【正文】 景。將 AMESim 用于液壓系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使仿真功能得到了極大擴(kuò)展，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，可有效地利用現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成果，使得仿真結(jié)果圖形的分析更加方便。所以節(jié)流系數(shù)和通流面積越大，表現(xiàn)的液壓特性越好 。 位移（m） 位移（m） 位移（m） 位移（m） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 25 圖 蓄能器流量變化曲線 圖 回油泵流量變化曲線 制動(dòng)管路流量曲線 壓力控制回路是利用壓力控制閥作為回路主要控制元件，控制系統(tǒng)全局或系統(tǒng)局部壓力，以滿足執(zhí)行元件輸出壓力所需要 的力或力矩要求的回路， ABS 制動(dòng)液從制動(dòng)主缸流向各個(gè)制動(dòng)分缸，此 ABS 系統(tǒng)液壓管路 中， 左前輪、左后、右前右后輪管路長(zhǎng)度分別為 5m， ， ， 。駐車制動(dòng)采用手拉桿式機(jī)械制動(dòng)于后輪。在防抱死制動(dòng)過程中，制動(dòng)壓力的反復(fù)變化，使輪缸活塞的受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變化，因此在建立輪缸活塞模型時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)特性的影響，圖 為輪缸 模型。模型 的工作原理如下 :在系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)后，首先由控制信號(hào)源提供工作信號(hào)， ECU 根據(jù)控輪速信號(hào)進(jìn)行控制， 系統(tǒng)制動(dòng)輪缸模型進(jìn)入增壓狀態(tài)。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 串聯(lián)在制動(dòng)主缸和輪缸之間，通過電磁閥直接或間接地控制輪缸的制動(dòng)壓力，此系統(tǒng)屬于循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，電磁閥的開關(guān)根據(jù)傳感器測(cè)得的輪速信號(hào)與車速信號(hào)， ECU 經(jīng)過處理得出控制信號(hào) ， 控制相應(yīng)的電磁閥， 通過改變電磁閥 的 開啟或關(guān)閉，來調(diào)節(jié) 各制動(dòng)輪缸實(shí)施制動(dòng)壓力。即制動(dòng)器響應(yīng)滯后時(shí)間。 分析 ABS 液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，及影響參數(shù)。 在輪胎和地面的接觸面上還存在著另一個(gè)摩擦力，它作用在車輪的側(cè)向，稱為側(cè)向附著力。并且過大的制動(dòng)壓力波動(dòng)會(huì)引起制動(dòng)管路的震動(dòng)，影響ABS 的控制效果。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號(hào)，計(jì)算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑 移率 等，并進(jìn)行判斷，輸出控制指令，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等進(jìn)行工作 。 ABS 的作用是通過控制汽車的縱向制動(dòng)力來使汽車在制動(dòng)過程中保持最佳的縱向附著系數(shù)和較好的橫向附著系數(shù)，從而提高汽車的制動(dòng)性能、方向穩(wěn)定性和操縱性?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用了 ABS 技術(shù)。而 ABS 可以在制動(dòng)過程中自動(dòng)、高頻地對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使車輪滑移率保持在理想滑移率附近，既防止車輪抱死，又充分利用了車輪 與路面的附著能力，縮短了制動(dòng)距離，提高了汽車制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操作能力，達(dá)到了最佳制動(dòng)效果的目的。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。目前國(guó)內(nèi)外也有人應(yīng)用新的控制理論，進(jìn)行 ABS 控制的探討。東風(fēng)汽車公司從 80 年代初開始研究 ABS，該公司對(duì) Wabco 公司的 ABS 產(chǎn)品進(jìn)行了剖析 、試驗(yàn)、改進(jìn)和消化吸收，將 Wabco 的 ABS 裝在 EQ145 型車上并在各種路面上進(jìn)行試驗(yàn)。 汽車 ABS 結(jié)構(gòu)與 工作原理 傳感器 汽車 ABS 輪速傳感器是 ABS 的信息感知元 件，為了防止車輪抱死，控制程序必須知道單個(gè)車輪的實(shí)時(shí)速度。其結(jié)構(gòu)原理及性能特征對(duì) ABS 的控制性能產(chǎn)生及其重要的影響。每對(duì)電磁閥對(duì)一個(gè)控制通道進(jìn)行獨(dú)立防抱死制動(dòng)壓力控制。當(dāng)滑移率繼續(xù)增加到 SSc 時(shí)，縱向附著系數(shù)開始減小，當(dāng) S＝ 100％時(shí)，即車輪抱死拖滑，縱向附著系數(shù)降低到最小值 μg，這時(shí)地面制動(dòng)力最小，導(dǎo)致制動(dòng)距離增加。 車輛運(yùn)動(dòng)方程 ： MV F?? () 車輪運(yùn)動(dòng)方程： x b g bI F r T T T? ? ? ? ? () 車輪縱向摩擦力： xFN?? () 定義滑移率為： 100%VRS V???? 圖 單輪車輛模型 式中， M－汽車的質(zhì)量； V－汽車的速度； Fx－地面制動(dòng)力； I－車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ω－車輪角速度； r－車輪滾動(dòng)半徑； Tb－制動(dòng)力矩； Tg－輪胎和地面間的制動(dòng)力矩； μ－附著系數(shù)； N－車輪對(duì)地面法向反力 根據(jù)車輛的運(yùn)動(dòng)方程 （ ） ， （ ） ， （ ） 建立 Simulink 仿真模型，輸入位置動(dòng)力和縱向附著系數(shù)，輸出為車輛速度、車輪轉(zhuǎn)速及制動(dòng)距離，仿真模型如圖 所示。工程師在一個(gè)基于 工程應(yīng)用的 AMESim 友好環(huán)境下可研究任何元件或者系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。與此同時(shí)， ABS 電機(jī)帶動(dòng)回液泵工作，把流回蓄能器的制動(dòng)液加壓送回制動(dòng)主缸。如圖 。 圖 電 磁閥 模型 液壓泵模型 在液壓系統(tǒng)中，液壓泵把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中油液的壓力能，供系統(tǒng)使用。 表 車輛 參數(shù) 最大踏板力 500(N) 空氣阻力系數(shù) 轎車迎 風(fēng)面積 (m2) 車輪靜力半徑 268(mm) 前后制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 前 42( ),后 20( ) 輪缸活塞的直徑 (mm) 制動(dòng)工作容積 (cm) 制動(dòng)管路最大液壓 12(MPa) 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及主缸機(jī)械效率 增壓閥節(jié)流面積 工作溫度 ℃ 回油泵排量 蓄能器容量 3ml 液壓介質(zhì)密度 850kg/m3 液壓介質(zhì)體積彈性模量 17000bar 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 22 基 于 AMESIM 汽車 ABS 液壓 系統(tǒng)仿真 制動(dòng)力 曲線 制動(dòng)力輸入為 系統(tǒng)關(guān)鍵部分，作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過信號(hào)放大裝置傳遞給系統(tǒng)，各個(gè)部件根據(jù)信號(hào)源的輸入量的大小，決定輸出的值所以尤為關(guān)鍵。根據(jù)曲線可看出電磁閥切換滯后約 25ms。 Simulink 是采用模塊組合的方法來創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算模型，其特點(diǎn)是快速準(zhǔn)確 。 （ 2）通過分析汽車 ABS 系統(tǒng)工作狀況，建立了 ABS 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為下面運(yùn)用軟件建立 ABS 模型提供理論依據(jù)。 AMESim 建模為調(diào)節(jié)器的研究提供了一種行之有效的方法。由圖 ， ， 看出，通流面積 1mm2 節(jié)流系數(shù) 時(shí)，壓力變化曲線比較正常，按照規(guī)定完成增壓， 減 壓過程。此時(shí)蓄能器，一個(gè)作用是消除壓力的沖擊和脈動(dòng)，消除系統(tǒng)噪聲；另一個(gè)重要作用是儲(chǔ)存減壓所排出的液壓介質(zhì)，作為下次增壓的油源。盤式制動(dòng)器為浮鉗式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng) 器為領(lǐng)、從蹄式制動(dòng)器。 圖 制動(dòng)主缸模型 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 19 輪缸模型 制動(dòng)器采用鉗盤式制動(dòng)器。圖中模型包括： ECU 即信號(hào)處理裝置， PID 控制裝置， 線性信號(hào)源，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，助力器， 液壓調(diào)節(jié)器， 制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 16 ABS 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ABS 液壓系統(tǒng)主要由主缸、輪缸，控制閥組成。此時(shí)通過閥口的氣體流量為： 2100 0 02( 1 )kkkek P PQ A PR T k P P?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? () Q —流過閥口截面積的 流量 (m3/h)； eA—閥口流通截面的有效面積 (mm2)； 0P —閥口上游絕對(duì)壓力 (Pa)； 0T —絕對(duì)溫度 (K)； 制動(dòng) 輪缸模型 2 1 2Vpi iitd d ??? () i—分別代表四個(gè)車輪的制 動(dòng) 輪缸 ； Q2i+1—流入電磁閥的流量 ； Q2i—流出電磁閥的流量 蓄 能器 模型 p xRTPMV? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 13 xvET MC? 0 0 0/oxM P p V R T?? () M —?dú)怏w質(zhì)量； 0pP —初始?xì)怏w壓力； 0xV —初始?xì)怏w體積； xV —?dú)怏w體積； R —?dú)怏w常量； oM —初始?xì)怏w質(zhì)量 回油泵模型 2vq beDn v??? () b—葉片寬度； e—轉(zhuǎn)子和定子間的偏心量； D—定子內(nèi)徑 制動(dòng)開始時(shí)（不考慮油液的可壓縮性），由流量連續(xù)方程可求得活塞的運(yùn)動(dòng)速度為： p QV A?? () A? —油缸作用面積 設(shè)制動(dòng)器的間隙為 S0，則 消除間隙所需時(shí)間為 td。 從 AMESIM 模型庫(kù)中選取液壓元件模型，按照工作原理 連接各個(gè)元件 ，對(duì)ABS 液壓 系統(tǒng) 進(jìn)行 增壓、減壓 ，保壓 種狀態(tài) 下的仿真。隨著人們對(duì)輪胎與路面間 的互相作用機(jī)理和輪胎動(dòng)力學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷加深，在研究中得到了如圖 所示的路面附著系數(shù)μ 與車輪滑移率 S 的關(guān)系。 制動(dòng)壓力波動(dòng)不宜太大，否則制動(dòng)摩擦力矩波動(dòng)范圍大，路面制動(dòng)力波動(dòng)范圍也增大，會(huì)使車輛傳動(dòng)系的沖擊損傷也大。 電子控制單元 ABS 的電子控制單元 (Electronic Control Unit)，簡(jiǎn)稱 ECU。 由于技術(shù)的不斷改進(jìn)， ABS 的功能在不斷加強(qiáng)。進(jìn)入 90 年代后， ABS技術(shù)不斷發(fā)展成熟，控制精度、控制功能不斷完善。因此，探討各種高性能的制動(dòng)系統(tǒng)和完善制動(dòng)系統(tǒng)的性能是減少交通事故和促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展的重要舉措 [1]。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7） 參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。根據(jù)汽車制動(dòng)過程的物理實(shí)質(zhì)及動(dòng)力學(xué)分析，對(duì) ABS 控制器的結(jié)構(gòu)原理、控制方法等方面進(jìn)行分析和研究，利用 AMESim 軟件 建立車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)模型， 可以很容易分析液壓系統(tǒng)元件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響 。交通部重慶公路所研制的 ABS 適用于中型汽車，其第一代 ABS 電子控制單元(ECU) 采用了 Z80 芯片，第二代 ABS 產(chǎn)品采用了 MCS96 系列 8098 單片機(jī)，控制軟件、傳感器和執(zhí)行器都由自己研制，裝車試驗(yàn)的主要問題是系統(tǒng)對(duì)于路況的識(shí)別不夠理想。只有取得準(zhǔn)確的車輪速度或加速度信號(hào)，控制系統(tǒng) ECU才能知道什么時(shí)候下達(dá)卸壓指令，什么時(shí)候下達(dá)保壓指令 ，什么時(shí)候下達(dá)增壓指令，從而使車輪不致抱死，并不斷減速直到停止，如圖 。 圖 ABS 液壓調(diào)節(jié)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu) HCU 要按既定的壓力控制模式，有效地對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施控制，又必須滿足以下黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 6 基本要求： 通常助力式和動(dòng)力式液壓制動(dòng)系的促動(dòng)時(shí)間為 。 4 個(gè)常開閥分別設(shè)置在制動(dòng)主缸兩腔和液壓助力室至各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路 中；而另 4 個(gè)常閉閥分別設(shè)置在各個(gè)制動(dòng)輪缸至蓄能器的制動(dòng)液通路中。由圖 可看出，隨著滑移率的增加，側(cè)向附著系數(shù)在不斷減小， 當(dāng) S＝ 100％ 時(shí)，汽車抗側(cè)向干擾的能力接近于零。 V Tb Fx N M 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 10 圖 單輪車輛 Simulink 模型 簡(jiǎn)化的四輪車輛模型 忽略車輛側(cè)傾的影響，將簧上質(zhì)量、簧下質(zhì)量合為車輛整體質(zhì)量，忽略輪胎的滾動(dòng)阻力和車輛風(fēng)阻，考慮車輛縱向、橫向、繞 Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和四個(gè)車輪繞其旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，為研究方便，假定制動(dòng)過程中前輪轉(zhuǎn)向角為零，前后車輪幾何中心在同一軸線上，橫擺過程中兩輪 上的附著系數(shù)不變，令車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合 [9]，可建立一個(gè) 7 自由度的四輪車輛模型 。 AMESim 的圖形化用戶界面使得用戶可以在完整的應(yīng)用模型庫(kù)中選擇需要的模塊來構(gòu)建復(fù)雜 各種 系統(tǒng)的模型。 保壓過程： 控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關(guān)閉，減壓閥關(guān)閉。 圖 液壓調(diào)節(jié)器 AMESIM 模型 液壓調(diào)節(jié)器作為 ABS 系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能好壞直接影響 ABS 的制動(dòng)效果。在此系統(tǒng)中選擇了