TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng
LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của nghành ô tô thế giới có những chuyển mình mạnh mẽ vào
những thập kỷ cuối của thế kỷ XX.
Trong giai đoạn hiện nay nghành công nghiệp ô tô ngày một hoàn thiện nó
cải tạo hệ thống truyền thống, tìm nguồn năng lượng mới,tăng cường cải tiến kết
cấu ,khả năng tự động hoá nhờ sử dụng các phần mềm vi sử lý và hệ thống chẩn
đoán kỹ thuật giúp con người sử dụng khai thác ô tô giảm sức lao động tiện lợi
trong sử dụng và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Hoà chung với sự phát triển của nghành ô tô thế giới , ở nước ta nghành ô tô
cũng có những chuyển biến vượt bậc.Từ chỗ chúng ta chỉ tập chung bảo dưỡng sửa
chữa ô tô đến nay chúng ta đã chế tạo vầ lắp ráp đóng mới thành công nhiều loại ô
tô để phục vụ thị trường trong nước.Trong đó chúng ta đã đi sâu nghiên cứu cải
tiến các kết cấu ô tôcho phù hợp với điều kiện sự dụng và nhu cầu của thị trường
trong nước .
Việc sản xuất và lắp ráp ô tô ở trong nước đã đem lại những lợi ích rất lớn
- Hạ giá thành sản phẩm.
-

Tận dụng nguồn năng lực trong nước.

-

Tận dụng được các tổng thành của các xe ô tô đời cũ hiện đang tồn
đọng rất nhiều trên thị trường.

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nên trong bài thiết kế
môn học này sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong thầy góp ý, chỉ bảo tận

- Theo phương thức dẫn động
Dẫn động cơ khí
Dẫn động thủy lực
Dẫn động khí nén
Dẫn động liên hợp
- Theo mức độ tối ưu hóa.
Hệ thống phanh có điều hòa
Hệ thống phanh điều khiển điện tử ( ABS; EBD; BA..)


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

III. Yêu cầu của hệ thống phanh
Nhằm nâng cao hiệu quả phanh trong quá trình làm việc của hệ thống phanh thì
nó phải đảm bảo các yêu cầu sau:
-

Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, đảm bảo quãng đường
phanh ngắn nhất khiphanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.

-

Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự êm dịu, ổn định Ô tô khi
phanh. Khi phanh hệ thống phanh không gây tiếng ồn, tiếng gõ và các
momen phanh như nhau ở tất cả các bánh xe cùng trục của Ô tô để tránh
hiện tượng lệch lực phanh.

-

Với hệ thống phanh dừng phải đảm bảo khả năng giữ cho xe đứng yên trên
dốc trong thời gian dài.

-

Đảm bảo việc phân bố momen lên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử
dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh trong mọi trường hợp.

-

Dễ bố trí lắp đặt, thuận tiện trong bảo dưỡng sửa chữa.

-

Đảm bảo an toàn, tin cậy và độ bền cao.


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

IV. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên ô tô
1. Cơ cấu phanh:
a. Cơ cấu phanh guốc:
- Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về 1 phía các lực dẫn động bằng nhau

Sơ đồ phanh guốc có điểm đặt riêng rẽ về 1 phía các lực dẫn động bằng nhau
- Cơ cấu phanh có điểm đặt riên rẽ về 1 phía và các guốc phanh có dịch chuyển
như nhau :


Dẫn động cơ khí có ưu điểm là độ tin cậy cao, nhưng lực phanh tác dụng vào
bàn đạp lớn. Nên phanh cơ khí chỉ được dùng trong phanh tay.

b. Dẫn động phanh thủy lực (hệ thống phanh dầu):

Hệ thống phanh dầu
1.Bàn đạp phanh; 2.Trợ lực phanh; 3.Xilanh phanh chính; 4.Càng phanh đĩa;
5.Má phanh đĩa; 6.Đĩa phanh; 7.Phanh trống; 8.Má phanh guốc
Dẫn động thủy lực có ưu điểm là phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy cao. Tuy
nhiên nó cũng có nhược điểm là tỷ số truyền của dẫn động dầu không cao nên
không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh.
Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch
hoặc ôtô tải nhỏ.


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

c. Dẫn động phanh khí nén :

.Sơ đồ dẫn động phanh khí nén
Trên sơ đồ là một loại dẫn động phanh khí nén, cụm a) là cụm nguồn cung cấp khí
nén gồm máy nén khí (1), bộ điều chỉnh áp suất ( 2), bộ lọc và làm khô khí (3), van
chia và van bảo vệ (4), bình chứa khí nén (5), (6). Cụm b) van phân phối (7). Các
đường dẫn khí nén d) và cụm c) là cơ cấu chấp hành.
d. Dẫn động phanh khí nén – thủy lực:
Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động thủy lực và khí nén người ta sử dụng hệ
thống dẫn động phối kết hợp giữa thủy lực và khí nén. Loại này được sử dụng trên
các xe tải trung bình.


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
I. Xác đinh moment phanh cần thiết
1. Số liệu đã biết :
-

Bán kính bánh xe 260 - 20

• Bán kích thiết kế: r0 = B +

d
2

. 25,4 = 260 +

20
2

. 25,4 = 514(mm)

• Bán kính làm việc trung bình của bánh xe: rbx = λ.r0

Trong đó λ = 0,94 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.
⇒ rbx = 0,94 . 514 = 483,16 (mm ) .
-



TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô
-

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

Thay số ta được:

a=

6950.3800
= 2772, 7
9525

(mm)

;

b=

2575.3800
= 1027,3
9525

(mm)

3. Mô men phanh cần thiết ở cầu trước và cầu sau:
M pct1

-

1207,3 + 0.55.1100
=
=A
2772, 7 − 0.55.1100

M pct1 + M pct 2 =
M pct1

• Vậy:

M pct 2

Mpct1=5647,4 (Nm)
Mpct2=6755,3 (Nm)
Ta có tỉ số A = 0,836 đạt yêu cầu thiết kế: A =

0, 5 ÷ 1

với ô tô tải.

II. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
1. Chọn các kích thước s, h, α1, α2
Ta chọn được α1,

α2 dựa vào giới hạn của β, (β
P

=90o ÷ 120o )

h’

Góc cuối của má phanh α2s = 135o
Đường kính của trống phanh được tính như sau:
dt =

(0,8 ÷ 0,85 )rbx

=(0,8 ÷ 0,85).483,16 = 386,53 ÷ 410,67 (mm)

Vậy chọn đường kính tang trống: dt= 410 (mm)
rt =

Suy ra bán kính tang trống:

dt 410
=
= 205
2
2

(mm)

Khoảng cách giữa hai điểm tỳ guốc phanh:
h = (0,8÷ 0,85).dt
⇒ h = (0,8 ÷ 0,85).410 = 328 ÷ 348,5 (mm)
Chọn h = 340 (mm)

⇒ h’ = h” =

h 340
=

Tích phân biểu thức trên từ α1 đến α2 ta được momen tổng do các guốc phanh
α2

∫ Ψ(

tương ứng tạo ra:

Mp = µ.qmax.b.r2

α1

α)

.dα

Sau khi tìm được qmax bằng cách viết phương trình cân bằng momen đối với điểm
quay (C) ta tính được mômen tổng của hai guốc phanh:
P1 .h1 .μ

MpΣ = (MP1+ MP2 ) =

A1 − μ.B1

+

P2 .h2 .μ
A2 + μ.B2

Trong đó:
MP1 : mômmen phanh sinh ra ở má phanh trước

Cơ cấu phanh sau có P2t = P2s = P2
A1 = A2 = A; B1 = B2 = B vaì h’ = h” = h.


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

Vậy lực tác dụng lên guốc phanh trước bằng lực tác dụng lên guốc phanh sau và
bằng lực tác dụng lên guốc phanh của mỗi cơ cấu phanh.

(

Do đó:

M P ∑ . A 2 − µ 2 .B 2
P =
2. A.h.µ

)

Chọn phân bố áp suất theo chiều dài má phanh là đều, Ψ(α) = 1
A=

s ( cos α1 − cos α 2 )
rt
α 2 − α1

o
o


M pct1. ( A2 − µ 2 .B 2 )

P1 =

⇒

2. A.h.µ

5647, 4. ( 0, 714 2 − 0,352.0,874 2 )
2.0,35.0,34.0, 714

= 13832, 4

(N)

Lực tác dụng lên má phanh ở cơ cấu phanh sau:
P2 =

P2 =

⇒

M pct 2 . ( A2 − µ 2 .B 2 )
2. A.h.µ

6755,3. ( 0, 714 2 − 0,352.0,874 2 )
2.0,35.0,34.0, 714

= 16546


Do vậy để tránh hiện tượng tự siết phải đảm bảo điều kiện:
A - µB > 0

Tức là : µ

b: bề rộng má phanh
b≥

M P 2 .180
µ .rt 2 .β .π .[ q ]

b ≥

4824, 7.180
= 0,114
0,35.0, 2052.110.3,14.1, 5.106

⇒

(m)

Vậy ta chọn bề rộng của má phanh trước và sau bằng nhau:
bt = bs = b = 120 (mm)
5. Kiểm tra chiều rộng má phanh theo tải trọng
P=

Ga .g
≤ [ P]
F
∑

Trong đó :
[ P]

: tải trọng riêng lớn nhất cho phép

Lms =

thức tính công ma sát riêng :

GaVa 2
2 gF∑

(KG/m)

Với Va là vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh, chọn Va = 60 (km/h) = 16,66 (m/s)
Lms =

⇒
Ta thấy:

Ga .Va 2 9525.16, 662
=
= 35, 7.104
2.g .F∑ 2.9,8.0,378

Lms ≤ [ Lms ] = ( 400 ÷ 1000 )

(KG/m) = 357 (J/cm2)

(J/cm2)

→

Thỏa mãn



=6,95

< [ ∆t ]

. Như vậy sự tăng nhiệt độ của trống phanh trong

quá trình làm việc đạt yêu cầu kỹ thuật.


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

I. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH
II
1. Tính toán lượng khí nén
Máy nén khí được chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau:
- Nạp nhanh các bình chứa sau khi khởi động động cơ.
- Giữ được áp suất trong hệ thống gần với áp suất tính toán khi phanh liên
tục.
Trên thực tế máy nén khí chỉ làm việc khoảng 10 20% thời gian làm việc của
ôtô, khi các bình chứa được nạp đầy thì máy nén khí chuyển sang chế độ chạy
không tải.
Các thông số kỹ thuật của máy nén khí:
Chọn máy nén khí loại piston hai xy lanh có các thông số sau:
- Số lượng xilanh: i = 2 đặt thẳng hàng
- Đường kính xilanh: d = 52 mm
- Hành trình piston: S = 38 mm
- Số vòng quay của máy nén khí: n = 1700 v/p

Sơ đồ nguyên lý làm việc của van phân phối

1

2

3
4

5
6

7

8
9
33
10
32
31

11

30

12
13

A


23
22

Van phân phối
1:đòn mở; 2:Vít chỉnh; 3:Chụp cao su; 4:Chốt; 5:Con lăn; 6:Cốc ép;
7:Nắp; 8:Đai ốc; 9:Bích chặn; 10,16,20,27:Phớt làm kín; 11:Bulông điều chỉnh;
12:Lò xo piston tuỳ động; 13,24:Lò xo van; 14,19:Tấm bạc lót; 15:Piston nhỏ;
17:Van dưới; 18:Ty đẩy piston nhỏ; 21:Cửa xả; 22:Vòng hãm; 23:Vỏ van xả;
25:Vỏ ngăn dưới;26:Lò xo piston nhỏ;28:Piston lớn; 29:ống van; 30:Piston tuỳ
động; 31:Phần tử đàn hồi; 32:Vỏ ngăn trên ; 33:Mặt bích; I,II: Cửa vào từ bình
khí; III,IV: cửa ra các bầu phanh.
Nguyên lý hoạt động của van phân phối dẫn động hai dòng:


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

Để tăng tính an toàn cho hệ thống phanh thì đối với dẫn động khí nén ta sử dụng
loại van phân phối dẫn động hai dòng. Có nghĩa là có hai dòng khí dẫn động từ
bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu phanh bánh xe.
Van có hai ngăn được gọi là ngăn trên và ngăn dưới trong mỗi ngăn đều có các van
nạp và van xả và các piston điều khiển.
Khi chưa phanh lò xo 13 và 24 giữ cho van của ngăn trên và ngăn dưới đóng cửa
nạp nên khí nén từ bình khí tới các cửa I,II bị chặn lại và thường trực ở đó. Khi
phanh đòn mở 1 quay quanh chốt cố định ép con lăn 5 tì lên cốc ép 6 làm cốc ép 6
đi xuống. Khi đã khắc phục xong khe hở tự do giữa cốc ép và bích chặn 9 thì bích
chặn ép phần tử đàn hồi 31 tì vào piston tuỳ động 30 làm piston đi xuống. Khi đế
van xả ( nằm trên piston tuỳ động) đi hết khe hở giữa nó với nắp van thì van xả
đóng lại và van nạp trên bắt đầu mở. Khi đó ở ngăn trên khí nén từ cửa II qua van

Pb
I

II

III

Iv

Q

Sơ đồ tính
Ph van phân phối

Ph

Lực Q ở trên hình là được truyền từ bàn đạp tới, do vậy: Q =Qbđ.ibđ
Trong đó: Qbđ là lực tác dụng lên bàn đạp phanh ([Qbđmax] = 600 700 N)
ibđ là tỷ số truyền dẫn động bàn đạp chọn ibđ = 5
Khi phanh lò xo tuỳ động nén lại một đoạn l
Vậy ta có: Q = l.c
Với hành trình bàn đạp: S = l.ibđ
Suy ra: Q = c.S/(i2bđ), với c: độ cứng của lũ xo
Vậy ta thấy lực bàn đạp tỷ lệ với hành trình bàn đạp.
Xét bằng hệ van và piston tuỳ động:
Q = Pm + Pv ; Pm = (p2- p1)Fm ; Pv = (p3- p2)Fv
Với: p1: áp suất khí quyển
p2- p1 = ph : áp suất làm việc trong hệ thống
p3- p1 = pb : áp suất bên trong bình chứa khí
Fp: diện tích màng phanh để điều khiển van


7

4
3
2

1

10 3:Tấm
11 đẩy;
1:Vỏ trước bầu phanh;122:Thanh
9 8 đỡ lò xo; 4:Màng phanh;
5:Lò xo hồi vị; 6:Vỏ sau bầu phanh; 7:Bu lông lắp bầu phanh;
8:Thanh truyền động; 9:Tấm đỡ lò xo; 10:Đai ốc hãm; 11:Lò xo hồi vị;12:Bulông

Nguyên lý làm việc của bầu phanh:
Khí nén được cung cấp từ van phân phối dẫn động đến từng bầu phanh bánh trước
và bầu phanh bánh sau. Dưới tác dụng của áp suất khí nén tác dung lên màng
phanh 4 ở phía sau làm cho mang phanh dãn ra chạm vào tấm đỡ lò xo 3 ép lò xo 5
lại và làm cho thanh truyền 8 dịch chuyển theo sang bên phải tác dụng vào cam ở


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

cơ cấu phanh làm phanh bánh xe. Khi không phanh áp suất giảm xuống màng
phanh lại co lại nhờ vào lò xo hồi vị 5 đẩy thanh truyền 8 sang trái và thôi phanh.
Tính toán bầu phanh:

1


2 ( P1 + P2 ) + Plx 
2l

 π phη1η2

Trong đó:
h1: Hệ số nạp, chọn h1 = 1
h2: Hiệu suất cơ khí, chọn h2 = 0,95
ph: áp suất làm việc trong hệ thống (ph = 2.105 N/m2)
Plx: lực của lò xo hồi vị piston
(Thường được chọn có độ cứng C =1,53,5 KN/m với lực lò xo là
Plx = 80150 N)
Chọn Plx = 100 N
h: Khoảng cách giữa hai điểm đặt lực h = 0,02 (m)
l: Khoảng cách từ thanh đẩy đến tâm cam. l = 0,1 (m)
P1,P2 : Lực tác dụng lên cam: P1 = 13832,4 (N) ; P2 = 16546 (N)


TKMH Kết Cấu Tính Toán Ô tô

GVHD: Th.s Trương Mạnh Hùng

0, 02
1


2 (13832, 4 + 16546)