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轻型货车制动性能优化设计“石家庄铁道学院机械分院(0 5 0 0 4 3)吴利军冯国胜任杰稿薹：税化设盱方滏琏矗用率的翻谚誊连静建靛提高爱全世攀考表娥霸方藩l 道婆对汽车轴搠帑J 动力。曲参配荑拳静分析，建毫：蓄积翻爵放枣知敦均糖羲走曲目标函数i 辨勃馥羲瓣是蕊标要攀簪为蟛囊条件的。莪学模型。秘藤螂A T u 氆馋化工冀疆逢霸了囊托，。斌露摹采釉谥嘉藤零量辑募霉蠢鸹焘箍薤哆爹；叠。量：量；：_：_ 一：。量叠二!薹曩_ 鼍i 童j关键词r 制动幢=搠步咐蕾爰耋E 隹诬O p t i m i z a t i o nD e s i g no i lt h eB r a k eP e r f o r m a n c eo fL i g h t T r u c k sW uL i-j u nF e n gG u w s h e n gR e nJ i eA b S t r a c t：O p t i n f i z a t i o nd e s i g no fa u l o m o b i l e b r a k i n gs y s t e m i so fg r e a ta s s i s t a n c e t o i m p r o v ea u t o m o t i v es a f e t yI n t h i sp a p e r t h ei r t f u e n c eo fb r a k i n gf o r c ed i s t r i b u t i o no f tb r a k i n gp e r f o r m a n c eo ft h ea u t o m o b i l ei sa n a l y z c d a n da no p t i m i z a t i o nm o d e li se s r a b l i s h e dw i t ht h eo b j e c t i v e so fm a x i m a lw e i g h t e db r a k i n ge f f i c i e n c yT h em o d e lt a k e si n t oa c c o u n tt h er c q u r e m e n t sf o rb r a k i n gp e d o r m a n e er i b c di nt h es a f e t ys p e c i f i c a t i o r t sf o rm o t o rv e h i c l e so p e r a t i n g6 nr o a d sb yc o n s i d e r i n gt h e mc o n s t r a i n t sM A T I。A Bo p t i m i z a t i o nt o o l b o xie m p l o y e dt oc a r r yo u tt h eo p t i m i z a t i o nT h ee x p e r i m e n tw i t hal i g h tt r u c kp r o v e st h a tt h em o d die f f e c t i v et oi m p r o v eb r a k i n gp e r f o t T l l a D c eo ft r u c k sw i d at h es i m i l a rb r a k i n gs y s t e mK e yW o r d s：b r a k i n gp e r f o r m a n c e；s y _ l l c l l r o n o u sa d h e s i v ec o e f f i c i e m s；o p t i m i z a t i o n1 引言国民经济的快速发展使高速公路与日俱增，汽车的制动性、操作稳定性是决定其寰争性的主要因素，刺甩优化设计方法对在用车的制动系进行改进是提高安全性较为有效的方法。汽车轴问制动力的分配戈系对汽车的制动性能存决定性的影响。一般，为了保证制动时的方向稳定性，防止后轮抱死，实际的制动力分配曲线(口线)应位于理想制动力分配曲线(，线)的下方，而为了减少因前轴抱死而丧失转向能力的机会，并提高制动效率，口线应尽可能靠近J 线。为此，现代汽车均通过一定的手段，对实际制动力进行调节，以期获得满意的制动性能；确定台理的轴间制动力的分配关系，就成为决定制动性能的关键。本文以在轻型货车中应用较为广泛的比例阀为例，对在其调节下的轴间制动力的分配特性进行了优化设计。2 卢线的数学描述满载和空载条件下的，线与由比例阀调节的卢线之间的位置关系如图。可见，由满载时，线上C 点所对应的同步附着系数妒”B 点所对应的同步附着系数p。：以及调压作用起始点A 的前轴制动器制动力F 即可确定卢线的位置。P设在O A 段，卢=i 二 二F，-、z 分别为前、后轴的制础。H l动器制动力。当满载制动强度为口时，前、后轴的地面附着力R。、合肥省科技攻关项目(9 8 2 1 3 3 0 8 t D)收稿日期：2 0 0 2 7 1 0吒2o如为“：瓦-=芋(b+咖)Pk2 詈(L b 一砷)印(1)其中：G 一车重L-g m 距6 一重心至后轴的距离 一重心高度p 一附着系数特别地，当尹=伽。时，g=P 2，z2。可得卢：掣，艘O A 段的方程为：驴制。(2)若空载时的同步附着系数、车重、重心至后轴的距离及重心高度分别表示为赢、G、6、h，则同理也可得：p=芝j 丛，进一步可得西=生学。万方数据墨圈田圈刀由A、B 点的坐标(F，生手净)和(笋(6+弘昭五)弘0 2，笋(三一b q。o z h)彻)可得节压特性A B 段的方程为：E。2 1 E+2(3)其中：1。纽!业!墨：i 二缝!L 垦!墨二!：地生(6+P o I )(G 彻(6+m )一见)G F L f f 0 2 h(二!0 1)4 丽F 元)(面积丽弓矗F 面3 制动效率分析在不同的装载条件和道路条件下，用制动效率表明制动对附着条件的利用程度。制动效率由滑移界限和卢线的关系决定。前后轴的滑移界限方程分别为“1唯=铷，一鲁G(4)c。2 击；(缸一G b 一峨，)(5)空载时，以上两式中，G、h、6 分别由G、h7、6 7 取代。3 1 满载条件下的制动效率分析满载时，制动器制动力在A 点时，前轴车轮先抱死任何车轮均不发生抱死的最小路面附着系数静由如2 詈(6+参)啊2 F 诀：I E t 整理后得即=赢甓裂显然附着系数舻不同时，制动效率的计算方法不同。(a)9 9 F 时，前轴车轮先抱死，由(2)、(4)两式得制动效率为：bq t s 印)一再面丽面(b)仰 掌心时，后轴先抱死，由(3)、(5)两式得一L 一6 妒(一b)一2(L+鲤)，(，2 f 嘶+面在可叨订百嗝蕊商L3 2 空载条件下的制动效率分析空载时，在节压作用起点，后轴车轮先抱死任何车轮均不发生抱死的最小路面附着系数玉可求得为，尼(L 一6 7 一矗h)9 v。孑瓦=孬万了=丽面(a)9 -9：时，前轴车轮先抱死，由(2)、(4)式得制动效率为：，b引一2 再育面=面(b)尹：西时，后轴车轮先抱死，由(3)、(5)式得E(p 印)一丛+!生：!墨二!：2 二垒!墨!童!墨L+h 9G 9(L+嘶)(L+h V)A,+P)4 优化模型4 1 目标函数空载和满载条件下，在常用道路附着系数路面上制动时，制动效率的加权均值最大为优化目标，转化为极小值河题，即为：，曲“阳坤m n2 志p 一南p，可取礼=0 2，掌2=0 8。叫、卅7 为加权系数w+w=1。4 2约束条件据G B 7 2 5 8 9 7 总质量 4 5 t 的轻型货车在附着系数为0 7 的路面上，以初速度5 0 k m h 制动时，空载和满载情况下的制动距离分另4 不得超过2 1 m 和2 2 m。制动距离“s=去(f 2+予)y+志式中，r：+r；为制动器作用时间(s)，V 为制动初速度(k m h)，J 为制动减速度(m s 2)。故可得由国标所决定的约束条件为：g l2 2 5 9 2(2 29 22 2 5 9 2(2 12 5 0 0墨(r：+釉2 5 0 0墨(+孑)6 8 6 e(。o7)06 8 6 E：t。”二；0由詹线和f 线的位置关系和附着系数的取值得其他约束条件为：9 3=一即0g=P M 一妒09 5=伽一0 1 0勘=P o 一仵05设计实例利用上述模型通过M A T L A B 优化工具箱对某货车制动系的制动力调节特性进行优化。该车原采用恒定制动力分配系效空载制动不能同时满足国标对制动距离和制动方向稳定性的要求。分析认定其主要原因是空载制动时制动效率过低所至。该车原始参数为车重重心工况高度轴距重心至后轴。2+T(N)(m)的距离(m)(m)(s)满载4 2 1 4 010 23 112 4 7O 空载2 2 5 4 0O 7 93117 3 30 0 3将制动系改为由比例阀调节，取加权系数=0 6，砷=o 4。优化计算结果为：加权平均制动效率o 8 4 3，满载第一同步附着系数9 0 l=o 4 3 5，第二同步附着(下转第1 8 页)万方数据并使用了父类的所有方法。而且还追加了自己拥有的新方法。)3 面向对象技术在C I M S 的数据库方面的应用在C I M S 中数据的存贮管理是一个重要的方面。从C A D 中零件的几何信息库，C A P p 中的工艺知识痒，到C A M中的加工特征库等，构成了C I M S 的数据库支持系统。C I M$数据库具有数据量大，形式多样，结构繁琐，数据类型复杂的特点。如何有效地管理数据，保证数据良好的存取，检索和更新的能力，从而提高C I M S 系统的性能。是不容忽视的问题。传统的C I M S 数据库存在以下弊端：(1)各个子系统中涉及的数据库一于效据库本身可以满足数据的一致性和完整性，但各子数据库集成后，无法保证数据的一致性和完整性。(2)由于数据库设计方法本身的限制，各子数据库集成后，数据的横向联系不密切，数据的分析统计能力不强，相应地影响了系统的决策管理功能。(3)在设计过程中，必然涉及到C A D 图形、图像、以及大文本等。采用文件系统与数据库技术相结合的方法管理数据不利于系统的维护升级。因此要求数据库必须解决下列问题：能描述和处理复杂的数据类型。保证设计信息的一致性和完整性。设计过程是并行操作的，必须保证设计的另一阶段或另一设计者能够利用该阶段和该设计者的设计信息o支持版本管理功能。即如果设计者在设计过程中发现思路与实际情况不符，需要重复设计过程时，能有效地控制设计过程的重复度。于是出现了面向对象技术和数据库结合的O O D B。面向对象的数据库(O O D B)是面向对象方法和数据库技术的结合。O O D B 既需要具备传统数据库必备的功能，也需要具有面向对象方法的基本特征。例如：采用面向对象的数据模型把对象作存储和检索单位，支持继承与封装，提供面向对象的数据定义语言和数据操纵语言等等。因此，面向对象的数据库除了具有传统的关系数据库的特点外，还具备新的特性：可以存储和管理复杂的对象，这些复杂的对象往往具有层次结构，很难用普通的关系结构来表示。支持新的数据类型和操作，要求具备可扩展能力和模块性。-需要有更多的语言概念，如泛化和聚集等。支持多媒体数据处理，如超文本数据图形图像，声音等等。支持版本管理和大型复杂对象的描述。目前设计和实现O O D B 主要包括三种途径：在传统的数据库管理系统中增加面向对象的功能。在面向对象的编程语言中增加数据库的功能。开发全新。自成体系的面向对象的数据库。现在一些流行的关系型数据中(O R A C L E，S Y B A S E等)，都增加了面向对象的功能。由于面向对象技术在数据库中的应用，使数据库在存储、检索方面都取得一些显著的成效。4 结束语面向对象技术是目前比较流行的软件开发技术。运用面向对象的技术方法，识别问题域中的对象及属性和服务，符合人类认识客观世界的思维方式，它通过继承、封装、多态性等方法来完成现实世界的抽象，从而建立类和类的实例变量一对象。而C I M S 是企业实现生产管理自动化。增强企业竞争能力的重要手段。通过运用面向对象的技术，深刻认识C I M S 系统的问题域，产生相关的类和对象。并完成c A D C A P P C A M 的信息建模。这充分体现了功能集成和信息集成思想。参考文献1 邵堆忠，扬菱清面向对象的系统分析【M j 北京：清华太学出版社，广西科学技术出版社，1 9 9 8 2 苑岩闽，定海面向甘象分析和设计【M 北京：清毕大学出版社2 0 0 0，33 刘舌生现代数据库技术【M 北京：田防工业出版社，2 0 0 1，34 王贤坤，陈淑梅，陈亮机械c A D C A M 技术应用开发 M 北京：机械工业出版社2 0 0 0 1 1，。-日q。Hho。ootoooHH日oE+Hoqo+oo。6_。6。o日，Eo一(上接第2 7 页)系数=0 6 9 2 节压作用起点F=9 9 4 3 N。经核算，在附着系数为0 7，制动初速度5 0 1 癌h 时其满载和空载的制动距离分别为1 4 5 m 和1 9，6 m，且前轮均不抱死。以该结果为依据设计比例阀调节特性，装车路试满载、空载制动距离分别为1 5 1 m 和1 9 m，且方向稳定性也满足国标要求。6 结论本文提出的制动性优化模型以制动性能满足国标要求为前提，求得使空载和满载制动效率加权均值最大的比例阀制动力分配特性，经试验验证可用于同类车型的改进设计中。将模型的第一、第二约束条件按照国标对其他车型的要求改写后，也可用于相应车型的制动性优化设计。参考文献1 奈志生汽车理论机械工业出版社2 0 0 02 林垒未，雷挂元同步附着系数的优化湖南太学学报1 9 9 7 2 万方数据轻型货车制动性能优化设计轻型货车制动性能优化设计作者：吴利军，冯国胜，任杰作者单位：石家庄铁道学院机械分院,050043刊名：现代机械英文刊名：MODERN MACHINERY年，卷(期)：2003(1)被引用次数：4次 参考文献(2条)参考文献(2条)1.余志生 汽车理论 20002.林金木;雷桂元 同步附着系数的优化 1997 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.杨柳.钱立军.YANG Liu.QIAN Li-jun 客车制动性能优化设计期刊论文-农业装备与车辆工程2007(4)2.陈瑜 类菱形车行车制动性能研究学位论文20103.徐安.乔向明.Xu An.Qiao Xiangming 轻型客车的制动性能检测与分析期刊论文-中国安全科学学报2000,10(2)4.孙步战.SUN Bu-zhan 制动方法与安全行车的分析期刊论文-中国公共安全（学术版）2007(1)5.陈运星.李劲松.金志扬 拖车制动性能两种控制方式仿真对比研究期刊论文-机电技术2010,33(2)6.李巍 汽车制动力分配调节装置结构与原理期刊论文-汽车维修2003(1)7.李忠利.赵书尚.LI Zhong-Li.ZHAO Shu-Shang 汽车基本性能试验微机测试分析系统的开发期刊论文-河南科技大学学报（自然科学版）2006,27(4)8.汽车ABS试验道路研究期刊论文-汽车科技2005(5)9.刘振生.孔江生.李菊梅 谈轮式车辆的制动性期刊论文-农机使用与维修2004(2)10.张洪波.杨海峰.王振林.李静.王朝阳 汽车制动性的优化分析期刊论文-城市车辆2004(3)引证文献(4条)引证文献(4条)1.杨啟梁 低速货车制动力分配系数分析期刊论文-拖拉机与农用运输车 2006(2)2.李智健 基于MATLAB的制动系匹配设计期刊论文-装备制造技术 2008(1)3.李智健 运用MATLAB进行汽车制动系匹配设计期刊论文-装备制造技术 2008(5)4.张立军.朱博.贾云雷 依ECE法规进行汽车制动力分配新方法期刊论文-辽宁工程技术大学学报 2005(2)本文链接：http:/