基于 MotionView 的制动踏板机构优化

基于 MotionView 的制动踏板机构优化基于 MotionView 的制动踏板机构优化本文格式为WORD，能编辑和复制，感谢您的阅读。基于 MotionView 的制动踏板机构优化踏板机构涉及到人机工程学，既要满足操纵性能的要求，又要满足人体运动学原理，给人以操纵的方便性和舒适性，本文主要通过研究制动踏板的运动学模型，在MotionView 中建立了制动踏板机构的运动学模型，借助HyperStudy 对制动踏板行程与制动主缸活塞行程的关系曲线进行了优化，获得了与理想曲线较接近的结果。 1 引言制动系统作为汽车安全系统，制动性能的好坏直接...

基于 MotionView 的制动踏板机构优化本文格式为WORD，能编辑和复制，感谢您的阅读。基于 MotionView 的制动踏板机构优化踏板机构涉及到人机工程学，既要满足操纵性能的要求，又要满足人体运动学原理，给人以操纵的方便性和舒适性，本文主要通过研究制动踏板的运动学模型，在MotionView 中建立了制动踏板机构的运动学模型，借助HyperStudy 对制动踏板行程与制动主缸活塞行程的关系曲线进行了优化，获得了与理想曲线较接近的结果。 1 引言制动系统作为汽车安全系统，制动性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性，传统方法对制动性能好坏评价还集中在基础制动系统方面，主要有:1、制动效能;2、制动效能的恒定性;3、制动时的方向稳定性。但随着道路条件的逐步改善，车辆的平均行驶速度也逐渐提高，一个不容忽视的制动系统因素被逐渐重视起来，这就是制动系统反应时间。制动系统反应时间是指在紧急情况下，从驾驶人员脚放置到制动踏板并开始踩踏开始，到最大制动力建立起(车轮抱死)为止这一段时间。以时速120KPH 车辆为例，当这一反应时间由0.5 秒缩短到0.2 秒，车辆的制动总距离将减少10米，这是非常可观的一个数字。这里不对驾驶人员发现情况到抬脚到踏板这一段主观时间做研究。制动系统反应时间主要由以下几个部分组成:1、制动钳的空行程;2、制动主缸空行程;3、助力器空行程;4、消除制动踏板各机械运动副之间间隙部分。而这几部分的空行程最终是要反应到制动踏板上的，也就是说制动踏板最初的一部分行程是用来消除各子系统的空行程，车辆并没开始减速。所以，如何缩短这一段反应时间的问题就基于 MotionView 的制动踏板机构优化可以转化为:如何缩短这几部分的空行程所对应的踏板行程(在此称为踏板空行程)。为了燃油的经济性及行驶安全性，上述的几种空行程在车辆行驶中是必须存在的，所以缩短踏板空行程只能从踏板本身入手，因为踏板空行程这一段踏板力并不大，所以可以采用小的踏板杠杆比来缩短踏板空行程，踏板空行程控制在8-15mm 为最佳;当踏板空行程消除之后，整个系统液压建立，因为液体的不可压缩性，此时踏板力迅速增大，而踏板行程的增加则不明显，所以希望此时踏板有大的杠杆比，以实现较小的踏板力产生较大的制动液压的功能。经过上面的分析，问题比较清晰了。希望得到一个杠杆比变化的踏板机构，这杠杆比的变化趋势是开始杠杆比小，而过踏板空行程之后杠杆比开始变大。杠杆比的变化反应出的是踏板行程与主缸活塞行程的关系曲线，所以以下都以踏板行程与主缸行程曲线作为输出进行研究。 2 动力学模型的建立使用前处理软件 MotionView 建立制动踏板机构的运动学模型，在建模之前需要收集一些工程数据，包括制动踏板机构各铰接点坐标，以及通过人机工程得到的一些约束数据。以某车型为例，在MotionView 中建立制动踏板机构的多体动力学模型，如图1: 基于 MotionView 的制动踏板机构优化图 1 MotionView中制动踏板模型制动踏板机构模型包括一个制动踏板、两个不同形状的连杆、一个推力杆和一个活塞杆，其约束关系见图2: 基于 MotionView 的制动踏板机构优化图 2 各部分约束关系制动踏板行程由人机工程得到:直线距离130mm ，模型的模拟时间为:5s ，施加在Pedal Axle处的驱动是以速度控制的，其值为:0.04353×TIME 弧度/秒。踏板机构涉及到人机工程学，既要满足操纵性能的要求，又要满足人体运动学原理，给人以操纵的方便性和舒适性，本文主要通过研究制动踏板的运动学模型，在MotionView 中建立了制动踏板机构的运动学模型，借助HyperStudy 对制动踏板行程与制动主缸活塞行程的关系曲线进行了优化，获得了与理想曲线较接近的结果。 3 问题描述基于 MotionView 的制动踏板机构优化原始模型的的踏板行程与活塞行程曲线如图3 所示，踏板行程与活塞行程呈弱线性关系。随着踏板行程的增大杠杆比没有增大反而减小。图4 是拟合后的理想目标曲线。图 3 原始曲线图 4 目标曲线基于 MotionView 的制动踏板机构优化 4 DOE 分析及优化这里将 First Knuckle、Second Knuckle、Third Knuckle 三个点的X、Z 向坐标作为设计变量，则有六个设计变量。根据仪表板、转向管柱等部件的布置，最终确定出这三个点的优化区间，表1 列出了这三个点现在的名义坐标值及其优化区间。表 1 优化硬点坐标及其优化区间问题的响应为原始曲线与目标曲线两条曲线对应值的差的平方和。在这里采用3 水平的部分因子设计，实验安排及分析结果如表2 。表 2 实验安排及响应值基于 MotionView 的制动踏板机构优化从DOE 分析结果可以看到:第13、25号组合是两个失效的样本点;第22号实验是一个近似的最优组合，见表3;将其代入模型验证，其结果见图3 。表 3 根据 DOE 分析结果得到的最优组合基于 MotionView 的制动踏板机构优化从图5 中可以看到，在踏板行程达到130mm 时，活塞的行程还没有达到目标行程。接下来继续做优化，由于模型较小，采用可行方向法直接在模型上进行优化，精度设为0.001 优化进程如图6 ，优化的结果见图7 。图 5 DOE 优化后的位移关系曲线基于 MotionView 的制动踏板机构优化图 6 优化迭代进程基于 MotionView 的制动踏板机构优化踏板机构涉及到人机工程学，既要满足操纵性能的要求，又要满足人体运动学原理，给人以操纵的方便性和舒适性，本文主要通过研究制动踏板的运动学模型，在MotionView 中建立了制动踏板机构的运动学模型，借助HyperStudy 对制动踏板行程与制动主缸活塞行程的关系曲线进行了优化，获得了与理想曲线较接近的结果。从图7 中可以看到最优化结果为第21 号实验，为了设计方便在此修正三个点的坐标，结果见表4 。表 4 优化后的三点坐标及其修正坐标基于 MotionView 的制动踏板机构优化将修正好的坐标点导入模型进行运动学验证，其结果如图8 所示。图 8 优化后模型运行结果可以看出，优化的效果可接受。优化前后的模型比较见图9 。基于 MotionView 的制动踏板机构优化图 9 优化前后的模型比较经过优化，在踏板总行程不变的情况下，踏板与活塞的形成关系发生了很大变化，趋近于理想的输出曲线。该优化在只改动三个零件的情况下，最大限度的改善了对车辆踏板的感觉，提高了制动系统反应基于 MotionView 的制动踏板机构优化时间，降低了事故发生几率，同时有效地降低了在紧急制动时后半程的踏板力，改善了操纵人机工程。提示: 文档资料收集或整理于网络，若本文档侵犯了你的权益，可留言。本人会尽快处理。想了解更多更新的文档资料?请关注:或者:本空间定期更新:市场研究报告 / 论文 /技术档案/案例== 可免费阅读感谢你的支持!

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