Đồ án tốt nghiệp
Phần I
tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên xe Zil-130 hiện nay là hệ thống phanh dẫn động khí nén
một dòng. Truyền động phanh gồm có máy nén khí, van điều chỉnh áp suất,
bình chứa khí nén, van phân phối, các ống dẫn khí và bầu phanh.
Vì điều kiện khí hậu ở Việt nam là nóng và ẩm cho nên độ tin cậy của hệ
thống phanh xe Zil-130 là không cao, để nâng cao độ tin cậy và an toàn khi sử
dụng xe thì việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh là cần thiết. Để việc thiết kế
cải tiến hệ thống phanh đợc hoàn chỉnh hơn. Trớc hết ta đi kiểm nghiệm hệ
thống phanh để đảm bảo các thông số phù hợp cho việc thiết kế cải tiến.
Một số giả thiết khi tiến hành kiểm nghệm:
1. áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệ thuận với biến dạng hớng
kính của điểm đó khi phanh nghĩa là má phanh .
2. Toàn bộ diện tích làm việc của má phanh ép vào bề mặt trống phanh.
3. Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má
phanh bị biến dạng. Có lý do đó bởi vì tấm ma sát làm bằng vật liệu có độ
cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh
thờng có gân tăng cứng.
4. Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin.
áp suất tại một điểm nào đó đợc xác định theo công thức:
q = q
max
.sin

Trong đó: q: áp suất tại điểm cần tính
q
max
: áp suất cực đại cần tính

: góc ôm xác định vị trí điểm cần tính.

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 1 -
Đồ án tốt nghiệp
I. Các số liệu ban đầu.
Số liệu ban đầu dùng để tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh đợc lấy
theo xe tham khảo ở đây là xe Zil 130.
Hình PI.1. Kích thớc cơ bản của xe Zil-130
Các số liệu khác đợc đa ra dạng bảng:
Bảng 1:
TT Đại lợng Tên gọi Đơn
vị
Trị số
1 G
o
Trọng lợng bản thân N 43000
2 G Trọng lợng toàn bộ của xe khi đầy tải N 95250
3 G
01
Trọng lợng phân ra cầu trớc N 25750
4 G
02
Trọng lợng phân ra cầu sau N 69500
5 Kí hiệu lốp 9,00-20
6 D
t
Đờng kính tang trống m 0,42
7 B Chiều rộng tấm ma sát m 0,07-0,08
8 L Chiều dài cơ sở của xe m 3,8
9 H

g
Chiều cao trọng tâm của xe m 1,45
10


Góc ôm của tấm ma sát độ 120 và 125
11

1
Góc bố trí tấm ma sát độ 20 và 25
12 D Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm
tựa chốt quay
m 0,165
13 C Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm
cam đẩy má phanh
m 0,16
14 K Khoảng cách hai lực tì của cam vào
má phanh
m 0,01
15 Dung tích bình chứa khí nén l 35
16 Chiều rộng cam mở má phanh m 0,04
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 2 -
Đồ án tốt nghiệp
II. xác định Mô men yêu cầu ở các cơ cấu phanh khi
tăng tải 2 tấn
1. Xác định trọng tâm của xe khi tăng tải
Với giả thiết khi tăng tải thì tải trọng đợc phân bố đều trên thùng xe.
Khi đó tại trọng tâm của thùng xe sẽ có thêm một lc G = 20000(N)
Hình PI.2. Sơ đồ tính
Dựa vào sơ đồ trên ta có thể xác định đợc toạ độ trọng tâm nh sau:

Lấy mômen đối với điểm O
2

G
1
= G(178,5/3800)
= 940 (N)
Suy ra.
G
2
= G - G
1
= 20000 940 =19060 (N)
Nh vậy ta có :
- Trọng lợng phân ra cầu trớc và cầu sau của xe khi tăng tải là:
G
1
= G
01
+ G
1
= 25750 + 940 = 26690 (N)
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 3 -
G

G

2
G


1
G
a b
6675
1075
3800
2157
575
950
3622 179
Đồ án tốt nghiệp
G
2
= G
02
+ G
2
= 69500 + 19060 = 88560 (N)
- Toạ độ trọng tâm của xe khi tăng tải là:
a = (G
2
.L)/G
= (88560.3,8)/115250 = 2,92 (m)
b = L- a
= 3,8 2,92 = 0,88 (m)
Chiều cao toạ độ trọng tâm lấy h
g
= 1,6 (m)
2. Tính toán Mômen phanh
Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ của

xe hoặc dừng hẳn xe với gia tốc chậm dần trong thời gian cho phép.
Mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh đợc tính nh sau:
+ Mômen phanh yêu cầu ở cơ cấu phanh trớc
M
p1
= G
1

bx
g
P
r
g
hJ
b
L
G
M









+=
max
1

2
[I. 1]
+ Mômen phanh cần có ở cơ cấu phanh sau:
M
p2
= G
2

bx
g
P
r
g
hJ
a
L
G
M









=
max
2

2
[I. 2]
Trong đó :
Trọng lợng của ôtô khi tăng tải: G = 115250 (N).
Chiều dài cơ sở của ôtô: L = 3,8 (m).
Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc: a = 2,92 (m).
Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau: b = 0,88 (m).
Chiều cao trọng tâm xe: h
g
= 1,6 (m).
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 4 -
Đồ án tốt nghiệp
Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:
max
J
= 5,88(m/s
2
).
Gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s
2
).
Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng chọn = 0,6 do xe không có hệ
thống ABS.
Bán kính lăn của bánh xe và đợc xác định theo mối quan hệ sau:
r
bx
=

.r
0


trong đó :
r
0
=
4,25
2






+
d
B

Theo kí hiệu của lốp ta có:
B = 9(inc).
d = 20(inc).
hệ số biến dạng lốp:

= 0,93.

).(448,0)(4484,25
2
20
993,0 mmmr ==







+=
r

= 0,448 (m).
Thay các giá trị ở trang 4 vào [I. 1] và [I. 2] ta đợc :
Mômen phanh yêu cầu ở các bánh xe trớc là :

).(7422448,0
88,0.81,9
6,1.88,5
1
8,3.2
88,0.115250
6,0
1
NmM
P
=






+=
Mômen phanh yêu cầu ở các bánh xe sau là :


).(8067448,0
92,2.81,9
6,1.88,5
1
8,3.2
92,2.115250
6,0
2
NmM
P
=






=
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 5 -
Đồ án tốt nghiệp
III . Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc.
Để tính toán kiểm nghiệm phanh guốc, trớc hết ta phải tính toán các thông số
cơ bản nh góc xác định điểm đặt phản lực tác dụng từ trống phanh lên các
guốc phanh trớc và sau (), bán kính đặt phản lực tác dụng từ trống phanh lên
các guốc phanh trớc và sau ().
1. Tính góc xác định điểm đặt lực
Hình PI.3
Góc là góc xác định điểm đặt của lực N và đây cũng chính là điểm đặt của
lực R. Góc này đợc xác định theo công thức dới đây.


210
21
2sin2sin2
2cos2cos



+

=tg
[I. 3]
Trong đó các góc
1

,
0

,
2

là các góc hình học phụ thuộc kết cấu cơ cấu
phanh theo (Hình PI.4)
+ Góc

1

ở cơ cấu phanh trớc
Trong đó:


1

: Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma sát
1

= 20
0

0

: Góc ôm của tấm ma sát
0

= 120
0
.
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 6 -
y
N
N
N
x


Đồ án tốt nghiệp

2

: Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát


2

=
1

+
0

=120
0
+20
0
=140
0
.
b
b
00
a
a
b
b
11
P
P
a
a
r
r
t

t
Y
Y
X
X
b
b
22
Hình.PI.4. Các thông số hình học của cơ cấu phanh.
Thay các góc
1

,
0

,
2

vào [I. 3] ta đợc:

10185,0
280sin40sin)180/120(2
280cos40cos
00
00
1
=
+

=



tg

82,5
1
=

.
+ Góc

2

ở cơ cấu phanh sau
Trong đó :

1

: Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma sát

1

= 25
0

0

: Góc ôm của tấm ma sát
0


= 125
0
.

2

: Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát

2

=
1

+
0

=125
0
+25
0
=150
0
.

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 7 -
Đồ án tốt nghiệp
Thay các góc
1

,

0

,
2

vào [I. 3] ta đợc:
0238,0
300sin50sin)180/125(2
300cos50cos
00
00
2
=
+

=


tg

37,1
2
=

.
2. Tính bán kính điểm đặt lực

Hình PI.5
Theo [TL1] ta có thể xác định bán kính theo công thức:
=

)
2
sin(
)
2
sin(4
0
0
0



+
T
r
[I. 4]
Trong đó:
r
T
: Là bán kính tang trống r
T
= 0,21 (m).

0

: Góc ôm của tấm ma sát
0

= 125
0

.
+ Cơ cấu phanh trớc
Thay r
T
,
0

vào [I. 4] ta đợc:

1
=
)
2
120
sin(
180
120
)
2
120
sin(21,0.4
+

= 0,2457 (m)
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 8 -

r
0



R
0

Đồ án tốt nghiệp
+ Cơ cấu phanh sau
Thay r
T
,
0

vào [I. 4] ta đợc:

2
=
)
2
125
sin(
180
125
)
2
125
sin(21,0.4
+

= 0,2242 (m)
3. Xác định góc
Góc là góc tạo bởi lực tổng hợp R với lực N (Hình PI.5).
Từ quan hệ hình học ta có

tg =
N
N
N
T .
à
=
= [I. 5]
: Là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống
có trị số từ ( 0,25 0,3 ).
Ta chọn = 0,3. Thay vào [I. 5] ta có:

o
arctg 7,16)3,0( ==

4. Xác định r
0
Theo [TL2] thì bán kính r
0i
xác định theo công thức :
r
0i
=
2
1
.
à
à

+

i
Với
à
=0,3,
1

= 0,2457 (m),
2

= 0,2242 (m).
Ta đợc

).(07,0
3,01
3,0
2457,0
2
1
0
mr =
+
=

).(064,0
3,01
3,0
2242,0
2
2
0

mr =
+
=
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 9 -
Đồ án tốt nghiệp
5. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh
Để xác đinh lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh ta có thể dùng phơng pháp
hoạ đồ lực.
Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để
đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ra ở guốc phanh trớc và sau bằng mô
men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.
Khi đã chọn đợc các thông số kết cấu
0

,
1

,
2

, r và xác định đợc góc và bán
kính nghĩa là xác định đợc hớng và điểm đặt các lực.
Lực N
1
, N
2
với hai lực này hớng vào tâm 0.
Lực R
1
là tổng hợp của lực N

1
và T
1

Nh vậy mômen sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là :
M
P
= M
P1
+M
P2
= R
1
.r
0 1
+ R
2
.r
01

Cách xác định các lực bằng phơng pháp hoạ đồ lực
Đối với cơ cấu phanh dẫn động các guốc phanh bằng khí nén, cơ cấu tác động
cuối cùng là cam ép. Trên xe Zil - 130 các biên dạng cam có dạng đối xứng
nên khi tác động, các má phanh của guốc phanh trớc và sau có các khoảng
dịch chuyển bằng nhau. Trong điêù kiện đó nếu kích thớc của các má phanh
nh nhau thì biến dạng của chúng cũng bằng nhau và vì vậy áp suất trên các má
phanh cũng bằng nhau. Điêù này có nghĩa là các phản lực từ trống phanh lên
các guốc phanh trớc và sau là bằng nhau.
R


= R

= R
- Quy trình xác định các lực bằng phơng pháp hoạ đồ:
+ Xây dựng hoạ đồ lực.
1. Xác định các thông số hình họccủa cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đùng
tỷ lệ, vẽ các lực P
2. Tính góc và bán kính , từ đó xác định điểm đặt của lực R
3. Tính góc và vẽ các phơng của lực R. Kéo dài phơng của lực R và P cắt
nhau tại O, kéo dài phơng của P và R cắt nhau tại O.
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 10 -
Đồ án tốt nghiệp
Để xác định phơng của lực U ta dựng theo trạng thái cân bằng. ậ trạng
thái này tổng hợp lực tác dụng lên guóc phanh bằng không. Vì vậy 3 lực này
phải tạo thành tam giác lực khép kín. Nghĩa là, nếu kéo dài 3 lực này thì
chúng phải cắt nhau tại một điểm, đó chính là các điểm O, O. Nh vậy, để
xác định phơng của các lực U chỉ cần nối O với O
1
(tâm chốt) và nối O
2
(tâm
chốt).
4. Vẽ các đờng song song với R và R, trên các đờng này đặt các đoạn
bằng nhau: R = R = R và từ đó dựng các tam giác lực bằng cách tơng
tự nh đã trình bầy trên đây.
5. Với các bánh xe có kích thớc giống nhau ta có r
0
= r
o
= r

0
.
Và ta có thể tính đợc lực R nh sau:
R=M
p
/2r
o
+ Dựa vào các giá trị của lực R và tỷ lệ xích trên hoạ đồ lực ta xác định đợc
các lực còn lại P, P,U,U'
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 11 -
Đồ án tốt nghiệp
a. Với cơ cấu phanh tr ớc:
Ta có góc ôm
0
của tấm ma sát trớc và sau bằng nhau nên bán kính đặt
lực tổng hợp là nh nhau và bán kính r
0
bằng nhau.
Hình. PI.6: Họa đồ lực phanh của cơ cấu trớc.
Mô men phanh tại các bánh xe : M
p
bx
= r
o
.R + r
o
.R = 2.R.r
o

R

t
= R
t
= R
t
=
o
bx
p
r
M
.2
=
07,0.2
7422
= 53014 (N).
Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc các độ dài các véctơ lực:
+ Má trớc của cơ cấu phanh
P
d

= 73,64 (mm).
R

d
= 250 (mm).
U

d
= 182,82 (mm).

Suy ra hệ số tỷ lệ k
t
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 12 -
P'
U'
R'
U''
P''
0'
0''
P''
P'
T'
R'
N'
R''
N''
T''
0
U'
U''
R''
Đồ án tốt nghiệp
k
t
=
R
R
d
t

'
'
=
250
53014
= 212,056 (N/mm)
Từ đó ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh trớc là:
P

t
= k
t
P

d
= 212,056 .73,64
= 15615 (N)
U

t
= k
t
U

d
= 212,056 . 182,82
= 38768 (N)
+ Má sau của cơ cấu phanh
P
d


= 167,36 (mm).
R

d
= 250 (mm).
U

d
= 93,67 (mm).
Suy ra hệ số tỷ lệ k
t
k
t
=
R
R
d
t
''
''
=
250
53014
= 212,056 (N/mm)
Từ đó ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh trớc là:
P

t
= k

t
P

d
= 212,056 . 167,36
= 35490 (N)
U

t
= k
t
U

d
= 212,056 . 93,67 = 19863 (N)

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 13 -
Đồ án tốt nghiệp
b. Với cơ cấu phanh sau:

Hình.PI.7: Họa đồ lực phanh của cơ cấu phanh sau
Mô men phanh tại các bánh xe : M
p
bx
= r
o
.R + r
o
.R = 2.R.r
o


R
s
= R
s
= R
s
=
o
bx
p
r
M
.2
=
064,0.2
8067
= 63023 (N).
Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc các độ dài các véctơ lực:
+ Má trớc của cơ cấu phanh sau
P
d

= 76,17 (mm).
R

d
= 250 (mm).
U


d
= 183,97 (mm).
Suy ra hệ số tỷ lệ k
s
k
s
=
R
R
d
s
'
'
=
250
63023
= 252,092 (N/mm)
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 14 -
U'
p'
R'
P"
U''
0
0'
0''
T'
R ''
N ''
R'

N'
T''
R''
P'
P''
Đồ án tốt nghiệp
Từ đó ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh sau là:
P

s
= k
s
P

d
= 252,092 . 76,17 = 19202 (N)
U

s
= k
s
U

d
= 252,092 . 183,97 = 46377 (N)
+ Má sau của cơ cấu phanh sau.
P
d

= 166,14 (mm).

R

d
= 250 (mm).
U

d
= 88,5 (mm).
Suy ra hệ số tỷ lệ k
s
k
s
=
R
R
d
s
'
'
=
250
63023
= 252,092 (N/mm)
Từ đó ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh trớc là:
P

s
= k
s
P


d
= 252,092. 166,14
= 41882 (N)
U

s
= k
s
U

d
= 212,056 . 93,67
= 19863 (N)
Bảng 2. Các thông số má phanh.
Thông số Cơ cấu phanh trớc Cơ cấu phanh sau
Má trớc Má sau Má trớc Má sau

0
10 10 10 10

1
(độ)
20 20 25 25

2
(độ)
140 140 150 150

0

(độ)
120 120 125 125
a (mm) 150 170 150 170
c (mm) 165 165 165 165

0
(độ)
5,82 5,82 1,37 1,37
(mm)
245,7 245,7 224,2 224,2
r
0
(mm) 70 70 64 64
5. Kiểm tra hiện t ợng tự xiết :
Trong quá trình phanh có thể xẩy ra hiện tợng tự xiết. Hiện tợng tự xiết xẩy ra
khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần lực
P của cam ép tác động lên guốc phanh. Trong trờng hợp nh vậy đứng về mặt
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 15 -
Đồ án tốt nghiệp
lý thuyết mô men phanh trên guốc phanh sẽ lớn vô cùng lớn. Điều này rất
nguy hiểm đối với xe vì nó làm mất tính ổn định và dẫn hớng khi phanh.
Điều kiện xảy ra hiện tợng tự xiết là: (Theo [TL2])

[ ]
à


à
=


=
sin.
cos.
C
C
= 0,28 0,3 [I. 6]
để không xảy ra hiện tợng tự xiết thì
à

[ ]
à


Từ công thức tính Mômen phanh ta thấy để Mômen phanh tiến đến một giá
trị cực đại lá vô cùng thì hiện tợng tự xiết chỉ có thể xẩy ra đối với má trớc của
cơ cấu phanh guốc.
+ Đối với má trớc của cơ cấu phanh trớc (với c = 0,165 (m), = 5,82
0
)ta có:
=

=
82,5sin165,02457,0
52,8cos165,0
à
0,74
Vậy m = 0,74 không thuộc vào giới hạn của m nên cơ cấu phanh trớc không
xẩy ra hiện tợng tự xiết.
+ Đối với má trớc của cơ cấu phanh sau (với c = 0,165 (m), = 1,37
0

)
=

=
37,1sin165,02242,0
37,1cos165,0
à
0,75.
Vậy m = 0,75 không thuộc vào giới hạn của m nên cơ cấu phanh sau không
xẩy ra hiện tợng tự xiết.
6. Kiểm nghiệm độ bền má phanh.
Kích thớc má phanh đợc xác định theo điều kiện sau: Công ma sát riêng, áp
suất lên bề mặt má phanh, tỷ số p, chế độ làm việc cơ cấu phanh.
1. Công ma sát riêng L:
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 16 -
Đồ án tốt nghiệp
Nếu ô tô đang chuyển động với vận tốc V
ô
cho tới khi dừng hẳn (V
0
=0)
Thì toàn bộ động năng của ôtô có thể chuyển thành công ma sát L tại các cơ
cấu phanh :
L =

F
W
d
Trong đó W
d

: Động năng của Ôtô
W
d
=
2
).(
2
2
2
1
vvm
m: Khối lợng của ôtô khi tăng tải m = 11252 (kg)
Vận tốc của ôtô bắt đầu phanh ta lấy v
2
= 50(Km/h) = 13,88 (m/s).
Suy ra: W
d
=
2
88,13.11525
2
= 1111593 (J)
F

: Diện tích toàn bộ của má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh
Ta có:
( )
[ ]
'''''
0

24
osotsttt
brrb
F

++=

[ I. 7]
Chọn b
t
= 0,08 (m), b
s
= 0,11(m)
Thay các thông số đã biết vào công thức [I. 7] ta có
F

= 0,338 (m
2
)
Suy ra công ma sát riêng là:
L =
338,0
1111593
= 3288737 (J/m
2
)
= 3288,737 (KJ/m
2
)
Với [L] = 3000-7000 (KJ/m

2
)
Vậy công ma sát riêng thoả mãn điều kiện.
2. á p suất lên bề mặt má phanh:
áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền vật liệu :
q =
[ ]
q
br
M
T
P

0
2
1
.
à
[I. 8]
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 17 -
Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:
b là chiều rộng má phanh :.
r
t
bán kính trống phanh :

0
là góc ôm má phanh
[q] là áp suất cho phép: [q] = 1,5 2 (MN/m

2
).
+ Cơ cấu phanh trớc:
Với cơ cấu phanh trớc hai má bằng nhau nên:
q
1
=
0
2
1
1
2
à
T
P
rb
M
[I. 9]
Trong đó:
b
1
: là chiều rộng má phanh trớc : b
1
= 0,08 (m).
r
t
: bán kính trống phanh : r
t
= 0,21(m)


0
: là góc ôm má phanh:
0
= 120
o
Thay số vào ta đợc:
q
1
= 1,67(Mpa)
Vì q
1
< [q
1
] nên thoả mãn điều kiện
+ Cơ cấu phanh sau:
q
2
=
0
2
2
2
2
à
T
P
rb
M
[I. 10]
Trong đó:

b
1
: là chiều rộng má phanh sau : b
2
= 0,11 (m).
r
t
: bán kính trống phanh : r
t
= 0,21(m)

0
: là góc ôm má phanh:
0
= 125
o
Thay số vào ta đợc:
q
2
= 1,27(Mpa)
Vì q
1
< [q
1
] nên thoả mãn điều kiện
3. Tỷ số giữa khối l ợng và tổng diện tích má phanh
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 18 -
Đồ án tốt nghiệp
Ngoài các chỉ tiêu trên, thời gian làm việc của má phanh còn đợc đánh giá
bằng tỷ số p tỷ số này trong giới hạn ( 2,5.10

4
3,5.10
4
) kg/m
2
p =
F
M

[I. 11]
Trong đó :
M: Khối lợng toàn bộ của ôtô khi tăng tải: M = 11525 (kg).
F

: Tổng diện tích các má phanh:
F

= 0,338(m
2
)
Thay vào công thức [I. 11] ta có:
p = 34097(kg/m
2
)
Vậy điều kiện này đợc thoả mãn.
4 . Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh .
Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ khối lợng chuyển động của ôtô đợc
chuyển hóa thành nhiệt tại các cơ cấu phanh. Một phần của nhiệt lợng này sẽ
nung nóng các chi tiết trong cơ cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh, phần
còn lại toả ra môi trờng không khí.

Phơng trình cân bằng nhiệt đợc viết nh sau (Theo [TL2]):

T
T
TtT
dkFCTm
VV
m

+=

0
0
2
2
2
1
2
[I. 12]
Trờng hợp phanh ngặt, thời gian phanh rất ngắn nên lợng nhiệt toả ra ngoài
không khí rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua:

0dkF
t
t
0
TT


.

Nên sự tăng nhiệt độ đợc xác định bằng công thức sau:
T
0
=
Cm
VVm
T
2
)(
2
2
1
2

[I. 13]
Trong đó: m : Khối lợng của xe m = 11525(kg),
V
1
: Vận tốc ban đầu lấy V
1
= 30 km/h = 8,3 m/s
V
2
: Vận tốc xe sau khi phanh V
2
= 0.
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 19 -
Đồ án tốt nghiệp
m
t

: Khối lợng của các trống phanh
m
T
= 4. m
m: Khối lợng của một trống phanh m=19 (kg),
Suy ra: m
T
= 4.19 = 76 (kg).
C : Nhiệt dung của chi tiết nung nóng C = 500(J/kgđộ).
Thay số vào [I. 13] ta đợc:
T
0
=
0
22
45,10
500.76.2
)03,8(11525
=

C < 15
0
C.
Nh vậy điều kiện nhiệt đợc thoả mãn.
Phần II
Tính bền một số chi tiết
I. Tính bền trốnh phanh.
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 20 -
Đồ án tốt nghiệp
Dựa vào trạng thái chịu lực của trống phanh trong qúa trình phanh ta thấy

trống phanh làm việc gần giống nh ống dầy chịu áp suất bên trong. Trong quá
trình tính toán ta giả thiết rằng áp suất phân bố trên bề mặt trống phanh là
không đổi, đồng thời ta đa thêm vào hệ số an toàn là n =1,5 trong khi tính toán
bền cho trống phanh.
áp suất bên trong trống phanh đợc tính theo công thức (Theo [TL2]) :
q =
0
2

à
T
P
rb
M
[II. 1]
Trong đó :
M
p
: Mômen phanh do guốc trớc và guốc sau sinh ra.
Qua phân tích và tính toán ở mục III ta thấy rằng áp suất sinh ra trên bề mặt
trống phanh ở cơ cấu phanh trớc lớn hơn ở cơ cấu phanh sau nên ta chỉ tính
bền cho cơ cấu phanh trớc.
Theo lý thuyết về ứng suất và biến dạng của ống dầy chứa áp suất bên trong
có áp suất phát sinh trong ống khi chịu lực bên trong là.

n
=











2
2
22
2
1
r
b
ab
qa
[II. 2]

T
=








+


2
2
22
2
1
r
b
ab
qa
[II. 3]
Trong đó

n
:ứng suất phát sinh theo phơng hớng tâm.

T
:ứng suất phát sinh theo phơng tiếp tuyến.
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 21 -
Đồ án tốt nghiệp
a :Bán kính trong của trống phanh a = 210 mm
b:Bán kính ngoài của trống phanh b = 228 mm
r

: Khoảng cách từ tâm ống đến điểm cần tính
Qua hai công thức [II.1], [II. 3] ta thấy

n
: Luôn là ứng suất nén vì :
0
22

2
>
ab
qa
và









2
2
1
r
b
< 0
do vậy
n
< 0

t
: Luôn là ứng suất kéo vì :
0
22
2
>

ab
qa
và









2
2
1
r
b
> 0
Ta thấy rằng khi r = a thì
n
đạt giá trị cực đại vì r = (a-:-b) ta có:

nmax
=











2
2
22
2
1
r
b
ab
qa
= - q

nmax
= 1,67 (MPa )
Để đảm bảo điều kiện an toàn khi làm việc ta lấy thêm hệ số an toàn là n = 1,5
khi đó ta có:

nmax
= 1,67.1,5 = 2,505 (MPa)
Trống phanh đợc làm bằng vật liệu thép G
r
-18-36 có:
[
n
] = 38 (MPa)
[
k

] = 18 (MPa)
Vậy trống phanh đợc chế tạo đủ điều kiện làm việc.
II. Tính bền guốc phanh.
Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng guốc phanh trớc của cơ cấu phanh
sau chịu lực lớn nhất vì vậy ta tiến hành tính toán bền cho guốc phanh trớc của
cơ cấu phanh sau.
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 22 -
Đồ án tốt nghiệp
1.Tìm toạ độ trọng tâm của mặt cắt ngang guốc phanh.
X
R
1
R
2
R
3
Y
2
Y
G2
Y
G1
d
R'
2
R
G
R'
1
c

X
1
X
1
G
1
2
3
b


Hình.PII.1: Mặt cắt ngang của guốc phanh.
Bán kính ngoài má guốc phanh: R
1
= 201 (mm).
Bán kính trong má guốc phanh: R
2
=190 (mm).
Bán kính trong xơng guốc phanh: R
3
= 130(mm).
Chiều rộng guốc phanh: a = 100 (mm).
Chiều dầy má guốc phanh: b = 11 (mm).
Chiều cao xơng guốc phanh: d = 60 (mm).
Chiều dầy xơng guốc phanh: c = 22 (mm).
a. K ích th ớc từ trục X-X đến trọng tâm G
Ta có :
Y
C1
=

21
12
.
FF
FY
+
, [II. 4]
[II. 4] là công thức tính kích thớc đến trọng tâm G.
Với F
1
diện tích phần trên chữ T
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 23 -
Đồ án tốt nghiệp
F
1
= a.b = 100.11 = 1100 (mm
2
).
F
2
diện tích phần dới chữ T:
F
2
= c.d = 22.60 = 1320 (mm
2
).
Y
2
= Y
c1

+Y
c2
=R
1
'
- R
2
'
Trong đó:
R
1
'
=
).(5,199
2
11
201
2
1
mm
b
R ==
R
1
: Bán kính trọng tâm phần diện tích trên, tính đến tâm tang trống
R
2
'
=
).(160

2
60
190
2
2
mm
d
R ==
R
2
: Bán kính trọng tâm phần diện tích dới, tính đến tâm tang trống.

),(5,35
2
6011
2
2
mm
db
Y =
+
=
+
=
Thay vào [II. 4] ta đợc :

)(14,16
13201100
1100.5,35
1

mmY
C
=
+
=
Y
c2
= Y
2
- Y
c1
= 35,5 16,14=19,36 (mm).
b. Tính bán kính đ ờng trung hoà :
R
th
=
)(8,175
''
2
2
1
1
21
mm
R
F
R
F
FF
=

+
+
Vậy khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm guốc phanh là
R
G
= R
2
'
+ Y
C2
=160 +19,36 =179,36(mm).
2. Kiểm tra bền guốc phanh.
Đối với guốc phanh để kiểm tra bền là rất phức tạp do vậy khi tính toán ở đây
ta chỉ lấy các giá trị gần đúng.
Ta kiểm tra tại những tiết diện nguy hiểm nhất, muốn thế ta phải vẽ đợc biểu
đồ nội lực . ở trên bằng phơng pháp hoạ đồ lực ta đã xác định đợc các lực P,
U, R tác dụng lên guốc phanh trớc của cơ cấu phanh sau:
P = 19202 (N)
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 24 -
Đồ án tốt nghiệp
U= 46377 (N)
R= 63023 (N)
Đặt các giá trị lực này vào guốc phanh trớc của cơ cấu phanh sau tại vị trí đặt
lực R
1
ta cắt ra thành 2 nửa thay vào mặt phẳng cắt đó đặt các lực:
Lực N
z1
hớng tâm, và Q
Y1

, M
U1
ở nửa trên
Lực N
z2
hớng tâm, và Q
Y2
, M
U2
ở nửa dới
Các lực này có phơng giống nhau chiều ngợc và trị số bằng nhau theo tứng
cặp .
a. Xét cân bằng cho đoạn trên của guốc phanh:
Guốc phanh đợc cắt thành hai nửa, nửa trên và nửa dới tại điểm đặt của lực R.
Xét cân bằng cho đoạn trên ta tính tổng các nội lực và tổng các ngoại lực
chúng bằng nhau theo từng phơng X,Y,Z của hệ trục toạ độ.
Ta đi xét sơ đồ dới đây:
Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45 - 25 -