汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的效能分析

馬日平

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汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的效能分析

馬日平

（太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車電子機(jī)械技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了快速的進(jìn)步。在汽車電子機(jī)械制動(dòng)的研究中，為了提高電子制動(dòng)器的制動(dòng)效能，加強(qiáng)對(duì)它的分析，建立了相關(guān)的汽車電子制動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型和水平路面上汽車制動(dòng)時(shí)整車動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)仿真軟件的研究和比較，發(fā)現(xiàn)汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)效能相較于傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)器的制動(dòng)效能更好。因此，為汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的研究和使用提供了依據(jù)。文章則主要根據(jù)汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的模型，對(duì)其效能進(jìn)行了相關(guān)的分析。

汽車；電子機(jī)械制動(dòng)器；效能；仿真系統(tǒng)

前言

隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)的汽車制動(dòng)技術(shù)的研究也在不斷深入。汽車的制動(dòng)器是保證汽車運(yùn)行安全性的重要內(nèi)容。在人們對(duì)汽車行駛安全性不斷提高的過(guò)程中，對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的要求也在不斷提高。在汽車制動(dòng)器的研究中，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)器的制動(dòng)效果已經(jīng)不能滿足汽車制動(dòng)的需求。因此，具有更高性能的電子機(jī)械制動(dòng)器越來(lái)越受到人們的關(guān)注。汽車的制動(dòng)性能包括防抱死系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)等。在對(duì)汽車電子機(jī)械制動(dòng)性能提高的過(guò)程中，可以從這些方面來(lái)進(jìn)行，設(shè)計(jì)出更高效的電子機(jī)械制動(dòng)器，滿足人們對(duì)汽車行駛安全性的要求，推動(dòng)汽車的發(fā)展和進(jìn)步。

1 汽車動(dòng)力模型

1.1 汽車制動(dòng)時(shí)受力的分析

在汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的效能分析中，對(duì)汽車制動(dòng)時(shí)受力的分析是汽車動(dòng)力學(xué)模型的研究重點(diǎn)。在對(duì)汽車制動(dòng)時(shí)受力的分析中，假定當(dāng)汽車在水平路面上進(jìn)行行駛時(shí)，其忽略了汽車的滾動(dòng)阻力偶矩、空氣阻力，以及輪胎的變形和懸架等因素的影響，是汽車在直線行駛下的受力分析。其中，對(duì)汽車受力分析的研究中，主要包含的內(nèi)容有汽車的重力、汽車前后輪胎的制動(dòng)力以及汽車的加速阻力、輪距等內(nèi)容。通過(guò)建立汽車制動(dòng)時(shí)受力的力學(xué)分析，能夠?qū)ζ囍苿?dòng)效能進(jìn)行良好的分析。

1.2 輪胎模型

在汽車動(dòng)力學(xué)模型中，對(duì)輪胎的模型進(jìn)行分析，是實(shí)現(xiàn)提高汽車制動(dòng)效果的重要內(nèi)容。文章是在EMB汽車制動(dòng)器中，對(duì)輪胎的模型進(jìn)行分析。在汽車制動(dòng)的過(guò)程中，輪胎的特性對(duì)汽車路面的制動(dòng)效果有較為重要的影響。在EMB制動(dòng)器模型下，對(duì)輪胎對(duì)制動(dòng)效果的分析中，忽略了輪胎變形的因素。因此，輪胎受力模型的建立主要與輪胎滾動(dòng)半徑、制動(dòng)器的制動(dòng)力矩、輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度以及地面附著系數(shù)等因素有關(guān)。通過(guò)建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)汽車制動(dòng)時(shí)，輪胎的受力情況進(jìn)行分析、了解。

1.3 路面附著系數(shù)的確定

在汽車制動(dòng)效果的研究中，汽車輪胎路面附著系數(shù)的確定對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)模型的建立有較為重要的影響。汽車輪胎路面附著系數(shù)主要受到車速和滑移率的影響。其中，可以通過(guò)最大附著系數(shù)、車速、車輪滑移率以及形狀系數(shù)等建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。并且，由于車輪滑移率的不同，從而對(duì)路面附著系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)下的路面附著系數(shù)。

1.4 EMB制動(dòng)器制動(dòng)模型

在汽車電子機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)效果的研究中，建立EM B制動(dòng)器制動(dòng)模型能夠?qū)ζ嚨闹苿?dòng)性能進(jìn)行良好的分析。在EM B制動(dòng)器中，其主要的零部件包括電源、電動(dòng)機(jī)，以及間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)、減速增矩機(jī)構(gòu)、滾珠絲桿機(jī)構(gòu)等內(nèi)容。在EM B制動(dòng)器中，其主要采用蓄電池來(lái)提供電壓。另外，在EM B制動(dòng)模型中，電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速增矩機(jī)構(gòu)來(lái)提供制動(dòng)力矩，對(duì)汽車的電動(dòng)力矩產(chǎn)生影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的的制動(dòng)效果進(jìn)行控制的作用。

1.5 電機(jī)模型

在對(duì)汽車制動(dòng)效果研究的過(guò)程中，選擇適合的電機(jī)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)汽車電能的平穩(wěn)輸出，從而為制動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)提供電力。在EMB制動(dòng)器制動(dòng)模型中，通過(guò)電樞反電勢(shì)、電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)系數(shù)、電樞回路電感等建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，來(lái)得知模型下的電樞電流。再者，加入電樞電流等因素可以建立起電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩仿真模型，從而實(shí)現(xiàn)在EMB制動(dòng)器模型下對(duì)電機(jī)模型的研究。

1.6 行星齒輪減速機(jī)構(gòu)模型

在EMB制動(dòng)器模型中，行星齒輪減速機(jī)構(gòu)模型是汽車制動(dòng)系統(tǒng)模型中的重要內(nèi)容。行星齒輪減速機(jī)構(gòu)模型主要是能夠?qū)崿F(xiàn)來(lái)降低汽車的轉(zhuǎn)速，增加傳遞的扭矩，以滿足汽車制動(dòng)時(shí)制動(dòng)狀況的要求。其中，行星齒輪減速機(jī)構(gòu)模型包括輸入、輸出扭矩關(guān)系。通過(guò)對(duì)太陽(yáng)輪輸入扭矩、行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率等建立相關(guān)的數(shù)學(xué)關(guān)系式，從而可以得到行星架輸出的扭矩。

1.7 滾珠絲桿副的模型

在EMB制動(dòng)器制動(dòng)模型中，滾珠絲桿副模型的主要功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的方向。在滾珠絲桿副中，通過(guò)將行星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入，變成絲桿平動(dòng)，并傳遞到制動(dòng)塊中，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)方向的作用。在滾珠絲桿副的模型中，滾珠絲桿的驅(qū)動(dòng)力矩是由行星架輸出扭矩減去滾珠絲桿的預(yù)緊力矩再減去滾珠絲桿副傳動(dòng)的摩擦力矩，而得到的。另外，其也可以通過(guò)系統(tǒng)的摩擦力矩、阻力矩等其他關(guān)系式的表達(dá)方程來(lái)得到。

1.8 制動(dòng)裝置模型

在EMB制動(dòng)器模型中，制動(dòng)裝置模型是十分重要的模型。制動(dòng)裝置模型主要受到制動(dòng)蹄塊與制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦等因素的影響。通過(guò)其之間的函數(shù)，可以得到相關(guān)的制動(dòng)裝置的模型。

1.9 汽車制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)模型

在汽車電子機(jī)械制動(dòng)效果的研究中，對(duì)汽車制動(dòng)過(guò)程中動(dòng)力學(xué)模型的研究是汽車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果提升的重要內(nèi)容。在對(duì)汽車制動(dòng)時(shí)的動(dòng)力分析時(shí)，主要是通過(guò)牛頓第二定律來(lái)得到整車的模型，從而對(duì)汽車的接地點(diǎn)取距，得到相關(guān)的平衡方程。并且，對(duì)汽車車輪路面的附著系數(shù)以及汽車制動(dòng)過(guò)程的減速度進(jìn)行研究。

2 汽車制動(dòng)性能的仿真

2.1 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型

在對(duì)汽車制動(dòng)性能仿真的過(guò)程中，對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)建立仿真模型。通過(guò)運(yùn)用smulnk等仿真軟件，對(duì)EMB制動(dòng)器的制動(dòng)模型進(jìn)行仿真，從而得到相關(guān)的仿真數(shù)據(jù)。在對(duì)EMB制動(dòng)器制動(dòng)模型的數(shù)據(jù)研究中，與傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而能夠得出有效的數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)，來(lái)證明電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型具有更好的制動(dòng)效果。在電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型中，在上述步驟之下，通過(guò)smulnk仿真軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模擬。

2.2 模擬仿真的結(jié)果

在汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模擬實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)某種汽車品牌參數(shù)的輸入，而得到關(guān)于汽車制動(dòng)性能的仿真結(jié)果。其中，對(duì)裝有EMB和HB兩種不同制動(dòng)器的汽車進(jìn)行制動(dòng)性能的仿真研究。在制動(dòng)性能仿真結(jié)果的對(duì)比中，發(fā)現(xiàn)在裝有ENB制動(dòng)器制動(dòng)裝置的汽車中，其能夠在0.32秒之內(nèi)實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)系統(tǒng)中抱死裝置的啟用。而在裝有HB制動(dòng)器制動(dòng)裝置的汽車中，其實(shí)現(xiàn)抱死性能的啟動(dòng)則需要0.9秒。也即是說(shuō)，在汽車中EMB制動(dòng)器的抱死性能啟動(dòng)的時(shí)間較HB制動(dòng)器的抱死性能啟動(dòng)較快。再者，在最大制動(dòng)力時(shí)間方面，EMB制動(dòng)器所用的時(shí)間仍舊比HB制動(dòng)器所耗費(fèi)的時(shí)間短。從上面的結(jié)論可以看出，在汽車制動(dòng)器制動(dòng)響應(yīng)速度方面，EMB制動(dòng)器較HB制動(dòng)器的響應(yīng)速度較快。其次，在汽車制動(dòng)的距離方面，EMB制動(dòng)器的制動(dòng)距離比HB制動(dòng)器的制動(dòng)距離要短。因此，在汽車行駛的過(guò)程中，使用EMB制動(dòng)器比使用HB制動(dòng)器的制動(dòng)效果更好，汽車行駛的安全性更高。

3 結(jié)語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，人們對(duì)汽車行駛的安全性方面的要求也在不斷的提高。隨著汽車電子機(jī)械制動(dòng)器的研究，汽車行駛中制動(dòng)性能和制動(dòng)效果實(shí)現(xiàn)了不斷的進(jìn)步。在對(duì)汽車電子制動(dòng)器效能的分析中，通過(guò)建立汽車動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)汽車的制動(dòng)性能進(jìn)行仿真，從而得到關(guān)于電子機(jī)械制動(dòng)器與傳統(tǒng)的液壓式制動(dòng)器的制動(dòng)效果的對(duì)比結(jié)果。從汽車制動(dòng)性能的對(duì)比結(jié)果中，我們了解到電子機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)距離更短，能夠?qū)崿F(xiàn)在汽車行駛中更好的制動(dòng)效果。

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Analysis on the Effectiveness of Automobile Electronic Mechanical Brake

Ma Riping

( Taiyuan City Vocational and Technical College Taiyuan City, Shanxi Taiyuan 030027 )

with the development of science and technology and the improvement of economic level, automobile electronic machinery technology has also achieved rapid progress. In the study of automobile electronic mechanical braking, in order to improve the braking efficiency of electronic brakes and strengthen the analysis of it, the relevant mathematical models of automobile electronic brakes and the vehicle dynamics models for braking on horizontal roads are established. Through the research and comparison of simulation software, it is found that the braking performance of automobile electronic mechanical brake is better than that of traditional hydraulic brake. Therefore, it provides a basis for the research and use of automobile electronic mechanical brakes. In this paper, according to the model of automobile electronic mechanical brake, its performance is analyzed.

car; Electronic mechanical brakes; Effectiveness; Simulation system

A

1671-7988(2018)20-85-03

U463.51

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1671-7988(2018)20-85-03

U463.51

馬日平，性別：女，民族：漢，籍貫山西朔州太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，出生年月1986年7月，學(xué)歷：碩士研究生，職稱：助教，研究方向：機(jī)械電子工程。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.030