汽車制動系統(tǒng)的性能分析和優(yōu)化設(shè)計

葉華雄++伍文明

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.130

摘 要：伴隨著我國汽車行業(yè)逐漸受到國人的重視，更重要的是受到了我國相關(guān)部門的重視，在這種情況下，汽車行業(yè)的安全問題就顯得尤為突出。在汽車安全系統(tǒng)中。汽車制動系統(tǒng)是一項非常重要的組成部分。汽車制動系統(tǒng)最主要的作用就是要保障汽車在制動的過程中有一個非常穩(wěn)定的減速過程。該文主要針對汽車制動系統(tǒng)的性能進行分析并通過分析來給出相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計建議。

關(guān)鍵詞：汽車制動系統(tǒng) 性能分析 優(yōu)化設(shè)計 氣壓動力制動 軸間制動力的分配

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0130-02

汽車制動系統(tǒng)主要的作用就是要對制動過程中的汽車進行穩(wěn)定的減速，同時還要保障汽車在制動的過程中不受到地面坡道的干擾進而能夠穩(wěn)定并且可靠地在坡道進行汽車制動停車。在汽車制動系統(tǒng)中最常見的制動方式是：氣壓動力制動。這種制動方式主要應(yīng)用在重型汽車上。目前我國絕大多數(shù)的重型汽車制動都是采用了氣壓動力。應(yīng)用氣壓制動系統(tǒng)的重型汽車能夠有效地對汽車在停車過程中進行緩沖，這樣能夠保障汽車在行駛過程中的慣性緩沖降低。在制動系統(tǒng)中，氣壓動力系統(tǒng)主要的組成部分為制動閥及制動踏板。通常情況下氣壓動力制動系統(tǒng)的安裝位置在汽車的后輪處，氣壓控制系統(tǒng)通過對強力彈簧的控制來對汽車進行有效的制動。該文主要從汽車制動系統(tǒng)重的氣壓動力制動系統(tǒng)組成部分進行分析，闡述其工作原理，通過闡述來分析汽車在制動過程中的制動性能，這樣就能夠很好地對汽車的優(yōu)化設(shè)計提供資料，同時還能夠?qū)ζ囍苿虞S間制動力進行分配分析，進而讓汽車在制動過程中更加協(xié)調(diào)且可靠。

1 汽車制動系統(tǒng)的主要工作原理

該文關(guān)于汽車制動系統(tǒng)工作原理的闡述，主要以闡述氣壓動力制動為主。在重型汽車行駛的過程中，汽車駕駛員沒有進行汽車制動的時候，汽車的前制動氣室以及后制動氣室經(jīng)由汽車的制動閥以及快放閥和外界大氣相通，這種狀態(tài)下制動氣室和汽車儲氣罐中的壓縮空氣完全隔絕，這樣的狀態(tài)下汽車才能夠安全可靠地進行行駛操作。一旦汽車駕駛員進行汽車制動，駕駛員通過踩動汽車制動踏板來有效地控制汽車制動閥，這時汽車制動閥就會有效地隔斷前制動氣室，后制動氣室同外界大氣的連接，與此同時讓前后啟動氣室同汽車儲氣罐中的壓縮空氣相通。壓縮空氣這時候產(chǎn)生的氣流會讓汽車的前制動器以及后制動器和前后車輪產(chǎn)生摩擦效果，進而產(chǎn)生制動效果。

2 汽車制動系統(tǒng)的主要性能

關(guān)于汽車制動系統(tǒng)的主要性能闡述，該文主要從3個角度進行闡述以及分析，首先是汽車制動系統(tǒng)的制動效能分析；其次是汽車制動系統(tǒng)的恒定性分析；最后是汽車制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。

2.1 汽車制動系統(tǒng)的制動效能

汽車制動系統(tǒng)中的制動效能最主要的作用就是能夠讓汽車在正常行駛的狀態(tài)下快速地進行制動停止，并且能夠讓汽車在斜坡的狀態(tài)下停留。因此汽車制動效能最主要的設(shè)計標準就是要最大限度地縮短汽車制動所需的距離和汽車制動所需要的時間，要完全符合汽車制動的性能安全要求。

2.2 汽車制動系統(tǒng)的恒定性

汽車制動系統(tǒng)中的恒定性主要是指在汽車制動的過程中能夠保障汽車長時間地進行制動并且連續(xù)地進行保持。因此汽車制動的連續(xù)保持性能就是汽車制動系統(tǒng)恒定性的設(shè)計評判標準。

2.3 汽車制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性

汽車制動系統(tǒng)中的穩(wěn)定性非常重要，主要是指在汽車制動的過程中能夠保障汽車不出現(xiàn)偏移，打轉(zhuǎn)的問題。因此在汽車制動系統(tǒng)中系統(tǒng)的穩(wěn)定性是要求非常高的，對于汽車的安全駕駛至關(guān)重要。因此在汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計過程中穩(wěn)定性是一項必須要保證并且達標的性能。

3 汽車制動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

重型汽車在制動過程中最顯著的一個問題就是制動壓力的相應(yīng)時間較慢。因此在制動系統(tǒng)的設(shè)計過程中要對制動壓力的相應(yīng)問題進行專門的設(shè)計和研究。在設(shè)計過程中，要重點確定氣壓對于制動速度的影響以及最大壓力對制動時間的影響。關(guān)于汽車制動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計闡述，該文主要從以下兩個方面進行闡述以及分析。

3.1 汽車制動系統(tǒng)中氣壓動力制動主要優(yōu)化內(nèi)容

在汽車制動系統(tǒng)中的氣壓動力制動優(yōu)化過程中，要對氣壓動力系統(tǒng)的工作原理進行詳細的了解。通常情況下，在漏氣問題被忽略的情況下，汽車制動系統(tǒng)的前儲氣筒和后儲氣筒之間的壓力視之為恒壓源。因此可以通過恒壓源來對基本的制動部件進行設(shè)計建模，這些部件包括了雙腔制動閥；制動氣室；繼動閥以及氣壓管路等等。

首先，作為汽車制動系統(tǒng)中的主要控制部分，雙腔制動閥能夠在汽車駕駛員執(zhí)行制動的時候?qū)⒅苿犹ぐ宓闹苿有盘柾ㄟ^制動閥的傳輸有效地轉(zhuǎn)化成為制動壓力信號。雙腔制動閥在工作的過程重主要經(jīng)過三個階段的力學(xué)過程。首先是增加壓力階段；其次是保壓階段；最后是減壓泄壓階段。在建立雙腔制動閥模型的過程中，選取的建模參數(shù)主要是影響制動閥力學(xué)動態(tài)的基本相應(yīng)參數(shù)。主要包括了制動閥門的彈簧剛度；活塞中回位彈簧剛度以及制動過程中的排氣間隙等等。

其次，在汽車制動系統(tǒng)中，繼動閥的主要作用就是連接制動閥以及制動氣室。其組成部分包括了四個管路接口：出氣口，進氣口，控制氣口以及排氣口。

最后，氣壓管路在汽車制動系統(tǒng)中的作用是一種氣壓傳輸通道。優(yōu)化汽車制動系統(tǒng)的主要目標就是要不斷提升汽車制動壓力；找出制動最大相應(yīng)壓力和制動速度之間的關(guān)系。建立設(shè)計模型的過程中要通過質(zhì)押制動系統(tǒng)的基本優(yōu)化內(nèi)容進行模型參數(shù)確定。

3.2 汽車制動系統(tǒng)中氣壓動力制動的主要優(yōu)化設(shè)計

在汽車制動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的過程中要針對性地選擇3組模型仿真數(shù)據(jù)進行優(yōu)化設(shè)計，然后對結(jié)果進行對比以及分析。主要分析數(shù)據(jù)有氣壓制動對于充氣的時間延長；氣壓制動系統(tǒng)對排氣的時間延長以及氣壓制動系統(tǒng)對最大穩(wěn)定氣壓的影響。

（1）壓力響應(yīng)速度優(yōu)化。

目前，卡車壓力響應(yīng)速度通常為0.5～0.9 s，這一速度使得卡車的制動距離過長，對于車輛制動的安全性具有一定的影響。

通過對氣壓制動優(yōu)化模型參數(shù)的優(yōu)化分析，在充氣延長時間上，制動閥下腔回位彈簧剛度、繼動閥回位彈簧剛度對充氣延時有重要影響，所以確定制動閥下腔回位彈簧剛度值取10 N/mm，繼動閥回位彈簧剛度值取10 N/mm。在排氣延長時間上制動閥下腔排氣間隙、繼動閥排氣間隙對排氣延遲時間有重要影響，所以確定制動閥下腔排氣間隙值取1.5 mm、繼動閥排氣間隙值取1.5 mm。

（2）最大壓力響應(yīng)優(yōu)化。

通過對氣壓制動優(yōu)化模型參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，氣壓制動系統(tǒng)最大壓力響應(yīng)因素主要來自前制動氣室容積、制動閥平衡彈簧強度和制動閥上腔排氣間隙。

經(jīng)過優(yōu)化模型演示經(jīng)過優(yōu)化的壓力響應(yīng)速度可降低到0.3～0.5 s，起到了提升壓力響應(yīng)速度優(yōu)化的目的。

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