`

Lời nói đầu
Ngành cơng nghiệp ơ tơ trên thế giới ngày nay đang phát triển rất nhanh, các công
nghệ mới ra đời kể từ khi bắt đầu nghiên cứu phát triển đến khi đưa vào sử dụng được
rút lại rất ngắn. Do được thừa hưởng các ứng dụng về công nghệ điện và điện tử hiện
đại, các hệ thống điều khiển trên ô tô ngày càng được thiết kế theo kết cấu điện tử hóa,
có độ hồn thiện và chính xác cao.
Cùng với việc phát triển của ngành ô tô thì vấn đề bảo đảm an tồn trong lưu thơng
cho người và xe càng trở nên cần thiết. Trên ô tô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu
bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, thiết bị chống va
đập,....trong đó cơ cấu phanh vẫn là cơ cấu đóng vai trị quan trọng nhất. Vì vậy khi
thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, qng đường phanh
ngắn, an tồn ở mọi tốc độ, góp phần nâng cao được năng suất vận chuyển người và
hàng hóa.
Nhiều hệ thống phanh trên xe con ngày nay cũng đang có xu hướng thiết kế theo kết
cấu tự động, các chi tiết điều khiển và dẫn động dần được chế tạo theo hướng điện tử
hóa, đặc biệt là hệ thống phanh điện (BBW). Hệ thống phanh điện BBW là kiểu kết cấu
hệ thống phanh hiện đại nhất hiện nay, hệ thống phanh BBW hiện có thể chia làm hai
loại: loại EHB (Electric Hydraulic Brake) là loại hệ thống phanh có hỗ trợ thủy lực, và
hệ thống phanh EMB (Electric Mechanical Brake) là loại không có hỗ trợ thủy lực. Với
nhịp điệu phát triển chung của đất nước, vấn đề nghiên cứu ứng dụng các công nghệ kĩ
thuật mới trong nền công nghiệp ô tô, hiện đại ngày càng sát với trình độ phát triển
chung của các nước tiên tiến. Nhiệm vụ về đề tài là “ Thiết kế hệ thống phanh điều
khiển by_wire” cũng khơng nằm ngồi xu hướng đó. Hệ thống phanh (BBW) có kết
cấu gọn, khối lượng nhỏ dễ dàng lắp đặt, và bố trí, độ chính xác cao, thời gian chậm tác
dụng ngắn, nên quãng đường phanh ngắn, đem lại hiệu quả phanh cao.

1

`

Để thực hiện đề tài em đã đưa ra các vấn đề và từng bước giải quyết các yêu cầu như
sau:
- Giới thiệu về hệ thống phanh BBW, đánh giá các ưu điểm nhược điểm của hệ thống
và lựa chọn một phương án để tiến hành thiết kế hệ thống.
- Dựa vào các thông số kỹ thuật của xe Kia Morning để tính tốn thiết kế cụm cơ cấu
phanh, lựa chọn loại motor điện DC phù hợp.
- Thiết lập sơ đồ chức năng điều khiển hệ thống ABS và các liên hợp cho hệ thống
phanh thiết kế.
- Xây dựng sơ đồ logic điều khiển hệ thống phanh BBW làm việc ở các chế độ ABS,
BAS, TRC, VSC.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn Xxx nhiệm vụ của đề
tài đã được hoàn thiện. Dù đã cố gắng từng bước giải quyết các vấn đề của đề tài,
nhưng do thời gian thực hiện đồ án không được nhiều, do những hạn chế của bản thân
nên trong đồ án cịn có những sai xót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy để
đồ án của em được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Xxx cùng toàn thể các thầy trong bộ mơn đã giúp em
hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

Xxx.

2


`

CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG PHANH ĐIỀU KHIỂN BY_WIRE VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1.Nhiệm vụ hệ thống phanh.
Hệ thống phanh có nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động tới tốc độ chuyển động nào đó
hoặc dừng hẳn ơ tơ tại một vị trí nhất định. Thơng thường, q trình phanh xe được tiến
hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên xe, như vậy động năng
xe biến thành nhiệt năng của cơ cấu ma sát và được truyền ra môi trường xung quanh.
2.Yêu cầu hệ thống phanh.
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường
phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Điều khiển nhẹ nhàng 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.
- Đảm bảo ổn định chuyển động của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.
-Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với
sự phanh của ô tơ trong q trình thực hiện phanh.
- Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong
mọi điều kiện sử dụng.
- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lực bàn đạp
khác nhau.
- Có khả năng giữ ơ tơ đứng n trong thời gian dài, kể cả trên đường dốc.
- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống phanh trong khi thực hiện phanh trong mọi trường
hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.
3.Các hệ thống phanh
Có thể phân loại hệ thống phanh trên ơ tơ theo nhiều cách khác nhau, ví dụ như phân
loại theo công dụng, theo kết cấu của cơ cấu phanh, theo dẫn động phanh.

3


`


a.Theo công dụng.
Hệ thống phanh trên ô tô bao gồm:
- Phanh chính ( phanh chân ) : dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động. Đây là
hệ thống phanh quan trọng nhất trên xe. Trong quá trình sử dụng xe, hệ thống phanh
chính được dùng thường xuyên và nó là cơ sở để thiết kế các hệ thống phanh khác.
- Phanh phụ:dùng để thay thế khi phanh chính gặp sự cố, nó có chức năng tương đương
phanh chính và được dẫn động riêng biệt với phanh chính.
- Phanh dừng( phanh tay) dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm
phanh dự phòng trong trường hợp phanh chính hỏng.
- Phanh hỗ trợ ( phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện tử…) dùng để tiêu hao bớt
một phần động năng của ô tô khi cần tiến hành phanh lâu dài ( phanh trên đường dốc
dài …..)
b.Theo cơ cấu phanh.
Hệ thống phanh trên ô tô hiện nay gồm hai dạng cơ cấu chính.
- Cơ cấu phanh tang trống : được dùng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang
trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống
quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt
tang trống và các má phanh.
- Cơ cấu phanh đĩa : được dùng phổ biến trên xe con, có thể cả cầu trước và cầu sau.Cơ
cấu dạng đĩa thường gồm xy lanh thủy lực được dẫn động từ bàn đạp phanh, má phanh,
đĩa phanh quay cùng bánh xe. Khi phanh, piston đẩy má phanh ép chặt đĩa phanh. Ma
sát giữa má phanh và đĩa phanh có tác dụng phanh xe khi chuyển động.
So với cơ câu phanh dạng tang trống , cơ cấu phanh đĩa có những ưu điểm sau:
+Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này
giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
+Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
+Dễ dàng bố trí cơ cấu phanh tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh.

4



`

c. Theo dẫn động phanh.
Hệ thống phanh trên ô tô được dẫn động theo ba cách chính.
- Dẫn động bằng cơ khí có kết cấu cồng kềnh, khó bố trí ở khoảng cách xa
( từ bàn đạp phanh tới bánh xe ). Thường dùng làm hệ thống phanh tay trên ô tô nhỏ.
- Dẫn động phanh bằng thủy lực thường dùng trên hệ thống phanh chính ở các xe nhỏ .
Tuy nhiên lực phanh ở cơ cấu phanh không lớn nên nó ít được dùng trên xe tải.
- Dẫn động phanh bằng khí nén thường dùng trong hệ thống phanh chính của xe tải vì
nó tạo lực phanh lớn ở cơ cấu phanh. Tuy nhiên khí bị nén nên thời gian chậm tác dụng
của hệ thống lớn.
4.Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực và hệ thống phanh by_wire.
a. Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực.
Trên xe con hiện nay thường dùng hệ thống phanh thủy lực. Sơ đồ hệ thống phanh
thủy lực trên xe con như sau:

Xi lanh
Xi lanh
Công tác
Công tác

Xy lanh

Xi lanh

Bộ trợ lực

Bàn đạp


chính

Chân khơng

Phanh chân

Bộ điều chỉnh áp
suất

Phanh tay

Cơng tác

Hình 1: Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực

5

Xy lanh công
tác


`

Hình 2: Kết cấu chung hệ thống phanh thủy lực

Hình vẽ 2: Kết cấu chung của hệ thống phanh thủy lực.
Hệ thống phanh thuỷ lực trên xe con bao gồm các bộ phận chính: bàn đạp chân
phanh,phanh tay, bộ trợ lực chân khơng , xi lanh chính, xi lanh cơng tác, bộ điều chỉnh
áp suất phanh.
Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy lực tĩnh với áp suất

lớn trong khoảng (60_120)bar. Áp suất được hình thành khi người lái đạp bàn đạp
phanh chân, thực hiện tạo áp suất trong xi lanh chính. Chất lỏng ( dầu phanh) được dẫn
động theo các đường ống tới các xy lanh công tác (nằm trong cơ cấu phanh tại mỗi

6


`

bánh xe). Với áp suất dầu, các piston trong xy lanh thực hiện tạo lực ép má phanh vào
tang trống ( hoặc đĩa phanh), thực hiện sự phanh tại các cơ cấu phanh bánh xe.
Ưu điểm hệ thống phanh thủy lực: phanh êm dịu, dễ bố trí , độ nhạy cao (do dầu
không bị nén).
Nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực: tỉ số truyền của dẫn động phanh không
lớn, nên không tăng được lực điều khiển trên cơ cấu phanh. So với hệ thống phanh dẫn
động by_wire thì thời gian chậm tác dụng của hệ thống lớn (thời gian chậm tác dụng
của dầu lớn hơn thời gian châm tác dụng của điện).
b.Đặc điểm hệ thống phanh điều khiển by_wire.
Hệ thống by_wire đã có từ khoảng hai mươi năm về trước, nó được ứng dụng trong
ngành cơng nghiệp hàng khơng . Nó hoạt động khơng cần đến sự hỗ trợ năng lượng của
cơ khí hoặc hệ thống thủy lực. Nó được điều khiển bằng tín hiệu điện. Trong đó hệ
thống điện tử đóng một vai trị quan trọng và độ tin cậy của hệ thống phải rất cao.
Công nghệ by_wire ứng dụng trong hệ thống phanh, hệ thống lái, hệ thống truyền lực,
hệ thống điều khiển bướm ga (với động cơ xăng ), …. trên ô tô hiện đại ngày nay.
Công nghệ by_wire ứng dụng trên hệ thống phanh được gọi là brake by wire (BBW).
Hệ thống BBW bao gồm các thành phần cơ bản là: các cảm biến, các khối xử lý thông
tin ECU, mạng thông tin, cơ cấu chấp hành và nguồn năng lượng.
Các cảm biến: gồm có cảm biến bàn đạp phanh , cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến
gia tốc dọc, cảm biến gia tốc ngang, cảm biến vận tốc góc quay thân xe,….
Các cảm biến này cung cấp tín hiệu trạng thái của xe trong quá trình phanh về bộ điều

khiển ECU.
Bộ điều khiển ECU: nhận tín hiệu điều khiển từ các cảm biến (các tín hiệu dạng điện ),
dựa trên các tín hiệu này ECU sẽ xử lý, tính tốn để đưa ra tín hiệu điều khiển tới cơ
cấu chấp hành.

7


`

ác cảm
biến

ECU điều
khiển

Cơ cấu
chấp
hành

Cơ cấu
phanh

Nguồn năng lượng

Hình 3:Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh BBW
Cơ cấu chấp hành: nhận tín hiệu điều khiển từ ECU , dựa trên các tín hiệu điều khiển
này cơ cấu chấp hành sẽ tác dụng lên cơ cấu phanh để thực hiện quá trình phanh. Tùy
từng cách thức thực hiện BBW trên xe mà cơ cấu chấp hành của mỗi loại là khác nhau.
Trên BBW dạng EHB thì cơ cấu chấp hành là block thủy lực với các van điều khiển

điện tử, còn trên BBW dạng EMB thì là động cơ điện DC 1 chiều.
Cơ cấu phanh: nhận năng lượng từ cơ cấu chấp hành truyền tới để thực hiện quá trình
phanh xe. Trên các xe du lịch hiện nay có ứng dụng by_wire trong hệ thống phanh thì
cơ cấu phanh thường dùng là cơ cấu phanh dạng đĩa vì u cầu khơng gian bố trí nhỏ ,
gọn trên xe.
Nguồn năng lượng: cung cấp năng lượng cho cơ cấu chấp hành . Tùy thuộc BBW là
EHB hay EMB mà nguồn năng lương cung cấp cho cơ cấu chấp hành là khác nhau.
Trên xe sử dụng EHB thì nguồn năng lượng tạo ra từ 1 bơm thủy lực tạo áp suất cao
trong hệ thống. Trên xe sử dụng EMB thì năng lượng cung cấp cho động cơ DC 1

8


`

chiều lấy từ acquy, vì vậy yêu cầu khả năng tích trữ điện của các acquy này lớn hơn so
với xe sử dụng hệ thống phanh thông thường.
Ưu điểm của hệ thống phanh BBW
-Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh là rất nhỏ, có thể coi là tức thời .
Do đó trạng thái kỹ thuật của xe ln được ECU kiểm soát chặt chẽ, lực phanh
tác dụng lên mỗi bánh xe được điều chỉnh phù hợp nhất với trạng thái làm việc
của xe khi phanh.
-Điều khiển lực phanh tại mỗi bánh xe độc lập, các lực phanh được điều khiển
bằng cách thay đổi tín hiệu xung điện áp cấp. Do đó nó hạn chế được những
tồn tại của hệ thống phanh cũ khi phanh xe quay vòng, phanh tại đường có hệ
số bám mỗi bên bánh xe là khác nhau ( yêu cầu lực phanh tại mỗi bên bánh xe
là khác nhau).
-Với hệ thống EMB thì hiệu suất truyền lực dẫn động cao, vì nó sử dụng truyền
lực điện
-Do đặc điểm cấu tạo của mình , nó có kích thước và trọng lượng nhỏ gọn, dễ

dàng bố trí , giảm thiểu khoảng không gian chiếm chỗ trong khoang động cơ
Tuy nhiên hệ thống BBW cũng tồn tại những khuyết điểm :
-Giá thành cao, địi hỏi cơng nghệ chế tạo hiện đại
-Địi hỏi loại acquy chế tạo phải có khả năng tích trữ năng lượng lớn và nhẹ.
5.Phân loại các hệ thống phanh điều khiển by_wire.

Trên ô tô hiện nay có hai cách chính sử dụng by_wire trên hệ thống phanh.

9


`

Brake by Wire
BBW

Electric Mechanical Brake

Electric Hydraulic Brake

EMB

EHB

a.Hệ thống phanh EMB
Hệ thống phanh EMB đã được sử dụng trên Mercedes-Benz-E class, Toyota
Estima…Đây là công nghệ đang được các hãng xe cao cấp nghiên cứu và hồn thiện.
Nó hứa hẹn sẽ là hệ thống phanh trong tương lai của các xe hiện đại.
Hệ thống phanh EMB sử dụng:
-Bình điện là nguồn năng lượng cung cấp cho moto DC

-Bàn đạp phanh là cơ cấu tạo tín hiệu mức độ phanh của người lái.
-Các cảm biến tốc độ bánh xe.
-Cảm biến gia tốc dọc, gia tốc ngang và vận tốc góc quay thân xe.
-Bộ vi xử lý trung tâm
-Cụm cơ cấu phanh đặt tại bánh xe

10


`

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh EMB

Bàn đạp phanh
Cảm biến tốc độ
bánh xe
Moto DC

Cảm biến gia tốc dọc

Cơ cấu phanh

ECU
Cảm biến gia tốc
ngang

Cảm biến vận tốc góc
quay thân xe

acquy


Hình 4: Sơ đồ ngun lý hệ thống phanh EMB
Có 2 kiểu kết cấu cụm cơ cấu phanh cho hệ thống phanh EMB
Kiểu thứ nhất: sử dụng 2 moto DC mỗi moto DC được cấp dịng điện có điện áp 12V
dẫn động kiểu trục vít đai ốc , và bộ truyền chêm.

11


`

Hình 6 :Cơ cấu phanh EMB kiểu chêm
Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh EMB kiểu chêm: Khi đạp phanh, tín hiệu bàn
đạp phanh được được đưa tới ECU điều khiển. Dựa vào cảm biến hành trình đạp phanh
ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển điện áp cung cấp cho hai motor làm việc. Khi motor
quay làm cho giá 6 của bộ truyền chêm chuyển động tịnh tiến, qua con lăn 5 sẽ ép má
phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh.Khi người lái nhả phanh, ECU sẽ
đưa ra tín hiệu điện áp ngược chiều tới motor, do đó motor quay theo chiều ngược lại
khi đó má phanh sẽ không ép lên đĩa phanh để thực hiện quá trình nhả phanh.
Kiểu thứ hai: sử dụng 1 moto DC dòng điện 12V dẫn động bộ truyền bánh răng
trong đó có sử dụng bộ truyền hành tinh và cơ cấu piston

12


`

Hình7 :Cơ cấu phanh EMB sử dụng bộ hành tinh.
Cơ cấu phanh được bố trí gọn ngay đĩa phanh gồm một bộ hành tinh được dẫn động từ
motor qua bánh răng ăn khớp, piston được lắp sau cần dẫn động của các bánh hành

tinh.Khi motor quay, trục bánh mặt trời quay theo qua bánh răng ăn khớp khi đó bánh
hành tinh và trục cần dẫn bánh hành tinh vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh
tiến làm piston dịch chuyển tịnh tiến ép hay nhả má phanh với đĩa phanh.
b.Hệ thống phanh EHB
Electric Hydraulic Brake(EHB) là hệ phanh điện tử có hỗ trợ năng lượng thủy lực, hệ
thống này dựa trên hệ thống thủy lực cơ bản nhưng có sự hỗ trợ của các cảm biến áp
suất này mà hệ thống phanh EHB hoạt động một cách hiệu quả hơn các hệ thống phanh
thủy lực khác. Nguyên tắc hoạt động của no tương tự như hệ thống ABS và các liên
hợp .EHB không dùng bộ trợ lực trên xy lanh chính. Cụm bàn đạp xylanh chính chỉ
làm nhiệm vụ cấp tín hiệu khi phanh từ bàn đạp phanh , đồng thời đảm bảo nhận chức

13


`

năng phanh xe dự phịng khi có sự cố trong hệ thống điện điều khiển. Năng lượng
phanh thực hiện thông qua bơm dầu DC (với nguồn điện 1 chiều cấp từ bình điện của
xe ). Hệ thống truyền năng lượng tiến hành phanh và điều chỉnh một phần lực kéo bánh
xe thực hiện nhờ các mạch thủy lực truyền dẫn từ bơm dầu tới các van điều áp bố trí
trong block thủy lực.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh EHB

Bàn đạp phanh

Cảm biến tốc độ
xe (như ABS)

Block thủy lực
(với các van điện tử)


Cơ cấu phanh

ECU

Áp suất dầu

Bơm thủy lưc
(áp suất cao)

Hình8 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh EHB
Với sự phát triển của công nghệ điện , điện tử đã giúp hệ thống phanh EHB khẳng định
vị trí của mình trong sự phát triển của hệ thống phanh
EHB là một hệ thống phanh tiên tiến , có thể tích hợp với nhiều chương trình ứng dụng
khác , do đó nó là hướng phát triển của hệ thống phanh điện trong tương lai

14


`

So sánh hệ thống phanh EHB và hệ thống phanh EMB
Hệ thống phanh EHB so với hệ thống phanh EMB có những ưu điểm sau
-Hệ thống này dựa trên hệ thống thủy lực cơ bản. Hệ thống thủy lực cơ bản đang được
sử dụng rộng rãi trên ô tô hiện nay.
-Khơng u cầu khả năng tích trữ năng lượng của acqui lớn
Hệ thống phanh EMB so với hệ thống phanh EhB có những ưu điểm sau
-Thời gian chậm tác dụng phanh nhỏ hơn. Vì tín hiệu điện nhanh hơn tín hiệu thủy lực
-Hiệu suất truyền lực dẫn động cao hơn vì sử dụng truyền lực dẫn động điện
-Sử dụng bàn đạp điện , khơng có liên kết vật lý giữa bàn đạp phanh lên ABS, không

tạo ra rung lắc tới bàn đạp phanh. Hệ thống là tổng hợp của điện, nên kết cấu đơn giản
các modul thủy lực được thay thế bởi một cụm cơ cấu phanh hoạt động đơn giản cho
tất cả 4 modul phanh.
Dựa trên các phân tích trên trong đồ án này em sẽ chọn phương án là thiết kế hệ thống
phanh điều khiển by_wire bằng cách EMB
6.Chọn phương án thiết kế
Chọn phương án hai là phương án thiết kế vì cơ cấu phanh này đơn giản , bố trí gọn ,vì
có bộ truyền hành tinh nên cơ cấu làm việc êm diu

Hình 10: Cơ cấu phanh EMB sử dụng bộ hành tinh.

15


`

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu trên
Khi chưa phanh: Moto DC khơng hoạt động, có khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
của xe, bánh xe quay trơn bình thường
Khi đạp phanh : người lái đạp bàn đạp phanh, tín hiệu này sẽ gửi tới ECU tùy theo
hành trình bàn đạp phanh là lớn hay nhỏ mà ECU sẽ gửi tín hiệu dịng điện lớn hay bé
đến moto DC. Moto DC quay cùng chiều với chiều quay của bánh xe làm trục bánh
mặt trời quay theo qua bộ truyền bánh răng,trục bánh mặt trời quay làm bánh hành tinh
và trục bánh hành tinh vừa chuyển động quay và tịnh tiến do đó đẩy piston dịch chuyển
sang trái ép má phanh vào đĩa phanh , tạo ra lực phanh .
Khi nhả phanh: tín hiệu này được gửi tới ECU, ECU sẽ gửi tín hiệu dịng điện có chiều
ngược lại so với trên. Khi đó moto DC quay ngược chiều với chiều quay của bánh xe,
khi đó piston sẽ dịch chuyển nguợc lại so với trường hợp trên do đó má phanh sẽ từ từ
tách khỏi đĩa phanh.


16


`

CHƯƠNG II THIẾT KẾ TÍNH TỐN CỤM CƠ CẤU PHANH

Tính toán cụm cơ cấu phanh BBW

Để tiến hành thiết kế hệ thống phanh , ta lựa chọn loại xe Kia Morning để tính tốn cho
cụm cơ cấu phanh
Đơn vị

Thơng số

Giá trị

Khối lượng toàn tải G

kg

1350

Khối lượngtác dụng lên cầu trước G1

kg

810

Khối lượng tác dụng lên cầu sau G2


kg

540

Chiều cao từ trọng tâm xe tới mặt đường hg

m

0,50

Chiều dài cơ sở

m

2,37

Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trước a

m

0,96

Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu sau b

m

1,41

Thơng số lốp


165/60/R14

I.Tính tốn má phanh, đĩa phanh.
1.Tính momen phanh tác dụng lên cơ cấu phanh.
Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng
hẳn ô tô với tốc độ chậm dần trong giới hạn cho phép. Ngoài ra momen phanh sinh ra ở
phanh tay cịn đảm bảo ơ tơ đứng được ở độ dốc cực đại.
Momen phanh tính tốn cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là.

17


`

M pt =

j h
 rbxG1
(1 + max g )
2
gb

Momen phanh tính tốn cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau là
M ps =

j h
 rbxG2
(1 − max g )
2

ga

Trong đó :
a_Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước.a=0,96(m)
b_Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau.b=1,41(m)
jmax_Gia tốc chậm dần lớn nhất của ô tô khi phanh.

Lấy Jmax= 6( m / s 2 ) theo tiêu chuẩn của Bộ GTVT Việt Nam
Hg_Chiều cao trọng tâm xe. hg=0,5(m)
g_Gia tốc trọng trường . g=9,81(m/s2)

 _Hệ số bám của bánh xe với mặt đường , lấy  =0,8 với đường nhựa
khơ và sạch
rbx_Bán kính lăn của bánh xe.
d
rbx = ( B.0, 6 + .25, 4)
2

Xe có thơng số lốp 165/60/R14 suy ra B=165(mm), d=14(inch)

 là hệ số đàn hồi của lốp, lấy  =0,93
rbx = (165.0, 6 +

14
.25, 4).0,93 = 257(mm) = 0, 25( m)
2

18



`

G1,G2_Trọng lượng phân bố ra cầu trước và cầu sau
G1 =

Gb 1350.1, 41
=
= 8030( N )
L
2,37

G2 =

Ga 13500.0,96
=
= 5460( N )
L
2,37

Thay số ta được
M pt =

0,8.0, 25.8030
6.0,50
(1 +
) = 977( Nm)
2
9,81.1, 41

M ps =


0,8.0, 25.5460
6.0,50
(1 −
) = 372( Nm)
2
9,81.0,96

2.Xác định kích thước má phanh.
a. Tính tốn bán kính trong và ngồi của má phanh.
Ta có đường kính của vành bánh xe là d=14(inch)=350(mm)
Suy ra bán kính của vành bánh xe là R=d/2=350/2=175(mm)
Với xe tham khảo ta có bán kính ngồi của đĩa phanh là Rnd=125(mm)
Bán kính ngồi của tấm ma sát là R2=120-5=120(mm)
Bán kính trong của tấm ma sát được tính như sau
R1=(0,5_0,75)R chọnR1=0,7R2=80(mm)
Từ R1,R2 ở trên ta có
Rtb=(R1+R2)/2=(95+65)/2=100(mm)
b. Tính diện tích, góc ơm của má phanh.
❖ Cơ cấu phanh trước
Lực ép má phanh lên đĩa phanh tại cơ cấu phanh cầu trước là.

19


`

Ft =

M pt

2 Rtb

Trong đó  là hệ số ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, lấy  =0,35
Ft =

977
= 9969( N )
0,35.0, 08.2

Ta có
Ft = 2.q.St

q là áp suất tại vị trí tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh
Với ô tô con lấy q= 3(MN/m2)
St là diện tích má phanh tại cơ cấu phanh cầu trước
St =

2.Ft
2.9969
=
= 0, 006646(m2 ) = 6646(mm 2 )
q
3000000

Ta có St =  ( R22 − R12 )


360

với  t là góc ôm má phanh.


20


`

t =

360.St
360.6646
=
= 550
2
2
2
2
 ( R2 − R1 ) 3,14(165 − 115 )

Vì momen phanh sau nhỏ hơn momen phanh trước, lực phanh được điều khiển bởi
ECU điều khiển, để thuận tiện cho chế tạo lấy diện tích và góc ơm má phanh sau như
phanh trước.
3.Kiểm nghiệm bền má phanh.
a. Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu tồn bộ động năng của ơ
tơ chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau.
Khi phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc vo cho tới khi dừng hẳn (v=0) thì tồn
bộ động năng của ơ tơ có thể được coi là đã chuyển thành cơng ma sát L tại các cơ cấu
phanh

Với
G= 13500(N) là trọng lượng ô tô khi đầy tải


21


`

V0=60(km/s) =16,67(m/s) là tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh
F là tổng diện tích tồn bộ má phanh. F = 8St = 8.0, 0066 = 0, 0528( m 2 )

 L là công ma sát riêng cho phép  L  =400.104(J/m2)

Thay số ta được
L=

13500.16,672
= 362.104 ( J / m2 )   L  = 400.104 ( J / m2 )
2.9,81.0,0528

b.Tính tốn nhiệt trong q trình phanh.
Trong q trình phanh động năng của ơ tơ chuyển động thành nhiệt năng ở trống
phanh , ở đĩa phanh và một phần thốt ra ngồi khơng khí. Sự tăng nhiệt độ ở trống
phanh là
t0 =

G (v12 − v22 )
 150
2 gmt c

Trong đó
V1_Tốc độ bắt đầu phanh , v1=30(km/h)

V2_Vận tốc kết thúc phanh, v2=0
Mt_Khối lượng các chi tiết bị nung nóng , với xe tham khảo ta có mt=5kg
C_Nhiệt dung của chi tiêt bị nung nóng đối với thép và gang
C=500(J/kg.độ)
Suy ra

t0 =

G (v12 − v22 ) 13500.(8,332 − 0)
=
= 1,860  150
2 gmt c
2.10.5.5000

22


`

C_Nhiệt dung của chi tiêt bị nung nóng đối với thép và gang
C=500(J/kg.độ)
Suy ra

G (v12 − v22 ) 13500.(8,332 − 0)
t =
=
= 1,860  150
2 gmt c
2.10.5.5000
0


II. Thiết kế bộ truyền hành tinh, bánh răng.
1.Thiết kế bộ truyền hành tinh.
a.Chọn vật liệu
Ta chọn là thép hợp kim 40CrNi,
Bánh răng lớn : Thấm C và tôi HRC = 55 - 63
Giới hạn bền δ = 900 Mpa. Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa.
Bánh răng nhỏ : Thấm C và tôi HRC =55 -63
Giới hạn bền δ = 900 Mpa. Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa
b.Xác định ứng suất tiếp xúc – ứng suất uốn cho phép
[σH ] = σHolim.KHL/ SH
[σF ] = σFolim.KFL.KFC/ SF
Trong đó :
σHolim : ứng suất tiếp xúc cho phép.
ΣFolim : ứng suất uốn cho phép.
SH, SF : Hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc và uốn.
23


`

Tra bảng 6.2 [5].
Ta chọn SH = 1,2
SF = 1,55
KFC : Hệ số xét đến ảnh hưởng khi đặt tải.
KFC = 0,8 khi đặt tải 2 phía ( Bánh răng quay 2 chiều).
KFC = 1

Khi đặt tải 1 phía ( bánh răng quay một chiều ).


σHolim =23HRC, ΣFolim =750
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HRC1 =60, bánh răng lớn HRC2 =55
σHolim1 =23HRC1 =23.60 =1380 , σFolim1 =750
σHolim1 =23HRC2 =23.55 =1265 , σFolim1 =750
NHO: Chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc :
NHO= 30.H
Nên ta có NHO1 = 30.6052,4 = 14,2.107, NHO2 = 30.5422,4 =109,3. 107
NHE,NFE : Chu kì thay đổi ứng suất tương đương. Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh
có :

NHE = NFE = 60.c.n. tΣ

Trong đó c, n, tΣ : Lần lượt là số lần ăn khớp của một vòng quay, số vòng quay trong
một phút, tổng thời gian làm việc của bánh răng đang xét.
Thời gian sử dụng của ôtô bằng quãng đường giữa 2 kỳ đại tu chia cho vận tốc trung
bình
tΣ =

S
300000
=
= 5000 giờ
v tb
60

S : Quãng đường giữa hai kỳ đại tu S = 300000 km

24



`

vtb: Vận tốc trung bình của xe

vtb = 60 km

Thay các giá trị vào cơng thức (3.19) ta có :
NHE= NFE= 60.1.6000.5000 =180.107
Ta có NHE1 > NHO1 do đó KHL1 =1,tương tự có KHL2 =1
Vậy [σH ]1 = σHolim1.KHL/ SH = 1380.1/1,2 =1150 Mpa
[σH ]2 = σHolim2.KHL/ SH = 1265.1/1,2 =1054 Mpa
[σH ] = ([σH ]1 +[σH ]2 )/2 =( 1150 +1054)/2 =1102 Mpa <1,25[σH ]2
Và [σF ]1 = σFolim1.KFL.KFC/ SF =750.0,8.1/1,55= 387 MPa
[σF ]2 = σFolim2.KFL.KFC/ SF =750.0,8.1/1,55=387 MPa
Ứng suất quá tải cho phép
[σH]max = 2,8 δ ch2 = 2,8.700 = 1960 (MPa)
[σF]1max = 0,8. σch1= 0,8.700 = 560 (MPa)
[σF]2max = 0,8. σch2= 0,8.700 = 560 (MPa)

c.Tính tốn các thông số bộ truyền hành tinh.
Sơ đồ bộ truyền bánh hành tinh.

25