Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh trên xe THACO FOTON 1.5 TẤN

Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước ta đang phát triển với
tốc độ ngày càng mạnh mẽ và yêu cầu về cơ khí hoá ngày càng phát triển. Trong đó, việc sử
dụng các phương tiện vận tải là một nhu cầu không thể thiếu được, góp phần thúc đẩy sự
phát triển chung của Đất nước.
Trong hệ thống giao thong vận tải của chúng ta nghành giao thông đường bộ đóng
vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hang và người được vận chuyển trong nội đại bằng ôtô .
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng phát triển hơn.
Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay ngành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt
bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ôtô hiện nay càng trở lên đẹp
hơn, nhanh hơn, an toàn hơn để theo kịp xu thế của thời đại.
Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe
càng trở lên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như:
cơ cấu phanh ,dây đai an toàn , túi khí… trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất.
Cho lên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao nhất, để giúp nâng
cao năng suất vận chuyển người và hàng hóa.
Đồ án này có nhiệm vụ “ Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh trên xe THACO
FOTON 1.5 TẤN” . Sau quá trình làm việc, nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình
của Thầy giáo: Nguyễn Văn Tuân, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành. Tuy nhiên
do điều kiện thời gian và kiến thức lý thuyết cũng như thực tế còn hạn chế cho nên trong quá
trình tính toán thiết kế không tránh khỏi những nhược điểm. Em rất mong được sự chỉ bảo
tận tình của các Thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo trong bộ môn ô tô và Thầy giáo Nguyễn
Văn Tuân đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành thiết kế môn học của mình.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

1

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

NHẬN XÉT
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................

...........................................................................................................................
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHANH
1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.
1.1.1 Công dụng
Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển động của Ôtô hoặc làm giảm bớt tốc
độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho ôtô dừng được trên đường có độ
dốc nhất định, chất lượng của hệ thống phanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ chuyển động
trung bình của ôtô. Hệ thống hãm ôtô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh
được những tai nạn xẩy ra trên đường.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

2

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

1.1.2 Phân loại
- Phân theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân và phanh tay.
- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh ở trục truyền động
(sau hộp số).
- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa.
- Phân theo phương thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, chất lỏng, khí nén, hoặc
liên hợp.
1.1.3 Yêu cầu
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng "an toàn chủ

động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp là:
+Quãng đường phanh ngắn .
+Thời gian phanh ít nhất.
+Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh.
-

Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.
Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái.
Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.
Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử

-

dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ.
Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết.
Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt.
Có hệ số ma sát cao và ổn định.
Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơ cấu

phanh.
- Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao.
- Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng.
Do yêu cầu của đồ án là tính toán thiết kế cơ cấu phanh trên xe THACO FOTON (1.5
Tấn). Mà hệ thống phanh trên xe là phanh khí nén lên Em xin giới thiệu qua về hệ thống
phanh khí nén.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

3

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

1.2 HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN
1.2.1 Giới thiệu
Phanh khí được sử dụng trên xe vận tải có tải trọng lớn nguyên lý làm việc của nó là
sử dụng năng lượng của không khí nén để tiến hành phanh. Hệ thống phanh khí có ưu điểm
là tạo ra lực phanh lớn, điều khiển nhẹ nhàng, có thể dùng không khí nén vào các mục đích
khác như bơm hơi bánh xe, truyền động cho bộ phận gạt nước trên kính. Đối với phanh khí
nén, điều tài tình nhất là nếu toàn bộ khí bị rò rỉ ra ngoài thì cơ cấu phanh dừng sẽ được kích
hoạt tự động để hãm phanh lại. Tuy nhiên hệ thống phanh khí tồn tại những nhược điểm
như: khi có sự rò rỉ khí nén do các mối ghép không kín thì việc phục hồi khả năng phanh là
khá lâu; kém an toàn, thời gian chậm tác động lớn do không khí chịu nén, kết cấu phức tạp
thể hiện ở số lượng chi tiết nhiều, kích cỡ lớn. Ngoài ra hệ thống phanh khí do có sử dụng
máy nén khí dẫn đến tiêu hao một phần công suất của động cơ để dẫn động máy nén khí.
Kết cấu của hệ thống phanh khí gồm có cơ cấu phanh và bộ phận dẫn động phanh. Cơ
cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra sức cản chuyển động của ô tô. Còn bộ phận dẫn động
phanh thì làm nhiệm vụ truyền năng lượng cho cơ cấu phanh và điều khiển cơ cấu phanh
trong qúa trình phanh.
1.2.2 Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén
Máy nén khí (ari compressor): nén và bơm khí tới các bình chứa để sẵn sàng sử dụng.
Van điều áp của máy nén khí (air compressor govenor): điều khiển thời điểm bơm khí
của máy nén vào các bình chứa để đảm bảo thể tích khí đủ tiêu chuẩn.
Van điều áp của máy nén khí (air compressor governor): điều khiển thời điểm bơm
khí của máy nén vào các bình chứa để đảm bảo thể tích khí đủ tiêu chuẩn.

Các bình chứa (air reservoir tanks): chứa khí nén cho toàn hệ thống.
Các van xả hơi nước (drain valves): nằm phía dưới thân các bình chứa, dùng để xả
hơi nước lẫn trong khí nén.
Tổng van phanh (foot valve): khi nhận một bình hình trụ có nhiệm vụ tạo lực đẩy lên
đòn điều chỉnh khe hở má phanh thông qua một cần đẩy để quay cơ cấu cam phanh xe.
Cần đẩy (push rod): một thanh nối bằng thép hoạt động tương tự như một pit-tông nối
giữa bầu phanh với đòn điều chỉnh khe hở má phanh.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

4

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Đòn điều chỉnh khe hở má phanh (slack adjusters): một tay đòn nối cần đẩy với cơ
cấu cam kiểu chữ S để điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang phanh.
Cam kiểu chữ S (brake-cam): cơ cấu cam kiểu chữ S ép các guốc phanh vào sát tang
phanh để phanh xe.
Guốc phanh (brake shoes): các kim loại được phủ một lớp vỏ đặc biệt nhằm tạo ra ma
sát với tang phanh.
Lò xo hồi vị (retum spring): một lò xo cứng được nối với các guốc phanh ở mỗi bánh
xe nhằm giữ các guốc ở vị trí không phanh khi không bị ép bởi cơ cấu cam.

2
1

3

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh khí nén

1.2.3 Cơ cấu phanh tang trống
Trống phanh.
Guốc phanh.
Mâm phanh.
Xilanh bánh xe .
Thanh đẩy.
Lò xo.
Lò xo hồi vị

1.2.3.1 Cấu tạo
7

6

SVTH: Vũ Đức Tuấn

5
5

4

Hình 1.2: Cấu tạo cơ cấu phanh tang trống

Lớp : 63DLOT02

Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Cơ cấu phanh trống gồm có trống phanh quay cùng với các bánh xe, các guốc phanh
lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má phanh, một đầu của guốc
phanh quay quanh chốt tựa, đầu còn lại tỳ vào piston của xilanh công tác nếu là dẫn động
thuỷ lực, hoặc là cam ép nếu là dẫn động khí nén. Trong trường 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 làm quay cam đẩy các guốc phanh ép vào tang trống. Khe hở giữa
các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên trong quá trình sử dụng. Các cơ cấu điều
chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong đó có các phương pháp điều chỉnh tự động.
Phanh trống có nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào sự kết hợp của hai guốc phanh và
mục đích sử dụng.
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục: Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm
một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để
lắp ráp đầu dưới 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 dưới. Đầu trên của hai guốc phanh
được 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 được 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: Trên mâm phanh 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 được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh
khe hở phía dưới của má phanh và trống phanh. Một phía củaguốc phanh luôn tì vào piston
của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh
được điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong piston của xilanh bánh xe.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

6

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thuỷ lực và được bố trí ở cầu
trước 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. Như 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 tự cường hoá: Cơ cấu phanh tự cường hoá có hai guốc tựa trên hai
xilanh công tác, khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên
guốc phanh thứ hai làm tăng hiệu quả phanh vì lực ép từ dầu có áp suất đẩy cả hai đầu ép sát
vào tang trống. Tuy nhiên do sử dụng hai xilanh công tác và piston có khả năng tự dịch
chuyển lên piston này có khả năng ảnh hưởng đến piston bên kia. Kết cấu phanh dễ gây lên
dao động mômen phanh ảnh hưởng xấu đến chất lượng ổn định chuyển động.
Xilanh
phanh

Xilanh
phanh

1

Chốt cố
định

Xilanh
phanh

2
Xilanh
phanh

Xilanh
phanh

Xilanh
điều chỉnh

3

SVTH: Vũ Đức Tuấn

Xilanh
điều chỉnh

Hình 1.3. Câc dạng bố
trí phanh tang trống
1. Cơ cấu phanh đối
xứng qua trục.
2. Cơ cấu phanh đối
xứng qua tâm.
3.

Loại phanh tự
cường hóa đơn.
4.
Loại phanh tự
cường hóa kép.

4

7

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

1.2.3.2 Các chi tiết của cơ cấu
Trống phanh: là chi tiết quay và chịu lực ép của guốc phanh từ trong ra vì vậy trống
phanh cần có độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt và dễ truyền nhiệt. Bề mặt làm việc có
độ
bóng cao, bề mặt lắp ghép với moay ơ có
độ
chính xác để định vị và đồng tâm. Hầu hết
gang
gang
trống phanh chế tạo bằng gang xám có độ
gg
g
Tấm

cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt.
thép
Tuy nhiên gang có nhược điểm là khá nặng,
dễ
nứt vỡ. Do vậy ngày nay trống phanh được
chế tạo từ các thành phần hỗn hợp với phần
Nhôm đúc
gang
vành và bề mặt ma sát bằng gang, phần ở
giữa bằng thép dập.
Hình 1.4: Cấu tạo cơ cấu phanh tang
trống
1. Trống phanh hỗn hợp
2. Trống phanh gang
3. Trống phanh hợp kim
Guốc phanh: hầu hết guốc phanh được chế
từ thép dập hoặc bằng
nhôm, guốc phanh có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau theo độ cong và chiều rộng.
5

Đầu tựa chốt định vị.
Gân trợ lực.
Đường hàn.
Đầu điều chỉnh.
Vành.

1

2
3

Hình 1.5: Cấu tạo của guốc phanh
4

Ngoài ra guốc phanh còn có hình dạng gân và cách bố trí các lỗ khác nhau. Các kiểu đa dạng
của guốc phanh được nhận dạng bằng các số hiệu theo một tiêu chuẩn chung.
Má phanh: má phanh được gắn vào guốc phanh bằng cách dán hoặc tán rivê, đối với
các xe tải nặng thì má phanh và guốc phanh có thể liên kết bằng bulông.
SVTH: Vũ Đức Tuấn

8

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Rivê
Má phanh tán rivê.
Má phanh dán.
Hình 1.6: Má phanh

1

2

Má phanh dán được gắn chặt vào guốc phanh bằng keo bền nhiệt, trên các xe tải lớn
má phanh được khoan sẵn lỗ và gắn bulong điều này cho phép thay thế má phanh dễ dàng và

thuận tiện.
Má phanh tán rive được gắn chặt nhờ các rive làm bằng đồng thau hoặc bằng nhôm.
Chúng xuyên qua lỗ khoan và được làm loe trên má phanh. Khi má phanh tán rive bị mòn
rive có thể tiếp xúc với bề mặt tang trống gây trầy xước.
1.2.4 Hệ thống phanh khí nén trên xe THACO FOTON (1.5 tấn)
+ Nguyên tắc hoạt động
- Trạng thái phanh xe
Khi người lái đạp bàn đạp phanh , thông qua ty đẩy làm cho pit tông điều khiển chuyển
động nén lò xo và đẩy van khí nén mở cho khí nén từ bình chứa phân phối đến các bầu
phanh bánh xe, nén lò xo đẩy cần đẩy và xoay cam tác động đẩy hai guốc phanh ép chặt má
phanh vào tang trống tạo nên áp lực ma sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần
tốc độ quay hoặc đứng lại theo yêu cầu của người lái.
- Trạng thái thôi phanh
Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, lò xo của pít tông điều khiển và van khí nén
sẽ hồi vị các van và pít tông điều khiển về vị trí ban đầu làm cho van khí nén đóng kín
đường dẫn khí nén từ bình chứa và xả khí nén của bầu phanh bánh xe ra ngoài không khí. Lò
xo của bầu phanh hồi vị, đẩy cần đẩy và trục cam tác động về vị trí không phanh và lò xo
guốc phanh kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống.
SVTH: Vũ Đức Tuấn

9

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Khi cần điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống, tiến hành điều chỉnh xoay hai

chốt lệch tâm ( hoặc chốt điều chỉnh ) của hai guốc phanh và hai cam lệch tâm trên mâm
phanh.
8
2

1

3

7
4

5
9

6

11
10

Hình 1.7 : Hệ thống phanh khí nén trên xe THACO FOTON 1,5 tấn
1: Máy nén khí

7: Bàn đạp

2:Bình lắng nước

8:Áp kế

3:Bình chứa khí nén

9:Cam phanh

4:Van phân phối

10: Má phanh

5,6:Bầu phanh

11: Trống phanh

SVTH: Vũ Đức Tuấn

10

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH
2.1 Giới thiệu về xe tham khảo (THACO FOTON 1.5 Tấn)
Xe THACO FOTON 1.5 tấn là loại xe tải nhỏ được lắp giáp trong nước. Xe có độ bền
và độ tin cậy cao, kiểu dáng đẹp, toàn bộ thân xe được sơn nhúng điện ly. Nội thất với tông
màu mới rất trang nhã, táp lô ốp gỗ hiện đại, cabin được trang bị quạt gió quạt hút và radio
tạo cảm giác thỏa mái khi vận hành xe.
Hệ thống tay lái trợ lực , điều khiển nhẹ nhàng.
Khung gầm lớn, dầy, chắc, với hệ thống nhíp 2 tầng làm tăng khả năng chịu tải, phù

hợp với điều kiện đường xá nước ta hiện nay.
Động cơ sử dụng nhiên liệu dầu D.O mạnh mẽ, bền bỉ, kinh tế.
Kích cỡ săm lốp xe trước sau như nhau, sử dụng lốp xe THACO ( do DRC cung cấp)
đạt tiêu chuẩn chất lượng độ bền cao.
BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT THACO – FOTON 1.5 TẤN
ĐỘNG CƠ
Diesel 4 xilanh thẳng hàng, làm mát bằng
Loại
nước
Công suất cực đại
48/3.200 (Kw@rpm)
Momen xoắn cực đại
166.6/2.000 - 2.200 (N.m@rpm)
LỐP XE
Trước/Sau
6.50 – 16
KÍCH THƯỚC
Chiều dài toàn bộ
5430 mm
Chiều rộng toàn bộ
1890 mm
Chiều cao toàn bộ
2140 mm
Kích thước thùng (lọt lòng)
3.670 x 1.810 x 360 mm
Chiều dài cơ sở
2800 mm
Vệt bánh trước
1510 mm
Vệt bánh sau

1425 mm
Chiều cao gầm tối thiểu
194 mm
CÁC THÔNG SỐ KHÁC
Trọng lượng không tải
Tải trọng
Tổng tải trọng cho phép

SVTH: Vũ Đức Tuấn

11

2225 kg
1500 kg
3920 kg

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Xe THACO FOTON 1.5 tấn là một loại xe có tính cơ động cao, hiện nay nó là xe được
sử dụng khá phổ biến ở nước ta. Xe thường được dùng ở những nới có địa hình khó khăn và
những nới đông dân cư… chính vì vậy vấn đề an toàn của xe rất được chú trọng. Vì vậy thiết
kế phanh tốt cũng góp phần nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phần nâng cao tốc độ kỹ
thuật và năng suất vận chuyển của xe tức là nâng cao hiệu quả kinh tế. Vì vậy việc thiết kế
phanh tốt là việc làm cần thiết.
2.2 Xác định mômen phanh theo điều kiện bám

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng
hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần
sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:
M 'p =

j h
G.b 
1 + max g
2L 
g .b


ϕ .rbx


M '' p =

j h
G.a 
1 − max g
2L 
g.a


ϕ .rbx


Ở cầu sau là:

Với:
G : trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải: G = 39200 (N)
a, b, hg : toạ độ trọng tâm của ôtô (mm).
G.b
= G1 : trọng lượng tĩnh trên cầu trước.
L

G1= 30%G = 0,3 . 39200 = 11760 (N)
G.a
= G1 : trọng lượng tĩnh lên cầu sau;
L

G2= 70%G = 0,7 . 39200 = 27440 (N)
L : chiều dài cơ sở của ôtô, L = 2800 (mm) = 2,8 (m);
g : gia tốc trọng trường, g = 10 (m/s2 );
φ : hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi thiết kế lấy φ = 0,6;
SVTH: Vũ Đức Tuấn

12

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

jmax : gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, lấy jmax= g. φ =6 (m/s2);
rbx: bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Với cỡ lốp xe: 6.5-16(165-406)

⇒ Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
rbx= λ . (H+d⁄2), (λ = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)
rbx = 0,93( 165 + 406/2 ) = 342 mm = 0,342 (m).
Nếu trường hợp đã biết trọng lượng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớc là G 1 và trục
sau là G2 thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một bánh
xe trước là:
M 'p =

m1 × G1
φ .rbx
2

m1 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh:
m1 = 1 +

jmax × hg
g ×b

= 1+

jmax × hg
L × G1
g
G

Với: hg – chiều cao trọng tâm của ôtô, lấy hg= 1,1m đối với ôtô tải.
=>

m1 = 1 +

=> M ' p =

6 × 1,1
≈ 1.8
2.8 × 11760
10
39200

1.8 × 11760
0, 6 × 0, 342 ≈ 2173(kG.m) = 21730( Nm).
2

m2 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh:
m2 = 1 −

jmax × hg
g×a

= 1−

jmax × hg
6 × 1,1
= 1−
≈ 0.65
L × G2
2.8 × 27440
g
10
39200
G

Mômen phanh ở bánh xe sau:
M '' p =

0.65 × 27440
0, 6 × 0.342 ≈ 1830( kG.m) = 18300( Nm).
2

SVTH: Vũ Đức Tuấn

13

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

2.3 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
2.3.1 Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh
Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β1, β2, β0, rt) chúng ta tính được góc ma sát và
bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướng vào tâm 0).
Lực R1 là lực tổng hợp của N1 , và T1.
T

1
Góc ma sát được xác định như sau : tgϕ = N = µ .
1

Với µ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường µ = 0,3 [‘ Tập bài giảng
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN Ô TÔ ’ của PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan]
Như thế là chúng ta đá xác định được góc φ ≈ 16º41’, nghĩa là xác định được hướng
của R1. Góc φ má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát như
nhau.
2.3.2 Tính góc (δ) và bán kính (ρ ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh
Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):
tgδ =

cos 2β1 − cos 2 β2
2β 0 + sin 2 β1 − sin 2 β 2

Với: δ1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát
δ1 ≈ 140 ÷ 160 ;
δ0- góc ôm của tấm ma sát;
δ2 = δ1 + δ0.
Bán kính ρ của lực tổng hợp:
=> ρ =

2rt ( cos β1 − cos β 2 )

β + sin β 0 − 2β 0 cos ( β1 + β 2 ) sin β 0
2
0

2

b 2 − 4ac

Với: rt – bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo

xe tương tự)
Đường kính trống phanh được tính theo công thức : d t = (0.8 – 0.85)rbx =(0.27360.2907) vậy rt = dt/2 =280/2 = 140.
SVTH: Vũ Đức Tuấn

14

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Hình2.1 Sơ đồ kích thước cơ bản của guốc phanh.
Khoảng cách từ tâm O của cơ cấu phanh đến điểm tì cố định của guốc phanh:
S = 0,85 .

= 0,85 . 140= 119 (mm).

Khoảng cách giữa hai điểm tỳ guốc phanh:
h = 0,8 .

= 0,8 . 280 = 224 (mm).

Mà h’ = h” = h/2= 224/2 = 112[mm] .
2.3.3 Đối với cơ cấu phanh cầu trước
2.3.3.1 Tính toán cho má siết
 β1' = 15°

⇒  β 0' = 118° = 2, 058rad

 '
'
'
 β 2 = β1 + β 0 = 133°

tgδ t' =

cos 2.15° − cos 2.133°
= 0,167
2.2,058 + sin 2.15° − sin 2.133°

⇒ δ t' ≈ 10°

SVTH: Vũ Đức Tuấn

15

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

ρt' =

GVHD: Nguyễn Văn Tuân
2.140 ( cos15° − cos133° )

2, 0582 + sin 2 118° − 2.2, 058cos ( 15° + 133° ) sin118°

= 162(mm).

2.3.3.2 Tính toán cho má nhả
 β1' = 16°

⇒  β 0' = 110° ≈ 1,92rad
 '
'
'
 β 2 = β1 + β 0 = 126°

cos 2.16° − cos 2.126°
= 0, 217
2.1,92 + sin 2.16° − sin 2.126°

tgδ s' =

⇒ δ s' ≈ 12°

ρ s' =

2.140 ( cos16° − cos110° )

1,92 2 + sin 2 110° − 2.1,92 cos ( 16° + 126° ) sin110°

= 134(mm).

2.3.4 Đối với cơ cấu phanh cầu sau
2.3.4.1 Tính toán cho má siết
 β1' = 15°


⇒  β 0' = 118° = 2, 058rad
 '
'
'
 β 2 = β1 + β 0 = 133°

cos 2.15° − cos 2.133°
= 0,167
2.2,058 + sin 2.15° − sin 2.133°

tgδ t' =

⇒ δ t' ≈ 10°

ρt' =

2.140 ( cos15° − cos133° )

2, 058 + sin 118° − 2.2, 058cos ( 15° + 133° ) sin118°
2

2

= 162(mm).

2.3.4.2 Tính toán cho má nhả
 β1' = 16°

⇒  β 0' = 110° ≈ 1,92rad
 '

'
'
 β 2 = β1 + β 0 = 126°

SVTH: Vũ Đức Tuấn

16

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

tgδ s' =

cos 2.16° − cos 2.126°
= 0, 217
2.1,92 + sin 2.16° − sin 2.126°

⇒ δ s' ≈ 12°

ρ s' =

2.140 ( cos16° − cos110° )

1, 922 + sin 2 110° − 2.1,92 cos ( 16° + 126° ) sin110°

= 134( mm).

2.3.4.3 Xác định bán kính r0
Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe sẽ là:
M p = M p1 + M p 2 = R1r0 + R2 r0 = ( R1 + R2 ) r0

Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:
r0 = ρ

µ
1+ µ 2

– Đối với cơ cấu phanh cầu trước:
+ Đối với má siết
0,3

r0't = 162.

1 + 0,32

= 46(mm).

+ Đối với má nhả
0, 3

r0' s = 134.

1 + 0,32

≈ 38(mm).

– Đối với cơ cấu phanh sau:
+ Đối với má siết
0,3

r0''t = 162.

1 + 0,32

= 46( mm).

+ Đối với má nhả
r0''s = 134.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

0, 3
1 + 0,32

17

≈ 38(mm).

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

2.3.5 Xây dựng họa đồ lực phanh

Phanh dẫn động bằng khí nén cơ cấu cuối cùng tác động là cam ép. P t = Ps = P
Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.
– Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các
lực P.
– Tính góc δ và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R.
– Tính góc φ và vẽ phương của lực R ’. Kéo dài phương của Rt’ và P cắt nhau tại Ot’, kéo
dài phương của P và Rs’’ cắt nhau tại Os’.
– Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng
lên guốc phanh bằng 0:
P + R +U = 0

Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3 lực này thì
chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O t và Os. Như vậy, để xác định phương
của các lực U chỉ cần nối Ot với O1 và Os với O2.
Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P này
dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R
và U đã có trên họa đồ.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

18

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân
'

Ys

O't

'

Yt

''

Os

P

P

'

Xs

'

r0 t

Xt

R

'

Nt
10°

16°

Ts

'
s

'

Tt

'

O

'

Rt

'

Ns
r0s

R162

R

'

Xs

'
s

'

Xt

U 's

U 't
P 's

O1

'

Pt

O2

Y 't

'

Us

'

Ys

'

Ut
'

Rt

Hình 2.2 Họa đồ lực phanh
Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt và Rs và tính tỷ lệ

k=

Rt
R ' R '' 354
= t' = t'' =
≈ 1.96
Rs Rs Rs 180

+ Cơ cấu phanh guốc siết
' '
' '
''

 Rt .r0t + Rs .r0 s = M p
Kết hợp ta có hệ phương trình:  '
'


 Rt − kRs = 0
'
'
0, 046 Rt + 0, 038Rs = 21730
⇒ '
'
 Rt − 1,96 Rs = 0

 Rt' ≈ 332325( N )
 '
Giải hệ phương trình ta được:  Rs ≈ 169553( N )

Trên họa đồ ta đo được giá trị của Rt’ = 354 vậy ta có tỷ lệ xích:
µ=

332325
≈ 938 ( N / mm )
354

Từ họa đồ lực phanh ta đo được:
P = 115 (mm) ; Ut’= 256 (mm) ; Us’= 69(mm).
SVTH: Vũ Đức Tuấn

19

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Ta tính được các lực còn lại:
P

= 115x938 = 107870 (N).

Ut’= 256x938 = 240128 (N).
Us’ = 69x 938 = 64722 (N).
+ Cơ cấu phanh guốc nhả
'' ''
'' ''
'

 Rt .r0t + Rs .r0 s = M p
Kết hợp ta có hệ phươngtrình:  ''
''

 Rt − kRs = 0

0, 046 Rt'' + 0, 038 Rs'' = 18300
⇒  ''
''
 Rt − 1,96 Rs = 0
''
 Rt ≈ 279869( N )
 ''
Giải hệ phương trình ta được:  Rs ≈ 142790( N )

Trên họa đồ ta đo được giá trị của Rt” = 354 vậy ta có tỷ lệ xích:
µ=

279869
≈ 790 ( N / mm )
354

Ta tính được các lực còn lại:
P = 115x790 = 63440 (N)
Ut’’= 256x790 = 230580 (N)
Us’’= 69x790 = 45140 (N)
2.3.6 Kiểm tra hiện tượng tự xiết
2.3.6.1 Đối với guốc trước phanh của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực Pt và Mp có dạng
Mp =

µρt P( c cos α + a )
c( cos δ t + µ sin δ t ) − µρt

Biểu thức trên cho thấy, nếu: c( cos δ t + µ sin δ t ) − µρ t = 0 thì M p → ∞ .
Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vô cùng lớn,
đây chính là hiện tượng tự xiết. Với điều kiện để xảy ra hiện tượng tự xiết là:

SVTH: Vũ Đức Tuấn

20

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

µ=

c cos δ t
= [µ]
ρ t − c sin δ t

Với: a – khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm đặt lực P;
a = 112 (mm);
c – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 119 (mm);
δ , ρ – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh.
δ t = 10°

 ρt = 162(mm)

⇒µ=

119.cos10°
≈ 0.817
164 − 119.sin10°

Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh
2.3.6.2 Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có
Mp =

µρ s Ps ( c cos α + a )
µρ s Ps ( c cos α + a )
=

c( cos δ s − µ sin δ s ) + µρ s c cos δ s + µ ( ρ s − sin δ s )

Từ họa đồ ta có thể thấy ρ s − c sin δ s > 0 trong mọi trường hợp vì vậy:
c cos δ s + µ ( ρ "− sin δ s ) > 0

Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.
2.4 Tính kiểm nghiệm bền
2.4.1 Tính chọn một số kích thước hình học của guốc phanh
Guốc phanh có mặt cắt dạng hình chữ T, với các kích thước hình học như hình vẽ.

SVTH: Vũ Đức Tuấn

21

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Hình 2.3 Sơ đồ kích thước hình học mặt cắt guốc phanh
Chọn các thông số: a = 50 mm, b = 5 mm, c = 6mm, d = 25mm.
Yc1 =

Y2 .F1
F1 + F2

Trong đó :
Y2 : là kích thước chế tạo

F1 = a.b = 50.5 = 250 mm 2
F2 = c.d = 6.25 = 180 mm 2
15.250
≈ 9 ( mm )
180 + 250
⇒ Yc 2 = Y2 − Yc1 = 15 − 9 = 6 ( mm )
⇒ Yc1 =

Ta có : R3 = 110mm, R2 = 135mm, R1’ = 137,5mm, R2’ = 122,5mm.

Tính bán kính đường trung hòa:

Rth =

F1 + F2
250 + 180
=
= 130.79
F1 F2
250
180
mm
+
+
'
'
R1 R2 137.5 122.5

Khoảng các từ tâm bánh xe đến trọng tâm guốc phanh
SVTH: Vũ Đức Tuấn

22

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân
RG = R2' + Yc 2 = 122, 5 + 6 = 128,5mm

2.4.2 Tính bền guốc phanh
Khi kiểm tra bền guốc phanh ta đi tìm tiết diện nguy hiểm nhất, muốn tính được dễ
dàng hơn ta chia guốc phanh thành 2 nửa.
Các vị trí đặt cực R và lực U ta phân tích thành 2 lực R = N + T còn U = U1x + U1y.
* Xét nửa trên guốc phanh:

γ

α
ϕ

δ

ϕ

Hình 2.4:Nửa trên của guốc phanh
Ta có tại vị trí mặt cắt có NZ1 và QY1 và mô men uốn M U 1 . Theo họa đồ
lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định được các lực cơ cấu phanh trước.
Với cầu sau và guốc xiết có lực và mô men phanh lớn hơn guốc nhả nên ta chỉ cần

kiểm bền của guốc trước.
P

= 115x938 = 107870 (N).

Ut’= 256x938 = 240128 (N).
Us’ = 69x 938 = 64722 (N).
Đặt các giá trị lực này vào guốc phanh và tại R''1 ta tách thành
R''1 = N''1 + T''1
Cắt guốc phanh thành 2 nửa thay vào mặt cắt đó ta có N''zl, Qy1, M''u1,
SVTH: Vũ Đức Tuấn

23

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Xét cân bằng trên guốc phanh ta có: chiếu lực P lên phương của N z1và Qy1ta có:
N''z1+ P''1 . cos ( ϕ + δ + α ) = 0
Q''y1 + P''1 . sin ( ϕ + α + δ ) = 0
M''u1 + P''1 [ α - Rt . cos ( ϕ + α + δ )] = 0
Đặt góc γ = ϕ + δ
Trong đó Rt là khoảng cách từ điểm đặt cực đếm tâm 0
Rt - γ = 140 - 0,3 - 10 = 129.7 mm
Ta xét cân bằng lực tại điểm A ta có các phương trình hình chiếu của lực P lên các
phương của lực N và Q.

Khi γ = 0 vậy
N''z1 = -P''1. cos α
Q''y1 = -P''1. sin α
M''u = 0
Thay số vào ta có N''z1 = - 107870 . cos 15 = -104194 N
Q''y1 = -107879. sin 15 = - 27918 N
M''u = 0
Khi tại điểm B có γ = 66 độ thì
N''a1 = -P''1 . cos (15 + 66) = - 107870. (0,156) = - 16874 N
Q''1. sin (15 +66) = -107870.0,9945 = -107276 N
M''u = - P''1(160 - 194,7.cos81) = - 378263Nmm
Ta có bảng sau:
Lực và mô men
N''z1
Q''y1
M''u

Vị trí A
-104194 N
-27918N
0

Vị trí B
-16874 N
-107276N
-378263 Nmm

* Xét nửa dưới guốc phanh ta có:

SVTH: Vũ Đức Tuấn

24

Lớp : 63DLOT02


Đồ án: Kết cấu tính toán ô tô

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Hình 2.5 :Nửa dưới của guốc phanh
Ta cũng tính toán tương tự như nửa trên ta có các lực tác dụng lên guốc phanh và tìm
các mặt cắt nguy hiểm.
Xét cân bằng cho nửa dưới của guốc phanh.
Q''z2 = -U''1x . cos δ - U''1y . cos ( δ '+ ϕ ')
N''z2= - U''1x . sin δ - U''1y. sin ( δ ' + ϕ ')
M''u2 = -U''1x [C-Rt. sin δ ’] ϕ ' = 75o , δ '=90
Đặt góc γ ' = δ ' + ϕ '
Q''z2 = - U''1x. cos δ - U''1y. cos ( δ ' + ϕ ')
N''z2 = - U''1x. sin δ - U''1y. sin ( δ ' + ϕ ')
M''u2 = -U''1x [C-Rt.sin δ ] + U''1y. Rt. cos δ
* Xét tại điểm C ta có:

γ'=0

vậy ta có: N''z2 =-U''1x. cos δ - U''1y
Q''y2 = - U''1x. cos δ - U''1y
M''u2 = 0
Ta xác định các giá trị của:
U''1x = U''1. sin 70,6 = 240128. sin 70,6 = 226494 Nmm

U''1y = U''1 . cos 70,6 = 200128. cos70,6 = 79761 Nmm
* Thay số vào ta có các lực tại điểm B:
SVTH: Vũ Đức Tuấn

25

Lớp : 63DLOT02