B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
TRƯỜNG ĐẠI HC BÁCH KHOA HÀ NI
---------------------------------------
GIANG VĂN TIN
KHO SÁT ĐỘNG LC HC PHANH Ô TÔ KHI QUAY
VÒNG BNG MÔ HÌNH MT DÃY PHI TUYN
LUN VĂN THC SĨ K THUT
K thut Cơ khí động lc
Hà Ni – Năm 2013
B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
TRƯỜNG ĐẠI HC BÁCH KHOA HÀ NI
---------------------------------------
GIANG VĂN TIN
KHO SÁT ĐỘNG LC HC PHANH Ô TÔ KHI QUAY
VÒNG BNG MÔ HÌNH MT DÃY PHI TUYN
LUN VĂN THC SĨ K THUT
K thut Cơ khí động lc
NGƯỜI HƯỚNG DN KHOA HC
PGS.TS LƯU VĂN TUN
Hà Ni – Năm 2013
1
MC LC
DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT ............................................ 2
DANH MC HÌNH V, Đ TH ......................................................................... 5
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 8
Chương 1 TNG QUAN V PHANH Ô TÔ ........................................................ 9
Chương 2 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LC HC PHANH VÀ HIU QU
PHANH ................................................................................................................ 19
2.1 Phương trình chuyển động tng quát ......................................................... 23
2.2 Phương pháp xác định lực tương tác bánh xe ............................................ 32
Chương 3 HÌNH MT DÃY PHI TUYẾN ĐỘNG LC HC PHANH Ô
......................................................................................................................... 38
3.1 H phương trình động lc hc ô tô mt dãy phi tuyến .............................. 38
3.2 Các lc liên kết ........................................................................................... 39
Chương 4 KHẢO SÁT ĐỘNG LC HC QUÁ TRÌNH PHANH Ô......... 45
4.1 Đối tượng và thông s đầu vào .................................................................. 45
4.2 Các phương án khảo sát ............................................................................ 46
3.3.1 Phanh và đánh lái xung ....................................................................... 49
3.3.2 Lái sin và phanh .................................................................................. 52
KT LUN .......................................................................................................... 59
TÀI LIU THAM KHO .................................................................................... 60
2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
-
2
Am
: Diện tích, thiết diện
-
3
/kg cm
: Mật độ không khí
-
/
L
C N m
: Độ cng hướng kính lp
-
1
/
L
C N m
: Độ cng hướng kính lp trước
-
2
/
L
C N m
: Độ cng hướng kính lp sau
-
/C N m
: Độ cng h thng treo
-
1
/C N m
: Độ cứng treo trước
-
2
/C N m
: Độ cứng treo sau
-
/K Ns m
: Hệ số cản hệ thống treo
-
: Hệ số cản hệ thống treo trước
-
2
/K Ns m
: Hệ số cản hệ thống treo sau
-
am
: Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước
-
bm
: Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau
-
r
: Bán kính tự do lốp
-
2
J kgm
: Mômen quán tính trục y của xe
-
2
1yA
J kgm
: Mômen quán tính trục y của cầu trước
-
2
2yA
J kgm
: Mômen quán tính trục y của cầu sau
-
hm
: Chiều cao mấp mô của đường
-
1
hm
: Chiều cao mấp mô của đường phía trước
-
2
hm
: Chiều cao mấp mô của đường phía sau
-
Z
FN
: Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe
3
-
1Z
FN
: Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước
-
2Z
FN
: Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau
-
Zt
FN
: Tải trọng tĩnh của bánh xe
-
1,Zt
FN
: Tải trọng tĩnh bánh xe phía trước
-
2,Zt
FN
: Tải trọng tĩnh bánh xe phía sau
-
Zd
FN
: Tải trọng động bánh xe
-
C
FN
: Lực đàn hồi hệ thống treo
-
1C
FN
: Lực đàn hồi hệ thống treo trước
-
2C
FN
: Lực đàn hồi hệ thống treo sau
-
K
FN
: Lực cản hệ thống treo
-
1K
FN
: Lực cản hệ thống treo trước
-
2K
FN
: Lực cản hệ thống treo sau
-
CL
FN
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe
-
1CL
FN
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước
-
2CL
FN
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau
-
mN
: Khối lượng được treo
-
1
mN
: Khối lượng được treo trước
-
2
mN
: Khối lượng được treo sau
-
1A
mN
: Khối lượng không được treo trước
-
2A
mN
: Khối lượng không được treo sau
-
b
: Hệ số bám đường
-
t
fm
: Độ võng tĩnh
-
1t
fm
: Độ võng tĩnh phía trước
4
-
2t
fm
: Độ võng tĩnh phía sau
-
rad
: Góc lắc thân xe
-
m
: Chuyển vị phương thẳng đứng cầu xe
-
1
m
: Chuyển vị phương thẳng đứng cầu trước
-
2
m
: Chuyển vị phương thẳng đứng cầu sau
-
/ms
: Vận tốc phương thẳng đứng cầu xe
-
1
/ms
: Vận tốc phương thẳng đứng cầu trước
-
2
/ms
: Vận tốc phương thẳng đứng cầu sau
-
2
/ms
: Gia tốc phương thẳng đứng cầu xe
-
2
1
/ms
: Gia tốc phương thẳng đứng cầu trước
-
2
2
/ms
: Gia tốc phương thẳng đứng cầu sau
-
2
, , , / , /z z z m m s m s
: Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối
lượng được treo
-
2
111
, , , / , /z z z m m s m s
: Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối
lượng được treo trước
-
2
222
, , , / , /z z z m m s m s
: Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối
lượng được treo sau
5
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Nguyên lý phanh .................................................................................. 10
Hình 1.2. Động lc học bánh xe khi phanh và tăng tốc ...................................... 10
Hình 1.3. Lực tương tác bánh xe phụ thuc h s trượt ...................................... 11
Hình 1.4. Nguyên lý phanh thông thường ........................................................... 14
Hình 1.5. Nguyên lý phanh ABS ......................................................................... 15
Hình 1.6. Sơ đồ điu khin ................................................................................... 15
Hình 1.7. Sơ đồ điu khin ô tô .......................................................................... 16
Hình 1.8. Quan h đng lc hc ô tô: j = 1,2,3,4 ................................................ 17
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tc mô hình đng lc hc ô tô .......................................... 21
Hình 2.2. Mô đun động lc hc trong mt phng nền & mô đun bánh xe .......... 22
Hình 2.3. Mô đun xác định phn lc Fz .............................................................. 22
Hình 2.4. Mô đun dao động lc dc và ngang khối lượng được treo ................. 23
Hình 2.5. Mô đun hệ thống treo và động lc hc ngang cu xe ......................... 23
Hình 2.6. Mô hình chuyển động ô tô .................................................................. 24
Hình 2.7. Mô hình đng lc hc 3D ................................................................... 28
Hình 2.9. Mt chiếu đứng ................................................................................... 29
Hình 2.10. Cu trúc lp ........................................................................................ 36
Hình 2.11. Định nghĩa hệ tọa độ và lc bánh xe ................................................. 37
Hình 2.12. Định nghĩa hệ tọa độ và lc bánh xe theo SAE ................................. 37
Hình 2.9. Đặc tính lc F
x
(s) tham s
................................................................ 37
Hình 2.10. Đặc tính lc bên F
y
(s) tham s
..................................................... 37
6
Hình 3.1. Mô đun động lc hc ô tô trong mt phng xoy .................................. 38
Hình 3.2. Sơ đồ h thng treo .............................................................................. 40
Hình 3.3. Sơ đồ đặc tính treo ............................................................................... 40
Hình 3.4. Đặc tính lp .......................................................................................... 41
Hình 4.1.1. Đồ th mô men phanh ti các bánh xe .............................................. 46
Hình 4.1.2. Đồ th góc đánh lái ............................................................................ 47
Hình 4.1.3. Đồ th lc phanh ............................................................................... 47
Hình 4.1.4. Đồ th lc ngang Fy ........................................................................... 48
Hình 4.1.5. Đồ th phn lc Fz ............................................................................. 48
Hình 4.1.6. Đồ th h s trượt .............................................................................. 49
Hình 4.1.7. Đồ th góc lch bánh xe .................................................................... 49
Hình 4.1.8 Đồ th góc lệch hướng ........................................................................ 50
Hình 4.1.9. Đồ th hiu góc lch bên ................................................................... 50
Hình 4.1.10. Đồ th góc quay đứng thân xe ........................................................ 51
Hình 4.1.11. Đồ th vn tc và gia tc góc quay thân xe .................................... 51
Hình 4.1.12. Đồ th vn tc góc quay thân xe ..................................................... 52
Hình 4.2.1. Đồ th mô men ti các bánh xe ......................................................... 52
Hình 4.2.2. Đồ th góc đánh lái ........................................................................... 53
Hình 4.2.3. Đồ th h s trượt dc ....................................................................... 53
Hình 4.2.4. Đồ th lc ngang F
y
.......................................................................... 54
Hình 4.2.5. Đồ th lc dc F
x
.............................................................................. 54
Hình 4.2.6. Đồ th góc hướng .............................................................................. 55
Hình 4.2.7. Đồ th hiệu góc trượt ........................................................................ 55
7
Hình 4.2.8. Đồ th góc trượt các bánh xe ............................................................ 56
Hình 4.2.9. Đồ th gia tc dc xe ........................................................................ 56
Hình 4.2.10. Đồ th vn tc dc xe ...................................................................... 57
Hình 4.2.11. Đồ th vn tc và gia tốc góc quay đứng thân xe ........................... 57
Hình 4.2.12. Đồ th vn tốc góc quay đứng thân xe ........................................... 58
8
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi mà ô đã trở thành phương tiện đi li ngày càng ph biến,
tốc độ ô ngày ng tăng cao thì yêu cu v đ an toàn cũng như s thun tin
khi điều khin ô ngày càng yêu cu phi cao hơn. Khi ô chuyển động s
chu rt nhiều tác động t phía người lái như phanh, quay lăng, hay ga…
Ngoài những tác động của người lái thì các yếu khách quan t ngoi cảnh …rồi
các yếu t bt ng tt c s ảnh hưởng rt lớn đến an toàn khi xe lưu thông.
Phanh là quá trình ảnh hưởng nhiu nhất đến s an toàn. Trong quá tình phanh ô
người lái th phải thêm các điều khiển khác như đánh lái do yếu t chướng
ngi vt dọc đường. Khi mà s ợng ô lưu thông trên đường ng cũng kéo
theo các vấn đề v tai nn giao thông do ô tô có th gây ra. Trước nhu cu thc tế
trên, đ tài đã được chn nghiên cứu Khảo sát động lc hc phanh ô khi
quay vòng bng hình mt dãy phi tuyến để phng các quá trình phanh
trên đường vòng ca ô trong thc tế ly ra các thông s v động lc hc ô
tô.Trong thi gian làm luận n, c giả đã nhiều c gng tích cc ch
động hc hi, vn dng các kiến thức đã được hc và tìm hiu các kiến thc mi.
i s ng dn trc tiếp PGS-TS Lưu Văn Tuấn và các thy trong B môn ô
tô và xe chuyên dng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại hc Bách khoa Hà Ni,
đề tài đã được hoàn thành các mc tiêu và nhim v đề ra.
Mc hết sc c gắng nhưng do kiến thc thi gian hn nên lun
văn này khó tránh khỏi mt vài sai sót, em mong nhận được s ch bo thêm ca
các thy.
Hà Ni, ngày 26 / 09/2013
Hc viên
Giang Văn Tiến
9
Chương 1
TNG QUAN V PHANH Ô TÔ
1.1. Tng quan v động lc phanh ô tô
Quá trình phanh ôtô là quá trình tính từ khi người lái phát hiện thấy chướng
ngại vậtquyết định đạp phanh đến khi tốc xe giảm xuống một giá trị xác định
theo yêu cầu của người lái.
Khi phanh xảy ra hai quá trình: ma sát giữa má phanh trống phanh(đĩa
phanh) xảy ra trong cấu phanh; ma sát giữa bánh xe với mặt đường. Ma t
trong cơ cấu phanh được đặc trưng bởi hệ số ma sát giữa vật liệu làm guốc
phanh, má phanh với trống phanh hay đĩa phanh. Ma sát giữa bánh xe với mặt
đường đặc trưng bằng hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Ma sát giữa guốc
phanh, má phanh trống phanh làm giảm tốc độ quay của bánh xe. Ma sát giữa
bánh xe mặt đường làm giảm tốc độ chuyển động của ôtô. Hệ thống phanh có
hiệu quả tốt thì phần động năng phải được tiêu tán trong cơ cấu phanh dưới dạng
nhiệt; tức là cơ cấu phanh không bị bó cứng.
(i) Quá trình ma sát trong cấu đặc trưng bởi h s ma sát khô hoặc ướt;
ph thuôc lực ép (cường độ phanh) và nhiệt độ má phanh;
(i) Qtrình ma sát gia lốp và đường phc tạp hơn nhiều, ph thuc cu
trúc lp và áp sut lp với đ mp tế vi của đường, đặc trưng bởi h s bám
cực đại h s bám cc tiu, ph thuộc động lc học bánh xe đàn hi (ph
thuc phn lực đường lên bánh xe phương thẳng đứng men ch động/mô
men phanh).
Bn cht truyn lc giữa bánh xe đường « truyn khp-truyền đàn
hồi đàn hồi-truyn ma sát ».