客车制动关键部件仿真模型研究及试验验证

摘要

气压制动系统具有结构简单、制动力大、工作介质不回收等优点,同时,气压制动系统制动过程又是一个复杂的多变量、非线性和强耦合的工作过程,从制动需求出发,考虑的是制动瞬时气压的响应,如果只考虑静特性,分析结果与实际情况会有较大差距。因此针对制动系统的动态响应特性进行研究非常必要。制动系统最终的输出响应由制动部件的性能和各制动部件之间的相互关系决定。研究制动系统的动态特性,不仅需要研究各制动关键部件的动态特性,还需要对制动部件之间的输出协调时间进行研究。
　　课题以客车气压制动系统动态响应特性为研究对象,首先分析了制动系统评价指标,推导了串联双腔制动阀、继动阀和膜片式制动气室的流量、压力、温度方程和运动控制方程,再利用多领域建模软件建立了各制动部件的全参数模型,对制动关键部件及气压制动系统进行仿真分析,得出了系统和各制动部件的动特性曲线,并对影响制动部件响应输出的因素以及制动部件之间的输出协调时间关系进行了分析研究。最后设计气压制动系统模拟试验台,实现对气压制动系统及其关键部件的动态响应特性的试验测试,通过将仿真结果与试验结果进行对比分析,进一步验证仿真模型的正确性。
　　课题研究结果表明,个别结构参数对制动部件自身动态响应输出影响较大,如制动阀的橡胶平衡弹簧、继动阀的控制气压和制动气室的橡胶膜片形状。仿真结果与试验结果对比分析,表明:建立的串联双腔制动阀、继动阀和制动气室模型以及制动系统模型能很好地模拟制动系统动态响应过程,仿真结果与试验结果曲线吻合较好,对于有偏差处也给出了结果分析。建立的模型为制动部件结构优化和制动系统输出协调性设计提供了数据支持,为进一步研究制动系统其他结构奠定了基础。

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表清单

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 气压制动系仿真研究现状

1.3 整车制动系统性能评价

1.4 课题的研究内容

2 气动系统建模理论基础

2.1 气动系统动力学理论基础

2.2 气阀元件流通能力

2.3 基于AMESim的气动系统建模与仿真概述

2.4 本章小结

3 气制动阀的建模仿真研究

3.1 双腔制动阀构造及工作原理

3.2 制动阀的建模和仿真

3.3 本章小结

4 继动阀建模仿真研究

4.1 继动阀构造及工作原理

4.2 继动阀建模和仿真

4.3 本章小结

5 制动气室的建模仿真研究

5.1 制动气室结构及工作原理

5.2 制动气室建模和仿真

5.3 本章小结

6 整车制动系统性能研究

6.1 整车制动系统动特性仿真及协调性评价

6.2 整车制动系统试验台设计

6.3 仿真与试验结果分析

6.4 本章小结

7 总结和展望

7.1 全文工作总结

7.2 工作展望

参考文献

附录A 制动系统及其关键部件AMESim模型

附录B 检测系统实物图

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