多軸汽車駐車制動性能分析方法

汽車工Automotive 2011(Vol．33)No．多軸汽車駐車制動性能分析方法1童成前 2.總裝備部汽車試驗場［ ］以三軸汽車為例推導出多軸汽車的駐車極限坡度計算并對其影響因素進行分析。在此基礎(chǔ)上，提出了多軸汽車的駐車制動性能分析方法即通過對駐車極限坡度與力矩法求出的最大駐車坡度進行比較而獲得汽車的最大駐車坡度;另外提出了極限坡度利用率的概念作為對駐車制動性能分析指標的補充。實例分析結(jié)果表明，該方法簡單實用能對多軸汽車駐車制動性能進行有效分析。ysisMethodofParkingBrakingPerformanceforMulti-axle1.SchoolofAutoandTrafficEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013;2.AutomotiveProvingGroundofGAnjing［］Takingthree-axlevehicleasanexample，thecalculationformulaofparkinggradelimitofmulti-axlevehicleisderivedwithitsinfluencingfactorsyzed．Onthisbasis，anysismethodforparking-brakingperformanceofmulti-axlevehicleisproposed，inwhichtheumparkinggradeisdeterminedbycomparingparkinggradelimitandtheumparkinggradecalculatedbytorquemed．Inaddition，aconceptnameduti-lizationrateofgradelimitisproposedasasupplementtotheysisindicatorsofparkingbrakingperfrmane．Theresultsofrealsampleysisshowthatthemethodproposedissimple，pragmaticandcaneffectivelyyzetheparkingbrakingperformanceofmulti-axlevehicles．兩軸汽車的駐車制動性能分析方法較成熟并廣泛采用而對于多軸汽車駐車制動的研究則很少;大部分文獻都是以駐車制動器所能提供的最大力矩與駐車所需力矩作比較(力矩法)來判斷該車的駐車制動性能并沒有考慮駐車極限坡度］這樣可能導致該車的駐車制動不能滿足要求。算對于多軸汽車則沒有涉及。本文中以三軸汽車為例推導出多軸汽車的駐車極限坡度的計算，多軸汽車駐車制動性能分析方法即通過對駐

車極限坡度與力矩法求出的最大駐車坡度進行比較而獲得汽車的最大駐車坡度。在分析多軸汽車的駐車制動性能方面提出了極限坡度利用率概念作為對駐車制動性能分析指標的補充。駐車制動性能是指能在各種工況下實現(xiàn)的汽車最大駐車制動坡度。下坡駐車制動工況是條件最苛刻的情況因為上坡駐車工況的極限坡度推導與下坡工況類似所以本文中只給出多軸汽車的下坡駐車制動極限坡度計算的推導過程。*總裝備部科研項目(ZLA07042)資助汽車工2011(Vol．2011(Vol．33)No．三軸汽車的下坡駐車制動受力分析見圖1。 2Ksi分別為C1C2C3采用Ci= 計算簡化計算作如下假設(shè)1無論是車輪駐車制動器還是駐車制動器都作用于中橋和后橋

Ksi+ 輪;(2)各軸的懸架變形都發(fā)生在沿坡道垂直方向

Nδz3－δz1=δz2－δz1

(1圖中α為道路的坡度角G為汽車的總重力，Nhg為汽車質(zhì)心高度，mm;Lc為汽車質(zhì)心至第一軸的水平距離，mm;L2為第二軸到第一軸的軸距，mm;L3為第三軸到第一軸的軸距，mm;Ri為坡面對3∑RiLi+Ghgsinα－GcosαLc= (i3∑Ri－Gcosα= (

Ri=Ci (聯(lián)立式1)～式4 C2 C3δz= 2 L3－ － L2δz3 (2由式5)可得到δz即可求出Ri 由于獨立方程數(shù)不足無法解出Ri需要考慮到多軸車輛的懸架變形從而引進懸架變形方程2－］。目前多軸汽車不僅有每個橋單獨使用一個懸架也有雙橋共用一個懸架(為平衡式懸架)前后并排布置的型式。因為布置型式較多所以對其他類型的懸架模型不作討論。對裝有平衡式懸架的多軸汽車可將該平衡懸架結(jié)構(gòu)整體簡化作一軸處理］這樣在列出懸架變形方程時就可對每個橋獨立使用一個懸架和雙橋共用平衡式懸架情況采取統(tǒng)一的方法在這里特別的是當三軸汽車的后兩軸采用平衡式懸架時則將后兩軸簡化作一軸簡化軸位于兩軸連線的中點然后按照兩軸汽車的極限坡度計算方法進行計算1。2所示設(shè)各懸架彈簧的變形分別為δz1

1中Gsinα－F1－F2－F3= (1根據(jù)［6］規(guī)定:汽車前輪阻滯力F一般控制軸軸重的5%以內(nèi)。實際檢測中前輪阻滯力通常都軸軸重的3%左右。粗略估計大型汽車的前輪阻滯力約占整備質(zhì)量的1.3%是比較小的可忽略不計［7］所以式6)可改寫為1Gsinα－F2－F3= (F2=R2 (F3=R3 (φ為路面附著系數(shù)聯(lián)立式4式5式7式8和式9即 L2CL3C 輪胎綜合剛度C1C3的增大而減小23 1c∑iitanα

iCCL2+CC( L)2+CCL+C

合剛度C2的變化則相反。43C 的影響。4表明，iL2L3g∑iii2

降低下降趨勢明顯。圖5為質(zhì)心位置對極限坡度(

Lc的增大而增大隨質(zhì)心高度

增加而減小; L2CL3C 為附著系數(shù)對極限坡度的影響。6可看出itanα

23 1 ii

3g∑i

2+ L)2+ C Ci(CCL2+CC(L–L)2+CCL–C

3CL＞i上i

g∑iii2可以看出汽車在上坡時的駐車制動極限坡度大于下坡時的駐車極限坡度下坡駐車工況是制約汽車從式(10)和式(11)可看出極限坡度與懸架剛度C1C2C3軸距L2L3汽車質(zhì)心位置Lchg路面附著系數(shù)φ有關(guān)。表1為某三軸越野汽車的相關(guān)參數(shù)該車的每個橋單獨使用一個懸架。下面以該車型為例對各影響因素進行詳細分析由于下坡駐車制動工況的要求比較苛刻所以這里只對下坡駐車極限角作分析。表 C1/254.45(滿載C2=C3/296.62(滿載L2/L3/Lc/hg/圖3為懸架與輪胎綜合剛度對駐車極限坡度的影響。3可看出，i隨著第一三軸的懸架和3

456極限坡度i極限只與汽車的整車結(jié)構(gòu)參數(shù)和路面附著系數(shù)有關(guān)而與駐車制動器的類型無關(guān)但是駐車制動力來自于駐車制動器這就要求必須從駐車制動器的角度來分析汽車駐車制動性能而不能只計算極限坡度來確定汽車駐車性能。為此本文中提出多軸汽車的駐車制動性能分析方法步驟如下。下坡工況)。(2)從力矩角度求出該車型可能實現(xiàn)的最大駐車坡度i此種計算方法與駐車制動器的本身結(jié)構(gòu)

1的某三軸越野汽車的參數(shù)進行分析1)1的參數(shù)利用式10)i0.3754(2)通過最大力矩計算可能實現(xiàn)的最大駐車坡i'。礎(chǔ)上加裝駐車機構(gòu)而成7所示。i'=

G×

(式中Mμ為駐車制動器能提供的最大制動力矩;3i極限和i如果i'＞i則可得出該車型的最大駐車坡度為i極限;如果i'＜i則可得出該i'。(4)將最大駐車坡度與相關(guān)以及設(shè)計指標進行比較分析該車的駐車制動性能。若不合理則筆者認為汽車的最大駐車坡度應該接近駐車極限坡度這樣該車的駐車性能才能更好。在某些汽車設(shè)計中駐車制動器提供駐車力矩不足導致駐車極限坡度沒有成為最大坡度所以為了分析多軸汽車駐車制動性能提出駐車極限坡度利用率的概念ζ表示ζ=× (i若ζ接近100%說明該車的極限駐車坡度得到很好利用若沒有則表明該車極限坡度還未被很好利用。當汽車的最大駐車坡度已經(jīng)滿足相關(guān)及設(shè)計指標的要求時駐車極限坡度利用率反映該車的最大駐車坡度是否可通過提高駐車制動器的最大駐車制動力來提高。如果ζ＜100%可通過提高駐車制動器的最大駐車制動力提高該車的最大駐車坡度而當ζ=100%則無法通過提高駐車制動器的最大駐車制動力提高該車的最大駐車坡度這時則需要同時提高駐車制動器的最大駐車制動力和極限駐

78所示8以中間軸承為分析對象它受兩個力的作用個是偏心軸的偏心部分對它的作用力因為它們同心，所以作用力通過圓心;N，F(xiàn)L= (式中:F為彈簧制動氣室作用在偏心軸擺臂上的力F4500NL120mme4mm代入式N135000NMμ單= (式中μ為摩擦片與制動盤之間的摩擦因數(shù)r代入式15)Mμ9080N·mMμ4Mμ36由式12)計算得i051553通過比較，可得最大駐車坡度imax0.37544)ζ100%(5)通過計算可知該車型的最大駐車坡度為37.54%符合的規(guī)定而且由ζ=100%可知極限坡度得到了完全利用;然而由于在設(shè)計指標中要求最大駐車坡度為40%以上所以該車型的駐車能力沒有達到設(shè)計要求相關(guān)參數(shù)須做調(diào)整以達到較大的極限坡度。在考慮該車的其他性能沒有較大變化的條件下推薦的調(diào)整方案如表2所示。C1C1/242.24(滿載C2/296.62(滿載C3/276.14(滿載L2/L3/Lc/hg/

求且ζ100%極限駐車坡度得到完全利用該車1)以三軸汽車為例推導了多軸汽車的駐車(2)提