汽車制動設計的案例
Process Manager在汽車制動器 設計優化中的應用
Process Manager在汽車制動器 設計優化中的應用
作者：Simwe 來源：Altair
簡介
整個CAE分析流程中，工程師的工作量主要集中在對模型的前處理和對結果的后處理上。對于同一類產品的分析，前后處理工作涉及大量重復性操作。這些重復性工作不僅耗費時間，而且可能由于人為因素而造成遺漏和錯誤分析結果。采用合適的工具，編寫自動化程序來完成這些重復性工作，可以大大減少分析工程師的工作量，并且避免錯誤操作。
Altair HyperWorks是一個高度開放的CAE平臺，用戶根據自己的需求可以有多種途徑編制自動化程序。Process Manager是以流程樹的形式被HyperWorks各種軟件調用的工具宏，其功能是固定和簡化整個操作流程。Altair開發了專門的軟件Process Studio供用戶編制Process Manager。大陸集團編制了Process Manager用于制動器系統壓力容積拓撲優化。
挑戰
大陸集團是目前世界上最大的汽車制動系統供應商之一，對制動系統的開發已建立起全面的能力。能夠對制動系統的各種部件進行不同類型的分析，如結構計算、模態分析、熱分析、拓撲優化等。
制動器的壓力容積是指制動時由于制動器受力變形引起的制動液補液量，它體現了制動系統的剛度，是制動器設計中重點考慮的對象之一。制動器系統壓力容積拓撲優化是指以制動系統的壓力容積為優化目標，對制動器殼體的最大設計模型進行拓撲優化，得到質量最小或者符合質量要求的制動器殼體模型。然而如何快速準確建立制動器系統壓力容積分析模型是面臨的挑戰。
展開 設計仿真 | Adams 制動仿真助力美馳汽車公司縮短30%制動距離
01
項目背景
監管機構正在不斷要求汽車制造商提高性能標準，其中一個典型的例子就是聯邦機動車輛安全標準105和121，兩個標準對制動系統的要求愈發的嚴格，要求重型卡車和掛車在常規制動以及緊急制動條件下都應具有很好的安全制動性能。這些法規中的典型要求是減小緊急條件下的制動距離。實現這樣的目標可以通過設計更大、更重、更昂貴的制動系統來達到目的。但美馳的首席工程師Ragnar Ledesma并沒有采用這種方法，而是通過更改ABS的控制算法來實現所有中重型卡車的制動目標。
ABS系統是基于mu-slip曲線(摩擦系數與輪胎縱向滑移曲線)來設計的，而mu-slip曲線定義了輪胎縱向滑移與制動力矩的關系。mu-slip曲線上，滑移率為10%到15%的區間，一般為最大制動扭矩位置。制動過程中，不斷的增加制動的壓力，某一刻輪胎的滑移率超過這個最佳的點，從而使制動扭矩減小。ABS系統的目的是防止制動壓力大幅度增加，超過最大制動力矩發生的點。除了控制制動力矩，ABS 系統還能使輪胎繼續滾動，這有助于司機保持轉向能力。
通過比較每一個車輪與整車的速度，ABS系統可以預估輪胎縱向滑移。
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展開 Simcenter3D汽車制動管路設計仿真與驗證 附TEA_PIPE_InstallationGui
來源：Simcenter3D
汽車制動管路面臨的問題
面臨的問題
隨著汽車的快速發展以及客戶對整車品質要求的逐漸提高，制動系統柔性管路關鍵件設計的可靠性更加重要。現在正在研發的很多車型在開發過程中大都存在管線路干涉問題，在后期解決干涉問題過程中投入了大量的人力物力。為了在設計研發前期就能充分的識別出柔性管路干涉風險，暴露問題進而整改問題，只能通過柔性管路仿真軟件進行管路設計、運動仿真分析才能達到上述效果。柔性管路運動仿真是能夠在設計階段充分識別柔性管路問題及風險的極其重要的有效手段。
因為管路問題的復雜性，涉及非線性效應（大位移、大旋轉）和過程中可能產生的屈曲和扭轉現象，傳統的管路設計方法，由于無法知道管路在運動過程中的實時位置和狀態，而多采用試錯的方法，即反復試驗不斷修正。這導致管路設計周期很漫長，而且不斷交互試驗也產生很多額外成本。
為縮短開發周期，提高管路設計可靠性，管路設計工程師亟須一款軟件能夠根據各種工況輸入，對所有管路進行動態分析模擬：檢查柔性管路曲率，以保證其不小于可接受的最小值；檢查管路安裝及運動過程中可能存在的干涉；優化支撐結構數量和管路長度以降低成本；
基本計算方法介紹
管路靜力分析是計算在固定不變的載荷和約束的作用下管路最終成型和管路的曲率輸出，靜力分析是用來計算管路在固定不變載荷作用下的響應，如位移、應力、應變等，可以計算那些固定不變的慣性載荷對結構的影響（如重力和離心力），靜力分析包含線性靜力分析和非線性靜力分析。
展開 
Process Manager在汽車制動器設計優化中的應用
大陸集團編制了Process Manager用于制動器系統壓力容積拓撲優化。
挑戰
大陸集團是目前世界上最大的汽車制動系統供應商之一，對制動系統的開發已建立起全面的能力。能夠對制動系統的各種部件進行不同類型的分析，如結構計算、模態分析、熱分析、拓撲優化等。
制動器的壓力容積是指制動時由于制動器受力變形引起的制動液補液量，它體現了制動系統的剛度，是制動器設計中重點考慮的對象之一。制動器系統壓力容積拓撲優化是指以制動系統的壓力容積為優化目標，對制動器殼體的最大設計模型進行拓撲優化，得到質量最小或者符合質量要求的制動器殼體模型。然而如何快速準確建立制動器系統壓力容積分析模型是面臨的挑戰。
解決方案
大陸集團采用Altair公司提供的Process Manager開發自動化程序，在HyperMesh中嵌入應用，簡化了汽車制動器拓撲優化的前后處理工作，并實現了對工作流程的標準化。首先計算殼體最大設計模型的系統壓力容積值，并提取出接觸壓力結果作為優化時的載荷邊界條件；并將計算模型導入到HyperMesh中，對模型進行清理。因為只需對殼體進行優化，所以要刪除其余所有零件、載荷、分析步等信息，并且施加新的載荷和分析步。如果不用自動化程序，手工進行這些操作，需要15-25分鐘左右的時間。但使用了Altair Process Manager編制的自動化程序，分析人員只需要輸入所需參數，這一步的工作2-3分鐘即可完成。
分析運行結束后在HyperMesh中查看約束反力。不需要進入后處理操作界面，可以查看約束反力值。這個約束反力值將作為下一步優化載荷邊界。
展開 基于 VC++和 ADAMS/Car 的汽車制動 性能仿真分析系統
為了提高汽車制動系統的虛擬研發速度，利用 VC++6.0 的編程環境和 ADAMS 可執行批處理文件的功能，以 ADAMS/CAR 軟件為基礎平臺，開發了汽車制動性能仿真分析系統。通過 VC++前臺開發出友好、方便、易用的人機交互界面，用戶在使用此軟件時，只需在此界面中輸入整車結構參數及仿真設置參數，系統在后臺獲取這些參數并轉換為需要對 ADAMS 進行的操作命令后封裝入 acar.cmd 文件中, ADAMS 調用此文件后即可自動實現整車虛擬模型建立及計算仿真，并獲取仿真試驗數據。設計人員利用此系統，可提高虛擬模型的建模效率，大大減少汽車制動系統研究與設計的工作量。
基于VC_和ADAMS_Car的汽車制動性能仿真分析系統.pdf
展開 Adams制動仿真助力美馳汽車公司縮短30%制動距離
項目背景
監管機構正在不斷要求汽車制造商提高性能標準，其中一個典型的例子就是聯邦機動車輛安全標準105和121，兩個標準對制動系統的要求愈發的嚴格，要求重型卡車和掛車在常規制動以及緊急制動條件下都應具有很好的安全制動性能。這些法規中的典型要求是減小緊急條件下的制動距離。實現這樣的目標可以通過設計更大、更重、更昂貴的制動系統來達到目的。但美馳的首席工程師Ragnar Ledesma并沒有采用這種方法，而是通過更改ABS的控制算法來實現所有中重型卡車的制動目標。
ABS系統是基于mu-slip曲線(摩擦系數與輪胎縱向滑移曲線)來設計的，而mu-slip曲線定義了輪胎縱向滑移與制動力矩的關系。mu-slip曲線上，滑移率為10%到15%的區間，一般為最大制動扭矩位置。制動過程中，不斷的增加制動的壓力，某一刻輪胎的滑移率超過這個最佳的點，從而使制動扭矩減小。ABS系統的目的是防止制動壓力大幅度增加，超過最大制動力矩發生的點。除了控制制動力矩，ABS系統還能使輪胎繼續滾動，這有助于司機保持轉向能力。
通過比較每一個車輪與整車的速度，ABS系統可以預估輪胎縱向滑移。輪胎的速度用傳感器很容易測量，車輛的速度不能直接測量，所以需要通過一套算法來估算整車的速度。該算法的輸入主要包括每個車輪的輪速、轉向車輪轉角、橫擺角以及汽車是否在剎車還是加速模式。當前ABS系統的狀態是由離散的控制系統來定義的，對應的離散狀態分別為增壓，減壓和保壓三種。這限制了達到最大化制動扭矩的能力，整車在整個制動過程中，均會使輪胎滑移率保持在最優滑移率位置上下波動。
展開 汽車高位制動燈難達 CIE 標準？OAS 光學軟件高效優化破局
光線追跡與性能驗證
利用 OAS 軟件的光線追跡功能，可對高位制動燈系統的光線傳播路徑進行全面模擬。軟件能精準計算光線從光源發出，經過透鏡等光學部件作用后的傳播軌跡、光照強度分布以及色度坐標等關鍵參數。
強度探測器結果 / 追跡效果圖
法規檢測結果
總結
本案例彰顯了 OAS 光學軟件在汽車光學系統設計領域的優勢。在汽車高位制動燈的設計過程中，OAS 軟件通過精準的模型構建、參數設定以及全面的光線追跡與性能分析，為設計人員提供了可靠的技術支持，確保了高位制動燈在光色合規性和警示效果方面的卓越表現。
展開 汽車制動系統結構解析_汽車知識圖解
如判斷車輪沒有抱死，制動壓力調節裝置不參加工作，制動力將繼續增大；如判斷出某個車輪即將抱死，ECU向制動壓力調節裝置發出指令，關閉制動缸與制動輪缸的通道，使制動輪的壓力不再增大；如判斷出車輪出現抱死拖滑狀態，即向制動壓力調節裝置發出指令，使制動輪缸的油壓降低，減少制動力。
● 什么是ESP?
車身電子穩定系統(Electronic Stability Program，簡稱ESP)，是博世(Bosch)公司的專利。其他公司也有研發出類似的系統，如寶馬的DSC、豐田的VSC等等。
ESP系統其實是ABS（防抱死系統）和ASR（驅動輪防滑轉系統）功能上的延伸，可以說是當前汽車防滑裝置的最高形式。主要由控制總成及轉向傳感器（監測方向盤的轉向角度）、車輪傳感器（監測各個車輪的速度轉動）、側滑傳感器（監測車體繞縱軸線轉動的狀態）、橫向加速度傳感器（監測汽車轉彎時的離心力）等組成。控制單元通過這些傳感器的信號對車輛的運行狀態進行判斷，進而發出控制指令。
● ESP是如何工作的?
當汽車快速行駛或者轉向時，產生的橫向作用力會使汽車不穩定，易發生事故，而ESP系統可以將這種情況防患于未然。那么這套系統是如何做到的呢?
當車輛前面突然出現障礙物時，駕駛員必須快速向左轉彎，此時轉向傳感器將此信號傳遞到ESP控制總成，側滑傳感器和橫向加速度傳感器發出汽車轉向不足的信號，這就意味著汽車將會直接沖向障礙物。那么這時ESP系統將會瞬間將后輪緊急制動，這樣就能產生轉向需要的反作用力，使汽車按照轉向意圖行駛。
如果在汽車轉向后行駛的左車道上反向轉向時，汽車會有轉向過度的危險，向右的扭矩過大，以至于車尾甩向左側。這時ESP系統會將左前輪制動，扭矩就會減小，使得汽車順利轉向。
展開 汽車制動器知識.
汽車制動器是汽車的制動裝置，汽車所用的制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動器摩擦副中的旋轉元件為制動鼓，其工作表面為圓柱面；盤式制動器的旋轉元件則為旋轉的制動盤，以端面為工作表面。汽車制動器是指產生阻礙車輛運動或運動趨勢的力（制動力）的部件，其中也包括輔助制動系統中的裝置。
簡介
概念及作用
鼓式制動器根據其結構都不同，又分為：雙向自增力蹄式制動器、雙領蹄式制動器、領從蹄式制動器、雙從蹄式制動器。其制動效能依次降低，最低是盤式制動器；但制動效能穩定性卻是依次增高，盤式制動器最高。也正是因為這個原因，盤式制動器被普遍使用。但由于為了提高其制動效能而必須加制動增力系統，使其造價較高，故低端車一般還是使用前盤后鼓式。用來讓輪胎與地面加大摩擦系數的設備，主要分為鼓式和碟式，也是用來駐車用的，鼓式迅間制動力度大，但發熱后制動力下降得快；碟式制動技術性大，迅間制動力不夠鼓式的大，但發熱后還是可以保持較為良好的制動效果，而且高級的碟式剎車有6個剎車泵，可以做好很好的制動較果，所以現代小車都是采用碟式制動器。
如何正確使用
汽車上一般都設有腳制動和手制動兩套獨立的制動機構。使用制動的目的是強制汽車迅速減速直至停車，或在下坡時維持一定車速，另外，還可用來使停歇的汽車可靠地保持在原地不溜滑。在行車中，正確使用制動，不僅有利于保證行車安全，而且有利于節約燃料，減少輪胎磨損，防止機件損壞。應該如何正確使用制動？你會使用制動嗎？一、預見性制動駕駛員按照自己的目的或針對已發現的情況，為停車采取的提前減速制動措施，稱預見性制動。方法是迅速抬起油門踏板，充分利用發動機的牽制作用，同時輕踩制動踏板，使汽車降低車速。當汽車接近停止時，踏下離合器踏板，將變速器擋位置于空擋，將車平穩地停在預定的位置上。
展開 汽車制動噪聲的防治
汽車制動噪聲的防治
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常見的汽車制動器解析
常見的汽車制動器解析
信封印刷 聚氨酯發泡設備 速生柳 燃氣設備 廣播電視塔防腐維護 鋼煙囪防腐刷漆 污水池堵漏
在日常車輛行駛的過程中，最為常用的一項動作就是剎車，為了避免前方的障礙物，或者下坡行駛中為了保持速度問題，都要需用到汽車的制動系統，而實現這一切的動作的核心部件就是制動器。我們最為常見的兩種制動器為鼓式制動器和盤式制動器兩種，今天我們就來為大家詳細介紹一下這兩種制動器。
鼓式制動器 :
鼓式制動器的旋轉元件是制動鼓，固定元件是制動蹄，制動時制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉，外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內圓柱面上，對鼓產生制動摩擦力矩。凡對蹄端加力使蹄轉動的裝置統稱為制動蹄促動裝置，制動蹄促動裝置有輪缸、凸輪和楔。
制動器根據動力輔助的方式不同，可以分為以下三種：以液壓制動輪缸作為制動蹄促動裝置的制動器稱為輪缸式制動器；以凸輪作為促動裝置的制動器稱為凸輪式制動器；用楔作為促動裝置的制動器稱為楔式制動器。其中我們最為常見的制動器就是輪崗式制動器。下面就來介紹幾種輪崗式制動器。
1、領從蹄式 :
其特點是兩個制動蹄各有一個支點，濟南租車公司一個蹄在輪缸促動力作用下張開時的旋轉方向與制動鼓的旋轉方向一致，稱為領蹄；另一個蹄張開時的旋轉方向與制動鼓的旋轉方向相反，稱為從蹄。
2、雙領蹄和雙向雙領蹄式 :
汽車前進時兩個制動蹄均為領蹄的制動器稱為雙領蹄式制動器。雙領蹄式制動器的結構特點是，每一制動蹄都用一個單活塞制動輪缸促動，固定元件的結構布置是中心對稱式。雙向雙從蹄式制動器使用了兩個雙活塞輪缸，無論汽車前進還是倒車，都是雙領蹄式制動器，故稱雙向雙領蹄式制動器.
3、雙從蹄式 :
汽車前進時兩個制動蹄均為從蹄的制動器為雙從蹄式制動器。
展開 汽車制動系統踏板感優化分析
摘要：介紹了汽車制動踏板感的表述方法，并分析制動踏板感的影響因素。結合某越野車型的制動踏板感問題，詳細闡述了制動踏板感優化分析方法。結果表明：優化后的制動踏板感曲線計算值與實測值一致，誤差在 10%以內；優化后的制動踏板感符合初始定義標準，且與對標車相當。
引 言
隨著汽車的發展，人們對制動系統不僅要求更短的制動距離，而且對制動系統踏板感的舒適性能也提出要求。首先介紹制動踏板感的表述方法，然后對其影響因素進行分析，最后結合某越野車型的制動踏板感問題，詳細闡述制動踏板感的優化分析方法。
1 制動踏板感表述方法
踏板力與減速度關系曲線、踏板行程與減速度關系曲線是表示和評價制動踏板感的有效方法，因此定義這兩種關系曲線是研究制動踏板感的基礎。圖 1、圖 2 是目前常用的踏板力、踏板行程與減速度的關系曲線。從圖中可以看出，關系曲線會定義一個范圍，并規定同一減速度下的踏板力、踏板行程的上限和下限值。制動踏板感的計算誤差、測量誤差以及客戶使用的主觀性等因素決定了制動踏板感需要定義在一個范圍內[1]。
圖 1 踏板力與減速度關系曲線
圖 2 踏板行程與減速度關系曲線
2 影響因素分析
2.1 輪邊最大抱死液壓
制動系統匹配或者制動踏板感匹配應該首先進行壓力匹配，壓力匹配對制動性能產生影響，包括同步附著系數，前、后輪抱死順序等，不再贅述，重點說明其對制動踏板感的影響。從圖3可以看出，輸入力（輸入力與杠桿之比為踏板力）與真空助力器及制動主缸總成助力特性相關，而輪邊最大抱死液壓決定真空助力器及制動主缸總成拐點液壓的選擇，即影響真空助力器及制動主缸總成的選型，進而影響踏板力。
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電動汽車真空助力制動系統仿真研究
仿真結果顯示，隨著真空度的增大，真空助力器制動力輸出越大，最大助力點出現的越遲，可以獲得更多的大氣伺服助力；同時始動力不斷減小。真空助力比不受影響；（c）研究了真空泵響應是否滿足搭配的助力器。仿真結果顯示，助力器輸出力與踏板輸入力相協調，符合制動要求。真空泵抽速、啟停真空度、罐體大小與真空助力器的需求搭配合理。制動主缸液壓壓力滿足制動強度需求。
