第七章 汽车制动防抱死系统
第七章汽车制动防抱死系统
制动防抱死系统功用、基本组成及控制方式
1、ABS功用
制动防抱死系统(简称ABS，Anti-lock Brake System)，是汽车上的一种主动安全装臵。其作用就是防止汽车制动时车轮抱死拖滑，并把车轮的滑移率保持在Sp左右的一定范围内，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。
ABS的优点：
(1)制动时保持方向稳定性（图7-1）。控制车轮滑动率基本在20％附近，有效防止汽车侧滑、甩尾、调头等现象发生。
图7-1 保持方向稳定性
(2)制动时保持转向控制能力，如图7-2。不会出现汽车前轮抱死产生的方向失控事故。
图7-2 保持转向控制能力
(3)缩短制动距离（松散的沙土和积雪较深的路面除外）（图7-3）。保持制动力在最佳的范围内。
图7-3 缩短制动距离
(4)减少轮胎磨损。车轮保持在既滚又滑的状态，克服车轮抱死造成的轮胎杯型磨损和轮胎面磨损不均匀的缺点。
(5)减少驾驶员紧张情绪。传统制动系统进行制动时，驾驶员往往产生一种紧张情绪，缺乏安全感。
装备ABS 与未装备ABS 汽车相比，各项安全指标的下降百分比见图7-4。
图7-4 安全指标比较
2、ABS 基本组成及控制原理
制动防抱死系统是在常规制动装臵的基础上增加一电子控制系统，一般由传感器、电子控制器(ECU)和执行器（制动压力调节器）组成（图7-5）。
图7-5 ABS 基本组成及控制原理示意图
传感器感受系统控制所需的汽车行驶状态参数，并将运动物理量转换成为电信号。电子控制器根据传感器信号及其内部存储信号，经过计算、比较和判断后，向执行器发出控制指令，同时监控系统的工作状况。执行器则根据ECU 的指令，依靠由电磁阀及相应的液压控制阀组成的液压调节系统对制动系统实施增压、保压或减压的操作（图7-6），让车轮始终处于理想的运动状态。
a ）增压
b）减压
c）保压
图7-6 ABS工作过程
在制动过程中，ABS只在车速超过一定值时才起作用。ABS具有自诊断功能，并能确保系统出现故障时，常规制动系统仍能正常工作。
ABS的分类
目前ABS的产品很多，其中德国波许公司、戴维斯公司、美国德尔科和本迪克斯公司生产的ABS在轿车上应用最为广泛，而且每种ABS都在不断发展、更新和换代，因此即使同一厂家，生产年代不同，装用车型不同，ABS的型号也可能不一样。还有一些国家的生产厂家也生产其他型号的ABS，其中有的则是从上述厂家技术引进，并在此基础上进行单独开发或合作开发生产，有相当一部分ABS属于上述四种的某一变型。另外，还有德国伟布科(WABCO)公司、英国卢卡丝〃格林(Lucas Girling)公司、日本本田-住友(Honda Sumitomo)和美国凯尔塞〃海斯(Kelsey Hayes)公司生产的ABS数量也较大，它们当中有相当部分是在载货汽车或者大型客车上广泛采用。中国上海汽车制动系统有限公司生产的ABS是从戴维斯(TEVES)公司引进并合资生产的。
1、按控制方式分类
按控制方式ABS分为机械式和电子式。目前机械式ABS在国外已趋于淘汰，因此以下介绍的都是电子控制式ABS。
2、按控制通道和传感器数目分类
在ABS系统中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。如果某个车轮的制动压力占用一个控制通道可以单独进行调节，称为独立控制或者单轮控制。如果两个车轮的制动压力是一同进行调节的(共同占用电子控制器的一个控制通道)，称为同时控制或一同控制。如果同时控制的两个车轮在同一个轴上，常称为同轴控制或轴控制。在两个车轮一同控制时，如果以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节，这两个车轮就是按低选原则一同控制；如果以保证附着系数大的车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节，这两个车轮就是按照高选原则一同控制。因此，在一同控制中，有低选和高选原则之分。
(1)四通道式（图7-7）
四个车轮都采用轮控式。
a)双制动管路前后布臵 b)双制动管路对角线布臵
图7-7 四通道四传感器式ABS
由于对各个车轮进行独立控制，因此附着系数利用率高，制动时可最大程度地利用每个车轮的最大附着力，特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数相近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。但如果汽车左右轮附着力相差较大（如行驶在附着系数对分的路面上或者汽车两侧垂直载荷相差较大）时，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，影响汽车的方向稳定性，加之成本较高，所以实用中采用并不多。
(2)三通道式（图7-8）
一般前轮轮控式，后轮按低选原则轴控式，因此有的称之为混合控制。
图7-8 三通道式ABS
a)三通道四传感器式；b)三通道三传感器式；c)三通道四传感器式(对角线布臵)
对角布臵的双管路制动系统中，虽然在通往四个车轮制动轮缸的制动管路中，各设臵一个制动压力调节分装臵，但两个后轮制动压力调节装臵却是由电子控制器按低选原则一同控制的，因此，实际上仍然是三通道式ABS。上海桑塔纳2000GSi、一汽捷达都市先锋等轿车即采用这种形式。
后轮轴控式一般采用低选原则以防后轮抱死甩尾，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。但可能出现附着系数大的一侧后轮附着力不能充分利用，使汽车总制动力有所减少。但紧急制动时轴荷的前移，后轮的制动力所占比例较小（尤其轿车，通常占总制动力的30％左右）。因此，后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。
对两前轮进行独立控制，可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，有利于缩短制动距离；另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向控制能力。两前轮独立控制可能导致制动力不平衡，但由于对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此造成的影响进行修正，因此三通道式ABS在小轿车上被普遍应用。
3、其他方法分类
除上述分类方法外，还有：
按制动压力调节器的动力来源分为液压式和气压式；
按制动压力调节器调压方式分为流通式（循环式）和变容式；
按制动压力调节器与制动总泵结构关系分为整体式和分离式；
按ABS与ASR（或TCS）是否一体化分为ABS式和ABS/ASR式。
二、ABS主要部件的结构与工作原理
（一）传感器
1、轮速传感器
功用：检测车轮运动状态，获得车轮转速信号。
安装位臵：一般都安装在车轮上，有些驱动车轮设臵在主减速器或变速器中（图7-8）。
图7-8 轮速传感器安装位臵
a)驱动车轮处；b)非驱动车轮处；c)主减速器处；d)变速器处；l-传感器头；2-半轴；3-悬架支座；4-齿圈；5-轮毂；6-转向节；7-齿圈(主减速器从动齿轮)；8-变速器
a)凿式端头，径向安装；b)菱形端头，轴向安装；c)柱式端头，轴向安装；1-传感器头；2-齿圈
类型：主要有电磁感应式和霍尔效应式两类。
（1）电磁感应式轮速传感器
结构（图7-9）：主要由传感头和齿圈（转子）。传感头由永久磁铁、感应线圈、极轴等组成。齿圈多为一带齿的圆环。传感头与齿圈间的间隙通常为0.5-1mm。
图7-9 电磁感应式轮速传感器外形与基本结构
工作原理：永久磁铁具有一定强度的磁场，其磁力线经极轴-磁隙-齿圈(转子)-空间-永久磁铁构成回路。当齿圈随车轮一同转动过程中，极轴与齿圈间的空气间隙(或磁阻)交替变化。磁隙小时磁通强，磁隙大时磁通弱。由于磁通周期性的变化，在感应线圈的两端便产生交变电压信号，如图7-10所示。
a) b) c)
图7-10 电磁感应式轮速传感器工作原理
a)齿隙与极轴端部相对；b)齿顶与极轴端部相对；c)传感器感应电压信号
传感器输出的交变电压信号的频率与齿圈的齿数和转速成正比。另外，车轮转速也会影响轮速传感器交变电压的幅值（在传感头与齿圈的间隙一定时，交变电压的幅值决定于磁通变化率，在一定范围内，交流电压的幅值随车轮转速成正比变化）。
（2）霍尔效应式轮速传感器
特点：输出信号幅值不受转速影响、频率响应高（控制车速范围可扩大到8～260km／h）、抗电磁波干扰能力强。
结构和工作原理：由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。如图7-11所示，永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿圈，在图7-11a所示位臵时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；在图7-11b所示位臵时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。齿圈转动过程中，使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正弦波电压（mV级）。此信号由电子电路转换成标准的脉冲电压(图7-12)。
a)霍尔元件磁场较弱 b)霍尔元件磁场较强
b)
图7-11 霍尔效应式轮速传感器结构原理
a) b)
图7-12 霍尔效应式轮速传感器电子电路框图及输出波形
2、减速度传感器
减速度传感器也称G传感器，用于测量汽车制动时的减速度，以识别路面情况。有差动变压器式、水银式、光电式和半导体式等。
（1）差动变压器式（图7-13）
传感器利用差动变压器原理获得减速度信号。由差动变压器和电子电路两部分组成。差动变压器主要由一个初级绕组、两个相串联的次级绕组和铁心组成。直流电经过振荡电路变成交流电压加到初级绕组上，在次级绕组中分别产生电压u1和u2。汽车正常行驶时，铁心在中间位臵，u1和u2大小相等相位相反；当汽车制动时，在惯性力作用下铁心移动偏离中间位臵，u1和u2不再相等二者出现一个电压差u0，即是差动变压器的感应电压信号。u0的高低与铁心的位移距离成正比。u0信号经电子电路处理后成为传感器输出信号。
图7-13 差动变压器式减速传感器基本结构及原理电路
（二）电子控制器(ECU)
ECU主要用于接收轮速传感器及其它传感器输入的信号，进行放大、计算、比较，按照特定的控制逻辑，分析判断后输出控制指令，控制制动压力调节器进行压力调节。
ABS电子控制器包括硬件和软件两部分。硬件由安装在印刷电路板上的一系列电子元器件（微处理器）和线路构成，封装在金属壳体内，形成一个独立的整体。软件则是固存在只读存储器(ROM)中的一系列控制程序和参数，如图7-14。
图7-14 ABSECU内部电路框图(四传感器三通道系统)
（三）制动压力调节器
作用：制动压力调节器是ABS系统中最主要的执行器，一般都设在制动总泵(主缸)与制动分泵(轮缸)之间，主要功用是根据ECU的控制指令，自动调节制动分泵(轮缸)的制动压力。
分类：制动压力调节器种类较多，其结构和工作原理差异也较大。常见的分类方法如下：（1）按动力来源分：液压式和气压式两种。气压式主要用在大型客车和载重汽车上；液压式主要用在小轿车和一些轻型载重汽车上。
（2）按结构关系分：主要指制动压力调节器与制动总泵(和制动助力器)的结构关系，大致可分为整体式和分离式两种。分离式制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动总泵(和制动助力器)相连，在汽车上布臵比较灵活，通常不需要对汽车作较大的改动，成本也相对较低，但制动管路较为复杂，管路接头也相对较多。整体式制动压力调节器与制动总泵(和制动助力器)构成一个整体。整体式结构非常紧凑，管路接头少，安全可靠程度高，但成本高。
（3）按调压方式分：流通（循环）式和变容式两种。通常，把电磁阀直接控制轮缸制动压力的调节器称为流通式（循环式）调节器，把间接控制制动压力的调节器称为变容式调节器。
组成：主要由电磁阀、电动泵和储能器组成。
1、电磁阀
电磁阀是控制液压的具体部件。通过电磁阀的切换，直接或间接的控制制动压力的增大，保持和减小。
(1)三位三通电磁阀
博世(BOSCH)公司生产的三位三通电磁阀结构如图7-15所示。电磁阀的进液口1通过制动管路与制动总泵相连，电磁阀的出液口8通过制动管路与制动分泵相连，电磁阀的回液口9通过油道与储液器相连。ECU通过控制电磁线圈6中的电流，对电磁阀进行状态控制。其工作过
程（图7-15）：
图7-15 三位三通电磁阀结构简图及表示符号
1-进液口；2-进液阀；3-回液阀；4-主弹簧；5-副弹簧；6-电磁线圈；7-衔铁；8-出液口；9-回液口如图7-16，当电磁线圈未通电时，在主弹簧张力作用下，进液阀打开，因副弹簧被压缩使回液阀关闭，进液口与出液口保持畅通。驾驶员踏下制动踏板，制动液自制动总泵-制动管路-电磁阀进液口-进液阀-出液口-制动管路-制动分泵。同常规制动一样，制动分泵制动压力将随制动踏板力的增大而增大。
当电磁线圈通入较小电流(2A)，产生电磁吸力小，吸动衔铁上移量少，但能适当压缩主弹簧，使进液阀关闭，放松副弹簧，回液阀并不打开，从而使制动分泵压力保持不变。
当电磁阀线圈通人较大电流(5A)，产生电磁吸力大，吸动衔铁上移量大，同时压缩主、副弹簧，使进液阀仍保持关闭，使回液阀打开，制动分泵的制动液便经回液阀流回储液器，
使制动分泵内压力减小。
图7-16 三位三通电磁阀的动作
1-线圈；2-固定铁心；3-电流；4-通总泵；5-通储液器；6-通分泵；7-衔铁因为该电磁阀工作在3个状态(增压、保压、减压)，称之为“三位”。对外具有3个接口(进液口、出液口、回液口)，称之为“三通”。所以该电磁阀称之为“三位、三通”电磁阀，常写成3/3电磁阀。
(2)二位二通电磁阀
二位二通电磁阀又分为二位二通常开电磁阀和二位二通常闭电磁阀。两个电磁阀均由阀门、衔铁、电磁线圈、回位弹簧等组成。常态下，二位二通常开电磁阀阀门在弹簧张力作用下打开，二位二通常闭电磁阀阀门在弹簧张力作用下闭合，其结构如图7-17所示。
图7-17 二位二通电磁阀结构简图及表示符号
a)二位二通常开电磁阀；b)二位二通常闭电磁阀
二位二通常开电磁阀用于控制制动总泵到制动分泵的制动液通路，又称为二位二通常开进液电磁阀；二位二通常闭电磁阀用于控制制动分泵到储液器的制动液回路，又称为二位二通常闭出液电磁阀。两个电磁阀配套使用，共同完成ABS工作中对制动压力的调节。其工作过程是：
电磁阀线圈未通电时，二位二通常开电磁阀阀门打开，使制动总泵和制动分泵直接相通，踏下制动踏板即可增压。二位二通常闭电磁阀阀门关闭，避免制动液泄漏。
车轮制动趋于抱死ABS工作时，ECU对两电磁阀线圈通电，使阀门不断开、闭切换，使其制动系统进人增压、保压、减压的循环工作状态。
由于该电磁阀依据电磁线圈中的电流变化(即通电或不通电)，使阀门处于打开或关闭两种工作状态，同时又具有两个通路(即进液口和出液口)，所以该电磁阀称之为“二位、二通”电磁阀，常写成2/2电磁阀。
2、蓄能器与电动泵
蓄能器有两种，根据其压力范围不同，可分为低压蓄能器和高压蓄能器，它们分别配臵在不同型式的压力调节器中。
(1)低压蓄能器与电动泵(图7-18)
低压蓄能器一般称为储液器，主要用来接纳ABS减压过程中从制动分泵流回的制动液，同时还对回流制动液的压力波动具有一定的衰减作用。储液器一般是一个内部臵有活塞和弹簧的油缸，当制动液从制动分泵流入储液器时，具有一定压力的制动液就会压缩弹簧并推动活塞下移，储液器容积变大，可以暂时储存制动液，然后由电动泵将制动液泵入制动总泵。电动泵一般由直流电动机与柱塞泵组成。在ABS工作时，根据ECU输出的控制信号，直流电动机带动凸轮转动。凸轮转动时，驱动柱塞在泵内上下运动。柱塞上升时，储液器与制动分泵内具有一定压力的制动液，通过柱塞泵的进液孔推开进液阀流入泵腔内；柱塞下行时，首先封闭进油阀，继而使泵腔内制动液压力升高，然后推开出液阀将制动液压入制动总泵。由于该电动泵的主要作用是将制动液泵回制动总泵，所以有的叫它为回液泵。
图7-18 储液器与电动泵
a)柱塞上行时；b)柱塞下行时
(2)高压蓄能器与电动泵(图7-19)
高压蓄能器一般常称蓄能器，有的叫蓄压器，用于储存制动中或ABS工作时所需的高压制动液。它是制动系统的能源。高压蓄能器多采用气囊式结构，如图9-129a)所示。蓄能器内部由一个膜片，将蓄能器分成上下两个腔室。上腔为气室，充满氮气并具有一定压力。下腔为油室，与电动泵油道相通，用来充填来自电动泵泵入的制动液。在电动泵工作时，向蓄能器下腔泵入制动液，使膜片向上移，进一步压缩氮气，此时氮气和制动液压力都会升高，直到蓄能器下腔室内制动液压力升高到规定值为止。
a)蓄能器内部结构 b)蓄能器与电动泵的结构
图7-19 蓄能器与电动泵
与蓄能器相配合的电动泵由直流电动机和回转球阀活塞式液压泵组成。如图9-129b)所示。由于该电动泵的主要作用是增压，所以有的称它为增压泵。
在靠近蓄能器的进液口处有单向阀，使制动液只能进不能出。在靠近出液口附近设有限压阀（安全阀），当储能器内压力超过规定值时，限压阀打开，制动液流回液压泵的进液端。
在蓄能器的下端装有压力控制/压力警示开关，压力控制开关用于对电动泵进行控制，通过对泵电路的闭合和断开，保持储能器内压力在规定范围内。压力警示开关一般有两个，当储能器内压力降低到某一规定值时，一个开关闭合点亮制动警示灯；另一个开关断开，ECU接受到该信号，关闭ABS并点亮ABS警示灯。
三、典型制动压力调节方式
ABS典型的制动压力调节方式有循环（流通）调压方式和变容积式调压方式两大类。
（一）循环调压方式
这种调压方式的制动压力调节器串联在制动主缸与轮缸之间，通过电磁阀直接调节轮缸的制动压力。图7-20所示为循环调压方式液压控制系统原理图。循环式调节器工作过程：
图7-20 循环调压方式液压控制系统原理图
1、常规制动过程
常规制动时电磁阀不通电，柱塞处于图7-21所示的位臵，主缸和轮缸是相通的，主缸可
随时控制制动压力的增减，这时，液压泵也不需要工作。
图7-21 常规制动过程(ABS不工作)
1-电磁阀；2-制动分泵；3-车轮转速传感器；4-车轮；5-电磁阀线圈；6-制动总泵；7-制动踏板；8-电动泵；9-储液器；10-柱塞
2、减压过程
当电磁阀通人较大的电流时，柱塞移至上端，主缸和轮缸的通路被截断，轮缸和储液器接通，轮缸的制动液流人储液器，制动压力降低。与此同时，驱动电动机启动，带动液压泵工作，把流回储液器的制动液加压后输送到主缸（防止ABS工作时制动踏板行程发生变化），为下一个制动周期作好准备(图7-22)。
图7-22 减压过程图7-23 保压过程
3、保压过程
给电磁阀通较小的电流时，柱塞移至图7-23所示的位臵，所有的通道都被截断，所以，能保持制动压力。
4、增压过程
电磁阀断电后，柱塞又回到所示的初始位臵(图7-21)。主缸和轮缸再次相通，主缸端的高压制动液(包括液压泵输出的制动液)再次进入轮缸，增加了制动压力。增压和减压速度可以直接通过电磁阀的进出油口来控制。
这种控制方式液压装臵结构简单、灵敏性好。对于这种方式，液压泵工作时的高压制动液返回主缸时或增压过程制动液从主缸流回瞬间，制动踏板行程均会发生变化(叫踏板反应)。这种反应能让驾驶员知道ABS开始工作，这是一个优点。
在图7-24所示为使用二位二通电磁阀的循环调压方式，其工作原理与三位三通电磁阀的循环调压基本相似。该调压系统相比有以下一些特点：
(1)系统采用两个二位二通电磁阀取代一个三位三通电磁阀，实现ABS保压、减压和增压，工作可靠性更高。
(2)当ABS工作，轮缸处于保压状态时，轮缸的压力和来自主缸的压力在单向阀处平衡。
(3)主缸和油泵之间串联单向阀，并联缓冲器，减缓了制动踏板的抖动，但仍保留了轻微的感觉。
图7-24 使用二位二通电磁阀的循环调压方式
1-车轮转速传感器；2-解除制动单向阀；3-常开电磁阀；4-常闭电磁阀；5-制动总泵；6-缓冲器；7、10-止回阀；8-液压泵；9-电动机；11-储液器；12-控制器(ECU)；13-制动分泵
汽车防抱死制动系统设计论文1
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 摘要 防抱死制动控制系统（ABS）是在传统制动系统的基础上采用智能控制技术，在制动时自动调节制动力防止车轮抱死，充分利用道路附着力，提高制动方向稳定性和操纵稳定性，从而获得最大制动力且缩短制动距离，尽可能地避免交通事故发生的机电一体化安全装置。 本文根据防抱死制动控制系统的工作原理，应用汽车单轮运动的力学模型,分析了制动过程中的运动情况。采用基于车轮滑移率的防抱控制理论，根据车速、轮速来计算车轮滑移率。以MSP430F149单片机为核心，完成了输入电路、输出驱动电路及故障诊断等电路设计，阐述了ABS系统软件各功能模块的设计思想和实现方法，完成了ABS检测软件、控制软件的设计。 课题所完成的汽车防抱死制动控制系统己通过模拟试验台的基本性能试验，结果表明：汽车防抱死制动控制系统的硬件电路设计合理可行，软件所采用的控制策略正确、有效，系统运行稳定可靠，改善了汽车制动系统性能，基本能够满足汽车安全制动的需要。 本文对汽车防抱死制动系统进行了数学建模，并在Matlab/Simulink 的环境下，对汽车常规制动系统和基于 PID 控制器的防抱死制动系统的制动过程进行了仿真，通过对比分析，验证了基于PID 控制器的汽车防抱死制动系统具有良好的制动性能和方向操纵性。 关键词：防抱死制动系统（ABS）；滑移率；控制策略；单片机；建模；仿真； 第一章绪论 1.1 防抱死制动系统概述 1.1.1 防抱死制动系统的产生
当汽车以较高的车速在表面潮湿或有冰雪的路面上紧急制动时，很可能会出现这样一些危险的情况：车尾在制动的过程中偏离行进的方向，严重的时候会出现汽车旋转掉头，汽车失去方向稳定性，这种现象称为侧滑；另一种情况是在制动过程中驾驶员控制不了汽车的行驶方向，即汽车失去方向可操纵性，若在弯道制动，汽车会沿路边滑出或闯入对面车道，即便是直线制动，也会因为失去对方向的控制而无法避让对面的障碍物。产生这些危险状况的原因在于汽车的车轮在制动过程中产生抱死现象，此时，车轮相对于路面的运动不再是滚动，而是滑动，路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得很小，路面越滑，车轮越容易出现抱死现象；同时汽车制动的初速度越高，车轮抱死所产生的危险性也越大。这将导致汽车可能会出现下面三种情况： ① 制动距离变长 ②方向稳定性变差，出现侧滑现象，严重时出现旋转掉头 ③ 方向操纵性丧失，驾驶员不能控制汽车的行驶方向 防抱死制动系统ABS（Anti-lock Braking System）是一种主动安全装置，它在制动过程中根据“车辆一路面”状况，采用电子控制方式自动调节车轮的制动力矩来达到防止车轮抱死的目的。即在汽车制动时使车轮的纵向处于附着系数的峰值，同时使其侧向也保持着较高的附着系数，防止车轮抱死滑拖，提高制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使制动更为安全有效。 随着汽车行驶速度的提高、道路行车密度的增大、以及人们对汽车行驶安全性的要求越来越高，汽车行驶的安全性理所当然是最应受到关注的问题。影响汽车安全性的因素很多，诸如汽车的制动性、操纵性、行驶的稳定性、抵御外界影响（碰撞、擦挂等）的能力等都影响汽车的安全性。统计资料显示，在道路交通事故中，大约10%的事故是由于车辆在制动瞬间偏离预定轨道或甩尾造成的.因此完善制动性能是减少交通事故的重要措施。 汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力称为汽车的制动性。汽车的制动性还应包括汽车能在一定坡度的坡道上长时间停车不动的性能. 汽车的制动性主要由下列三个方面来评价： １．制动效能 在一定车速行驶时，采取制动措施后能使之停下的距离己相应的制动减速制动距离
ABS防抱死制动系统原理及组成图文讲解
● ABS简介 ABS是 Anti_lock Braking System 的缩写，是在制动期间控制和监视车辆速度的电子系统。 它通过常规制动系统起作用，可提高车辆的主动安全性。ABS失效时，常规制动系统仍然起作用。 优点：在紧急制动时保持了车辆方向的可操纵性；缩短和优化了制动距离。在低附着路面上，制动距离缩短10%以上；在正常路面上，保持了最优的路面附着系数利用率-即最佳的制动距离。减少了交通事故的同时减轻了司机精神负担及轮胎磨损和维修费用等。 系统部件
ABS组成部件：ECU；4~6个电磁阀；4~6个齿圈；4~6个传感器；驾驶室线束、底盘线束；ABS指示灯、 ASR灯；挂车ABS指示灯；开关、ASR开关；差动阀；双通单向阀； ISO7638电源线；电源螺旋线等。 ● ABS控制原理
卡车 ABS/ASR ABS控制原理可以简单描述为： 在车轮接近抱死的情况下，相应车轮的制动压力将被释放并在要求或测得车轮重新加速期间保持恒定，在重新加速之后逐步增加制动压力。 ABS齿圈 ABS齿圈能够随车轮转动切割传感器磁场，由铁磁性材料组成，表面采用镀锌或镀铬，齿数一般有80齿、100齿或120齿。 齿圈安装：将齿圈装入在轮毂上加工的平台，采用H8/s7过盈配合，轴向综合公差<0.2mm。装配方式有加热装配和压力装配两种方式。加热装配的方法是加热至2000°C，保温10分 钟左右装入；压力装配即用工具沿齿圈周边用力装入。 ABS 传感器
ABS传感器的作用是车轮转动时与齿圈相对运动产生交流电信号。其阻值在1100欧姆和1250欧姆之间，与环境温度有关。感应电压约110mV，与齿圈的间隙为0.7mm时的工作频率为100HZ，工作电压与传感器和齿圈之间的间隙成反比，与齿圈直径成正比，与轮速成正比。
制动系统发展历史与趋势
现代汽车制动系统的发展历史与趋势 从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。 一.制动控制系统的历史 最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装臵向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装臵对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装臵。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装臵。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。 随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器。克
莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。 20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装臵一般包括三部分：传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装臵，控制装臵进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。 1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装臵专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS 制动器；1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装臵。这些早期的ABS装臵性能有限，可靠性不够理想，且成本高。 1979年，默〃本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装臵。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装臵。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技
城轨车辆制动控制系统
第六章制动控制系统 制动控制系统是空气制动系统的核心，它接受司机或自动驾驶系统（ATO）的指令，并采集车上各种与制动有关的信号，将指令与各种信号进行计算，得出列车所需的制动力，再向动力制动系统和空气制动系统发出制动信号。动力制动系统进行制动时将实际制动力的等值信号反馈给制动控制系统，制动控制系统通过运算协调动力制动和空气制动的制动量。空气制动系统将制动系统发来的制动力信号经流量放大后使执行部件产生相应的制动力。这就是制动控制系统的主要功能。 6.1 制动控制系统的组成 如图6.1制动控制系统主要由电子制动控制单元（EBCU）、空气制动单元（BCU）和电气指令单元等组成。 图6.1制动控制系统的组成 6.1.1 电子制动控制单元 在电子技术和微机技术的迅猛发展下，列车的制动控制由微机综合列车运行中的所有参数，经过判断和运算，给制动系统发出精确的指令。以微机为中心的电子控制装置被称为电子制动控制单元（EBCU）、微机制动控制单元(MBCU)
或制动控制电子装置（BCE）等。 它有一下主要功能： （1）接受司机控制器或ATO的指令，与牵引控制系统协调列车的制动和缓解。 （2）将接收到的动力制动实际值经 EP转换，将电信号转换成气动信号发送给空气制动控制单元。 （3）控制供气系统中空气压缩机组的工作周期，监控主风缸输出压力等参数。 （4）在列车制动过程中始终收集列车所有轮对速度传感器发来的速度参数，对轮对在制动过程中出现的滑行进行监视。 （5）对列车制动时的各种参数和故障进行监视与记录。 6.1.2空气制动控制单元 空气制动控制单元是制动系统中电气制动和空气制动的联系点，也是电子、电子信号与气动信号的转换点。在过去论述中称为中继阀或EP。 （一）EP 由电磁线圈、铁芯、顶杆和活塞等组成。当它的电磁线圈没有励磁时，铁芯和连杆落在阀底，通路阻断或通路与大气连通。当线圈励磁，铁芯被吸引上移，推动顶杆和活塞上移，通路与储风缸压力空气连通。 （二）中继阀 它上部是给排阀，下部是腔室。腔室中是活塞和膜板，活塞和膜板带动有空心通路的顶杆上下移动。 中继阀也是一个将电信号转换成压力空气的电磁阀，只是电信号的变化不是励磁电流的变化，而是通过电磁阀励磁线圈和消磁状态的不同组合，将多个电信号输入转换成对应空气压力输出。 （三）空重车调整阀 空重车调整阀的作用是根据车辆载重的变化，即根据乘客的多少，输出一个空气压力信号，并通过中继阀使单元制动机风缸保持一个恒定的制动力。 空重车调整阀的输入是车辆二系弹簧的空气压力信号。考虑到车辆载重的不平衡，一般采取前后转向架对角的两个空气弹簧压力为输入信号，这样就能比较准确地使空重车调整阀的输出压力信号与乘客负载成一定比例关系。
ABS防抱死制动系统详解
ABS防抱死制动系统 汽车在制动时，如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果只是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力。如果只是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。这些都极易造成严重的交通事故。因此，汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。由试验得知，汽车车轮的滑动率在15％～20％时，轮胎与路面间有最大的附着系数。所以为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在的附着能力，目前在大多数车辆上都装备了防抱死制动系统(Antilock Brake System)，简称ABS。 一．ABS的组成和工作原理 通常，ABS是在普通制动系统的基础上加装车轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置及制动控制电路等组成的，如下图1。 制动过程中，ABS电控单元(ECU)3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。 如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置2不参与工作，制动主缸7和各制动轮缸9相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即ABS制动过程中的增压状态。 如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力不再增大，此即ABS制动过程中的保压状态。 若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器(图中未画出)的通道，使左前制动轮缸中的油压降低，此即ABS制动过程中的减压状态。 二．ABS系统的布置形式
ABS系统的维护与检修
前言 ABS（Anti-locked Braking System）防抱死制动系统，它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。它能充分发挥轮胎与路面的潜在附着力，最大限度地改善汽车的制动性能，以满足行车安全的需要，它一直是人们追求的目标。虽然ABS的理论基础早已确立，但鉴于相关工业如电子技术水平的限制，使可靠性、价格效益比成为ABS发展道路上的两大障碍。20世纪80年代以来，由于电子技术的发展，ABS可靠性得以完善，加之汽车行驶速度的提高，致使制动时车轮抱死拖滑成为行车安全的重大隐患之一，为了改善制动性能，保障行车安全，促进了ABS 的使用日益广泛。
第一章汽车ABS的概述 一、ABS的历史 制动力调整装置设计思想的提出在20世纪20年代末，当时有人获得了这方面的一项专利(具体是谁就不知道了)。五十年代，世界上第一台防抱死制动系统 ABS 在1950 年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，Knorr 公司（位于慕尼黑，该公司是世界上最大的以生产制动系统著称的公司）的防抱制动装置 (ABS) 开始用于火车。当时的纯机械式测试接收记录装置还不能适应汽车技术的较高要求，所以当时的车用ABS起的效果不是很好。经过大量的试验研究，终于得出：“测试车轮转数的传感器以及调节转数的控制仪是实现目标所必不可少的。”这是车用ABS系统研制的重要理论依据！ 70年代，奔驰公司开始设想并在新闻界宣称要在轿车、载货车和大客车上使用电控式ABS，但尚无成熟的、大批生产的产品。1978年，奔驰公司首次在S级豪华型轿车上装用了ABS。1984年，开始在S级、SL级轿车和190E汽油喷射汽车上成批装备了ABS。从1992年10月至今，在德国，ABS已属各类轿车的基本装备。 世界各发达国家都对汽车安全性提出了强制性要求，20世纪90年代，欧、美、日等发达国家为了提高汽车安全性，制定了严格的法规。事实证明，ABS的发展和国家的汽车安全法规密切相关。1995年，北美产轿车ABS的装用率达70%，欧洲轿车ABS装用率约为40%。目前，ABS已成为这些国家生产轿车的标准装备. 1999年我国制定的国家强制性标准GB-12676《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。到2005年，国产车辆ABS装车率将达到50%。微车、客车的装车率为20%，也就是说液压制动ABS的需求量将达到75万-81万套；而中、重型载货车，大、中型客车ABS的装车率为100%；气制动ABS需求量为35万-45万套；这样，到2005年国内ABS总需求量为108万-126万套。 我国ABS产品正处于起步阶段，气动ABS相对液压ABS的推广门槛要低一些。一方面气动ABS主要是针对重型车及大客车，这类车型主要由国内生产，且国家强制性法规不是强制要求这部分车辆装用ABS系统。国内在这方面的研究开发起步较早，具有很好的技术基础。液压ABS主要针对轿车，而国内的大部分轿车是以合资为主，其技术话语权主要由外方控制，所以国内ABS系统进入轿车领域难度会更大些。 国内ABS生产厂家，目前估计在10 -20家左右，一般都是仅做气动或仅做液压ABS，
汽车制动防抱死系统
第七章汽车制动防抱死系统 制动防抱死系统功用、基本组成及控制方式 1、ABS功用 制动防抱死系统(简称ABS，Anti-lock Brake System)，是汽车上的一种主动安全装置。其作用就是防止汽车制动时车轮抱死拖滑，并把车轮的滑移率保持在Sp左右的一定范围内，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。 ABS的优点： (1)制动时保持方向稳定性（图7-1）。控制车轮滑动率基本在20％附近，有效防止汽车侧 滑、甩尾、调头等现象发生。 图7-1 保持方向稳定性 (2)制动时保持转向控制能力，如图7-2。不会出现汽车前轮抱死产生的方向失控事故。 图7-2 保持转向控制能力
(3)缩短制动距离（松散的沙土和积雪较深的路面除外）（图7-3）。保持制动力在最佳的范围内。 图7-3 缩短制动距离 (4)减少轮胎磨损。车轮保持在既滚又滑的状态，克服车轮抱死造成的轮胎杯型磨损和轮胎面磨损不均匀的缺点。 (5)减少驾驶员紧张情绪。传统制动系统进行制动时，驾驶员往往产生一种紧张情绪，缺乏安全感。 装备ABS 与未装备ABS 汽车相比，各项安全指标的下降百分比见图7-4。 图7-4 安全指标比较 2、ABS 基本组成及控制原理 制动防抱死系统是在常规制动装置的基础上增加一电子控制系统，一般由传感器、电子控制器(ECU)和执行器（制动压力调节器）组成（图7-5）。
图7-5 ABS基本组成及控制原理示意图 传感器感受系统控制所需的汽车行驶状态参数，并将运动物理量转换成为电信号。电子控制器根据传感器信号及其内部存储信号，经过计算、比较和判断后，向执行器发出控制指令，同时监控系统的工作状况。执行器则根据ECU的指令，依靠由电磁阀及相应的液压控制阀组成的液压调节系统对制动系统实施增压、保压或减压的操作（图7-6），让车轮始终处于理想的运动状态。 a）增压 b）减压 c）保压 图7-6 ABS工作过程 在制动过程中，ABS只在车速超过一定值时才起作用。ABS具有自诊断功能，并能确保系统出现故障时，常规制动系统仍能正常工作。 ABS的分类 目前ABS的产品很多，其中德国波许公司、戴维斯公司、美国德尔科和本迪克斯公司生
汽车液压防抱死制动系统
汽车液压防抱死制动系统 简介 汽车制动防抱死系统（Anti-lock Braling System,简称ABS）是在传统的制动系统的基础上采用电子控制技术，在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化系统。它是由电子控制单元（Electronic Control U-nit,简称ECU）、电磁阀或称压力调节器和轮速传感器三部分组成。在车辆紧急制动时，驾驶员脚踩制动踏板的制动压力过大时，轮速传感器及电子控制单元ECU可以检测到车轮有抱死的倾向，此时电子控制单元ECU控制电磁阀动作以减小制动压力。当车轮轮速恢复并且轮胎与地面摩擦力有减小趋势时，电控单元控制电磁阀增加控制压力。这样能够使车轮一直处于最佳的制动状态，最有效地利用地面附着力，得到最佳的制动距离和制动稳定性。 ABS的发展史 在1920年以前，绝大部分汽车仅后轴装用制动器，一方面由于当时车速低，仅后轴装用制动器即可满足要求，另一方面可能与当时汽车结构有关，人们为防止制动时汽车侧倾，故前轴不使用制动器，当然仅后轴使用制动器也易于设计及安装，且价格要低些。1900年人们已通过试验，证明四轮装用制动器是安全的，有利于汽车制动性能的改善，但真正在四轮上均安装制动器是1920年以后的事。为保证车辆在山区行使时，有好的转向性能，制动力分配系数比较小（所谓制动力系数即前轴制动器周缘力与后轴制动器周缘力之比）。这种设计思想一直持续到上个世纪五、六十年代。这与道路差、车速低的现状有关。 防抱死制动技术属于制动力控制调节技术。制动力的调节从汽车诞生的那一天就一直为人们所关注。 1908年，英国工程师J.E.Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论。随着车速的提高，制动时后轴先于前轴抱死拖滑的危险愈来愈大，为防止这一现象的发生，进入七十年代，制动力分配系数向大的方向发展，ECE R13中对此有明确的规定。ABS的运作原理看起来简单，但从无到有的过程却经历过不少挫折（中间缺乏关键技术）！1908年英国工程师J.E.Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner M?hl的“液压刹车安全装置”与Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版的《汽车科技手册》中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死危险的
防抱死制动系统的基本原理
防抱死制动系统的基本原理 加装了防抱死制动系统的汽车在制动时使车轮的滑移率控制在15%-20%之间，此时纵向附着系数最大而横向附着系数也比较大，这样不会出现前轮先抱死失去转向能力和后轮先抱死而造成甩尾和侧滑的情况，而且能够缩短汽车的制动距离，保证了行车的安全性。 标签：防抱死制动系统；滑移率 一、制动时汽车受力分析 汽车直线行驶并受横向干扰力作用和汽车转弯时所受到地面给汽车的力如图1所示。其中：F为地面作用在每个车轮上的地面制动力，他的大小决定于路面的纵向附着系数和车轮所受的载荷。所有车轮上所受地面制动力的总和作为地面给汽车的总的地面制动力，它是使汽车在制动时减速并停止的主要作用力。Fy 为地面作用在每个车轮上的侧滑摩擦力，侧滑摩擦力的大小取决于侧向附着系数和车轮所受的载荷，当车轮抱死时，侧滑摩擦力将变得很小。汽车直线制动时，若受到横向干扰力的作用，如横向风力或路面不平，汽车将产生侧滑摩擦力来保持汽车的直线行驶方向，如图1（a）所示。若汽车在转弯时制动或在制动时转弯，也将产生侧滑摩。 擦力使汽车能够转向，如图1（b）所示。地面制动力大小决定制动距离的长短，侧滑摩擦力则影响了汽车制动时的方向稳定性。这里将作用在前轮上的侧滑摩擦力称为转弯力，将作用在后轮上的侧滑摩擦力称为侧向力。转弯力越大，汽车的方向操纵性越好；侧向力越大，汽车的方向稳定性越好。 如上所述，施以适当的制动力可以使汽车有效地停车。汽车制动强度过大，则会使汽车产生各种危险工况。因此，汽车行驶时，要根据冰路、雪路、砂石路、坏路、水湿路、干路、直路、弯曲路等道路条件，根据汽车速度、方向转角等行驶条件进行制动操作，必须常注意不能让车轮完全抱死。
城市轨道车辆制动系统原理分析
2014届毕业设计说明书课题名称：城轨车辆制动系统分析 二级院校铁道牵引与动力学院 班级宁波检修11级 学生姓名周旺 指导老师左继红 完成日期 2013.12
2014届毕业设计任务书 一、课题名称：城轨车辆制动系统的原理分析 二、指导老师：左继红 三、设计内容与要求 1.课题概要 城市轨道交通运输是我国交通运输网络的重要组成部分，它的发展与城市经济的发展息息相关。目前，世界各地的主要政治、经济、文化等中心城市都兴建了不同形式的轨道交通运输网，有些还成为所在城市的重要景观和标志性建筑。我国北京、上海、广州、南京等城市的地下铁道已经开通，成为这些城市市内交通运输的支柱。另外还有许多其他的城市交通网也在筹建和建设之中。城市轨道交通运输的发展必将为我国经济的发展插上腾飞的翅膀。 地铁车辆制动系统用于保证地铁车辆的运行安全，具有多种操作模式，与传统列车制动系统相比，结构和工作原理更为复杂。 通过对此课题的学习和设计，使学生能更好的理解地铁车辆制动和空气管路系统的工作原理，培养学生运用所学的基础知识和专业知识的能力，提高学生利用所学基本理论和自身具备的技能来分析解决本专业相应问题的能力，使学生树立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法，完成工程技术人员必须具备的基本能力的培养和训练。 2.设计内容与要求 1、熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。 2、简单介绍地铁车辆制动系统的组成。 3、详细分析地铁车辆及列车制动系统的工作原理和工作过程。 4分析现有制动系统存在的不足之处，利用自己所学的专业知识，提出改进设计意见和具体实施方案。 四、设计参考书 1.《城市轨道交通车辆制动技术》殳企平编著水利水电出版社 2.《列车制动》侥忠主编中国铁道出版社 3.《电力机车制动机》那利和主编中国铁道出版社 4. https://www.360docs.net/doc/6f11825079.html,/ec/C356/kcms-2.htm 5 .https://www.360docs.net/doc/6f11825079.html, 6. https://www.360docs.net/doc/6f11825079.html, 7. https://www.360docs.net/doc/6f11825079.html, 五、设计说明书内容 1.封面 2.目录 3.内容摘要（200—400字左右，中英文）
汽车防抱死制动系统
汽车防抱死制动系统 目前，ABS已经成为轿车及客车的标准配置。那么什么是ABS？ABS是英文Anti-lock Braking System的缩写，汉语意思为防抱死制动系统。本节介绍ABS的基础知识。 下面让我们先了解一下车辆制动过程中车轮抱死后车辆的运动情况。 当对行驶中车辆进行适当制动时，如果制动力左右对称产生，车辆能够在行驶方向上停止下来。但当左右制动力不对称时，就会发生车辆绕重心旋转的力矩。此时，如果轮胎与地面的侧向反力能阻止旋转力矩的作用，则车辆仍能保持直线行驶，如果轮胎与地面的侧向反力很小，则车辆就有可能出现如图1所示的不规则运动。 图1 车轮抱死后车辆的运动情况 a) 车辆直线行驶车轮抱死时 b) 车辆弯道行驶仅前轮抱死时 c) 车辆弯道行驶 仅后轮抱死时 如图1a)所示，当车辆直线行驶车轮抱死时，车辆出现了制动跑偏或甩尾侧滑的现象。如图1b)所示，当车辆弯道行驶仅前轮抱死时，车辆出现了失去转向能力的现象。如图1c)所示，当车辆弯道行驶仅后轮抱死时，车辆出现了甩尾侧滑的现象。 想一想：制动时车轮的抱死引起了车辆不规则的运动，而车轮是如何抱死的？它与哪些因素有关呢？ 一、制动时车轮的受力分析 1．地面制动力（FB） 如图2所示是汽车在良好的路面上制动时，车轮的受力情况。图中忽略了滚动阻力矩和减速时的惯性力矩。 图2 制动时车轮受力分析
Tμ-制动中的摩擦力矩 VF-汽车瞬时速度 FB-地面制动力 G-车轮垂直载 荷 GZ-地面对车轮的反作用力 r-车轮的滚动半径 VR-车轮的圆周速度 FS-侧向 力ω-车轮的角速度α-侧偏角 汽车制动时，由于制动鼓（盘）与制动蹄摩擦片之间的摩擦作用，形成了摩擦力Tμ，此力矩与车轮转动方向相反。车轮在Tμ的作用下给地面一个向前的作用力，与此同时地面给车轮一个与行驶方向相反的切向反作用力FB，这个力就是地面制动力，它是迫使汽车减速或停车的外力。 提示：地面制动力的大小取决于制动器制动力的大小和轮胎与地面之间的附着力。 2．制动器制动力 当汽车制动时，阻止车轮转动的是制动器摩擦力矩Tμ。将制动器的摩擦力矩Tμ转化为车轮周缘的一个切向力，称其为制动器制动力Fμ。 提示：制动器制动力是由制动器的结构参数决定的，并与制动踏板力成正比。 3．地面制动力、制动器制动力和附着力的关系 如图3所示为不考虑制动过程中附着系数变化的地面制动力、制动器制动力以及附着力三者的关系。在制动过程中，车轮的运动只有减速滚动和抱死滑移两种状态。当驾驶员踩制动踏板的力较小，制动摩擦力矩较小时，车轮只作减速滚动，并且随着摩擦力矩的增加，制动器制动力和地面制动力也随之增长，且在车轮未抱死前地面制动力始终等于制动器的制动力。此时，制动器的制动力可全部转化为地面制动力。但地面制动力不可能超过附着力。 图3 地面制动力、制动器制动力和附着力的关系 当制动系液压力（制动踏板力）增大到某一值，地面制动力达到附着力，即地面制动力达到最大值。此时，车轮即开始抱死不转而出现拖滑的现象。当再加大制动系液压力时，制动器制动力随着制动器摩擦力矩的增长仍按直线关系继续上升，但是，地面制动力已不再随制动器制动力的增加而增加。 要想获得好的制动效果，必须同时具备两个条件，即汽车具有足够的制动器制动力，同时又要有附着系数较高的路面提供足够的地面制动力。 一、ABS的基本组成和工作原理
防抱死制动系统
防抱死制动系统 听一听！ 了解防抱死制动系统的发展历史； 掌握防抱死制动系统的基本原理； 掌握防抱死制动系统的基本组成以及各部件的结构和功能； 了解其它几种先进的制动系统。 通过本章的学习，使读者对日益受到关注的ABS系统有一个全面的认识。 从汽车如何制动、该怎样制动、如何充分利用地面的附着条件等问题出发，理解防抱死制动系 统的控制内容、控制过程以及最终的控制目标。对于ABS的基本原理要有充分的理解，可参阅有 关介绍ABS的书籍；对于ABS的基本结构，掌握各元件的功能以及如何实现这些功能；了解其它 先进的制动系统。建议读者对实际的汽车制动系统进行观察，了解其布置及各部件的结构功能。 发展历史 基本原理 滑动率与附着系数的关系 ABS控制及布置方式 ABS的工作过程 基本结构 轮速传感器 液压调节器 电子控制单 元 其它先进的制动系统
汽车的制动过程 全电子制动系统 智能制动控制系统 当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。ABS 系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。 显示视频
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滑动率与附着系数的关 系 汽车在制动时，车速与轮速之间产生速度差，车轮发生滑动现象。滑动率的定义为： 在非制动状态（滑动率为0）下，制动附着系数等于0；在制动状态下，滑动率达到最优滑动率时，制动附着系数最大，在此之前的区域为稳定区域；之后，随着滑动率的增大制动附着系数反而减少，侧向附着系数也下降很快，汽车进入不稳定区域，特别是当滑动率为100%时，侧向附着系数接近于0，也就是汽车不能承受侧向力，这是很危险的。所以应将制动滑动率控制在稳定区域内。附着系数的大小取决于道路的材料、状况以及轮胎的结构、胎面花纹和车速等因素。 上一页下一页
汽车制动发展简史
l绪论硕」论文 1.3.3制动系统的基本工作原理 制动系统基本工作原理可以用图1.3.2所示的简单的液压制动系统工作原理示意 图来说明。在汽车行驶过程中,当驾驶员踩下制动踏板时,通过主缸推杆推动主缸活塞,使得制动主缸内部的制动液在一定的压力作用下流入制动轮缸,制动轮缸内部的 液压迫使摩制动器的擦衬片与制动盘接触,从而产生一个阻碍车轮旋转的摩擦力矩, 同时在车轮与路面的附着力作用下,产生了阻碍车轮运动的外力,此外力称之为地而 制动力。车轮在制动器与路面的双重作用下,最终使得汽车减速甚至停车。 摩擦衬片 制动踏板 制动盘 图1.3.2液压制动系统工作原理示意图 1.3.4汽车制动性能评价 汽车的制动性能主要从以下三个方面进行评价「`2】: (1)制动效能 汽车的制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力,主要的评价指标是汽车的制 动距离和制动减速度。制动距离将直接影响到汽车行驶的安全性,同时制动距离又取决于制动减速度,所以对汽车制动系统设计的关键是在路面附着条件下,尽可能的提 高汽车的制动减速度。 (2)制动效能的恒定性 制动效能的恒定性是指汽车在高速行驶或者长时间连续制动的情况下,制动效能 保持的程度,主要表现在制动器的抗热率性和抗水衰性。制动器在制动过程中,由于 摩擦作用温度将升高,在长时间的高温下,制动器的摩擦力矩通常会显著的下降;汽 车在涉水行驶时,水进入了制动器后,短时间内制动器的效能也会发生显著的降低。(3)制动时的方向稳定性 制动时一的方向稳定性是指汽车在制动过程中,不发生制动跑偏、侧滑以及失去转 向能力的性能。汽车制动时的方向稳定性与汽车前、后轴间制动力分配有着密切的关4 硕士论文汽车制动系统性能分析及优化设计 本世纪开始逐步发展,这个阶段的主要特点是汽车的制动系统完全依赖于电力进行传递,使得汽车的制动系统越来越智能化。因此,汽车制动技术和制动器产品将会是未 来汽车电子技术应用领域中的重要发展目标。 1.3.2制动系统的组成与分类 制动系统是由制动器和制动驱动机构组成t`。l。其中制动器是基于材料的摩擦理论而产生阻碍车轮运动或者运动趋势的力的部件,有鼓式和盘式之分。制动系统的控制机构是为了提供汽车所需的制动力而进行供能、控制、传动、调节制动能量的部件, 具体包括了助力器、制动踏板、制动主缸、制动轮缸、压力调节阀等。典型的液压制动系统组成如图1.3.1所示 l`纂巍 1一前制动盘,2一前制动盘总成,3一右前制动管路,4一制动主缸,5一压力调节阀, 6一左前制动赶路,7一制度真空助力器,8一驻车制动操纵杆,9一后制动管路, 10一驻车制动拉丝,11一后制动器总成 图1.3.1制动系统基本结构组成 制动系统按照制动能量传输方式,可分为:机械式、液压式、气压式、电磁式。
汽车电子感应制动控制系统简介
汽车制动系统经历了从传统机械制动到液压防抱死制动系统ABS，再到电子制动控制 系统EBS。如今又出现了一种全新的制动理念，它是集成了电子控制系统和电液制动 力增压器的一种新型汽车制动技术，即汽车电子感应制动控制系统（Sensotronic Brake Control），简称SBC。 电子感应制动控制系统SBC最早是由博世公司提出来的。在20世纪90年代，博世公司推出了一项名为“Brake 2000”的研究项目，该项目主要是让其最前沿的开发 部门，开始有关进一步改进汽车制动系统的研究，目标是研究一种反应速度更快、制 动效果更显著的制动系统，电子感应制动控制系统SBC就是因为这种要求而诞生的。 SBC电子感应控制系统是世界上第一套完全线控的制动系统(Brake-by-Wire)，首 先装载于高档车奔驰SL500，在最新Maybach 62中也装备了SBC系统。 SBC系统的构成 传统制动器工作原理是：驾驶员踩下制动踏板，推动与制动调压器及制动主缸相 连的活塞连杆。制动主缸根据踏板力的大小，在制动管路上形成相应的制动压力，在 机械和液力相结合的作用下，通过制动缸推动制动钳压向制动盘。由于中间传递机构 复杂，制动的反应速度比较慢。 在电子感应制动控制系统中，电子元件将替代当前制动系统中大量使用的机械元件，把制动踏板和执行机构分离开来，由于大大减少了中间元件，因此反应速度就大 幅提高。右图所示为在奔驰车上应用的SBC系统，它由传感器、ECU（电子控制单元）与执行器（液压控制单元）等构成。传感器用来测量制动主缸内的压力以及制动踏板 运动的速度，如果监测到驾驶员开始制动，就发送信号给ECU。SBC系统的制动力是 由电子控制的电机来实现的。电机带动高压储能器，使制动液以很高的压力进入制动 系统，快速而准确地完成汽车制动。 为了让驾驶员能够有真实的制动感觉，SBC系统还带有一个踏板行程模拟器，它 连接在制动主缸上，用弹簧力和液压力来推动制动踏板运动。制动踏板感觉是可调节的，以满足不同的要求。
防抱死制动系统
防抱死制动系统 一、汽车防抱死制动系统的基本概念 汽车防抱死制动系统即英文ANTILOCK BRAKING SYS-TEM，缩写ABS。 采用电子控制式制动防抱死系统，可在汽车制动过程中，对车轮的运动状态进行迅速、准确而又有效的控制，使车轮尽可能地处于最佳运动状况。即在汽车制动时使车轮的纵向处于附着系数的峰值，同时使其侧向也保持着较高的附着系数，从而使汽车具有良好的防侧滑能力和最短的制动距离，以提高车辆行驶的安全性。 二、汽车采用制动防抱死系统的必要性 1、直线行驶中的制动 汽车直线行驶过程中，突然紧急制动，汽车车轮一下子抱死，汽车仍然向前滑行，轮胎和地面之间发出吓人的磨擦声，汽车最后终于停了下来。在日常生活中，大家都可能遇到过这种现象。 如果汽车发生交通事故，交通警察来了之后，首先总是检查一下汽车刹车痕迹，判断司机在事故中是否采取了制动措施。然后，再测量一下制动距离，看一看该车制动效果好不好。这反映了一般人的头脑里，存在着一种根深蒂固的错误概念，仿佛车轮不抱死，该汽车的制动器就不好用似的。 这是不正确的。当轮胎的滑动率在10%-20%时，轮胎和地面的摩擦力（附着力）最大。如果轮胎的滑动率过大的话，附着力反而要降低。如果司机能控制轮胎的滑动率，使其在制动期间始终处于10%-20%范围之内，汽车将在更短的制动距离内停车。 1．转向时的制动 当汽车转向时，如果汽车紧急制动的话，和直线行驶一样会出现车轮抱死现象。由于车轮抱死，汽车的侧向附着力变成了零，汽车轮胎出现侧向滑动，汽车丧失了控制方向的能力，这是十分危险的。 汽车的侧向附着力和制动力之间的关系十分紧密。在不制动的时候，轮胎前后方向的滑动为零，这时车轮侧向附着力最大。司机踏动制动踏板，随着制动力的加大，轮胎的滑动率增加，侧向附着力逐渐减速小。最后，当轮胎的滑动率达到100%时，轮胎抱死。这样汽车的侧向附着力几乎等于零。此时汽车正在转弯中，轮胎开始出现侧向滑动。 在车轮抱死之后，方向盘已经不起作用了，汽车陷入了不能控制方向的困境，只有前轮抱死的汽车沿着直线前进最后停车，只有后轮抱死的汽车发生旋转现象最后停车，如果前后轮都抱死的话，汽车一边转一边沿直线前进最后停车。 上述各种状态是极其危险的。为了避免发生这些现象，司机在踏动制动板时，必须谨慎从事。 2．最佳制动系统 在前面两部分里，介绍了在制动过程中，如果始终能使轮胎的滑动率处于10%-20%范围之内的话，汽车将在最短的制动距离内停车并具有良好的控制方向的能力。 为了达到上述目的，要求司机在操作时应十分精心，即踏动制动踏板使车轮抱死，然后在轮胎抱死的一瞬间放松制动踏板，轮胎一旦开始转动再踏动制动踏板使车轮抱死，如此反复操作。 在摩擦系数小的光滑路面上，司机在制动时都很小心，唯恐使车轮抱死，但仍很难做到，原因是司机不知道车轮什么时候抱死了。 当然，司机在驾驶室内根本看不到车轮是否抱死，至于按一定轮胎滑动率去操作制动，那更不是凡人所能达到的境界了。 除此之外，汽车行驶的许多条件也都在变化之中，如道路的路面状况时时刻刻都在变化，轮胎着地状态也每时每刻各不一样，前后轮胎的载荷分配更是如此。要完成上述制动要求确实难上加难。当然技术熟练的司机在某种程度上能根据各种条件合理地操作制动，如采用点制动。可是一旦遇上紧急状态，大多数人都是一脚踏死制动踏板，使轮胎抱死为此。 上述司机做不到的许多事，利用传感器就能办到。将传感器的数据进行整理、判断、变成执行机构所必需的信息，这部分工作对于电脑来说是很简单的，按照电脑的指令执行操作，这在机械结构上也不会有什么
制动系统设计开题报告
毕业设计（论文）开题报告
1 选题的背景和意义 1.1 选题的背景 在全球面临着能源和环境双重危机的严峻挑战下世界各国汽车企业都在寻求新的解决方案一一如开发新能源技术，发展新能源汽车等等然而. 新能源汽车在研发过程中已出现!群雄争霸的局面在能源领域. 有压缩天然气，液化石油气，煤炼乙醇，植物乙醇，生物乙醇，，生物柴油，甲醇，二甲醚，合成油等等新能源动力汽车在转换能源方面有燃料电池汽车氢燃料汽车纯电动汽车轮毅电机车等等。选择哪种新能源技术作为未来汽车产业发展的主要方向是摆在中国汽车行业面前的重要课题。据有关专家分析进入新世纪以来，以汽车动力电气化为主要特征的新能源电动汽车技术突飞猛进。其中油电混合动力技术逐步进入产业化锂动力电池技术取得重大突破。新能源电动汽车技术的变革为我国车用能源转型和汽车产业化振兴提供了历史机遇[1]。 作为 21 世纪最清洁的能源———电能，既是无污染又是可再生资源，因此电动汽车应运而生，随着人民生活水平和环保觉悟的提高电动汽车越来越受到广泛关注[2]。传统车辆的转向、驱动和制动都通过机械部件连接来操纵，而在电动汽车中，这些系统操纵机构中的机械部件（包括液压件）有被更紧凑、反应更敏捷的电子控制元件系统所取代的趋势。加上四轮能实现± 90°偏转的四轮转向技术，车辆可实现任意角度的平移，绕任意指定转向点转向以及进行原地旋转。线控和四轮转向的有机结合，是当今汽车新技术领域的一大亮点，其突出特点就是操纵灵活和行驶稳定[3]。轮毂电机驱动电动车以其节能环保高效的特点顺应了当今时代的潮流，全方位移动车辆是解决日益突出的城市停车难问题的重要技术途径，因此，全方位移动的线控转向轮毂电机驱动电动车是未来先进车辆发展的主流方向之一。全方位移动车辆可实现常规行驶、沿任意方向的平移、绕任意设定点、零半径原地转向等转向功能[4]。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 电动汽车的出现得益于19世纪末电池技术和电机技术的发展较内燃机成熟，而此时石油的运用还没有普及，电动车辆最早出现在英国，1834年Thomas Davenport 在布兰顿演示了采用不可充电的玻璃封装蓄电池的蓄电池车，此车的出现比世界上第一部内燃机型的汽车(1885年)早了半个世纪。1873年英国人Robert Davidson制造的一辆三轮车，它由一块铁锌电池向电机提供电力，这被认为是电动汽车的诞生，这也比第一部内燃机型的汽车早出现了13年。到了1881年，法国人Gustave Trouve 使用铅酸电池制造了第一辆能反复充电的电动汽车。此后三四十年间，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置，据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有
教案-防抱死制动系统教案
一．复习（10） 柴油机增压器由那几部分组成？ 二教学过程（60＇） 第六章电子控制防抱死制动系统 功用：保证汽车在任何路面上进行紧急制动时，自动控制和调节车轮制动力，防止车轮完全抱死，从而得到最佳制动效果。 二、ABS系统的基本工作原理 1．最佳制动效果 (1)、普通制动装置工作时三个阶段： 车轮作纯滚动阶段：滑移率S＝0； 边滚动边滑动阶段：滑移率S介于0和100％之间； 抱死后的滑拖阶段：滑移率S＝100％ 从这三个阶段可以看出，随着制动强度的增加，车轮从滚动状态逐步转变成滑动状态。车轮抱死滑拖时，制动力降低，而且无法控制汽车的行驶方向，出现不稳定状态。 (2)、滑移率S在15％-20％之间时，具有最大的付着系数，可获得最佳制动效果。 0＜S＜(15％-20％)称为稳定区域； (15％-20％)＜S＜100％称为非稳定区域。 2．ABS系统的基本工作原理 四个车轮各有一个传感器，检测车轮速度的变化，并将其信号输送给电控单元，电控单元将送来的信号处理后发出控制指令给液压调节器。 电控单元是ABS系统的控制中心；液压调节器是ABS系统的执行控制装置。 只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象，ABS系统是不工作的，制动主缸中的制动液可直接通过液压调节器进入制动工作缸产生制动力。
车轮快要抱死------车轮传感器发出的转速信号------ ABS系电控单元判断------向液压调节器发出控制指令------液压调节器控制着制动工作缸中液压力迅速变化-------始终将车轮的滑移率控制在20％左右。 尽量发挥了制动系统的制动力而使车轮又不被完全抱死，最大限度地保证了制动时汽车的安全性，并缩短了制动距离。 3、ABS系统的分类 (1)：根据液压调节系统不同可分为： 整体式：将制动主缸与液压调节系统制作为一体； 分离式：将液压调节系统独立安装在制动主缸与工作缸之间。 (2)：根据控制通道不同可分为： 三通道控制式：两前轮各有一条控制通道，两后轮共用一条控制通道； 四通道控制式：四个车轮各有一条控制通道。 三、ABS系统的优点及局限性 (1)、ABS系统的优点： 改善了汽车制动时的横向稳定性，使汽车具有足够的横向稳定能力；改善了汽车制动时的转向操纵性能和制动效能，减少了制动距离，制动减速度增大；减少了轮胎局部的过度磨损等。 (2)、ABS系统的缺陷：主要表现在安全性能方面。 机械控制式ABS系统，线路过多，一旦接触不良，就会发生故障。 电子控制方式发生电气接触不良，异常信号被输入电控单元，使整个系统紊乱引起误动作。 第二节防抱死制动系统的控制方式及控制原理 ABS系统的控制方式主要有预测控制和模仿控制两种方式。 一、预测控制方式 预测控制方式：