BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE DAEWOO BC212MA NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ K
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH ĐỨC
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE DAEWOO BC212MA
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
S K C0 0 4 4 5 8
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH ĐỨC
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
DAEWOO BC212MA
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014
Trang 3BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH ĐỨC
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
Trang 4LÝ LỊCH KHOA HỌC
I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Ngày, tháng, năm sinh: 05/3/1978 Nơi sinh: Long An
Quê quán: Long An Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Ấp Nhơn Thuận - Nhơn Thạnh Trung - TP Tân An - Long An
Điện thoại cơ quan: 072.3827694 Điện thoại riêng: 0909262669 Fax: E-mail: Duc.tm1978@gmail.com
II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1 Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 8 /1996 đến 8/1998
Nơi học (trường, thành phố):Trường Trung Học Giao Thông Vận Tải Trung Ương 3 TP Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
2 Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 8/1998 đến 3/2002
Nơi học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành TP Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:
“Tính toán tính kinh tế nhiên liệu động cơ xe tải ЗИЛ-130”
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 3/2002 Trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Phụng
Trang 5III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Trang 6LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 9 năm 2014
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Trần Minh Đức
Trang 7TÓM TẮT
Hệ thống phanh là cơ cấu an toàn và quan trọng trên ô tô, nhằm giảm tốc hay dừng xe trong trường hợp cần thiết Trong quá trình phanh ô tô, yếu tố quan trọng nhất là hiệu quả phanh Đặc biệt, khi phanh ô tô trên đường trơn (hệ số bám 𝜑 thấp) dẫn đến bánh xe sớm bị hãm cứng và trượt lết Vì vậy, quãng đường phanh dài và hiệu quả phanh kém Vì thế, nghiên cứu đánh giá hiệu quả phanh trên một loai xe cụ thể đang lưu thông trên đường Việt Nam là rất cần thiết Đặc biệt là hệ thống phanh trang bị trên xe buýt, một phương tiện giao thông công cộng đang phát triển và phổ biến tại Việt Nam
Ở những nước phát triển thì hệ thống phanh ABS trở thành hệ thống bắt buộc trang bị cho phương tiện khi tham gia giao thông, còn ở nước ta tại sau chưa? Từ những lý do trên tác giả đã xây dựng phương pháp tính toán hiệu quả phanh một cách nhanh chóng thông qua mô men phanh, quảng đường phanh, gia tốc chậm dần khi phanh và thời gian phanh Kết quả được đánh giá và biểu diễn bằng đồ thị với sự hỗ trợ của phần mềm LabView
Với những kết quả đạt được tác giả cũng kiến nghị nên trang bị hệ thống phanh ABS cho ô tô, đồng thời nghiên cứu phát triển thuật toán điều khiển hoàn toàn của Việt Nam đáp ứng được yêu cầu ngày càng hoàn thiện của hệ thống phanh
Trang 8ABSTRACT
Brake system is a safety and important mechanism on the cars, It is used to
decelerate or stop vehicle in necessary cases During brake, the most important factor
is the brake efficiency Especially when braking on slippery road cars (φ low grip
coefficients) leads to early wheels braked hard and drag slider So, the brake stretch
is long and the brake effect is less So researchers evaluated an effective brake on
specific types of vehicle are on the road Vietnam is essential Especially the brakes
on a bus equipped with a means of public transport are growing and popular in
Vietnam
In developed countries, the ABS system becomes mandatory when fitted to
vehicles in traffic, even in our country at the back yet? From these reasons, the authors
have developed computational methods braking performance quickly through the
brake torque, braking distances, acceleration and braking to slow down when braking
time Results are evaluated and represented graphically with the help of LabView
software
With these results the authors also recommended that ABS equipped braking
system for automotive research and development of control algorithms entirely of
Vietnam to meet the growing demands of the complete brake system
Trang 9MỤC LỤC
-Ͽ☼Ͽ -
Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn MỤC LỤC VI LỜI NÓI ĐẦU XIII LỜI CẢM ƠN XIV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN XV Chương 1:TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 2
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước: 2
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước: 4
1.3 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 6
1.3.1 Tính toán các thông số hệ thống phanh 6
1.3.2 Tính toán hiệu quả phanh: 6
1.3.3 Đánh giá kết quả nghiên cứu: 6
1.4 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: 7
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 7
Chương 2: GIỚI THIỆU LOẠI XE BUÝT DEAWOO BC212MA 8
2.1 GIỚI THIỆU LOẠI XE BUÝT DAEWOO BC212MA 8
2.1.2 Bảng vẽ thiết kế: 9
2.1.3 Thông số kỹ thuật: 10
2.2 HỆ THỐNG PHANH TRANG BỊ ABS TRÊN ÔTÔ DAWOO BC212MA 12
2.2.1 Sơ lược về ABS 12
2.2.1.1 Đặt vấn đề 12
2.2.1.2 Công dụng, yêu cầu ABS 12
2.2.1.3 Nguyên lý làm việc chung của hệ thống ABS 16
2.2.2 Hệ thống phanh trên ôtô DAWOO BC212 MA 17
2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 17 2.2.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên ôtô DAWOO BC212MA 18
Trang 102.2.3 Kết cấu các cụm chi tiết chính 21
2.2.3.1 Cơ cấu phanh 21
2.2.3.2 Bầu phanh 25
2.2.3.3 Dẫn động phanh 27
Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 32
3.1 CƠ HỌC LĂN CỦA BÁNH XE 32
3.1.1 Lực tác dụng lên bánh xe khi phanh 32
3.1.2 Động học bánh xe khi phanh 34
3.1.3 Đặc tính trượt và khả năng bám 35
3.1.4 Sự lăn không ổn định của bánh xe 37
3.2 TẢI TRỌNG TRUNG BÌNH KHI PHANH 42
3.2.1 Sơ đồ: 42
3.2.2.Các lực khi phanh 42
3.2.3.Tính phản lực mặt đường khi phanh: 43
3.3 PHANH BÁNH XE CẦU SAU: 43
3.4 PHANH BÁNH XE CẦU TRƯỚC: 44
3.5 PHANH BÁNH XE CẢ HAI CẦU TRƯỚC VÀ SAU: 45
3.6 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHANH THƯỜNG 46
3.6.1 Gia tốc phanh: jp 46
3.6.2 Quảng đường phanh, sp: 47
3.6.3 Thời gian phanh: tp 50
3.6.4 Lực phanh riêng pp: 51
3.7 QUÁ TRÌNH PHANH XE THỰC TẾ: 51
3.7.1.Thời gian quá trình phanh bao gồm: 51
3.7.2 Quảng đường quá trình phanh bao gồm: 51
3.7.3 Quá trình phanh được thể hiện qua đồ thị gia tốc phanh jpmax và thời gian phanh tp: 52
3.8 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh ABS……… 52
3.9 Giớ thiệu phần mềm LabView……… 54
Chương 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ BUS DAEWOO BC212MA 57
4.1 XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH YÊU CẦU 57
4.1.1 Số liệu đã biết 57
4.1.2 Xác định tọa độ trọng tâm ô tô 57
4.1.3 Xác định momen phanh theo yêu cầu 60
4.2 XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH MÀ CƠ CẤU PHANH SINH RA 64
4.2.1.Các số liệu cơ bản 64
4.2.2 Xác định momen phanh do cầu trước sinh ra 65
Trang 114.2.3 Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sau sinh ra 70
4.3 XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT PHANH 71
4.4 XÂY DỰNG QUY LUẬT THAY ĐỔI CỦA CÁC THÔNG SỐ KHI PHANH CÓ ABS 73
4.4.1 Xác định quan hệ giữa mômen phanh, mô men bám ,gia tốc góc với hệ số trượt 73
4.4.2 Đối với cầu trước 77
4.4.3 Đối với cầu sau 80
4.5 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU PHANH 81
4.5.1.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 82
4.5.1.2 Thời gian phanh 83
4.5.1.3 Quãng đường phanh 84
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92
5.1 KẾT LUẬN 92
5.2 KIẾN NGHỊ 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94
Trang 12DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2-1: Bảng vẽ xe DAEWOO BC212MA 9
Hình 2-2 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe 14
Hình 2-3: Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong 15
Hình 2-4: Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe 17
Hình 2-5: Sơ đồ hệ thống phanh xe DAWOO BC212 MA 17
Hình 2-6: Mô tả giai đoạn tăng áp 19
Hình 2-7: Mô tả giai đoạn giữ áp 20
Hình 2-8: Mô tả giai đoạn giảm áp 21
Hình 2-9: Cơ cấu phanh trước 22
Hình 2-10: Cơ cấu phanh sau 23
Hình 2-11: Cơ cấu điều chỉnh khe hở trên 24
Hình 2-12: Bầu phanh trước 25
Hình 2-13 Kết cấu của bầu phanh sau và bầu tích năng 26
Hình 2-14: Kết cấu tổng van phân phối 28
Hình 2-15: Van phanh dừng 29
Hình 2-16: Van cấp xả nhanh khí 30
Hình 2-17: Van đổi chiều hai ngã 31
Hình 3-1: Sơ đồ lực và mô men trên bánh xe phanh 32
Hình 3-2: Trạng thái lăn của bánh xe khi trượt lết 34
Hình 3-4 : Sơ đồ cân bằng mô men trên bánh xe 38
Hình 3-5: Sự thay đổi mô men phanh và khả năng bám của bánh xe chuyển động không ổn định khi phanh 39
Hình 3-6: Các dạng đồ thị lực phanh chống hãm cứng bánh xe 40
Hình 3-7: Quá trình phanh thường (a) và quá trình phanh chống hãm cứng (b) 41
Hình 3-8: Sơ đồ các lực khi phanh 42
Hình 3-9: Đồ thị gia tốc phanh và thời gian phanh 52
Trang 13Hình 3-10: Đồ thị gia tốc phanh và thời gian phanh trong hệ thống phanh ABS 54
Hình 3-11: Mã nguồn viết bằng LabVIEW 56
Hình 4-1: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô (trường hợp ô tô đầy tải) 57
Hình 4-2: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô (trường hợp ô tô lên dốc) 59
Hình 4-3: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh (trường hợp ô tô đầy tải) 60
Hình 4-4: Đồ thị quan hệ momen phanh của xe DAEWOO BC212 MA 63
Hình 4-5: Sơ đồ tính 66
Hình 4-6: Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo qui luật hình sin 67
Hình 4-7 : Sơ đồ tính toán cơ cấu ép 68
Hình 4-9: Các lực và momen tác dụng lên bánh xe khi phanh 74
Hình 4-10: Sự thay đổi hệ số bám dọc φx theo độ trượt tương đối λ của bánh xe 77
Hình 4-11: Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu trước khi có ABS 78
Hình 4-12: Mômen phanh Mp theo thời gian t 79
Hình 4-13: Mômen phanh cầu trước Mp1 theo thời gian t 80
Hình 4-14: Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu sau khi có ABS 80
Hình 4-15: Mômen phanh cầu sau Mp1 theo thời gian t 81
Hình 4-16: Giản đồ phanh 81
Hình 4-17: Tính gia tốc chậm dần khi phanh trên Labview 83
Hình 4-18: Tính gian thời gian phanh trên Labview 84
Hình 4-19: Tính quảng đường phanh trên Labview 85
Hình 4-20:Đồ thị quan hệ giữa tp và x 86
Hình 4-21: Đồ thị quan hệ giữa Jp và x 86
Hình 4-22: Đồ thị quan hệ giữa sp và x 87
Hình 4-23: Độ trượt của phanh chống hãm cứng bánh xe 88
Hình 5-1: Đặc tính trượt lý tưởng 93
Trang 14DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2-1: Thông số xe DAEWOO BC212 MA 10
Bảng 3-1: Quan hệ giữa quảng đường phanh và tốc độ phanh 53
Bảng 4-1: Mô men phanh theo hệ số bám (trường hợp đầy tải) 62
Bảng 4-2: Mô men phanh theo hệ số bám (trường hợp đầy tải) 64
Bảng 4-3: Giá tri áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp xe đầy tải: 73 Bảng 4-4:Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe đầy tải: 73
Bảng 4-5: Giá trị áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp xe không tải 73
Bảng 4-6: Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe không tải: 73 Bảng 4-7: Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt λ (trên đường nhựa khô với vận tốc 40 km/h) 76
Bảng 4-8: Quan hệ giữa mô men bám Mp và độ trượt λ 77
Bảng 4-9 : Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất: 77
Bảng 4-10: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ 80
Bảng 5-1: Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh 92
Trang 15DANH SÁCH CÁC CHỬ VIẾT TẮT
ABS: Anti-lock Braking System – Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe
EBD: Electronic Brakeforce Distribution – Hệ thống phối lực phanh điện tử
BAS: Brake Assist System – Hệ thống hỗ trợ phanh gấp
ESP: Electronic Stability Program – Hệ thống ổn định điện tử
SBC: Sensotronic Brake Control – Hệ thống điều khiển kiểm soát quá trình phanh ECU : Electric Control Unit – Bộ vi xử lý
LabVIEW: Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench – Môi trường ngôn ngữ đồ họa hiệu quả trong việc giao tiếp đa kênh giữa con người, thuật toán và các thiết bị
Trang 16LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập niên gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo, xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, … Trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên xe DAEWOO BC212MA” Vận dụng cơ sở lý thuyết đã học, tính toán và đánh giá hệ thống phanh trang bị trên một loại ô tô cụ thể sử dụng tại Việt Nam Vấn đề đặt ra là tính toán mômen phanh và các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh và so sánh hiệu quả phanh giữa phanh thường và phanh ABS trên xe và so sánh với tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh của Bộ Giao Thông Vận Tải qui định Để từ đó đưa ra những kết luận và kiến nghị nhằm tăng tính hiệu quả của hệ thống phanh, đảm bảo
an toàn chon người và hàng hóa trên xe
Trong thời gian thực hiện đề tài do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong sự giúp đỡ,
ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Văn Phụng cùng quý thầy cô giáo trong Khoa cơ khí động lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
TP Hồ Chí Minh cùng các bạn đã giúp em hoàn thành luận văn này
TP HCM, Ngày 01 tháng 7 năm 2014
Học viên thực hiện
Trần Minh Đức
Trang 17LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian học tập tại khoa cơ khí động lực của trường Đại học sư phạm kỹ thuật, em cảm thấy mình đã trưởng thành hơn nhiều Tuy khoảng thời gian học tập ngắn, nhưng đối với em là khoảng thời gian học tập căng thẳng và thú vị nhất trong đời, trang bị thêm nhiều kiến thức mới Giúp em bước sang một nấc thang mới của
tư duy về khoa học ứng dụng và có lẽ nó sẽ rất hữu ích cho em trong công tác chuyên môn sau này đặc biệt ứng dụng trong luận văn cuối khóa Cho đến hôm nay em đã
cơ bản hoàn thành luận văn tốt nghiệp và đang chờ được phép bảo vệ
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa cơ khí động lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, cảm ơn các bạn học viên cùng khoá đã giúp đỡ tôi các phương tiện và những tài liệu có liên quan đến chuyên đề này
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Phụng đã trực tiếp hướng dẫn
em thực hiện chuyên đề Thầy đã cung cấp tài liệu và đưa ra những ý kiến đóng góp khắc phục, sửa chữa những sai sót trong quá trình em thực hiện luận văn
Tp HCM, ngày 25 tháng 9 năm 2014