基于三维力测量的汽车制动性能测试技术的研究实现.pdf

摘要摘 要 随着汽车行驶速度的不断提高和道路行驶密度的急剧增大,由于汽车制动性能下降而导致的交通事故发生率占有很大比例。与汽车制动性能密切相关的如 ABS 、 ASR 等新技术的研究不断发展, 极大地提高了汽车制动性能, 但汽车制动性能检测技术的研究却相对滞后。而汽车制动性能检测是保证汽车制动性能经常处于良好状态并实现安全行驶的有效手段之一。因此,深入研究汽车制动性能检测技术具有重要意义。本文采用实时测量汽车制动过程中轮胎接地印迹所受的三维力,通过数学建模的方法得到了汽车的制动轨迹(制动距离、侧向位移和航向角) 。提出了一种基于三维力连续测量的汽车制动性能检测方法, 建立了台试与路试检测参数的关系模型。研制了三维力序列平板式汽车制动性能检测系统,并通过试验验证了该方法的可行性。实现了以台试方法模拟路试的汽车制动性能检测技术。首先分析了汽车制动强度与三维力之间的关系,建立了汽车制动动力学模型,分析得出了汽车制动强度增大将导致前轴车轮垂向力、纵向力及侧向力增大的结果;分析了制动强度与制动稳定性的关系,得出了制动强度增大, 后轮容易抱死,从而失去稳定性的结果;建立了制动强度与质心位置纵向偏移量的关系表达式,得出质心偏移量与制动强度成正比,而且前移量最大值不超过质心高度,并利用动力学分析软件 ADAMS 进行了仿真验证。分析了汽车制动跑偏的 4个影响因素:左右轮纵向力差、左右轮纵向力作用时间差、制动初速度、质心位置偏离纵向中心线; 建立了汽车跑偏与纵向力差的关系模型;得出制动力差值增大,则汽车制动时横摆角速度、侧向位移与航向角增大;建立了汽车跑偏时垂向力及侧向力的关系模型,得出汽车制动时发生跑偏与纵向力、侧向力、垂向力之间的关系;建立了汽车侧滑时车轮受力关系,得出当汽车发生侧滑时,制动初速度、惯性力、回转半径与侧滑时航向角成正比。. 通过对汽车制动强度及稳定性与三维力关系的研究,提出了以汽车车轮所受三维力的评价方法及相应的评价指标体系。给出了基于车轮垂向力检测汽车制动轨迹的评价方法、基于车轮三维力评价汽车制动强度的方法以及基于车轮三维力评价汽车制动稳定性的方法。设计了基于三维力测量的序列平板式制动性能检测系统,确定了检测平- I - 哈尔滨工业大学工学博士学位论文板的尺寸、厚度及排列方式;对于两板连接处的信号处理提出了两种方法: 信号置零法和信号叠加拟合法,并进行了仿真验证;对单个检测平板的测试精度进行了计算;建立了汽车制动过程中车轮受三维力与制动轨迹(制动距离、侧向位移、航向角)之间的关系模型,即建立了台试法与路试法检测参数的关联性;进行了实车路试及系统实测的对比试验, 试验结果表明:两种方法的检测结果一致的性较好,利用该系统可以模拟路试对汽车的制动性能进行检测。关键词制动性能;三维力;序列平板式;检测技术- II - Abstract Abstract With the increase of au tomobile speed and densit y, the rate of traffic accident caused by brake performance descending is raisin g. New technology related to improve brake pe rformance, such as ABS and ASR, was developing rapidly in the past years. But the technology of brak e performance test falls behind. As brake performance test is one of the efficiency measures to keep brake performance in good condition, the research on brake test technology is important to traffic safety. In this paper, automobi le brake trajectory (b rake distance, lateral displacement and course angle) is extrac ted by the numerical simulation based on three dimension force of ti re grounding print. An automobile brake performance test method based on three dimension force continuous te st is p