Thiết kế hệ thống phanh XE CON, các thông số cho trước Ga1 = 623Kg, Ga2 = 731Kg, L=2424mm, hg=562mm, loại lốp 155/330

TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

Thiết kế hệ thống phanh

Loại xe : xe con
Các thông số cho trớc : Ga1= 632 KG
Ga2 = 713 KG
L = 2424 mm
hg = 562 mm
Loi lp : 155/330
Yêu cầu thiết kế :
Trc a, sau tang trng
Loại dẫn động phanh: thy lc
I.Công dụng :
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn.
Hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó và giữ cho ô tô ở các dốc không bị
trôi.
Hệ thống phanh đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao. Là hệ
thống rất quan trọng không thể thiếu đợc trên ô tô
II.Yêu cầu với hệ thống phanh
Hệ thống phanh phải thoả mãn yêu cầu sau :
+ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờng hợp
+ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định ô tô khi phanh
+ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cờng đọ lao động của ngời lái.
+ Có độ nhạy cao để thích ứng với mọi trờng hợp nguy hiểm
+ Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe
+ Không có hiện tợng tự xiết.
+ Thoát nhiệt tốt
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định

1


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

+ Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh
sinh ra ở các cơ cấu phanh
+ Độ tịn cậy, tuổi bền sử dụng và tuổi thọ cao
III, u, nhc im ca dn ng phanh thy lc (phanh du) :
1, u im:
- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh
theo đúng yêu cầu thực tế
- Có hiệu suất cao
- Có độ nhạy tốt
- Kết cấu đơn giản
- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ
cấu phanh.
2, Nhc điểm
- Không thể tạo đợc tỉ số truyền lớn.Vì thế phanh dầu không có cờng hoá
chỉ dùng cho ôtô có trọng lợng toàn bộ nhỏ
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn
IV, Kt cu ca h thng phanh
S chung h thng dn ng khớ nộn

2

TKMH: HÖ thèng phanh

 GVHD: Tr¬ng M¹nh Hïng

1-Bàn đạp phanh
2 Trợ lực phanh
3 Xylanh phanh chính
4 Càng phanh đĩa
5 Má phanh đĩa
6 Rôto phah đĩa
7 Phanh trống
8 Má phanh guốc
9 Guốc phanh

Phanh đĩa được sử dụng trên các bánh xe phía trước, còn phanh tang
trống được dùng trên các bánh xe phía sau
1, Phanh đĩa:
Hãm chuyển động quay của bánh xe do ma sát sinh ra khi má phanh
đĩa ép vào rôto phanh đĩa.
Cơ cấu phanh đĩa

H.a
H.b
Cấu tạo phanh đĩa
Hình a. Phanh đĩa có giá đặt xilanh cố đinh
Hình b. Phanh đĩa có giá đăt xilanh di động
1.Đĩa phanh; 2. Giá đặt phanh; 3.Ống trượt
2, Phanh trống:
Các guốc phanh bung ra. Nó hãm chuyển động quay của bánh xe do
ma sát sinh ra khi má phanh đĩa ép vào trống phanh.

- Các loại cơ cấu phanh đĩa:

+ Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về 1 phía
3


TKMH: HÖ thèng phanh

 GVHD: Tr¬ng M¹nh Hïng

+ Cơ cấu phanh có điểm đặt riên rẽ về 1 phía và các guốc phanh có
dịch chuyển như nhau :

+ Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về 2 phía và lực dẫn động bằng
nhau :

4


TKMH: HÖ thèng phanh

 GVHD: Tr¬ng M¹nh Hïng

+ Cơ cấu phanh tự cường hóa :

5


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

TíNH TOáN THIếT Kế
I.xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu
phanh
+ Xét ô tô đứng yên trên đờng bằng

G

Z1

Z2

+ Theo lí thuyết ô tô khi sử dụng trọng lợng bám hoàn toàn với mọi cờng
độ phanh: G =Ga1 +Ga2 = 632 +713 = 1345 (KG)
MB = 0 Z1.L= G.b b= (Z1/G).L= 632.2424/1345 = 1139mm
a=L- b= 2424 - 1139=1284mm
+ Vi c cu phanh t trc tip ti cỏc bỏnh xe thỡ mụmen phanh tớnh
toỏn cn sinh ra mi c cu phanh cu trc l:

M pt =

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

Mps =

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

Cầu sau là:

6


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

Trong ú:
G Trng lng ụ tụ
a, b, hg ta trng tõm ụ tụ
L chiu di c s ụ tụ
Jmax gia tc chm dn khi phanh ( Jmax= 6m/s2 -7m/s2)
G gia t trng trng ( 9,81m/s2)
- Hệ số bám giữa lốp và mặt đờng = 0,75
rbx -Bán kính bánh xe
r0 = (d/2 + H)
r0 : Bán kính thiết kế của bánh xe
B- Bề rộng của lốp : B = 155mm
H - Chiều cao của lốp H = 155mm
d- Đờng kính trong của lốp d = 330mm

r0 = (330/2 + 155) = 320mm
- Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp = 0,933
rbx = r0 = 0,933.320 = 299mm
+ Thay s ta cú:
Mpt =

1345.1139
6.562
(1 +
).0,75.320 = 98727 KG.mm = 987 N .m
2.2424
9,81.1139

Mps =

1345.1284
6.562
(1
).0,75.320 = 62608G.mm = 626 N .m
2.2424
9,81.1284

II. thiết kế tính toán cơ cấu phanh
A, Phanh sau tang trống:
1, Xác định góc , và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên
má phanh :

7

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

TKMH: Hệ thống phanh

cos 2 1 cos 2 2

tg = 2 + sin 2 sin 2
0
1
2
Trong đó:

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

sát ( ~ 140- 160)
0 -góc ôm của tấm ma sát (~ 1000 1200)
2 = 1 + 2

Với phanh guốc sau ta chọn : 1 = 15 0
0 = 100 0
2 = 1150

tg s = 0,3179
s = 180
Bán kính xác định theo công thức :
=

2rt (cos 1 cos 2 )

02 + sin 2 0 2 0 cos( 1 + 2 ) sin 0

rt: bán kính tang trống
Chọn rt= 0,14
=> = 0,15m
2, Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh:
Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên
guốc phanh để đảm bảo tổng mô men phanh sinh ra ở guốc bằng mô men
phanh tính toán của mỗi cơ cấu đặt ở bánh xe
Tính đợc và nghĩa là xác định đợc điểm đặt lực và hớng lực
N1 ( N1 hớng vào tâm 0)
Lực R1 là tổng hợp của N1 và T1. R1 tạo với N1 góc 1 xác định
nh sau :
tg 1 =

T1
=à
N1

à là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, à = 0,3

tg 1 = 0,3
8


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

1 =170
Mô men sinh ra ở cơ cấu phanh 1 bánh xe là :

Mp=R1.ros + R2.ros
Bán kính ros xác định theo công thức:
ros = s .

à
1+ à2

= 0,044m

Mp : mô men phanh. Mp=628N.m
Xác định R1 và R2 bằng họa đồ véc tơ:

Từ họa đồ => R1/R2= 2,16 => R1=2,16R2
Thay vào phơng trình trên ta có:
628=2,16.R2.0,044 + R2.0,044
-> R2=4516N
Đo trên họa đồ ta đợc: R2= 62mm
à=

4516
= 73 N / mm
62

P2=40mm ->P2=40.73=2920N
U2=25mm ->U2= 25.73=1825N

9


GVHD: Trơng Mạnh Hùng

TKMH: Hệ thống phanh

Các thông số của phanh sau là:


r0

R
U
P
3, Tính xylanh bánh xe sau :

180
0,15m
0,044m
4516N
1825N
2920N

Ta có : P=p.s
Trong đó :
P : lực xylanh tác dụng vào guốc phanh
p : lực áp suất dầu trong đờng ống, chọn p=60KG/cm2
s : tiết diện piston
d 22
P
=
s=
4

p

=> d2=

4P
4.2920
=
=2,5cm=25mm
p
3,14.60

Vậy đờng kính xylanh bánh sau là 25mm
4, Kiểm tra hiện tợng tự xiết:
Tự xiết là hiện tợng xảy ra khi má phanh ép vào trống phanh chỉ
bằng lực ép mà không cần tác dụng lực P lên guốc phanh
Để kiểm tra lực tự xiết ta lập mối quan hệ giữa mô men phanh và lực
ép P
Tự xiết xảy ra khi :
à=

C. cos
= tg
C sin

Trong đó :
C là khoảng cách từ tâm bánh xe đến chốt má phanh
Chọn C=115 ( tham khảo xe tiêu chuẩn)
Phanh guốc đặt ở bánh sau nên chỉ xảy ra hiên tợng tự xiết khi xe lùi

10

TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

à = 0,3
s = 150mm
s = 180

tg =

115 cos180
= 0,96 > à = 0,3
150 115 sin 180

Do đó không xảy ra hiện tợng tự xiết
5, Kiểm tra kích thớc má phanh :
Ta kiểm tra công ma sát riêng:
Khi bắt đầu phanh, năng lợng đều đợc má phanh hấp thụ do đó tất cả
cơ cấu phanh của ô tô phải có đủ diện tích , má phanh phải thoả mãn điều
kiện sau đây:
L = (G.v2)/2.g. F [L] = 400-1000J/cm2
Trong đó:
G -Trọng lợng toàn bộ của ô tô khi chất tải (N)
G = 1345KG
V0 : vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh
V0 = 60km/h = 16,6 m/s
g - gia tốc trọng trờng g = 10 m/s2
F : tổng diện tích toàn bộ má phanh của các cơ cấu phanh

F= F1+F2
F1: diện tích phanh đĩa
F2: diện tích phanh tang trống
F = 4

R22 R11


x
+ 2rt b( 01 + 02 )
2
180
180

b : chiều rộng má phanh tang trống, b=60mm
rt: bán kính trống phanh, rt=140mm
x: góc ôm tấm ma sát, rt= 600
R1, R2 bán kính trong và ngoài đĩa ma sát
Chọn R1=85mm
R2=130mm

11


GVHD: Trơng Mạnh Hùng

TKMH: Hệ thống phanh
F= 2(1302-852).60.

3,14

3,14
+ 2.140.60.(120+110)
180
180

= 645+220 = 865cm2
1345.16,67 2
->L=
=21,6KG/cm2
2.10.865

=216J/cm2<[L]
Má phanh đã chọn thỏa mãn quá trình phanh
6, Tính toán lợng nhiệt thoát trong quá trình phanh:
Phơng trình cân bằng năng lợng:
t

G v v
=
g
2 =mtC.t0.Ft
2
1

2
2

k

t

dt

0

Trong đó:
mt: khối lợng của các trống phanh, mt=2.4=8KG
C : nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, C=500J/kgđộ
t 0: độ tăng nhiệt trống phanh so với không khí
Ft: diện tích làm mát của trống
k t : hệ số truyền nhiệt
v1= 60km/h=16,67m/s
v2=0
G (v12 v22 )
< 150 C
->t =
2 g.mt C
0

=

1345.16,67 2
= 4,680 < 150
2.10.8.500

Các thông số tính toán đảm bảo nhiệt độ làm việc của má phanh
B, Phanh trớc đĩa:
1, Bán kính đĩa quay:
Rd=Rv- v - v d mm
d

2

Rv: bán kính vành xe Rv = =

330
= 165mm
2

12


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

v : độ dày vành bánh xe, chọn v =5mm
v d : khe hở giữa vành bánh xe và đĩa v d =30-50mm, chọn v d = 30

->Rd=165-5-30=130mm
2, Bán kính trung bình tấm ma sát:
R2=Rd=130mm
R1=(0,53-0,85)R2 chọn R1=0,65R2=85mm
2( R23 R13 ) 2(1303 853 )
= 109mm
Rtb= 2 2 =
3( R2 R1 ) 3(1302 852 )

Chọn Rtb=110mm
3, Các kích thớc khác của cơ cấu phanh:
a, Đờng kính xylanh (d):

-Lực ép, ép má phanh vào đĩa phanh:
Mpt=m. à .Q.Rtb

Ta có:
Trong đó:

m=2 : số lợng đôi bề mặt ma sát
à =0,3 : hệ số ma sát

Rtb= 110mm
Q: lực ép má phanh vào đĩa
-> Q=

M pt
m.à .Rtb

=

987
= 14955 N = 1496KG
2.0,3.110.10 3

- Đờng kính xylanh phanh trớc:
Lực ép đợc xác định theo công thức khác là:
d 2
Q=p0.n
4

13

TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

Trong đó:
n =1 : số lợng xylanh làm việc
p0 =60 : áp suất chất lỏng trong hệ thống, chọn p0=60KG/cm2
-> d= 2

Q
1496
= 5,64cm
=2
. p0 .n
3,14.60.1

Chọn d=50mm
Độ dày đĩa phanh: =28mm
Khe hở má phanh và đĩa phanh: 1 = 2 =0,2mm
b, Độ rộng e của má phanh:
e~ R2-R1= 130-85= 45mm
c, Góc ôm của má phanh đợc xác định theo điều kiện bền:
Mpt=2FmsRtb=2N à Rtb
Fms: lực ma sát ở 1 má phanh
Ta thừa nhận quy định phân bố đều áp lực lên má phanh :

N= [q]S Với [q]=2MN/m2=2.106N/m2 (áp suất cho phép)
S : diện tích 1 má phanh
S=e.Ltb=e.Rtb.

Ltb: độ dài trung bình má phanh
-> Mpt =2[q]e.Rtb2. .à
=

M pt
98,7
=
= 1,51
2
2
2 à .Rtb e[q] 2.0,3.0,11 .00.045.2.106

> = 56,40

Chọn =550
14


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

4, Tính toán lợng nhiệt phát sinh trong quá trình phanh:
T=

G (v12 v22 )
150
2 g.m p .C

Trong đó:

v 1 =16,67m/s2
mp: khối lợng đĩa phanh và chi tiết liên quan, mp=10KG
Cgang=500J/kgđộ
->T=

1345.16,67 2
= 3,75 150
2.10.10.500

Đảm bảo yêu cầu làm việc của phanh

15


GVHD: Trơng Mạnh Hùng

TKMH: Hệ thống phanh

III. thiết kế dẫn động phanh (thủy lực):
1, Xác định kích thớc cơ bản :
a, Lực tác dụng lên bàn đạp:
Để tạo áp suất p=80KG/cm2 trên đờng ống ta cần tác dụng vào bàn
đạp một lực Q
D 2 l ' 1
p .
Q=
4
l

Trong đó :

D : đờng kính xylanh phanh chính, chọn D=23mm
l ,l các kích thớc đòn bàn đạp, chọn

l ' 80
=
l 250

: hiệu suất dẫn động, chọn =0,91

Q: lực tác dụng lên bàn đạp
3,14.2,32 80 1
80 .
= 116,8 KG
-> Q=
4
25 0,91

Với xe con [Q]=50KG
Do đó ta phải lắp thêm trợ lực phanh
b, Hành trình bàn đạp:
h= (

2d12 x1 + 2d 22 x2
l
b + 0 )
2
D
l'

d1,d2: đờng kính xylanh bánh trớc và bánh sau

0 : khe hở thanh đẩy và xylanh chính 0 =1,5mm
b : hệ số bổ sung, chọn b =1,05
x1 , x2 : hành trình piston tại cơ cấu phanh trớc và sau

: khe hở giữa má và trống phanh, =0,3mm
: độ mòn hớng kính cho phép, =1,2mm

a: khoảng cách tâm trống đến điểm đặt lc P, a=112mm
c, khoảng cách tâm trống đến điểm đặt chốt cố định, c=115mm
x1 = 2( + ) = 2(0,3 + 1, 2) = 3mm

16


GVHD: Trơng Mạnh Hùng

TKMH: Hệ thống phanh
x2 =

2(a + c)( + ) 2(112 + 115)(0,3 + 1,2)
=
= 5,92
c
115

->h= (

2d12 x1 + 2d 22 x2
l
b + 0 )

2
D
l'

2.502.3 + 2.452.5,92
25
.1.05 + 1,5)
= 98,17 mm
=(
2
23
8

Với xe con [h]=150mm nên hành trình bàn đạp thỏa mãn yêu cầu
2, Thiết kế trợ lực phanh chân không:
a, Xác định hệ số cờng hóa:
Sau khi đặt bộ cờng hóa ta chọn Qbd=30KG
d 2 l ' 1
pi
Qbd=
4
l

-> pi=
=

4Qbd l
.
D 2 l '
4.30.0,91 250

.
=20,54KG/cm2
3,14.2,32 80

Hệ số cờng hóa là:
p

80

k= p =
=3,9
20,54
i
b, Kích thớc màng bộ trợ lực chân không:
1
Xi lanh phanh chính

b

a
q2

d

q1

d

q bđ

q3
2

Bầu trợ lực
17

3


TKMH: Hệ thống phanh

GVHD: Trơng Mạnh Hùng

Xét sự cân bằng của màng cờng hóa:
Q C = p.Fm = Flx + Qc

Trong đó:
Fm: diện tích màng bộ cờng hóa, Fm=

Dm 2
4

Dm: đờng kính màng của bộ cờng hóa
p : độ chênh áp, p =0,5KG/cm2

Flx: lực lò xo, Flx =5KG
Qc: lực do bộ cờng hóa sinh ra trong xylanh chính
Pc=80-20,54= 59,46KG/cm2
: hiệu suất dẫn động thủy lực, =0,95
D 2 1

.
4

-> Qc=Pc
3,14.2,32 1
.
=59,46
=260KG
4
0,95

-> Fm=
->Dm=

Qc + Flx 260 + 5
=
= 530cm 2
p
0,5
4 Fm
4.530
=
= 26cm =280mm

3,14

Vậy đờng kính màng của bộ trợ lực chân không là Dm=260mm

18