车辆制动性的研究及优化.doc

车辆制动性的研究及优化 1汽车制动受力分析 1.1地面制动力 地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力山，但是地面制动力取决于两个摩擦副的摩 擦力：一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力，一个是轮胎与地面间的摩 擦力一一附着力。 UaW Ua W 几是车轮制动器屮摩擦片与制动鼓或制动盘相对滑转时的摩擦力矩；Fxb是地而制动力; W为车轮垂直载荷；Tp为车轴对车轮的推力；F刁为地面对车轮的法向反作用力；r为车轮 半径。 1.2制动器制动力 在在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力。以符号Fp表示。它 相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直至它能转动所 需的力，显然： 并参考试验得到的某四座轿午的制动器制动力踏板的关系曲线: ?厶轮。右轮 ?厶轮 。右轮 1.3地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 P Fp 汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制，所以只 有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制 动力。 1.4硬路面上的附着系数 滑移率： S = %z5o%xioo% 以下是试验所得的制动力系数曲线，可得制动力系数与滑移率的变化关系： #溢廉占书 #溢廉占书W 附着系数的数值主要决定于道路的材料、路面状况与轮胎结构、胎面花纹、材 料以及汽车运动的速度等因素。也与轮胎充气压力有关。应用被动悬架的动态性能与ABS 的PID控制器结合以提高驾驶性能，缩短制动距离。利用悬架挠度提高乘坐舒适性。集成 被动悬架和车辆模型将会对ABS的性能产生一些影响，主要包括：增加了非线性性能、明 显的路而干扰。如杲ABS控制器设计的不理想将会影响悬架的动态性能。因此，控制器需 要在保证提供转向控制和良好的乘坐舒适性的前提下处理这些问题⑵。 2汽车的制动效能及其稳定性的研究及优化 2.1制动距离与制动减速度 汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评定制动效能的指标是制动距 离s和制动减速度abo 制动距离是衡量一款车的制动性能的关键性参数之一，它的意思就人们在车辆处于某一 时速的情况下，从开始制动到汽车完全静止时，车辆所开过的路程。是汽车在一定的初速度 下，从驾驶员急踩制动踏板开始，到汽车完全停住为止所驶过的距离。包插反应距离和制动 距离两个部分。制动距离越小，汽车的制动性能就越好。 而制动减速度实际上就是指汽车制动时的减速度，这不是一个定值或稳定变化的值。 图Q是实际测得的，b）是经过简化后的曲线： 从a点到b点所经过的时间称为驾驶员反应时间，一般为0.3?1.0s； 从b点到e点所经过的时间是消除踏板间隙与制动器制动力增长过程所需时间和，称为 制动器的作用时间，一般为0.2?0.9s； 从e点到f点为持续制动时间，减速度基本不变。 从f点到g点是驾驶员放松制动器的时间，一般在0.2?1.0s。 从制动的全过程来看，总共包括驾驶员见到信号后作出行动反应、制动器起作用、持续 制动和放松制动器四个阶段。一般所指制动距离是开始踩着制动踏板到完全停车的距离。而 决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用的吋间、最大制动减速度（即附着力）以及 起始制动车速⑶。 2.2制动效能的恒定性 以上的讨论仅限于在冷制动情况（制动器起始温度在100°C以下）的制动效能。汽车在 繁重的工作条件下启动时，制动器温度常在30CTC以上，有时高达600-700°C 0高速制动时, 制动器温度也会很快上升。制动器温度上升后，摩擦力矩常会有显著下降，这种现象成为制 动器的热衰退。而且制动效能的恒定性主要指的就是抗热衰退性能。 2.3汽车的制动性能恒定性方面的优化 制动性能及其恒定性的优化也就主要是在以上两个方面着手，即缩短制动距离，增加抗 热衰退性。 1） 制动距离主要受到汽车本身质量，制动器效能、车轮材料、路而附着力等影响。首 先，路面的附着力我们暂时无法改变，所以制动距离的缩短，就要从汽车质量减轻，制动器 改进，车轮材料、安装方式的优化，以及新增一些可以提高制动力的设备这些方面来提高汽 车的制动性能。 减轻汽车质量的途经很多。 首先，可以将汽车车架更换成为铝合金或者钛合金（飞行器制造材料，成本很高），铝 合金与钛合金质量很轻，刚度也很高，不但可以缩短汽车的制动距离，还可以提高汽车的动 力性能与安全性能。接下来，便可以将车身换成碳纤维的材料，发动机采用镁合金制造外壳, 所有零部件都采用轻量化材料。最后，在车身材料以外还可以考虑减少汽车的外附件。例如 取消左右后视镜，采用摄像机内部现象；将雨刮器改装成单面全覆盖范围；左、右门风窗操 纵方式可改为手动或者改进电路减轻质量。 制动器主要分为盘式制动器和鼓式制动器。曾经的汽车主要采用鼓式制动器。现在的