汽车制动系统仿真设计
制动系统的优化设计与仿真分析
制动系统的优化设计与仿真分析随着汽车工业的发展，制动系统的设计和制造技术也在不断进步。
制动系统是汽车行驶过程中最关键的安全系统之一，能够在紧急情况下尽快将车辆停止，保障车辆和行人的安全。
因此，制动系统的优化设计和仿真分析对于汽车行业至关重要。
一、制动系统的构成制动系统主要由制动器、制动盘/鼓、制动液、制动管路、制动泵等几个部分组成。
其中，制动器可以分为基本制动器和辅助制动器两类。
基本制动器主要包括气压制动器、液压制动器和机械制动器等。
其工作原理是通过施加制动力使车轮停止旋转，从而阻止汽车运动。
辅助制动器则是指制动制动器处理无法满足制动要求时所使用的辅助装置。
主要包括泊车制动器和驻车制动器等。
制动盘/鼓是制动系统主要能量转换的地方，它将制动液通过制动器送到刹车片与制动盘接触的位置，转化为制动力。
制动管路是用于传输制动液的管道，而制动泵则是产生并提供制动液压力的终端设备。
二、制动系统的优化设计在实际的汽车制动系统应用中，制动系统需要满足多种复杂的要求。
如何实现较好的制动性能和较低的成本是设计者需要解决的首要问题。
因此，下面分别从黏着力、稳定性和制动力三个方面探讨制动系统的优化设计。
1.黏着力在制动系统中，刹车片和制动盘必须要有良好的黏着力才能实现高效的制动效果。
所谓黏着力，指的是刹车片表面和制动器内壁之间的摩擦力，它决定了汽车能够在多大范围内停止。
优化黏着力的方法主要有以下几个方面：（1）选择合适的材料。
选择合适的刹车片材料可以改善制动器与制动盘之间的黏着力，从而提高制动性能。
目前主流的刹车片材料有金属、有机和陶瓷等，不同材料的优缺点也不同。
（2）改善制动盘表面。
制动盘表面会因为使用而损耗，会影响刹车片与制动盘之间的黏着力。
对制动盘进行适当的处理或涂层处理可以改善黏着性能。
（3）优化刹车片结构。
刹车片的厚度和面积也会影响制动性能。
适当增加刹车片的面积或者采用具有弹性可调的刹车片结构可以增强黏着性能。
车辆自动紧急制动系统控制算法仿真分析
ε=
d - db dw - db
（1）
其中 d 为自车和前车相对距离； 当 ε>1 时，即 d > dw 则说明此时自车 处于安全状态；当 1>ε>0 时，即 dw > d > db ，则说明此时自车有和前车碰撞
的可能，需要启动预警功能，提醒驾
驶员及时制动避免碰撞的发生。当 0> ε 时，即 db > d ，则说明此时自车必须 要制动来避免碰撞发生，此时自动紧
TTC2 时启动报警策略，时间指标 TTC
小于 TTC1启动制动动作。
TTC =
dr vr
（2）
式中， dr 为主车与目标物的纵向
相对距离， vr 为主车与目标物的纵向 相对速度，雷达定义相对速度为目标 物的纵向速度减去主车的纵向速度。 dr 和 vr 可直接从环境感知系统输出 读取。
急制动系统需要快速介入，主动制动
避免碰撞的发生或者降低碰撞时自车
速度减少伤害。而对于Fra bibliotek于时距的判断方法，则
定义基于时间的指标 TTC，能够定量
的反应出在紧急情况下驾驶员及制动
系需要在该时间内完成制动操作，避
免碰撞发生。如图 2 是随着 TTC 的变
小，行车安全状态的变化情况。定义
时间指标阈值 TTC1、TTC2。在行车过 程中当计算出来的时间指标 TTC 小于
安全 安全区域
O
TTC1
TTC2
TTC
图 2 TTC 表征本车的安全状态
2 控制算法分析
根据以上制定的仿真方案，首先 需要确定的是 AEB 系统的控制算法。
（1） 安全状态判断 在制定 AEB 算法时首先应该判断 车辆当前状态下的危险情况，在判断 自车危险状态时一般有两种方法：其 一为基于车距的判断方法；另一为基 于时距的判断方法。基于车距的判断 方法如 Berkeley 模型，模型中定义报 警安全距离 dw 和制动安全距离 db ， 定义危险系数
汽车联合制动系统的性能仿真分析
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｍｅ ｈ ｎｉｓ ｎ ｔ ｄ ｂ ａ ｙ ｔｍ ；ｅ ｄ ｕｒｅ ｔｒ ｔ ｒ ｒ ｕ ｏ ｃ ａ ｃ ；ｕ ｉｅ ｒ ｋｅ ｓ ｓｅ ｄ ｙ ｃ ｒ ｎ ｅ ａ ｄｅ ；ａ ｔ ｍｏｂｌ ｉ ｅ；ｓｍｕ ａ ｉｎ ｉ ｌ ｔｏ
随着 汽车 运行 速 度 越 来 越 高 ， 制 动 负荷 也 越 其 来越大 ， 易造成 制动 鼓和 制动 摩擦 片过热 ， 而造 容 从 成制动效 能下 降 ， 至 制 动 能力 完全 消失 。为 解 决 甚
ｎ ｍｉ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｌ ｉ ｅ ｐ ｔ ｔ ｏ ｔ ｕ ｕ ｒ ｋ ｆｔ ｅ ｕ ｉ ｄ ｂ ａ ｅ ｓ ｓｅ ． ｏ ｃｓ ｅ ｄ ｏ ｈ ｉ ｓｄ ａ ｈ ｗｉ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｂ ａ ｅ ｏ ｈ ｎ ｔ ｒ ｋ ｙ ｔ ｍ ｌ ｈ ｎ ｅ
何 仁 ，王永 涛 ，赵 迎 生
（ 苏 大 学 汽 车 与 交 通 工 程学 院 ，江 苏 镇 江 ２ ２ １ ） 江 １ ０ ３
摘要 ：考虑 汽 车旋 转质 量 换 算 系数 、 移 率等 影 响 因素， 立 了汽 车 联合 制 动 系 统 的数 学模 滑 建 型， 在 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ｋ软件 中建 立其仿 真模 型进 行 仿真分 析 。仿真 结果 表 明 ： 并 ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ａ ｎ 联合 制 动 系统， 在 紧急制 动 时， 能够 缩短 制动 距 离， 高 汽车 的制动效 能 ； 非紧 急停 车 时， 提 在 缓速器 消耗 了汽车 的绝大 部分运 动 能量 ， 降低 主制 动器 的负 荷， 少其 磨损 ； 一定 坡度 的坡道 上持 续制 动 时， 减 在 能使 汽车 以稳 定 的车速行 驶。 关键 词 ： 械 学 ；联合 制 动系统 ；电涡 流缓 速器 ；汽车 ；仿真 机
基于Simulink 防抱死制动系统 (ABS) 系统仿真
THANKS
模型子系统、液压制动模型子系统、电机制动模型子系统。基于PID控制的ABS电动汽车单轮模型制动系统模
块的关系如图片所示
3
Simulink模型
2014
2015
2016
2017
车轮速度子系统
为了控制制动压力的变化率，该模型从期望的滑动量中减去实际滑动量，并将此信号 馈入 bang-bang 控制（+1 或 -1，具体取决于误差的符号，请参见上图 ）。此开/关速 率通过一阶时滞，该时滞表示与制动系统的液压管路相关联的延迟，为施加到车轮上 的制动扭矩。
2
ABS防抱死系统原理
2 ABS的工作原理
ABS单轮模型
3
Simulink模型
3 simulink模型
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细➢内在容理论分析的基础上，利用simulink对汽车防抱制动系统的各个子系统进行图形仿真建模，主要细包内括容单轮车辆
基于simulink模型 的车辆ABS系统
滑移率控制
CONTENTS
1 问题分析 2 ABS防抱死系统原理 3 simulink模型 4 仿真分析 5 结论
1
问题分析
1 问题分析
现状
在车辆紧急制动时，驾驶员踏板往往踩死， 这种情 况下，如果车轮抱死，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)先于后轮抱死， 汽车将失去转向能力;如 果只是后轮先于前轮抱死，汽车将产生侧滑( 甩尾)现象。ABS是提高汽车安全性能的主要 因素之一，对于 具有较高非线性的汽车制 动 过程，很难建立精确的数学模型。本文以轿 车为研究 对象，建立了ABS数 学模型，采用 Simulink仿真软件对ABS进行仿真。单击编辑副标题
基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真
基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真ABS（Anti-lock Braking System，防抱死制动系统）是现代汽车上保证行车安全的重要制动系统之一。
ABS制动系统可以避免在制动时车轮抱死，从而提高了制动效果和稳定性。
为了深入理解ABS制动系统的工作原理和性能，本文将基于MATLAB软件进行汽车ABS制动过程的仿真。
一、建立模型和假设为了实现ABS制动过程的仿真，需要建立一个基于MATLAB 的系统模型。
该系统模型需要考虑以下几个方面：1. 汽车的运动方程。
2. 轮胎与地面的接触力，即摩擦力。
3. 制动器与车轮的接触力。
4. ABS控制器的控制策略。
在仿真过程中，假设车辆在制动前以一定的速度匀速行驶，制动时四个车轮的制动和抱死状态是相同的。
二、模型搭建在MATLAB界面中，首先利用simulink模块搭建模型。
模型如下：模型中包含了车辆运动方程、轮胎地面接触力、制动器与车轮接触力等模块。
其中，运动方程模块利用F=ma公式进行建模，轮胎地面接触力模块利用摩擦力系数进行计算，制动器与车轮接触力模块利用摩擦力系数和制动器力矩进行计算。
在模型中，还有制动器控制器模块，负责制动器的控制与调节。
制动器控制器可以采用PID算法或滑模控制算法来控制制动器的开闭和力矩大小。
三、仿真过程在进行仿真过程中，需要确定以下参数：1. 初始车速度v0=80km/h。
2. 初始刹车踏板角度θ=0。
3. 制动器摩擦力系数μs=0.7。
4. 刹车片初期转动半径r=0.05m。
在进行仿真操作前，应先在程序中设定好各参数，再设定仿真时间和仿真步长。
由于ABS制动过程会使用到控制器，因此应首先进行控制器的设计和仿真。
在此，控制器的设计采用滑模控制器，其仿真结果如下：控制器的仿真结果显示，在刹车操作开始10s后，滑模控制器调节出的制动器力矩逐渐增加并稳定于85N·m左右。
随着控制器的调节，车轮抱死现象得以解决、保持ABS制动状态下使车辆具备更好的稳定性和制动效果。
车辆工程毕业设计36基于二类底盘售货车制动系统的设计(仿真)
摘要制动系统是汽车主动安全的重要系统之一。
如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。
，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。
本说明书主要介绍了基于二类底盘售货车制动系统的设计。
首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。
最终确定方案采用液压双回路前后均为盘式制动器。
除此之外，它还介绍了前后制动器、制动主缸的设计计算，主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过程。
关键字：制动；盘式制动器；液压IAbstractThe rapid development of the domestic vehicle market, saloon car is an important tendency of vehicle. However, with increasing of vehicle, security issues are arising from increasingly attracting attention, the braking system is one of important system of active safety. Therefore, how to design a high-performance braking system, to provide protection for safe driving is the main problem we must solve. In addition, with increasing competition of vehicle market, how to shorten the product development cycle, to improve design efficiency and to lower costs, to improve the market competitiveness of products, and has become a key to success of enterprises.This paper mainly introduces the design of braking system of the two type classic of car. Fist of all, braking system’s development, structure and category are shown, and according to the structures, virtues and weakness of drum brake and disc brake, analysis is done. At last, the plan adopting hydroid two-backway brake with front disc and rear drum. Besides, this paper also introduces the designing process of front brake and rear brake, braking cylinder, parameter’s choice of main components braking and channel settings.Key words: braking; disc; hydroid pressureII目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 制动系统设计的意义 (1)1.2 制动系统研究现状 (1)1.3 制动系统设计要求 (2)1.4 本章小结 (3)第2章制动系统方案论证分析与选择 (4)2.1 制动器形式方案分析 (4)2.1.1 鼓式制动器 (4)2.1.2 盘式制动器 (7)2.2 制动驱动机构的结构形式选择 (8)2.2.1 简单制动系 (8)2.2.2 动力制动系 (8)2.2.3 伺服制动系 (9)2.3 液压分路系统的形式的选择.......................................................... - 10 -2.3.1 II型回路............................................................................... - 10 -2.3.2 X型回路................................................................................. - 11 -2.3.3 其他类型回路........................................................................ - 11 -2.4 液压制动主缸的设计方案 (12)2.5 本章小结 (14)第3章制动系统设计计算 (15)3.1 制动系统主要参数数值 (15)3.1.1 相关主要技术参数 (15)3.1.2 同步附着系数的分析 (15)3.2 制动器有关计算 (16)3.2.1 前轮盘式制动器主要参数确定 (16)III3.2.2 后轮盘式制动器主要参数确定 (17)3.3 制动系统相关计算 (19)3.3.1 前轮盘式制动效能因数 (19)3.3.2 后轮盘式制动效能因数 (19)3.3.3 确定前后轴制动力矩分配系数β (19)3.3.4 制动器制动力矩的确定 (19)3.3.5 紧急制动时前后轮法向反力及附着力距.............................. - 20 -3.3.6 制动力矩以及盘的压力.......................................................... - 21 -3.3.7 同步附着系数的验算.............................................................. - 22 -3.4 制动器主要零部件的结构设计...................................................... - 23 -3.4.1 制动盘...................................................................................... - 23 -3.4.2 制动钳...................................................................................... - 23 -3.4.3 制动块...................................................................................... - 23 -3.4.4 摩擦材料.................................................................................. - 23 -3.4.5 制动轮缸.................................................................................. - 24 -3.5 本章小结 (25)第4章液压制动驱动机构的设计计算 (26)4.1 前轮盘式制动器液压驱动机构计算.............................................. - 26 -4.2 后轮盘式制动器液压驱动机构计算 (27)4.3 制动主缸与工作容积设计计算 (28)4.4 制动踏板力与踏板行程 (29)4.4.1 制动踏板力 (29)4.4.2 制动踏板工作行程.................................................................. - 30 -4.5 本章小结.......................................................................................... - 31 -第5章制动性能分析.................................................................................... - 32 -5.1 制动减速度j................................................................................... - 32 -5.2 制动距离S....................................................................................... - 32 -5.3 摩擦衬片（衬块）的磨损特性计算.............................................. - 33 -5.3.1 比能量耗散率.......................................................................... - 33 -IV5.3.2 比滑磨功L ............................................................................ - 34 -f5.4 驻车制动计算 (35)5.5 本章小结 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢....................................................................................... 错误！未定义书签。
汽车电磁制动系统建模与仿真
（ ， ｎ ｎ ｅ ｅ ｏ Ｃ ｍｐ ｎ ，Ｊｎ ｎ ７ ０ ０ １ ｉ ｉ ｇ Ｔ ｌ ｃ ｍ ｏ ａ ｙ ｉ ｉ ｇ ２ ２ ０ ，Ｃ ｉ ａ Ｊ ｈｎ ）
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｒ ｔｒ ａｎ ｗｏ ｋ ｎ ｐ ｎｃ ｐｅ ｆ ｕｔｍｏｂｌ ｅ ｅ ｒ ｍａ ｎｅｉ ｂ ａ ｎ ｍｅ ｈａ ｓ ｓｒ ｃ： ｅ ｔｕｃｕ ｅ ｄ ｒ ｉ ｇ ｒ ｉ ｌ ｏ ａ ｏ ｉ ｉｅ ｌｃｔｏ ｇ ｔｃ ｒ ｋｉｇ ｃ ｎｉｍ ａ＇ ｉ ｒ ｄ ｅ ｉ ｎｔｏ ｕｃ ｄ ｅ ｉ ｄ ｔｉｓ Ｔ ｅ ｎｅ ｒ ｌ ｍｏ ｅ ｏ ｔ ｓ ｎ ｅ ａｌ． ｈ ｉ ｔｇ ａ ｄ ｌ ｆ ｈｉ ｂｒ ｋ ｎ ｓ ｓｅ ａ ｉ ｇ ｙ ｔ ｍ ｉ ｓ ｔ ｕ ｂ ｓ ｄ ｏ ｔ ｍｏ ｌｎ ｏ ｔ ｍｅ ｈａ ｉｍ ， ｔ ｅ ｓ ｅ ｐ ａ ｅ ｎ ｈｅ ｄｅｉ ｇ ｆ ｈｅ ｃ ｎｓ ｈ
２ 车 辆 系 统 模 型 的 建 立
为 一 Ｅ型 电 磁 铁 ， 采 用 车 载 蓄 电 池 供 电 ，制 动 鼓 相
当 于 衔 铁 ，这 样 经 过 气 隙 形 成 闭 合 回路 。 当 需 要 制 动 时 。 接 通 电 磁 体 上 电 源 ， 电 磁 体 产 生 吸 力 ，被 吸
到 制 动 鼓 上 并 被 其 带 动 旋 转 ，从 而 带 动 制 动 杠 杆 从
搞 薹 ：对 汽 车 电 磁 制 动 机 构 的 组 成 及 工 作 原 理 进 行 详 细 的 阐 述 ，并 建 立 电 磁 制 动 机 构 、 车 辆 及 轮 胎 的 模 型 ， 进 而 建 立 汽 车 整车 电磁 制 动 系 统 的整 体 模 型 。 采 用 模糊 控 制 完成 ＿ 车 电磁 制 动 系 统 控 制 算 法 的 设 计 ，在 结 合 专 家 经 『汽
动车车辆制动系统的动力学建模与仿真
动车车辆制动系统的动力学建模与仿真车辆制动系统是保证列车行车安全的重要组成部分。
在高速动车组中，制动系统的运行稳定性和刹车效果对乘客的安全、乘车舒适度和运行效率等方面起着至关重要的作用。
因此，对动车车辆制动系统进行动力学建模与仿真研究具有重要意义。
动车车辆制动系统的动力学建模是指根据实际制动系统的运行原理和特点，将其转化为数学模型。
通过建立合理的数学模型，可以定量地描述制动系统各组成部分之间的相互作用，从而更好地了解制动系统的工作原理和性能。
同时，基于建立的数学模型，可以进行仿真研究，模拟不同工况下制动系统的工作状态，评估制动系统的性能，并优化设计方案。
首先，动车车辆制动系统的动力学建模需要考虑制动系统的组成部分。
一般而言，动车车辆制动系统主要包括制动盘、制动鼓、制动块、刹车机构、制动力传递机构以及制动控制系统等。
这些组成部分在制动过程中相互配合，共同完成制动任务。
因此，建模工作需要充分考虑这些组成部分的特点和相互作用。
其次，动力学建模需要考虑制动系统的动力学特性。
制动系统是一个非线性动力学系统，受到列车速度、质量、制动力、传动机构特性等多个因素的影响。
因此，建模工作需要综合考虑这些因素，并采用适当的数学模型进行描述。
一般而言，可以采用牛顿第二定律和运动学方程等进行建模。
在进行动力学建模的过程中，还需要考虑制动系统的运行特点。
例如，制动系统在工作过程中会产生热量，导致制动盘或制动鼓温升或变形，从而影响制动效果。
为了更准确地描述制动系统的运行状态，建模工作还需要考虑这些实际因素，并加以修正。
动车车辆制动系统的仿真研究是基于建立的数学模型，通过计算机进行模拟。
通过仿真可以模拟不同工况下制动系统的工作状态，评估制动系统的性能，并优化设计方案。
同时，仿真可以更加直观地展示制动系统的工作过程，帮助工程师和研究人员更好地理解制动系统的运行原理和特点。
动车车辆制动系统的仿真研究还可以进行故障检测和故障诊断。
通过对制动系统进行仿真，可以模拟故障情况，识别故障类型，并设计相应的故障检测和诊断方法。
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1理想制动力分配曲线 2 管路压力分配曲线 3 前、后制动器及制动主缸的设计 4 制动真空助力器的设计 5 制动感载比例阀主参数的确定 6 制动附着系数利用率的校核 7 设计结论
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汽车运动力学与制动模型
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1 理想制动力分配曲线
根据整车数据计算并描绘理想制动力分配曲线
对轮缸及制动器可进行再次优化设计
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结束语：
汽车理论设计还在不断始设计与改型设计存在差异 设计与验证还存在不足
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2 管路压力分配曲线
按已经确定的轮缸计算并描绘管路压力曲线
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3 前、后制动器及制动主缸的设计
前制动器、后制动器、制动主缸之间的计算与匹配
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4 制动真空助力器的设计
根据踏板力、踏板行程、确定助力器膜片直径、助力比，及失效时踏板力
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5 制动感载比例阀主参数的确定
据管路压力分配曲线确定比例阀拐点及比例系数
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6 制动附着系数利用率的效核
据EEC法规，GB12676对整车制动附着系数利用率进行评价
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7 设计结论
显示所有已确定的主要参数，根据需要可以返回重新设计，并存盘
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再次优化设计