Nghiên cứu tính toán ổn định phanh

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
CHƯƠNG 1
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE BUS SAMCO – BG4W
1.1 Bảng thông số kỹ thuật
1. ĐỘNG CƠ
Động cơ Động cơ Diesel 4HK1 E2N, 4 kỳ, 4 xy lanh
thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp, làm
mát khí nạp, phun nhiên liệu trực tiếp.
Dung tích công tác 5193 (cm
3
)
Tỉ số nén 17,5 : 1
Công suất tối đa 110/2600 (HP/rpm)
Mô men xoắn tối đa 404/1500 – 2600 (Kg.m/rpm)
Đường kính xy lanh và hành
trình piston
115 x 125 (mm)
2 . THÔNG SỐ VỀ TÍNH NĂNG CHUYỂN ĐỘNG
Tốc độ tối đa 112 (Km/h)
Khả năng leo dốc cực đại (%) 31
Hộp số Hộp số cơ khí 6 số tiến, 1 số lùi
Tỷ số truyền các tay số 5,979 : 3,434 : 1,862 : 1,297 : 1,000 : 0,759
Tỷ số truyền tay số lùi 5,701
3 . PHANH
Phanh chính Tang trống/ tang trống
Dẫn động phanh Thủy lực, trợ lực chân không
Phanh tay Tang trống tác dụng lên trục thứ cấp của hộp
số
Dẫn động Cơ khí
3.THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC
Chiều dài cơ sở L = 4715 (mm) ; a = 2738 (mm) ; b = 1437

(mm)
Chiều dài đầu xe 1470 (mm)
Chiều dài đuôi xe 2580 (mm)
Kích thước xe: Dài x Rộng x Cao
(L, B, H)
8225 x 2310 x 2920 (mm)
4.THÔNG SỐ VỀ TRỌNG LƯỢNG
Trọng lượng không tải 5500 (kg)
Trục trước 2295 (kg)
Trục sau 3205 (kg)
Trọng lượng hành khách 3000 (kg)
Trọng lượng toàn tải 8500 (kg)
Trục trước 2925 (kg)
Trục sau 5575 (kg)
Bán kính quay vòng tối thiểu 8750 (mm)
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước khi đầy
tải
2738 (mm)
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau khi đầy
tải
1437 (mm)
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2
Số hành khách cho phép chở 50 ( 28 chỗ ngồi + 22 chỗ đứng )
Thông số lốp 8,25 – 16
1.2 Thông số tính toán phanh
Trọng lượng tính toán:
. 8500.9,81 83385( )G m g N
= = =
Hệ số chiều cao trọng tâm:

0,28
hg
H
χ
= =
Hệ số phân bố lực phanh lên cầu sau:
0,27
φ
=
Bán kính động học bánh xe:
dyn
r
Thông số bánh xe: 8,25 – 16
8,25( ) 209,55( )
16( ) 406,4( )
B inch mm
d inch mm
= =
= =
0
0
0,65 0,65.209,55 136,2( )
406,4
136,2 339,4( )
2 2
. 0,94.339,4 319,036( )
b
H
H mm
B

d
r H mm
r r mm
λ
= ⇒ = =
= + = + =
⇒ = = =
Suy ra bán kính động học bánh xe:
0,32( )
dyn
r m=
Hệ số bám khi bắt đầu phanh:
1
0,8
XB
µ
=
Hệ số bám cuối quá trình phanh:
2
0,2
XB
µ
=
Mô men quán tính bánh xe:
2
1,3( . )
R
J kg m
=
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau:

0,656
ψ
=
Góc lên dốc:
0
3,5
α
=
Xét tốc độ lúc bắt đầu phanh:
1
20( / )v m s=
,
1
10( / )v m s=
,
1
5( / )v m s=
Gia tốc trọng trường:
2
9,81( / )g m s=
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3
CHƯƠNG 2
ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC KHI PHANH
2.1Phanh bánh xe
Nhìn vào hình vẽ ta có phương trình cân bằng mômen:
0
. 0
P b j p f
M P r M M M= + − − =

∑

P f j
p
b
M M M
P
r
+ −
⇒ =
Trong đó :
p
P
- Lực phanh xe
p
M
- Mô men phanh
f
M
- Mô men cản lăn
j
M
- Mô men quán tính
Khi xe dừng hẳn thì
p
P
đạt cực đại, lúc đó
0
j f
M M= =

max
max
p
p
b
M
P
r
⇒ =
Để xe không bị trượt ta xét điều kiện an toàn, với lực bám
.P G
ϕ
ϕ
=
Điều kiện phanh an toàn:
max
.
p
P P G
ϕ
ϕ
≤ =
Với:
ϕ
- độ bám của mặt đường
G
- Trọng lượng của xe
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4
2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh

Hình 1-1: Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Phương trình cân bằng động lực học của xe khi phanh:
0
P w f i j
P P P P P P= + + + − =
∑
p j w f i
P P P P P⇒ = − − −
- Lực cản lên dốc (
i
P
)
.sin
i
P G
α
=
- Lực cản gió (
w
P
)
2
w
P KFV=

F
- Tiết diện ngang của xe
V
- Tốc độ chuyển động của xe
K

- Hệ số cản gió
- Lực cản lăn (
f
P
)
1 2 1 2
. .
f f f
P P P Z f Z f= + = +
∑ ∑
1 2
cosZ Z G
α
+ =
∑ ∑
cos .
f
P G f
α
⇒ =
1 2
,
f f
P P
- Lực cản lăn ở bánh xe cầu trước và cầu sau
1 2
,Z Z
- Phản lực ở bánh xe cầu trước và cầu sau
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

f
- Hệ số cản lăn
α
- Góc lên dốc
- Lực quán tính (
j
P
)
. . . .
j j j
G
P m j j
g
δ δ
= =
j
- Gia tốc chuyển động của xe
2
1,05 0,05.
j h
i
δ
= +
- Hệ số ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay
g - Gia tốc trọng trường
Vậy:
2
. . . . . .cos .sin
p j
G

P j K F V G f G
g
δ α α
= − − −
2.3 Lực phanh riêng (
p
p
)
Xét theo điều kiện phanh an toàn ta có lực phanh cực đại:
max
.
p
P G
ϕ
=
Suy ra lực phanh riêng cực đại
max
max
.
p
p
P
G
p
G G
ϕ
ϕ
= = =

2.4 Gia tốc chậm dần khi phanh (

p
j
)
Trong quá trình phanh tốc độ giảm rất nhanh:
0 0
w
V P≈ ⇒ ≈

Khi phanh xe dừng hẳn lực cản lăn:
0
f
P
=
Lúc này lực phanh cực đại sẽ là:
max max
. . .sin
p j p
G
P j G
g
δ α
= −

Xét điều kiện an toàn ta có:
max
.
p
P G
ϕ
=

max
sin
.
p
j
j g
ϕ α
δ
+
⇒ =
2.5 Thời gian ngắn nhất khi phanh (
minp
t
)
Gia tốc cực đai khi phanh:
1 1
max min
min max
p p
p p
v v
j t
t j
= ⇒ =
Vậy
( )
1
min
.
. sin

j
p
v
t
g
δ
ϕ α
=
+
trong đó
1
v
là tốc độ xe bắt đầu phanh.
2.6 Quãng đường phanh ngắn nhất (
minp
S
)
Khi phanh xe chuyển động chậm dần nên
( )
2
0
. 0,5. .S v v t a t= − −

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6
2
min 1 min max min
1
. . .
2

p p p p
S v t j t⇒ = −
Vậy quãng đường phanh ngắn nhất:
( )
2
1
min
.
1
.
2 . sin
j
p
v
S
g
δ
ϕ α
=
+
2.7 Giản đồ phanh
Hình 1-2: Giản đồ phanh
Thời gian phanh bao gồm:
o
t
- Thời gian phản ứng của tài xế,
0
0,3 1t s= ÷
'
1

t
- Thời gian bắt đầu đạp phanh đến khi phanh có tác dụng,
'
1
0,1 0,5t s= ÷
''
1
t
- Thời gian phanh bắt đầu tăng từ
max
0
p
P→
,
''
1
0,2 1t s= ÷
( )
1
2
.
. sin
j
v
t
g
δ
ϕ α
=
+

- Thời gian xe bắt đầu giảm tốc đến khi dừng hẳn
Suy ra tổng thời gian phanh:
' ''
0 1 1 2p
t t t t t= + + +
∑
2.7.1 Gia tốc phanh trung bình (
ptb
j
)
Để xác định gia tốc phanh trung bình, trên giản đồ phanh vẽ BC // Ot sao cho diện tích
tứ giác ABCD bằng diện tích tứ giác EFKD:
ABCD EFKD
ABCD EFI IFKD
S S
S S S
=


= +

(1)
Trong đó:
1 2
.( )
ABCD ptb
S j t t= +
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7

''
max 1
.( / 2)
EFI p
S j t=

max 2
.
IFKD p
S j t=
Thay tất cả vào (1) ta được:
''
1 2 max 1 max 2
.( ) .( / 2) .
ptb p p
j t t j t j t+ = +
( )
''
max 1 2
1 2
0,5
p
ptb
j t t
j
t t
+
⇒ =
+
Chọn

''
1
0,5( )t s=
;
'
1
0,3( )t s=
và
2 minp
t t=
ta được:
( ) ( )
max min max min
min min
0,5.0,5 0,25
0,5 0,3 0,8
p p p p
ptb
p p
j t j t
j
t t
+ +
⇒ = =
+ + +
2.7.2 Quãng đường phanh tối thiểu
( )
ptt
S m
Quãng đường phanh tối thiểu được tính qua diện tích hình thang AB’F’D:

' ' min
' ' ' ' '
AB F D p
AB F D AB F I IF D
S S
S S S
=


= +

thay
' ' 1 1
' 1 2
2 min
.
1
.
2
AB F I
IF D
p
S v t
S v t
t t
=



=



=


Ta tính được quãng đường phanh tối thiểu:
min 1 1 1 min
. 0,5 .
p p
S v t v t= +
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8
2.8 Tính toán các thông số động học ở 6 tay số truyền ta có
Bảng 1-1: Giá trị các thông số động học tính được ứng với
1
20( / )V m s=
Tay số
j
δ
ϕ
2
max
( / )
p
j m s
min
( )
p
t s
min

( )
p
s m
2
( / )
ptb
j m s
( )
ptt
s m
1 2,8374 0,8 2,977 6,718 67,187 2,759 83,187
2 1,6396 0,8 5,152 3,882 38,824 4,546 54,824
3 1,2234 0,8 6,904 2,897 28,967 5,877 44,967
4 1,1341 0,8 7,448 2,685 26,854 6,272 42,854
5 1,1 0,8 7,679 2,605 26,047 6,438 42,047
6 1,0788 0,8 7,829 2,555 25,545 6,546 41,545
Bảng 1-2: Giá trị các thông số động học tính được ứng với
1
10( / )V m s=
Tay số
j
δ
ϕ
2
max
( / )
p
j m s
min
( )

p
t s
min
( )
p
s m
2
( / )
ptb
j m s
( )
ptt
s m
1 2,8374 0,8 2,977 3,359 16,797 2,583 24,797
2 1,6396 0,8 5,152 1,941 9,706 4,118 17,706
3 1,2234 0,8 6,904 1,449 7,242 5,215 15,241
4 1,1341 0,8 7,448 1,343 6,714 5,536 14,714
5 1,1 0,8 7,679 1,303 6,512 5,670 14,512
6 1,0788 0,8 7,829 1,278 6,386 5,756 14,386
Bảng 1-3: Giá trị các thông số động học tính được ứng với
1
5( / )V m s=
Tay số
j
δ
ϕ
2
max
( / )
p

j m s
min
( )
p
t s
min
( )
p
s m
2
( / )
ptb
j m s
( )
ptt
s m
1 2,8374 0,8 2,977 1,680 4,199 2,316 8,199
2 1,6396 0,8 5,152 0,971 2,427 3,551 6,427
3 1,2234 0,8 6,904 0,725 1,811 4,413 5,811
4 1,1341 0,8 7,448 0,672 1,678 4,663 5,678
5 1,1 0,8 7,679 0,652 1,628 4,768 5,628
6 1,0788 0,8 7,829 0,639 1,597 4,836 5,597
Nhận xét:
Sau khi tính toán các thông số đánh giá chất lượng hệ thống phanh, ta thấy các
thông số tính được không đạt yêu cầu, có sai lệch rất lớn so với những số liệu thực tế.
Nguyên nhân là những công thức tính toán này chỉ phụ thuộc vào vận tốc
1
v
lúc
bắt đầu phanh và hệ số bám

ϕ
giữa bánh xe với mặt đường chứ không phụ thuộc vào
đặc tính của xe. Vì vậy, những chương tiếp sau đây chúng em sẽ đi sâu khảo sát các
đặc tính của xe và độ bám của mặt đường để tính toán đánh giá chất lượng hệ thống
phanh một cách chính xác hơn.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9
CHƯƠNG 3
SỰ HÃM CỨNG CỦA BÁNH XE KHI PHANH
3.1 Hãm cứng khi xe chuyển động thẳng
Khi phanh xe sẽ xuất hiện lực quán tính F lệch với hướng chuyển động một góc
α
.
''
.F m X=
, lực này là hợp lực của 2 lực:
Theo phương Ox:
''
. cos
x
F m X
α
=
Theo phương Oy:
''
. sin
y
F m X
α
=

Lực quán tính
y
F
tạo ra các phản lực bên của bánh trước và bánh sau (
t
S
), (
s
S
)
3.1.1 Khi hãm cứng ở các bánh sau
Hình vẽ 3-1: Các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng
Khi cầu sau bị hãm cứng thì các phản lực bên:
0
s
S =
,
0
t
S ≠
và lực quán tính
''
. sin 0
y
F m X
α
= ≠
sẽ tạo ra các mômen có giá trị:
. .
Z y t

M F a S a= =
Lực mômen này sẽ làm quay đầu xe, với lực quay
Z
M
như hình vẽ làm cho góc
α
tăng lên dẫn đến lực
y
F
cũng tăng lên và làm cho giá trị
Z
M
càng tăng, xe có khả
năng quay ngang và nguy cơ lật đổ là khó tránh khỏi. Vì vậy, nếu các bánh xe ở cầu
sau bị hãm cứng khi phanh là trạng thái chuyển động không ổn định.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10
3.1.2 Khi hãm cứng ở các bánh trước
Hình vẽ 3-2: Các bánh xe ở cầu trước bị hãm cứng
Khi cầu trước bị hãm cứng thì các phản lực bên:
0
t
S =
,
0
s
S ≠
và lực quán tính
''
. sin

y
F m X
α
=
sẽ tạo ra các mômen có giá trị:
. .
Z y s
M F b S b= =
Lực mômen này sẽ làm quay đuôi xe, với lực quay
Z
M
như hình vẽ làm cho góc
α
giảm xuống dẫn đến lực
y
F
cũng giảm xuống và làm cho giá trị
Z
M
giảm xuống,
tức là nguyên nhân làm quay xe càng giảm xuống nên khi xe chuyển động thẳng cầu
trước bị hãm cứng sẽ ít nguy hiểm hơn về ổn định hướng chuyển động.
Tuy nhiên khi các bánh xe ở cầu trước bị hãm cứng, do các phản lực ngang tác
dụng lên các bánh trước bằng không nên xe không còn điều khiển được thông qua hệ
thống lái, tức là xe mất tính ổn định hướng. Bởi vậy ở trường hợp này xe cũng ở trạng
thái chuyển động không ổn định.
Kết luận:
Khi phanh xe đang chạy trên đường thẳng, để xe chuyển động ổn định thì không
được để các bánh xe cầu trước hoặc cầu sau bị hãm cứng. Do đó, điều kiện an toàn khi
phanh là không xảy ra tình trạng hãm cứng.

3.2 Khi xe quay vòng
3.2.1 Cầu sau bị hãm cứng
Gây mất ổn định hướng chuyển động
Ta có thể khắc phục bằng cách: quay ngược vòng tay lái hoặc giảm bớt lực
phanh ở cầu sau.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 11
3.2.2 Cầu trước bị hãm cứng
Xe chuyển động theo hướng mở rộng bán kính quay vòng
Bánh xe trước không còn tiếp nhận được phản lực ngang
t
S
(bánh xe mất tính
bám) để điều chỉnh hướng chuyển động nên xe bị mất đi tính điều khiển.
3.2.3 Hai cầu đồng thời bị hãm cứng
Không gây ra phản lực bên phụ
Ô tô có thể tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo
Khi có xuất hiện lực bên phụ sẽ làm cho xe chuyển động quay vòng
Do đó khi chạy xe trên đường ô tô cần trang bị hệ thống điều hòa lực phanh
nhằm giảm hiện tượng hãm cứng bánh xe và phân phối lực phanh hợp lý như hệ thống
phanh chống hãm cứng ABS.
3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe
Hình 3-3: Góc lệch hướng khi phanh xe
Khi phanh ô tô thường bị lệch so với hướng chuyển động (
V
ur
) một góc
α
gọi là
góc lệch hướng khi phanh

Nhìn hình vẽ ta xét trường hợp:
PP pt
P P
>
Trong đó
1 2
1 2
pp p p
pt t t
P P P
P P P
= +



= +


Từ đó tạo ra mô men quay (
q
M
) quanh trọng tâm (
T
)
( ) .
2 2
q pp Pt p
B B
M P P P= − = ∆
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12
Ta có phương trình cân bằng mô men đối với trọng tâm (
T
)
2
1 2
2
. . 0
Z q
d
I M S a S b
dt
α
− + + =
(1)
Trong đó:
2 2
1
( )
2
Z
I m L B= +
- Mô men quán tính xe đối với trục OZ
1 2
,S S
-Phản lực bên bánh xe trước và bánh xe sau
- Trường hợp:
1 2
0S S≈ ≈
Lúc đó (1)

2
2
Z q
d
I M
d t
α
⇔ =
2
2
q
Z
M
t C
I
α
⇒ = +
Với điều kiện ban đầu
0t = ⇒

0
α
=
nên
0C =
2 2
.
2
2 2
p

q
Z Z
B
P
M
t t
I I
α
∆
⇒ = =
- Trường hợp:
1 2
0S S≠ ≠
Ta có:
Mô men của các phản lực ngang đối với trọng tâm T:
1 2
. .
Sy
M S a S b= +
Mô men quán tính xe
IZ
M
do
Z
I
tạo ra:
2
2
.
IZ Z

d
M I
dt
α
=

Thay vào phương trình (1) ta được:

q IZ Sy
M M M= +
2
2
. .
2
p Z Sy
B d
P I M
dt
α
⇔ ∆ = +
2
2
2
. .
2 2
.
2
p Sy p Sy
Z Z
B B

P M P M
d
t C
dt I I
α
α
 
∆ − ∆ −
 ÷
⇒ = ⇒ = +
 ÷
 ÷
 
Điều kiện ban đầu
0 0t C= ⇒ =
2
.
2
2
p Sy
Z
B
P M
t
I
α
∆ −
=
Như vậy, khi tác dụng lực phanh (
p

P∆
) càng lớn thì góc quay (
α
) mất ổn định càng
lớn.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 13
CHƯƠNG 4
CÁC THÔNG SỐ PHANH XE AN TOÀN
4.1 Mức độ hãm phanh của hệ thống phanh thủy lực ( Z )
Mức độ hãm phanh phụ thuộc vào áp suất phanh:
*
(1 )
v
hyd
B
Z P
G
φ
=
−
Trong đó:
( )
*
1
0
. . 1
v
hyd
Z

B G
P
φ
= −
- Đặc trưng phanh cầu trước (
2
cm
)
1
1Z =
- Ở mức độ hãm phanh hoàn toàn
2
0
1000( / )
hyd
P N m=
- Áp lực phanh cơ sở
( )
* 2
1
.8500.9,81 1 0,27 60,871( )
1000
v
B cm⇒ = − =
Ngoài ra, mức độ cần thiết về hãm phanh ( Z ) phụ thuộc vào điều kiện mặt đường và
xe:
- Mức độ hãm phanh trên đường có hệ số bám cao
1
( 0,8)
XB

µ
=
1
1
1
(1 ) 0,8(1 0,656)
0,544
1 . 1 0,8.0,28 0,27
XB
bN
XB
Z
µ ψ
µ χ φ
− −
= = =
− − − −
- Mức độ hãm phanh trên đường có hệ số bám thấp
2
( 0,2)
XB
µ
=
1
2
1
(1 ) 0,2(1 0,656)
0,102
1 . 1 0,2.0,28 0,27
XB

bN
XB
Z
µ ψ
µ χ φ
− −
= = =
− − − −
Hình 4-1: Đồ thị mức độ hãm phanh
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 14
4.2 Thời gian giảm tốc khi phanh xe an toàn
Khi phanh, tốc độ xe sẽ giảm dần cho đến khi bánh xe dừng hẳn mà không bị
trượt là tốt và an toàn nhất. Nếu xe tiếp tục trượt đó là hiện tượng bánh xe bị hãm cứng
khi phanh.
Thời gian cần thiết khi phanh được tính từ phương trình cơ học:
.
. ,( ) ,(s)
R
rsl R P
p rsl
dw w J
M J Nm t
dt M
= ⇒ =
Trong đó:
rsl
M
- Mô men phanh tổng hợp (
Nm

)
2
.
R dyn
J m r=
- Mô men quán tính bánh xe (
2
kgm
)
dyn
r
- Bán kính động học bánh xe (m )
1
dyn
v
w
r
=
- Tốc độ góc bánh xe khi phanh (
1/ s
)
1
v
- Tốc độ xe bắt đầu khi phanh (m/s)
Mặt khác mô men phanh tổng hợp khi phanh (
rsl
M
) bằng hiệu số của mô men
tác dụng lên bánh xe từ hệ thống phanh (
b

M
) và mô men do phản lực phanh từ mặt
đường (
R
M
):
rsl b R
M M M= −
Trong đó:
1
0,5(1 ) . .
b dyn
M Z r G
φ
= −
1
. 1
0,5 . .
1 .
XB
R dyn
XB
M Z r G
µ χ ψ
φ
µ χ χ
 
−
= +
 ÷

−
 
Từ đó ta tính được thời gian giảm tốc:
1
2.
. 2
.
. 1
.
(1 ) ( )
1 .
R
p
XB
dyn
bN bN
XB
J v
t
r G
Z Z
µ χ ψ
φ φ
µ χ χ
=
−
− − +
−
(s)
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao

1
( 0,8)
XB
µ
=
Thời gian giảm tốc:
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 15
Thay các thông số vào ta có:
1
1
2
1 1 1
1,3. 2
.
0,8.0,28 1 0,656
0,32 .8500.9,81
(1 0,27)0,544 0,27.0,544
1 0,8.0,28 0,28
0,00278. ( ) 2,78. ( )
p
p
v
t
t v s v ms
=
−
 
− − +
 ÷

−
 
= =
Bảng 4-1: Giá trị thời gian
1p
t
thay đổi theo vận tốc
1
v
1
( / )v m s
20 10 5
1
( )
p
t ms
55,6 27,8 13,9
Hình 4-2: Đồ thị thời gian phanh ở đường có hệ số bám
1
( 0,8)
XB
µ
=
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám thấp
2
( 0,2)
XB
µ
=
Thời gian giảm tốc :

1
2
2.
2
2 2
2
. 2
.
. 1
.
(1 ) ( )
1 .
R
p
XB
dyn
bN bN
XB
J v
t
r G
Z Z
µ χ ψ
φ φ
µ χ χ
=
−
− − +
−
Thay các thông số vào ta có:

1
2
2
2 1 1
1,3. 2
.
0,2.0,28 1 0,656
0,32 .8500.9,81
(1 0,27)0,102 0,27.0,102
1 0,2.0,28 0,28
0,00453. ( ) 4,53. ( )
p
p
v
t
t v s v ms
=
−
 
− − +
 ÷
−
 
= =
Bảng 4-2: Giá trị thời gian
2p
t
thay đổi theo vận tốc
1
v

1
( / )v m s
20 10 5
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 16
2
( )
p
t ms
90,6 45,3 22,65
Hình 4-3: Đồ thị thời gian phanh ở đường có hệ số bám
2
0,2
XB
µ
=
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 17
CHƯƠNG 5
CÁC TRƯỜNG HỢP PHANH XE TRÊN ĐƯỜNG
5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột
5.1.1 Áp lực phanh
hyd
P
Khi phanh xe đột ngột trên đường, áp lực phanh của hệ thống phanh sẽ thay đổi
theo quy luật:
max
max
.sin .
2

pdn
hyd hyd
p
t
p p
t
π
 
=
 ÷
 ÷
 
Trong đó:
hyd
P
- Áp lực tai thời điểm phanh (
pdn
t
) (
2
/N cm
)
maxhyd
P
- Áp lực phanh cực đại (
2
/N cm
)
maxp
t

- Thời gian đạt áp lực phanh cực đại phụ thuộc vào người lái.
max
0,2 1,3(sec)
p
t
 
= ÷
 
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
1
( 0,8)
XB
µ
=
Ta có mức độ phanh và áp lực phanh là:
1
1
1
(1 ) 0,8.(1 0,656)
0,544
1 . 1 0,8.0,28 0,27
XB
bN
XB
Z
µ ψ
µ χ φ
− −
= = =
− − − −

1
1 1
* *
1
(1 )
.(1 ) .(1 )
1 .
XB
hyd bN
v XB v
G G
P Z
B B
µ ψ
φ φ
µ χ φ
−
= − = −
− −
Trị số đặc trưng hệ thống phanh thủy lực:
* 2
60,871( )
v
B cm
=
2
1
0,8.(1 0,656) 8500.9,81
.(1 0,27) 544( / )
1 0,8.0,28 0,27 60,871

hyd
P N cm
−
⇒ = − =
− −
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám thấp
2
( 0,2)
XB
µ
=
Mức độ phanh và áp lực phanh là:
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 18
2
2
2
(1 ) 0,2.(1 0,656)
0,102
1 . 1 0,2.0,28 0,27
XB
bN
XB
Z
µ ψ
µ χ φ
− −
= = =
− − − −
2

2 2
* *
2
(1 )
.(1 ) .(1 )
1 .
XB
hyd bN
v XB v
G G
P Z
B B
µ ψ
φ φ
µ χ φ
−
= − = −
− −
2
2
0,2.(1 0,656) 8500.9,81
.(1 0,27) 102( / )
1 0,2.0,28 0,27 60,871
hyd
P N cm
−
⇒ = − =
− −
Nhận xét: Thực tế do phản xạ nên khi phanh đột ngột tài xế sẽ đạp phanh mạnh
với áp lực phanh lớn nhất

2
544( / )
hyd
P N cm=
. Vì vậy, phanh đột ngột trên đường có
hệ số bám thấp là rất nguy hiểm.
5.1.2 Thời gian tác dụng của hệ thống phanh
Từ công thức áp lực phanh:
max
max
.sin( . )
2
pdn
hyd hyd
p
t
p p
t
π
=

maxhyd
P
-Áp lực phanh cực đại
maxp
t
-Thời gian đạt áp lực cực đại
max
0,2 1,3(s)
p

t
 
= ÷
 
max
max
2.
arcsin
p hyd
pdn
hyd
t P
t
P
π
⇒ =
Ta chọn: Áp lực phanh cực đại
2
max
1000( / )
hyd
P N cm=
Thời gian đạt áp lực cực đại
max
0,5(s)
p
t =
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
1
( 0,8)

XB
µ
=
max 1
1
max
2.
2.0,5 544
arcsin arcsin 0,183( ) 183( )
3,14 1000
p hyd
pdn
hyd
t P
t s ms
P
π
⇒ = = = =
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám thấp
2
( 0,2)
XB
µ
=
max 2
2
max
2.
2.0,5 102
arcsin arcsin 0,0325( ) 32,5( )

3,14 1000
p hyd
pdn
hyd
t P
t s ms
P
π
⇒ = = = =

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19
Hình 5-1: Đồ thị thời gian phanh xe phụ thuộc áp lực phanh
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20
5.1.3 Tốc độ chậm dần
R
v
Ta có tốc độ chậm dần khi phanh đột ngột:
1
(1 )
R OM
v v
λ
= −
với
1
v
- tốc độ bắt đầu khi phanh (
/m s

)
OM
λ
- độ trượt tối ưu (
0,25
OM
λ
=
)
1 1 1
(1 ) (1 0,25) 0,75. ( / )
R OM
v v v v m s
λ
⇒ = − = − =
Bảng 5-1: tốc độ giảm dần phụ thuộc vận tốc
1
v
1
( / )v m s
20 10 5
( / )
R
v m s
15 7,5 3,75
Hình 5-2: Đồ thị tốc độ chậm dần phụ thuộc tốc độ ban đầu
5.1.4 Gia tốc chậm dần (
p
j
)

Từ công thức tốc độ chậm dần và thời gian giảm tốc khi phanh ta tính được gia
tốc chậm dần:
* *
2
.
2
.
1 1
. . . . ( / )
/ 1 1 2 2
XG V VR
p hyd hyd
R dyn XG
B Bdv G
j P P m s
dt J r G
µ χ φ ψ
µ χ φ χ
 
 
−
= = + −
 
 ÷
− −
 
 
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
1
( 0,8)

XB
µ
=
1
2
2
1 0,8.0,28 60,871 0,27 1 0,656 8500.9,81 60,871
544. . 544.
1,3/ 0,32 1 0,8.0,28 8500.9,81 1 0,27 0,28 2 2
359,7( / )
p
j
m s
 
−
 
= + −
 
 ÷
− −
 
 
=
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
2
( 0,2)
XB
µ
=
2

2
2
1 0,2.0,28 60,871 0,27 1 0,656 8500.9,81 60,871
102. . 102.
1,3/ 0,32 1 0,2.0,28 8500.9,81 1 0,27 0,28 2 2
220,26( / )
p
j
m s
 
−
 
= + −
 
 ÷
− −
 
 
=
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 21
5.1.5 Tốc độ
1
v
an toàn khi phanh đột ngột
Điều kiện để phanh xe an toàn là: Thời gian tác dụng của hệ thống phanh phải
luôn luôn lớn hơn thời gian giảm tốc của xe (thời gian từ khi xe giảm tốc độ đến khi xe
dừng hẳn).
pdn p
t t

≥
Từ công thức tính thời gian giảm tốc (
p
t
) theo tốc độ bắt đầu phanh (
1
v
) và mức
độ hãm phanh (
Z
):
1
2.
. 2
.
. 1
.
(1 ) ( )
1 .
R
p
XB
dyn
XB
J v
t
r G
Z Z
µ χ ψ
φ φ

µ χ χ
=
−
− − +
−
(s)
2
1
.
. 1
(1 ) ( ) .
2. 1 .
dyn
XB
pdn
R XB
G r
v Z Z t
J
µ χ ψ
φ φ
µ χ χ
 
−
⇒ ≤ − − +
 
−
 
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
1

( 0,8)
XB
µ
=
Ta có được thời gian giảm tốc của xe là:
1 1
2,78. ( )
p
t v ms
=
Thời gian tác dụng của hệ thống phanh là
183( )
pdn
t ms
=
Để phanh xe an toàn:
1 1
183
65,8( / )
2,78
pdn p
t t v m s
≥ ⇒ ≤ =
Tốc độ cần thiết khi phanh xe không bị hãm cứng là:
1
65,8( / )v m s
≤
Nhận xét: Khi
max
0,5(s)

p
t =
Vận tốc an toàn khi phanh xe là
( )
1
65,8 /v m s
≤
. Vì vậy, khi phanh ở vận tốc
1
20( / )v m s=
,
1
10( / )v m s=
,
1
5( / )v m s=
thì xe vẫn chuyển động ổn định,an toàn
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám thấp
2
( 0,2)
XB
µ
=
Ta có được thời gian giảm tốc của xe là:
2 1
4,53. ( )
p
t v ms
=
Thời gian tác dụng của hệ thống phanh là:

32,5( )
pdn
t ms
=
Để phanh xe an toàn:
2 1
32,5 4,53. ( )
pdn p
t t v ms
≥ ⇒ ≥
1
32,5
7,17( / ) 25,8( / )
4,53
v m s km h
⇒ ≤ = =
Tốc độ cần thiết khi phanh xe không bị hãm cứng là:
1
25,8( / )v km h
≤
Nhận xét: Khi
max
0,5(s)
p
t =
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 22
Vận tốc an toàn khi phanh xe là
( )
1

7,17 /v m s
≤
.Vì vậy, xe phanh an toàn ở vận tốc
1
5( / )v m s=
và không an toàn ở vận tốc
1
20( / )v m s=
,
1
10( / )v m s=
5.2 Trường hợp phanh xe từ từ
5.2.1 Áp lực phanh (
hyd
P
)
Khi phanh xe từ từ trên đường, áp lực phanh của hệ thống phanh sẽ giảm từ từ theo
quy luật:
.
.
pab
K t
hyd hydsr
P P e
−
=
Trong đó:
pab
K
- Hệ số giảm áp lực phanh (1/s)

t
- Thời gian giảm áp lực phanh (s)
2
1000( /
hydsr
P N cm=
- Áp lực phanh sơ sở
Ngoài ra áp lực phanh của hệ thống phanh còn phụ thuộc vào điều kiện mặt đường và
xe:
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
1
( 0,8)
XB
µ
=
1
1 1
* *
1
(1 )
.(1 ) .(1 )
1 .
XB
hyd bN
v XB v
G G
P Z
B B
µ ψ
φ φ

µ χ φ
−
= − = −
− −
Trị số đặc trưng hệ thống phanh
( )
* 2
1
0
1 60,871( )
v
hyd
Z
B G cm
P
φ
= − =
(đã tính ở trện).
2
1
0,8(1 0,656) 8500
.(1 0,27) 544( / )
1 0,8.0,28 0,27 60,871
hyd
P N cm
−
⇒ = − =
− −
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám thấp
2

( 0,2)
XB
µ
=
2
2 2
* *
2
(1 )
.(1 ) .(1 )
1 .
XB
hyd bN
v XB v
G G
P Z
B B
µ ψ
φ φ
µ χ φ
−
= − = −
− −
2
2
0,2(1 0,656) 8500
.(1 0,27) 102( / )
1 0,2.0,28 0,27 60,871
hyd
P N cm

−
⇒ = − =
− −
5.2.2 Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh (
ap
t∆
)
Khi phanh xe trên đường đủ bám sang đường không đủ bám, đường trơn ta phải
giảm áp lực phanh từ từ:
Áp lực phanh được giảm từ từ tính theo:
.
.
pab
K t
hyd hydsr
P P e
−
=
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 23
Từ đó có:
1
.
1
.
pab
K t
hyd hydsr
P P e
−

=

2
.
2
.
pab
K t
hyd hydsr
P P e
−
=
Hay
2 1
( ) .
1
2
pab pab
K t t K t
hyd
hyd
P
e e
P
− − − ∆
= =
Với:
1hyd
P
- Áp lực bắt đầu phanh (

bar
); (
2
/N cm
)
2hyd
P
- Áp lực cuối khi phanh (
bar
); (
2
/N cm
)
Ta có thời gian giảm áp lực phanh:
1
2
1
ln ( )
hyd
ap
pab hyd
P
t s
K P
∆ =
Trong đó:
1
2
1
ln

hyd
pab
ap hyd
P
K
t P
=
∆
- Hệ số giảm áp lực phanh (1/s).
Đối với loại phanh thủy lực chuẩn 100 (bar) cho phép thời gian giảm áp từ 80 (bar)
xuống đến 20 (bar) là 60 (ms) tức là
60( ) 0,06( )t ms s∆ = =
, do đó ta có:
1
1
2
1 1 80
ln ln 23,105( )
0,06 20
hyd
pab
ap hyd
P
K s
t P
−
= = =
∆
1
2

1
ln
hyd
ap
pab hyd
P
t
K P
⇒ ∆ =
Vậy thời gian giảm áp lực phanh từ đường có hệ số bám
1
0,8
XB
µ
=
sang đường
có hệ số bám
2
0,2
XB
µ
=
là:
1 544
ln 0,07245( ) 72,45( )
23,105 102
ap
t S ms
∆ = = =
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 24
Hình 5-3: Đồ thị thời gian giảm áp lực phanh
5.2.3 Tốc độ xe an toàn khi phanh (
1
v
)
Từ công thức tính thời gian giảm tốc (
p
t
) theo tốc độ bắt đầu phanh (
1
v
) và múc độ
hãm phanh (
Z
):
1
2.
. 2
.
. 1
.
(1 ) ( )
1 .
R
p
XB
dyn
XB
J v

t
r G
Z Z
µ χ ψ
φ φ
µ χ χ
=
−
− − +
−
(s)
Điều kiện khi phanh để bánh xe không bị hãm cứng
ap p
t t∆ ≥
ta có tốc độ giới hạn khi
phanh xe không bị hãm cứng:
2
1
.
. 1
(1 ) ( ) .
2. 1 .
dyn
XB
ap
R XB
G r
v Z Z t
J
µ χ ψ

φ φ
µ χ χ
 
−
≤ − − + ∆
 
−
 
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám cao
1
( 0,8)
XB
µ
=
Ta có được thời gian giảm tốc của xe là:
1 1
2,78. ( )
p
t v ms
=

Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh là
72,45( )
ap
t ms
∆ =
Để phanh xe an toàn:
1 1
72,45 2,78. ( )
ap p

t t v ms
∆ ≥ ⇒ ≥
1
72,45
26,06( / ) 93,81( / )
2,78
v m s km h
⇒ ≤ = =
Suy ra tốc độ cần thiết khi phanh xe không bị hãm cứng là:
1
93,81( / )v Km h
≤
Nhận xét: Khi phanh xe ở tốc độ
1
20( / )v m s=
,
1
10( / )v m s=
,
1
5( / )v m s=
thì xe
chuyển động ổn định, phanh an toàn.
- Trường hợp phanh xe trên đường có hệ số bám thấp
2
( 0,2)
XB
µ
=

Ta có được thời gian giảm tốc của xe là:
2 1
4,53. ( )
p
t v ms
=
Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh là
72,45( )
ap
t ms
∆ =
Để phanh xe an toàn:
2 1
72,45 4,53. ( )
ap p
t t v ms
∆ ≥ ⇒ ≥
1
72,45
15,99( / ) 57,56( / )
4,53
v m s km h
⇒ ≤ = =
Suy ra tốc độ cần thiết khi phanh xe không bị hãm cứng là:
1
57,56( / )v km h≤
Nhận xét: Khi phanh xe ở tốc độ:
1
10( / )v m s=
,

1
5( / )v m s=
thì xe chuyển động ổn
định, phanh an toàn nhưng phanh xe ở tốc độ
1
20( / )v m s=
thì bánh xe sẽ bị hãm cứng,
phanh không an toàn.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 25
5.3 Trường hợp phanh xe trên đường dốc
Hình 5-4: Phanh xe trên đường dốc
5.3.1 Mô men cần thiết để lên dốc
( )
2
1
. sin sin cos .
2
rslh dyn XT
M G r
α ψ χ α α µ
=  − + 
 
2XT
tag
µ α
=
-Hệ số bám do góc lên dốc
α
0

3,5
α
=
- Góc dốc của đường TP HCM
( )
1
.8500.9,81.0,32 sin3,5- 0,656+0,28.sin3,5 cos3,5. 3,5
2
266,26( )
rslh
rslh
M tag
M Nm
⇒ =  
 
=
Hình 5-5: Mômen lên dốc phụ thuộc góc lên dốc
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải