2.2 Chọn loại dẫn động phanh
Trên ôtô - máy kéo có thể gặp các loại dẫn động phanh sau: cơ khí, thủy lực, điện
và khí nén. Trong các loại dẫn động trên thì dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho
phanh dừng vì hiệu quả phanh thấp và khó phanh đồng thời các bánh xe bởi vì
không thể nào đảm bảo chế tạo chính xác các nhánh dẫn động đồng thời sau một
thời gian làm việc các khâu khớp mòn không giống nhau, bởi thế thời gian để khắc
phục các khe hở này cũng sẽ khác nhau. Trên các đoàn xe kéo moóc ta có thể gặp
loại dẫn động điện vì đoàn xe khá dài nên phải dùng dẫn động điện để thời gian dẫn
động thấp mới phanh được đồng thời các bánh xe. Loại dẫn động thuỷ lực mặc dù
có nhiều ưu điểm như:
+ Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
+ Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong các đường
ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh mà
không phụ thuộc vào đường kính xylanh làm việc và khe hở giữa má phanh và
trống phanh.
+ Hiệu suất cao: .
+ Kết cấu đơn giản, kích thước khối lượng và giá thành nhỏ .
+ Có khả năng dùng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu
phanh.
Tuy vậy nó cũng có nhiều nhược điểm như: Yêu cầu độ kín khít cao, hiệu suất

giảm nhiều ở nhiệt độ thấp, sự dao động áp suất chất lỏng làm việc có thể làm cho
các đường ống bị rung động và momen phanh không ổn định ngoài ra nó còn một
nhược điểm cơ bản là lực tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường phải sử dụng các bộ
trợ lực, kết cấu dẫn động khi đó trở nên phức tạp hơn vì thế đối với các ôtô - máy
kéo cở trung bình và lớn cũng như trên các đoàn xe kéo moóc momen phanh yêu
cầu lớn cần phải dùng loại dẫn động khí nén để có lực điều khiển nhỏ, mặc dù kết
cấu loại dẫn động này phức tạp hơn, kích thước lớn hơn và giá thành cao hơn, độ
nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn.
9,08,0
÷=
η
Qua phân tích ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của loại dẫn động trên ta thấy
đối với loại xe du lịch (tải trọng chỉ có 2300kg) mà ta cần thiết kế ta không cần
dùng loại dẫn động khí nén mà sẽ dùng loại dẫn động thuỷ lực.
2.3 Chọn loại cơ cấu phanh
Trong hệ thống phanh cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm
việc theo nguyên lý ma sát, vì thế kết cấu của nó bao giờ cũng có hai bộ phận chính
là: các phần tử ma sát và cơ cấu ép. Trong đó phần tử ma sát có thể có các dạng:
trống guốc, đĩa hay dải.
Phanh dải thường được sử dụng trên máy kéo, phanh trống guốc có thể được sử
dụng trên xe tải, xe khách, xe du lịch. Phanh đĩa thường được sử dụng trên xe du
lịch. Là xe du lịch có thể sử dụng phanh guốc và phanh đĩa, ta chọn cơ cấu phanh
đĩa vì có khả năng thoát nhiệt tốt, làm việc ổn định và trọng lượng nhỏ hơn.
1
2
3
Hình 2-2. Cơ cấu phanh đĩa có rãnh làm mát.
1- Đĩa ma sát; 2- Má kẹp xilanh; 3- Rãnh làm mát.
2.4 Chọn sơ đồ phân dòng chính của dẫn động phanh
Để tăng độ tin cậy khi làm việc dẫn động phanh bao giờ cũng có ít nhất hai dòng

dẫn động độc lập để nếu có một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm
việc với một hiệu quả xác định nào đó. Hiện nay phổ biến nhất là các loại dẫn động
hai dòng với sơ đồ phân dòng như hình 3.2.
Hình 2-3. Các sơ đồ phân dòng
Trong các sơ đồ phân dòng trên sơ đồ hình 3.2a là sơ đồ đơn giản nhất và
cũng thông dụng nhất tuy nhiên hiệu quả phanh giảm nhiều nếu dòng phanh cầu
trước bị hỏng. Còn các sơ đồ 3.2b, 3.2c, 3.2d hiệu quả phanh sẽ giảm không lớn
hơn khi một dòng bị hỏng. Tuy nhiên đối với loại sơ đồ 3.2b và 3.2d lực
phanh không đối xứng nhất là trong trường hợp một dòng bị hỏng sẻ mất tính ổn
định gây nguy hiểm nên ít dùng. Sơ đồ hình 3.2c và nhất là sơ đồ hình 3.2e có ưu
điểm hơn các sơ đồ 3.2a, 3.2b, 3.2d vì không có hiện tượng mất đối xứng lực tuy
nhiên kết cấu lại phức tạp hơn.
Qua phân tích các sơ đồ trên ta chọn sơ đồ 3.2a để có kết cấu đơn giản,
không có hiện tượng mất đối xứng lực phanh trong mọi trường hợp.
0
0
50
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH
3.1 Tính toán thiêt kế cac thông số của cơ cấu phanh
3.1.1 Tính toán mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra
Phanh đĩa thường có cơ cấu ép có tính đối xứng hoàn toàn về phương diện kết
cấu qua mặt phẳng chứa đĩa phanh. Vì vậy mô men ma sát của đĩa được tạo ra bởi
hai má phanh có giá trị hoàn toàn giống nhau vì đĩa được ép bởi hai piston bằng
nhau, bố trí đối xứng nhau qua đĩa có cùng áp lực dầu.









−
−
=
2
1
2
2
3
1
3
2
11
3
2
RR
RR
PM
g
µ
(3.1)









−
−
=
2
1
2
2
3
1
3
2
22
3
2
RR
RR
PM
g
µ
(3.2)
Nếu xem P
1
, P
2
là như nhau và bằng lực ép P của piston thì mô men phanh tổng
cộng do hai má phanh tạo ra cho đĩa phanh được xác định bằng :









−
−
=
2
1
2
2
3
1
3
2
3
2
2
RR
RR
PM
p
µ
(3.3)
Trong đó R
2
là bán kính ngoài của đĩa và được xác định như bán kính tang trống ,
bằng công thức :
2
.8,0

2
bx
R
R
=
.
⇒
R
2
= 0,4 . 0,3 = 0,12[m]
Còn R
1
là bán kính trong của đĩa phanh, cúng ta có thể chọn theo kinh nghiệm
bằng ( 0,55 ÷ 0,73)R
2
.
Chọn :R
1
= 0,55 . R
2
= 0,55 . 0,12 = 0,066 [m]
⇒
Công thức tính các lực ép yêu cầu P đối với cơ cấu phanh kiểu đĩa được xác
định như sau :









−
−
=
3
1
3
2
2
1
2
2
4
3
RR
RR
M
P
p
µ
(3.4)
Thế số ta có lực ép của cơ cấu phanh đĩa ở phía cầu trước :
Số liệu : M
pbx1
= 1573[N.m]; R
2
= 0,12[m]; R
1
=0,066 [m];

Trong đó:
µ
là hệ số ma sat có thể chọn µ=0,33
[ ]
NP 24932
066,012,0
066,012,0
33.0
.1573
.
4
3
33
22
1
=








−
−
=
Với cơ cấu phanh sau :
Số liệu : M
pbx2

= 728[N.m]; R
2
= 0,12[m]; R
1
=0,066 [m];
[ ]
NP 11537
066,012,0
066,012,0
33.0
07,728
.
4
3
33
22
1
=








−
−
=
3.1.2 . Tính toán xác định bề rộng má phanh:

Bề rộng của má phanh sẽ xác định diện tích làm việc của má phanh. Bề rộng của má
phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng, điều này nói chung có lợi cho sự mài
mòn tấm ma sát vì diện tích làm việc tăng đồng nghĩa áp lực tác dụng lên một đơn
vị diện tích giảm, dẫn đến sự mài mài trong mỗi lần phanh giảm. Tuy vậy bề rộng
không nên tăng quá lớn vì như vậy sẽ giảm tính đồng đều của áp lực phân bố theo
chiều rộng má phanh dẫn đến mòn má phanh không đều và giảm hiệu quả phanh.
Khi các thông số khác đã được chọn và xác định theo mô-men yêu cầu nêu
trên thì bề rộng má phanh sẽ được xác định theo áp suất cho phép [q] hình thành đối
với má phanh trong quá trình phanh.
Với cơ cấu phanh đĩa bề rộng má phanh được xác định theo lực ép tạo ra cho
đĩa phanh như sau:
( )
qRRqAP
ms
π
α
π
2
.
2
1
2
2
−==
(3.5)
Trong đó R
1,
R
2
là đường kính trong và ngoài của đĩa, α là góc ôm của tấm ma sát

theo chi vi hình vànhh khăn của đĩa, đặc trưng cho bề rộng má phanh của cơ cấu
phanh đĩa tính bằng [rad], còn q là áp suất làm việc trung bình hình thành giữa má
phanh và đĩa phanh trong quá trình phanh.
Từ (4-15) suy ra góc ôm đặc trưng cho bề rộng má phanh kiểu đĩa:
( )
2
1
2
2
.
2
RRq
P
−
=
α
(3.6)
Để đảm bảo tuổi thọ của má phanh cho một chu kỳ giữa hai lần bảo dưỡng thi giá
trị áp suất làm việc của má phanh q[N/m
2
] phải nhỏ hơn giá trị cho phép [q] nằm
trong giới hạn từ 1,5
÷
2,0 (MN/m
2
).