Đồ án Thiết kế hệ thống phanh khí cho xe tải 5 tấn( kèm bản vẽ) www.tailieucokhi.net

Đồ án tốt nghiệp

lời nói đầu
Sự phát triển lớn mạnh của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần
chuyên chở khối lợng lớn hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt
dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở
thành một trong những phơng tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hánh
khách, đồng thời ôtô đã trở thành phơng tiện giao thông t nhân ở các nớc có
nền kinh tế phát triển. Hiện nay ở nớc ta số lợng ôtô t nhân cũng đang phát
triển cùng với sự tăng trởng của nền kinh tế, mật độ xe trên đờng ngày càng
cao.
Do mật độ ôtô trên đờng ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao
cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đờng là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn
cần phải quan tâm. ở nớc ta những năm gần đây số vụ tai nạn và số ngời chết
do tai nạn là rất lớn. Theo thống kê của các nớc thì trong tai nạn giao thông đờng bộ 60-70% do con ngời gây ra, 10-15% do h hỏng máy móc, trục trặc về
kỹ thuật và 20-30% do đờng xá xấu. Trong nguyên nhân h hỏng do máy móc,
trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên đợc thống kê
nh sau: phanh chân 52,2-74,4%, phanh tay 4,9-16,1%, lái 4,9-19,2%, chiếu
sáng 2,3-8,7%, bánh xe 2,5-10%, các h hỏng khác 2-18,2%.
Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn
nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì thế mà hiện nay hệ thống
phanh ngày càng đợc cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ
thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Đề tài tốt nghiệp em đợc giao là thiết kế hệ thống phanh khí cho xe tải 5 tấn
dựa trên cơ sở là xe Zil-130
Công việc thiết kế hệ thống phanh bao gồm các phần sau.
- Phân tích hệ thống phanh
- Lựa chọn phơng án thiết kế cơ cấu phanh và dẫn động phanh nhằm đạt hiệu
quả phanh cao nhất trong mọi điều kiện hoạt động của xe.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

1


Đồ án tốt nghiệp

- Thiết kế các cụm chi tiết trong hệ thống phanh một cách phù hợp.
Qua thời gian gần 4 tháng với sự giúp đỡ tận tình của thầy Đỗ Tiến Minh và
các thầy trong bộ môn Ôtô em đã hoàn thành nội dung đồ án đợc giao. Do
thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏi những
thiếu xót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp đợc hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

2


Đồ án tốt nghiệp

Chơng 1: Tổng quan về hệ thống phanh
1.1. Công dụng:
Hệ thống phanh là một hệ thống an toàn đợc trang bị trên ôtô dùng để
giảm tốc độ chuyển động, dừng và giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất
định. Nhờ có hệ thống phanh ngời lái có thể tăng đợc vận tốc chuyển động
trung bình của ôtô và do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển.
1.2 Phân loại :
1.2.1. Phân loại theo công dụng
- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)
- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ)
1.2.2. Phân loại theo cơ cấu phanh
1.2.2.1. Cơ cấu phanh guốc

1- Guốc phanh

5- Xi lanh lực

2- Má phanh

6- Cam

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

3


Đồ án tốt nghiệp

3- Tang trống

7- Đòn dẫn động cam

4- Chốt phanh

8- Bầu phanh

Cơ cấu phanh guốc gồm có trống phanh 3 quay cùng với các bánh xe, các
guốc phanh 1 lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má

phanh 2, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa 4, đầu còn lại tỳ vào
piston của xilanh công tác 5 nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép 6 nếu là
dẫn động khí nén. Trong trờng hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng trong
xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực
hiện quá trình phanh. Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực trên ty
đẩy và thông qua đòn dẫn động 7 làm quay cam 6 đẩy các guốc phanh ép vào
tang trống.
Trên thc tế, cấu tạo của cơ cấu phanh có thể khác nhau ở cách bố trí các guốc
phanh, chẳng hạn đối với dẫn động thuỷ lực các guốc phanh có thể đợc điều
khiển bằng một xi lanh độc lập đặt đối xứng với nhau qua tâm của cơ cấu
phanh, các guốc phanh có thể đợc bố trí nh hình trên nhng không có tâm quay
cố định mà đầu dới của chúng đợc nối với nhau bởi một thanh liên động. Khe
hở giữa các guốc phanh đợc điều chỉnh thờng xuyên trong quá trình sử dụng.
Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong đó có các phơng
pháp điều chỉnh tự động.
* Ưu điểm:
- Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh và trống phanh lớn
- Giá thành rẻ
- Cơ cấu phanh đợc che kín trong quá trình làm việc
- Phanh guốc không nguy hiểm khi phanh gấp do áp suất phanh không lớn
- Má phanh lâu mòn hơn so với phanh đĩa
* Nhợc điểm
- Cơ cấu phanh guốc thoát nhiệt kém trong quá trình làm việc
- Trọng lợng lớn

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

4

Đồ án tốt nghiệp

- Khe hở giữa má phanh với trống phanh lớn
- Không có khả năng tự làm sạch
- áp suất phân bố không đều trên bề mặt ma sát
* Sơ đồ các dạng cơ cấu phanh tang trống
- Cơ cấu phanh đối xứng qua trục nghĩa là hai guốc phanh bố trí đối xứng qua
đờng trục thẳng đứng.
Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh đợc bắt cố
định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dới
của hai guốc phanh. Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạc lệch tâm để điều
chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dới. Đầu trên của hai guốc
phanh đợc lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép hoặc với piston xilanh.
Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng trục cam
ép hoặc bằng hai cam lệch tâm.
Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát. Các tấm này có thể dài liên tục
hoặc phân thành một số đoạn.
- Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
1. ống nối; 2. vít xả khí; 3. xi lanh bánh xe; 4. má phanh;
5. phớt làm kín; 6. pittông; 7. lò xo guốc phanh; 8. tấm chặn;
9. chốt guốc phanh; 10. mâm phanh.
5
Trần Văn Trờng-ôtô-k45


Đồ án tốt nghiệp

Đợc thể hiện trên mâm phanh cũng bố trí guốc phanh, hai xilanh bánh xe,

hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng nhau qua tâm. Mỗi
guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch
tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh và trống phanh. Một phía của
guốc phanh luôn tì vào piston của xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe
hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơ cấu tự động
điều chỉnh khe hở lắp trong piston của xilanh bánh xe. Cơ cấu phanh đối xứng
qua tâm thờng có dẫn động bằng thuỷ lực và đợc bố trí ở cầu trớc của ôtô du
lịch hoặc ôtô tải nhỏ. Bố trí sao cho khi ôtô chuyển động tiến thì cả hai guốc
phanh đều là guốc xiết còn khi lùi lại trở thành hai guốc nhả. Nh vậy hiệu quả
phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ tuy nhiên thời gian lùi ôtô rất ít và
tốc độ rất chậm nên không cần lực phanh hay mômen phanh lớn.
- Cơ cấu phanh loại bơi

Hai guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa
trên hai xilanh công tác chung, loại này có lực phanh lớn, vì lực ép từ dầu có
áp suất đẩy cả hai đầu ép sát vào tang trống. Tuy nhiên do sử dụng hai xi lanh
công tác và piston có khả năng tự dịch chuyển nên piston này có thể ảnh hởng

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

6


Đồ án tốt nghiệp

piston kia. Kết cấu phanh dễ gây nên giá tri mômen phanh thay đổi, ảnh hởng
xấu đến chất lợng chuyển động của xe khi phanh.
- Cơ cấu phanh tự cờng hoá

Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc

phanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.
Có hai loại cơ cấu phanh tự cờng hóa: cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn,
cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép.
- Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn
Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh đợc
liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trợt của một cơ cấu điều chỉnh di động.
Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đợc tựa vào mặt tựa di trợt trên vỏ
xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt của piston xi lanh bánh xe.
Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh
của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thờng đợc bố trí ở các bánh xe
trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
- Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

7


Đồ án tốt nghiệp

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh đợc tựa
trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu
phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ
đến trung bình.
1.2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa

1- Đĩa phanh
2- Má phanh
3- Xi lanh công tác
4- Giá đỡ

Phần quay của cơ cấu phanh đợc nối với đĩa 1 toàn bộ cụm phanh đợc bố trí
trên gía đỡ 4 gồm các má phanh và các xilanh công tác 3, khi phanh áp suất
chất lỏng tác động lên các piston trong các xilanh công tác và đẩy má phanh 2
ép vào đĩa thực hiện quá trình phanh.
Phanh đĩa thờng có cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.
Phanh đĩa đợc sử dụng chủ yếu trên các loại ôtô nhỏ và đợc dẫn động bằng
thuỷ lực.
* Ưu điểm:
- Cơ cấu phanh đĩa là loại hở nên thoát nhiệt tốt trong quá trình làm việc
- Trọng lợng nhỏ
- Khe hở giữa các đĩa và má phanh nhỏ (0,05 0,08 mm), nhờ vậy dễ dàng
thực hiện điều chỉnh tự động khe hở này nhờ độ đàn hồi của vòng cao su đặt ở

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

8


Đồ án tốt nghiệp

trong rãnh xilanh, và vòng cao su này ép chặt lên piston. Khe hở nhỏ tức hành
trình piston nhỏ do đó tạo điều kiện để tăng tỷ số truyền của dẫn động.
- ít bị ảnh hởng khi bị nớc văng vào so với cơ cấu loại trống do áp suất trên bề
mặt má phanh cao (40-50KG/cm2 khi phanh khẩn cấp, nghĩa là gấp 3-4 lần
lớn hơn so với áp suất trên mặt má phanh tang trống).
- Lực tác dụng lên cơ cấu phanh đợc cân bằng
- áp suất phân bố đều trên bề mặt ma sát
- Biến dạng của đĩa và vỏ theo hớng trục
- Có khả năng tự làm sạch

- Kết cấu của phanh đĩa cho phép dễ dàng thay thế các má phanh.
* Nhợc điểm
- Giá thành cao
- áp suất đạt trị số khá lớn ở trờng hợp phanh nguy hiểm (5MN/m 2 ) và hơn
nữa.
- Các tấm ma sát của loại phanh này hao mòn nhanh hơn phanh trống.
- Cơ cấu phanh đĩa không đợc cân bằng vì khi phanh sẽ sinh các lực phụ tác
dụng lên ổ bi của bánh xe.
* Sơ đồ các dạng phanh đĩa
- Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh cố định gồm hai xilanh công tác đặt hai
bên đĩa phanh. Số lợng xilanh công tác có thể là 4 đặt đối xứng nhau, hoặc 3
xilanh với 2 xilanh nhỏ một bên, còn bên kia là 1 xilanh lớn.
Loại này, giá đỡ đợc bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xilanh
bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong các xilanh có piston, mà một đầu của
nó luôn tì vào các má phanh. Một đờng dầu từ xilanh chính đợc dẫn đến cả hai
xilanh bánh xe.
Khi đạp phanh, dầu từ xilanh chính qua ống dẫn đến các xilanh bánh xe đẩy
piston mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanh
bánh xe.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

9


Đồ án tốt nghiệp

Khi thôi phanh dới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp đợc trả về vị trí ban đầu,
dầu từ xilanh bánh xễ hồi trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xễ hồi trở về
xilanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc quá trình phanh.

1

2

3

4

5

1- Piston
2- Má phanh
3- Đĩa phanh
4- Giá cố định
5- Giá bắt
- Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh
di động bố trí một xilanh. Giá xilanh đợc di động trên các giá nhỏ dẫn hớng.
Khi phanh xilanh đẩy piston và má phanh vào đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt
xilanh trợt trên trục dẫn hớng để ép nốt má bên kia vào đĩa phanh.
Loại này có kết cấu các tấm má phanh tự lựa đợc điều khiển bằng một xilanh
lực đặt lên giá quay.
1

2

3

4

5

1- Má phanh
2- Đĩa phanh
3- Piston
4- Giá di động
5- Giá dẫn hớng

1.2.2.3

. Cơ cấu phanh
dừng

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

10


Đồ án tốt nghiệp

Phanh dừng đợc dùng để dừng (đỗ xe) trên đờng dốc hoặc đờng bằng. Nói
chung hệ thống phanh này đợc sử dụng trong trờng hợp ôtô đứng yên, không
di chuyển trên các loại đờng khác nhau.
Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn
động phanh.
- Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía
sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số.
- Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí đợc bố
trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và đợc điều khiển bằng tay,
vì vậy còn gọi là phanh tay.
1.2.3. Phân loại theo dẫn động phanh

1.2.3.1. Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí
Dẫn động cơ khí có u điểm là độ tin cậy cao, nhng lực tác dụng vào bàn
đạp lớn. Nên phanh cơ khí chỉ đợc dùng trong phanh tay.
1.2.3.2. Hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực

1-

Bàn đạp phanh

4- Xi lanh công tác

2-

Xi lanh chính

5- Cơ cấu phanh

3-

Đờng ống

Dẫn động bằng thuỷ lực có u điểm là phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy
cao

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

11


Đồ án tốt nghiệp

Tuy nhiên nó cũng có nhợc điểm là tỷ số truyền của dẫn động dầu không
lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh.
Hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực thờng đợc sử dụng trên ôtô du lịch
hoặc ôtô tải nhỏ.
Trong hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn
động mà ngời ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.
* Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đờng dầu
duy nhất dẫn đến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản
nhng độ an toàn không cao. Vì vậy trong thực tế dẫn động phanh một dòng ít
đợc sử dụng.

* Dẫn động hai dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính có hai đờng dầu độc
lập đến các xilanh bánh xe của ôtô. Dới đây là các sơ đồ dẫn động thuỷ lực hai
dòng.
- Một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu trớc, còn một dòng dẫn tới các bánh
xe cầu sau, và dẫn động chéo, một dòng dẫn động cho bánh xe trớc ở một phía
và bánh xe sau ở phía khác, còn một dòng dẫn động cho các bánh xe chéo còn
lại.

Hai kiểu dẫn động trên đợc dùng cho các xe con thông thờng vì kết cấu
đơn giản và giá thành hạ, ở sơ đồ dẫn động kiểu K khi một dòng bị hỏng sẽ
gây nên chênh lệch lực phanh ở các bánh xe của dòng còn lại làm cho ôtô có
thể bị quay trong mặt phẳng ngang.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

12

Đồ án tốt nghiệp

- Một dòng dẫn động cho tất cả các bánh xe ở hai cầu, còn một dòng chỉ dẫn
động cho các bánh xe cầu trớc. Mỗi dòng dẫn động ba bánh xe, hai bánh xe ở
cầu trớc và một bánh xe cầu sau. Mỗi dòng dẫn động cho cả bốn bánh cầu trớc
và cầu sau.

Ba kiểu dẫn động trên đợc dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin vậy và về
chất lợng phanh. Khi xảy ra h hỏng một dòng thì hiệu quả phanh giảm không
nhiều, do đó đảm bảo đợc an toàn chuyển động.
Do hai dòng hoạt động độc lập nên khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn
có tác dụng. Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn rất cao, nên đợc sử dụng
nhiều trong thực tế.
1.2.3.3. Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
Trong dẫn động bằng khí nén lực tác dụng lên bàn đạp chủ yếu dùng để
điều khiển van phân phối, còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí
nén tác dụng lên bầu phanh.
Dẫn động khí nén có u điểm là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, lực phanh lớn
Nhợc điểm độ nhạy kém, cồng kềnh
Dẫn động phanh bằng khí nén chỉ dùng trên các ôtô tải trung bình và tải lớn

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

13


Đồ án tốt nghiệp

1- Máy nén khí
2- Bình lắng nớc và dầu

3- Bình chứa khí

4- Cơ cấu phanh
5- Bầu phanh
6- Van phân phối

Máy nén khí 1 đợc dẫn động bởi động cơ bơm khí qua bình lắng nớc và
dầu 2 đến bình chứa khí nén 3. áp suất của khí nén trong bình xác định bởi áp
kế đặt trong buồng lái. Khi cần phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp phanh,
bàn đạp phanh sẽ dẫn động đòn van phân phối, lúc đó khí nén sẽ từ bình chứa
3 qua van phân phối 6 đến các bầu phanh 5. Màng của bầu phanh sẽ bị ép và
dẫn động cam phanh, do đó các má phanh đợc ép vào trống phanh để tiến
hành quá trình phanh.
Trong hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén ngời ta thờng sử dụng hai loại là
dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.
* Dẫn động một dòng: nghĩa là từ đầu ra của van phân phối chỉ có một dòng
khí duy nhất tới các bầu phanh. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản, dễ
chế tạo, nhng độ an toàn không cao nên không đợc sử dụng rộng rãi.
* Dẫn động hai dòng: nghĩa là từ đầu ra của van phân phối có hai dòng khí
độc lập tới các bầu phanh, thờng là một dòng tới hai bầu phanh cầu sau và một
dòng tới hai bầu phanh cầu trớc. Dẫn động phanh hai dòng về kết cấu có phức

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

14


Đồ án tốt nghiệp

tạp hơn một dòng, nhng độ an toàn rất cao. Trờng hợp nếu một dòng có sự cố

thì dòng còn lại vẫn hoạt động bình thờng.
1.2.3.4. Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén thuỷ lực
Để tận dụng u điểm của hai loại dẫn động thuỷ lực và khí nén ngời ta sử
dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén. Loại dẫn động này
đợc sử dụng trên các xe tải trung bình.

1- Bàn đạp phanh

5- Cơ cấu phanh

2- Xi lanh chính

7- Máy nén khí

3- ống dẫn dầu

8- Bình lắng đọng chất lỏng

4- Xi lanh bánh xe

9- Bình chứa khí

Máy nén khí 7 qua bình lọc 8 sẽ cung cấp khí đến bình chứa khí 9, khi tác
dụng lên bàn đạp 1 van sẽ mở để khí nén từ bình 9 đến xi lanh lực sinh lực ép
trên piston của xi lanh chính 2, dầu dới áp lực cao sẽ truyền qua ống dẫn 3 đến
xi lanh 4 do đó sẽ dẫn động má phanh và tiến hành quá trình phanh.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

15

Đồ án tốt nghiệp

1.3. Yêu cầu
Hệ thống phanh trên xe phải đảm bảo những 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, gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, thời gian
phanh ngắn nhất.
- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của
ôtô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lc tác dụng lên bàn đạp phanh hay đòn điều
khiển không lớn.
- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ để
sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở những cờng độ phanh khác
nhau.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao
- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh
- Cơ cấu thoát nhiệt tốt
- Có hệ số ma sát giữa trống 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 ôtô khi đứng trên dốc trong thời gian dài
- Độ bền tuổi thọ và độ tin cậy cao, nhất là trong môi trờng khí hậu nhiệt đới
nóng ẩm nh nớc ta.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

16

Đồ án tốt nghiệp

Chơng 2: thiết kế tính toán hệ thống phanh
2.1. Phân tích hệ thống phanh
Hệ thống phanh ô tô gồm có phanh chính (phanh chân) và phanh phụ (phanh
tay). Sở dĩ phải làm cả phanh chính và phanh phụ là để đảm bảo an toàn khi
ô tô chuyển động phanh chính và phanh phụ có thể có cơ cấu phanh và dẫn
động phanh hoàn toàn riêng rẽ hoặc có thể có chung cơ cấu phanh nhng dẫn
động phanh hoàn toàn riêng rẽ. Dẫn động phanh của phanh phụ thờng dùng
loại cơ khí.
Phanh chính thờng dùng loại dẫn động dầu gọi là phanh thuỷ lực hoặc khí gọi
là phanh khí. Khi dùng phanh dầu lực tác dụng lên bàn đạp sẽ lớn hơn so với
phanh khí vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong bầu chứa dầu và hệ
thống phanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản của lò xo để mở
van phân phối của hệ thống phanh, vì vậy phanh dầu chỉ lên dùng ở ô tô du
lịch, xe tải cỡ nhỏ và trung bình vì ở các loại ô tô này mômen phanh ở các
bánh xe nhỏ, do đó lực trên bàn đạp cũng nhỏ, ngoài ra phanh dầu còn gọn
gàng rễ bố trí hơn phanh khí.
Phanh khí thờng sử dụng trên ô tô tải trung bình và lớn. Ngoài ra để tận dụng u điểm của 2 loại phanh ngời ta dùng dẫn động phanh kết hợp thuỷ khí.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

17


Đồ án tốt nghiệp

Các thông số cơ bản của xe tham khảo
TT

Đại lợng

Tên gọi

Đơn vị

1
2

G0
G

Trọng lợng bản thân
Trọng lợng toàn bộ của xe khi

N
N

43000
95250

3

G01

đầy tải
Trong lợng phân ra cầu trớc

N

25750

4

G02

Trọng lợng phân ra cầu sau

N

69500

inch

9,00-20

5

kích thớc lốp

Trị số

6

dt

Đờng kính tang trống

m

0,42

7

B

Chiều rộng tấm ma sát

m

0,08

8

L

Chiều dài cơ sở của xe

m

3,8

9

hg

Chiều cao trọng tâm của xe

m

1,40

10

0

Góc ôm của tấm ma sát

Độ

115 và 120

11

1

Góc bố trí tấm ma sát

Độ

15 và 16

12

a

Khoảng cách từ tâm quay đến

m

0,165

c

điểm tựa chốt quay
Khoảng cách từ tâm bánh xe

m

0,17

đến tâm cam đẩy má phanh
Dung tích bình chứa khí nén

l

35

13
14

2.2. Thiết kế cơ cấu phanh

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

18


Đồ án tốt nghiệp

2.2.1. Phân tích lựa chọn phơng án
Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa.
Phanh guốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở
khách và một số loại ôtô con. Phanh đĩa đợc sử dụng trên nhiều loại ôtô con,
trong đó chủ yếu là ở các cơ cấu phanh trớc.
Do xe thiết kế là xe tải 5 tấn, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe là lớn, hơn
nữa lại luôn phải làm việc trong môi trờng nặng nhọc và bụi bẩn. Nếu ta dùng
phanh đĩa cho xe, thứ nhất là mômen phanh sinh ra tại các bánh xe nhỏ hơn so
với phanh guốc 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 piston trong xi
lanh bánh xe phải lớn hơn so với phanh guốc, thứ hai xe lại phải làm việc
trong môi trờng bụi bẩn sẽ làm cho đĩa phanh bị han rỉ, và má phanh chóng
mòn cho nên rất nhanh phải thay, vả lại giá thành của phanh đĩa lại rất đắt. Vì
vậy để đáp ứng các điều kiện làm việc của xe tải thì cơ cấu phanh của xe nên
dùng cơ cấu phanh guốc là hợp lý hơn.
Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau nh cơ cấu phanh guốc đối
xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại
bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá.
Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo
sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh khác nhau mặc dù
kích thớc guốc phanh nh nhau.
Loại cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục so với các cơ cấu phanh loại
guốc đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cờng hoá có u điểm là hiệu quả
phanh khi ôtô chuyển động tiến tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động
lùi có thể hiệu quả phanh giảm đi tùy theo kết cấu nhng không làm ảnh hởng
nhiều vì khi ôtô chạy lùi thờng có tốc độ thấp nên yêu cầu mômen phanh ít
hơn) nhng nhợc điểm của chúng so với cơ cấu phanh loại đối xứng qua trục là
kết cấu khá phức tạp nên thờng chỉ bố trí ở cầu trớc của ôtô du lịch hoặc ôtô

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

19


Đồ án tốt nghiệp

tải nhỏ, trung bình do yêu cầu cần đạt hiệu quả phanh lớn với kích thớc cơ cấu
phanh nhỏ.

1- Chốt guốc phanh

5- Guốc phanh

2- Vành hãm

6- Cam phanh

3- Má phanh

7- Trống phanh

4- Lò xo hồi vị
2.2.2. Tính toán cơ cấu phanh
2.2.2.1. Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ,
hay dừng hẳn đợc ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Mô men này đạt giá trị lớn nhất khi nó tận dụng đợc khả năng bám tối đa của
các bánh xe tức là Mpmax = M = .G
Trong quá trình tính toán ta bỏ qua lực cản không khí, lực cản lăn và coi hệ số
bám tại các bánh xe là nh nhau.

Mô men phanh tính toán cần thiết sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trớc là:

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

20


Đồ án tốt nghiệp

M

'

=
p

G.b
. 1+
2L


j .h
max


. .
r bx


g

g .b

(2.1)

Mô men phanh tính toán cần thiết sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau là:

M

G.a
=
. 1
p
2L


''

j .h
max

g.a

g


. .
r bx

(2.2)

G- trọng lợng của ôtô khi đầy tải G= 95250 (N)
L- Chiều dài cơ sơ của xe

L= 3,8 (m)

a, b, h g - Toạ độ trọng tâm của xe

h g =1,4 (m), a=2,77 (m), b= 1,027 (m)

Gia tốc trọng trờng g = 9,81 m/s2
Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh lấy Jmax = (6 ữ 7) m/s2
chọn Jmax = 6 m/s2
Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng lấy = (0,6 ữ 0,7)
chọn = 0,6
Bán kính lăn của bánh xe rbx
Theo công thức trong sách hớng dẫn làm bài tập lớn ôtô có:
rbx = . ro

(2-3)

- Hệ số biến dạng của lốp: =0,93
ro- Bán kính thiết kế theo công thức ta có ro = B +

d
2

Theo kích thớc lốp là 9,00 20 tức là 228,6 508 (mm)
B = 228,6 mm; d = 508 mm ;

Thay số ta có ro = 482,6 (mm)

rbx = 499 (mm)

Mô men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một bánh xe cầu trớc là

M

'
p

=

95250.1,027
6.1,4
.1 +
.0,6.0,449 = 6358( Nm)
23,8
9,81.1,027

Mô men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một bánh xe cầu sau là

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

21


Đồ án tốt nghiệp

M

''
p

=

95250.2,773
6.1,4
.1
.0,6.0,449 = 6471( Nm)
23,8
9,81.2,773

2.2.2.2. Xác định điểm đặt lực
* Xác định góc là góc tạo bởi lực hớng tâm N với trục X-X đợc xác định
theo công thức:
cos 2 1 cos 2 2

tg = 2 sin 2 sin 2
0
1
2

(2-4)

1 - Góc từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát
0 - Góc ôm của tấm ma sát
2 = 1 + 0
+ Tính cho cơ cấu phanh trớc
Chọn

1 =15 0
0 =115 0
2 = 1 + 0 =15 0 +115 0 =130 0
cos 30 cos 260

Thay số vào (2-4)

tg = 2. 115 sin 30 sin 260 = 0,231
180

= arctg(0,231)= 13 0
+ Tính cho cơ cấu phanh sau
Chọn

1 =16 0
0 =120 0
2 = 1 + 0 =16 0 +120 0 =136 0
cos 32 cos 272

Thay số vào (2-4)

tg = 2. 120 sin 32 sin 272 = 0,175
180

= arctg(0,175)= 10 0
* Xác định bán kính điểm đặt lực

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

22


Đồ án tốt nghiệp

Bán kính là bán kính xác định điểm đặt lực tổng hợp R tác dụng lên guốc
phanh

=
r

t

2. r t .( cos 1 cos 2 )
2

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

(2-5)

- Bán kính tang trống

+ Tính cho cơ cấu phanh trớc
1 =15 0
0 =115 0
2 = 1 + 0 =15 0 +115 0 =130 0
r

t

bán kính của tang trống chọn theo xe tham khảo

r

t

=210(mm)

2.210.( cos15 cos130 )
=


( 115)
180

2

+ (sin 115) 2 2.


115. cos145. sin 115 =241(mm)
180

+ Tính cho cơ cấu phanh sau
1 =16 0
0 =120 0
2 = 1 + 0 =16 0 +120 0 =136 0
2.210.( cos16 cos136)
=

( 120)
180

2

+ (sin 120) 2 2.


120. cos152. sin 120 =244,5(mm)
180

* Bán kính r 0
ro = .

à
1+ à

2

(2-6)

à - Hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

23


Đồ án tốt nghiệp

+ Cơ cấu phanh trớc

1 = 2 = 241(mm) nên

ro1 = ro2=241.

0,3
1 + 0,3 2

= 69,2(mm)

+ Cơ cấu phanh sau
0,3

1 = 2 = 244,5(mm) nên ro1 = ro2=244,5.

1 + 0,3 2

= 70,2(mm)

2.2.2.3. Xác định lc cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp
hoạ đồ
Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc
phanh để đảm bảo cho tổng mômen phanh sinh ra ở guốc phanh trớc
'

( M p hoặc
1

''

Mp)
1

'

và guốc phanh sau ( M p

21

hoặc

''

Mp)
2

bằng mômen

phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh phanh đặt ở bánh xe.
Sau khi chọn đợc các thông số kết cấu 1, 0, 2, rt từ đó tính đợc góc và bán
kính nghĩa là xác định hớng và điểm đặt lực N (hớng vào tâm O). Lực R là
tổng hợp của lực N và T, phơng của R tạo với phơng của N góc 1 và góc 1
xác định theo công thức sau:
tg 1 = T/N = à
à là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng chọn à = 0,3.
1 16,7o

Đồng thời các điểm đặt lực do cam sinh ra lực P chọn theo xe tham khảo, đó

là khoảng cách D tính từ tâm O và D = 165 mm.
Để phục vụ cho việc tính toán dựng hệ trục vuông góc X-X và Y-Y trong đó
trục Y-Y đi qua tâm O và tâm quay của guốc phanh, OO 1 tạo với phơng thẳng
đứng góc 11o.
Ta lần lợt vẽ cơ cấu phanh bánh trớc với các thông số đã biết, dựng hệ trục
tính toán, sau đó đặt lực tác dụng:
Lực P do cam quay sinh ra đã xác định phơng chiều điểm đặt, cha biết độ lớn.

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

24


Đồ án tốt nghiệp

Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh cũng đã biết phơng chiều
điểm đặt, cha biết độ lớn.
Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh, điểm đặt đi qua tâm chốt
quay O1 còn phơng chiều độ lớn cha biết.
Nh đã phân tích ta có:
Mp = Mp 1 + Mp 2 = (R 1 + R 2 ).r 0
Mp = Mp 1 + Mp 2 = (R 1 + R 2 ).r 0
1. Hoạ đồ cơ cấu phanh trớc
Ta có

Mp = (R 1 + R 2 ).r 0

Do cơ cấu phanh sử dụng cam ép nên ta có
M' p

6358

R 1 = R 2 = 2.r ' =
= 45939(N)
2.0,0692
0
Và lực cam ép P 1 = P 2 khác nhau.
Ta vẽ hoạ đồ lực phanh bằng cách vẽ đa giác lực cơ cấu phanh, lực tác dụng
trên mỗi guốc phanh
Guốc trớc: R 1 , P 1 , U 1
Guốc sau: R 2 , P 2 , U 2
Ta đã biết R 1 , R 2 ta co tỷ lệ xích.

à = 45939 =918,78(N/mm)
50

Đo trên hoạ đồ lực phanh ta đợc giá trị các lực sau.
Lực do cam tác dung trên guốc phanh
P 1 = 33214(N)
P 2 = 29052(N)
Phản lực từ chốt tác dụng lên guốc phanh
U 1 = 33214(N)
U 2 = 20535(N)

Trần Văn Trờng-ôtô-k45

25