汽车理论课程设计汽车制动性计算.docx
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汽车理论课程设计汽车制动性计算
汽车理论课程设计说明书
题目：
汽车制动性计算
班级：
姓名：
学号：
序号：
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
一中型货车有关参数：
载荷
质量
/kg
质心高
/m
轴距L/m
质心至前轴距离a/m
制动力分配系数β
空载
4080
0.600
3.950
2.100
0.38
满载
9290
1.170
3.950
2.950
0.38
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（GB12676-1999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
制动强度z
利用
附着系数
0.2
0.4
0.6
0.8
1
3）绘制制动效率曲线，计算并填写制动效率参数表2。
表2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
4）对制动性进行评价。
5）此车制动是否满足标准GB12676-1999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
β线公式
f线组公式
r线组公式
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（GB12676-1999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
后轴的利用附着系数公式
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
1
满载
0.2433
0.4090
0.5291
0.6202
0.6917
0.1803
0.3947
0.6536
0.9728
1.3758
空载
0.1524
0.2873
0.4075
0.5154
0.6127
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
后轴的制动效率为
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
0.7893
0.9681
0.9362
0.8715
0.8151
空载
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GB12676-1999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
，制动减速度上升时间
。
根据公式
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
=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
=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
=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
=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
=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：
，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-T15089-2001中华人民共和国国家标准.机动车辆及挂车分类[S].
［3］GB12676-1999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：
%copyrightgejianyong
clc
clear
closeall;
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
forP=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）;
holdon
plot（f1f/1000,fxbfa1/1000,'k',f1r/1000,fxbra1/1000,'k'）%画出f线
axis（[060060]）
%axissquare
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
forP=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）;
holdon
plot（f1f/1000,fxbf01/1000,'k',f1r/1000,fxbr01/1000,'k'）%画出f线
axis（[030030]）
%axissquare
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）
holdon
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（[0101]）
%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',[000]）
axis（[010100]）
%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
s0r=（0.02+0.2/2）*v/3.6+v*v/25.92/a0rmax%空载失效行驶制动距离计算公式
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