一种制动强度计算方法的研究

熊仕宇，武煌，陈光明

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一种制动强度计算方法的研究

熊仕宇，武煌，陈光明

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车制动系统对于汽车安全性和停车的可靠性起着重要的保证作用，制动强度的大小是反应汽车制动系统安全性能的关键指标，传统的制动系统匹配校核方法一般通过设定一定值的制动强度来逆推所需制动器制动力矩，进一步选配合适的制动器。这是一种产品开发过程中的选型思路，但假如我们想了解一个已经生产出来的车辆制动强度，采用此方法就不适用于这种场合。文章通过论述一种公交车制动强度的计算过程，并通过VB软件编程提供一种较为准确制动强度计算方法。

公交车；制动强度；附着系数

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

汽车制动系统对于汽车安全性和停车的可靠性起着重要的保证作用，制动强度的大小是反应汽车制动系统安全性能的关键指标，传统的制动系统匹配校核方法一般通过设定一定值的制动强度来逆推所需制动器制动力矩，进一步进行制动器选型。这是一种产品开发过程中的选型思路，但假如我们想了解一个已经生产出来的车辆制动强度，采用此方法就不适用于这种场合。本文通过论述一种公交车制动强度的计算过程，并通过VB软件编程提供一种较为准确制动强度计算方法。此方法有利于我们去分析印证车辆试验性能及辅助解决实际车辆运行过程中与制动强度相关的问题。

1、整车参数设定

1.1 制动受力模型建立

制动受力模型建立，有助于我们更形象的去分析整车受力，有助于后续计算过程的开展。此处我们对本文所论述的公交车建立如图1所示受力模型。

图1 整车受力模型

图中L为汽车轴距，G为汽车总重力，a为汽车质心到前轮的距离，b为汽车质心到后轮的距离，hg为汽车的质心高度。同时我们令整车总质量为m，前、后轴载荷分别为m1、m2，车轮半径为r，整车制动强度为z。

1.2 整车参数

制动系统计算过程所需整车参数如表1所示，由于空载和满载制动强度计算方法一样，因此本文仅对该车满载状态下制动强度进行计算。

表1 整车主要参数

1.3 制动器参数

整车前后桥制动器规格及参数如表2所示。

表2 前后制动器参数

2、制动强度分析

2.1 制动器制动力矩计算

2.2 制动强度的分析

从图1可以看出，在整车制动过程中，前后轴的动载荷随着制动强度的变化而变化，根据力矩平衡原理，我们可以很容易得出在制动强度为Z的条件下，前、后轴载荷分别为：

从式（4）、（5）可知，m1、m2值随着制动强度Z的变化而变化，其中m1随Z增大而增大，m2随z增大而减小。z值通过如下公式求得：

式中Ff为整车总制动力，Ff1、Ff2分别为前后轴制动力，此处Ff1、Ff2值存在两种不同工况，其值的计算也存在两个计算过程。车轮抱死之前：

车轮抱死时：

此处φ为地面附着系数，Ff1'、Ff2'分别为车轮抱死时前后轴制动力。

因此，在计算整车制动制动强度时，需先确认车轮是否抱死，即对比Ff1、Ff2与Ff1'、Ff2'，当Ff1＜Ff1'时前轴车轮不抱死，反之前轴车轮抱死，当Ff2＜Ff2'时后轴车轮不抱死，反之后轴车轮抱死。

结合式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）可以看出，当车轮未出现抱死时，制动强度Z与P大小成正比，计算方法较为简单。当出车车轮抱死时，从式（4）、（5）可以看出前后轴载荷受制动强度Z大小影响，从式（6）、（9）、（10）可以看出，制动强度Z值同时也受m1、m2值影响，因此传统的计算方法，无法准确求出制动强度。仔细研究可以发现，Z、m1、m2存在递归关系，式（4）、（5）、（6）、（9）、（10）互相代入，会无限趋近一个固定值，本文采用VB编程软件来计算该值，计算结果如下

图2 制动强度计算界面

本车最大系统压力取6bar，地面附着系数φ取0.7，通过如上计算界面可以看出，该车最大制动强度z值为0.598，可以得出该车最大减速度为5.86m/s2，满足文献[3]中对车辆制动减速度的要求，同时该计算工具还能得知该车一桥先抱死，抱死压力为3.327 bar，同时二桥在该压力情况下不抱死。

3、总结

本文能过论述一种制动强度计算方法，对制动过程的几个阶段进行分析，模拟制动过程数据，采用VB编程软件处制动过程数据进行模拟计算，最终得出本文所论述公交车制动强度与制动系统压力关系曲线，同时计算出制动系统最大制动强度与相关法规对比，并判断制动时前、后车轮同时抱死情况，对车辆的试验、市场制动问题分析有很大的借鉴意义。

[1] 余志生.汽车理论.机械工业出版社.2000.

[2] 刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算.2004.9.

[3] 中华人民共和国国家标准.GB12676-2014 《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》.

[4] 万振,高峰,丁靖,吴学雷.多轴车制动的动力学模拟及制动性能分析.中国机械工程.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—），助理工程师，就业于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，从汽车研发项目管理工作。武煌（1986—），助理工程师，就业于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，从事发动机汽油机标定工作。陈光明（1988—），助理工程师，就业于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，从事底盘制动系统设计开发工作。