tính toán thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở xe bán tải isuzu dmax

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

1
SVTH: LÊ VĂN BẢN

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, việc
vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn. Với việc vận chuyển bằng ô tô có khả
năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do đặc tính
đơn giản, an toàn, cơ động. Chính vì thế, ô tô ngày càng được cải tiến nhiều hơn về kết
cấu, đa dạng về kiểu dáng, hiệu suất động cơ, hệ thống an toàn… để có thể đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của cuộc sống. Một chiếc ô tô có thể vận hành một cách hiệu quả và
an toàn nhất phải kể đến vai trò của hệ thống phanh. Từ vai trò quan trọng trên, em lựa
chọn phương án thiết kế tính toán hệ thống phanh với tên đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT
KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ XE BÁN TẢI ISUZU DMAX
Với mục tiêu thiết kế tính toán hệ thống phanh trên xe Isuzu Dmax, trong Đồ án sẽ thực
hiện các nội dung sau:
Đầu tiên, tìm hiểu tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại… của hệ
thống phanh. Từ đó lựa chọn được phương án thiết kế phù hợp cho xe đã chọn. Tiếp đến
là tính toán thiết kế một hệ thống phanh phù hợp với xe cơ sở để xe có thể đạt hiểu quả
truyền động cao nhất. Sau cùng, em đã đã xây dựng quy trình bảo dưỡng sửa chữa cho hệ
thống phanh đã thiết kế.
Trong quá trình làm đồ án phải kể đến sự chỉ bảo của thầy cô trong bộ môn và nhà trường
cùng sự hỗ trợ của các bạn trong lớp. Đặc biệt là được sự hướng dẫn tận tình của thầy Tạ

Tuấn Hưng và các thầy trong bộ môn cùng các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài thiết
kế này.
Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng đồ án tốt nghiệp này không thể tránh khỏi những thiếu
sót và hạn chế. Vì vậy em kính mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để
đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện

Lê Văn Bản

2
SVTH: LÊ VĂN BẢN

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại.
1.1.1 Nhiệm vụ
- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc
dừng hẳn.

.

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.
- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với
hệ thống lái dùng để quay vòng xe.

1.1.2 Yêu cầu
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất quĩ đạo
phanh ổn định khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.
- Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng
lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.
- Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện
sử dụng.
- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh
xe.
- Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài.
- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa.
1.1.3 Phân loại
a.Theo công dụng:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân).
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).

3
SVTH: LÊ VĂN BẢN

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Hệ thống phanh dự phòng.

- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ).
b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải.
c. Theo dẫn động phanh
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí.
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén.
- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thủy lực.
- Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa.
- Hệ thống phanh dẫn động điện từ.
d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh
- Phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh
- Phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS)

1.2 Giới thiệu kết cấu chung hệ thống phanh
Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kết cấu
chính sau:
- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản. Trong quá trình phanh động năng của
ô tô máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường.
- Dẫn động phanh: để điều khiển các cơ cấu phanh.
1.2.1 Cơ cấu phanh
Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu
phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: các phần tử ma sát và cơ cấu ép.
Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác, như: bộ phận điều chỉnh
khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực…
Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: trống-guốc,đĩa hay dải. Mỗi dạng
có đặc điểm kết cấu riêng biệt.
a. Loại trống-guốc:

Thành phần cấu tạo:
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm:
- Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với may ơ bánh xe.

4
SVTH: LÊ VĂN BẢN

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
- Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và định vị
hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
- Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ
ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực
ma sát phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực).
Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:
Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 1-1). Các sơ đồ
này khác nhau ở chỗ:
- Dạng và số lượng cơ cấu ép.
- Số bậc tự do của các guốc phanh.
- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép.
Và do vậy khác nhau ở:
- Hiệu quả làm việc.
- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc.
- Giá trị các lực tác dụng lên ổ trục của bánh xe.
- Mức độ phức tạp của kết cấu.

Hình 1.1 Các sơ đồ phanh trống
b. Cơ cấu phanh đĩa

5
SVTH: LÊ VĂN BẢN

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• Sơ đồ cấu tạo
Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa gồm các bộ phận chính :
- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.
- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xy lanh bánh xe.
- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các
pittông của xy lanh bánh xe

Hình 1.2: Cơ cấu phanh đĩa

• Nguyên lý hoạt động
Khi tác dụng lực vào bàn đạp, qua các cơ cấu dẫn động, dầu có áp suất cao được bơm
vào trong các xy lanh công tác tại cơ cấu phanh đẩy các piston ép vào má phanh. Đầu
piston có gắn các tấm ma sát. Các tấm ma sát ép sát vào má phanh tiến hành quá trình
phanh. Khi nhả bàn đạp phanh, do sự hồi dầu về bình dầu nên các tấm ma sát tách khỏi
má phanh, có khe hở nên kết thúc quá trình phanh.
1.2.2 Dẫn động phanh

6
SVTH: LÊ VĂN BẢN

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn
động là: thủy lực và khí nén.
Dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng, vì: Hiệu suất thấp (η=0,4÷0,6)
và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe.
Dẫn động điện chỉ dùng cho đoàn xe kéo moóc, nhưng cũng rất hiếm. Trên các xe
và đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí.
Đối với máy kéo, ngược lại, thường dùng dẫn động cơ khí, vì: nó có kết cấu đơn
giản, làm việc tin cậy. Dẫn động cơ khí, tuy hiệu suất thấp, độ chính xác kém và khó đảm
bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nhưng ở máy kéo các đường dẫn động không dài, tốc
độ chuyển động thấp nên các nhược điiểm đó ít nghiêm trọng.
Dẫn động thủy lực hầu như không dùng cho máy kéo nhưng lại thường dùng để
dẫn động phanh của rơ moóc kéo theo sau. Trên các máy kéo cỡ lớn thường sử dụng dẫn
động khí nén.
Các sơ đồ phân dòng chính:
Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít
nhất là hai dòng dẫn động độc lập. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn
lại vẫn được ôtô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó. Hiện nay phổ biến nhất là
các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 1-13. Để phân chia các dòng có
thể sử dụng bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xi lanh chính kép hay
bộ chia.
1.2.3 Hệ thống ABS
Sơ lược về ABS:
.Chức năng nhiệm vụ:
Các bộ điều chỉnh lực phân bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn
động phanh đến các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng được triệt để trọng lượng bám

và tránh quay xe khi phanh).
Hoặc hãm cứng các bánh xe trước → trước (để đảm bảo điều kiện ổn định).
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn
nhất, vì:
Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc. Các bánh xe trượt lết
trên đường sẽ làm mòn lốp và giảm hệ số bám. Nghiên cứu đã cho thấy hệ số bám dọc có
giá trị cao nhất (Hình 1-3) khi bánh xe chịu lực dọc và trượt cục bộ trong giới hạn hệ số
trượt:
V − ϖ r rb
λ= a
100% = (15 ÷ 30)%
Va

7
SVTH: LÊ VĂN BẢN

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ở đây:
Va - Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.
ωb - Tốc độ gốc của bánh xe.
rb - Bán kính lăn của bánh xe.
Còn ôtô, khi phanh với tốc độ 180 km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị mòn
vẹt đị một lớp dày tới 6mm.
Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp nhận lực ngang và
không thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đọan đường cong hoặc đổi hướng để tránh
chướng ngại vật (Hình 1-4), đặc biệt là các đoạn đường có độ bám thấp. Do đó dễ gây ra
tai nạn nguy hiểm khi phanh.

ϕx ϕy
0.8

ϕx max
ϕx

0.6

0.4

0.2

0

ϕy
λ0
20

40

60

80

100

λ;%

Hình 1.3 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối
λ của bánh xe.

Vì thế, để đảm bảo đồng thời điệu quả phanh và tính ổn định cao. Ngoài ra còn giảm mài
mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở trong một giới hạn
nhất định, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong quá trình phanh không bị trượt lê
hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ= (15-30)%. Đó chính là chức năng và
nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
Để cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt, cần phải điều
chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường nằm
trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh
có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác nhau, như:
Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.

8
SVTH: LÊ VĂN BẢN

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Theo giá trị độ trượt cho trước.
Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.
Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn chủ
động của một ôtô hiện đại. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển
quá trình phanh một cách tối ưu.

Hình 1.4 Quá trình phanh có và không có ABS trên đọc đường cong.
1.3 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh

9
SVTH: LÊ VĂN BẢN

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.3.1 Giới thiệu về xe cơ sở

Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể xe
Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo
STT Thông số
1
Trọng lượng xe không tải
2
Trọng lượng xe khi đầy tải
3
Phân bố tải trọng ra cầu trước
4
Phân bố tải trọng ra cầu sau
5
Chiều dài cơ sở (L)
6
Chiều dài
7
Chiều rộng cơ sở (B)
8
Chiều cao (H)
9
Chiều cao trọng tâm(hg)
10
Kiểu lốp sử dụng
a. Động cơ:

Kích thước
25800
33000
15700
17300
2850
4950
1640
2030
900
285/50 R20

Đơn vị
N
N
N
N
mm
mm
mm
mm
mm

Động cơ ô tô ISUZU DMAX có những đặc điểm kết cấu và những thông số kỹ
thuật như sau:
Với công nghệ đỉnh cao i- TEQ SUPER COMMON RAIL áp dụng vào động cơ
phun trực tiếp, tiết kiệm đến 26% nhiên liệu. Nhiên liệu tiết kiệm đến mức hoàn hảo

10

SVTH: LÊ VĂN BẢN

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
nhưng công suất động cơ vẫn tăng 5%, giảm thiểu tiếng ồn và khí thải CO 2 trong mọi
điều kiện vận hành. (So sánh với động cơ cũ 4JH1-TC).
Loại động cơ: ISUZU 4JJ1-TC
Động cơ Diezen 4 kỳ
Loại động cơ thẳng hàng 4 xilanh, động cơ Tubo Diezen với hệ thống làm mát khí
nạp.
Tiêu chuẩn khí thải EURO 2.
Hệ thống phun nhiên liệu: phun nhiên liệu trực tiếp, điều khiển bằng điện tử.
b. Hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe Isuzu D-max là hệ thống lái có cường hóa, được dẫn động
bằng thủy lực. Áp suất dầu được tạo ra nhờ bơm cánh gạt.
c. Hệ thống treo:
Isuzu- Dmax được trang bị giảm sóc thế hệ mới và hiện đại. Phía trước được trang
bị hệ thống treo độc lập, dùng đòn kép, thanh xoắn. Với một loạt ưu điểm là tăng độ võng
tĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ êm dịu chuyển động. Giảm được hiện tượng dao
động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay; tăng được khả năng bám
đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe.
Phía sau là nhíp lá hợp kim, kiểu bán nguyệt. Với kết cấu này ở đầu các lá nhíp
giảm được ứng suất tiếp xúc so với kiểu hình chữ nhật.
d. Hệ thống truyền lực:
Trên hệ thống truyền lực được trang bị hộp số tự động cho phép xe hoạt động tối
ưu nhất theo điều kiện đường xá và tốc độ động cơ, với bốn số tự động.
Ưu điểm so với hộp số thường:
Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường

xuyên chuyển số
Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe
Tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thủy
lực (qua biến mô) tốt hơn so với nối chúng bằng cơ khí.
1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau
Hệ thống phanh chính (phanh chân) của loại xe này cơ cấu phanh phanh sau là cơ cấu
phanh guốc. Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: 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 cường hóa…
a. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

11
SVTH: LÊ VĂN BẢN

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

a)

b)
Hình 1.6 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục.

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục được thể hiện trên hình 2.1. Trong đó sơ đồ hình a là
loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải
lớn; sơ đồ hình b là loại sử dụng xy lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại
này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại
này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và
trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép (a) hoặc

bằng cam lệch tâm (hình b). Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát. Các tấm này có
thể dài liên tục (hình b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình a). Hình b trống phanh
quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là
guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má
phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn.
Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình a) áp suất tác dụng lên hai má
phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.
b. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

12
SVTH: LÊ VĂN BẢN

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng tâm
1: xylanh

2: ốc xả khí

3: cam lệch tâm

4: ốc xả khí

5: chốt định vị

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình . Sự đối xứng qua tâm ở
đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe,

hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với 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 với trống phanh. Một phía của pittông luôn tì vào
xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh
được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xy lanh
bánh xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được
bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
c. Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

13
SVTH: LÊ VĂN BẢN

Hình 1.8 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
a)

b)

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố
định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình b).Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi:
loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình b).
- Loại hai mặt tác dụng đơn:
Loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh,
đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông. Cơ cấu phanh loại này thường được bố
trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
- Loại hai mặt tác dụng đơn:

Loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa
trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh
xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
d. Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

Hình 1.9 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá
14
SVTH: LÊ VĂN BẢN

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất
sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai. Có hai loại cơ cấu phanh tự cường
hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác
dụng kép (hình b).
-Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết
với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của
hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì
tựa vào mặt tựa di trượt của pittông 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 thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
-Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên
hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này
được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
Kết luận:Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự

bố trí các guốc phanh và điểm tựu mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) là
khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau.
So với cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục các cơ cấu phanh đối xứng qua tâm, loại
bơi hay loại tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tô chuyển động tiến
tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm tùy theo kết
cấu nhưng không làm ảnh hưởng nhiều vì khi ô tô lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầu
momen phanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng là kết cấu khá phức tạp nên thường
chỉ được bố trí ở cầu trước của ô tô du lịch, ô tô tải nhẹ, trung bình do yêu cầu cần đạt
momen phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ. Nên trong trường hợp này khi thiết
kế phanh xe bán tải ta chọn cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục
dẫn động thủy lực.
1.3.3 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

15
SVTH: LÊ VĂN BẢN

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên xe con.
Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiện đại phanh đĩa
được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau. Trên các loại xe hiện nay thường có 2 loại
cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng:

a) Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định
Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn tới xy lanh đẩy piston ép các má phanh vào đĩa
phanh thực hiện quá trình phanh.Số lượng xylanh công tác có thể là 2 hoặc 4 xy lanh đặt
đối xứng nhau, hoặc 3 xy lanh với 2 xy lanh nhỏ được bố trí một bên còn 1 xy lanh lớn
bố trí một bên.

a)

Hình 1.10

b)

a.Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh đặt cố định.
b.Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động.
1.Đĩa phanh
3. Má phanh
2.Giá đặt xy lanh
4. Piston
b) Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động
Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên. Giá xy lanh có
thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ. Khi phanh, dầu cao áp đẩy
piston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xy lanh trượt trên
trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào đĩa phanh. Khi cả 2 má phanh ép sát
vào đĩa phanh thì quá trình phanh mới được thực hiện.Phanh đĩa có giá di động được
dùng trên đa số các ô tô du lịch ngày nay. Do chỉ bố trí một bên xy lanh vì vậy mà tăng
diện tích làm mát cho đĩa phanh có thể tránh được hiện tượng sôi dầu khi phanh với
cường độ cao.
Ưu điểm của phanh đĩa:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản.
- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn có khả năng giảm giá thành trong sản xuất.
16
SVTH: LÊ VĂN BẢN

16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định hơn cơ cấu phanh kiểu tang
trống khi hệ số ma sát thay đổi. Điều này giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc

-

ổn định hơn nhất là khi phanh với vận tốc cao.
Khối lượng các chi tiết nhỏ, số lượng ít, kết cấu gọn cho nên tổng khối lượng các

-

chi tiết không được treo sẽ giảm nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe.
Khả năng thoát nhiệt của cơ cấu phanh ra bên ngoài dễ dàng.
Thoát nước bám vào bề mặt đĩa phanh tốt: do nước bám vào bề mặt đĩa phanh sẽ
bị lực li tâm loại bỏ rất nhanh nên khả năng phục hồi tính năng phanh nhanh

-

chóng.
Không cần điều chỉnh phanh.

Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa:

- Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn
sẽ loạt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ô tô đi vào chỗ lầy lội làm

-

giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh cho nên làm giảm hiệu quả khi phanh.
Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn. Gây tiếng ồn khi phanh: có tiếng

-

rít khi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh.
Lực phanh nhỏ hơn.

Kết luận
Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích so
sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh đĩa.
1.3.4 Lựa chọn phương án dẫn động
Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là : dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén
và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ
thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay.
Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí nên không phù hợp
với kết cấu của xe du lịch. Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ
nhạy cao phù hợp với xe thiết kế. Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy
lực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế.
Phương án 1: dẫn động thủy lực một dòng

• Sơ đồ cấu tạo

17
SVTH: LÊ VĂN BẢN

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.11 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau

• Nguyên lý hoạt động
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh chính chỉ có một đường duy nhất
dẫn đến tất cả các xy lanh công tác của các bánh xe.
Khi không phanh lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm
chờ trên đường ống.
Khi người lái tác động vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào piston nằm trong xy
lanh, ép dầu trong xy lanh phanh chính đi đến các đường ống dẫn. Chất lỏng với áp suất
cao sẽ tác dụng vào các piston ở xy lanh bánh xe và piston ở cụm má phanh. Hai piston
này sẽ thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh thực hiện quá trình
phanh.
Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh lò xo hồi vị sẽ ép dầu từ xy
lanh bánh xe và xy lanh phanh đĩa về xy lanh chính

• Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
- Hiệu suất cao
- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

18
SVTH: LÊ VĂN BẢN

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh trên bánh xe hoặc giữa các má
phanh theo yêu cầu
Nhược điểm:
- Tỷ số dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh
- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp.
- Độ an toàn không cao. Vì một lý do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu tới các xy
lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống phanh cũng bị mất áp suất và tất cả các bánh
xe đều bị mất áp suất.
Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau

• Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt
là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới
các bánh xe ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xy lanh chính đơn
kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xy lanh chính kép (loại tăng đem).

• Ưu nhược điểm

19
SVTH: LÊ VĂN BẢN

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe
-

của dòng còn lại.
Nhược điểm: Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện

tượng quay ngang xe khi phanh. Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể
mất tính ổn định khi phanh gấp.

Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.13 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

•

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau
8. Trợ lực phanh

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt
là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới

các bánh xe ôtô. Đường dầu thứ nhất dẫn tới hai bánh xe của cầu trước. Đường dầu thứ
hai dẫn tới hai bánh xe của cầu sau

• Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Ngoài ưu điểm của dẫn động phanh một dòng, dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ
lực chân không còn có những ưu điểm sau:

20
SVTH: LÊ VĂN BẢN

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của dòng còn
lại.
- Dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực giúp người lái giảm sức lao động khi đạp phanh.
Nhược điểm:
- Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng quay ngang xe khi
phanh. Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính ổn định khi phanh gấp.
- Kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động thủy lực một dòng.
Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.14 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau
8. Trợ lực phanh

• Nguyên lý hoạt động
Từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Mỗi dòng dẫn
dầu từ xy lanh chính tới bánh xe trước và bánh sau ở vị trí so le.

• Ưu nhược điểm
Ưu điểm:

21
SVTH: LÊ VĂN BẢN

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng thì ô tô vẫn được phanh ở một bánh trước và một
bánh sau ở phía so le.
- Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xe

khác nhau nhiều.
Nhược điểm:
- Khi một dòng bị hư hỏng thì có thể làm quay ngang xe hoặc mất ổn định hướng khi
phanh xe.
- Cơ cấu phức tạp.
Kết luận : Sau khi phân tích các phương án dẫn động thủy lực trên thì có thể thấy rằng
phương án dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu độc lập có trợ lực chân không vừa
đảm bảo an toàn vừa phanh nhẹ nhàng đồng thời hiệu quả phanh cao.
Kết luận chung :
Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án tốt nhất cho xe
cần thiết kế.

Hình 1.15 Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh

1. Bàn đạp phanh

5. Đường ống dẫn dầu

2. Trợ lực phanh và xy lanh phanh chính

6. Phanh đĩa

3. Xy lanh phanh bánh xe

7. Cụm má phanh

4. Guốc phanh
• Về cơ cấu phanh:
+ Cơ cấu phanh trước

22
SVTH: LÊ VĂN BẢN

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động
+Cơ cấu phanh sau
Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

• Về dẫn động phanh:
Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không ( có sử dụng
ABS, các thông số tính toán ABS dựa trên xe tham khảo )
-Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:
1.4. Mục tiêu,phương pháp,nội dung nghiên cứu
1.4.1.Mục tiêu
Đồ án được thực hiện với mục đich tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh và tính
toán thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành cho loại xe TOYOTA INNOVA 2.0E .Nhằm
đáp ứng yêu cầu làm việc của xe
1.4.2.Phương pháp
Nghiên cứu lý thuyết thông qua tính toán thiết kế hệ thống phanh theo các tiêu chuẩn và
tài liệu được công bố,kết hợp quan sát thực tế trên xe ISUZU DMAX
1.4.3.Nội dung nghiên cứu
Đồ án với mục tiêu tính toán thiết kệ hệ thống phanh trên cơ sở xe bán tải Isuzu Dmax
được trình bày như sau:
+Chương 1:Tổng quan hệ thống phanh
+Chương 2:Tính toán thiết kế hệ thống phanh
+Chương 3:Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh trên xe Isuzu Dmax

23
SVTH: LÊ VĂN BẢN

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ XE
BÁN TẢI ISUZU DMAX
2.1 Tính toán các thông số cơ bản
2.1.1 Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe

Mômen 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 tại các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra
ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:
Mp1 =
- Ở cầu trước:

Mp2 =
- Ở cầu cầu sau:

j .h
G.b 
1 + max g
2L 
g .b

j .h
G.a 
1 − max g
4L 
g.a


ϕ .rbx



ϕ .rbx


Trong đó:
G: Trọng lượng ôtô khi đầy tải. G = 33000 (Kg)
L: Chiều dài cơ sở của ôtô.

L = 2850 (mm)

a,b,hg : Tọa độ trọng tâm ôtô.
Ta có:

24
SVTH: LÊ VĂN BẢN

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

G.b
= G1
L

- Phân bố tải trọng ra cầu trước G1 = 15700 (Kg)

G.a
= G2
L

a=

L.G2 2850.17300
=
= 1494 (mm)
G
33000

b=

L.G1 2850.15700
=
= 1356 ( mm)
G
33000

=>

=>

- Phân bố tải trọng ra cầu sau G2 = 17300 (Kg)

jmax : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.
Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe với
đường.
=> PPmax = Pφmax
=>m.jmax = G.φ = m.g.φ
=> jmax = g.φ = 9,81.0,6= 5,886≈ 5,9 m/s2
φ : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Chọn φ = 0,6
rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2 ).
Bán kính làm việc trung bình được tính:
rbx = λ.ro
λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp λ = 0,93÷0,95 chọn λ = 0,93
ro : Bán kính thiết kế, ro = D/2
Với xe tham khảo, kiểu lốp sử dụng là 285/50 R20 ta có:
Chiều rộng vành bánh xe: 140 mm
d1 = 20 inch =508 (mm)
B = 285 (mm)
H/B = 50 %
D = d1 + 2.B.H/B = 508 + 2.285.0,5 = 793 (mm)
=> ro = D/2 = 793/2 = 396,5(mm)
=> rbx = 0,93.396,5= 368 (mm) = 0,368 (m)
Vậy ta có:

25
SVTH: LÊ VĂN BẢN

25