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1、毕业设计说明书汽车制动力特性的研究与分析机电工程学院0701014149陈棠 学生姓名： 学号： 车辆工程学 院： 张赛飞专 业： 指导教师： 2011年 6 月中北大学2001届毕业设计说明书汽车制动力特性的研究与分析摘 要本文针对汽车的制动力特性进行分析研究，最后对制动性能进行仿真。在分析汽车制动系统的结构和基本原理的基础上，以制动性的三个评价指标为切入点对制动性能分析，然后探讨前、后制动器制动力的比例关系对汽车方向稳定性的影响，最后用Matlab软件进行仿真。本文最后分别对不带ABS的汽车和带ABS的汽车的制动性能进行Simulink仿真，对比分析仿真结果表明，不带ABS的汽车容易发生抱
2、死拖滑，带ABS的汽车具有更好的制动性能。关键词：制动性能 评价指标 ABS 仿真Automobile braking characteristics of research and analysisABSTRACTThe article analysised and studied the braking characteristics of car,then took simulation of braking performance. On the basis of analysis of brake system structure and basic principle, With
3、the braking three evaluation indexes as the breakthrough point, we analysised braking performance, And then studied the effect of front and back braking force scale on the stability of the automobile direction,and finally took the simulation of the front and back braking force scale with Matlab soft
4、ware.This paper finally took simulation of the car braking performance without ABS and with ABS by simulink. After analysised comparative Simulation results,we foud that car without ABS would slip easily,but the car with ABS would have better braking performance.Key words: braking performance evalua
5、tion index Antilock Brake System simulation 目录1 绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外制动系统发展现状11.2.1 国外发展现状11.2.2 国内发展情况22 汽车制动系统42.1 汽车制动系统的组成42.2 汽车制动系统的基本结构和原理42.2.1 基本结构42.2.2 制动力的产生42.3 汽车制动系统的分类52.4 汽车制动器52.4.1 鼓式制动器62.4.2盘式制动器73 汽车的制动性93.1 制动性能的评价指标93.2 制动时车轮受力103.2.1 制动器制动力103.2.2 地面制动力103.2.3 制动器制动力、地面制动力及
6、附着力之间的关系103.3 汽车的制动效能及其恒定性113.3.1 制动过程分析及制动距离113.3.2 制动效能的恒定性133.4 制动时汽车的方向稳定性143.4.1 制动跑偏143.4.2 制动侧滑153.4.3 转向能力的丧失153.5 制动力分配153.5.1 制动时，前、后轮的地面法向反作用力163.5.2 理想的前、后轮制动器制动力分配曲线173.5.3 具有固定比值的前、后制动器制动力及同步附着系数193.6 汽车在各种路面上制动过程的分析203.6.1 f线组与r线组203.7.2 制动过程分析223.7.3 同步附着系数0的选择233.8制动力的调节243.9 汽车制动性能
7、的Matlab仿真253.9.1 MATLAB简介253.9.2 BJ1042货车制动性能的Matlab仿真254 ABS的基本原理及组成284.1 ABS 的基本原理284.2 ABS系统的组成304.3 ABS 控制算法介绍315 汽车制动系统制动性能仿真335.1 SIMULINK仿真平台335.2 传统汽车制动系统制动性能的仿真模型345.2.1 车辆动力学模型345.2.2 轮胎模型355.2.3 滑动率的计算模型355.3 汽车制动系统制动性能仿真及结果分析365.3.1 不带ABS的汽车制动系统仿真365.3.2 带ABS的汽车制动系统仿真38结 论42参 考 文 献43致 谢4
8、5附 录46 第III页，共II页1 绪论1.1 研究背景及意义汽车制动系统是车辆行驶安全的关键装置。近年来，随着人类安全意识的提高,行车安全已是汽车发展的一个主要趋势之一。为了保证行车安全，如今汽车制动系的作用愈显重要，也只有制动性能良好，制动工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。据有关部门数据显示，2009年，中国汽车保有量约占世界汽车保有量的百分之三，但交通事故死亡人数却占世界的百分之十六。从二十世纪八十年代末中国交通事故年死亡人数首次超过五万人至今，中国(未包括港澳台地区)每年交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过10万人，已经连续十余年居世界第一1。而在由于车辆本身的问题而造成
9、的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的452。可见，提高制动系统的制动质量将有助于减少事故的发生,将大幅度地提高汽车的安全性。本文以ZB7160轿车后轮制动器为研究对象，进行制动力特性的研究。1.2 国内外制动系统发展现状近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，制动系统越来越重要。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中不断努力。目前关于汽车制动控制的研究包括制动控制的理论和方法,以及采用新的技术等。汽车制动时让它停下来的力是地面制动力,它来源于制动器制动力,但受制于地面最大附着力。如果地面制动力超过最大附着力，汽车将发生抱死现象，且这时地面附着系数较小，汽车将滑行很长距离才停
10、止，即制动距离过长。为解决这一问题，现在汽车上普遍装有ABS，它将滑移率控制在15%-30%3之间，防止汽车抱死，并且附着系数最大，制动距离缩短。但ABS仍有缺陷，制动系统并未完善，交通事故依然不断，为此世界各国在制动控制和制动技术上进行着不懈地的研究。1.2.1 国外发展现状德国的博世公司几十年来一直致力于制动系统的研究，1978年的时候，它推出了全球首个ABS，1986年博世推出全球首个TCS，而 1995年推出的ESP系统，则使得德国及其他国家的交通事故不断下降，80%的侧滑得到了避免，现在在汽车的使用率已达到40%以上4。2008年博世又推出了辅助制动系统。在紧急情况下当驾驶者想要尽快
11、停车，他通常会快速踩刹车，但往往由于力度不够而浪费了宝贵的制动距离，而制动辅助系统可以在这种情况下提供最大制动力5。另外，在当前宝马7系中配备的博世ESP至尊版是全球第一个带有FlexRay界面的制动控制系统。通过这一新数据总线，系统能够与相应的传感器、自适应巡航控制(ACC)、集成底盘管理系统(ICM)、发动机以及传输控制单元通信。与过去使用的CAN总线相比，FlexRay总线系统能以更高的速率传输更大的信息包，并且能够自动防止故障的发生。正如CAN一样，FlexRay也能够传输驱动信息，此外它还能够实现信号的实时传输。在危急驾驶状况下，电子稳定程序(ESP)能够通过对单个轮胎的制动稳定车辆
12、6。瑞德的沃尔沃公司在2009年日本汽车技术展示会演示了装配于新款SUV车型XC60上的低速紧急制动技术City Safety，沃尔沃装配在XC60上的这套City Safety低速紧急制动系统，能够有效防止撞车事件的发生。车辆以430km/h的速度行驶时，系统才会启动，与前方车辆的速度差加大，感知到存在碰撞危险时，就会自动制动7。目前世界上的主要制动技术还有：皆可博技术，福伊特缓速器等8。1.2.2 国内发展情况中国的制动系统的理论研究和技术发展水平不断在进步。2006年中国北车集团四方车辆研究所自主研发的“微机控制直通电控制动控制系统”，开创国产城轨制动控制系统载客运用先河9。而2006年
13、中国福马机械集团有限公司所属林海集团公司的“全地形车后轮制动系统中置蝶刹装置”获得国家知识产权局授予的专利权。全地形车后轮制动系统中置蝶刹装置已经应用于该公司制造的特种车辆上，明显地提高了制动的可靠性和安全性，有效地克服了目前国内全地形车普遍使用的后轮液压制动系统的缺陷10。同样在2006年，一种与汽车行驶安全息息相关，却又长期受制于国外核心技术，严重影响我国汽车产业国产化进程的汽车核心部件气压盘式制动器总成，近日由江苏恒力制动器制造有限公司研制成功。这一项拥有多项自主知识产权和核心技术的重要成果被江苏省申报为2006年度国家火炬计划重点项目。气压盘式制动器总成引进消化国际先进的设计理念，采用
14、气压式双推盘双调节制动技术，对汽车制动系统因摩擦片与制动盘摩擦组件的磨损而产生的过量间隙能进行自动报警、自动调节，并实施自动补偿，促使高速运行的车辆通过灵敏、快捷、有效的紧急制动刹车，应变各种突发事件，极大地减少和避免汽车运行中的事故隐患11。2011年，广州地铁第一列国产化制动系统列车开始运行。这标志着我国已成功研制出具有完全自主知识产权的地铁制动系统，并一举打破该领域的国外技术垄断12。目前中国的制动控制理论和技术水平和发达国家相比仍有很大的差距，很多厂商仍然是引进和模仿外国的技术。中国和外国的主要差距主要体现在智能化和自动化上，发达国家依靠电子信息技术的领先地位，已经在智能化方向上远远地走在了前面。2 汽车制动系统 2.1 汽车制动系统的组成汽车制动系统的功用是使行驶中的汽车减速甚至停车使 下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动。汽车制动系统的基本组成部分：（1）供能装置 包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部分称为制动能源，人的肌体亦可作为制动能源。（2）控制装置 包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。（3）传动
