Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
2
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2
1.1. Công dụng 2
1.2. Phân loại 2
1.3. Yêu cầu 5
1.4. Kết cấu của hệ thống phanh chính 7
1.4.1. Cơ cấu phanh 7
1.4.1.1. Loại trống - guốc 8
1.4.1.2. Loại đĩa 10
1.4.1.3. Loại phanh dải 11
1.4.2. Dẫn động phanh 12
1.4.2.1. Dẫn động thủy lực 12
13
14
16
1.4.2.2. Dẫn động khí nén 18
1.4.3. Hệ thống ABS 20
1.4.3.1. Công dụng 20
1.4.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 20
1.4.4. Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD 22
1.4.5. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA 23
Chương 2. TÍNH MÔMEN PHANH YÊU CẦU 24
2.1. Tính moment phanh yêu cầu 24
2.2. Chọn loại/kiểu và sơ đồ hệ thống phanh 27
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 28
3.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của cơ cấu phanh 28
3.1.1. Moment phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu 28

Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy
an toàn ở tốc độ cao. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm các yêu cầu: bền
vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh
lực phanh được để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế
có hạn nên trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong
các thầy góp ý, chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn đồ án của mình.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Tụy đã tận tình hướng
dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng 30 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên thực hiện
1
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để:
- Giảm tốc độ của ô tô, máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần
thiết nào đó.
- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô, máy kéo đứng yên tại
chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:
- Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc.
- Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng
suất vận chuyển của xe.
1.2. Phân loại
Phân loại theo tính chất điều khiển ta chia ra
- Phanh chân
- Phanh tay
Phân loại theo kết cấu cơ cấu phanh mà chia ra
- Phanh guốc

5
Hình 1-3: Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp
1. Xilanh bánh xe; 2. Đường ống dẫn; 3,4 Piston của xilanh chính; 5. Bàn đạp;
6. Xilanh chính; 7. Đường ống dẫn; 8. Xilanh bánh xe.
Hình 1-4: Dẫn động phanh bằng khí nén.
1 - Máy nén khí; 2. Van an toàn; 3. Bộ điều chỉnh áp suất;
4. Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5. Van bảo vệ kép; 6,10. Các bình chứa khí nén;
7,9. Các bầu phanh xe kéo; 8. Tổng van phân phối
4
10

9

8

7

6

5

4

3

2

1
thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh:
- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở
tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi
là phanh chân.
- Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính
hỏng.
- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên
tại chổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển
bằng tay đòn nên gọi là phanh tay.
- Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như
xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc
ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải có
loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:
- Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn
cho phép khi xuống dốc.
- Để giảm dần tốc độ của ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn.
- Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng
của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc
lập.
6
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành
các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm
việc bình thường.
Để có hiệu quả phanh cao:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được
toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe
phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng.
- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn

1
P
1
fN
1
N
1
P
2
b
N
1
r
b
a a
fN
1
2
r
b
N
b
P
2
c
a
2
fN
fN
e

1
1
fN
N
1
P
b
r
N
P
2
1
a
fN
c
1
fN
1
N
1
b
b
2
c a
fN
2
Hình 1-6: Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng
a. Ép bằng cam; b. Ép bằng xylanh thủy lực; c. Hai xylanh ép, guốc phanh một
bậc tự do; d. Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e.Cơ cấu phanh guốc
cường hoá

1.4.1.2. Loại đĩa
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.
Phanh đĩa có các loại : Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và
vòng ma sát quay.
Ðĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay
ghép hai kim loại khác nhau.
Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau :
- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít
phải điều chỉnh.
- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.
Phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là :
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín
- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.
2
1
3
4
5
6
10
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Hình 1-7: Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp tỳ động
1. Má phanh; 2. Má kẹp; 3. Piston; 4. Vòng làm kín;
5. Đĩa phanh; 6. Chốt dẫn hướng.
3
5
4
2
1
Hình 1-8: Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp cố định.

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp.
- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ
cấu phanh.
Nhược điểm của dẫn động thủy lực :
- Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động
không làm việc được.
- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ
lực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp.
12
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung
động và mômen phanh không ổn định
- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng.
b. Các loại và sơ đồ dẫn động
Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3
loại :
- Dẫn động tác động trực tiếp : Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ
bằng lực tác dụng người lái.
- Dẫn động tác động gián tiếp : 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 cơ cấu phanh
là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực.
* Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp:
Sơ đồ và nguyên lý làm việc :

Hình 1-9: Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.
1,8 - Xylanh bánh xe; 3,4 - Piston trong xylanh chính; 2,7 - Ðường ống dẫn dầu
đến xylanh bánh xe; 5 - Bàn đạp phanh; 6 - Xylanh chính.
13
1

1
12
11
10
9
8
P
c
5
P
bâ
6
7
A
B
4
3
2
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
8. Cần đẩy; 9. Van không khí;10. Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ;
11. Màng ( hoặc piston ) trợ lực;12. Bầu trợ lực chân không
Nguyên lý làm việc :
Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston
11 (hoặc màng). Van chân không 7, làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B
khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh. Van không khí 9,
làm nhiệm vụ : cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở
đường thông của khoang A khi đạp phanh. Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ : Làm
nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua
van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không.

1. Bàn đạp; 2. Ðòn đẩy; 3. Cụm van khí nén; 4. Bình chứa khí nén
5 . Xylanh lực; 6. Xylanh chính; 7. Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;
8. Xylanh bánh xe; 9. Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;10. Xylanh bánh
xe
16
1
2 3
4
5
6
7
8
9
10
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Nguyên lý làm việc
Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực
5. Trong cụm van 3 có các bộ phận sau :
Cơ cấu tỷ lệ : đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Van nạp : cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh.
Van xả : cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả
phanh.
Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần
của xylanh chính 6 và của cụm van 3. Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang
A của xylanh lực với bình chứa khí nén 4. Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào
khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston
trong xylanh chính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe. Khi đi vào
khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại,
làm van dịch chuyển lùi sang trái. Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van
dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa

6
7
8
9
10
11
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có
thể làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm).
- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như :
phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,
- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động.
Nhược điểm :
- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn
- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn của
chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần. Nên kích thước và khối lượng
của dẫn động lớn.
- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều.
- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn.
b. Sơ đồ dẫn động chính
Sơ đồ và nguyên lý làm việc :
Hình.1-13: Sơ đồ dẫn động ôtô đơn.
1 - Máy nén khí; 2. Van an toàn; 3. Bộ điều chỉnh áp suất;
4. Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5. Van bảo vệ kép; 6,10. Các bình chứa khí nén;
19
10

9

8

Khi nhả phanh : Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của các
lò xo hồi vị.
1.4.3. Hệ thống ABS
1.4.3.1. Công dụng
Tác dụng của ABS là giúp quá trình phanh được trơn tru, an toàn. Nếu không
có ABS, khi tài xế nhấn chân phanh một cách đột ngột, bánh dẫn hướng sẽ bị cứng
nên không thể điều khiển được, dẫn đến mất lái và gây nguy hiểm.
ABS chỉ kích hoạt trong những tình huống phanh khẩn cấp và chân phanh sẽ
rung giật để báo cho tài xế biết nó đang hoạt động.
1.4.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc
ABS đã phổ biến hơn tại Việt Nam so với cách đây 5 năm. Gần như tất cả
các mẫu xe mới ra mắt đều trang bị công nghệ an toàn tiên tiến này.
ABS là viết tắt của cụm từ "Anti-lock Brake". Ban đầu, nó có tên tiếng Đức
là "Antiblockiersystem" do nhà sản xuất thiết bị phụ trợ Bosch nghiên cứu chế tạo.
20
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
ABS ra mắt tại Mỹ những năm cuối thập niên 1970 và ngay lập tức được
coi là thiết bị an toàn có khả năng giảm đáng kể số vụ tai nạn giao thông và mức
độ nghiêm trọng. Các thử nghiệm dưới điều kiện có kiểm soát cho thấy ABS khá
hiệu quả và cần thiết cho các xe trong thời điểm hiện tại.
Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS hiện đại gồm một máy tính (CPU), 4
cảm biến tốc độ trên từng bánh, bơm và các van thủy lực. Trong trường hợp phanh
gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy
định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động
giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị chết cứng
(hay còn gọi là "bó").
Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động
tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm. Để thực hiện được điều này, hệ thống
sẽ thực hiện động tác ấn - nhả thanh kẹp trên phanh đĩa khoảng 15 mỗi giây, thay
vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe không

trượt bánh khi không có EBD.
1.4.5. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA
Hệ thống BA (Brake Assist) thường đi cùng với EBD. BA hoạt động dựa
trên các cảm biến kiểm soát trạng thái pê-đan phanh, bộ phận khuếch đại lực
phanh bằng khí nén và các van điện được điều khiển bởi máy tính trung tâm.
Nếu phát hiện ra tài xế có hành động phanh gấp, BA sẽ tự động trợ giúp để
quá trình diễn ra nhanh hơn. Bộ xử lý trung tâm kích hoạt van điện cấp khí nén
vào bộ khuếch đại lực phanh, giúp lái xe phanh gấp kịp thời và đủ mạnh. BA sẽ tự
động ngừng kích hoạt ngay khi tài xế nhả chân phanh.
23