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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用车辆制动系统设计方案的进展SPJUNG 1）,KJ.JUN 1,TWPARK 2）*and j.H.YOON 3 1）亚洲高校,讨论生院机械工程学院,韩国京畿道 443-749 2）亚洲高校,机械工程学系,韩国京畿道 443-749 3）,龙仁市器兴,区洞 Mabook ,现代摩比斯, 80-9 ,韩国京畿道 446-912 2007 年 5 月 12 出版, 2007 年 11月 21 日修订）摘要 -制动系统有很多部分组成,它包括一个助推器、主缸和卡尺,因此评判 汽车制动性能是相当有挑战性的；通过车辆测试来运算制动
2、力需要很多时间和 金钱；因此,进展一个定性估量车辆制动性能的方法是有益的；这个讨论给出 了一个可以分析车辆制动才能,如压力,效率,踏板行程的介绍；使用该程序 可把制动盘温度的增加和各种助推器的性能测试出来；依据悬挂系统的位移,由配备负荷传感比例阀的车辆的动态特性,可精确地得到阀门压力变化；由于 全部的输入和输出文件都可使用微软的电子表格,轻松完成设计数据治理和数 据库建设；关键词：制动性能,踏板行程,制动力,负载敏锐比例阀命名 ：减速度, m/s 2W DF,W DR：轴载荷转移, kgl ：轴距, mmh ：重心, mmBF,BR：前方,后方的抱负制动力,kgfLP IF,LPIR：车头,车
3、尾的 抱负线压力, kgf/cm 2LP AF,LPAR：车头,车尾的实际线压力,kgf/cm 2TPF,TP R：车头,车尾的门槛压力, kgf/cm 2CF,CR：前轮,后轮制动恒定,kgf/cm 2PC：阀截止点的压力, kgf/cm 2Fpedal：踏板的努力, kgf F0：踏板力缺失, kgf：带够,踏板,增压比 P, B：带够,踏板,制动效率 Finp,Fout：增压器的输入输出力, kgf K：助推器伺服比例 R：轮胎半径, mm REff：轮胎的有效半径, mm AC : 面积卡尺, EA NP：数字活塞, EA BF：制 动因数 1引言 为了车辆的安全,在各种车辆的驾驶特点
4、中,制动性能应当是首要考虑因 素；制动系统由很多部件组成 ,如踏板,总泵,助力器,阀门和刹车车轮；为了 设计出满意制动性能要求的系统,必需考虑到整个系统的每个部分同时进行的 特性影响；然而,通过一个实际的汽车测试来猜测制动性能需要大量的时间,劳动和成本；为了克服这一点,大多数公司科研院讨论制动系统,并开发出有 针对性的方案,把它用于设计当中；迄今完成一个很大的制动性能的讨论；Puleo1970 ）讨论制动力分发设备名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用而 Limpert1971 ,1974 ）
5、和 Nakaura1977 ）介绍了理论和试验方法来运算制 动 力 的 分 布 ； 由 多 个 组 员 Gatt1977 ） , Bisimis1979 ） , Ivanov and Belous2005 年）来调查讨论防抱死制动系统 ABS ）和其才能,以保证车辆 转向安全； Bosch2003 ）,开发汽车零部件,讨论的 ABS ,介绍了车辆的位 置掌握理论并通过体会和试验支持获得的数据；也用电脑调查猜测车辆的制动 性 能 ；Choi2004 ） 等 用 轮 胎 有 限 元 的 模 型 研 究 制 动 距 离 及 Hong 和 Huh2004 ）使用轮胎的动态模型系数估量刹车力和路面摩擦的
6、方法；特殊感 爱好的 Suh et al. 2001 ）等开发了一个程序来运算半挂汽车列车车辆的制动性 能； Kim 和 Rhim1992 ）调查踏板努力的制动成效装置的特点,Jung 和 Lee2004 ）依据减速的变化和踏板努力猜测的是车辆一个包涵性的制动性能；而很多发达国家的方案取决于使用车辆动态运动的制动性能运算,他们是 无法考虑到在制动过程中可能发生的光盘温度上升和增压压力的变化；特殊是 在车辆配备负载传感比例阀 LSPV ）的情形下,阀门削减压力只需依据前后重 量的变化来运算,不考虑变化阀门减速的特点；因此,结果往往不同于那些真 正的试验；此外,依据当前汽车行业全球化趋势,部分生产
7、和相关技术的进展 世界各地都在进步；因此,为更有效地讨论和进展,在开发设计数据的基础 上,利用它共享个人材料部件和整个系统的设计是必要；在本文中,一个程序,可以精确地估量了车辆的制动性能,并建立设计数 据基地；助推器特性的变化反映到车辆的制动性能分析；因此,运算和试验数 据之间的误差数据是削减的；通过运算截止压力,依据悬挂位移 LSPV 结构和 运行机制的基础上,可以更精确预见 LSPV 配备车辆的运动动态；该方案的用 户界面也加强,使设计人员能够轻松使用该程序；由于全部的输入和输出数据 在 Microsoft Excel 格式的基础上,可以很简单地使用设计数据；设计师可以使 用图表检查得到的
8、数据,对话框和文本文件；此外,数据库可用于交互验证车 辆的制动性能是否满意内部和外部法规；2运算性能理论 移动固定身体所需的力气比必需保持运动中的物体运动大些；这是由于其余摩擦超过运动磨擦；假如一个车轮被锁定了,由于车轮的制动操作过于强 烈,轮胎和负载表面之间的摩擦等于运动摩擦；假如车轮制动操作低于此点,车轮不断旋转,摩擦接近其它摩擦；基本上,刹车力不应当比轮胎和路面之间 的摩擦力大；因此,车辆最大的减速是路面的摩擦系数；图1轴重动态分布 2.1制动力的运算名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使
9、用为了获得抱负的制动力,依据车辆减速动态权重变化应第一被运算出来；制动过程中与静态中的重量安排相比,前轴重量增加,而后轴重量降低；依据车辆减速动态权重分布如图1所示,方程 1）和W W 2）抱负的制动方面轴重如下；BF=W DF3）BR= W DF4）长期制动压力与线压力交替使用；虽然它的定义与制动力不同,但是方程和表达式几乎是相同的；在任何道路上最大的抱负制动压力是LP IF= 5）LP IR= 6）实际制动压力应当是被应用到轮缸所得到的制动压力；制动压力依据阀特性来变化；由于汽车的重量转移到前轴,所以在制动过程中,前制动压力必需大于后轮制动压力；图 2显示的是比例阀的特点；图2 比例阀性能
10、曲线2.1.1 无阀 在制动系统没有阀门的情形下,制动压力如下；减速B=B F+B R=W 7） ,刹车力为通过把方程 5）和方程 6）代入方程 7）,方程 7）式可以写成方程 +C RLP AR-TP R 8）第 3 页,共 11 页由于有没有阀门,在公式9）中前制动压力与后制动压力相同；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - LP AF=LP AR=个人资料整理仅限学习使用9）2.1.2 压力阀 在切点之前,正如在以前没有阀门的情形下,拆分如方程 10）所示；LPAF等于 LPAR；在切点后,压力10）在制动过程中,配备卡尺制动装置产生的实际刹车力如图
11、3 所示；对轮胎中心的 力 矩 平 衡 方 程 是11）其中 FC是卡尺力和 FB 是实际的制动力；因此,实际 制 动 力 是12）在这里,卡尺力是指分泵在轮缸垫和盘之间产生的摩擦力；假如压力 P）应用到轮缸,推垫力是 PA CNP）B和由此产生的摩擦力成为 PA CNP）BBF； P是当制动开头显现的压力；P 也是通过减去阈压 TP）得到的压力,这是制动开头工作前的压力缺失,从一个真正的车辆管道线的压力 LP ）形成的；P=LP-TP ） , 因 此 , 适 用 于 车 轴 的 实 际 制 动 力 可 以 写 成 如 下 ；13）图 3 轮上卡钳的刹车力2.2估计光碟温度在制动时,动能转换为
12、热能,其中一些是用来增加盘温度的；盘温度上升会影响摩擦系数,因此,总的制动性能转变；在这个过程中,简化盘一站式温升在名师归纳总结 不断减速中的计算；方程为第 4 页,共 11 页 14）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用其中 V0 是车辆的初始速度,是光盘密度,是光盘的体积和 c 是光盘比热；在这个公式中,假设制动过程中只发生通过垫和盘之间的摩擦力,总动能用于增加光盘的温度；虽然这个公式不能给出准确的上升温度,它供应了一个光盘的温度变化估量的好方法；目前仍未进展不利用三维热分析垫的摩擦系数和盘温度之间关系的定量运算的方法；作为
13、一个结果,依据盘温度的变化引起垫的摩擦系数的变化,应当通过的发电机测试或实车测试获得；一旦预备垫的摩擦系数数据基础上,垫摩擦系数对应一个特定的盘温度可以发觉,随后,可更准确的估量制动性能；2.3 依据真空比率助力特性的变化踏板的努力,这是司机踩踏板时产生的力量,定量范畴从 0 kgf 到 70kgf ； “ 力通过踏板转移并被助推器放大；考虑的踏 板 损 失 力 量 , 踏 板 的 比 例 和 踏 板 效 率 , 助 推 器 输 入 力 为 15）没有输出力的助推器,直到输入力超过助推器的抗击力气,如图 4 所示 F1；目前,投入的力气比 F1 更大,输出力显著上升；在今后一个时期,输出力增加
14、如增压比和增压效率之间的产品；在图 4 的 F2,当助推器的放大动作终止时,产生的输出力与助推器是成正比的,这就是所谓的助推器故障；这些方程对应每种情形如下；图 4 物业曲线一助推器2.3.1 助 推 器 协 助 伺 服 协 助）错误 .FinpF1Fout =0 的 F1FinpF2错误 . 错误 .Fout= K F2F out=F inp F2）, + F32.3.2 助 推 器 故 障 伺 服 故 障）拐点的位置依据助推器里面的真空比转变；拐点通过增压器的设计参数,真空比和力跳来运算；在一个真空助力器的情形下,当没有由一名司机起源的踏板努力,助推器的里面通常保持在真空状态；然而,助推器
15、里面的真空比例是可以转变的；当外界的空气被吸入到里面时,助推器内部压力作为一个帮助力,那样会严峻影名师归纳总结 响助推器操作；依据真空比给出的助推器特性曲线如图5；第 5 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 5 助力特性曲线图 6 配备 PValve 与 LSPV 的车辆制动力曲线2.4 配备 LSPV 的车辆动态特性的运算 当他们相比满载略有加载时车辆遇到一个重要的载荷变化,制动压力传输到车轮来响应后轴重量的变化是由感应负荷掌握比例阀LSPV ）来掌握的；图 6 显示了在车辆配备压力阀和车辆配备了负荷传感压
16、力阀之间制动力的 差异；在此图中, IBFL 意味着负载下的抱负制动力,IBFU 意味着空载下的理 想制动力, ABF 意味着实际的制动力；配备车辆的实际制动力气与 P-阀保持不 变,无论车辆的重量；然而,当车辆配备 LSPV 依据车辆的重量调整实际制动 力；为了获得 LSPV 的拐点压力,依据减速后轴重量变化应使用方程 1）及2）运算；然后,依据后轴重量的悬挂位移变化必需通过悬架刚度运算 16）其中 x 为被悬挂位移, k 是弹簧刚度和 W 的是车辆的重量；最终,在此基础上 内部结构和 LSPV 的运行机制,依据悬挂位移测量拐点压力；3 程序的开发3.1 该方案的结构 该方案由三部分组成；第
17、一部分,预处理,明白程序的数据并在输入车辆制动名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用系统的设计参数组件之前运算盘和助推器的性能；其次,进行全部数据的分析求解；最终,后处理器,由此产生的数据如图形,对话框和文本文件；此外,使用后处理器,可自动打印在 体结构如图 7；MS-EXCEL 格式下输出的文件报告；该方案的总图 7 结构方案和分析过程 3.2 预处理器 输入的数据包括车辆的数据,前 /后/停车刹车数据,数据的助推器,主缸的数 据,阀门数据和所需的流体数据；由于全部输入文件为 MS-EXCE
18、L 格式,它是 特别有用的设计治理数据,并构建一个数据库；输入数据也可以在 MS-EXCEL 格式储存；3.3求解该方案从预处理器的输入数据中可运算各种制动性能；依据减速和踏板的努力完成分析；减速运算的结果,包括载荷分布、制动力、制动压力、制动距离等等；在这个方案中,减速范畴从0g 到 1.2g 以 0.01 g 为一步；程序来以减速获名师归纳总结 得实际的刹车力如图9；另一方面,就踏板的努力方面的结果,包括减速、线第 7 页,共 11 页的压力和踏板行程；当程序估量踏板的行程时,流体数据是必需的；依据踏板的努力,以取得减速程序,在图10 中；通过一个独立的对话框完成LSPV 车辆的动态特性的
19、运算；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 9 处理输入减速运算制动力和行压力程序图 10 处理输入减速运算踏板力程序4 核查和分析数据结果 由此产生的各种图表,依据减速绘制的制动力/压力分布曲线,欧洲经济共同体制动曲线,制动效能曲线和后轴的载荷分布曲线；然而,减速曲线、线压力分布曲线和踏板行程曲线得出踏板的努力；如图11 的 4 轴图表显示踏板努力之间名师归纳总结 的关系,同时显示增压器输入/输出力和线压力；设计师可以重叠曲线和转变轴第 8 页,共 11 页设置；此外,各轴的最高值依据每条曲线最大数据自动重新调整；- - -
20、 - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 11 四轴图表 此外,全部的结果数据可以作为文本文件进行检查,乘用车和商用车的制 动性能测试结果是能够通过另一个对话框得到验证数值；一些输出图在图 12 中；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 12 结果图 力分布和压力分布代表抱负 /实际制动力曲线与抱负 /实际当车辆满载,制动 压力曲线分别略有载货；踏板的努力与线压力显示制动时,踏板的努力变化的 压力从 0kgf 至 70kgf ；如制动压
21、力曲线,变异线压力时提出的助推器工作和不 工作,以及当车辆充分和稍微的载货；此外重叠,设计师们能够很简单分析数据结果,由于全部的数据都可以验 证和订正定量；在特定的,由于图可尽快更新订正输入数据,用户可以更有效 设计制动系统；表 1 中,一些估量数据的运算结果和实车试验数据进行了比较；发生错误 的主要缘由之一是,由于发动机进气管压力的缘由,真空助力器的压力变化不 会自动反映；在这个程序中,不考虑空气从外面流入真空助推器和从真空助力 器的空气流淌到发动机进气管；因此,错误在表 1 中显示,好像是由发动机影 响的转速和车速；然而,估量的最大的错误结果与试验结果之间的误差只有6.3；因此,开发的程序
22、是猜测证明车辆产生合理制动性能数据的；表 1 估量的数据和试验数据之间的比较名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用5 结论 在这项讨论中,开发了一个估量汽车制动性能的程序并建立了设计数据的基 础；使用这个程序,很简单验证制动性能元素,如制动力,制动压力,制动效 能,和 LSPV 动态特性；此外,由于制动系统部件的设计和制动特性的数据使 用 MS-EXCEL 文件治理,每个制动系统组件,可以插入或分居独立,设计师可 以一目了然从整个系统验证制动性能的变化；此外,制动系统的设计数据,可 以用来做车辆其他的零件或系统的基础材料；输入面板和程序图由商业软件构 成,它供应很多便利并具有强大的功能；有了这个软件,用户可以快速,简 便,有效的设计制动系统；最终,假如方案可以分析那些加入 ABS 和 TCS 控 制规律的最新制动系统的性能,利用一种算法,可以更有效地的设计制动系 统；猜测道路轮胎摩擦系数,可以适当的安排后分泵制动力；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页