ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

1
SVTH: LÊ VĂN BẢN

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, việc
vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn. Với việc vận chuyển bằng ô tô có khả
năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do đặc tính
đơn giản, an toàn, cơ động. Chính vì thế, ô tô ngày càng được cải tiến nhiều hơn về kết
cấu, đa dạng về kiểu dáng, hiệu suất động cơ, hệ thống an toàn… để có thể đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của cuộc sống. Một chiếc ô tô có thể vận hành một cách hiệu quả và
an toàn nhất phải kể đến vai trò của hệ thống phanh. Từ vai trò quan trọng trên, em lựa
chọn phương án thiết kế tính toán hệ thống phanh với tên đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT
KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ XE BÁN TẢI ISUZU DMAX
Với mục tiêu thiết kế tính toán hệ thống phanh trên xe Isuzu Dmax, trong Đồ án sẽ thực
hiện các nội dung sau:
Đầu tiên, tìm hiểu tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại… của hệ
thống phanh. Từ đó lựa chọn được phương án thiết kế phù hợp cho xe đã chọn. Tiếp đến
là tính toán thiết kế một hệ thống phanh phù hợp với xe cơ sở để xe có thể đạt hiểu quả
truyền động cao nhất. Sau cùng, em đã đã xây dựng quy trình bảo dưỡng sửa chữa cho hệ
thống phanh đã thiết kế.
Trong quá trình làm đồ án phải kể đến sự chỉ bảo của thầy cô trong bộ môn và nhà trường
cùng sự hỗ trợ của các bạn trong lớp. Đặc biệt là được sự hướng dẫn tận tình của thầy Tạ

1.1.2 Yêu cầu
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất quĩ đạo
phanh ổn định khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.
- Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng
lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.
- Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện
sử dụng.
- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh
xe.
- Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài.
- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa.
1.1.3 Phân loại
a.Theo công dụng:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân).
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).

3
SVTH: LÊ VĂN BẢN

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Hệ thống phanh dự phòng.

Thành phần cấu tạo:
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm:
- Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với may ơ bánh xe.

4
SVTH: LÊ VĂN BẢN

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
- Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và định vị
hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
- Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ
ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực
ma sát phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực).
Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:
Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 1-1). Các sơ đồ
này khác nhau ở chỗ:
- Dạng và số lượng cơ cấu ép.
- Số bậc tự do của các guốc phanh.
- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép.
Và do vậy khác nhau ở:
- Hiệu quả làm việc.
- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc.
- Giá trị các lực tác dụng lên ổ trục của bánh xe.
- Mức độ phức tạp của kết cấu.


6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn
động là: thủy lực và khí nén.
Dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng, vì: Hiệu suất thấp (η=0,4÷0,6)
và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe.
Dẫn động điện chỉ dùng cho đoàn xe kéo moóc, nhưng cũng rất hiếm. Trên các xe
và đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí.
Đối với máy kéo, ngược lại, thường dùng dẫn động cơ khí, vì: nó có kết cấu đơn
giản, làm việc tin cậy. Dẫn động cơ khí, tuy hiệu suất thấp, độ chính xác kém và khó đảm
bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nhưng ở máy kéo các đường dẫn động không dài, tốc
độ chuyển động thấp nên các nhược điiểm đó ít nghiêm trọng.
Dẫn động thủy lực hầu như không dùng cho máy kéo nhưng lại thường dùng để
dẫn động phanh của rơ moóc kéo theo sau. Trên các máy kéo cỡ lớn thường sử dụng dẫn
động khí nén.
Các 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 các dòng còn
lại vẫn được ôtô máy kéo 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 1-13. Để phân chia các dòng có
thể sử dụng bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xi lanh chính kép hay
bộ chia.
1.2.3 Hệ thống ABS
Sơ lược về ABS:
.Chức năng nhiệm vụ:
Các bộ điều chỉnh lực phân bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn
động phanh đến các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng được triệt để trọng lượng bám

ϕx ϕy
0.8

ϕx max
ϕx

0.6

0.4

0.2

0

ϕy
λ0
20

40

60

80

100

λ;%

Hình 1.3 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối
λ của bánh xe.

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.3.1 Giới thiệu về xe cơ sở

Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể xe
Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo
STT Thông số
1
Trọng lượng xe không tải
2
Trọng lượng xe khi đầy tải
3
Phân bố tải trọng ra cầu trước
4
Phân bố tải trọng ra cầu sau
5
Chiều dài cơ sở (L)
6
Chiều dài
7
Chiều rộng cơ sở (B)
8
Chiều cao (H)
9
Chiều cao trọng tâm(hg)
10
Kiểu lốp sử dụng
a. Động cơ:

SVTH: LÊ VĂN BẢN

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
nhưng công suất động cơ vẫn tăng 5%, giảm thiểu tiếng ồn và khí thải CO 2 trong mọi
điều kiện vận hành. (So sánh với động cơ cũ 4JH1-TC).
Loại động cơ: ISUZU 4JJ1-TC
Động cơ Diezen 4 kỳ
Loại động cơ thẳng hàng 4 xilanh, động cơ Tubo Diezen với hệ thống làm mát khí
nạp.
Tiêu chuẩn khí thải EURO 2.
Hệ thống phun nhiên liệu: phun nhiên liệu trực tiếp, điều khiển bằng điện tử.
b. Hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe Isuzu D-max là hệ thống lái có cường hóa, được dẫn động
bằng thủy lực. Áp suất dầu được tạo ra nhờ bơm cánh gạt.
c. Hệ thống treo:
Isuzu- Dmax được trang bị giảm sóc thế hệ mới và hiện đại. Phía trước được trang
bị hệ thống treo độc lập, dùng đòn kép, thanh xoắn. Với một loạt ưu điểm là tăng độ võng
tĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ êm dịu chuyển động. Giảm được hiện tượng dao
động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay; tăng được khả năng bám
đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe.
Phía sau là nhíp lá hợp kim, kiểu bán nguyệt. Với kết cấu này ở đầu các lá nhíp
giảm được ứng suất tiếp xúc so với kiểu hình chữ nhật.
d. Hệ thống truyền lực:
Trên hệ thống truyền lực được trang bị hộp số tự động cho phép xe hoạt động tối
ưu nhất theo điều kiện đường xá và tốc độ động cơ, với bốn số tự động.
Ưu điểm so với hộp số thường:
Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường

bằng cam lệch tâm (hình b). Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát. Các tấm này có
thể dài liên tục (hình b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình a). Hình b trống phanh
quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là
guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má
phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn.
Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình a) áp suất tác dụng lên hai má
phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.
b. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

12
SVTH: LÊ VĂN BẢN

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng tâm
1: xylanh

2: ốc xả khí

3: cam lệch tâm

4: ốc xả khí

5: chốt định vị

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình . Sự đối xứng qua tâm ở
đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe,

Loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa
trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh
xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
d. Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

Hình 1.9 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá
14
SVTH: LÊ VĂN BẢN

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất
sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai. Có hai loại cơ cấu phanh tự cường
hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác
dụng kép (hình b).
-Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết
với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của
hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì
tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều
chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại
này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
-Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên
hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này
được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
Kết luận:Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự


a)

Hình 1.10

b)

a.Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh đặt cố định.
b.Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động.
1.Đĩa phanh
3. Má phanh
2.Giá đặt xy lanh
4. Piston
b) Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động
Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên. Giá xy lanh có
thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ. Khi phanh, dầu cao áp đẩy
piston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xy lanh trượt trên
trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào đĩa phanh. Khi cả 2 má phanh ép sát
vào đĩa phanh thì quá trình phanh mới được thực hiện.Phanh đĩa có giá di động được
dùng trên đa số các ô tô du lịch ngày nay. Do chỉ bố trí một bên xy lanh vì vậy mà tăng
diện tích làm mát cho đĩa phanh có thể tránh được hiện tượng sôi dầu khi phanh với
cường độ cao.
Ưu điểm của phanh đĩa:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản.
- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn có khả năng giảm giá thành trong sản xuất.
16
SVTH: LÊ VĂN BẢN

16

giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh cho nên làm giảm hiệu quả khi phanh.
Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn. Gây tiếng ồn khi phanh: có tiếng

-

rít khi phanh do sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh.
Lực phanh nhỏ hơn.

Kết luận
Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích so
sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh đĩa.
1.3.4 Lựa chọn phương án dẫn động
Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là : dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén
và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ
thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay.
Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí nên không phù hợp
với kết cấu của xe du lịch. Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ
nhạy cao phù hợp với xe thiết kế. Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy
lực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế.
Phương án 1: dẫn động thủy lực một dòng

• Sơ đồ cấu tạo

17
SVTH: LÊ VĂN BẢN

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

• Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
- Hiệu suất cao
- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

18
SVTH: LÊ VĂN BẢN

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh trên bánh xe hoặc giữa các má
phanh theo yêu cầu
Nhược điểm:
- Tỷ số dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh
- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp.
- Độ an toàn không cao. Vì một lý do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu tới các xy
lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống phanh cũng bị mất áp suất và tất cả các bánh
xe đều bị mất áp suất.
Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính


tượng quay ngang xe khi phanh. Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể
mất tính ổn định khi phanh gấp.

Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.13 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

•

1. Bánh xe

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau
8. Trợ lực phanh

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt
là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới

4. Xy lanh chính

2. Đĩa phanh

5. Bàn đạp

3. Xy lanh bánh trước

6. Xy lanh bánh sau

7. Má phanh sau
8. Trợ lực phanh

• Nguyên lý hoạt động
Từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Mỗi dòng dẫn
dầu từ xy lanh chính tới bánh xe trước và bánh sau ở vị trí so le.

• Ưu nhược điểm
Ưu điểm:

21
SVTH: LÊ VĂN BẢN

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng thì ô tô vẫn được phanh ở một bánh trước và một
bánh sau ở phía so le.
- Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xe

22
SVTH: LÊ VĂN BẢN

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động
+Cơ cấu phanh sau
Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

• Về dẫn động phanh:
Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không ( có sử dụng
ABS, các thông số tính toán ABS dựa trên xe tham khảo )
-Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:
1.4. Mục tiêu,phương pháp,nội dung nghiên cứu
1.4.1.Mục tiêu
Đồ án được thực hiện với mục đich tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh và tính
toán thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành cho loại xe TOYOTA INNOVA 2.0E .Nhằm
đáp ứng yêu cầu làm việc của xe
1.4.2.Phương pháp
Nghiên cứu lý thuyết thông qua tính toán thiết kế hệ thống phanh theo các tiêu chuẩn và
tài liệu được công bố,kết hợp quan sát thực tế trên xe ISUZU DMAX
1.4.3.Nội dung nghiên cứu
Đồ án với mục tiêu tính toán thiết kệ hệ thống phanh trên cơ sở xe bán tải Isuzu Dmax
được trình bày như sau:
+Chương 1:Tổng quan hệ thống phanh
+Chương 2:Tính toán thiết kế hệ thống phanh
+Chương 3:Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh trên xe Isuzu Dmax


j .h
G.a 
1 − max g
4L 
g.a


ϕ .rbx



ϕ .rbx


Trong đó:
G: Trọng lượng ôtô khi đầy tải. G = 33000 (Kg)
L: Chiều dài cơ sở của ôtô.

L = 2850 (mm)

a,b,hg : Tọa độ trọng tâm ôtô.
Ta có:

24
SVTH: LÊ VĂN BẢN

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Phân bố tải trọng ra cầu sau G2 = 17300 (Kg)

jmax : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.
Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe với
đường.
=> PPmax = Pφmax
=>m.jmax = G.φ = m.g.φ
=> jmax = g.φ = 9,81.0,6= 5,886≈ 5,9 m/s2
φ : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Chọn φ = 0,6
rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2 ).
Bán kính làm việc trung bình được tính:
rbx = λ.ro
λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp λ = 0,93÷0,95 chọn λ = 0,93
ro : Bán kính thiết kế, ro = D/2
Với xe tham khảo, kiểu lốp sử dụng là 285/50 R20 ta có:
Chiều rộng vành bánh xe: 140 mm
d1 = 20 inch =508 (mm)
B = 285 (mm)
H/B = 50 %
D = d1 + 2.B.H/B = 508 + 2.285.0,5 = 793 (mm)
=> ro = D/2 = 793/2 = 396,5(mm)
=> rbx = 0,93.396,5= 368 (mm) = 0,368 (m)
Vậy ta có:

25
SVTH: LÊ VĂN BẢN

25