畢業(yè)論文：東風(fēng)小康微型車制動系統(tǒng)設(shè)計研究

畢業(yè)論文：東風(fēng)小康微型車制動系統(tǒng)設(shè)計研究
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摘要

本文對東風(fēng)小康微型車制動過程進行了詳細(xì)的運動受力分析，并對汽車的制動系統(tǒng)進行了仿真計算。通過結(jié)合具體的實際整車數(shù)據(jù)，對該車制動系統(tǒng)的主要參數(shù)進行了設(shè)計計算，并運用MATLAB語言的GUI用戶界面編制了汽車制動性能仿真軟件。仿真結(jié)果表明，本文建立的汽車制動系統(tǒng)各種模型是可靠的、準(zhǔn)確的，本程序為汽車制動系統(tǒng)的初步設(shè)計及性能仿真提供了參考。

關(guān)鍵字：制動系統(tǒng)；性能仿真；MATLAB-GUI


Abstract

This thesis makes a particular mechanics analysis of the braking system of DFSK，and does simulation analysis for braking system。To design the main parameters of the braking system though the real vehicle data，and establishmenting a braking simulation software including the capability of braking and the process of braking by MATLAB-GUI。The simulation results indicate that this paper establishing braking s
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師在改進汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血；另一方面，隨著科技的不斷發(fā)展，計算機輔助設(shè)計技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用在各種設(shè)計領(lǐng)域，汽車設(shè)計也不例外[1]。在汽車設(shè)計中使用動力學(xué)仿真可以在設(shè)計階段預(yù)測產(chǎn)品性能，改善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，同時也能夠評價已有產(chǎn)品的質(zhì)量、性能等，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計，縮短產(chǎn)品的研制周期，節(jié)約開發(fā)費用。目前，在國際上對汽車的開發(fā)設(shè)計和性能預(yù)測的要求越來越精確，要求新產(chǎn)品（新車型）的開發(fā)周期越來越短。那么，傳統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計方法已不適應(yīng)這些要求，而汽車的仿真軟件設(shè)計正是解決這些問題的。

1.2 課題來源

本課題《東風(fēng)小康汽車制動系統(tǒng)方案及性能仿真程序設(shè)計》來自東風(fēng)特汽（十堰）客車有限公司委托湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系開發(fā)的橫向課題，是汽車設(shè)計、分析、測試、仿真的課題之一，是車輛工程專業(yè)所要求的基礎(chǔ)理論和能力，并能為當(dāng)代各種汽車制動系的初步設(shè)計提供參考。

1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀

計算機軟件仿真是一門涉及面較廣、較新的學(xué)科。在國外，它發(fā)展很早，而且已經(jīng)應(yīng)用到社會生產(chǎn)發(fā)展的各個領(lǐng)域，比如：軍事、武器、飛機、汽車、管理、電子產(chǎn)品、電路等等。在汽車方面，目前它的生命力越來越活躍，發(fā)達國家的許多汽車大型公司都有自己的專門的計算機仿真部門或研究院，汽車產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)已經(jīng)走向虛擬話、模塊化、系統(tǒng)話、大規(guī)�；�，這些先進完善的_標(biāo)志國外的汽車計算機仿真水平已經(jīng)走向成熟。而國內(nèi)，計算機軟件仿真現(xiàn)在仍是一門新新的科學(xué)，在汽車方面的應(yīng)用比起國外而言就顯得更晚了，但是我國各方面資源豐富，很有潛力追上國外先進水平。
進入21世紀(jì)后，由于計算機技術(shù)的發(fā)展，CAD、CAM以及CAE技術(shù)在機械行制造業(yè)上面飛速應(yīng)用。國外的大學(xué)和廠家陸續(xù)提出了模擬車輛制動性能的程序軟件的開發(fā)，有資料顯示韓國汽車業(yè)使用過“車輛剎車性能模擬分析系統(tǒng)”的軟件。從2005年開始我國科研人員在陸續(xù)提出了仿真技術(shù)在車輛制動系上的應(yīng)用。
MATLAB是一種新型的建模和模擬的計算機工具,大部分程序可以采用可視化模塊,避免代碼編制的繁瑣工作,由系統(tǒng)進行統(tǒng)一的數(shù)值計算,用戶不必關(guān)心具體的數(shù)值計算方法的實現(xiàn)問題,將系統(tǒng)模型最大限度地模塊化,便于修改維護。為了開發(fā)出理想的汽車制動控制邏輯算法。揚州大學(xué)機械工程學(xué)院的馬明星教授在其論文《基于matlab的車輛制動過程仿真研究》[2]中提到對車輛制動性能的仿真研究必須要有一定的前期工作和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，首先要設(shè)計車輛的制動系統(tǒng)的各項參數(shù)，進行性能仿真計算后，在進行實驗研究，MATLAB軟件下的GUI模塊是功能強大的系統(tǒng)建模和動態(tài)仿真的軟件，為車輛的制動過程分析提供了有效的手段。

1.4 課題主要內(nèi)容

本課題的主要內(nèi)容有：
1）了解制動系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)和工作原理，并深入分析各種制動調(diào)節(jié)裝置和控制原理。
2）對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)無調(diào)節(jié)裝置和有調(diào)節(jié)裝置進行詳細(xì)深入分析、建模。
3）熟悉并運用MATLAB的常用工具箱、GUI工具箱和SIMULINK工具箱，并對汽車制動系統(tǒng)進行仿真。
4）結(jié)合實際車型整車參數(shù)，通過編寫的軟件，對汽車制動系統(tǒng)進行仿真，并分析仿真結(jié)果。


2 建立汽車制動時的各種受力模型

2.1 地面對前、后車輪的法向反作用力


圖2.1 制動時汽車的受力模型
圖2.1是汽車在水平路面上制動時的受力情形[3]。圖中忽略了汽車的滾動阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩。此外，下面的分析中，還忽略制動時車輪邊滾邊滑的過程，附著系數(shù)只取一個定值。
由圖2.1對后輪接地點取力矩得：
(2.1)
式中， 為地面對前輪的法向反作用力； 為汽車重力； 為汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離； 為汽車的質(zhì)量； 為汽車質(zhì)心的高度； 為汽車的減速度。
對前輪的接地點取力矩，得
(2.2)
式中， 為地面對后輪的法向反作用力； 為質(zhì)心至前軸中心線的距離。
令 ， 為制動強度，則可求得地面法向反作用力的制動強度模型：
(2.3)
(2.4)
若在不同附著系數(shù)的路面上制動，前、后輪都抱死（不論是同時抱死或分別先后抱死），此時 或 。 則地面作法向反作用力的附著系數(shù)模型為：
(2.5)
(2.6)

2.2 理想的前、后制動器制動力分配

在任何附著系數(shù)的路面上，前后車輪同時抱死的條件是：前、后制動器制動力之和等于附著力，并且前、后制動器制動力分別等于各自的附著力，即：
(2.7)
(2.8)
(2.9)
將地面的法向反作用力的附著系數(shù)模型帶入到上式中，容易得到：

(2.10)
消除變量 ，得到：
(2.11)
這就是理想前、后制動器制動力分配模型[4][5]，用該模型做出的曲線稱為理想前、后制動器制動力分配曲線，也稱 曲線。給出汽車的基本結(jié)構(gòu)參數(shù) ，就可以得出汽車制動時前、后制動力理想分配的關(guān)系。

圖2.2 前后制動管路壓力分配特性
如圖2.2示。理想制動力分配曲線斜率是變化的，這是因為汽車在制動過程中，作用于汽車重心上的向前慣性力試圖使汽車俯傾，因而造成前輪垂直載荷增大而后輪垂直載荷減小，即重心前移，而且可知隨著制動強度的增加，前輪的垂直載荷越大，后輪的垂直載荷越小。因此要滿足前后輪同步制動的條件，汽車前后輪制動力，也就是前后輪制動管路壓力也應(yīng)隨其變化。

2.3 f線組和r線組

線組是后輪沒有抱死，在各種 值路面上前輪抱死時的前、后地面制動力關(guān)系曲線。
當(dāng)前輪抱死時，
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