NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE BUS CHẠY TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
KHOA CN ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc
PHIẾU NHẬN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Nghiên cứu tính ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong
Thành Phố Hồ Chí Minh
Họ và tên: 1. Đỗ Sĩ Hải MSSV: 07710291
2. Chu Thành Khải MSSV: 07725401
Lớp: DHOT3
Ngày giao: 18/04/2011
Nội dung:
- Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường thẳng
- Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường vòng
- Đánh giá và nhận xét
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Phụng
Giáo viên phản biện: Đặng Tiến Phúc
Ngày nhận đề tài: 18/04/2011
Ngày hoàn thành: 18/07/2011
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:



Điểm đề nghị:
Nhận xét của giáo viên phản biện:



Điểm đề nghị:
Ngày 18 tháng 04 năm 2011
Đơn vị đào tạo Giáo viên hướng dẫn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2
TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
KHOA CN ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên:
1. Đỗ Sĩ Hải MSSV: 07710291
2. Chu Thành Khải MSSV: 07725401
Nghành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô Niên khóa: 2007- 2011
Tên đề tài: Tính toán ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong TP HCM
1.Yêu cầu:
- Thu thập số liệu cụ thể một loại xe bus
- Tính toán giá trị cụ thể của các thông số
- Đánh giá tính ổn định và an toàn đối với loại xe bus khi phanh
- Tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa ( Labview)
2. Nội dung:
- Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường thẳng
- Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường vòng
- Đánh giá và nhận xét
- Đĩa mềm lưu kết quả đồ án
3.Ngày giao nhiệm vụ: 18/04/2011
4.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 18/07/2011
5.Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Phụng
KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3
LỜI MỞ ĐẦU
Chúng em thực hiện đề tài này dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn
Phụng. Đề tài được thực hiện dưới sự nghiên cứu chính hai môn học: lý thuyết ô tô và
toán. Có thể nói đây là đề tài không khó lắm nhưng nó có tính bao quát. Hầu hết mọi
nội dung học lý thuyết ô tô có trong đề tài này, ngoài ra nó còn liên hệ các môn toán,

lý, cơ học từ những năm đầu học đại học. Vì thế chúng em đánh giá cao đề tài này về
cả hai mặt lý thuyết và tính toán thực tế về cơ bản và nâng cao.
1. Bối cảnh nghiên cứu và lý do chọn đề tài.
Thế kỉ 21 đã chứng kiến những bước phát triển kinh ngạc của ô tô và các loại
phương tiện vận chuyển khác nhau. Ngày nay, ô tô đã là một phương tiện phổ biến
hơn cả bất kì phương tiện nào khác, từ những chiếc xe gia đình có công suất từ vài
chục mã lực đến những chiếc xe thể thao có công suất lên tới hàng nghìn mã lực. Ô tô
ngày nay không những mạnh mẽ mà còn đầy đủ tiện nghi đáp ứng tất cả các nhu cầu
của con người. Mặc dù đã xuất hiện những chiếc xe chạy bằng điện hay các dạng năng
lượng xanh như năng lượng mặt trời, nhưng ô tô sử dụng nhiên liệu hóa thạch như
xăng, dầu vẫn phổ biến hơn cả. Động lực chính trên các xe ô tô hiện nay vẫn là động
cơ đốt trong loại pittông.
Trên thế giới hiện nay nói chung và đất nước ta nói riêng, việc điều khiển một
chiếc ô tô lưu thông trên đường không có gì khó. Tuy nhiên, đất nước ta hiện nay là
một nước đã và đang phát triển cho nên sự đầu tư cho hệ thống đường đi vẫn chưa
được tốt lắm, riêng Thành phố Hố Chí Minh là một trong những thành phố phát triển
nhất nước ta mà hệ thống đường bộ vẫn còn nhiều hạn chế, vì vậy việc tham gia giao
thông trên đường vẫn còn gặp nhiều khó khăn gây ra tai nạn đáng tiếc. Một trong
những biện pháp khắc phục nhằm giảm thiểu tai nạn là xe cần phải trang bị một hệ
thống điều khiển tốt và an toàn, nhất là hệ thống phanh trên ô tô. Chính vì vậy, việc
nghiên cứu và tính toán ổn định phanh trên xe ô tô với một tốc độ cho phép là cực kì
quan trọng.
Vì thế, nhóm hai sinh viên chúng em: Đỗ Sĩ Hải và Chu Thành Khải quyết định
chọn đề tài: “Nghiên cứu tính ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong Thành phố
Hồ Chí Minh” để đưa ra một cách điều khiển xe đơn giản, hợp lý và an toàn nhất. Đề
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4
tài là ứng dụng của các môn học liên quan như toán, lý, cơ học, lý thuyết ô tô…để tính
toán các thông số động học, động lực học, các giá trị về phanh xe như mức độ hãm
phanh, áp lực phanh, thời gian giảm tốc khi phanh…để từ đó ta xác định được tốc độ

giới hạn cho phép khi chạy trên các tuyến đường khác nhau. Để cụ thể hóa chúng em
chọn loại xe bus SAMCO - BG4W chạy trên đường Thành phố Hồ Chí Minh.
2. Mục đích nghiên cứu - Phạm vi nghên cứu
Dựa vào các thông số kỹ thuật của một loại xe bus để tính toán giá trị cụ thể của
các thông số phanh và tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa (Labview) rồi từ đó
đánh giá tính ổn định và an toàn của xe khi phanh.
Dựa vào các số liệu cụ thể của xe bus SAMCO – BG4W, các yếu tố ảnh hưởng đến
tính ổn định của xe khi phanh, các mặt đường có hệ số bám khác nhau trên đường
Thành phố Hồ Chí Minh để tính toán các thông số động học, động lực học, các thông
số phanh xe an toàn… của xe khi chạy trên các tuyến đường Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập các tài liệu, thông số kỹ thuật về xe bus SAMCO - BG4W.
Đọc và nắm vững các thông số, đặc tính kỹ thuật, cách vận hành và điều khiển của
loại xe buýt này.
Tổng hợp các kiến thức đã biết và đã học về lý thuyết ô tô để tính toán các thông số
động học, động lực học, các thông số phanh xe an toàn…
Từ các thông số phanh xe an toàn ta đánh giá tính ổn định và an toàn khi phanh,
sau đó tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa (Labview) và vẽ các đồ thị cụ thể
tương úng với các thông số trên.
4. Nội dung và kết cấu đề tài
Về cơ bản thì đề tài có những phần sau.
Chương 1 : Các thông số kỹ thuật của xe bus SAMCO – BG4W
1.1 Bảng thông số kỹ thuật
1.2 Thông số tính toán phanh
Chương 2 : Đặc tính động lực học khi phanh
2.1 Phanh bánh xe
2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh
2.3 Lực phanh riêng
2.4 Gia tốc chậm dần khi phanh
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5
2.5 Thời gian ngắn nhất khi phanh
2.6 Quãng đường phanh ngắn nhất
2.7 Giản đồ phanh
Chương 3 : Sự hãm cứng của các bánh xe khi phanh
3.1 Hãm cứng khi xe chuyển động thẳng
3.2 Hãm cứng khi xe quay vòng
3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe
Chương 4 : Các thông số phanh xe an toàn
4.1 Mức độ hãm phanh
4.2 Thời gian giảm tốc khi phanh xe an toàn
Chương 5 : Các trường hợp phanh xe trên đường
5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột
5.2 Trường hợp phanh xe từ từ
5.3 Trường hợp phanh xe trên đường dốc
Chương 6 : Đánh giá và kết luận
6.1 Đánh giá
6.2 Kết luận
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6
LỜI CÁM ƠN
Đồ án nghiên cứu tính toán ổn định khi phanh xe giúp chúng ta tìm hiểu và biết
được các thông số động lực học của xe, các thông số an toàn khi phanh từ đó ta biết
cách vận hành và điều khiển xe một cách hợp lý và an toàn nhất trên các đoạn đường.
Đồng thời qua đề tài này chúng em được vận dụng và củng cố lại các kiến thức đã
được học từ quý thầy cô trong trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM dạy bảo, đặc
biệt là sự chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của quý thầy cô trong khoa công nghệ động lực.
Trong suốt quá trình 4 năm lắng nghe và học tập, chúng em đã được học rất nhiều
điều đáng quý, những điều học được không đơn giản chỉ là lý thuyết mà còn là những
kinh nghiệm quý báu từ công việc và cuộc sống của quý thầy cô.

Qua đây chúng em muốn gửi lời cám ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô giáo,
cán bộ nhà trường và đặc biệt là quý thầy cô trong khoa công nghệ động lực đã chỉ dạy
và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình 4 năm học tập vừa qua.
Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Văn Phụng, thầy đã
dạy và chỉ bảo rất nhiều về các môn học chuyên ngành, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Với thời gian có hạn và khả năng, hiểu biết còn hạn hẹp, vì vậy việc sai sót là
không thể tránh khỏi. Vì thế chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và
các bạn.
TP.HCM, ngày 26 tháng 7 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện
Đỗ Sĩ Hải
Chu Thành Khải
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Chương 1 : Các thông số kỹ thuật của xe bus SAMCO – BG4W 1
1.1 Bảng thông số kỹ thuật 1
1.2 Thông số tính toán phanh 2
Chương 2 : Đặc tính động lực học khi phanh 3
2.1 Phanh bánh xe 3
2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh 4

2.3 Lực phanh riêng 5
2.4 Gia tốc chậm dần khi phanh 5
2.5 Thời gian ngắn nhất khi phanh 5
2.6 Quãng đường phanh ngắn nhất 5
2.7 Giản đồ phanh 6
2.7.1 Gia tốc phanh trung bình 6
2.7.2 Quãng đường phanh tối thiểu 7
2.8 Tính toán các thông số động học ở 6 tay số truyền 8
Chương 3 : Sự hãm cứng của các bánh xe khi phanh 9
3.1 Hãm cứng khi xe chuyển động thẳng 9
3.1.1 Khi hãm cứng ở các bánh sau 9
3.1.2 Khi hãm cứng ở các bánh trước 10
3.2 Hãm cứng khi xe quay vòng 10
3.2.1 Cầu sau bị hãm cứng 10
3.2.2 Cầu trước bị hãm cứng 11
3.2.3 Hai cầu đồng thời bị hãm cứng 11
3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe 11
Chương 4 : Các thông số phanh xe an toàn 13
4.1 Mức độ hãm phanh 13
4.2 Thời gian giảm tốc khi phanh xe an toàn 14
Chương 5 : Các trường hợp phanh xe trên đường 17
5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột 17
5.1.1 Áp lực phanh 17
5.1.2 Thời gian phanh xe 18
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10
5.1.3 Tốc độ chậm dần 19
5.1.4 Gia tốc chậm dần 19
5.1.5 Tốc độ
1

v
an toàn khi phanh đột ngột 20
5.2 Trường hợp phanh xe từ từ 21
5.2.1 Áp lực phanh 21
5.2.2 Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh 21
5.2.3 Tốc độ xe an toàn khi phanh 23
5.3 Trường hợp phanh xe trên đường dốc 24
5.3.1 Mô men cần thiết để lên dốc 24
5.3.2 Thời gian điều chỉnh
rslh
M
để tăng hệ số bám
1XT
µ
theo sự tăng
trưởng độ trượt 25
5.3.3 Áp lực phanh khi xe lên dốc 25
5.3.4 Thời gian tác dụng của hệ thống phanh 26
5.3.5 Tốc độ phanh an toàn 27
Chương 6 : Đánh giá và kết luận 28
6.1 Đánh giá 28
6.2 Kết luận 28
VẼ ĐỒ THỊ BẰNG PHẦN MỀM ĐỒ HỌA LABVIEW 30
PHỤ LỤC 32
TÀI LIỆU THAM KHẢO 33
CHƯƠNG 1
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE BUS SAMCO – BG4W
1.1 Bảng thông số kỹ thuật
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 11

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)
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
= = =
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Phụng SVTH: Đỗ Sĩ Hải & Chu Thành Khải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12
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 13
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 14
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 15
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 16
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 17

''
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 18
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 19

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 20
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 21

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 22
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 23

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 24
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 25
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