汽车abs电控系统设计

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1、研究生课程考试答题册得分：考试课程汽车电子及电气传动技术题目汽车ABS电控系统设计姓名许志强学号2013200789学院机电学院指导老师李声晋西北工业大学研究生院汽车ABS电控系统设计一．汽车要安装ABS的必要性1.汽车的制动过程1.1汽车的制动性：汽车制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。制动性评价指标：制动效能，制动距离与制动减速度；制动效能的恒定性，抗热衰退性能；制动时汽车的方向稳定性，制动时汽车不发生跑偏、测滑以及失去转向能力的性能。1.2汽车制动时的运动 1.2.1 制动时汽车受力分析

2、 汽车在制动的过程中主要受到地面给汽车的作用力、风的阻力和自身重力的作用。汽车在直线行驶并受横向外界干扰力作用和汽车转弯时所受到地面给汽车的力如图(1-1)所示。其中Fx为地面作用在每个车轮上的地面制动力，其大小取决于路面的纵向附着系数和车轮所受的载荷。Fy为地面作用在每个车轮上的侧滑摩擦力，侧滑摩擦力的大小取决于侧向附着系数和车轮所受的载荷，当车轮抱死时，侧滑摩擦力将变得很小，几乎为零。汽车直线制动时，若受到横向干扰力的作用，如横向风力或路面不平，汽车将产生侧滑摩擦力来保持汽车的直线行驶方向，如图1-1(a)所示。若汽车在转弯时制动或在制动时

3、转弯，也将产生侧滑摩擦力使汽车能够转向，如图1-1 (b)所示。图1.1汽车直线和转弯制动时的平面受力简图汽车单车轮在良好的硬路面上制动时受力状况如图(1-2)所示。图中Tµ是制动器制动盘与制动钳之间的摩擦力矩；Fxb是轮胎与地面之间作用的地面制动力；G是汽车车体作用于车轮的垂直载荷；Ft是车轴作用于车轮的推力；N是地面对车轮的法向反作用力；ν是车体速度；ω是车轮转动角速度；r是车轮半径。图1-2 单个车轮在制动时的受力分析Tu车轮制动器中摩擦片与制动鼓相对滑动时的摩擦力矩，单位N.m。Fxb是地面制动力W是车轮垂直载荷。Tp是车轴对车轮的推力

4、。Fz是地面对车轮的法向反作用力 图1-3 路面制动力、制动器制动力及路面附着力之间的关系从图中可见，当制动管路压力P或制动踏板力Fp较小，未达到某一极限值时，制动器摩擦力矩不大，路面与轮胎间的摩擦力(路面制动力)足以克服制动器摩擦力矩而使车轮转动，此时路面制动力的值与制动器制动力的值相等，且随制动踏板力的增长成正比地增长。当制动系管路压力P上升到某一足够大的值时，路面制动力达到路面最大附着力，汽车车轮即抱死停转而出现拖滑现象，且路面制动力路面附着力之间的关系动力不再增加，但制动器制动力随着制动踏板力或制动系统压力的增加而继续增大。 由此可知，

5、汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制。只有当汽车具有足够的制动器制动力，同时又能提供高的附着力时，才能获得足够的路面制动力，保证较高的制动效果。 1.2.2 滑移率定义 如果制动系制动力小于轮胎一道路附着力，则汽车制动时会保持稳定状态；反之，如果制动系制动力大于轮胎一道路附着力，则汽车制动时会出现车轮抱死和滑移。由于地面制动力受地面附着系数的制约，当制动器产生的制动系制动力增大到一定值(大于附着力)时，汽车轮胎将在地面上出现滑移。滑移速度(实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差值)与实际车速的比值，即滑移率。 滑移

6、率S的定义式为:                                  （1-1）式中 S——滑移率； Vω——汽车的理论速度或车轮中心的速度(m/s)； ω——汽车车轮的角速度(rad/s)； r——汽车车轮的滚动半径(m)。 由上式可知:当车轮中心的速度(即汽车的实际车速)Vt等于车轮的角速度ω和车轮滚动半径r乘积时，滑移率为零(S=0)，车轮为纯滚动；当ω=0时，S=100%，车轮完全抱死而作纯滑动；当0

7、移率变化的典型曲线。从图中可以看出，如果能将车轮滑移率控制在15%～30%的范围内，则既可以使纵向附着系数接近峰值，同时又可以兼顾到较大的侧向附着系数。这样，汽车就能获得最佳的制动效能和方向稳定性。图1-4 滑移率与附着系数关系曲线   图1-5 不同路面纵向横向附着系数与滑移率的关系曲线 图(1-5)给出了不同类型路面上滑移率与附着系数之间的关系。由图(1-5)可以看出，各种路面上的变化的总体趋势是一致的。滑移率和附着系数之间的关系曲线随路面类型的不同，出现峰值的滑移率的取值也会不一样，并且对应不同路面类型的滑移率一纵向附着系数曲线在峰值附着

8、系数后曲线下降的速度也不相同，在干燥的路面上下降的快些，在湿滑的路面上略微有些下降。一般干燥洁净的平整水泥、沥青路面纵向峰值附着系数高达0.8～0.9