汽车制动性实验报告

汽车制动性实验
目录
汽车制动性实验 (1)
1.实验目的 (2)
2.实验设备 (2)
3.实验内容 (2)
4.数据处理分析 (3)
a)无ABS制动 (3)
b)ABS制动 (6)
c)ABS转向制动 (9)
5.思考题 (12)
6.实验总结 (14)
1.实验目的
1. 学习制动性能道路实验的基本方法，以及实验常用设备；
2. 通过道路实验数据分析一个真实车辆的制动性能；
3. 通过实验数据计算实验车辆的制动协调时间、充分发出的制动减速度和制动距离。

2.实验设备
实验对象
金龙6601E2客车
实验设备
1、实验车速测量装置：
常用的有以下三种：ONO SOKKI机械五轮仪、ONO SOKKI光学五轮仪和RT3000惯性测量系统。

试验中实际使用的是基于GPS的RT3000惯性测量系统；
2、数据采集、记录系统：ACME便携工控机；
3、GEMS液压传感器。

3.实验内容
1、学习五轮仪的工作原理、安装方法及安装注意事项。

了解实验车上的实验设备及安装方法，分析设备的安装应该有什么要求。

由于制动实验中，实验车辆上的所有人和物都处于制动减速度的环境中，因此需要对所有物品进行固定，以防止实验过程中对设备的损伤以及对实验人员的损伤。

另外，由于实验过程是在室外进行，要求实验系统
能够承受各种环境的影响，因此需要针对实验内容选择实验设备及防范措施；
2、学习车载开发实验软件的使用，了解制动性能分析中比较重要的实验数据的内容和测量方法；
3、制动协调时间的测量；
4、充分发出的制动减速度和制动距离的计算： 充分发出的制动减速度：
22()
25.92()
b e e b u u MFDD s s -=
- 制动距离：
202
20max
1()3.6225.92a a b u s u a ττ'''=++
5、根据实验设备设计制动实验的实验方法，要求的实验车速范围应包括30km/h~50km/h ；
6、轮速、车速计算方法分析；
7、按照实验方法在可能的条件下进行制动实验。

为保证安全，试验中由同学们操作实验仪器，老师驾驶实验车辆。

有可能的情况下进行常规制动与ABS 控制制动的对比实验。

4. 数据处理分析
a) 无ABS 制动
轮速曲线如下，可以看到四个车轮轮速均匀减小，几乎同时到零。

制动压力曲线：制动压力曲线有很多毛刺，但是观察其上方包络线依然可以清晰地看出制动压力的变化规律，在制动过程中没有明显的减压过程。

车速与踏板开关：
可以发现，纵向车速出现负值。

这是由于速度的传感器安装在车厢内，制动时载荷向前转移，前悬架被压缩并存储弹性势能；当车速减到0后，前悬架复原并释放弹性势能，使车箱向后倾，于是，车箱内的速度传感器的测到的速度为负。

纵向车速不仅出现负值，还在零附近来回振荡，这就是悬架在来回振荡。

这同样可以用来解释平常坐在车里，制动结束后，我们的身体会突然向后倾。

以差分代替微分，得到制动减速度-时间关系，并将速度进行积分，得到位移-时间关系。

通过以上数据，计算如下
1）制动距离：9.7272s m = 2）充分发出的制动减速度
制动前024.5902/u km h =，则00.819.6721/b u u km h ==，00.1 2.4590/e u u km h ==，
则18.8575e s m =，14.3465b s m = 222 3.2581/25.92()
b e
e b u u MFDD m s s s -==-
3）制动协调时间
由制动协调时间是指在紧急制动时，从踏板开始动作产生制动效果时到车轮制动率达到75%时所花费的时间，计算结果为0.4302s
利用smooth函数消除锯齿，绘制整个过程中制动减速度，时间图像：在制动过程中，减速度基本稳定。

b)ABS制动
轮速曲线如下，可以看到对于实验用车，后轮先抱死，在abs干预中恢复转动。

按照理想I曲线，前后轮同时抱死时，后轴不会发生侧滑，只有在前轴抱死时才会失去转向能力，附着条件利用情况更好，制动设计时以此为目标。

试验用车为商用车，制动是按照满载标准设计的，由于载客后轴垂直载荷大于前轴，试验时不到半载，但仍按照满载时的制动力分配，后轴载荷远小于满载时，在相同制动力分配时，必然更容易达到抱死，便出现了图像所示的情况。

制动压力曲线：
加入ABS后，制动压力曲线波动更加剧烈，有很多毛刺，特别是后轮，在制动过
程有明显的减压过程，这与上面轮速变化规律相符。

车速与踏板开关
以差分代替微分，得到制动减速度-时间关系，并将速度进行积分，得到位移-时间关系。

通过以上数据，计算如下
1）制动距离：7.9478s m = 2）充分发出的制动减速度
制动前032.1199/u km h =，则00.825.6959/b u u km h ==，00.1 3.2120/e u u km h ==，
则20.9502e s m =，16.7884b s m = 222 6.0252/25.92()
b e
e b u u MFDD m s s s -==-
3）制动协调时间
由制动协调时间是指在紧急制动时，从踏板开始动作产生制动效果时到车轮制动率达到 75%时所花费的时间，计算结果为0.1698s
由计算结果可以看出，采用ABS 后，制动减速度波动更为剧烈，
有明显减压过程，
MFDD提高了接近一倍，虽然制动前速度较快，但制动距离有明显减少，当然制动协调时间也有所上升。

利用smooth函数消除锯齿，绘制整个过程中制动减速度，时间图像：
可以看到在制动过程中，ABS使制动减速度有所波动，但最大减速度明显上升，同时，由于悬架刚度的问题，可以看出车身的俯仰振动，其频率大约为2Hz。

c)ABS转向制动
可以看到，转向制动时，同样是后轮先抱死。

但由于在制动的同时转向，两个后轮的曲线并不严格对称，结合压力曲线，可以看到，在转弯制动时，左后轮的压力降低最多，其次是右后轮，有抱死的趋势，这是因为实验中我们是向左转弯，使得质心向右移，且制动时质心会前移，综合效果是使左后轮载荷减小的最多，因而左后轮最易抱死。

轮速曲线：
制动压力曲线：
车速与踏板开关：
以差分代替微分，得到制动减速度-时间关系，并将速度进行积分，得到位移-时间关系。

通过以上数据，计算如下
1）制动距离：9.0994s m =
2）充分发出的制动减速度
制动前033.0754/u km h =，则00.826.4603/b u u km h ==，00.1 3.3075/e u u km h ==，
则24.8492e s m =，20.1718b s m = 222 5.6847/25.92()
b e e b u u MFDD m s s s -==- 3）制动协调时间
由制动协调时间是指在紧急制动时，从踏板开始动作产生制动效果时到车轮制动率达到 75%时所花费的时间，计算结果为 0.1697s
由计算结果可以看出，转向时，ABS 牺牲了一定的制动效能，从而保障转向的可靠性，相比只用ABS 紧急制动时，转向制动的MFDD 较低，制动协调时间没有明显变化。

利用smooth函数消除锯齿，绘制整个过程中制动减速度，时间图像
与不转向时曲线基本相似，只是波动更为剧烈。

老师提出的问题，也引起了我们的思考，如果没有ABS，那么先制动后转向与先转向后制动分别会产生什么结果？如果是先将刹车踩到底，车轮将会立刻抱死，失去转向能力，继续沿原始运动方向滑行。

如果是先转方向盘再踩刹车，若转向角度不大，车辆所受离心力未超过轮胎的附着极限时，会沿着原始运动轨迹的切向运动；若转向角度较大，车辆所受离心力超过轮胎的附着极限时，会沿着原始运动轨迹的法向运动，对于我们的实验车，由于重心较高，侧翻会先于侧滑发生。

5.思考题
1、什么是制动性能评价指标，制动性能中各评价指标通常用什么实验方法测量。

本次实验数据说明试验车辆前后轮制动力分配是否合适或滞后是否合适，为什么？
答：制动性能评价指标包括制动效能、制动效能的恒定性与制动时汽车的方向稳定性。

具体来说，制动效能指制动距离与制动减速度；制动效能恒定性指抗热衰退性能与抗水衰退性能；制动时汽车的方向稳定性指制动时汽车依然能够按照司机的驾驶路线行驶而不偏离。

测量方法：
制动效能：试验测量。

试验中测量汽车以一定初速度开始制动到完全停车的制动距离、制动过程中汽车减速度、制动协调时间等；
制动效能恒定性：通过汽车连续制动实验来进行评价，要求制动效能的损失不超过一定范围；
制动方向稳定性：制动时转弯，观察汽车是否能够正常转弯，是否偏离驾驶员规划的路线。

本次试验的制动力分配的数据有不合理的地方。

包括客车后半部分仅仅半载，因此不能代表汽车满载的情况。

但总体来说，还是能够体现我们实验的预期效果。

2、ABS系统有什么作用，其工作原理是什么？
答：ABS的作用：制动过程中防止车轮被制动抱死，使车轮保持在一定的滑动率下运转。

这样既保证了较低的滑动率，使制动力系数在峰值附着系数附近，增大制动力，减少制动距离；也提供了较大的侧向系数，能够提供足够的侧向力，提高汽车制动时的方向稳定性。

ABS工作原理：通过轮速传感器测量轮速和车速。

如果发现有车轮抱死时，通过电磁阀减少车轮的制动压力，防止车轮抱死；当车轮轮速提高到与车速接近时，为提高车轮制动力，增加制动压力。

如此循环往复，使得车轮能够在较低的滑移率下、较高
的制动力系数与侧向力系数下进行制动。

3、什么是制动协调时间？根据本次实验中的实验数据分析本车的协调时间是多少？计算实验中“充分发出的平均制动减速度”是多少？
答：根据GB7258-2012中的定义：在急踩制动时，从脚接触制动踏板（或手触动制动手柄）时起至机动车减速度（或制动力）达到规定的机动车充分发出的平均减速度（或制动力）的75%时所需要的时间。

本试验中三次正式制动实验的协调时间分别为0.4302S, 0.1698S, 0.1697S，可以验证，符合法规要求。

实验中充分发出的平均制动减速度分别为3.2581m/s^2 ,6.0252m/s^2,5.6847m/s^2。

6.实验总结
这是我们在汽研所广场上做的第二次实验，体验了从未有过的紧急制动的感觉。

实验中，我们从轮速、车速、制动缸压力曲线中更直观地认识了制动时的载荷转移、ABS 的作用等知识，深化了课堂的知识点。

ABS的使用，不仅在一定程度上提高了制动效能，还使得在制动的同时可以实现转向，安装ABS系统对提高汽车制动时的安全性起到了至关重要的作用，挽救了更多人的生命。

在数据的处理过程中，也对Excel的宏编程，matlab处理有了更进一步的理解。

感谢实验过程中老师高超的驾驶技术与耐心指导。