THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH XE UAZ469

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Lời nói đầu
Cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, công nghệ
chế tạo ô tô trên thế giới cũng không ngừng cải tiến và hoàn thiện, đáp ứng yêu cầu
của ngời sử dụng và tính kinh tế cao.
ở nớc ta ngày càng xuất hiện nhiều các liên doanh sản xuất ô tô với các hãng ô tô
nổi tiếng của: Nhật bản, Hoa kỳ, Đức, Italya, Hàn quốc , đem lại những tiến bộ
nhảy vọt cho nền công nghiệp ô tô nớc ta.
Tuy nhiên do điều kiện địa lý, mức thu nhập của ngời dân nên hiện nay một số xe ô
tô đợc sản xuất tại Liên xô(cũ), đặc biệt là loại xe UAZ- 469 vẫn đợc sử dụng khá phổ
biến trong quân đội, công an, và các vùng miền núi. Với giá thành rẻ, thuận tiện khi sử
dụng, cũng nh khi sửa chữa. Tuy nhiên, nó cũng tồn tại những nhợc điểm: hệ thống
phanh xe UAZ- 469 là hệ thống phanh dẫn động một dòng, không có trợ lực, do đó lực
bàn đạp lớn, làm giảm tính an toàn của hệ thống phanh, hiệu quả phanh giảm.
Ngày nay, loại xe UAZ đã và đang đợc cải tiến hoàn thiện để nâng cao độ tin cậy khi
sử dụng, điều kiện sử dụng ngày càng thoải mái, tiện nghi hơn.
Dựa trên sự phát triển về khoa học kỹ thuật và công nghệ ngành ô tô. Đờng xá ngày
càng tốt hơn, cho phép xe ô tô chạy với tốc độ cao hơn. Vì vậy hệ thống phanh cần
phải hoàn thiện, tin cậy hơn.
Do nớc ta còn sử dụng nhiều xe UAZ đời cũ, với những kiến thức đã đợc tiếp thu
trong 5 năm học tại trờng. Từ những thực tế trên, em chọn đề tài: Thiết kế tính toán
cải tiến hệ thống phanh xe UAZ-469 .

Chơng I
Tổng quan về hệ thống phanh

1


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
1.1. công dụng, phân loại và yêu cầu

1.1.1 Công dụng
- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn sự chuyển động của ô tô. Ngoài
ra nó còn có tác dụng giữ cho ô tô đứng yên ở trên đờng có độ dốc nhất định.
- Hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ô tô
chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao đợc năng suất vận chuyển.
1.1.2 . Phân loại
Tuỳ theo cách bố trí cơ cấu phanh, chúng ta nghiên cứu một số cách phân loại cơ bản
sau:
a. Theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực:
- Phanh bánh xe (Phanh chân)
- Phanh truyền lực (Phanh tay)
b. Theo bộ phận tiến hành phanh (Cơ cấu phanh):
- Cơ cấu phanh guốc (phanh tang trống)
- Cơ cấu phanh đai
- Cơ cấu phanh đĩa
c. Theo dẫn động phanh:
- Phanh dẫn động cơ khí
- Phanh dẫn động thuỷ lực
- Phanh dẫn động khí nén
- Phanh dẫn động liên hợp
1.1.3. Yêu cầu
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đờng phanh
ngắn nhất khi phanh ngặt trong trờng hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh.

2


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không
lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy lớn.
- Đảm bảo việc phân bố mô men trên các bánh xe phải theo quan hệ để sử dụng hoàn
toàn trọng lợng bám khi phanh với bất kỳ cờng độ nào.
- Không có hiện tợng tự siết khi phanh.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện sử
dụng.
- Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên
bánh xe.
- Có khả năng phanh ô tô khi đứng trong thời gian dài.
1.2. Kết cấu hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay thờng gọi là
phanh chân) và phanh phụ (phanh truyền lực hay còn gọi là phanh tay). Sở dĩ phải làm
cả phanh chính và phanh phụ là để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động.
Hệ thống phanh gồm có hai phần chính: cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
1.2.1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh thờng dùng loại guốc và gần đây sử dụng loại đĩa tơng đối phổ biến.
a. Cơ cấu phanh guốc
Cơ cấu phanh loại guốc có thể kết cấu theo nhiều dạng khác nhau.

b. Cơ cấu phanh đĩa
Phanh đĩa ngày càng đợc sử dụng nhiều trên ô tô. Có hai loại phanh đĩa: loại đĩa quay
và loại vỏ quay.
Loại đĩa quay với các guốc phanh ở phía ngoài có trọng lợng nhỏ, thờng dùng làm
phanh tay ở một số ô tô tải.
3

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Phanh đĩa có u điểm so với phanh guốc là: áp suất trên bề mặt ma sát của các má
phanh giảm và phân bố đều, do đó má phanh ít mòn và mòn đều (ít phải điều chỉnh),
điều kiện làm mát tốt, đảm bảo mô men phanh nh nhau khi tiến cũng nh khi lùi, lực
chiếu trục tác dụng lên đĩa đợc cân bằng, có khả năng làm việc với các khe hở bé nên
giảm đợc thời gian tác dụng phanh.
1.2.2 Dẫn động phanh
a. Dẫn động bằng chất lỏng (phanh dầu)
ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh qua chất lỏng ở các đờng ống.
Dẫn động chất lỏng có các u điểm sau:
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa
các guốc phanh theo yêu cầu.
- Hiệu suất cao
- Độ nhạy tốt
- Kết cấu đơn giản
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
Khuyết điểm của dẫn động chất lỏng:
- Không thể làm tỉ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cờng hoá chỉ dùng cho ô
tô có trọng lợng toàn bộ nhỏ. Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Phanh dẫn động một dòng, khi có chỗ nào bị rò rỉ thì cả hệ thống phanh đều không
làm việc đợc. Để khắc phục hiện tợng này thì hiện nay có xu hớng làm dẫn động hai
dòng thay cho dẫn động một dòng.

* Dẫn động hai dòng
Để tăng độ an toàn của hệ thống phanh ngày nay dùng dẫn động hai dòng và vẫn có
cơ cấu điều khiển chung.
Dẫn động hai dòng có thể làm theo nhiều sơ đồ khác nhau với mục đích đảm bảo
tính ổn định và tính phanh cực đại của ô tô.
4

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Trong dẫn động hai dòng mà vẫn dùng xilanh chính loại bình thờng nh ở dẫn động
một dòng thì sẽ có thêm bộ phận chia.
Bộ phận chia dòng để phân chia dầu tác dụng lên các bánh xe trớc và sau theo các
đờng riêng rẽ với nhau. Mục đích để tăng tính an toàn cho xe, vì khi đờng dẫn nào bị
hỏng thì đờng dẫn kia vẫn truyền cho các bánh xe khác, và vẫn phanh đợc xe, tuy hiệu
quả phanh có kém.
b. Dẫn động khí nén (phanh khí)
Phanh khí dùng trên xe ô tô và đoàn xe có trọng lợng trung bình và lớn. Do áp suất
của không khí ít hơn so với áp suất chất lỏng ở phanh dầu ( từ 10->15 lần ) cho nên
trọng lợng của dẫn động phanh khí lớn hơn rất nhiều.
Hệ thống phanh khí có u điểm là lực tác dụng lên bàn đạp bé, vì vậy nó đợc trang bị
cho ô tô tải tải trọng lớn, có khả năng điều khiển hệ thống phanh rơ moóc bằng cách
nối hệ thống phanh của rơ moóc với hệ thống phanh của ô tô kéo. Dẫn động phanh
bằng khí nén đảm bảo chế độ phanh rơ moóc khác ô tô kéo, do đó phanh đoàn xe ổn
định, khi rơ moóc bị tách khỏi ô tô kéo thì rơ moóc bị phanh một cách tự động.
Ưu điểm nữa của hệ thống phanh khí là có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển
ô tô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc nh hệ thống treo loại
khí .v.v
Khuyết điểm của hệ thống phanh khí là số lợng các cụm khá nhiều, kích thớc và
trọng lợng chung khá lớn, giá thành cao, độ nhạy kém, nghĩa là thời gian hệ thống
phanh bắt đầu làm việc kể từ khi ngời lái bắt đầu tác dụng lên khá lớn.
1.3. giới thiệu về xe uaz - 469
1.3.1. Giới thiệu chung
uaz - 469 là loại xe do Liên xô sản xuất. Đây là loại xe hai cầu, có tính năng việt
dã cao, hoạt động tốt trên địa bàn xấu, tuy nhiên vẫn còn nhiều nhợc điểm đặc biệt là
lực bàn đạp và hành trình bàn đạp còn quá lớn làm cho ngời lái nhanh mệt mỏi. Để đạt

5

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
hiệu quả cao, an toàn phải tiến hành cải tiến một số bộ phận trên xe nh: lái, treo,
phanh. . .
1.3.2. Giới thiệu về hệ thống phanh xe uaz- 469
a. Bố trí chung

Hình 1-1: Bố trí chung
Hệ thống phanh xe UAZ- 469 gồm có: Hệ thống phanh chính (phanh chân), các cơ
cấu phanh đặt ở bánh xe và hệ thống phanh dừng (phanh tay) đợc bố trí sau hộp phân
phối. Sở dĩ phải làm cả hai loại phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi
ô tô chuyển động. Phanh chính đợc dẫn động bằng thuỷ lực, một dòng, kết cấu gọn, độ
nhạy tốt, cơ cấu phanh dùng phanh guốc, lắp trên tất cả các bánh xe để tận dụng hết
lực bám của xe khi phanh.
Ưu điểm của hệ thống phanh chính là kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa.
Phanh dừng đợc dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay. Ưu điểm là phanh
9

dừng xe trong thời gian ngắn, độ tin cậy cao. Nhợc điểm là kết cấu 10
phức tạp.
1

2

b. Cơ cấu phanh

3

* Cơ cấu phanh bánh trớc

11
4
5
6

6
7

12


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Hình 1-2: Cơ cấu phanh bánh trớc
Cơ cấu phanh bánh trớc là cơ cấu phanh guốc, hai guốc phanh đợc dẫn động bằng
hai xi lanh riêng rẽ và đặt trên hai chốt lệch tâm khác phía, do đó thì hiệu quả phanh
tốt, nhng xe chạy lùi thì hiệu quả phanh thấp hơn. Nhợc điểm này không quan trọng
lắm đối với ô tô có trọng lợng nhỏ, hơn nữa khi ô tô chạy lùi tốc độ cũng thấp cho nên
yêu cầu mô men phanh ít hơn.
- Trống phanh đợc đúc bằng gang, mặt trong đợc gia công nhẵn để tiếp xúc với tấm
ma sát, trống phanh đợc lắp với moayơ bánh xe. Là chi tiết cùng với má phanh tạo ra
mô men ma sát, tiêu thụ động năng của xe khi phanh.
- Mâm phanh: Đợc chế tạo bằng thép tấm có các lỗ để lắp ghép các chi tiết, đồng
thời để bảo vệ các chi tiết bên trong.
- Guốc phanh: Đợc chế tạo bằng thép, trên mặt có gia công các lỗ để lắp đinh tán
dùng để gắn tấm ma sát lên guốc phanh, đinh tán làm bằng nhuôm, đợc tán thấp hơn
bề mặt ma sát từ 1,5->2 mm.
- Má phanh làm bằng Ferađô , chiều dày má phanh là 5,5mm, rộng 50mm, đờng kính
ngoài là297mm, góc ôm =120o.

- Cam lệch tâm: Luôn tỳ vào guốc phanh và đợc cố định nhờ lò xo, tác dụng của cam
lệch tâm là điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.

7


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
- Lò xo hồi vị: Mỗi cơ cấu phanh trớc có hai lò xo hồi vị để kéo guốc tỳ sát vào đầu
píttông của xi lanh bánh xe và tỳ sát vào cam lệch để tâm đảm bảo khe hở cần thiết
giữa má phanh và tang trống.
* Cơ cấu phanh sau:
1 2 3 4 5 6

7 8 9

10 11

12
13

Hình 1-3: Cơ cấu phanh sau
Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc trên hai chốt tựa cùng phía và có cùng chung
một xilanh làm việc. Cấu tạo cơ cấu phanh sau cơ bản giống cơ cấu phanh trớc, chỉ
khác một số điểm sau:
- Má trớc là má siết, má sau là má nhả, để cho má trớc và má sau mòn đều nhau nên
má trớc làm dài hơn má sau.
- Cả hai chốt tựa cùng nằm ở phía dới.
- Mỗi cơ cấu phanh có lò xo chung cho cả guốc trớc và guốc sau.
Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và
trống phanh sẽ tăng lên, ta phải điều chỉnh lại khe hở này, điều chỉnh khe hở ở phía

trên má phanh bằng cách xoay cam lệch tâm 7 và ở phía dới bằng cách xoay chốt lệch
tâm. Khi điều chỉnh khe hở trên khoảng 0,25mm, khe hở dới khoảng 0,12mm
8


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
* Phanh dừng: Dùng để phanh trên dốc và khi đỗ xe và để phanh xe khi gặp nguy
hiểm.
c. Dẫn động phanh: Dẫn động của hệ thống phanh chính bao gồm bàn đạp phanh, xi
lanh chính, cơ cấu phanh, các đờng ống dẫn và các thiết bị nối, các xi lanh công tác ở
các bánh xe.
* Xi lanh chính:
- Nhiệm vụ của xi lanh chính là nhận lực từ bàn đạp phanh, tạo ra dầu có áp suất cao
truyền tới các xi lanh công tác ở các bánh xe.
- Thân xi lanh: Đợc đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ cấp dầu và bù dầu,
có lỗ ren để bắt ống nối, đờng kính xi lanh 32 mm.
- Píttông: Đợc chế tạo bằng hợp kim nhôm, có các gờ để lắp gioăng làm kín, đỉnh
píttông đợc khoan 8 lỗ nhỏ 1,8 mm để dẫn dầu trong hành trình trả.
- Bát cao su: Làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển cùng với píttông có tác
dụng làm kín dầu có áp suất cao ở hành trình nén.
* Xi lanh công tác:
- Đợc đúc bằng gang xám GX 18-36, có đờng kính trong là 32 mm, có lỗ ren M10 để
bắt vít xả khí và lỗ ren M12 để lắp đầu nối. Xi lanh công tác có tác dụng cùng với
píttông nhận lực thông qua phần dẫn động truyền tới guốc phanh.
1.3.3. Nguyên lý hoạt động:

B

A

9


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Hình 1- 4: nguyên lý hoạt động
- Khi đạp phanh: Ngời lái tác động lên bàn đạp phanh, qua cần đẩy làm cho píttông
dịch chuyển sang trái, bát cao su nhanh chóng bịt kín lỗ cất dầu, ép dầu trong xi lanh
tạo ra áp suất cao, mở van thuận, dầu có áp suất cao theo đờng ống tới xi lanh công tác
thực hiện phanh xe.
- Khi thôi phanh: Ngời lái nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vi kéo cần đẩy về vị trí ban
đầu, dầu từ xi lanh bánh xe đợc hồi về xi lanh chính qua van nghịch kết thúc quá trình
phanh. Tuy nhiên dầu phanh chảy từ xi lanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu
trong xi lanh chính giảm nhanh chóng tạo ra độ chân không. Kết quả là, dầu trong
bình chứa sẽ chảy vào xi lanh qua cửa vào và dầu từ khoang B qua các lỗ ở đỉnh
píttông làm cong phớt cao su đi vào khoang A. Nh vậy khoang A đợc bổ sung dầu tức
thời đảm bảo đủ dầu cho lần đạp phanh tiếp theo, điều quan trọng là phải đảm bảo áp
suất d 5O 8O KN/cm2 để tránh lọt khí vào trong đờng ống.
1.3.4. Các thông số của xe UAZ 469
- Trọng lợng xe: 2350 kg.
+ Tự trọng : 1500 kg.
+ Trọng lợng phân bố cầu trớc: 970 kg.
+ Trọng lợng phân bố cầu sau: 1380 kg.
- Kích thớc xe:
+ Chiều dài: 4025 mm.
+ Chiều rộng: 1805 mm.
+ Chiều cao: 2020mm.
10

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
+ Chiều dài cơ sở: 2380mm.
+ Chiều rộng cơ sở: 1442 mm.
- Vận tốc cực đại: 100Km/h.
- Công suất cực đại: 75 mã lực.
- Mô men xoắn cực đại: 17,5kg/m.
- Ký hiệu lốp: 8,4 15.
- Kích thớc hệ thống phanh:
+ Đờng kính xi lanh chính: 32mm.
+ Đờng kính xi lanh bánh xe:
Đờng kính trong: 32mm.
Đờng kính ngoài: 42mm.
+ Đờng kính tang trống:
Đờng kính trong: 280mm.
Đờng kính ngoài: 292mm.
+ Chiều rộng má phanh: 50mm.
+ Chiều dày má phanh 5 mm.
+ Tấm ma sát cơ cấu phanh trớc:
Má phanh trớc và má phanh sau: 0 = 1200
1 = 2Oo ; 2 = 14Oo
+ Tấm ma sát cơ cấu phanh sau:
Má trớc:o = 125o ; 1 =15o ; 2 = 14Oo
Má sau: o = 8Oo ; 1 = 4O0 ; 2 = 12Oo
+ Tỷ số dẫn động từ bàn đạp đến xi lanh chính: 300/50mm.

11


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Chơng II
Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe uaz - 469

2.1. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh
2.1.1. Xác định toạ độ trọng tâm của xe

G1

G2
G

a

b
L

Hình 2-1: Sơ đồ tọa dộ trọng tâm
M A = G . a - Z2 . L = 0
M B = G . b - Z1 . L = 0

a=

Z

.L
Z .L
2
;b = 1
G
G

Trong đó:
+ Z1 = G1 = 970KG
12


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
+ Z2 = G2 = 1380 KG
+ L = 2,38 m.
a,b - Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm đến cầu trớc và cầu sau:

1380.2,38
970.2,38
a=
=1,39( m) b =
=0,98( m )
2350
2350

* Xác định bán kính làm việc trung bình của bánh xe: ký hiệu lốp 8,4 - 15

d
r =(B + ).25,4
0
2
Với:

+ B = 8,4 - Bề rộng lốp.
+ d = 15 - Đờng kính vành xe.

15
r =(8,4 +
).25,4 =403,86mm =0,4m
0
2
r1 = r 0 .
= 0,935 - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.
r1 = 0,4 . 0,935 = 0,374 m
2.1.2 . Xác định mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh
Mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ của xe hoặc
dừng hẳn xe với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Để tránh hiện tợng trợt lê bánh xe trong quá trình phanh, thì mô men sinh ra ở các
bánh xe đợc xác định theo điều kiện bám.
a. Mô men phanh bánh xe trớc
áp dụng công thức:

M ' =(
p

b. Mô men phanh bánh xe sau

13

m

p1

.G

2

1

)..r

bx


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Mp "= (

m p1 .G
2

)..rbx

- Hệ số phân bố lại tải trọng khi phanh lên cầu trớc và cầu sau:

m =1 +(

J

max

2

=1 (

g

g.b

1

m

.h

J

max

.h

g

g.a

)

)

Trong đó:
+ Jmax = 5,8 m/s2 - Gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh.
+ g = 9,81 m/s2 - Gia tốc trọng trờng.
+hg = 0,5 m - Chiều cao trọng tâm của xe.
+ a = 1,39; b = 0,98 - Các kích thớc toạ độ trọng tâm đến cầu trớc và cầu
sau.
Do đó

m1 = 1+

5,8.0,5
9,81.0,98

= 0,7

m2 = 1 -

5,8.0,5
9,81.1,39

= 1,212

M P =

0,7.970
. 0,6 . 0,374 = 76,18(KG.m)
2

M P =

1,212.1380
. 0,6 . 0,374 = 187,66 (KG.m)
2

2.2. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh
2.2.1. Các thông số của cơ cấu phanh
- Đờng kính trống phanh: 280 mm.
- Đờng kính xi lanh bánh xe:

14


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
+ Đờng kính trong: 32mm.
+ Đờng kính ngoài: 42mm.
- Chiều dày guốc phanh: 5 mm.
- Chiều rộng má phanh: 50 mm.
- Tấm ma sát phanh bánh xe trớc:
+ góc ôm tấm ma sát: 0 = 1200
1 = 200 ; 2 = 1400
- Tấm ma sát phanh bánh xe sau:
+ Má trớc: 0 = 1250 ; 1 = 150 ; 2 = 1400
+ Má sau: 0 = 800 ; 1 = 400 ; 2 = 1200
2.2.2. Xác định lực
- Khi phanh guốc phanh chịu tác dụng của lực P, lực tổng hợp R của N và T từ trống
phanh tác dụng lên guốc phanh và phản lực U tại chốt phanh.
- Góc và bán kính để xác định lực tổng hợp tác dụng lên má phanh đợc xác định theo
công thức sau:

tg =

cos 2 cos 2
1

2 + sin 2 sin 2
0

=

2

1

2

2.r (cos cos )
1

1

2

2 + sin 2 2. . cos( + ) sin
0

0

0

1

2

0

Trong đó:
+ 0 - góc ôm tấm ma sát.
+ 1 góc tính từ tấm chốt quay của guốc đến chỗ tán tấm ma sát.

+ 2 = 1 + 0 - góc từ tâm chốt tựa đến cuối tấm ma sát.
+ rt - Bán kính của tang trống.
15


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
- Từ các công thức trên ta tính đợc:
a. Đối với má trớc, má sau của cơ cấu phanh trớc:
cos 2.20 0 cos 2.140 0

tg =
2.

.1250
180

0

= 0,118

+ sin 2.1250 sin 2.1400
= 5,80

=

2.140(cos 200 cos1400 )
= 163,44mm
.120 0
.120 0

2.
+ sin 2 1200 2..
cos(200 + 1400 ) sin 1200


180
180




= 163 mm

b. Đối với phanh sau: Cơ cấu phanh có hai guốc phanh chung một xi lanh bánh xe. Má
trớc là má siết, má sau là má nhả, để cho tấm ma sát trớc và sau mòn đều nhau thì má
ở trớc làm dài hơn má ở sau.
Thay số liệu vào công thức sau ta tính đợc:
- Má trớc:
cos 2.150 cos 2.140 0
tg 1 = 2 .1250
= 0,118
+ sin 2.150 sin 2.140 0
0
180

1 = 6,750

1 =

2.140(cos 15 0 cos140 0 )

.1250
180

0

+ sin 2 1250 2.

.1250
180

0

. cos(150 + 140 0 ) sin 1250

1 = 164 mm
- Má sau:

16


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
tg

2

cos 2.40 0 cos 2.120 0

=

2.

.80

0

180 0

= 0,145

+ sin 2.40 0 sin 2.1200
1 = 8,250

1 =

2.140(cos 15 0 cos140 0 )

.80
180

0

0

+ sin 2 80 0 2.

.80

0

180

0

= 151,15mm

. cos(40 0 + 120 0 ) sin 80 0

1 = 151 mm



Từ góc và bán kính ta xác định đợc điểm đặt và hớng của lực N









Lực tổng hợp R của N và T tạo với lực N một góc xác định nh sau:

tg=

T
N

=

Với : à = 0,3 - Là hệ số ma sát giữa tấm ma sát và tang trống.
= 16,690



c. Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh
để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ở cơ cấu phanh trớc và cơ cấu phanh sau
bằng mô men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.
- Đối với cơ cấu phanh trớc:
M p = M p1 + M p2 = R1.r0 + R2.r0 = 2. R.r0

r0 =


1 + 2

=163.

0,3
1 +0,32

=46,83mm

d. Xây dựng họa đồ lực của cơ cấu phanh trớc và phanh sau:



Vì xi lanh nh nhau nên lực P đẩy guốc phanh là nh nhau đối với các guốc phanh
Trên mỗi guốc phanh có 3 lực tác dụng P , R 1, U 1 hoặc P, R2,U2 .

Từ tâm chốt quay 01, 02 kẻ đờng qua tâm ô ta có các trục Y1 Y1 và Y2 Y2 .
17


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
- Từ tâm 0 kẻ đờng qua vuông góc tơng ứng với các trục Y1 Y1 và Y2 Y2
ta có trục X1 X1 và X2 X2
- Hớng của lực N1 tạo với trục X1 X1 góc 1
- Hớng của lực N2 tạo với trục X2 X2 góc 2
- Điểm đặt lực N1và N2 tại có bán kính là p1, p2
- Kẻ vuông góc với N1và N2 tại góc của nó ta có lực T1, T2
- Hợp lực R1, R2 tơng ứng của N1, T1 và N2, T2 tạo với N1, N2 tơng ứng với góc .
- Kéo dài lực P, lực R1 , R2 các lực này cắt nhau 0 và 0 ta nối tới tâm chốt quay má
phanh trớc và sau,ta có các phản lực U1, U2.



- Xây dựng đa giác lực bằng cách lấy hai đoạn P = 80 mm để thực hiện lực P ,ta đợc









đa giác lực P , R1 , U 1 hoặc P , R2 , U 2 .
- Từ toạ độ lực ta có tỷ số:
+ Đối với cơ cấu phanh trớc:

P1

O1

N1
T1

P1



X1

o

R1

U1
U1

R1
Y1

Hình 2-2: Họa đồ tấm ma sát phanh trớc

18


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

R1
R2

=

276
276

=1

R1 = R2
Y

+ Đối với cơ cấu phanh sau:

R1
R2

=

276
121

P1

X1

=2.28

X

1

P2

1

X



R1 = 2,28 . R2

X1

Y

Hình 2-3: Họa đồ tấm ma sát phanh sau
- Đối với cơ cấu phanh trớc, ta có:

M 'p

132.103

R1 = R 2 = R =
=
= 1425kg
2.r0
2.46,83

- Đối với cơ cấu phanh sau, ta có:
MP = 2,28 . R2 . r01 + R2 . r02

R

2

=

108,4.103
2,28.47,12 + 46,83

= 702,6 KG

R1 = 2,28 . R2 = 2,28 . 702,6 = 1602 kg
- Tỷ lệ xích hoạ đồ cơ cấu phanh trớc:

à =
1

R2

( mm )

=

702,6
121

=5,8

KG
mm

- ở cơ cấu phanh trớc:
P1 = P2= P = 80 . à = 80 . 5,16 = 412 Kg
19


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
R1 = R2 = R = 1425 kg
U1 = U2 = 205 . 5,16 = 1075 Kg.
- ở cơ cấu phanh sau:
P = 80 . à = 80 . 5,8 = 464Kg
R1 = 276 . 5,8 = 1601,8 kg; R2 = 633 kg
U1 = 504 . 5,8 = 292 Kg.

O1

P


P

Hình
U1 2- 4: Họa đồNlc1 phanh cơ cấu phanh trớc

T1

O

R1

O1

P P

R1

X1
P

U1
N1

R2

X2
T2

U 2- 5: Họa
Hình
đồ lc phanh cơ cấu
O phanh sau2
T1
1

6,75

8,25


N

Y

R1

2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh
1
2.3.1. Xác định áp suất trong hệRthống
phanh:

U1

- Từ hoạ đồ lực. ở trên ta đã xác định đợc lực ép cần tác dụng lên guốc phanh trớc và
phanh sau:

Y1

+ Đối với phanh trớc: P1 = P2 = 412 KG

Y2

U2 R2
U2

P

+ Đối với phanh sau: P1 = P2 = 464 KG
Theo thiết kế thực tế của xe, ta thấy các xi lanh bánh xe có đờng kính nh nhau. Do
đó, ta lấy lực P = 464 KG của cơ cấu phanh sau để xác định áp suất trong hệ thống dẫn
động, vì để đảm bảo cho bánh trớc không bị trợt lê.
- Lực ép lên guốc phanh:

P=

.d 2 .p i
4

Trong đó:
20


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
+ d = 32 mm - Đờng kính xi lanh bánh xe.
+ P = 464 KG.
+ Pi = áp suất dầu trong hệ thống cần đạt đợc.

Q bd =

.D 2
4

.pi .

l' 1
l

Trong đó:
+ D = 32 mm - Đờng kính xi lanh chính.
+ Pi = 52,3 KG/cm2
+ L, = 50 mm - Kích thớc bàn đạp.
+l = 300 mm - Kích thớc bàn đạp.
+ = 0,92 - Hiệu suất dẫn động thuỷ lực.

Q bd =

3,14.32 2
4

.52.

50

1

300 0,92

= 75 (KG)

- Nhận xét: Với áp suất yêu cầu trong hệ thống là pi = 52,3 KG/cm2 thì lực bàn đạp
thực tế Qmax = 75 KG > [ Qmax] = 50 KG. Do đó, ta thấy hệ thống lực bàn đạp phải lớn
thì mới đảm bảo mô men phanh yêu cầu.
Để giảm nhẹ lực bàn đạp cho ngời lái, tăng tính an toàn, tăng hiệu quả phanh, khi sử
dụng phanh ta cần cải tiến hệ thống phanh cũ, thiết kế trợ lực phanh cho xe này.
2.4. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh
2.4.1. Xác định hành trình píttông của xi lanh bánh xe trớc và sau

x1 =x2 =

2( a +c )( +)
c

Trong đó:
+ x1 = x2 - hành trình dịch chuyển của píttông công tác ( mm ). .
+ = 0,3 - Khe hở trung bình giữa má phanh và trống phanh.
+ = 1 mm - Độ mòn hớng kính cho phép của má phanh.

21


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
+ a = 110 mm - Khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P.
+ c = 113 mm - Khoảng cách từ tâm trống đến chỗ cố định của má phanh.

x1 = x2 =

2(110 +113)(0,3 +1)
=3,96mm
113



Q bđ

Hình 2-6: Sơ đồ hành trình bàn đạp

2.4.2. Xác định hành trình cực đại bàn đạp phanh

2.d12 .x1 +2.d 22 .x2
l
h =
.

+

b
0 '
D2

l
Trong đó:
+ d1,d2 = 32 mm - Là đờng kính xi lanh làm việc của cơ cấu phanh trớc và
phanh sau.
+ D = 32 mm - Đờng kính xi lanh chính.
+ x1,x2 = 5,13 mm - Hành trình của píttông trong xi lanh bánh xe trớc và
sau.
+ b = 1,05 - Hệ số bổ xung khi phanh ngặt thể tích của dẫn động chất tăng
lên.

22

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
+ = 1,5 mm - Khe hở giữa thanh đẩy với píttông ở xi lanh chính = 1,5
mm.

2.32 2.3,96 +2.32 2.3,96
300
h =
.
1
,
05
+
1
,
5
= 108

2
32
50


h= 108 mm
- Nhận xét: Hành trình bàn đạp phanh của xe đảm bảo yêu cầu 150ữ170mm
2.5. Tính bền cơ cấu phanh
2.5.1. Xác định công ma sát riêng
Xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với tốc độ khi bắt
đầu phanh nh sau:

G.V02
L=
[ L ] =400 ữ1000 J / cm 2
2.g .F
Trong đó:
+ G - Trọng lợng toàn bộ ôtô khi đầy tải G = 2350 Kg.
+ V0 - Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh V0 = 50 km/h = 13,89 m/s.
+ g = 9,81 m/s2 - Gia tốc trọng trờng.
+ F - Diện tích toàn bộ của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh.
F = 0i . rt . bi
Trong đó:
+ m = 8 - Số lợng má phanh.
+ 0i - Góc ôm của má phanh tính thép rad.
+ rt = 140 mm - Bán kính tang trống.
+ bi = 50 mm - Chiều rộng của má phanh thứ i.

23


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

120.
125.
80.
F =4.
.0,14.0,05 +2.
.0,14.0,15 +2
.0,14.0,05
180
180

180
F = 0,108 m2

2350.13,89 2
L=
=1,28.105 KG.m / m 2 =128 J / cm 2
2.9,81.0,180
L [ L ] = 400 J/cm2.
2.5.2. Tính áp suất trên bề mặt ma sát

q=

Mp

à.b.rt .0
2

[q ] =1,5 ữ2( MN / m 2 )

Trong đó:
+ MP - Mô men phanh của một má phanh.
+ à = 0,3 - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh.
+ rt = 0,14 m - Bán kính tang trống.
+ 0 - Góc ôm tấm ma sát tính bằng rad.
- ở cơ cấu phanh trớc:

Mp =

1
132

.M 'P =
= 66KG.m
2
2

- ở cơ c ấu phanh sau:
MP1 = R1 . r01 = 1425 . 0,047 = 67KG.m.
MP2 = R2 . r02 = 702 . 0,043 = 30,2 KG.m.
Ta có:

q ,,1 =

67,8
125.
0 ,3.0 ,05.0 ,142 .
180

= 10,5.104 KG/m 2 = 1,05MN/m 2

24


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

q ,, 2 =

30,2
0,3.0,05.0,142 .

80.

180

= 6,6.104 KG/m 2 = 0,66MN/m 2

Vậy áp suất má phanh trên bề mặt đều đảm bảo yêu cầu 2 MN/m2
2.5.3.Tính thời gian làm việc của má phanh theo tỷ số p :

p=

M
[ p ] = 1 ữ 2.10 4 KG / m 2
F

Trong đó:
+ M = 1900 KG - Trọng lợng của xe khi đầy tải.
+ F = 0,108 m2 - Diện tích toàn bộ các tấm ma sát.

p=

1900
= 1,75 KG / m 2 [ p ] = 2.10 4 KG / m 2
0,108

2.5.4. Tính nhiệt phát ra trong quá trình :
Trong quá trình phanh động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng ở trống
phanh và một phần thoát ra môi trờng không khí.
Phơng trình cân bằng nhiệt năng:

G V12 V22
.

= mt .c.t 0 + F1 f t kt .dt
g
2
Trong đó:
+ G = 2350 KG - Trọng lợng khi xe đầy tải.
+ g = 9,81 m/s2
+ v1 = 30 km/h = 8,3 m/s - Vận tốc ban đầu khi phanh.
+ v2 = 0 - Vận tốc cuối quá trình phanh.
+ m1 = 18 kg - Khối lợng các trống phanh và các chi tiết liên quan bị nung
nóng.
+ c - Nhiệt dung riêng của các chi tiết bị nung nóng, đối với thép và gang
c = 500J/ KG độ = 50 KG.m/KG độ.

25