ADAMS在整車制動分析中的應用

1、ADAMS在整車制動分析中的應用Application of MSC Adams in Braking Analysis of Full Vehicle(申請學位)專業(yè)：汽車制造與裝配學生：趙強指導教師：叢彥波 副教授長春汽車工業(yè)高等?？茖W校二零零九年九月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 長春汽車工業(yè)高等?？茖W校 或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文作者簽名： 簽字

2、日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本論文作者完全了解 長春汽車工業(yè)高等?？茖W校 有關保留、使用論文的規(guī)定。特授權長春汽車工業(yè)高等?？茖W?？梢詫⒄撐牡娜炕虿糠謨热菥幦胗嘘P數據庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。（保密的論文在解密后適用本授權說明）論文作者簽名： 導師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日致謝雖然工作后一直在參加各種類型的的學習和培訓，但是能加入長春汽車工業(yè)高等專科學校，有幸能成為其中的一員，卻是從前沒有奢望過的。因此一得到這樣的機會，就倍感珍貴。因為工作的原因，我學習的時間并不對，不斷地克服著一個又一個困難，不斷地在求知的路

3、上艱難跋涉。有老師們的關懷，有同學們的鼓勵，有家人殷切的希望，有自己堅定的信念，終于迎來了這收獲的時刻。我要感謝長春汽車工業(yè)高等?？茖W校給予我這次難得的學習機會，使我能夠收獲如此多的、如此精彩的知識和感受。因此，在學士學位論文即將完成之際，我想向曾經給了我許許多多幫助和支持的人們表示由衷的感謝。首先要感謝我的導師叢彥波教授。在整個學習和論文指導過程中，他充分體諒我們這些工作任務及其繁重的學生，總是犧牲個人的休息時間為我們作指導。他的無私、他的關懷、他淵博的知識、他的循循善誘，他嚴謹刻苦的治學態(tài)度、精益求精的工作作風、不但讓我在專業(yè)知識上收獲巨大，更讓我學會了如何成為一名受人尊敬的人、品德高尚的

4、人，這些都將對我產生深遠的影響，使我終生受益。在此，我衷心感謝叢彥波教授對我的關心和指導，祝愿他身體健康，闔家幸福！ 同時，我也要感謝一直以來默默支持我的家人，是他們的理解和付出使我能夠專心完成我的學業(yè)，我深知他們?yōu)槲仪髮W所付出的一切，祝愿他們永遠幸福、安康！我也一定會更加努力！最后，我要衷心地感謝在百忙之中抽出時間審閱拙作的專家教授，希望能夠得到各位師長的不吝賜教，使自己早日成為一名合格的畢業(yè)生。ADAMS在整車制動分析中的應用摘要在數字模型的基礎上，應用機械系統(tǒng)分析軟件ADAMS，在ADAMSVIEW模塊里建立了整車動力學仿真模型，并根據標準要求的實車試驗方法設置了仿真條件，以不同的制動強

5、度、制動初速度進行了直線制動和轉彎制動仿真試驗，對該車的制動性能進行了預測和評價，為該車的制動性能分析提供了參考；對制動結果進行分析, 討論并驗證以下的幾個制動性質：第一，前輪先抱死，或者前后輪都抱死，車輛會失去轉向性能；第二，后輪比前輪先抱死，超過一定的時間，車輛會出現側滑或者甩尾的危險狀況；最后，制動減速度首先隨著制動力的增加而增大，當制動力超過一定值之后，即便制動力在增加，制動減速度不再增加，基本維持為一個常數。主要內容參考GB 7258-2004，乘用車在時速50km時，空載制動距離不大于19m，滿載制動距離不大于20m，橫向側滑距離不大于道路寬度2.5m。考慮到現在大家更多的關心的是

6、乘用車百公里時速的制動距離，對汽車在時速100km進行制動仿真，并對比現在的乘用車的制動水平，評價該車的制動性能。關鍵詞：ADAMS；制動性能；仿真；分析Application of MSC Adams in Braking Analysis of Full VehicleAbstractA full vehicle multibody model was established in ADAMSVIEW by using the mechanical system simulation software ADAMSAnd simulation conditions basing on the

7、 vehicle test ways of standard request was set upThen 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 strengthThe braking quality of the vehicle can be estimated and forecasted well through

8、the results of simulating analysis，and it provided some reference to the analysis of vehicles braking stabilityTo analysy of the brake simulation results,get the following laws to be brake: First,front wheel locked or both the front-wheel and rear-wheel locked, the vehicle will lost steering ability

9、;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 braking force increased to a certain extent, even if the braking force increase, no furthe

10、r increase 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 20m, the horizontal distance between slip road width is not more than 2.5m. Take into account i

11、s 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's braking performance evaluation .Key words：ADAMS；braking stability；simulation；analysis目 錄摘

12、要IAbstractII第1章 緒論11.1引言11.2制動系統(tǒng)的發(fā)展及研究意義11.3制動系統(tǒng)概述21.4 ADAMS在制造業(yè)中的應用41.5本課題主要研究內容4第2章 對汽車進行建模62.2前懸架的建模62.3對轉向機構進行建模72.4創(chuàng)建底盤72.5創(chuàng)建后懸架82.6建立路面譜92.7建立輪胎譜9第3章 制動仿真及結果分析113.1 內容簡介113.2時速50km制動仿真123.2.1 時速50km/h的車輛仿真制動123.2.2增大制動力再次對50km/h速度下進行制動仿真153.2.3減小制動力再次對50km/h速度下進行制動仿真183.2.4綜合3.2.1、3.2.2、3.2.3的

13、仿真結果分析結論213.3時速一百公里的制動仿真223.4后輪先抱死兩種情況的仿真253.4.1后輪比前輪先抱死的仿真263.4.2只抱死后輪的極限仿真273.5前后輪均抱死轉向仿真27總結30致 謝31參考文獻32-31-第1章 緒論1.1引言汽車的制動性是指人為地強制汽車在短距離內減速以至停車且維持行駛方向穩(wěn)定、下長坡時能維持一定車速和保證汽車較長時間停放在斜坡上的能力汽車的制動性是汽車的主要使用性能之一，直接關系到交通安全重大交通事故往往與制動距離太長、制動時發(fā)生嚴重側滑或方向失控、下長坡制動穩(wěn)定性差等情況有關 制動裝置分為行車制動、應急制動、駐車制動、輔助制動、自動制動系統(tǒng)，這里主要對

14、行車制動的性能進行分析并評價1.2制動系統(tǒng)的發(fā)展及研究意義1869年的一天，美國一列火車行駛到交叉路口，發(fā)生了火車撞翻馬車的嚴重事故目睹人、畜血肉橫飛慘狀的威斯汀豪開始研制制動器，并于1869年制成空氣制動器。其采用壓縮空氣，以活塞和杠桿等產生推力來阻止車輪運轉。1902英國蘭切斯公司利用特殊材料夾緊圓盤以構成制動器，并申請到生產專利。此后汽車前輪開始廣泛采用盤式制動器。由于盤式制動器的在制動穩(wěn)定性上的表現較為理想，近些年來在乘用車上被廣為使用。目前，絕大多數的乘用車均采用盤式制動器。1902年，法國人雷諾發(fā)明了鼓式制動器。同年，英國人蘭切特發(fā)明了凸輪式制動器。鼓式制動器有領從蹄式、雙領蹄式、

15、雙向雙領蹄式等三種樣式，由于鼓式制動器可以提供較大的制動力，所以在商用車上被廣泛使用。在這些硬件的基礎上，近幾年來發(fā)展了一些電子安全裝置，如ABS、 EBD、 EBA、 DSC、 TCS等等。ABS的全名是Anti-lock Brake System（防鎖死制動系統(tǒng)），它能有效控制車輪保持在轉動狀態(tài)，提高制動時汽車的穩(wěn)定性及較差路面條件下的汽車制動性能。ABS通過安裝在各車輪或傳動軸上的轉速傳感器不斷檢測各車輪的轉速，由計算機算出當時的車輪滑移率，并與理想的滑移率相比較，做出增大或減小制動器制動壓力的決定，命令執(zhí)行機構及時調整制動壓力，以保持車輪處于理想制動狀態(tài)。EBD能夠根據由于汽車制動時產

16、生軸荷轉移的不同，而自動調節(jié)前、后軸的制動力分配比例，提高制動效能，并配合ABS提高制動穩(wěn)定性。汽車在制動時，四只輪胎附著的地面條件往往不一樣。比如，有時左前輪和右后輪附著在干燥的水泥地面上，而右前輪和左后輪卻附著在水中或泥水中，這種情況會導致在汽車制動時四只輪子與地面的摩擦力不一樣，制動時容易造成打滑、傾斜和車輛側翻事故。EBA-Electronic Brake Assist 電子控制剎車輔助系統(tǒng)，EBA可以根據駕駛者踩剎車踏板的力度與速度，極快地反應和計算緊急程度，瞬間增加制動油壓的壓力，縮短剎車距離，據悉它能使車速高達200公里小時的汽車完全停下的距離縮短21米之多，可以避免許多意外，尤

17、其是在高速公路上，EBA更能有效防止常見的“追尾”意外。在高速行駛時，只須半踩剎車，就可明顯感覺到速度的回落，但車體并沒有前沖感，這就是EBA配合ABS剎車系統(tǒng)裝置在發(fā)揮所長，同時在遇到緊急剎車狀況時，在第一個剎車吃到底時，另一個備用活塞會開始運作，至少可以減少25的剎車距離。車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)DSC（博士、奔馳ESP，豐田VSC，日產VDC，本田VSA）：是以ABS為基礎發(fā)展而成的。系統(tǒng)主要在大側向加速度，大側偏角的極限工況下工作，它利用左右兩側制動力之差產生的橫擺力偶矩來防止出現難以控制的側滑現象。如在彎道行駛中因前軸側滑而失去路徑跟蹤能力的駛出現象及后軸側滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉現象等危險

18、工況。轉向不足則制動內測車輪，轉向過度則制動外側車輪。牽引力控制系統(tǒng)TCS又稱循跡控制系統(tǒng)。汽車在光滑路面制動時，車輪會打滑，甚至使方向失控。同樣，汽車在起步或急加速時，驅動輪也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上還會使方向失控而出危險。TCS就是針對此問題而設計的。TCS依靠電子傳感器探測到從動輪速度低于驅動輪時(這是打滑的特征)，就會發(fā)出一個信號，調節(jié)點火時間、減小氣門開度、減小油門、降擋或制動車輪，從而使車輪不再打滑?？梢姡壳暗闹苿酉到y(tǒng)已經不僅僅是使汽車盡快停下這么簡單，在某種意義上，它讓汽車的行駛變得更加的安全。如，沒有轉配安全裝置的汽車在高速時急轉彎往往會甩尾側滑，導致交通事故，而裝配D

19、SC系統(tǒng)的汽車在高速行駛時急轉彎，制動系統(tǒng)會通過左右兩側的制動力不同產生橫擺力偶矩，從而抑制汽車發(fā)生甩尾側滑。1.3制動系統(tǒng)概述1制動系統(tǒng)的組成（1）供能裝置包括供給、調節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質狀態(tài)的各種部件。其中產生制動能量的部分稱為制動能源。人的肌體也可作為制動能源。（2）控制裝置包括產生制動動作和控制制動效果的各種部件，如制動踏板、制動閥等。（3）傳動裝置包括將制動能量傳輸到制動器的各個部件，如制動主缸和制動輪缸等。（4）制動器產生制動摩擦力矩的部件。較為完善的制動系統(tǒng)還具有制動力調節(jié)裝置、報警裝置、壓力保護裝置等附加裝置。2. 制動系統(tǒng)的類型按制動系統(tǒng)的功用分類：（1） 行車制動

20、系統(tǒng)使行駛中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。（2） 駐車制動系統(tǒng)使已停駛的汽車駐留原地不動的一套裝置。（3） 第二制動系統(tǒng)在行車制動系統(tǒng)失效的情況下保證汽車仍能實現減速或停車的一套裝置。（4）輔助制動系統(tǒng)在汽車下長坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。按制動系統(tǒng)的制動能源分類：（1）人力制動系統(tǒng)以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系統(tǒng)。（2）動力制動系統(tǒng)完全依靠發(fā)動機動力轉化成的氣壓或液壓進行制動的制動系統(tǒng)。（3）伺服制動系統(tǒng)兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系統(tǒng)。按照制動能量的傳輸方式，制動系統(tǒng)又可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。同時采用兩種傳能方式的制動系統(tǒng)可稱為組合式制動系統(tǒng)，如氣頂液

21、制動系統(tǒng)。目前所有汽車都采用雙回路制動系統(tǒng)，如轎車的左前輪和右后輪共用一條制動回路、右前輪和左后輪共用另一條制動回路，當一個回路失效時，另一個回路仍能工作，這樣有效提高了汽車的行車安全性。3.制動器形式制動器按照結構可分為鼓式制動器和盤式制動器；按安裝位置可分為車輪制動器和中央制動器。車輪制動器可用于行車制動和駐車制動，中央制動器只用于駐車制動和緩速制動。鼓式制動器的旋轉元件是制動鼓，固定元件是制動蹄，制動時制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉，外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內圓柱面上，對鼓產生制動摩擦力矩。目前應用較廣的是：領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式，其中領蹄式具有增力作用。圖11雙

22、領蹄式制動器的工作原理盤式制動器主要有鉗盤式和全盤式兩種，其中前者更常用。鉗盤式制動器的旋轉元件是制動盤，固定元件是制動鉗。因為盤式制動器在制動穩(wěn)定性上很有優(yōu)勢，目前被廣泛應用在乘用車上。1.4 ADAMS在制造業(yè)中的應用ADAMS，即機械系統(tǒng)動力學自動分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機分析軟件。ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法

23、，建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。1.5本課題主要研究內容汽車的制動性是指人為地強制汽車在短距離內減速以至停車且維持行駛方向穩(wěn)定、下長坡時能維持一定車速和保證汽車較長時間停放在斜坡上的能力汽車的制動性是汽車的主要使用性能之一，直接關系到交通安全對車輛的的轉向系統(tǒng)、前懸架、后懸架、制動系統(tǒng)、輪胎進行建模、仿真分析，并從仿真結果中分析汽車制動的規(guī)律特點。首先根據GB 7258-2004對模型在時速50km進行仿真，分別設置制動

24、力矩為800Nm，1600Nm、2000Nm，從仿真結果中分析制動減速度與制動力之間的關系；考慮到實際中的應用，大家更習慣使用汽車百公里的制動距離，所以，對模型在時速100Nm的初速度下進行仿真，對比現在的主流車型的百公里制動距離，評價模型的制動性能；在時速100Km制動抱死時，給方向盤一個轉向驅動，查看，前輪抱死時汽車的轉向性能。第2章 對汽車進行建模對不等長雙橫臂獨立前懸架、拖拽式半獨立后懸架、底盤以及轉向系統(tǒng)、地面、輪胎等分別建模，構成仿真模型。2.1模型的整車參數采用ADAMS教程中提供的整車參數。表1-1 A車汽車參數車長4688mm車寬1790mm車高1465mm最大功率56kw/

25、2900rpm最大扭矩200Nm/1800rmp軸距2600mm轉向器形式齒輪齒條式后懸架形式扭力梁拖拽式整備質量2115Kg前懸架形式不等長雙橫臂前懸架主銷長度330mm主銷內傾角10°主銷后傾角2.5°上橫臂長500mm上橫臂水平斜置角-5°下橫臂長500mm下橫臂水平斜置角10°前輪前束角0.2°2.2前懸架的建模 創(chuàng)建設計點： 表21 前懸架設計點坐標設計點X坐標Y坐標Z坐標Left_LCA_outer-1339.243270.315697.432Left_UCA_outer-1324.849594.992640.183Left_UCA

26、_inner1295.861666.706316.702Left_LCA_inner-1428.932327.896192.048Left_Tie_rod_outer-1512.765363.009724.270Left_Tie_rod_inner-1594.556444.195257.770Left_Knuckle_inner-1334.488377.557678.522Left_wheel_center-1335.000375.000825.000Right_LCA_outer-1339.243270.315-697.432Right_UCA_outer-1324.849594.992-6

27、40.183Right_UCA_inner-1295.861666.706-316.702Right_LCA_inner-1428.932327.896-192.048Right_Tie_rod_outer-1512.765353.009-724.270Right_Tie_rod_inner-1594.556444.195-257.770Right_Knuckle_inner-1334.488377.557-678.522Right_wheel_center-1335.000375.000-825.000以這些點為基礎，創(chuàng)建汽車的前懸架，并創(chuàng)建各個部件之間的約束副，建立彈簧，并設置彈簧剛度12

28、9.8，阻尼6000，如下圖：圖21汽車前懸架2.3對轉向機構進行建模創(chuàng)建設計點：表22 轉向機構設計點坐標設計點X坐標Y坐標X坐標Pitman_arm_pivot-1624.0451.0172.5Idler_arm_pivot-1624.0451.0-172.5Lower_secter_shaft_point-1444.0451.0172.5Idler_arm_center-1444.0451.0-172.5Steering_shaft_pivot-1232.0562.0230.5Steering_wheel_pivot-873.5678.6260.0Steering_wheel_cente

29、r-260.01033.2260.0以這些點為基礎，創(chuàng)建模型的轉向機構，2.4創(chuàng)建底盤設置質量為2010kg，底盤相對于質心的轉動慣量Ixx=1.06E+009，yy=2.28E+009,Izz=2.18E+009.圖22前懸架和轉向機構2.5創(chuàng)建后懸架創(chuàng)建設計點：表23 后懸架設計點坐標設計點X坐標Y坐標Z坐標Left_RCA_pivot689.37375.0363.22Left_RCA_outer1265.0375.0695.56RL_Wheel_center1265.0375.0825.0Right_RCA_pivot689.37375.0-363.22Right_RCA_outer12

30、65.0375.0-695.56RR_Wheel_center1265.0375.0-825.0以此為基礎，創(chuàng)建汽車的后懸架，并建立彈簧，彈簧剛度160.2，阻尼6000，如下圖：圖23汽車的底盤2.6建立路面譜按照GB 7258-2004規(guī)定，行車制動性能的試驗應在平坦、干燥和清潔的硬路面(輪胎與路面之問的附著系數不應小于07)上進行被測車輛沿著試驗車道的中線行駛至高于規(guī)定的初速度后，置變速器于空檔，當滑行到規(guī)定的初速度時，急踩制動，使機動車停止，測量機動車的制動距離。所以路面應滿足下列條件：第一、地面譜的位置應處于輪胎的下方；第二，地面的向上的方向應是輪胎所處的一側；第三，地面譜的大小要滿

31、足實驗的需要，如，附著系數大于0.7.本實驗采用軟件自帶的C級路面譜，安裝類型：mdi_2d_flat方向設定為：Direction VectorsX Vector(1.0,0.0,0.0,), Y Vector(0.0,1.0,0.0,)2.7建立輪胎譜ADAMS提供了五種輪胎模型：Delft輪胎模型、Fiala輪胎模型、Simither是輪胎模型、UA輪胎模型以及用戶自定義輪胎模型。本題是進行制動仿真，涉及車輛的操縱性以及輪胎的滑移表現，考慮到這一條，采用在操縱性、復合滑移方面比較擅長的UA輪胎模型。輪胎模型的安裝形式： pactime_205_55R16.tir安裝輪胎，數據如下：輪胎質

32、量29.2KgIxx5.002E+005Iyy5.002E+005Izz6.904E+005輪胎譜pactime_205_55R16路面譜mdi_2d_flat輪胎寬度205mm輪輞直徑16英寸扁平率0.55靜摩擦系數0.94在輪胎和安裝軸之間建立圓柱副和球副。圖24整車的模型第3章 制動仿真及結果分析3.1 內容簡介汽車的行車制動性主要由下列三方面的指標來評價：制動效能、制動衰退性、制動時汽車行駛的穩(wěn)定性。制動衰退性包括抗熱和抗水衰退性。汽車高速行駛或者下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度稱為抗熱衰退性能；汽車涉水后，在連續(xù)制動時制動效能保持的程度稱之為水衰退性能。這與制動器材料以及制動器形式

33、相關，如 盤式制動器相對于鼓式制動器的制動衰退性就表現的比較好。制動衰退性在動力學分析中不考慮。制動效能就是指在良好的路面上，汽車以一定的初速度制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度 ，是制動性能最基本的指標。包括汽車的制動距離、制動減速度和制動力，在仿真中均需要測量。制動穩(wěn)定性即制動時汽車按給定路徑行駛的能力，若制動時發(fā)生跑偏、側滑或失去轉向能力，則汽車將偏離原來的路徑。一般要求是不能偏出規(guī)定的通道寬度。各個國家對制動性能有不同的要求。GB 7258-2004中對部分車輛行車制動性能的要求如下表，接下來的仿真分析，也是針對這些要求進行的。表3-1 GB 7258-2004對制動性能的要求（

34、1）機動車類型制動初速度(km/h)滿載檢測制動距離要求空載檢測制動距離要求實驗通道寬度三輪汽車20<=5.0m<=5.0m2.5m乘用車50<=20.0m<=19.0m2.5m低速貨車質量<3.5t30<=9.0m<=8.0m2.5m表3-2 GB 7258-2004對制動性能的要求（2）機動車類型制動初速度(km/h)滿載檢測平均減速度空載檢測平均減速度實驗通道寬度三輪汽車20>=3.82.52.5m乘用車50>=5.9>=6.22.5m低速貨車質量<3.5t30>=5.2>=5.62.5m制動減速度的評價指標為

35、充分發(fā)出的平均減速度： （31） 式中，MFDD 為充分發(fā)出的平均減速度， ；ub為08u。的車速，kmh；uo為起始制動車速，kmh；ue 為01uo的車速，kmh；Sb為uo到ub車輛經過的距離，單位m；Se為uo到ue車輛經過的距離，單位，m。3.2時速50km制動仿真制動初速度均設置為50km/h,制動力分別設置為800Nm、1600Nm、200Nm，測量車輛在各個不同制動力作用下的加速度時間曲線、制動距離時間曲線、偏移距離時間曲線、速度時間曲線。并比較各個仿真的制動減速度與制動力之間的關系，分析得出制動規(guī)律。3.2.1 時速50km/h的車輛仿真制動給后輪添加扭矩驅動，驅動函數為：8

36、87000*step(time,6.0,0,6.2,1.0)-887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+1600000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)后輪添加扭矩驅動，驅動函數為：3200000*step(time,6.2,0.0,6.4,1.0)注：考慮到車輛在制動過程中的質心前移，設置前后制動力之比為2：1；第六秒的時候開始分離驅動力，即現實中踩踏離合器，分離發(fā)動機的驅動力；采用液壓助力，所以設置制動器的作用時間為0.3s（可縮短至0.1s）。仿真結果：圖31加速度隨時間變化曲線從圖中不難看出，在t=6.0s到t=6.2s之間，驅動加速度在逐

37、漸減小到0，在t=6.2s到t=6.5s之間，制動減速度不斷增加，直到達到最大值7.5g左右。圖32位移隨時間變化曲線總體來看，位移隨著時間的增加在不斷增加，而在t=6.5s之后，因為速度急劇減小的緣故，側向位移隨時間的增幅減小。圖3-3偏移距離隨時間變化曲線總體來看，側向位移隨著時間的增加在不斷增加，而在t=5s到t=6.5s之間的隨時間的增幅較大，而在t=6.5s之后，因為速度急劇減小的緣故，側向位移隨時間的增幅減小。圖3-4速度隨時間變化曲線在t=0.6s到t=6.2s之間，速度隨時間不斷變大，而在t=6.2s之后，制動扭矩開始發(fā)揮作用。速度隨著時間的增加而逐漸變小。仿真數據：表3-3

38、1600Nm制動扭矩仿真結果速度偏移距離行駛距離t=6s50km/h549.6mm38.17mt=8.017s0km/h746.5mm50.24mub=40km/h; ue=5km/h;Se=50.20-38.17=12.05m; Sb=43.10-38.17=4.93m（1） 平均減速度：=8.534 > 5.9 （2）制動距離 S=50.24m-38.17m=12.07m < 19m（3）偏移距離S=746.5mm-549.6mm=196.9mm=0.2m << 2.5m（4）制動時間t=8.017s-6s=2.017s對比 GB 7258-2004的要求可見，該模

39、型制動性能非常好。3.2.2增大制動力再次對50km/h速度下進行制動仿真改變后輪驅動扭矩，驅動函數為：887000*step(time,6.0,0.0,6.2,1.0)-887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+2000000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)改變前輪驅動扭矩，驅動函數為：4000000*step(time,6.2,0,6.5,1)考慮到制動過程中的質心前移，前后的制動力之比為2：1.仿真后得到數據如下表：表3-4 2000Nm制動力矩仿真數據時間速度偏移距離行駛距離t=6s50km/h549.6mm38.17mt=7.982S0

40、km/h1590mm50.20m可見汽車在制動力增大后制動距離并沒有發(fā)生變化較明顯的變化。圖3-5加速度隨時間變化曲線從圖中不難看出，在t=6.0s到t=6.2s之間，驅動加速度在逐漸減小到0，在t=6.2s到t=6.5s之間，制動減速度不斷增加，直到達到最大值8.5g左右。圖3-6側向位移隨時間變化曲線總體來看，側向位移隨著時間的增加在不斷增加，而在t=3.5s到t=6.5s之間的隨時間的增幅較大，而在t=6.5s之后，因為速度急劇減小的緣故，側向位移隨時間的增幅減小。圖37位移隨時間變化曲線總體來看，位移隨著時間的增加在不斷增加，而在t=6.5s之后，因為速度急劇減小的緣故，側向位移隨時間

41、的增幅減小。圖38速度隨時間變化曲線在t=0.6s到t=6.2s之間，速度隨時間不斷變大，而在t=6.2s之后，制動扭矩開始發(fā)揮作用。速度隨著時間的增加而逐漸變小。ub=40km/h;ue=5km/h；Se=50.17-38.16=12.01m;Sb=43.07-38.17=4.90m。（1） =8.546 （2）制動距離 S=50.20m-38.17m=12.03m < 19m；（3）偏移距離 S=1590mm-549.6mm=1.04m < 2.5m；（4）制動時間 t=7.982s-6s=1.982s；對比 GB 7258-2004的要求可見，該車制動性能較好。對比3.2.1

42、的偏移距離可見，制動力大幅增加之后發(fā)生較大的偏移增加，分析之后認為，制動力增加之后，制動作用時間沒有變化，應該是前后輪抱死的時間差變小，導致車輛有側滑的傾向。由平均制動減速度來看，車輪抱死，與3.1.1的制動減速度相差無幾。3.2.3減小制動力再次對50km/h速度下進行制動仿真減小后輪驅動扭矩，驅動函數為：887000*step(time,6.0,0.0,6.2,1.0)- 887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+800000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)改變前輪驅動扭矩，驅動函數為：1600000*step(time,6.2,0,6.5,

43、1)考慮到制動過程中的質心前移，前后的制動力之比為2：1.仿真后得到數據如下表：表3-5 800Nm制動力矩的仿真數據時間速度偏移距離行駛距離t=6s50km/h549.6mm38.17mt=8.397s0km/h1490mm55.52mub=40km/h;ue=5km/h;Se=55.33m-38.17m=17.16m;Sb=47.02-38.17=8.85m圖3-9加速度隨時間變化曲線從圖中可以看出，當t=6s到t=6.2之間，驅動加速度逐漸減小到0，而在t=6.2s到t=6.5s之間，制動減速度逐漸增加到最大值約7.5g附近。圖3-10位移隨時間變化曲線從圖中可以看出，在t=6.5s之后

44、，曲線的斜率絕對值急劇減小，這是制動完全起作用的時間。圖3-11速度隨時間變化曲線從圖中可以看出，在t=6.5s之后，速度的絕對值在以較大的幅度減小直至t=8.4s附近減小到0。3-12側向位移隨時間變化曲線總體來看，側向位移隨著時間的增加在不斷增加，而在t=3.5s到t=6.5s之間的隨時間的增幅較大，而在t=6.5s之后，因為速度急劇減小的緣故，側向位移隨時間的增幅減小。（1） 平均減速度 =7.312 > 5.9（2）制動距離 S=55.52m-38.17m=17.35m < 19m（3）偏移距離 S=1490mm-549.6mm=1.04m < 2.5m（4）制動時間

45、 t=8.397s-6s=2.397s對比 GB 7258-2004的要求可見，該車制動性能較好。對比3.2.1和3.2.2的制動減速度和制動距離來看，制動力大幅減小之后發(fā)揮的平均制動減速度相對前兩者有明顯的減小，制動距離有明顯的增大，分析之后認為，制動力減小之后，制動作用時間會有相應的增長，而且車輪還沒有完全的抱死，所以制動減速度會變小，制動距離會增長。3.2.4綜合3.2.1、3.2.2、3.2.3的仿真結果分析結論列表3.2.1、3.2.2、3.2.3三個仿真的制動力、制動距離、制動減速度的數據如下：表3-6 不同制動力的制動性能制動扭矩制動距離制動減速度3.2.11600Nm50.24

46、m8.5343.2.22000Nm50.20m8.5463.2.3800Nm55.52m7.312現象闡述：對比上述數據不難發(fā)現，在3.2.1、3.2.2的仿真中，雖然制動力有變化，但是制動距離和平均制動減速度的沒有明顯的變化，或者說基本保持不變；而大副減小制動扭矩之后制動距離明顯增加，制動減速度明顯減小。分析結論：汽車的制動減速度、制動距離由地面制動力決定，而地面制動力首先又取決于制動器制動力，但同時又受到地面附著條件的限制，所以只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供足夠高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力。當制動器制動力小于地面所能提供的附著力時，制動減速度隨著制動器制動力的增

47、加而增大，而制動距離在相應的減小，由仿真3.2.3和3.2.1的數據對比不難發(fā)現這一點；當制動器的制動力大于地面所能提供的附著力時，制動減速度隨著制動器制動力的增加而基本保持不變，制動距離也基本不變，由仿真3.2.1和3.2.2的數據對比很容易發(fā)現這一點。地面附著力、制動器制動力、地面制動力之間的關系如下圖： 圖3-13 制動過程中地面制動力、制動器制動力以及附著力的關系3.3時速一百公里的制動仿真在高速公路上汽車往往高速行駛，雖然國家標準以50km/h的制動距離來考查汽車的制動性能，但是，在高速公路上的制動初速度往往遠遠高于這個值，國標的考查數值變得意義不大。對于乘用車，消費者往往通過制動初

48、速度在一百公里每小時的制動距離來考察汽車的制動性能。通過增加盤式制動器的制動盤尺寸，裝配制動輔助裝置，如液壓輔助制動，還有一些電子的輔助裝備，如EBA，通過駕駛員踩踏制動踏板的力度和速度，判斷駕駛員制動的意圖，如果是緊急制動，瞬間增加制動油壓，輔助制動，可以使時速200km的車輛制動距離縮短21m之多?，F在，乘用車的百公里制動距離已經到達30m40m這個區(qū)間，大大提高了主動安全性能。以下列舉了幾款車型的百公里制動距離，僅供參考。圖3-14幾種車型的百公里制動距離從上圖可以看到睿翼的百公里制動距離達35.7m，而上一代馬自達6為37.1m。據我所知，睿翼相對上一代馬自達6在制動系統(tǒng)上有以下幾個改

49、動。對比分析可見，前制動盤的直徑增大、電子設備的增配，以及輪胎的扁平率增加，使得第二代馬自達6睿翼，有著比第一代馬自達6更加優(yōu)越的制動性能。 表3-7 兩代馬自達六的制動系統(tǒng)前盤直后盤直電子設備輪胎整車質量馬6283mm280mmABS+EBD+BA205/55R161458kg睿翼299mm280mmABS+EBD+BA+DSC+TCS205/60R161437kg現在，我們改變模型的前后驅動扭矩，對該車在100km/h的制動初速度下進行制動仿真。后輪驅動扭矩：1270000*step(time,8,0,8.2,1)-1270000*step(time,0.4,0,1.2,1)+100000

50、0*step(time,8.2,0,8.4,1)前輪驅動扭矩：2000000*step（time，8.2,0,8.4,1）考慮制動過程中質心的前移，設置前后制動力矩的比為2：1.仿真結果如下圖：圖3-15加速度隨時間變化曲線從圖中可以看出，當t=6s到t=6.2之間，驅動加速度逐漸減小到0，而在t=6.2s到t=6.5s之間，制動減速度逐漸增加到最大值約7.5g附近。圖3-16速度隨時間變化曲線從圖中可以看出，在t=6.5s之后，速度的絕對值在以較大的幅度減小直至t=8.4s附近減小到0。圖3-17位移隨時間變化曲線在t=8s時速度達到100km/h,脫離驅動動力之后，在t=8.2s時開始制動

51、，制動作用時間為0.4s；t=11.397s制動結束。數據處理如下：表3-8 百公里初速制動性能時間速度,km/h行駛距離,mt=6s100102.2t=11.397s0154.7 1.制動距離S=154.7-102.2=52.5m，由于該仿真沒有考慮汽車的電子設備的應用，而且整車整備質量超過兩頓，對比上述乘用車的制動距離，該車的表現還算理想。2.制動時間 t=11.397-8=3.397s3. =（-）/25.92*(152-125) =9.002在100km/h的制動初速度下，仿真結果表明，模型的制動距離為52.5m，發(fā)揮的平均制動減速度為9.002 ，在車輛模型沒有施加電子穩(wěn)定性設備，以

52、及制動輔助裝置的情況下，制動性能較為理想。3.4后輪先抱死兩種情況的仿真后輪先抱死有兩種情況：后輪單獨抱死；后輪比前輪先抱死。本節(jié)對這兩種情況分別進行仿真，并由此得出后輪先抱死的制動規(guī)律。3.4.1后輪比前輪先抱死的仿真在仿真3.2中，曾經提過后輪比前輪先抱死，會增加車輛在制動過程中側滑的傾向。給后輪添加驅動扭矩驅動函數為：887000*step(time,6.0,0,6.2,1.0)-887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+1600000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)后輪添加扭矩驅動，驅動函數為3200000*step(time,6.5,0

53、.0,6.7,1.0)注意對比3.2.1仿真中后輪制動扭矩的函數方程：3200000*step(time,6.2,0.0,6.4,1.0)可見，3.4仿真中后輪比3.2.1中要晚抱死0.3s。圖3-18側向位移時間曲線側向位移s=1140.400=640.4mm仿真數據列表對比如下：表 3-9側向位移仿真3.2.1196.9mm仿真3.3640.4mm可見前輪比后輪遲抱死一定的時間間隔，會增加車輛的側滑傾向，大大增加車輛的側向位移。3.4.2只抱死后輪的極限仿真“若后輪比前輪提前一定的時間先抱死拖滑，且車速超過某一數值，汽車在輕微的側向力作用下就會發(fā)生側滑，路面越滑，制動距離、制動時間越長，后

54、軸側滑越嚴重。”2，本節(jié)對100km/h的車輛進行只抱死后輪的極限情況進行仿真。后輪驅動扭矩：1270000*step(time,8,0,8.2,1)-1270000*step(time,0.4,0,1.2,1)+ 1000000*step(time,8.2,0,8.4,1)后輪驅動扭矩：0圖3-19側向位移隨時間變化曲線由圖可見，側向位移在t=1.2s之后到t=10s之間隨時間的增加而增加，在t=10s時發(fā)生轉折，側向位移隨時間的增加而急劇減小。仿真顯示最大的側向位移達到8600mm，即8.6m，后面的側向位移回落不是減小，而是因為車輛發(fā)生旋轉，失去操縱造成的。3.5前后輪均抱死轉向仿真車輛在制動過程中，施加一個方向盤上的轉動驅動，查看仿真結構，并分析結論。后輪的扭矩函數：1270000*step(time,8,0,8.2,1)- 1270000*step(time,0.4,0,1.2,1)+ +1000000*step(time,8.2,0,8.4,1)后輪的扭矩函數：2670000*step(time,8.2,0,8.4,1)方向盤的旋轉驅動方程：step(time,9,0,11,11d)注：在仿真3.4.2中發(fā)現t=9s到t=11s之間，制動減速度在峰值上下微動，車輪應該在較穩(wěn)定的抱死狀態(tài)。在t=9s到11s之間輸入轉向