馬日平

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汽車電子機械制動器的效能分析

馬日平

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

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟水平的提高，汽車電子機械技術(shù)也實現(xiàn)了快速的進步。在汽車電子機械制動的研究中，為了提高電子制動器的制動效能，加強對它的分析，建立了相關(guān)的汽車電子制動器的數(shù)學(xué)模型和水平路面上汽車制動時整車動力學(xué)模型。通過仿真軟件的研究和比較，發(fā)現(xiàn)汽車電子機械制動器的制動效能相較于傳統(tǒng)的液壓制動器的制動效能更好。因此，為汽車電子機械制動器的研究和使用提供了依據(jù)。文章則主要根據(jù)汽車電子機械制動器的模型，對其效能進行了相關(guān)的分析。

汽車；電子機械制動器；效能；仿真系統(tǒng)

前言

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)的汽車制動技術(shù)的研究也在不斷深入。汽車的制動器是保證汽車運行安全性的重要內(nèi)容。在人們對汽車行駛安全性不斷提高的過程中，對汽車制動系統(tǒng)的要求也在不斷提高。在汽車制動器的研究中，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的液壓制動器的制動效果已經(jīng)不能滿足汽車制動的需求。因此，具有更高性能的電子機械制動器越來越受到人們的關(guān)注。汽車的制動性能包括防抱死系統(tǒng)、驅(qū)動防滑系統(tǒng)等。在對汽車電子機械制動性能提高的過程中，可以從這些方面來進行，設(shè)計出更高效的電子機械制動器，滿足人們對汽車行駛安全性的要求，推動汽車的發(fā)展和進步。

1 汽車動力模型

1.1 汽車制動時受力的分析

在汽車電子機械制動器的效能分析中，對汽車制動時受力的分析是汽車動力學(xué)模型的研究重點。在對汽車制動時受力的分析中，假定當(dāng)汽車在水平路面上進行行駛時，其忽略了汽車的滾動阻力偶矩、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力以及汽車的加速阻力、輪距等內(nèi)容。通過建立汽車制動時受力的力學(xué)分析，能夠?qū)ζ囍苿有苓M行良好的分析。

1.2 輪胎模型

在汽車動力學(xué)模型中，對輪胎的模型進行分析，是實現(xiàn)提高汽車制動效果的重要內(nèi)容。文章是在EMB汽車制動器中，對輪胎的模型進行分析。在汽車制動的過程中，輪胎的特性對汽車路面的制動效果有較為重要的影響。在EMB制動器模型下，對輪胎對制動效果的分析中，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半徑、制動器的制動力矩、輪胎轉(zhuǎn)動的角速度以及地面附著系數(shù)等因素有關(guān)。通過建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，可以對汽車制動時，輪胎的受力情況進行分析、了解。

1.3 路面附著系數(shù)的確定

在汽車制動效果的研究中，汽車輪胎路面附著系數(shù)的確定對汽車動力學(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，從而對路面附著系數(shù)進行調(diào)整，實現(xiàn)不同參數(shù)下的路面附著系數(shù)。

1.4 EMB制動器制動模型

在汽車電子機械制動器制動效果的研究中，建立EM B制動器制動模型能夠?qū)ζ嚨闹苿有阅苓M行良好的分析。在EM B制動器中，其主要的零部件包括電源、電動機，以及間隙自動調(diào)整機構(gòu)、減速增矩機構(gòu)、滾珠絲桿機構(gòu)等內(nèi)容。在EM B制動器中，其主要采用蓄電池來提供電壓。另外，在EM B制動模型中，電動機通過減速增矩機構(gòu)來提供制動力矩，對汽車的電動力矩產(chǎn)生影響，從而實現(xiàn)對汽車的的制動效果進行控制的作用。

1.5 電機模型

在對汽車制動效果研究的過程中，選擇適合的電機模型能夠?qū)崿F(xiàn)對汽車電能的平穩(wěn)輸出，從而為制動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動提供電力。在EMB制動器制動模型中，通過電樞反電勢、電機感應(yīng)電勢系數(shù)、電樞回路電感等建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，來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輸出轉(zhuǎn)矩仿真模型，從而實現(xiàn)在EMB制動器模型下對電機模型的研究。

1.6 行星齒輪減速機構(gòu)模型

在EMB制動器模型中，行星齒輪減速機構(gòu)模型是汽車制動系統(tǒng)模型中的重要內(nèi)容。行星齒輪減速機構(gòu)模型主要是能夠?qū)崿F(xiàn)來降低汽車的轉(zhuǎn)速，增加傳遞的扭矩，以滿足汽車制動時制動狀況的要求。其中，行星齒輪減速機構(gòu)模型包括輸入、輸出扭矩關(guān)系。通過對太陽輪輸入扭矩、行星齒輪轉(zhuǎn)動效率等建立相關(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制動器制動模型中，滾珠絲桿副模型的主要功能是實現(xiàn)轉(zhuǎn)換運動的方向。在滾珠絲桿副中，通過將行星齒輪的轉(zhuǎn)動輸入，變成絲桿平動，并傳遞到制動塊中，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)換運動方向的作用。在滾珠絲桿副的模型中，滾珠絲桿的驅(qū)動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的摩擦力矩，而得到的。另外，其也可以通過系統(tǒng)的摩擦力矩、阻力矩等其他關(guān)系式的表達方程來得到。

1.8 制動裝置模型

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

1.9 汽車制動過程中的動力學(xué)模型

在汽車電子機械制動效果的研究中，對汽車制動過程中動力學(xué)模型的研究是汽車實現(xiàn)制動效果提升的重要內(nèi)容。在對汽車制動時的動力分析時，主要是通過牛頓第二定律來得到整車的模型，從而對汽車的接地點取距，得到相關(guān)的平衡方程。并且，對汽車車輪路面的附著系數(shù)以及汽車制動過程的減速度進行研究。

2 汽車制動性能的仿真

2.1 電子機械制動系統(tǒng)的仿真模型

在對汽車制動性能仿真的過程中，對電子機械制動系統(tǒng)建立仿真模型。通過運用smulnk等仿真軟件，對EMB制動器的制動模型進行仿真，從而得到相關(guān)的仿真數(shù)據(jù)。在對EMB制動器制動模型的數(shù)據(jù)研究中，與傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)的制動性能進行對比，進而能夠得出有效的數(shù)據(jù)現(xiàn)實，來證明電子機械制動系統(tǒng)的仿真模型具有更好的制動效果。在電子機械制動系統(tǒng)的仿真模型中，在上述步驟之下，通過smulnk仿真軟件，實現(xiàn)對電子制動系統(tǒng)的仿真模擬。

2.2 模擬仿真的結(jié)果

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

3 結(jié)語

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

[1] 何仁,胡青訓(xùn).帶有制動能量再生系統(tǒng)的公共汽車制動過程[J].江蘇大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2005,26(5):390-392.

[2] 熊堅,胡永平.汽車制動過程的計算機仿真研究[J].云南工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1995,11( 1): 33- 40.

[3] 彭曉燕,陳昌榮,章兢.電子機械制動系統(tǒng)的滑?？刂蒲芯縖J].湖南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010,37（8）:35-39.

[4] 李頂根,張綠原,何保華.基于滑移率的汽車電子機械制動系統(tǒng)的模糊控制[J].機械工程學(xué)報,2012,48（20）:121-126.

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

A

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：機械電子工程。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.030