汽车制动系统的性能分析和优化设计

叶华雄++伍文明

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.130

摘 要：伴随着我国汽车行业逐渐受到国人的重视，更重要的是受到了我国相关部门的重视，在这种情况下，汽车行业的安全问题就显得尤为突出。在汽车安全系统中。汽车制动系统是一项非常重要的组成部分。汽车制动系统最主要的作用就是要保障汽车在制动的过程中有一个非常稳定的减速过程。该文主要针对汽车制动系统的性能进行分析并通过分析来给出相关的优化设计建议。

关键词：汽车制动系统 性能分析 优化设计 气压动力制动 轴间制动力的分配

中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0130-02

汽车制动系统主要的作用就是要对制动过程中的汽车进行稳定的减速，同时还要保障汽车在制动的过程中不受到地面坡道的干扰进而能够稳定并且可靠地在坡道进行汽车制动停车。在汽车制动系统中最常见的制动方式是：气压动力制动。这种制动方式主要应用在重型汽车上。目前我国绝大多数的重型汽车制动都是采用了气压动力。应用气压制动系统的重型汽车能够有效地对汽车在停车过程中进行缓冲，这样能够保障汽车在行驶过程中的惯性缓冲降低。在制动系统中，气压动力系统主要的组成部分为制动阀及制动踏板。通常情况下气压动力制动系统的安装位置在汽车的后轮处，气压控制系统通过对强力弹簧的控制来对汽车进行有效的制动。该文主要从汽车制動系统重的气压动力制动系统组成部分进行分析，阐述其工作原理，通过阐述来分析汽车在制动过程中的制动性能，这样就能够很好地对汽车的优化设计提供资料，同时还能够对汽车制动轴间制动力进行分配分析，进而让汽车在制动过程中更加协调且可靠。

1 汽车制动系统的主要工作原理

该文关于汽车制动系统工作原理的阐述，主要以阐述气压动力制动为主。在重型汽车行驶的过程中，汽车驾驶员没有进行汽车制动的时候，汽车的前制动气室以及后制动气室经由汽车的制动阀以及快放阀和外界大气相通，这种状态下制动气室和汽车储气罐中的压缩空气完全隔绝，这样的状态下汽车才能够安全可靠地进行行驶操作。一旦汽车驾驶员进行汽车制动，驾驶员通过踩动汽车制动踏板来有效地控制汽车制动阀，这时汽车制动阀就会有效地隔断前制动气室，后制动气室同外界大气的连接，与此同时让前后启动气室同汽车储气罐中的压缩空气相通。压缩空气这时候产生的气流会让汽车的前制动器以及后制动器和前后车轮产生摩擦效果，进而产生制动效果。

2 汽车制动系统的主要性能

关于汽车制动系统的主要性能阐述，该文主要从3个角度进行阐述以及分析，首先是汽车制动系统的制动效能分析；其次是汽车制动系统的恒定性分析；最后是汽车制动系统的稳定性分析。

2.1 汽车制动系统的制动效能

汽车制动系统中的制动效能最主要的作用就是能够让汽车在正常行驶的状态下快速地进行制动停止，并且能够让汽车在斜坡的状态下停留。因此汽车制动效能最主要的设计标准就是要最大限度地缩短汽车制动所需的距离和汽车制动所需要的时间，要完全符合汽车制动的性能安全要求。

2.2 汽车制动系统的恒定性

汽车制动系统中的恒定性主要是指在汽车制动的过程中能够保障汽车长时间地进行制动并且连续地进行保持。因此汽车制动的连续保持性能就是汽车制动系统恒定性的设计评判标准。

2.3 汽车制动系统的稳定性

汽车制动系统中的稳定性非常重要，主要是指在汽车制动的过程中能够保障汽车不出现偏移，打转的问题。因此在汽车制动系统中系统的稳定性是要求非常高的，对于汽车的安全驾驶至关重要。因此在汽车制动系统的设计过程中稳定性是一项必须要保证并且达标的性能。

3 汽车制动系统的优化设计

重型汽车在制动过程中最显著的一个问题就是制动压力的相应时间较慢。因此在制动系统的设计过程中要对制动压力的相应问题进行专门的设计和研究。在设计过程中，要重点确定气压对于制动速度的影响以及最大压力对制动时间的影响。关于汽车制动系统的优化设计阐述，该文主要从以下两个方面进行阐述以及分析。

3.1 汽车制动系统中气压动力制动主要优化内容

在汽车制动系统中的气压动力制动优化过程中，要对气压动力系统的工作原理进行详细的了解。通常情况下，在漏气问题被忽略的情况下，汽车制动系统的前储气筒和后储气筒之间的压力视之为恒压源。因此可以通过恒压源来对基本的制动部件进行设计建模，这些部件包括了双腔制动阀；制动气室；继动阀以及气压管路等等。

首先，作为汽车制动系统中的主要控制部分，双腔制动阀能够在汽车驾驶员执行制动的时候将制动踏板的制动信号通过制动阀的传输有效地转化成为制动压力信号。双腔制动阀在工作的过程重主要经过三个阶段的力学过程。首先是增加压力阶段；其次是保压阶段；最后是减压泄压阶段。在建立双腔制动阀模型的过程中，选取的建模参数主要是影响制动阀力学动态的基本相应参数。主要包括了制动阀门的弹簧刚度；活塞中回位弹簧刚度以及制动过程中的排气间隙等等。

其次，在汽车制动系统中，继动阀的主要作用就是连接制动阀以及制动气室。其组成部分包括了四个管路接口：出气口，进气口，控制气口以及排气口。

最后，气压管路在汽车制动系统中的作用是一种气压传输通道。优化汽车制动系统的主要目标就是要不断提升汽车制动压力；找出制动最大相应压力和制动速度之间的关系。建立设计模型的过程中要通过质押制动系统的基本优化内容进行模型参数确定。

3.2 汽车制动系统中气压动力制动的主要优化设计

在汽车制动系统优化设计的过程中要针对性地选择3组模型仿真数据进行优化设计，然后对结果进行对比以及分析。主要分析数据有气压制动对于充气的时间延长；气压制动系统对排气的时间延长以及气压制动系统对最大稳定气压的影响。

（1）压力响应速度优化。

目前，卡车压力响应速度通常为0.5～0.9 s，这一速度使得卡车的制动距离过长，对于车辆制动的安全性具有一定的影响。

通过对气压制动优化模型参数的优化分析，在充气延长时间上，制动阀下腔回位弹簧刚度、继动阀回位弹簧刚度对充气延时有重要影响，所以确定制动阀下腔回位弹簧刚度值取10 N/mm，继动阀回位弹簧刚度值取10 N/mm。在排气延长时间上制动阀下腔排气间隙、继动阀排气间隙对排气延迟时间有重要影响，所以确定制动阀下腔排气间隙值取1.5 mm、继动阀排气间隙值取1.5 mm。

（2）最大压力响应优化。

通过对气压制动优化模型参数的优化设计，气压制动系统最大压力响应因素主要来自前制动气室容积、制动阀平衡弹簧强度和制动阀上腔排气间隙。

经过优化模型演示经过优化的压力响应速度可降低到0.3～0.5 s，起到了提升压力响应速度优化的目的。

参考文献

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