汽车制动系统的性能分析和优化设计

汽车制动系统的性能分析和优化设计

王晖

湖北华阳汽车制动器股份有限公司 

摘　要：随着我国轿车工业的不断发展，有关部门对轿车的安全性越来越关注，轿车的安全性也越来越重要。而在汽车行驶过程中，刹车系统起着非常关键的作用，刹车系统既能确保汽车行驶的平稳性，又能有效地提高汽车的使用寿命，提高汽车的安全性。汽车刹车系统作为一种重要的交通工具，其作用在于对车速进行有效的控制，以保证车辆在行驶时的平稳性。本文通过对汽车制动器性能的分析，提出了改善汽车制动器性能的几点建议。

关键词：汽车制动系统；电子制动；气动制动

1　引言

汽车制动系统的主要功能是保证刹车时的安全，并保证刹车时不会受到路面坡度的影响，从而保证车辆的平稳运行。在汽车制动系统中，最常用的制动方式有电子制动和气动动力制动。本论文以某型轿车为研究对象，对其制动系统进行了理论分析，对其主要性能进行了分析，并对其进行了优化设计。

2汽车制动影响因素

2.1汽车轮胎气压

轮胎压力对汽车制动性能的影响很大。当轮胎气压较低时，刹车平台接触面积较大，在打滑过程中会出现迟滞损耗，进而增加打滑摩擦，使得轮胎摩擦系数增加。

在轮胎压力较大的情况下，由于轮胎与刹车台接触面积较小，使得滑移摩擦系数降低，使得轮胎摩擦系数降低。相反，如果胎压不足，则会使胎面凹陷，使胎面半径改变，起到刹车作用。由于轮胎压力的改变，使得轮胎与鼓轮之间的最大粘着系数也随之改变，使得轮胎与鼓轮之间的接触状态改变，使得轮胎与鼓轮之间的摩擦状态改变，使得轮胎的制动性能降低。

尤其是在轮胎压力过高的情况下，车轮动半径会显著增加，从而使制动功率的测量值进一步下降。车辆在刹车过程中，往往会出现轮胎一侧被锁死的情况，这种情况不仅会对制动力平衡造成很大的影响，而且还会造成很大的后果。

2.2　轮胎与地面摩擦系数

轮胎与路面的摩擦力是影响车辆刹车性能的主要因素之一。增加轮胎与地面的接触面，在增加抓地力的同时，也增加了对制动力的需求。当摩擦力较大时，刹车噪音较大，摩擦力较大，噪音较大，油耗较高。

2.3　轮胎橡胶材料选择

轮胎橡胶材料的选用直接影响到车辆的刹车性能。作为车辆轮胎的重要原材料，橡胶的组成与质量直接关系到车辆与地面的摩擦，因而，不同的橡胶材料对车辆的刹车性能有很大的影响。

2.4　车轮花纹设计

轮胎的形状对整车的安全性能有很大的影响，轮胎形状的形状对整车的安全性能有很大的影响，轮胎形状的形状可以增加整车与地面的摩擦，增加整车的刹车性能，增加整车的可靠性。所以，在汽车行驶过程中，如何选用合适的轮胎图案，对汽车行驶安全起着至关重要的作用。在车速较慢或拐弯时，车胎上的花纹既能增加摩擦，又能有效阻止雨水进入，起到一定的防护作用。尤其是在雨天，更是如此，能有效的减少汽车的损坏。

3汽车制动系统性能优化设计策略

4.1　对电子制动系统的优化设计

第一，理想滚珠丝杠设计。

首先要测定两个滚珠丝杆的额定动态负载。在制动器的两个滚珠螺杆上所承受的压力负荷，主要是由于制动器内部的制动器作用。在这种情况下，会产生一些震动和碰撞影响。所以，必须从系统的动态负荷情况出发，推算出额定电压值，并据此选取合适的滚珠螺杆。

其次，对传动力矩及传动效率进行了分析。在确定一对丝杠额定动载水平后，选取合适的零件模型，确定制动器整体构型，并进行传动力矩及效率的计算。在对滚珠丝杠传动扭矩及传动效率的计算中，需综合考虑预加载荷与不预加载荷两种情况，并对其进行优化。

第二，直流牵引发动机的选择

车体和驾驶室是车辆动力-机械-刹车系统中最重要的两个组成部分。在选用直流电机时，要保证该装置具有较好的工作稳定性，输出转矩大，对接刚度大，制动工况响应快，调速方便等特点。在汽车的电子制动系统中，直流发动机有较多的颠簸和振动，所以要保证设备具有一定的耐磨性、承载干扰性和易维护性。

第三，减速器的优化设计。

行星传动装置在减速机优化工程中，首先要按照系统的传动分值进行齿数的匹配，并且对应的齿数要符合邻接条件及安装条件。其基本原则是：各外齿面与行星齿面之间的真实中心间距必须相等，且邻近的行星齿面最大半径不能小于其中心间距。

4.2　汽车制动系统气动动态制动的设计优化

第一，气动动力制动的设计优化

首先，在汽车刹车系统中，双室式刹车阀是最重要的刹车元件。双腔刹车阀的工作原理为：先进行加压，再进行加压、加压、降压，最终实现对刹车系统的降压和降压，建立双腔刹车阀的数学模型时，采用的是刹车阀弹簧刚度、活塞回位弹簧刚度、刹车时的尾气净化率等标准参数。

在汽车制动系统中，继动阀的主要作用是打开制动阀和制动气室。本装置包括四个接口：出气，进气，出气，出气，出气。在汽车刹车系统中，空气压力管道起着空气压力传递的作用。本文提出了一种改进方法，以提高车辆的制动力性能为目标，并在此基础上提出了改进方案。在建立设计模型时，必须对制动器系统进行优化，以使制动器的参数得到有效的确定。

第二，气动动态制动关键环节的优化设计

目前，卡车的压力响应速度大约在0.5-0.9秒之间，这也是货车制动距离较长，不利于车辆制动的安全。通过对气闸最优模型参数的优化，得出了气闸下腔逆流摩尔的刚性以及继电器逆流摩尔的刚性对气闸充气延时有较大影响的结论，并据此确定了气闸下腔。而且，在延长排气时间时，排气阀下腔的排气间隙和排气阀的排气间隙对排气的延迟时间有直接的影响，因此，将制动阀下腔排气间隙控制在1.5 mm，中继阀排气间隙控制在1.5 mm，净化值控制在1.5 mm. s，可以达到最佳的优化。

另外，在进行轮胎制动优化模型参数的优化设计时，气压制动系统的最大压力响应系数主要由前制动室的容积决定，以制动阀的平衡弹簧强度和制动阀上方排气的释放为基础，优化模型以提高压力响应速度为目标。实验证明，采用该方法，可将压力响应时间缩短至0.3~0.5秒。

4.3　液压制动系统的优化

在电液制动系统中，刹车踏板与刹车间的能量传递是分开的，而不是用机械传动的方法来实现。以电信号为能源，可使常规制动器管路简单、占地面积小，但其精度及时间要求较高。为了保证刹车讯号的精确度，刹车讯号的反应速度，刹车讯号的反应速度，我们必须加以优化。

另外，液压制动系统价格昂贵，操作时易受电磁干扰。在工程中，采用新工艺、新材料、新工艺、新抗干扰、新屏蔽等技术，是今后工程设计中需要重点考虑的问题。

5结束语

随着社会的不断发展与进步，车辆在社会生活中扮演着日益重要的角色，同时也对车辆的安全性提出了更高的要求。所以，深入地分析汽车制动系统的性能，探索出一条行之有效的优化途径，从而提升汽车行驶的安全性和可靠性，是设计人员必须要重视的课题，也是提升汽车使用价值的必由之路。

参考文献：

[1]郝孟军,梅容芳,宫涛,等.关于汽车制动系统性能分析及优化设计探讨[J].时代汽车,2022(2):144-145.

[2]郝孟军,梅容芳,宫涛,等.汽车制动系统性能影响因素的分析[J].时代汽车,2022(12):191-192.

[3]霍皓灵,吴庆定,陈华,等.商用车气压制动系统快放阀优化设计[J].液压与气动,2021(9):89-95.