一種制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算方法的研究

熊仕宇，武煌，陳光明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一種制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算方法的研究

熊仕宇，武煌，陳光明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于汽車安全性和停車的可靠性起著重要的保證作用，制動(dòng)強(qiáng)度的大小是反應(yīng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)匹配校核方法一般通過設(shè)定一定值的制動(dòng)強(qiáng)度來逆推所需制動(dòng)器制動(dòng)力矩，進(jìn)一步選配合適的制動(dòng)器。這是一種產(chǎn)品開發(fā)過程中的選型思路，但假如我們想了解一個(gè)已經(jīng)生產(chǎn)出來的車輛制動(dòng)強(qiáng)度，采用此方法就不適用于這種場(chǎng)合。文章通過論述一種公交車制動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算過程，并通過VB軟件編程提供一種較為準(zhǔn)確制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算方法。

公交車；制動(dòng)強(qiáng)度；附著系數(shù)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.029

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-87-03

引言

汽車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于汽車安全性和停車的可靠性起著重要的保證作用，制動(dòng)強(qiáng)度的大小是反應(yīng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)匹配校核方法一般通過設(shè)定一定值的制動(dòng)強(qiáng)度來逆推所需制動(dòng)器制動(dòng)力矩，進(jìn)一步進(jìn)行制動(dòng)器選型。這是一種產(chǎn)品開發(fā)過程中的選型思路，但假如我們想了解一個(gè)已經(jīng)生產(chǎn)出來的車輛制動(dòng)強(qiáng)度，采用此方法就不適用于這種場(chǎng)合。本文通過論述一種公交車制動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算過程，并通過VB軟件編程提供一種較為準(zhǔn)確制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算方法。此方法有利于我們?nèi)シ治鲇∽C車輛試驗(yàn)性能及輔助解決實(shí)際車輛運(yùn)行過程中與制動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)的問題。

1、整車參數(shù)設(shè)定

1.1 制動(dòng)受力模型建立

制動(dòng)受力模型建立，有助于我們更形象的去分析整車受力，有助于后續(xù)計(jì)算過程的開展。此處我們對(duì)本文所論述的公交車建立如圖1所示受力模型。

圖1 整車受力模型

圖中L為汽車軸距，G為汽車總重力，a為汽車質(zhì)心到前輪的距離，b為汽車質(zhì)心到后輪的距離，hg為汽車的質(zhì)心高度。同時(shí)我們令整車總質(zhì)量為m，前、后軸載荷分別為m1、m2，車輪半徑為r，整車制動(dòng)強(qiáng)度為z。

1.2 整車參數(shù)

制動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算過程所需整車參數(shù)如表1所示，由于空載和滿載制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算方法一樣，因此本文僅對(duì)該車滿載狀態(tài)下制動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

表1 整車主要參數(shù)

1.3 制動(dòng)器參數(shù)

整車前后橋制動(dòng)器規(guī)格及參數(shù)如表2所示。

表2 前后制動(dòng)器參數(shù)

2、制動(dòng)強(qiáng)度分析

2.1 制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算

2.2 制動(dòng)強(qiáng)度的分析

從圖1可以看出，在整車制動(dòng)過程中，前后軸的動(dòng)載荷隨著制動(dòng)強(qiáng)度的變化而變化，根據(jù)力矩平衡原理，我們可以很容易得出在制動(dòng)強(qiáng)度為Z的條件下，前、后軸載荷分別為：

從式（4）、（5）可知，m1、m2值隨著制動(dòng)強(qiáng)度Z的變化而變化，其中m1隨Z增大而增大，m2隨z增大而減小。z值通過如下公式求得：

式中Ff為整車總制動(dòng)力，F(xiàn)f1、Ff2分別為前后軸制動(dòng)力，此處Ff1、Ff2值存在兩種不同工況，其值的計(jì)算也存在兩個(gè)計(jì)算過程。車輪抱死之前：

車輪抱死時(shí)：

此處φ為地面附著系數(shù)，F(xiàn)f1'、Ff2'分別為車輪抱死時(shí)前后軸制動(dòng)力。

因此，在計(jì)算整車制動(dòng)制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，需先確認(rèn)車輪是否抱死，即對(duì)比Ff1、Ff2與Ff1'、Ff2'，當(dāng)Ff1＜Ff1'時(shí)前軸車輪不抱死，反之前軸車輪抱死，當(dāng)Ff2＜Ff2'時(shí)后軸車輪不抱死，反之后軸車輪抱死。

結(jié)合式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）可以看出，當(dāng)車輪未出現(xiàn)抱死時(shí)，制動(dòng)強(qiáng)度Z與P大小成正比，計(jì)算方法較為簡(jiǎn)單。當(dāng)出車車輪抱死時(shí)，從式（4）、（5）可以看出前后軸載荷受制動(dòng)強(qiáng)度Z大小影響，從式（6）、（9）、（10）可以看出，制動(dòng)強(qiáng)度Z值同時(shí)也受m1、m2值影響，因此傳統(tǒng)的計(jì)算方法，無法準(zhǔn)確求出制動(dòng)強(qiáng)度。仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)，Z、m1、m2存在遞歸關(guān)系，式（4）、（5）、（6）、（9）、（10）互相代入，會(huì)無限趨近一個(gè)固定值，本文采用VB編程軟件來計(jì)算該值，計(jì)算結(jié)果如下

圖2 制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算界面

本車最大系統(tǒng)壓力取6bar，地面附著系數(shù)φ取0.7，通過如上計(jì)算界面可以看出，該車最大制動(dòng)強(qiáng)度z值為0.598，可以得出該車最大減速度為5.86m/s2，滿足文獻(xiàn)[3]中對(duì)車輛制動(dòng)減速度的要求，同時(shí)該計(jì)算工具還能得知該車一橋先抱死，抱死壓力為3.327 bar，同時(shí)二橋在該壓力情況下不抱死。

3、總結(jié)

本文能過論述一種制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算方法，對(duì)制動(dòng)過程的幾個(gè)階段進(jìn)行分析，模擬制動(dòng)過程數(shù)據(jù)，采用VB編程軟件處制動(dòng)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算，最終得出本文所論述公交車制動(dòng)強(qiáng)度與制動(dòng)系統(tǒng)壓力關(guān)系曲線，同時(shí)計(jì)算出制動(dòng)系統(tǒng)最大制動(dòng)強(qiáng)度與相關(guān)法規(guī)對(duì)比，并判斷制動(dòng)時(shí)前、后車輪同時(shí)抱死情況，對(duì)車輛的試驗(yàn)、市場(chǎng)制動(dòng)問題分析有很大的借鑒意義。

[1] 余志生.汽車?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社.2000.

[2] 劉惟信.汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算.2004.9.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB12676-2014 《商用車輛和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》.

[4] 萬(wàn)振,高峰,丁靖,吳學(xué)雷.多軸車制動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模擬及制動(dòng)性能分析.中國(guó)機(jī)械工程.2008.19.

Study on a method for calculating the braking strength

Xiong Shiyu, Wu Huang, Chen Guangming
(Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601)

The automobile braking system plays an important role for the reliability of automobile safety and parking,the braking strength are key indicators of tautomobile braking system safety performance, the traditional braking system matching method is used to check the general by setting a certain value of the braking strength to inverse push the brake torque, further matching the right brake. This is a product development process in the selection of ideas, but if we want to know a vehicle has been produced braking intensity, this method is not applicable to this occasion. This paper discusses a bus braking strength of the calculation process, and through the VB software programming to provide a more accurate calculation method of braking strength.

Bus; Braking strength; Adhesion coefficient

U467

A

1671-7988 (2016)12-87-03

熊仕宇（1987—），助理工程師，就業(yè)于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，從汽車研發(fā)項(xiàng)目管理工作。武煌（1986—），助理工程師，就業(yè)于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，從事發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)標(biāo)定工作。陳光明（1988—），助理工程師，就業(yè)于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，從事底盤制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)工作。