CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
I: CÔNG DỤNG:
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến
một tốc độ nào đố theo yêu cầu của người lái. Giữ chô ô tô máy kéo dừng ở ngang
dốc trong thời gian lâu dài hoặc cố định xe trong thời gian dừng xe. Đối với ô tô máy
kéo hệ thống phanh rất quan trọng vì nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc
độ cao hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm nhờ vậy mà nâng cao được năng
suất vận chuyển, tăng được tính động lực.
II: PHÂN LOẠI:
- Tùy theo cách bố trí có thể chia hệ thống phanh thành : phanh ở bánh xe, phanh
truyền lực.
- Theo kết cấu của cơ cấu phanh : phanh guốc, phanh đĩa, phanh đai
- Theo phương thức dẫn động : dẫn động cơ khí, dẫn động thủy lực, dẫn động
không khí nén, dẫn động điện, dẫn động hỗn hợp…
Trong hệ thống phanh người ta thường chia ra làm hai phần :
- Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe hoặc trục
các đăng truyền lực.
- Dẫn động phanh có tác dụng truyền lực từ bàn đạp phanh (bộ phận sinh lực
phanh) đến cơ cấu phanh và tăng lực phanh cho người lái. Ta sẽ nghiên cứu kĩ từng
phần trong hệ thống phanh.
III: YÊU CẦU:
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe đảm nhận chức năng
an toàn chủ động nên nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau :
- Có hệ quả phanh cao nhất trong mọi trường hợp mà bánh xe không bị trượt.
- Hoạt động êm dịu , không giật để đảm bảo êm dịu khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm nhẹ cường độ lao động của người lái xe.

- Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.
1


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
- Đảm bảo phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải theo nguyên tắc sử dụng
hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ.
- Không có hiện tượng tự xiết , thoát nhiệt tốt, có hệ số ma sát cao và ổn định.
Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh.
- Có độ tin cậy, độ bền, tuổi thọ cao, giá thành hạ.
IV:CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HTP TRÊN Ô TÔ.
1: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu phanh.
a. Cơ cấu phanh guốc:
- Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về 1 phía các lực dẫn động bằng nhau

Hình : Sơ đồ phanh guốc có điểm đặt riêng rẽ về một
phía các lực dẫn động bằng nhau
- Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về 1 phía và các guốc phanh có dịch chuyển
như nhau :

Hình : Sơ đồ phanh guốc có điểm đặt riêng rẽ về một phía
và các guốc phanh có dịch chuyển như nhau
2


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
- Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về 2 phía và lực dẫn động bằng nhau :

Hình : Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt riêng rẽ về 2 phía
- Cơ cấu phanh tự cường hóa :

Hình: Cơ cấu phanh tự cường hóa
b. Cơ cấu phanh đĩa

H.a
H.b
Hình : Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa
Hình a. Phanh đĩa có giá đặt xilanh cố đinhj
Hình b. Phanh đĩa có giá đăt xilanh di động
1.Đĩa phanh; 2. Giá đặ phanh; 3.Ống trượt
3


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
2: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của dẫn động phanh.
a. Dẫn động phanh cơ khí :
Dẫn động phanh cơ khí là loại cần, kéo, đòn, cáp và các cơ cấu điều khiển trong
cơ cấu phanh. Sử dụng đòn cơ khí hoặc dùng dây cáp để dẫn động.

Hình: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.
1: Tay phanh

2: Thanh dẫn

3: Con lăn dây cáp

4: Dây cáp

5: Trục

6: Thanh kéo

7: Thanh cân bằng
10: Giá

8,9: Dây cáp dẫn động phanh

11,13: Mâm phanh

b. Dẫn động phanh thủy lực( hệ thống phanh dầu ) :

4

12: Xylanh phanh bánh xe


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
Hình: Hệ thống phanh dầu
1.Bàn đạp phanh; 2.Trợ lực phanh; 3.Xilanh phanh chính; 4.Càng phanh đĩa;
5.Má phanh đĩa; 6.Đĩa phanh; 7.Phanh trống; 8.Má phanh guốc
Nguyên lý làm việc: khi phanh người ta đạp phanh lên bàn đạp phanh 1 qua hệ
thống đòn bẩy đẩy piston của xilanh phanh chính dịch chuyển đẩy dầu trong buồng
xilanh, dầu bị ép có áp suất cao trong xilanh và được dẫn động qua đường ống. Dầu
áp suất cao được đưa tới buồng xilanh của cơ cấu phanh, dầu đẩy piston chuyển động
đẩy 2 guốc phanh có má phanh áp sát vào tang trống( ép má phanh vào đĩa phanh)
thực hiện quá trình phanh bánh xe do trống phanh ( đĩa phanh) gắn liền với moayơ

bánh xe. Khi thôi phanh lò xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của
lò xo các piston sẽ về vị trí ban đầu ép dầu trở lại buồng dầu của xilanh phanh chính.
c. Dẫn động phanh khí nén :
Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và trung
bình, đặc biệt lớn. Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của
khí nén, lực của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà
giảm được sức lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động
phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng.
- Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

5


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
Hình: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi
1: Máy nén khí

4: Bầu phanh

2: Bình chứa

5: ống dẫn hơi

3: Van phân phối

6: Bàn đạp phanh

7: Đồng hồ kiểm tra áp suất
Nguyên lý:

Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở cho khí
nén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiến hành phanh.
Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với đường
ống dẫn và mở đường ống của bầu phanh thông với không khí bên ngoài, khí nén
thoát ra ngoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh.
d. Dẫn động phanh khí nén – thủy lực.
Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó phần thuỷ
lực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độ nhậy của hệ
thống cao, phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khí nén cho phép điều
khiển nhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh rơmoóc.

6


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
Hình: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô.
1: Máy nén khí
2: Bộ điều chỉnh áp suất
3: Van bảo vệ 2 ngả

4: Van bảo vệ 1 ngả

5: Bình chứa khí nén

6: Phanh tay

7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc 8: Van tách
9: Đầu nối

10: Đồng hồ áp suất

11: Tổng van phanh

12: Xy lanh khí nén

13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh
15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu

16: Bàn đạp phanh

Nguyên lý làm việc:
Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16 để mở
van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van phanh vào cơ
cấu.
Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/cm 2) đẩy
piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suất cao như các đường
ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van bảo vệ 2 ngả có tác dụng tách
dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì
sự làm việc của dòng không hỏng.
Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động là phần
khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì được chia làm
hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trước và sau.
3: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của trợ lực phanh.
a. Xi lanh phanh chính :

7


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Hình: Cấu tạo xi lanh phanh chính
1.Bàn đạp phanh; 2.Cần piston; 3.Piston 1; 4,6. Lò xo nén; 5.Piston số 2; 7.Bình chứa
dầu phanh
Nguyên lý làm việc:
Khi đạp phanh piston 3 sẽ dịch chuyển sang trái tạo nên áp suất cao ở khoang I,
qua piston 5 tạo nên áp suất cao ở khoang II đưa dầu đến các ống dẫn, đến các cơ cấu
phanh thực hiện quá trình phanh.
b. Bộ chia

Hình : Bộ chia
1.Piston ; 2. Vỏ bộ chia
Nguyên lý làm việc : Khi phanh dầu từ xy lanh phanh chính bị dồn đến khoang A có
áp lưc lớn gây lên lực tác dụng lên các piston đẩy về 2 phía làm dầu ở dòng I, II đẩy
lên các xilanh phanh bánh xe thực hiện quá trình phanh. Áp suất của dòng I, II tăng
lên đến khi cân bằng với khoang A. Khi xảy ra hư hỏng ở 1 dòng nào đó thì dòng kia
vẫn làm việc bình thường hiệu quả phanh bị giảm đi, người lái nhận biết hư hỏng
thong qua hành trình của bàn đạp tăng lên.
c. Bầu trợ lực chân không

8


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Hình: Cấu tạo bầu trợ lực chân không

Nguyên lý làm việc:
- Khi không tác động vào phanh : Van không khí được nối với cần điều khiển
van và bị lò xo của van không khí kéo về bên phải, van điều chỉnh bị đẩy về bên trái.
Điều này làm van không khí tiếp xúc với van điều chỉnh.
-Đạp phanh :Khi đạp phanh cần điều khiển can đẩy van không khí làm nó dịch
chuyển sang trái. Lò xo van điều chỉnh dũng dịch chuyển sang trái cho đến khi nó tiếp
xúc với van chân không. Chuyển động này bịt kín nối ngoài đi qua lưới lọc bị chặn lại
không vào buồng áp suất biến đổi. Trong điều kiện này van chân không của thân van
bị tách khỏi van không khí tạo ra 1 lỗ thong giữa lố A và B. Vì luôn có chân không
trong buồn áp suất không đổi cũng có chân không trong buồng áp suất biến đổi. Vì
vậy lò xo màng ngăn đẩy piston sang phải thong giữa lỗ A và B. Khi van không khí
tiếp tục dịch chuyển sang trái nó càng dời xa van điều chỉnh làm cho không khí bên
ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ B ( sau khi qua lưới lọc ) độ chênh áp suất
giữa buồn áp suất không đổi làm cho piston dịch chuyển về bên trái làm cho đĩa phản
đẩy cần đẩy bộ trợ lực về bên trái và tăng lực phanh.
d. Bộ trợ lực khí nén

9


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Hình :. Sơ đồ bộ trợ lực khí nén
1.Bàn đạp; 2.Lò xo hồi vị; 3,4.Đòn; 5.piston; 6.Lò xo hồi vị; 7.Piston
8.Bình chứa khí nén; 9.Van; 10. Piston; 11.Thanh dạng ống
Nguyên lý làm việc: Tác dụng lực lên bàn đạp, qua các đòn dẫn động ống đẩy 11 đẩy
van 9 mở ra, khí nén từ bình 8 qua van 9 vào khoang A và van B tạo lực đẩy piston 5
của xilanh lực, đồng thời đẩy piston 7 của xi lanh chính về phía phải, áp suất dầu tăng

lên và dẫn đến các xilanh làm việc ở bánh xe. Trong khi đó ở khoang A áp suất cũng
tăng lên, tác dụng lên piston 10 đến 1 giá trị nào đó sẽ dịch chuyển sang trái làm cho
van 9 đóng lại ( khi người lái đạp phanh giữ ở 1 vị trí nào đó thì van 9 được đóng lại,
khi đạp tiếp thì ống 11 đẩy về phía phải, áp suất dầu lại tăng lên và dẫn đến các xi
lanh bánh xe. Khi nhả bàn đạp phanh, piston 10 và ống 11 được lò xo kéo sang trái trở
về vị trí ban đầu, van 9 được đóng lại khi đó áp suất cao đi qua ống xả ra ngoài không
khí.Toàn bộ hệ thống phanh ở trạng thái làm việc.
V: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
- Loại cơ cấu phanh: trước tang trống, sau tang trống.
- Loại dẫn động phanh: khí nén.

CHƯƠNG II
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
I: THÔNG SỐ BAN ĐẦU.
Loại ô tô

Ô tô tải
10


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Ga1 (KG)

2890

Ga2 (KG)

6910

L (mm)

4500

Hg (mm)

1300

Bánh xe

260-20

Loại cơ cấu phanh

Trước tang trống, sau tang trống

Loại dẫn động phanh

Khí nén

1: Trọng lượng toàn bộ G:
G = Ga1 + Ga2 =2890 + 6910 = 9800 (KG)
2: Xác định khoảng cách từ trọng tâm của ô tô đến tâm cầu trước (a) và tâm cầu sau
(b).
L
4500
= 6910.
= 3173(mm) = 3,173(m).

G
9800
L
4500
b = Ga1. = 2890.
= 1327(mm) = 1,327(m).
G
9800

a = Ga2.

3: Xác định moment phanh cần thiết sinh ra ở cơ cấu phanh.
Mô men sinh ra ở các cơ cấu phanh của ô tô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc
dừng ô tô hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

Hình: Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Ta có hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước và cầu sau tương ứng là:

m1 = 1 +

J p max .hg
g .b
11


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

m2 = 1 −

GVHD:Trương Mạnh Hùng

J p max .hg
g.a

Trong đó: hg: chiều cao trọng tâm của xe. hg=1300(mm)
g: gia tốc trọng trường, g=9,81(m/s2)
Jpmax: gia tốc phanh cực đại, chọn Jpmax=6m/s2
Thay số vào ta được:

m1 = 1 +

6.1,3
= 1,60
9,81.1,327

m2 = 1 −

6.1,3
= 0,75
9,81.3,173

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 hai cầu tương ứng là:
+) Ở cầu trước là:

M p1 =

Ga1.m1.ϕ
.rbx
2

+) Ở cầu sau là:

M p2 =

Ga2 .m2 .ϕ
.rbx
2

Trong đó: Ga1, Ga2 là tải trọng tương ứng tác dụng lên các bánh xe ở
cầu trước và sau ở trạng thái tĩnh trên mặt đường nằm ngang.

ϕ : hệ số bám của bánh xe với mặt đường, chọn φ = 0,6.
rbx: bán kính bánh xe.
Với lốp ký hiệu: 260-20 thì B=260 mm.
d = 20(inch) = 20.25,4=508 mm.

d

rbx = λ.r0 =  + B λ
2

Chọn λ = 0,945. Hệ số biến dạng của lốp.

d

 508

=> rbx = λ.r0 =  + B λ = 0,945.
+ 260  = 486mm = 0,486m

2

 2

Thay số vào ta được:
12


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

2890.10.1,6.0,6
0,486 = 6741,8( N .m)
2
6910.10.0,75.0,6
=
0,486 = 7556,1( N .m)
2

M p1 =
M p2

II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH.
Như đã trình bày ở chương trước , cơ cấu phanh lựa chọn là cơ cấu phanh guốc
Tính toán cơ cấu phanh guốc nhằm mục đích :
+ Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh : a,c,e,h
+ Xác định góc ( δ ) và bán kính (ρ) của phản lực pháp tuyến tác dụng lên má phanh .
+ Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
+ Xác định bề rộng má phanh

+ Tính toán kiểm tra cơ cấu phanh
- Kiểm tra hiện tượng tự xiết
- Công ma sát riêng
- Nhiệt trong quá trình phanh
1:Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh.
t

Hình: Các thông số hình học của cơ cấu phanh.
- Bán kính tang trống phanh tính theo công thức
d
rt = − ( δV + K h + ∆ )
2
Trong đó: δv - Độ dày vành bánh xe, lấy δv =10 mm.
Kh Khoảng cách giữa vành bánh xe và tang phanh;
Kh=20mm.
∆ - Độ dày tang phanh; lấy ∆ =10 mm.
=> rt=254-(10+20+10)=214 (mm)
13


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
- Các kích thước khác của cơ cấu phanh a, c, e được tính theo công thức thực nghiệm.
a = c = 0,8rt = 171 mm.
e = 0.85rt = 182 mm.
h = a+c = 342 mm.
2: Xác định góc (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.
cos 2β1 − cos 2β 2
2 β 0 − sin 2β1 − sin 2 β 2

tgδ =

Ta có:

Góc δ là góc hợp bởi lực pháp tuyến N1 và trục X1-X1
β1: góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát,
β1 = 140-160
β0: góc ôm của tấm ma sát, β0 = 1000-1200
β2 = β1 + β0
2rt ( cos β1 − cos β 2 )

Ta có: ρ =

β 02 + sin 2 β 0 − 2 β 0 cos( β1 + β 2 ) sin β 0

Trong đó: ρ: bán kính điểm đặt của tổng phản lực tác dụng lên
guốc phanh khi phanh.
rt : bán kính của tang trống, xe tham khảo có rt=214 mm.
* Đối với guốc phanh trước:
Chọn: β1 = 140, β0 = 1200=2,09 (rad), β2 = 1340

cos 28 − cos 268
= 0,2
2.2,09 − sin 28 − sin 268

tgδ t =

Do đó:

=> δt = 11,30

ρt =

2.214(cos 14 − cos 134)

2,09 + sin 120 − 2.2,09. cos(14 + 134). sin 120
2

2

= 238,56mm

* Đối với guốc phanh sau:
Chọn: β1 = 140, β0 = 1000=1,74 (rad), β2 = 1140
Do đó:

cos 28 − cos 228
= 0,41
2.1,74 − sin 28 − sin 228

tgδ s =
=>δs = 22,30

ρs =

2.214(cos 14 − cos 114)

1,74 + sin 100 − 2.1,74. cos(14 + 114). sin 100
2

2

= 228.5mm

3: Xác định các lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ.

14


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc
phanh trước và sau để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ra ở guốc phanh trước và
mô men sinh ra guốc sau bằng mô men tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.
Khi đã chọn các thông số kết cấu ở trên ta đã tính được góc δ và bán kính ρ
nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N ( lực hướng vào tâm 0)
Lực R là lực tổng hợp của N và T, lực R tạo với N một góc φ
Góc φ được xác định như sau:

tgϕ =

T
=µ
N

µ : Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh : µ = 0,3.
=> tgφ = 0,3 => φ = φt = φs = 170
Mô men sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là:
1

ot

2

os

Mp = R .r + R .r
µ
0,3
rot = ρ t
= 0,239.
= 0.069m
2
2
1+ µ
1 + 0,3
Với:

µ

ros = ρ s

1+ µ 2

= 0,229.

0,3
1 + 0,32

= 0.066m

1

2

Guốc phanh bị ép bằng cam phanh (phanh khí) thì lực P và P tác dụng lên hai
guốc phanh sẽ khác nhau. Trong trường hợp này khi cam quay, hai guốc phanh sẽ
dịch chuyển như nhau, do đó áp suất tác dụng lên hai má phanh bằng nhau và lực
1

2

R =R . Như vậy khi guốc phanh bị ép bằng cam quay, chúng ta có thể xác định ngay
1

2

lực R và R .
R1 = R2 =
1

Mp
2r0

2

Muốn xác định P , P ta dùng phương pháp họa đồ bằng cách vẽ đa giác lực của
guốc phanh trước và sau.
Góc δ là góc tạo bởi (X, N) muốn xác định được X ta chọn góc α
Từ vị trí đặt lực P nối với tâm quay cố định của 2 guốc ta có trục Y từ đó ta có
trục X, theo tính toán ta có ρ 1, ρ 2 và có δ vậy từ đây ta xác định được vị trí đặt lực N

có phương hướng vào tâm 0.
15


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng
t

s

Từ điểm đặt lực P ta kéo dài lực P, quay hai vòng tròn có bán kính ρ và ρ kết
t

s

1

2

hợp với các góc δ và δ , xác định được điểm đặt lực R và R , vẽ hai vòng tròn có bán
ot

os

1

2

kính r và r , kẻ tiếp tuyến của hai đường tròn đi qua hai điểm đặt lực của R và R .

1

2

Đó là phương của R và R , hai đường tiếp tuyến này cắt đường kéo dài của lực P tại
’

’’

’

1

’’

0 và 0 . Từ 0 nối với tâm chốt quay của má trước ta có phản lực U và nối 0 với tâm
2

chốt quay của má sau ta có phản lực U . Như vậy trên mỗi guốc phanh có ba lực
1

1

1

2

2

2

P ,R ,U và P , U và R . Ta xây dựng hai đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng
1

nhau để thể hiện lực R, nối tiếp R là U bằng cách trượt thước kẻ theo đường // với
1

1

1

đường U và lại nối tiếp với P cũng kẻ // với đường P ta sẽ có tam giác khép kín.
Tương tự ta có tam giác thứ hai đối với má sau.

Hình: Họa đồ lực tác dụng lên cơ cấu phanh sau.
Từ đồ họa ta dùng thước kẻ ly đo được:

16


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
1

2

1

GVHD:Trương Mạnh Hùng

2

P /P = 0,5 => P =0,5P
a) Đối với cầu trước: Mp=6741,8 (N.m)
6741,8 6741,8
R1 = R2 = R =
=
= 48854( N )
2r0t
2.0,069
Trên đồ thị ta đo được R=692,34 (mm).
Vậy ta có tỷ lệ xích: μ = 48854/692,34 = 70,56(N/m)
1

1

Trên họa đồ ta đo được: P = 209,55 (mm) => P =14786(N)
2

2

P =417,276 (mm) => P =29443(N)
1

2

U =500,04 (mm);

U =360,78 (mm)

Từ đó tính được:

1

U =35283(N);
2

U =25457(N).
b) Đối với cầu sau: Mp=7556,1(N.m)
7556,1 7556,1
R1 = R2 = R =
=
= 57234( N )
2r0t
2.0,066
Vậy ta có tỷ lệ xích: μ = 57234/692,34 = 82,67(N/m)
1

2

1

2

=> P =17324(N); P =34496(N); U =41338(N); U =29826(N).
4: Kiểm tra hiện tượng tự siết:
Hiện tượng tự xiết trong quá trình phanh là hiện tượng khi má phanh ép sát
vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của truyền động lên
guốc phanh. Trong trường hợp như vậy mô men phanh đứng về phương diện mà nói
sẽ tiến tới vô hạn.
17

Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Hiện tượng tự xiết sẽ gây ra bó cứng bánh xe, làm mất ổn định khi phanh,
nhất là trong trường hợp xe tiến. Do đó trong tính toán thiết kế cần kiểm tra hiện
tượng tự xiết khi xe tiến.
Để kiểm tra hiện tượng tự xiết, ta thiết lập môi quan hệ giữa mô men phanh
p

M và lực ép P.

µ=

C. cos δ
= tgϕ
ρ − C. sin δ

Xảy ra hiện tượng tự xiết khi:
Trong đó: C- là khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt quay của
má phanh(mm), C=164 mm.
+) Trường hợp xe tiến: khi xe tiến về phía trước, hiện tượng tự xiết chỉ có thể xảy ra ở
guốc phanh trước.
t

t

0

Với μ=0,3; ρ =238,56(mm); δ =11,3
164. cos 11,3
=> tgϕ =
= 0,78 > µ = 0,3
238,56 − 164. sin 11,3
Vậy không xảy ra hiện tượng tự xiết ở bánh xe khi xe tiến.
+) Trường hợp xe lùi.
t

t

0

Với μ=0,3; ρ =228,5(mm); δ =22,3
164. cos 22,3
=> tgϕ =
= 0,91 > µ = 0,3
228,5 − 164. sin 22,3
Vậy không xảy ra hiện tượng tự xiết ở bánh xe khi lùi.
5: Xác định kích thước của má phanh.

18


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
Kích thước má phanh chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng áp suất trên
má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ô tô trên diện tích toàn của các má phanh và
hạn chế độ làm việc của phanh.
a) Kiểm tra công ma sát riêng.

Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô
tô chạy với vận tốc V0 trước khi phanh.
L=

GV02
≤ [ L] = 400 − 1000( J / cm 2 )(*)
2 gFΣ

Trong đó: G = 9800 KG
V0 là tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh, chọn V0=60Km/h=16,66m/s.
g: Gia tốc trọng trường, lấy g=10m/s2
F Σ : diện tích toàn bộ của các má phanh ở tất cả các bánh xe.
m

Ta có công thức tính diện tích là: FΣ = ∑ β0i .rt .bi
i =1

β 0i: góc ôm má phanh thứ i
bi: bề rộng của má phanh thứ i
rt: bán kính trống phanh, rt = 205 mm.
m: số lượng của má phanh, m = 8
Ta chọn cơ cấu phanh ở 4 bánh là như nhau, nên ta có:
F∑ = 4( Ft + Fs )

trong đó: Ft là diện tích của má phanh trước.

Fs là diện tích của má phanh sau.
F∑ = 4(2,09.205.140 + 1,74.205.140) = 439684(mm 2 ) = 4397(cm 2 )

Thay vào (*) ta được:

98000.16,66 2
=> L =
= 309,3( J / cm 2 ) < 400
2.10.4397
Vậy má phanh chọn thỏa mãn toàn bộ năng lượng khi phanh bánh xe.
b) Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát.
Khi muốn biết thời gian phục vụ của má phanh hay tuổi thọ của nó thì ta xét đến
áp suất trên bề mặt ma sát dựa vào thông số q.
q=

Mp
≤ [q] = 2MN / m 2 ( **)
2
µ.b.rt .β0
19


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
Theo công thức (**) ta thấy khi muốn xét đến thông số q thì phụ thuộc vào góc
ôm má phanh và mô men phanh sinh ra tại cơ cấu phanh vậy ta chỉ xét đến má phanh
có gốc ôm lớn và chịu mô men phanh lớn.
Xét cầu trước vì cầu trước chịu mô men phanh lớn hơn cầu sau và ta xét đối với
má trước vai má trước chịu mô men phanh lớn hơn má sau.
Ta có: µ = 0,3
β 0 = 120 độ = 2,09 rad
rt = 205 mm;

b=140mm

Với cầu trước mô men sinh ra tại một cơ cấu phanh là: Mp=6741,8 (N.m)

=> q =

6741,8
= 1,83( MN / m 2 ) ≤ 2( MN / m 2 )
2
0,3.0,14.0,205 .2,09

Vậy guốc phanh trước đảm bảo áp suất riêng, do đó guốc phanh sau cũng đảm bảo áp
suất riêng.
6: Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.
Trong quá trình phanh động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng ở trống
phanh và một phần thoát ra môi trường không khí. Nếu nhiệt độ cơ cấu phanh lớn sẽ
làm hệ số ma sát giữa má và trống giảm, dẫn đến giảm hiệu quả phanh.
Phương trình cân bằng năng lượng:
t
G V12 − V22
0
.
= mt .C.t + Ft ∫ k t .d t
g
2
0

G: trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải.
g: gia tốc trọng trường, lấy g=10(m/s2).
V1,V2: tốc độ đầu và cuối khi phanh.
mt: khối lượng của các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng.
(khối lượng mỗi tang trống =4 KG).

C: nhiệt dung riêng của các chi tiết bị nung nóng, (C=500J/Kg.độ).
t0: sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trường không khí.
20


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
Ft: diện tích làm mát của trống phanh.

GVHD:Trương Mạnh Hùng

kt: hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí.
t: thời gian phanh.
Trong công thức trên số hạng thứ nhất là phần năng lượng làm nung nóng trống
phanh; số hạng thứ hai là phần năng lượng truyền ra ngoài không khí. Khi phanh ngặt
ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do đó ta có thể xác định được sự tăng
nhiệt độ của trống phanh như sau:

G.(V12 − V22 )
t =
≤ 15 0
2.g .mt .C
0

Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với V 1=30km/h=8,3(m/s) cho đến khi xe
dừng hẳn V2=0 ta có:
t0 =

9800.8,3 2
= 8,44 0 ≤ 15 0 ( Với mt = 8 Kg).
2.10.8.500

Vậy đảm bảo nhiệt độ làm việc của má phanh.

CHƯƠNG III:
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH
I: MÁY NÉN KHÍ.
+ Máy nén khí được chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau:
- Nạp nhanh các bình chứa sau khi khởi động động cơ.
- Giữ được áp suất trong hệ thống gần với áp suất tính toán khi phanh liên tục.
+ Trên thực tế máy nén khí chỉ làm việc khoảng 10-20% thời gian làm việc của ô tô,
khi các bình chứa được nạp đầy thì máy nén khí chuyển sang chế độ chạy không tải.
+ Chọn các thông số kỹ thuật của máy nén khí: chọn máy nén khí loại piston hai xy
lanh có các thông số sau:
- Số xy lanh: i=2 đặt thẳng hàng
- Đường kính xy lanh: d=52 mm
- Hành trình piston: S=38 mm
21


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
- Số vòng quay của máy nén khí: n=1700 v/ph

GVHD:Trương Mạnh Hùng

- Tỷ số truyền của đai: itđ=2
-Hiệu suất truyền khí của máy nén khí η=0,6
Năng suất của máy nén khí xác định theo công thức:

i.π .d 2 .S .n.η v
Q=

(l / ph)
4000
Xe thiết kế sử dụng 5 bình khí nén, dung tích mỗi bình 140 lít. Vậy tổng lượng khí
nén trong các bình là: 5x140=700 (l).

2.3,14.0,52 2.0,38.1700.0,6
Q=
= 164,5(l / ph)
4000

1

2

Kết Luận: sau 5 phút máy nén nạp được 5x164,5=822,5 (l), khí nén đảm bảo
nạp đầy tất cả các bình chứa.

3

II: VAN PHÂN PHỐI DẤN ĐỘNG HAI DÒNG.

4

Van phân phối dùng để đóng mở hệ thống phanh (cung cấp hoặc5 ngừng cung
cấp khí nén) theo yêu cầu của người lái. Van phân phối là bộ phận rất quan
trọng của
6
7
truyền động phanh bằng khí. Nó đảm bảo độ nhạy của truyền động quá
trình phanh

được tốt.

8

Sơ đồ
nguyên lý làm việc của van phân phối:
33

9
10

32
31

11

30

12
13

A

II

14

III

15

29

16

28
27

17
18

26
19
25

I

IV

20
24
21

23
22

22

Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Van Phân Phối
1:Đòn mở; 2:Vít chỉnh; 3:Chụp cao su; 4:Chốt; 5:Con lăn; 6:Cốc ép; 7:Nắp;
8:Đai ốc; 9:Bích chặn; 10,16,20,27:Phớt làm kín; 11:Bulông điều chỉnh; 12:Lò xo
piston tuỳ động; 13,24:Lò xo van; 14,19:Tấm bạc lót; 15:Piston nhỏ; 17:Van dưới;
18:Ty đẩy piston nhỏ; 21:Cửa xả; 22:Vòng hãm; 23:Vỏ van xả; 25:Vỏ ngăn
dưới;26:Lò xo piston nhỏ;28:Piston lớn; 29:ống van; 30:Piston tuỳ động; 31:Phần tử
đàn hồi; 32:Vỏ ngăn trên ; 33:Mặt bích; I,II: Cửa vào từ bình khí; III,IV: cửa ra các
bầu phanh.
Nguyên lý hoạt động của van phân phối dẫn động hai dòng :
Để tăng tính an toàn cho hệ thống phanh thì đối với dẫn động khí nén ta sử
dụng loại van phân phối dẫn động hai dòng. Có nghĩa là có hai dòng khí dẫn động từ
bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu phanh bánh xe.
Van có hai ngăn được gọi là ngăn trên và ngăn dưới trong mỗi ngăn đều có các van
nạp và van xả và các piston điều khiển.
Khi chưa phanh lò xo 13 và 24 giữ cho van của ngăn trên và ngăn dưới đóng cửa nạp
nên khí nén từ bình khí tới các cửa I,II bị chặn lại và thường trực ở đó. Khi phanh đòn
mở 1 quay quanh chốt cố định ép con lăn 5 tì lên cốc ép 6 làm cốc ép 6 đi xuống. Khi
đã khắc phục xong khe hở tự do giữa cốc ép và bích chặn 9 thì bích chặn ép phần tử
đàn hồi 31 tì vào piston tuỳ động 30 làm piston di xuống. Khi đế van xả ( nằm trên
23


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
GVHD:Trương Mạnh Hùng
piston tuỳ động) đi hết khe hở giữa nó với nắp van thì van xả đóng lại và van nạp trên
bắt đầu mở. Khi đó ở ngăn trên khí nén từ cửa II qua van nạp ngăn trên thông sang

của III để dẫn đến các bầu phanh bánh xe. Đồng thời với quá trình này do ở cửa III có
một lỗ A thông với khoang B ( Phía trên piston lớn 28) nên một dòng khí có áp suất
sẽ tác dụng nên mặt trên của piston lớn 28 làm nó đẩy piston nhỏ đi xuống. Khi khe
hở giữa đế van xả và nắp van được khắc phục thì van nạp dưới bắt đầu được mở ra.
Khi khe hở giữa đế van xả và nắp van được khắc phục thì van nạp dưới bắt đầu mở ra.
Khí nén từ của I qua van nạp ngăn dưới thông sang cửa IV để dẫn đến các bầu phanh
bánh xe. Như vậy cơ cấu cơ khí trực tiếp điều khiển van nạp của ngăn trên còn van
nạp ngăn dưới là do khí nén điều khiển sau khi van nạp ngăn trên đã mở. Như vậy có
nghĩa là dòng nối với ngăn trên sẽ có tác dụng trước so với dòng nối với ngăn dưới.
Vì vậy dòng nối với ngăn trên thường được dẫn tới các bầu phanh của bánh xe phía
sau nhằm mục đích giữ ổn định cho ôtô khi phanh.
Khi thôi phanh dưới tác dụng của các lò xo hồi vị cốc ép 6, bích chặn 9 piston tuỳ
động 30 sẽ đi lên. Van nạp trên được đóng lại và van xả trên mở ra. Khí nén từ bình
chứa khí cung cấp còn khí nén từ các bầu phanh sẽ từ cửa III qua cửa xả theo đường
thoát ra ngoài. Còn ngăn dưới do khoang B mất áp suất nên piston lớn 28 và piston
nhỏ 15 bị lò xo hồi vị 26 đẩy về vị trí phía trên. Van nạp ngăn dưới được đóng lại và
van xả ngăn dưới được mở ra, ngắt khí nén từ bình chứa khí và thoát khí nén từ bầu
phanh theo đường thoát ra ngoài.
Tính toán van phân phối:
Ta xét sơ đồ tính toán sau: Sơ đồ tính van phân phối.
Pb

Pb
I

II

III

Iv

Q

Ph

Ph

Lực Q ở trên hình là được truyền từ bàn đạp tới, do vậy: Q=Qbđ.ibđ
Trong đó: Qbđ là lực tác dụng lên bàn đạp phanh.
[Qbđmax] = 600-700 (N)
ibđ là tỷ số truyền dẫn động bàn đạp chọn ibđ=5
Khi phanh lò xo tuỳ động nén lại một đoạn l
Vậy ta có: Q = l.c
24


Hoàng Văn Giang-Lớp Cơ Khí Ôtô A-K48
Với hành trình bàn đạp: S = l.ibđ

GVHD:Trương Mạnh Hùng

Suy ra: Q = c.S/(i2bđ), với c: độ cứng của lũ xo
Vậy ta thấy lực bàn đạp tỷ lệ với hành trình bàn đạp.
Xét bằng hệ van và piston tuỳ động:
Q = Pm + Pv ; Pm = (p2- p1)Fm ; Pv = (p3- p2)Fv
Với: p1: áp suất khí quyển
p2- p1 = ph : áp suất làm việc trong hệ thống
p3- p1 = pb : áp suất bên trong bình chứa khí
Fp: diện tích màng phanh để điều khiển van
Fv: diện tích van điều khiển

Ta có: ph =

[Qbđ.ibđ - (p3- p2)Fv]

Có thể coi gần đúng : ph = Qbđ

= pb

Suy ra: Qbđ = Fm.pb/ibđ
π2
Mà: Fm = (d22 – d1 2)
4

Trong đó: d1 là đường kính piston tầng trên, chọn d1= 30 (mm)

d2 là đường kính piston tầng dưới, chọn d2= 40 (mm)
Thay số ta được: Fm= 1,73 .10-3 (m2)
Để Qbd đạt giá trị lớn nhất thì pb = pbmax = 7.105 (N/m2)
6
5
7
Thay vào công thức trờn ta được:
Qbđmax
= 241 (N)
< [Qbđmax]
4 bàn đạp như trên thì đảm bảo điều kiện phanh phù hợp cho người lái, nhẹ
Với giá trị

nhàng mà3 cũng không gây mất cảm giác.
2

III: TÍNH TOÁN BẦU PHANH.
+) Kết cấu bầu phanh:
1

25
12

11

10

9 8