Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt 17 chỗ ngồi (Link CAD: https://bit.ly/3voqa4c)

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Chơng i: các vấn đề chung về phanh cho ô tô với ebd
i.CấU tạo chung của hệ thống phanh có ebd
1.Vai trò của hệ thống phanh trên ô tô
-Trên ôtô hệ thống phanh có một vai trò rất quan trọng. Trên ôtô trang bị
hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc hoặc dừng hẳn xe khi cần thiết.
Nhờ có hệ thống phanh ôtô mà ngời lái có thể yên tâm về sự an tòan khi ôtô
chuyển động
- Ngày nay mạng giao thông đờng bộ phát triển mạnh phù hợp với nhu cầu
vận chuyển trong xã hội, ôtô là phơng tiện giao thông chủ yếu. Tại Việt Nam
cùng với chính sách kinh tế, hoà nhập vào thị trờng chung của thế giới, nhu cầu
vận chuyển hàng hoá cũng nh con ngời phát triển nhanh làm tăng trởng lợng ôtô
di chuyển trong mạng giao thông trong khi cha có một cơ sở hạ tầng về gia thông
phát triển đầy đủ. Do vậy dẫn đến viêc gia tăng các tai nạn trên các mạng giao
thông đờng bộ. Những phân tích đánh gia nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông
đờng bộ cho thấy 35-80% tổng số các tai nạn ôtô là có nguyên nhân từ hệ thống
phanh.
2.Công dụng,phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh
2.1 Công dụng
- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào
đấy hoặc dừng hẳn ôtô.
- Giữ cho ôtô dừng hoặc đỗ trên đờng dốc.
2.2 Phân loại.
2.2.1 Theo dẫn động phanh.
Theo dẫn động hệ thống phanh đợc chia ra:
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực
- Hệ thống phanh có cờng hoá.
2.2.2 Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh
Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ
thống phanh với bộ điều hoà lực phanh.
2.2.3 Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh.
Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống
phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS), ABS + liên hợp
2.3 Yêu cầu
Hệ thống phanh trên ôtô 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 đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm
-Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển
động của ôtô
-Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều
khiển không lớn
-Dẫn động phanh có độ nhạy cao
-Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan
hệ để đảm sử dụng tối đa trọng lợng bám của khi phanh ở các cờng độ khác nhau
-Không có hiện tợng tự xiết phanh
-Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

-Có hệ số ma sát giữa đĩa 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 khi ôtô đứng trong thời gian dài.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

3. Cấu tạo chung của hệ thống phanh chính EBD
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô đợc mô tả trên hình sau:

Hình 1: Hệ thống phanh trên ôtô
1.Nút BTCS và đèn LED 2.Đèn cảnh báo hệ thống phanh EBD
3.Tổng phanh 4.Công tắc đèn phanh 5. Bộ phận điều khiển Bosch 5.3
6.Cảm biến tốc độ bánh trớc 7.Cảm biến tốc độ bánh sau
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 trên ôtô.
- Dẫn động phanh:

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp
phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay
kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ
nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ
khí. Nếu là dẫn động thuỷ 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.
II. lựa chọn phơng án hệ thống phanh cơ bản
1. Lựa chọn cơ cấu phanh.
- Ô tô ngày nay càng ngày càng hiện đại, đặc biệt là với dòng xe con và xe
Mini Bus. Do đó hệ thống phanh cũng phải hiện đại theo để đáp ứng các yêu cầu
an toàn đòi hỏi ngày càng cao hiện nay. Với các hệ thông phanh hiện đại ngày
nay chúng ta chủ yếu sử dụng với cơ cấu phanh đĩa.
- Cơ cấu phanh đĩa hiên nay chủ yếu sử dụng loại phanh đĩa đĩa quay. Loại
phanh đĩa có đĩa quay có hai dạng chính đó là: Loại hai pittông và loại một
pittông( hình 2). Đĩa phanh đợc bắt chặt với moayơ bánh xe nhờ các bu lông. Có
hai tấm ma sát (má phanh) đợc lắp vào càng phanh, càng phanh đồng thời là xi
lanh phanh. Khi ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì dầu phanh từ xi lanh
chính với áp suất cao đợc đa vào xi lanh chính làm pittông đẩy má phanh ép vào
đĩa phanh, đồng thời với áp suất dầu cao làm cho càng phanh đợc đẩy với chiều
lực đẩy ngợc lại, làm càng phanh trợt trên chốt trợt ép má phanh còn lại vào tấm
ma sát và thực hiện quá trình phanh. Khi ngời lái nhả phanh làm áp suất dầu
trong xi lanh chính giảm dầu phanh từ xi lanh bánh xe hồi về xi lanh
chính.Pittông và càng phanh đợc hồi về vị trí ban đầu dới tác dụng của phớt

pttông (cao su). Do khe hở phanh đợc điều chỉnh tự động bởi phớt pittông nên
khe hở phanh không cần phải điều chỉnh bằng tay.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

a) loại hai pit tong

b) loại một pit tong

Hình 2 : kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

Ưu điểm của phanh đĩa loại đĩa quay: Toả nhiệt tốt do phần lớn đĩa phanh
đợc tiếp xúc với không khí, nên nhiệt sinh ra bởi ma sát dễ dàng toả ra ngoài
không khí nên sự chai bề mặt má phanh khó xảy ra. Nó đảm bảo khả năng ổn
định phanh ở tốc độ cao. Phanh đĩa có cấu tạo tơng đối đơn giản nên việc kiểm
tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ ràng. Phanh đĩa còn có u điểm là có khả
năng thoát nớc tốt, do nớc bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực li tâm
nên tính năng phanh đợc hồi phục trong thời gian ngắn. Phanh đĩa còn có u điểm
nữa là không cần phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh do khe hở
phanh đợc điều chỉnh tự động bởi phớt cao su giữa píttông với xi lanh.Phanh đĩa
còn có trọng lợng nhỏ hơn so với phanh tang trống. Lực chiều trục tác dụng lên
đĩa đợc cân bằng. Kết cấu đơn giản nên độ chính xác có thể cao bởi vậy có khả
năng làm việc với khe hở giữa đĩa phanh với má phanh nhỏ nên giảm thời gian

chậm tác dụng và tăng tỉ số truyền cho cơ cấu phanh.
Nhợc điểm của phanh đĩa loại đĩa quay: Má phanh phải chịu đợc ma sát
và nhiệt độ lớn hơn do kích thớc của má phanh bị hạn chế, nên cần có áp suất dầu
lớn hơn để tạo đủ lực phanh. Do gần nh không có tác dụng tự hãm nên cần có áp
suất dầu rất cao để đảm bảo đủ lực dừng xe cần thiết. vì vậy đờng kính pittông

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

trong xi lanh bánh xe phải lớn hơn so với pittông phanh tang trống. Phanh đĩa hở
nên nhanh bẩn các bề mặt ma sát.
- Phơng án lựa chọn cơ cấu phanh đĩa thiết kế cho đề tài ở đây là cơ cấu
phanh đĩa đĩa quay loại một pittông với các lý do sau.
+ So với cơ cấu phanh đĩa loại hai pittông thì cơ cấu phanh đĩa loại một
pittông có kết cấu đơn giản hơn nhng hiệu quả cao.
+ Do có kết cấu đon giản nên cơ cấu phanh có đĩa quay loại một pittông
chế tạo đơn giản hơn, giá thành hạ hơn và dễ tích hơp hơn.
Đó chính là lý do lựa chọn phơng án thiết kế cơ cấu phanh đĩa đĩa quay
loại một pittông.
2. Lựa chọn dẫn động phanh.
Hệ thống phanh EBD(Electronic Brake-Force Distribution) là hệ thống
phân phối lực phanh điện tử. Do vậy hệ thống dẫn động thuỷ lực của hệ thống
phanh EBD đòi hỏi có thể tích hợp điều khiển điện tử một cách đơn giản nhất và
hiệu quả nhất. Dới đây là một số phơn án bố trí dẫn động cho hệ thống phanh

EBD.

2.1 Bố trí dẫn động độc lập cho từng cầu kiểu TT.
Loại
kênh

điều
1
2

có 4 cảm biến, 4

Ký hiệu:
Cảm biến
Van điều khiển
Xylanh chính hai
buồng độc lập

khiển:
1
2

Bánh chủ động
Bánh bị động
Phạm Tuấn Thịnh
- Ô tô - K48

1
2

6
Xe FF (2+2)

Xe FR (2+2)

Hình 3: Bố trí 4 cảm biến - 4 kênh điều khiể (4+4)


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

2.2 Bố trí dẫn động chéo độc lập kiểu K

Hình 4: Bố trí (2+2)
2.3 Phơng án lựa chọn.
Với ô tô hiện đại bây giờ thờng chỉ sử dụng hai kiểu dẫn động thuỷ lực là:
Dẫn động độc lập từng cầu kiểu TT loại có 4 cảm biến, 4 kênh điều khiển và dẫn
động độc lập kiểu K loại 4 cảm biến, 4 kênh điều khiển
- Với kiểu dẫn động độc lập từng cầu kiểu TT thờng chỉ dùng cho xe hai
cầu chủ động.
- Với dẫn động độc lập kiểu K. Đây là kiểu dẫn động chủ yếu đợc sử dụng
trên các loại xe một cầu chủ động hiện nay.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Vậy phơng án lựa chọn thiết kế cho hệ thống phanh EBD ở đây có cơ cấu
phanh ở các bánh xe đều là cơ cấu phanh đĩa với hệ dẫn động độc lập kiểu K. Và
ta có sơ đồ thuỷ lực lựa chọn thiết kế của hệ thống là:

iii. điều kiện sử dụng của hệ thống phanh ebd.
1. Các liên hợp của ABS trong hệ thống phanh EBD.
Hệ thống phanh EBD là liên hợp giữa hệ thống phanh ABS( Anti-lock
Braking System) cơ bản và các hệ thống hỗ trợ khác. Hệ thống phanh EBD khác
với hệ thống ABS cơ bản ở chỗ là:
- Với hệ thống ABS cơ bản thì hệ thống hoạt động khi bánh xe bị bó cứng
và trợt lết. Hệ thống điều khiển áp suất dầu ở ba chế độ: Tăng áp, giữ áp và giảm
áp. Việc điều khiển này tác dụng trực tiếp tới tất cả các bánh xe thông qua việc
tác dụng vào chân phanh của ngời lái.
- Với hệ thống phanh EBD thì tuỳ vào trờng hợp cụ thể mà hệ thống điều
khiển phanh thích hợp ở từng bánh xe. Hệ thống cũng điều khiển cho áp suất dầu
ở ba chế độ: Tăng áp, giữ áp, giảm áp. Nhng việc điều khiển này không tác động
cùng lúc ở tất cả các bánh xe mà ở từng bánh xe riêng biệt với các mức độ phanh
khác nhau. Với ô tô trang bị hệ thống phanh EBD thì khả năng ổn của ô tô trong
quá trình chuyển động là tốt hơn rất nhiều so với hệ thống phanh ABS cơ bản.
* Các liên hợp sử dụng trong hệ thống phanh EBD cùng với hệ thống
phanh ABS cơ bản là:

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

8

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

- BAS(Brake Assist System): Hệ thống hỗ trợ phamh khẩn cấp.
- TRC(Traction Control): Hệ thống điều khiển lực kéo bánh xe
- VSC(Vehicle Stabilty Control): Kiểm soát ổn định hớng.
2. Điều khiển sử dụng.
Nh đã nói ở phần trên thống phanh EDB là liên hợp giữa hệ thống phanh
ABS cơ bản và các hệ thống hỗ trợ BAS, ASR và VSC nên ta có các điều kiện sử
dụng là:
- Với ABS: Hệ thống ABS sẽ kích hoạt khi bánh xe có hiên tợng trợt lết.
Khi đó nó sẽ giữ cho xe ổn định hớng chuyển động và đạt đợc hiệu quả phanh tốt
nhất. Và để phục vụ mục đích này ta cần dùng bốn cảm biến tốc độ bánh xe và
phím kích hoạt phanh( công tắc bàn đạp phanh)
- Với BAS: Hệ thống sẽ kích hoạt khi nó nhận biêt thấy ngời lái phanh gấp.
Để hệ thống nhận biết đợc điều này ngoài các cảm biến của ABS ta cần thêm hai
cảm biến nữa( cảm biến hành trình bàn đạp và cảm biến áp suât sau xylanh
chính). Khi có hiện tợng phanh gấp thì lập tức ngắt đờng dầu từ xylanh chính
xuống cơ cấu phanh và hệ thống điều khiển bơm để bơm dầu xuống cơ cấu chấp
hành.
- Với ASR: Dùng cho xe khi đi trên đờng trơn lầy để có thể khởi hành tốt
hoặc xe đi trên đờng trơn tuột hay một bên tốt một bên trơn tuột. Với ASR ta cần
một bộ điều chỉnh chế độ nhiên liệu, một công tắc kích hoạt và bộ phân phối
mômen trên các cầu.
- Với VSC: Đây là hệ thống ổn định hớng và ta có các tình huống sử dụng
cụ thể là:
+ Khi xe đi trên đờng thẳng có hệ số bám tốt thì không có vấn đề gì, lúc
náy hệ thống chỉ có tác dụng khi áp suất lốp hai bên khác nhau nhiều làm cho
góc lệch bên của các bánh xe khác nhau. Lúc đó cần tiên hành điều chỉnh tăng

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

phanh cho từng bên sao cho gia tốc bên đo đợc gần về với gia tốc bên lý thuyết
do góc quay vành lái gây lên.
+ Khi xe đi trên đờng vòng có hệ số bám bằng nhau nhng cũng do ảnh hởng của góc lệch bên dẫn đến sai lệch gia tốc bên đo đợc với gia tốc bên lý
thuyết và lúc đó buộc phải tiến hành điều chỉnh.
+ Khi xe đi trên đờng cong có hệ số bám khác nhau. Lúc này cần thiết phải
điều chỉnh. Có ba mức độ giảm tốc cho các xe là:
Nếu gia tốc bên lớn hơn 0,4g thì tiến hành điều chỉnh ở trạng thái cấp
bách( giảm mức nhiên liệu vào động cơ và phanh).
Nếu từ 0,2g - 0,4g thì điều chỉnh không cần giảm tốc, chỉ cần phanh.
Nếu nhỏ hơn 0,2g thì tuỳ từng mức độ sang trọng của xe có thể hiệu chỉnh
hay không.

Chơng ii: tính toán thiết kế hệ thống phanh cơ bản

i. Thiết kế cơ cấu phanh
1. Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

10

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo( Transit 16 chỗ).
Dài x rộng x cao(mm)
5800 x 1974 x 2520
Chiều dài cơ sơ(mm)
3750
Vệt bánh trớc(mm)
1737
Vệt bánh sau(mm)
1737
Khối lợng toàn tải(kg)
3500
Khối lợng không tải
2218
Khối lợng phân bố trên các cầu khi không tải
22/78
Khối lợng phân bố trên các cầu khi đầy tải
34/66
Chiều cao trọng tâm G(hg)(mm)
1050
* Mômen sinh ra ở cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô
với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Ta có:
- Khối lợng phân bố trên cầu trớc khi đầy tải là:
m1 = 34%.m = 1190kg

- Khối lợng phân bố trên cầu sau khi đầy tải là:
m2 = 66%m = 2310kg.
- Tọa độ trọng tâm G:
hg = 1050mm
b = m1.L/m = 1275mm( khoảng cách từ tâm đến cầu trớc).
a = m2.L/m = 2475mm(khoảng cách từ tâm đến cầu sau).
- Bán kính lăn của bánh xe:
r0(tĩnh) =

d
75
16
75
.24,5 +
.B =
.24,5 +
215 = 357mm.
2
100
2
100

rđ = 0,93 r0 = 0,93.357 = 332mm.
*Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán
cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh là:
- Cầu trớc:

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

11

Đồ án tốt nghiệp

Mp =

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

j max .hg
G.b
(1 +
). .rbx
2.L
g .b

Mp =

3500.10.1,275
10.1,05
(1 +
).1.0,332 = 3602Nm.
2.3,750
10.1,275

- Cầu sau:
Mp =

G.a
. .rbx
2.L

Mp =

3500.10.2,475
.1.0,332 = 3835Nm
2.3,750

ở đây: G - trọng lợng của ôtô khi đầy tải.
a, b, hg - tọa độ trọng tâm của ôtô.
L - chiều dài cơ sở của ôtô.
jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh;
chọn jmax= 10m/s2.
g - gia tốc trọng trờng, g = 10m/s2.
- hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, lấy = 1.
rbx - bán kính lăn của bánh xe, rbx = rđ = 332mm
2. Xác định lực điều khiển xylanh bánh xe.
Mômen phanh Mp của bánh xe đợc xác định theo công thức:

Fp=N

Mp = 2.à.Fp.rtb

Fp=N

t

rtb

b

- Fp lực điều khiển xylanh bánh xe.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

r

12
Hình 5

T1=T2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

- à.Fp = T1 = T2 = Fmasat lực ma sát.
- rtb bán kinh đặt lực

5 d
6 2

5 16
6 2

rtb = .( .24,5 35) = .( .24,5 35) = 134 mm
- hệ số ma sát à = 0,38 ữ 0,4, chon à = 0,4.
*Với cầu trớc ta có:
Mp = 3602Nm
3602 = 2.0,4.Fp.0,134

Fp = 33603N = 33,603kN.

Fms = à.Fp = 0,4.33,603 = 13,441kN.
*Với cầu sau ta có:
Mp = 3835Nm
3835 = 2.0,4.Fp.0,134
Fp = 35771N = 35,771kN.

Fms = à.Fp = 0,4.35,771 = 14,308kN.

3. Xác định đờng kính xylanh bánh xe
Ta có:
d 2
.n
Fp = p0.
4

Trong đó: - n: số xylanh trên một cơ cấu phanh, chọn n = 2.
- p0: áp suất chất lỏng trong hệ thống( áp suất điều khiển),
po = 130bar = 130.105N/m2 = 1300N/cm2.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

- d: đờng kính xylanh.
4.F p

d=

p 0 . .n

*Với cầu trớc ta có:
4.33603
= 4,223 = 42mm
1300.3,14.2

d =

*Với cầu sau ta có:
4.35771
= 4,357cm = 44mm
1300.3,14.2

d =

4. Tính bền cơ cấu phanh.
4.1. Tính công trợt riêng L.
Ta có:
G.V 2 0
L=
2.g.F

Trong đó:
- G: trọng lợng xe khi đầy tải.

- V0 = Vmax = 60km/h = 16,67m/s
- g = 10(m/s2).
- F = F 1 + F 2
Trong đó:
F1: tổng diện tích má phanh trớc

F1= 4
R1 =

(

)

.R1 2 .R2 2 o

2
2
.x .
= R1 R2 .x 0 .
2.
180
90

d
.24,5 35 = 161mm = 0,161m
2

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

14

Đồ án tốt nghiệp

R2 =

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

4 d
.( .24,5 35) = 107mm = 0,107m
6 2

x0: góc ôm của tấm ma sát, x0 = 600.
F1 = 0,03m2.

F2: tổng diện tích má phanh sau. Do ta chọn hai đĩa phanh trớc sau
giống hệt nhau nên F2 = F1 = 0,03m2.
*Với cầu trớc ta có:
G1 .V 2 0 11900.16,67 2
L1=
=
= 5482729(N/m) 548,27(J/cm2).
2.g.F1
2.10.0,03

*Với cầu sau ta có:
G2 .V 2 0
23100.16,67 2
L2=
=

= 10642946 (N/m) 1064,29(J/cm2).
2.g.F2
2.10.0,03

*Với toàn bộ xe ta có:
L=

35000.16,67 2
= 8101852(N/m) 810,18(J/cm2).
2.10.0,06

L = 810,18(J/cm2) < [L] = 1000(J/cm2).
Vậy kích thớc má phanh đã chọn thỏa mãn công trợt riêng.

4.2. Kiểm tra áp suất bề mặt ma sát.
áp suất trên bề mặt ma sát giữa má phanh và đĩa phnah đợc tính
theo công thức P=

F
.S

Trong đó: - F: lực ép lên má phanh, F =

P0 . .d 2
4

- S: diện tích má phanh

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

* Kiêm tra má phanh trớc.
Ta có diện tích của một cặp má phanh: S = F1/2 = 0,03/2 = 0,015(m2)

P=

130.105.3,14.422.106
P0 . .d12
=
1,114(MN/m2)
4.0,
015
4.S

*Kiểm tra má phanh sau:
Tơng tự ta có: S = 0,015(m2)
P=

130.105.3,14.442.106
P0 . .d 22
=
1,187(MN/m2)
4.0, 015
4.S

áp suất giới hạn cho phép đối với má phanh xe Mini Bus là [ P ] = 1,5( MN / m 2 )
Vậy với má phanh đã chọn thì áp suất riêng trên bề mặt ma sát của má
phanh trớc và sau nằm trong giới hạn cho phép.
4.3. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.
Khi phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng. Một phần năng lợng này làm nóng các cơ cấu, một phần toả ra môI trờng xung quanh. Nếu nhiệt
lợng làm nóng các cơ cấu lớn có thể dẫn đến làm hang các chi tiết của cơ cấu
phanh. Nh làm giảm hệ số ma sát giữa má phanh với đĩa phanh, sẽ ảnh hởng tới
hiệu quả phanh.
Phơng trình cân bằng năng lợng trong quá trình phanh là:
2

2

t
G v1 v 2
.
= mt .C.t 0 + Ft . K t .d t
g
2
0

do khi phanh đột ngột ở thời gian ngắn nên thời gian t nhỏ có nghĩa lợng nhiệt
toả ra ngoài không khí là rất nhỏ
t

FT k T d t 0

nên bỏ qua .

0

nên sự tăng nhiệt độ đợc xác định bằng công thức sau

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

2

2

G v1 v 2
.
= mt .C.t 0
g
2

Trong đó: - G: là trọng lợng của xe khi đầy tảI, G = 35000N.
- V1: vận tốc ban đầu khi phanh, V1 = 30km/h = 8,33m/s
- V2: vận tốc xe sau khi phanh V2= 0
- mt: khối lợng của các đĩa phanh, chọn mt = 18kg
- g: gia tốc trọng trờng, g = 10m/s2.
- C: nhiệt dung riêng của chi tiét bi nung nóng,
C = 500(J/kg.độ)= 500(Nm/kg.độ)

Với yêu cầu t0 150C
Ta có: t =
0

G.(V12 V22 )
35000.8,33 2
=
= 1,6200C
2 g .mt .C
2.10.18.500

Vậy cơ cấu phanh đã chọn thoả mãn đảm bảo sự thoat nhiệt theo yêu cầu.
II. Thiết kế tính toán dẫn động phanh.
1. Lực tác dụng lên bàn đạp và hành trình bàn đạp.
Đờng kính của xilanh phanh bánh xe trớc và xi lanh bánh xe sau đã tính
toán ở phần trên ta có là:
d1 =42 mm
d2=44 mm
Chọn đờng kính xilanh chính d, kích thớc đòn bàn đạp l, l:
Để tạo lên áp suất p = 1300N/cm2 thì cần phải tác dụng lên bàn đạp một
lực Q
Q=

l' 1
.d 2
.p . .
l
4

Với d : Đờng kính xilanh tổng phanh, chọn d = 16 mm = 1,6 cm
l, l : Các kích thớc của đòn bàn đạp,

l/l = 44/240

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

: Hiệu suất dẫn động thuỷ lực, = 0,92


Q=

44 1
.1,6 2
.
.1300 .
= 480N
240 0,92
4

Đối với ôtô Mini Bus ta lấy lực tác động lên ban đạp của ngời lái là: [Q] = 250N
Nh vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cờng độ lao động
cho ngời lái.

Với kích thớc d, l, l đã chọn trên, ta xác định đợc hành trình bàn đạp phanh theo
công thức :
2.d12 .x1 + 2.d 22 .x 2

. l/l
.

+

h=
b
0
2
d



Trong đó: d1, d2: Đờng kính xilanh bánh xe trớc và sau,
d1 = 42mm ; d2 = 44 mm
0 : Khe hở giữa thanh đẩy và xilanh piston chính,
0 = 1,5 mm
d: Đờng kính xilanh chính, d = 16 mm
l, l : Các kích thớc đòn bàn đạp,
b : Hệ số bổ xung, b = 1,08
x1, x2 : Hành trình piston của các xilanh làm việc ở bánh xe trớc và sau
+Với phanh đĩa:

x1 = x2 = 1mm

Vậy hành trình toàn bộ cuẩ bàn đạp:

2.42 2 .1 + 2.44 2 .1

. 240/44 = 84 mm
.
1
,
08
+
1
,
5
h=
2

16



Đồi với ôtô mini bus, hành trình bàn đạp cho phép là : 150 mm
Vậy: h < [h] = 150mm, thoả mãn yêu cầu.
* Xác định hành trình của piston xilanh lực:

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu đảm
bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.
Gọi S1, S2 là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì
S = S1 + S2
Với S2 là hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng độc
lập ( không liên hệ với piston thứ cấp ).
Tính S1 , S2:
ta có:

S1.

.d12
d2
.d 2
. = 2.x1 .
. b S1 = 2.x1. 12 . b
4
4
d

.d 22
d 22
.d 2

.
=
2
.
x

.
.

S2.
S2 = 2.x2. 2 . b
2
b
4
4
d

Trong đó :
d1 , d2: đờng kính xilanh bánh xe trớc và sau.
d1 = 42mm ; d2 = 44 mm
d: Đờnh kính xilanh chính , d =16 mm
x1, x2 : Hành trình dịch chuyển của piston bánh xe trớc và sau.
x1 = x2 = 1mm
S1 = 2.

42 2
.1,1 = 15,33mm
16 2

S2 = 2.

44 2
.1,1 = 16,32 mm
16 2

Nh vậy : Pis ton thứ cấp dịch chuyển một đoạn S1 = 15,33mm

Piston sơ cấp dịch chuyển một đoan
2. Thiết kế tính toán bộ trợ lực.
2.1 Chọn bộ trợ lực.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

19

S2 = 16,32 mm


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Ta chọn phơng án cờng hoá chân không cho hệ thống vì bộ cờng hoá chân
không đơn giản, dễ tích hợp với hệ thống chung và cho kết quả tốt so với các bộ
cờng háo khác.
Cấu tạo bộ cờng hoá chân không

Hình 6 Sơ đồ bộ trợ lực chân không .
1. Piston xilanh chính , 2 . Vòi chân không , 3 . Màng chân không , 4 . Van chân
không , 5 . Van khí , 6 . Van điều khiển , 7. lọc khí , 8. Thanh đẩy , 9 Bàn đạp .

Đặc điểm:
Sử dụng ngay độ chấn không ở đờng ống nạp của động cơ, đa độ chân
không này vào khoang A của bộ cờng hóa, còn khoang B khi phanh đợc thông
với khí trời.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Nguyên lý làm việc:
- Khi không phanh cần đẩy 8 dịch chuyển sang phải kéo van khí 5 và van
điều khiển 6 sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đờng thông với khí
trời, lúc này buồng A thông với buồng B qua hai cửa E và F và thông với đờng
ống nạp. Không có sự chênh lệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu cờng hoá không
làm việc.
- Khi phanh dới tác dụng của lực bàn đạp, cần đẩy 8 dịch chuyển sang trái
đẩy các van khí 5 và van điều khiển 6 sang trái. Van điều khiển tì sát van chân
không thì dừng lại còn van khí tiếp tục di chuyển tách rời van khí. Lúc đó đờng
thông giữa cửa E và F đợc đóng lại và mở đờng khí trời thông với lỗ F, khi đó áp
suất của buồng B bằng áp suất khí trời, còn áp suất buồng A bằng áp suât đờngg
ống nạp ( = 0,5 KG/cm2). Do đó giữa buồng A và buồng B có sự chênh áp suất (=
0,5 KG/cm2). Do sự chênh lệch áp suất này mà màng cờng hoá dịch chuyển sang
trái tác dụng lên pittông 1 một lực cùng chiều với lực bàn đạp của ngời lái và ép
dầu tới các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh .
- Nếu giữ chân phanh thì cần đẩy 8 và van khí 5 sẽ dừng lại còn piston 1
tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp. Van điều khiển 6 vẫn tiếp xúc với van
chân không 4 nhờ lò xo nhng di chuyển cùng piston 1, đờng thông giữa lỗ E, F
vẫn bị bịt kín. Do van điều khiển 6 tiếp xúc với van khí 5 nên không khí bị ngăn
không cho vào buồng B. Vì thế piston không dịch 1 chuyển nữa và giữ nguyên
lực phanh hiện tại.
- Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo 9 kéo đòn bàn đạp phanh về vị trí ban đầu,

lúc đó van 5 bên phải đợc mở ra thông giữa buồng A và buồng B qua cửa E và F,
khi đó hệ thống phanh ở trạng thái không làm việc.
Ưu điểm:

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Tận dụng đợc độ chênh áp giữa khí trời và đờng ống nạp khi động cơ làm
việc mà không ảnh hởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo đợc trọng tải
chuyên chở và tốc độ khi ôtô chuyển động. Ngợc lại khi phanh có tác dụng làm
cho công suất của động cơ có giảm vì hệ số nạp giảm, tốc độ của ôtô lúc đó sẽ
chậm lại một ít làm cho hiệu quả phanh cao. Bảo đảm đợc quan hệ tỷ giữa lực
bàn đạp và với lực phanh .So với phơng án dùng trợ lực phanh bằng khí nén, thì
kết cấu bộ cờng hoá chân không đơn giản hơn nhiều, kích thớc gọn nhẹ,dễ chế
tạo, giá thành rẻ, dễ bố trí trên xe.
Nhợc điểm:
Độ chân không khi thiết kế lấy là 5 N/cm2, áp suất khí trời là 10N/cm2 , do đó
độ chênh áp giữa hai buồng của bộ cờng hoá không lớn. Muốn có lực cờng hoá
lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thớc của bộ cờng hoá tăng lên.
Phơng án này chỉ thích hợp với phanh dầu loại loại xe du lịch , xe vận tải , xe
khách có tảo trọng nhỏ và trung bình .
2.2. Thiết kế bộ trợ lực.
* Hệ số cờng hoá
Khi có đặt bộ cờng hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của ngời lái khoảng

300 N, kết hợp với lực của cờng hoá sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất
cực đại ứng với trờng hợp phanh gấp vào khoảng 1200 1300N/cm2
Từ công thức xác định lực bàn đạp :

.d 2
l' 1
Qd =
. pi . . .
4
l tl
Với Qđ = 250 N ta xác định đợc áp suất pi do ngời lái sinh ra lúc đạp phanh là:

pi =

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

Qd .4 l
. . tl .
.d 2 l '
22


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

trong đó :
d - đờng kính xylanh chính , d =16mm = 1,6cm .
l , l' - kích thớc đòn bàn đạp, l/l = 44/240
tl - hiệu suất truyền lực , tl = 0,92 .

pi =

250.4 240
.
.0,92 = 624 N / cm 2
2
.1,6 44

Nh vậy , áp suất còn lại do bộ cờng hoá sinh ra là :
pc = pt - pi = 1300 624= 676N/cm2 .
Hệ số cờng hoá đợc tính nh sau :

kc =

pt 1300
=
= 1,92
pc
676

Có cường hoá

P(N/cm2)

Yêu cầu của bộ cờng hóa
thiết kế là luôn phải đảm bảo

1300

hệ số cờng hoá trên

Không cường hoá

Ta xây dựng đợc đờng đặc
tính của bộ cờng hoá nh sau:
0

* Xác định kích thớc màng cờng hoá

50

300

Hình 7: Đường đặc tính bộ cường hoá

Để tạo đợc lực tác dụng
lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buống A và buồng B tạo
nên áp lực tác dụng lên piston 1 .
Xét sự cân bằng của màng 3 ta có phơng trình sau :
Qc = F3 (pB - pA ) - Plx = F3 . p - Plx .

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

23

Qbđ


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

trong đó :
p - độ chênh áp phía trớc và phía sau màng 3 ,
lấy bằng 5

N
ứng với tốc độ làm việc không tải của động cơ khi
cm 2

phanh .
F3 - diện tích hữu ích của màng 3 .
Plx - lực lò xo ép màng 3 .
Qc - lực tác dụng lên piston thuỷ lực đợc tính theo công thức :

Qc =

pc .F11
.


với F11- diện tích của piston xylanh chính

F11 =

.d 2 .16 2
=
= 2.01cm 2 .
4
4

pc - áp suất do trợ lực phanh tạo ra , pc = 676N/cm2.
- hiệu suất dẫn động thuỷ lực , = 0,95.
Qc =

676.2.01
= 1429N .
0,95

Từ phơng trình cân bằng màng 3 ta có :
F3 =

Qc + Plx
.
p

với Plx = 90 N , tham khảo các xe có trợ lực chân không.
F3 =

1429 + 90
. = 304cm2
5

Vậy ta có đờng kính màng 3 là :

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt nhỏ 17 chỗ ngồi

Dm3 =

4.F3
=


4.304
= 19, 98cm = 199,8mm.


Nh vậy màng 3 của bộ cờng hoá có giá trị đờng kính bằng 200 mm để
đảm bảo áp suất cờng hoá cực đại pc .

* Tính lò xo màng cờng hoá
Lò xo piston xilanh chính đợc tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
*Đờng kính dây lò xo
d lx 1,6

k .Fmax .c
.
[ ]

Trong đó : dlx - đờng kính dây lò xo.
Fmax - lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn động
phanh dầu), 180 N.
c - hệ số đờng kính, c =

Dtb
.
d lx

với : Dtb - đờng kính trung bình của lò xo.
Dtb =

D1 + D2
,
2

trong đó: D1 và D2 là đờng kính nhỏ nhất và lớn nhất của vòng lò xo.
Chọn c = 15 .
k - hệ số tập trung ứng suất, đợc tính theo công thức:
k=

4c 1 0,615 4.15 1 0,615

=

= 1,09.
4c 4
c
4.15 4
15

[] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65,
[] = 330 MPa.

Phạm Tuấn Thịnh - Ô tô - K48

25