§å ¸n tèt nghiÖp

Ph¹m Hoµng Long - ¤t« K45

Ch¬ng III
thiÕt kÕ tÝnh to¸n hÖ thèng phanh

- 31 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Phần i: Thiết kế hệ thống phanh
1. tính toán hệ thống phanh:
1.1 tính toán cơ cấu phanh sau:
1.1.1 Xác định mô men cần có ở các cơ cấu phanh:

Pj
G

Z2

Z1
O1

b

a

O2

L

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ
hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh
tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trớc là:

M PT =

m1.G1
.rbx (1)
2

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh
tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau là:

M PS =

m2 .G2
.rbx (2)
2

Trong đó :
m1, m2: Hệ số phân bố lại trọng lợng khi phanh ở cầu trớc và cầu sau.
m1 = 1 +

m2 = 1


J max .hg
g.b

= 1+

J max .hg
g .a

- 32 -

6.0,8
1, 43
9,81.1,14

= 1+

6.0,8
0,63
9,81.1,31


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc:
a = 1,31(m)
b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:
b = 1,14 (m)
hg - Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,8(m)

g - Gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s2)
- Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng = 0,6
rbx - Bán kính lăn của bánh xe ta có:
d
rbx = ( B.0,75 + .25,4).
2
= (195.0,75 +

16
.25,4).0,93 = 325(mm)
2

G1,G2- Trọng lợng phân bố ra cầu trớc và cầu sau:
G1 =

G.b 3000.1,14
=
= 1600( KG )
L
2,45

G2 =

G.a 3000.1,31
=
= 1400( KG )
L
2,45

G- Trọng lợng ôtô khi đầy tải: G = 3000(KG)

Thay các giá trị vào (1), (2) ta đợc :
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trớc là :
M PT =

1,43.1400
.0,6.0,325 = 195,2 ( KGm)
2

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là:
M PS =

0, 63.1600
.0, 6.0,325 = 98,3
2

( KGm)

1.1.2 Xác định góc ( ) và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên

má phanh:
Góc (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm O với điểm đặt lực):

- 33 -


Đồ án tốt nghiệp

tg =

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45


cos 21 cos 2 2
2 0 sin 21 sin 2 2

Với: 1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;
0- góc ôm của tấm ma sát;
2 = 1 + 0.
Bán kính của lực tổng hợp:
2rt ( cos 1 cos 2 )

=

02 + sin 2 0 2 0 cos( 1 + 2 ) sin 0

Với: rt bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có
thể tham khảo xe tơng tự) rt = 130 (mm)
a. Má trớc:
Theo xe tham khảo ta có:
1' = 15
'
0 = 115 = 2 rad
'
'
'
2 = 1 + 0 = 130

Do đó:
tg t' =

cos 2.15 cos 2.130

= 0,2
2.2 + sin 2.15 sin 2.130

t' 11,3
t' =

2.130( cos 15 cos 130)

2 + sin 115 2.2 cos(15 + 130) sin 115
2

2

b. Má sau:

- 34 -

150(mm).


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

1'' = 15
''
0 = 110 1,92(rad )
''
''
''

2 = 1 + 0 = 125

tg t' =

cos 2.15 cos 2.125
= 0,23
2.1,92 + sin 2.15 sin 2.125

t' 13
t' =

2.130( cos15 cos125)

1,92 2 + sin 2 110 2.1,92 cos(15 + 125) sin 110

148(mm).

1.1.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng

pháp họa đồ:
1.1.3.1 Xác định góc ở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trớc thông các số kết cấu (1, 2, 0, r1) chúng ta tính đợc góc
và bán kính .Do đó ta xác định đợc hớng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hớng

vào tâm 0).
Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.
Góc đợc xác định nh sau: tg =

T

=à.
N

Với là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng = 0,3. Nh thế
là chúng ta đá xác định đợc góc = 16, 7 0 , nghĩa là xác định đợc hớng của
R1. Góc má phanh trớc và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số
ma sát nh nhau.
1.1.3.2 Xác định bán kính r0:

Nh vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe là:

M p = M p1 + M p 2 = R1r0 + R2 r0 = ( R1 + R2 ) r0
Trong đó bán kính r0 đợc xác định theo công thức:
- 35 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

r0 =

à
1+ à 2

Đối với má trớc:
r0' = 150.

0,3
1 + 0,3 2


= 39,47(mm).

Đối với má sau:
r0'' = 148.

0,3
1 + 0,3 2

38,94(mm).

1.1.3.3 Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai
piston dẫn động các guốc phanh trớc và sau thì các lực tác động bằng nhau:
Pt = P s = P
Họa đồ đợc xây dựng cho từng guốc phanh.
Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ
theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P.
Tính góc và bán kính , từ đó xác định điểm đặt của lực R.
Tính góc và vẽ phơng của lực R. Kéo dài phơng của Rt và P cắt
nhau tại O, kéo dài phơng của P và Rs cắt nhau tại O.
Để xác định phơng của U cần lu ý rằng, ở trạng thái cân bằng
tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: P + R + U = 0
Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu
kéo dài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O
và O. Để xác định phơng của các lực U chỉ cần nối O với O1 và O với O2.

- 36 -



Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngợc chiều.
Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các
đờng song song với các lực R và U đã có trên họa đồ.
Ta có các thông số:
Cơ cấu phanh sau
Má trớc
15
15
130
115
105
100
11,3
150
39,47

(độ)
1(độ)
2(độ)
0(độ)
a (mm)
c (mm)
0(độ)
(mm)
r0 (mm)

0

Má sau
15
15
125
110
105
100
13
148
38,94

Do đó ta có hoạ đồ lực phanh:
o''

o'

p

T'

r''

n'
r'
u'

r''
U''

p
p

o1
r'

u'

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R và R và tính tỷ lệ:
k=

R'
R

''

=

p

104,3
2,213
47,13

Kết hợp ta có hệ phơng trình:

- 37 -

o2
u''



Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

'
'
''
''
'

R .r0 + R .r0 = M p
'
''

R k .R = 0
'
''

0,03947.R + 0,03894.R = 98,28
'
''

R 2,213.R = 0

R ' 1722,22( KG )
Giải hệ phơng trình ta đợc: ''
R 778,23( KG )


Trên họa đồ ta đo đợc giá trị của R = 104,3 vậy ta có tỷ lệ xích:

à=

1722,22
16,5( KG / mm )
104,3

Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc:
P = 31 (mm) ; U= 76,7 (mm) ; U= 20,3 (mm).
Ta tính đợc các lực còn lại:
P = 31ì16,5

= 511,5 (KG)

U = 76,7ì16,5 = 1065,6 (KG)
U= 20,3ì 16,5 = 336,6 (KG)
1.1.4 Kiểm tra hiện tợng tự xiết:
1.1.4.1 Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và

Mp có dạng:
Mp =

àt P( c cos + a )
c( cos t + à sin t ) à t

Biểu thức trên cho thấy, nếu: c( cos t + à sin t ) à t = 0 thì M p .
Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trớc sẽ trở nên
vô cùng lớn, đây chính là hiện tợng tự xiết. Với điều kiện để xảy ra hiện tợng
tự xiết là:


- 38 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

à=

c cos t
= [à]
t c sin t

Với: c khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 100 (mm);

t , t góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh.
' = 11,30
'
= 150(mm)

à=

100. cos11,3
0,75
150 100. sin 11,3

Vậy là không có hiện tợng tự xiết xảy ra với guốc trớc cơ cấu phanh cầu
sau.
1.1.4.2 Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

Từ họa đồ ta có thể thấy s c sin s > 0 trong mọi trờng hợp vì vậy:
c cos s + à ( " sin s ) > 0

Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tợng tự xiết.
1.2 Tính toán cơ cấu phanh trớc:

Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay đợc xác định
nh sau:

M p = m.à .Q.Rtb
Trong đó:
m - Số đôi bề mặt ma sát. Chọn m = 2.
Q - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh.
à - Hệ số ma sát. à =0,3.

Q

Rtb- Bán kính trung bình tấm ma sát.
Rtb =

R1 + R2 80 + 130
=
= 105(mm)
2
2

- 39 -

rtb


Q


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe
tham khao ta có:
R1 = 80(mm); R2 = 130(mm)
Do đó:
Q=

Mp

=

m.à .Rtb

195,2
= 3098,4( KG )
2.0,3.0,105

d 2
Mặt khác: Q = p 0 .
.n
4
n - Số lợng ống xilanh làm việc. Chọn n = 2.
p0 - áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0 = 50 ữ 80 (KG/cm2).
Chọn p0 = 70 (KG/cm2)

d Đờng kính xi lanh bánh xe.
Nên:
d=

1.3

4.Q
4.3098,4
=
= 5,3(cm) = 53(mm)
. p0 .n
3,14.70.2

Xác định các kích thớc má phanh:
1.3.1 Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn

bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh nh sau:
Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V 0 cho tới khi dừng hẳn
(V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể đợc coi là đã chuyển thanh công
ma sát L tại các cơ cấu phanh:

G.V02
L=
[ L]
2.g .F
Với:
G = 3000 (KG) là trọng lợng ôtô khi đầy tải;
V0= 50 (km/h) = 13,89 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.

- 40 -



Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Gọi tổng diện tích các má phanh là F ta có:
a. Với cơ cấu phanh sau:
m

F1 = 0i rt bi
i =1

Với:
m số lợng má phanh, m = 4.
oi góc ôm của má phanh thứ i.
rt bán kính trống phanh, rt = 130 (mm).
bi chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có
bs= 50 (mm); bt= 50 (mm).
Do đó:
F1 = 2.130.50(2 + 1,92) = 50960( mm 2 ) = 509, 6(cm 2 )

b. Với cơ cấu phanh sau:

F 2 : Diện tích toàn bộ của các má phanh ở cơ cấu phanh trớc.
F = 4.

.R22 .R12



.x 0 .
= 2( R22 R12 ).x0 .
2.
180
180

Trong đó:
x0 Góc ôm tấm ma sát. x0 = 600.
R1, R2 Bán kính trong và ngoài má phanh
F 2 = 2.(1302 80 2 ).60.

3,14
180

= 21980( mm 2 ) = 219,8(cm 2 )

Do đó diện tích toàn bộ má phanh là:
F = F1 + F 2 = 509, 6 + 219,8 = 729, 4 ( cm 2 )

Vậy công ma sát riêng là:

- 41 -


Đồ án tốt nghiệp

L=

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45


G.V02
3000 ì13,892
=
40, 4( KGm / cm 2 ) = 404( J / cm 2 )
2 g . A 2 ì 9,81ì 729, 4

Vậy thỏa mãn điều kiện: L [ L] = 400 ữ 1000( J / cm 2 ) .

1.3.2 áp suất trên bề mặt ma sát:

1. Với cơ cấu phanh trớc:
áp suất trên bề mặt má phanh đợc giới hạn bởi sức bền của vật liệu:
q=
q=

M 'p

à .bs .rt . 0
2

=

R1' ì r0'

à .bs .rt . 0
2

[ q ] = 1,5 ữ 2,0( MN / m 2 )

1722,22 ì 0,03947

134122,3( KG / m 2 ) 1,34( MN / m 2 )
115

ì
3
,
14
0,3 ì 0,05 ì 0,13 2 ì
180

Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép.

2. Với cơ cấu phanh sau:
áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa
phanh chia cho diện tích má phanh.
Lực ép má phanh là:
P=

Q 3098,4
=
= 1549,2( KG )
2
2

Diện tích một má phanh là:
F=

F 219,8
=
= 54,85(cm 2 )

4
4

Do đó áp suất trên bề mặt ma sát là:
q=

P 1549,2
=
= 28,2( KG / cm 2 ) = 2,82( MN / m 2 )
F
54,85

- 42 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

1.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh:

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở
trống phanh và một phần thoát ra ngoài không khí. Sự tăng nhiệt ở trống
phanh là:
G (V12 V22 )
t =
15 0
2.g .mt .c
0


Trong đó:
V1 - Tốc độ bắt đầu phanh. V1=30(km/h) =8,33(m/s)
V2 - Tốc độ kết thúc phanh. V2=0.

mt - Khối lợng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng.
c - Nhiệt dung của chi tiết bị nung nóng đối với thép và gang.
c = 500(J/kg.độ) = 50(KGm/kg.độ)
Suy ra:

G (V12 V22 ) 300(8,332 0)
mt
=
= 14,15(kg )
2.15.g.c
2.15.9,81.50
Trên thực tế khối lợng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn
14,15(kg) do đó thoả mãn.

2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh:
Sơ đồ dẫn động phanh:

- 43 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Nhiệm vụ của quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm
việc xác định các thông số cơ bản của nó: đờng kính xi lanh công tác, đờng

kính xi lanh chính, tỉ số truyền dẫn động.
2.1 Đờng kính xi lanh công tác:

Đờng kính xi lanh công tác của bánh sau d đợc tính trên cơ sở lực P đã
đợc xác định khi xây dựng họa đồ lực phanh:
d=

4P
. pi

Với: P lực ép của xi lanh phanh lên guốc phanh, P = 511,5 (KG).
pi - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi = 7 (MPa);
d =

4 ì 511,5
3(cm) = 30(mm).
3,14 ì 70

2.2 Đờng kính xi lanh chính:

Xét điều kiện cân bằng tại xilanh chính:

- 44 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

l

D 2
Qbd . . =
. pi
l'
4
Trong đó:
- Qbđ - Lực sinh ra tại bàn đạp.Chọn Qbđ = 70(KG).
- - Hiệu suất truyền động thủy lực, = 0,92.
- l,l - Cánh tay đòn của dẫn động bàn đạp. Theo xe tham khảo

l 300
=
50
l'

- D - Đờng kính xilanh chính.
Do đó:
D=

4.Qbd l
4.70 300
. . =
.
.0,92 = 2,6(cm) = 26(mm)
. pi l '
3,14.70 50

2.3 Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh:

Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh ở các cơ cấu phanh

sau (x2) đợc xác định nh sau:

x2 =

2( a + c )( 0 + )
c

ở đây: 0 - khe hở trung bình giữa má và tang trống 0,25(mm)

- độ mòn đờng kính cho phép của má phanh
[ ] = 1(mm);
a - khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P,
a = 105 (mm);
c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má
phanh, c = 100 (mm).

- 45 -


Đồ án tốt nghiệp

x2 =

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

2(105 + 100)( 0,25 + 1)
5,13(mm)
100

Cơ cấu phanh trớc là phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ

nên chọn x1= 1(mm).
Hành trình toàn bộ của bàn đạp đối với dẫn động phanh bằng chất lỏng đợc tính trên cơ sở bỏ qua biến dạng đàn hồi của dẫn động chất lỏng và trên cơ
sở tính thể tích chất lỏng cần ép ra khỏi xilanh chính.
Đối với ôtô có cơ cấu phanh đặt ở tất cả các bánh xe, hành trình bàn đạp
đợc tính theo công thức:

S bd = ( 0 + 2.

x1 .d 12 + x 2 .d 22
D

2

. b ).

l
l'

Trong đó:
0 - Khe hở giữa thanh đẩy với piston ở xilanh chính.

0 = 1,5 ữ 2(mm) . Chọn 0 =1,5(mm)
d1, d2, D - Đờng kính xilanh bánh xe trớc, bánh xe sau và xilanh
chính.

b - Hệ số bổ xung khi phanh ngặt thể tích của dẫn động chất lỏng
tăng lên, b = 1,05 ữ1,1 . Chọn b = 1,05.
Suy ra:

300

1.53 2 + 5,13.30 2
.
S bd = 1,5 + 2.
.
1
,
05
= 147,4(mm)
2
50
26



Vậy Sbđ [Sbđ] =150(mm).

2.4 Tính toán xéc măng trong xi lanh bánh xe:

- 46 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

áp suất trung bình của xéc măng không đẳng áp:

ptb =

0, 425.E.


A
t

3

D
D
( 3 ) 1ữ
t
t


Trong đó:
D
D
= 20 ữ 30 ; chọn
= 20
t
t

A
A
= 2,5 ữ 4 ; chọn = 4
t
t

D - Đờng kính xi lanh chính
A - Độ mở miệng của xéc măng ở trạng thái tự do
t Chiều dày xéc măng

E Mô dun đàn hồi của hợp kim gang, E = 1,2.105 (MN/m2)

- Hệ số phân bố áp suất, = 0,196
Do đó:
ptb =

0, 425.1, 2.105.4
20. ( 3 0,196 ) ( 20 1)

3

0, 6( MN / m 2 )

Nếu bỏ qua lực tác dụng lên piston của áp suất dầu d trong xi lanh bánh xe
và lực đẩy của lò xo trong xi lanh ta có phơng trình cân bằng lực quanh điểm
O:
Fms .a
Fms =

Plx
.b = 0
2

Plx .b 15.70
=
= 5, 4( KG )
2.a 2.98, 2

Với Plx = (2 ữ 5)% P = 15( KG )


- 47 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Do đó diện tích bề mặt xec măng là:
S=

Fms
5, 4
=
= 0, 00038(m 2 )
5
à . ptb 0, 2.0, 6.10

Với à là hệ số ma sát giữa xec măng và xi lanh, à = 0,2
Mặt khác:
Fms

S = 2. .R.h
Vậy bề rộng của xéc măng là:

Plx
b

a

S

0, 00038
h=
=
0, 004 ( m ) = 4 ( mm )
2. .R 2.3,14.0, 015

3. tính bền một số chi tiết:
3.1 Tính toán guốc phanh:

Guốc phanh thờng đợc làm theo hình chữ T.

a
b

1

X
2
G

d

Yc2 Y
c1

X

Y2
X1


X1

3

c
R1

a.

R2

R3

Tính kích thớc đến trọng tâm G:R
2

- 48 -

R1

RG


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Yc1 =

Y2 F1

F1 + F2

Y2- kích thớc chế tạo guốc phanh, Y2 = 23 (mm).
F1 - diện tích phần trên chữ T.
F1 = a.b = 50.6 = 300 (mm2).
F2 - diện tích phần dới chữ T.
F2 = c.d = 6.40 = 240 (mm2).
Do đó:

Yc1 =

23 ì 240
10(mm).
300 + 240

Yc2=Y2 - Yc1 = 23 10 = 13 (mm).
Tính bán kính đờng trung hòa:

Rth =

F1 + F2
F1 F2
+
R1 ' R2 '

R1 bán kính trọng tâm của phần diện tích trên, tính đến tâm tang
trống, R1 = 123,5 (mm).
R2 bán kính trọng tâm của phần diện tích dới, tính đến tâm tang
trống, R2 = 109,5 (mm).
Rth =


324 + 240
117(mm).
324
240
+
123,5 109,5

Kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh:
RG= R2+Yc2 = R1 - Yc1
= 109,5 + 13 = 122,5 (mm).
b.

Kiểm tra bền guốc phanh:

- 49 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Ta áp dụng phơng pháp tính gần đúng vì tính toán chính xác guốc
phanh rất phức tạp. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ
đợc biểu đồ nội lực. Đặt các giá trị lực P, U 1, R1 vào guốc phanh. Tại điểm đặt
lực tổng hợp R1 ta phân tích thành hai thành phần lực N1 và T1. Coi lực phân
bố đều trên guốc phanh ta tính đợc các lực NX, TX đặt tại góc /2. Tại chốt
quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U 1 ra hai thành phần
lực UY1 và UX1 sau đó tại điểm đặt lực R1 ta cắt guốc phanh thành hai nửa thay
vào mặt cắt đó lực hớng tâm NZ1 và QY1, MU1 ở nửa dới là các lực NZ2và QY2,

MU2 ngợc với các thành phần lực và mômen ở phần trên.

1.

Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:
NZ1 + Pcos( + ) = 0
QY1 + Psin( + ) = 0
MU1 + P[a - Rtcos( + )] = 0

Với: Rt bán kính tang trống, Rt = 130 (mm).
a khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm đặt lực P, a = 105
(mm).

A

P


Qy1

B

N z1



Mu
Nửa trên guốc phanh

- 50 -


O


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Xét sự cân bằng tại điểm A: = 0, = 10
NZ1 + Pcos = 0 NZ1 = - 5115.cos10 = - 5037,3 (N);
QY1 + Psin = 0 QY1 = - 5115.sin10 - 888,2 (N);
MU1 = 0.
Xét sự cân bằng tại điểm B:
= 10, = 71
NZ1 + Pcos( + ) = 0 NZ1 = - 5115.cos(10+71) - 800,2 (N);
QY1 + Psin( + ) = 0 NZ1 = - 5115.sin(10+71) - 5052 (N);
MU1 = - P[a - Rtcos( + )] = - 5115 [105 130cos(10+71)]10-3
- 433,1 (Nm).

Sau khi tính đợc các giá trị trên ta lập bảng sau:
Vị trí

A

B

NZ1(N)

- 5037,3


- 800,2

QY1(N)

- 888,2

- 5052

MU1(Nm)

0

- 433,1

Lực và mô men

Nz2
2. Xét sự cân bằng cho
dới ta có:
Mđoạn
u
NZ2 =B
- U1Ycos
Qy2 - U1Xsin
QY2 = U1Ysin - U1Xcos

O

MU2 = - U1XCsin(0+0) + U1YC[1 cos(0+0)]
C


U1y
U1x
- 51 -

C

Nửa dưới guốc phanh


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

(0 + 0)

Trong đó:
U1Y = U.sin120 = 17209,5. sin120 3578

(N).

U1X = U.cos120 = 17209,5. cos120 16833,4 (N).
Tại điểm B:
= 60 ; 0 + 0= 790
NZ2 = - 3578cos6 - 16833,4sin6 - 5318 (N).
QY2 = 3578sin6 - 16833,4 cos6 - 16367,2 (N).
MU2 = - 16833,4 ì 0,1sin790 + 3578 ì 0,1 (1 cos790)
-1362,9 (Nm).
Tại điểm C: = 0 ; C = 0
NZ2 = - 16833,4 sin6 - 3578cos6 - 5318 (N).

QY2 = - 16833,4 cos6 + 3578sin6 - 16367,2 (N).
MU2 = 0
Sau khi tính đợc các giá trị trên ta lập bảng sau:

- 52 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Vị trí

B

C

- 5318

- 5318

QY2(N)

- 16367,2

- 16367,2

MU2(Nm)

-1362,9


0

Lực và mô men
NZ2(N)

Căn cứ vào các bảng trên ta vẽ đợc biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc
phanh và đi tính bền.
P

P

Q

N

P

M

Tại điểm B có các giá trị là lớn nhất, ta xét tại điểm này. Xác định ứng
suất tại 3 điểm 1, 2, 3 trên tiết diện hình chữ T của guốc phanh.
Các số liệu tại điểm B:

- 53 -


Đồ án tốt nghiệp

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45


NZ2 = - 5318 (N) ; QY2 = - 16367,2 (N) ; MU2 = -1362,9 (Nm).

3. Xét tại điểm (2): Điểm có khả năng gãy nhiều nhất:
R2 = 122 (mm) = 12,2 (cm).
ứng suất do QY2 và MU gây ra đợc tính toán nh sau:

=

QY M U Rth
+
1
ữ
F Wu
Ri

Với: F - diện tích của tiết diện tính toán:
F = F1 + F2 = 300 + 240 = 540 (mm2) = 5,4 (cm2).
Rth- bán kính đờng trung hòa, Rth = 11,7 (cm).
Ri- bán kính tại điểm đang xét, Ri = R2 = 12,2 (cm).
Wu: Mômen chống uốn của vật liệu.

Wu =

Jx
ymax

Jx: Mômen quán tính. Xác định mômen quán tính jX:
jx


R2 R3 ) c3
R1 R2 ) a 3
(
(
2
=
+Y F +
+Y 2 F
12

C2

2

12

C1 1

Các ký hiệu xem trên hình vẽ guốc phanh hình chữ T:
jX =

( 122 96 ) 63 + 132 ì 240 + ( 125 122 ) 1083 + 102 ì 300
12

12

386000( mm 4 ) = 38, 6(cm 4 )
ymax - Khoảng cách từ điểm xa nhất đến đờng trung hoà .
ymax = Rth- R3 = 117 - 96 = 21 (mm) = 2,1 (cm) .


- 54 -


Đồ án tốt nghiệp

Wu =

Phạm Hoàng Long - Ôtô K45

Jx
38, 6
=
= 18, 4(cm3 )
ymax
2,1

QY: Lực hớng kính theo phơng Y khi cắt.
QY = 16367,2 (N)
Do đó:
=

16367,2 1362,9.100
+
5, 4
18, 4

11, 7
2
1 12, 2 ữ 3334, 7( N / cm )




ứng suất tiếp do lực NX gây ra:

=

NX ì SX
jX ì b

Với:
b chiều dầy phần bị cắt, b = 6 (mm) = 0,6 (cm).
NX - lực cắt theo bảng trên, NX = NZ2 = 5318 (N).
SX - mômen tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm,
jX - mômen quán tính của tiết diện, jX = 38,6 (cm4)

Xác định mômen tĩnh tại tiết diện cắt SX:
S X = YdF
Fc

Với:
Fc- diện tích phần bị cắt, Fc = 240 (mm2) = 2,4 (cm2).
Y tọa độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hòa,
Y2 = 23 (mm) = 2,3 (cm).
Suy ra:
SX = Y2.Fc = 2,3.2,4 = 5,52 (cm3).

- 55 -