基于AMESIM的汽车制动系统仿真

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1、１１２２２０１４ＣＧ￣ＣＳ００３２０１４中国汽车工程学会年会论文集基于ＡＭＥＳＩＭ的汽车制动系统仿真吴兆东ꎬ戴峻ꎬ程海波ꎬ周鹤华晨汽车工程研究院【摘要】以某车型制动系统为对象ꎬ通过ＡＭＥＳＩＭ软件建立制动系统的虚拟模型ꎬ对真空助力器、制动主缸、制动轮缸以及管路准确建模ꎬ经过求解ꎬ获得了制动力与时间响应的仿真曲线ꎬ制动轮缸内需液量与时间响应的仿真曲线ꎻ制动轮缸内压力与需液量响应的仿真曲线ꎬ给制动系统开发实际提供了可靠的依据ꎮ【关键词】制动系统ꎬＡＭＥＳＩＭꎬ踏板感觉ＴｈｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡＭＥＳＩＭＷ

2、ｕＺｈａｏｄｏｎｇꎬＤａｉＪｕｎꎬＣｈｅｎｇＨａｉｂｏꎬＺｈｏｕＨｅＢｒｉｌｌｉａｎｃｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＡｂｓｔｒａｃｔ:ＢａｓｅｄｏｎＸ￣ｖｅｈｉｃｌｅＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍꎬＴｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｃｒｅａｔｅｄｕｓｉｎｇＡＭＥＳＩＭｓｏｆｔｗａｒｅꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｖａｃｕｕｍｂｏｏｓｔｅｒꎬｂｒａ￣ｋｉｎｇｍａｓｔｅｒｃｙｌｉｎｄｅｒꎬｂｒａｋｉｎｇｂｒａｎｃｈｐｕｍｐａｎｄｐｉｐｅ?Ｓｏｍｅｃｕｒｖｅｗｅｒｅｇａｉｎｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬｓｕｃｈａｓｂｒａｋｉｎｇｆｏｒｃｅ

3、ｖｓｔｉｍｅꎬｂｒａｎｃｈｐｕｍｐｆｌｏｗｖｓｔｉｍｅꎬｂｒａｎｃｈｐｕｍｐｐｒｅｓｓｕｒｅｖｓｆｌｏｗ?Ｗｈｉｃｈｉｓｖｅｒｙｈｅｌｐｆｕｌｔｏｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎬＡＭＥＳＩＭꎬｐｅｄａｌｆｅｅｌｉｎｇ消除间隙之前ꎬ后缸活塞和前缸活塞的运动方程分别如引言式(１)和式(２)所示ꎮ２ｄｘ１ｍ＝－Ｆ＋Ｆ＋Ｆ＋Ｆ(１)１２ｂｙ１ｓ１ｄ１常规制动系统包括制动踏板、真空助力器、制动主缸、ｄｔ２制动钳以及连接这些部件的机械元件和液压管路构成ꎬ其结ｄｘ２ｍ＝Ｆ＋Ｆ－Ｆ－Ｆ(２)２２ｓ３ｙ２ｓ１ｄ１构

4、组成较为复杂ꎬ影响系统动态特性的因素较多ꎮ要研究制ｄｔ动系统动力学特性ꎬ优化设计参数ꎬ保证系统的稳健性和可式中ｍ１———后缸活塞质量ꎻ靠性ꎬ必须实现有必要对整个液压制动系统进行仿真研究ꎮｍ———前缸活塞质量ꎻ２ｘ———后缸活塞位移ꎻ１制动系统数学模型的建立１ｘ———前缸活塞位移ꎻ２在建模及分析的过程中做如下假设:Ｆ———后缸制动液压力ꎻｙ１１)制动时不考虑车轮打滑ꎮＦ———前缸制动液压力ꎻｙ２２)制动时不考虑制动盘的温度影响Ｆ———无间隙连接弹簧力ꎻｓ１Ｆ———无间隙连接阻尼力ꎻ１?１制动主缸模块数学模型ｄ１Ｆ———前缸内弹簧力ꎮｓ３制动器主缸为中心阀双腔式主

5、缸ꎬ建模时考虑了其内部无间隙连接的弹簧力和阻尼力分别如式(３)和式(４)两个活塞的惯性ꎬ两活塞间的间隙及弹簧阻尼连接ꎮ模型示所示ꎮ意图如图１所示ꎮＦ＝(ｘ－ｘ＋Ｇ)ｋ(３)ｓ１１２１１ｄｘｄｘ１２Ｆｄ１＝(－)ｆ１(４)ｄｔｄｔ式中ｋ———无间隙连接弹簧刚度ꎻ１ｆ———无间隙连接阻尼系数ꎻ１Ｇ———无间隙连接弹簧预紧量ꎮ１后缸和前缸的制动液流量分别如式(５)和式(６)所示ꎮ图１制动器主缸模块建模示意图ｄｘ１ｑ＝Ａ(５)１１ｄｔ由示意图可以看出ꎬ在制动力的作用下ꎬ后缸活塞先要ｄｘ２克服两活塞间的弹簧阻尼影响来消除两活塞之间的间隙ꎬ间ｑ２＝Ａ２(６)ｄｔ隙消除后ꎬ

6、还要额外克服两活塞直接接触所产生的等效弹簧式中Ａ———后缸活塞有效面积ꎻ１阻尼影响ꎬ万方数据推动前缸活塞继续向前移动ꎮＡ———前缸活塞有效面积ꎮ２２０１４中国汽车工程学会年会论文集２０１４ＣＧ￣ＣＳ００３１１２３Ｅδｇ１?２制动轮缸模块数学模型Ｋｇ＝(１０)Ｄｇ制动轮缸采用盘式制动器ꎬ考虑到了钳体的惯性ꎬ钳体式中Ｋｇ———管路体积模量ꎻ和制动盘之间的间隙和接触后的弹簧阻尼等效模型ꎮ输入量Ｅｇ———管路材料弹性模量ꎻ为制动压力ꎬ输出量为制动器制动力ꎮ模型示意图如图２δ———管壁厚度ꎮ所示ꎮ２仿真模型的建立与结果分析２?１仿真模型与参数选择采用仿真模型的建立基于法

7、国ＩＭＡＧＩＮＥＳ?Ａ?公司所开发的ＡＭＥＳｉｍ软件平台ꎬ制动液参数模块是一个在液压制动系统外部的全局性模块ꎬ其作用是定义制动液密度、黏度等对液压系统产生影响的全局变量ꎮ参数值设定如表１所示ꎮ表１制动液参数模块参数值参数数值制动液密度８５０ｋｇ/ｍ３图２制动器轮缸模块建模示意图制动液黏度４２?５ｍｍ２/ｓ制动液体积模量１７００ＭＰａ由示意图可以看出ꎬ在制动压力的作用下ꎬ制动钳体先制动液平均工作温度４０℃要克服回位弹簧的阻力来消除钳体与制动盘之间的间隙ꎬ间隙消除后ꎬ还要额外克服钳体和制动盘直接接触所产生的等真空助力器选为３３３ｍｍ单膜片真空助力器ꎬ理论助力效弹簧

8、阻尼影响ꎮ比ｉ＝５ꎮ消除间隙之前ꎬ制动