NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE BUS CHẠY TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam KHOA CN ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Nghiên cứu tính ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong Thành Phố Hồ Chí Minh Họ và tên: 1. Đỗ Sĩ Hải MSSV: 07710291 2. Chu Thành Khải MSSV: 07725401 Lớp: DHOT3 Ngày giao: 18/04/2011 Nội dung: - Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường thẳng - Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường vòng - Đánh giá và nhận xét Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Phụng Giáo viên phản biện: Đặng Tiến Phúc Ngày nhận đề tài: 18/04/2011 Ngày hoàn thành: 18/07/2011 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: Điểm đề nghị: Nhận xét của giáo viên phản biện: Điểm đề nghị: Ngày 18 tháng 04 năm 2011 Đơn vị đào tạo Giáo viên hướng dẫn GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2 TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam KHOA CN ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: 1. Đỗ Sĩ Hải MSSV: 07710291 2. Chu Thành Khải MSSV: 07725401 Nghành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô Niên khóa: 2007- 2011 Tên đề tài: Tính toán ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong TP HCM 1.Yêu cầu: - Thu thập số liệu cụ thể một loại xe bus - Tính toán giá trị cụ thể của các thông số - Đánh giá tính ổn định và an toàn đối với loại xe bus khi phanh - Tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa ( Labview) 2. Nội dung: - Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường thẳng - Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường vòng - Đánh giá và nhận xét - Đĩa mềm lưu kết quả đồ án 3.Ngày giao nhiệm vụ: 18/04/2011 4.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 18/07/2011 5.Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Phụng KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3 LỜI MỞ ĐẦU Chúng em thực hiện đề tài này dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Phụng. Đề tài được thực hiện dưới sự nghiên cứu chính hai môn học: lý thuyết ô tô và toán. Có thể nói đây là đề tài không khó lắm nhưng nó có tính bao quát. Hầu hết mọi nội dung học lý thuyết ô tô có trong đề tài này, ngoài ra nó còn liên hệ các môn toán, lý, cơ học từ những năm đầu học đại học. Vì thế chúng em đánh giá cao đề tài này về cả hai mặt lý thuyết và tính toán thực tế về cơ bản và nâng cao. 1. Bối cảnh nghiên cứu và lý do chọn đề tài. Thế kỉ 21 đã chứng kiến những bước phát triển kinh ngạc của ô tô và các loại phương tiện vận chuyển khác nhau. Ngày nay, ô tô đã là một phương tiện phổ biến hơn cả bất kì phương tiện nào khác, từ những chiếc xe gia đình có công suất từ vài chục mã lực đến những chiếc xe thể thao có công suất lên tới hàng nghìn mã lực. Ô tô ngày nay không những mạnh mẽ mà còn đầy đủ tiện nghi đáp ứng tất cả các nhu cầu của con người. Mặc dù đã xuất hiện những chiếc xe chạy bằng điện hay các dạng năng lượng xanh như năng lượng mặt trời, nhưng ô tô sử dụng nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu vẫn phổ biến hơn cả. Động lực chính trên các xe ô tô hiện nay vẫn là động cơ đốt trong loại pittông. Trên thế giới hiện nay nói chung và đất nước ta nói riêng, việc điều khiển một chiếc ô tô lưu thông trên đường không có gì khó. Tuy nhiên, đất nước ta hiện nay là một nước đã và đang phát triển cho nên sự đầu tư cho hệ thống đường đi vẫn chưa được tốt lắm, riêng Thành phố Hố Chí Minh là một trong những thành phố phát triển nhất nước ta mà hệ thống đường bộ vẫn còn nhiều hạn chế, vì vậy việc tham gia giao thông trên đường vẫn còn gặp nhiều khó khăn gây ra tai nạn đáng tiếc. Một trong những biện pháp khắc phục nhằm giảm thiểu tai nạn là xe cần phải trang bị một hệ thống điều khiển tốt và an toàn, nhất là hệ thống phanh trên ô tô. Chính vì vậy, việc nghiên cứu và tính toán ổn định phanh trên xe ô tô với một tốc độ cho phép là cực kì quan trọng. Vì thế, nhóm hai sinh viên chúng em: Đỗ Sĩ Hải và Chu Thành Khải quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu tính ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong Thành phố Hồ Chí Minh” để đưa ra một cách điều khiển xe đơn giản, hợp lý và an toàn nhất. Đề GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 tài là ứng dụng của các môn học liên quan như toán, lý, cơ học, lý thuyết ô tô…để tính toán các thông số động học, động lực học, các giá trị về phanh xe như mức độ hãm phanh, áp lực phanh, thời gian giảm tốc khi phanh…để từ đó ta xác định được tốc độ giới hạn cho phép khi chạy trên các tuyến đường khác nhau. Để cụ thể hóa chúng em chọn loại xe bus SAMCO - BG4W chạy trên đường Thành phố Hồ Chí Minh. 2. Mục đích nghiên cứu - Phạm vi nghên cứu Dựa vào các thông số kỹ thuật của một loại xe bus để tính toán giá trị cụ thể của các thông số phanh và tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa (Labview) rồi từ đó đánh giá tính ổn định và an toàn của xe khi phanh. Dựa vào các số liệu cụ thể của xe bus SAMCO – BG4W, các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của xe khi phanh, các mặt đường có hệ số bám khác nhau trên đường Thành phố Hồ Chí Minh để tính toán các thông số động học, động lực học, các thông số phanh xe an toàn… của xe khi chạy trên các tuyến đường Thành phố Hồ Chí Minh. 3. Phương pháp nghiên cứu Thu thập các tài liệu, thông số kỹ thuật về xe bus SAMCO - BG4W. Đọc và nắm vững các thông số, đặc tính kỹ thuật, cách vận hành và điều khiển của loại xe buýt này. Tổng hợp các kiến thức đã biết và đã học về lý thuyết ô tô để tính toán các thông số động học, động lực học, các thông số phanh xe an toàn… Từ các thông số phanh xe an toàn ta đánh giá tính ổn định và an toàn khi phanh, sau đó tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa (Labview) và vẽ các đồ thị cụ thể tương úng với các thông số trên. 4. Nội dung và kết cấu đề tài Về cơ bản thì đề tài có những phần sau. Chương 1 : Các thông số kỹ thuật của xe bus SAMCO – BG4W 1.1 Bảng thông số kỹ thuật 1.2 Thông số tính toán phanh Chương 2 : Đặc tính động lực học khi phanh 2.1 Phanh bánh xe 2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh 2.3 Lực phanh riêng 2.4 Gia tốc chậm dần khi phanh GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5 2.5 Thời gian ngắn nhất khi phanh 2.6 Quãng đường phanh ngắn nhất 2.7 Giản đồ phanh Chương 3 : Sự hãm cứng của các bánh xe khi phanh 3.1 Hãm cứng khi xe chuyển động thẳng 3.2 Hãm cứng khi xe quay vòng 3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe Chương 4 : Các thông số phanh xe an toàn 4.1 Mức độ hãm phanh 4.2 Thời gian giảm tốc khi phanh xe an toàn Chương 5 : Các trường hợp phanh xe trên đường 5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột 5.2 Trường hợp phanh xe từ từ 5.3 Trường hợp phanh xe trên đường dốc Chương 6 : Đánh giá và kết luận 6.1 Đánh giá 6.2 Kết luận GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6 LỜI CÁM ƠN Đồ án nghiên cứu tính toán ổn định khi phanh xe giúp chúng ta tìm hiểu và biết được các thông số động lực học của xe, các thông số an toàn khi phanh từ đó ta biết cách vận hành và điều khiển xe một cách hợp lý và an toàn nhất trên các đoạn đường. Đồng thời qua đề tài này chúng em được vận dụng và củng cố lại các kiến thức đã được học từ quý thầy cô trong trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM dạy bảo, đặc biệt là sự chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của quý thầy cô trong khoa công nghệ động lực. Trong suốt quá trình 4 năm lắng nghe và học tập, chúng em đã được học rất nhiều điều đáng quý, những điều học được không đơn giản chỉ là lý thuyết mà còn là những kinh nghiệm quý báu từ công việc và cuộc sống của quý thầy cô. Qua đây chúng em muốn gửi lời cám ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô giáo, cán bộ nhà trường và đặc biệt là quý thầy cô trong khoa công nghệ động lực đã chỉ dạy và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình 4 năm học tập vừa qua. Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Văn Phụng, thầy đã dạy và chỉ bảo rất nhiều về các môn học chuyên ngành, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Với thời gian có hạn và khả năng, hiểu biết còn hạn hẹp, vì vậy việc sai sót là không thể tránh khỏi. Vì thế chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn. TP.HCM, ngày 26 tháng 7 năm 2011 Nhóm sinh viên thực hiện Đỗ Sĩ Hải Chu Thành Khải GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Chương 1 : Các thông số kỹ thuật của xe bus SAMCO – BG4W 1 1.1 Bảng thông số kỹ thuật 1 1.2 Thông số tính toán phanh 2 Chương 2 : Đặc tính động lực học khi phanh 3 2.1 Phanh bánh xe 3 2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh 4 2.3 Lực phanh riêng 5 2.4 Gia tốc chậm dần khi phanh 5 2.5 Thời gian ngắn nhất khi phanh 5 2.6 Quãng đường phanh ngắn nhất 5 2.7 Giản đồ phanh 6 2.7.1 Gia tốc phanh trung bình 6 2.7.2 Quãng đường phanh tối thiểu 7 2.8 Tính toán các thông số động học ở 6 tay số truyền 8 Chương 3 : Sự hãm cứng của các bánh xe khi phanh 9 3.1 Hãm cứng khi xe chuyển động thẳng 9 3.1.1 Khi hãm cứng ở các bánh sau 9 3.1.2 Khi hãm cứng ở các bánh trước 10 3.2 Hãm cứng khi xe quay vòng 10 3.2.1 Cầu sau bị hãm cứng 10 3.2.2 Cầu trước bị hãm cứng 11 3.2.3 Hai cầu đồng thời bị hãm cứng 11 3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe 11 Chương 4 : Các thông số phanh xe an toàn 13 4.1 Mức độ hãm phanh 13 4.2 Thời gian giảm tốc khi phanh xe an toàn 14 Chương 5 : Các trường hợp phanh xe trên đường 17 5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột 17 5.1.1 Áp lực phanh 17 5.1.2 Thời gian phanh xe 18 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 5.1.3 Tốc độ chậm dần 19 5.1.4 Gia tốc chậm dần 19 5.1.5 Tốc độ 1 v an toàn khi phanh đột ngột 20 5.2 Trường hợp phanh xe từ từ 21 5.2.1 Áp lực phanh 21 5.2.2 Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh 21 5.2.3 Tốc độ xe an toàn khi phanh 23 5.3 Trường hợp phanh xe trên đường dốc 24 5.3.1 Mô men cần thiết để lên dốc 24 5.3.2 Thời gian điều chỉnh rslh M để tăng hệ số bám 1XT µ theo sự tăng trưởng độ trượt 25 5.3.3 Áp lực phanh khi xe lên dốc 25 5.3.4 Thời gian tác dụng của hệ thống phanh 26 5.3.5 Tốc độ phanh an toàn 27 Chương 6 : Đánh giá và kết luận 28 6.1 Đánh giá 28 6.2 Kết luận 28 VẼ ĐỒ THỊ BẰNG PHẦN MỀM ĐỒ HỌA LABVIEW 30 PHỤ LỤC 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 CHƯƠNG 1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE BUS SAMCO – BG4W 1.1 Bảng thông số kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải [...]... thống lái, tức là xe mất tính ổn định hướng Bởi vậy ở trường hợp này xe cũng ở trạng thái chuyển động không ổn định Kết luận: Khi phanh xe đang chạy trên đường thẳng, để xe chuyển động ổn định thì không được để các bánh xe cầu trước hoặc cầu sau bị hãm cứng Do đó, điều kiện an toàn khi phanh là không xảy ra tình trạng hãm cứng 3.2 Khi xe quay vòng 3.2.1 Cầu sau bị hãm cứng Gây mất ổn định hướng chuyển... ,(s) dt p M rsl Trong đó: M rsl - Mô men phanh tổng hợp ( Nm ) 2 J R = m.rdyn - Mô men quán tính bánh xe ( kgm 2 ) rdyn - Bán kính động học bánh xe (m ) w= v1 - Tốc độ góc bánh xe khi phanh ( 1/ s ) rdyn v1 - Tốc độ xe bắt đầu khi phanh (m/s) Mặt khác mô men phanh tổng hợp khi phanh ( M rsl ) bằng hiệu số của mô men tác dụng lên bánh xe từ hệ thống phanh ( M b ) và mô men do phản lực phanh từ mặt đường... phụ sẽ làm cho xe chuyển động quay vòng Do đó khi chạy xe trên đường ô tô cần trang bị hệ thống điều hòa lực phanh nhằm giảm hiện tượng hãm cứng bánh xe và phân phối lực phanh hợp lý như hệ thống phanh chống hãm cứng ABS 3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe Hình 3-3: Góc lệch hướng khi phanh xe u r Khi phanh ô tô thường bị lệch so với hướng chuyển động ( V ) một góc α gọi là góc lệch hướng khi phanh  Ppp... giảm áp lực phanh của hệ thống phanh là ∆tap = 72, 45(ms ) Để phanh xe an toàn: ∆tap ≥ t p1 ⇒ 72, 45 ≥ 2,78.v1 (ms ) ⇒ v1 ≤ 72, 45 = 26,06( m / s) = 93,81( km / h) 2,78 Suy ra tốc độ cần thiết khi phanh xe không bị hãm cứng là: v1 ≤ 93,81( Km / h) Nhận xét: Khi phanh xe ở tốc độ v1 = 20(m / s ) , v1 = 10(m / s ) , v1 = 5(m / s ) thì xe chuyển động ổn định, phanh an toàn - Trường hợp phanh xe trên đường... xe là: t p 2 = 4,53.v1 (ms ) Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh là ∆tap = 72, 45(ms ) Để phanh xe an toàn: ∆tap ≥ t p 2 ⇒ 72,45 ≥ 4,53.v1 (ms) ⇒ v1 ≤ 72, 45 = 15,99(m / s ) = 57,56( km / h) 4,53 Suy ra tốc độ cần thiết khi phanh xe không bị hãm cứng là: v1 ≤ 57,56( km / h) Nhận xét: Khi phanh xe ở tốc độ: v1 = 10(m / s ) , v1 = 5(m / s ) thì xe chuyển động ổn định, phanh an toàn nhưng phanh. .. Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Vận tốc an toàn khi phanh xe là v1 ≤ 7,17 ( m / s ) Vì vậy, xe phanh an toàn ở vận tốc v1 = 5(m / s ) và không an toàn ở vận tốc v1 = 20(m / s ) , v1 = 10(m / s ) 5.2 Trường hợp phanh xe từ từ 5.2.1 Áp lực phanh ( Phyd ) Khi phanh xe từ từ trên đường, áp lực phanh của hệ thống phanh sẽ giảm từ từ theo quy luật: Phyd = Phydsr e − K pab t Trong đó: K pab... CHƯƠNG 2 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC KHI PHANH 2.1 Phanh bánh xe Nhìn vào hình vẽ ta có phương trình cân bằng mômen: ∑M 0 = PP rb + M j − M p − M f = 0 ⇒ Pp = MP + M f − M j rb Trong đó : Pp - Lực phanh xe M p - Mô men phanh M f - Mô men cản lăn M j - Mô men quán tính Khi xe dừng hẳn thì Pp đạt cực đại, lúc đó M j = M f = 0 ⇒ Pp max = M p max rb Để xe không bị trượt ta xét điều kiện an toàn, với lực bám Pϕ... Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải 26 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP t p 2 ( ms) 90,6 45,3 22,65 Hình 4-3: Đồ thị thời gian phanh ở đường có hệ số bám µ XB 2 = 0, 2 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5 CÁC TRƯỜNG HỢP PHANH XE TRÊN ĐƯỜNG 5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột 5.1.1 Áp lực phanh Phyd Khi phanh xe đột ngột trên đường, áp lực phanh của hệ thống phanh sẽ thay đổi... thống phanh, ta thấy các thông số tính được không đạt yêu cầu, có sai lệch rất lớn so với những số liệu thực tế Nguyên nhân là những công thức tính toán này chỉ phụ thuộc vào vận tốc v1 lúc bắt đầu phanh và hệ số bám ϕ giữa bánh xe với mặt đường chứ không phụ thuộc vào đặc tính của xe Vì vậy, những chương tiếp sau đây chúng em sẽ đi sâu khảo sát các đặc tính của xe và độ bám của mặt đường để tính toán... Như vậy, khi tác dụng lực phanh ( ∆Pp ) càng lớn thì góc quay ( α ) mất ổn định càng lớn GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 4 CÁC THÔNG SỐ PHANH XE AN TOÀN 4.1 Mức độ hãm phanh của hệ thống phanh thủy lực ( Z ) Mức độ hãm phanh phụ thuộc vào áp suất phanh: Z = Phyd Bv* (1 − φ )G Trong đó: Bv* = Z1 G ( 1 − φ ) - Đặc trưng phanh cầu trước ( cm 2 ) . NHẬN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Nghiên cứu tính ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong Thành Phố Hồ Chí Minh Họ và tên: 1. Đỗ Sĩ Hải MSSV: 07710291 2. Chu Thành Khải MSSV: 07725401 Lớp:. cầu: - Thu thập số liệu cụ thể một loại xe bus - Tính toán giá trị cụ thể của các thông số - Đánh giá tính ổn định và an toàn đối với loại xe bus khi phanh - Tính toán theo ngôn ngữ lập trình. phanh đối với loại xe bus chạy trong Thành phố Hồ Chí Minh để đưa ra một cách điều khiển xe đơn giản, hợp lý và an toàn nhất. Đề GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành