Nghiên cứu đánh giá hiệu quả phanh ô tô bằng phần mềm chuyên dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu đánh giá hiệu qu ả phanh Ô tô phần mềm chuyên dụng NGUYỄN THU HÀ Habup.nt@gmail.com Ngành Kỹ thuật Ơ tơ Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Dương Ngọc Khánh Nhóm chun mơn: Khoa: Ơ tơ xe chuyên dụng Cơ khí động lực HÀ NỘI, 10/2022 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyễn Thu Hà Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá hiệu phanh ô tô phần mềm chuyên dụng Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô Mã số SV: Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 29/10/2022 với nội dung sau: Đã rà soát, chỉnh sủa lỗi chế bản, lỗi tả; tháng năm 2022 Tác giả luận văn Ngày Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Dương Ngọc Khánh Nguyễn Thu Hà CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Lời cảm ơn Sau thời gian học tập làm việc để thực luận văn, thời gian không dài không ngắn để em có học kỉ niệm khó quên nơi Có m ột người Bách Khoa nói: “Khơng đơn độc đứng đỉnh thành công” Và việc Tốt nghiệp Bách Khoa thành công nho nhỏ, em khơng thể làm điều Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giúp đỡ nhiệt tình, u thương từ thầy mơn Ơ tơ xe chuyên dụng, đặc biệt thầy Dương Ngọc Khánh Em xin chúc thầy mạnh khỏe, nhiệt huyết, để có thêm nhiều hệ sinh viên nên người, có thêm nhiều tài cho đất nước Một lần n ữa, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Dương Ngọc Khánh người trực tiếp hướng dẫn thầy môn ô tô xe chuyên dụng, Viện khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp em trình thực đề tài “Nghiên cứu hiệu phanh Ơ tơ phần mềm chun dụng” Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn đưa vấn đề hiệu phanh Ơ tơ phần mềm chun dung Giới thiệu tổng quan đề tài nghiên cứu: tính thực tế, mục đích, đối tượng nghiên cứu Tiếp theo giới thiệu kết cấu phanh Ơ tô: sở phanh, nhiệm vụ, kết cấu nguyên lý hoạt động hệ thống phanh ô tô Giới thiệu phần mềm chuyên dụng để đánh giá hiệu phanh Ơ tơ Phân tích yếu tố ảnh hưởng đánh giá kết mô Ứ ng dụng đề tài có tính ứ ng dụng cao hệ thống phanh Ơ tơ hệ thống quan trọng để đảm bảo an toàn cho người ngồi xe Từ phân tích mơ đánh giá tương đối xác kết HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính thực tế đề tài 1.2 Mục đích, nội dung, nhiệm vụ, phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.2.1 Mục đích, đối tượng đề tài 1.2.2 Nội dung, nhiệm vụ đề tài 1.2.3 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.3 Hệ thống phanh Ơ tơ 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Hệ thống phanh ô tô 1.3.3 12 Phân loại Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống phanh Ơ tơ 12 1.3.4 1.4 Khái niệm hiệu phanh 13 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng 13 1.6 Đề mục luận văn 16 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ BẰNG PHẦN MỀM CARSIM 17 2.1 Cơ sở lý thuyết q trình phanh tơ 17 2.1.1 2.2 phanh Q trình phanh tơ 17 Cơ sở lí thuyết điều hịa lực phanh chống bó cứng bánh xe 22 2.2.1 Điều hòa lực phanh 22 2.2.2 Vấn đề chống bó cứng bánh xe phanh 25 2.3 Các tiêu đánh giá hiệu phanh 26 2.4 Giới thiệu phần mềm Carsim 37 2.4.1 Carsim gì? 37 2.4.2 Các công cụ Carsim 37 2.4.3 Các lĩnh vực ứng dụng CarSim 39 2.5 Thao tác phần mềm .41 2.5.1 Cách khởi động 41 2.5.2 Tạo sở liệu 42 2.5.3 Chạy hình điều khiển Run Control Screen 43 2.5.4 Bảng cài đặt thông số cho xe mô .47 2.5.5 Bảng cài đặt thông số mô 47 CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH 49 3.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới hiệu phanh 49 3.1.1 Ảnh hưởng hệ số bám 53 3.1.2 Ảnh hưởng vận tốc ban đầu đến hiệu phanh 59 3.1.3 Ảnh hưởng tải trọng chuyên chở đến hiệu phanh 64 3.1.4 Ảnh hưởng thời gian tác động phanh 62 3.2 Kết luận 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ 71 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Mơ hình mơ trạng thái mặt đường ướt với bánh xe [3] Hình 1-2 Đo lực phanh băng thử Hình 1-3 Bệ thử phanh [4] Hình 1-4 Chướng ngại vật bơm [5] Hình 1-5 Khoang buồng lái [6] Hình 1-6 Cấu trúc xe thông thường với ABS điện thủy lực [7] Hình 1-7 Lực phanh Ơ tơ chạy Hình 1-8 Hệ thống phanh thủy lực thông thường Hình 1-9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống phanh thủy lực [7] Hình 1-10 Xylanh thực tế Hình 1-11 Khi khơng tác động vào phanh Hình 1-12 Khi đạp bàn đạp phanh Hình 1-13 Khi nhả bàn đạp phanh Hình 1-14 Bầu trợ lực phanh chân không 10 Hình 1-15 Nguyên lý hoạt động bầu trợ lực chân không 10 Hình 1-16 Cơ cấu phanh đĩa Piston phanh; Calip phanh (càng phanh); Má phanh; Đĩa phanh; Seal piston; Khe hở khơng khí 11 Hình 1-17 Cấu tạo nguyên lý làm việc cấu phanh kiểu tang trống 11 Hình 1-18 Ngun lý phanh thơng thường 14 Hình 1-19 Nguyên lý phanh ABS 15 Hình 1-20 Sơ đồ điều khiển .15 Hình 1-21 Năng lượng tiêu tan cấu phanh .15 Hình 2-1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh thủy lực 17 Hình 2-2 Sơ đồ nguyên lý phanh .18 Hình 2-3 Sơ đồ lực mơ men tác dụng lên bánh xe phanh 18 Hình 2-4 Các lực tác dụng lên ô tô phanh 20 Hình 2-5 Đồ thị quan hệ mômen phanh Mp1 Mp2 với hệ số bám [11] 23 Hình 2-6 Đồ thị quan hệ áp suất dẫn động phanh đảm bảo phanh lý tưởng 1- đầy tải ; 2- không tải 24 Hình 2-7 Đường đặc tính điều hịa lực phanh 1- Đầy tải ; 2- khơng tải 24 Hình 2-8 Mối quan hệ quãng đường phanh với vận tốc xe hệ số bám đường 30 Hình 2-9 Giản đồ phanh thực tế 31 Hình 2-10 Sự phụ thuộc hệ số bám vào áp suất lốp .33 Hình 2-11 Sự phụ thuộc hệ số bám vào độ nhám mặt đường 34 Hình 2-12 Sự phụ thuộc hệ số bám vào vận tốc 35 Hình 2-13 Quan hệ độ trượt λ hệ số bám φ .36 Hình 2-14 Màn hình giao diện phần mềm Carsim 37 Hình 2-15 Các phần hình giao diện CarSim 38 Hình 2-16 Mơ hình tốn học hệ thống 38 Hình 2-17 Hiện thị kết phần mềm 39 Hình 2-18 Mơ hệ thống phanh ABS sử dụng phần mềm Carsim 40 Hình 2-19 Chọn sở liệu 41 Hình 2-20 Thiết lập giấy phép cho xe 42 Hình 2-21 Bảng điều khiển 42 Hình 2-22 Chọn thư viện phần mềm Carsim 43 Hình 2-23 Ba vùng hình Điều khiển Chạy Đây hình 43 Hình 2-24 Màn hình chạy điều khiển 44 Hình 2-25 Liên kết mơ hình 45 Hình 2-26 Bảng thị thêm 46 Hình 2-27 Danh sách tập tin thả xuống 46 Hình 2-28 Bảng thơng số xe mơ .47 Hình 2-29 Bảng thiết lập thơng số cho mơ 47 Hình 3-1 Xe Hatchback 2017 mô Carsim 49 Hình 3-2 Lựa chọn thông số cho xe hatchback mô 50 Hình 3-3 Bảng thơng số khối lượng treo xe hatchback 50 Hình 3-4 Các thơng số mơ hình hệ thống phanh .51 Hình 3-5 Bảng thiết lập thơng số cho dịng khí tác động vào xe .51 Hình 3-6 Các thơng số lốp xe mô .51 Hình 3-7 Các thơng số hệ thống lái xe mô 52 Hình 3-8 Các thơng số mơ hệ thống treo trước 52 Hình 3-9 Các thơng số mơ hệ thống treo sau 52 Hình 3-10 Bảng thiết lập điều kiện đường khảo sát với vận tốc 80km/h đường thử hiệu phanh 53 Hình 3-11 Thơng số mơ mặt đường 53 Hình 3-12 Hình ảnh mơ xe 54 Hình 3-13 Thời gian quãng đường phanh mặt đường có hệ số bám φ=0,45; φ=0,4; φ=0,32 φ=0,27 54 Hình 3-14 Mối quan gia tốc phanh thời gian phanh 55 Hình 3-15 Điều kiện khảo sát xe với tốc độ gió thay đổi 55 Hình 3-16 Điều kiện mặt đường mơ 56 Hình 3-17 Hình ảnh mơ xe 56 Hình 3-18 Ảnh hưởng gió tới điều kiện phanh 56 Hình 3-19 Gia tốc phanh xe mô 57 Hình 3-20 Các thơng số mơ hình lốp 57 Hình 3-21 Thơng số mặt đường mơ 58 Hình 3-22 Hình mơ 58 Hình 3-23 Ảnh hưởng áp suất lốp tới quãng đường phanh 58 Hình 3-24 Ảnh hưởng áp suất lốp tới gia tốc phanh 59 Hình 3-25 Bảng thơng số thay đổi vận tốc xe 30km/h; 40km/h; 60km/h 80km/h 60 Hình 3-26 Thơng số mặt đường khảo sát với hệ số bám 0,45 60 Hình 3-27 Hình mơ 60 Hình 3-28 Ảnh hưởng vận tốc bắt đầu phanh tới quãng đường phanh 61 Hình 3-29 Ảnh hưởng vận tốc bắt đầu phanh tới gia tốc phanh 61 Hình 3-30 Thiết lập điều kiện vận tốc, thời gian tác động phanh 62 Hình 3-31 Thiết lập mặt đường với hệ số bám 0,45 .62 Hình 3-32 Kết mô thay đổi thời gian tác động phanh 63 Hình 3-33 Ảnh hưởng thời gian chậm tác động phanh tới quãng đường phanh 63 Hình 3-34 Ảnh hưởng thời gian chậm tác động phanh tới gia tốc phanh 63 Hình 3-35 Xe bán tải sử dụng mô (Pickup, Full Size Sup Cab Bed) 64 Hình 3-36 Hộp ghi thơng số kích thước tải .65 Hình 3-37 Bảng thiết lập thơng số cho xe mơ 66 Hình 3-38 Bảng thiết lập điều kiện đường khảo sát .66 Hình 3-39 Ảnh hưởng tải trọng tới quãng đường phanh .67 Hình 3-40 Ảnh hưởng t ải trọng chuyên trở tới gia tốc phanh 67 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Tiêu chuẩn an toàn kĩ thuật bảo vệ môi trường phương tiện giới đường 27 Bảng 3.2 Qng đường phanh tính theo cơng thức 30 Bảng 3.3 Hệ số bám loại đường .34 Bảng 3.4 Phụ thuộc hệ số bám φ vào tốc độ chuyển động v (trị số % với giá trị hệ số bám ban đầu) 35 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Kí hiệu Đơn vị kg.m Mômen phanh tác dụng lên bánh xe N mặt đường N Lực phanh m kgm φ Bán kính tính tốn bánh xe Mơmen qn tính Hệ số bám bánh xe mặt đường N , Ý nghĩa Lực phanh tác dụng điểm tiếp xúc bánh xe với Lực phanh bánh xe trước sau N N Lực cản lăn bánh xe trước sau Lực phanh bánh xe trước sau , , N N Lực cản không khí Lực quán tính m/s2 g Gi a t ốc trọng trường m Tọa độ trọng tâm ô tô Gia tốc chậm dần phanh m/s2 L m Chiều dài c sở c ô t ô a, b, kg , phanh Tải trọng tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau trước cầu sau phanh , Hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên bánh xe cầu Tải trọng tĩnh tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau kg , , N cầu sau xe đứng yên mặt phẳng nằm ngang N Phản lực thẳng góc tác dụng lên bánh xe cầu trước Trọng lượng đặt lên bánh xe phanh N Phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe N Lực phanh riêng m/s Gia tốc chậm dần