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汽車制造與裝配專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)
本文首先以汽車制動(dòng)性理論知識(shí)為基礎(chǔ)，包括汽車制動(dòng)性的主要評(píng)價(jià)方法、制動(dòng)時(shí)車輪受力、制動(dòng)效能及其恒定性、制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性、前后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系等；然后利用matlab軟件對(duì)汽車制動(dòng)性能相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行仿真編程以及調(diào)試；最后進(jìn)行實(shí)例分析，建立fsae賽車制動(dòng)模型，結(jié)合車輛制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取制動(dòng)力分配比的初值為0.4，選取設(shè)計(jì)變量，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，設(shè)置約束條件，運(yùn)行程序進(jìn)行仿真分析，得出fase賽車的制動(dòng)距離為44.791m、最佳制動(dòng)分配比為0.6223、制動(dòng)減速度6.88m/以及同步附著系數(shù)為0.695。由仿真結(jié)果證明，所得結(jié)果滿足系統(tǒng)使用要求，對(duì)賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：制動(dòng)性能，建模，matlab，fsae賽車
1.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)概述
1.1汽車制動(dòng)性主要評(píng)價(jià)指標(biāo)
汽車的制動(dòng)是指汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車速的能力。它主要由制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的恒定性、制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性三方面來(lái)評(píng)價(jià)。
�。�1）制動(dòng)效能
制動(dòng)效能，指汽車在良好的路面上以一定初速度和規(guī)定的踏板力開(kāi)始制動(dòng)，
在最短的時(shí)間內(nèi)停車的一種能力，是制動(dòng)性能級(jí)墓本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般用制動(dòng)距
離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)力等表示。
�。�2）制動(dòng)效能的恒定性
制動(dòng)效能的恒定性，指抗熱衰退性能和抗水衰退性能，主要指抗熱衰退性能。其中，抗熱衰退性能指汽車離速行駛制動(dòng)或下長(zhǎng)坡制動(dòng)時(shí)隨制動(dòng)器溫度升離而保持摩擦力矩不下降的能力；抗水衰退性能指汽車涉水后對(duì)制動(dòng)效能的保持能力。
�。�3）制動(dòng)時(shí)汽車的方向德定性
制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性是指汽車在制動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生跑偏、側(cè)淆或喪失轉(zhuǎn)
向功能而按駕駛?cè)私o定方向行駛的能力。
1.2制動(dòng)時(shí)車輪的受力
1.2.1地面制動(dòng)力
制動(dòng)時(shí)地面對(duì)車輪的切向反作用力——fx
1.2.2制動(dòng)器制動(dòng)力
制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)產(chǎn)生的力————ft1 ft2
1.2.3地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力之間的關(guān)系
地面制動(dòng)力fμ 、制動(dòng)器制動(dòng)力fx及附著力fφ之間的關(guān)系。
1.附著力——地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值fφ。
2.附著力取決于輪胎與路面之間的摩擦作用及路面的抗剪強(qiáng)度。
3.硬路面上附著系數(shù)φ與滑移率s的關(guān)系
�。�1）制動(dòng)過(guò)程中車輪的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
第一階段：純滾動(dòng)，路面印痕與胎面花紋基本一致車速v =輪速vω
第二階段：邊滾邊滑，路面印痕可以辨認(rèn)出輪胎花紋，但花紋逐漸模糊。車速v＞輪速vω
第三階段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。
輪速vω = 0
若需增大fx，必須增大f。f取決于附著系數(shù)φ，φ又受滑移率s的影響。
�。�2）滑移率s
定義：s=[(v－vω)/v]×100%=[(v－r.ω)/v]×100%
分析結(jié)論：
s＜20%為制動(dòng)穩(wěn)定區(qū)域；
s＞20%為制動(dòng)非穩(wěn)定區(qū)域；
1.2.4硬路面上的附著系數(shù)
對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)控制中的道路路面附著系數(shù)實(shí)時(shí)估計(jì)問(wèn)題進(jìn)行研究。首先使用魔術(shù)公式建立1/4車輛制動(dòng)模型,即車輪制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型;然后將其中的附著系數(shù)相關(guān)項(xiàng)視為制動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)張狀態(tài),建立其擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,通過(guò)輪速信號(hào)和制動(dòng)力矩信號(hào)實(shí)時(shí)觀測(cè)制動(dòng)過(guò)程中地面與輪胎間的縱向力,進(jìn)而計(jì)算出路面附著系數(shù);最后在均勻路面和突變路面條件下進(jìn)行仿真研究。結(jié)果表明,所提出的方法對(duì)車輛制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和傳感器噪聲具有魯棒性,可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)道路路面附著系數(shù)的實(shí)時(shí)估計(jì),觀測(cè)器與控制器設(shè)計(jì)具有一定獨(dú)立性。
圖解：
1.3制動(dòng)分析
1.3.1制動(dòng)減速度
制動(dòng)減速度，是汽車在制動(dòng)過(guò)程中的減速度。它直接反映了使汽車減速行駛的制動(dòng)力的大小。顯然，制動(dòng)減速度越大，制動(dòng)力就越大，制動(dòng)距離也越短。由于它更科學(xué)、更準(zhǔn)確地反應(yīng)了汽車的制動(dòng)效能，所以已經(jīng)成為評(píng)價(jià)制動(dòng)效能的重要指標(biāo)，與制動(dòng)距離一起并用。
我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)各種車型汽車的制動(dòng)減速度的要求。
從制動(dòng)測(cè)試的結(jié)果中，最直觀的是可以看出兩車在制動(dòng)距離上的差異。不過(guò)，從減速的g值上可以看出另外一個(gè)結(jié)果：不管在什么初始速度下，雅閣的制動(dòng)減速g值都要小于凱美瑞的g值，這就可以說(shuō)明雅閣與凱美瑞不同的制動(dòng)特性：雅閣雖然在制動(dòng)距離上長(zhǎng)過(guò)凱美瑞，但雅閣在制動(dòng)時(shí)的車身動(dòng)態(tài)要好于凱美瑞，尤其在制動(dòng)時(shí)的“點(diǎn)頭”動(dòng)作上。
制動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
凱美瑞汽車型號(hào)：凱美瑞2.4g行駛里程（公里）：1349
測(cè)試環(huán)境溫度
�。〝z氏度）:13.13測(cè)試路面溫度
�。〝z氏度）:11.5
即時(shí)風(fēng)速（米/秒）:0.17即時(shí)風(fēng)向:與跑道成20度夾角
直線路段方向:西北偏北-東南偏南測(cè)試時(shí)間:XX.04.26（10點(diǎn)33分）
輪胎型號(hào)：普利司通215/60r16 95v試車：邵笑記錄：張胤載重：
125公斤
輪胎壓力（巴）左前2.0右前2.0左后2.0右后2.0
減速時(shí)間（秒）減速距離（米）減速g值（g）
最大
40公里/小時(shí)平均值：1.847.8370.975
60公里/小時(shí)平均值：2.37516.3691.006
80公里/小時(shí)平均值：2.9928.2321.05
100公里/小時(shí)平均值：3.55544.5051.05
速度偏差一覽
車輛速度表gps實(shí)際車輛速度
40公里/小時(shí)36公里/小時(shí)
50公里/小時(shí)45公里/小時(shí)
60公里/小時(shí)56公里/小時(shí)
80公里/小時(shí)75公里/小時(shí)
100公里/小時(shí)95公里/小時(shí)
制動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
雅閣汽車型號(hào)：雅閣行駛里程（公里）:1723
測(cè)試環(huán)境溫度（攝氏度）：13.13測(cè)試路面溫度（攝度）:11.5
即時(shí)風(fēng)速（米/秒）:0.17即時(shí)風(fēng)向:與跑道成20度夾角
直線路段方向:西北偏北-東南偏南測(cè)試時(shí)間：XX.04.26（10點(diǎn)33分）
輪胎型號(hào)：橫濱215/60r16 95h試車:邵笑記錄張胤載重：
125公斤
輪胎壓力（巴）左前2.1右前2.1左后2.1右后2.1
減速時(shí)間（秒）減速距離（米）減速g值（g）
最大
40公里/小時(shí)平均值：1.6456.9361.057
60公里/小時(shí)平均值：2.33516.0341.051
80公里/小時(shí)平均值：3.0228.7621.001
100公里/小時(shí)平均值：3.67845.3531.001
速度偏差一覽
車輛速度表gps實(shí)際車輛速度
40公里/小時(shí)39公里/小時(shí)
50公里/小時(shí)48公里/小時(shí)
60公里/小時(shí)59公里/小時(shí)
80公里/小時(shí)75公里/小時(shí)
100公里/小時(shí)96公里/小時(shí)
1.3.2制動(dòng)距離的分析
在剎車的過(guò)程中車輪與地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況是決定剎車距離的關(guān)鍵。在剎車過(guò)程中，起主要作用的力是輪胎與地面的摩擦力，空氣阻力所起的減速作用在高速時(shí)有一定影響，在低速時(shí)可以忽略。輪胎與地面的摩擦力在不同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況下可分三種，分別是靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力。同樣的車重下，這三種力均與輪胎和路面有關(guān)。輪胎的因素很關(guān)鍵，但是我們無(wú)法得到有關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)分析，因此假設(shè)輪胎情況都是一樣的。路面越粗糙，提供的摩擦力就越大。干燥路面比雨雪路面摩擦力要大得多。
三種力中哪一種力最大，在剎車過(guò)程中哪一種力起主要作用，是我們分析剎車距離長(zhǎng)短首先要弄清楚的兩個(gè)問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn)，滾動(dòng)摩擦力是最小的，靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力哪一個(gè)大，在接觸的兩個(gè)物體表面沒(méi)有發(fā)生變化或者破壞的情況下，靜摩擦力肯定是最大的。根據(jù)我們急剎車時(shí)總是伴隨著有一條黑色剎車痕跡，這是車輪鎖死后停止?jié)L動(dòng)輪胎橡膠與路面直接磨損造成的。因此，可以認(rèn)為在剎車過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力是起主要作用的。但是，輪胎橡膠與路面劇烈摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量引起橡膠溫度升高，高溫下的橡膠物理性能會(huì)下降，硬度和耐磨性能下降導(dǎo)致滑動(dòng)摩擦力減少。在車輪從滾動(dòng)到抱死的這個(gè)過(guò)程中，開(kāi)始起作用的是滾動(dòng)摩擦，抱死臨界點(diǎn)時(shí)是靜摩擦，抱死后是滑動(dòng)摩擦，我們不妨稱為“摩擦循環(huán)”�？梢钥闯觯赼bs系統(tǒng)不起作用的情況下，輪胎與路面的摩擦力情況就已經(jīng)很復(fù)雜。現(xiàn)在的小汽車都配備了abs系統(tǒng)，abs系統(tǒng)的主要作用就是保證在急剎車時(shí)輪胎不會(huì)抱死（也就是避免滑動(dòng)摩擦情況的發(fā)生），確保駕駛員對(duì)車輛的控制，避免跑偏等。abs的工作原理就是通過(guò)電子控制系統(tǒng)，對(duì)剎車裝置進(jìn)行控制，使得剎車裝置在極短的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)車輪進(jìn)行抱死和松開(kāi)操作，在提供最大限度的制動(dòng)力的同時(shí)，保持車輛良好的控制性。
�？怂故褂玫腶bs版本是bosh 7.1，調(diào)節(jié)頻率是每秒10-14次，而據(jù)稱同類國(guó)產(chǎn)車的調(diào)節(jié)頻率是每秒8-10次�；ü谂c寶來(lái)的abs版本及工作參數(shù)我手頭沒(méi)有資料，請(qǐng)知道的人士提供。也就是說(shuō)，�？怂姑棵腌娍梢宰�14個(gè)不同的輪胎接觸面與路面發(fā)生“摩擦循環(huán)”，而一般車子每秒鐘只有10個(gè)“摩擦循環(huán)”。假定每個(gè)“摩擦循環(huán)”都提供同樣的摩擦做功（當(dāng)然實(shí)際情況可能不完全相符），那么同樣時(shí)間里“摩擦循環(huán)”出現(xiàn)得越多，摩擦力做的功就越多，車子就越容易減速，自然剎車距離就越短。
綜上所述，摩擦力與剎車盤(pán)、輪胎、abs等都有直接關(guān)系。與車重關(guān)系不大，因?yàn)樵诶碚摖顩r下摩擦力等于車重乘以摩擦系數(shù)。在目前的情況下，假設(shè)同類型的車子輪胎相差不多（而且也無(wú)法調(diào)整為同一種輪胎），假設(shè)剎車盤(pán)都能提供足夠的抱死壓力，假設(shè)每輛車都配備了abs且在急剎車時(shí)abs都介入工作，那么abs的版本就是決定剎車距離最關(guān)鍵的因素。每秒抱死-松開(kāi)的次數(shù)越多，提供的摩擦做功越多，剎車性能越好。
以上的觀點(diǎn)成立需要幾個(gè)假設(shè)。如果三種力中靜摩擦力起主要作用，而靜摩擦力只在車輪抱死的臨界點(diǎn)才會(huì)發(fā)生，因此abs同樣時(shí)間內(nèi)進(jìn)行越多的抱死-松開(kāi)操作就會(huì)使得靜摩擦力起作用的次數(shù)越多，上述觀點(diǎn)肯定成立。如果三種力中滑動(dòng)摩擦力起主要作用，而滑動(dòng)摩擦力隨輪胎橡膠升溫而迅速下降，那么abs同樣時(shí)間內(nèi)進(jìn)行越多的抱死-松開(kāi)操作就會(huì)使得越多的輪胎不同表面與地面摩擦，避免升溫而降低摩擦系數(shù),上述觀點(diǎn)也成立。如果abs的工作原理偏重松開(kāi)，也就是為了保持車輛的控制而在抱死-松開(kāi)操作中松開(kāi)的時(shí)間比抱死時(shí)間長(zhǎng)，因?yàn)橹挥性谲囕啽赖那闆r下才能提供最大的摩擦力，abs在同樣時(shí)間內(nèi)調(diào)整頻率越快，發(fā)生抱死的次數(shù)就越多，那么上述觀點(diǎn)同樣成立。
1.3.3制動(dòng)系統(tǒng)的組成
制動(dòng)系統(tǒng)是由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。制動(dòng)器是指產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件，其中也包括輔助系統(tǒng)中的緩沖裝置。而制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置，其中供能裝置是指包括供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件，其產(chǎn)生制動(dòng)能量的部分稱為制動(dòng)能源，人的肌體也可作為制動(dòng)能源；控制裝置是指包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的各種部件，如制動(dòng)踏板、制動(dòng)閥等；傳動(dòng)裝置是指包括將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器的各個(gè)部件，如制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸等；較為完善的制動(dòng)系統(tǒng)還具有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置、報(bào)警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝置。制動(dòng)系統(tǒng)的組成如下圖所示：
2制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置
2.1概述
（1）前后輪同步滑移的條件
汽車制動(dòng)過(guò)程中，最好是前后輪同時(shí)抱死滑移，如果前后車輪的制動(dòng)力之比等于前后車輪對(duì)路面的垂直載荷之比，就能滿足同步滑移的條件，即b11b2 2 fg=fg式中，b1f為前輪制動(dòng)力；b2f為后輪制動(dòng)力；1g為前輪對(duì)路面的垂直載荷；2g為后輪對(duì)路面的垂直載荷。
�。�2）理想的前后輪制動(dòng)力分配特性
汽車在制動(dòng)過(guò)程中，前后輪的垂直載荷是變化的，如果要滿足同步滑移的條件，要求制動(dòng)器制動(dòng)力（也即促動(dòng)管路壓力）也要隨載荷而變化，這種變化關(guān)系做出的曲線稱為理想的前后輪制動(dòng)力分配特性曲線，如下圖所示。當(dāng)汽車載荷變化時(shí)，曲線位置也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。
大多數(shù)汽車前后促動(dòng)管路的壓力是相等的，因而其前后輪制動(dòng)力之比為定值，這種設(shè)計(jì)顯然不能滿足理想的制動(dòng)要求。從提高汽車制動(dòng)時(shí)的安全性考慮，應(yīng)盡量避免制動(dòng)時(shí)后輪先抱死滑移，并盡可能充分地利用附著條件，產(chǎn)生盡可能大的制動(dòng)力。這就促使現(xiàn)代汽車越來(lái)越多地采用各種制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，使前后促動(dòng)管路壓力的實(shí)際分配特性曲線在不同程度上接近于相應(yīng)的理想分配特性曲線，并位于理想分配特性曲線的下方。
目前制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置的類型很多，有限壓閥、比例閥、感載閥和慣性閥等，它們一般都是串聯(lián)在后促動(dòng)管路中，但也有的是串聯(lián)在前促動(dòng)管路中。制動(dòng)力調(diào)節(jié)的最佳裝置是防抱死制動(dòng)裝置，它可使前后促動(dòng)管路壓力的實(shí)際分配特性曲線更接近于相應(yīng)的理想分配特性曲線。
2.2限壓閥與比壓閥
（1）限壓閥
限壓閥串聯(lián)于液壓或氣壓制動(dòng)回路的后促動(dòng)管路中，其作用是當(dāng)前、后促動(dòng)管路壓力p1和p2由零同步增長(zhǎng)到一定值后，即自動(dòng)將p2限定在該值不變。液壓限壓閥的結(jié)構(gòu)及其靜特性如下圖所示：
�。�2）比壓閥
比壓閥也是串聯(lián)于液壓或氣壓制動(dòng)回路的后促動(dòng)管路中，其作用是當(dāng)前后促動(dòng)管路壓力p1與p2同步增長(zhǎng)到一定值ps后，即自動(dòng)對(duì)p2的增長(zhǎng)加以節(jié)制，亦即使p2的增量小于p1的增量。比壓限壓閥的結(jié)構(gòu)及其靜特性如下圖所示：
�。�3）感載閥
感載閥的特點(diǎn)是特性曲線隨整車載荷的變化而變化。感載閥有感載比例閥和感載限壓閥兩種，其靜特性曲線如下圖所示：
假設(shè)汽車滿載時(shí)，感載閥特性曲線為a1b1；而在空載時(shí)，感載閥的調(diào)節(jié)作用起始點(diǎn)自動(dòng)改變?yōu)閍2，使特性曲線變?yōu)閍2b2 。但兩特性曲線的斜率還是相等的。這種變化應(yīng)當(dāng)是漸進(jìn)的，即在實(shí)際裝載質(zhì)量為任何值時(shí)，都有一條與之相應(yīng)的特性線。在限壓閥或比例閥的結(jié)構(gòu)及其他參數(shù)一定的情況下，調(diào)節(jié)作用起始點(diǎn)的控制壓力ps值取決于限壓閥或比例閥的活塞彈簧預(yù)緊力。因此，只要使彈簧預(yù)緊力隨汽車實(shí)際裝載質(zhì)量而變化，便能實(shí)現(xiàn)感載調(diào)節(jié)。
�。�4）慣性閥
慣性閥（g閥）是一種用于液壓系統(tǒng)的制動(dòng)力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。其特性曲線形狀與感載閥相似，但其調(diào)節(jié)作用起始點(diǎn)的控制壓力值ps取決于汽車制動(dòng)時(shí)作用在汽車重心上的慣性力，即ps不僅與汽車總質(zhì)量（或?qū)嶋H裝載質(zhì)量）有關(guān)，并且與汽車制動(dòng)減速度有關(guān)。
3防抱死制動(dòng)裝置
3.1概述
前已述及，當(dāng)車輪抱死滑移時(shí)，車輪與路面間的側(cè)向附著力將完全消失。如果是前輪（轉(zhuǎn)向輪）制動(dòng)到抱死滑移而后輪還在滾動(dòng)，汽車將失去轉(zhuǎn)向能力（跑偏）。如果是后輪制動(dòng)到抱死滑移而前輪還在滾動(dòng)，即使受到不大的側(cè)向干擾力，汽車也將產(chǎn)生側(cè)滑（甩尾）現(xiàn)象。這些都極易造成嚴(yán)重的交通事故。因此，汽車在制動(dòng)時(shí)不希望車輪制動(dòng)到抱死滑移，而是希望車輪制動(dòng)到邊滾邊滑的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。汽車防滑控制系統(tǒng)是防止汽車在制動(dòng)過(guò)程中車輪被抱死滑移和汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中(特別是起步、加速、轉(zhuǎn)彎等)驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象的控制系統(tǒng)。目前在某些中、高級(jí)轎車、大客車和重型貨車上都裝有防抱死裝置（antilock braking system），簡(jiǎn)稱abs。
1）滑動(dòng)率對(duì)附著系數(shù)的影響汽車在制動(dòng)過(guò)程中，車輪的運(yùn)動(dòng)可以劃分為三個(gè)階段：純滾動(dòng)、邊滾邊滑、完全拖滑。一般用滑動(dòng)率s表征滑動(dòng)成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例。
車輪與路面之間的附著系數(shù)是隨滑動(dòng)率而變化的，二者之間的關(guān)系如下圖所示：
當(dāng)滑動(dòng)率處于15%～35%的范圍內(nèi)時(shí)，縱向附著系數(shù)φz和側(cè)向附著系數(shù)φc的值都較大�？v向附著系數(shù)φz大，可以產(chǎn)生較大的制動(dòng)力，保證汽車制動(dòng)距離較短；側(cè)向附著系數(shù)φc大，可以產(chǎn)生較大的側(cè)向力，保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。
3.2防滑控制系統(tǒng)的作用和控制方式
汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)輪可能發(fā)生滑轉(zhuǎn)，滑轉(zhuǎn)成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例用正滑動(dòng)率來(lái)表示，即
防滑控制系統(tǒng)就是在汽車驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，將驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率控制在5%～15%的最佳范圍內(nèi)。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)是在汽車制動(dòng)狀態(tài)下，將車輪滑動(dòng)率控制在8%～35%的最佳范圍內(nèi)。在上述最佳范圍內(nèi)，不僅車輪和地面之間的縱向附著系數(shù)較大，而且側(cè)向附著系數(shù)的值也較大，保證了汽車的方向穩(wěn)定性。
3.3制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（abs）
國(guó)產(chǎn)捷達(dá)、桑塔納和紅旗ca7220型轎車等，都可以根據(jù)用戶需要選防抱死制動(dòng)裝置（abs）。下面以紅旗ca7220型轎車的防抱死制動(dòng)裝置為例，說(shuō)明其組成和工作原理。
3.3.1制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的基本組成和工作原理
制動(dòng)防抱死系統(tǒng)主要由輪速傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和電子控制器（ecu）等組成。
其基本工作原理是，汽車制動(dòng)時(shí)，首先由輪速傳感器測(cè)出與制動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速成正比的交流電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)送入電子控制器（ecu）。由ecu中的運(yùn)算單元計(jì)算出車輪速度、滑動(dòng)率及車輪的加、減速度，然后再由ecu中的控制單元對(duì)這些信號(hào)加以分析比較后，向壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出制動(dòng)壓力控制指令。使壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥等直接或間接地控制制動(dòng)壓力的增減，以調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，使之與地面附著狀況相適應(yīng)，防止制動(dòng)車輪被抱死。
3.3.2 abs的類型及布置形式
�、侔雌囍苿�(dòng)系統(tǒng)分類：液壓制動(dòng)系統(tǒng)abs、氣壓制動(dòng)系統(tǒng)abs和氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)abs。
�、诎碼bs中控制管路(通道)數(shù)和傳感器數(shù)量，又可分為以下6種布置形式：四傳感器四通道四輪獨(dú)立控制的abs 、四傳感器四通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的abs 、四傳感器三通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的abs 、三傳感器三通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的abs 、四傳感器二通道前輪獨(dú)立控制的abs和四傳感器二通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的abs。
3.3.3 abs部件的結(jié)構(gòu)及其工作原理
�、佘囕嗈D(zhuǎn)速傳感器（簡(jiǎn)稱輪速傳感器）汽車防滑控制系統(tǒng)中都設(shè)置有電磁感應(yīng)式輪速傳感器。它可以安裝在車輪上，也可以安裝在主減速器或變速器中。
4制動(dòng)性能的臺(tái)式試驗(yàn)檢測(cè)法
用專用試驗(yàn)臺(tái)架檢測(cè)汽車制動(dòng)性是國(guó)內(nèi)外廣泛采用的方法，尤其是廣為用于檢測(cè)在用車輛的制動(dòng)性。臺(tái)式檢測(cè)車輛制動(dòng)性不需要裝卸測(cè)試儀具，受檢車輛只需駛上測(cè)試臺(tái)架、檢測(cè)（制動(dòng)）、駛離臺(tái)架，便完成了檢測(cè)作業(yè)，臺(tái)架會(huì)自動(dòng)顯示、打印出檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果給出制動(dòng)性合格與否。
臺(tái)式檢測(cè)車輛制動(dòng)性的參數(shù)可以是制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度，也可以是制動(dòng)力，但主要是以制動(dòng)力作為檢測(cè)參數(shù)。臺(tái)架制動(dòng)檢測(cè)參數(shù)決定了制動(dòng)檢測(cè)用臺(tái)架的結(jié)構(gòu)原理。
臺(tái)式檢測(cè)法按檢測(cè)時(shí)受檢車輛相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)的狀況，可以分為動(dòng)態(tài)檢測(cè)法和靜態(tài)檢測(cè)法。
4.1動(dòng)態(tài)檢測(cè)
臺(tái)式動(dòng)態(tài)檢測(cè)的受檢車輛是在臺(tái)架上行駛中制動(dòng)，如同在道路上行駛制動(dòng)一樣。臺(tái)式動(dòng)態(tài)檢測(cè)具有路試檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，且不受道路、氣候條件的影響，只是受檢車輛在臺(tái)架上行駛的速度較在道路上低，一般都小于5km/h。因此，臺(tái)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)尚不能等同、取代路試檢測(cè)，更不具道路制動(dòng)試驗(yàn)的功能。而低速臺(tái)式檢測(cè)的重復(fù)性更易受駕駛操作控制因素的影響，如制動(dòng)初速。檢測(cè)重復(fù)性不好是臺(tái)式動(dòng)態(tài)檢測(cè)的主要不足之點(diǎn)。動(dòng)態(tài)檢測(cè)用的臺(tái)架為平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)
1、平板制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)
測(cè)試原理：現(xiàn)代汽車在設(shè)計(jì)上為滿足汽車行駛狀態(tài)的制動(dòng)要求，提高制動(dòng)穩(wěn)定性，減少制動(dòng)時(shí)后軸車輪側(cè)滑和汽車甩尾，前軸制動(dòng)力一般占50～70%左右，后軸制動(dòng)力設(shè)計(jì)相對(duì)較少。除此以外還充分利用汽車制動(dòng)時(shí)慣性力導(dǎo)致車輛重心前移軸荷發(fā)生變化的特點(diǎn)，使前軸制動(dòng)力可達(dá)到靜態(tài)軸重的140%左右,上述制動(dòng)特性只有在道路試驗(yàn)時(shí)才能體現(xiàn)，在滾筒反力式檢驗(yàn)臺(tái)上，由于受設(shè)備結(jié)構(gòu)和檢驗(yàn)方法的限制，前軸最大制動(dòng)力是無(wú)法測(cè)量出來(lái)的。
平板制動(dòng)由四塊表面當(dāng)量附著系數(shù)較高的平板和多個(gè)力傳感器組成，檢測(cè)時(shí)車輛以5—10km/h的速度脫檔上制動(dòng)臺(tái)并緊急制動(dòng)，車輛在慣性力的作用下，通過(guò)車輪對(duì)平板施加一個(gè)與地面制動(dòng)力相反的作用力，使平板沿車輛行駛方向產(chǎn)生位移，計(jì)算機(jī)適時(shí)采集、儲(chǔ)存制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)力和軸荷的變化數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，顯示各車輪制動(dòng)力、制動(dòng)力和、左右制動(dòng)力平衡、滑行阻滯力、駐車制動(dòng)力和制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間
4.2靜態(tài)檢測(cè)
臺(tái)式靜態(tài)檢測(cè)的受檢車輛在檢測(cè)時(shí)對(duì)地面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而是靜止不動(dòng)的。這樣，靜態(tài)檢測(cè)的受檢車輛制動(dòng)時(shí)沒(méi)有慣性作用，也就不可能產(chǎn)生路試制動(dòng)時(shí)的軸荷前移作用，故前軸車輪容易抱死，從而使具有大制動(dòng)能量的前軸制動(dòng)器的制動(dòng)能力難以得到發(fā)揮。靜態(tài)檢測(cè)的臺(tái)架以滾筒式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)為主。
1、反力式滾筒制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)基本結(jié)構(gòu)
反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖7所示。它由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套對(duì)稱的車輪制動(dòng)力測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由框架（多數(shù)試驗(yàn)臺(tái)將左右測(cè)試單元的框架制成一體）、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒組、舉升裝置、測(cè)量裝置等構(gòu)成。
臺(tái)式檢測(cè)是分別測(cè)取各車輪制動(dòng)過(guò)程的特性參數(shù)值：制動(dòng)力；制動(dòng)減速度；制動(dòng)時(shí)間，能定量的描繪各輪的制動(dòng)全過(guò)程。臺(tái)式檢測(cè)法因而在國(guó)內(nèi)外的汽車維修、檢測(cè)作業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。
2、反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理
進(jìn)行車輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)，被檢測(cè)汽車駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，車輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，放下舉升器。通過(guò)延時(shí)電路起動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主、從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪低速旋轉(zhuǎn)，待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板。車輪在車輪制動(dòng)器的摩擦力矩作用下開(kāi)始減速旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒對(duì)車輪輪胎周緣的切線方向作用制動(dòng)力以克服制動(dòng)器摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)車輪輪胎對(duì)滾筒表面切線方向附加一個(gè)與制動(dòng)力方向反向等值的反作用力，在反作用力矩作用下，減速機(jī)殼體與測(cè)力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向擺動(dòng)，測(cè)力杠桿一端的力或位移量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波后，送往a∕d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、儲(chǔ)存和處理后，檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼顯示或由打印機(jī)打印出來(lái)。打印格式或內(nèi)容由軟件設(shè)計(jì)而定。一般可以把左右輪最大制動(dòng)力、制動(dòng)力和制動(dòng)力差、阻滯力和制動(dòng)力-時(shí)間曲線等一并打印出來(lái)。
總結(jié)
通過(guò)為期一個(gè)多月的艱苦努力，可以說(shuō)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)總算完成了，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，第一次做這么大型的項(xiàng)目，知識(shí)有限，所以難免存在不足的地方。但通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，不僅復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)過(guò)的各種專業(yè)知識(shí)，參閱了各類相關(guān)資料，還深入了解汽車的構(gòu)造原理，特別是對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，加上這次論文的經(jīng)驗(yàn)還真是一筆不小的收獲！這對(duì)我以后怎么樣去開(kāi)展一項(xiàng)新工作有了一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)。
在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的淺析過(guò)程中，我們重要對(duì)制動(dòng)器、制動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行分析，特別是對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)及其發(fā)展做了詳細(xì)的分析。在本設(shè)計(jì)中，我們知道現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來(lái)的汽車中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ecu中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來(lái)。同時(shí)需要各種國(guó)際及國(guó)內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車就會(huì)真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。本次設(shè)計(jì)的結(jié)果我還是非常滿意的，雖然成果不是很完美，但有了這次設(shè)計(jì)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，我相信它給以后再接別的項(xiàng)目增加了不少信心和經(jīng)驗(yàn)。
致謝
在本課題的選題及研究過(guò)程中得到李xx老師的悉心指導(dǎo)。指導(dǎo)老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)！指導(dǎo)老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻終生受益。感謝湖南汽車工程學(xué)院！感謝熊xx老師、候xx老師等對(duì)我的教育和培養(yǎng)！在你們細(xì)心指導(dǎo)下我的學(xué)習(xí)和研究能夠順利地完成，在此，我要向諸位老師深深鞠上一躬！感謝我的同學(xué)劉xx、曹xx、劉xx、唐xx等人三年來(lái)對(duì)我的學(xué)習(xí)、生活的關(guān)心和幫助。在這里，我的每一滴收獲，都凝聚著你們辛勤的汗水，你們的恩德我將永遠(yuǎn)銘記在心坎里。
最后，我要感謝支持和鼓勵(lì)我完成學(xué)業(yè)的父母、同學(xué)和朋友！由于自身知識(shí)有限論文上存在疏漏與不足，敬請(qǐng)負(fù)責(zé)論文評(píng)閱、評(píng)議的各位老師能不吝賜教，有了改進(jìn)就有進(jìn)步，在此表示感謝！
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