基于多領(lǐng)域建模的重卡制動系統(tǒng)動力學(xué)研究.pdf

1、對于總質(zhì)量大于8000kg的汽車一般采用動力制動系統(tǒng)，而氣壓制動系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)簡單、制動力大等優(yōu)點(diǎn)而被重卡廣泛采用。汽車的制動性能并不僅由制動系統(tǒng)決定，還與整車參數(shù)相關(guān)。因此要準(zhǔn)確地研究汽車的制動性能，不僅需要對制動系統(tǒng)本身進(jìn)行分析，還要對整車的其他系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　傳統(tǒng)的汽車仿真研究方法及理論基本上都是針對單個領(lǐng)域的研究，不同的理論通常需要不同的軟件平臺支撐，這個仿真研究帶來了很多麻煩。將不同理論結(jié)合起來在同一軟件平臺下進(jìn)行仿真

2、研究將會使效率得到很大提高，還可避免不同軟件之間數(shù)據(jù)交換帶來的數(shù)值求解問題。
　　本文以重型卡車的制動性能為研究對象，首先分析了汽車制動系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)，再利用多領(lǐng)域統(tǒng)一建模軟件對重卡的制動系統(tǒng)及整車系統(tǒng)進(jìn)行建模，最后完成了對重卡制動性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文的具體內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　1）研究了多領(lǐng)域統(tǒng)一建模相關(guān)理論，構(gòu)建及擴(kuò)充了基礎(chǔ)模型庫。分析了無因果建模理論及多領(lǐng)域統(tǒng)一建模語言Modelica的特點(diǎn)；研究了多

3、體系統(tǒng)在多領(lǐng)域統(tǒng)一建模理論下的描述方法及建模原理；總結(jié)了與氣壓傳動相關(guān)的流體力學(xué)和熱力學(xué)理論，并建立了用于研究氣壓傳動系統(tǒng)氣壓基礎(chǔ)模型庫，模型庫為研究汽車制動性能提供基礎(chǔ)元件。
　　2）建立汽車制動系統(tǒng)動態(tài)仿真分析模型。對氣壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，在多領(lǐng)域統(tǒng)一建模平臺MWorks上建立氣壓制動系統(tǒng)模型庫，包括儲氣筒、制動閥、繼動閥、制動氣室及制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)總成等部件模型，并在模型庫基礎(chǔ)上搭建完整的汽車制動系統(tǒng)

4、模型。該制動系統(tǒng)模型可以仿真模擬得到汽車制動過程中系統(tǒng)內(nèi)各元件隨時間變化的氣壓和制動力矩等，較傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式更準(zhǔn)確。
　　3）建立重型卡車的整車動力學(xué)模型并聯(lián)合制動系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真。整車動力學(xué)模型同時在MWorks中建立，根據(jù)實(shí)際車型的結(jié)構(gòu)對整車進(jìn)行系統(tǒng)劃分，包括前橋板簧懸架、中后橋空氣彈簧懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輪胎路面模型等。板簧懸架根據(jù)梁單元模型建立，空氣彈簧采用剛度試驗(yàn)曲線擬合方式建模，輪胎模型根據(jù)經(jīng)典的Magic Formula

5、公式建立。將整車模型與制動系統(tǒng)模型聯(lián)合仿真，計(jì)算制動過程中汽車的減速度、速度和制動距離等關(guān)鍵指標(biāo)。由于整車模型與制動系統(tǒng)模型在同一平臺下構(gòu)建，聯(lián)合仿真時避免了多個軟件交互引起的數(shù)據(jù)傳遞問題及求解器不同導(dǎo)致的數(shù)值求解問題。
　　4）對汽車制動系統(tǒng)的優(yōu)化仿真。首先以系統(tǒng)的靜態(tài)特性優(yōu)化為基礎(chǔ)，使制動性能滿足基本法規(guī)；在直線制動工況的基礎(chǔ)上優(yōu)化制動系統(tǒng)的動態(tài)特性，減小滯后時間、縮短制動距離；最后對轉(zhuǎn)彎制動工況進(jìn)行仿真，分析汽車制動時的方向