Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

MỤC LỤC

Phạm Huy Hoàng

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

DANH MỤC HÌNH

Phạm Huy Hoàng

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

LỜI NÓI ĐẦU
Ở nước ta giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng
và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô. Cùng với sự phát triển của khoa
học kĩ thuật , ngành công nghiệp ô tô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng
những nhu cầu của con người. những chiếc ô tô ngày càng đẹp hơn, nhanh hơn, an

toàn hơn, tiện nghi hơn, tiết kiệm hơn để theo kịp xu thế của thời đại.
Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng đảm nhận một
trong ba nhiệm vụ của một chiếc xe đó là di chuyển, đổi hướng và dừng lại. Nó là
hệ thống bảo đảm an toàn cho con người cũng như hàng hóa mà nó vận chuyển. Từ
đó đồ án tốt nghiệp em được nhận là: “Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho ô
tô dựa trên cơ sở ô tô Toyota Camry 2.5Q 2018 ”.
Với sự cố gắng tìm hiểu nghiên cứu và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy
giáo TS. Phạm Tất Thắng - Bộ môn Cơ khí ô tô - Khoa cơ khí - Trường Đại
học Giao thông vận tải đã giúp em hoàn thành được đồ án này. Tuy nhiên đây là
một vấn đề lớn, do trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế. Vì
vậy trong quá trình tính toán thiết kế không tránh được những thiếu sót.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Phạm Tất Thắng cùng
các thầy cô trong bộ môn cơ khí ô tô, khoa cơ khí trường ĐHGTVT đã giúp đỡ, tạo
điều kiện cho em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên
Phạm Huy Hoàng

Phạm Huy Hoàng

3

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Những vấn đề chung của hệ thống phanh ô tô

1.1.1. Công dụng của hệ thống phanh
- Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc
chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe ở một vị trí nhất định.
- Hệ thống phanh là hệ thống quan trọng nhất của ô tô vì nó đảm bảo cho ô tô
chạy an toàn ở tốc độ cao, vì vậy nâng cao được năng suất vận chuyển.
1.1.2. Phân loại hệ thống phanh
a) Phân loại theo chức năng
- Hệ thống phanh chính: Thường điều khiển bằng chân sử dụng để giảm tốc
độ hoặc dừng hẳn xe trong khi xe đang chuyển động.
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay): Thường được điều khiển bằng tay nhờ
đòn kéo hoặc các đòn dẫn động để giữ cho xe đứng yên trong thời gian dài và đứng
trên dốc.
- Hệ thống phanh dự phòng: Là hệ thống phanh được dùng để dự phòng khi
hệ thống phanh chính bị hư hỏng. Hiện nay hệ thống phanh tay đảm nhận luôn chức
năng của hệ thống phanh này.
- Hệ thống phanh bổ trợ: Trên các xe có trọng lượng lớn, hoạt động trên các
đường dốc, đèo núi được trang bị thêm hệ thống phanh bổ trợ được gọi là hệ thống
phanh chậm dần nhằm giảm tốc độ của ô tô khi đi trên đường dốc dài.
b) Phân loại theo dẫn động phanh.
- Dẫn động cơ khí: Sử dụng trực tiếp năng lượng cơ bắp để điều khiển hệ
thống điều khiển thông qua các đòn dẫn động.
- Dẫn động thủy lực: Sử dụng chất lỏng với sự thay đổi áp suất để điều khiển
áp lực tại cơ cấu phanh.

Phạm Huy Hoàng

4

Cơ khí GTCC - K57



Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

- Dẫn động điện từ: Sử dụng năng lượng điện để điều khiển van điện từ thực
hiện quá trình phanh.
- Dẫn động hỗn hợp: Khí nén – thủy lực, khí nén - cơ khí, ….
c) Phân loại theo kết cấu cơ cấu phanh
- Dạng tang trống: Phụ thuộc vào dạng bố trí guốc phanh, dạng dẫn động điều
khiển cơ cấu phanh như: thủy lực, cơ khí, khí nén.
- Dạng đĩa: Phụ thuộc vào số lượng đĩa, bố trí cụm xylanh công tác (loại có
giá cố định và có giá di động).
d) Phân loại theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh
- Hệ thống phanh có trang bị hệ thống chống khóa cứng bánh xe ABS
(Antilock Braking System), có thể tổ hợp cả hệ thống TRC (Traction control) điều
khiển lực kéo chống trượt quay bánh xe.
- Bộ điều hòa lực phanh thông thường.
- Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake force
Distribution).
- Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Braking Assistant System).
1.1.3. Yêu cầu của hệ thống phanh
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng
đường phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của
ô tô 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 để thời gian và hiệu quả phanh đạt được sự
tối ưu.

Phạm Huy Hoàng

5

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe hợp lý để sử dụng
hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh ở những cường độ khác nhau.
- Không có hiện tượng tự xiết phanh giúp xe hoạt động tốt cũng như mượt mà.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt để tránh hư hỏng cũng như đạt được hiệu quả
phanh cao.
- Có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao.
1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hệ thống phanh thường gặp trên ô tô
1.2.1. Dẫn động phanh
a)

Dẫn động thủy lực không có trợ lực

Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động thủy lực không có trợ lực được thể hiện trên
hình 1.1:

Hình 1.1: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực không có trợ lực
1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xylanh phanh bánh xe; 4. Xylanh phanh chính;
5. Bàn đạp phanh.


Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh (5), piston trong xylanh phanh
chính (4) sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang sơ cấp tăng lên đẩy piston dịch
chuyển sang trái. Do đó áp suất trong khoang thứ cấp cũng tăng lên theo. Chất lỏng

Phạm Huy Hoàng

6

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

bị ép đồng thời qua các ống dẫn đi đến các xylanh phanh bánh xe để thực hiện quá
trình phanh.
Khi người lái nhả bàn đạp phanh (5) thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị,
các piston trong xylanh của bánh xe sẽ ép dầu trở về xylanh phanh chính (4), kết
thúc một lần phanh.
b)

Dẫn động thủy lực có trợ lực

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có nhược điểm là lực tác dụng lên bàn đạp
lớn do lực cơ bắp của người điều khiển (bằng chân) trực tiếp tạo nên áp lực thủy lực
trong hệ thống. Điều này làm tăng lực đạp phanh của người lái, khả năng tạo được
lực phanh không lớn.
Để giảm sức lao động cho người lái, người ta bố trí thêm bộ trợ lực chân

không. Nguồn chân không cấp cho bộ trợ lực có thể được trích dẫn từ đường ống
nạp hoặc sử dụng bơm chân không độc lập.
Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động thủy lực có trợ lực chân không được trình bầy
trên hình 1.2:

Hình 1.2: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có trợ lực chân không
1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xylanh phanh bánh xe; 4. Xylanh phanh chính;
5. Trợ lực chân không; 6. Bàn đạp phanh.

Nguyên lý làm việc:
Phạm Huy Hoàng

7

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh (6), piston trong xylanh phanh
chính (4) sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang sơ cấp tăng lên đẩy piston dịch
chuyển sang trái. Do đó áp suất trong khoang thứ cấp cũng tăng lên theo. Chất lỏng
bị ép đồng thời qua các ống dẫn đi đến các xylanh phanh bánh xe để thực hiện quá
trình phanh.
Khi người lái nhả bàn đạp phanh (6) thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị,
các piston trong xylanh của bánh xe sẽ ép dầu trở về xylanh phanh chính (4), kết
thúc một lần phanh.
Trong quá trình phanh, bộ trợ lực chân không cho phép lợi dụng độ chân

không trong đường ống nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái.
1.2.2. Cơ cấu phanh
a) Cơ cấu phanh đĩa

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo hai loại phanh đĩa
a. Giá đặt xylanh cố định; b. Giá đặt xylanh di động;
1. Đĩa phanh; 2. Giá trượt; 3. Giá đặt xylanh; 4. Piston.

Cơ cấu phanh đĩa có hai loại: loại phanh đĩa có giá đặt xylanh cố định và
phanh đĩa có giá đặt xylanh di động.
Sơ đồ cấu tạo của 2 loại phanh đĩa được trình bầy trên hình 1.3:
-

Phanh đĩa loại có giá xylanh cố định:
Loại này, giá được bắt cố định. Trên giá đỡ bố trí hai xylanh bánh xe ở hai

phía của đĩa phanh. Trong các xylanh có piston, một đầu của piston tỳ vào các má
Phạm Huy Hoàng

8

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

phanh, một đầu chịu áp lực dầu khi phanh. Khi phanh, dầu từ xylanh chính được dẫn
tới xylanh bánh xe đẩy piston ép vào má phanh.

-

Phanh đĩa loại có giá di động:
Có hai tấm ma sát được lắp vào càng phanh, càng phanh đồng thời là xylanh

phanh. Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì dầu phanh từ xylanh chính
làm piston đẩy má phanh ép vào đĩa phanh, đồng thời với áp suất dầu cao làm cho
càng phanh được đẩy với chiều ngược lại, làm càng phanh trượt trên chốt trượt ép
má phanh còn lại vào tấm ma sát và thực hiện quá trình phanh. Piston và càng phanh
được hồi về vị trí ban đầu dưới tác dụng của phớt piston (cao su). Do khe hở phanh
được điều chỉnh tự động bởi phớt piston nên khe hở phanh không phải điều chỉnh
bằng tay.
b) Cơ cấu phanh tang trống
Một vài loại cơ cấu phanh tang trống được thể hiện:
•

Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống loại đối xứng qua trục là có điểm đặt các guốc
phanh riêng rẽ về một phía, có lực dẫn động các guốc phanh bằng nhau được
thể hiện dưới hình 1.4:

Tang trống quay, bên trong tang trống là guốc phanh, lò xo hồi vị và xylanh công
tác. Guốc phanh làm bằng kim loại trên bề mặt được tán (hoặc dán) với má phanh,
guốc phanh quay xung quanh chốt cố định (4). Lúc không phanh lò lo hồi vị kéo
guốc phanh vào trong, tang trống quay cùng với bánh xe, moayơ. Khi phanh dưới
tác dụng của áp lực dầu thông qua trục nhỏ, đẩy guốc phanh áp sát vào tang trống
guốc phanh quay xung quanh chốt, ép phần má phanh vào trong tang trống tạo nên
lực ma sát giữa chúng. Trong quá trình ma sát, động năng của xe được tiêu hao, tốc
độ quay của bánh xe và tang trống giảm dần.

Phạm Huy Hoàng


9

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Hình 1.4: Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống loại đối xứng qua trục
1. Tang trống; 2. Lò xo hồi vị; 3. Guốc phanh trước; 4. Chốt cố định; 5. Guốc phanh sau;
6. Mâm phanh; 7. Má phanh; 8. Xylanh phanh bánh xe.
•

Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống loại đối xứng qua tâm được thể hiện trong
hình 1.5:
Cơ cấu phanh trên hình có hai guốc đối xứng với nhau qua tâm bánh xe.

Xylanh điều khiển guốc phanh là loại thủy lực. Đầu tựa dưới của guốc phanh có
hình dạng cong, do đó có khả năng tự tựa, đảm bảo cho các má phanh tiếp xúc và
mòn đều trong quá trình sử dụng. Guốc phanh được các lò xo hồi vị kẹp chặt giữ cho
hai má phanh ở kích thước nhỏ nhất. Má phanh được tán trên bề mặt guốc phanh
bằng đinh tán. Guốc phanh được định vị trên mâm phanh bằng các đệm và đai ốc.
Các đầu của guốc phanh được tì lên các rãnh trên xylanh công tác đảm bảo cho guốc
phanh không bị xê dịch theo phương trục của bánh xe.

Phạm Huy Hoàng

10


Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Hình 1.5: Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống loại đối xứng qua tâm
1. Tang trống; 2. Lò xo hồi vị; 3. Guốc phanh trước; 4. Chốt cố định; 5. Guốc phanh sau;
6. Mâm phanh; 7. Má phanh; 8. Xylanh phanh bánh xe.

Nguyên lý làm việc:
-

Khi không phanh: Dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các má phanh được giữ

-

chặt không cho bung về phía trống phanh.
Khi phanh: Áp suất dầu trong xylanh tăng tạo áp lực trên piston đẩy guốc
phanh áp sát vào trống phanh. Khi các má phanh đã tiếp xúc với trống phanh,

-

áp lực dầu tăng cao tạo nên mômen phanh hãm bánh xe lại.
Khi thôi phanh: Lò xo 2 kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, đường dầu
trở về xylanh chính , giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình
phanh kết thúc.
• Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống dạng bơi được thể hiện dưới hình 1.6:

Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác

động trực tiếp của lực điều khiển P và có thể di trượt. Các xylanh bánh xe bố trí hai
piston đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh. Guốc phanh
chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống phanh.

Phạm Huy Hoàng

11

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Hình 1.6: Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống dạng bơi
1. Tang trống; 2. Lò xo hồi vị; 3. Guốc phanh trước; 4. Xylanh công tác;
5. Guốc phanh sau; 6. Má phanh; 7. Mâm phanh.

Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả hai đầu
guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanh nhỏ
(giảm độ chậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh cố định một đầu,
sự liên kết lực điều khiển P thông qua các xylanh thủy lực, cho phép các piston trong
xylanh và điểm tỳ của guốc phanh có khả năng dịch chuyển nhỏ (kết cấu bơi), đảm
bảo đồng đều lực điều khiển kể cả khi tiến và lùi. Đặc điểm khác biệt của guốc
phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm tỳ guốc phanh dạng tự lựa, khi làm việc giúp
các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốc phanh.
Lò xo hồi vị có độ cứng lớn, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh khi không

phanh.
•

Sơ đồ cơ cấu phanh tự cường hóa được thể hiện dưới hình 1.7:

Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều quay của
tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết hai guốc phanh. Lực
Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen sát giữa tang trống và má phanh.

Phạm Huy Hoàng

12

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Hình 1.7: Sơ đồ cơ cấu phanh tang trống loại tự cường hóa
a) Tự cường hóa một chiều; b) Tự cường hóa hai chiều.

Trên guốc phanh có điểm tựa cố định , lực tác dụng được cường hóa và thực
hiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống. Hiệu quả như vậy xảy ra theo một
chiều quay nhất định, nếu theo chiều ngược lại (mũi tên chấm chấm) hiệu quả phanh
sẽ thấp hơn.
Ở dạng tự cường hóa (b) có bố trí thêm gối tựa cố định với tác dụng lực điều
khiển cả hai phía. Khi tang trống quay theo chiều , một guốc phanh được tỳ lên điểm
tựa, hiệu quả phanh giống như trường hợp tự cường hóa (a). Khi tang trống quay

theo chiều ngược lại (mũi tên chấm chấm), tác dụng đảo chiều. Như vậy ở dạng tự
cường hóa này, hiệu quả phanh hai chiều đều được cường hóa và hiệu quả như nhau.
Hiện tượng tự cường hóa trên kèm theo sự biến đổi nhanh mômen phanh khi
gia tăng lực điều khiển, do vậy tính chất ổn định mômen kém.

1.3. Giới thiệu về ô tô Toyota Camry 2.5Q 2018

Phạm Huy Hoàng

13

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

- Toyota Camry được ra mắt tại Việt Nam lần đầu tiên vào năm 1998, Toyota
Camry 2018 được lắp ráp tại Việt Nam và ra mắt với 3 biến thể, 2 loại động cơ. Là
nhóm xe Sedan hạng trung có giá từ 997 đến 1.302 triệu đồng.
- Toyota Camry 2018 là mẫu Sedan hạng trung có năm chỗ ngồi và có sẵn 3
cấp độ: 2.0 E, 2.5 G, 2.5 Q. Tất cả động cơ đều là 4 xi lanh thẳng hàng, và hộp số tự
động 6 cấp. Loại động cơ 2,0 lít cho công suất 165 mã lực, còn loại 2,5 lít cho công
suất 178 mã lực.
- Các tính năng cơ bản trên tất cả biến thể bao gồm mâm đúc bánh xe 17 inch,
hệ thống đèn pha tự động, đèn sương mù phía trước, gương chiếu hậu ngoài có chức
năng điều chỉnh điện với tích hợp đèn báo rẽ, vô lăng 4 chấu bọc gia với tích hợp nút
bấm điều khiển, màn hình hiện thị đa thông tin TFT 4.2 inch, chất liệu ghế bọc da,
ghế lái chỉnh tay 10 hướng, ghế sau chỉnh tay 8 hướng, hệ thống âm thanh 6 loa, hệ

thống điều hòa 2 khu vơi bản thường và cao cấp 3 khu vực, khay đựng ly ốp vân gỗ,
kết nối AUX và USB, chìa khóa thông minh bấm nút khởi động với chức năng khóa
cửa từ xa.
- Với biến thể cao cấp hơn, 2.5 Q có ống xả kép, kết nối Bluetooth, chức năng
đàm thoại khi rảnh tay, gương chiếu hậu chống chói tự động.

Phạm Huy Hoàng

14

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Hình 1.8: Tuyến hình xe ô tô Toyota Camry 2.5Q

Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2.5Q được thể hiện dưới bảng 1.1:
Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật của xe Toyota camry 2.5Q 2018

Phạm Huy Hoàng

15

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp


Thông số

Thiết kế hệ thống phanh

Đơn vị

Giá trị

Dài x Rộng x Cao

mm

4850 x 1825 x 1470

Chiều dài cơ sở

mm

2775

Chiều rộng vết các bánh xe
(Trước/sau)
Khoảng sáng gầm xe

mm

1580/1570

mm


150

Góc thoát (trước/sau)

độ

14,6/16,6

Bán kính quay vòng tối thiểu

m

5,5

mm

1249
1526
500

kg

1480

Kích thước và khối lượng

Tọa độ trọng tâm xe:
a
b

hg

Khối lượng không tải
Khối lượng toàn tải
- Phân bố lên cầu trước
- Phân bố lên cầu sau
Số chỗ ngồi (bao gồm người
lái)
Loại động cơ
Công suất tối đa
Vận tốc tối đa
Momen xoắn tối đa

kg

Mã lực –
vòng/phút
km/h

2AR-FE, 4 xy lanh thẳng
hàng, 16 van, DOHC,
VVT-i kép, ACIS
178 - 6000
210

Nm – vòng/phút

231 - 4100

lít


70

Dung tích bình nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu

Phun xăng đa điểm

Hộp số

Tự động 6 cấp

Loại phanh trước/sau

Đĩa tản nhiệt/đĩa

Dẫn động phanh

Dẫn động thủy lực

Ký hiệu lốp trước/sau
Phạm Huy Hoàng

2000
1100
900
05

215/55R17
16


Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

1.4. Lựa chọn phương án thiết kế
1.4.1. Lựa chọn phương án thiết kế dẫn động phanh
Từ phân tích cấu tạo, nguyên lý và đặc điểm của xe Toyota Camry 2.5Q 2018
ta thấy
Thông thường xe con không đòi hỏi lực bàn đạp lớn và xe có tốc độ cao nên
chọn dẫn động phanh thủy lực vì phanh dẫn động thủy lực tác động phanh nhanh, dễ
dàng bố trí trên xe.
Phương án dẫn động phanh thường dùng cho xe con là dẫn động phanh không
có trợ lực và dẫn động phanh có trợ lực.
Với ưu điểm giảm được sức lao động cho người lái nên đề tài lựa chọn
phương án là sử dụng hệ thống phanh thủy lực có trợ lực chân không.
Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có ưu điểm là:
-

Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc
giữa các má phanh theo yêu cầu.
Hiệu suất cao.
Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản.
Nhược điểm là:
Không thể làm tỷ số truyền lớn được.
Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh không hoạt động được.
Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.

1.4.2. Lựa chọn kết cấu cơ cấu phanh
Quá trình phanh được thực hiện nhờ cơ cấu ma sát giữa phần quay và phần cố

định. Phần quay có thể ở dạng trống hoặc đĩa. Phần cố định được liên kết cứng với
phần cố định đặt ở vỏ của xe.
Những ưu điểm của phanh tang trống là:
Che bụi tốt.
Giá thành thấp.
Bên cạnh đó phanh tang trống còn có nhược điểm:
Kết cấu cồng kềnh.
Trong trường hợp muốn dừng xe ở tốc độ cao thường gặp vấn đề là: Khi bị
•

-

nóng do ma sát, tang trống sẽ giãn nở và má phanh phải đi một đoạn đường xa
hơn mới có thể tiếp xúc với nó. Do vậy, chân phanh cũng phải có lực đạp lớn
Phạm Huy Hoàng

17

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

hơn. Bên cạnh đó, khi sinh ra từ vật liệu má phanh bị đốt nóng không thoát ra
được và lưu lại giữa má và tang trống khiến khả năng phanh bị giảm. Quá

trình này lặp lại nhiều lần, hiện tượng phanh không “ăn” sẽ diễn ra nhiều lần

-

gây nguy hiểm.
• Phanh đĩa có các ưu điểm sau:
Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh (ma sát) ổn định khi hệ số ma sát
thay đổi hơn cơ cấu phanh kiểu tang trống. Điều này giúp cho bánh xe bị

-

phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn, nên tổng khối lượng của các chi tiết

-

không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của bánh xe.
Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng.
Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
Công nghệ chế tạo gặp ít khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong

-

sản xuất.
Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh tự động khe hở của má phanh và đĩa

-

phanh.
Ngoài những ưu điểm kể trên phanh đĩa còn có nhược điểm là:

Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che kín hoàn
toàn, khi bị bụi bẩn bám vào gây ăn mòn cơ học hoặc hóa học nhanh nên phải
thường xuyên bảo dưỡng, nếu bị ăn mòn nhiều, đĩa phanh quá mỏng sẽ khiến

-

quá trình tản nhiệt diễn ra chậm và phanh có thể bị gãy.
Chi phí thay thế, bảo dưỡng sửa chữa cao.
Dựa vào những ưu điểm trên, và những phân tích ta lựa chọn phương án thiết
kế là phanh đĩa và tham khảo xe cụ thể, đề tài lựa chọn phương án sử dụng cơ
cấu phanh là loại phanh đĩa cho cả cầu trước và cầu sau.
1.4.3. Kết luận
Qua phân tích hệ thống phanh cho xe con ở trên, ta đã tìm hiểu qua được các

ưu nhược điểm và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
Để đáp ứng yêu cầu tính toán, thiết kế hệ thống phanh cho ô tô con trên cơ sở tham
khảo xe Toyota Camry 2.5Q, đề tài lựa chọn phương án thiết kế như sau:
-

Dẫn động phanh: Thủy lực sử dụng trợ lực chân không.
Cơ cấu phanh: Phanh đĩa loại có giá đỡ di động cho cả cầu trước và cầu sau.

Phạm Huy Hoàng

18

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp


Thiết kế hệ thống phanh

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA HỆ
THỐNG PHANH THIẾT KẾ
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thiết kế
Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động thủy lực có trợ lực chân không được thể hiện
dưới hình 2.1:

Hình 2.1: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có trợ lực chân không
1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xylanh phanh bánh xe; 4. Xylanh phanh chính;
5. Trợ lực chân không; 6. Bàn đạp.

Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh (6), piston trong xylanh chính
(4) sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang sơ cấp tăng lên đẩy piston dịch chuyển
sang trái. Do đó áp suất trong khoang thứ cấp cũng tăng lên theo. Chất lỏng bị ép
đồng thời qua các ống dẫn đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh.
Khi người lái nhả bàn đạp phanh (6) thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị,
các piston trong xylanh của bánh xe sẽ ép dầu trở về xylanh chính (4), kết thúc một
lần phanh.

Phạm Huy Hoàng

19

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp


Thiết kế hệ thống phanh

Trong quá trình phanh, bộ trợ lực chân không cho phép lợi dụng độ chân
không trong đường ống nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái.
2.2. Phân tích kết cấu cơ cấu phanh
Kết cấu cơ cấu phanh trước, phanh sau được trình bầy trên hình 2.2:

Hình 2.2: Kết cấu cơ cấu phanh trước, phanh sau
1. Đĩa phanh; 2. Giá đỡ; 3. Bulông; 4. Má phanh; 5. Càng phanh; 6. Tấm thép báo mòn;
7. Tấm chắn bụi; 8. Phớt dầu; 9. Piston; 10. Xylanh.

2.2.1. Đĩa phanh
Cấu tạo dạng của đĩa phanh được thể hiện ở hình 2.3:
- Là chi tiết tiếp xúc trực tiếp với má phanh tạo ma sát để làm giảm tốc độ
quay của xe, đĩa phanh được lắp trên moay ơ bánh xe. Đĩa phanh được chế tạo bằng
gang có xẻ rãnh thông gió, chiều dày của đĩa phanh khoảng 20mm. Hai bề mặt làm
việc của đĩa phanh được mài phẳng và có độ bóng cao. Tiết diện của đĩa phanh có
dạng gấp nhằm tạo nên đường truyền nhiệt gẫy khúc, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn ổ
bi moay ơ do nhiệt độ, các đĩa phanh được chế tạo rãnh rỗng giữa giúp nâng cao khả
năng dẫn nhiệt ra môi trường.

Phạm Huy Hoàng

20

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp


Thiết kế hệ thống phanh

Hình 2.3: Cấu tạo dạng đĩa phanh

2.2.2. Má phanh
Có diện tích ma sát khoảng 12-16% diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa
rất thuận lợi. Má phanh được định vị nhờ các rãnh trên giá hoặc nhờ chốt tụa và các lò xo
lá. Má phanh của đĩa phanh có dạng tấm phằng, được cấu tạo bởi một xương phanh bằng
thép (3÷5 mm) và má mềm bằng hai vật liệu ma sát (8÷10 mm). Má phanh và xương má
phanh được gắn với nhau bằng keo đăc việt, một số má phanh được xẻ rãnh để thoát nhiệt
và thoát hạt mài.

Cấu tạo má phanh được trình bày ở hình 2.4:

Hình 2.4: Cấu tạo của má phanh
1. Má phanh; 2. Tấm lót; 3. Tấm lót.

Phạm Huy Hoàng

21

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

2.2.3. Xylanh phanh bánh xe

Được đúc bằng hợp kim nhôm. Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề
mặt làm việc của xi lanh được mạ một lớp crôm.
Các thân má phanh: Chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá. Xi lanh
bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí được trình bày trong hình 2.5 dưới đây :

Hình 2.5: Cụm xylanh phanh bánh xe
1. Bu lông bắt giá; 2. Giá đỡ má phanh; 3. Vòng khóa; 4. Tấm định vị; 5. Má phanh; 6. Bộ
báo mòn đệm phanh; 7. Ống trượt; 8. Bạc trượt ; 9. Piston; 10. Vòng khóa (báo chiều dài
má phanh); 11. Vòng che bụi; 12,17. Chụp che bụi; 13. Vòng kín dầu; 14. Giá đỡ xi lanh;
15,18. Bu lông; 16. Ống xả khí.

2.2.4. Phớt làm kín
-

Cơ cấu phanh đĩa thường có phớt làm kín được thể hiện trên hình 2.6:

Phạm Huy Hoàng

22

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

Hình 2.6: Phớt làm kín trên cơ cấu phanh đĩa

Khi piston dịch chuyển dưới tác dụng của áp lực dầu từ xylanh chính ép má

phanh vào đĩa phanh, nó mang theo phớt di chuyển, tức là phần đế của phớt biến
dạng đàn hồi. Khi không còn áp lực dầu trong xylanh, phần chính biến dạng đàn hồi
của phớt đưa piston về vị trí ban đầu tạo nên khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.
Khi má phanh bị mòn, lượng dịch chuyển của piston cần nhiều hơn khi chịu tác
dụng của áp lực thủy lực từ xylanh chính. Áp lực dầu gia tăng đẩy piston dịch
chuyển, sự dịch chuyển này vượt quá khả năng bám của phớt là thân piston bị trượt
về phía trước bù lại phần khe hở do má phanh bị mòn. Khi thôi duy trì áp lực trong
hệ thống thủy lực, piston hồi về vị trí ban đầu bằng đúng lượng biến dạng đàn hồi
của phớt cao su. Như vậy phớt cao su đóng vai trò là bộ phận tự điều chỉnh khe hở
má phanh.
2.2.5. Cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh với đĩa phanh
Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh thường sử
dụng sự biến dạng của phớt bao kín.
Khi pít tông dịch chuyển, ma sát giữa vành khăn và piston lớn nên vành khăn
bị biến dạng trong rãnh của vành khăn. Khi thôi phanh, vành khăn kéo piston về vị
trí ban đầu và hết biến dạng. Nếu khe hở giữa má phanh và đĩa phanh lớn, vành khăn
bị biến dạng hết mức và piston dịch trượt so với vành khăn. Khi thôi phanh, piston
chỉ trở về bằng độ biến dạng của vành khăn nên piston có vị trí mới so với xylanh,
đảm bảo khe hở giữa má phanh và đĩa phanh luôn không đổi.

Phạm Huy Hoàng

23

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh


Hình 2.7: Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh

2.2.6. Báo mòn má phanh

Hình 2.8: Chỉ báo mòn má phanh

Khi má phanh đĩa mòn và cần phải thay thế, chỉ báo mòn má phanh đĩa sẽ
phát ra tiếng rít để báo cho người lái. Sự cảnh báo diễn ra khi độ dày thực của má
phanh còn khoảng 2,5 mm. Khi độ dày của má giảm xuống đến độ dày nói trên, cái
chỉ báo mòn má phanh, được gắn cố định vào tấm phía sau của má phanh sẽ tiếp xúc
với rôto của đĩa phanh và phát ra tiếng kêu rít trong khi xe chạy.

Phạm Huy Hoàng

24

Cơ khí GTCC - K57


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống phanh

2.3. Phân tích kết cấu của dẫn động phanh
2.3.1. Xylanh phanh chính

Hình 2.9: Cấu tạo xylanh phanh chính
1. Lò xo piston thứ cấp; 2. Bình dầu; 3. Lắp bình dầu; 4. Piston sơ cấp; 5. Phớt làm kín; 6.
Vòng hãm; 7. Cửa bù; 8. Cửa vào; 9. Lỗ bù dầu; 10,15. Các cuppen. 11. Lò xo piston sơ

cấp; 12. Cốc đỡ lò xo; 13. Bu lông hãm; 14. Piston sơ cấp; 16. Xylanh chính.

Xylanh phanh chính là loại xylanh hai dòng với hai buồng công tác độc lập
thực hiện nhiệm vụ tạo nên áp suất dầu để truyền năng lượng từ bàn đạp điều khiển
tới các xylanh công tác tại cơ cấu phanh bánh xe.
Cấu tạo xylanh phanh chính được thể hiện dưới hình 2.9:
Nguyên lý làm việc:

-

Trường hợp hoạt động bình thường:
Khi không đạp phanh:
Cuppen của piston (4) và (14) nằm giữa cửa vào (8) và cửa bù (7) tạo nên sự

thông các khoang của xylanh và bình dầu.

Phạm Huy Hoàng

25

Cơ khí GTCC - K57