汽车电子机械制动(EMB)系统设计及稳定性分析

摘要

汽车电子机械制动系统(EMB)是以电机驱动元件作为制动执行器，代替传统的液压或气压制动方式，其作为一种全新的制动理念，弥补了传统制动方式的诸多不足之处。本文在查阅大量国内外文献的基础上，利用ADAMS和ANSYS的联合仿真技术对EMB刚柔耦合系统的制动性能进行仿真分析，着重对EMB系统制动时的稳定性进行研究，并搭建试验台进行验证分析，对EMB系统的开发具有指导意义。
　　首先通过对几种国内外典型形式的EMB执行方案分析比较，结合实验室大众POLO目标车型确定最优的EMB执行器结构形式，完成具体结构的选型设计，根据具体参数完成三维建模和装配工作。
　　其次建立EMB系统的刚柔耦合动力学仿真模型，考虑制动盘和制动块变形对制动性能的影响，并建立飞轮等效模型，把整车的转动惯量的等效到单个车轮中，模拟汽车运动的单个制动器动力学模型。
　　然后模拟在一定车速下的紧急制动情况，对EMB系统进行动力学仿真，分析制动响应时间、制动夹紧力、制动距离等参数，与理论计算结果和国家制动法规相比较，结果得出EMB系统执行器选型设计满足设计及使用要求。通过搭建实验台，针对EMB系统制动性能设计合理的实验方案，测试EMB的实际性能，并将实验测试结果与仿真分析对比，进一步验证了选型设计的合理性，为下一步控制算法的研究提供可靠的基础。
　　最后着重通过仿真分析，对EMB系统的制动效能稳定性进行预测，分析了EMB系统在制动过程中摩擦副特性以及制动力矩波动对制动振动噪声的影响，结果表明摩擦系数越大，EMB系统越容易出现制动颤振，出现颤振的车速小于10km/h，EMB系统在电机恒电压输入下制动力有波动，波动的制动力矩导致EMB系统有加剧制动盘振动的趋势，制动力瞬时剧烈波动会引起制动盘的瞬时振动冲击，通过分析EMB系统在制动过程中可能出现的振动噪声现象，得出EMB系统稳定性的关键影响因素并提出合理优化意见，对EMB系统产品早期设计生产提供参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 EMB系统概述

1．3 EMB系统研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 EMB系统关键技术及存在的问题

1．4．1 关键技术

1．4．2 存在的问题

1．5 本文研究内容

2 EMB系统执行器总体设计及三维建模

2．1 EMB系统的功能以及总体设计要求

2．2 EMB系统制动器执行器方案的选择

2．2．1 直流力矩电机的选择

2．2．2 减速增矩机构的选择

2．2．3 运动转换装置的选择

2．2．4 EMB系统执行器总体方案的确定

2．3 EMB执行器选型设计

2．3．1 目标车型制动效能校核

2．3．2 滚珠丝杠副选型设计

2．3．3 力矩电机的选型

2．3．4 行星齿轮减速器选型设计

2．4 EMB系统三维建模

2．5 本章总结

3 EMB系统刚柔耦合动力学模型建立

3．1 多体动力学理论基础

3．1．1 多体动力学方法简介

3．1．2 刚柔耦合模型建立理论基础

3．2 制动盘和制动块模态中性文件的建立

3．2．1 模态中性文件理论基础

3．2．2 制动盘模态中性文件的建立

3．2．3 制动块模态中性文件的建立

3．3 EMB系统执行器刚柔耦合动力学模型的建立

3．3．1 ADAMS中柔性体的导入并校验

3．3．2 ADAMS中刚性体的导入并装配

3．3．3 EMB刚柔耦合系统施加约束

3．3．4 EMB刚柔耦合系统施加载荷

3．4 整车等效转动惯量的计算

3．5 本章总结

4 EMB系统制动性能动力学仿真及试验分析

4．1 汽车EMB系统制动过程分析

4．2 电机动态系统模型

4．3 EMB系统刚柔耦合动力学仿真

4．3．1 消除制动间隙阶段仿真结果分析

4．3．2 制动力持续作用阶段仿真结果分析

4．4 EMB系统试验台的搭建以及性能测试

4．4．1 试验台的方案设计

4．4．2 试验台硬件的选型

4．4．3 试验台的搭建

4．4．4 EMB系统执行器性能测试实验

4．5 本章总结

5 EMB系统制动稳定性分析

5．1 EMB系统制动稳定性的理论基础

5．2 摩擦副特性对制动稳定性的影响

5．3 制动力矩波动对制动稳定性的影响

5．4 本章总结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介