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汽车理论课程设计汽车制动性计算

序号：汽车理论课程设计说明书题目：汽车制动性计算

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指导教师：

1.题目要求 (1)

2.计算步骤 (1)

3.结论 (5)

4.心得体会 (6)

5.参考资料 (6)

1. 题目要求

1）根据所提供的数据，绘制：I 曲线，β线，f 、r 线组；

2）绘制利用附着系数曲线；绘制出国家标准（GB 12676-1999汽车制动系统结构、性

能和试验方法）要求的限制范围，计算并填写利用附着系数参数表1。

表1 不同制动强度下的利用附着系数

3）表2 不同附着系数下的制动效率

4）对制动性进行评价。

5）此车制动是否满足标准GB 12676-1999的要求？如果不满足需要采取什么附加措施

（提出三种改进措施，并对每种措施的预期实施效果进行评价，包括成本、可行性等等；要充分说明理由，包括公式和图)

2. 计算步骤

1）根据所提供的数据，绘制：I 曲线，β线，f 、r 线组；

I 曲线公式???

???????? ??+-+

=F h F h h g g g Gb G L b G F 1122

2421μμμ β线公式

1F F

f 线组公式

h h F g

Xb g

L --=12??

r 线组公式

h F h h F g

Xb g

g Xb L Ga

L ????++

+-=

将各条曲线放在同一坐标系中，满载时如图1所示，空载时如图2所示：

图1满载时不同φ值路面的制动过程分析

图2空载时不同φ值路面的制动过程分析

2）绘制利用附着系数曲线；绘制出国家标准（GB 12676-1999汽车制动系统结构、

性能和试验方法）要求的限制范围，计算并填写利用附着系数参数表3。前轴的利用附着系数公式

()

h F F g z Xb f

z b L

1β?

后轴的利用附着系数公式

()(

)

h F

F g Z Xb r

z a L

--=

2β?

利用附着系数曲线如图3：

图3利用附着系数与制动强度的关系曲线

表3 不同制动强度下的利用附着系数

制动强度z 利用附着系数

0.2

0.4

0.6

0.8

满载

f ?

0.2433 0.4090 0.5291 0.6202 0.6917 r ? 0.1803 0.3947 0.6536 0.9728 1.3758 空载

f ?

0.1524 0.2873 0.4075 0.5154 0.6127 r ?

0.2474 0.5267 0.8445 1.2094 1.6327

3）绘制制动效率曲线，计算并填写制动效率参数表4。

前轴的制动效率为

b z

h E

g f f

β-=

后轴的制动效率为

()L

L a z

E g

β+-=

制动效率曲线如图4：

图4 前、后制动效率曲线

表4 不同附着系数下的制动效率

附着系数制动

效率E (%)

0.2

0.4 0.6 0.8 1

满载

f E

0.7893 0.9681

r E 0.9362 0.8715 0.8151 空载

f E

r E

0.8174 0.7810 0.7476 0.7170 0.6888

3. 结论 1.

对制动性进行评价

1）图3给出了GB 12676-1999法规对该货车利用附着系数与制动强度关系曲线要求的区域。它表明这辆中型货车在制动强度≥0.3时空载后轴利用附着系数φr 与制动强度z 的关系曲线不能满足法规的要求。实际上，货车若不配备具有变比值制动力分配特性的制动力调节装置，就无法满足法规提出的要求。

2）制动距离：假设汽车在φ=0.8的路面上车轮不抱死，取制动系反应时间s 02.0'

2=τ，

制动减速度上升时间s 2.0'

=τ。根据公式a u b a a u s max

'2'292.2526.31+???? ??+=ττ 当行车制动正常时，若u=60Km/h ，经计算得：满载制动距离s=22.328m ；空载制动距离s=26.709m （均小于GB12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法标准

130

15.02

v v s +==36.692m ），符合标准要求；

当该车前轴制动管路失效时，若u=50Km/h ，经计算得：满载制动距离s=31.341m （小于GB12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法标准

1153010015.02

v v s ?+==79.964m ）；空载制动距离s=39.371m （小于GB12676-1999 汽

车制动系统结构、性能和试验方法标准115

3010015.02

v v s ?+==94.457m ），都符合标准要求；

当该车后轴制动管路失效时，若u=50Km/h ，经计算得：满载制动距离s=55.394m （小于GB12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法标准

1153010015.02

v v s ?+==79.964m ）；空载制动距离s=35.228m （小于GB12676-1999 汽

车制动系统结构、性能和试验方法标准115

3010015.02

v v s ?+==94.457m ）符合标准要求。 2.

改进措施

1) 加装比例阀或载荷比例阀等制动调节装置。装比例阀或载荷比例阀等制动力调

节装置，可根据制动强度、载荷等因素来改变前、后制动器制动力的比值，使

之接近于理想制动力分配曲线，既接近?=z.满足制动法规的要求。这种方法不需改变车身结构，效果明显，成本小。对汽车平顺性，通过性，操纵稳定性无影响。

2)空载后轮利用附着系数不符合要求。根据公式：

()

()h F

?，

减小前后轴距L，同时适当改变质心到前轴的距离a，可以减小后轮利用附着

系数，使之符合要求。轴距决定了汽车重心的位置，因此汽车轴距一旦改变，

就必须重新进行总布置设计，特别是传动系和车身部分的尺寸。同时轴距的改

变也会引起前、后桥轴荷分配的变化，且如果轴距过长，就会使得车身长度增

加，使其他性能改变，成本较高，可行性差。

3)空载时适当减小质心高度，减小后轮利用附着系数，减小汽车通过性，但平顺

性增加，不容易发生侧倾。

4.心得体会

本次《汽车理论》课程设计使我对制动性有了更深的理解，同时更熟练地掌握了Matlab 计算机软件的运用。通过查看相应的国家标准，使我对汽车行业的制造及检测过程有了初步了解。最后感谢老师对本次课程设计的指导，感谢同学对本次课程设计的帮助。

5.参考文献

［1］余志生. 汽车理论[M]. 北京：机械工业出版社，1989.

［2］GB-T 15089-2001 中华人民共和国国家标准. 机动车辆及挂车分类[S].

［3］GB 12676-1999 中华人民共和国国家标准. 汽车制动系统结构、性能和试验方法[S].

附程序：

%copyright gejianyong

clc

clear

close all;

g=9.8

ma=9290%满载质量

m0=4080%空载质量

Ga=ma*g%满载重力

G0=m0*g%空载重力

hga=1.17%满载质心高度

hg0=0.6%空载质心高度

L=3.95%轴距

ba=1%满载质心至后轴距离

b0=1.85%空载质心至后轴距离

aa=2.95%满载质心至前轴距离

a0=2.1%空载质心至前轴距离

B=0.38%制动力分配系数

% f1前轮制动器制动力

% f2a满载后轮理想制动器制动力

%以下为满载时制动过程

f1=0:10:60000;

f2a=0.5*(Ga*((ba*ba+4*hga*L*f1/Ga).^0.5)/hga-(Ga*ba/hga+2*f1));%满载I曲线公式%f2Ba满载后轮实际制动器制动力

f2Ba=f1*(1-B)/B;%满载B线

figure(1)

plot(f1/1000,f2a/1000,'k',f1/1000,f2Ba/1000,'k')%画出I曲线，B线

%P附着系数

for P=0.1:0.1:1

fxbfa=(L-P*hga)*f1/P/hga-Ga*ba/hga;%fxbfa满载f线

fxbfa1=fxbfa(fxbfa<=f2a);%取I曲线下方f线

f1f=f1(fxbfa<=f2a);

fxbra=-P*hga*f1/(L+P*hga)+P*Ga*aa/(L+P*hga);%fxbra满载r线

fxbra1=fxbra(fxbra>=f2a);%取I曲线上方r线

f1r=f1(fxbra>=f2a);

hold on

plot(f1f/1000,fxbfa1/1000,'k',f1r/1000,fxbra1/1000,'k')%画出f线

axis([0 60 0 60])

%axis square

end

%title('满载时不同φ值路面的制动过程分析')

xlabel('{\itf} 线组{\itF}_{μ1}/kN,{\itF}_{Xb1}/kN')

ylabel('{\itr} 线组{\itF}_{μ2}/kN,{\itF}_{Xb2}/kN')

%以下为空载时制动过程

f1=0:10:30000;

f20=0.5*(G0*((b0*b0+4*hg0*L*f1/G0).^0.5)/hg0-(G0*b0/hg0+2*f1));%空载I曲线公式%f2B0空载后轮实际制动器制动力

f2B0=f1*(1-B)/B;%空载B线

figure(2)

plot(f1/1000,f20/1000,'k',f1/1000,f2B0/1000,'k')%画出I曲线，B线

%P附着系数

for P=0.1:0.1:1

fxbf0=(L-P*hg0)*f1/P/hg0-G0*b0/hg0;%fxbf0空载f线

fxbf01=fxbf0(fxbf0<=f20);%取I曲线下方f线

f1f=f1(fxbf0<=f20);

fxbr0=-P*hg0*f1/(L+P*hg0)+P*G0*a0/(L+P*hg0);%fxbr0空载r线

fxbr01=fxbr0(fxbr0>=f20);%取I曲线上方r线

f1r=f1(fxbr0>=f20);

hold on

plot(f1f/1000,fxbf01/1000,'k',f1r/1000,fxbr01/1000,'k')%画出f线

axis([0 30 0 30])

%axis square

end

%title('空载时不同φ值路面的制动过程分析')

xlabel('{\itf} 线组{\itF}_{μ1}/kN,{\itF}_{Xb1}/kN')

ylabel('{\itr} 线组{\itF}_{μ2}/kN,{\itF}_{Xb2}/kN')

%以下为利用附着系数与制动强度的关系

z=0.01:0.01:1;

%z=0.2:0.2:1%计算数据用

Pfa=B*z*L./(ba+z*hga);%满载前轴利用附着系数

Pra=(1-B)*z*L./(aa-z*hga);%满载后轴利用附着系数

Pf0=B*z*L./(b0+z*hg0);%空载前轴利用附着系数

Pr0=(1-B)*z*L./(a0-z*hg0);%空载后轴利用附着系数

Pz=z;%理想利用附着系数

Pl=(z+0.07)/0.85;%法规

Pll=Pl(0.2<=Pl&Pl<=0.8);

zl=z(0.2<=Pl&Pl<=0.8);

figure(3)

plot(z,Pfa,'k',z,Pra,'k',z,Pf0,'k--',z,Pr0,'k--',z,Pz,'k--','LineWidth',1.5) hold on

plot(zl,Pll,'k')

fplot('[z-0.08,z+0.08]',[0.15,0.3],'k')

fplot('(z-0.02)/0.74',[0.3,1],'k')

axis([0 1 0 1])

%title('利用附着系数与制动强度的关系曲线')

xlabel('制动强度{\itz/g}')

ylabel('利用附着系数{\itφ}')

%以下为制动效率与附着系数的关系曲线

P=0:0.01:1;

%P=0.2:0.2:1%计算数据用

Ef=ba./L./(B-P*hga./L);

Er=aa./L./((1-B)+P*hga./L);

Er0=a0./L./((1-B)+P*hg0./L);

figure(4)

plot(P,Ef*100,P,Er*100,P,Er0*100,'color',[0 0 0])

axis([0 1 0 100])

%title('前、后制动效率曲线')

xlabel('附着系数{\itφ}')

ylabel('制动效率（%）')

%以下为评价

P=0.8%同步附着系数为0.8

P0a=(L*B-ba)/hga%满载同步附着系数

P00=(L*B-b0)/hg0%空载同步附着系数

%计算知后轮先抱死

v=60%正常行驶国标制动初速度

sl=0.15*v+v*v/130%正常行驶国标制动距离

vb=50%失效行驶国标制动初速度

slba=0.15*vb+100*vb*vb/30/115%失效行驶满载国标制动距离

slb0=0.15*vb+100*vb*vb/25/115%失效行驶空载国标制动距离

za=P*aa/(L*(1-B)+P*hga)%满载制动强度

aamax=za*g%满载最大制动减速度

z0=P*a0/(L*(1-B)+P*hg0)%空载制动强度

a0max=z0*g%空载最大制动减速度

sa=(0.02+0.2/2)*v/3.6+v*v/25.92/aamax%满载正常行驶制动距离计算公式s0=(0.02+0.2/2)*v/3.6+v*v/25.92/a0max%空载正常行驶制动距离计算公式B=0%前管路损坏后轮先抱死

zaf=P*aa/(L*(1-B)+P*hga)%满载制动强度

aafmax=zaf*g%满载最大制动减速度

z0f=P*a0/(L*(1-B)+P*hg0)%空载制动强度

a0fmax=z0f*g%空载最大制动减速度

saf=(0.02+0.2/2)*v/3.6+v*v/25.92/aafmax%满载失效行驶制动距离计算公式s0f=(0.02+0.2/2)*v/3.6+v*v/25.92/a0fmax%空载失效行驶制动距离计算公式B=1%后管路损坏前轮先抱死

zar=P*ba/(L*B-P*hga)%满载制动强度

aarmax=zar*g%满载最大制动减速度

z0r=P*b0/(L*B-P*hg0)%空载制动强度

a0rmax=z0r*g%空载最大制动减速度

sar=(0.02+0.2/2)*v/3.6+v*v/25.92/aarmax%满载失效行驶制动距离计算公式