Nghiên cứu mô phỏng hệ thống phanh thủy lực trên xe mô tô hai bánh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ VĂN CHAN NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC TRÊN XE MÔ TÔ HAI BÁNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS.HỒ HỮU HẢI HÀ NỘI - 2014 Lời cam đoan Theo Quyết định số 2731/QĐ-ĐHBK-SĐH ngày 18 tháng năm 2012 Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giao đề tài luận văn thạc sĩ cho em, Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải Nội dung đề tài sau: Nghiên Cứu Mô Phỏng Hệ Thống Phanh Thủy Lực Xe Mô tô Hai Bánh Nhằm đảm bảo tính trung thực, khách quan q trình nghiên cứu thực nghiêm túc vấn đề chép tài liệu luận văn Em nhận thấy đề tài khơng có trùng khớp với đề tài khác có em hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung đề tài ngày 25 tháng 03 năm 2014 Học viên cam đoan VÕ VĂN CHAN Lời mở đầu Trong năm gần xe mô tô hai bánh Việt Nam phát triển nhanh để đáp ứng người tiêu dùng nước xuất khẩu; sách nội địa hóa phụ tùng xe gắn máy nước ta tạo điều kiện thuận lợi cho nhà nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cụm chi tiết, chi tiết lắp ráp, thay cho xe gắn máy nói chung, có hệ thống phanh thủy lực xe mơ tơ hai bánh Thực tế việc sử dụng phanh thủy lực mức độ, hiệu phanh nào? Chúng ta cần tìm hiểu, hiểu biết nhiều Vì em quý Thầy, Cô Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giao đề tài : Nghiên Cứu Mô Phỏng Hệ Thống Phanh Thủy Lực Xe Mô tô Hai Bánh Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu đề tài nhằm xây dựng sở lý thuyết hệ thống phanh thủy lực xe mô tô hai bánh mô Matlab – Simulink để nhận biết rõ hiệu phanh thủy lực Đề tài cung cấp sở lý thuyết nghiên cứu tính hiệu phanh thủy lực trình điều khiển xe gắn máy thông qua phần mềm mô Được giúp đỡ, hướng dẫn trực tiếp đề tài tận tình Thầy Hồ Hữu Hải, phó giáo sư, tiến sĩ quý Thầy, Cô trường Đại học Bách khoa Hà Nội trình học tập thực đề tài Em xin chân thành cám ơn ngày 25 tháng 03 năm 2014 Học viên thực VÕ VĂN CHAN Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .2 Chương : Tổng quan vấn đề nghiên cứu .3 1.1 Xe mô tô: 1.2 Hệ thống phanh xe mô tô : 1.3 Cấu trúc hệ thống phanh xe máy: .5 1.4 Các tiêu đánh giá chất lượng trình phanh, tiêu chuẩn qui định hệ thống phanh tính ổn định xe máy phanh: 12 1.5 Các đề tài nghiên cứu phanh ô tô xe máy có liên quan: .19 1.6 Mục tiêu, nội dung đề tài: 19 Chương 2: Mơ hình mơ hệ thống phanh xe máy Matlab – Simulink .21 2.1 Sơ lược Matlab – Simulink .21 2.2 Mô hình mơ xy lanh : 23 2.3 Mơ hình mơ đường ống dẫn dầu hệ thống phanh thủy lực cho bánh xe trước bánh xe sau xe mô tô: 25 2.4 Mơ hình mơ cấu phanh bánh xe: .30 2.5 Mô hình mơ chuyển động xe 32 Chương 3: Kết mô hệ thống phanh thủy lực xe mô tô bánh 40 3.1 Mô hệ thống phanh thay đổi lực tác dụng: 40 3.2 Mô hệ thống phanh thay đổi vận tốc xe ban đầu : 49 3.3 Mô hệ thống phanh thay đổi hệ số bám : 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Đọc Viết tắt - Hs bám - Hệ số bám - Lực td - Lực tác dụng - Vận tốc bđ - Vận tốc ban đầu - Qđ phanh - Quãng đường phanh - XLC - Xy lanh - XLCT - Xy lanh công tác Chương : Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Xe mô tô: 1.1.1 Lịch sử : Lịch sử xe gắn máy nói chung, xe mơ tơ nói riêng coi kết hợp động nổ xe bánh Hình 1: Xe gắn máy cổ • Năm 1860 Etienne Lenoir kỹ sư người Pháp chế tạo thành công động đốt chạy khí nhiên liệu có kích thước lớn nặng nên khơng đặt lên bánh xe Hình 2: Động đốt Etienne Lenoir • Năm 1885 kỹ sư người Đức Gotthieb- Daimler với MâyBách chế tạo thành cơng động chạy xăng kích thước khoảng 1/10 động Lenoir Đây mở đầu cho việc đặt động đốt vào xe bánh • Năm 1870 Kỹ sư người Pháp Perơ chế tạo xe bánh gắn máy có động nước chạy cồn • Từ năm 1887 nước Đức nước Anh sản xuất xe gắn máy gắn động đốt 1.1.2 Xu hướng phát triển : Đầu kỷ 20, xe gắn máy dùng nhiều giới nước Châu Âu với kiểu xe đẹp đại Nhật Bản là nước sản xuất xe gắn máy tiếng giới Ở Việt Nam lưu hành nhiều loại xe gắn máy mang thương hiệu nước giới, Việt Nam có nhiều công ty liên doanh lắp ráp sản xuất xe gắn máy Xe gắn máy cải tiến ngày hoàn thiện hơn, chế tạo gọn nhẹ , bền, đẹp, công suất lớn (xe mô tô), dùng phanh đĩa, phun xăng điện tử, hộp số tự động … Hình 3: a) Honda CBR Hyperlamborghini; b) Vyrus 987 C3 4V V-1198 cc 1.2 Hệ thống phanh xe mô tô : 1.2.1 Công dụng: Hệ thống phanh xe mô tô dùng để giảm tốc độ xe đến giá trị cần thiết dừng hẳn xe lại Hệ thống phanh cụm chi tiết quan trọng đảm bảo cho xe chạy an toàn tốc độ 1.2.2 Phân loại: Theo kết cấu cấu phanh: • Hệ thống phanh với cấu phanh guốc • Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa Theo dẫn động phanh: • Hệ thống phanh dẫn động khí • Hệ thống phanh dẫn động thủy lực Theo khả chống bó cứng phanh: ta có hệ thống phanh với chống hãm cứng bánh xe ( hệ thống phanh ABS ) 1.2.3 Yêu cầu: • Điều khiển phanh phải nhẹ, êm dịu, ổn định trường hợp; • Dẫn động phanh có độ nhạy cao, khơng tự xiết phanh; • Cơ cấu phanh phải nhiệt tốt; • Có hệ số ma sát phần quay má phanh cao ổn định ; • Dễ bảo quản, sửa chữa 1.3 Cấu trúc hệ thống phanh xe máy: 1.3.1 Phanh guốc: 1.3.1.1 Cấu tạo: Gồm guốc phanh má phanh, má phanh ép vào tang trống phanh phanh, có lị xo chốt phanh a) b) Hình 4: a- b cấu tạo phanh guốc 1.3.1.2 Nguyên lý hoạt động: • Khi chưa phanh: Giữa má phanh mặt tang trống phanh có khe hở khơng có lực cản ma sát Hình 5: Khi chưa phanh • Khi mớm phanh: Má phanh đẩy ép nhẹ lên bề mặt tang trống phanh; lực cản ma sát nhỏ, lực phanh nhỏ Hình 6: Khi mớm phanh • Khi phanh cứng: Má phanh đẩy ép chặt vào bề mặt tang trống phanh, lực cản ma sát lớn, lực phanh lớn Hình 7: Khi phanh cứng • Nhả phanh: Cụm má phanh kéo vị trí ban đầu nhờ lị xo hồi vị phanh, khơng cịn lực cản ma sát Hình 8: Khi nhả phanh 1.3.1.3 Phân loại phanh tang trống: • Loại má miết – má đẩy: Chỉ có cam phanh dùng để ép má phanh tác động vào tang trống phanh Trong má phanh có má miết má đẩy, má miết có hiệu phanh cao má đẩy Loại dùng làm phanh sau xe mơ tơ thơng thường • Loại hai má miết: Có cam phanh, cam phanh dùng để ép má phanh, bố trí má miết Vì loại lực phanh lớn gấp 1,5 lần lực phanh loại 1má miết má đẩy Nó thường dùng làm phanh trước cho xe thể thao, ngày thay phanh đĩa 80 70 Van toc xe [km/g] 60 50 40 30 20 10 -10 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị vận tốc xe (Vận tốc ban đầu 20m/s, lực td 200N hệ số bám 0,8) 35 30 Quang duong [m] 25 20 15 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 Đồ thị quãng đường phanh (Vận tốc bđ 20m/s, lực td 200N hs bám 0,8) XXIII 3.5 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị omega trước (Vận tốc ban đầu 20m/s, lực td 200N hs bám 0,8) 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị omega sau (Vận tốc ban đầu 20m/s, lực td 200N hệ số bám 0,8) XXIV 250 Luc tac dung [N ] 200 150 100 50 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 4.5 4.5 Đồ thị lực tác dụng (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị áp suất (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXV 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 4.5 Đồ thị áp suất trước (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị áp suất sau (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXVI 4.5 80 70 60 Van toc [km/g] 50 40 30 20 10 -10 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 4.5 4.5 Đồ thị vận tốc xe (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 45 40 Quang duong [m] 35 30 25 20 15 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị quãng đường phanh (Hệ số bám 0,6, lực td 200N vận tốc 20 m/s) XXVII 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 4.5 Đồ thị omega trước (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 4.5 Đồ thị omega sau (Hệ số bám 0,6, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXVIII 250 Luc tac dung [N] 200 150 100 50 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị lực tác dụng (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị áp suất (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXIX 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị áp suất trước (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị áp suất sau (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXX 80 70 Van toc [km/g] 60 50 40 30 20 10 -10 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị vận tốc xe (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 40 35 Quang duong [m] 30 25 20 15 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 Đồ thị quãng đường phanh (Hệ số bám 0,7, lực td 200N vận tốc 20 m/s) XXXI 3.5 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị omega trước (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 Đồ thị omega sau (Hệ số bám 0,7, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXXII 250 Luc tac dung [N] 200 150 100 50 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị lực tác dụng (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 Đồ thị áp suất (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXXIII 3.5 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị áp suất trước (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 16 x 10 14 Ap suat [Pa] 12 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 Đồ thị áp suất sau (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXXIV 3.5 80 70 Van toc xe [km/g] 60 50 40 30 20 10 -10 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị vận tốc xe (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 35 30 Quang duong [m] 25 20 15 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 Đồ thị quãng đường phanh (Hệ số bám 0,8, lực td 200N vận tốc 20 m/s) XXXV 3.5 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 3.5 Đồ thị omega trước (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) 70 60 Omega [Rad/s] 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 Thoi gian [s] 2.5 Đồ thị omega sau (Hệ số bám 0,8, lực tác dụng 200N vận tốc 20 m/s) XXXVI 3.5 70 ... tài : Nghiên Cứu Mô Phỏng Hệ Thống Phanh Thủy Lực Xe Mơ tơ Hai Bánh Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu đề tài nhằm xây dựng sở lý thuyết hệ thống phanh thủy lực xe mô tô hai bánh mô Matlab... hình mơ hệ thống phanh thủy lực Matlab – Simulink Kết mô hệ thống phanh thủy lực xe mô tô hai bánh nhận xét đánh giá, kết luận hệ thống phanh 20 Chương 2: Mô hình mơ hệ thống phanh xe máy Matlab... đề tài: • Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu hệ thống phanh thủy lực xe mô tô hai bánh, xây dựng, mô hệ thống phanh thủy lực Matlab – Simulink để nhận biết rõ hiệu phanh thủy lực, đồng thời có sở, đánh