郝孟军 梅容芳 宫涛 刘福华 刘良 周彬

摘 要：我国汽车产业发展的速度在不断的加快，同时得到了我国有关部门的重视，在这种情况下，汽车产业的安全问题也是人们非常重视的问题。在汽车的安全系统中，汽车制动系统是非常关键的作用。汽车制动系统的主要作用是要确保车辆在进行制动的过程中有比较稳定的减速过程。本文对汽车制动系统的性能进行了深入的分析，并提出相应的优化设计。

关键词：汽车制动系统 性能分析 优化设计

Abstract：The development speed of China's automobile industry is continuously accelerating， and at the same time it has been paid attention to by the relevant departments of our country. In this case， the safety issue of the automobile industry is also an issue that people attach great importance to. In the car's safety system， the car braking system is a very critical function. The main function of the automobile braking system is to ensure that the vehicle has a relatively stable deceleration process during the braking process. In this paper， an in-depth analysis of the performance of the automobile brake system is carried out， and the corresponding optimized design is proposed.

Key words：automobile brake system， performance analysis， optimal design

1 引言

汽车制动系统的作用主要是在制动时对车辆进行可靠的减速，同时确保车辆在制动过程中不受地面坡度的干扰，使车辆能够平稳地行驶。汽车制动系统中最常见的制动方法是电子制动以及气动动力制动。在本文中，主要分析汽车的制动系统工作原理，分析了制动系统的主要功能，并提出了相应的优化设计。

2 汽车制动系统的主要工作原理

2.1 电子制动系统的工作原理

一般来说，汽车的电子制动系统的原理主要包括以下几点：如果车辆在进行行驶时，需要进行紧急制动，驾驶员需要用力通过制动踏板进行制动信号的发送，信号经三环调速系统有效调节后通过机电制动系统，同时，确保直流无刷力矩发动机直接接收输出铠装的电压，然后运用旋转发动机轴把需要输出的转速信号传输到传动机构中，通过减速以及扭矩把转速信号转换成螺杆的位移，在这个制动过程中，汽车机电制动系统的工作过程是非常速度的，只有0.1s。

2.2 汽车气动制动系统的工作原理

目前，许多车辆主要采用气动制动系统。为了更好的提升气压制动系统的安全性，应总结和分析气压制动系统的工作原理和特点，提升气制动系统的工作效率。当驾驶员安全驾驶时，汽车空气制动系统不使用汽车空气制动系统。在此过程中，车辆的气动制动系统是处于待机的状态，气动制动系统的气动阀和快速释放阀完全失效，车辆气动制动系统的前后制动气室与室外空气的气压是处于相同的状态，但气室没有与储气罐中的压缩空气进行有效地连接，当车辆遇到紧急的情况时，需要进行紧急制动，司机需要做好车辆气动制动系统的制动阀，能够及时的踩下车辆的制动踏板。车辆气动制动系统的后制动室与外部大气是处于隔离的状态，系统前后制动器和压缩空气罐之间的连接路径将它们相互连接。汽车的气动制动系统也会促进压缩汽车的制动器和轮胎轮之间的空气，摩擦用于注意移动车辆的制动。汽车气动制动系统的工作过程主要取决于转换信号和制动阀分离踏板时的压力信号。汽车的空气制动系统会发出制動的信号，对正在运行的汽车进行制动。汽车的气压制动系统的评价主要看其制动效率，同时制动的可靠性以及稳定性也是比较重要的因素，汽车气压制动系统的制动性能是最基本的条件，汽车制动系统的制动性能是确保汽车在空气制动系统运行时外观的最重要因素，可能会发生相对稳定的减速和阻尼过程，使车辆能够在复杂的工作环境中停车，即使在平均倾斜度下，对汽车制动系统的制动效率进行评价的标准主要是以汽车制动系统中的制动距离以及制动时间而定的。第二是汽车的气压制动系统是否稳定。这考核标准主要是看汽车气压制动系统在长期行驶和制动过程中，能否进行正常以及连续的制动，制动性能是否稳定。最后，汽车的稳定性。在进行紧急制动的过程中，必须确保车辆的稳定性，车辆不存在任何转向、打滑等情况，因此必须遵守上述要求。这些要求与车辆气制动系统的稳定性密切相关。只有在确保汽车制动系统稳定性的基础上，才能有效提高汽车在行驶过程中的安全性，以上三个标准是评价汽车轮胎制动系统能否安全可靠运行的重要标准。车辆制动系统应满足上述指标，以确保安全可靠地运行。

3 汽车制动系统的性能分析

3.1 制动效率

在汽车制动系统中，制动效率是指让汽车在进行正常行驶的过程中，能够在进行制动后，让汽车减速或者是停止行驶。因此，从汽车的制动效率角度看，非常重要的设计准则是需要有效地减少汽车制动所需的距离以及时间，从而能够满足汽车制动的安全性需求。

3.2 恒定性

汽车制动系统的恒定性主要是指其在进行制动的过程中确保汽车长期制动和持续维护的能力。因此，车辆制动系统的持续维护性能是车辆制动系统稳定性能够满足相应的设计标准。

3.3 稳定性

在汽车的制动系统中，稳定性也是比较关键的因素，主要是要在汽车进行制动的过程中，避免出现汽车爆胎以及转弯的问题。因此，汽车制动系统对车辆的稳定性要求也是非常高的，这对汽车的安全行驶具有重要的意义。

4 汽车制动系统优化设计

4.1 对电子制动系统的优化设计

第一，理想滚珠丝杠设计。首先确定一對滚珠丝杠的标称动载荷。制动系统执行器的一对滚珠丝杠支撑的应力载荷主要是内部制动装置的制动效果。在这方面存在一定的振动和冲击效应。因此，有必要根据系统的动态负载条件计算标称电压水平，并在此基础上选择一对滚珠丝杠。其次，驱动扭矩和效率的计算。确定一对滚珠丝杠的标称动载荷水平后，可选择适用的相应部件模型，确定制动系统执行器的总体几何参数，计算驱动力矩和效率。在计算驱动力矩和效率时，应充分考虑滚珠丝杠的预载状态，而计算必须以两种方式进行：有预载和无预载，并选择最有效的设计方案。

第二，直流牵引发动机的选择。车身和驾驶员是汽车机电制动系统的主要发动机部件。在选择直流发动机的过程中，需要确保设备能够有比较理想的运行稳定性、较大的输出扭矩、对接刚度、制动工况响应快、调速方便。在汽车的电子制动系统中，直流发动机具有很多的颠簸以及振动，因此需要确保设备具备相应的耐磨性、承载干扰性和易维护性。

第三，减速器的优化设计。行星齿轮的组合。在减速器优化项目中，首先必须根据系统传动比分配齿轮齿数，相应的齿轮必须满足相邻条件和安装条件。具体要求如下：所有中心外齿轮副和行星齿圈的实际中心距离应相等，相邻行星齿圈的TOPO半径之和应小于中心距离。

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。在汽车制动系统中，气动动力进行制动的过程中，首先要详细了解气动动力系统进行工作的原理。一般来说，没有重视空气泄漏的情况，车辆制动系统前后储气罐之间的压力也可以称之为恒压源。因此，制动器的基本部件可以运用静压源进行设计以及建模工作，主要的内容有双腔制动阀、制动气室、继动阀以及气动管路。首先，双室制动阀是车辆制动系统的主要控制部件。当驾驶员踩下制动踏板时，制动踏板的制动信号可以通过制动阀的传递转化成制动的压力信号，双腔制动阀的工作流程主要是：首先要进行增压，其次是压力的维，最后是进行减压泄压工作，在构建双腔制动阀模型的过程中使用的建模参数需要使用标准参数，如制动阀弹簧的刚度、活塞回位弹簧的刚度以及制动过程中废气的净化率。在汽车的制动系统中，继动阀的主要功能是对制动阀以及制动气室进行开启。该组合由四个管接头组成：空气输出、空气进口、空气出口和排气出口。汽车制动系统中的气动管路的功能是一个气动传输通道。对汽车制动系统进行优化设计的主要目的是为了有效提升汽车的制动压力，找出最大制动压力与制动速度之间平衡点。在进行设计模型的构建中，需要对制动系统进行优化从而有效地确定模型参数。

第二，气动动态制动关键环节的优化设计。在对汽车制动系统进行优化设计的过程中，需要仿真模型进行优化，并对结果进行对比分析。关键分析数据主要包含空气制动对充气时间产生的影响，空气制动系统对排气时间产生的影响，以及空气制动系统对稳定气压的影响。首先，对压力的反馈速度进行优化。现阶段，卡车的压力响应速度大概是控制在0.5～0.9秒，这也是卡车的制动距离比较长的重要原因，对车辆制动的安全性也有不利的影响。对气压制动优化模型参数进行优化分析发现，制动阀下腔回流摩尔的刚度和中继阀回流摩尔的刚度对充气过程中的充气延迟有显著影响，因此确定了下制动阀腔。并且通过对排气时间进行延长时，来自排气阀下腔的排气间隙与排气阀的排气间隙对排气的延迟时间是有着直接的影响的，从而得出结论，制动阀下腔排气间隙控制在1.5mm，中继阀排气间隙控制在1.5mm，净化值控制在1.5mm.s，可以实现最佳的优化。此外，对轮胎制动优化模型参数进行优化设计时，气压制动系统的最大压力响应系数主要是有前制动室的容积决定的，从制动阀的平衡弹簧强度和制动阀上方排气的释放出发，优化模型旨在提高压力响应速度。结果表明，优化后的压力响应速度可以降低到0.3-0.5秒。

4.3 液压制动系统的优化

对于电液制动系统，制动踏板和制动器之间的能量传输相互分离，制动力由电子控制单元驱动的电液泵提供，取代了传统的机械传输方式。依靠电信号传输能量简化了传统的制动管路并节省了空间，但信号传输的准确性和定时非常重要。制动系统的电子控制单元、传感器和连接线应进行优化，以确保制动信号传输的准确性和响应机会。此外，液压制动系统的成本较高，并且在工作中容易受到电磁干扰。如何通过新技术和新材料降低成本，以及项目中抗干扰和屏蔽技术是未来理想设计的关键领域。

5 结语

现代汽车产品对质量和性能提出了更高的要求，汽车制动性能是关系到汽车行车安全的关键指标，设计优化具有非常重要的现实意义，值得重视。

宜宾职业技术学院科研平台（ybzy20kypt04）、宜宾职业技术学院院级科研项目（ZRKY21YB-15）资助。

参考文献：

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[2]郑庆华，高世浩.汽车制动系统的性能分析和优化设计[J].百科论坛电子杂志，2018（04）：791.

[3]袁新华.汽车制动系统优化设计[J].内燃机与配件，2017（17）：10-11.

[4]刘成.汽车气压制动系统性能分析及优化设计[J].科技资讯，2015，13（13）：91-91.

作者简介

郝孟军：（1982.06—），男，汉族，讲师，贵州黔西人，本科学历。研究方向：汽车检测与维修。