Thit k h thng phanh xe khách
LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu sử dụng ô tô trong giao thông hin nay đang phát triển mạnh mẽ.
Trong ngành động lực chuyên nghiên cứu và ch tạo động cơ nhằm tạo ra những
động cơ có công suất có ích lớn nhất và giảm suất tiêu hao nhiên liu. Nhưng mun
sử dụng hiu quả công suất đó trên ô tô thì lại phụ thuộc vào cấu tạo của ô tô. Để
ôtô hoạt động được thì phải đảm bảo được những thông s kỹ thuật cũng như tính
ổn định của ôtô trong quá trình làm vic. Đồ án môn học tính toán và thit k ôtô
phải đảm nhận được nhim vụ này.
Đi với ôtô h thng phanh là một trong những h thng quan trọng nhất, bởi
vì nó đảm bảo cho ôtô chạy an toàn ở tc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng
suất vận chuyển. Những yêu cầu về an toàn cũng phải rất cao vì vậy em được giao
đề tài đồ án môn học: “Thiết kế hệ thống phanh trên xe khách”.
Sau quá trình làm vic, nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn nhit tình của
Thầy giáo: Th.S Nguyễn Việt Hải, đn nay đồ án môn học của em đã được hoàn
thành. Tuy nhiên do điều kin thời gian và kin thức lý thuyt cũng như thực t còn
hạn ch cho nên trong quá trình tính toán thit k không tránh khỏi những sai sót.
Em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các Thầy để đồ án của em được hoàn
thin hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo trong bộ môn ôtô & máy công
trình và Thầy giáo Th.S Nguyễn Việt Hải đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án
môn học của mình.
Đằ Nẵng, Ngày…Tháng…Năm 2014
Sinh viên thực hin
Nguyễn Đình Pháp

1
Thit k h thng phanh xe khách
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1. Công dụng.
H thng phanh dùng để:

phanh.
- Không có hin tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng
và
khi quay
vòng.
- H s ma sát giữa má phanh với trng phanh cao và ổn định trong mọi
điều
kin sử
dụng.
- Có khả năng thoát nhit
tt.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tin, lực cần thit tác dụng lên bàn đạp hay
đòn
điều khiển
nhỏ.
Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, h
thng phanh của ôtô máy kéo bao giờ cũng phải có ti thiểu ba loại phanh, là:
-Phanh
l
àm
vic: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở
2
Thit k h thng phanh xe khách
tất
cả
mọi ch độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn
gọi
là
phanh
chân.

động
độc lập.
Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, h thng phanh chính còn được phân
thành
các dòng độc lập để nu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại
vẫn
làm
vic bình
thường.
Để h thng phanh đạt hiu quả phanh cao thì:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy
lớn.
- Phân phi mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được
toàn
bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Mun vậy, lực phanh trên các bánh xe
phải
tỷ l thuận với phản lực pháp tuyn của đường tác dụng lên
chúng.
- Trong trường hợp cần thit, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn
động
khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiu quả phanh đi với các xe có trọng
lượng
toàn bộ
lớn.
Để đánh giá hiu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính là: gia tc
chậm dần và quãng đường phanh. Ngoài ra cũng có thể dùng các chỉ tiêu khác,
3
Thit k h thng phanh xe khách
như: Lực phanh hay thời gian phanh.
1.3. Phân loại hệ thống phanh

Thit k h thng phanh xe khách
- Trng phanh: là một trng quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe
- Các guc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)
- Mâm phanh: là một đĩa c định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và
định vị hầu ht các bộ phận khác của cơ cấu phanh
- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép sẽ ép các bề mặt ma sát của guc phanh tỳ
chặt vào mặt trong của trng phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trng phanh và má phanh
cần phải có một khe hở ti thiểu nào đó (0.2 ÷ 0.4 mm) để cho phanh nhả được
hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình
của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm vic cần thit hay lượng tiêu thụ không khí
nén, tăng thời gian chậm tác dụng… Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu
để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trng phanh.
Các cơ cấu phanh thông dụng loại trng guc
∗ Cơ cấu phanh guc trng loại ép bằng xilanh thủy lực kép và có hai điểm
tựa c định của guc b trí cùng phía
Hình 1.2- Cơ cấu phanh guốc trống ép bằng xilanh kép và có hai điểm tựa cố định
của guốc bố trí cùng phía.
1. Xilanh kép; 2. Lò xo hồi vị; 3. Má phanh; 4. Gối cố định guốc; 5. Guốc phanh;
6. Lò xo tỳ piston sát lên guốc phanh.
Đây là loại cơ cấu phanh guc trng đơn giản nhất. Hai guc sử dụng chung
một cơ cấu ép là xilanh kép nên mô men ma sát do hai guc tạo ra cho tang trng là
5
Thit k h thng phanh xe khách
khác nhau do tính chất tách/sit mặc dù lực ép do xilanh kép tạo ra là hoàn toàn
ging nhau.
∗ Cơ cấu phanh guc trng có cơ cấu ép bằng xilanh đơn và có hai điểm tựa
c định tâm quay guc được b trí khác nhau
Hình 1.3- Cơ cấu phanh guốc trống đối xứng qua tâm
Đây là loại cơ cấu phanh kiểu guc trng có tính chất đi xứng hoàn toàn về

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch (chủ yu ở các
bánh trước) và máy kéo. Gần đây loại phanh này bắt đầu được sử dụng trên một s
ôtô vận tải và chở khách.
Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay,
vòng ma sát quay. Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp
kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau. Trên ôtô sử dụng chủ yu loại một đĩa
quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay. Trên máy kéo còn dùng loại vỏ và đĩa c
định, vòng ma sát quay.
7
Thit k h thng phanh xe khách
Hình 1.6 - Cơ cấu phanh đĩa
1. Vỏ xilanh ; 2. Tấm ma sát ; 3. Piston phanh ; 4. Đĩa phanh
Ưu điểm của phanh đĩa so với phanh trng guc.
- Áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân b đều.
- Má phanh ít bị mòn và mòn đều hơn nên ít phải chỉnh.
- Điều kin làm mát tt.
- Momen phanh khi tin và lùi bằng nhau.
- Lực chiều trục tác dụng lên đĩa làm cân bằng.
- Có khả năng làm vic với khe hở bé nên giảm được thời gian tác dụng
phanh.
- Có độ nhạy tt.
Nhược điểm
- Khó giữ được sạch trên bề mặt tấm ma sát.
- Đi với những xe tải trọng lớn thì cơ cấu phanh đĩa ít được sử dụng.
1.4.2. Dẫn động phanh.
Dẫn động phanh là một h thng dùng để điều khiển cơ cấu phanh.
Dẫn động phanh thương dùng hin nay gồm có ba loại chính : cơ khí, chất
lỏng thuỷ lực và khí nén. Nhưng dẫn động cơ khí thường dùng cho phanh dừng vì
hiu suất thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nên đi với h thng
phanh làm vic của ô tô được sử dụng chủ yu hai loại dẫn đông là : thuỷ lực và khí

9
Thit k h thng phanh xe khách
Hình 1.7 - Dẫn động thuỷ lực tác dụng trực tiếp
1, 8. Xilanh bánh xe trước/sau ; 2, 7. Ống dẫn dầu đến các xilanh; 3. Piston xilanh
phụ ; 4. Piston xilanh chính ; 5. Bàn đạp; 6. Xilanh chính
- Dẫn động tác dụng gián tip: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ
lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.
- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên các cơ cấu
phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực. Người
lái chỉ điều khiển các van, qua đó điều chỉnh áp suất và lưu lượng chất lỏng đi đn
các cơ cấu phanh tùy theo cường độ phanh yêu cầu.
 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thuỷ lực trợ lực chân
không
10
Thit k h thng phanh xe khách
Hình 1.8 - Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không
1. Xylanh chính kiểu kép; 2. Các piston; 3. Các bình chứa dầu; 4. Bầu trợ lực chân
không; 5. Piston (hoặc màng) của bầu trợ lực chân không; 6. Lọc không khí;
7. Cụm lò xo và nắp van kết hợp ( vừa là nắp van không khí – đang đóng kín với đế
van không khí gắn ở đầu cần đẩy; vừa là nắp van chân không – đang mở với đế van
chân không 11); 8. Van không khí; 9. Bàn đạp; 10. Lò xo hồi vị cần đẩy từ bàn đạp
kiêm chức năng đóng kín đế van không khí với nắp van 7; 11. Đế van chân không;
12. Bình chân không; 13. Van một chiều; 14,15. Các đường dẫn đến các xilanh
bánh xe sau/trước
Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp 9 đẩy cần dịch chuyển sang phải
làm nắp van chân không 7 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van
không khí 8 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A. Độ chênh lch
áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng)
của bầu trợ lực, và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên
các piston trong xi lanh chính 1, ép dầu theo các ng dẫn (dòng 14 và 15) đi đn các

đạp chỉ tác dụng lên van 3, thì dẫn động sẽ trở thành dẫn động thủy khí.
12
Thit k h thng phanh xe khách
 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thuỷ lực trợ lực bằng
bơm thuỷ lực
Hình 1.10 - Sơ đồ dẫn động thuỷ lực trợ lực bằng bơm thuỷ thuỷ lực
1. Bơm dầu; 2. Van an toàn; 3. Đường dầu cao áp; 4. Đường dầu hồi; 5. Van phân
phối; 6. Xilanh trợ lực; 7. Xilanh chính; 8, 9. Các xilanh của bánh sau/trước.
Khi tác dụng lên bàn đạp: kênh ni đường cao áp 3 của bơm với đường hồi 4
trong van 5 đóng lại, còn kênh ni 5 với khoang làm vic của xi lanh trợ lực 6 mở ra
cho chất lỏng đi vào ép piston của xi lanh lực đẩy piston của xi lanh chính dịch
chuyển, ép dầu đn các xi lanh bánh xe để thực hin quá trình phanh. Lực tác dụng
lên bàn đạp càng mạnh, áp suất làm vic càng cao, mô men phanh sinh ra càng lớn.
Ở trạng thái nhả phanh, van 5 ni các đường 3 và 4 với nhau nên bơm làm vic
không tải.
 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của sơ đồ dẫn động thuỷ lực dùng bơm và các
bộ tích năng.
Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường cho
chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đn các xi lanh bánh xe 5 và 6. Lực đạp
càng lớn, áp suất trong các xi lanh 5 và 6 càng cao. Bộ điều chỉnh tự động áp suất
kiểu rơ le 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9
đã đạt giá trị giới hạn trên. Van an toàn 10 có tác dụng bảo v cho h thng khỏi bị
quá tải.
13
Thit k h thng phanh xe khách
Hình 1.11 - Dẫn động thuỷ lực dùng bơm và các bộ tích năng
1. Bàn đạp; 2. Xilanh chính; 3,4. Hai khoang của van phanh; 5. Các xilanh của
bánh sau; 6. Các xilanh bánh trước; 7,9. Bình tích năng; 8. Rơ-le điều khiển;10.
Van an toàn; 11. Bơm thuỷ lực.
1.4.2.2. Dẫn động phanh khí nén

5
13
14
9
7
8
1
11A
Hình 1.12 - Sơ đồ dẫn động phanh khí nén
1. Máy nén khí; 2. Van điều chỉnh áp suất; 3. Bộ lọc lắng hơi nước; 4. Bình chứa
khí nén chung; 5. Van chia và bảo vệ dòng; 6. Bình chứa khí nén cho các dòng
trước; 7,13. Dòng cấp cao áp đến tổng van; 8. Tổng van phân phối; 9. Dòng dẫn
khí nén đến bầu phanh trước; 10. Bộ chia dòng đến các bầu phanh trước; 11, 11A.
Bầu phanh trước; 12. Bình chứa khí nén cho các dòng sau; 14. Dòng dẫn khí nén
đến các bầu phanh sau; 15. Van cấp xả nhanh; 16, 16A. Các bầu phanh sau.
Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 2, bộ lắng
lọc và tách ẩm 3 sau đó vào bình chứa chung 4 rồi từ van chia 5 đi vào bình chứa 6
và 12. Van an toàn 5 có nhim vụ bảo v h thng khi bộ điều chỉnh 2 có sự c. Các
bộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động.
15
Thit k h thng phanh xe khách
Từ bình chứa không khí nén đi đn các khoang của van phân phi 8. Ở trạng
thái nhả phanh, van 8 đóng đường thông khí nén từ bình chứa đn các bầu phanh
và mở đường thông các bầu phanh với khí quyển
Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm vic: Cắt đường thông
các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đn các bầu phanh 11 và
16, tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guc phanh ra tỳ sát trng phanh, phanh các bánh
xe lại.
Khi nhả phanh: Các chi tit trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của các lò
xo hồi vị.

a
a
L Z b G
L Z
b
G
=
⇒ =
o
Pj
V
P
ω
h
ω
P
p
2
P
f
2
P
f
1
P
p
1
hg
Lo
b

: Chiều dài cơ sở của xe.
H
g
: Toạ độ trọng tâm theo chiều cao.
a,b: Khoảng cách từ trọng tâm đn cầu trước/sau.
P
f1
,P
f2:
Lực cản lăn bánh xe trước/sau.
P
p1
,P
p2
: Lực phanh ở các bánh xe cầu trước/sau.
P
ω
: Lực cản không khí.
P
j
: Lực quán tính khi phanh.
Vit phương trình cân bằng mô men khi xe đứng yên ta có tọa độ trọng tâm
theo chiều dọc xe a,b (Hình 2.1 ).

17
( )
1
x x
0
.

- Phản lực pháp tuyn ở các bánh xe cầu trước; Z
1
= G
1
= 3250 [KG]
L
0
- Chiều dài cơ sở của xe ; L
0
= 4200 [mm]
Thay vào công thức trên ta được:
4200.3250
1287,73
10600
b
= =
[mm]
a = L
0
– b = 4200 – 1287,73 = 2912,27 [mm]
Trọng lượng bám ở mỗi cầu xe:

Trong đó :
G
bx1
, G
bx2
: Trọng lượng bám của các cầu xe.
G
a

= − =
26544,5 [N]
Từ đây ta tính được lực phanh yêu cầu của mỗi bánh xe trước và sau:
P
bx1
= G
bx1
.φ
bx
=25448,5.0,64= 16287,04[N]
P
bx2
= G
bx2
.φ
bx
=26544,5.0,64 = 16988,48[N]
Mô men phanh yêu cầu ở các bánh xe trước và sau là:
18
1 1
2 2
x x
x
12
x x x
b b
g b
b b g b
M P
b h

và trục bánh xe sau. Ngay cả khi kiểu cơ cấu phanh ging nhau nhưng kt cấu và
kích thước cụ thể vẫn có thể khác nhau tuỳ theo momen phanh yêu cầu phân b trên
các trục như đã tính ở mục 2.1 trên.
Vì vậy để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, trước ht cần tính toán đánh
giá tỷ s phân b momen phanh (hay lưc phanh) lên trục trước và trục sau theo h
s phân b lực phanh K
12
như sau:
Thay các s liu đã tính vào ta được:
12
7329,1
764
7
4,82
K
=
≈1
Với xe khách do phân b tải trọng tĩnh lên trục trước là 30% và trục sau là
70%, nhưng do trọng tâm cao nên h s phân b lực phanh K
12
≈1 nên cơ cấu phanh
ở trục trước và trục sau của xe có thể chọn hoàn toàn ging nhau.
Ở đây ta chọn phanh truyền động khí nén nên cơ cấu ép được dùng là cam
ép. Cơ cấu phanh loại trng guc với cam ép đã được giới thiu ở trên (Hình 1.4).
2.2.2. Chọn sơ đồ hệ thống phanh.
Dẫn động h thng phanh làm vic với mục đích tăng độ tin cậy cần phải có
ít nhất là hai dòng dẫn động độc lập.
Trong trường hợp môt dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn hoạt động được
để cho ô tô co hiu quả phanh nhất định. Hin nay phổ bin nhất là dẫn động hai
dòng với sơ đồ phân dòng như sau:

- Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiu quả phanh phải
còn ti thiểu là 50%.
- Khi kéo moóc, nu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải được tự động phanh lại.
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
3.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản phanh trống guốc.
3.1.1. Momen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu.
Các thông s cơ bản của cơ cấu phanh bao gồm momen phanh do cơ cấu
phanh tạo ra, lực ép của cơ cấu phanh. Cách tính momen phanh và tính lực ép yêu
cầu của cơ cấu ép phụ thuộc vào kiểu và loại cơ cấu phanh cụ thể như đã chọn ở
trên.
21
Thit k h thng phanh xe khách
3.1.1.1. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu trước
Kiểu cơ cấu phanh ở cầu trước là kiểu trng guc, có cơ cấu ép bởi cam ép
Hình 3.1 - Cơ cấu phanh tang trống loại cam ép.
Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trng có tính chất đi xứng hoàn toàn về
phương din kt cấu mặt phẳng thẳng đứng và được ép cưỡng bức bởi cam ép có
hành trình nâng cam ging nhau. Vì vậy momen ma sát của tang trng được tạo ra
bởi hai guc có giá trị hoàn toàn ging nhau:
M
g1
= M
g2
=
2
p
M
Do hai guc được ép bởi một cam ép kép, nên một guc có tính tự sit và
một guc có tính tự tách.
1

= A
2
= A và B
1
= B
2
= B và h
1
= h
2
) thì lực ép do cam tạo ra cho hai guc được
xác định như sau:
P
1
=
µ
µ
h
BAM
P
2
)(
−
P
2
=
µ
µ
h
BAM

180
0,305[ d]
2
ra
π
π
δ
− +
= =
Thit k h thng phanh xe khách
Với bán kính làm vic của bánh xe R
bx
= 0,45 [m] theo kinh nghim có thể
chọn bán kính tang trng:
r
t
= 0,4R
bx
= 0,4.450 = 180 [mm]
a

= 0,8r
t
= 0,8.180 = 144 [mm]
h = a + b = 144+144 = 288[mm] = 0,288[m]
Với α
0
=20
0
là góc đặt tâm quay điểm tựa c định của guc phanh thì ta có

.
Chọn α
1
= 25
o
và α
2
= 120
o
tức là α
1
-α
2
= 95
o
Góc đặt tổng hợp lực δ khi áp suất phân b đều được xác định bằng:

Th tất cả các s đã tính, chọn và công thức với h s ma sát µ = 0,3 ta được:
95
sin .
0,153
2 180
(cos0,305 0,3sin 0,305). 0,79
95
0,18
.
2 180
A
π
π

( )
[ ]
2
.
7329,17 0,79 0,3.1
46231,45
2. . 2.0,288.0,3
p
M A B
P N
h
µ
µ
+
+
= = =
Mô men phanh do các guc tạo ra cho tang trng ở cầu trước:
[ ]
1 2
7329,17
3664,58 .
2 2
p
g g
M
M M N m
= = = =
3.1.1.2. Momen phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra.
Cơ cấu phanh cầu sau cũng tương tự, chỉ khác ở momen phanh yêu cầu:
M

M A B
P N
h
µ
µ
+
+
= = =
Mô men phanh do các guc tạo ra cho tang trng ở cầu sau:

[ ]
1 2
7644,82
3822,41 .
2 2
p
g g
M
M M N m
= = = =
3.1.2. Tính toán bề rộng má phanh
Bề rộng của má phanh sẽ xác định din tích làm vic của má phanh ép lên
tang trng. Bề rộng má phanh tăng làm cho din tích làm vic tăng. Điều này nói
chung có lợi cho sự mài mòn của tấm ma sát vì din tích làm vic tăng đồng nghĩa
với áp lực tác dụng lên 1 đơn vị din tích giảm. Dẫn đn mức độ mài mòn giảm
trong mỗi lần phanh. Tuy vậy bề rộng má phanh không nên tăng lớn quá như vậy sẽ
làm giảm sự đồng đều phân b áp lực theo chiều rộng má phanh, dẫn đn độ mòn
má phanh không đều và giảm hiu quả phanh.
Khi các thông s khác đã chọn, tính toán thì bề rộng má phanh l xác định
theo áp suất cho phép [q] hình thành đi với mỗi má phanh trong quá trình phanh