基于汽车制动综合性能的鼓式制动器优化设计.pdf

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紧蹄制动器效能因素为：K，=i磊≤考‰；松蹄制基于汽车制动综合瞰皂的鼓式制动器优化设计其中：局一R2丽嚣蠹等篙悉卷丽丽，6，：6：：arctan[』堕害等笔生l厂]墅垄堕曼由文献[1]得：K=罟。杨仁华2．2优化目标函数(西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039)摘要：本文针对汽车鼓式制动器提出：以制动鼓体积最小，制动过程中温升最低，制动效能因素最大为目标，综合考虑汽车制动时的性能，进行多目标优化设计，用惩罚函数法建立了优化目标函数；应用MATLAB遗传算法工具箱进行寻优求解，并进行了实例计算。计算结果表明：这种优化方法是合理可行。关键词：多目标优化；遗传算法；鼓式制动器前言以温升、体积与制动效能因素为目标进行多目标优化。鼓式制动器由于具有可靠性高，兼容性好，技术成熟，安装、拆卸方便等优点而得到广泛的应用。基于ABS、TCS等先进控制方法在车辆制动系统中的普及应用。车辆在制动时能充分利用地面条件，以理想的状态制动。但车辆高速时进行紧急制动的状况同益增多，对制动器提出了新的要求，即在高速状况下紧急制动，摩擦副温升不能过高(<700度)．以免发生热衰退现象，降低制动效能。目前运用计算机技术进行的制动器设计，是通过建立整车制动动力学模型，进行制动性能的仿真分析，从而得出制动性能与整车的匹配关系。由该方法制造的制动器虽然能达到设计要求，但是在高速紧急情况下进行制动或是在一定强度下长时间制动势必引起制动效能下降。另外，制动器也有有效尺寸的设计要求，如果制动器的尺jr能够减小，将给整车的布局留下更广阔的空间。基于以上分析，为了提高鼓式制动器的制动效能和制动效能的恒定性以及减小制动器尺寸，在分析鼓式制动器设计过程中所必须满足的性能指标和约束条件的基础上，本文提出了以制动温升最低、体积最小和制动效能因素最大为目标函数的多目标优化设计数学模型，然后采用MATLAB优化工具箱中的遗传算法进行优化求解，得到了较理想的优化结果。基于多目标的优化模翟童立领蹄从蹄鼓式制动器结构参数及受力图如图l所示，在张开力F01和F。的作用下左右两个制动蹄紧靠制动鼓产生摩擦阻力矩而制动的。F，为制动蹄的压紧力，R．为摩擦力的作用半径。6。为x轴与力F，的作用线之间的夹角。其主要结构参数有制动器摩擦片起始角a’，摩擦片包角p，张开力Fo，或F02到制动器中心的距离Or,，制动蹄销中心的位置c和c’等：假设紧蹄与松蹄的结构参数相同，即摩擦片的起始角a’和摩擦片包角B相同，制动蹄销中心对称。2．1设计变量其中，a’为摩擦片的起始包角，p为摩擦片包角，b．为摩擦片宽度，R为制动鼓半径，c和c1为制动蹄销中心的位置，a为张开力到制动器中心的距离，b2为制动鼓宽度，e为制动鼓厚度，d为制动缸径，p为制动压力。图1结构参数及受力图本文以汽车制动器的综合性能多目标进行优化，其各子目标为：制动器制动效能因素最大、制动器体积最小和制动时温升最低，下面分叙各子目标函数。2．2．1制动器效能因素式中：M，为制动器输出的制动力矩，F为输入力，R】为摩擦力作用半径，因此：动器效能因素为：量．：f为制动鼓与摩擦片间的摩擦系数。故：制动器效能因素为K=K．十K：。收穆日期：2010—07-10修回日期：2010—08一01作者简介：杨仁华，从事汽车计算机辅助设计与汽车计算机辅助工程研究。DOI：1O．8969／3．issn．1127=【xl，而，而，_，％，矗，z7，xs，曷，xm工lI】=虹‘，p，bl，R，c’，c，口，62，P，d，川。!塑±!!671-6396．2010．25．020‘c(cos82+，sin82)一，鸥．Y213一sin2(Ⅱ+B)+sin2q39。1．
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