Thiết kế hệ thống phanh xe tải 1,5 tấn

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MƠN Ô TÔ & XE CHUYÊN DỤNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----------------------

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Đăng Khoa
Lớp: Cơ khí động lực 1

MSSV: 20100389
Khóa: 55

1. Đề tài thiết kế:
Tính tốn thiết kế hệ thống phanh xe tải 1,5 tấn.
2. Các số liệu ban đầu:

Thơng số

Kích thước

Đơn vị

Trọng lượng xe khi đầy tải

33980

N

Phân bố tải trọng ra cầu trước

10030

N

Phân bố tải trọng ra cầu sau

23950

N

Chiều dài cơ sở (L)

3000

mm

Chiều dài

5350

mm

Chiều rộng cơ sở (B)

2175

mm

Chiều cao (H)

1980

mm

Chiều cao trọng tâm(hg)

1000

mm

Kiểu lốp sử dụng

6,5-16/5,0-13

3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Tổng quan về hệ thống phanh

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

1

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

- Lựa chọn phương án thiết kế
- Thiết kế tính tốn các thơng số cơ bản
- Quy trình lắp ráp, điều chỉnh và bảo dưỡng hệ thống phanh.
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ bố trí chung (A0)
- Bản vẽ các phương án dẫn động (A0)
- Bản vẽ cơ cấu phanh sau (A0)
- Bản vẽ cơ cấu phanh trước (A0)
- Bản vẽ xilanh chính và trợ lực chân khơng (A0)
- Bản vẽ bộ điều hòa lực phanh (A0)
- Bản vẽ chi tiết (A0)
6. Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Lưu Văn Tuấn
7. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 30/01/2015
8. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
/06 / 2015
Ngày 30 tháng 1 năm 2015
Cán bộ hướng dẫn

Lưu Văn Tuấn

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 5

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

2

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 6
1.1

Công dụng, yêu cầu và phân loại 6

1.1.1

Công dụng

1.1.2 Yêu cầu

6

1.1.3 Phân loại

7

1.2

6

Kết cấu hệ thống phanh:

1.2.1

8

Cơ cấu phanh 8

1.2.1.1

Cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực...........................................8

1.2.1.2 Cơ cấu phanh guốc dẫn động dẫn động phanh khí nén.................................9
1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa.........................................................................................10
1.2.2

Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh

11

1.2.2.1 Dẫn động cơ khí..........................................................................................11
1.2.2.2 Dẫn động thủy lực.......................................................................................13
1.2.2.3 Dẫn động khí nén........................................................................................14
1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén...............................................................16
1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng........................................................17
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19
2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh 19

2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước và phanh sau

19

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH26

3.1. Các thơng số

26

Bảng 3.1. Các thơng số kỹ thuật xe 26
3.2. Tính tốn thiết kế cơ cấu phanh 26

3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe 26
3.2.2. Tính tốn thiết kế cơ cấu phanh trước 29
3.2.3. Tính tốn thiết kế cơ cấu phanh sau

36

3.2.4. Xác định kích thước má phanh 44
3.2.5. Tính bền một số chi tiết trong cơ cấu phanh 47
3.3. Tính tốn dẫn động phanh

58

3.3.1. Tính tốn đường kính các xi lanh

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

58

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

3.4 Thiết kế bộ điều hòa lực phanh 67

3.4.1 Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh

67

3.4.2 Bộ điều hòa lực phanh kiểu pit tơng – vi sai 68
3.4.3. Tính tốn thiết kế bộ điều hịa lực phanh

69

CHƯƠNG 4:QUY TRÌNH LẮP RÁP, ĐIỀU CHỈNH

78

VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH78
4.1 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh

78

78

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh78
4.2 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay 82
4.3 Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh 84

4.3.1 Điều chỉnh khe hở má phanh

84

4.3.2 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh 84
4.3.3 Điều chỉnh phanh tay 84
4.4 Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh 85

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khí 85
4.4.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh
KẾT LUẬN

85

89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

LỜI NĨI ĐẦU
Giao thơng vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt
là đối với các nước có nền kinh tế phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới giao thơng vận tải
là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển
mạng lưới giao thông vận tải.
Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thơng đường bộ đóng
vai trị chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội bộ bằng ôtô.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

4

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng phát triển hơn.
Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay ngành cơng nghiệp ơtơ đã có sự phát triển
vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ôtô ngày càng trở nên
đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn… để theo kịp xu thế của thời đại.
Hệ thống phanh đóng vai trị quan trọng nhất nó đảm bảo tính an tồn chuyển động
của ôtô, giúp giảm thiểu đáng kể tai nạn trên các tuyến đường giao thơng. Vì vậy em đã
quyết định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu và nghiên cứu khi làm đồ án tốt nghiệp, em
đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh xe tải với đề tài tốt nghiệp là “Tính tốn thiết kế hệ
thống phanh xe tải 1,5 tấn’’. Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng
dẫn tận tình của thầy giáo Lưu Văn Tuấn cùng các thầy trong Bộ Môn Ôtô và xe chuyên
dụng. Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức có hạn và thời gian làm đồ án tốt nghiệp
cịn hạn chế cho nên khơng tránh khỏi những sai xót kính mong nhận được sự đóng góp ý
kiến của các thầy để em có thể hồn thiện hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 1 tháng 6 năm 2015
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đăng Khoa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại
1.1.1 Công dụng
– 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.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

– 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
1 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 qũy
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 địn điều khiển
khơng 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.
– Khơng có hiện tượng tự xiết phanh khi ơtơ chuyển động tịnh tiến hoặc quay
vịng.
– Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt.
– Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong khi
làm việc.
 Điều kiện sử dụng :
– Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc địn 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 cơng dụng:
–
–
–
–

Hệ thống phanh chính (phanh chân).
Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
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.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

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 hịa lực phanh.
– Phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS).
1.2 Kết cấu hệ thống phanh:
Hệ thống phanh gồm có 2 phần chính sau:
– Cơ cấu phanh
– Dẫn động phanh
1.2.1 Cơ cấu phanh
1.2.1.1Cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực
a. Sơ đồ cấu tạo:
Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ là mâm phanh. Mâm phanh được bắt cố định trên
mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các trục lệch tâm, dưới tác dụng của
lò xo hồi vị, các má phanh luôn ép chặt hai piston của xy lanh phanh làm việc gần nhau.
Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm. Cam lệch tâm cùng với trục lệch tâm có tác
dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có
gắn các tấm ma sát. Giữa các piston của xy lanh có lị xo để ép các piston ln tỳ sát vào
các guốc phanh.

Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh mòn đều
nhau thì guốc phanh phía trước có má phanh dài hơn.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Hình 1.2.1.1 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực
b. Nguyên lý hoạt động
Khi tác dụng vào bàn đạp chất lỏng với áp suất cao truyền đến xy lanh tạo nên áp
lực ép trên piston đẩy các guốc phanh, các má phanh được ép vào trống phanh tạo nên sự
phanh. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ cấu phanh và lò xo giữa các piston sẽ
kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu. Quá trình phanh kết thúc.
Trong quá trình sử dụng phanh, các má phanh sẽ hao mịn, do đó khe hở giữa má
phanh và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn cơ cấu phanh hoạt động hiệu quả, phải điều
chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cách xoay cam lệch tâm và xoay chốt
lệch tâm.
1.2.1.2 Cơ cấu phanh guốc dẫn động dẫn động phanh khí nén
a. Sơ đồ cấu tạo
Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ơ tơ tải vừa và nặng, với dẫn động phanh
bằng khí nén, có xy lanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh.
Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống, phần cố định bao gồm mâm phanh được bắt
cố định trên dầm cầu.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Hình 1.2.1.2 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh khí nén
b. Nguyên lý hoạt động
Khi phanh, xy lanh khí nén dẫn động xoay trục và cam quay ngược chiều kim đồng
hồ. Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về 2 phía, ép má phanh sát vào trống
phanh để thực hiện q trình phanh.
Khi nhả phanh, địn trục cam sẽ xoay cam 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.
1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa
a. Sơ đồ cấu tạo

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Hình 1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa
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
b. 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 q trình phanh.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

1.2.2 Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh
1.2.2.1 Dẫn động cơ khí
a. Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.2.2.1 Sơ đồ dẫn động phanh bằng cơ khí
1 – Tay phanh

7 – Trục

2 – Thanh dẫn

8,10 – Dây cáp dẫn động phanh

3,5–Con lăn của dây cáp
4 – Dây cáp phía trước

9 – Thanh cân bằng
12 –Trục lệch tâm của thanh ép

6 – Thanh dẫn trung gian.
b. Nguyên lý hoạt động:
Thanh dẫn cùng với tay phanh 1 ở dưới vùng bảng điều khiển. Thanh dẫn 2 nối
liền với dây cáp. Các con lăn 3,5 dẫn hướng cho dây cáp. Dây cáp 4 bắt vào mút thanh
dẫn trung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9. Thanh dẫn 6 lắp
với bản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 phân bố đều lực phanh truyền qua dây cáp 8 và

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

10 tới cơ cấu phanh bánh xe trái và phải phía sau. Địn dây cáp nối với đòn bẩy ép, tác
động lên guốc phanh thơng qua tấm đỡ, địn bẩy ép lắc trên trục lệch tâm 12.
Khi kéo phanh 1, dây cáp tác động lên đòn bẩy và hãm bánh xe lại, thực hiện q
trình phanh.
Khi nhả phanh, địn bẩy ép trở về vị trí ban đầu dưới tác động của lị xo hồi vị, kết
thúc quá trình phanh.

c. Đặc điểm:
Chủ yếu dùng cho phanh tay.
1.2.2.2 Dẫn động thủy lực
a. Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.2.2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực
1 – Bàn đạp

4 – Xy lanh phanh bánh xe

2 – Xy lanh phanh chính

5 – Má phanh

3 – Đường dẫn dầu

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

b. Nguyên lý hoạt động:
Khi đạp phanh, qua thanh đẩy piston nằm trong xy lanh chính 2. Dầu bị ép với áp
suất cao sẽ qua đường ống dẫn 3 tác dụng lên bề mặt của các piston 4. Hai piston này
thắng lực lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vào trống phanh và
tiến hành phanh. Khi nhả bàn đạp, do có sự hồi dầu và lực của lò xo hồi vị nên hai má

phanh sẽ tách khỏi trống phanh, kết thúc quá trình phanh.
c. Đặc điểm:
Áp suất truyền đến các xy lanh làm việc là như nhau. Lực phanh trên các bánh xe
phụ thuộc vào đường kính piston của xy lanh cơng tác. Muốn có mơmen ở cầu trước khác
cầu sau chỉ cần làm đường kính các piston của xy lanh cơng tác khác nhau. Lực tác dụng
lên cơ cấu phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền động.
Các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng
khi tất cả các má phanh áp sát trống phanh. Khơng phụ thuộc vào đường kính xy lanh và
khe hở giữa trống phanh và má phanh.

Dẫn
khí
a
cấu

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

1.2.2.3
động
nén
. Sơ đồ
tạo:

13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Hình 1.2.2.3 Sơ đồ dẫn động khí nén
1 – Máy nén khí
2 – Bộ điều chỉnh áp suất
3 – Bình khí nén

4 – Lò xo hồi vị
5 – Bầu phanh
6 – Tổng van phanh

b. Nguyên lý hoạt động
Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì van tổng 6 sẽ được
mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến các bầu phanh 5. Áp
suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh.
Do đó ép má phanh vào trống phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ
thống trong giới hạn xác định.
Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bình chứa khí với
đường ống dẫn để ống dẫn mở thơng với khí quyển. Khí nén từ các bầu phanh được thốt
ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc phanh.
c. Đặc điểm

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Cấu tạo đơn giản, lắp ráp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao. Độ

nhạy của hệ thống không cao, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn. Các cụm chi tiết nhiều,
kích thước và trọng lượng lớn nên thường dùng trên xe tải.
1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
a. Sơ đồ cấu tạo

Van phanh
Bình khí
Xả ra ngồi

Bình
chứa dầu

Xi lanh chính

Xi lanh bánh xe

Bình
chứa dầu

Máy nén khí

Xi lanh bánh xe
Trống
phanh

Guốc
phanh

Trống
phanh

Xi lanh chính
Đường khí

Guốc
phanh

Đường dầu

Bánh xe trước

Bánh xe sau

Hình 1.2.2.4 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy khí kết hợp
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động :
– Dẫn động thủy lực: có hai xy lanh chính dẫn hai dịng đầu đến các xy lanh bánh xe
phía trước và phía sau.
– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và
các xy lanh nén khí

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

b. Nguyên lý hoạt động

Phần máy nén khí và van phân phối hồn tồn có cấu tạo và ngun lý làm việc
như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén.
Phần xy lanh chính loại đơn và các xy lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lý làm
việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực.
Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dịng nên van phân phối khí là loại van kép,
có hai xy lanh chính và hai xy lanh khí.
c. Đặc điểm:
Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các xe tải.
1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng
a. Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.2.2.5 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực có trợ lực chân khơng

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

7. Má phanh sau

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

8. Trợ lực phanh

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

16

Đồ án tốt nghiệp
3. Xy lanh bánh trước

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN
6. Xy lanh bánh sau

b. Nguyên lý hoạt động
Khi khơng phanh lị 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 q
trình phanh.
Khi thơi phanh người lái thơi 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. Q trình làm việc của dẫn động
phanh thủy lực dựa trên quy luật áp suất thủy tĩnh. Áp suất trong sơ đồ dẫn động được
truyền đến xy lanh các bánh xe là như nhau, khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc
vào piston xy lanh cơng tác tại mỗi bánh xe đó. Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh
cũng chính là lực tác dụng lên xy lanh phanh chính do vậy áp suất trong dẫn động và lực
tác động lên má phanh sẽ tăng lên. Do vậy dẫn động phanh thủy lực tác dụng bảo đảm
được sự làm việc đồng của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn
đạp và lực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa.
c. Đặc điểm:
Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các xe du lịch.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

17

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh
2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước và phanh sau
Đối với cơ cấu phanh trước và phanh sau ta lựa chọn 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…
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 tựa 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 tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tô chuyển động
tiến cao hơn (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm tùy theo kết cấu nhưng
không làm ảnh hưởng nhiều vì khi ơ tơ 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 ơ tơ du lịch, ô tô tải nhẹ, trung bình do yêu cầu cần đạt momen
phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ.
Kết luận: Trong trường hợp này khi thiết kế phanh xe tải 1,5 tấn => lựa chọn cơ cấu
phanh cầu trước và cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.
2.2. 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 địn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay. Cịn
ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí chủ yếu được sử dụng

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

trên xe tải trung bình và xe tải lớn,kế. 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
a. Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.1. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng
1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xi lanh bánh trước; 4. Xi lanh chính; 5. Bàn đạp;
6. Xi lanh bánh sau; 7. Má phanh sau
b. Nguyên lý hoạt động
Dẫn động một dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường duy
nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe.
Khi khơng phanh lị 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 xi lanh, ép dầu trong xi lanh phanh chính đi đến các đường ống dẫn. Chất lỏng với
áp suất cao sẽ tác dụng vào các piston ở xi 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.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Khi thôi phanh người lái thơi tác dụng lên bàn đạp phanh lị xo hồi vị sẽ ép dầu từ
xi lanh bánh xe và xi lanh phanh đĩa về xi lanh chính.
c. Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
- Hiệu suất cao;
- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản;
- 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 tồn khơng cao. Vì một lý do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu tới các xi
lanh bánh xe bị rị 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 khơng có trợ lực
a. Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.2. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xi lanh bánh trước; 4. Xi lanh chính; 5. Bàn đạp; 6. Xi lanh
bánh sau; 7. Má phanh sau
b. Nguyên lý hoạt động

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

20


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dịng. Điều khác
biệt là dẫn động hai dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh có hai đường dầu độc lập dẫn
tới các bánh xe ơtơ. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính
đơn kết hợp với một bộ chia dịng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại tăng đem).
c. Ưu nhược điểm
Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rị rỉ dầu ở một dịng 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 dịng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân
khơng
a. Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.3. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dịng có trợ lực
1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xi lanh bánh trước; 4. Xi lanh chính; 5. Bàn đạp; 6. Xi lanh
bánh sau; 7. Má phanh sau; 8. Trợ lực phanh

b. Nguyên lý hoạt động

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

21


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dịng. Điều khác
biệt là dẫn động hai dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi 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.
c. 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 khơng cịn có những ưu điểm sau:
- Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dịng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của dịng cịn
lại;
- Dẫn động thủy lực hai dịng 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 khơng
a. Sơ đồ cấu tạo
b. Ngun lý hoạt động

Từ đầu ra của xi lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Mỗi dịng
dẫn dầu từ xi lanh chính tới bánh xe trước và bánh sau ở vị trí so le.
c. Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
-

Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dịng thì ơ tơ 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.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

22


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Hình 2.4. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực
1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xi lanh bánh trước; 4. Xi lanh chính; 5. Bàn đạp; 6. Xi lanh
bánh sau; 7. Má phanh sau; 8. Trợ lực phanh
Nhược điểm:
- Khi một dịng bị hư hỏng thì có thể làm quay ngang xe hoặc mất ổn định hướng khi
phanh xe;
- Cơ cấu phức tạp.
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 khơng vừa đảm bảo an

toàn vừa phanh nhẹ nhàng đồng thời hiệu quả phanh cao.
Kết luận phương án dẫn động: Qua phân tích ở trên =>chọn dẫn động thủy lực hai dịng
cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân khơng .
Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau
đây là phương án phù hợp nhất cho xe cần thiết kế.
Về cơ cấu phanh:
- Cơ cấu phanh trước: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực;
- Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.
Về dẫn động phanh: Dẫn động thủy lực hai dịng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân
khơng .

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

23


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN

Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:

Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh
1. Bánh xe ; 2. xi lanh phanh trước; 3.Má phanh trước; 4. Xy lanh chính; 5. Bộ phận trợ
lực; 6. Bàn đạp phanh; 7. Xy lanh phanh sau; 8.Má phanh sau.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

24

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH

3.1. Các thơng số
Bảng 3.1. Các thơng số kỹ thuật xe
STT

Đặc tính kỹ thuật

1

Dài x rộng x cao(mm)

5350x2175x1980

2

Chiều dài cơ sở (L)

3000

3

Chiều rộng cơ sở trước, sau(mm)

1590/1650

4

Trọng lượng toàn tải(N)

33980

5

Trọng lượng phân bố cầu trước(N)

10030

6

Trọng lượng phân bố cầu sau (N)

23950

10

Cỡ lốp

6,5 – 16/ 5-13

11

Chiều cao trọng tâm hg (mm)

1000

12

Phanh chính

Trước,sau : tang trống

3.2. Tính tốn thiết kế cơ cấu phanh
3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe
Momen 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.
Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường bằng (Hình 3.1). Xe chịu các lực: trọng lượng
G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z 1, Z2; lực quán tính Pj (xe đang
phanh có gia tốc chậm dần). Bỏ qua lực cản lăn Pf và lực cản khơng khí Pw.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa

25