Thiết kế hệ thống phanh-ĐAMH kết cấu tính toán ô tô

DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

Thiết kế hệ thống phanh
Loại xe : khách nhỏ
Các thông số cho trớc : Ga1= 645 KG
Ga2 = 695 KG
L = 2400mm
hg = 596 mm
Lốp : 6-13
Yêu cầu thiết kế :
Loại phanh guốc ( cầu sau )
Loại dẫn động phanh : thuỷ lực
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 nâng cao
năng suất vận chuyển .là hệ thống rất quan trọng không thể thiếu đợc trên
ô tô
Hệ thống phanh giúp cho ô tô ở nguyên vị trí khi ô tô đã dừng hẳn mà
không bị trôi dới tác dụng khác (phanh tay)
Phanh guốc là loại phanh đợc sử dụng phổ biến, nó là bộ phận trực tiếp
giảm tốc độ của bánh xe ô tô. nó đợc dung ở hầu hết trong các loại xe
khách vì có u điểm hơn các loại phanh khác đặc biệt nhngx u điểm đó thì
chỉ phanh guốc mới đảm bảo đợc an toàn cho xe có trọng tải lớn.
Phanh guốc còn đợc sử dụng trên các loại xe con nhng hiện nay những xe
con hiện đại không sử dụng phanh guốc mà sử dụng phanh đĩa là chủ yếu

vì tải trọng nhỏ, gọn nhẹ, đáp ứng đợc yêu cầu của loại xe con
đặc điểm của loại phanh guốc là loại phanhcos kết cấu to, cồng kềnh, các
má phanh hay bị mòn và phải làm từ những vật liệu tốt để chịu đợc mài

1

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

mòn và nhiệt độ cao. Để điều khiển hệ thống phanh guốc nhẹ nhàng,
thuận tiện cho ngời lái, nâng cao tính an toàn, tin cậy cho xe trên đờng
vận chuyển ngời ta dùng bộ diều khiển trợ lực phanh chân không.
II.Yêu cầu với hệ thống phanh
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe đảm bảo chức
năng an toàn, chủ động.Hệ thống đó 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 phải theo
nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trl][ngj bám khi phanh với mọi cờng độ.
+ Không có hiện tợng tự xiết.
+ Thoát nhiệt tốt
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định

+ 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
+ Mô men phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều khiển bên ngoài và
chế độ phanh thay đổi (nh tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trờng)
+Vật liệu chế tạo tấm ma sát phải thoả mãn yêu cầu sau:
-Có hệ số ma sát giữa các cặp bề mặt làm việc cao (0,3-0,35)
-Hệ số ma sát ổn định khi bị đốt nóng và tốc độ trợt lớn , khi bị dính dầu ,
bụi nớc.
-ở nhiệt độ (300-400) vẫn có độ cứng lớn.
-Loại vật liệu sợi atbtet có độ dính hữu cơ đợc dùng nhiều đôi khi dùng
chất dẻo lấy từ êbônit.Trong tơng lai dùng kim loại gốm .Loại này đáp
ứng dợc các yêu cầu trên .
+Dẫn động phanh dầu cố các u điểm sau:

2

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

- 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.
+khuyết 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
- Khi có chỗ nào bị dò(chảy dầu) thì cả hệ thống phanh đều không làm
việc đợc.Khắc phục nhợc diểm này bằng dẫn động phanh hai dòng.

TíNH TOáN THIếT Kế
- I.xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu
phanh
Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh của ôtô phải thoả mãn
các yêu cầu sau:
+ Có thể giảm đợc tốc độ của ôtô đến một giá trị nào đó hoặc đến lúc cho
xe dừng hoàn toàn với gia tốc chậm dần j nằm trong giới hạn cho phép.
+ Đạt hiệu quả phanh cao nhất và đảm bảo sự ổn định của xe khi
phanh,có nghĩa là mô men sinh ra ở các cơ cấu phanh của 1trục bánh xe tỉ
lệ thuận với tải trọng thảng đứng tác dụng lên trục đó.
+ Sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám với mọi cờng độ phanh.

3

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

+ Xét ô tô đứng yên trên đờng bằng

Z1

G

Z2

+ Theo lí thuyết ô tô khi sử dụng trọng lợng bám hoàn toàn với mọi cờng
độ phanh:G =Ga1 +Ga2 = 645 +695 = 1340 (KG)
MB = 0 Z1.L=G.b b=(Z1/G).L=645.2400/1340 =1155mm
a=L- b=2400 -1155=1245mm
theo điều kiện bám ,để đảm bảo cho các bánh xe không bị lê khi
phanh,mô men phanh cần thiết sinh ra ở 1 cơ cấu phanh của một cầu trớc
cầu sau là:
M p2 =

G
(a k .hg ) .rbx
2.L

- Hệ số bám giữa lốp và mặt đờng = 0,78
rbx -Bán kính bánh xe
ro - bán kính tự do của bánh xe. ro = (6 +20/2).25,4 = 406,4mm
- Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp = 0,933
rbx = r0 = 0,933.406,4 = 379 mm
M p2 =

1340
(1383 0,5.596).0, 78.379 = 89582( KGmm)
4
2.2400

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

II. Xác dịnh mô men phanh sinh ra giữa má phanh và
trống phanh
Chọn cơ cáu dẫn động phanh dầu có 2 xi lanh riêng biệt có điểm đặt cố
định về 1phía .
M1 =M2 = Mp2/2 =89582/2 = 44791 KGmm
III. Xác định các thông số hình học của cơ cấu
phanh
1>. Chọn các thông số hình học cơ bản
d: đờng kính vành bánh xe
d = 13.25,4 = 330,2 mm
rt bán kính trống phanh ; chọn rt = 200mm
a = c =0,8.200 = 160 mm
e = 0,85. rt = 0,85. 200 = 170mm
0 = 950 = 95.3,14/180 = 1,65rad
à : Hệ số ma sát ;à = 0,35

Theo công thức (10.24a) thừa nhận quy luật phân bố áp suất đều,bề rộng
của má phanh đợc tính theo điều kiện bền của nó :
.b = M2/(à0 (rt)2 [q])
[q] : áp suất cho phép :[q] = 1,5 MN/m2 = 0,15 KG/mm2
b = 13 mm

5

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

2. Kiểm tra công ma sát riêng

Chúng ta thừa nhận rằng toàn bộ động năng của xe ô tô chạy với tốc độ
v0
Khi bắt đầu phanh. 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]
Trong đó : G -Trọng lợng toàn bộ của ô tô khi chất tải (N)
G = 1340 KG = 13400N
V0 : vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh
V0 = 60km/h = 16,6 m/s
g- gia tốc trọng trờng g = 9,81 m/s2
F : tổng diện tích toàn bộ má phanh của các cơ cấu phanh

Diện tích : F = 8.b. rt . 0
F = 8.13.200.1,65 = 34320mm2 = 0,034 m2
Trị số công ma sát riêng cho phép đối với cơ cấu phanh là
[L] = 7.104 J/ m2 = 7.107 / m2
6

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

vậy L = (13400.16,62 )/(2.9,81.0,034) = 5.5.106 N/ m2
L <[L] thoả mãn công ma sát riêng
Thời hạn phục vụ má phanh phụ thuộc vào công ma sát riêng công này
càng lớn thì nhiệt độ phát ra khi phanh càng cao , tang phanh càng bị
nóng nhiều và má phanh chóng bị hỏng
3>. Kiểm tra tỉ số đánh giá thời gian làm việc của má phanh
Theo công thức 10.26
= m/ F
Trong đó : m - khối lợng toàn bộ của ô tô khi chất tải
m =G/g = 13400/9,81 = 1366 kg
F : Tổng diện tích của bề mặt ma sát của các má phanh ô tô ở tất cả các
cơ cấu phanh
F = 0,034m2
[]- Tỉ số đánh giá thời gian làm việc cho phép của má phanh
[] = 2,5 104 kg/ m2

= 1366/0,034 = 40176 kg/ m2
4.Kiểm tra sự tăng nhiệt độ của trống phanh

G.(v 21 v 2 2 )
T=
2.g .m p .c
Trong đó : G Trọng lợng toàn bộ của ô tô khi chất tải
v1,v2: vận tốc ban đầu và vận tốc cuối cùng của quá trình phanh (m/s)
v21 - v22 = v20 = 30 km/h = 8,3 (m/s)
c: Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng
đối với thép và gang c = 500 j/kgdộ
mp : khối lợng các trống phanh và chi tiết liên quan với chúng bị nung
nóng mp = 160 kg

7

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

T =(13400.8,32)/(2.9,81.160.500) = 0,060C
[T]: Không quá 150C cho trờng hợp
v1 = 30 km/h
v2 = 0
IV. thiết kế dẫn động phanh

1. Trên cơ sở xác định mômen phanh cần sinh ra mà các cơ cấu phanh
phải đảm bảo các định đợc lực dãan động phanh cần thiết
M2 = (p.f.h.Rt)/(0,5.h f.Rt)
Trong đó : f- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh f = 0,3
Rt - Bán kính trống phanh Rt = 200 mm
h = a + c = 2. 160 = 320 mm
P2 =

M 2 .(0,5.h f .Rt ) 77798.(0,5.320 200.0,3)
=
= 405 KG = 4050 N
f .h.Rt
0,3.320.200

2. Thiết kế xi lanh phanh bánh xe
Số liệu cho trớc
+Lực dẫn động phanh cần thiết P(N)
+áp suất cho phép trong đờng ống [p] = 11MN/mm2
+đờng kính của xi lanh bánh xe
P = [p]..d2 /4

d =2

p
4050
=2
= 21,6mm
.[ p]
3,14.11

3.Thiết kế xi lanh chính
Số liệu cho trớc
+ Lực dẫn động phanh cần thiết : P = 4050N
+Đờng kính xi lanh bánh xe d = 21,6mm
+Lực tác dụng lớn nhất lên bàn đạp Qbđmax[N]
Qbđmax = 750 N
8

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

+ Tỉ số truyền của hệ thống đong bẩy từ bàn đạp đến thanh đẩy của xi
lanh chính

ibđ = 2,3
Số liệu cần xác định
Đờng kính của xi lanh chính D(mm)
P = Qbđmax.

ibđ.d2/D2

= 14(mm)

4.Kiểm tra lực tác dụng lên bàn đạp

Trong trờng hợp cho trớc số liệu đờng kính xi lanh chính, phải kiểm tra
lực tác dụng lên bàn đạp có thoả mãn điều kiện cờng độ làm việc của ngời
lái hay không
Theo 10.22
Qbđmax = ([p]..D2)/(4.

ibđ) [Qbđmax]

Qbđmax = ([p]..D2)/(4. ibđ) = 735N
Vậy Qbđmax = 735 < 750 = Qbđamax
Vậy chúng ta phải thêm bộ trợ lực
[Qbđmax] = ([p]..D2)/(4.

ibđ.kc)

kc : hệ số cờng hoá của bộ trợ lực chân không
kc = ([p]..D2)/(4.

ibđ. Qbđmax) = 0,98.

5.Hành trình của bàn đạp
Hành trình toàn bộ của bàn đạp

Sbđ đối với dẫn động phanh bằng chất

lỏng đợc tính trên cơ sở tính thể tích chất lỏng cần ép ra khỏi xi lanh c
Trong đó d1,d2 :đờng kính xi lanh bánh xe ở cơ cấu phanh trớc và sau
S1 và S2 : hành trình pistong của các xi lanh bánh xe ở cơ cấu phanh bánh
trớc và bánh sau.
0 : Khe hở giữa pistong của xi lanh chính cà thanh đẩy nối với bàn đạp

0 = 1,8mm
D: Đờng kính của xi lanh chính
9

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH Kết cấu tính toán ôtô

Hệ thống phanh

: Hệ số bổ sung có tính đến trờng hợp phanh ngoặt thể tích của dẫn
động chất lỏng tăng lên. = 1,08
: Khe hở trung bình giữa má và trống phanh : = 0,3
: Độ mòn hớng kính cho phép của má phanh
=1,3mm S1 =S2 =6,4
Vậy Sbđ = 155mm
[Sbđ] = 180mm

KT LUN
Trong thi gian ngn em c giao nhim v:Thit k h thng phanh.
Em ó c gng su tm ti liu v vn dng kin thc ó c hc tp hon
thnh nhim v c giao. Qua phõn tớch cu to v nguyờn lý lm vic, tớnh
toỏn kim nghim h thng phanh, cỏc ch tiờu ỏnh giỏ cht lng phanh v
hng dn s dng ca nh sn xut, cựng vi hng dn tn tỡnh ca thy
giỏo Nguyn Dip Thnh, em ó hon thnh xong ỏn: Thit k h thng
phanh .
Trong quỏ trỡnh lm ỏn, vi thi gian cú hn nhng bn thõn em ó cú

c gng tỡm hiu thc t v gii quyt cỏc ni dung k thut hp lý. õy l
bc khi u quan trng giỳp cho em cú th nhanh chúng tip cn vi nghnh
cụng nghip ụ tụ hin nay ca nc ta. Em rt mong nhn c nhng ý kin
úng gúp, b sung ca cỏc thy ti ca em c hon thin hn, gúp
phn nh bộ vo nhu cu s dng xe Vit Nam hin nay.
Mt ln na em xin cm n s hng dn, ch bo tn tỡnh ca thy
Nguyn Dip Thnh cựng cỏc thy trong b mụn ụ tụ ó giỳp em hon thnh
ỏn ny.

TI LIU THAM KHO

10

Sv : Ng Hoàng Sơn




DAMH KÕt cÊu tÝnh to¸n «t«
[1]

HÖ thèng phanh

“Lý thuyết ôtô máy kéo”. Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng. NXB khoa học
và kỹ thuật - Hà Nội; (1998).

[2]

“Kết cấu và tính toán ôtô”. Nguyễn Hoàng Việt. Tài liệu lưu hành
nội bộ

khoa Cơ Khí Giao Thông; Đại Học Đà Nẵng; Đà Nẵng

1998.
[3]

“Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo” . Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Ðình
Kiên. NXB Ðại học và trung học chuyên nghiệp - Hà Nội; 1985.

[4]

“Bộ điều chỉnh lực phanh -hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi
phanh ABS”. Nguyễn Hoàng Việt. Tài liệu lưu hành nội bộ của
khoa cơ khí Giao Thông; Ðại Học Ðà Nẵng; Ðà Nẵng 2003.

[5]

.

11

Sv : Ng Hoµng S¬n