Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở toyota fortuner 2017

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CHUN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI:TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
TRÊN XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ TOYOTA
FORTUNER 2017

Người hướng dẫn

: TS. NGUYỄN VĂN ĐÔNG

Sinh viên thực hiện : HUỲNH NGỌC VIỆT
Số thẻ sinh viên

: 103140064

Lớp

: 14C4A

Đà Nẵng, 12/2019


NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Việt

2. Lớp: 14C4A
Số thẻ SV: 103140064
3. Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở Toyota
Fortuner 2017
4. Người hướng dẫn: Nguyễn Văn Đông
Học hàm/ học vị: Tiến sĩ
II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 2đ)
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc
nhà trường: (điểm tối đa là 1đ)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
III. Đánh giá:
1. Điểm đánh giá:……/10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)
2. Đề nghị: ☐Được bảo vệ đồ án

☐Bổ sung để bảo vệ
☐Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày… tháng…năm 2019
Người hướng dẫn

TS. Nguyễn Văn Đông


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Vệt
2. Lớp: 14C4A
Số thẻ SV: 103140064
3. Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe
Toyota Fortuner 217
4. Người phản biện: Phạm Quốc Thái
Học hàm/ học vị: Tiến sĩ
II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
Điểm
Điểm
TT Các tiêu chí đánh giá
tối đa Đánh giá
Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

1
80
quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao
- - Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới
so với các ĐATN trước đây).
1a
15
- - Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; có thể ứng dụng
thực tiễn.
- - Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức
cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu.
1b
50
- - Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương
trình, mơ hình,…).
- - Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng dụng
trong vấn đề nghiên cứu;
1c - - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngồi ứng
15
dụng trong vấn đề nghiên cứu;
- - Có kỹ năng làm việc nhóm;
2 Kỹ năng viết:
20
2a - - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích
15
2b - - Thuyết minh đồ án khơng có lỗi chính tả, in ấn, định dạng
5
3 Tổng điểm đánh giá theo thang 100:
Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)
5.Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
6. Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
7. Đề nghị: ☐Được bảo vệ đồ án ☐Bổ sung để bảo vệ ☐Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 2019
Người phản biện

TS. Phạm Quốc Thái


TĨM TẮT
Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở Toyota
Fortuner 2017
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt
Số thẻ SV: 103140064 Lớp: 14C4A
Tóm tắt trình bày đồ án:
Ngày nay, ơ tơ đã trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách
và hàng hoá đối với các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành phương tiện
giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển.
Đối sinh viên ngành cơ khí động lực em nhận thấy nghiên cứu tính tốn và thiết
kế hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này. Nhằm đi sâu tìm hiểu kết
cấu, nguyên lý làm việc, các đặc tính làm việc và tính tốn thiết kế để đi đến phương
án tối ưu của hệ thống phanh. Từ đó, đề ra những phương án thiết kế, cải tiến hệ thống
phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính năng ổn định và tính năng dẫn hướng khi
phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng
hiệu quả vận chuyển của ô tô.
Nội dung đồ án:
1: Tổng quan về hệ thống phanh.

2: Giới thiệu về xe ô tô Toyota Fortuner 2017.
3: Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe thiết kế.
4: Hệ thống phanh ABS sử dụng trên xe thiết kế.
5: Các hư hỏng và biện pháp sửa chữa hệ thống phanh.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: HUỲNH NGỌC VIỆT

Số thẻ sinh viên: 103140064

Lớp: 14C4A Khoa: Cơ khí Giao thơng. Ngành: Cơ khí Động lực
1. Tên đề tài đồ án:
Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở Toyota
Fortuner 2017.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Trọng lượng toàn tải :

Ga = 2500 (kg).

- Động cơ :

Xăng

- Công suất cực đại :

164 hp

- Mô men xoắn cực đại :

245 N.m

- Chiều rộng cơ sở :

B = 1545 (mm).

- Chiều dài cơ sở :

L0 = 2745 (mm).

- Vận tốc cực đại :

V = 160

- Ký hiệu lốp :

265/65 R17

(Km/h)

4.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
a: Tổng quan về hệ thống phanh.

b: Giới thiệu về xe ơ tơ Toyota Fortuner 2017.
c: Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe thiết kế.
d: Hệ thống phanh ABS sử dụng trên xe thiết kế.
e: Các hư hỏng và biện pháp sửa chữa hệ thống phanh.
5.Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
Bản vẽ tổng thể xe Toyota Fortuner (1 bản A3)
Bản vẽ sơ đồ hệ thống phanh chính, phanh ABS trên xe thiết kế (1 bản A3)


Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực chân không (1 bản A3)
Bản vẽ cơ cấu phanh trước (1 bản A3)
Bản vẽ cơ cấu phanh sau (1 bản A3)
Các bản vẽ chi tiết quá trính phanh ABS (4 bản A3)
6.Họ tên người hướng dẫn:Ts.Nguyễn Văn Đông
7.Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/9/2019
8.Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2019
Đà Nẵng, ngày

tháng

năm 2019

Trưởng Bộ Mơn
Kĩ thuật Ơ tơ và Máy động lực

Người hướng dẫn

PGS TS. Dương Việt Dũng

TS. Nguyễn Văn Đông

LỜI NĨI ĐẦU
Trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành động lực thì đồ án tốt nghiệp là phần khơng
thể thiếu, là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà đối với mỗi sinh viên cần phải hoàn thành
và qua đó hiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững về ơ tơ. Sau q trình học tập, tích lũy
kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát tính tốn kiểm nghiệm một bộ phận, một hệ thống trên
xe hay tổng thể xe là công việc cần thiết. Điều này củng cố kiến thức đã được học, thể hiện
sự am hiểu các vấn đề cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý,
nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật.
Hệ thống phanh là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ơ tơ chạy an
tồn, do đó đảm bảo được năng suất vận chuyển. Nên hệ thống phanh trên xe đòi hỏi phải
bảo đảm bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe.
Trong đồ án tốt nghiệp khóa học này em được giao nhiệm vụ: “TÍNH TỐN, THIẾT
KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ TOYOTA
FORTUNER 2017”.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn, thời gian hạn chế và thiếu kinh
nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này em khơng tránh những thiếu sót. Em rất
mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện hơn. Và em
cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Văn Đơng, các thầy giáo bộ mơn Kĩ
thuật Ơ tơ và Máy động lực đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hồn thành tốt nội dung đề
tài của mình.

Đà Nẵng, ngày

tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

HUỲNH NGỌC VIỆT

i


CAM ĐOAN
Tôi: Huỳnh Ngọc Việt xin cam đoan:
- Đồ án tốt nghiệp mà tôi đã làm là kết quả của sự nghiên cứu, tính tốn dựa trên cơ sở các
số liệu thực tế và được thực hiện theo sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.
-Đồ án được thực hiện hồn tồn mới, là thành quả của tơi, khơng sao chép theo bất cứ đồ
án nào.
-Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu trong báo
cáo và danh mục tài liệu tham khảo.
-Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, tơi xin hồn tồn chịu trách
nhiệm.

Sinh viên thực hiện

HUỲNH NGỌC VIỆT

ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................. i
CAM ĐOAN............................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................iii
DANH SÁCH BẢNG, HÌNH VẼ ............................................................................. vi
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................viii

MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ........................................... 3
1.1. Sự cần thiết của hệ thống phanh khi tham gia giao thơng ............................ 3
1.2. Phân tích các loại phanh và cơ cấu phanh ...................................................... 6
1.2.1 Loại phanh đĩa ................................................................................................... 6
1.2.2 Loại phanh trống guốc ...................................................................................... 8
1.3 Các loại dẫn động phanh ................................................................................... 9
1.3.1 Dẫn động loại thủy lực ...................................................................................... 9
1.3.2. Dẫn động khí nén............................................................................................ 12
1.3.3. Dẫn động liên hợp .......................................................................................... 13
1.3.4. Sự phân dòng trong dẫn động phanh ............................................................. 14
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE Ô TƠ TOYOTA FORTUNER 2017 VÀ PHÂN
TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .............................................................................. 15
2.1. Các thông số kỹ thuật của xe ô tô Toyota Fortuner 2017 ............................ 15
2.2. Giới thiệuvề một số hệ thống chính trên ơ tơ Toyota Fortuner 2017 ........ 17
2.2.1. Động cơ lắp trên xe ........................................................................................ 17
2.2.2. Hệ thống lái .................................................................................................... 17
2.2.3. Hệ thống phanh .............................................................................................. 18
2.2.4. Hệ thống treo .................................................................................................. 19
2.2.5. Hệ thống truyền lực ........................................................................................ 19
2.3. Phân tích các phương án thiết kế ................................................................... 21
2.3.1. Chọn loại dẫn động phanh ............................................................................. 21
2.3.2. Chọn cơ cấu phanh ......................................................................................... 24
2.3.3. Cơ cấu phanh trước ........................................................................................ 25
iii


2.3.4. Cơ cấu phanh sau ........................................................................................... 25
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE
THIẾT KẾ ................................................................................................................... 27

3.1. Tính tốn mơmen phanh u cầu ở các cơ cấu phanh ................................. 27
3.1.1. Ðối với cơ cấu phanh trước ............................................................................ 31
3.1.2. Ðối với cơ cấu phanh sau .............................................................................. 31
3.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe ...................................... 31
3.3. Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép u cầu .......................... 32
3.4. Tính tốn xác định bề rộng má phanh .......................................................... 33
3.5. Tính tốn kiểm tra cơng trược riêng và nhiệt độ hình thành
ở cơ cấu phanh ............................................................................................................ 36
3.5.1. Tính tốn kiểm tra cơng trược riêng .............................................................. 36
3.5.2. Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh ............................... 38
3.6. Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh công tác của cơ cấu ép ........ 39
3.7. Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh cơng tác ............................................ 39
3.7.1. Đường kính xy-lanh cơng tác ......................................................................... 39
3.7.2. Đường kính xy-lanh chính .............................................................................. 40
3.8. Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh .................................................. 41
3.9. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh ................................................... 42
3.10. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực ................ 42
3.11.Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực....................................... 43
3.12. Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực........................................................... 44
3.13. Tính tốn các chỉ tiêu phanh. ....................................................................... 45
3.13.1. Gia tốc chậm dần khi phanh. ........................................................................ 45
3.13.2. Thời gian phanh............................................................................................ 46
3.13.3. Quãng đường phanh ..................................................................................... 47
Chương 4: HỆ THỐNG PHANH ABS SỬ DỤNG TRÊN XE THIẾT KẾ ...... 48
4.1. Sơ lược về hệ thống phanh .............................................................................. 48
4.1.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................... 48
4.1.2. Công dụng, yêu cầu phanh ABS ..................................................................... 48
4.2. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS ................................................... 51
4.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS ...........................................................52
4.4. Xây dựng quy luật thay đổi của các thơng số khi phanh có ABS. .............. 57

iv


4.4.1. Xác định quan hệ giữa mômen phanh, mô men bám ,gia tốc góc với
hệ số trượt ..................................................................................................................... 57
4.4.2.Giai đoạn tăng áp suất .................................................................................... 60
4.4.3.Giai đoạn giảm áp suất ................................................................................... 60
4.4.4..Giai đoạn giữ áp suất ..................................................................................... 60
4.4.5. Gia đoạn tăng áp suất tiếp theo ..................................................................... 61
4.5. Hệ thống ABS được sữ dụng trên xe thiết kế. ............................................... 61
4.5.1. Các cảm biến .................................................................................................. 61
4.5.2. Khối điều khiển điện tử ECU.......................................................................... 63
4.5.3. Khối điều khiển điện tử................................................................................... 65
4.5.4. Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit). ........................................... 66
4.5.5. Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD) .......................................................... 67
4.5.6. Nguyên lý làm việc.......................................................................................... 68
Chương 5: GIỚI THIỆU KẾT CẤU CHÍNH TRONG HỆ THỐNG PHANH
THIẾT KẾ ................................................................................................................... 73
5.1.Cơ cấu phanh trước .......................................................................................... 73
5.2. Cơ cấu đĩa phanh sau ...................................................................................... 74
5.3.Bầu trợ lực chân không .................................................................................... 75
Chương 6: CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG
PHANH TRÊN XE Ơ TƠ .......................................................................................... 78
6.1. Những cơng việc bảo dưỡng cần thiết............................................................ 79
6.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính......................................... 79
6.3. Kiểm tra hệ thống phanh ................................................................................ 80
6.3.1. Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng ....................................................................... 80
6.3.2. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy ....................................................................... 81
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………..83

v


DANH SÁCH BẢNG, HÌNH VẼ
BẢNG 2.1 Các thơng số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner.
BẢNG 2.2 Các thông số, kiểu loại của một số thiết bị và hệ thống trên Toyota Fortuner
2017
BẢNG 3.1 Thơng số tính tốn trên xe tham khảo
BẢNG 4.1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ơtơ du lịch có trang bị ABS
BẢNG 4.2 Quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt
BẢNG 4.3 Quan hệ giữa mô men bám và độ trượt
BẢNG 4.4 Quan hệ giứa mô men phanh trước và độ trượt ở giai đoạn tăng áp suất
BẢNG 4.5 Quan hệ giứa mô men phanh trước và độ trượt ở giai đoạn giảm áp suất
BẢNG 4.6 Quan hệ giứa mô men phanh trước và độ trượt ở giai đoạn giữ áp suất
BẢNG 4.7 Quan hệ giứa mô men phanh trước và độ trượt ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo
HÌNH 1.1 Tai nạn giao thơng tên quốc lộ 1A khiến 10 người tử vong
HÌNH 1.2 Hệ đường - người - xe
HÌNH 1.3 Ơ tơ đang chạy trên đường trơn
HÌNH 1.4 Xe bị mất lái khi quay vịng
HÌNH 1.5
HÌNH 1.6
HÌNH 1.7
HÌNH 1.8

Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp cố định
Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động, xilanh cố định
Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp tùy động, xilanh bố trí trên má kẹp
Sơ đồ dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp.

HÌNH 1.9 Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng
HÌNH 1.10 Dẫn động phanh thủy lực trợ lực khí nén
HÌNH 1.11 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén xe ơ tơ đơn khơng có rơ mooc
HÌNH 2.1 Hình vẽ tổng thể xe Toyota Fortuner 2017
HÌNH 2.2 Động cơ 2TR-FE lắp trên xe
HÌNH 2.3 Các sơ đồ phân dịng dẫn động phanh thuỷ lực.
HÌNH 2.4 Sơ đồ dẫn động phanh
HÌNH 2.5 Cơ cấu phanh trước
HÌNH 2.6 Cơ cấu phanh sau
HÌNH 3.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ơ tơ khi phanh
HÌNH 3.2 Cơ cấu phanh kiểu đĩa
HÌNH 3.3 Sơ đồ tính truyền động phanh dầu có trợ lực trực tiếp
vi


HÌNH 3.4 Giãn đồ phanh
HÌNH 4.1 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ
của bánh xe
HÌNH 4.2 Quá trình phanh có và khơng có ABS trên đoạn đường cong
HÌNH 4.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe
HÌNH 4.4 Các lực và mơmen tác dụng lên bánh xe khi phanh
HÌNH 4.5 Sự thay đổi các thơng số khi phanh có ABS
HÌNH 4.6 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của bánh xe (b) khi
phanh có ABS
HÌNH 4.7 Q trình phanh điển hình trên mặt đường trơn khơng có ABS
HÌNH 4.8 Q trình phanh điển hình của ơtơ có trang bị ABS
HÌNH 4.9 Các lực và mơ men tác dụng lên bánh xe khi phanh
HÌNH 4.10 Sự thay đổi hệ sô bám dọc à hệ sô bám ngang theo độ trượt
HÌNH 4.11 Đồ thị biểu diễn quan hệ mơ men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước
HÌNH 4.12 Sự thay đổi của các thông số khi phanh có ABS

HÌNH 4.13 Cảm biến tốc độ bánh xe trước
HÌNH 4.14 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe
HÌNH 4.15 Lược đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của khối điều khiển điện tử
HÌNH 4.16 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS
HÌNH 4.17 Giai đọan phanh bình thường
HÌNH 4.18 Giai đoạn giảm áp suất
HÌNH 4.19 Giai đoạn giữ áp suất
HÌNH 4.20 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo
HÌNH 5.1 Cơ cấu phanh trước
HÌNH 5.2 Cơ cấu phanh sau
HÌNH 5.3 Bầu trợ lực chân không

vii


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
ABS: Anti lock Braking system
BA: Brake Assit

EBD: Electronic Brake-force Distribu
ECU: Electronic Control Unit

viii


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp về mọi mặt, đặc biệt là về mặt
kỹ thuật. Ngành ơ tơ cũng có những bước phát triển rõ nét và có tính đặc trưng riêng.

Ngày nay ơ tơ khơng chỉ đơn thuần là mục đích phục vụ đi lại nhanh, chuyên chở nhiều,
tuổi thọ cao... Mà các loại ô tô đời mới trong thời gian gần đây còn đáp ứng nhu cầu càng
cao và khắt khe của con người như: tính hiệu quả, tính kinh tế, tính cơng nghệ, tính tiện
nghi, nồng độ khí xả đối với môi trường và đặc biệt là vấn đề an toàn cho người và tài
sản.
Một trong những bộ phận có tính quyết định đến khả năng an tồn khi chuyển động
của ơ tơ là hệ thống phanh. Vì nó đảm bảo cho ơ tơ chạy an tồn với tốc độ. Nó góp phần
giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành, nhờ điều khiển quá trình
phanh làm chủ được tốc độ nhanh, chậm và dừng hẳn khi cần thiết.
Vì vậy đối với sinh viên ngành cơ khí giao thơng việc nghiên cứu về hệ thống
phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn.
Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động,
kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh. Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải
tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn
hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an tồn chuyển động và
tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô.
Xuất phát từ những lý do trên nên đề tài tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe
du lịch dựa trên cơ sở Toyota Fortuner 2017 được chọn làm đề tài tốt nghiệp. Đề tài có
mục đích và ý nghĩa như sau:
*Mục đích của đề tài:
- Thấy rõ vai trò quan trọng của hệ thống phanh.
- Nắm rõ hơn về kết cấu và các ưu, nhược điểm của hệ thống phanh.
- Tìm hiểu được các tính năng hoạt động của tồn bộ hệ thống và các chi tiết của hệ
thống phanh.
- Tìm ra những hư hỏng thường gặp trên hệ thống phanh. Để từ đó đưa ra các biện
pháp khắc phục, sữa chữa, nâng cao tính kinh tế và tiện nghi sử dụng cũng như độ an toàn
khi làm việc của hệ thống phanh. Từ đó giúp cho ta có biện pháp sử dụng hợp lý hơn,
đồng thời đánh giá được tình trạng và khả năng làm việc của hệ thống phanh.
* Ý nghĩa của đề tài:
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

1


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

- Giúp cho sinh viên củng cố và bổ sung kiến thức trong việc tiếp cận với các loại hệ
thống phanh trên xe ô tô.
- Giúp cho sinh viên nắm vững và hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các hệ thống
phanh trên ơ tơ nói chung và hệ thống phanh trên xe Toyota Fortuner 2017 nói riêng.
- Có thể làm tài liệu tham khảo khi chưa có dịp tiếp xúc với các loại hệ thống phanh
từ thực tế.
- Giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ
bản hơn để cải tạo. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có
thể khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể. Giúp cho
người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc
bảo dưỡng, bảo trì ơ tơ. Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát
hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục,
bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống phanh ô tô.

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

2


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1. Sự cần thiết của hệ thống phanh khi tham gia giao thông
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế trong nước, nhu cầu sử dụng ô tô trong vận
tải hành khách và hàng hóa cũng tăng nhanh chóng. Mặc dù hệ thống giao thơng đã có
những bước phát triển đáng kể nhưng chưa thể tương xứng với tốc độ phát triển của
phương tiện tham gia giao thơng. Chính vì vậy vấn đề an tồn giao thơng đang là vấn đề
nhức nhói khơng chỉ riêng ở Việt Nam chúng ta mà còn là vấn đề đau đầu của các nhà
quản lý trên toàn thế giới.
Tai nạn giao thông xảy ra trên ô tô gây ra các thiệt hạ rất lớn về của cải, vật chất và
tinh thần của con người vì kích thước và tải trọng lớn của ơ tơ.

Hình 1.1. Tai nạn giao thông tên quốc lộ 1A khiến 10 người tử vong

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

3


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho
nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm.
Xét về nguyên nhân gây tai nạn giao thơng ta có thể kể đến mơ hình đường-ngườixe như hình 1.2

Hình 1.2. Hệ đường - người - xe
Ở nước ta, số vụ tai nạn giao thơng đang trong tình trạng báo động. Theo thống kê

của các nước thì trong tai nạn giao thơng đường bộ 60 ÷ 70 % do con người gây ra 10 ÷
15 % do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20 ÷ 30% là do đường sá quá xấu. Trong
nguyên nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì theo thống kê cho thấy tai nạn
do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn (52 ÷ 75%). Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh
ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày
càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Hiện nay, với sự phát triển của nghành công nghệ ô tô thì những ơ tơ ra đời thế hệ
sau ln có vận tốc lớn hơn và hướng tới giới hạn giá trị trượt tối ưu hơn. Ơ tơ ngày càng
hồn thiện về kết cấu tức là khả năng thích ứng động lực tốt hơn, ngày càng hướng tới an
toàn động lực học.

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

4


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

Hình 1.3. Ô tô đang chạy trên đường trơn
Một trong những vấn đề đặt ra là phải giải quyết vấn đề hoạt động của hệ thống
phanh khi phanh trên các loại đường có hệ số bám thấp như đường trơn, ướt, đường cát,
điều này dẫn đến bánh xe nhanh chóng bị bó cứng và mất ổn định khi phanh. Khi phanh ô
tô, nếu bánh trước bị bó cứng trước thì sẽ làm cho xe không thể chuyển hướng theo sự
điều khiển của người lái; nếu bánh sau bị bó cứng trước thì ô tô sẽ bị trượt ngang. Đặc
biệt là khi ô tơ quay vịng, hiện tượng trượt ngang của bánh xe sẽ dẫn đến hiện tượng
quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa làm mất ổn định của xe khi quay vòng. Điều đó chỉ
có thể xác định rõ qua các thơng số động lực học của quá trình phanh

Hình 1.4. Xe bị mất lái khi quay vòng
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

5


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

Về lý thuyết, xe có thể khơng được bảo dưỡng đúng kỳ, gặp lỗi kỹ thuật như thiếu
dầu phanh, dầu đầy trong xi-lanh chính, trục bánh xe bị rơ, khí lọt vào dầu phanh... dẫn
tới tình trạng phanh khơng ăn hoặc mất hồn tồn tác dụng.
Song đối với người lái xe, thói quen xuống dốc hoặc lên đèo cao, tài xế rà phanh
không đúng kỹ thuật, xuống dốc trôi ga... để giảm tốc độ lại cực kỳ nguy hiểm. Điều này
khiến cho hệ thống má phanh, dầu phanh nóng lên. Nhiệt độ cao có thể làm mềm gioăng
tại xi-lanh dẫn làm dầu phanh thốt ra ngồi khi tài xế đạp phanh. Điều này khiến hệ
thống phanh mất tác dụng hay nói cách khác là mất phanh.
Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động,
kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh. Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải
tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn
hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và
tăng hiệu quả chuyển động của ơ tơ.
1.2. Phân tích các loại phanh và cơ cấu phanh
1.2.1 Loại phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng trên ô tô du lịch (chủ yếu ở các bánh
trước). Gần đây loại phanh đĩa còn được sử dụng trên một số ô tô tải và chở khách.
Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại có vỏ quay, đĩa quay, vịng
ma sát quay
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ rãnh thơng gió, đĩa một lớp kim loại, hoặc ghép hai

kim loại khác nhau.

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp cố định
1-Má phanh; 2-Má kẹp; 3-Piston; 4-Vịng làm kín; 5-Đĩa phanh.
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

6


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

Hình 1.6. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động, xilanh cố định
1-Đĩa phanh; 2-Má kẹp; 3-Đường dầu; 4-Piston; 5-Thân xilanh; 6-Má phanh.

Hình 1.7. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp tùy động, xilanh bố trí trên má kẹp
1-Má kẹp; 2-Piston; 3-Chốt trượt; 4-Đĩa phanh; 5-Má phanh.
Ưu điểm:
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

7


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

+ Áp suất phân bố đều lên bề mặt má phanh, do đó các má phanh mịn đều
+ Bảo dưởng đơn giản do khơng phải điều chỉnh khe hở,có khả năng làm việc với

khe hở nhỏ (0,05-0,15)mm nên rất nhạy
+ Lực ép tác dụng theo chiều dọc trục tự cân bằng,nên cho phép tăng giá trị lực ép
để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng kết cấu.
+ Có kết cấu nhỏ gọn,đơn giản, ổn định khi thắng nên đễ bố trí trong bánh xe.
+ Hiệu quả phanh không phụ thuộc vào chiều quay
+ Điều kiện làm mát tốt
+ Lực quay ly tâm của rơto làm chất bẩn khơng bám được
+ Phanh đĩa cịn có ưu điểm là có khả năng thốt nước tốt, do nước bám vào đĩa
phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi nhanh trong
thời gian ngắn
+ Kết hợp với hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) rất tốt
+ Cơ cấu phanh đĩa có cấu tạo đơn giản hơn nhiều so với phanh tang trống nên việc
kiểm tra, bảo đưỡng và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng
Nhược điểm:
+ Nhạy cảm với bụi bẩn, khó làm kín nên dễ bị oxy hóa và làm cho các má phanh
mịn nhanh
+ Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước
+ Công nghệ chế tạo cao, giá thành cao
Phạm vi ứng dụng: thường được sử dụng chủ yếu trên ô tô du lịch
1.2.2 Loại phanh trống guốc
Nhược điểm:
+ Do kết cấu kín nên khả năng tản nhiệt cơ cấu nhanh rất kém
+ Áp lực phân bố không điều trên bề mặt má phanh, nên làm cho má phanh khơng
mịn điều
+ Độ nhạy của cơ cấu phanh kém, do khe hở giữa má phanh và trống phanh lớn,
khoảng (0,2-0.4)mm
+ Cần phải có bộ điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh
+ Có nhiều chi tiết
Ưu điểm:
+ Có thể kết hợp để làm phanh dừng

+ Giá thành rẻ
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

8


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

+ Công nghệ chế tạo không quá cao
Phạm vi sử dụng: thường được sử dụng trên tất cả các loại ô tô
1.3 Các loại dẫn động phanh
1.3.1 Dẫn động loại thủy lực
Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn dộng phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại: dẫn
động tác động trực tiếp, dẫn động tác động gián tiếp, dẫn động dùng bơm và các bộ tích
năng
Dẫn động thủy lực tác động trực tiếp: cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp bằng
l�t.
Động cơ bơm không chạy khi EBD hoạt động.Tuy nhiên, nếu bánh xe có liên quan
vẫn có khuynh hướng bị bó cứng thì kiểm sốt ABS được khởi động và mơ-tơ bơm hoạt
động.
Trong khi kiểm sốt EBD hoạt động thì mạch dầu phanh sau được kích hoạt cùng
nhau.
Đèn cảnh báo của hệ thống phanh EBD sẽ sáng lên trong trường hợp có sự cố hệ
thống EBD. Kiểm sốt EBD khơng được cịn tác dụng.
Kiểm sốt EBD bị hỏng khơng có nghĩa là chức năng EBD cũng bị hỏng.

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

67


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017

4.5.6. Nguyên lý làm việc.
Trên hình 4.12 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS [4]. Chu trình điều chỉnh
áp suất trong dẫn động phanh khi ABS làm việc có 3 giai đoạn chính: tăng áp suất, duy trì
áp suất; giảm áp suất.

Hình 4.16 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS
1- Mô tơ bơm; 2- Van điện từ 3 vị trí;3- Van phân phối; 4,5,6,7- Xy lanh bánh xe ;
8-Bầu tích năng; 9- Xy lanh chính.
 Giại đoạn phanh bình thường:
- Trong giai đoạn này hệ thống phanh làm việc như một hệ thống phanh bình thường
khơng có ABS.
- Giai đoạn này còn gọi là giai đọan tạo áp suất. Người lái hoàn toàn điều khiển áp
suất cung cấp cho các xi lanh bánh xe và các thiết bị liên quan khác.
- Sơ đồ làm việc của hệ thống như trên hình 4.17: Người lái tác dụng lên bàn đạp
phanh ép dầu từ xi lanh chính đi qua cửa “A” (đang mở) rồi qua cửa “C” đến xy lanh
bánh xe (cửa “B” đóng), ép má phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh. Van
một chiều (7) (thường đóng) ngăn khơng cho dầu đi đến bơm. Áp suất trong dẫn động tỷ
lệ với lực đạp. Khi người lái nhả phanh, dầu đi từ xy lanh bánh xe qua cửa “C” rồi qua
cửa “A“ và van một chiều (6) hồi về xy lanh chính.
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

68


Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh trên xe du lịch dựa trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2017
7

9

6
5
0V

4
0V
ABS ECU

10

8

3

2

1

Hình 4.17 Giai đọan phanh bình thường
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị;
5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.
 Giai đoạn giảm áp suất:

Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dịng điện 5A đến cuộn solenoid của van
điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van điện 3 vị trí chuyển động lên phía trên để đóng
cửa “A” và mở cửa “B” cho chất lỏng từ xi lanh bánh xe đi vào bộ tích năng (1) thoát về
vùng áp suất thấp của hệ thống, do vậy áp suất trong dẫn động phanh được giảm xuống
(hình 4.18), tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng.
Cùng lúc đó, mơtơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về
xy lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác van một chiều 6 và cửa “A” đóng ngăn
khơng cho dầu phanh từ xy lanh chính vào van điện 3 vị trí. Kết quả là áp suất dầu bên
trong xy lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng.

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Việt

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông

69