基于MATLAB的汽车制动系统设计与分析软件开发

1、基于MAT LAB 的汽车制动系统3设计与分析软件开发孙益民(上汽汽车工程研究院【摘要】根据整车制动系统开发需要, 利用MAT LAB 平台开发了汽车制动系统的设计和性能仿真软件。该软件用户界面和模块化设计方法可有效缩短开发时间, 提高设计效率。并以上汽赛宝车为例, 对该软件的可行性进行了验证。【主题词】制动系汽车设计统分成两个小闭环系统, 使设计人员更加容易把1引言制动性能是衡量汽车主动安全性的主要指标。如何在较短的开发周期内设计性能良好的制动系统一直是各汽车公司争相解决的课题。本文拟根据公司产品开发工作需要, 利用现有MA T LAB 软件平台, 建立一套面向设计工程师, 易于调试的制动开

2、发系统, 实现良好的人机互动, 以提高设计效率、缩短产品开发周期。握各参数对整体性能的影响, 使调试更具针对性。其具体实施过程如图1所示。3软件开发与图1所示的制动系统方案设计流程对应, 软件开发也按照整车参数输入、预演及主要参数确定, 其他参数确定和生成方案报告4个步骤实现。3. 1车辆参数输入根据整车产品的定位、配置及总布置方案得出空载和满载两种条件下的整车质量、前后轴荷分配、质心高度, 轮胎规格及额定最高车速。以便获取理想的前后轴制动力分配及应急制动所需面临的极限工况。3. 2预演及主要参数确定在获取车辆参数后, 设计人员需根据整车参数进行制动系的设计, 软件利用MAT LAB 的G U

3、 I 工具箱建立如图2所示调试界面。左侧为各主要参数, 右侧为4组制动效能仿真曲线, 从曲线可以查看给定主要参数下的制动力分配、同步附着系数、管路压力分配、路面附着系数利用率随路况的变化曲线, 及利用附着系数与国标和法规的符合现制动器选型、性能尺寸调节, 查看液压比例阀、感载比例阀、射线阀等多种调压工况的制动效能, 并通过观察了2汽车制动系统方案设计流程的优化从整车开发角度, 制动系统的开发流程主要包括系统方案设计、产品开发和试验验证三大环节。制动系统的方案设计主要包含结构选型、参数选择、性能仿真与评估, 方案确定4个环节。以前, 制动系统设计软件都是在完成整个流程后, 根据仿真结果对初始设计

4、参数修正。因此, 设计人员往往要反复多次方可获得良好的设计效果, 而且, 在调试过程中, 一些参数在特定情况下的相互影响不易在调试中发现, 调试的尺度很难把握。本文将整车设计流程划分为两个阶段:主要参数的预演和确定、其他参数的预演和参数确定。即根据模块化设计思想, 将原来一个闭环设计系收稿日期:2004-12-273本文为上海市汽车工程学会2004年(第11届 学术年会优秀论文。上海汽车20051 04© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.29 图1整车制动系统方案设计解各参数

5、变化对制动效能的影响趋势, 结合车型将来的运行路况, 选取合适的参数组。3. 3其他参数确定通过预演和调试, 制动系主要参数已经确定。下一步开始试选执行机构参数及其他辅助装置参数, 即踏板及手制动的杠杆比、真空助力器及主缸参数、摩擦面积等。从而获得各种试验工况(临界抱死、G B12676、检验制动、管路失效、比例阀拐点、助力器失效、助力器和管路失效等 满载和空载的行车制动效能及减速度-踏板力关系曲线、制动器热负荷、驻车制动效能等, 设计人员可以查看给定参数下任何一项性能指标, 并结合实际要求返回上一步对设计参数修正和优化。3. 4生成方案报告有效初始数据和运行结果导入数据文件, 同时, 自动启

6、动W o rd 格式的性能报告模板。由此, 可以获得完整的制动系统设计和性能分析报告。4系统应用和验证以上汽赛宝车制动系统为例, 在输入整车参数后, 启动预演程序, 设置制动系统参数, 获得制动效能仿真结果如图2所示。进一步输入制动系统其他参数, 选择满载和空载仿真的路面附着系数分别为0. 8和1. 0。即可获取整车制动设计和性能分析报告。表1和表2为报告中返回的满载制动效能评估表。表1满载制动效能评估满载制动效能减速度前管压后管压制动力踏板力( 27. 337. 425. 82. 92. 97. 242. 91. 78. 128. 598. 383. 193. 2686. 383. 828.

7、 068. 296. 383. 193. 26800当经过调试, 确认设计的制动系满足要求后, 设计人员通常需要获取该车型制动系统的设计及性能分析报告, 作为产品开发依据。为此, 该软件利用MAT LAB 数据接口, 将数据和图像读入指定的数据文件, 并将数据文件链接到事先创建的wo rd 模板文档。当点击“性能报告”图标时, 系统将逐个运行整车制动性能的所有程序, 并将所有30分配比0. 640. 630. 640. 640. 640. 640. 640. 64临界抱死最大助力点G B12676要求检验制动助力器失效比例阀拐点制动管路失效剩余制动262. 1275. 8210. 4115.

8、6319. 5258. 4210. 4374. 6上海汽车2005104© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图2制动系设计预演界面表2空载制动效能评估空载制动效能减速度前管压后管压(参考文献1舒红, 吴建生. 汽车制动系设计计算软件开发研究. 北京:制动力踏板力分配比0. 740. 710. 650. 640. 71272. 6165. 286. 580. 1165. 2临界抱死G B12676要求检验制动比例阀拐点制动管路失效9. 755. 82. 91. 812. 92

9、8. 484. 862. 2124. 865. 243. 432. 1120北京汽车, 1999(12王良模等. 汽车液压制动系统设计和分析软件的开发. 南京:南京理工大学学报, 2001(33张志勇等. 精通MAT LAB6. 北京 :北京航空航天大学出版社, 2003. 34G B /T 12676-1999. 中华人民共和国国家标准, 汽车制动系结构、性能和试验方法.5结论A bstract(1 模块化设计将整个设计流程分段完成, 简化了设计过程, 克服了设计和调试的盲目性和不确定性。(2 预演程序的开发使设计人员可以及时查看到每一个参数调整对制动效能的影响, 使调试过程更富针对性。(3

10、 基于MA T LAB 平台及其G U I 工具箱开发的制动性能仿真系统实现了良好的人机互动, 设计和性能报告文档的自动生成, 极大地方便了设计人员, 也使整个开发流程更加规范。MAT LAB p latfor m is used to launch the design and perfo r m ance si m ulation soft ware of auto brake system in accordance w ith the requirem ent fo r developm ent of auto brake system.The user -friendly interface and modular design of this soft ware can effectively reduce the R &D ti m e, i mp rove design efficiency . Finally, taking S AB