汽车制动性能的优化设计

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1、6技术纵横轻型汽车技术2012(9)总277汽车制动性能的优化设计张双双1刘恒2(1．北京理工大学机械与车辆学院2．武汉理工大学汽车工程学院)摘要提出研究的目的，根据汽车制动的受力分析，确定制动力分配比初值，给出制动力分配比的极限关系式。提出了在满载和空载不同的使用频率下，整车具有良好制动稳定性、较高制动效率的一种优化设计方法，以某客车为例进行优化设计，并对优化后的结果进行分析。该研究对汽车制动系统设计有一定的指导意义。关键词：制动性能制动力分配比优化设计制动新技术汽车在水平路面上制动时的受力情况，如图11研究的目的和内容所示。汽车在制动过程中，

2、地面对其作用是通过车汽车制动性能直接关系到人民的生命财产安轮发生的，因此可以分析车轮在制动过程中的受全。在汽车制动系统的设计工作中，一个最重要的力。分析载荷在轴间的分配对制动效能的影响，可技术问题就是如何确定汽车前后轴的制动力分以把两轴汽车简化成两轮模型，认为同轴的左右配。目前在对制动力分配比的研究中，许多文献只车轮载荷状况相同。··--———--··——-一my考虑了满载时的工况，或是将满载与空载使用概率等同考虑。在前一种情况下，由于许多汽车满载与空载时的制动系统元件参数变化值较大，故设计结果使汽车在空载状态下行驶时的制动稳定性较差，导致车辆在

3、制动时发生侧滑、甩尾等危险工况。在后一种情况下，虽然整车的制动稳定性较好，然而在实际应用中，汽车满载的使用概率一般要大于空载的使用概率，因此设计结果使整车的总图1制动时的汽车受力图体制动效能达不到最高。图1中忽略了汽车的滚动阻力偶矩、空气阻本文在设计制动力分配比时，综合考虑到满力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩，分别载与空载两种工况，给出了满载与空载在不同的对前后轮接地点取力矩，得：使用概率下，整车具有良好的制动稳定性和较高NIL=Gb+mhs(1)oI。制动效能的一种优化设计方法。另外，本文还介绍了当前使用的几种典型的制动技术的原理、构成N2

4、L=Ga—mhs(2)及功能，指出制动技术的进步显著提高了制动性式中N，、N厂—玢别为地面对前轮和后轮的法能，提高了汽车的安全性。向反作用力2汽车制动过程的受力分析汽车重力a、b_别为汽车质心至前轴和后轴2．1整车模型的建立轻型汽车技术2012(9)总277技术纵横7中心线的距离F=p詈=13Gz(7)Ⅱr一汽车质量与(3)(4)式联立，可得到前后轴的利用附du／d卜一汽车减速度着系数为：hg一汽车质心高度由(1)、(2)两式可求得地面法向反作用力可Fxbl=L(8)为：l(b+zhg)Fxb213'鲁)(3)_可1NG(a一导)(4)由式(8)

5、和(9)可得前后轴的制动效率分别2．2制动器制动力为：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F表示。行车制动EFrZ=一若(10)采用Ⅱ型双回路气压制动系。制动器制动力FEz一丽a／L(¨11)为：由于汽车后轮先抱死容易发生后轴侧滑，是F：—pSK~1BF—ir(5)]一种不稳定的工况，因而‘Pf≤‘P≤，由式(8)式中p一制动器气室气压，可由试验测得(9)可以得出制动力分配比的极限关系为：S一制动器气室膜片工作面积·一+≤p≤+(12K——力传动比式中Znl，_一整车应达到的最小制动强度BF_一制动器效能因数，i分别取

6、左前轮、右利用此式，可以确定‘p=0．2—0．8之间的各种前轮、左后轮、右后轮车辆，满载及空载工况下制动力分配比的容许范r一制动盘作用半径围。R——车轮有效半径当转弯制动时，作用在汽车质心的离心力将11——制动器工作效率，一般取0．85引起额外的载荷转移，导致外侧车轮上的法向反3制动力分配比的确定力增大。此外，车轮还必然会产生一个横向力，从而使可供制动利用的附着力减少。因此，制动力分3．1制动力分配比初值配比的最终确定，要由车辆的预定性能决定。汽车前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比，称为制动器制动力分配系数，并以符号B4优化设计来表示，则汽车

7、前后轴制动力分配比B初值为：4．1目标函数3-)附着系数‘p在制动减速度系数(z=0．2～0．8)范围内，应尽可能防止车轮抱死需要的附着系数，式中F，，F——前后制动器制动力即‘p=z时，地面的附着条件发挥才越充分，汽车轴F——汽车总制动器制动力．间制动力分配达到最佳。由于汽车满载和空载使3．2直线制动的最佳制动力分配用概率不同，制动强度Z在0．2～0．8变化时，每隔设汽车前轮刚要抱死或前、后轮同时刚要抱0．02取一个z值。根据汽车空载和满载时前后轴死时产生的减速度为du／dt=zg，式中z为制动强实际附着系数，利用曲线与理想曲线间差值平方度，地

8、面制动力为F，F，F分别为前后轮的和为最小建立目标函数。只考虑满载时的目标函地面制动力，‘Pf，‘Pr分别为前后轴的利用附着系数如下：数