ADAMS在整车制动分析中的应用

1、ADAMS在整车制动分析中的应用Application of MSC Adams in Braking Analysis of Full Vehicle(申请学位)专业：汽车制造与装配学生：赵强指导教师：丛彦波 副教授长春汽车工业高等专科学校二零零九年九月独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 长春汽车工业高等专科学校 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名： 签字

2、日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本论文作者完全了解 长春汽车工业高等专科学校 有关保留、使用论文的规定。特授权长春汽车工业高等专科学校可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。（保密的论文在解密后适用本授权说明）论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日致谢虽然工作后一直在参加各种类型的的学习和培训，但是能加入长春汽车工业高等专科学校，有幸能成为其中的一员，却是从前没有奢望过的。因此一得到这样的机会，就倍感珍贵。因为工作的原因，我学习的时间并不对，不断地克服着一个又一个困难，不断地在求知的路

3、上艰难跋涉。有老师们的关怀，有同学们的鼓励，有家人殷切的希望，有自己坚定的信念，终于迎来了这收获的时刻。我要感谢长春汽车工业高等专科学校给予我这次难得的学习机会，使我能够收获如此多的、如此精彩的知识和感受。因此，在学士学位论文即将完成之际，我想向曾经给了我许许多多帮助和支持的人们表示由衷的感谢。首先要感谢我的导师丛彦波教授。在整个学习和论文指导过程中，他充分体谅我们这些工作任务及其繁重的学生，总是牺牲个人的休息时间为我们作指导。他的无私、他的关怀、他渊博的知识、他的循循善诱，他严谨刻苦的治学态度、精益求精的工作作风、不但让我在专业知识上收获巨大，更让我学会了如何成为一名受人尊敬的人、品德高尚的

4、人，这些都将对我产生深远的影响，使我终生受益。在此，我衷心感谢丛彦波教授对我的关心和指导，祝愿他身体健康，阖家幸福！ 同时，我也要感谢一直以来默默支持我的家人，是他们的理解和付出使我能够专心完成我的学业，我深知他们为我求学所付出的一切，祝愿他们永远幸福、安康！我也一定会更加努力！最后，我要衷心地感谢在百忙之中抽出时间审阅拙作的专家教授，希望能够得到各位师长的不吝赐教，使自己早日成为一名合格的毕业生。ADAMS在整车制动分析中的应用摘要在数字模型的基础上，应用机械系统分析软件ADAMS，在ADAMSVIEW模块里建立了整车动力学仿真模型，并根据标准要求的实车试验方法设置了仿真条件，以不同的制动强

5、度、制动初速度进行了直线制动和转弯制动仿真试验，对该车的制动性能进行了预测和评价，为该车的制动性能分析提供了参考；对制动结果进行分析, 讨论并验证以下的几个制动性质：第一，前轮先抱死，或者前后轮都抱死，车辆会失去转向性能；第二，后轮比前轮先抱死，超过一定的时间，车辆会出现侧滑或者甩尾的危险状况；最后，制动减速度首先随着制动力的增加而增大，当制动力超过一定值之后，即便制动力在增加，制动减速度不再增加，基本维持为一个常数。主要内容参考GB 7258-2004，乘用车在时速50km时，空载制动距离不大于19m，满载制动距离不大于20m，横向侧滑距离不大于道路宽度2.5m。考虑到现在大家更多的关心的是

6、乘用车百公里时速的制动距离，对汽车在时速100km进行制动仿真，并对比现在的乘用车的制动水平，评价该车的制动性能。关键词：ADAMS；制动性能；仿真；分析Application of MSC Adams in Braking Analysis of Full VehicleAbstractA full vehicle multibody model was established in ADAMSVIEW by using the mechanical system simulation software ADAMSAnd simulation conditions basing on the

7、 vehicle test ways of standard request was set upThen the simulation of braking in line and the simulation of braking in turn were carried through in different initial velocity of the brake and different braking strengthThe braking quality of the vehicle can be estimated and forecasted well through

8、the results of simulating analysis，and it provided some reference to the analysis of vehicles braking stabilityTo analysy of the brake simulation results,get the following laws to be brake: First,front wheel locked or both the front-wheel and rear-wheel locked, the vehicle will lost steering ability

9、;Second,the rear wheel was locked before the front wheel, vehicles will be in danger of the situation of sideslip;Third, First of all, by the speed of braking power with braking deceleration increases.When the braking force increased to a certain extent, even if the braking force increase, no furthe

10、r increase in braking deceleration.Reference to the main content GB 7258-2004，Passenger cars in the 50km per hour, the no-load braking distance is not more than 19m, full braking distance is not more than 20m, the horizontal distance between slip road width is not more than 2.5m. Take into account i

11、s now more concerned about the speed of 100 kilometers of passenger cars braking distance of 100km per hour car in for brake simulation, and compare the current level of passenger vehicle braking, the car's braking performance evaluation .Key words：ADAMS；braking stability；simulation；analysis目 录摘

12、要IAbstractII第1章 绪论11.1引言11.2制动系统的发展及研究意义11.3制动系统概述21.4 ADAMS在制造业中的应用41.5本课题主要研究内容4第2章 对汽车进行建模62.2前悬架的建模62.3对转向机构进行建模72.4创建底盘72.5创建后悬架82.6建立路面谱92.7建立轮胎谱9第3章 制动仿真及结果分析113.1 内容简介113.2时速50km制动仿真123.2.1 时速50km/h的车辆仿真制动123.2.2增大制动力再次对50km/h速度下进行制动仿真153.2.3减小制动力再次对50km/h速度下进行制动仿真183.2.4综合3.2.1、3.2.2、3.2.3的

13、仿真结果分析结论213.3时速一百公里的制动仿真223.4后轮先抱死两种情况的仿真253.4.1后轮比前轮先抱死的仿真263.4.2只抱死后轮的极限仿真273.5前后轮均抱死转向仿真27总结30致 谢31参考文献32-31-第1章 绪论1.1引言汽车的制动性是指人为地强制汽车在短距离内减速以至停车且维持行驶方向稳定、下长坡时能维持一定车速和保证汽车较长时间停放在斜坡上的能力汽车的制动性是汽车的主要使用性能之一，直接关系到交通安全重大交通事故往往与制动距离太长、制动时发生严重侧滑或方向失控、下长坡制动稳定性差等情况有关 制动装置分为行车制动、应急制动、驻车制动、辅助制动、自动制动系统，这里主要对

14、行车制动的性能进行分析并评价1.2制动系统的发展及研究意义1869年的一天，美国一列火车行驶到交叉路口，发生了火车撞翻马车的严重事故目睹人、畜血肉横飞惨状的威斯汀豪开始研制制动器，并于1869年制成空气制动器。其采用压缩空气，以活塞和杠杆等产生推力来阻止车轮运转。1902英国兰切斯公司利用特殊材料夹紧圆盘以构成制动器，并申请到生产专利。此后汽车前轮开始广泛采用盘式制动器。由于盘式制动器的在制动稳定性上的表现较为理想，近些年来在乘用车上被广为使用。目前，绝大多数的乘用车均采用盘式制动器。1902年，法国人雷诺发明了鼓式制动器。同年，英国人兰切特发明了凸轮式制动器。鼓式制动器有领从蹄式、双领蹄式、

15、双向双领蹄式等三种样式，由于鼓式制动器可以提供较大的制动力，所以在商用车上被广泛使用。在这些硬件的基础上，近几年来发展了一些电子安全装置，如ABS、 EBD、 EBA、 DSC、 TCS等等。ABS的全名是Anti-lock Brake System（防锁死制动系统），它能有效控制车轮保持在转动状态，提高制动时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。ABS通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断检测各车轮的转速，由计算机算出当时的车轮滑移率，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想制动状态。EBD能够根据由于汽车制动时产

16、生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBA-Electronic Brake Assist 电子控制刹车辅助系统，EBA可以根据驾驶者踩刹车踏板的力度与速度，极快地反应和计算紧急程度，瞬间增加制动油压的压力，缩短刹车距离，据悉它能使车速高达200公里小时的汽车完全停下的距离缩短21米之多，可以避免许多意外，尤

17、其是在高速公路上，EBA更能有效防止常见的“追尾”意外。在高速行驶时，只须半踩刹车，就可明显感觉到速度的回落，但车体并没有前冲感，这就是EBA配合ABS刹车系统装置在发挥所长，同时在遇到紧急刹车状况时，在第一个刹车吃到底时，另一个备用活塞会开始运作，至少可以减少25的刹车距离。车身稳定控制系统DSC（博士、奔驰ESP，丰田VSC，日产VDC，本田VSA）：是以ABS为基础发展而成的。系统主要在大侧向加速度，大侧偏角的极限工况下工作，它利用左右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩来防止出现难以控制的侧滑现象。如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险

18、工况。转向不足则制动内测车轮，转向过度则制动外侧车轮。牵引力控制系统TCS又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS就是针对此问题而设计的。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。可见，目前的制动系统已经不仅仅是使汽车尽快停下这么简单，在某种意义上，它让汽车的行驶变得更加的安全。如，没有转配安全装置的汽车在高速时急转弯往往会甩尾侧滑，导致交通事故，而装配D

19、SC系统的汽车在高速行驶时急转弯，制动系统会通过左右两侧的制动力不同产生横摆力偶矩，从而抑制汽车发生甩尾侧滑。1.3制动系统概述1制动系统的组成（1）供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。（2）控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。（3）传动装置包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。（4）制动器产生制动摩擦力矩的部件。较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。2. 制动系统的类型按制动系统的功用分类：（1） 行车制动

20、系统使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。（2） 驻车制动系统使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。（3） 第二制动系统在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。（4）辅助制动系统在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。按制动系统的制动能源分类：（1）人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。（2）动力制动系统完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统。（3）伺服制动系统兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。按照制动能量的传输方式，制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统，如气顶液

21、制动系统。目前所有汽车都采用双回路制动系统，如轿车的左前轮和右后轮共用一条制动回路、右前轮和左后轮共用另一条制动回路，当一个回路失效时，另一个回路仍能工作，这样有效提高了汽车的行车安全性。3.制动器形式制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器；按安装位置可分为车轮制动器和中央制动器。车轮制动器可用于行车制动和驻车制动，中央制动器只用于驻车制动和缓速制动。鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。目前应用较广的是：领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式，其中领蹄式具有增力作用。图11双

22、领蹄式制动器的工作原理盘式制动器主要有钳盘式和全盘式两种，其中前者更常用。钳盘式制动器的旋转元件是制动盘，固定元件是制动钳。因为盘式制动器在制动稳定性上很有优势，目前被广泛应用在乘用车上。1.4 ADAMS在制造业中的应用ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法

23、，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。1.5本课题主要研究内容汽车的制动性是指人为地强制汽车在短距离内减速以至停车且维持行驶方向稳定、下长坡时能维持一定车速和保证汽车较长时间停放在斜坡上的能力汽车的制动性是汽车的主要使用性能之一，直接关系到交通安全对车辆的的转向系统、前悬架、后悬架、制动系统、轮胎进行建模、仿真分析，并从仿真结果中分析汽车制动的规律特点。首先根据GB 7258-2004对模型在时速50km进行仿真，分别设置制动

24、力矩为800Nm，1600Nm、2000Nm，从仿真结果中分析制动减速度与制动力之间的关系；考虑到实际中的应用，大家更习惯使用汽车百公里的制动距离，所以，对模型在时速100Nm的初速度下进行仿真，对比现在的主流车型的百公里制动距离，评价模型的制动性能；在时速100Km制动抱死时，给方向盘一个转向驱动，查看，前轮抱死时汽车的转向性能。第2章 对汽车进行建模对不等长双横臂独立前悬架、拖拽式半独立后悬架、底盘以及转向系统、地面、轮胎等分别建模，构成仿真模型。2.1模型的整车参数采用ADAMS教程中提供的整车参数。表1-1 A车汽车参数车长4688mm车宽1790mm车高1465mm最大功率56kw/

25、2900rpm最大扭矩200Nm/1800rmp轴距2600mm转向器形式齿轮齿条式后悬架形式扭力梁拖拽式整备质量2115Kg前悬架形式不等长双横臂前悬架主销长度330mm主销内倾角10°主销后倾角2.5°上横臂长500mm上横臂水平斜置角-5°下横臂长500mm下横臂水平斜置角10°前轮前束角0.2°2.2前悬架的建模 创建设计点： 表21 前悬架设计点坐标设计点X坐标Y坐标Z坐标Left_LCA_outer-1339.243270.315697.432Left_UCA_outer-1324.849594.992640.183Left_UCA

26、_inner1295.861666.706316.702Left_LCA_inner-1428.932327.896192.048Left_Tie_rod_outer-1512.765363.009724.270Left_Tie_rod_inner-1594.556444.195257.770Left_Knuckle_inner-1334.488377.557678.522Left_wheel_center-1335.000375.000825.000Right_LCA_outer-1339.243270.315-697.432Right_UCA_outer-1324.849594.992-6

27、40.183Right_UCA_inner-1295.861666.706-316.702Right_LCA_inner-1428.932327.896-192.048Right_Tie_rod_outer-1512.765353.009-724.270Right_Tie_rod_inner-1594.556444.195-257.770Right_Knuckle_inner-1334.488377.557-678.522Right_wheel_center-1335.000375.000-825.000以这些点为基础，创建汽车的前悬架，并创建各个部件之间的约束副，建立弹簧，并设置弹簧刚度12

28、9.8，阻尼6000，如下图：图21汽车前悬架2.3对转向机构进行建模创建设计点：表22 转向机构设计点坐标设计点X坐标Y坐标X坐标Pitman_arm_pivot-1624.0451.0172.5Idler_arm_pivot-1624.0451.0-172.5Lower_secter_shaft_point-1444.0451.0172.5Idler_arm_center-1444.0451.0-172.5Steering_shaft_pivot-1232.0562.0230.5Steering_wheel_pivot-873.5678.6260.0Steering_wheel_cente

29、r-260.01033.2260.0以这些点为基础，创建模型的转向机构，2.4创建底盘设置质量为2010kg，底盘相对于质心的转动惯量Ixx=1.06E+009，yy=2.28E+009,Izz=2.18E+009.图22前悬架和转向机构2.5创建后悬架创建设计点：表23 后悬架设计点坐标设计点X坐标Y坐标Z坐标Left_RCA_pivot689.37375.0363.22Left_RCA_outer1265.0375.0695.56RL_Wheel_center1265.0375.0825.0Right_RCA_pivot689.37375.0-363.22Right_RCA_outer12

30、65.0375.0-695.56RR_Wheel_center1265.0375.0-825.0以此为基础，创建汽车的后悬架，并建立弹簧，弹簧刚度160.2，阻尼6000，如下图：图23汽车的底盘2.6建立路面谱按照GB 7258-2004规定，行车制动性能的试验应在平坦、干燥和清洁的硬路面(轮胎与路面之问的附着系数不应小于07)上进行被测车辆沿着试验车道的中线行驶至高于规定的初速度后，置变速器于空档，当滑行到规定的初速度时，急踩制动，使机动车停止，测量机动车的制动距离。所以路面应满足下列条件：第一、地面谱的位置应处于轮胎的下方；第二，地面的向上的方向应是轮胎所处的一侧；第三，地面谱的大小要满

31、足实验的需要，如，附着系数大于0.7.本实验采用软件自带的C级路面谱，安装类型：mdi_2d_flat方向设定为：Direction VectorsX Vector(1.0,0.0,0.0,), Y Vector(0.0,1.0,0.0,)2.7建立轮胎谱ADAMS提供了五种轮胎模型：Delft轮胎模型、Fiala轮胎模型、Simither是轮胎模型、UA轮胎模型以及用户自定义轮胎模型。本题是进行制动仿真，涉及车辆的操纵性以及轮胎的滑移表现，考虑到这一条，采用在操纵性、复合滑移方面比较擅长的UA轮胎模型。轮胎模型的安装形式： pactime_205_55R16.tir安装轮胎，数据如下：轮胎质

32、量29.2KgIxx5.002E+005Iyy5.002E+005Izz6.904E+005轮胎谱pactime_205_55R16路面谱mdi_2d_flat轮胎宽度205mm轮辋直径16英寸扁平率0.55静摩擦系数0.94在轮胎和安装轴之间建立圆柱副和球副。图24整车的模型第3章 制动仿真及结果分析3.1 内容简介汽车的行车制动性主要由下列三方面的指标来评价：制动效能、制动衰退性、制动时汽车行驶的稳定性。制动衰退性包括抗热和抗水衰退性。汽车高速行驶或者下长坡连续制动时制动效能保持的程度称为抗热衰退性能；汽车涉水后，在连续制动时制动效能保持的程度称之为水衰退性能。这与制动器材料以及制动器形式

33、相关，如 盘式制动器相对于鼓式制动器的制动衰退性就表现的比较好。制动衰退性在动力学分析中不考虑。制动效能就是指在良好的路面上，汽车以一定的初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度 ，是制动性能最基本的指标。包括汽车的制动距离、制动减速度和制动力，在仿真中均需要测量。制动稳定性即制动时汽车按给定路径行驶的能力，若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力，则汽车将偏离原来的路径。一般要求是不能偏出规定的通道宽度。各个国家对制动性能有不同的要求。GB 7258-2004中对部分车辆行车制动性能的要求如下表，接下来的仿真分析，也是针对这些要求进行的。表3-1 GB 7258-2004对制动性能的要求（

34、1）机动车类型制动初速度(km/h)满载检测制动距离要求空载检测制动距离要求实验通道宽度三轮汽车20<=5.0m<=5.0m2.5m乘用车50<=20.0m<=19.0m2.5m低速货车质量<3.5t30<=9.0m<=8.0m2.5m表3-2 GB 7258-2004对制动性能的要求（2）机动车类型制动初速度(km/h)满载检测平均减速度空载检测平均减速度实验通道宽度三轮汽车20>=3.82.52.5m乘用车50>=5.9>=6.22.5m低速货车质量<3.5t30>=5.2>=5.62.5m制动减速度的评价指标为

35、充分发出的平均减速度： （31） 式中，MFDD 为充分发出的平均减速度， ；ub为08u。的车速，kmh；uo为起始制动车速，kmh；ue 为01uo的车速，kmh；Sb为uo到ub车辆经过的距离，单位m；Se为uo到ue车辆经过的距离，单位，m。3.2时速50km制动仿真制动初速度均设置为50km/h,制动力分别设置为800Nm、1600Nm、200Nm，测量车辆在各个不同制动力作用下的加速度时间曲线、制动距离时间曲线、偏移距离时间曲线、速度时间曲线。并比较各个仿真的制动减速度与制动力之间的关系，分析得出制动规律。3.2.1 时速50km/h的车辆仿真制动给后轮添加扭矩驱动，驱动函数为：8

36、87000*step(time,6.0,0,6.2,1.0)-887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+1600000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)后轮添加扭矩驱动，驱动函数为：3200000*step(time,6.2,0.0,6.4,1.0)注：考虑到车辆在制动过程中的质心前移，设置前后制动力之比为2：1；第六秒的时候开始分离驱动力，即现实中踩踏离合器，分离发动机的驱动力；采用液压助力，所以设置制动器的作用时间为0.3s（可缩短至0.1s）。仿真结果：图31加速度随时间变化曲线从图中不难看出，在t=6.0s到t=6.2s之间，驱动加速度在逐

37、渐减小到0，在t=6.2s到t=6.5s之间，制动减速度不断增加，直到达到最大值7.5g左右。图32位移随时间变化曲线总体来看，位移随着时间的增加在不断增加，而在t=6.5s之后，因为速度急剧减小的缘故，侧向位移随时间的增幅减小。图3-3偏移距离随时间变化曲线总体来看，侧向位移随着时间的增加在不断增加，而在t=5s到t=6.5s之间的随时间的增幅较大，而在t=6.5s之后，因为速度急剧减小的缘故，侧向位移随时间的增幅减小。图3-4速度随时间变化曲线在t=0.6s到t=6.2s之间，速度随时间不断变大，而在t=6.2s之后，制动扭矩开始发挥作用。速度随着时间的增加而逐渐变小。仿真数据：表3-3

38、1600Nm制动扭矩仿真结果速度偏移距离行驶距离t=6s50km/h549.6mm38.17mt=8.017s0km/h746.5mm50.24mub=40km/h; ue=5km/h;Se=50.20-38.17=12.05m; Sb=43.10-38.17=4.93m（1） 平均减速度：=8.534 > 5.9 （2）制动距离 S=50.24m-38.17m=12.07m < 19m（3）偏移距离S=746.5mm-549.6mm=196.9mm=0.2m << 2.5m（4）制动时间t=8.017s-6s=2.017s对比 GB 7258-2004的要求可见，该模

39、型制动性能非常好。3.2.2增大制动力再次对50km/h速度下进行制动仿真改变后轮驱动扭矩，驱动函数为：887000*step(time,6.0,0.0,6.2,1.0)-887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+2000000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)改变前轮驱动扭矩，驱动函数为：4000000*step(time,6.2,0,6.5,1)考虑到制动过程中的质心前移，前后的制动力之比为2：1.仿真后得到数据如下表：表3-4 2000Nm制动力矩仿真数据时间速度偏移距离行驶距离t=6s50km/h549.6mm38.17mt=7.982S0

40、km/h1590mm50.20m可见汽车在制动力增大后制动距离并没有发生变化较明显的变化。图3-5加速度随时间变化曲线从图中不难看出，在t=6.0s到t=6.2s之间，驱动加速度在逐渐减小到0，在t=6.2s到t=6.5s之间，制动减速度不断增加，直到达到最大值8.5g左右。图3-6侧向位移随时间变化曲线总体来看，侧向位移随着时间的增加在不断增加，而在t=3.5s到t=6.5s之间的随时间的增幅较大，而在t=6.5s之后，因为速度急剧减小的缘故，侧向位移随时间的增幅减小。图37位移随时间变化曲线总体来看，位移随着时间的增加在不断增加，而在t=6.5s之后，因为速度急剧减小的缘故，侧向位移随时间

41、的增幅减小。图38速度随时间变化曲线在t=0.6s到t=6.2s之间，速度随时间不断变大，而在t=6.2s之后，制动扭矩开始发挥作用。速度随着时间的增加而逐渐变小。ub=40km/h;ue=5km/h；Se=50.17-38.16=12.01m;Sb=43.07-38.17=4.90m。（1） =8.546 （2）制动距离 S=50.20m-38.17m=12.03m < 19m；（3）偏移距离 S=1590mm-549.6mm=1.04m < 2.5m；（4）制动时间 t=7.982s-6s=1.982s；对比 GB 7258-2004的要求可见，该车制动性能较好。对比3.2.1

42、的偏移距离可见，制动力大幅增加之后发生较大的偏移增加，分析之后认为，制动力增加之后，制动作用时间没有变化，应该是前后轮抱死的时间差变小，导致车辆有侧滑的倾向。由平均制动减速度来看，车轮抱死，与3.1.1的制动减速度相差无几。3.2.3减小制动力再次对50km/h速度下进行制动仿真减小后轮驱动扭矩，驱动函数为：887000*step(time,6.0,0.0,6.2,1.0)- 887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+800000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)改变前轮驱动扭矩，驱动函数为：1600000*step(time,6.2,0,6.5,

43、1)考虑到制动过程中的质心前移，前后的制动力之比为2：1.仿真后得到数据如下表：表3-5 800Nm制动力矩的仿真数据时间速度偏移距离行驶距离t=6s50km/h549.6mm38.17mt=8.397s0km/h1490mm55.52mub=40km/h;ue=5km/h;Se=55.33m-38.17m=17.16m;Sb=47.02-38.17=8.85m图3-9加速度随时间变化曲线从图中可以看出，当t=6s到t=6.2之间，驱动加速度逐渐减小到0，而在t=6.2s到t=6.5s之间，制动减速度逐渐增加到最大值约7.5g附近。图3-10位移随时间变化曲线从图中可以看出，在t=6.5s之后

44、，曲线的斜率绝对值急剧减小，这是制动完全起作用的时间。图3-11速度随时间变化曲线从图中可以看出，在t=6.5s之后，速度的绝对值在以较大的幅度减小直至t=8.4s附近减小到0。3-12侧向位移随时间变化曲线总体来看，侧向位移随着时间的增加在不断增加，而在t=3.5s到t=6.5s之间的随时间的增幅较大，而在t=6.5s之后，因为速度急剧减小的缘故，侧向位移随时间的增幅减小。（1） 平均减速度 =7.312 > 5.9（2）制动距离 S=55.52m-38.17m=17.35m < 19m（3）偏移距离 S=1490mm-549.6mm=1.04m < 2.5m（4）制动时间

45、 t=8.397s-6s=2.397s对比 GB 7258-2004的要求可见，该车制动性能较好。对比3.2.1和3.2.2的制动减速度和制动距离来看，制动力大幅减小之后发挥的平均制动减速度相对前两者有明显的减小，制动距离有明显的增大，分析之后认为，制动力减小之后，制动作用时间会有相应的增长，而且车轮还没有完全的抱死，所以制动减速度会变小，制动距离会增长。3.2.4综合3.2.1、3.2.2、3.2.3的仿真结果分析结论列表3.2.1、3.2.2、3.2.3三个仿真的制动力、制动距离、制动减速度的数据如下：表3-6 不同制动力的制动性能制动扭矩制动距离制动减速度3.2.11600Nm50.24

46、m8.5343.2.22000Nm50.20m8.5463.2.3800Nm55.52m7.312现象阐述：对比上述数据不难发现，在3.2.1、3.2.2的仿真中，虽然制动力有变化，但是制动距离和平均制动减速度的没有明显的变化，或者说基本保持不变；而大副减小制动扭矩之后制动距离明显增加，制动减速度明显减小。分析结论：汽车的制动减速度、制动距离由地面制动力决定，而地面制动力首先又取决于制动器制动力，但同时又受到地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供足够高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。当制动器制动力小于地面所能提供的附着力时，制动减速度随着制动器制动力的增

47、加而增大，而制动距离在相应的减小，由仿真3.2.3和3.2.1的数据对比不难发现这一点；当制动器的制动力大于地面所能提供的附着力时，制动减速度随着制动器制动力的增加而基本保持不变，制动距离也基本不变，由仿真3.2.1和3.2.2的数据对比很容易发现这一点。地面附着力、制动器制动力、地面制动力之间的关系如下图： 图3-13 制动过程中地面制动力、制动器制动力以及附着力的关系3.3时速一百公里的制动仿真在高速公路上汽车往往高速行驶，虽然国家标准以50km/h的制动距离来考查汽车的制动性能，但是，在高速公路上的制动初速度往往远远高于这个值，国标的考查数值变得意义不大。对于乘用车，消费者往往通过制动初

48、速度在一百公里每小时的制动距离来考察汽车的制动性能。通过增加盘式制动器的制动盘尺寸，装配制动辅助装置，如液压辅助制动，还有一些电子的辅助装备，如EBA，通过驾驶员踩踏制动踏板的力度和速度，判断驾驶员制动的意图，如果是紧急制动，瞬间增加制动油压，辅助制动，可以使时速200km的车辆制动距离缩短21m之多。现在，乘用车的百公里制动距离已经到达30m40m这个区间，大大提高了主动安全性能。以下列举了几款车型的百公里制动距离，仅供参考。图3-14几种车型的百公里制动距离从上图可以看到睿翼的百公里制动距离达35.7m，而上一代马自达6为37.1m。据我所知，睿翼相对上一代马自达6在制动系统上有以下几个改

49、动。对比分析可见，前制动盘的直径增大、电子设备的增配，以及轮胎的扁平率增加，使得第二代马自达6睿翼，有着比第一代马自达6更加优越的制动性能。 表3-7 两代马自达六的制动系统前盘直后盘直电子设备轮胎整车质量马6283mm280mmABS+EBD+BA205/55R161458kg睿翼299mm280mmABS+EBD+BA+DSC+TCS205/60R161437kg现在，我们改变模型的前后驱动扭矩，对该车在100km/h的制动初速度下进行制动仿真。后轮驱动扭矩：1270000*step(time,8,0,8.2,1)-1270000*step(time,0.4,0,1.2,1)+100000

50、0*step(time,8.2,0,8.4,1)前轮驱动扭矩：2000000*step（time，8.2,0,8.4,1）考虑制动过程中质心的前移，设置前后制动力矩的比为2：1.仿真结果如下图：图3-15加速度随时间变化曲线从图中可以看出，当t=6s到t=6.2之间，驱动加速度逐渐减小到0，而在t=6.2s到t=6.5s之间，制动减速度逐渐增加到最大值约7.5g附近。图3-16速度随时间变化曲线从图中可以看出，在t=6.5s之后，速度的绝对值在以较大的幅度减小直至t=8.4s附近减小到0。图3-17位移随时间变化曲线在t=8s时速度达到100km/h,脱离驱动动力之后，在t=8.2s时开始制动

51、，制动作用时间为0.4s；t=11.397s制动结束。数据处理如下：表3-8 百公里初速制动性能时间速度,km/h行驶距离,mt=6s100102.2t=11.397s0154.7 1.制动距离S=154.7-102.2=52.5m，由于该仿真没有考虑汽车的电子设备的应用，而且整车整备质量超过两顿，对比上述乘用车的制动距离，该车的表现还算理想。2.制动时间 t=11.397-8=3.397s3. =（-）/25.92*(152-125) =9.002在100km/h的制动初速度下，仿真结果表明，模型的制动距离为52.5m，发挥的平均制动减速度为9.002 ，在车辆模型没有施加电子稳定性设备，以

52、及制动辅助装置的情况下，制动性能较为理想。3.4后轮先抱死两种情况的仿真后轮先抱死有两种情况：后轮单独抱死；后轮比前轮先抱死。本节对这两种情况分别进行仿真，并由此得出后轮先抱死的制动规律。3.4.1后轮比前轮先抱死的仿真在仿真3.2中，曾经提过后轮比前轮先抱死，会增加车辆在制动过程中侧滑的倾向。给后轮添加驱动扭矩驱动函数为：887000*step(time,6.0,0,6.2,1.0)-887000*step(time,0.6,0.0,1.2,1.0)+1600000*step(time,6.2,0.0,6.5,1.0)后轮添加扭矩驱动，驱动函数为3200000*step(time,6.5,0

53、.0,6.7,1.0)注意对比3.2.1仿真中后轮制动扭矩的函数方程：3200000*step(time,6.2,0.0,6.4,1.0)可见，3.4仿真中后轮比3.2.1中要晚抱死0.3s。图3-18侧向位移时间曲线侧向位移s=1140.400=640.4mm仿真数据列表对比如下：表 3-9侧向位移仿真3.2.1196.9mm仿真3.3640.4mm可见前轮比后轮迟抱死一定的时间间隔，会增加车辆的侧滑倾向，大大增加车辆的侧向位移。3.4.2只抱死后轮的极限仿真“若后轮比前轮提前一定的时间先抱死拖滑，且车速超过某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路面越滑，制动距离、制动时间越长，后

54、轴侧滑越严重。”2，本节对100km/h的车辆进行只抱死后轮的极限情况进行仿真。后轮驱动扭矩：1270000*step(time,8,0,8.2,1)-1270000*step(time,0.4,0,1.2,1)+ 1000000*step(time,8.2,0,8.4,1)后轮驱动扭矩：0图3-19侧向位移随时间变化曲线由图可见，侧向位移在t=1.2s之后到t=10s之间随时间的增加而增加，在t=10s时发生转折，侧向位移随时间的增加而急剧减小。仿真显示最大的侧向位移达到8600mm，即8.6m，后面的侧向位移回落不是减小，而是因为车辆发生旋转，失去操纵造成的。3.5前后轮均抱死转向仿真车辆在制动过程中，施加一个方向盘上的转动驱动，查看仿真结构，并分析结论。后轮的扭矩函数：1270000*step(time,8,0,8.2,1)- 1270000*step(time,0.4,0,1.2,1)+ +1000000*step(time,8.2,0,8.4,1)后轮的扭矩函数：2670000*step(time,8.2,0,8.4,1)方向盘的旋转驱动方程：step(time,9,0,11,11d)注：在仿真3.4.2中发现t=9s到t=11s之间，制动减速度在峰值上下微动，车轮应该在较稳定的抱死状态。在t=9s到11s之间输入转向