Xây dựng một số phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô pdf

Chương trình đã tổng hợp và xây dựng các phần chương trình tính toán thiết kế, kiểm nghiệm một số hệ thống trên ôtô có giao diện bằng tiếng Việt ứng dụng trên nền phần mềm Matlab: - Xây

Bộ Khoa học và Công nghệ Chương trình KC.05 - Dự án KC.05.DA.13

Trung tâm Phát triển Công nghệ Ô tô

=====o0o=====

Tài liệu kỹ thuật

Xây dựng một số phần mềm chuyên dụng

sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô

Chương I : Tính toán động lực học ô tô

Chương II : Tính toán hệ thống phanh Chương III : Tính toán hệ thống treo Chương IV : Tính toán hệ thống lái Chương V : Tính toán hệ thống ly hợp Chương VI : Tính toán khung ô tô

6091-7

07/9/2006

Hà Nội – 2004

Lời nói đầu

Ngành ôtô máy kéo đã ra đời từ lâu và hiện đang giữ một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Trước đây, ở Việt Nam, ngành ôtô máy kéo chủ yếu mang tính chất sử dụng và sửa chữa Trong thập kỷ cuối của thế kỷ XX, hơn 10 liên doanh hoạt động lắp ráp

ôtô tại Việt Nam đã được thành lập và vấn đề tăng tỷ lệ nội địa hoá trong sản xuất là mục tiêu quan trọng của ngành ôtô Việt Nam trong giai đoạn tới Để nhanh chóng đạt được điều này, một mặt chúng ta cần xây dựng những chương trình tính toán thiết kế của riêng mình, mặt khác phải nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ các quá trình xảy ra bên trong các hệ thống cũng như để can thiệp sâu hơn vào các quá trình đó nhằm thu được những kết quả tối ưu

Bên cạnh việc thiết kế, cải tiến, chúng ta đang nhập về sử dụng khá nhiều xe của nước ngoài Vấn đề quan trọng ở đây là phải đánh giá được tính năng hoạt động của các hệ thống

để kiểm định chất lượng các loại xe này Ngoài việc sử dụng các phép đo bằng thực nghiệm như hiện có, xu hướng tính toán và mô phỏng trên máy tính đem lại kết quả nhanh chóng và khá chính xác

Hiện nay công việc thiết kế và kiểm nghiệm các hệ thống trên ôtô đang rất được các nhà khoa học và các nhà chế tạo quan tâm Trong công tác kiểm định ngoài việc đo trên các băng thử tại các trạm đăng kiểm, ngày nay xu thế còn có thể đánh giá bằng các số liệu tính toán Trước kia, các quá trình tính toán kiểm nghiệm và thiết kế còn hạn chế vì các công thức cồng kềnh, phức tạp và thời gian tính toán dài Ngày nay các công việc tính toán đã

được sự trợ giúp của máy tính đã phát triển hơn rất nhiều, giải quyết được vấn đề thời gian

và sức lao động

Trên ôtô hiện đại có rất nhiều hệ thống, mỗi hệ thống lại có kết cấu rất đa dạng và phức tạp nên việc tính toán cũng gặp nhiều khó khăn Từ trước đến nay chưa có một chương trình tính toán tổng quát nào để ứng dụng cho những người sử dụng một cách nhanh chóng và có

hệ thống mà lại đảm bảo tính hiệu quả, nghĩa là rút ngắn được thời gian và khối lượng tính toán

Chúng tôi đã tiến hành hệ thống hoá kết cấu các hệ thống hiện đang sử dụng rộng rãi trên ôtô cùng với phần tính toán thiết kế, cải tiến và kiểm nghiệm của chúng Chương trình tổng hợp các công thức tính toán hiện được sử dụng lâu nay, hệ thống hoá và xây dựng phần tính toán có giao diện bằng tiếng Việt dễ đọc, dễ hiểu để có thể sử dụng một cách dễ dàng

và tiện lợi Chương trình của chúng tôi cũng xây dựng với hướng mở, nghĩa là tuy chưa tính

toán triệt để một số cụm phức tạp, một số kết cấu mới, nhưng chúng ta có thể dễ dàng và nhanh chóng mở rộng để kết nối với chương trình cho hoàn thiện hơn

Chương trình đã tổng hợp và xây dựng các phần chương trình tính toán thiết kế, kiểm nghiệm một số hệ thống trên ôtô có giao diện bằng tiếng Việt ứng dụng trên nền phần mềm Matlab:

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán động lực học ôtô

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán hệ thống phanh (phanh dầu, dẫn động cơ khí, cơ khí có trợ lực loại chân không kết hợp thuỷ lực)

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán hệ thống treo (treo phụ thuộc với bộ phận đàn hồi loại nhíp và giảm chấn thuỷ lực)

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán hệ thống lái (cơ cấu lái loại trục vít - êcu bi, dẫn động lái cơ khí có trợ lực)

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán hệ thống ly hợp (cơ cấu ly hợp loại ma sát khô 1 đĩa, 2 đĩa, dẫn động cơ khí có trợ lực)

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán khung ôtô

Các phần mềm xây dựng được đã được công bố trên một số hội nghị chuyên ngành và

được ứng dụng trong quá trình đào tạo các công nghệ mới cho các kỹ sư và kỹ thuật viên tại Công ty ôtô Sài Gòn (7/2004)

Những phần mềm chuyên dụng có thể dùng làm cơ sở để tính toán thiết kế và nghiên cứu sâu những quá trình phức tạp của các hệ thống trên ôtô, cũng như làm tài liệu cho các cán bộ chuyên ngành Những nội dung cần tiếp tục là mở rộng hoàn thiện các quá trình thiết

kế các cụm, hệ thống phức tạp hơn, tiến hành thử nghiệm và chế tạo các cụm trên ôtô cũng như thử nghiệm tổng thể ôtô để hiệu chỉnh cho hoàn thiện hơn.- Hội nghị KH quốc tế về Công nghệ ôtô cho Việt Nam (ICAT' 2002) tháng 10/2002

Trung tâm phát triển Công nghệ Ô tô

Dự án KC.05.DA.13

Mục lục

Trang

Lời nói đầu 3

Mục lục 5

Chương I Tính toán động lực học ôtô 9

I Đặt vấn đề 9

1.1 Tổng quát 9

1.2 Nhiệm vụ 9

II Các bước tính toán 9

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 9

2.2 Xây dựng các chỉ tiêu động lực học của ôtô 10

2.2.1 Xác định chỉ tiêu về công suất 10

2.2.2 Xác định về chỉ tiêu lực kéo 11

2.2.3 Xác định chỉ tiêu về nhân tố động lực học 11

2.2.4 Xác định khả năng tăng tốc cuả ôtô 11

III Sơ đồ thuật toán 13

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt 16

V Kết luận 21

Chương II Tính toán hệ thống phanh 22

I Đặt vấn đề 22

1.1 Tổng quát 22

1.2 Phân loại hệ thống phanh 22

1.3 Nhiệm vụ 25

II Các bước tính toán 26

2.1 Bài toán thiết kế 26

2.1.1 Tính mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh 26

2.1.2 Tính toán cơ cấu phanh 27

2.1.3 Tính toán dẫn động phanh 29

2.1.4 Tính bền 31

2.2 Bài toán kiểm nghiệm 32

2.2.1 Tính lực tác dụng lên cơ cấu phanh 32

2.2.2 Tính mô men phanh tác dụng lên các cơ cấu phanh 34

2.2.3 Tính lực phanh tổng cộng tác dụng lên các cơ cấu phanh 35

2.2.4 Kiểm tra các điều kiện làm việc của hệ thống 35

2.2.5 Tính bền một số chi tiết quan trọng của hệ thống 36

2.2.6 Kiểm tra các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 37

III Sơ đồ thuật toán 39

3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế hệ thống phanh 39

3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh 43

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt 47

V Kết luận 59

Chương III Tính toán hệ thống treo 60

I Đặt vấn đề 60

1.1 Tổng quát 60

1.2 Phân loại hệ thống treo 60

1.3 Nhiệm vụ 62

II Các bước tính toán 63

2.1 Bài toán thiết kế 63

2.1.1 Tính các thông số dao động của bánh xe 63

2.1.2 Tính toán bộ phận đàn hồi 65

2.1.3 Tính toán bộ phận giảm chấn 69

2.2 Bài toán kiểm nghiệm 72

2.2.1 Tính chính xác độ cứng và độ võng của khối nhíp 72

2.2.2 Tính bền nhíp .73

2.2.3 Kiểm tra lại độ êm dịu của hệ thống treo 73

2.2.4 Tính bền và tính nhiệt giảm chấn .73

III Sơ đồ thuật toán 74

3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế bộ phận đàn hồi hệ thống treo 74

3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm bộ phận đàn hồi hệ thống treo 77

3.3 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn hệ thống treo 80

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt 82

V Kết luận 94

Chương IV Tính toán hệ thống lái 95

I Đặt vấn đề 95

1.1 Tổng quát 95

1.2 Phân loại hệ thống lái 95

1.3 Nhiệm vụ 97

II Các bước tính toán 98

2.1 Bài toán thiết kế 98

2.1.1 Tính toán động học dẫn động lái 98

2.1.2 Xác định mômen cản quay vòng 99

2.1.3 Chọn tỉ số truyền .99

2.1.4 Tính toán cơ cấu lái .100

2.1.5 Tính toán dẫn động lái 102

2.2 Bài toán kiểm nghiệm 104

2.2.1 Kiểm tra động học dẫn động lái .104

2.2.2 Xác định mômen cản quay vòng 104

2.2.3 Tính toán tỉ số truyền .104

2.2.4 Tính bền các chi tiết trong hệ thống 105

III Sơ đồ thuật toán 108

3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế hệ thống lái 108

3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái 112

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt 116

V Kết luận 127

Chương V Tính toán hệ thống ly hợp 128

I Đặt vấn đề 128

1.1 Tổng quát 128

1.2 Phân loại hệ thống ly hợp 128

1.3 Nhiệm vụ 131

II Các bước tính toán 132

2.1 Bài toán thiết kế 132

2.1.1 Xác định mômen ma sát của ly hợp 132

2.1.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 132

2.1.3 Tính công trượt và công trượt riêng 133

2.1.4 Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp 134

2.1.5 Tính bền một số chi tiết điển hình 135

2.2 Bài toán kiểm nghiệm 139

2.2.1 Xác định lực ép lên đĩa ma sát 139

2.2.2 Xác định mômen ma sát của ly hợp 140

2.2.3 Xác định hệ số dự trữ của ly hợp 140

2.2.4 Kiểm tra công trượt và kiểm tra công trượt riêng 140

2.2.5 Kiểm tra hành trình bàn đạp và lực bàn đạp 140

2.2.6 Tính bền một số chi tiết của hệ thống 141

III Sơ đồ thuật toán 142

3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế ly hợp 142

3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm ly hợp 145

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt 148

V Kết luận 158

Chương VI Tính toán khung ôtô 159

I Đặt vấn đề 159

1.1 Tổng quát 159

1.2 Mục đích 159

1.3 Giả thiết tính toán 159

II Các bước tính toán 160

2.1 Xác định các tải trọng đặt lên khung 160

2.2 Tính các phản lực tại vị trí lắp đặt hệ thống treo 160

2.3 Vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên khung, xác định vị trí nguy hiểm chịu lực tổng hợp lớn 161

2.4 Kiểm tra bền uốn khung tại tiết diện nguy hiểm 161

2.5 Kiểm tra bền xoắn khung 162

III Sơ đồ thuật toán 164

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt 166

V Kết luận 170

Kết luận 171

Tài liệu tham khảo 172

Chương I Tính toán động lực học ôtô

I Đặt vấn đề

1.1 Tổng quát

Động cơ được coi là nguồn động lực chính để xe có thể chuyển động trên đường Bởi vậy để

có thể khảo sát một chiếc ôtô nào, nhiệm vụ đầu tiên là phải khảo sát khả năng động lực học của chiếc xe đó Một chiếc ôtô có tải trọng xác định, để có thể chạy ổn định trên một loại

đường xá nhất định thì trước hết phải có đủ công suất và mômen kéo do động cơ phát ra Ngoài ra, việc đánh giá khả năng động lực khác của ôtô như thời gian, quãng đường tăng tốc, v.v là một trong những công việc hết sức cần thiết

Quá trình tính toán động lực học ôtô là một công tác đầu tiên để đánh giá chiếc xe đó Bởi vậy trong chương này chúng tôi xin trình bày một cách tổng hợp cách thức xây dựng các lý thuyết và chương trình ứng dụng để tính toán động lực học ôtô

1.2 Nhiệm vụ

Quá trình tính toán động lực học của ôtô nhằm thoả mãn các nhiệm vụ sau:

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Công việc này nhằm đánh giá được công suất và mômen xoắn của động cơ có đảm bảo được cho ôtô chuyển động được trong các điều kiện định trước hay không

- Tính toán các chỉ tiêu động lực học Đây là quá trình đánh giá các chỉ tiêu động lực của

động cơ lắp đặt trên ôtô trong điều kiện chuyển động cho trước, từ đó có thể đánh giá được chất lượng động lực học của ôtô

II Các bước tính toán:

Qui trình tính toán động lực học ôtô gồm các bước sau:

- Xây dựng đường tốc độ ngoài của động cơ

- Tính toán các chỉ tiêu động lực học của ôtô:

+ Tính toán chỉ tiêu về công suất

+ Tính toán chỉ tiêu về lực kéo

+ Tính toán chỉ tiêu về nhân tố động lực học khi đầy tải và tải thay đổi

+ Tính toán khả năng tăng tốc của ôtô: gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

Các số liệu cho trước là thông số xe, thông số động cơ, vận tốc cực đại của xe, các điều kiện chuyển động, từ đó chúng ta phải xây dựng được đường đặc tính ngoài (công suất, mô men xoắn) của động cơ đó

Công suất của động cơ Ne là một hàm của số vòng quay ne theo công thức:

N

e N

e max e e

n

n c n

n b n

n a N

Mô men xoắn của động cơ là một hàm của số vòng quay:

e e

n

N 2 , 716

ne: số vòng quay của động cơ, ne biến thiên từ nemin đến nemax (vòng/phút)

nN : Số vòng quay ứng với công suất lớn nhất của động cơ

Trong đó: ηt là hiệu suất truyền lực

- Số vòng quay của động cơ ứng với vận tốc cực đại:

b

max hn 0 V

r.

377 , 0

V i i

i0: tỉ số truyền của truyền lực chính

ihn: tỉ số truyền ở tay số cao nhất

Vmax: vận tốc cực đại của ôtô (km/h)

rb: bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m)

e b m

i.

i

n r 377 , 0

ne: số vòng quay của động cơ, ne biến thiên từ nemin đến nemax (vòng/phút) (nemax = nV)

Từ đó chúng ta xây dựng đ−ợc đồ thị biểu diễn công suất kéo của động cơ theo vận tốc chuyển động của xe ở từng tay số

2.2.2 Xác định về chỉ tiêu lực kéo:

- Lực kéo tiếp tuyến Pk tại bánh xe chủ động ở tay số thứ m đ−ợc xác định theo công thức:

b

t o hm e km

r

i.

Me: Mô men xoắn của trục khuỷu động cơ (kGm)

ηt: Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Từ đó chúng ta xây dựng đ−ợc đồ thị biểu diễn lực kéo theo vận tốc chuyển động của xe ở từng tay số

- Tính lực cản không khí Pω ở mỗi tay số theo vận tốc:

)kG(13

V.F.K

P

2 m

δ

g ) - D (

Trong đó :

jm: Gia tốc của ôtô khi chuyển động ở tay số thứ m

1

Thời gian tăng tốc được xác định bằng cách tích phân đồ thị 1/j(v)

Ta có thể xác định thời gian tăng tốc t bằng phương pháp tính gần đúng như sau:

- Chia khoảng vận tốc vmin ữ 0,95 vmax thành k khoảng

- Tính diện tích mỗi khoảng nằm dưới đường cong 1/j theo công thức:

2

j/1j/1.6,3

vv

Ta có thể xác định quãng đường tăng tốc S bằng phương pháp tính gần đúng như sau:

- Chia khoảng vận tốc vmin ữ 0,95 vmax thành k khoảng

- Tính diện tích mỗi khoảng nằm dưới đường cong t theo công thức:

6,3.2

vv)

tt(

i 1 i i

III Sơ đồ thuật toán

Hình 1.3 Sơ đồ lôgíc thuật toán tính toán động lực học ôtô

Với trình tự các bước tính toán động lực học ôtô như ở phần II, chúng tôi đưa ra sơ đồ thuật toán của bài toán thiết kế hệ thống ly hợp trên hình 1.3

Trong sơ đồ trên có các khối chương trình thực hiện các chức năng sau:

Xác định chỉ tiêu lực kéo

Nhập dữ liệu chung của xe

Nhập dữ liệu của động cơ

Nhập dữ liệu điều kiện chuyển động

Xác định chỉ tiêu nhân tốc động lực học

Xác định khả năng tăng tốc của ôtô

Gia tốc ôtô Thời gian

tăng tốc

Quãng đường tăng tốc

- Chiều cao toàn bộ của ôtô

- Vận tốc chuyển động lớn nhất của ôtô

- Kích thước lốp

- Tỷ số truyền của truyền lực chính

- Tỷ số truyền của các tay số trong hộp số chính

- Hiệu suất truyền lực

Các thông số động cơ:

- Loại động cơ (xăng, điezen 2 kỳ, 4 kỳ)

- Các hệ số tính toán (hệ số Lâyđécman)

- Công suất cực đại của động cơ /số vòng quay ứng với công suất cực đại

- Mômen xoắn cực đại/ số vòng quay ứng với mômen xoắn cực đại

- Số vòng quay tối thiểu của động cơ

Các điều kiện chuyển động:

3.2 Khối xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ:

Khối này thực hiện việc tính toán công suất, mômen xoắn của động cơ theo số vòng quay và

vẽ đồ thị đặc tính ngoài

3.3 Khối xác định chỉ tiêu công suất:

Khối này thực hiện việc tính toán công suất và vẽ đồ thị công suất ứng với vận tốc chuyển

động của xe ở từng tay số

3.4 Khối xác định chỉ tiêu lực kéo:

Khối này thực hiện việc tính toán lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động và vẽ đồ thị lực kéo ứng với vận tốc chuyển động của xe ở từng tay số

3.5 Khối xác định chỉ tiêu nhân tố động lực học:

Khối này thực hiện việc tính toán nhân tố động lực học và vẽ đồ thị nhân tố động lực học ứng với vận tốc chuyển động của xe ở từng tay số

3.6 Các khối xác định khả năng tăng tốc:

Gồm có 3 khối thành phần là khối xác định gia tốc, thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc để thực hiện các công việc:

- Tính toán gia tốc và vẽ đồ thị gia tốc ứng với vận tốc chuyển động của xe ở từng tay số

- Tính toán thời gian và vẽ đồ thị thời gian tăng tốc của xe ứng với vận tốc chuyển động

- Tính toán quãng đường và vẽ đồ thị quãng đường tăng tốc của xe ứng với vận tốc chuyển

động

3.7 Khối xem kết quả

Sau khi đã tính toán và kiểm tra các chỉ tiêu động lực học, khối này sẽ thể hiện các kết quả tính toán và các đồ thị thể hiện đặc tính động lực học của ôtô

3.8 Kết luận

Sau khi đã hoàn thành tính toán thiết kế, chúng ta đưa ra kết luận về chất lượng động lực học của xe, trên cơ sở đó có thể đánh giá hoặc chọn động cơ lắp cho xe đó

IV Xây dựng chương trình có giao diện tiếng Việt

Trên cơ sở sơ đồ thuật toán cho bài toán tính toán động lực học ôtô, chúng tôi tiến hành xây dựng chương trình có giao diện bằng tiếng Việt để thực hiện các thao tác này một cách trực quan trên máy tính Chương trình được viết trên nền ngôn ngữ lập trình ứng dụng Matlab 5.3 Khi lựa chọn tính toán động lực học từ chương trình tổng thể, ban đầu sẽ có menu thông báo cho phép người dùng bắt đầu thực hiện bài toán tính động học:

Hình 1.4.1 Menu chính

Nếu bấm chọn "Tiếp tục" sẽ đưa ra menu chương trình tính toán động lực học ôtô Chọn

"Thoát" để quay trở lại chương trình tổng thể toàn bộ các hệ thống trên ôtô

4.1 Chương trình tính toán động lực học

Khi lựa chọn "Tiếp tục" từ menu chính sẽ chạy phần chương trình tính toán động lực học có giao diện như sau:

Hình 1.4.2 Menu chính "Tính toán động lực học ôtô"

Trên menu có thanh công cụ cho phép chúng ta thực hiện các thao tác của bài toán tính toán Ban đầu là "Nhập dữ liệu", sau đó là "Xem kết quả" và kết thúc là "Thoát khỏi chương trình" Bên cạnh đó người sử dụng có thể xem phần "Trợ giúp" để biết thêm thông tin giúp

đỡ về cách thức sử dụng chương trình trong những lần đầu tiên

4.2 Nhập dữ liệu

Đây là phần chương trình rất quan trọng, bao gồm các dữ liệu chung của xe, động cơ, hộp số

và các điều kiện chuyển động Modul nhập dữ liệu gồm có hai phần: Nhập dữ liệu từ bàn phím và nhập dữ liệu từ tệp

4.2.1 Nhập dữ liệu từ tệp

Khi bấm chọn nhập dữ liệu từ tệp sẽ hiện ra bảng lựa chọn các tệp dữ liệu của các xe cơ sở

đã có sẵn các thông số cho phép người sử dụng lựa chọn để tham khảo một số thông số khi mới nhập lần đầu tiên

Hình 1.4.3 Nhập dữ liệu từ tệp Khi ta chọn được tệp dữ liệu thì chương trình sẽ hiện ra các menu giống như nhập dữ liệu từ bàn phím cho phép người sử dụng có thể tham khảo để giữ nguyên hay sửa đổi các thông số của xe đó

4.3 Lưu dữ liệu

Sau khi đã nhập dữ liệu, người sử dụng có thể lưu lại các thông số để khi cần không phải nhập lại số liệu cũng như để có được một số thông số để tham khảo Khi chọn "Lưu lại" chương trình sẽ đưa ra menu cho phép người dùng có thể lưu lại tệp dữ liệu theo tên tuỳ chọn

động lực học và khả năng tăng tốc Trên bảng thể hiện kết quả, có các nút bấm cho phép người sử dụng có thể lựa chọn kết quả cần xem, bấm "Thoát" khi kết thúc phần xem kết quả Sau khi xem xong kết quả mà không muốn thực hiện công việc tính toán động lực học ôtô nữa, thì người sử dụng có thể lựa chọn "Thoát khỏi chương trình" để quay về menu chính như ban đầu để kết thúc phần "Tính toán động lực học ôtô"

Hình 1.4.6 Các kết quả tính động lực học

Hình 1.4.7 Các đồ thị đặc tính ngoài động cơ

Hình 1.4.8 Đặc tính công suất Hình 1.4.9 Đặc tính lực kéo

Hình 1.4.10 Đặc tính nhân tố động lực học Hình 1.4.11 Đặc tính gia tốc

Hình 1.4.12 Thời gian tăng tốc Hình 1.4.13 Quãng đường tăng tốc

V Kết luận

Chương trình "Tính toán động lực học ôtô" với giao diện bằng tiếng Việt thân thiện, dễ hiểu,

dễ sử dụng đã đạt được một số kết quả sau:

- Tổng hợp được các công thức và một số phương pháp tính toán lý thuyết động lực học ôtô

đã được sử dụng ở Việt Nam trong những năm qua

- Xây dựng được chương trình tính toán có giao diện bằng tiếng Việt dễ hiểu, dễ sử dụng Chương trình này sẽ giúp cho các kỹ sư chuyên ngành giảm nhẹ được công việc tổng hợp lại các bước và công thức tính, cũng như giảm được khối lượng và thời gian tính toán so với trước đây còn phải sử dụng bằng tay

- Tổng hợp được quá trình tính toán trên đa phần ôtô hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường Việt Nam và có thể áp dụng chương trình để kiểm nghiệm chất lượng động lực học của các loại xe này, cũng như có thể tham khảo các thông số trên các loại xe hiện có để lựa chọn thiết kế chọn động cơ cho các loại xe đóng mới tại Việt Nam

Bên cạnh những mặt đạt được, chương trình còn có một số khiếm khuyết sau:

- Chương trình xây dựng theo phương pháp tính toán lý thuyết nên chưa thật sự chính xác so với thử nghiệm trên các băng thử

- Chương trình chưa tính toán đối với các loại xe có lắp biến mô thuỷ lực và hộp số thuỷ cơ

- Chương trình chạy trong môi trường của phần mềm Matlab 5.3, tuy đây là phần mềm sẵn

có và sử dụng tương đối thuận tiện nhưng phải cài đặt phần mềm này mới chạy được

Chương Ii Tính toán Hệ thống phanh

I Đặt vấn đề

1.1 Tổng quát

Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe Do vậy phải chấp nhận những yêu cầu khắt khe, nhất là đối với xe cao tốc, chủ yếu thời gian hoạt động ở tốc

độ cao Các yêu cầu của nó như sau:

- Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào Khi phanh đột ngột, xe phải được dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại Theo tiêu chuẩn của châu Âu ôtô con cần phải đạt hiệu quả phanh cao trong các điều kiện thử xe: + Đối với phanh chân, tốc độ lúc bắt đầu phanh 80km/h; quãng đường phanh phải nhỏ hơn 50,7m; gia tốc phanh phải lớn hơn 5,8m/s2, lực phanh chân lớn nhất đặt trên bàn đạp là 50kG

+ Đối với phanh tay cũng với điều kiện vận tốc như trên, quãng đường phanh phải nhỏ hơn 93,4m, lực tác dụng của người lái vào cần phanh tay lớn nhất là 40kG (Điều kiện thử được xác định theo loại xe và tải trọng M1)

- Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều đặn giữ ổn định chuyển động của xe

- Lực điều khiển không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả điều khiển bằng chân hoặc bằng tay Các giá trị nêu trên tương ứng với việc điều khiển bằng một chân hoặc một tay ở tư thế ngồi của người lái

- Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh

- Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường vì khi trượt lết trên mặt đường

sẽ gây ra mòn lốp và làm mất khả năng dẫn hướng chuyển động của xe

- Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố, đảm bảo chức năng dự phòng

- Phanh tay dùng để giữ nguyên vị trí xe Phải giữ đứng nguyên trên dốc nghiêng tối thiểu 18% (tức 160-200)

- Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới

sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ ) phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết hư hỏng

- Ngoài các yêu cầu kể trên còn có các yêu cầu như chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ,

độ bền cao, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí

1.2 Phân loại hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên mỗi xe có đặc điểm kết cấu riêng của nó, vì thế phương pháp và cách thức tính toán chúng cũng có những điểm riêng biệt Do đó để có thể hệ thống hoá được các

hệ thống phanh chúng ta phải tiến hành phân loại và tổng hợp chúng

* Phân loại theo cơ cấu điều khiển trên xe:

- Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp

- Phanh tay điều khiển bằng cần

* Ngày nay, xe con chỉ sử dụng hệ thống phanh thuỷ lực, trong đó bao gồm các dạng:

- Phanh thuỷ lực đơn giản

- Phanh thuỷ lực có trợ lực

* Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh:

- Cơ cấu phanh loại đĩa

- Cơ cấu phanh loại tang trống

* Phân lọai theo kết cấu truyền lực điều khiển:

- Dẫn động điều khiển một dòng

- Dẫn động điều khiển hai dòng

Các dòng truyền lực này độc lập với nhau, nhằm tránh sự cố xảy ra cùng một lúc trên tất cả

hệ thống phanh, nâng cao độ tin cậy, an toàn cho xe khi chuyển động Theo qui chuẩn của quốc tế chỉ cho phép dùng loại dẫn động điều khiển hai dòng trở lên Cấu trúc hai dòng có thể là:

- Dòng độc lập

- Dòng song song (bố trí hỗn hợp)

* Theo mức độ hoàn thiện chất lượng phanh có thể chia:

- Hệ thống phanh có bộ điều chỉnh lực phanh

- Hệ thống phanh có bộ chống lãm cứng bánh xe (Anti-lock brake system) ABS Trên xe con, phanh chân là hệ thống phanh cơ bản, còn phanh tay là phanh dự phòng Hệ thống điều khiển của hai loại này độc lập với nhau, làm việc tin cậy, đồng thời phanh tay phải có cấu trúc tự khoá để người lái không phải liên tục tác động lực

* Ngoài ra còn có thể phân chia hệ thống phanh theo vị trí bố trí cơ cấu phanh:

- Bố trí ở trong lòng bánh xe

- Bố trí ở cạnh cầu xe

Với sự đa dạng của từng cụm bộ phận trong hệ thống phanh như trên, chúng ta thấy rằng khi

sử dụng phải phân loại khá phức tạp và với mỗi loại lại có các quá trình và công thức tính toán khác nhau, như vậy là khá phức tạp và tốn nhiều công sức, thời gian tính toán lâu và như vậy là hiệu quả công việc thấp

Hình 2.1.1 Sơ đồ cấu tạo các dạng cơ cấu phanh tang trống

a) Đối xứng trục b) Đối xứng tâm

Hình 2.1.2 Sơ đồ cấu tạo các loại phanh đĩa a) Loại có giá cố định b) Loại có giá di động

Hình 2.1.3 Cấu tạo xy lanh chính một buồng 1.Lỗ xả khí; 2.Piston; 3.Lỗ thông bình dầu; 4.Cần đẩy; 5.Vành bao kín; 6.Bát cao su; 7.Lò

xo hồi vị; 8.Van hồi dầu; 9.Lỗ thông với xy lanh bánh xe

Hình 2.1.4 Cấu tạo xu lành chính 2 buồng (LADA 2105) 1.Nắp sau; 2.Vỏ xy lanh; 3.Piston thứ cấp; 4.Piston chính; 5.Vành bao kín; 6.ốc hạn chế;

7.Lò xo hồi vị; 8.Lò xo tì vành khăn; 9.Vành chặn

Trong chương trình, chúng tôi tiến hành phân loại tính toán như sau:

- Chọn loại cơ cấu phanh: Trống (loại 1 xi lanh tác dụng kép, loại 2 xi lanh bố trí đối xứng tâm) ; Đĩa (loại 1 xi lanh ép và loại 2 xi lanh ép)

- Chọn loại dẫn động phanh theo từng bước sau:

Sau khi đã chọn đầy đủ các cấu thành của toàn bộ hệ thống, chương trình sẽ tính toán cụ thể

đối với mỗi loại hệ thống phanh

- Kiểm tra bền các chi tiết quan trọng của hệ thống

b Với bài toán kiểm nghiệm:

- Kiểm tra các điều kiện làm việc của hệ thống (hành trình làm việc, áp suất trên bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra ở trống phanh)

- Kiểm tra bền các chi tiết quan trọng của hệ thống

- Đánh giá hệ thống theo các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh theo TCVN

II Các bước tính toán:

2.1 Với bài toán thiết kế:

Yêu cầu đặt ra đối với bài toán thiết kế là cho các thông số kỹ thuật của xe, cho điều kiện làm việc, chúng ta tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống phanh, sau đó chọn

và kiểm tra quá trình làm việc của hệ thống phanh đó thoả mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép để đảm bảo an toàn cho xe

Qui trình tính toán gồm các bước sau:

- Tính mô men phanh phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

- Tính lực tác dụng lên cơ cấu phanh

- Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh

- Xác định các thông số cơ bản của dẫn động phanh

- Kiểm tra các điều kiện làm việc

- Tính bền một số chi tiết của hệ thống

2.1.1 Tính mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trước:

bx g max '

b g

h j 1 L 2

b G

Mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu sau:

bx g max ''

a g

h j 1 L 2

a G

G: trọng lượng ôtô khi đầy tải (N)

a,b,hg: toạ độ trọng tâm của ôtô (m)

L: chiều dài cơ sở của ôtô (m)

jmax: gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh (jmax= 6ữ7m/s2)

G

L G

2.1.2 Tính toán cơ cấu phanh:

2.1.2.1 Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh

Kích thước của má phanh được chọn dựa trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng [L], áp suất trên bề mặt má phanh [q] và tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của phanh

* Bề rộng má phanh xác định để đảm bảo công ma sát riêng:

]L[F.g

V.G

G : trọng lượng toàn bộ ôtô khi đầy tải (N)

V0 : vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh (m/s)

b

Mq

0

2 t

βà

[q] : áp suất cho phép trên bề mặt má phanh ([q] = 1,5 - 2 MN/m2)

a Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh đĩa

* Tính bán kính ngoài của má phanh

C

M100.2

16,3

Trong đó:

Mp : mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh (Nm)

C : hệ số kinh nghiệm Với ôtô du lịch C=4,7; ôtô vận tải C=3,6

* Tính bán kính trong của má phanh

ư β

= m

1 i

2 i 1

2 i 2 i 0

2

R R

ở đây : m : số lượng má phanh

β0i : góc ôm của má phanh thứ i (tính theo radian)

R2i, R1i : bán kính trong và bán kính ngoài của cơ cấu phanh đĩa thứ i

Sau khi kiểm tra công ma sát riêng L, áp suất trên bề mặt má phanh q và tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của phanh chúng

ta xác định được các kích thước cơ bản của cơ cấu phanh đĩa

b Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh tang trống

i t i

ta xác định được các kích thước cơ bản của cơ cấu phanh tang trống

2.1.2.2 Tính toán lực tác dụng lên cơ cấu phanh:

a Cơ cấu phanh đĩa:

* Lực tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa 1 xi lanh ép:

2 2

3 1

3 2 tb

RR

RR3

2R

2 2

3 1

3 2 tb

RR

RR3

2R

ư

ư

à: hệ số ma sát của vật liệu làm má phanh

R1, R2 : bán kính trong và ngoài của má phanh

b Cơ cấu phanh tang trống:

* Tính góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên guốc phanh:

Góc δ tạo nên bởi lực N1 và trục X1-X1:

β

ư β

=

δ

2 1

0

2 1

sin sin

2

2 cos 2

2 1

t

sin)cos(

2sin

coscos

r

2

ββ+ββ

ưβ+β

β

ưβ

2

0 2

1 1 1

0 1

3

) sin (cos

c

) a cos c ( )

sin (cos

c

) a cos c ( K

àρ + δ à

ư δ

+ α ρ

à + àρ

ư δ à + δ

+ α ρ

0 1

4

) sin (cos

c

) a cos c ( 2

K

àρ

ư δ à + δ

+ α ρ

α0 : góc từ tâm trống phanh đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh) (độ)

a : khoảng cách từ tâm trống đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh) (m)

c : khoảng cách từ tâm trống phanh đến đường nối tâm quay các guốc phanh (m)

2.1.3 Tính toán dẫn động phanh

2.1.3.1 Xác định đường kính xi lanh phanh bánh xe

a Xác định đường kính xi lanh phanh bánh xe với cơ cấu phanh đĩa

pn

P4d

π

Trong đó:

P : lực sinh ra tại cơ cấu phanh (N)

p : áp suất dầu trong hệ thống (N/m2)

n : số lượng ống xi lanh làm việc

b Xác định đường kính xi lanh phanh bánh xe với cơ cấu phanh tang trống

p

P4

d

π

Trong đó:

P : lực sinh ra tại cơ cấu phanh (N)

p : áp suất dầu trong hệ thống (N/m2) (p ≈ 8.106 N/m2)

2.1.3.2 Chọn đường kính xi lanh tổng phanh và tính áp suất trong dẫn động do người lái sinh

Q4

πη

Trong đó:

Q : lực người lái tác dụng lên bàn đạp (N)

D : đường kính của xi lanh tổng phanh đã chọn ở trên (m)

η : hiệu suất của dẫn động thuỷ lực η=0,92

l, l' : các kích thước đòn của bàn đạp (m)

áp suất do bộ trợ lực sinh ra:

p : áp suất dầu trong hệ thống (N/m2)

2.1.3.3 Tính toán các thông số cơ bản của bộ trợ lực (loại chân không-thuỷ lực)

Trong đó:

Fptc : diện tích của piston trợ lực (m2) (Fptc ≈ πD2/4)

pc : áp suất do trợ lực phanh sinh ra (N/m2)

η : hiệu suất thuỷ lực

* Kích thước màng trợ lực

P

Q P

+

Plx : lực lò xo trợ lực (N) (nếu không có thì tham khảo)

∆P : độ chênh áp phía trước và phía sau màng trợ lực ∆P = 5.104

N/m2

2.1.3.4 Tính hành trình bàn đạp của người lái

Hành trình bàn đạp h của người lái:

'l

l D

x d 2 x d 2

2 2 1

2 1

+

Trong đó:

d1 và d2 : đường kính xi lanh ở bánh xe trước và sau (m)

x1 và x2 : hành trình piston của các xinh lanh phanh ở các bánh xe trước và sau (m)

D : đường kính xi lanh phanh chính (m)

δ0 : khe hở giữa thanh đẩy với piston ở xi lanh phanh chính δ0 = 1,5 - 2 mm

ca(2

λ : độ mòn hướng kính cho phép của má phanh [λ] = (1-1,5).10-3m

a : khoảng cách từ tâm trống đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh) (m)

c : khoảng cách từ tâm trống đến đường nối tâm quay các guốc phanh (m)

Hành trình cực đại của ôtô tải không quá 180mm và ôtô con không quá 150mm

p

r

b

Mq

βà

Trong đó:

Mp : mômen phanh do guốc phanh trước và sau sinh ra (Nm)

à : hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh

β0i : góc ôm của má phanh thứ i (tính theo radian)

ư

=

' a

' b 1 ' a ' b

' qa 5 ,

ứng suất tiếp tuyến:

ư

=

' a

' b 1 ' a ' b

' qa 5 ,

pR

n =

Đường ống làm bằng hợp kim đồng có [σ] =2,6.106 N/m2

2.2 Bài toán kiểm nghiệm:

Yêu cầu đặt ra đối với bài toán kiểm nghiệm là cho các thông số kỹ thuật của xe và hệ thống phanh đang sử dụng trên xe, cho điều kiện làm việc, chúng ta tính toán kiểm tra các điều kiện làm việc, kiểm tra bền các chi tiết và đánh giá theo các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của TCVN

Qui trình tính toán gồm các bước sau:

- Tính lực tác dụng lên cơ cấu phanh

- Tính mô men phanh tác dụng lên các cơ cấu phanh

- Tính lực phanh tổng cộng tác dụng lên toàn bộ hệ thống phanh

- Kiểm tra các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

- Kiểm tra các điều kiện làm việc của hệ thống

- Kiểm tra bền một số chi tiết quan trọng của hệ thống

2.2.1 Tính lực tác dụng lên cơ cấu phanh

2.2.1.1 áp suất trong hệ thống

* áp suất do lực người lái sinh ra

'l

l.D

Q4

πη

Trong đó:

Q : lực người lái tác dụng lên bàn đạp

D : đường kính của xi lanh tổng phanh đã chọn ở trên

η : hiệu suất của dẫn động thuỷ lực η=0,92

Plx : lực lò xo trợ lực (N) (nếu không có thì tham khảo)

∆P : độ chênh áp phía trước và phía sau màng trợ lực ∆P = 5.104 N/m2

* áp suất tổng cộng trong hệ thống

Nếu có trợ lực : p = pc + pl

Nếu không có trợ lực : p = pl

2.2.1.2 Lực tác dụng lên cơ cấu phanh

a Lực tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa

n.4

dp

P : lực sinh ra tại cơ cấu phanh (N)

p : áp suất dầu trong hệ thống (N/m2)

P : lực sinh ra tại cơ cấu phanh (N)

p : áp suất dầu trong hệ thống (N/m2)

d : đường kính xi lanh bánh xe (m2)

2.2.2 Tính mô men phanh tác dụng lên các cơ cấu phanh

a Cơ cấu phanh đĩa:

* Mômen phanh tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa 1 xi lanh ép:

K1 = 2à.Rtb

2 1

2 2

3 1

3 2 tb

RR

RR3

2R

2 2

3 1

3 2 tb

RR

RR3

2R

−

−

=

à: hệ số ma sát của vật liệu làm má phanh

R1, R2 : bán kính trong và ngoài của má phanh

b Cơ cấu phanh tang trống:

* Tính góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên guốc phanh:

Góc δ tạo nên bởi lực N1 và trục X1-X1:

β

− β

=

δ

2 1

0

2 1

sin sin

2

2 cos 2

cos arctg

Bán kính ρ xác định theo công thức:

0 2 1 0 0 2 2 0

2 1

t

sin)cos(

2sin

coscos

r

2

ββ+ββ

−β+β

β

−β

2

0 2

1 1 1

0 1

) a cos c ( )

sin (cos

c

) a cos c ( K

àρ + δ à

− δ

+ α ρ

à + àρ

− δ à + δ

+ α ρ

0 1

4

) sin (cos

c

) a cos c ( 2

K

àρ

− δ à + δ

+ α ρ

β2 = β1 + β0

rt : bán kính của tang trống (m)

α0 : góc từ tâm trống phanh đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh) (độ)

a : khoảng cách từ tâm trống đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh) (m)

c : khoảng cách từ tâm trống phanh đến đường nối tâm quay các guốc phanh (m)

2.2.3 Tính lực phanh tổng cộng tác dụng lên các cơ cấu phanh

2.2.3.1 Tính lực phanh tác dụng lên mỗi cơ cấu phanh

b

pi pi

r

M

Trong đó:

Ppi : lực phanh tác dụng lên cơ cấu phanh thứ i

Mpi : mômen phanh tác dụng lên cơ cấu phanh thứ i

rb : bán kính bánh xe

2.2.3.2 Tính lực phanh tổng cộng

2.2.4 Kiểm tra các điều kiện làm việc của hệ thống:

2.2.4.1 Kiểm tra công ma sát riêng

Công ma sát riêng:

]L[F.g

V.G

b

Mq

0

2 t

βà

[q] : áp suất cho phép trên bề mặt má phanh ([q] = 1,5 - 2 MN/m2)

Trong đó:

G : trọng lượng toàn bộ ôtô khi đầy tải (N)

V0 : vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh (m/s)

g : gia tốc trọng trường (m/s2)

FΣ : diện tích toàn bộ của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ôtô (m2)

=

Σ = m β

1 i

i t i

2.2.4.4 Kiểm tra hành trình bàn đạp của người lái

Hành trình bàn đạp h của người lái:

'l

l D

x d 2 x d 2

+

Hành trình cực đại của ôtô tải không quá 180mm và ôtô con không quá 150mm

Trong đó:

d1 và d2 : đường kính xi lanh ở bánh xe trước và sau (m)

x1 và x2 : hành trình piston của các xinh lanh phanh ở các bánh xe trước và sau (m)

D : đường kính xi lanh phanh chính (m)

δ0 : khe hở giữa thanh đẩy với piston ở xi lanh phanh chính δ0 = 1,5 - 2 mm

ca(2

a : khoảng cách từ tâm trống đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh) (m)

c : khoảng cách từ tâm trống đến đường nối tâm quay các guốc phanh (m)

2.2.5 Tính bền một số chi tiết quan trọng của hệ thống

2.2.5.1 Tính bền trống phanh:

áp suất trong trống phanh:

0

2 t

p

r

b

Mq

βà

Trong đó:

Mp : mômen phanh do guốc phanh trước và sau sinh ra (Nm)

à : hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh

β0i : góc ôm của má phanh thứ i (tính theo radian)

ư

=

' a

' b 1 ' a ' b

' qa 5 ,

ư

=

' a

' b 1 ' a ' b

' qa 5 ,

pR

n =

Đường ống làm bằng hợp kim đồng có [σ] =2,6.106 N/m2

2.2.6 Kiểm tra các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

2.2.6.1 Kiểm tra lực phanh và lực phanh riêng

Lực phanh riêng phải đảm bảo theo TCVN

2.2.6.2 Kiểm tra gia tốc phanh

Gia tốc phanh chậm dần cực đại

i max

p

G

P g j

δ

Gia tốc phanh chậm dần cực đại phải đảm bảo theo TCVN

2.2.6.3 Kiểm tra thời gian phanh

Thời gian phanh nhỏ nhất

i

P g

G

Σ

Thời gian phanh nhỏ nhất phải đảm bảo theo TCVN

2.2.6.4 Kiểm tra quãng đường phanh

Quãng đường phanh nhỏ nhất

2

2 1

i

P.g.2

.G

III Sơ đồ thuật toán

3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế hệ thống phanh

Hình 2.3.1 Sơ đồ lôgíc thuật toán tính toán thiết kế hệ thống phanh

Chọn cơ cấu phanh

Nhập thông số tham khảo dẫn động phanh

Phanh tang trống

Phanh

đĩa

Có trợ lựcKhông có

trợ lực

Nhập thông số tham khảo

cơ cấu phanh

Thông số kỹ thuật của ôtô

Điều kiện làm việc của ôtô

Tính mômen phanh sinh

ra ở mỗi cơ cấu phanh

Xác định các thông số cơ

bản của cơ cấu phanh

Tính lực tác dụng lên cơ cấu phanh

Chọn dẫn động phanh

Kiểm tra các các điều kiện làm việc của cơ cấu phanh

Tính bền cơ cấu phanh

Tính bền dẫn động phanh

Kiểm tra hành trình bàn đạp của người lái

Với trình tự các bước tính toán thiết kế hệ thống phanh như trên, chúng tôi đưa ra sơ đồ thuật toán của bài toán thiết kế hệ thống phanh trên Hình 2.3.1

Trong sơ đồ trên có các khối chương trình thực hiện các chức năng sau:

3.1.1 Khối nhập dữ liệu:

Khối này thực hiện chức năng lựa chọn phần nhập dữ liệu của xe, cơ cấu phanh và dẫn động phanh

3.1.2 Khối thông số kỹ thuật ôtô

Khối này thực hiện chức năng nhập các thông số kỹ thuật ôtô bao gồm:

- Trọng lượng toàn bộ khi đầy tải

3.1.3 Khối điều kiện làm việc của ôtô

Đây là khối đưa vào các điều kiện làm việc của ôtô phải thực hiện, bao gồm:

- Hệ số bám với mặt đường

- Gia tốc phanh chậm dần cực đại

- Vận tốc của xe lúc bắt đầu phanh

- Lực bàn đạp của người lái

3.1.4 Tính mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

Khối này thực hiện việc tính toán mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh sau khi đã nhập dữ liệu xe và điều kiện làm việc Kết quả đầu ra của khối để thực hiện bước xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phanh

3.1.5 Khối cơ cấu phanh

Đây là khối thực hiện nhóm các khối nhập dữ liệu đầu vào của cơ cấu phanh Khi thực hiện tác động vào khối này sẽ đưa ra các phương án lựa chọn cơ cấu phanh

3.1.6 Khối chọn cơ cấu phanh

Để nhập các dữ liệu cần thiết của cơ cấu phanh trước hết ta phải chọn loại cơ cấu phanh lắp trên xe Khi chọn cơ cấu phanh ta có 2 loại là phanh đĩa và phanh tang trống

Phanh đĩa gồm 2 loại: loại 1 xi lanh ép và 2 xi lanh ép

Phanh tang trống gồm 3 loại: loại 2 xi lanh bố trí đối xứng tâm, loại 1 xi lanh kép

3.1.7 Nhập thông số tham khảo cơ cấu phanh

Sau khi đã lựa chọn cơ cấu phanh, chúng ta nhập các thông số tham khảo của loại cơ cấu phanh đó Các thông số tham khảo bao gồm:

* Đối với cơ cấu phanh tang trống:

- Hệ số ma sát của vật liệu làm má phanh

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán má phanh

- Bán kính của tang trống

- Góc từ tâm trống phanh đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh)

- Khoảng cách từ tâm trống đến xy lanh lực (hoặc tâm quay của cam phanh)

- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến đường nối tâm quay các guốc phanh (m)

- Khe hở trung bình giữa má phanh và trống phanh

- Độ mòn hướng kính cho phép của má phanh

- Bán kính trong của trống phanh

- Bán kính ngoài của trống phanh

* Đối với cơ cấu phanh đĩa:

- Bán kính đĩa phanh

- Hệ số ma sát của vật liệu làm má phanh

- Khe hở trung bình giữa má phanh và đĩa phanh

- Độ mòn hướng kính cho phép của má phanh

3.1.10 Nhập thông số tham khảo dẫn động phanh

Sau khi đã lựa chọn dẫn động phanh, chúng ta nhập các thông số tham khảo của loại dẫn

động phanh đó Các thông số tham khảo bao gồm:

- áp suất dầu trong hệ thống

- Hiệu suất của dẫn động thuỷ lực

- Các kích thước đòn của bàn đạp

- Diện tích của piston trợ lực

- Khe hở giữa thanh đẩy với piston ở xi lanh phanh chính

- Bán kính bên trong của đường ống dẫn

- Chiều dày của ống dẫn

- Hệ số bổ sung khi phanh ngặt