Khảo sát động lực học quá trình phanh của ô tô Toyota Vios 1.5L

Từ lâu việc sử dụng phương tiện để đi lại cũng như vận chuyển hàng hoá đã chiếm vị trí quan trọng trong các hoạt động xã hội.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẾ HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC 3

1.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG PHANH 3

1.1.1 Công dụng 3

1.1.2 Phân loại 4

1.1.3 Kết cấu chung của hệ thống phanh 5

1.1.4 Yêu cầu 6

1.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ TOYOTA VIOS 9

1.2.1 Giới thiệu đôi nét về ô tô Toyota Vios 9

1.2.2 Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Vios 10

1.2.3 Hệ thống phanh thủy lực trên ô tô Toyota Vios 11

1.2.4 Các phần tử cơ bản của hệ thống phanh 14

1.3 NHỮNG CẢI TIẾN TRÊN HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ HIỆN NAY 22 1.3.1 Hệ thống phanh ABS 23

1.3.2 Hệ thống phanh thông minh giúp xe tiết kiệm nhiên liệu 26

CHƯƠNG II LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHANH 29

2.1 LỰC PHANH SINH RA Ở BÁNH XE 29

2.2 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH PHANH TRÊN DỐC 30

2.3 HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ 32

2.3.1 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu 32

2.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 35

CHƯƠNG Ш KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH – CÁC MÔ HÌNH TOÁN NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH VỀ HƯỚNG

CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TOYOTA VIOS 39

3.1 CÁC GIẢ THIẾT 39

3.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC 39

3.2.1 Mô hình phẳng tổng quát 40

3.2.2 Mô hình tính toán 45

3.3 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT 47

3.3.1 Xây dựng chương trình tính 47

3.3.2 Các phương án khảo sát 50

3.3.3 Thông số đầu vào 50

3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT 51

3.4.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của sự cố mất mômen phanh trong các trường hợp xe đi thẳng mất phanh không đều theo trục dọc của xe 51

3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của sự cố chậm tác dụng dẫn động phanh trên các bánh xe đến các chỉ tiêu phanh và tính ổn định hướng của ô tô khi phanh 61

3.5 NHẬN XÉT CHUNG 73

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 75

4.1 KẾT LUẬN 75

4.2 ĐỀ NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 78

LỜI NÓI ĐẦU

Từ lâu việc sử dụng phương tiện để đi lại cũng như vận chuyển hàng hoá

đã chiếm vị trí quan trọng trong các hoạt động xã hội Ngày nay, giao thôngvận tải có ý nghĩa đặc biệt đối với nền kinh tế của mỗi quốc gia

Ở nước ta hiện nay, giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phầnlớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô Vì vậy lĩnhvực ôtô - máy kéo đã nhận được được sự quan tâm của nhiều trường đại học,cũng như nhiều cơ quan có liên quan

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành công nghiệp ôtô đã

có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người Nhữngchiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn

để theo kịp với xu thế của thời đại

Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn chongười và xe càng trở nên cần thiết Do 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, trong đó

cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất, được sử dụng thường xuyên nhất

Do đó việc nghiên cứu về hệ thống phanh đang là vấn đề được đặt rahàng đầu đối với ngành cơ khí ôtô trong giai đoạn hiện nay

Nghiên cứu hệ thống phanh là một vấn đề tương đối phức tạp Tuynhiên, với sự phát triển của công nghệ thông tin đã giúp cho việc nghiên cứu

hệ thống phanh được diễn ra thuận tiện hơn Với sự trợ giúp của các phầnmền tiện ích, trong đó đặc biệt kể đến sự hỗ trợ của phần mền Matlab đã giúp

Tôi trong việc tìm hiểu nghiên cứu đồ án tốt nghiệp “ Khảo sát động lực học quá trình phanh của ô tô Toyota Vios 1.5L ”

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẾ HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC

1.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG PHANH

1.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh trên ôtô được sử dụng để giảm tốc độ của xe ôtô đếnmột tốc độ nào đó hoặc cho đến khi ngừng hẳn Ngoài ra hệ thống phanh cóthể giữ cho ôtô dừng được ở trên đoạn đường dốc

Phanh là một trong những cụm hệ thống quan trọng nhất, nó đảm bảocho ô tô chạy an toàn ở mọi tốc độ đặc biệt là ở tốc độ cao, do đó sẽ nâng caođược năng suất vận chuyển và nâng cao được vận tốc trung bình của ôtô

Hình 1.1 Công dụng của hệ thống phanh

Trên hệ thống ô tô quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo masát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe, giữa

tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Trong quá trình phanh

ma sát giữa các cơ cấu phanh dẫn tới sự mài mòn và nung nóng các chi tiết

ma sát, không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì sẽ dẫn tới làmgiảm hiệu quả phanh

Các hư hỏng trong hệ thống phanh làm mất an toàn chuyển động củaôtô và thường kèm theo những hậu quả nghiêm trọng

Phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh mà có các hư hỏng khác nhau

1.1.2 Phân loại

Với hệ thống phanh có nhiều cách phân loại khác nhau

1.1.2.1 Theo cấu tạo bộ phận phanh

- Phanh dải

- Phanh trống

- Phanh đĩa

1.1.2.2 Theo công dụng

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

1.1.3 Kết cấu chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ôtô thuộc hệ thống điều khiển của xe bao gồm các

bộ phận sau:

Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu chung của hệ thống phanh

Hình 1.3 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên ôtô

Hệ thống phanh chính dùng để phanh ôtô ở tất cả các chế độ chuyểnđộng, còn hệ thống phanh dừng để giữ ôtô ở vị trí đứng yên Ngoài ra còn có

hệ thống phanh dự phòng được xử dụng khi hệ thống phanh chính đột ngột hưhỏng

Nguồn năng lượng chính có vai trò tích trữ năng lượng dưới dạng thếnăng giúp cho phanh luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc

Cơ cấu điều khiển là cơ cấu trực tiếp tác động điều khiển từ lái xe vàđảm bảo tính chất tùy động của hệ thống dẫn động, bộ phận truyền dẫn truyềnnăng lượng từ nguồn đến cơ cấu chấp hành Tại cơ cấu chấp hành năng lượngđược biến đổi thành dạng thích hợp để dẫn động cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe ôtô,luôn có mô men phanh lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế

độ phanh thay đổi

Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh làm cho cơ cấu phanh hoạt động thực hiện quá trình phanh

1.1.4 Yêu cầu

Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của cácphương tiện giao thông, và phổ biến hơn cả là quy định N0–13 EÝK 00H củaHội đồng kinh tế châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 của Thụy Điển , tiêu chuẩn

FM VSS-121 của Mỹ

Người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất như sau:

Đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại hệ thống phanh phải đạt được:

- Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn định khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng

- Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.

- Phân bố mô men phanh ở các bánh xe, phải tuân theo quan hệ sử dụnghoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳcường độ phanh nào (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụngthiết bị chống hãm cứng bánh xe)

- Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nângcao độ bền các chi tiết của hệ thống phanh)

- Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời

Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang bị các hệ thống phanh bao gồm:

- Hệ thống phanh công tác (hoặc phanh chính, và cũng thường gọi làphanh chân), có tác dụng trên tất cả các bánh xe

- Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh công tác cần có dung tích bìnhchứa tới mức đủ để phanh có hiệu quả 5 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng(máy nén khí) không làm việc Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứariêng biệt khi nguồn năng lượng là chung của toàn hệ thống Trong trườnghợp một mạch dẫn động nào đó bị hư hỏng, nguồn năng lượng chung vẫn tiếptục cung cấp năng lượng cho các mạch khác còn tốt

- Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ô tô trongtrường hợp hệ thống phanh chính bị hư hỏng Có thể bố trí hệ thống phanh dựphòng riêng biệt, nếu không thì hệ thống phanh chính hoặc phanh dừng phảithực hiện chức năng này và vẫn được coi là hệ thống phanh dự phòng.

- Hệ thống phanh dừng phải dừng và đỗ được xe trên dốc Dẫn độngphanh dừng có thể sử dụng bất kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra

mô men phanh để giữ xe đứng yên phải là một cơ cấu hoạt động thuần tuýbằng phương pháp cơ khí và không phụ thuộc vào hệ thống phanh chính

- Hệ thống phanh chậm dần (phanh phụ trợ) đảm bảo duy trì cho ôtôchuyển động ở một tốc độ ổn định, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lậphoặc đồng thời cùng với hệ thống phanh chính, nhằm mục đích giảm tải chophanh chính

- Khi làm việc với rơ moóc, trên ôtô kéo cần có thiết bị bảo vệ chốngtụt áp suất khí nén (hoặc thuỷ lực) để đề phòng trường hợp đường ống nốigiữa ô tô kéo và rơ moóc bị phá hủy

- Trường hợp xe đang chuyển động mà bị đứt moóc kéo, yêu cầu hệthống phanh chính của rơ moóc phải tự động dừng được moóc với hiệu quảkhông thấp hơn quy định đối với xe đoàn tương ứng

- Trên rơ moóc cũng cần được trang bị cơ cấu phanh dừng để hãm rơmoóc khi tách nó ra khỏi đầu kéo

- Sự mài mòn của má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnhbằng tay hoặc tự động Theo tiêu chuẩn Thụy Điển, mài mòn má phanh cầnđược bù lại bằng hệ thống điều chỉnh tự động hay phải có bộ phận tín hiệu đểcảnh báo về việc tăng khe hở giữa má phanh và tang phanh

- Trong mỗi mạch dẫn động phanh cần phải có các bộ phận giao tiếpvới thiết bị kiểm tra, để kiểm tra và thông báo tình trạng kỹ thuật của dẫnđộng phanh trong quá trình sử dụng

1.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ TOYOTA VIOS

1.2.1 Giới thiệu đôi nét về ô tô Toyota Vios

Công ty Ôtô Toyota Việt Nam vừa giới thiệu và tung ra thị trường xeVios mới 2010 Vios 2010 tạo nên một hình ảnh mới mẻ của một chiếc xe thểthao, hướng tới sự hoàn hảo và bắt kịp sự thay đổi của thời đại nhằm đáp ứngnhu cầu đa dạng và ngày càng tăng của khách hàng

Với thiết kế ấn tượng, đèn sương mù mạ bạc, kính chiếu hậu điều chỉnhgập, mở bằng nút bấm với mặt gương lớn tạo sự thoải mái tối ưu và tầm quansát tốt hơn khi rẽ hoặc đỗ xe Đèn báo rẽ được tích hợp trên kính chiếu hậu đãtăng thêm sự an toàn cho người lái và tôn thêm vẻ hiện đại của chiếc xe

Theo các nhà sản xuất thì xe ôtô Vios mới 2010 được trang bị một thiết

bị an toàn tiêu chuẩn quốc tế ở mức cao nhất nhằm đảm bảo an toàn chongười sử dụng trong trường hợp xảy ra va chạm từ phía trước như hệ thốngchống bó cứng phanh cùng hệ thống phân lực phanh điện tử và trợ lực phanhkhẩn cấp

Xe Vios mới 2010 trang bị động cơ 1.5 với 16 van DOHC và côngnghệ VVT-i nên động cơ xe luôn được vận hành và tăng tốc ở chế độ ổn định,

đốt cháy triệt để và tiết kiệm nhiên liệu, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.Được đánh giá là hình ảnh của sự trẻ trung và năng động.

Đây là chiếc xe được thiết kế dành cho người tiêu dùng khu vực châu

Á Lần đầu tiên giới thiệu tại Việt Nam vào tháng 8/2003, Vios luôn giữ vị trí

số 1 trong phân khúc xe sedan hạng nhỏ trung cấp với doanh số bán cộng dồnxấp xỉ 18.000 xe, chiếm gần 50% thị phần trong phân khúc thị trường cùnghạng

1.2.2 Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Vios

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Vios

Dung tích bình nhiên liệu /

Dung tích khoang chứa hành lý

ĐỘNG CƠ / ENGINE

Loại / Engine type

4 xy lanh, thẳng hàng, 16 van,DOHC, VVT-i / 4 cylinders, in-line,16-valve, DOHC with VVT-iDung tích công tác / Displacement cc 1497

Công suất tối đa / Max Output

Phanh / Brakes Trước / Front Đĩa thông gió / Ventilated Disc

Sau / Rear Tang trống / Leading-trading Drum

Mâm xe / Wheels Mâm thép 14" / Steel 14"

1.2.3 Hệ thống phanh thủy lực trên ô tô Toyota Vios

Hiện nay hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực chiếm một số lượnglớn trong các hệ thống phanh được sử dụng Hệ thống phanh dẫn động bằngthủy lực là hệ thống phanh sử dụng chất lỏng (dầu phanh) để truyền lực tácđộng Lực tác động sẽ từ bàn đạp phanh truyền tới các bánh xe nhờ quá trình

di chuyển của dầu phanh

1.2.3.1 Cấu tạo hệ thống phanh của xe toyota vios

Phanh chân được sử dụng để điều khiển tốc độ xe và dừng xe Thôngthường, phanh đĩa được sử dụng trên các bánh xe phía trước, còn phanh đĩa

và phanh trống được dùng trên các bánh xe phía sau

phanh) thực hiện quá trình phanh bánh xe do trống phanh (đĩa phanh) gắn liềnvới moayơ bánh xe.

Khi thôi phanh lò xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu Dưới tác dụngcủa lò xo, các piston sẽ dịch chuyển về vị trí ban đầu, ép dầu trở lại buồng dầucủa xilanh phanh chính

1.2.3.3 Ưu, nhược điểm

* Ưu điểm

- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh

theo đúng yêu cầu thiết kế

- Có hiệu suất cao

- Độ nhậy tốt

- Kết cấu đơn giản

- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi

cơ cấu phanh

- Ngoài ra hệ thống phanh thủy lực khi sử dụng dẫn động một dòng, nếu

bị rò rỉ thì cả phanh trước và phanh sau đều không làm việc

Để khắc phục các nhược điểm này, người ta hay sử dụng hiện nay là hệthống phanh thủy lực với trợ lực khí nén hoặc chân không, dẫn động hai dònghoặc sử dụng bộ chia dòng

1.2.4 Các phần tử cơ bản của hệ thống phanh

1.2.4.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của phanh đĩa

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.15

Hình 1.15 Kết cấu của cơ cấu phanh

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

– Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.– Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xilanh bánh xe.– Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và đượcdẫn động bởi các piston của các xilanh bánh xe

Má phanh đĩa

Đây là vật liệu ma sát dùng để ép vào rôto phanh đĩa đang quay Các hạng mục bảo dưỡng định kỳ bao gồm việc kiểm tra chiều dày má phanhđĩa

Tấm chống ồn

Tránh cho tiếng kêu khác thường khi má phanh bị rung tại thời điểm phanh

Hình 1.16 Cấu tạo của má phanh

1 - Má phanh đĩa

2 - Tấm chống ồn

Rôto phanh đĩa

Hình 1.17 Cấu tạo roto phanh đĩa

Đó là một đĩa kim loại, nó quay cùng với bánh xe Có loại đĩa đặc đượclàm từ một đĩa rôto và loại có các lỗ thông gió bên trong

* Ưu điểm của phanh đĩa

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở

cầu trước Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các

ưu điểm chính sau:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễdàng

- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thànhtrong sản xuất

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấuphanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe

bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở tốc độ cao

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng cácchi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng

- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởilực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn

- Không cần điều chỉnh phanh

* Nhược điểm của phanh đĩa

- Nhược điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩaphanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh vàđĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và máphanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa cótiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh

- Lực phanh nhỏ hơn

Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao nhưphân tích trên thì loại phanh đĩa giá đỡ di động lại có ưu điểm là xilanh thuỷlực của cơ cấu phanh đặt một bên nên dễ dàng bố trí cơ cấu phanh và do loại

phanh đĩa giá đỡ di động có thể tự lựa khi phanh nên hiệu quả phanh tốt hơn

và phanh ăn êm dịu hơn cho nên ta chọn loại phanh đĩa có giá đỡ di động làm

cơ cấu phanh trước

1.2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống

Một trống phanh quay cùng với bánh xe Guốc phanh sẽ ép vào trốngphanh từ bên trong Ma sát này sẽ điều khiển chuyển động quay của bánhxe…

Cần phải kiểm tra trống phanh và má phanh

Hình 1.18 Cơ cấu phanh guốc

tự cường hoá được gắn theo hướng chuyển động của xe Guốc kéo được lắp ởphía đối diện với guốc đẩy.

* Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh loại tang trống

- Khi ở trạng thái không làm việc thì dưới tác dụng của lò xo 4 làm cho máphanh và tang trống không tiếp xúc nhau

- Khi ở trạng thái làm việc thì áp suất dầu được tạo ra từ xilanh phanhchính sẽ đến các xilanh phanh các bánh xe, lực sinh ra thắng lực lò xo và épcác má vào tang trống và đây là quá trình biến cơ năng thành nhiệt năng

* Ưu, nhược điểm

Cấu tạo của cơ cấu phanh guốc đối xưng qua trục là khá đơn giản, việcbảo dưỡng sửa chữa không phức tạp Do vậy, nó có tính kinh tế cao Tuynhiên, do đặc trưng của loại phanh này là má phanh làm việc không đều, đầutrên của má phanh làm việc nhiều hơn nên bị mòn nhiều hơn, má phanh bịmòn không đều Ngoài ra, đối với loại sử dụng cụm xilanh thủy lực thì do lực

tác dụng lên hai má không đều nhau nên khi chế tạo có một guốc dài hơn(guốc xiết) một guốc ngắn hơn (guốc nhả) Do má phanh không bám đều lêntang trống nên loại này hiệu quả phanh không cao.

Bộ phận biến đổi lực đạp của lái xe thành áp suất thuỷ lực.

Nó bao gồm bình chứa, nó lưu trữ dầu phanh và xylanh phanh chính, nó tạo ra

áp suất thuỷ lực

Xylanh phanh chính chuyển lực đạp của lái xe thành áp suất thuỷ lực Áp suấtthuỷ lực này sau đó được cấp đến các càng phanh đĩa của các bánh trước vàsau, và đến xylanh bánh xe của phanh trống

1.2.4.4 Van điều hoà lực phanh

Hình 1.20 Cấu tạo bộ phận điều hòa lực phanh

1 - Trợ lực phanh

2 - Xi lanh phanh chính

3 - Van điều hoà lực phanh

4 - Phanh trước trái

5 - Phanh sau trái

Van này được đặt giữa xylanh phanh chính và phanh sau Nó phân phối

áp suất thuỷ lực một cách thích hợp đến các bánh trước và sau nhằm tạo ra lựcphanh ổn định

Áp suất thuỷ lực tăng tác dụng lên các phanh sau (mà có xu hướng bócứng trong khi giảm tốc) được đặt thấp hơn so với các phanh trước

1.2.4.5 Phanh đỗ

Phanh tay được sử dụng chủ yếu khi xe đỗ

Chúng khoá một cách cơ khí các bánh sau

Các hạng mục bảo dưỡng định kỳ bao gồm việc điều chỉnh cần phanh đỗ

đứng yên tại chỗ.

Loại dùng chung với phanh chân

Hình 1.22 Hệ thống phanh kết hợp

1 - Guốc phanh; 2 - Cần guốc phanh; 3 - Píttông ; 4 - Má phanh đĩa;

5 - Rôto phanh đĩa ; 6 - Cáp phanh tay

A - Loại phanh trống

Kéo cần guốc phanh có gắn cáp và ép guốc phanh vào trống phanh để

cố định nó

B - Loại phanh đĩa

Kéo cần phanh có gắn cáp và ép má phanh vào đĩa phanh bằng píttông

để cố định nó

1.3 NHỮNG CẢI TIẾN TRÊN HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ HIỆN NAY

Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh của kỹ thuật điều khiển điện tử và tự động, các hệ thống điều khiển trên ôtô ngày càng được cải tiến và hoàn thiện hơn, góp phần nâng cao tính tiện nghi và an toàn sử dụng của ôtô

Nhằm nâng cao tốc độ chuyển động và tính an toàn chủ động của ôtô,

có thể nói hệ thống phanh là một trong những mục tiêu được đầu tư và pháttriển nhiều nhất và cũng đã đem lại những hiệu quả lớn nhất Một hệ thốngphanh hiện đại có rất nhiều chức năng ưu việt, không chỉ có tác dụng trongviệc giảm tốc độ hay dừng xe, mà còn can thiệp cả trong quá trình khởi động

và tăng tốc của ôtô, khống chế các hiện tượng quay vòng thiếu, quay vòngthừa, làm tăng tính ổn định của xe khi chuyển động trên đường.

Hình 1.24 Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện từ

- Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (BAS - Brake Assist System):

Hình 1.25 Hệ thống hỗ trợ lực phanh

Tăng lực phanh trong các trường hợp phanh khẩn cấp, giúp rút ngắnquãng đường phanh tốt nhất

- Hệ thống EBR (Engine Brake Regulation)

Hình 1.26 Hệ thống EBR

Chống hiện tượng trượt lết của các bánh xe chủ động khi chạy trơn vàphanh bằng động cơ, đảm bảo tính ổn định của xe

- Hệ thống SBC (Sensortronic Brake Control):

Hình 1.27 Hệ thống phanh tích hợp điều khiển điện tử.

1.3.2 Hệ thống phanh thông minh giúp xe tiết kiệm nhiên liệu

Các lập trình viên người Anh đã công bố, những tài xế sử dụng phầnmềm điều chỉnh phanh và tốc độ có thể tiết kiệm gần 25% tổng số tiền hàngnăm họ phải chi trả cho nhiên liệu

Được biết đến với cái tên Sentience, hệ thống này sử dụng công nghệGPS kết hợp với dữ liệu địa hình chi tiết nhằm điều chỉnh chân ga và phanh.Nếu đi một mình trên đường, tất cả những gì tài xế phải làm là lái theo chỉdẫn

Với Sentience, các lái xe có thể tiết kiệm được từ 5% - 24% chi phí chonhiên liệu trong một năm

Hệ thống Sentience sử dụng một chiếc điện thoại thông minh có hỗ trợGPS kết nối với mạng điện thoại di động Orange nhằm xác định vị trí củachiếc xe Công nghệ Bluetooth không dây nối chiếc điện thoại này với mộtthiết bị phần cứng có tên r-cube do công ty Ricardo sản xuất với nhiệm vụđiều chỉnh gia tốc và hệ thống phanh của xe

Trong quá trình thử nghiệm bước đầu, nhóm Sentience đã sử dụng mộtchiếc Ford Escape hybrid nhập khẩu làm mẫu

Bản đồ do Ordnance Survey thiết kế hiển thị mọi thông số từ tốc độ đếnkhu vực di chuyển Khi xe được trang bị Sentience đi đến đường vòng, phầnmềm sẽ tự động giảm tốc độ của xe sao cho vừa đủ để cua Sau đó, phần mềm

sẽ tăng tốc cho xe mà chỉ sử dụng lượng nhiên liệu tiết kiệm nhất

dụng cũng là một yếu tố quan trọng quyết định mức độ ngốn nhiên liệu củaxe.

Trên một con đường vắng, hệ thống Sentience có thể điều chỉnh mọihoạt động của xe Nếu đường đông, lái xe phải điều chỉnh tốc độ và phanh vì

hệ thống Sentience không được cài đặt sẵn vị trí của tất cả những phương tiệnkhác Phiên bản trong tương lai của Sentience có thể giải quyết được vấn đềnày mặc dù tính khả thi của nó hiện nay vẫn chưa được quyết định

Những công nghệ này rất khả quan nếu xét về mức độ tiết kiệm nhiênliệu và tính an toàn Phần mềm này thực sự cần thiết cho những khách hàngthường xuyên sử dụng điện thoại di động và những tài xế lớn tuổi phản ứngchậm để giảm tốc hoặc dừng xe tự động

Xe được trang bị hệ thống giống Sentience có thể trở thành nhữngchiếc xế hoàn toàn tự động mặc dù phải mất một thập kỷ nữa hệ thống nàymới được áp dụng phổ biến

Cuối cùng chúng ta có thể khẳng định rằng hệ thống này sẽ mở đầu cho

kỷ nguyên của những chiếc xe tự động không người lái Hệ thống Sentience

sẽ được trang bị cho ôtô sớm nhất là vào năm 2012

ngược với chiều chuyển động Phản lực Pp còn gọi là lực phanh và được xácđịnh theo biểu thức.

Hình 2.1 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh

Khi tác động lên bàn đạp phanh thì cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men masát còn gọi là mô men phanh Mp làm giảm tốc độ quay của bánh xe hoặcngừng quay Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiềuvới chiều chuyển động Phản lực Pp còn gọi là lực phanh

Khi phanh còn có mô men của lực quán tính tiếp tuyến Mjb và mô mencản lăn Mf tác dụng lên bánh xe Do đó lực phanh tổng cộng Ppo sẽ là:

Ppo =

b

jb f p b

jb f p

r

M M P r

M M

2.2 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH PHANH TRÊN DỐC

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh

Khi ôtô đang chuyển động xuống dốc mà ta thực hiện quá trình phanhthì nó sẽ chịu các lực tác dụng (Hình 2.2) trong đó ta có:

G - trọng lượng của ôtô (N);

Pf – Lực cản lăn của bánh xe ôtô (Pf1, Pf2) (N);

Pp – Lực phanh sinh ra ở bánh ôtô (Pp1, Pp2) (N);

Pj – Lực quán tính của ôtô sinh ra trong quá trình phanh, có chiều cùngvới chiều chuyển động của ôtô (N);

Pa – Lực cản dốc (chính là thành phần Gsinα chiếu xuống mặt đường)(N);

Z1, Z2 – Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh trước và sau củaôtô (N);

v - Vận tốc chuyển động của ôtô (m/s);

L,a – là các thông số xác định kích thước và tọa độ trọng tâm của ôtô

H - là tọa độ trọng tâm của ôtô so với mặt đường

Pw - lực cản không khí (không đáng kể bỏ qua trong quá trình tínhtoán)

Pη – lực sản sinh ra do ma sát trong hệ thống truyền động của xe

Các giá trị trên được xác đinh như sau:

Tổng lực phanh pp sẽ là :

Pp = Pp1+Pp2 (2.3)giá trị cực đại Ppmax xác định như sau : Ppmax =.G

- :là hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường

x- Là đạo hàm bậc hai của quãng đường dịch chuyển của ôtô theo thờigian

J – Gia tốc phanh ôtô, m/s2;

G – Trọng lượng của ôtô, N

- Lực cản lăn tổng cộng Pf được tính như sau :

Ta coi hệ số cản lăn là như nhau: f1 = f2 =f

- Chiếu các lực tác dụng vào ôtô khi phanh lên bề mặt nghiêng của đường ta

có phương trìngh cân bằng lực khi phanh như sau:



 P P P P P

2.3 HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ

2.3.1 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu

- Đối với ôtô hệ thống phanh được lắp trên tất cả các bánh xe Trọnglượng phân bố trên các cầu thường không như nhau, trong khi hệ số bám củacác bánh xe như nhau, do đó cần phải phân bố lực phanh trên các bánh xe chohợp lý thì hệ thống phanh mới phát huy hiệu quả tốt

Hình 2.3 Các lực tác dụng lên ôtô khi phanh

Trên hình 2.3 biểu diễn lực tác dụng lên ôtô khi phanh, bao gồm: trọnglượng ôtô G, lực cản lăn Pf1 vàPf2 ở các bánh xe trước và sau, phản lực pháptuyến, phản lực pháp tuyến Z1 và Z2 tác dụng lên cầu trước và sau, lực phanh

Pp1 và Pp2 ở các bánh trước và sau, lực cản không khíPw, lực quán tính Pj

Bằng cách lập phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng lênôtô với các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường A và B, ta xác địnhđược các phản lực:

L

h P a G Z

L

h P b G Z

j

j

.

.

G Z

g

h j b L

G Z

.

) (

2

1

(2.8)Trong đó a,b,h – tọa độ trọng tâm của ôtô ;

L – chiều dài cơ sở của ôtô

Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệthuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xetrong quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng.

Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất tỉ số giữa lực phanh ở cácbánh xe trước và sau sẽ là:

2

1 2

1 2

1

Z

Z Z

Z P

h P Gb P

P

j

j p

h P a

h P b P

P

j

j p

Biểu thức (2.12) là điều kiện đảm bảo sự phanh có hiệu quả nhất Nghĩa

là muốn phanh hiệu đạt quả nhất (quãng đường phanh nhỏ nhất hoặc gia tốcphanh lớn nhất trong thời gian phanh nhỏ nhất) thì quá trình phanh quan hệgiữa lực phanh ở các bánh xe trước Pp1 và ở các bánh xe sau Pp2 phải luôn thỏamãn biểu thức (2.12)

Trong điều kiện sử dụng của ôtô tọa độ trọng tâm luôn thay đổi do chấttải khác nhau và hệ số bám φ cũng thay đổi khi chạy trên các loại đường khácnhau Do đó tỉ số Pp1/Pp2 luôn thay đổi trong điều kiện sử dụng Trong điềukiện như vậy, muốn thỏa mãn điều kiện (2.12) thì phải thay đổi được mô menphanh Mp1 và Mp2 trên các bánh xe trước và sau Để thay đổi mô men phanh

có thể thay đổi áp suất dầu hoặc áp suất khí nén dẫn đến các xylanh phanhbánh xe hoặc dẫn đến bầu phanh (phanh khí) Trên các ôtô hiện đại thường

lắp bộ điều hòa lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh nhằm

tự động điều chỉnh lực phanh để luôn thỏa mãn điều kiện phanh (2.12)

đề cập đến ở đây

2.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh ôtô có thể sử dụng các chỉtiêu sau: gia tốc chậm dần lớn nhất jmax, quãng đường phanh nhỏ nhất Smin,thời gian phanh nhỏ nhất tmin và lực phanh riêng

Các chỉ tiêu trên được xác định trong điều kiện phanh ôtô không có kéorơmooc và ngắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực

2.3.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực nhằm giảm  1 và tăng jmax Gia tốcphanh cực đại phụ thuộc vào hệ số bám  giữa lốp và mặt đường Giá trị của

hệ số bám  phụ thuộc vào kết cấu lốp, tình trạng mặt đường Trên đườngnhựa tốt   0 , 75  0 , 8 Nếu coi j  1 và g = 10m/s2 thì gia tốc phanh cực đạitrên đường nhựa tốt có thể đạt trị số 2

Để giảm thời gian phanh cần giảm hệ số j bằng cách cắt ly hợp khi phanh

để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực

2.3.2.3 Quãng đường phanh

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượngphanh của ô tô Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà chế tạothường cho biết quãng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh

đã định

So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái

xe có thể nhận thức được một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện chongười lái xử lý tốt trong khi phanh ô tô trên đường

2 0

Trên hình 2.4 biễu diễn sự phụ thuộc giữa quàng đường phanh S vớivận tốc ban đầu v1 và hệ số bám .

Hình 2.4 Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu v 0 và hệ số bám  đến quãng

đường phanh nhỏ nhất

Công thức (2.16) quãng đường phanh phụ thuộc vào vận tốc v0 theoquy luật bậc 2 Qua đó thấy rằng, vận tốc v0 càng cao thì quãng đường phanh

S càng lớn, ngược lại hệ số bám  càng tăng thì S càng giảm

2.3.2.4 Lực phanh và lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh vàthường được sử dụng khi thử phanh trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ô tô được xác định theo công thức:

b

p p

r

M

Lực phanh riêng P là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn

bộ G của xe, nghĩa là:

G P

Lực phanh riêng cực đại nhận được khi lực phanh cực đại:

P

Khi đánh giá chất lượng phanh của ô tô, ô tô có thể sử dụng một trongbốn chỉ tiêu trên Trong đó quãng đường phanh là đặc trưng nhất, vì nó chophép người lái hình dung được vị trí xe dừng trước một chướng ngại vật mà

họ phải xử lý để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở vận tốc nào đấy

Do đó, chỉ tiêu này thường được sử dụng để đánh giá hiệu quả tác động củaphanh Lực phanh và lực phanh riêng thuận lợi khi đánh giá chất lượng phanhtrên bệ thử

Tuy nhiên, khi phanh ô tô không thể dừng ngay mà sẽ dừng cách vị trílúc bắt đầu phanh một khoảng nào đó Không những thế mà ô tô còn bị lệchkhỏi hướng chuyển động lúc bắt đầu phanh Vì vậy để đánh giá quá trìnhphanh thì ngoài việc nghiên cứu các chỉ tiêu nêu trên cần phải nghiên cứu tính

ổn định hướng của ô tô trong quá trình phanh

CHƯƠNG Ш KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH – CÁC

MÔ HÌNH TOÁN NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH VỀ HƯỚNG

CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TOYOTA VIOS

3.1 CÁC GIẢ THIẾT

Để nghiên cứu quá trình phanh của ô tô người ta có thể chia ra rất nhiềuphương án, giải quyết từng trường hợp cụ thể Điều đó không nằm ngoài mụcđích đơn giản hóa bài toán một cách phù hợp nhất, tuy nhiên không làm mất

đi tính tổng quát cần thiết của một bài toán xây dựng trên lý thuyết

Vì vậy để thuận lợi cho việc khảo sát động lực phanh ô tô khi xuốngdốc, đề nghị chấp nhận một số giả thiết sau:

- Ô tô đi trên dốc phẳng (dải nhựa);

- Quá trình phanh diễn ra khi ngắt ly hợp;

- Trong quá trình phanh xét với điều kiện người lái không đánh tay lái;

- Biết tọa độ trọng tâm của ô tô;

- Biết trọng lượng của ô tô

- Coi mô men phát sinh ra ở hai bên bán trục trên cầu chủ động ô tô làbằng nhau;

- Trọng lượng hai bên bánh xe ô tô là bằng nhau và hệ số bám của cácbánh ô tô khi chuyển động và phanh là như nhau;

Với những giả thiết trên, mô hình nghiên cứu có thể đưa về dạng môhình phẳng

3.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC

Đề tài lựa chọn mô hình phẳng (biểu diễn trên mặt phẳng của đường)

có sử dụng một số giả thiết để hạn chế tính phức tạp trong tính toán