机动车半坡起步辅助系统的研究

摘要

针对目前手动档机动车半坡起步经常出现的溜车现象，设计一种适用于手动档机动车的半坡起步辅助系统(hill-startcontrolassistsystem简称HAS)。该系统是一个机电一体化系统，系统基于汽车原有的防抱死制动系统上开发设计，在原有制动系统上增加力传感器、倾角传感器和起步电磁阀，并更换能检测低速及车轮转向的轮速传感器。对于驾驶员来说操作简单，只需要按一下按钮就可以实现对机动车的坡道辅助起步。本文研究的半坡起步辅助系统能够提高车辆行驶的安全性和驾驶的舒适性。 半坡起步辅助系统的关键技术就是系统根据制动部件的支承反力的大小和方向的变化情况自动控制驻车制动力。系统首先通过力传感器得到初始值，然后根据力学平衡方程，确定汽车驻车时系统所需要施加的制动力以及汽车解除制动力时的支承反力临界值。用力传感器检测汽车制动部件的支承反力变化也是本论文的技术创新点。 论文中阐述了起步辅助系统的组成及工作原理，根据系统对制动器结构的要求，通过比较选择合适的制动器作为汽车的后轮制动器，并对制动器受力分析，建立正确的力学模型；考虑到我国对驻车坡度范围的规定，对起步辅助系统施加的驻车制动力进行计算分析，并证明系统实施驻车的安全可行性；对系统硬件和软件设计；利用MATLAB/Simulink建立汽车仿真模型并进行仿真，通过仿真结果，找出系统解除制动力的临界点。最后总结全文工作，对将来的改进方向进行了分析说明。 起步辅助系统可以彻底解决手动档机动车坡道起步时的后溜现象，有效地防止溜车产生的隐患，且不影响平地起步。所以说，半坡起步辅助系统的开发具有极其重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题产生的背景、研究的意义

1.2汽车电子制动技术的简介

1.3防抱死制动系统的介绍

1.3.1 ABS的发展

1.3.2 ABS的组成

1.3.3 ABS的分类

1.4机动车半坡起步辅助系统的研究现状

1.5论文研究的主要内容

1.6本章小结

2基于ABS系统的半坡起步原理

2.1半坡起步辅助系统的组成

2.2半坡起步辅助系统的工作原理

2.3坡道辅助起步操作流程

2.4半坡辅助系统的工作过程

2.4.1常规制动过程

2.4.2施加制动力过程

2.4.3保持制动力过程

2.4.4解除制动力过程

2.5本章小结

3制动器力学模型的建立

3.1制动器概述

3.2制动器选择方案的确定

3.3领从蹄式制动器介绍

3.4制动蹄的力学分析

3.4.1具有一个自由度的增势蹄摩擦衬片的压力分布规律及径向变形规律

3.4.2具有两个自由度的增势蹄摩擦衬片的压力分布规律及径向变形规律

3.4.3制动蹄力学模型的建立

3.5本章小节

4半坡起步辅助系统实施坡道驻车可行性分析

4.1驻车制动的设计要求

4.2车辆驻车制动角度分析

4.3制动器制动力矩计算

4.3.1制动器制动力矩的效能因数法计算公式

4.3.2制动器制动力矩计算公式的同一性

4.4半坡辅助系统坡道驻车可行性分析

4.5本章小节

5半坡起步辅助系统的硬件设计

5.1测力传感器选用及电路设计

5.1.1测力传感器选用

5.1.2压磁式测力传感器原理

5.1.3压磁式测力传感器结构

5.1.4压磁式测力传感器量程的计算

5.1.5压磁式测力传感器的安装

5.1.6压磁式测力传感器的电路设计

5.2倾角传感器选用及电路设计

5.2.1倾角传感器选用

5.2.2倾角传感器电路设计

5.3半坡起步电磁阀选用及电路设计

5.3.1电磁阀的选用

5.3.2电磁阀的电路设计

5.4轮速传感器选用及电路设计

5.4.1轮速传感器的选用

5.4.2 AD22157轮速传感器的主要特性

5.4.3 AD22157轮速传感器的工作原理

5.4.4 AD22157轮速传感器的电路设计

5.5本章小结

6半坡起步辅助系统软件设计

6.1软件系统总体结构

6.2数据采集和控制信号程序设计

6.2.1半坡起步辅助系统(HAS)开关采集程序设计

6.2.2系统模拟信号采集程序设计

6.2.3数字信号采集程序设计

6.2.4电磁阀控制程序设计

6.3坡道起步功能的实现

6.4本章小结

7汽车坡道起步辅助仿真

7.1仿真环境MATLAB/simulink简介

7.2汽车离合器转矩输出及驱动力分析

7.2.1离合器转矩输出特性

7.2.2驱动力输出特性

7.3离合器半结合阶段的驱动力仿真

7.4支承反力的两分力仿真

7.4.1x1轴方向的分力仿真

7.4.2 y1轴方向的分力仿真

7.4.3两分力仿真结果分析

7.4.4起步临界点仿真

7.5支承反力与x1轴夹角仿真

7.6本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录及参加的科研项目