KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ BẰNG MÔ HÌNH PHẲNG HAI VẾT

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong chương này luận văn đề cập đến tình hình và vấn đề giao thông đối với ô tô ở Việt Nam, lý thuyết về động lực học quá trình phanh ôtô và tính ổn định hướng của ô tô khi phanh, tình hình nghiên cứu về hệ thống phanh trong và ngoài nước. Trên cơ sở phân tích đó đặt ra mục tiêu, nội dung, phương pháp và phạm vi nghiên cứu đề tài.1.1. Tình hình giao thông và vấn đề an toàn giao thông đối với ô tô ở Việt Nam.1.1.1. Tình hình giao thông ở nước ta Hiện nay, ở nước ta mật độ các phương tiện tham gia giao thông trên đường ngày càng lớn, nhất là xe ô tô có nhiều chủng loại và tốc độ chuyển động cho phép ngày càng cao. Trong khi đó hạ tầng giao thông còn yếu kém , không theo kịp sự phát triển đa dạng của các phương tiện giao thông đường bộ. Tai nạn giao thông không chỉ gây ra thiệt hại về người mà còn gây lãng phí lớn tài sản của Nhà nước và nhân dân. Do vậy đặt ra vấn đề cấp thiết hàng đầu về việc quản lý, sử dụng xe và bảo đảm an toàn giao thông trên đường như thế nào để giảm thiểu tai nạn giao thông. Mặc dù trong những năm gần đây, đảng và nhà nước ta đã có những nghị quyết chuyên đề về an toàn giao thông, có rất nhiều biện pháp để giảm thiểu tai nạn giao thông nhưng kết quả đạt được chưa cao, vẫn còn ở mức báo động cao. Cụ thể:Năm201120122013 (Tính đến tháng 10)Số vụ tai nạn11869105608320Số người bị thương968075435848Số người chết949191817119(Theo trang thông tin điện tử lực lượng cảnh sát QLHC về TTATXH) Trong đó 10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mát lái. Theo số liệu thống kê sơ bộ của các nước, trong các nguyên nhân gây tai nạn giao thông đường bộ thì: + 60  70% do con người gây ra. + 20  30% do đường sá. + 10  15% do hư hỏng máy móc và trục trặc kỹ thuật. Trong 10  15% do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các hệ thống trên ôtô gây nên được thống kê như sau: + Hệ thống phanh : 52,2 – 74,4% + Hệ thống lái : 4,9 – 19,2% + Hệ thống chiếu sáng tín hiệu : 2,3 – 8.7% + Bánh xe : 2.5 – 10% + Hệ thống khác : 2,0 – 18,2% Từ các số liệu trên ta thấy rằng tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do lỗi kỹ thuật. Do đó các nhà sản xuất, các nhà thiết kế liên tục đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu và phát triển để cải tiến, hoàn thiện hệ thống phanh. Tất cả đều hướng tới mục tiêu tăng hiệu quả phanh và tính ổn định hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống, qua đó đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả khai thác phương tiện. Hiện nay nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam, tiêu chuẩn về thiết kế, chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng đề ra những tiêu chuẩn nghiêm ngặt và chặt chẽ.1.1.2. Vấn đề an toàn giao thông đối với ô tô ở Việt Nam Giao thông đường bộ, mặt đường thường giới hạn, sự chuyển động của của các phương tiện tham gia giao thông mà nhất là ô tô không thể và không cho phép là những mặt đường vô tận. Nếu ô tô mất ổn định điều khiển dễ dàng dẫn tới mất an toàn giao thông. Khi ô tô chuyển động trên đường phải thực hiện theo quĩ đạo phức tạp, người lái luôn luôn thay đổi góc quay vành tay lái. Khi nâng cao tốc độ chuyển động của ô tô phải đảm bảo mối quan hệ giữa quĩ đạo chuyển động và góc quay vành tay lái phải tương đối với nhau. Trong nhiều trường hợp sự sai sót nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất quĩ đạo chuyển động và mất an toàn giao thông. Chẳng hạn khi đi vào đường vòng ở tốc độ cao, gặp chướng ngại vật, phanh xe quá gấp dẫn đến bó lết các bánh xe làm mất khả năng điều khiển hoặc gia tốc hướng tâm tăng lên đột biến dẫn tới trượt bên các bánh xe và lật đổ. Khi khảo sát, quá trình xảy ra tai nạn của ô tô có thể do nhiều nguyên nhân. Trong mô hình “ Xe Môi trường Người lái” có thể chỉ ra các nhóm nguyên nhân: + Đối với người lái: Trình độ kỹ thuật thấp, chưa có kinh nghiệm nhiều. Trạng thái phản ứng chậm (Tâm sinh lý) Mệt mỏi tức thời. + Đối với môi trường: Đường xấu, chất lượng bề mặt không đồng đều, không đáp ứng các tiêu chuẩn đường bộ. Mật độ chướng ngại trên đường cao. Gió bên và các ngoại lực phát sinh. Tầm quan sát hạn chế. + Đối với ô tô: Các thông số kết cấu không hợp lý. Các hư hỏng sự cố bất thường của kết cấu. Sự liên quan của quĩ đạo chuyển động của ô tô tới an toàn chuyển động cũng tương tự như các nguyên nhân trên. Trách nhiệm của cán bộ kỹ thuật trong ngành ô tô là phải hạn chế đến mức thấp nhất các nguyên nhân gây mất an toàn. Trong đó các nguyên nhân thuộc về cấu trúc của ô tô là những nguyên nhân trước hết cần được giảm thiểu. Hiện nay các nước có nền công nghiệp ô tô hiện đại, vấn đề đảm bảo hiệu quả phanh của ô tô được đặt lên hàng đầu và đưa ra các tiêu chuẩn pháp lý rất cao, do vậy đã góp phần rất lớn trong việc giảm các tai nạn giao thông. Sự tăng tốc độ trung bình của ô tô đi kèm theo các yêu cầu về tính điều khiển ngày càng chặt chẽ. Do vậy cơ sở lý thuyết về tính điều khiển của ô tô cũng được đề cập ở mức độ sâu sắc hơn. Việc đưa các hệ thống điều khiển tự động vào ô tô trước hết phải nắm chắc cơ sở lý luận về tính điều khiển. Từ những năm thuộc thập kỷ 80 của thế kỷ 20 này cơ sở lý luận này đã được đưa vào giáo trình Đại học ở các nước với mức độ khác nhau. Ở nước ta trong quá trình sử dụng ô tô cũng cần thiết phải hiểu biết các kết cấu liên quan nhằm bước đầu khai thác tốt sau đó sử dụng chúng để giảm bớt các tai nạn giao thông trên đường.1.2. Động lực học quá trình phanh và tính ổn định hướng của ô tô khi phanh1.2.1 Động lực học quá trình phanh ôtô Phanh ôtô là một quá trình tạo ra và thay đổi lực cản chuyển động nhân tạo đối với ôtô nhằm mục đích giảm vận tốc chuyển động của nó hoặc giữ cố định ôtô trên đường. Hay trong những trường hợp cần phải giảm tốc độ đột ngột (trường hợp phanh gấp). Quá trình phanh ôtô được đánh giá bởi hiệu quả phanh. Hiệu quả phanh là tập hợp các tính chất nhằm xác định gia tốc phanh lớn nhất của ôtô khi nó chuyển động trên các loại đường khác nhau và làm việc ở chế độ phanh, xác định giới hạn của ngoại lực khi ôtô được phanh cố định trên đường hoặc có vận tốc chuyển động tối thiểu khi chuyển động xuống dốc. Quá trình phanh ôtô gồm có các quá trình sau: Phanh cấp tốc, phanh chậm dần, phanh cố định xe trên dốc. Để đạt được chất lượng phanh tối ưu, hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau đây: Làm việc ổn định, bền vững, tin cậy. Độ nhạy phải cao. Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong các trường hợp, nhằm đảm bảo an toàn cho khách và hàng hóa. Giữ cho ôtô đứng yên khi cần thiết. Đảm bảo tính ổn định chuyển động, tính ổn định hướng và tính điều khiển của ôtô khi phanh. Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe chuyển động thẳng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh cao, ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Có khả năng thoát nhiệt tốt. Điều khiển thuận tiện, nhẹ nhàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ và hệ thống phanh phải có tác dụng tùy động.1.2.1.1 Lực và mô men phanh sinh ra ở bánh xe Trên hình 1 trình bày lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh. Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát còn gọi là mô men phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó tại chỗ tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp: Chiều Pp ngược chiều chuyển động Phương song song với mặt phẳng nằm ngang Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đườngHình 1.1: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanhTrong đó:Mp : Là mô men phanh tác dụng lên bánh xeMJK : Mô men quán tính của bánh xeMf : Mô men cản lănPp : Là lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đườngPj : Lực quán tínhrd : Là bán kính động lực học của bánh xeRK : Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên bánh xe Phản lực tiếp tuyến Pp này gọi là lực phanh và được xác định theo biểu thức: (1.1) Lực phanh sinh ra ở bánh xe có thể điều chỉnh từ 0 đến giá trị lớn nhất Ppmax Lực phanh lớn nhất Ppmax bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường: (1.2) Trong đó: P : Lực bám giữa bánh xe với mặt đường : Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường Khi phanh bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe xuất hiện mô men quán tính MJK tác dụng cùng chiều với chuyển động của bánh xe. Ngoài ra còn có mô men cản lăn Mf tác dụng ngược chiều với chiều chuyển động và có tác dụng hãm bánh xe lại. Như vậy khi phanh, lực hãm tổng cộng sẽ là: (1.3) Trong quá trình phanh ôtô mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ dẫn đến sự trượt lết bánh xe. Khi bánh xe bị trượt hoàn toàn thì hệ số bám sẽ có giá trị thấp nhất. Điều này làm cho lực phanh sinh ra giữa các bánh xe với mặt đường là nhỏ nhất, làm cho hiệu quả phanh thấp nhất và do vậy quãng đường phanh sẽ tăng lên (khi phanh bánh xe bị hãm cứng hiệu quả phanh có thể giảm từ 25% 30%). Mặt khác, nếu bánh xe trước bị trượt lết (hãm cứng) sẽ làm mất tính dẫn hướng khi phanh, còn nếu các bánh xe sau bị trượt lết sẽ làm mất tính ổn định khi phanh.1.2.1.2 Phương trình động lực học khi phanh Khi đang chuyển động trên đường cũng như khi bắt đầu vào chế độ phanh ôtô chịu tác dụng của nhiều nội lực và ngoại lực phức tạp. Để đơn giản và thuận tiện cho việc tính toán, ta đưa ra một số giả thiết sau: + Khảo sát mô hình phẳng của ôtô hai cầu, không tính đến ảnh hưởng của chiều rộng bánh xe, các bánh xe của một cầu được coi là một. + Hệ số bám của các bánh xe ở các cầu là không đổi và bằng nhau. + Toàn bộ khối lượng của ôtô tập trung tại trọng tâm xe. + Xe chuyển động trên đường phẳng, nằm ngang, lớp phủ đồng nhất. + Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe đi qua trục bánh xe. Sự chuyển dời tâm áp lực được kể đến qua mô men cản lăn. + Bánh xe tiếp xúc với mặt đường tại một điểm. + Không kể đến các yếu tố ảnh hưởng của người lái và ảnh hưởng kết cấu của hệ thống phanh. + Khi tính toán được tính cho chế độ phanh có cường độ phanh là lớn nhất (phanh cấp tốc). + Xe chuyển động thẳng không đổi hướng trong khi phanh Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 2. Giả sử ô tô chuyển động thẳng trên đường nằm ngang với vận tốc , khi phanh vận tốc giảm dần và gia tốc j < 0 Trên hình 1.2 là sơ đồ mô tả lực tác dụng lên ô tô khi phanh Hình 1.2: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh Trong đó:Pp1, Pp2 : Lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước và sauG : Trọng lượng toàn bộ ô tôRK1, RK2 : Các phản lực thẳng góc của bánh xe trước và sauPj : Lực quán tínhPw : Lực cản không khíL : Chiều dài cơ sở của xe a : là khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước.b : là khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau.hg : Chiều cao từ trọng tâm của xe đến mặt đườnghw : Khoảng cách lực cản không khí đến mặt đườngMf1, Mf2 : Mô men cản lăn bánh xe trước và sau + Lực phanh Pp1 và Pp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược chiều chuyển động của ôtô. + Lực quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, Pj đặt tạitrọng tâm ô tô, cùng chiều chuyển động của ô tô. Được xác định theo biểu thức sau: (1.4) Trong đó:g : Gia tốc trọng trườngJp : Gia tốc chậm dần khi phanh : Hệ số tính đến ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay + Trọng lượng ôt ô G đặt tại trọng tâm của ô tô. + Phản lực pháp tuyến của đường RK1 và RK2 và các lực cản lăn Pf1, Pf2 tương ứng đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước, cầu sau với đường. + Lực cản không khí Pw Khi phanh, lực cản không khí Pw và lực cản lăn Pf1, Pf2 là nhỏ có thể bỏ qua, điều này chỉ gây sai số khoảng (1,5 2%). Bằng cách lập các phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường ở bánh trước hoặc bánh sau , ta có thể xác định các phản lực thẳng góc RK1 và RK2 như sau: => (1.5) Nhận xét: Các phản lực tiếp tuyến tại bánh xe là hàm bậc nhất đối với lực phanh và phụ thuộc vào trọng lượng của ô tô khi phanh và tọa độ trọng tâm. Từ (1.4) và (1.5) ta có: (1.6) Theo điều kiện bám thì Ppmax . Khi tính toán ta lấy: => (1.7) Nhận xét: Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng Vậy để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và lực phanh ở các bánh xe sau sẽ là: (1.8) Do bỏ qua lực cản không khí và lực cản lăn, nên khi phanh thì:Pj = Pp và Pjmax = Ppmax = G. Thay Pjmax vào (1.8) ta được: (1.9) Nhận xét: Tỷ số giữa lực phanh bánh xe trước và bánh xe sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe và gia tốc chậm dần khi phanh. Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là điều kiện không thể vì trong điều kiện sử dụng của ô tô thì tọa độ trọng tâm luôn thay đổi do chất tải khác nhau và hệ số bám cũng thay đổi do ô tô có thể chạy trên các loại đường khác nhau, do vậy tỷ số Pp1Pp2 luôn thay đổi trong điều kiện sử dụng. Để đảm bảo điều kiện phanh thì tỷ số Pp1Pp2 phải tuân theo (1.9). Muốn vậy phải thay đổi được mô men phanh MP1, MP2 sinh ra ở các cơ cấu phanh trước và phanh sau. Trên các ô tô hiện đại thường lắp thêm các cơ cấu nhằm tự động điều chỉnh lực phanh bằng cách thay đổi quan hệ áp suất dẫn động ra cơ cấu phanh cầu trước và cơ cấu phanh cầu sau. Sử dụng phương trình cân bằng lực kéo áp dụng trong trường hợp khi xe chuyển động trên đường nằm ngang, không kéo moóc theo sơ đồ khảo sát như hình 1.2 ta có:Pj Pf Pp Pw = 0 Pj = Pf + Pp + Pw (1.10)Hay có thể viết: (1.11) Trong đó:Pp : Tổng lực phanh ở các bánh xeNS : Quãng đường phanhmKw : Hệ số cản không khíF = B.H: Diện tích cản chính diện của ô tô B : là chiều rộng lớn nhất của xe«t«mH : là chiều cao lớn nhất của xe «t«mf : là hệ số cản lăn của xe Trong thực tế, khi ô tô chuyển động với vận tốc nhỏ hơn 100kmh thì lực cản không khí có thể bỏ qua.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN HỮU THUẦN KHẢO SÁT Q TRÌNH PHANH Ơ TƠ BẰNG MƠ HÌNH PHẲNG HAI VẾT Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô quân sự, ô tô máy kéo LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN HỮU THUẦN KHẢO SÁT Q TRÌNH PHANH Ơ TƠ BẰNG MƠ HÌNH PHẲNG HAI VẾT Chun ngành: Kỹ thuật tô quân sự, ô tô máy kéo Mã số: 60 52 01 16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Cán hướng dẫn chính: TS Trần Minh Sơn Cán chấm phản biện 1:………………………………………… Cán chấm phản biện 2:………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Ngày… tháng…….năm 2014 Tôi xin cam đoan: Những kết nghiên cứu luận văn hồn tồn trung thực, tơi, khơng vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Nếu sai, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Hữu Thuần MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Bản cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục bảng Danh mục hình vẽ LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình giao thơng vấn đề an tồn giao thơng ô tô Việt Nam 1.1.1 Tình hình giao thơng nước ta 1.1.2 Vấn đề an tồn giao thơng tơ Việt Nam 1.2 Động lực học trình phanh ôtô tính ổn định hướng ô tô phanh ……………………………………………………………………… 1.2.1 Động lực học trình phanh ôtô 1.2.1.1 Lực mô men phanh sinh bánh xe.……………………….7 1.2.1.2 Phương trình động lực học phanh 1.2.2 Tính ổn định hướng tơ phanh 15 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 23 1.3.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống phanh giới 23 1.3.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 23 1.4 Mục tiêu, nội dung, phương pháp phạm vi nghiên cứu 24 1.4.1 Mục tiêu 24 1.4.2 Nội dung .24 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 25 1.4.4 Phạm vi nghiên cứu .25 CHƯƠNG THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH TỐN MÔ TẢ QUĨ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ 2.1 Xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả chuyển động tơ 26 2.1.1 Mơ hình phẳng tổng quát .26 2.1.2 Mơ hình tính tốn .31 2.2 Xây dựng chương trình tính 33 CHƯƠNG KHẢO SÁT QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHI CĨ SỰ CỐ GIẢM MƠ MEN Ở BÁNH XE 3.1 Các phương án khảo sát 36 3.2 Thông số kết cấu xe GAZ-53A 37 3.3 Kết khảo sát 38 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng cố 50% mômen phanh (PA1i) 38 3.3.1.1 Trường hợp phanh gấp đường thẳng có cố 50% mơmen phanh bánh (PA11) .39 3.3.1.2 Trường hợp phanh gấp đường thẳng có cố 50% mô men phanh bánh (PA14) 41 3.3.1.3 Trường hợp phanh gấp đường thẳng có cố 50% mô men phanh bánh bánh (PA113) 43 3.3.1.4 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố 50% mơ men phanh bánh bánh (PA114) 46 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng cố 100% mômen phanh (PA2i) 49 3.3.2.1 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố 100% mô men phanh bánh (PA22) 50 3.3.2.2 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố 100% mơ men phanh bánh (PA24) 51 3.3.2.3 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố 100% mơ men phanh bánh bánh (PA223) 52 3.3.2.4 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố 100% mô men phanh bánh bánh (PA224) 54 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe (PA3i) 3.3.3.1 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số (PA31) 57 3.3.3.2 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số (PA34) 59 3.3.3.3 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số số (PA313) 60 3.3.3.4 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số số (PA314) 62 3.4 NHẬN XÉT CHUNG .64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………… 68 Tóm tắt luận văn: Họ tên: Nguyễn Hữu Thuần Lớp: Cao học Xe quân Khóa: 24 Cán hướng dẫn: TS Trần Minh Sơn Tên đề tài: Khảo sát q trình phanh tơ mơ hình phẳng hai vết Tóm tắt: Sử dụng phần mềm Matlab Simulink thiết lập mơ hình phẳng hai vết, khảo sát động lực học chuyển động ô tô phanh Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến trình phanh tơ điều kiện chuyển động khác DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng 3.2 Thơng số kỹ thuật tơ GAZ-53ª Các phương án khảo sát cho trường hợp phanh xe Trang 37 38 Bảng 3.3 có cố 50% mômen phanh bánh xe Các phương án khảo sát cho trường hợp phanh xe 49 Bảng 3.4 có cố 100% mơmen phanh bánh xe Phương án khảo sát cho trường hợp phanh xe 57 không xoay bánh lái có cố chậm tác dụng dẫn Bảng 3.5 động phanh bánh xe Kết khảo sát số chậm tác dụng dẫn động phanh 57 Bảng 3.6 bánh xe Tổng hợp kết khảo sát 64 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ lực mô men tác dụng lên bánh xe phanh Hình 1.2 Sơ đồ lực tác dụng lên tơ phanh Hình 1.3 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô phanh mà ô tô bị quay Trang 22 16 góc β Hình 1.4 Lực tác dụng lên bánh xe phanh có lực ngang tác dụng 20 (Vịng trịn Kamm) Hình 1.5 Ổn định hướng ô tô phanh trường hợp hãm 21 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.29 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Hình 3.25 Hình 3.26 Hình 3.27 Hình 3.28 Hình 3.29 cứng không đồng thời cầu Quan hệ động học tơ mơ hình phẳng Xác định vị trí trọng tâm tơ thời điểm định Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ô tô Sơ đồ lực tổng quát Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô phanh Kết khảo sát số 50% mô men phanh Đồ thị kết khảo sát PA11 Giải thích tượng giảm mơ men phanh bánh Đồ thị kết khảo sát PA14 Giải thích tượng giảm mơ men phanh bánh Đồ thị kết khảo sát PA113 Giải thích tượng giảm mô men phanh bánh & Đồ thị kết khảo sát PA114 Giải thích tượng giảm mô men phanh bánh & Kết khảo sát cố 100% mô men phanh Đồ thị kết khảo sát PA22 Giải thích tượng phanh bánh Đồ thị kết khảo sát PA24 Giải thích tượng phanh bánh Đồ thị kết khảo sát PA223 Giải thích tượng phanh bánh bánh Đồ thị kết khảo sát PA224 Giải thích tượng phanh bánh bánh Giải thích tượng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số Hình 3.30 Đồ thị kết khảo sát PAKS 31 Hình 3.31 Giải thích tượng có cố chậm tác dụng 27 29 29 30 33 38 39 40 41 42 44 45 46 47 49 50 51 51 52 53 53 55 55 58 59 59 61 Hình 3.32 Đồ thị kết khảo sát PAKS 34 Tọa độ trọng tâm là: Xc=13.708 (m) Yc=0.221 (m) Độ lệch trọng tâm là: b=0.221 (m) Bề rộng hành lang quét là: Thời gian phanh là: Quãng đường phanh là: B=1.886 (m) tp=1.889 (s) S=15.383 (m) Thời điểm vận tốc góc max là: tm=0.329 (s) Gia tốc phanh lớn là: j=-7.351 (m/s2) 3.3.3.3 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số số Hiện tượng cố chậm tác dụng dẫn động phanh xẩy bánh xe số số (PA313) 62 Hình 3.33 Giải thích tượng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số số Ta thu kết khảo sát hình 3.34 Hình 3.34 Đồ thị kết khảo sát PAKS 313 63 Tọa độ trọng tâm là: Xc=14.244 (m) Yc=-0.504 (m) Độ lệch trọng tâm là: Bề rộng hành lang quét là: Thời gian phanh là: Quãng đường phanh là: b=0.504 (m) B=2.200 (m) tp=1.929 (s) S=15.941 (m) Thời điểm vận tốc góc max là: tm=0.335 (s) Gia tốc phanh lớn là: j=-7.200 (m/s2) 3.3.3.4 Phương án phanh gấp đường thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số số Hiện tượng cố chậm tác dụng dẫn động phanh xẩy bánh xe số số (PA314) Hình 3.35 Giải thích tượng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh xe số số Ta thu kết khảo sát hình 3.36 64 Hình 3.36 Đồ thị kết khảo sát PAKS 314 Tọa độ trọng tâm là: Xc=14.270 (m) Yc=-0.043 (m) Độ lệch trọng tâm là: Bề rộng hành lang quét là: Thời gian phanh là: Quãng đường phanh là: b=0.043 (m) B=1.687 (m) tp=1.931 (s) S=15.932 (m) Thời điểm vận tốc góc max là: tm=0.326 (s) Gia tốc phanh lớn là: j=-7.196 (m/s2) 65 3.4 NHẬN XÉT CHUNG Từ kết khảo sát đây, có bảng tổng hợp kết sau: Bảng 3.6 Tổng hợp kết khảo sát TT PA V0 Jmax (km/h) (m / s ) Sp X0max Y0max B b (m) (s) (m) (m) (m) (m) Khi xe thẳng có cố 50% mô men phanh bánh (PA1i) PA11 50 6.505 16.902 2.135 15.152 -1.054 2.805 1.054 PA14 50 6.682 16.507 2.079 14.772 0.909 2.647 0.909 PA113 50 5.699 19.029 2.437 17.069 -2.598 4.477 2.598 PA114 50 5.699 18.936 2.437 17.264 -0.238 1.899 0.238 Khi xe thẳng có cố 100% mơ men phanh bánh (PA2i) PA22 50 5.520 19.601 2.520 17.415 3.717 5.684 3.717 PA24 50 5.877 18.525 2.365 16.548 2.635 4.524 2.635 PA223 50 3.885 26.757 3.576 25.026 1.262 2.983 1.262 PA224 50 -3.885 26.824 3.673 18.099 17.303 19.861 17.303 Khi xe thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh (PA3i) PA31 50 7.323 15.483 1.897 13.805 -0.262 1.931 0.262 10 PA34 50 7.351 15.383 1.889 13.708 0.221 2.200 0.504 11 PA313 50 7.200 15.941 1.929 14.244 -0.504 2.200 0,45 12 PA314 50 7.196 15.932 1.931 14.270 -0.043 1.687 0.043 Từ kết nghiên cứu trên, đưa số nhận xét: Khi xe thẳng có cố mơ men phanh bánh: 66 + Sự gia tăng quãng đường phanh thời gian phanh giảm gia tốc phanh phụ thuộc vào suy giảm tổng lực phanh Đặc biệt tỷ lệ tăng quãng đường phanh tăng nhanh so với tỷ lệ mô men phanh + Các trạng thái gây nên lệch ngang quỹ đạo phanh gấp chuyển động thẳng xẩy lực phanh phân bố cân đối theo trục dọc xe + Sự nguy hiểm xảy phanh bánh xe bên so với trục đối xứng dọc thân xe, quỹ đạo lệch lớn PA224 Khi xe thẳng có cố chậm tác dụng dẫn động phanh bánh nguy hiểm xảy theo quy luật tương tự có cố mơ men phanh bánh xe tương ứng Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào thời gian chậm tác dụng dẫn động phanh, thời gian lớn mức độ nguy hiểm xảy cao Các trường hợp không đối xứng nguy hiểm trường hợp phanh đối xứng góc lệch quỹ đạo tăng lên dẫn đến tăng bề rộng hành lang quét, người lái khơng đánh tay lái kịp thời gây va chạm với xe gần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 A Kết luận Qua nghiên cứu tổng quan, tìm hiểu sở lý thuyết, xây dựng mơ hình tính tốn trình bày luận văn Đề tài đạt số kết nghiên cứu sau: - Xây dựng mơ hình tốn học khảo sát động lực học phanh ô tô GAZ-53A - Xây dựng phương pháp đánh giá hiệu phanh ôtô thông qua thời gian phanh, quãng đường phanh Kết đánh giá biểu diễn đồ thị nhằm đánh giá cách thuận tiện, bảo đảm độ xác tin cậy nhanh chóng - Chương trình xử lý số liệu viết ngôn ngữ lập trình Matlab, sử dụng máy tính thuận lợi Từ việc thay đổi số liệu đầu vào đơn giản, áp dụng khảo sát động lực học q trình phanh cho loại xe ơtơ khác hay liên hợp máy - Chương trình tính tốn đề tài cho phép khảo sát nhiều phương án, thay đổi thông số ảnh hưởng khác đến trình phanh tơ Vấn đề giao thơng vấn đề xúc quốc gia, cố tơ, hệ thống phanh, dẫn tới hậu nghiêm trọng Các kết tất nhiên cần kiểm chứng qua thực nghiệm, song giúp cho hiểu sâu sắc trình thay đổi quỹ đạo chuyển động ô tô, sở làm tốt cơng tác vận tải tơ điều kiện đất nước phát triển Để nâng cao tính an tồn chuyển động xe hoạt động đường, q trình khai thác, sử dụng tô cần phải: 68 + Thường xuyên tiến hành kiểm tra tình trạng kỹ thuật tơ, tập trung vào đề mục nêu phương án + Việc xếp tải chạy đường cần cân đối dàn thùng xe + Hết sức thận trọng đường có tính chất bề mặt đường không đồng Các vấn đề nêu cần quan tâm xe hoạt động tốc độ cao B Kiến nghị Sau hoàn thành đề tài “Nghiên cứu quỹ đạo chuyển động ô tô phanh phương pháp mô phỏng” Với kết đạt được, thấy vấn đề khảo sát động lực học trình phanh ô tô vấn đề phức tạp nhiều vấn đề cần tiếp tục quan tâm Vì tơi đề nghị: Tiếp tục khảo sát động lực học q trình phanh tơ theo phương án khảo sát kiểm chứng kết tính toán thực nghiệm xe thật để kết đạt đề tài có tính thuyết phục cao Một lần xin cảm ơn giúp đỡ quan tâm thầy bạn giúp tơi hồn thành luận văn này, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Sĩ Đỉnh thầy Bộ môn ôtô quân thời gian qua TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Tiếng Việt: GS TSKH Nguyễn Hữu Cẩn (2004), Phanh ô tô (cơ sở khoa học thành tựu mới), Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập, Lý thuyết ô tô quân sự, Học viện kỹ thuật quân sự, Nhà xuất Quân đội nhân dân PGS TS Vũ Đức Lập (2011), Động lực học phanh ô tô, Học viện kỹ thuật quân sự, Nhà xuất Quân đội nhân dân Tạ Duy Liêm (1999), Cơ sở matlab ứng dụng, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Hồi Sơn (2002), Ứng dụng matlab tính tốn kỹ thuật, NXB Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh PGS TS Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô, NXB Giao thông vận tải Tiếng Anh: Popp Karl (1993), Fahrzeugdynamik Systemfahrzeug, Stugart PHỤ LỤC clear all; global M jz ct cs k Pp1 Pp2 Pp3 Pp4 Ff1 Ff2 Ff3 Ff4 tc1 tc2 tc3 tc4 %CAC THONG SO KET CAU CUA XE % M = 3250; % Khoi luong toan bo xe khong tai (kg) b = 2.04 ; % Khoang cach tu tam den truc banh xe sau (m) l = 3.7; % chieu dai co so (m) a = l-b; % Khoang cach tu tam den truc banh truoc (m) ct = 1.638; % khoang cach vet cua hai banh truoc (m) cs = 1.69; % khoang cach vet cua hai banh sau (m) jz = 45499; % Mo men quan tinh quanh truc z di qua tam oto, kgm2 g = 9.81; % Gia toc truong, m/s2 G = M*g; % Trong luong cua xe,N r1 = sqrt(ct.^2/4+a.^2); r2 = r1; r3 = sqrt(cs.^2/4+b.^2); r4 = r3; be1 = atan(ct/(2*a)); be2 = be1; be3 = atan(cs/(2*b)); be4 = be3; L = 6.395; B = 2.38; dt = 3; bet = atan(B/(2*dt)); ds = L-dt; bes = atan(B/(2*ds)); rt = sqrt(dt.^2+(B/2).^2); rs = sqrt(ds.^2+(B/2).^2); tieude={'1 % giam luc phanh banh 1(0-100%)', '2 % giam luc phanh banh 2(0-100%)', '3 % giam luc phanh banh 3(0-100%)', '4 % giam luc phanh banh 4(0-100%)', '5 Thoi gian cham dan dong phanh banh 1', '6 Thoi gian cham dan dong phanh banh 2', '7 Thoi gian cham dan dong phanh banh 3', '8 Thoi gian cham dan dong phanh banh 4', '9 Van toc ban dau cua xe: V(km)', '10 He so bam'}; ten_ht='Nhap cac gia tri dau vao'; dong=1; giatri={'50','0','0','0','0','0','0','0','50','0.8'}; ht=inputdlg(tieude,ten_ht,dong,giatri); H1=str2double(char(ht(1))); H2=str2double(char(ht(2))); H3=str2double(char(ht(3))); H4=str2double(char(ht(4))); tc1=str2double(char(ht(5))); tc2=str2double(char(ht(6))); tc3=str2double(char(ht(7))); tc4=str2double(char(ht(8))); V=str2double(char(ht(9))); fi=str2double(char(ht(10))); if ((H1>100) || (H2>100) || (H3>100) || (H4>100) || (tc1>60) || (tc2>60) || (tc3>60) || (tc4>60)) msgbox('ban xem lai du lieu da nhap','thong bao','custom',1:64,hsv(16)) break; end f=0.01;%'He so can lan f k=15;%He so toc dap phanh v0=V/3.6;% van toc bat dau phanh, m/s % Bat dau tinh toan z1 = 0.5*G*(a/l); z2=z1 ;% z1,z2 phan luc phap tuyen tai cac banh truoc (N) z3 = 0.5*G*(b/l); z4=z3; % z3,z4 phan luc phap tuyen tai cac banh sau (N) mt = 1.2; ms = 0.8; % mt, ms - he so phan bo tai len cau truoc, cau sau phanh z1p = mt*z1; z2p=z1p; %z1p,z2p, phan luc tiep tuyen tai cac banh truoc phanh tren duong bang z3p = ms*z3; z4p=z3p; %z3p,z4p, phan luc tiep tuyen tai cac banh sau phanh tren duong bang Ff1 = f*z1p; Ff2 = Ff1; % luc can o banh xe, N Ff3 = f*z3p; Ff4 = Ff3; Pfi1 = fi*z1p; Pfi2 = Pfi1; Pfi3 = fi*z3p; Pfi4 = Pfi3; Pp1 = (1-(H1/100))*(fi-f)*z1p; % luc phanh cuc dai o banh xe so 1(N) Pp2 = (1-(H2/100))*(fi-f)*z2p; % luc phanh cuc dai o banh xe so 2(N Pp3 = (1-(H3/100))*(fi-f)*z3p; % luc phanh cuc dai o banh xe so 3(N) Pp4 = (1-(H4/100))*(fi-f)*z4p; % luc phanh cuc dai o banh xe so 4(N) % Ap dung phuong phap range-kute4 [t,Y] = ode45(@ptviphan,[0 4],[0 v0 0]); s=Y(:,1); v=Y(:,2); e=Y(:,3); b=Y(:,4); for i=1:length(t) t1(i)=t(i); v1(i)=v(i); b1(i)=b(i); s1(i)=s(i); e1(i)=e(i); if v1(i)