TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Lớp: 106091
Ngành đào tạo:
Chuyên ngành:

Mai Huy Hữu
Khoá học: 2009 - 2013
Công nghệ kỹ thuật ôtô
Công nghệ kỹ thuật ôtô

Tên đề tài:
“Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe ôtô điện cỡ nhỏ”
Nội dung:
1. Số liệu và tài liệu tham khảo.
Xe điện cỡ nhỏ với các thông số cơ bản:
- Số chỗ ngồi: 04
- Khối lượng không tải: m01=100 kg, m02=180 kg
- Khối lượng toàn tải: m1=180 kg, m2=400kg
- Chiều dài cơ sở: 1800 mm
- Chiều rộng cơ sở: 1200 mm
3. Phần thuyết minh
- Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................


............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

3


4
MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và
giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ đến sự phát triển của
nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển
hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ô tô đã có những thành tựu kỹ thuật vượt bậc,
như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp
tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ô tô.
Là một kỹ sư tương lai ngành ôtô, phải nắm bắt được chắc chắn quy trình làm
việc, thiết kế tính toán ra sản phẩm của ôtô.
Trong ôtô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất đòi hỏi
phải tính toán thiết kế thật cẩn thận, tỉ mỉ vì liên quan trực tiếp đến tính mạng người

tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những con số báo động.
Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục
trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn. Hiện
nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế
chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Vì vậy viêc tính toán thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng không
thể thiếu nhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để
tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy
làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của
ô tô.
Với mục đích đó, em chọn đề tài " Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe
ôtô điện cỡ nhỏ ". Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tính toán thiết kế hệ thống
phanh trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi.

5


6
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian ngắn, thiếu kinh
nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo để kiến thức của em được hoàn thiện hơn. Em
xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, các thầy giáo bộ
môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài của mình.
1.2 Ý nghĩa của đề tài
- Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị
cho sinh viên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc. Đề tài
nghiên cứu về “Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe ôtô điện cỡ nhỏ”giúp cho
chúng em hiểu rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này.
- Nội dung và kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho học sinh,
sinh viên các khoá.

nghiên cứu các văn bản, tài liệu, sách báo đã có sẵn bằng tư duy logic để rút ra kết
luận cần thiết.
* Tài liệu nghiên cứu: Tài liệu thứ cấp: Là tài liệu có nguồn gốc từ tài liệu sơ
cấp đã được phân tích, thảo luận và diễn giải như: Sách giáo khoa, báo chí và các giáo
trình Các tài liệu này đã được giải thích và phân tích dựa trên thực tiễn và lý thuyết
một cách chính xác.
* Các bước thực hiện:
- Bước 1: Thu thập tìm hiểu các tài liệu viết về hệ thống phanh trên ô tô.
- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic, chặt chẽ theo
từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất
định.
- Bước 3: Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe điện dựa trên các thông số
ban đầu của đề tài, đảm bảo hệ thống làm việc an toàn.

PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ
1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1.1 Công dụng
Hệ thống phanh có nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động, dừng hẳn ôtô hoặc giữ ôtô
đứng yên trên một độ dốc nhất định. Thông thường, quá trình phanh xe được tiến hành
bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên trên xe, như vậy động năng
chuyển động của xe biến thành nhiệt năng của cơ cấu ma sát và được truyền ra môi
trường xung quanh.
Hệ thống phanh trên ôtô gồm có các bộ phận chính:
Cơ cấu phanh: Được bố trí gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát
nhằm tạo ra momen hãm trên các bánh xe của ôtô khi phanh.
Dẫn động phanh: Bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp
phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh. Dẫn
động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh
đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.

- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: Lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều
khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.

- Phanh êm dịu và đảm bảo ổn định của ôtô khi phanh.
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn
đạp với sự phanh của ôtô trong quá trình thực hiện phanh.

- Phân bố momen phanh hợp lý để tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh
xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lực
bàn đạp khác nhau.

- Không có hiện tượng tự siết.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh
trong mọi điều kiện sử dụng.

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện sử
dụng.

- Lực bám trên các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển bàn đạp.
- Có khả năng giữ ô tô trên dốc trong một thời gian dài.
- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trường
hợp sử dụng kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.

8


9
1.2. Kết cấu hệ thống phanh
1.2.1 Các hệ thống phanh trên ôtô


1.2.2.1 Cơ cấu phanh tang trống
a) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Cấu tạo chung của cơ cấu phanh này là hai chốt cố định có bố trí chốt lệch tâm để
điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên điều
chỉnh bằng trục cam ép( hình 1.1a ) hoặc bằng cam lệch tâm ( hình 1.1b ).

9


10

Hình 1.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
b) Cơ cấu phanh guốc loại bơi
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 mặt tựa tác dụng đơn( hình 1.2.a);
loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.2.b).
Loại 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 piston.
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
piston và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai piston. Cơ
cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

10


11

Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe.
- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động
bởi các piston của các xi lanh bánh xe.
b)
-

-

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
Loại giá đỡ cố định( hình 1.4). Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía
của đĩa phanh. Trong các xi lanh có piston, 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 1.4). Loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di
trượt ngang 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 piston tì vào một má phanh. Má
phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ.

12


13

Hình 1.4 Các loại cơ cấu phanh dạng đĩa
1.2.2.3 Cơ cấu phanh dừng và phanh phụ
a) Công dụng:
* Phanh dừng:
Ðể đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính
(phanh chân ) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừng để
hãm ô tô khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêng mà không bị trôi tự
do, đồng thời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết.

b) Phân loại phanh dừng:
- Theo kết cấu của cơ cấu phanh: Loại phanh trống, loại phanh đĩa.
- Theo cách bố trí : Bố trí ở bánh xe, bố trí ở hệ thống truyền lực.

Hình 1.5 Các kiểu bố trí phanh dừng

14


15
1.2.3 Dẫn động phanh
1.2.3.1 Dẫn động cơ khí

Hình 1.7 Các loại điều khiển phanh dừng
1.2.3 .2 Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

Hình 1.8 Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực
a)

Cấu tạo:

15


16
1Bàn đạp phanh.
. 5- Má phanh đĩa
2Trợ lực phanh.
6- Đĩa phanh
3Xi lanh phanh chính.


4. Piston sơ cấp

5. Phớt chắn bụi

6,10,17. Phớt làm kín

7. Phớt hồi dầu

8,16. Lò xo

9. Piston giữa

11. Piston thứ cấp

12. Chốt chặn

13. Chốt

14. Van bù dầu

15.Thân xilanh

c) Ưu, nhược điểm, phạm vi sử dụng của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh theo yêu cầu.
- Hiệu suất cao, độ nhạy tốt.
- Kết cấu đơn giản, được sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô.
- Không thể cho tỷ số truyền lớn vì tỷ lệ với lực bàn đạp.
- Có hư hỏng thì hệ thống làm việc kém hiệu quả.
- Hiệu suất có thể thấp khi ở nhiệt độ môi trường thấp.

phanh khí vì lực này sinh ra để tạo ra áp suất trong bầu chứa dầu của hệ thống phanh
còn phanh khí nén, tác dụng của người lái chỉ mở đường khí nén của van phân phối.
c)
Ưu, nhược điểm, phạm vi sử dụng của hệ thống phanh khí
Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
Có ưu điểm đặc biệt khi bố trí trên đoàn xe.
Dễ dàng cơ khí hoá trong khiển và dễ dàng cung cấp cho các bộ phận khác có
sử dụng khí nén.
Độ nhạy thấp.
Khối lượng các chi tiết nhiều, kích thước lớn, giá thành cao.
Phanh khí được dùng trên xe tải trung bình, lớn, chuyên dung
1.2.3.4 Dẫn động phanh khí nén-thủy lực
a) Cấu tạo

Hình 1.11 Sơ đồ dẫn động phanh hai dòng
1. Máy nén khí ; 2. Van điều khiển ; 3. Xilanh khí
4. Bình dầu ; 5. Bình khí nén ; 6. Cơ cấu phanh ; 7. Xi lanh thuỷ lực.
b) Nguyên lý hoạt động:

18


19
Máy nén khí cung cấp khí nén đến bình chứa khí. Khi có tác dụng từ bàn đạp
của người lái, van phân phối sẽ mở đơường khí nén từ bình chứa tới van điều khiển.
Tại đây khi van điều khiển nhận được dòng khí nén điều khiển này sẽ mở thông cửa để
một dòng khí nén lớn từ bình chứa khí nén tới sẽ sinh lực ép lên piston của xi lanh
chính. Dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua các ống dẫn dầu tới ép các piston xi lanh
phanh do đó sẽ dẫn động các guốc phanh và thực hiện các quá trình phanh. Ngoài ra,
cũng nhằm mục đích giảm tổn thất và tăng độ nhạy cho hệ thống khí nén thuỷ lực kết

Van không khí được nối với cần điều khiển van và bị lò xo phản hồi của van
không khí kéo về phía phải. Van điều chỉnh bị lò xo van điều chỉnh đẩy sang trái. Điều
này làm cho van không khí tiếp xúc van điều chỉnh. Do đó, không khí bên ngoài đi qua
lưới lọc bị chặn lại không vào được buồng áp suất biến đổi. Trong điều kiện này van
chân không của thân van bị tách khỏi van điều chỉnh; tạo ra một lối thông giữa lỗ A và
lỗ B. Vì luôn luôn có chân không trong buồng áp suất biến đổi vào thời điểm này. Vì
vậy lò xo màng ngăn đẩy pittông sang bên phải.

Hình 1.13Trạng thái khi không tác động phanh
* Khi đạp phanh :

20


21
Khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó dịch
chuyển sang bên trái. Lò xo điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch chuyển sang bên
trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không. Chuyển động này bịt kín lối thông
giữa lỗ A và lỗ B. Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang bên trái, nó càng dời
xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ
B ( sau khi qua lưới lọc không khí ). Độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi
và buồng áp suất biến đổi làm cho piston dịch chuyển về bên trái, làm cho đĩa phản lực
đẩy cần đẩy bộ trợ lực về bên trái và làm tăng lực phanh.

Hình 1.14 Trạng thái khi đạp phanh
* Trạng thái giữ phanh :
Nếu đạp bàn đạp phanh nửa chừng, cần điều khiển van và van không khí ngừng
dịch chuyển nhưng piston vẫn tiếp tục dịch chuyển sang bên trái do chênh lệch áp suất.
Lò xo van điều khiển làm cho van này tiếp xúc với van chân không, nhưng nó dịch
chuyển theo piston. Vì van điều khiển dịch chuyển sang bên trái và tiếp xúc với van

năng của ô tô sẽ được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường.
- Dẫn động phanh: Để điều khiển cơ cấu phanh. Ta sẽ tiến hành phân tích để
tìm ra các kết cấu thích hợp nhất, đảm bảo được các yêu cầu cần thiết đối với một hệ
thống phanh trên xe, đồng thời cũng phải đáp ứng được các yêu cầu về kinh phí, thuận
lợi trong việc lắp ráp, gá đặt, tận dụng được các cơ cấu đã có sẵn nhằm hướng đến tối
ưu về mặt thiết kế cũng như chế tạo.
2.1.2 Chọn loại dẫn động phanh
Trên ô tô - máy kéo nói chung có thể gặp các loại dẫn động phanh sau: cơ khí,
thủy lực, điện và khí nén. Trong các loại dẫn động trên thì dẫn động cơ khí thường chỉ
dùng cho phanh dừng vì hiệu quả phanh thấp và khó phanh đồng thời các bánh xe bởi
vì không thể nào đảm bảo chế tạo chính xác các nhánh dẫn động, đồng thời sau một
thời gian làm việc các khâu khớp mòn không giống nhau, bởi thế thời gian để khắc

23


24
phục các khe hở cũng sẽ khác nhau. Trên các đoàn xe kéo moóc ta có thể gặp loại dẫn
động điện vì đoàn xe khá dài nên phải dùng dẫn động điện để thời gian dẫn động thấp,
phanh được đồng thời các bánh xe. Đối với ô tô thường dùng nhất là dẫn động thuỷ
lực và khí nén, dẫn động thuỷ lực được dùng rộng rãi trên các ô tô tải cỡ trung bình và
nhỏ, xe du lịch, dẫn động khí nén chủ yếu dùng trên xe tải nặng, xe kéo rơ moóc đối
với các loại xe mô tô hiện nay thường sử dụng dẫn động phanh thuỷ lực và cơ khí,
trong đó dẫn động phanh thuỷ lực sử dụng cho bánh trước là chủ yếu.
Để chọn loại dẫn động thích hợp, trước hết ta so sánh ưu nhược của từng loại,
đối với xe thiết kế có thể sử dụng dẫn động thuỷ lực hoặc cơ khí.
+ Dẫn động thuỷ lực:

Hình 2.2 Hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
1. Cơ cấu phanh trước; 2, 7. Ống dẫn; 3, 4. Piston;

Thanh kéo

7. Thanh cân bằng
8,9. Dây cáp dẫn động phanh
11,13. Mâm phanh

Hình 2.3 Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp

12. Xilanh phanh bánh xe 10. Giá
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, giá thành thấp.
- Nhược điểm : Hiệu quả phanh thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe do
các khe hở khó điều chỉnh đều nhau, độ mòn cũng khác nhau, không có cơ cấu tự điều
chỉnh lực phanh.
Tuổi thọ thấp, lực điều khiển lớn, không tiện nghi. Qua phân tích trên ta thấy
dẫn động thuỷ lực2 có kết cấu gọn nhẹ, hiệu quả phanh cao, mặt khác những nhược
điểm của dẫn động thuỷ lực có thể khắc phục được nên không ảnh hưởng lớn độ tin
cậy của dẫn động. Ta chọn
3 dẫn động phanh chính là dẫn động thuỷ lực.
2.1.3 Chọn sơ đồ phân dòng chính
Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít
nhất là hai dòng dẫn động độc lập. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì dòng còn
lại vẫn làm việc được với một hiệu quả xác định nào đó.
Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên Hình
2.4a

25