MỤC LỤC

Lời nói đầu                                                                                   

Mục lục                                                                                           

Chương I : Tổng quan về hệ thống phanh thuỷ lực                         

I. Chức năng của hệ thống phanh                                                     

1.1.Công dụng                                                                       

1.2. Phân loại                                                                          

1.2.1. Theo công dụng                                              

1.2.2. Theo cơ cấu phanh                                                         

1.2.3. Theo dẫn động phanh                                          

1.3. Kết cấu chung của hệ thống phanh                              

1.4. Yêu cầu                                                                              

II. Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực                                        

2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động                                                    

2.1.1. Cấu tạo                                                                      

2.1.2. Nguyên lý hoạt động                                                 

2.1.3. Ưu nhược điểm                                                       

2.1.4.  Phạm vi sử dụng                                                              

 2.2. Các phần tử cơ bản của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực          

2.2.1. Cơ cấu bàn đạp                                                        

2.2.2. Xilanh chính                                                   

2.2.3. Bộ điều hoà lực phanh                                          

2.2.4. Bộ trợ lực                                                                

2.2.4.1. Phanh dầu trợ lực phanh khí nén.                      

2.2.4.2. Phanh dầu trợ lực chân không                           

2.2.5. Bộ chia dòng                                                         

2.2.6. Cơ cấu phanh                                                    

2.2.6.1. Cấu tạo và nguyên lí làm việc cuả các cơ cấu phanh tang trống                                                                 

2.2.6.2. Cấu tạo và nguyên lí làm việc cuả các loại phanh đĩa     

2.2.6.3. Ưu nhược điểm của các cơ cấu phanh              

Chương II : Động lực học hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục                            

I. Động lực học hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục                   

1.1. Cấu tạo hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục                                                                   

1.2. Nguyên lí hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục

1.3. Cơ cấu bàn đạp                                                       

1.4. Xi lanh chính                                                                   

1.5. Bộ trợ lực chân không                                                               

1.6. Bộ điều hoà lực phanh                                                           

1.7. Đường dẫn dầu tới xilanh bánh xe                                      

1.8. Phanh và má phanh                                                     

Chương III : Mô phỏng và khảo sát                                                   

I. Mô phỏng                                                                                  

1.1. Chức năng của các khối trong mô hình Smulink                     

1.2. Mô hình mô phỏng                                                                

1.2.1. Dẫn động một dòng                                                   

II. Khảo sát                                                                              

2.1. Ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng của hệ thống phanh ..

2.1.1. Ảnh hưởng của diện tích màng trợ lực                              

2.1.2. Ảnh hưởng của diện tích xilanh phanh chính.                  

Kết luận                                                                                      

Tài liệu tham khảo                                                                

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự bùng nổ của số lượng phương tiện giao thông vận tải là sự gia tăng không ngừng của số lượng các vụ tai nạn giao thông, chính vì vậy vấn đề an toàn giao thông đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong việc nghiên cứu, chế tạo các loại phương tiện giao thông vận tải. Yếu tố kĩ thuật quyết định chủ yếu đến sự an toàn trong việc vận hành của ôtô chính là hệ thống phanh, vì vậy việc nghiên cứu hệ thống đang là vấn đề được đặt ra hàng đầu đối với nghành cơ khí ôtô trong giai đoạn hiện nay.

Việc nghiên cứu hệ thống phanh là một vấn đề tương đối phức tạp. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin đã giúp cho công việc nghiên cứu hệ thống phanh được diễn ra dễ dàng hơn với sự giúp đỡ của các bộ công cụ phần mền tiện ích, trong đó đặc biệt phải kể đến Mathlab Simulink của Mathwork. Với sự hỗ trợ của Mathlab Simulink, phiên bản 7.0 đã giúp em rất nhiều trong việc nghiên cứu đồ án tốt nghiệp “Động lực học hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục có điều hoà lực phanh”

Em xin cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo hết sức tận tình của thầy giáo: T.S …………….. cũng như sự giúp đỡ của các thầy giáo trong Bộ môn Cơ khí ôtô - Trường Đại học Giao thông Vận tải và sự đóng góp ý kiến của các bạn. Tuy nhiên do thời gian còn ngắn, trình độ có hạn, ứng dụng các công cụ tin học hiện đại trong quá trình nghiên cứu, nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của thầy cũng như góp ý của các bạn để em được hoàn thiện tốt hơn trong quá trình nghiên cứu của mình.

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC

I. CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng

Hệ thống phanh trên ôtô được sử dụng để giảm tốc độ của xe ôtô đến khi ngừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đấy khi gặp sự cố hoặc khi cần thiết. Ngoài ra nó còn giúp giữ cho ôtô (máy kéo) dừng ở trên dốc.

Trên ôtô, quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát 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. Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh.

1.2. Phân loại

Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh.

1.2.1. Theo công dụng

- Hệ thống phanh chính (phanh chân).

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).

- Hệ thống phanh dự phòng.

1.2.3.Theo dẫn động phanh

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí.

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.

- Hệ thống phanh dẫn động khí nén.

1.3. Kết cấu chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh chính dùng để phanh ôtô ở tất cả các chế độ chuyển động, còn hệ thống phanh dừng dùng để giữ ôtô đứng yên và duy trì tốc độ của ôtô không đổi khi xuống dốc dài. Ngoài ra còn có hệ thống phanh dự phòng dùng khi ôtô khi mà hệ thống phanh chính đột ngột hư hỏng.

Còn nguồn năng lượng chính là nơi có vai trò tích trữ năng lượng dưới dạng thế năng giúp cho phanh luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc. Trong khi đó cơ cấu phanh lại là phần tử trực tiếp tạo nên sức cản nhân tạo làm giảm chuyển động.

1.4. Yêu cầu

Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe ôtô đảm bảo nhận chức năng an toàn chủ động, hệ thống phanh đó phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe: quãng đường phanh nhỏ nhất, thời gian phanh ngắn nhất, gia tốc phanh lớn nhất khi phanh đột ngột.

- Quá trình phanh phải êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của xe ô tô khi phanh.

- Không có hiện tượng tự xiết phanh.

- Thoát nhiệt tốt.

- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao và ổn định trong điều kiện sử dụng.

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm ba phần chính:

- Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô.

- Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp thủy - khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. 

- Bộ trợ lực:

Bộ trợ lực có tác dụng làm giảm nhẹ lực tác động của người lái lên bàn đạp phanh, làm giảm cường độ lao động của người lái.

2.1.2. Nguyên lý hoạt động

Khi phanh, người lái đạp lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống đòn bẩy đẩy pistoon của xi lanh chính dịch chuyển đẩy dầu trong buồng xilanh, dầu bị ép có áp suất cao trong xilanh và được dẫn qua đường ống. Dầu áp suất cao được đưa tới buồng của xilanh phanh của cơ cấu phanh, dầu đẩy piston chuyển động đẩy hai guốc phanh có má phanh ép sát vào tanh trống (ép má phanh vào đĩa phanh) thực hiện quá trình phanh bánh xe do trống phanh (đĩa phanh) gắn liền với moayơ bánh xe.

2.1.4. Phạm vi sử dụng.

Dẫn động phanh thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên các loại xe con, xe vận tải nhỏ.

2.2. Các phần tử cơ bản của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

2.2.1. Cơ cấu bàn đạp

* Cấu tạo:

Sơ đồ dẫn động lực đạp phanh tới xilanh phanh chính nhu hình 1.6

* Nguyên lý hoạt động:

Cơ cấu bàn đạp hoạt động dựa trên nguyên tắc dòn bẩy, khi người lái đạp vào bàn đạp phanh sẽ sinh ra một lực tác động vào cần đẩy để cần đẩy tác dụng vào piston xilanh chính làm cho piston xilanh chính dịch chuyển .

2.2.3. Bộ điều hoà lực phanh

Khi áp suất chênh lệch giữa 2 phần thấp, van được mở ra, dầu chảy qua van vào hệ thống phanh sâu, áp lực phanh giữa phanh trước và phanh sau là bằng nhau. Khi áp suất hênh lệch giữa 2 phần cao, van đóng lại, dầu không thể lưu thông qua van, áp lực phanh thay đổi, lúc này áp lự phanh trước sẽ lớn hơn phanh sau để khắc phục tình trạng dồn trọng lượng vào bánh trước trong quá trình phanh.

2.2.4. Bộ trợ lực

2.2.4.1. Phanh dầu trợ lực phanh khí nén.

Khi tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, qua các đòn dẫn động, ống 11 đẩy van 9 mở ra, khí nén từ bình chứa 8 qua van 9 vào khoang A và B tạo lực đẩy piston 5 của xilanh lực. Piston 5 dịch chuyển tác động piston 7 của xilanh chính làm piston này di chuyển về phía phải ép dầu trong xilanh chính, dầu có áp suất cao sẽ đi tới các xilanh làm việc của bánh xe. 

2.2.4.2. Phanh dầu trợ lực chân không:

a. Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không:

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trợ lực chân không như hình 1.10

* Nguyên lí hoạt động :

Đường chân không được nối với van ngược chiều 1 đảm bảo áp suất trong buồng chân không III, II là nhỏ nhất và buồng chân không có độ chân không khi động cơ không làm việc, cho phép hãm phanh động cơ khi động cơ không làm việc. Khi xe chạy lâu mà vẫn tắt máy hoặc khi bộ trợ lực bị hỏng thì cơ cấu dẫn động vẫn làm việc được, nhưng người lái xe phải dùng một lực lớn để hãm phanh. Ở các hệ thống trợ lực có bơm chân không thì đường ống này nối với bơm chân không (hoặc bình chứa chân không)

b. Dẫn động cơ khí trợ lực chân không :

Trạng thái không đạp phanh: Van khí 17 được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 13; van điều khiển 16 bị đẩy sang trái bởi lò xo van điều khiển 15; do đó van khí 17 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 16, vì vậy khí từ bên ngoài qua lọc khí và bị chặn lại không vào được buồng thay đổi áp suất D. Lúc này van chân không bị tách ra khỏi van điều khiển 16 làm thông các cửa thông khí giữa buồng thay đổi áp suất D với buồng áp suất không đổi A; do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng A với buồng D. Kết quả là pitông trợ lực bị đẩy sang phải bởi lò xo màng.

2.2.6. Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có rất nhiều loại, tuy nhiên ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu cơ cấu phanh tang trống và cơ cấu phanh đĩa .

2.2.6.1. Cấu tạo và nguyên lí làm việc cuả các cơ cấu phanh tang trống

* Nguyên lí làm việc của cơ cấu phanh loại tang trống:

+) Khi ở trạng thái không làm việc thì  dưói tác dụng của lò xo 4 làm cho má phanh và tang trống không tiếp súc nhau.

+) Khi ở trạng thái làm việc thì áp suất dầu được tạo ra từ xi lanh phanh chính sẽ đến các xi lanh phanh bánh xe, lực sinh ra thắng lực lò xo và ép các má vào tang trống và đây là quá trình biến cơ năng thành nhiệt năng.

a. Cơ cấu phanh tang  trống  đối xứng qua trục:

* Cấu tạo:

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.14. Trong đó sơ đồ hình 1. 14.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1. 14.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

* Nguyên lý làm việc:

Ma sát trong cơ cấu phanh khi phanh được tạo ra do má phanh áp vào tang trống, có được điều đó là do đầu dưới của hai má được định vị bởi chốt xoay còn đầu trên có thể bung ra tựa như bản lề và áp vào tang trống dưới tác dụng của cam ép hoặc cụm pitông-xylanh của cơ cấu phanh.

c. Cơ cấu phanh tang trống loại bơi:

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt.

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.16.a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.16..b).

d. Cơ cấu phanh tang trống loại tự cường hóa:

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 1.17.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1. 17.b).

2.2.6.3. Ưu nhược điểm của các cơ cấu phanh

a. Ưu nhược điểm của cơ cấu phanh tang trống

* Ưu điểm:

- Mô men phanh sinh ra lớn

- Khả năng làm việc ổn định

* Nhược điểm:

- Kích thước lớn

- Khả năng thoát nhiệt kém

b. Ưu nhược điểm của cơ cấu phanh loại đĩa:

* Ưu điểm:

- Kết cấu của hệ thống phanh gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích

- Hành trình bàn đạp nhỏ nên an toàn và hiệu quả.

- Tự động điều khiển thuận tiện

* Nhược điểm.

- Khó giữ được sạch trên các bề mặt ma sát

- Mô men phanh sinh ra của phanh đĩa nhỏ nên chủ yếu dùng cho xe tải trọng nhỏ và bánh trước.

CHƯƠNG II

ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG LOẠI KHÔNG ĐỒNG TRỤC

I. ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG LOẠI KHÔNG ĐỒNG TRỤC

Hệ thống phanh thuỷ lực thực hiện quá trình từ bàn đạp đến bánh xe nhờ quá trình dẫn động tổng hợp cơ khí và thuỷ lực trong đó quá trình dẫn động thuỷ lực đóng vai trò chính. Quá trình truyền động sẽ được thực hiện từ bàn đạp đến xilanh phanh chính, qua bộ  trợ lực chân không, qua bộ điều hoà lực phanh đến các xilanh bánh xe và cuối cúng tác động vào má phanh (đĩa phanh) để thực hiện quá trình phanh. Quá trình dẫn động cơ khí được thực hiện nhờ cơ cấu bàn đạp còn các quá trình dẫn động thuỷ lực được thực hiện nhờ xilanh phanh chính, bộ  trợ lực chân không, bộ điều hoà lực phanh, đường dẫn dầu và xilanh phanh bánh xe. 

1.1. Cấu tạo hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục.

Cấu tạo bộ trợ lực chân không dẫn động thủy lực như hình 2.1.

1.2. Nguyên lý hệ thống phanh thuỷ lực trợ lực chân không loại không đồng trục.

Khi chưa phanh van không khí  được đóng lại, van điều khiển mở ra nhờ lò xo côn hồi vị van điều khiển đẩy màng đóng mở van điều khiển mang theo pittông đóng mở cụm van đi xuống. Như vậy áp suất buồng II, III bằng nhau và bằng áp suất chân không ở họng hút của đường ống nạp.

+) Khi dừng chân phanh ở vị trí nào đó, piston trợ lực sẽ tiếp tục dịch chuyển một chút sang phải vì màng trợ lực còn tiếp tục bị uốn. Do vậy mà ở khoang dưới piston đóng mở van điều khiển, áp suất sẽ giảm bớt và màng van điều khiển sẽ hạ xuống cùng  piston đóng mở cụm van cho đến khi van không khí đóng lại trong khi van điều khiển vẫn đóng.

+) Khi nhả bàn đạp phanh lò xo ở bàn đạp kéo bàn đạp về vị trí ban đầu, lò xo hồi vị xilanh chính 12 đẩy piston chính về vị trí cũ, lò xo hồi vị màng trợ lực đẩy piston của bộ trợ lực về vị trí cũ, van điều khiển mở ra, van không khí  đóng lại, áp suất buồng II, III lại bằng nhau và bằng áp suất chân không (0,5 kG/cm²). 

1.3. Cơ cấu bàn đạp

Hệ thống bàn đạp đóng vai trò dẫn động cơ khí trong hệ thống phanh thuỷ lực. Cơ cấu bàn đạp có nguyên tắc truyền lực như một cơ cấu đòn bẩy.

Sơ đồ nguyên lí cơ cấu truyền lực từ  bàn đạp đến xilanh phanh chính như hình 2.2.

1.4. Xi lanh phanh chính

 1.4.1. Cấu tạo

Xilanh chính được đúc liền với bầu chứa dầu và trên có nắp, có lưới lọc, chắn sang, lỗ thông với khí trời ở trên nút đổ dầu. Dầu đổ luôn đảm bảo khoảng cách từ mặt nắp trên bề mặt dầu khoảng ( 15 ¸20) mm.

1.4.2. Nguyên lý làm việc

-  Khi đạp phanh qua bàn đạp, cần đẩy đẩy piston 10, cuppen 7 tiến về phía trước, khi cuppen đi qua lỗ 12, dầu trong xilanh bị nén lại khi thắng sức căng lò xo 5 mở van 2 đẩy dầu vào đường ống dồn đến các xilanh bánh xe (xilanh phụ)  đẩy các pison (bánh xe) và guốc phanh bung ra ép sát má phanh vào tang trống thực hiện quá trình phanh (áp suất dầu max = (8¸ 9) MPA).

- Nếu thả nhanh chân phanh: lò xo 6 đẩy nhanh piton 10 về phía sau, van 1 chưa kịp mở, dầu chưa kịp dồn từ xilanh phụ, đường ống về xilanh chính, cuppen chưa vượt qua lỗ 12 thì áp suất dầu ở phía sau xilanh sẽ giảm nhiều tạo độ chân không lớn. Lúc đó dầu từ phía sau của đầu piston qua lỗ của đệm hoa khế 8, cuppen 7 dể bổ xung vào độ chân không đó. Đến khi cuppen vượt qua lỗ 12, dầu từ bình chứa bù xuống phần chân không. Khi dầu từ đường ống dồn về kịp thì dầu từ xilanh chính qua lỗ 12 lên phần bình chứa.

* Áp suất cần thiết để dịch chuyển cơ cấu phanh bánh xe:

po = F_kw0.d/e/Aw                                          (2.1)

* F_xlo : Lực cần thiết tác động lên cần piston của xilanh chính.   

d : Khe hở giữa cần và xi lanh chính

kh : Độ cứng lò xo hồi vị bàn đạp phanh.

F_kho : Lực căng lò xo hồi vị bàn đạp ban đầu.

Nếu  F_xl < F_xlo Hệ thống phanh chưa làm việc.

Nếu  F_xl ≥ F_xlo Hệ thống phanh bắt đầu làm việc.

1.5. Trợ lực chân không

Ta có:

F_kho : Lực căng lò xo hồi vị bàn đạp ban đầu.

F_xlo : Lực cần thiết tác động lên cần piston của xilanh chính.

x1 : Dịch chuyển của piston 1.

x3 : Dịch chuyển của piston trợ lực .

F_k10 : Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị piston 1 xi lanh chính.

F_km : Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị màng trợ lực.

F_kw0 : Lực nén ban đầu của lò xo hồi vị cơ cấu phanh.

k1 : Độ cứng lò xo hồi vị piston 1

* Phương trình cân bằng màng 5:

pxl. A4 - (p2-p3).A5 - (p1-p2).A6 - kv1.xv1 - kv2.xv2

p₁ = p₂ = pa; p₃=p_o; p₁-p₂ = 0; pa - p_o = Dp

Với : x4 = xv1= xv2  là dịch chuyển của van không khí

* Phương trình cân bằng lực của xilanh chính  piston Axl).

Fxl = Fbd.(a/b)

Với :  Axl  : Diện tích xi lanh chính

* Phương trình cân bằng thể tích.

* Phương trình cân bằng lực của piston trợ lực (piston A3).

A₂.(p_a-p­₀) - k2.x2 +A₃ (pxl-p) = 0

1.6. Bộ điều hoà lực phanh

Bộ điều hoà lực phanh hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất để nhằm điều hoà lực phanh để cân bằng với khối lượng được di chuyển tới cầu trước trong quá trình phanh. Bộ điều hoà lực phanh mở khi độ chênh lệch áp suất nhỏ và đóng lại khi độ chênh lệch áp suất lớn.

1.8. Phanh và má phanh

Sau khi dầu truyền dẫn đến xilanh phanh bánh xe thì từ xilanh phanh bánh xe sẽ sinh ra một lực dể tác động lên má phanh (phanh đĩa) hoặc guốc phanh (phanh trống) và lực này chính là áp lực để gây nên lực ma sát thực hiện quá trình phanh bánh xe.

Mô men phanh:  Mp1= pw1. Cw1;   Mp2= pw2. Cw2

CHƯƠNG III

MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT

I. MÔ PHỎNG

1.1. Chức năng của các khối trong mô hình SIMULINK

1.1.1. Constant

Khối Constant tạo nên một hằng số ( không phụ thuộc thời gian ) thực hoặc phức. Hằng số đó có thể là scalar, vector hay ma trận, tuỳ theo cách khai báo tham số Constant Value và ô Interprer vector parameters as 1 -D có được lựa chọn hay không. 

­­1.2.2. Ramp

Nhờ khối Ramp ta có thể tạo nên các tín hiệu dạng bậc thang hay dạng dốc tuyến tính, dùng dể kích thích các mô hình SIMULINK. Trong hộp thoại Block Parameters của khối Ramp ta có thể khai báo độ dốc, thời điểm và giá trị xuất phát của tín hiệu ở đầu ra.

­­1.2.4. Sum

Đầu ra của khối Sum là tổng của các tín hiệu đầu vào. Nếu các tín hiệu vào là scalar, tín hiệu tổng cũng là scalar. Nếu đầu vào có nhiều tín hiệu hỗn hợp, Sum tính tổng từng phần tử.

­­1.2.6. Function

Bằng khối Fcn ta có thể khai báo một hàm của biến vào dạng một biểu thức viết theo phong cách của ngôn ngữ lập trìng C. Nếu viết u, đó là tín hiệu vào scalar hay chỉ là phần tử đầu tiên của vector tín hiệu vào. Nếu viết u(i) hay u[i], đó là phần tử thứ i của tín hiệu vào dạng vector  (tín hiệu 1-D). Biểu thức toán học được phép chứa số , các hàm toán, các toán tử số học, toán tử logic hay toán tử so sánh, các dấu ngoặc vuông, ngoặc đơn và cả các biến đã định nghĩa trong mô trường MATLAB Workspace. 

­­1.2.9. Derivative

Phép tính đạo hàm tín hiệu đầu vào được thực hiẹn nhờ khối Derivative. Tín hiệu tìm được ở đầu ra có dạng Du/Dt, với D là biến thiên của đại lượng cần tính kể từ bước tích phân liền trước đó. Giá trị ban đàu của biến là 0.

­­1.2.10. Transport Delay

Khối Transport Delay làm trễ tín hiệu vào khoảng thời gian ≥ 0 khai báo tại ô Time delay trước khi xuất tới đầu ra. Chỉ đến khi thời gian mô phỏng vượt quá thời gian trễ (so với lúc bắt đầu mô phỏng, khối mới xuất giá trị khai tại Initial input tới đầu ra. 

1.2. Mô hình mô phỏng

1.2.1. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không

  Dưới đây là sơ đồ mô phỏng Simulink của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không, với các tham số được nhập vào ở chương trình ở bên dưới.

* Sơ đồ mô phỏng:

Các phương trình động lực học:

Adhf, Adhr : Diện tích làm việc của van điều hoà lực phanh

Các phương trình động lực học:

Mp1= pw1. Cw1

Mp2= pw2. Cw2

Chương trình nhập dữ liệu và in kết quả:

% Chuong trinh mo phong dan dong phanh thuy luc loai khong dong truc 1   

%                             dong  kieu "H"

%                 co bo dieu hoa luc phanh 1 thong so

% THONG SO KET CAU

a = 300e-3;    % Chieu dai ban dap phanh [m]

b = 60e-3;     % Vi tri piston xilanh chinh [m]

c = 50e-3;     % Vi tri lo xo hoi vi ban dap [m]

d = 200e-3;    % Vi tri lo xo hoi vi co cau phanh [m]

e = 300e-3;    % Khoang cach piston chot quay ccp [m]

Fkho = 100;    % Luc nen ban dau cua lo xo hoi vi ban dap [N]

Fk1o = 100;    % Luc ban dau cua lo xo hoi vi piston chinh [N]

% MO PHONG CHUONG TRINH

% control = [0 1]; % Control flag [0=ko tro luc, 1=co tro luc]

% for i=1:1:length(control)

%     ctrl = control(i);

ctrl = 1    

Fdmax = 150   % Luc ban dap max [N]

% DO THI VA IN KET QUA

disp([''])

disp(['Hanh trinh tu do ban dap [m]: ','Sbdo = ',num2str(Sbdo)])

disp(['Hanh trinh toan bo ban dap [m]:','Sbd = ',num2str(Sbd)])

disp(['Luc ban dap can thiet [N]:    ','Fbdo = ',num2str(Fbdmin)])

disp(['Momen phanh banh xe cuc dai [Nm]:   ','Mp1 = ',num2str(Mp1)])

disp([''])

disp(['                                    ','Mp2 = ',num2str(Mp2)])

disp([''])

Đồ thị mô tả động lực học hệ thống phanh thuỷ lực không có trợ lực:

Qua hai đồ thị mô tả động lực học hệ thống phanh thuỷ lực không có trợ lực và có trợ lực ta có nhận xét sau:

+) Nhận xét chung:

Quá trình đạp phanh theo thời gian chia làm 5 giai đoạn: chuẩn bị, lực đạp tăng dần, giữ nguyên lực đạp, lực đạp giảm dần, thôi đạp phanh(đồ thị nhỏ  1).

Khi bộ điều hoà lực phanh chưa làm việc, áp suất cầu trước p_dh12 tăng cùng  áp suất cầu sau p_dh34. Khi bộ điều hoà lực phanh làm việc áp suất cầu trước p_dh12 tăng nhanh hơn và đạt giá trị lớn hơn áp suất cầu sau p_dh34 (đồ thị nhỏ 3_4).

Khi bàn đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanh bánh xe luôn tăng với độ lớn của lực bàn đạp (đồ thị nhỏ 5).

+) Nhận xét riêng:

Từ đồ thị  không có trợ lực: Với F_bd= 300 N => p_w1=3.10⁶ N/m²

Từ đồ thị có trợ lực: Với F_bd= 150 N => p_w1=3,5.10⁶ N/m²    

=> Trợ lực phanh đã giúp giảm bớt sức lao động của người lái khi đạp phanh. Với cùng lực phanh ở cơ cấu phanh, nếu không có trợ lực thì người lái phải tác động một lực lớn vào bàn đạp.

 II. KHẢO SÁT

2.1. Ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng của hệ thống phanh.

2.1.1. Ảnh hưởng của diện tích màng trợ lực.

Trong quá trình mô phỏng và ta lần lượt thay đổi các giá trị diện tích màng trợ lực là: dmx1, dmx2, dmx3 theo cách tăng dần ta có các giá trị tương ứng sau:  dm1=0.22[m²]; dm2=0.25[m²]; dm3=0.28[m²].

Nhận xét:

- Sau khi thay đổi diện tích màng trợ lực, ta thấy diện tích màng trợ lực càng lớn thì lực phanh càng lớn và hiệu quả phanh càng cao.

- Cùng một lực bàn đạp, với bầu trợ lực có diện tích lớn áp suất phanh lớn hơn bầu trợ lực có diện tích nhỏ.

Kết luận:

Do đó muốn tăng lực phanh,tăng hiệu quả phanh  cần tăng diện tích màng trợ lực. Tuy nhiên cần chú ý đến kết cấu bầu trợ lực phải phù hợp với thực tế. Vì diện tích màng trợ lực không thể vượt quá giới hạn cho phép .

2.1.2. Ảnh hưởng của diện tích xilanh phanh chính.

Trong quá trình mô phỏng, ta lần lượt thay đổi các giá trị của diện tích xi alnh phanh chính tương ứng là: dxlx1, dxlx2, dxlx3 theo cách tăng dần ta có giá trị lực phanh cầu trước và cầu sau:  dxlx1=0.02[m²]; dxlx1=0.025[m²]; dxlx1=0.03[m²].

Nhận xét:

- Sau khi thay đổi diện tích xilanh phanh chính, ta thấy diện tích xilanh phanh chính càng nhỏ thì lực phanh càng lớn và hiệu quả phanh càng cao.

- Cùng một lực bàn đạp, với diện tích tích xilanh phanh chính nhỏ có áp suất phanh lớn hơn diện tích xilanh phanh chính lớn.

Kết luận:

Do đó muốn tăng lực phanh, tăng hiệu quả phanh cần giảm diện tích xilanh phanh chính. Tuy nhiên cần chú ý đến kết cấu xilanh phanh chính, phải phù hợp với thực tế. Vì diện tích xilanh phanh chính không thể  quá nhỏ. Khi diện tích xilanh phanh chính quá nhỏ,hành trình bàn đạp quá lớn,ảnh hưởng đến hiệu quả phanh

KẾT LUẬN

Trên cơ sở nghiên cứu động lực học hệ thống phanh thuỷ lực, đồ án đã đưa ra mô hình và các phương trình trạng thái mô tả quá trình thuỷ động của hệ thống phanh thuỷ lực dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không đồng thời, thông qua việc kết hợp với các chỉ tiêu về chất lượng hệ thống phanh cùng với việc sử dụng phần mềm Matlab Simulink, đồ án đã đưa ra công cụ để khảo sát cho hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không và những ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng quá trình phanh.

Việc mô phỏng quá trình phanh bằng chương trình Matlab Simulink đã giúp cho việc nghiên cứu động lực học của hệ thống phanh trở nên trực quan hơn rất nhiều với các thông số được thể hiện dưới dạng đồ thị, biểu diễn một cách rõ nét quá trình thay đổi của lực phanh trong quá trình phanh ôtô.

Khi nghiên cứu động lực học của hệ thống phanh thuỷ lực dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không. Em thấy bộ trợ lực có một ý nghĩa quan trọng đối với hệ thống phanh ở các xe ôtô con, xe du lịch và ôtô tải nhẹ. Nó giảm nhẹ sức lao động của người lái trong quá trình điều khiển xe. Nâng cao tính tiện nghi thoải mái trong lúc điều khiển ôtô.

Thông qua việc thay đổi các thông số kết cấu của hệ thống phanh, chương trình Matlab Simulink đã giúp chúng ta thấy được sự phụ thuộc của lực phanh vào diện tích  của xilanh phanh chính, diện tích màng trợ lực cũng như diện tích của xilanh phanh bánh xe. Các kết quả này có thể được dùng trong việc chế tạo các hệ thống phanh đạt chất lượng phanh tốt hơn.

Sau khi thực hiện đồ án này, em thấy rất nhiều vấn đề mới về hệ thống phanh cần phải được tiếp tục nghiên cứu một cách sâu hơn nữa. Đồng thời trong quá trình thực hiện đồ án này em đã nâng cao được kỹ năng sử dụng các công cụ phần mền hiện đại trong công tác nghiên cứu khoa học. Những kiến thức này sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công tác sau này.

  Một lần nữa em xin chân  thành cảm ơn sự giúp đỡ cũng như sự quan tâm của các thầy, cô và các bạn đã giúp em hoàn thành được đồ án này, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo : TS……………… trong thời gian qua. Em kích chúc các thầy, cô mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công trong công tác.

                                                                                      Hà nội, ngày … tháng .. năm 20…

                                                                                  Sinh viên thực hiện

                                                                                  ……………….

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phanh ôtô cơ sở khao học và thành tựu mới, GS.TSKH. Nguyễn Hữu Cẩn, Nhà xuất bản khao học và Kĩ thuật, Hà Nội - 2004.

2. Tập bài giảng thiết kế tính toán ôtô, PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, Trường đại học Giao thông Vận tải.

3. Thuỷ lực và máy thuỷ lực,TS. Phùng Văn Khương và ThS. Phạm Văn Vĩnh, Trường đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội - 2001.

4. Matlab & Simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động, TS. Nguyễn Phùng Quang, Nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội - 2006.

5. Tài liệu kỹ thuật về ôtô, Công ty Tôyota Việt Nam, Hà Nội - 2004.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"