Phương pháp khảo sát động lực học phanh ô tô du lịch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
BÙI VĂN HOÀNG

PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT
ĐỘNG LỰC HỌC PHANH Ô TÔ DU LỊCH

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

S K C0 0 4 4 1 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
BÙI VĂN HOÀNG

PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC
PHANH Ô TÔ DU LỊCH

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246
Hướng dẫn khoa học:
TS. LÂM MAI LONG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014

0


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ và tên

: Bùi Văn Hoàng

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh

:16/08/1979

Nơi sinh: Bình Thuận

Quê quán

:Mộ Đức – Quãng Ngãi

Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc:

8/5 KP Long Sơn, Long Bình, Quận 9 TPHCM.

Điện thoại di động

: 0919659497

E mail

:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Thời gian
9/2000 5/2005
10/2010 –
đến nay

Nơi học tập

Công việc đảm nhiệm

Trường đại học SPKT Tp.HCM

Học đại học

Trường đại học SPKT Tp.HCM

Học cao học

III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
Thời gian

Nơi công tác

6/2005-

Công ty TNHH vận tải Transiscor

7/2005

Thủ Đức

8/2005-

Công ty TNHH công nghệ in

5/2008

ALLIANCE.

6/2008- đến
nay

Công việc đảm nhiệm

Trường cao đẳng nghề số 8.

i

Nhân viên kỹ thuật.

Nhân viên kỹ thuật

Giáo viên

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Ký tên

Bùi Văn Hoàng

ii

năm 2014


LỜI CẢM TẠ
Vớikhoảngthờigian hai nămhọcCaohọc tạitrườngĐạihọcSư PhạmKỹThuật
TpHồChíMinh,tôiđãtíchlũy đượcnhiềukiếnthứcbổíchvà nâng cao được khả năng tự
nghiên cứu về chuyên môn nghiệp vụ cũng như tinh thần làm việc sau này.
- Luận văn được hoàn thành tốt, tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy TS.
LÂM MAI LONG đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn chuyên môn, giúp tôi xác
định hướng đi để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
- Tôi cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa cơ khí
động lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo điều kiện thuận lợi cho
tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn.
- Quý thầy phản biện đề tài đã giành thời gian đọc và đóng góp ý kiến quý báu

giúp đề tài hoàn thiện.
- Cảm ơn các bậc sinh thành, người thân trong gia đình là nguồn động viên cho
tôi trong suốt quá trình học tập, phấn đấu.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn với tất cả tấm lòng của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Học viên thực hiện
Bùi Văn Hoàng

iii

năm 2014


TÓM TẮT
Một phương pháp mô phỏng số học đã được tiến hành khảo sát động lực học
phanh xe Huyndai sonata 2011 cho cả hai hệ thống phanh ABS và phanh thường để
so sánh đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả phanh trong những điều kiện thay đổi sau:
trên đường bám tốt, đường bám kém với vận tốc khi phanh ban đầu 60 km/h và 40 km/h.
Người nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình tính toán động lực học
phanh và chương trình tính toán- khảo sát động lực học và quỹ đạo chuyển động
của xe Huyndai sonata 2011 khi phanh với sự trợ giúp của phần mềm Matlab.
Bên cạnh đó, luận văn đã xây dựng được phương pháp đánh giá hiệu quả phanh
ôtô thông qua quãng đường, vận tốc, gia tốc, thời gian phanh, góc quay và vận tốc
góc quay thân xe. Kết quả được đánh giá và biểu diễn bằng đồ thị nhằm đánh giá
một cách thuận tiện, bảo đảm độ chính xác tin cậy và nhanh chóng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rõtrên xe ô tô được trang bi hệ thống phanh ABS,
về các chỉ tiêu cơ bản đánh giá quá trình phanh được nâng cao hơn hẳn so với các

xe ô tô sử dụng phanh thường; tính ổn định hướng của xe vẫn được đảm bảo khi
phanh gấp và tuổi thọ của lốp xe được kéo dài do lốp ít bị trượt lê trong trường hợp
xe có trang bị hệ thống phanh ABS. Kết quả này đồng thuận với các nghiên cứu liên
quan.

iv


ABSTRACT
A numerical simulation method was to survey dynamic brake Hyundai Sonata
2011 for both ABS and brake systems typically evaluated to compare the
performance indicators of the brake after changing conditions: good grip on the
road, it sits poorly with the initial braking velocity of 60 km/h and 40 km/h.
The researchers have successfully developed a research model and calculationprogram survey orbit dynamics and movement of the brake Hyundai Sonata 2011
with the aid of software Matlab.
Besides, the thesis has developed assessment methods through efficient
automobile brake distance, velocity, acceleration, braking time, rotation angle and
rotation speed of the vehicle body. Results are evaluated and graphically
represented to assess a convenient way to ensure the accuracy and reliability
quickly.
In addition, the car is equipped with ABS brakes, the mechanical brake
evaluation process is more advanced compared to the cars brakes are often used;
direction of the vehicle stability is assured when braking and tire life is extended
due to less tire slip pear in case vehicles equipped with ABS brakes. This result
agreed with the relevant research.

v


MỤC LỤC

Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn
Lý lịch khoa học ...........................................................................................................i
Lời cam đoan .............................................................................................................. ii
Lời cảm tạ.................................................................................................................. iii
Tóm tắt .......................................................................................................................iv
Abstract ....................................................................................................................... v
Danh sách các chử viết tắt ..........................................................................................ix
Danh sách các hình...................................................................................................... x
Danh sách các bảng ...................................................................................................xii
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ......................................................... 1
1.1.1 Tình hình nghiên cứu và hoàn thiện hệ thống phanh trên thế giới. ...................2
1.1.2 Thực trạng nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ở Việt Nam. .......................5
1.2 Mục đích đề tài và giới hạn đề tài ...................................................................... 6
1.2.1 Mục đích đề tài ...................................................................................................6
1.2.2 Giới hạn đề tài. ...................................................................................................6
1.3 Nhiệm vụ đề tài .................................................................................................... 6
1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................... 6
Chƣơng 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ .................. 7
2.1 Cơ học lăn bánh xe .............................................................................................. 7
2.1.1 Lực tác dụng lên bánh xe khi phanh ..................................................................7
2.1.2 Động học bánh xe khi phanh ............................................................................10
2.1.3 Đặc tính trượt và khả năng bám .......................................................................12

vi

2.1.4 Sự lăn không ổn định của bánh xe ...................................................................14
2.2 Xác định các thông số đánh giá hiệu quả phanh ............................................ 18
2.2.1 Phanh thường ...................................................................................................18
2.2.1.1 Gia tốc chậm dần khi phanh .........................................................................18
2.2.1.2 Thời gian phanh ............................................................................................20
2.2.1.3 Quãng đường phanh......................................................................................21
2.2.2 Phanh ABS .......................................................................................................22
2.2.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh .........................................................................23
2.2.2.2 Thời gian phanh ............................................................................................23
2.2.2.3 Quãng đường phanh......................................................................................24
Chƣơng 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC PHANH XEHUYNDAI SONATA
................................................................................................................................... 25
3.1 Các thông số kỹ thuật dùng để tính toán. .......................................................25
3.2Xây dựng mô hình tính toán ............................................................................. 26
3.2.1 Các giả thiết......................................................................................................26
3.2.2 Mô hình toán học .............................................................................................27
3.3 Tính toán giá trị các thành phần lực và mômen ............................................ 29
3.3.1 Xác định phản lực pháp tuyến ..........................................................................29
3.3.2 Xác định lực phanh trên bánh xe......................................................................30
3.3.3 Tính toán lực cản không khí.............................................................................31
3.3.4 Tính toán mômen cản xoay thân xe .................................................................31
3.3.5 Xác định mômen quán tính ..............................................................................31
3.4 Phƣơng pháp tính toán ..................................................................................... 32
3.5 Phương pháp xác định góc lệch hướng ô tô khi phanh .......................................35
3.6 Phần mền Matlab .............................................................................................. 36
3.6.1 Giới thiệu..........................................................................................................36
3.6.2 Lập trình trong Matlab ..................................................................................... 36

vii


Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 37
4.1. Phƣơng án khảo sát ..........................................................................................37
4.1.1 Đặc trưng kỹ thuật xe Huyndai Sonata 2011 ...................................................37
4.1.2 Phương án khảo sát ..........................................................................................38
4.2 Kết quả khảo sát hiệu quả phanh thƣờng và phanh ABS trên đƣờng bám tốt . 39
4.2.1 Quãng đường phanh .........................................................................................39
4.2.2 Vận tốc trong quá trình phanh ..........................................................................42
4.2.3 Gia tốc phanh ...................................................................................................44
4.2.4 Góc xoay thân xe khi phanh ............................................................................. 45
4.3 Kết quả khảo sát hiệu quả phanh thƣờng và phanh ABS trên đƣờng bám kém. 47
4.3.1 Quãng đường phanh .........................................................................................47
4.3.2 Vận tốc trong quá trình phanh ..........................................................................50
4.3.3 Gia tốc phanh ...................................................................................................51
4.3.4 Góc xoay thân xe khi phanh .............................................................................52
4.4 So sánh và đánh giá kết quả nghiên cứu ......................................................... 53
Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 54
5.1. Kết luận ............................................................................................................. 54
5.2 Kiến nghị ............................................................................................................ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 56
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 59

viii


DANH SÁCH CÁC CHỬ VIẾT TẮT
ABS :Anti-lock Braking System – Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe
EBD : Electronic Brakeforce Distribution – Hệ thống phối lực phanh điện tử

BAS :Brake Assist System – Hệ thống hỗ trợ phanh gấp
ESP :Electronic Stability Program – Hệ thống ổn định điện tử
SBC :Sensotronic Brake Control – Hệ thống điều khiển kiểm soát quá trình phanh
ECU : Electric Control Unit – Bộ vi xử lý
MATLAB : Matrix Laboratory – Phần mềm tính toán, mô phỏng

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Sơ đồ lực và mô men trên bánh xe phanh ..................................................7
Hình2.2: Trạng thái lăn của bánh xe khi trượt lết ....................................................10
Hình 2.3: Đồ thị sự thay đổi hệ số bám φ theo độ trượt λ trên các loại đường ........12
Hình 2.4 : Sơ đồ cân bằng mô men trên bánh xe .....................................................14
Hình 2.5: Sự thay đổi mô men phanh và khả năng bám của bánh xe chuyển động .15
không ổn định khi phanh ...........................................................................................15
Hình 2.6: Các dạng đồ thị lực phanh chống hãm cứng bánh xe ...............................16
Hình 2.7: Quá trình phanh thường (a) và quá trình phanh chống hãm cứng (b) ......17
Hình 2.8: Các lực tác dụng lên xe trên đường nằm ngang .......................................18
Hình 2.9: Độ trượt của phanh chống hãm cứng bánh xe ..........................................22
Hình 2.10: Đồ thị hệ số thay đổi theo thời gian .......................................................24
Hình 3.1: Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh................................................27
Hình 3.2: Sơ đồ lực tác dụng trên ô tô khi phanh trên mặt phặng thẳng đứng ........29
Hình 3.3: Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm ô tô .......................................................35
Hình 3.4: Giao diện Matlab ......................................................................................36
Hình 4.1: Huyndai Sonata 2011 ...............................................................................37

Hình 4.2: Đồ thị quãng đường phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 60km/h trên
đường bám tốt ...........................................................................................................39
Hình 4.3: Đồ thị quãng đường phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 40 km/h ....40
trên đường bám tốt ....................................................................................................40
Hình 4.4: Đồ thị vận tốc của phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 60 km/h (a), 42
ở vận tốc 40km/h (b) trên đường bám tốt .................................................................42
Hình 4.5: Đồ thị gia tốc của phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 60 km/h (a), .44
ở vận tốc 40 km/h (b) trên đường bám tốt ................................................................44
Hình 4.6: Đồ thị góc quay và vận tốc góc quay thân xe của phanh ABS và phanh
thường ở vận tốc 60 km/h (a) và ở vận tốc 40 km/h (b) trên đường bám tốt............45

x


Hình 4.7: Đồ thị quãng đường phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 60 km/h trên
đường bám kém .........................................................................................................47
Hình 4.8: Đồ thị quãng đường phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 40 km/h trên
đường bám kém .........................................................................................................48
Hình 4.9: Đồ thị vận tốc của phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 60 km/h (a), 50
ở tốc độ 40 km/h (b) trên đường bám kém................................................................50
Hình 4.10: Đồ thị gia tốc của phanh ABS và phanh thường ở vận tốc 60 km/h (a), ở
vận tốc 40 km/h (b) trên đường bám kém .................................................................51
Hình 4.11: Đồ thị góc quay và vận tốc góc quay thân xe của phanh ABS và phanh
thường ở vận tốc 60 km/h (a), ở vận tốc 40 km/h (b) trên đường bám kém .............52

xi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật dùng để tính toán ..................................................25
Bảng 4.1: Các phương án khảo sát (PAKS) .............................................................38
Bảng 4.2: Kết quả các thông số khảo sát quãng đường phanh ảnh hưởng bởi vận tốc
phanh trên đường bám tốt. ........................................................................................41
Bảng 4.3: Kết quả các thông số khảo sát quãng đường phanh ảnh hưởng bởi vận tốc
phanh trên đường bám kém. ......................................................................................49
Bảng 4.4Mức tăng hiệu quả phanh ABS so với phanh thường trên các loại đường ..... 50

xii


Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
Ngày nay ngành công nghệ ô tô trên thế giới đã phát triển vượt bậc, ô tô là
phương tiện vận chuyển rất quan trọng đối với con người và hàng hóa cho các
nghành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông cá nhân ở
các nước có nền kinh tế phát triển. Ngay ở nước ta ô tô cá nhân cũng đang phát triển
rất mạnh mẽ cùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước.
Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghệ này, các nước phát
triển như Mỹ, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức, Hàn Quốc,v.v đã rất chú trọng phát triển
ngành công nghệ ô tô đảm bảo về chất lượng và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của các
cụm chi tiết đặc biệt là hệ thống phanh trong quá trình công nghiệp hoá để phục vụ
không chỉ nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các thị trường các nước khác
trong có Việt Nam.
Do mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày

càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu
mỗi người tham gia giao thông luôn phải quan tâm đến các cụm chi tiết trên xe ô tô
như hệ thống phanh, hệ thống lái và đường xá quá xấu, lái xe say rượu, đua xe, chạy
ẩu và buồn ngủ v.v.
Qua thống kê ở nước ta trong năm 2013 có trên 29.385 vụ tai nạn giao thông,
làm chết trên 9.369 người và bị thương 29.500 người.
Tai nạn giao thông không những gây thiệt hại lớn về người mà còn gây thiệt hạn lớn
về tài sản của Nhà nước và của công dân. Vì vậy ngày 29/ 05/ 1995 Chính phủ
Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam đã ban hành Nghị định 36 CP về bảo
đảm an toàn giao thông đường bộ và trật tự giao thông an toàn đô thị.

1


Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ
60 – 70 % do con người gây ra (như say rượu, mệt mỏi, buồn ngủ v.v.), 10 – 15 %
do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và 20 – 30 % do đường sá quá xấu.
Trong các nguyên nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn
do các cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau:
Phanh chân

52,2 – 74,4 %

Phanh tay

4,9 – 16,1 %

Lái

4,9 – 19,2 %

Ánh sáng

2,3– 8,70 %

Bánh xe

2,5– 10,0 %

Các hư hỏng khác

2,0 – 18,2 %

Từ các số liệu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất
trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày
càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày
càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
1.1.1 Tình hình nghiên cứu và hoàn thiện hệ thống phanh trên thế giới.
Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm
cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh
bằng cách nhấn liên tục lên bàn đạp phanh để duy trì lực bám ngăn không cho bánh
xe bị trượt lết và đồng thời có thể điều khiển được hướng chuyển động của xe. Về
cơ bản chức năng của cơ cấu phanh ABS cũng giống như vậy nhưng hiệu quả, độ
chính xác và an toàn cao hơn.
Cơ cấu ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm
1949, chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh. Với công
nghệ thời đó, kết cấu của cơ cấu ABS còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và
không tác động đủ nhanh trong mọi tình huống. Trong quá trình phát triển ABS đã
được cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện và hiện nay là loại điện tử.
Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời,

giúp cơ cấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cấu ABS

2


được nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970.
Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là
cơ cấu ABS một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên
80 cơ cấu này mới được phát triển mạnh nhờ cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý
thay cho các cơ cấu điều khiển tương tự đơn giản trước đó.
Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, được
trang bị theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần cơ cấu này được đưa vào sử dụng
rộng rãi hơn, đến nay ABS gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại
xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng,
tuyết dễ trơn trượt, ngày nay cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu
phanh thuỷ lực mà còn ứng dụng rộng rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe
tải và xe khách lớn.
Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động
như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao,
khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp, v.v. Cơ cấu ABS còn được thiết kế kết
hợp với nhiều cơ cấu khác. Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu kiểm soát lực kéo
Traction Control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe
để tránh hiện tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc
đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất
tính ổn định chuyển động của ôtô. Các công ty như BOSCH, AISIN, DENCO,
BENDI là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các cơ
cấu ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô tô trên toàn thế giới.
Tuy nhiên, những sáng chế cải tiến của các nhà thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả
làm việc của hệ thống phanh trong khoảng thời gian 70-80 năm kể từ khi xe ô tô ra
đời vẫn tỏ ra không đáp ứng được yêu cầu. Chỉ với việc áp dụng các thành tựu của

ngành công nghiệp điện tử, hệ thống phanh xe ô tô mới dần đạt được những tính
năng cần thiết.
Việc ứng dụng các thiết bị điện tử trong các bộ phận, hệ thống của xe ô tô nói
chung và hệ thống phanh nói riêng, thể hiện ở sự kết hợp những thành phần cơ học,

3


điện và điện tử để thực hiện các chức năng cơ học theo sự điều khiển của các modul
(hoặc bộ vi xử lý) điện tử. Đối với hệ thống phanh, ứng dụng thiết bị cơ - điện tử
đầu tiên có thể kể đến là hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking
System) xuất hiện năm 1978, ban đầu là trên các xe thể thao đắt tiền, còn ngày nay
đã trở thành không thể thiếu ở một số mác xe trung và cao cấp. ABS là thiết bị hỗ
trợ cho hệ thống phanh, ngăn chặn hiện tượng trượt của các bánh xe khi phanh gấp
mà không phụ thuộc vào của người lái, nhưng đồng thời vẫn bảo đảm lực phanh đạt
giá trị cực đại ứng với khả năng bám của bánh xe với mặt đường.
Bước tiếp theo là sự ra đời của hệ thống phối lực phanh điện tử EBD
(Electronic Brakeforce Distribution). Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS (Brake Assist
System) có tác dụng tăng tức thỡ lực phanh đến mức tối đa trong thời gian ngắn
nhất khi phanh khẩn cấp, xuất hiện cũng nhằm mục đích tăng cường hiệu quả cho
hệ thống phanh. Bên cạnh đó, một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP
(Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System),v.v.
đều có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu quả phanh bằng các biện pháp như tăng
thêm các xung lực phanh đến các bánh xe khi cần thiết (ESP), hoặc phân phối lại
lực kéo giữa các bánh xe khi xuất hiện trượt lúc phanh (ETS).
Gần đây, hợp tác với Bosch, hãng Mercedes-Benz cho ra đời hệ thống điều
khiển điện tử kiểm soát quá trình phanh với tên gọi Sensotronic Brake Control
(SBC) trên mẫu xe SL. Hiện nay, hệ thống này đã là trang bị tiêu chuẩn trên các xe
sedan từ hạng E của Mercedes-Benz (dạng E-class sản xuất tại Việt Nam cũng có
trang bị SBC).

4


1.1.2Thực trạng nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ở Việt Nam.
Với sự phát triển của ngành ô tô của Việt Nam như hiện nay, cùng với chiến
lược phát triển của nhà nước, chính sách nội địa hoá phụ tùng ôtô trong việc sản
xuất và lắp ráp đó tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm,
các hệ thống trên ôtô trong nước, trong đó có hệ thống phanh. Vấn đề nghiên cứu
thiết kế và chế tạo các phần tử của hệ thống phanh ABS là phù hợp với xu hướng
phát triển của thế giới và chủ trương nội địa hoá sản phẩm ôtô của Việt Nam.
Trong tình hiện hiện nay, ngành ô tô của nước ta chủ yếu là lắp ráp nên để có
thể độc lập chế tạo các chi tiết của ôtô rất cần những nghiên cứu ứng dụng vào thực
tế. Nghiên cứu các vấn đề về lý thuyết và điều khiển hệ thống phanh ôtô hiện đại
nhằm ứng dụng thiết kế và chế tạo các hộp đen ECU điều khiển hệ thống phanh là
một vấn đề rất phức tạp nhưng đó là công việc cần phải bắt tay vào làm để trong
tương lai không xa chúng ta có thể tự nghiên cứu và sản xuất ra những sản phẩm
ôtô riêng của Việt Nam. Ở nước ta trước kia việc kiểm tra hệ thống phanh trong lần
kiểm tra xe định kỳ còn manh tính chất hình thức, tùy tiện, dựa trên sự quan sát
bằng mắt, không dựa trên một tiêu chuẩn nào và chưa dùng thiết bị đo nào cả. Từ
ngàythực hiện nghị định 36 CP của Chính phủ thì Bộ Giao thông vận tải mới ra
những tiêu chuẩn bước đầu để kiểm tra phanh và đã dùng những phương tiện để đo
để xác định hiệu quả phanh.
Hiện nay cả nước đã có rất nhiều trạm đăng kiểm phương tiện cơ giới đường bộ
có các thiết bị hiện đại kể cả thiết bị kiểm tra phanh. Tuy nhiên các thiết bị kiểm tra
phanh hiện có ở nước ta còn hạn chế ở dạng bệ thử với tốc độ thấp, còn thiết bị
kiểm tra phanh định kỳ trên đường vẫn còn hạn chế, các thiết bị để nghiên cứu về
phanh ô tô lại càng khan hiếm việc nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh tới hiệu quả
phanh của ô tô là thực sự cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Do đó, đề tài
“Phƣơng pháp khảo sát động lực học phanh ô tô du lịch” là vấn đề nghiên cứu

cần thiết.

5


1.2 Mục đích đề tài và giới hạn đề tài
1.2.1 Mục đích đề tài
Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả phanh của ô tô du lịch làm cơ sở khoa học để so
sánh chất lượng phanh của hệ thống phanh ABS so với hệ thống phanh thường trên
cùng một loại xe cụ thể. Từ đó, hoàn thiện hệ thống phanh, đưa vào khai thác và sử
dụng có hiệu quả.
1.2.2 Giới hạn đề tài.
Do điều kiện kinh tế cũng như thời gian mà đề tài giới hạn trong phạm vi:
- Nghiên cứu dựa vào cơ sở lý thuyết và thành lập các phương trình tính toán
thu thập các số liệu cụ thể
- Tính toán trên cùng một xe cụ thể trong hai trường hợp phanh ABS và phanh
thường, trong quá trình tính toán đưa ra kết quả so sánh.
- Nghiên cứu tập trung chủ yếu vào hai hệ thống phanh cổ điển và phanh ABS
trên xe Huyndai Sonata 2011.
- Kiểm tra bằng phần mềm matlab trên hai loại đường chính: Đường có hệ số
bám tốt và đường có hệ số bám kém.
1.3 Nhiệm vụ đề tài
- Nghiên cứu tổng quan động lực học phanh ô tô du lịch
- Khảo sát, tính toán các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phanh
- Cho thấy tính hiệu quả của hệ thống phanh ABS tốt hơn phanh thường trên
cùng một loại đường.
1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và tính toán
- Nghiên cứu chủ yếu về hệ thống phanh ABS và đánh giá kết quả so sánh với
phanh thường trên cùng một trạng thái.

- So sánh kết quả nghiên cứu với các tiêu chuẩn quy định kiểm định của hệ
thống phanh.

6


Chƣơng 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ
2.1 Cơ học lăn bánh xe
2.1.1 Lực tác dụng lên bánh xe khi phanh
Để thực hiện phanh người lái ngắt ly hợp để tách động cơ khỏi hệ thống truyền
lực đồng thời tác động lên bàn đạp phanh để hãm bánh xe lại.
Trong quá trình phanh vận tốc quay banh xe ωbthay đổi liên tục do tác dụng của
mô men phanh và lực bám của mặt đường. Lực Fζ sinh ra do khối lượng khung xe
tác dụng vào trục bánh xe và lực cản lăn Ff tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt
đường. Ta có sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng thẳng
đứng như hình 2.1.
ωb
Gb
V
Mjb

Fζ
Mp

rb

Mf

Fp

Ff
Zb

Hình 2.1: Sơ đồ lực và mô men trên bánh xe phanh
Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh thì cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma
sát còn gọi là mô men phanh Mp làm giảm tốc độ quay của bánh xe hoặc ngừng
quay. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Fp ngược với chiều chuyển
động. Phản lực Fp gọi là lực phanh và được xác định theo biểu thức.

7


S

K

L

0

0

2

1

5

4