Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008

2
1
3
4
5
6
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp kỹ thuật. Ngành ô tô cũng có
những bước phát triển rõ nét và có tính đặc trưng riêng. Ngày nay ô tô không chỉ đơn
thuần là phục vụ đi lại nhanh, chuyên chở nhiều, tuổi thọ cao, mà các loại ô tô đời mới
trong thời gian gần đây còn đáp ứng nhu cầu càng cao và khắt khe của con người, như:
Tính hiệu quả, tính kinh tế, tính công nghệ, tính tiện nghi, nồng độ khí xả đối với môi
trường và đặc biệt là vấn đề an toàn cho người và tài sản.
Một trong những bộ phận có tính quyết định đến khả năng an toàn khi chuyển
động của ô tô là hệ thống phanh. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm có thể
xảy ra khi vận hành, nhờ điều khiển quá trình phanh mà người lái làm chủ được tốc độ,
nhanh, chậm và dừng hẳn khi cần thiết. Vì vậy đối với sinh viên ngành cơ khí giao
thông việc khảo sát, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Ðể
giải quyết vấn đề này thì trước hết cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các
chi tiết hệ thống phanh, từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế hệ thống phanh nhằm tăng
hiệu quả phanh, tăng tính ổn định chuyển động và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ
tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận
chuyển của ôtô.
Xuất phát từ những lý do trên nên đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên
cơ sở xe Ford Transit 2008” được em chọn làm đề tài tốt nghiệp.
1
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1.1. Công dụng hệ thống phanh

Hệ thống phanh dùng để:
- Giảm tốc độ của ôtô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ
cần
thiết nào
đó.
- Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ôtô máy kéo đứng yên
tại
chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường
ngang.
- Đảm bảo cho ôtô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm
việc.
Nhờ
đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và
năng
suất vận
chuyển của xe
.
1.1.2. Yêu cầu hệ thống phanh
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:
- Làm việc bền vững, tin
cậy.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong
trường
hợp nguy
hiểm.
- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an
toàn
cho hành khách và hàng
hóa.
- 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.
- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng
và
khi quay
vòng.
- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi
điều
kiện sử
dụng.
- Có khả năng thoát nhiệt
tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay
đòn
điều khiển
nhỏ.
2
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ
thống phanh của ôtô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh, là:
-Phanh
l
àm
việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất
cả
mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi
là
phanh
chân.

- Phanh dự
trữ: Dùng để phanh ôtô máy kéo trong trường hợp phanh
chính
hỏng.
- Phanh
dừng: Còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ôtô máy kéo đứng
yên
tại
chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều
khiển
bằng tay đòn nên còn gọi là phanh
tay.
-
Phanh chậm dần: Trên các ôtô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải,
trọng
lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách - lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng
đồi
núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại
phanh
thứ tư là phanh chậm dần, dùng
để
:
+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ôtô máy kéo không tăng quá giới
hạn
cho phép khi xuống
dốc.
+ Để giảm dần tốc độ của ôtô máy kéo trước khi dừng
hẳn.
Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức
năng

của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là 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 một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn
làm
việc bình
thường.
Để hệ thống phanh đạt hiệu quả phanh cao thì:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy
lớn.
- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được
toàn
bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe
phải
tỷ
lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên
chúng.
3
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn
động
khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng
lượng
toàn bộ
lớn.
Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính là: gia tốc
chậm dần và quãng đường phanh. Ngoài ra cũng có thể dùng các chỉ tiêu khác, như:
Lực phanh hay thời gian phanh.

Giá trị yêu cầu của các chỉ tiêu này có thể tham khảo trong bảng 1-1.
Bảng 1 -1 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép ô tô lưu
hành trên đường- Do Bộ GTVT Việt Nam quy định năm 1995
Stt Chủng loại ô tô Quãng
đường phanh
S
p
, m (≤)
Gia tốc chậm
dần ổn định J
p
,
m/s
2
(≥)
1 Ô tô du lịch và các loại ô tô khác thiết kế trên
cơ sở ô tô du lịch
7,2 5,8
2 Ô tô vận tải trọng lượng toàn bộ ≤8 tấn và ô tô
khách có chiều dài toàn bộ ≤ 7,5 m
9,5 5,0
3 Ô tô vận tải hoặc đoàn ô tô có trọng lượng
toàn bộ > 8 tấn và ô tô khách có chiều dài toàn
bộ > 7,5m
11 4,2
Tiêu chuẩn trình bày ở bảng trên được cho ứng với chế độ thử:
- Ô tô không tải, chạy trên đường nhựa khô, nằm ngang.
- Vận tốc bắt đầu phanh là 30 Km/h (8,33 m/s).
Để quá trình 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 thuận giữa lực

tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe. Đồng thời
không có hiện tượng tự xiết khi phanh.
Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh, sự phân bố
lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chính sau:
- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai
4
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất.
- Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì: Các
bánh xe trước trượt sẽ làm ô tô máy kéo bị trượt ngang, các bánh xe sau trượt có thể
làm ô tô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra, các bánh xe bị trượt còn
gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.
Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô máy kéo hiện đại ngày nay người ta sử
dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock
Branking System – ABS).
1.1.3. Phân loại hệ thống phanh
Có nhiều cách để phân loại hệ thống phanh.
1.1.3.1. Theo kết cấu của cơ cấu phanh
+ Cơ cấu phanh guốc
+ Cơ cấu phanh đĩa
+ Cơ cấu phanh dải
1.1.3.2. Theo phương thức dẫn động phanh
+ Dẫn động cơ khí
+ Dẫn động thủy lực
+ Dẫn động khí nén
+ Dẫn động liên hợp
+ Dẫn động điện từ
1.1.3.3. Theo mức độ tối ưu hóa của hệ thống
+ Hệ thống phanh có điều hòa.
+ Hệ thống phanh có ABS, BA, EBD…

1.1.3.4. Theo vị trí cơ cấu phanh
+ Phanh bánh xe
+ Phanh truyền lực
1.2. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO FORD TRANSIT 2008
1.2.1. Sơ đồ tổng thể của xe
5
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
5780
3750
1740
2380
2000
Hình 1-1 Sơ đồ tổng thể của xe Ford Transit 2008
Bảng 1-2 Kích thước và trong lượng cơ bản của xe
Kích thước cơ bản của xe
6
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Dài x Rộng x Cao (mm) 5780 x 2000 x 2360
Chiều dài cơ sở (mm) 3750
Vệt bánh trước (mm) 1740
Vệt bánh sau (mm) 1704
Khoảng sáng gầm xe (mm) 165
Bán kính vòng quay tối thiểu (m) 6.65
Trọng lượng toàn tải (kG) 3730
Trọng lượng không tải (kG) 2455
1.2.2. Động cơ
Xe Ford Transit 2008 được trang bị động cơ Turbo Diese 2.4L, trục cam kép ở
trên nắp máy và có làm mát khí nạp, sử dụng 4 xilanh thẳng hàng. Động cơ sử dụng
công nghệ TDCI làm cho xe có tính êm dịu, kinh tế, nâng cao khả năng vận hành và
giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Bảng 1-3 Đặc tính kỹ thuật động cơ xe Ford Transit 2008
Động cơ Turbo Diesel 2.4L TDCI, trục cam kép
Loại 4 xilanh thẳng hàng
Dung tích xilanh (cc) 2402
Đường kính x Hành trình (mm) 89.9 x 94.6
Công suất cực đại (Hp/rpm) 138/3500
Momen xoắn cực đại (Nm/rpm) 375/2000
Hộp số 6 số tay
Ly hợp Đĩa ma sát khô, dẫn động bằng thủy lực
1.2.3. Hệ thống truyền lực
Hộp số trên xe là loại hộp số sàn 6 cấp, ly hợp loại đĩa ma sát khô dẫn động
bằng thủy lực
1.2.4. Hệ thống treo
Hệ thống treo trước là loại hệ thống treo độc lập sử dụng lò xo xoắn và ống
giảm chấn thủy lực. Hệ thống treo phía sau là loại hệ thống teo phụ thuộc dung nhíp là
và ống giảm chấn bằng thủy lực
1.2.5. Hệ thống phanh và hệ thống lái
Trên xe sử dụng loại phanh đĩa cho cả trước và sau dẫn động bằng thủy lực,
ngoài ra còn trang bị thêm hệ thống chống bó cứng phanh ABS
7
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Hệ thống lái trợ lực lái bằng thủy lực
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHANH
2.1. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN DẪN ĐỘNG PHANH
2.1.1. Dẫn động phanh loại cơ khí
a. Đặc điểm, ưu nhược điểm
Dẫn động phanh cơ khí bao gồm nhiều loại như: loại đòn kéo, loại cáp, loại cần
kéo và các cơ cấu điều khiển trong cơ cấu phanh.
Dẫn động cơ khí cơ ưu điểm là độ tin cậy cao, nhưng nhược điểm lực tác dụng

vào bàn đạp lớn.
b. Phạm vi sử dụng
Phanh cơ khí chỉ dùng trong phanh tay.
2.2.2. Dẫn động phanh loại thủy lực
Trên ô tô hiện nay, tiêu chuẩn về dẫn động hai dòng độc lập là bắt buộc để đảm
bảo an toàn trong quá trình sử dụng hệ thống phanh.
2.2.2.1. Dẫn động thủy lực không có trợ lực
a. Ưu nhược điểm
Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm là phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ dày cao,
nhược điểm là tỷ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều
khiển trên cơ cấu phanh.
8
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
1
3
4
8
6
A
B
7
2
5
Hình 2-1 Dẫn động thuỷ lực tác dụng trực tiếp
1- Xilanh bánh xe; 2- Đường ống dẫn; 3,4- Piston của xilanh chính; 5- Bàn đạp; 6-
Xilanh chính; 7- Đường ống dẫn; 8- Xilanh bánh xe.
b. Phạm vi ứng dụng
Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực thường được sử dụng trên ô tô du lịch
hoặc ô tô tải nhỏ.
2.2.2.2. Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

BA
2
3
1 12 11 10
9
6 75
4
8
Hình 2-2 Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không
1- Bàn đạp phanh; 2- Van không khí; 3- Vòng cao su cơ cấu tỷ lệ; 4- Màng (piston)
trợ lực; 5- Bộ trợ lực chân không; 7- Bình chứa dầu phanh; 8- Xylanh chính; 9- Van
9
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
phanh; 10- Xylanh phanh bánh xe; 11- Van chân không; 12- Van một chiều; 13-
Máy nén khí
Đặc điểm của hệ thống trợ lực chân không, là sử dụng ngay độ chân không ở
họng cổ hút của động cơ đưa vào một khoang của bộ trợ lực, khoang kia được thông
với khí trời. Khi đạp phanh sẽ tạo tín hiệu điều khiển mở van cho bộ trợ lực làm việc.
Sự chênh áp suất trong bộ trợ lực sẽ tạo một ngoại lực tác động vào xylanh lực làm
tăng áp suất trong dẫn động phanh, tăng lực phanh.
a. Ưu điểm
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh theo yêu cầu.
- Hiệu suất cao, độ nhạy tốt.
- Kết cấu đơn giản, được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô.
- Không ảnh hưởng đến công suất động cơ, ngược lại khi phanh làm giảm công
suất của động cơ vì hệ số nạp giảm, tăng hiệu quả phanh.
b. Nhược điểm
- Không thể cho tỷ số truyền lớn vì tỷ lệ với lực bàn đạp
- Có hư hỏng thì hệ thống làm việc kém hiệu quả
- Hiệu suất có thể thấp khi ở nhiệt độ môi trường thấp

c. Phạm vi sử dụng
Phanh thủy lực trợ lực chân không đa số bố trí tên xe con, xe tải nhỏ và trung
bình.
2.2.2.3. Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực người lái, một phần nhờ bộ trợ
lực khí nén lắp song song với bàn đạp.
10
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Hình 2- 3
Sơ đồ
dẫn
động thuỷ lực trợ lực khí nén
1. Bàn đạp; 2. Đòn điều khiển; 3. Cụm van; 4. Bình chứa khí nén; 5. Xilanh lực;
6. Xilanh chính; 7. Dòng dầu đến các xilanh bánh xe sau; 8. Các xilanh bánh xe sau; 9.
Dòng dầu đi đến các xilanh bánh xe trước; 10. Các xilanh bánh xe trước.
a. Ưu điểm
+ Hiệu suất làm việc cao.
+ Độ nhạy cao.
+ Tạo lực phanh lớn.
+ Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe.
+ Lực điều khiển nhỏ.
b. Nhược điểm
+ Kết cấu phức tạp.
+ Phải tiêu tốn công suất cho máy nén khí.
+ Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp.
+ Sự dao động áp suất của chất lỏng, có thể làm cho các đường ống bị rung
động và moomen phanh không ổn định.
11
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
+ Yêu cầu độ kín khít cao.

+ Giá thành cao.
c. Phạm vi ứng dụng
Phanh khí nén được dùng trên xe tải trung bình, lớn, chuyên dùng.
2.2.2.4. Dẫn đông thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng
Lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các
bộ tích năng thủy lực. Người lái chỉ việc điều khiển các van đóng mở, qua đó điều
chỉnh áp suất và lưu lượng chất lỏng đến các cơ cấu phanh tùy theo cường độ phanh
yêu cầu.
Hình 2-4 Dẫn động thuỷ lực dùng bơm và các bộ tích năng
1. Bàn đạp; 2. Xilanh chính; 3,4. Hai khoang của van phanh; 5. Các xilanh của bánh
sau; 6. Các xilanh bánh trước; 7,9. Bình tích năng; 8. Rơ-le điều khiển;10. Van an toàn;
11. Bơm thuỷ lực.
a. Ưu điểm
+ Hiệu suất làm việc cao
12
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
+ Độ nhạy cao
+ Tạo lực phanh lớn
+ Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe
+ Lực điều khiển nhỏ
b. Nhược điểm
+ Kết cấu quá phức tạp
+ Khó khăn cho việc sữa chữa
+ Giá thành cao
+ Phải tiêu tốn công suất cho bơm
+ Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp
+ Sự dao động áp suất của chất lỏng, có thể làm cho các đường ống bị rung
động và moomen phanh không ổn định
+ Yêu cầu độ kín khít cao
c. Phạm vi ứng dụng

Được dùng trên xe tải nặng và siêu nặng .
KẾT LUẬN
Qua phân tích các đặc điểm, ưu nhược điểm của các phương án dẫn động phanh
và mặt khác căn cứ trên cơ sở xe tham khảo Ford Transit 2008, ta chọn phương án dẫn
động phanh trên xe thiết kế là dẫn động thủy lực trợ lực chân không.
2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠ CẤU PHANH
Cơ cấu phanh được chọn phải phù hợp với dẫn động phanh và chủng loại ô tô
thiết kế.
2.2.1. Cơ cấu phanh trống guốc
13
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
5
6
7
8
4
3
2
1
Hình 2-5 Sơ đồ kết cấu phanh trống guốc với một xylanh thủy lực.
1- Chi tiết giữ cho guốc không di chuyển theo hướng dọc trục; 2- Chi tiết điều
chỉnh khe hở giữa má với trống phanh; 3- Má phanh; 4- Guốc phanh; 5- Xylanh bánh
xe; 6- Lò xo hồi vị guốc phanh; 7- Trống phanh; 8- Mâm phanh.
3
2
1
4
5
6
7

Hình 2-6 Sơ đồ kết cấu phanh trống guốc với một xylanh thủy lực.
1- Mâm phanh; 2- Má phanh; 3- Guốc phanh; 4- Xylanh bánh xe; 5,7- Lò xo hồi vị
guốc phanh; 6- Chi tiết giữ cho guốc không di chuyển theo hướng dọc trục.
14
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Đây là loại cơ cấu phanh đươc sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
- Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe.
- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
- Mâm phanh: là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vị
hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
- Cơ cấu ép: khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ
ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực
ma sát để phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở (chỉ có đối với dẫn động thủy lực): Khi nhả phanh,
giữa trống phanh và má phanh cần phải có mọt khe hở tối thiểu nào đó, khoảng
(0,2÷0,4) mm để cho phanh nhả được hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các má
phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc
cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh
những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống
phanh.
Ưu điểm:
+ Có thể kết hợp để làm phanh dừng.
+ Giá thành rẻ.
+ Công nghệ chế tạo không quá cao.
Nhược điểm:
+ Do kết cầu kín nên khả năng tản nhiệt cơ cấu phanh rất kém.
+ Áp lực phân bố không điều trên bề mặt má phanh, nên làm cho má phanh
mòn không điều.
+ Độ nhạy của cơ cấu phanh kém, do khe hở giữa má phanh và trống phanh lớn,
khoảng (0,2÷0,4)mm.

+ Cần phải có bộ phận điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
+ Có nhiều chi tiết.
Phạm vi sử dụng: cơ cấu phanh trống guốc thường dùng trên xe buýt, xe tải.
2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa
15
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
21 34
5 6
Hình 2-9 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp cố định.
1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Đĩa phanh.
Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và
vòng ma sát quay.
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép
hai kim loại khác nhau.
a. Ưu nhược điểm
Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm sơ với cơ cấu phanh trống guốc như sau:
16
3
5
4
2
1
Hình 2-8 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má
kẹp tuỳ động, xylanh cố định
1- Đĩa phanh; 2- Má kẹp; 3- Đường dầu;
4- Piston; 5- Thân xylanh; 6- Má phanh.
Hình 2-7 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp
tỳ động, xylanh bố trí trên má kẹp.
1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston;
4- Vòng làm kín; 5- Đĩa phanh;

6 - Chốt dẫn hướng.
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít
phải điều chỉnh.
- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,05÷0,15)mm nên rất nhạy, giảm được
thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của
chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng
của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.
- Hiệu quả phanh không phụ thuộc vào chiều quay và ổn định hơn.
- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với loại đĩa quay.
Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sử dụng của nó là:
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.
- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước…
- Thường phải sử dụng bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi
động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng kết hợp
làm phanh dừng.
b. Phạm vi sử dụng
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ô tô du lịch. Gần đây loại
phanh này bắt đầu được sử dụng trên một số ô tô vận tải và hành khách.
KẾT LUẬN
Qua phân tích đặc điểm, ưu nhược điểm của cơ cấu phanh, mặt khác căn cứ trên
cơ sở ô tô tham khảo là xe du lịch Ford Transit 2008 ta chọn cơ cấu phanh là cơ cấu
phanh loại đĩa loại má kẹp tùy động xylanh bố trí trên má kẹp cho cả cơ cấu phanh
trước và phanh sau. Đĩa phanh ở cơ cấu phanh trước có xẻ rãnh thông gió trong khi đĩa
phanh ở cơ cấu phanh sau là loại đĩa đặc.
2.3. PHÂN TÍCH CHỌN SƠ ĐỒ PHÂN DÒNG CHÍNH
- Để dẫn động phanh làm việc với độ tin cậy cao, thì cần có ít nhất là ai dòng

dẫn động độc lập. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm
việc được với một hiệu quả nhất định nào đó.
- Để phân chia các dòng có thể sử dụng bộ phận điều khiển kép như: Xylanh
kép hay một bộ chia.
17
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Hình 2-10 Các sơ đồ phân dòng dòng dẫn động phanh
1- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính hoặc bộ chia); 2,3- Xylanh các bánh xe trước,
sau; 4,5- Các dòng dẫn động; a- Sơ đồ phân dòng theo hai cầu; b- Sơ đồ phân hai dòng
cầu trước và một dòng cầu sau; c- Sơ đồ phân dòng chéo; d- Sơ đồ phân dòng chéo hai
dòng cầu trước; e- Sơ đồ hai dòng cho mỗi cầu
Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng. Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng
phải tính kỹ dựa vào ba yếu tố chính:
- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.
- Mức độ bất đối xứng lực phanh khi một dòng bị hỏng.
- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động.
Sơ đồ hình (2-10a) là sơ đồ đơn giản nhất, nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều
khi hỏng dòng phanh ở cầu trước.
Sơ đồ hình (2-10c) lực phanh vẫn đảm bảo được tính đối xứng và hiệu quả
phanh vẫn đảm bảo không thấp hơn 50% khi một dòng nào đó bị hỏng.
Sơ đồ hình (2-10b và d) lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi
phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng. Nhưng hiệu quả phanh vẫn đảm bảo không thấp
hơn 50% khi một dòng nào đó bị hỏng.
Sơ đồ hình (2-10e) là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất.
KẾT LUẬN
18
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Qua phân tích đặc điểm, ưu nhược điểm của các sơ đồ dẫn động phanh trên, ta
chọn sơ đồ hình 2-10b trên hệ thống phanh cho xe thiết kế.
2.4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG ABS

Hệ thống phanh trên xe thiết kế Ford Transit 2008 có trang bị hệ thống chống
hãm cứng bánh xe ABS. Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng dẫn
động thủy lực, điều khiển bằng điện tử .
1
2
Hình 2-11 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến
1- Van điện từ; 2- Cảm biến
Sơ đồ hình 2-11 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu
trước và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng vành
chậu của bộ vi sai cầu sau.
1
2
Hình 2-12 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến
1- Van điện từ; 2- Cảm biến
19
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Trên hình 2-12 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 3 van
điều khiển. Phương án này hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánh sau được
điều khiển chung theo mudul thấp (select low mode), tức là bánh xe nào có khả năng
bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau
Phương án này sẽ loại bỏ được mômen quay vòng cưỡng bức trên cầu sau, tính
ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt. Hầu hết các bánh xe có bánh sau chủ
động và nhiều bánh xe trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh.
1
2
Hình 2-13 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến
1- Van điện từ; 2- Cảm biến
ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt. Đây là hệ thống
hoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ
riêng.

Trên hình 2-13 là sơ đồ ABS có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều
khiển độc lập (sử dụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước, bánh trước chủ động). Với
phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh sao cho luôn nằm
trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất. Tuy nhiên khi
phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mômen quay vòng cưỡng
bức lớn, tính ổn định giảm.
KẾT LUẬN
Qua việc phân tích ưu, nhược điểm của các sơ đồ trên, đối với xe đang thiết kế,
em chọn sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến cho xe thiết kế
20
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ XE
FORD TRANSIS 2008
3.1. XÁC ĐỊNH MOMEN PHANH CẦN THIẾT CỦA CÁC CƠ CẤU PHANH
3.1.1. Xác định tọa độ trọng tâm của xe và momen phanh yêu cầu ở các bánh xe
Để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất với gia tốc chậm dần lớn nhất mà bánh xe
không bị trượt thì trước hết cơ cấu phanh ở các bánh xe phải có khả năng tạo ra
momen phanh lớn nhất được xác định bằng:
M
bx
= G
bx
.φ
bx
.R
bx
(3.1)
Trong đó:
G
bx

: Trọng lượng bám của bánh xe khi phanh.
φ
bx
: Hệ số bám giữa lốp với mặt đường của bánh xe khi phanh.
R
bx
: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe. Trên xe sử dụng loại lốp với ký
hiệu 275/75R16, ta có thể xác định được bán kính thiết kế của lốp [1] theo công thức
21
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
r
0
= (B +
2
d
) [mm] (3.2)
Trong đó:
- B: Bề rộng của lốp. B = 275 [mm] = 10,826 [inch]
- R: Cấu trúc xương lốp
- d: Đường kính vành bánh xe. d = 16 [inch] = 406,4 [mm]
Thay vào công thức (3.2) ta được bán kính thiết kế:
r
0
= (10,826 + 8).25,4 = 478,18 [mm]
Bán kính lăn trung bình của bánh xe:
R
bx
= λ. r
0
= 0,93.478,18 = 444,7 [mm]

Trong đó:
- λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của của lốp, được chọn phụ thuộc vào loại lốp
+ Với lốp áp suất thấp: λ = 0,93 ÷ 0,935
+ Với lốp áp suất cao: λ = 0,945 ÷ 0,95
Ở đây ta chọn lốp áp suất thấp với λ = 0,93
Z2
Pf2 Pp2
hg
G
Pj
b
a
Lo
h
P
Z1
Pp1
Pf1
V
Hình 3-1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh
22
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
Trong đó :
G
a
: Trọng lượng toàn bộ của xe.
Z
1
: Hợp lực các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe cầu trước.
Z

2
: Hợp lực các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe cầu sau.
L
0
: Chiều dài cơ sở của xe.
H
g
: Toạ độ trọng tâm theo chiều cao.
a,b: Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước/sau.
P
f1
,P
f2:
Lực cản lăn bánh xe trước/sau.
P
p1
,P
p2
: Lực phanh ở các bánh xe cầu trước/sau.
P
ω
: Lực cản không khí.
P
j
: Lực quán tính khi phanh.
Viết phương trình cân bằng mô men khi xe đứng yên ta có tọa độ trọng tâm theo
chiều dọc xe a,b (Hình 3-1).
L
0
.Z

1
= b.G
a
(3.3)
=> b =
0 1
.
a
L Z
G
Trong đó :
G
a
- Trọng lượng toàn bộ của xe ; G
a
= 3730 [KG]
Z
1
- Phản lực pháp tuyến ở các bánh xe cầu trước, đối với xe du lịch Ford
Transit theo tài liệu [3] với G
1
= G
2
= 50%G
a
ta có: Z
1
= G
1
=

3730
2
= 1865 [KG]
L
0
- Chiều dài cơ sở của xe ; L
0
= 3750 [mm]
Thay vào công thức trên ta được:
3750.1865
1875
3730
b
= =
[mm]
23
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
a = L
0
– b = 3750 - 1875 = 1875 [mm]
( )
1
x x
0
.
2
a
b g b
G
G b h

L
ϕ
= +
Trọng lượng bám ở mỗi cầu xe:
(3.4)
( )
2
x x
0
.
2
a
b g b
G
G a h
L
ϕ
= −

Trong đó :
G
bx1
, G
bx2
: Trọng lượng bám của các cầu xe.
G
a
: Trọng lượng toàn bộ của xe.
h
g

: Tọa độ trọng tâm khi xe đầy tải.Theo tài liệu tham khảo [3] ta chọn
h
g
= 0,6.B
0
. Với B
0
là bề rộng cơ sở của xe được lấy theo vết bánh xe sau, ta có B
0
=
1704 [mm]
=> h
g
= 0,6.1704 = 1022,4 [mm]
xb
ϕ
: Hệ số bám của bánh xe. Hệ số bám φ
bx
giữa lốp với mặt đường của bánh xe
khi phanh phải là “giá trị lớn nhất có thể có” nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống phanh.
Tuy nhiên hệ số bám không được chọn lớn quá giá trị giới hạn mà tạ đó khi phanh bánh
xe có thể bị trượt lết hoàn toàn. Nếu vượt quá giới hạn thì các bánh xe bị trượt lết, bánh
xe sẽ bị mất dẫn hướng và do đó xe dễ bị lệch khỏi hướng chuyển động, xe có thể bị
xoay và quay đầu xe, thậm chí có thể bị lật xe rất nguy hiểm.
Đối với hệ thống phanh trên xe Ford Transit 2008 được trang bị thêm hệ thống
chống hãm cứng bánh xe ABS thì hệ số bám có thể đạt đến giá trị cực đại, tức là φ
bx ≃
φ
max
= 0,75 ÷ 0,85. Ở đây ta chọn φ

bx
= 0,8
Thay số vào (3.4) ta được:
24
Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Ford Transit 2008
( )
1
3730.9,81
1875 1022,4.0,8 13138,325[ ]
2.3750
bx
G N
= + =
( )
2
3730.9,81
1875 1022,4.0,8
2.3750
bx
G
= − =
5157,324 [N]
Từ đây ta tính được lực phanh yêu cầu của mỗi bánh xe trước và sau:
P
bx1
= G
bx1
.φ
bx
=13138,325.0,8= 10510,66 [N] (3.5)

P
bx2
= G
bx2
.φ
bx
=5157,324.0,8 = 4125,86 [N] (3.5b)
Mô men phanh yêu cầu ở các bánh xe trước và sau là:
M
bx1
= P
bx1
.R
bx
= 10510,66.0,4447 = 4674,1 [N.m] (3.6)
M
bx2
= P
bx2
.R
bx
= 4125,86.0,4447 = 1834,77 [N.m] (3.6b)
Với R
bx
= 0,4447 [m] là bán kính làm việc của bánh xe.
3.1.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe.
Thực tế momen phanh sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh lắp đặt ở bánh
xe sinh ra. Cơ cấu phanh ở các bánh xe có nhiều kiểu và 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 momen phanh yêu cầu phân bố trên các trục.
Vì vậy, để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, trước hết cần tính toán đánh giá
tỷ số phân bố momen phanh (hay lực phanh) lên trục trước và trục sau theo hệ số phân
bố lực phanh K
12
như sau:
K
12
=
1
2
bx
bx
M
M
=
1
2
bx
bx
P
P
=
( )
( )
g bx
g bx
b h
a h
ϕ

ϕ
+
−
(3.7)
Thế các số liệu đã tính ở (3.6) và (3.6b) ta có:
K
12
=
4674,1
1834,77
= 2,5148 (3.7b)
25