dùng matlabsimulink mô phỏng hệ thống phanh ôtô bằng thủy lực có bộ chia dòng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ ĐIỆN KHOA CƠ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐỀ TÀI: “ “ Dùng Matlab/Simulink Dùng Matlab/Simulink mô phỏng hệ mô phỏng hệ thống phanh ôtô thống phanh ôtô bằng thủy lực có bộ chia dòng bằng thủy lực có bộ chia dòng ”. ”. Người hướng dẫn : PSG.TS. Nguyễn Ngọc Quế Người thực hiện : Phạm Văn Hiền KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II. NỘI DUNG  CHƯƠNG I: CHƯƠNG I: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC THỦY LỰC  CHƯƠNG II:TÍNH CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ TOÁN CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC ĐỘNG THỦY LỰC  CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI  Ở nước ta hiện nay, giao thông đường bộ đóng vai trò Ở nước ta hiện nay, giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô. Vì vậy lĩnh vực này đã chuyển trong nội địa bằng ôtô. Vì vậy lĩnh vực này đã nhận được được sự quan tâm của nhiều trường đại học, nhận được được sự quan tâm của nhiều trường đại học, cũng như nhiều cơ quan có liên quan. cũng như nhiều cơ quan có liên quan.  Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ôtô ngày ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn. hơn.  Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí, trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất, và trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất, và được sử dụng thường xuyên nhất. được sử dụng thường xuyên nhất.  Do đó việc nghiên cứu về hệ thống phanh đang là vấn Do đó việc nghiên cứu về hệ thống phanh đang là vấn đề được đặt ra hàng đầu đối với ngành cơ khí ôtô trong đề được đặt ra hàng đầu đối với ngành cơ khí ôtô trong giai đoạn hiện nay. giai đoạn hiện nay.  Tìm hiểu đề tài này giúp cho các kỹ sư cơ khí cũng Tìm hiểu đề tài này giúp cho các kỹ sư cơ khí cũng như những người xử dụng các loại xe hiểu và nắm được như những người xử dụng các loại xe hiểu và nắm được khá rõ nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ôtô bằng khá rõ nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ôtô bằng thủy lực, và có thể phát hiện được những hư hỏng cơ thủy lực, và có thể phát hiện được những hư hỏng cơ bản của hệ thống phanh. bản của hệ thống phanh. II. NỘI DUNG II. NỘI DUNG CHƯƠNG I: CHƯƠNG I: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC THỦY LỰC 1.1. Cơ cấu bàn đạp 1.1. Cơ cấu bàn đạp * Cấu tạo * Cấu tạo * Nguyên lý hoạt động * Nguyên lý hoạt động - Cơ cấu bàn đạp hoạt - Cơ cấu bàn đạp hoạt động dựa trên nguyên tắc đòn bẩy, động dựa trên nguyên tắc đòn bẩy, khi người lái đạp vào bàn đạp khi người lái đạp vào bàn đạp phanh khi đó sẽ sinh ra một lực tác phanh khi đó sẽ sinh ra một lực tác động vào cần đẩy tác dụng vào động vào cần đẩy tác dụng vào piston của xilanh tổng làm cho piston của xilanh tổng làm cho piston dịch chuyển piston dịch chuyển 1.2. Xilanh chính 1.2. Xilanh chính (Xilanh chính một dòng) (Xilanh chính một dòng) * Nguyên lý làm việc * Nguyên lý làm việc - Khi đạp phanh - Khi đạp phanh - Thả chân phanh từ từ khỏi bàn đạp - Thả chân phanh từ từ khỏi bàn đạp - Nếu thả nhanh chân phanh - Nếu thả nhanh chân phanh * Cấu tạo * Cấu tạo 1.Van dầu về; 2.Van dầu đi 1.Van dầu về; 2.Van dầu đi 3.Đầu nối đường dầu 3.Đầu nối đường dầu 4. Van xả; 5. Lò xo van nạp 4. Van xả; 5. Lò xo van nạp 6. Lò xo hồi vị; 7. cuppen 6. Lò xo hồi vị; 7. cuppen 8. Đệm hoa khế; 8. Đệm hoa khế; 9. Xilanh chính; 10. Piston 9. Xilanh chính; 10. Piston 11. Lỗ nạp dầu; 12. Lỗ bù dầu 11. Lỗ nạp dầu; 12. Lỗ bù dầu 13. Nắp bình dầu; 14.Bu lông giữ 13. Nắp bình dầu; 14.Bu lông giữ 1.3. Bộ chia dòng 1.3. Bộ chia dòng *Nguyên lý làm việc *Nguyên lý làm việc - - Phanh bánh trước và bánh sau hoạt động tốt Phanh bánh trước và bánh sau hoạt động tốt - Một trong hai bộ phận dẫn động phanh các bánh trước hoặc các bánh - Một trong hai bộ phận dẫn động phanh các bánh trước hoặc các bánh sau bị hỏng sau bị hỏng *Cấu tạo *Cấu tạo 1.Ống dẫn 1.Ống dẫn 2,7. Piston 2,7. Piston 3,6. Rãnh dẫn dầu 3,6. Rãnh dẫn dầu 4,5. Ống dẫn dầu 4,5. Ống dẫn dầu 1.4. Bộ điều hòa lực phanh 1.4. Bộ điều hòa lực phanh (Bộ điều hòa (Bộ điều hòa lực phanh một thông số) lực phanh một thông số) * Cấu tạo * Cấu tạo 1. Lò xo 1. Lò xo 2. Piston 2. Piston 3. Van 3. Van * Nguyên lí làm việc * Nguyên lí làm việc - Khi không đạp phanh hoặc đạp phanh với cường độ thấp - Khi không đạp phanh hoặc đạp phanh với cường độ thấp - Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh - Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh CHƯƠNG II:TÍNH CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ TOÁN CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC ĐỘNG THỦY LỰC 2.1. Cơ cấu bàn đạp 2.1. Cơ cấu bàn đạp - Cơ cấu bàn đạp hoạt động dựa trên Cơ cấu bàn đạp hoạt động dựa trên nguyên tắc đòn bẩy. nguyên tắc đòn bẩy. Fbd.a = Fxlo .b+ (Fkho +Kh.xh).c Fbd.a = Fxlo .b+ (Fkho +Kh.xh).c Fxlo = Fbd.a/b - (Fkho +Kh.xh).c/b Fxlo = Fbd.a/b - (Fkho +Kh.xh).c/b Fxlo = Fko + (Fkho +Kh.δ.c/b).c/b Fxlo = Fko + (Fkho +Kh.δ.c/b).c/b Sơ đồ dẫn động của bàn đạp phanh • Trong đó: Trong đó: + + Fkho: Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị bàn đạp [N] Fkho: Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị bàn đạp [N] + Fxlo: Lực cần thiết tác động lên cần piston của xilanh chính [N] + Fxlo: Lực cần thiết tác động lên cần piston của xilanh chính [N] + x1: Độ dịch chuyển của piston [m] + x1: Độ dịch chuyển của piston [m] + Fko: Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị của piston xilanh chính [N] + Fko: Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị của piston xilanh chính [N] + Fkwo: Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị cơ cấu phanh [N] + Fkwo: Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị cơ cấu phanh [N] + k: Độ cứng lò xo hồi vị của piston [N/m] + k: Độ cứng lò xo hồi vị của piston [N/m] + kh: Độ cứng lò xo hồi vị bàn đạp phanh [N/m] + kh: Độ cứng lò xo hồi vị bàn đạp phanh [N/m] + + δ δ : : Khe hở giữa cần và xilanh chính [m] Khe hở giữa cần và xilanh chính [m] • Áp suất cần thiết để dịch chuyển cơ cấu phanh bánh xe: Áp suất cần thiết để dịch chuyển cơ cấu phanh bánh xe: (2.1) (2.1) + Diện tích xilanh phanh bánh xe [m2] + Diện tích xilanh phanh bánh xe [m2] + d: Vị trí lò xo hồi vị của cơ cấu phanh [m] + d: Vị trí lò xo hồi vị của cơ cấu phanh [m] + e: Khoảng cách giữa piston chốt quay của cơ cấu phanh [m] + e: Khoảng cách giữa piston chốt quay của cơ cấu phanh [m] + Diện tích xilanh chính [m2] + Diện tích xilanh chính [m2] [...]... của quá trình phanh Ppoα chính là áp suất dùng để khắc phục lực đàn hồi của lò xo trong phanh trống hoặc lực bật lại của đĩa phanh trong phanh đĩa * Do đó ta có lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra sẽ là: Fb = τb.Aw Với Aw : Diện tích xilanh bánh xe [N/m2] CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC A-Sơ đồ mô phỏng Sơ đồ tổng quát hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực có bộ điều hòa một... của hệ thống phanh để khảo sát hệ thống phanh dẫn động thủy lực giúp cho việc nghiên cứu động lực học của hệ thống phanh trực quan hơn rất nhiều  Các thông số được biểu diễn rõ nét dưới dạng đồ thị, giúp cho việc quan sát sự thay đổi của lực phanh trong quá trình phanh ô tô  Ta thấy hệ thống phanh luôn có ý nghĩa quan trọng đối với tất cả các loại xe, đặc biệt với hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực, ... 2.5 Phanh và má phanh * Sau khi dầu truyền dẫn đến xilanh phanh bánh xe thì từ xilanh phanh bánh xe sẽ sinh ra một lực dể tác động lên má phanh (phanh đĩa) hoặc guốc phanh (phanh trống) và lực này chính là áp lực để gây nên lực ma sát thực hiện quá trình phanh bánh xe * Ta có: τ bα  K bα ( Pwα − Ppoα ) ⇔ Pwα ≤ Ppoα = 0 ⇔ Pwα > Ppoα (N/m2) * Trong đó: - Kbα là hệ số biểu thị hiệu quả của quá trình phanh. .. các thông số kết cấu của hệ thống phanh Chương trình Matlab Simulink thấy rõ được sự phụ thuộc của lực phanh vào diện tích xilanh phanh chính, diện tích của các xilanh phanh bánh xe, các kết quả này giúp cho việc nghiên cứu chế tạo các hệ thống phanh đạt chất lượng cao  Khi hoàn thành đồ án, Tôi thấy hệ thống phanh còn rất nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn nữa Cần có các mô hình hay các trang... biểu thị được qua V: Pw = Pxl –(V/Cq)² [N] (2.4) •Khi đó áp suất tại cơ cấu phanh là:  K b Pw − Ppo ⇔ Pw ≤ Ppo [N/m2] τb =  0 ⇔ Pw > Ppo (2.5) * Do đó ta có lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra sẽ là Fb = τb.Aw [N/m2] (2.6) Với Aw : Diện tích xilanh bánh xe 2.3 Bộ điều hòa lực phanh Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí bộ điều hoà lực phanh 1 Vỏ van; 2 Phớt cao su; 3 Piston; 4 Vòng tựa; 5 Lò xo Ở áp suất thấp,... cân bằng tại cả 2 bánh • Ở áp suất cao, dưới tác dụng của sự chênh lệch áp suất van piston bị đóng lại, lúc này dầu chỉ di huyển tới xilanh phanh bánh trước để cân bằng với khối lượng di chyển đặt lên cầu trước trong quá trình phanh • Hướng chuyển động của dòng dầu khi ở áp suất cao Ngoài ra còn phải kể đến lực ma sát trong bộ điều hòa lực phanh, tuy nhiên do lực ma sát này tương đối nhỏ nên ta có thể... dẫn dầu tới xilanh bánh xe được thực hiện nhờ dầu phanh • Lúc này lượng dầu được chuyển tới các xilanh bánh xe Vrf, Vlr, Vlf, Vrr Hay đơn giản là Vα, ở đó α Є{rf, lr, lf, rr} sẽ đóng vai trò truyền lực tới các bánh xe •Ta có: xmc Vα ( m) = Amc Dòng lưu thông tới các bánh xe lúc này là dòng chảy thực, theo định luật Bécnuli cho toàn bộ dòng chảy thực, ta có: P1 u12 P2 u 22 z1 + + = z2 + + + hw [ m] γ... lượng của dầu phanh trong quá trình chuyển động, bao gồm hai tổn thất chính là tổn thất dọc đường hw1 và tổn thất cục bộ hwc hw = hw1 + hwc * Do tính phức tạp của kết cấu ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình tính toán hw và trị số hw là rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua trong quá trình nghiên cứu z1 = z2 – Do hệ thống phanh được coi là bố trí trên cùng mặt phẳng u1 = u2 – Vận tốc dòng của dầu phanh tại hai... Fxl = Fbd.a/b - Kh.x1.(c/b)² (2.2) * Ta có: x =V/Axl với V là thể tích dầu di chuyển * Công thức Becnuli chia dòng chảy dầu phanh là: V = σ Cq Pxl − Pw * Với Cq là hệ số dòng σ = sgn(Pxl – Pw) Cq = [m3] 2 g  1 1 γ  2 − 2 A  xl A w     (2.3) •Áp suất tại xilanh bánh xe lúc này được tính là tổng hợp của tất cả các áp suất bánh xe tại tất cả các bánh và có thể biểu thị được qua V: Pw = Pxl –(V/Cq)²... u2 = S1 S2 Q: lưu lượng dòng chảy trong ống Q=V Thay vào công thức (2.9) và triệt tiêu các phần bằng nhau ở 2 vế ta có: 2 V  V      S  P1  1  P2  S 2  + = +  γ 2.g γ 2.g 2 → * Đặt hệ số dòng Cq là: C = q V= 2 g P1 − P2  1 1  γ  2 − 2  S S2   1  2 g  1 1  γ  2 − 2  S   1 S2  ⇒ V = C q P1 − P2 * Vì V là đại lượng véc tơ có chiều thay đổi, nên ta có: ⇒ V = σ C q P1 − P2 . TÀI: “ “ Dùng Matlab/Simulink Dùng Matlab/Simulink mô phỏng hệ mô phỏng hệ thống phanh ôtô thống phanh ôtô bằng thủy lực có bộ chia dòng bằng thủy lực có bộ chia dòng ”. ”. . CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC ĐỘNG THỦY LỰC  CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC III. KẾT LUẬN. HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC THỦY LỰC  CHƯƠNG II:TÍNH CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ TOÁN CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH DẪN CƠ BẢN CỦA HỆ