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原文传递多轴商用车制动动力学研究

论文题名：	多轴商用车制动动力学研究
关键词：	多轴商用车;制动动力学;仿真技术;优化设计;制动性能控制
摘要：	随着中国经济的迅速发展,用户购买能力得到大幅提升。以大型运输公司和物流公司为主体的现代化高速运输和物流体系日趋成熟,原有的中低端商用车难以适应高效率、快速安全的市场运输需求,因此各生产制造商都投入大量的人力物力以求加快研发高技术性能的高端重型商用车产品步伐。为提高运输生产率和增加经济效益,用户需要增加车辆单次所承载的货物量,但是车辆总重太大又会损坏所通过道路,于是为解决上述问题多轴重型车应运而生。其与常规的两轴车相比既增加了整车总装载量,又通过多轴减轻了道路和桥梁的承重。但是多轴车辆在静止和制动过程中承受着地面反作用力的过约束,因此其实质是个超静定系统,该类车辆的制动性能匹配和开发比较复杂且以往研究较少。因此本文重点对超静定多轴商用车的制动动力学理论进行研究与探讨,以建立此类车型多性能目标的制动性能控制方法及模拟仿真计算模型,并将研究成果应用于高品质多轴重型商用车设计开发实践中。　　首先对超静定多轴商用车各轴制动器性能如何匹配问题进行研究。建立了钢板弹簧悬架和导动式空气悬架在制动力和垂直力联合作用下的变形计算模型,又分别对牵引车和半挂车进行力学分析,建立了超静定空气悬架牵引车-半挂列车十二自由度制动力分配计算模型,得出了该超静定牵引车各轴理想制动力曲线。提出了制动力分配系数拟合度的定义,以此说明实际制动力和理想制动力的差异程度,并由此指出该车各轮制动抱死不同步的主要原因为中间提升轴制动力过大,导致中间提升轴制动器提前抱死。通过仿真和试验研究,指出超静定多轴载货车可近似代替超静定多轴牵引车-半挂车进行制动道路试验,并给出了实际道路试验中超静定多轴载货车合理的配重载荷参数。　　其次对装配鼓式制动器的多轴重型商用车制动热衰退问题进行研究。从能量守恒的角度研究了制动过程中整车动能转化为热能,并经历了二次热能分配后输入到制动鼓,导致其温度升高。通过试验研究的方法获得了该车的散热特性,建立了同时考虑制动器吸热量及散热量的温度计算模型,采用国家强制性制动标准规定的连续制动试验对该温度计算模型进行了验证。同时对鼓式制动器摩擦片的温度特性进行了试验研究,结果表明当温度升高时摩擦片摩擦系数降低。另外当制动器升温时制动鼓膨胀也加大了气室推杆行程,导致气室推杆力衰减。此研究结果表明,由于这两个因素的相互叠加而导致装配鼓式制动器的多轴重型车热衰退率较大。　　再次对多轴重型商用车制动感觉特性进行了研究,研究目的为如何评价和采用哪些客观特征量来表征此类车辆用户的主观驾驶感受。针对多轴重型商用车基本都采用气压制动系统特点,对制动供能及储能装置、制动控制装置、制动气压反应特性、制动器力矩特性和制动气室推出压耗特性进行了研究,并以此对重型车辆驾驶员所描述的刹车“泵气慢”、刹车“反应迟钝”、刹车“沉”和刹车“软”等制动感觉进行分析,在试验研究的基础上建立了多轴重型商用车制动感觉评价指标计算模型,并提出了此类车辆的四种制动感觉评价指标:分别为车辆起步供能快慢特性、整车制动减速度的滞后特性、制动踏板随动性和制动踏板操作性。　　最后对超静定多轴商用车制动方向稳定性进行了研究。通过对此类车辆制动失稳扰动因素及制动过程中的整车动力学进行分析,建立了用于制动工况下的多轴商用车制动方向稳定性分析所用的十一自由度仿真模型,并提出了采用整车运动轨迹图、整车特征参数时域法和能量相平面法,来综合表征超静定多轴商用车在直线制动和转弯制动两种工况下的制动方向稳定性。研究结果表明在直线制动工况下,左右车轮制动力的差异,尤其是转向轮制动力差异对制动方向稳定性有较大的影响;对于转弯制动工况来说,侧向力扰动对整车制动方向稳定性影响较大。
作者：	王宣锋
专业：	机械制造及其自动化
导师：	梁迎春
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文