TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG
PHANH CƠ ĐIỆN TRÊN ÔTÔ

SVTH: VÕ VĂN THANH
MSSV: 13145234
SVTH: NGUYỄN THANH VŨ
MSSV: 13145332
GVHD: TS.NGUYỄN VĂN TỒN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ôtô
Tên đề tài

NGHIÊN CỨU VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG
PHANH CƠ ĐIỆN TRÊN ƠTƠ

SVTH: VÕ VĂN THANH
MSSV: 13145234
SVTH: NGUYỄN THANH VŨ
MSSV: 13145332

GVHD: TS.NGUYỄN VĂN TOÀN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Võ Văn Thanh
2. Nguyễn Thanh Vũ

TP.Hồ Chí Minh,ngày 27 tháng 03 năm 2017
MSSV : 13145234
MSSV : 13145332

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ôtô

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: chính qui

Mã hệ đào tạo:

Khóa: 2013


Lớp: 131451A

1.Tên đề tài
NGHIÊN CỨU VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH PHANH CƠ ĐIỆN TRÊN ƠTƠ.
2.Nhiệm vụ đề tài
 Đặt vấn đề. Giới hạn đề tài.
 Giới thiệu tổng quát về hệ thống phanh cơ điện trên ôtô.
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh cơ điện trên ôtô.
 Một số hư hỏng của hệ thống phanh cơ điện .
 Ý tưởng thiết kế thi cơng mơ hình .Thi cơng hệ thống phanh cơ điện trên ôtô.
 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình.
 Kết luận và đề nghị.
3.Sản phẩm của đề tài
 01 mơ hình do sinh viên thi cơng hoạt động tốt theo hướng nghiên cứu của đề tài ,01 tập
thuyết minh (theo mẫu A4) và 02 đĩa CD nội dung đề tài.
4.Ngày giao nhiệm vụ đề tài : 30/03/2017 (kế hoạch chính thức 12/06/2017).
5.Ngày nộp đề tài: 24/07/2017.
TRƯỞNG BỘ MƠN

GVC.ThS .Nguyễn Văn Toàn

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

GVC.ThS .Nguyễn Văn Toàn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn khung gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Võ Văn Thanh

MSSV: 13145234

Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Vũ

MSSV:13145332

Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu và thi cơng mơ hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô.
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơtơ.
Họ và tên GV hướng dẫn: Ths.Nguyễn Văn Tồn
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN

2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể
tiếp tục phát triển)
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................


....................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................


3. Đánh giá:
TT

Mục đánh giá

Điểm tối
đa

1.

Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

2.

Điểm đạt
được


10
50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài


10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn khung gầm


PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Võ Văn Thanh

MSSV: 13145234 Hội đồng…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Vũ

MSSV: 13145332 Hội đồng…………

Tên đề tài: Nghiên cứu và thi cơng mơ hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô.
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơtơ.
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ..................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................


.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:

TT

Mục đánh giá

Điểm tối

đa

1.

Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10
Nội dung ĐATN

2.

Điểm đạt
được

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…


5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN


10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2017

Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH PHANH CƠ ĐIỆN.
Họ và tên sinh viên: Võ Văn Thanh
Nguyễn Thanh Vũ

MSSV: 13145234
MSSV: 13145332


Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơtơ
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện
và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung cả hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp.Hồ Chí Minh, ngày……tháng….năm 2017.


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian theo học tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh
chúng em đã học và tiếp thu những kiến thức quý báu từ q thầy cơ, khơng những về
chun ngành mà cịn về cuộc sống để từ đó làm nền tảng cho các em trong việc học tập,
nghiên cứu thêm tài liệu mới, giúp chúng em hoàn thiện thêm về lĩnh vực chuyên môn.
Đối với chúng em, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chi Minh là ngôi
trường tuyệt vời, nơi đã truyền ngọn lửa về học tập, nghiên cứu cũng như lòng yêu nghề .
Xin cảm ơn ban giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh đã
tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em theo học lớp Đại Học chun ngành ơtơ và tồn thể
q thầy cô trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền
đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường cùng q thầy cơ trong
Khoa Cơ Khí Động Lực đã trang bị những kiến thức hữu ích giúp chúng em có thể làm
việc sau này, cũng như đã tạo điều kiện tốt nhất để chúng em nghiên cứu và thực hiện đồ
án tốt nghiệp lần này.
Xin trân trọng cảm tạ Thầy Nguyễn Văn Tồn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng
em thực hiện đề tài để có được thành công như hôm nay.Và chân thành cảm ơn Thầy
Dương Tuấn Tùng đã cho phép sử dụng, khai thác mô hình cũ. Cảm ơn GVPB và tồn thể

q thầy cơ đã góp ý, giúp đỡ cho bài viết hồn thiện hơn. Chúng em xin kính chúc q
thầy cơ ln dồi dào sức khỏe để tiếp tục cống hiến, truyền ngọn lửa cho sự nghiệp giáo
dục nước nhà.
Xin chân thành cảm ơn .
Sinh viên thực hiện.
Võ Văn Thanh - Nguyễn Thanh Vũ

i


TĨM TẮT
Kể từ khi ơ tơ được phát minh ra, phanh đã là một bộ phận không thể thiếu của nó. Hệ
thống phanh là bộ phận được xem như quan trọng nhất bởi vì nó liên quan đến sự an tồn.
Do đó việc nghiên cứu, chế tạo ra hệ thống phanh tối ưu và hiệu quả là vấn đề luôn được
đặt lên hàng đầu.
Trải qua các cuộc cách mạng công nghiệp, lĩnh vực ơtơ đã có những bước tiến lớn trong
đó có sự cải tiến rất lớn đối với hệ thống phanh để đáp ứng những tiêu chuẩn nghiêm ngặt
.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, người ta đã nghiên cứu ra
hệ thống phanh mới đó là hệ thống phanh cơ điện .Trong đó có, “ hệ thống phanh nêm
điện tử của Siemens” – không dẫn động thủy lực, khơng cần trợ lực khí nén, hệ thống
phanh nêm điện tử EWB (Electronic Wedge Brake)[1] chỉ sử dụng dịng điện 12V nhưng
vẫn đạt lực phanh lớn.
Thơng qua những kết quả thử nghiệm thu được từ Siemens và các cơng trình nghiên
cứu của các chun gia, chứng tỏ rằng đây là hệ thống phanh ưu việt, có khả năng thay thế
cho hệ thống phanh hiện tại.
Nhận thấy đây là hệ thống phanh tiềm năng nên nhóm chúng em muốn tìm hiểu thơng
qua những tài liệu của hãng Siemens và các chun gia khác. Nhằm có cái nhìn tổng quan
hơn về hệ thống phanh mới này cũng như ứng dụng những lý thuyết đã tìm hiểu và nghiên
cứu,chúng em quyết định làm mơ hình mơ phỏng thơng qua sự hướng dẫn của thầy Nguyễn

Văn Toàn và sự cho phép khai thác mơ hình cũ của thầy Dương Tuấn Tùng .
Kết quả thu được thông qua thi công mô hình như sau:

 Đã ứng dụng được lý thuyết nghiên cứu của hệ thống phanh EWB lên trên mơ hình .
 Đã sử dụng được động cơ điện dẫn động phanh thay cho dẫn động bằng thủy lực hay
khí nén…

 Tạo được tiền đề cho sự nghiên cứu hệ thống phanh mới trên ô tô.
 Đã chỉ ra được điểm mạnh và hạn chế của phanh điện.
 Đã làm ra được mơ hình mơ phỏng để giới thiệu về một hệ thống phanh mới để cho các
bạn hiểu thêm về hệ thống phanh điện, tiếp tục nghiên cứu cải thiện hệ thống để ngày
càng hoàn thiện và đạt hiệu quả cao hơn.

ii


Tuy nhiên do đây là hệ thống phanh mới và đang trên cơ sở thử nghiệm do đó vẫn
chưa có nhiều tài liệu, cùng với kiến thức còn hạn hẹp của chúng em do đó bài viết của
chúng em sẽ cịn nhiều hạn chế. Kính xin các Thầy cơ, bạn đọc thơng cảm. Kính xin nhận
được những phản hồi cũng như góp ý để bài viết được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn.

iii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... i
TÓM TẮT ...........................................................................................................................ii
MỤC LỤC.......................................................................................................................... iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ..................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................. x
Chương 1: TỔNG QUAN .................................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................. 1
1.2 Mục đích nghiên cứu ................................................................................................. 2
1.3 Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 3
1.4 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 3
Chương 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHANH ĐIỆN .......................................... 4
2.1 Chức năng của hệ thống phanh ................................................................................. 4
2.2 Yêu cầu của hệ thống phanh ...................................................................................... 4
2.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh .......................................................................... 5
2.4 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu ........................................................................... 7
2.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh[2] ......................................... 11
2.5.1 Gia tốc chậm dần khi phanh ............................................................................... 11
2.5.2 Thời gian phanh .................................................................................................. 12
2.5.3 Quãng đường phanh ........................................................................................... 13
2.5.4 Lực phanh và lực phanh riêng ............................................................................ 15
2.6 Phân bố lực và mô men phanh ................................................................................ 16
2.7 Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế ................................................................. 18
2.8 Tổng quan phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB của Siemens. ...................... 21
Chương 3 : PHANH CƠ ĐIỆN - PHANH NÊM ĐIỆN EWB ..................................... 23
3.1 Cấu tạo ..................................................................................................................... 23
3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh .............................................................. 24
3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh cơ điện- phanh nêm điện EWB ............ 29
3.4 Điều khiển phanh cơ điện- phanh nêm điện EWB .................................................. 31
iv


3.5 Ưu và nhược điểm của phanh cơ điện-phanh nêm điện EWB ................................ 32

3.6 Đánh giá phanh điện ................................................................................................ 36
3.7 Phát hiện hư hỏng phanh trên xe ............................................................................ 36
Chương 4: THI CƠNG MƠ HÌNH ................................................................................ 37
4.1 Ý tưởng thiết kế ....................................................................................................... 37
4.2 Bố trí ........................................................................................................................ 37
4.3 Mơ hình mơ phỏng .................................................................................................. 38
4.4 Cơng việc chuẩn bị thi cơng mơ hình ...................................................................... 39
4.5 Quy trình thi cơng mơ hình ..................................................................................... 44
4.6 Ưu nhược điểm của mơ hình ................................................................................... 45
4.7 Cách sử dụng mơ hình ............................................................................................. 46
4.8 Phát hiện hư hỏng ................................................................................................... 47
4.9 Mục đích của nghiên cứu và thi cơng mơ hình ....................................................... 48
Chương 5 : KẾT LUẬN .................................................................................................. 49
5.1 Kết luận.................................................................................................................... 49
5.2 Ý kiến đề xuất .......................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 50
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 51
Sơ đồ thuật toán điều khiển mơ hình phanh cơ điện.…………………………….............52

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Danh mục các chữ viết tắt
Kí hiệu

Tên chữ viết tắt

ABS


Anti –lock Braking System

EWB

Electronic Wedge Brake

ESP

Electronic Stability Control

EBD

Electronic Brake-force Distribution

TRC

Traction Control System

BA

Brake Assist

ECU

Electronic Control Unit

DC

Direct Current


MOSFET

Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor

EMF

Electromotive Force

ASR

Anti Slip Regulation

BCH

Bộ chấp hành

TTL

Transistor - Transistor Logic
Ký hiệu đơn vị đo cơ bản

Đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị

Vận tốc góc




rad / s2

Lực

F

N

Trọng lựơng

G

N

Cường độ dịng điện

I

A

Chiều dài

L

m

Mơmen

M


N.m

Cơng suất

P

W

Bán kính

r

m

Qng đường

S

M

Thời gian

t

s

vi



Điện áp

U

V

Vận tốc

v

m/s

Phản lực bánh xe

Z

N

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hệ thống phanh bằng khối gỗ trên các mẫu xe ngày xưa ................................... 1
Hình 2.3: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh. ....................................... 6
Hình 2.4: Sơ đồ tác dụng lực lên ơtơ khi phanh ................................................................. 8
Hình 2.5.3: Đồ thị chỉ sự thây đổi quảng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu
phanh v1 và hệ số bám ....................................................................................................... 15
Hình 2.6.1: đồ thị chỉ quan hệ mô men phanh M p1 và M p 2 với hệ số bám  ................... 17
Hình 2.6.2: Đồ thị quan hệ giữa mơmen trong dẫn động phanh đảm bảo sự phanh lý
tưởng. ................................................................................................................................. 18

Hình 2.7: Giản đồ phanh ................................................................................................... 19
Hình 2.8: Cơ cấu phanh nêm điện [3]................................................................................. 21
Hình 3.1.2: Hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB[4] .................................. 23
Hình 3.2.1: Mạch H-Bridge .............................................................................................. 24
Hình 3.2.2: Phân tích lực phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB ............................... 26
Hình 3.2.3: Mối quan hệ giữa lực kẹp và góc nêm ........................................................... 28
Hình 3.2.4: Mối quan hệ giữa lực motor phanh và hệ số ma sát ...................................... 29
Hình 3.3: Hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB ........................................ 30
Hình 3.4: Sơ đồ điều khiển hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện EWB ................. 31
Hình 3.5.1: Hệ thống phanh ABS thủy lực. ...................................................................... 32
Hình 3.5.2: Hệ thống phanh ABS khí nén. ....................................................................... 33
Hình 3.5.3: Hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB ..................................... 34
Hình 3.5.4: Hiện tượng bề mặt đĩa phanh bị rổ, gồ ghề giảm rõ rệt qua quá trình vận
hành kiểm tra phanh. .......................................................................................................... 35
Hình 3.5.5: Bề mặt đĩa phanh trở nên tốt sau quá trình thực nghiệm. .............................. 35
Hình 3.5.6:So sánh quãng đường phanh giữa hệ thống phanh EWB và phanh thủy lực. 36
Hình 4.2: Mơ hình phanh cơ điện-phanh nêm điện tử EWB ............................................ 37
Hình 4.3: Mơ hình mơ phỏng phanh cơ điện .................................................................... 38
Hình 4.4: Mạch điều khiển mơ hình mơ phỏng. ............................................................... 39
Hình 4.4.1:Phanh cơ xe đạp. ............................................................................................. 40
Hình 4.4.2: Servo motor .................................................................................................... 40
viii


Hình 4.4.3: Module Encoder 20 Xung. ............................................................................. 41
Hình 4.4.4: Biến trở. ......................................................................................................... 42
Hình 4.4.5: Mạch giảm áp DC LM2596 3A ..................................................................... 42
Hình 4.4.6: Arduino Mega 2560. ...................................................................................... 43
Hình 4.7: Mơ hình mơ phỏng phanh cơ điện. ................................................................... 46


ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường……………21

x


Chương 1: TỔNG QUAN
Đặt vấn đề

1.1

Kể từ khi ô tô được phát minh ra, phanh đã là một bộ phận khơng thể thiếu của nó.
Hệ thống phanh mà chúng ta đang sử dụng trong những chiếc xe hơi hiện đại bây giờ đã
trải qua rất nhiều cải tiến kể từ khi phát minh.
Trong thời gian đầu, phanh được làm từ các khối gỗ được sử dụng trên xe ngựa
để giảm tốc độ, các khối gỗ được gắn vào vành bánh xe và người lái xe chỉ việc gạt đòn
bẩy, các khối gỗ sẽ hạn chế tốc độ quay của bánh xe. Cơ chế đơn giản này được sử dụng
trong rất nhiều năm về sau, thậm chí ở giai đoạn phát triển đầu tiên của xe hơi. Tuy nhiên,
với sự phát triển nhanh chóng về tốc độ của xe, việc sử dụng gỗ để làm phanh khơng cịn
hiệu quả nữa và nó cũng gây ra tiếng ồn khó chịu.

Hình 1.1: Hệ thống phanh bằng khối gỗ trên các mẫu xe ngày xưa
Hệ thống phanh bằng gỗ được thay thế bằng thép và da trong quá trình phát triển tiếp
theo. Bàn đạp chân được thay thế cho đòn bẩy, tuy nhiên vẫn còn những vấn đề hạn chế
với hệ thống mới này: tiếng ồn gây ra khi đạp phanh vẫn lớn và hiệu quả khi sử dụng chưa
cao.


1


Với sự phát triển liên tục và không ngừng nghỉ, ô tô ngày nay không chỉ là phương tiện
giao thông quan trọng, mà nó cịn mang đến sự thoải mái, an toàn cho người sử dụng.
Hệ thống phanh cũng được phát triển từ một hệ thống phanh thô sơ, người ta đã nghiên
cứu ra hệ thống phanh thủy lực và khí nén để phanh tốt hơn. Nhưng nó vẫn cịn rất nhiều
khuyết điểm như khi phanh lực phanh quá lớn, làm xe mất ổn định, quãng đường phanh
dài ... Hệ thống phanh tiếp tục được nghiên cứu và sửa đổi liên tục để tăng cường tính năng
an tồn cho xe. Để khắc phục những nhược điểm trên người ta đã nghiên cứu ra một hệ
thống phanh hiện đại hơn đó là hệ thống ABS (Anti-lock Braking system) phanh ABS hoạt
động theo nguyên lý nhấp nhã với 3 chế độ tăng áp, giữa áp, giảm áp nhằm không cho bánh
xe bị bó cứng để khỏi bị trượt và vẫn đánh lái được khi phanh.
Hệ thống phanh ABS có thành phần như cảm biến tốc độ, bộ điều khiển, bơm thủy lực
(phanh thủy lực) hay máy nén (phanh khí nén) và các van điện từ. Với sự phát triển khoa
học và kỹ thuật con người đã nghiên cứu ra nhiều hệ thống hỗ trợ phanh như : ESP, EBD,
ASR… Những chiếc xe hơi hiện đại ngày nay được trang bị hệ thống phanh đĩa thủy lực
hay phanh khí kết hợp với các hệ thống ABS với các hệ thống hỗ trợ phanh như ESP, EBD,
ASR…
Tuy nhiên, với xu hướng công nghệ điện tử hiện đại, hệ thống phanh bằng thủy lực và
khí nén chưa được xem là tối ưu. Vì nó chiếm nhiều khơng gian trong khoang động cơ, hệ
thống phanh cịn cồng kềnh và thời gian trễ khi phanh còn lớn... Con người tiếp tục nghiên
cứu ra một hệ thống phanh mới - phanh cơ điện sẽ là giải pháp cho tương lai. Chúng em
nhận thấy tìm năng lớn từ hệ thống phanh cơ điện trong đó điển hình là hệ thống phanh
nêm điện tử EWB mà Siemens đang nghiên cứu. Nên chúng em quyết định chọn đề tài
“Nghiên cứu và thi cơng mơ hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô“ để nghiên cứu và hiểu
thêm hệ thống phanh nêm điện tử EWB mà Siemens đang nghiên cứu .
1.2

Mục đích nghiên cứu


 Tìm hiểu tổng quan về hệ thống,mơ tả hoạt động, những ưu điểm để có cái nhìn sâu sắc
hơn, qua đó thiết lập mơ hình đơn giản để mô phỏng hệ thống phanh cơ điện “ hệ thống
phanh điện tử EWB” trên ơtơ.
 Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên, từng bước nâng cao trình
độ của sinh viên trong và ngồi trường.

2


1.3

Nội dung nghiên cứu

 Tổng quát về hệ thống phanh điện
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
 Hư hỏng
 Thi cơng mơ hình mơ phỏng sơ bộ hệ thống
1.4

Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nhiều phương pháp trong đó có phương pháp chính như sau:
 Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống phanh
 Nghiên cứu và biên dịch tài liệu nước ngồi.
 Tham khảo các mơ hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động lực.
 Chọn lọc thơng tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè.

3



Chương 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHANH ĐIỆN
2.1 Chức năng của hệ thống phanh
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển
động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định. Đối với ơtơ hệ thống phanh
là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ơtơ giảm tốc nhanh chóng
để khỏi gây tai nạn thiệt hại về người và của, an tồn cho người lái xe. Do đó để nâng cao
được hiệu quả khi phanh người ta ln tìm kiếm và cải thiện hệ thống phanh sao cho tốt
nhất, nhỏ gọn để giảm khối lượng xe và không gian xe.
Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe
hoặc một trục nào đấy của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu
phanh.
Trên ôtô sự 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 mịn 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. Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm
trọng, làm mất tính an tồn chuyển động của ôtô.
2.2 Yêu cầu của hệ thống phanh
 Phanh êm dịu trong bất kỳ mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh.
 Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay địn điều khiển khơng lớn.
 Dẫn động phanh có độ nhạy cảm lớn.
 Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ thế nào để sử
dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.
 Khơng có hiện tượng tự siết phanh.
 Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
 Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng.
 Giữ tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc địn điều khiển với lực phanh trên bánh xe.
 Có khả năng phanh khi sử dụng trong thời gian dài.
 Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe trong bất kì tình huống nào. Khi phanh đột ngột xe

phải dừng sau quãng đường ngắn nhất, tức có gia tốc cực đại. Theo tiêu chuẩn Châu Âu
xe con phải đạt hiệu quả cao nhất trong tất cả các trường hợp thử xe.
4


 Hệ thống phanh cần có độ nhạy cảm cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa
các lần phanh.
 Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết trên đường.
 Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau. Phanh tay có
thể thay thế phanh chân khi phanh chân gặp sự cố, đảm bảo chức năng dự phòng.
 Phanh tay dùng để giữ nguyên vị trí xe, phải giữ nguyên trên dốc tối thiểu là 18% (tức
là 16-20 độ).
 Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng
tới cơ cấu làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ …) phải dễ dàng điều
chỉnh thay thế các chi tiết hư hỏng.
 Ngoài ra cịn phải đảm bảo các u cầu như chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ
bền cao, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí.
2.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh
 Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì cơ cấu phanh sẽ tạo ra mơmen ma sát cịn
gọi là mơmen phanh nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe suất hiện phản lực tiếp
tuyến:

 Chiều ngược chiều chuyển động
 Phương song song với mặt phẳng nằm ngang
 Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đường


Xét tại một bánh xe như hình vẽ [2]

5



Hình 2.3: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên bánh xe khi phanh.
Trong đó :

M p : Mơmen phanh tác dụng lên bánh xe
Fp : Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường
M jb : Mơmen qn tính của bánh xe

M f : Mômen cản lăn
Ff

: Lực cản lăn

Z b : Phản lực của bánh xe

rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe
 Khi đó lực phanh Pp được xác định theo cơng thức:

Fp 

Mp
rb

(2.1)

 Do đó lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường

Fp max  F  Zb .


(2.2)

6


Trong đó:

Fp max : Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường
F

: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường

Zb

: Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe



: Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường

 Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe sẽ có
mơmen qn tính M jb tác dụng, mơmen này cùng chiều chuyển động của bánh xe.
Ngồi ra cịn có mơmen cản lăn M f tác dụng, mômen này ngược chiều chuyển động
và có tác dụng hãm bánh xe lại. Như vậy trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng
là:

Fpo 

M p  M f  M jb
rb


 Fp 

M f  M jb
rb

(2.3)

 Trong q trình phanh ơtơ, mơmen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến một lúc
nào đấy sẽ dẫn đến sự trượt lê bánh xe. Khi bánh xe bị trượt lê hồn tồn thì hệ số bám
có giá trị thấp nhất thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn
tới hiệu quả phanh thấp nhất. Không những thế, nếu các bánh xe bị trượt sẽ làm mất
tính năng dẫn hướng khi phanh, còn nếu bánh sau bị trượt khi phanh làm mất tính ổn
định khi phanh.
Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là khơng để bánh xe bị bó cứng
khi phanh) trên ơtơ hiện đại có hệ thống ABS chống bó cứng bánh xe khi phanh.
2.4 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu
Giả sử ôtô chuyển động với vận tốc v1 , khi phanh thì v1 giảm dần và gia tốc j<0.
Lúc này các lực tác dụng lên ôtô :

7