毕业设计汽车防碰撞技术.docx

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毕业设计汽车防碰撞技术

毕业设计

汽车防碰撞技术　

关键字：

汽车碰撞、制动防抱死系统（ABS）、电子稳定程序（ESP）、随动大灯、智能泊车系统、倒车雷达、安全气囊（SRS）、安全带、保险杠

Keywords:

Carcrash,anti-lockbrakingsystem（ABS）,ElectronicStabilityProgram（ESP）,withfixedheadlamps,intelligentparkingsystem,parkingsensor,airbags（SRS）,seatbelts,bumpers　

汽车的安全、节能、环保已成为当今汽车工业乃至整个人类社会面临的三大焦点问题，由于汽车保有量剧增、交通环境的紧张、车数不断提高等因素，汽车安全问题更是首当其冲,而交通事故中汽车碰撞是最常见的形式,也是最令人们头痛的问题。

汽车安全有主动安全与被动安全之分。

汽车主动安全性是指防止汽车发生交通事故的性能；被动安全性则是指交通事故发生时，汽车本身具有保护乘员、行人不受伤亡或伤亡程度减至最小的性能。

目前汽车上广泛安装使用的被动安全装置主要有座椅安全带与安全气囊、保险杠。

主动安全装置主要有倒车雷达,ＡＢＳ制动防抱死系统，EPS电子稳定程序，胎压监测系统以及其他防碰撞措施．

随着科学技术的不断进步和更多的电子技术、新型材料的应用汽车防碰撞技术也走向多元化、系统化、智能化、全面化、精确化、普及化，也考虑到美观、紧凑性、经济性、可靠性，人性化等多种因素使防碰撞技术多样化

本论文从汽车防碰技术发展现状以及趋势，简单分析现在的各种防碰撞装置的组成、工作原理、使用以及以及存在问题。

全文内容主要由主动安全（章节2至7）和被动安全（章节8至10）两部分组成。

设计学生：

学号：

************

班级：

汽检0722班

指导老师：

1前言———————————————————————

第一部分主动安全—————————————————

2汽车防抱死控制系统（ABS）————————————

3汽车电子稳定系统（ESP）———————————————

4倒车雷达—————————————————————

5智能辅助泊车系统—————————————————

6随动转向大灯———————————————————

7轮胎压力检测系统—————————————————

第二部分被动安全—————————————————

8安全气囊（SRS）—————————————————

9安全带（safetybelt）————————————————

10保险杠—————————————————————

第三部分参考文献—————————————————

1前言

1.１汽车碰撞形式，特点

由于交通环境的复杂多变、驾驶员技术的差异等因素汽车碰撞形式也异常复杂，往往汽车碰撞会同有多种形式发生。

如正面碰撞、侧面碰撞、后部碰撞、底盘碰撞等

正面碰撞冲击能量大，一般车速越高越严重由于惯性驾驶员和乘客一般向前碰撞，、损失和伤亡概率也大驾乘员多为前部受伤为主，而后部碰撞主要一人的脖颈为主。

而侧面碰撞、底盘碰撞等相对冲击小，一般以刮蹭为主对驾乘人员伤害也较小

1.2汽车防碰撞技术的发展与趋势

随着科学技术的不断进步和更多的电子技术、新型材料的应用汽车防碰撞技术也走向多元化、系统化、智能化、全面化、精确化、普及化，也考虑到美观、紧凑性、经济性、可靠性，人性化等多种因素使防碰撞技术多样化

1.2.1防碰撞技术在被动安全方面的发展

被动安全是指在碰撞发生时防止驾乘人员二次碰撞或减小碰撞伤害的措施，最早人们通过汽车的柔软内饰（有缓冲作用）和减少尖锐部位和安全带束缚作用、前后保险杠的缓冲以及网纹状方向柱和车身吸收能量来提高被动安全，发展到今天已有预紧式安全带、安全气囊、侧气囊、气帘、气枕等新技术得到广泛应用，使被动安全技术不断完善。

今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中（包括侧向碰撞）起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。

使用安全气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国。

1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。

几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。

1953年，第一个气囊的专利就诞生了。

但是，由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利付诸实现。

到了1980年，德国默谢台斯公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。

而从1985年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。

随后，又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。

现在，世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊，其中最大的是德国的波许公司。

目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。

例如在美国，相应的法规已从1989年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。

而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：

安全带和小尺寸气囊的配合使使用。

所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。

现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。

侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅靠背上，气囊用尼龙制成，材料厚度为0.45mm。

　　安全气囊系统采用了一种类似火箭固体燃料发动机的气体发生器，在这种气体发生器中，燃料燃烧产生的气体使气囊充气。

气体发生器的燃料通常使用叠氮化钠，但也有的使用硝化纤维，也有的系统使用压缩气体。

当前，安全气囊出现了两种发展趋势。

美国和日本的汽车公司正在努力增大气囊尺寸来保护乘员。

而欧洲一些汽车制造公司，如“默谢台斯奔驰”、“宝马”和“沃尔沃”等则认为，安全气囊本身决不是保障乘员的灵丹妙药，它必须在一个统一的汽车被动安全系统中才能有效地发挥作用，在这个系统中，一定要具备紧缩式安全带、结构可靠的座椅、儿童专用座椅等

1.2.2防碰撞技术在主动安全方面的发展

主动安全是指在汽车行驶中（碰撞前）防止汽车发生碰撞的安全措施。

最早人们是在设计时通过提高驾驶员的视野和各种信号（灯光、喇叭、蜂鸣器等）、改善制动性能提高操作稳定性、改善轮廓通过性、以及提高驾驶员对行驶环境的感知能力（如提高车速表的准确度）等提高安全性能。

随着电子技术等新技术应用，人们开始应用制动防抱死系统ABS、电子稳定程序等EPS、车胎气压报警系统、电控悬架、倒车雷达、自动导航、车况路况监测、大灯随动功能、自动泊车功能来进一步完善主动安全。

2汽车防抱死控制系统ABS

2.1汽车防抱死控制系统ABS的发展与趋势

当制动过程中车轮抱死滑移时，车轮与地面间的侧向附着力将完全消失。

如果前轮（转向轮）制动到抱死滑移而后轮滚

动，汽车将失去转向能力（跑偏）。

如果后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使汽车受到不大的侧向的干扰力，汽车后轮将产生侧滑现象（甩尾）。

这样都可能会带来交通事故。

因此汽车在制动时在要求有尽可能大的制动力的同时还要求制动轮不要抱死滑移，而是希望车轮边滚动边滑移。

为了达到此目的，1936年德国波许（BOSCH）公司研制出带有电磁感应传感器的汽车防抱死控制系统ABS——AntilockBrakingSystem。

1978年波许（BOSCH）公司又成功研制出数字电子控制的四轮适用的ABS2型后又优化为ABS2E型。

1990年德尔科（Delco）公司推出更经济的DelcoABS4型。

发展到今天大多数轿车已安装了ABS系统

2.2工作原理

2.2.1滑移率对附着系数的影响

制动过程轮胎在地面全滚动、边滚边滑已及被抱死三种状态在地面上的印痕如右图

滑移率公式；S=（rw-v）/v*100%

其中v为车轮线速度

w为车轮角速度

r为车轮自由滚动半径

由实验得知，随着附着系数f随着滑移率S的变化曲线如右图

由图可知滑移率s处于15%—35%的范围内轮胎与路面间纵向附着系数f1和侧向f2附着系数都有较大值。

当车轮滑移S=100%时，侧向附着系数f2=0说明此时车轮抱死滑移而横向稳定性降低。

2.2.2汽车防抱死控制系统的作用及控制方式

ABS使汽车自动的将车轮控制在纵向附着系数和横向附着系数都较大的范围内。

是通过控制制动轮缸（或制动气室）的压力来控制作用到车轮的制动力矩来实现车轮滑移率约在15%-35%的理想状态。

2.2.3ABS基本组成及工作原理

ABS主要分为轮速传感器、制动压力调节器（液压模块）、控制单元ECU三部分组成

它的原理是制动时轮速传感器检测倒车与车速成对应关系的电压信号传给ＥＣＵ，ECU根据信号计算出车速与制动减速度，再根据计算结果对制动压力调节器发出指令信号，制动压力调节器根据信号控制制动压力。

在该过程中ECU不断监控车轮信息计算并发出指令这样就连续得对制动压力进行控制。

2.3ABS分类及布置形式

2.3.1根据制动系统分类分为整体式、分离型、ABS5型

注：

整体式是制动压力调节器与制动主缸于一体式、（多用于美系车）

分离式是制动压力调节器与制动主缸分开布置（如丰田车、大众车）

ABS5型装有三个带控制阀的活塞泵（压力调节器），两前轮各一个，两后轮共用一个（如美国通用、韩国大宇）

2.3.2.根据abs管道数和传感器数分为以下几种：

四传感器四通道四轮独立控制——适用于前后轮独立布置的双管路制动系统的汽车。

特点：

高制动性能有很好的操稳性充分发挥了地面附着力，但在左右轮附着力不等路面时方向性较差会因两制动力不等而车路跑偏

四传感器四通道前后轮独立后轮低选控制——适用于X型布置双管路汽车特点：

不对称路面紧急制动时偏转力矩较小，可获得较好操稳性和方向性

四传感器三通道前轮独立后轮低选控制——适用于前后轮独立布置的双管路制动系统的汽车。

特点：

可获得较好操稳性和方向性，但制动性能较差

三传感器三通道前轮独立后轮低选控制——适用于前后轮独立布置的双管路制动系统的汽车。

特点：

可获得较好操稳性和方向性，但制动性能较差

四传感器二通道前轮独立控制——适用于X型布置的双管路的汽车。

特点可保持方向稳定性，后轮制动力稍显不足，但后轮滑移较小，制动稳定性较好

四传感器二通道前轮后轮低选控制——制动效果更近三通道和四通道abs

2.3.3根据制动压力调节器的种类分为循环式和可变容积式

2.4ＡＢＳ的工作过程

2.4.1循环式ＡＢＳ的工作过程

ＡＢＳ的工作过程分为增压、保压、减压三个过程

当电磁阀通入较大的电流时，柱塞移至上端，主缸和轮缸的通路被截断，轮缸和液压油箱接通，轮缸的制动液流入液压油壶，制动压力降低。

与此同时，驱动电动机启动，带动液压泵工作，把流回液压油箱的制动液加压后输送到主缸，为下一个制动周期作好准备，见右图。

这种液压泵叫再循环泵。

它的作用把减压过程中的轮缸流回的制动液送回高压端，这样可以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。

因此，在ABS工作过程中液压泵必须常开。

保压过程

给电磁阀通入较小的电流时，柱塞移至右图所示的位置，所有的通道都被截断，所以，能保持制动压力。

增压过程

电磁阀断电后，柱塞又回到初始位置。

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，见右图。

增压和减压速度可以直接通过电磁阀的进出油口来控制。

直接控制式液压装置结构简单、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

2.4.2可变容积式ＡＢＳ的工作过程

可变容积式ＡＢＳ的工作过程与循环式很相似，也分为增压过程、保压过程、减压过程。

3汽车电子稳定系统ESP

3.1概述

汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统（ElectronicStabilityProgram，ESP）是