Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu hệ thống phanh hạn chế trượt lết cho xe máy

• Tác giả: Nguyễn Sỹ An
• Người hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
• Đề tài: Nghiên cứu hệ thống phanh hạn chế trượt lết cho xe máy
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Sự cần thiết phải hạn chế trượt lết cho bánh xe khi phanh
• 1.2. Tình hình nghiên cứu hạn chế trượt lết bánh xe khi phanh
• 1.3. Nghiên cứu về hạn chế trượt lết bánh xe khi phanh (ABS) trên thế giới
• 1.4. Nghiên cứu về hạn chế trượt lết bánh xe khi phanh trong nước
• 1.5. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT VÀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH HẠN CHẾ TRƯỢT LẾT
• 2.1. Cơ sở lý thuyết hạn chế trượt lết bánh xe khi phanh
• 2.2. Hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi phanh
• 2.3. Phương pháp điều khiển hạn chế trượt lết bánh xe khi phanh
• 2.4. Quá trình điều khiển hạn chế trượt lết bánh xe khi phanh theo gia tốc góc
• 2.5. Cấu hình hệ thống phanh hạn chế trượt lết cho xe máy. Hệ thống phanh xe máy
• 2.6. Đề xuất cấu hình hệ thống phanh hạn chế trượt lết
• 2.7. Đề xuất cơ cấu điều áp
• 2.8. Cấu tạo cơ cấu điều áp
• 2.9. Nguyên lý làm việc cơ cấu điều áp
• 2.10. Tính toán mô phỏng cơ cấu điều áp
• 2.11. Mô hình mô phỏng hệ thống dẫn động phanh xe máy có hệ thống hạn chế trượt lết
• 2.12. Mô hình xy lanh – pít tông phanh chính
• 2.13. Mô hình xy lanh – pít tông công tác
• 2.14. Mô hình mô phỏng động lực học của quá trình phanh xe
• 2.15. Mô hình mô phỏng bánh xe khi phanh
• 2.16. Mô hình mô phỏng bánh xe không phanh (bánh xe trước)
• 2.17. Mô hình mô phỏng lốp xe
• 2.18. Mô hình mô phỏng quá trình phanh trên đường thẳng
• 2.19. Kết quả mô phỏng bằng mô hình đã xây dựng
• 2.20. Mô phỏng xác định thông số cơ cấu điều áp
• 2.21. Mô phỏng xác định lực nam châm điện
• 2.22. Tính nam châm điện cơ cấu điều áp
• 2.23. Nghiên cứu khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống có cơ cấu điều áp
• 2.24. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN (ECU)
• 3.1. Nghiên cứu chọn thuật toán điều khiển
• 3.2. Xác định ngưỡng gia tốc góc điều khiển hệ thống
• 3.3. Mô phỏng điều khiển theo độ trượt bánh xe
• 3.4. Mô phỏng điều khiển theo gia tốc góc bánh xe
• 3.5. Thiết kế chế tạo ECU
• 3.6. Cấu trúc hệ thống phanh hạn chế trượt lết và bộ điều khiển
• 3.7. Thiết kế khối cấp nguồn
• 3.8. Giới thiệu cảm biến đo vận tốc góc bánh xe
• 3.9. Khối xử lý tín hiệu cảm biến vận tốc góc
• 3.10. Khối xử lý tín hiệu từ công tắc bàn đạp phanh
• 3.11. Khối công suất điều khiển cơ cấu điều áp hệ thống phanh hạn chế trượt lết
• 3.12. Khối điều khiển
• 3.13. Kiểm tra bộ điều khiển
• 3.14. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 4.1. Bố trí hệ thống trên xe
• 4.2. Sơ đồ bố trí hệ thống trên xe máy
• 4.3. Bố trí hệ thống phanh hạn chế trượt lết trên xe máy thực
• 4.4. Mục đích thực nghiệm
• 4.5. Thiết bị đo ghi dữ liệu dùng trong thực nghiệm
• 4.6. Phương án thực nghiệm
• 4.7. Kết quả thực nghiệm hệ thống phanh hạn chế trượt lết
• 4.8. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống phanh và phanh chống trượt lết

Luận án tập trung vào nghiên cứu hệ thống phanh và phanh chống trượt lết cho xe máy, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam, nơi xe máy là phương tiện giao thông chủ yếu. Hệ thống phanh xe máy hiện tại chưa được trang bị công nghệ tiên tiến như phanh ABS, dẫn đến nguy cơ trượt lết cao khi phanh gấp. Nghiên cứu kỹ thuật này nhằm đề xuất giải pháp hạn chế trượt lết, cải thiện an toàn giao thông. Luận án cũng phân tích tình hình nghiên cứu về hệ thống phanh ABS trên thế giới và trong nước, từ đó xác định mục tiêu và phạm vi nghiên cứu.

1.1. Sự cần thiết của hệ thống phanh chống trượt lết

Việc hạn chế trượt lết khi phanh là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn xe máy. Khi bánh xe trượt lết, hệ số bám ngang giảm mạnh, dẫn đến nguy cơ đổ xe cao. Hệ thống phanh ABS trên ô tô đã chứng minh hiệu quả trong việc ngăn chặn trượt lết, nhưng trên xe máy, đặc biệt là các dòng xe phổ thông, công nghệ này chưa được áp dụng rộng rãi. Luận án nhấn mạnh sự cần thiết của việc nghiên cứu và phát triển hệ thống phanh hạn chế trượt lết phù hợp với điều kiện giao thông tại Việt Nam.

1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước

Trên thế giới, hệ thống phanh ABS đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên ô tô và một số dòng xe máy cao cấp. Tuy nhiên, các nghiên cứu về phanh chống trượt lết cho xe máy phổ thông còn hạn chế. Trong nước, chưa có công trình khoa học nào tập trung vào nghiên cứu hệ thống phanh tương tự. Luận án đặt mục tiêu lấp đầy khoảng trống này bằng cách đề xuất giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.

II. Nghiên cứu đề xuất và mô hình mô phỏng hệ thống phanh

Luận án đề xuất cấu hình hệ thống phanh hạn chế trượt lết cho xe máy, bao gồm cơ cấu điều áp và hệ thống dẫn động phanh. Mô hình mô phỏng được xây dựng để đánh giá hiệu quả của hệ thống, bao gồm mô phỏng động lực học quá trình phanh và khả năng đáp ứng tần số điều khiển. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống có khả năng hạn chế trượt lết hiệu quả, đặc biệt trên các loại đường có hệ số bám thấp.

2.1. Cơ sở lý thuyết và phương pháp điều khiển

Luận án trình bày cơ sở lý thuyết về hệ số bám và phương pháp điều khiển hạn chế trượt lết. Hệ thống phanh được đề xuất dựa trên nguyên lý điều chỉnh áp suất phanh theo gia tốc góc của bánh xe. Phương pháp này giúp kiểm soát hiệu quả hiện tượng trượt lết, đảm bảo an toàn xe máy trong các tình huống phanh gấp.

2.2. Mô hình mô phỏng và kết quả đánh giá

Mô hình mô phỏng được xây dựng để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh hạn chế trượt lết. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống có khả năng đáp ứng tần số điều khiển cao, giúp hạn chế trượt lết hiệu quả trên các loại đường khác nhau. Đây là cơ sở quan trọng để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trong các giai đoạn tiếp theo.

III. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ điều khiển

Luận án trình bày quá trình nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cho hệ thống phanh hạn chế trượt lết. Bộ điều khiển được thiết kế dựa trên thuật toán điều khiển theo gia tốc góc, giúp hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên đường thử đã chứng minh khả năng đáp ứng của bộ điều khiển trong các tình huống phanh khác nhau.

3.1. Thuật toán điều khiển và thiết kế bộ điều khiển

Luận án đề xuất thuật toán điều khiển dựa trên gia tốc góc của bánh xe, giúp hệ thống chuyển đổi giữa các pha tăng áp và giảm áp một cách linh hoạt. Bộ điều khiển được thiết kế với cấu trúc đơn giản, dễ dàng tích hợp vào hệ thống phanh xe máy hiện có.

3.2. Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên đường thử đã được tiến hành để đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng hạn chế trượt lết hiệu quả, đặc biệt trong các tình huống phanh gấp trên đường ướt hoặc có hệ số bám thấp.

IV. Nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng thực tế

Luận án trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm về hệ thống phanh hạn chế trượt lết trên xe máy. Các thử nghiệm được tiến hành trên đường thử với các điều kiện khác nhau, bao gồm đường khô và đường ướt. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng cải thiện đáng kể an toàn xe máy trong các tình huống phanh gấp.

4.1. Bố trí hệ thống và phương án thực nghiệm

Hệ thống phanh hạn chế trượt lết được bố trí trên xe máy thực, với các thiết bị đo lường được lắp đặt để thu thập dữ liệu trong quá trình thử nghiệm. Các phương án thực nghiệm được thiết kế để đánh giá hiệu quả của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

4.2. Kết quả thực nghiệm và đánh giá

Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống phanh hạn chế trượt lết có khả năng giảm thiểu đáng kể hiện tượng trượt lết, đặc biệt trên đường ướt. Điều này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của hệ thống trong việc cải thiện an toàn giao thông cho xe máy.