tính toán hệ thống phanh ô tô có trọng lượng khi đầy tải là 17000 kg

Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Trong bất kỳ thời đại nào, dù là nước phát triển hay chưa phát triển thì giao thông
vận tải luôn có tầm quan trọng hàng đầu đối với nhiều lĩnh vực, nhất là lĩnh vực kinh tế,
ngày nay các phương tiện giao thông không ngừng đổi mới, phát triển theo hướng ngày
càng hiện đại để thoả mãn nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người. Trong các loại
phương tiện giao thông hiện có trên thế giới ô tô luôn có tầm quan trọng hàng đầu và thu hút
được nhiều nhà khoa học đầu tư nghiên cứu. Việc nghiên cứu được thực hiện với tất cả các
hệ thống trên ô tô. Trong phạm vi đề tài được giao, bài viết này chỉ đề cập đến việc tính toán
hệ thống phanh ô tô có trọng lượng khi đầy tải là 17000 kg.
Trên ôtô hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng nhất. Phanh có đảm bảo thì người
lái mới có thể an toàn khi đi ở tốc độ cao, điều đó góp phần nâng cao hiệu quả khai thác ô
tô, nâng cao được an toàn cho người lái và các phương tiện khai thác khi xe chuyển động
trên đường.Do tầm quan trọng của hệ thống phanh cho nên mục đích của việc tính toán
kiểm tra hệ thống phanh ô tô sau cải tạo là nhằm giải quyết các vấn đề trên.
Do trình độ cũng như điều kiện và thời gian còn hạn chế, mặt khác đây là lần đầu tiên
tiếp xúc với một khối lượng kiến thức tương đối sâu và rộng nên chắc chắn không tránh
khỏi sai sót: Em kính mong nhận được sự chỉ bảo cũng như sự phê bình của các thầy cô giáo
trong ngành và các bạn đồng nghiệp để em được mở rộng kiến thức và hiểu sâu hơn về đề
bài này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên
Trần Xuân Tiến
1 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển
động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.
Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo
đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển.

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe
hoặc một trục nào đấy của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu
phanh.
Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần
đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh
với má phanh. Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các
chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm
giảm hiệu quả phanh.
Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính
an toàn chuyển động của ôtô. Các hư hỏng rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống
phanh.
Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh.
a. Theo công dụng
- Hệ thống phanh chính (phanh chân);
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);
- 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.
2 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
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 điện;
- Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa.
d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh
Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh

với bộ điều hòa lực phanh.
e. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh
Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ
chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS).
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
Muốn có quãng đường ngắn nhất thì phải đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại;
Phanh êm dịu trong bất kì 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;
Đảm bảo việc 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 khi phanh;
Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;
3 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên
bánh xe;
Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng;
Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài.
2. KẾT CẤU CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh trên ôtô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay thường gọi là
phanh chân) và phanh dừng (phanh truyền lực hay thường gọi là phanh tay). Sở dĩ phải làm
cả phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động.Phanh chính và
phanh dừng có thể có cơ cấu phanh và truyền động phanh hoàn toàn riêng rẽ hoặc có thể có
chung cơ cấu phanh (đặt ở bánh xe) nhưng truyền động hoàn toàn riêng rẽ. Truyền động
phanh của phanh dừng thường dùng là loại cơ khí.
Phanh chính thường dùng truyền động thuỷ lực – gọi là phanh dầu hoặc truyền động
loại khí nén – gọi là phanh khí. Khi dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ

lớn hơn so với phanh khí, vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong hệ thống phanh, còn
ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản lò xo để mở van phân phối của hệ thống phanh.
Vì vậy phanh dầu chỉ nên dùng ở ôtô du lịch, vận tải cỡ nhỏ và trung bình vì ở các loại ôtô
này mômen phanh ở các bánh xe bé, do đó lực trên bàn đạp cũng bé. Ngoài ra phanh dầu
thường gọn gàng hơn phanh khí vì nó không có các bầu chứa khí kích thước lớn và độ nhạy
khi phanh tốt, cho nên bố trí nó dễ dàng và sử dụng thích hợp với các ôtô kể trên. Phanh khí
thường sử dụng trên ôtô vận tải trung bình và lớn.
Ngoài ra các loại ôtô vận tải trung bình và lớn còn dùng hệ thống phanh thuỷ khí.
Dùng hệ thống phanh này ta có thể kết hợp ưu điểm của phanh khí và phanh dầu là lực bàn
đạp phanh nhỏ, độ nhậy tốt, tạo ra mômen phanh lớn.
4 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
3. CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả trên hình 1.1. Từ sơ đồ cấu
tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:
Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm
trên bánh xe khi phanh ôtô.
Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ
bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết
hợp thủy – khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ dẫn
động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là đẫn động
thủy lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác
(xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.
4. CƠ CẤU PHANH
5 Trần Xuân Tiến
Hình 1.1 Hệ thống phanh trên ôtô
Đồ án tốt nghiệp
4.1. Kết cấu chung
Kết cấu cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở bánh xe hoặc
ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh.

Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại guốc và gần đây sử dụng nhiều loại đĩa.
4.2. Cơ cấu phanh guốc (phanh trống)
a. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua
đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2. Trong đó sơ đồ hình 1.2.a là loại sử
dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh
thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh.
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 (hình 1.2.a) hoặc bằng cam lệch tâm (hình 1.2.b).
b. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
6 Trần Xuân Tiến
a b
Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Đồ án tốt nghiệp
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3. 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 xi 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
Có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên
mặt tựa di trượt.
Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a); loại hai
mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b).

7 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
- Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: Ở 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 tựa tác dụng kép: Ở 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 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.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.
8 Trần Xuân Tiến
Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hoá
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
- 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.
4.3. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
- 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 xi lanh bánh xe;
9 Trần Xuân Tiến
a) loại giá đỡ cố định
b) loại giá đỡ di động
Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa
Đồ án tốt nghiệp
- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi
các pittông của các xi lanh bánh xe;
Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
- Loại giá đỡ cố định (hình 1.6.a):
Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe
ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má
phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe.
- Loại giá đỡ di động (hình 1.6.b):
Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt
bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với
một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ.
4.4. Cơ cấu phanh dừng
Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung
hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các
loại đường khác nhau. Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh
và dẫn động phanh.
- Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc
bố trí trên trục ra của hộp số.
- Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được bố trí và
hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là
phanh tay.
10 Trần Xuân Tiến

Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.7 Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng
5. DẪN ĐỘNG PHANH
5.1. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực
Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng được
coi như không đàn hồi khi ép).
Sự làm việc của phanh dầu dựa trên nguyên lý của thủy lực tĩnh học. Nếu tác dụng
lên bàn đạp phanh thì áp suất truyền đến các xi lanh làm việc sẽ như nhau. Lực trên các má
phanh phụ thuộc vào đường kính pittông ở các xi lanh làm việc. Muốn có mômen phanh ở
các bánh xe trước khác bánh xe sau chỉ cần làm đường kính pittông của các xi lanh làm việc
khác nhau.
11 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một
lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào trống
phanh không phụ thuộc vào đường kính xi lanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và má
phanh.
Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực
5.2 Dẫn động phanh chính bằng khí nén
Phanh khí sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người lái không cần
mất nhiều lực để điều khiển phanh mà chỉ cần thắng lực lò xo ở van phân phối để điều khiển
12 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
việc cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí ở các bộ phận làm việc
Bình khí nén
Máy nén khí
Van ph©n
phèi
Bình läc
BÇu phanh

Hình1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động khí nén
Qua sơ đồ cấu tạo của dẫn động phanh khí nén chúng ta thấy hệ thống bao gồm các phần
tử chính sau:
- Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cung cấp nguồn khí nén có áp
suất cao (6-7 KG/cm
2
) để hệ thống phanh hoạt động;
- Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí đến các bầu phanh để
tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe;
- Bầu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp hành biến áp
suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiện quá trình phanh.
5.3 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp
13 Trần Xuân Tiến
Bình khí
Van phanh
Trống phanh
Guốc phanh
Máy nén khí
Xả ra ngoài
Xi lanh
chính
Bình chứa
dầu
Xi lanh bánh
xe
Đồ án tốt nghiệp
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:
- Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xi 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 xi

lanh khí nén.
- Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc như trong
hệ thống dẫn động bằng khí nén.
Phần xi lanh chính loại đơn và các xi 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 dòng nên van phân phối khí là loại van kép, có hai
xi lanh chính và hai xi lanh khí.
14 Trần Xuân Tiến
Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy khí kết hợp
Đường khí
Đường dầu
Đồ án tốt nghiệp
PHẦN 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU PHANH
CẦU TRƯỚC VÀ CẦU SAU
Qua quá trình phân tích ở chương 1 về tổng quan hệ thống phan, đối với hệ thống phanh
xe ô tô tải nhỏ ( toàn tải 2410 kg) ta chọn hệ thống phanh tang trống, dẫn động thủy lực.
2.1. Xác định mô men sinh ra ở các cơ cấu phanh
G
P
J
a
b
Z Z
O
1
O
2
L
h
g

1 2
Hình 2.1.Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô khi phanh
15 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết, trong
qúa trình trượt mô men phanh không tăng được nữa mà thậm chí còn có xu hướng giảm do
hệ số bám giảm đi đáng kể khi hiện tượng này xảy ra. Vì vậy, người ta thường tính toán mô
men phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng được tối đa khả năng bám của bánh xe
với mặt đường.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần
sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:
bx
g
p
r
bg
hj
L
bG
M .
.
1
2
.
max
'
ϕ









+=
Ở cầu sau là:

bx
g
p
r
ag
hj
L
aG
M .
.
1
2
.
max
''
ϕ









−=

Với: G – trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 170000 (KG);
a, b, h
g
– toạ độ trọng tâm của ôtô (mm);

''
.
G
L
bG
=
- trọng lượng tĩnh trên cầu trước;

''
.
G
L
aG
=
- trọng lượng tĩnh lên cầu sau;
.
''
G b
G
L
=

→ b =
''.G L
G
=
5500.6000
17000
= 1940 mm
'
.G a
G
L
=
→ a =
'.G L
G
=
11500.6000
17000
= 4060 mm
j
max
- gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, khi thiết kế lấy J
max
= 5,5 (m/s
2
)
ϕ
: hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Chọn
ϕ
= 0,6

r
bx
: bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Với cỡ lốp xe: 10.00-20 ta có:
H: chiều cao lốp: H = B
B: Chiều rộng của lốp: B = 10.25,4 = 254 (mm). Vậy ta có:
16 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
r
bx
= λ .r
0
= λ . (H+d⁄2) = 0,93.( 254 +
20.25,4
2
) = 472 (mm)
(λ = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)
Nếu trường hợp đã biết trọng lượng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớc là G’ và
trục sau là G’’ thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một
bánh xe trước là:
bx
p
r
Gm
M .
2
'
1
'
ϕ

×
=
m
1
_

là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh:
G
GL
g
hj
bg
hj
m
gg
1
maxmax
1
11
×
×
+=
×
×
+=
Với: h
g
– chiều cao trọng tâm của ôtô, h
g
= 1,0(m).

=>
1
5,5 1,0
1 1,28
6,0 5500
9,81
17000
m
×
= + ≈
×
=>
'
1,28 5500
0,6 0,472 996,9( . ) 9969( ).
2
p
M kG m Nm
×
= × ≈ =
m
2
_là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh:
max max
2
2
5,5 1,0
1 1 1 0,845
6,0 11500
9,81

17000
g g
j h j h
m
L G
g a
g
G
× ×
×
= − = − = − ≈
× ×
×
Mômen phanh ở bánh xe sau:
''
0,845 11500
0,6 0,472 1376( . ) 13760( ).
2
p
M kG m Nm
×
= × ≈ =

Lưu ý: Các công thức và tính toán trên được thực hiện khi ta đã chấp nhận một số giả thiết
sau: Bỏ qua các lực cản không khí và cản lăn, coi hệ số bám của tất cả các bánh xe như
nhau.
2.2. Xác định góc (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh
Góc ọ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực pháp tuyến N ):
17 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp

210
21
2sin2sin2
2cos2cos
βββ
ββ
δ
−−
−
=tg
Với:
õ
1
- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;
õ
0
- góc ôm của tấm ma sát;
õ
2
= õ
1
+ õ
0
.
Bán kính ρ của lực tổng hợp R (phản lực của trống phanh tác dụng lên má phanh)
hay khoảng cách từ tâm O đến điểm đặt lực R được xác định theo công thức:

( )
( )
02100

22
0
21
sincos2sin
coscos2
ββββββ
ββ
ρ
+−+
−
=
t
r
Với: r
t
– bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo
xe tương tự).Ta chọn r
t
= 200 (mm).
1. Đối với cơ cấu phanh cầu trước
a. Má trước:
⇒





°=+=
=°=
°=

139
)(058,2118
21
'
0
'
1
'
2
'
0
'
1
βββ
β
β
rad
°≈⇒
=
°−°+
°−°
=
6
105,0
139.2sin21.2sin058,2.2
139.2cos21.2cos
'
'
t
t

tg
δ
δ
( )
( )
).(44,232
118sin13921cos058,2.2118sin058,2
139cos21cos200.2
22
'
mm
t
=
°°+°−°+
°−°
=
ρ
b. Má sau:
⇒





°=+=
š=
°=
115
)(326,176
39

'
0
'
1
'
2
'
0
'
1
βββ
β
β
rad
18 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
°≈⇒
=
°−°+
°−°
=
11
194,0
115.2sin39.2sin326,1.2
115.2cos39.2cos
'
'
s
s
tg

δ
δ
( )
( )
).(29,214
76sin11539cos326,1.276sin326,1
115cos39cos200.2
22
'
mm
s
=
°°+°−°+
°−°
=
ρ
2. Đối với cơ cấu phanh cầu sau
a. Má trước:
⇒





°=+=
š=
°=
140
)(093,2120
20

'
0
'
1
''
2
''
0
''
1
βββ
β
β
rad
'505
102,0
140.2sin20.2sin093,2.2
140.2cos20.2cos
''
''
°≈⇒
=
°−°+
°−°
=
t
t
tg
δ
δ

( )
( )
).(37,233
120sin14020cos093,2.2120sin093,2
140cos20cos200.2
22
''
mm
t
≈
°°+°−°+
°−°
=
ρ
b. Má sau:
⇒





°=+=
š=
°=
125
)(744,1100
25
'
0
'

1
''
2
''
0
''
1
βββ
β
β
rad
'4510
19,0
125.2sin25.2sin744,1.2
125.2cos25.2cos
''
''
°≈⇒
=
°−°+
°−°
=
s
s
tg
δ
δ
( )
( )
).(82,223

100sin12525cos744,1.2100sin744,1
125cos25cos200.2
22
''
mm
s
≈
°°+°−°+
°−°
=
ρ
2.3. Xác định các lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
Guốc phanh phải chịu 3 lực:
19 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
 Lực P do dẫn động sinh ra, cụ thể là do pittông của xi lanh công tác đặt trong cơ
cấu phanh tạo ra. Phương, chiều và điểm đặt của lực này được xác định theo kết cấu của cơ
cấu phanh.
 Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh,điểm đặt của lực này được
coi là đặt tại tâm quay của guốc phanh O
1
, tuy nhiên phương chiều và độ lớn thì chưa biết .
 Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh. Lực này chưa biết cả về
điểm đặt, phương, chiều và độ lớn.
Như vậy cả 3 lực trên đều có những yếu tố chưa biết để xác định được các lực này người ta
sử dụng phương pháp dựng hình hay còn gọi là phương pháp hoạ đồ lực phanh.
1. Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh
Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (õ
1
, õ

2
, õ
0
, r
1
) chúng ta tính được góc ọ và bán
kính ủ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N
1
(lực N
1
hướng vào tâm 0).
Lực R
1
là lực tổng hợp của N
1
, và T
1
.
Góc ử
1
được xác định như sau:
µϕ
==
1
1
N
T
tg
.
Với ỡ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường µ = 0,3. Như thế là

chúng ta đã xác định được góc φ
1
≈ 16
º
41’,

nghĩa là xác định được hướng của R
1
. Góc φ
1
của
má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát như nhau.
2. Xác định bán kính r
0
Với R đã biết, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là:
( )
021020121
rRRrRrRMMM
ppp
+=+=+=
Trong đó bán kính r
0
- Là khoảng cách từ tâm O tới phương của lực R và được xác
định theo công thức:
20 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
0
2
1
r

µ
ρ
µ
=
+
• Đối với cơ cấu phanh cầu trước:
. Đối với má trước:
).(79,66
3,01
3,0
.44,232
2
'
0
mmr
t
=
+
=
. Đối với má sau:
).(58,61
3,01
3,0
.29,214
2
'
0
mmr
s
≈

+
=
. Đối với cơ cấu phanh sau:
. Đối với má trước:
).(06,67
3,01
3,0
.37,233
2
''
0
mmr
t
=
+
=
. Đối với má sau:
).(32,64
3,01
3,0
.82,223
2
''
0
mmr
s
≈
+
=
3. Xây dựng họa đồ lực phanh

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai píttông dẫn
động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:
P
t
= P
s
= P
Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.Các bước gồm có:
a. Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỷ lệ,
vẽ các lực P.
b. Tính góc ọ và bán kính ủ, từ đó xác định điểm đặt của lực R.
c. Tính góc ử và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của R
t
và P cắt nhau tại
O
t
, kéo dài phương của P và R
s
cắt nhau tại O
s
.
21 Trần Xuân Tiến
Đồ án tốt nghiệp
d. Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực
tác dụng lên guốc phanh bằng 0:
0=++ URP
Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3 lực này
thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O
t
và O

s
. Như vậy, để xác
định phương của các lực U chỉ cần nối O
t
với O
1
và O
s
với O
2
.
e. Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P
này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song
song với các lực R và U đã có trên họa đồ.
Thông số
Cơ cấu phanh trước Cơ cấu phanh sau
Má trước Má sau Má trước Má sau
α
0
15 15 15 15
β
1
21 39 20 25
β
2
139 115 140 125
β
0
118 76 120 100
a (mm) 161 161 161 161

c (mm) 151 151 151 151
δ
0
6
0
11
0
5
0
50’ 10
0
45’
ρ (mm)
232,44 214,29 233,37 223,82
r
0
(mm) 66,79 61,58 67,06 64,32
 Cơ cấu phanh cầu trước
22 Trần Xuân Tiến
Y'
Y'
X'
X'
X'
X'
Y'
Y'
T'
N'
R'

N'
R'
T'
O
1
O
2
U'
U'
O
R'
R'
P'
P'
U'
U'
P
P
O'
O'
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t

t
t
t
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
Hình 2.2 Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu trước
Đồ án tốt nghiệp
Đo trực tiếp các hình trên đoạn R
t
’ và R
s
’ và tính tỷ lệ:
Kết hợp ta có hệ phương trình:





=−

=+
0

''
''
0
''
0
'
st
psstt
kRR
MrRrR

Giải hệ phương trình ta được:





≈
≈
)(40214
)(95308
'
'
NR
NR
s
t

Trên họa đồ ta đo được giá trị của R
t
’ = 375,24 vậy ta có tỷ lệ xích:
( )
mmN /254
24,375
95308
≈=
µ
Từ họa đồ lực phanh ta đo được:
P = 100 (mm) ; U
t
’= 288,41 (mm) ; U
s
’= 65 (mm).
Ta tính được các lực còn lại:
P = 100ì254 = 25400 (N);
U
t
’= 288,41ì254 ≈ 73256 (N);
23 Trần Xuân Tiến
37,2
22,158
24,375
'
'
≈==
s
t
R

R
k





=−
=+
⇒
037,2
884206158,006679,0
''
''
st
st
RR
RR
Đồ án tốt nghiệp
U
s
’= 65ì 254 ≈ 16510 (N).
• Cơ cấu phanh cầu sau
Đo trực tiếp các hình trên đoạn R
t
” và R
s
” và tính tỷ lệ:
Kết hợp ta có hệ phươngtrình:






=−
=+
0

''''
''''
0
''''
0
''
st
psstt
kRR
MrRrR

Giải hệ phương trình ta được:





≈
≈
)(56907
)(136576
''

''
NR
NR
s
t
Trên họa đồ ta đo được giá trị của R
t
” = 376,88 vậy ta có tỷ lệ xích:
( )
mmN /4,362
88,376
136576
≈=
µ
24 Trần Xuân Tiến
4,2
7,156
88,376
''
''
≈==
s
t
R
R
k






=−
=+
⇒
04,2
1281906432,006706,0
''''
''''
st
st
RR
RR
Đồ án tốt nghiệp
Từ họa đồ lực phanh ta đo được:
P = 100 (mm) ; U
t
”= 290,2 (mm) ; U
s
”= 63,7 (mm).
Ta tính được các lực còn lại:
P = 100.362,4 = 36240 (N);
U
t
”= 290,2ì362,4 ≈ 105168 (N);
U
s
”= 63,7ì 362,4 ≈ 23085 (N).
2.4. Kiểm tra hiện tượng tự xiết
a. Đối với guốc trước của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P
t

và M
p
có dạng
( )
( )
ttt
t
p
c
acP
M
µρδµδ
αµρ
−+
+
=
sincos
cos
Biểu thức trên cho thấy, nếu:
( )
0sincos =−+
ttt
c
µρδµδ
thì
∞→
p
M
.
Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vô cùng

lớn, đây chính là hiện tượng tự xiết. Với điều kiện để xảy ra hiện tượng tự xiết là:
25 Trần Xuân Tiến
O"
O"
P
P
U"
R"
O
U"
1
O
2
O
T"
N"
R"
N"
T"
Y"
Y"
X"
X"
X"
X"
Y"
Y"
U"
P"
R"

U"
P"
R"
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
Hình 2.3 Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu sau