(TIỂU LUẬN) đề tài thiết kế hệ thống phanh trên ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG -—&— - PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Ô TÔ THÔNG MINH Đề tài: Thiết kế hệ thống phanh ô tô GVHD Nhóm SVTH Lớp Đà Nẵng, 2021 PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG Ô TÔ THƠNG MINH 1.1 Hệ thống kiểm sốt hành trình (Cruise Control) 1.2 Hệ thống phanh tự động (Auto Emergency Brake – AEB) 1.3 Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (Brake Assist – BA) 1.4 Đèn pha thích ứng thơng minh (Adaptive Headlights) 1.5 Camera 360 1.6 Hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động (Active Parking Assist – System) 1.7 Hệ thống cảnh báo chệch đường (Lane Departure Warning System LDWS) 1.8 Hệ thống cảnh báo điểm mù (Blind Spot Warning) 1.9 Hệ thống kết nối điện thoại thông minh PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2.1 Công dụng yêu cầu hệ thống phanh ôtô 2.1.1 Công dụng hệ thống phanh ôtô 2.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh ôtô 2.1.3 Các hệ thống phanh trang bị cho 2.1.4 Phân loại hệ thống phanh ôtô 2.1.5 Phân loại theo kết cấu 2.2 Dẫn động phanh 2.2.1 Các loại dẫn động phanh 2.2.2 Các sơ đồ phân dịng 2.2.3 Dẫn động thủy lực 2.2.4 Dẫn động khí nén 2.2.5 Dẫn động liên hợp PHẦN 3: TÍNH TỐN CƠ CẤU PHANH 3.1 Số liệu cho trước 3.2 Tính tốn xác định thơng số yêu cầu cấu phanh PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh 3.2.1Mô-men phanh yêu cầu cấ 3.2.2Hệ số phân bố lực phanh lên bá 3.2.3Mô-men phanh cấu phanh sin 3.2.4Tính tốn xác định bề rộng má phan 3.2.5Tính tốn kiểm tra cơng trượt riêng 3.2.6Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình PHẦN 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG PHANH 4.1 Phân tích, chọn sơ đồ dẫn động phanh 4.1.1Chọn sơ đồ phân dịng 4.1.2Chọn sơ đồ dẫn động phanh 4.2 Tính dẫn động phanh 4.2.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xy lanh công tác cấu ép 43 4.2.2 Đường kính xylanh 4.2.3 Hành trình dịch chuyển piston xylanh 4.2.4 Hành trình tỷ số truyền bàn đạp phanh 4.2.5 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh chưa tính trợ lực 4.2.6 Lực trợ lực cần thiết trợ lực 4.2.7 Đường kính xy-lanh bầu trợ lực PHẦN 5: ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH LỰC PHANH 5.1 ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT PHANH 5.2 ĐIỀU CHỈNH PHÂN BỐ ÁP SUẤT PHANH LOẠI 5.2.1 Đặc điểm điều chỉnh phân bố lực phanh loại 5.2.2 Xây dựng đặc tính điều chỉnh áp suất phanh loại 5.3 ĐIỀU CHỈNH LỰC PHANH PHÂN BỐ ĐIỆN TỬ EBD CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TỰ ĐỘNG 68 6.1 Hệ thống phanh tự động thông minh AEB 6.2 Tính tốn điều khiển phanh ABS CHƯƠNG : TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH DỪNG PBL4: Thiết kế hệ thơng tơ thơng minh LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ thơng minh hiểu ô tô trang bị phụ kiện – đồ chơi thông minh giúp hỗ trợ tối ưu cho người lái, tức người lái trực tiếp cầm lái, thiết bị hỗ trợ để định vị đường đi, vị trí xe, cảnh báo kịp thời nhiều trường hợp… Để đáp ứng yêu cầu trên, nhà sản xuất kỹ sư Cơ khí động lực cần phải có kiến thức sâu rộng, phải tiếp xúc thực tế tìm biện pháp tối ưu Đối với sinh viên, việc thực đồ án cần thiết, khơng học phần chương trình đào tạo mà hội để sinh viên tìm hiểu nghiên cứu sâu hệ thống phân công Trong khuôn khổ nhiệm vụ giao, chúng em xin trình bày nhiệm vụ “ Thiết kế hệ thống ô tô thông minh ” Được hướng dẫn tận tình Thầy giáo TS Lê Văn Tụy TS Nguyễn Văn Đông Thầy môn, cố gắng, nổ lực nhóm, chúng em hồn thành đồ án thời gian quy định Tuy nhiên, kiến thức hạn hẹp điều kiện tham khảo thực tế nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Do vậy, chúng em mong Thầy thông cảm bảo thêm để chúng em hoàn thiện q trình học tập cơng tác sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 29 tháng 12 năm 2021 Nhóm thực hiện: 05 Nguyễn Viết Huy Nguyễn Đắc Chí Thành Trần Nhật Tân Phạm Hùng Phương SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG Ô TÔ THÔNG MINH Ngày nay, công nghiệp ô tô thời kì đỉnh cao, cơng nghệ an tồn ngày phát triễn thông minh hơn, giúp giảm thiểu tối đa nguy tai nạn chấn thương lái xe Tuy nhiên sử dụng xe biết tính đó, sau số cơng nghệ an tồn thơng minh tơ 1.1 Hệ thống kiểm sốt hành trình (Cruise Control) Là tính trang bị hầu hết dòng xe hạng C trở lên Với hệ thống người lái thư giản đường trường, nhờ vào việc điều khiễn tốc độ thơng qua nút bấm vơ-lăng Khi đó, chân phải rời khỏi chân ga đặt lên bàn đạp phanh để sẵn sàng xử lý tình đường Hơn nữa, cao tốc đường trường, việc canh tốc độ giới hạn khiến bác tài phân tâm Với hệ thống Cruise Control, người lái thiết lập tốc độ giới hạn tối đa cho phép, tập trung vào tình đường mà khơng lo tốc độ cho phép SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh 1.2 Hệ thống phanh tự động (Auto Emergency Brake – AEB) Là tính phát ngăn ngừa tai nạn từ phía sau giảm thiểu tốc độ va chạm, nhờ vào cảm biến radar, laser camera giám sát Khi gặp tình khẩn cấp, hệ thống cảnh báo người lái âm thanh, hình ảnh rung tay lái, không thấy phản hồi từ tài xế, xe tự động phanh lại để tránh va chạm Hệ thống chia làm loại, với điều kiện sử dụng khác hệ thống cảnh báo tốc độ thấp, tốc độ cao người Mỗi hệ thống hoạt động tốc độ khác nhau, kết hợp loại tùy theo nhà sản xuất Nhưng nên nhớ, hệ thống AEB hỗ trợ người lái tình khẩn cấp, việc giảm thiểu tai nạn phần lớn phụ thuộc vào người lái 1.3 Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (Brake Assist – BA) Trong lái xe không gặp tình cần phải phanh gấp, nhiên, vào lúc đó, người lái thường cuống đạp phanh thật nhanh, phanh chưa đủ mạnh Hơn nữa, lực phanh thường có xu hướng giảm sau thời điểm nhấn phanh Do xe bị dừng điểm xảy va chạm điều hồn tồn SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh Với Hệ thống BA, có tình bất ngờ xảy ra, cảm biến phát động thái bất thường bàn đạp phanh, lúc này, điều khiển trung tâm kích hoạt van điện cấp khí nén vào khếch đại lực phanh, giúp xe dừng lại kịp thời Thậm chí, số dịng cao cấp cịn ghi nhớ thói quen sử dụng phanh người lái, để nhanh chóng phát tình khẩn cấp 1.4 Đèn pha thích ứng thơng minh (Adaptive Headlights) Những đèn pha thông thường, chiếu ánh sáng hướng thẳng phía trước, đó, vào cua ánh sáng không bao quát, gây tầm nhìn Hiện nay, với cơng nghệ đèn pha thơng minh, đèn pha sử dụng công nghệ LED tự động chuyển hướng theo góc đánh lái để chiếu sáng đường phía trước Cơng nghệ phổ biến mẫu xe tầm trung … Đối với số dòng xe cao cấp hệ thống thiết kế thông minh hơn, cách sử dụng nhiều khối đèn LED hay Laser mở tắt độc lập, kết hợp với hệ thống camera để phát nguồn sáng trước xe, qua đó, hệ thống điều khiển, tắt khối sáng gây ảnh hưởng cho xe đối diện SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh Nhờ công nghệ này, lái xe sử dụng đèn pha liên tục, cải thiện đáng kể tầm quan sát, mà không lo ảnh hưởng đến xe phía trước 1.5 Camera 360 Đây hệ thống giúp lái xe chủ động tránh khỏi va quẹt khơng đáng có nhờ vào hệ thống Camera thông minh đặt xung quanh xe Với trang bị người lái quan sát toàn cảnh xung quanh xe cách bao quát nhất, loại bỏ góc khuất điểm mù, thơng qua hình SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh đặt bảng điều khiễn trung tâm Giúp bạn hồn tồn chủ động lái xe khu vực không gian chật hẹp 1.6 Hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động (Active Parking Assist – System) Cũng giống hệ thống Camera 360, hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động giúp lái xe hồn thành việc đỗ xe nhanh mà khơng cần phải chạm tay vào vơ-lăng Hơn nữa, số dịng xe hỗ trợ người lái lấy xe khỏi nơi vừa đậu vào, hạn chế va quẹt tai nạn đỗ xe Khi nhấn nút kích hoạt, hệ thống tự động dị tìm chỗ trống thông qua cảm biến báo cho người lái, sau bác tài cần vào số đạp phanh theo lệnh xe cịn việc tính tốn đánh lái cho tối ưu nhanh điều khiễn hoàn toàn tự động 1.7 Hệ thống cảnh báo chệch đường (Lane Departure Warning System – LDWS) LDWS hệ thống an toàn hiệu đường trường, đặc biệt cao tốc, giúp giảm thiểu tai nạn liên quan đến việc lơ đãng chuyển động lệch hướng không lường trước ô tô Về hoạt động LDWS dựa vào thông tin từ Camera cảm biến hồng ngoại, bố trí kính chắn gió, tap-lo, trần xe hay cản trước… SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh Di ễ n bi ế n gi a t ốc phanh 20.000 18.000 [MN/m2] 14.000 phanh 10.000 suất 6.000 Áp 16.000 4.000 12.000 8.000 2.000 0.000 Thời gian phanh t [s] Áp suất phanh P [MN/m2] Vận tốc phanh [m/s] Gia tốc phanh Jp [m/s2] Hình 1.6: Diễn biến gia tốc phanh b) Diễn biến quảng đường phanh Quảng đường phanh xác định từ phương trình vi phân động học chuyển động tính tiến: dS=V (t) dt (18) Sp Suy ra: ∫ dS=∫V (t) dt=¿ S p=∫V (t ) dt Vì hàm V(t) =f(t) hàm khơng liên tục chúng tính theo phương pháp tích phân số: Sp=∆ t (V +2 SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC 88 PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh QUãng đường phanh 9.0 8.0 7.0 5.0 6.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 Hình 1.6: Diễn biến quãng đường phanh Từ phương trình (20) ta có cơng thức tính quãng đường phanh theo phương pháp tích phân số: Sp=∆ t ( 6.2.4 Phân tích đánh giá tiêu ABS Theo kết tính tốn mơ trên, có rút số kết luận dánh giá so sánh số chế độ phanh sau: Như vậy, nhờ có điều khiển điện tử, áp suất phanh thiết kế với mức cao mà khơng sợ bị bó cứng bánh xe nhằm nâng cao hiệu phanh Khi áp suất phanh điều khiển giảm, tốc độ xe lại tăng lên thời gian phanh kéo dài ra, quảng đường phanh tăng lên Việc điều khiển với tần số cao, cho phép áp suất phanh trung bình nâng cao, tốc độ xe giảm nhanh hiệu phanh cao; tức thời gian phanh quảng đường phanh ngắn lại Khi áp suất điều khiển pmin lớn, cho phép áp suất phanh trung bình nâng cao, tốc độ xe giảm nhanh hiệu phanh nâng cao; tức gia tốc phanh lớn, thời gian phanh quảng đường phanh ngắn lại SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC 89 PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh Đối với phanh khẩn cấp mà quảng đường kéo dài thêm đến mét có nguy khơng an tồn, cần phải cải tiến để nâng cao hiệu phanh Sỡ dĩ sau áp suất hệ thống phanh đạt gá trị cực đại p max, lý thuyết lực phanh tính tốn theo pmax khơng vượt q lực bám theo thiết kế Tuy nhiên, qn tính dịng chất lỏng với quán tính khối lượng cáu phanh lao vào, làm cho giá trị lực phanh thực tế cấu phanh lớn lý thuyết; nghĩa lực phanh vượt lực bám so với lý thuyết tính tốn Hệ bánh xe bị trượt bánh xe bị bó cứng; điều cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết, lệnh kích hoạt cho chương trình điều khiển thay đổi áp suất hệ thống ABS làm việc Kết luận: Như vậy, nhờ có điều khiển điện tử, áp suất phanh thiết kế với mức cao mà khơng sợ bị bó cứng bánh xe nhằm nâng cao hiệu phanh Khi áp suất phanh điều khiển giảm, tốc độ xe lại tăng lên thời gian phanh kéo dài ra, quảng đường phanh tăng lên Việc điều khiển với tần số cao, cho phép áp suất phanh trung bình nâng cao, tốc độ xe giảm nhanh hiệu phanh cao; tức thời gian phanh quảng đường phanh ngắn lại Khi áp suất điều khiển pmin lớn, cho phép áp suất phanh trung bình nâng cao, tốc độ xe giảm nhanh hiệu phanh nâng cao; tức gia tốc phanh lớn, thời gian phanh quảng đường phanh ngắn lại SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC 90 PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh CHƯƠNG : TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH DỪNG 7.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô phanh: 7.1.1 Xác định momen phanh yêu cầu cấu phanh: Hình 7.1 Sơ đồ phân bố tải: trọng xe Hệ số bám tối thiểu đường phải đạt: 2min Phản lực cầu sau xe đứng yên quay đầu lên dốc có góc dốc α: G Z2 = a L (cos (α ) a+sin (α ).ℎg ) Z2 = = 91058,964 [N] Trong đó: Ga : Trọng lượng tồn ơtơ, điểm đặt tọa độ trọng tâm xe, phương chiều hình vẽ Z2 : Phản lực pháp tuyến từ mặt đường lên bánh sau (khi lên dốc); SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC 91 PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh Lo : Chiều dài sở xe; hg : Chiều cao trọng tâm xe; a : Khoảng cách từ cầu trước đến tọa độ trọng tâm xe; Α: góc dốc (tính cho góc dốc α = 10[độ]) Lực phanh cầu sau : = 91058,964 0,2288 = 20852,279 [N] - hệ số bám bánh xe cầu sau Mô-men phanh dừng yêu cầu cầu sau: Mp2 = Z2 .Rbx = 91058,964 0,2288 =9383,525 [N.m] Rbx - Bán kính làm việc bánh xe; Sau cân mô -men phanh cấu phanh sinh ra, tức là: Mpcc = Mp2 Mô-men phanh dừng yêu cầu cấu phanh bánh xe sau : Mpd = Mp2/2 = 9383,525/2 = 4691,76 [N.m] Sau cân mô -men phanh cấu phanh sinh ra, tức là: Mpcc = Mp2 Trong Mpcc theo cơng thức tính mơ-men phanh cấu phanh sinh kiểu trống guốc + Đối với guốc phía trước ta có: ( F1 Mg1 = + Đối với guốc phía sau (được cường hóa thêm lực đẩy cường hóa phản lực tỳ guốc trước truyền qua cường hóa) ta có: F2 Mg2 = (b−r )c−r(c+r ) a+b 0 [2] với kiểu tang trống & đòn bẩy kéo lực tác dụng lên guốc F1 F2 tỷ lệ : F1.x1 = F2.x2 đó: SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh x1 x2 tương ứng cánh tay đòn từ điểm đặt lực F1, F2 đến điểm đặt lực kéo Fk dây cáp x1 = 0,199 [m]; x2 = 0,262 [m] Từ [1][2][3] : Mpd = F (ba−+rb )r (1+ xx 1 0 Lực F1 đòn kéo phanh dừng tạo ra: Mp ( a+ b )r (1+ x b−r0x2 Kch ) F1 = = = 13325,578 (N) F2 = =10121,336 (N) SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC 93 K ch ) PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh [1] LÊ VĂN TỤY, Hướng dẫn tính tốn thiết kế hệ thống tơ, Giáo trình mạng nội Khoa Cơ Khí Giao Thông –Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng [2] NGUYỄN HỒNG VIỆT, Kết cấu tính tốn thiết kế tơ, Giáo trình mạng nội Khoa Cơ Khí Giao Thông –Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng [3] NGUYỄN HỮU CẨN, Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội -2005 SVTH: Nhóm 05 - 18C4CLC 94 ... 18C4CLC PBL4: Thiết kế hệ thơng ô tô thông minh PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ơ TƠ 2.1 Cơng dụng u cầu hệ thống phanh ? ?tô 2.1.1 Công dụng hệ thống phanh ? ?tô Hệ thống phanh dùng để:...PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh PBL4: Thiết kế hệ thông ô tô thông minh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG Ô TÔ THÔNG MINH 1.1 Hệ thống kiểm sốt... Hệ thống kết nối điện thoại thông minh PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ơ TƠ 2.1 Cơng dụng u cầu hệ thống phanh ? ?tô 2.1.1 Công dụng hệ thống phanh ? ?tô 2.1.2 Yêu cầu hệ thống