1、-I- ADAMS 在整车制动分析中的应用 Application of MSC Adams in Braking Analysis of Full Vehicle (申请学位 ) 专业： 汽车制造与装配 学生 ： 赵强 指导教师： 丛彦波 副 教授 -II- 长春汽车工业高等专科学校 二零零 九 年 九 月 独创性声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 长春汽车工业高等专科学校 或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献
2、均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 -III- 本论文作者完全了解 长春汽车工业高等专科学校 有关保留、使用论文的规定。特授权 长春汽车工业高等专科学校 可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 （保密的论文在解密后适用本授权说明） 论文 作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致谢 虽然工作后一直在参加各种类型的的学习和培训，但是能加入长春汽车工业高等专科学校，有幸能成为其中的一员，却是从前没有奢望过的。因此一得到这样的机会
3、，就倍感珍贵。因为工作的原因，我学习的时间并不对，不断地克服着一个又一个困难，不断地在求知的路上艰难跋涉。有老师们的关怀，有同学们的鼓励，有家人殷切的希望，有自己坚定的 信念，终于迎来了这收获的时刻。我要感谢长春汽车工业高等专科学校给予我这次难得的学习机会，使我能够收获如此多的、如此精彩的知识和感受。因此，在学士学位论文即将完成之际，我想向曾经给了我许许多多帮助和支持的人们表示由衷的感谢。 -IV- 首先要感谢我的导师丛彦波教授。在整个学习和论文指导过程中，他充分体谅我们这些工作任务及其繁重的学生，总是牺牲个人的休息时间为我们作指导。他的无私、他的关怀、他渊博的知识、他的循循善诱，他严谨刻苦的
4、治学态度、精益求精的工作作风、不但让我在专业知识上收获巨大，更让我学会了如何成为一名受人尊敬 的人、品德高尚的人，这些都将对我产生深远的影响，使我终生受益。在此，我衷心感谢丛彦波教授对我的关心和指导，祝愿他身体健康，阖家幸福！ 同时，我也要感谢一直以来默默支持我的家人，是他们的理解和付出使我能够专心完成我的学业，我深知他们为我求学所付出的一切，祝愿他们永远幸福、安康！我也一定会更加努力！ 最后，我要衷心地感谢在百忙之中抽出时间审阅拙作的专家教授，希望能够得到各位师长的不吝赐教，使自己早日成为一名合格的毕业生。 ADAMS 在整车制动分析中的应用 摘要 在数字模型的基础上，应用机械系统分析软件
5、ADAMS，在 ADAMSVIEW 模块里建立了整车动力学仿真模型，并根据标准要求的实车试验方法设置了仿真条件，以不同的制动强度、制动初速度进行了直线制动和转弯制动仿真试验，对该车的制动性能进行了预测和评价，为该车的制动性能分析提供了参考；对制动结果进行分析 , 讨论并验证以下的几个制动性质：第一，前轮先抱死，或者前后轮都抱死，车辆会失去转向性能；第二，后轮比前轮先抱死，超过一定的时间，车辆会出现侧滑或者甩尾的危险状况；最后，制动减速度首先随着制动力的增加而增大，当制动力超过一定值之后，即便制动力在增加，制动减速度 不再增加，基本维持为一个常数。 主要内容参考 GB 7258-2004，乘用车
6、在时速 50km 时，空载制动距离不大于 19m，满载制动距离不大于 20m，横向侧滑距离不大于道路宽度 2.5m。考虑到现在大家更多的关心的是乘用车百公里时速的制动距离，对汽车在时速100km进行制动仿真，并对比现在的乘用车的制动水平，评价该车的制动性能。 关键词 ： ADAMS；制动性能；仿真；分析 -V- Application of MSC Adams in Braking Analysis of Full Vehicle Abstract A full vehicle multibody model was established in ADAMS VIEW by using the
7、 mechanical system simulation software ADAMS And simulation conditions basing on the vehicle test ways of standard request was set up Then the simulation of braking in line and the simulation of braking in turn were carried through in different initial velocity of the brake and different braking str
8、ength The braking quality of the vehicle can be estimated and forecasted well through the results of simulating analysis， and it provided some reference to the analysis of vehicle s braking stability To analysy of the brake simulation results,get the following laws to be brake: First,front wheel loc
9、ked or both the front-wheel and rear-wheel locked, the vehicle will lost steering ability;Second,the rear wheel was locked before the front wheel, vehicles will be in danger of the situation of sideslip;Third, First of all, by the speed of braking power with braking deceleration increases.When the b
10、raking force increased to a certain extent, even if the braking force increase, no further increase -VI- in braking deceleration. Reference to the main content GB 7258-2004， Passenger cars in the 50km per hour, the no-load braking distance is not more than 19m, full braking distance is not more than
11、 20m, the horizontal distance between slip road width is not more than 2.5m. Take into account is now more concerned about the speed of 100 kilometers of passenger cars braking distance of 100km per hour car in for brake simulation, and compare the current level of passenger vehicle braking, the car
12、s braking performance evaluation . Key words： ADAMS； braking stability； simulation； analysis 目 录 摘要 . IV Abstract . V 第 1 章 绪论 . 1 1.1引言 .1 1.2制动系统的发展及研究意义 .1 1.3 制动系统概述 .2 1.4 ADAMS 在制造业中的应用 .4 1.5 本课题主要研究内容 .4 第 2 章 对汽车进行建模 . 6 2.2前悬架的建模 .6 2.3对转向机构进行建模 .7 2.4创建底盘 .7 2.5创建后悬架 .8 2.6建立路面谱 .9 2.7建立轮
13、胎谱 .9 第 3 章 制动仿真及结果分析 . 11 3.1 内容简介 . 11 3.2时速 50km制动仿真 .12 3.2.1 时速 50km/h 的车辆仿真制动 . 12 3.2.2 增大制动力再次对 50km/h 速度下进行制动仿真 . 15 -VII- 3.2.3 减小制动力再次对 50km/h 速度下进行制动仿真 . 18 3.2.4 综合 3.2.1、 3.2.2、 3.2.3 的仿真结果分析结论 . 21 3.3时速一百公里的制动仿真 .22 3.4后轮先抱死两种情况的仿真 .25 3.4.1 后轮比前轮先抱死的仿真 . 26 3.4.2 只抱死后轮的极限仿真 . 27 3.5
14、前后轮均抱死转向仿真 .27 总结 . 30 致 谢 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 31 -1- 第 1章 绪论 1.1 引言 汽车的制动性是指人为地强制汽车在短距离内减速以至停车且维持行驶方向稳定、下长坡时能维持一定车速和保证汽车较长时间停放在斜坡上的能力汽车的制动性是汽车的主要使用性能之一，直接关系到交通安全重大交通事故往往与制动距离太长、制动时发生严重侧滑 或方向失控、下长坡制动稳定性差等情况有关 制动装置分为行车制动、应急制动、驻车制动、辅助制动、自动制动系统，这里主要对行车制动的性能进行分析并评价 1.2 制动系统的发展及研究意义 1869年的一天，美国一列火车行驶到交叉路口
15、，发生了火车撞翻马车的严重事故目睹人、畜血肉横飞惨状的威斯汀豪开始研制制动器，并于 1869年制成空气制动器。其采用压缩空气，以活塞和杠杆等产生推力来阻止车轮运转。 1902英国兰切斯公司利用特殊材料夹紧圆盘以构成制动器，并申请到生产专利。此后汽车前轮开始广泛采用盘式制动器。由于盘式制 动器的在制动稳定性上的表现较为理想，近些年来在乘用车上被广为使用。目前，绝大多数的乘用车均采用盘式制动器。 1902年，法国人雷诺发明了鼓式制动器。同年，英国人兰切特发明了凸轮式制动器。鼓式制动器有领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式等三种样式，由于鼓式制动器可以提供较大的制动力，所以在商用车上被广泛使用。 在这些
16、硬件的基础上，近几年来发展了一些电子安全装置，如 ABS、 EBD、 EBA、 DSC、 TCS等等。 ABS的全名是 Anti-lock Brake System（防锁死制动系统） ， 它能有效控制车轮保持 在转动状态，提高制动时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。 ABS通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断检测各车轮的转速，由计算机算出当时的车轮滑移率，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想制动状态。 EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合
17、ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮 和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜-2- 和车辆侧翻事故。 EBA-Electronic Brake Assist 电子控制刹车辅助系统， EBA可以根据驾驶者踩刹车踏板的力度与速度，极快地反应和计算紧急程度，瞬间增加制动油压的压力，缩短刹车距离，据悉它能使车速高达 200公里小时的汽车完全停下的距离缩短 21米之多，可以避免许多意外，尤其是在高速公路上， EBA更能有效防止常见的 “追尾 ”
18、意外。在高速行驶时，只须半踩刹车，就可明显感觉到速度的回落 ，但车体并没有前冲感，这就是 EBA配合 ABS刹车系统装置在发挥所长，同时在遇到紧急刹车状况时，在第一个刹车吃到底时，另一个备用活塞会开始运作，至少可以减少 25的刹车距离。 车身稳定控制系统 DSC（博士、奔驰 ESP，丰田 VSC，日产 VDC，本田 VSA）：是以 ABS为基础发展而成的。系统主要在大侧向加速度，大侧偏角的极限工况下工作，它利用左右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩来防止出现难以控制的侧滑现象 。 如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况。转向不足则 制动内
19、测车轮，转向过度则制动外侧车轮。 牵引力控制系统 TCS又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。 TCS就是针对此问题而设计的。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时 (这是打滑的特征 )，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。 可见，目前的制动系统已经不仅仅是使汽车尽快停下这么简单，在某种意义上，它让汽车的行驶变得更加的安全。如 ，没有转配安全装置的汽车在高速时急转弯往往会甩尾侧滑，导致交通事故，而装配 DSC系
20、统的汽车在高速行驶时急转弯，制动系统会通过左右两侧的制动力不同产生横摆力偶矩，从而抑制汽车发生甩尾侧滑。 1.3 制动系统概述 1制动系统的组成 （ 1）供能装置 包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。 （ 2）控制装置 包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。 -3- （ 3）传动装置 包括将制动能量传输到制动器的 各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。 （ 4）制动器 产生制动摩擦力矩的部件。 较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。 2. 制动系统的类型
21、 按制动系统的功用分类 ： （ 1） 行车制动系统 使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。 （ 2） 驻车制动系统 使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。 （ 3） 第二制动系统 在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。 （ 4）辅助制动系统 在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。 按制动系 统的制动能源分类 ： （ 1）人力制动系统 以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。 （ 2）动力制动系统 完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统。 （ 3）伺服制动系统 兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。 按照制动能量的传输方式，制动系统又可分为机
22、械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统，如气顶液制动系统。 目前所有汽车都采用双回路制动系统，如轿车的左前轮和右后轮共用一条制动回路、右前轮和左后轮共用另一条制动回路，当一个回路失效时，另 一个回路仍能工作，这样有效提高了汽车的行车安全性。 3.制动器形式 制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器；按安装位置可分为车轮制动器和中央制动器。车轮制动器可用于行车制动和驻车制动，中央制动器只用于驻车制动和缓速制动。 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。 目前应用较广的是：领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式，其中领蹄式具有增力作用。
