Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ
……………

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống phanh cho ơ tơ 5
chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

Sinh viên: LÊ THANH TUẤN
Chun ngành: Cơ khí ơ tơ
Hệ: Chính quy

Khóa: 55

Người hướng dẫn: TS.Đặng Việt Hà


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

Hà Nội 2015
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUN NGÀNH CƠ KHÍ Ơ TƠ
GỒM
1 bản thuyết minh
5 bản vẽ trong đó có tuyến hình xe, bản chi tiết xe
Combo dạy cách thuết trình
Cách trả lời câu hỏi
Cách tao điể cao nhất trong lúc bảo vệ
Mọi liên hệ
Fb : Trưởng Thành Nguyễn
Sđt 0976 312 432

Trên đây có phần , phanh , treo , lái, ly hợp, tuyến hình các xe fortuner
I10, camry, inlova, phần đị án là của những bạn đã tốt nghiệp đạt
thành tích cao

1


NGUYỄN THANH TUẤN

\\\\\

MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH...............................4
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu............................................................4
1.1.1 Cơng dụng và u cầu...............................................................................4
1.1.2 Phân loại..................................................................................................5
1.2 Ngun lí ,cấu tạo chung hệ thống phanh trên ô tô.................................7

2


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

1.2.1 Cơ cấu phanh............................................................................................8
1.2.2 Dẫn động phanh......................................................................................13
1.2.3 Trợ lực chân không.................................................................................15
1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh............................................................................16
1.3 Giới thiệu về xe Toyota camry 2.5Q.....................................................18

1.4 Lựa chọn phương án thiết kế................................................................20
1.4.1 Lựa chọn cơ cấu phanh...........................................................................20
1.4.2 Lựa chọn dẫn động phanh.......................................................................20
CHƯƠNG 2. THẾT KẾ CƠ CẤU PHANH...............................................21
2.1 Xác định momen phanh cần thiết của hệ thống phanh..........................21
2.2 Tính tốn cơ cấu phanh trước...............................................................23
2.2.1 Bán kính của đĩa phanh Rd......................................................................23
2.2.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb...................................................23
2.2.3 Độ dày của đĩa phanh..............................................................................24
2.2.4 Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.......................................................24
2.2.5 Tính bề rộng của má phanh....................................................................24
2.2.6 Góc ơm má phanh...................................................................................24
2.2.7 Đường kính xy lanh phanh bánh xe........................................................26
2.3 Tính tốn cơ cấu phanh sau...................................................................27
2.3.1 Bán kính của đĩa phanh Rd......................................................................27
2.3.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb...................................................27
2.3.3 Độ dày của đĩa phanh..............................................................................27
2.3.4 Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.......................................................27
2.3.5 Tính bề rộng e của má phanh..................................................................27
2.3.6 Góc ơm má phanh...................................................................................27

3


NGUYỄN THANH TUẤN

2.3.7 Đường kính xy lanh bánh xe...................................................................28
2.4 Kiểm tra bền một số chi tiết của cơ cấu phanh.....................................29
2.4.1 Tính lực phanh riêng...............................................................................29
2.4.2 Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát........................................................30

2.4.3 Tính cơng ma sát.....................................................................................31
2.4.4 Tính tốn nhiệt phát sinh trong q trình phanh......................................31
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG................................33
3.1 Xác định đường kính xy lanh phanh chính...........................................33
3.2 Tính tốn thiết kế bộ trợ lực chân khơng..............................................34
3.2.1 Hệ cường hóa..........................................................................................35
3.2.2 Xác định kích thước màng trợ lực...........................................................36
3.3 Tính bền đường ống dẫn phanh............................................................37
3.4 Tính tốn, thiết kế bộ điều hịa lực phanh.............................................38
KẾT LUẬN................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................47

LỜI NĨI ĐẦU
Ở nước ta giao thơng đường bộ đóng vai trị chủ đạo và phần lớn lượng
hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô. Cùng với sự phát triển
của khoa học kĩ thuật , ngành công nghiệp ô tô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm
đáp ứng những nhu cầu của con người. những chiếc ô tơ ngày càng đẹp hơn,
nhanh hơn, an tồn hơn, tiện nghi hơn, tiết kiệm hơn để theo kịp xu thế của thời
đại.
Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng đảm nhận một
trong ba nhiệm vụ của một chiếc xe đó là di chuyển, đổi hướng và dừng lại. Nó

4


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

là hệ thống bảo đảm an toàn cho con người cũng như hàng hóa mà nó vận
chuyển. Từ đó đồ án tốt nghiệp em được nhận là:
“Tính tốn thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô

Toyota Camry 2.5Q”
Với sự cố gắng tìm hiểu nghiên cứu và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy
giáo TS.Đặng Việt Hà đã giúp em hoàn thành được đồ án này. Tuy nhiên đây là
một vấn đề lớn, do trình độ chun mơn và kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế. Vì
vậy trong q trình tính tốn thiết kế khơng tránh được những thiếu sót. Em
mong các thầy cơ trong bộ mơn cơ khí ơ tơ cùng với các bạn đóng góp ý kiến cho
đề tài thiết kế của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Đặng Việt Hà cùng các
thầy cơ trong bộ mơn cơ khí ơ tơ, khoa cơ khí trường ĐHGTVT đã giúp đỡ, tạo
điều kiện cho em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên
NGUYỄN THÀNH TUÂN

5


NGUYỄN THANH TUẤN

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu
1.1.1 Công dụng và yêu cầu
a, Công dụng của hệ thống phanh
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động của ô tô cho đến khi
dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó theo u cầu của người lái. Ngồi ra hệ
thống phanh cịn giữ cho ơ tơ dừng ở ngang dốc trong thời gian lâu dài hoặc cố
định xe trong thời gian dừng xe (phanh tay).
Đối với ô tô, máy kéo hệ thống phanh đóng vai trị rất quan trọng vì nó
đảm bảo cho ơ tơ chuyển động an tồn 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.

b, Yêu cầu của hệ thống phanh
Để nâng cao hiệu quả phanh trong quá trình làm việc của hệ thống phanh
thì nó phải đảm bảo các u cầu sau:
Có độ tin cậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm;
Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp
nghĩa là phải tạo ra được lực phanh lớn nhất, đồng thời cho tất cả các bánh xe;
Hoạt động êm dịu, đảm bảo sự hoạt động của ô tô khi phanh, khi phanh
hệ thống phanh không gây tiếng ồn, tiếng gõ và phải có momen phanh như nhau
ở các bánh xe cùng trục của ô tô để tránh hiện tượng lệnh lực phanh;
Điều khiển nhẹ nhàng để giảm bớt cường độ lao động của người lái: cấu
tạo hệ thống sao cho lực đạp phanh của người lái là nhỏ nhất, trong khi vẫn tạo
được lực phanh tới các bánh xe là lớn nhất. Để đảm bảo yêu cầu này hệ thống
phanh có lắp thêm bộ trợ lực ( trợ lực chân khơng, trợ lực khí nén hoặc trợ lực
thuỷ lực) ;
Dẫn động phanh có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp
nguy hiểm;
Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo nguyên
tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ;

6


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

7


NGUYỄN THANH TUẤN

Khơng có hiện thượng tự xiết khi phanh và nhả phanh tức thời khi người
lái thôi đạp phanh. Nếu khơng sẽ rất nguy hiểm trong qua trình ơ tơ chuyển động;
Cơ cấu phanh phải thốt nhiệt tốt: thực chất của quá trình phanh là sử dụng
lực ma sát sinh ra ở cơ cấu phanh để tạo mômen cản chuyển động quay của bánh
xe, xét về mặt năng lượng thì hệ thống phanh là biến đổi động năng của ô tô
thành nhiệt năng của cơ cấu phanh. Khi phanh nhiệt độ sinh ra ở cơ cấu phanh rất
cao. Do đó cơ cấu phanh phải có khả năng truyền nhiệt tốt;
Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực
phanh trên bánh xe: tức là hệ dẫn động phanh phải có tỷ số truyền ổn định. Tạo
cảm giác yên tâm cho lái xe khi đạp phanh;
Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều
kiện sử dụng; Có khả năng phanh ơ tơ khi đứng trong thời gian dài; Dễ lắp ráp,
điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa.

1.1.2 Phân loại
Có nhiều cách để phân loại hệ thống phanh:

a. Theo đặc điểm điều khiển
Phanh chính ( phanh chân ), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động hoặc
dừng hẳn xe.
Phanh phụ ( phanh tay ), dùng để dừng hoặc đỗ xe trong thời gian dài hoặc
tài xế rời khỏi buồng lái.
Phanh bổ trợ ( phanh bằng động cơ , thủy lực hoặc điện từ ) dùng để tiêu
hao bớt một phần động năng của ô tô khi cần tiến hành phanh lâu dài.

b. Theo dẫn động phanh
Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí; Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy
lực; Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén; Hệ thống phanh dẫn động liên hợp:
cơ khí ,thủy lực ,khí nén....; Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực.

c. Theo kết cấu của cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh tang trống; Cơ cấu phanh đĩa.

8


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q

d. Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh
Hệ thống phanh được trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:
Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS;
Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hịa lực phanh).

1.2 Ngun lí ,cấu tạo chung hệ thống phanh trên ô tô
Cấu tạo chung hệ thống phanh trên ơ tơ:

Hình 1.1:sơ đồ cấu tạo chung hệ thống phanh
Ngun lí làm việc chung :
Ở trạng thái khơng phanh: tồn tại khe hở nhỏ giữa má phanh với tang trống
hoặc đĩa phanh, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh, các
bánh xe được quay trơn.
Khi phanh: người lái tác động vào bàn đạp phanh, thơng qua hệ thống địn
bẩy và bộ trợ lực phanh khuếch đại lực đạp phanh, lực này tác dụng lên xi lanh
phanh chính. Xi lanh phanh chính biến đổi lực đạp phanh thành áp suất dầu trong
xi lanh phanh chính, áp suất dầu thông qua các đường ống dẫn tới van nhánh và
van điều hịa theo tải trọng, rồi thơng qua các đường ống dẫn tới các xi lanh
phanh bánh xe, đẩy piston ép các má phanh vào đĩa phanh làm giảm tốc độ quay
của các bánh xe bắt chặt với đĩa phanh hoặc tang trống.
Khi nhả phanh: áp suất dầu điều khiển giảm, các phớt bao kín của xi lanh
phanh trước có khả năng đàn hồi, các lị xo hồi vị của cơ cấu phanh sau, kéo các

piston trở về vị trí ban đầu làm tách má phanh ra khỏi đĩa phanh và trống phanh.
Hệ thống phanh trên ô tơ bao gồm ba bộ phận chính:
Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ
cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh.
Cẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển ( bàn
đạp phanh, cần kéo phanh ) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu
phanh

9


NGUYỄN THANH TUẤN

10

Trợ lực phanh: dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều
khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.
Ngồi ra trên các xe hiện đại ngày nay cịn được bố trí các hệ thống đảm
bảo an tồn như hệ thống chống bó cứng ABS, phanh khẩn cấp BAS…

1.2.1 Cơ cấu phanh
Trên xe có hai loại cơ cấu phanh là: cơ cấu phanh đĩa; Cơ cấu phanh tang
trống.

a. Cơ cấu phanh đĩa
cơ cấu phanh đĩa được dùng phổ biến trên ơ tơ con. Thường có hai loại cơ cấu
phanh đĩa : loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.

Hình 1.2 cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định và giá đỡ di động
Loại giá đỡ cố định:

Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên giá đỡ
bố trí hai xy lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xy lanh có piston, một
phía của piton tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu khi phanh.
Ưu điểm : Hai má phanh mòn đều vì lực ép do dầu thủy lực tạo ra đều ở hai
piston.
Nhược điểm : phải cần xy lanh bánh xe có thể tích bằng nhau, khơng gian
bố trí trật, khơng khí vào làm mát đĩa kém, giá thành cao.
:
Giá đỡ xy lanh có thể di trượt ngang theo chốt trượt bắt cố định. Trong giá
di động khoét lỗ tạo thành xy lanh và bố trí piston . Piston tỳ trực tiếp vào một
má phanh. Má phanh phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động.
Ưu điểm: Do cơ cấu bố trí một xy lanh cơng tác nên chỉ có một dịng dầu
thủy lực được đưa vào xy lanh.Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho dịng khơng khí
luồn vào làm mát đĩa phanh và má phanh tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 11

tục; Kết cấu đơn giản ,giảm giá thành các cụm chi tiết cơ cấu phanh; Khơng gian
rộng để bố trí cho các cơ cấu khác.
Nhược điểm : hai má phanh không mịn đều vì lực ép do dầu thủy lực tạo ra
ở piston chỉ tác động vào một bên má phanh.

b. Cơ cấu phanh guốc( phanh tang trống)
+Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục: là cơ cấu phanh có hai guốc đối
xứng qua trục thẳng đứng:

Hình 1.3 cơ cấu phanh đối xứng qua trục điều khiển guốc phanh bằng xi lanh
khí nén
1.Má phanh; 2.Lị xo hồi vị; 3.Guốc phanh; 4.Chốt hãm; 5.Bệ hãm; 6.Cam

7.Chốt quay dưới; 8.Bạc đỡ.
Khi phanh xy lanh khí nén đẩy địn quay ,dẫn động quay trục và cam quay
ngược chiều kim đồng hồ. con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về hai
phía , ép má phanh sát vào trống phanh để tiến hành q trình phanh.
Khi nhả phanh , địn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu,dưới tác
dụng của lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má phanh ra
khỏi trống phanh
+Cơ cấu phanh đối xứng qua trục được bố trí phổ biến trên xe con và xe tải
với hệ thống phanh thủy lực và khí nén.
+Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm:
Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng
qua trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh
bố chí hai chốt guốc phanh, hai xy lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống
nhau và đối xứng với nhau qua tâm.

Hình 1.4 cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm


NGUYỄN THANH TUẤN

12

Khi phanh dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xy lanh bánh xe, áp lực dầu
tác động lên các piston thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy piston cùng với đầu
trên của guốc phanh , ép các má phanh vào trống phanh thực hiện quá trình
phanh.
Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xy lanh giảm , lò xo hồi vị kéo guốc
phanh ép chặt vào piston, tách má phanh ra khỏi trống phanh.
Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm có kết cấu bố trí sao cho với chuyển động
tịnh tiến cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai guốc nhả. Như

vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, còn khi lùi nhỏ. Tuy nhiên thời gian lùi rất ít và
tốc độ chậm nên không cần hiệu quả phanh cao.
+Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi:
Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu
tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Cơ cấu phanh được bố trí
phía cầu sau ơ tơ tải có trọng lượng đặt lên một cầu rất lớn, các xy lanh bánh xe
bố trí 2 piston đồng thời tác động vào cả hai đầu của guốc phanh.

Hình 1.5 cơ cấu phanh tang trống dạng bơi
Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả hai đầu
guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanh nhỏ
(giảm độ chậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh cố định một
đầu. Sự liên kết lực điều khiển P thông qua các xy lanh thủy lực, cho phép các pit
tông trong xy lanh và điểm tỳ của guốc phanh có khả năng dịch chuyển nhỏ ( kết
cấu bơi ), đảm bảo đồng đều lực điều khiển kể cả khi tiến và lùi. Đặc điểm khác
biệt của guốc phanh kết cấu dạng bơi ở biên dạng điểm tỳ guốc phanh dạng tự
lựa, khi làm việc giúp các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốc phanh.
Lò xo hồi vị có độ cứng, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh khi không
phanh. Việc kểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được thực hiện bằng
thước lá. khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh thường khoảng 0,12mm.

1.2.2 Dẫn động phanh


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 13

a. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí

Hình 1.6 sơ đồ dẫn động phanh cơ khí bằng dây cáp
Dẫn động phanh cơ khí gồm các thanh, các địn bẩy và dây cáp. Dẫn động

cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh vì nó khó
đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững của các thanh dẫn
động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa
các cơ cấu. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí khơng sử dụng ở hệ
thống phanh chính mà chỉ s dụng ở hệ thống phanh dừng.
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn
động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.
Nhược điểm: Dẫn động phanh cơ khí có hiệu suất truyền lực khơng cao,
thời gian phanh lớn.

b. Dẫn động phanh thủy lực
Cấu tạo dẫn động phanh thủy lực bao gồm : Bàn đạp phanh, xy lanh chính,
đường dẫn, xy lanh công tác, và chất lỏng làm môi chất là dầu thủy lực.
Yêu cầu của dẫn động phanh thủy lực:
Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các cơ cấu
phanh; Đảm bảo có tác động tùy động, nghĩa là đảm bảo tỉ lệ giữa các lực tác
dụng lên bàn đạp phanh và momen phanh tác dụng lên bánh xe; Thời gian chậm
tác dụng nhỏ; Đảm bảo độ tin cậy khi làm việc, điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện.

Hình 1.7 dẫn dộng phanh thủy lực
Phanh thủy lực hoạt động dựa trên cơ sở dựa vào tính chất khơng chịu nén
của chất lỏng để dẫn động. Đây là loại phanh thường gặp trên ô tô con và ô tô tải
nhẹ.
Ưu điểm: Khi thực hiện phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao .
Nhược điểm: Khi bị rị rỉ chảy mất dầu thì hệ thống phanh sẽ mất tác dụng.

c. Dẫn động phanh bằng khí nén


NGUYỄN THANH TUẤN

14

Hình 1.8 dẫn động phanh bằng khí nén
Phanh khí nén hay cịn gọi là phanh hơi, là loại phanh sử dụng năng lượng
của khí nén. Khi tác động vào lị xo ở tổng van khí nén khí nén sẽ được cung cấp
từ đó kích hoạt và tiến hành q trình phanh. Phanh khí nén hiện được sử dụng
chủ yếu cho các ô tô vừa và lớn.
Ưu điểm: Giảm lực điều khiển trên bàn đạp phanh, momen lớn.
Nhược điểm: Khó bố
Bộ trợ lực phanh sử dụng trong hệ thống phanh thủy lực với các nguồn
năng lượng trợ lưc khác nhau : chân khơng, khí nén… Trên ơ tơ con và ô tô tải
nhẹ phổ biến sử dụng trợ lực chân khơng cho hệ thống dẫn động phanh thủy lực.

Hình 1.9 Bộ trợ lực chân khơng
1.vít điều chỉnh; 2.phớt thân chịu lực; 3.lò xo màng; 4.ống nối;
5.thân sau trợ lực; 6. màng trợ lực; 7. thân trước trợ lực; 8. tấm đỡ lị xo;
9. thân van 10. bu lơng; 11. phớt thân van; 12.Cần điều khiển; 13. Lò xo hồi
van khí; 14.Lọc khí; 15.Lị xo van điều khiển; 16.Van điều khiển; 17. Van
khí;18.đĩa phản lực.


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 15

Bộ trợ lực chân khơng và xy lanh chính được ghép với nhau thành một
khối. Ty đẩy của bàn đạp phanh khi tác dụng vào pit tơng trong xy lanh chính
được hỗ trợ bởi lực bộ trợ lực. Nhờ vậy, cho phép giảm nhẹ lực điều khiển bàn
đạp và tăng áp suất dẫn động.

1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh

Bộ điều hòa lực phanh có tác dụng phân bổ lực phanh cần thiết đảm bảo
quan hệ giữa lực phanh ở các ở cấu phanh ở các bánh xe trước và sau hợp lý,
giảm mài mòn lốp, tăng hiệu quả phanh và điều khiển xe an tồn.
Bộ điều hịa lực phanh có nhiều dạng cấu trúc ,điển hình là: Bộ điều hịa
tĩnh ( bộ điều hịa lực phanh một thơng số); Bộ điều hịa hai thơng số.

a. Bộ điều hịa lực phanh một thơng số

Hình 1.10 bộ điều hịa lực phanh 1 thơng số
1.Thân; 2,4. Lò xo; 3.piston; 5.viên bi.
Loại điều hòa lực phanh này chỉ sử dụng một thông số áp suất sau xy
lanh phanh chính ( hoặc sau van phân phối ) để điều chỉnh áp suất đi đến các cơ
cấu phanh sau.


NGUYỄN THANH TUẤN

16

b. bộ điều hịa lực phanh hai thơng số
Bộ điều hịa lực phanh hai thơng số có kết cấu tương tự bộ điều hòa tĩnh
nhưng kết cấu khác so với bộ điều hòa tĩnh là lò xo 2 của bộ điều hịa khơng tựa
trên thân 1 mà nó được đặt tựa trên một đế lò xo, đế này được dẫn động thơng
qua một thanh địn với cầu sau của xe.

Hình 1.11 Bộ điều hịa lực phanh 2 thơng số
Khi tải trọng của xe thay đổi khoảng cách giữa các cầu xe và khung xe thay
đổi làm thay đổi vị trí của đế lị xo do đó sẽ làm thay đổi lực tác dụng của lị xo
lên pit tơng vì vậy bộ điều hịa phụ thuộc hai thơng số là áp suất dầu sau xy lanh
và tải trọng xe.

Bộ điều hịa tĩnh chỉ có khả năng điều chỉnh áp lực dầu theo áp suất sau xy
lanh chính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn, áp suất dầu
không thay đổi theo. Ngày nay, thường dùng bộ điều hịa hai thơng số do khả
năng làm việc thích hợp hơn bộ điều hịa tĩnh.

Hình 1.11 đường đặc tính của bộ điều hịa lực phanh hai thơng số
Đường nét đứt thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe
trước và sau ở điều kiện lý tưởng (yêu cầu). Đường liền gãy khúc thể hiện mối
quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau khi có bộ điều hịa lực
phanh . Đường này đã bám sát đường lý tưởng nên đã được cải thiện chất lượng
phanh.

1.3 Giới thiệu về xe Toyota camry 2.5Q
Hình 1.12 ơ tơ Toyota camry 2.5Q


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 17

1.4.1 Lựa chọn cơ cấu phanh
Dựa vào xe tham khảo và ưu nhược điểm của các hệ thống phanh . em lựa
chọn phương án bố trí ở từng cơ cấu phanh trước và sau:
Ở cầu trước: Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa có giá xy lanh di động;
Ở cầu sau: Cơ cấu phanh sau là phanh đĩa có giá xy lanh di động.

1.4.2 Lựa chọn dẫn động phanh
Từ các ưu nhược điểm của dẫn động thủy lực ta chọn : Dẫn động phanh
thủy lực hai dòng thẳng cùng bộ điều hịa lực phanh hai thơng số, trợ lực chân
khơng đồng trục.

NGUYỄN THANH TUẤN

18

CHƯƠNG 2. THẾT KẾ CƠ CẤU PHANH
2.1 Xác định momen phanh cần thiết của hệ thống phanh

Hình 2.1 lực tác dụng lên ô tô
Xét momen tại 1 và 2 :
m1  1 

J pmax .hg
b.g

;

m2  1 

J pmax .hg
b.g

.

Trong đó:
m1,m2 là hệ số phân bố lại trọng lượng khi phanh ở cầu trước và cầu sau;
a – là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu trước;
b– là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau;
hg- là chiều cao trọng tâm của xe con chọn hg=0.5m;
jmax- là gia tốc phanh . chọn jmax=6,5 (m/s2) ;
g- là gia tốc trọng trường g=9,8 (m/s2);

– là hệ số bám của bánh xe với mặt đường , chọn =0,7;
rbx – là bán kính lă
= (215.0.55+17/2.25.4).0,93 = 311(mm) = 0,311 (m)
(  là hệ số tính đến độ biến dạng của lốp,chọn 0,93)
G1,G2- là trọng lượng phân bố cầu trước và cầu sau.
G1=0,55.2000= 1100 (kg) = 10791 (N)


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 19

G2= 0.45.2000= 900 9kg) = 8829 (N)
G2
8829
.L 
.2775  1249  mm   1, 249  m 
G
19620
b  L  a  2775  1249  1526  mm   1, 526  m 
a

G – là trọng lượng ô tô khi đầy tải : G = 2000 (kg) = 19620 N
L – là chiều dài cơ sở : L = 2775 mm
Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ
hoặc dừng hẳn ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mơmen phanh tính
tốn cần cho mỗi cơ cấu phanh cầu trước là:
(2.1)
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì momen phanh tính
tốn cần cho mỗi cơ cấu phanh cầu sau là :
Mps= (N.m)

(2.2)

Thay m1,m2 vào (2.1) (2.2) ta được:
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là :
Mpt



1, 21.10791
.0, 7.0,311  1421
2
[N.m]

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là:
M pt =

0,73.8829
.0,7.0,311=702 (N.m)
2

2.2 Tính tốn cơ cấu phanh trước
2.2.1 Bán kính của đĩa phanh Rd
Rd được xác định theo công thức sau đây :

Rd  RV   v   v d  mm 
Trong đó :

(2.5)

NGUYỄN THANH TUẤN

Rv : bán kính vành bánh xe ,
v

Rv 

d 17
 .25, 4  216  mm   0, 216  m 
2 2

: độ dày vành bánh xe , đối với xe con lấy

v-d

20

v

= 5(mm) = 0,005(m)

: khoảng cách khe hở giữa vành bánh xe và đĩa phanh
= 3050(mm)

v-d

Chọn v-d=40 (mm)= 0,04 (m)
Thay số vào (2.5) ta được : Rd = 0,216- 0,005 - 0,04 0,17 (m)
Chọn bán kính của đĩa phanh là : Rd = 0,17 (m)

2.2.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb
Gọi R1: Là bán kính trong của vịng ma sát;
R2: Là bán kính ngồi của vịng ma sát.
Ta sẽ có: R2 = Rd = 0,17 (m)
R1 = (0,53 0,85).R2
Lấy

R1 = 0,53R2 = 0,53.0,17 = 0,09 (m)

Lúc này cơng thức tính bán kính trung bình của tấm ma sát được xác định :

2.2.3 Độ dày của đĩa phanh
= 1822 (mm)
Chọn = 20 (mm) = 0,02 (m)

2.2.4 Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
= 2=0,01 0,02 (mm)

1

Chọn : 1= 2=0,01 (mm)

2.2.5 Tính bề rộng của má phanh

Hình 2.2 kích thước hình học đĩa phanh
Bề rộng của má phanh được xác định gần đúng theo công thức :


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 21

e  R2  R1  0,17  0, 09  0, 08  m 

2.2.6 Góc ơm má phanh
Góc ơm của má phanh được xác định theo điều kiện:

Hình 2.3 sơ đồ lực tác dụng lên má phanh khi phanh
Phương trình lực ma sát tác dụng lên má phanh theo cơng thức :
Mp1= 2.Fms.Rtb = 2.N..Rtb
Trong đó :
Mp1: mơmen phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh bánh trước;
Mp1= 1421 [N.m]
Fms: lực ma sát sinh ra khi phanh tại một cơ cấu phanh;
= 0,3 – hệ số ma sát;
Rtb : bán kính trung bình của đĩa phanh Rtb= 1340.10-4(m).
Để tính bề rộng má phanh (cơ cấu phanh đĩa trước ). Ta thừa nhận quy luật
phân bố đều áp lực trên má phanh . với [q]: áp suất cho phép .
[q] = 2 (MN/m2) = 2.106( N/m2)
Ta có

N =[q].S

Trong đó :
S: diện tích một má phanh , xác định bằng cơng thức gần đúng:


NGUYỄN THANH TUẤN

22

S= e.Ltb = e . Rtb. ;

Với e: bề rộng của má phanh;
Ltb : độ dài trung bình của má phanh;
: góc ơm má phanh.
=>

M p1  2. q  .e.R tb . .

=>
Chọn = 470

2.2.7 Đường kính xy lanh phanh bánh xe
Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh đĩa được xác định như sau:
Mp1= m.Q.Rtb
Trong đó :
m – là số đơi bề mặt ma sát : chọn m=2;
Q – lực ép , ép má phanh vào với đĩa phanh ;
– hệ số ma sát . = 0,3;
Rtb – bán kính trung bình tấm ma sát ;
Rtb = 0,134 (m)
R1,R2 là bán kính trong và ngồi của tấm ma sát.
Từ cơng thức (2.6) ta có :

Mặt khác:
Q  p0 .n.

 .d 2
4

n – số lượng xy lanh làm việc . n=1;
p0 – áp suất chất lỏng trong hệ thống . p0 = 80100 (KG/cm2);

d – Đường kính xy lanh bánh xe.
Từ cơng thức (2.7) ta có :

(2.7)


Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 23

2.

d=

Q
17674
 2.
 0, 047
n. .P0
3,14.1.980.10 4

(m)

Chọn đường kính d = 0,047 (m).

2.3 Tính tốn cơ cấu phanh sau
2.3.1 Bán kính của đĩa phanh Rd
Vì bán kính đĩa phanh trước lớn hơn bán kính phanh đĩa sau .
Vậy chọn bán kính của đĩa phanh là : Rd = 150 mm = 0,15 m

2.3.2 Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb
Gọi R1 : là bán kính trong của vịng ma sát.

R2 : là bán kính ngồi của vịng ma sát .
Ta sẽ có : R2 = Dd = 0,15 (m);
R1 = (0,530,85).R2;
Lấy R1 = 0,65.R2 = 0,65.0,15 = 0,097 (m).
Công thức tính bán kính trung bình của đĩa ma sát được xác định:

2.3.3 Độ dày của đĩa phanh
= 1822 (mm)
Chọn = 20 (mm) = 0,02 (m).

2.3.4 Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
Chọn: 1 = 2= 1 (mm).

2.3.5 Tính bề rộng e của má phanh
Bề rộng của má phanh được xác định gần đúng theo công thức :
e = R2 – R1 = 0,150– 0,097 = 0,053 (m)
chọn e = 0,053 (m)

2.3.6 Góc ơm má phanh
Góc ơm của má phanh () được xác định theo điều kiện bền :
Phương trình lực ma sát tác dụng lên má phanh theo phương trình:


NGUYỄN THANH TUẤN

Mp2 = 2.Fms.Rtb = 2.N..Rtb

24