Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
Mục lục
Lời nói đầu 3
Chơng I: Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống phanh 5
1.1.1. Công dụng 5
1.1.2. Phân loại 5
1.1.3.Yêu cầu 6
1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 6
1.2.Tổng quan về phơng pháp tính toán hệ thống phanh 7
1.2.1. Phơng pháp thiết kế tính toán hệ thống phanh 7
1.2.2. Phơng pháp tính toán cải tiến hệ thống phanh 9
ChơngII:Thiết kế hệ thống phanh xe việt dã 2 cầu.
2.1. Các thông số tham khảo 10
2.1.1. Các thông số kỹ thuật xe UAZ-469 10
2.1.2. Kết cấu hệ thống phanh xe UAZ-469 11
2.2. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh 13
2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên má phanh bằng
phơng pháp họa đồ 15
2.3.1. Xác định góc

và bán kính

của lực tổng
hợp tác dụng lên má phanh 15
2.3.2. Xác định lực phanh 19
2.4. Xác định các thông số sơ bản của cơ cấu phanh 24
2.5. Tính toán dẫn động phanh 27
2.5.1. Chọn và tính phơng án dẫn động 27
2.5.1.1. Các phơng án dẫn động phanh 27
2.5.1.2. Tính toán các thông số cơ bản 29

4.2.4. Nguyên công 4 69
4.2.5. Nguyên công 5 70
4.2.6. Nguyên công 6 71
Kết luận 73
Tài liệu tham khảo 74
Lời nói đầu
Ôtô là một trong những phơng tiện giao thông hữu ích phục vụ con ngời
rút ngắn khoảng cách giao lu về kinh tế văn hóa giữa các vùng trong một nớc
nói riêng và giữa các quốc gia nói chung. là phơng tiện góp phần thành công
vào công cuộc xây dựng kinh tế làm cho miền núi tiền kịp miền xuôi, nông
thôn tiến kịp thành thị.
Ngày nay nền công nghiệp ô tô đã có những tiến bộ vợt bậc cả về số lợng
cũng nh chất lợng, tính chung bình hàng năm lợng ô tô trên thế giới tăng gần
6 triệu chiếc, trong đó ô tô con chiếm 75%, còn lại 25% là xe tải và xe
khách.
Việt Nam là một nớc có nền công nghiệp đang trong giai đoạn phát triển,
trong đó nền công nghiệp ô tô cũng đang trong thời kỳ phát triển sơ khai,
hiện nay nớc ta có 14 công ty liên doanh ôtô, chủ yếu là lắp ráp và chuyển
2
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
giao công nghệ từng phần, việc tiến tới sản xuất ô tô có quy mô lớn mang th-
ơng hiệu Việt Nam là một trong những mục tiêu đã và đang trong giai đoạn
thực hiện của nghành ô tô Việt Nam.
Hệ thống phanh trên ô tô có vai trò rất quan trọng, nó không những đảm
bảo an toàn cho ngời lái mà còn giúp cho ngừoi lái điều khiển xe đi lại dễ
dàng hơn.
Xe UAZ là một loại xe có tính năng cơ động cao, đi lại dễ dàng trên
những đoạn đờng xấu, nhng hiện nay còn nhiều nhợc điểm mà tiêu biểu là
lực bàn đạp và hành trình bàn đạp còn quá lớn dễ làm cho ngời lái nhanh
mệt mỏi. Đứng trớc thực tại phát triển với nhiều sự lựa chọn thì việc cải tiến

trục cam, lò xo kéo má phanh, chốt định vị. Đĩa tựa cố định lắp chặt vào vỏ
bán trục hay ở khớp chuyển hớng. Tang trống phanh lắp ở moay ơ bánh xe
giữa tang trống phanh và má phanh có quy định một khe hở.
1.1.2. Phân loại:
-Theo bộ phận tiến hành phanh cơ cấu phanh chia ra:
+Phanhđĩa : 1 xy lanh
2 xy lanh
+Phanh tang trống: .1 xy lanh
.2 xy lanh
.cam
.Tự cờng hóa
-Theo dẫn động phanh:
+Phanh cơ khí
+Phanh thuỷ lực
+Phanh khí nén
+Phanh điện
+Phanh hỗn hợp
-Theo cách bố trí có bộ trợ lực và không có bộ trợ lực phanh:
+Phanh không trợ lực
4
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
+ Phanh có trợ lực: Chân không
Khí nén
Cơ khí + Truyền lực cơ khí
Cơ khí + Truyền lực thủy lực
1.1.3. Yêu cầu:
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đ-
ờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm.
- Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe.

phải giảm

i
, vì vậy ngời lái nên cắt ly hợp khi phanh.
5
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
c) Quãng đờng phanh: Là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lợng
phanh của ô tô. Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà máy chế tạo
thờng cho biết quãng đờng phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh.
So với các chỉ tiêu khác thì quãng đờng phanh là chỉ tiêu mà ngời lái xe có
thể nhận thức đợc một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho ngời lái
xe xử trí tốt trong khi phanh.
Quãng đờng phanh phụ thuộc vào vận tốc của ô tô ( Vận tốc bắt đầu phanh
càng cao thì quãng đờng phanh càng lớn), hệ số bám

(Hệ số bám

càng
cao thì quãng đờng phanh càng giảm).
d) Lực phanh và lực phanh riêng: Chỉ tiêu này đợc dùng thuận lợi nhất là khi
thử phanh ô tô trên bệ thử. ( Lực phanh riêng là lực phanh tính trên một đơn
vị trọng lợng toàn bộ của ô tô. Lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám

).
Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lựợng phanh thì chỉ tiêu quãng đờng
phanh là đặc trng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì quãng đờng phanh
cho phép ngời lái hình dung đợc vị trí xe sẽ dừng trớc một chớng ngại vật nào
đó. Khi đánh giá chất lợng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu nói
trên.
1.2. Tổng quan về phơng pháp tính toán hệ thống phanh

bánh xe.
- Chọn kích thớc bàn đạp phanh, kiểm tra lực bàn đạp và hành trình bàn đạp
Bớc này lựa chọn kích thớc bàn đạp (
l
,
l

) giựa trên cơ sở tham khảo một số
xe cùng loại, sau đó kiểm tra lực và hành trình bàn đạp nếu dẫn động cơ khí.
Nếu các giá trị này quá lớn sẽ yêu cầu phải thiết kế bộ trợ lực phanh.
- Tính toán bộ trợ lực phanh ( nếu có)
Nếu cần phải thiết kế bộ trợ lực thì bớc trên là lựa chọn kết cấu bộ trợ lực
cho phù hợp với điều kiện làm việc của xe. Sau đó tính toán các thông số cơ
bản của bộ trợ lực.
- Kiểm tra bền một số chi tiết trong hệ thống nh: Guốc phanh, tang trống, đ-
ờng ống,
1.2.2. Phơng pháp tính toán cải tiến hệ thống phanh
Dựa trên kết cấu và các thông số kích thớc của hệ thống phanh và của xe,
tính toán cải tiến bao gồm 2 phần chính:
a) Kiểm nghiệm lại hệ thống phanh cũ: gồm các bớc:
- Xác định lực tác dụng lên cơ cấu phanh
- Lựa chọn các thông số kiểm tra:

, j
max

- Tính mô men phanh tác dụng lên các bánh xe.
- Tính lực phanh tác dụng lên các bánh xe.
- Kiểm tra lực phanh và lực bám.
- Kiểm tra bền.

52
0
(độ)
14 Góc thoát sau

42
0
(độ)
15 Vận tốc lớn nhất V
max
100 km/h
16 Công suất lớn nhất Ne
max
75 mã lực
17 Chiều cao trọng tâm xe h
g
0,5 m
18 Thông số về lốp B
ì
d=8,4
ì
1,5
2.1.2. Kết cấu hệ thống phanh xe UAZ-469
* Cơ cấu phanh bánh xe trớc:
8
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44A
A

+ Cam lệch tâm: Luôn tỳ vào guốc phanh và đợc cố định nhờ lò xo, tác
dụng của cam lệch tâm là điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.
9
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
+ Lò xo hồi vị: Mỗi cơ cấu phanh trớc có hai lò xo hồi vị để kéo guốc
phanh tỳ sát vào đầu piston của xy lanh bánh xe và tỳ sát vào cam lệch tâm
để đảm bảo khe hở cần thiết giữa má phanh và tang trống.
* Cơ cấu phanh bánh xe sau:

c
c
b
AA
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18 19
20
21
Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc trên hai chốt tựa cùng phía và
có cùng chung một xy lanh làm việc. Cấu tạo cơ cấu phanh sau cơ bản giống

Trong đó :
G
1
: Trọng lợng của xe tác dụng lên cầu trớc G
1
=960(Kg)
: Hệ số bám của xe với mặt đờng
Hệ số bám giữa bánh xe chủ động và mặt đờng phụ thuộc vào nhiều yếu
tố nh là: nguyên liệu bề mặt đờng, nguyên liệu chế tạo lốp, tình trạng mặt đ-
ờng (khô, ớt, nhẵn ), kết cấu hoa lốp, phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên
bánh xe, áp suất lốp, tốc độ chuyển động của ôtô. Đặc biệt độ trợt giữa
bánh xe chủ động và mặt đờng có ảnh hởng rất nhiều đến hệ số bám.
Do ta thiết kế xe con chạy trên đờng tốt, dùng ở miền đồng bằng, vùng
đô thị, thành phố tại đó đờng bê tông hoặc rải nhựa do đó hệ xố bám giữa
bánh xe với mặt đờng lớn nhất đạt đợc
max
= 0,6ữ0,8. Để đảm bảo cho việc
tận dụng hết lực phanh cũng nh trọng lợng bám ta chọn
max
= 0,6 cho phù
hợp với các loại đờng và các yếu tố khác có ảnh hởng tới hệ số bám.

m
1
: Hệ số phân bố lại tải trọng
max
1
.
1
.

2380 1382( )
. .
960. 1330. 998( )
a b L
a b a mm
G a G b
a b b mm
+ =
+ = =

=
= =


J
max
: gia tốc lớn nhất khi phanh
Để tận dụng đợc hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám
của xe với đờng

max max
max
2
max
2
max
. . . .

( )*25, 4
2
15
(8,4 )*25, 4 403,9( )
2
40, 4( )
d
r B
mm
r cm
= +
= + =

Gọi là hệ số có kể đến sự biến dạng của lốp do ảnh hởng của của các
thông số nh: tải trọng tác dụng, áp suất không khí trong lốp, độ đàn hồi của
vật liệu lốp với lốp có áp suất thấp = 0,930ữ0,935 ta chọn = 0,930.
Vậy ta có bán kính làm việc của bánh xe:

0
. 0,93.40, 4 37,6( )
bx
r r cm

= = =
Thay vào công thức trên ta có :

'
1,3.960
.0,6.37, 6 14077( )
2

p
M KGcm
KGm
= =
=
2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên má phanh bằng phơng pháp họa
đồ.
2.3.1. Xác định góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má
phanh :
* Tấm ma sát phanh bánh xe trớc:
+)
1
: góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh tới chỗ tán tấm ma sát

1
=15
0
+)
0
: góc ôm tấm ma sát
0
=120
0

2
=
1
+
0
= 15


- Tính góc

:

;
22sin2sin.2
2cos2cos
10
21
+

=tg
13
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn Trung Hµ ¤t«-K44
Thay sè :
00
0
0
00
135.2sin15.2sin
180
120
2
135.2cos15.2cos
−+
−
=
π
δ

02
2
0
0
00
120sin)13515cos(
180
120
2120sin
180
120
.
)135cos15(cos140.2
+−+








−
ππ

ρ
= 163,44 (mm)
* TÊm ma s¸t phanh b¸nh xe sau:
a)TÝnh to¸n cho m¸ xiÕt :
+) β

2. 2. 2.
Co Cos
tg
Sin Sin
β β
δ
β β β
−
=
+ −
Thay sè :

0 0
1
0 0
0
1
0
1
s 2.16 2.126
2.110.
2.16 2.126
180
0,848 0,309
0,2175
3,838 0,53 0,951
0,2175 12, 27
12,27
Co Cos
tg

Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44

1 2
1
2
2
0 0 0 1 2 0
2. ( )
2. ( )
t
r Cos Cos
Sin Cos Sin




=
+ +

0 0
1
2
2
1
2.140( 16 126 )
110. 110.
110 2 (16 126) 110
180 180
433,7
159, 4( )

0
90
2
110
90 16 19
2



=
= =
- Tính góc
1

:

0
1 0
0
90
2
90
90 19 26
2




=
= =

Co Cos
tg
Sin Sin
arctg





=
+
+
= =
+ +
= =
=
15
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
- Xác định bán kính
2
:

1 2
2
2
2
0 0 0 1 2 0
2. ( )
2. ( )
t








=



)(6,153
94,5
4,374
2
mm==

2.3.2. Xác định lực phanh
Khi đi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên
guốc phanh để đảm bảo cho tổng mômen sinh ra ở guốc phanh trớc (
1p
M

và
2p
M

)và guốc phanh sau (
1p
M

.
Góc
1

đợc xác định nh sau:

1
1
1
T
tg
N
à
= =
à : là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống có hệ số ma sát ổn định từ
0,25 ữ 0,3.
Ta chọn à = 0,3 do đó ta có :
0
1 1
0,3 0,3 16, 7tg arctg

= = =
Nh vậy hớng của
1
R
r
đã đợc xác định. Góc
1

ở má siết bằng với góc

)(85,46
3,01
3,0
.44,163
1
.
22
0
mm
r
=
+
=
+
=
à
à

-Đối với cơ cấu phanh bánh xe sau :

1 2 1 01 2 02
. .
p p p
M M M R r R r


= + = +
Trong đó bán kính
01 02
,r r


02 2
2 2
02
0,3
. 153, 6.
1 1 0,3
44,1( )
r
r mm
à

à
= =
+ +
=
Vậy ta có:
+)Với cơ cấu phanh trớc :
46,85.(R
1
+R
2
)=140770 (KGmm)
+)Với cơ cấu phanh sau :

)(1173201,44.8,45.
21
KGmm
RR
=+

1
U
1

Dựa vào họa đồ lực ta có :
PP
21
=
=100 (mm)

UU
21
=
=248,28 (mm)

RR
21
=
=337,59(mm)
Ta có :
)(14077)(10.85,46
21
1
KGcm
RR
=+


)(23,150
10.85,46.2

2
P
1
U
2
U
1
R
2
Y
1
Y
2
U
2

1
O
1
O
2
T
1
R
1
N
1
X
1
T

=59,22 (mm)

R

1
=322,96 (mm)

R

2
=152,96 (mm)
RR
R
R



===
21
2
1
11,211,2
96,152
96,322
Theo công thức trên ta có :

1173241,4.58,4.
21
=+



1
=
P

2
=274 (KG)

U

1
=640,42(KG)

=

U
2
162,26 (KG)
Khi biết đợc lực P ở cơ cấu phanh trớc và cơ cấu phanh sau chúng ta có cơ
sở để đi tính toán truyền động phanh.
* Hiện tợng tự xiết:
Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tợng tự xiết ,
hiện tợng tự xiết là hiện tợng xảy ra khi thôi không tác dụng lực vào bàn đạp
phanh thì hệ thống phanh vẫn làm việc tức là dới tác dụng của lực ma sát làm
cho má phanh vẫn ép sát vào trống phanh gây nên hiện tợng tự xiết. Hiện t-
ợng tự xiết xảy ra khi có điều kiện :

.
. .
.

X
r
C : khoảng cách từ tâm bánh xe tới tâm chốt quay của má phanh


: bán kính của lực tổng hợp
R
r

ở cơ cấu phanh sau :

= 159,4(mm) ,

= 12,27
0
20
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
0 0
0,3.159,4
45,9
0,3. 12, 27 12, 27
45,9( )
C
Sin Cos
C mm
= =
+
=
ở cơ cấu phanh trớc :


L L J cm
g F
= = ữ

Trong đó :
G : trọng lợng toàn bộ của ôtô khi xe đầy tải
1 2
960 1330 2290( )G G G KG
= + = + =
V
0
: tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh
V
0
= 60 (km/h) = 16,67(m/s)
g : gia tốc trọng trờng g = 9,81 (m/s
2
)

F

: diện tích toàn bộ của tất cả các má phanh ở tất cả các cơ cấu
phanh của ôtô
0
1
. .
m
i t i
i
F r b

0807
===

r
t
: bán kính trống phanh : r
t
=140(mm)
b
i
: chiều rộng má phanh thứ i
Trên xe ta lấy chiều rộng các má phanh nh nhau b
i
= 50(mm)
F=14.5.(4.2,09 + 2.1,92 +2.1,57)=1073,8(
2
cm
)
Vậy ta có :
)(58,345)(10.58,345
10.8,1073.81,9.2
67,16.2290
22
4
4
2
cm
J
m
J

M
M
p
p
===

=70,38 (KGm)
=== )/(10.4,11
09,2.)14,0.(05,0.3,0
38,70
24
2
mKGq
1,14 (
N
/
2
m
)
ở cơ cấu phanh sau (vì trong một cơ cấu phanh có một má xiết và một má
nhả, má xiết và má nhả có cùng bề rộng b và lực phanh tác dụng lên má xiết
là lớn hơn nhiều so với má nhả mà hai lực có cánh tay đòn sấp xỉ nhau do vậy
22
Đồ án tốt nghiệp Trần Trung Hà Ôtô-K44
mômen phanh sinh ra trên má xiết lớn hơn nhiều so với má nhả do đó chỉ cần
kiểm tra đối với má xiết ):
)(99,405458,4.37,885.
011
KGcm
rRM


Trong đó :
G : trọng lợng ôtô G = 2290 (KG)
g : gia tốc trọng trờng g = 9,81 (m/s
2
)
V
1
, V
2
tốc độ đầu và cuối khi phanh

1
60( / ) 16,67( / )V km h m s= =
do xe đứng lại
2
0( / )V km h
=

t
m
: khối lợng của trống phanh và các chi tiết bị nung nóng
6, 6( ) 66( )
t
m kg KG= =
C : nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng C=500J/kg độ
trong khoảng nhiệt độ từ 273-573K

0
t

g m C

=
2
0 0
2290.16,67
9,82
2.9,81.66.500
t
= =
Vậy sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với vận tốc V
1
= 60(km/h)
cho đền khi dừng hẳn nhỏ hơn 15
0
do đó sự tăng nhiệt độ của trống phanh
trong quá trình làm việc đợc bảo đảm .
2.5. Tính toán dẫn động phanh:
2.5.1. Chọn và tính phơng án dẫn động:
2.5.1.1. Các phơng án dẫn động phanh:
a) phơng án 1: Giữ nguyên xy lanh chính một buồng của xe cũ, thiết kế thêm
bộ trợ lực và bộ chia dòng. Sơ đồ bố trí nh hình vẽ:
1.Bánh sau của xe
2.Bánh trớc của xe
3.Xi lanh bánh xe
4.Xi lanh chính
5.Bàn đạp phanh
6.Đờng ống dẫn dầu
- Ưu điểm: Sử dụng dợc xy lanh chính của xe cũ.
- Nhợc điểm: khi thủng đờng ống dẫn dầu ở bất kì chỗ nào thì phanh

8.Điều hoà lực phanh

Đây là dạng dẫn động xy lanh chính hai buồng, hai dòng dần động độc lập.
Một dòng dẫn động cho hai bánh xe cầu trớc, một dòng dẫn động cho hai
bánh xe cầu sau.
- Ưu điểm: Nếu bị hỏng, rò rỉ dầu ở một dòng nào đó thì ôtô vẫn đợc
phanh ở hai bánh xe trớc hoặc hai bánh xe sau.
- Nhợc điểm: Nếu hỏng dòng phanh cầu trớc thì có thể xảy ra hiện tợng
tự quay ngang xe khi phanh. Nếu h hỏng dòng phanh cầu sau thì có
thể mất tính ổn định của xe khi phanh gấp.
* Kết luận:
Qua các phơng án đã trình bày với những u,nhợc điểm rõ nét của từng ph-
ơng án ta chọn phơng án 3 .
2.5.1.2. Tính toán các thông số cơ bản:
a) Xy lanh phanh chính:
Xác định áp xuất trong hệ thống phanh :Từ họa đồ lực ở trên, ta xác định đ-
ợc lực ép cần thiết tác dụng lên guốc phanh trớcvà guốc phanh sau:
25