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

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

2、研究將會(huì)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(lái)的數(shù)值求解問(wèn)題。
　　本文以重型卡車(chē)的制動(dòng)性能為研究對(duì)象，首先分析了汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，再利用多領(lǐng)域統(tǒng)一建模軟件對(duì)重卡的制動(dòng)系統(tǒng)及整車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行建模，最后完成了對(duì)重卡制動(dòng)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文的具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)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(kù)。分析了無(wú)因果建模理論及多領(lǐng)域統(tǒng)一建模語(yǔ)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)氣壓基礎(chǔ)模型庫(kù)，模型庫(kù)為研究汽車(chē)制動(dòng)性能提供基礎(chǔ)元件。
　　2）建立汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析模型。對(duì)氣壓制動(dòng)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(tái)MWorks上建立氣壓制動(dòng)系統(tǒng)模型庫(kù)，包括儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥、繼動(dòng)閥、制動(dòng)氣室及制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)總成等部件模型，并在模型庫(kù)基礎(chǔ)上搭建完整的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)

4、模型。該制動(dòng)系統(tǒng)模型可以仿真模擬得到汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)各元件隨時(shí)間變化的氣壓和制動(dòng)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(chē)的整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型并聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真。整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型同時(shí)在MWorks中建立，根據(jù)實(shí)際車(chē)型的結(jié)構(gòu)對(duì)整車(chē)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?jiǎn)卧Ｐ徒?，空氣彈簧采用剛度試?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(chē)模型與制動(dòng)系統(tǒng)模型聯(lián)合仿真，計(jì)算制動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)的減速度、速度和制動(dòng)距離等關(guān)鍵指標(biāo)。由于整車(chē)模型與制動(dòng)系統(tǒng)模型在同一平臺(tái)下構(gòu)建，聯(lián)合仿真時(shí)避免了多個(gè)軟件交互引起的數(shù)據(jù)傳遞問(wèn)題及求解器不同導(dǎo)致的數(shù)值求解問(wèn)題。
　　4）對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化仿真。首先以系統(tǒng)的靜態(tài)特性?xún)?yōu)化為基礎(chǔ)，使制動(dòng)性能滿(mǎn)足基本法規(guī)；在直線制動(dòng)工況的基礎(chǔ)上優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，減小滯后時(shí)間、縮短制動(dòng)距離；最后對(duì)轉(zhuǎn)彎制動(dòng)工況進(jìn)行仿真，分析汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向