毕业设计（论文）-ABS汽车防抱死制动系统设计.doc

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1 防抱死制动系统概述
ABS的功能
汽车ABS在高速制动时用来防止车轮抱死,ABS是英文Anti-lock Brake Syetem的缩写,全文的意思是防抱死制动系统,简称ABS。
凡驾驶过汽车的人都有这样的经历:在积水的柏油路上或在冰雪路面紧急制动时,汽车轻者会发生侧滑,严重时会掉头、甩尾,甚至产生剧烈旋转。制动力过大,将使车轮抱死,汽车方向失去控制后,若是弯道就有可能从路边滑出或闯入对面车道,即使不是弯道也无法躲避障碍物,产生这些危险状况的原因在于汽车的车轮在制动过程中产生抱死现象,此时,车轮相对于路面的运动不再是滚动,而是滑动,路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得很小,路面越滑,车轮越容易。总之,汽车制动时车轮如果抱死将产生以下不良影响:方向失去控制,出现侧滑、甩尾,甚至翻车;制动效率下降,延长了制动距离;轮胎过度磨损,产生“小平面”,甚至爆胎。
ABS防抱死制动装置就是为了防止上述缺陷的发生而研制的装置,它有以下几点好处:增加制动稳定性,防止方向失控、侧滑和甩尾;提高制动效率,缩短制动距离(松软的沙石路面除外);减少轮胎磨损,防止爆胎。
现代轿车的ABS由输入传感器、控制电脑、输出调制器及连接线等组成。输入传感器通常包括死个车轮的轮速信号、刹车信号,个别车型还有减速度信号、手刹车或车油面信号。
ABS的第一个优点是增加了汽车制动时候的稳定性。汽车制动时,四个轮子上的制动力是不一样的,如果汽车的前轮抱死,驾驶员就无法控制汽车的行驶方向,这是非常危险的;倘若汽车的后轮先抱死,则会出现侧滑、甩尾,甚至使汽车整个掉头等严重事故。ABS可以防止四个轮子制动时被完全抱死,提高了汽车行驶的稳定性。汽车生产厂家的研究数据表明,装有ABS的车辆,可使因车论侧滑引起的事故比例下降8%左右。
ABS的第二个优点是能缩短制动距离。这是因为在同样紧急制动的情况下,ABS可以将滑移率(汽车华东距离与行驶的比)控制在20%左右,即可获得最大的纵向制动力的结果。
ABS的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况,防止爆胎。事实上,车轮抱死会造成轮胎小平面磨损,轮胎面损耗会不均匀,使轮胎磨损消耗费增加,严重时将无法继续使用。因此,装有ABS具有一定的经济效益和安全保障。
另外,ABS使用方便,工作可靠。ABS的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别,紧急制动时只有把脚用力踏在制动踏板上,ABS就会根据情况进入工作状态,即使雨雪路滑,ABS也会使制动状态保持在最佳点。ABS利用电脑控制车轮制动力,可以充分发挥制动器的效能,提高制动减速度和缩短制动距离,并能有效地提高车辆制动的稳定性,防止车辆侧滑和甩尾,减少车祸事故的发生,因此被认为是当前提高汽车行驶安全性的有效措施。目前ABS已经在国内外中高级轿和客车上得到了广泛使用。
防抱死制动系统的发展历史
ABS装置最早应用在飞机和火车上,而在汽车上的应用比较晚。铁路机车在制动时如果制动强度过大,车轮就会很容易抱死在平滑的轨道上滑行。由于车轮和轨道的摩擦,就会在车轮外圆上磨出一些小平面,小平面产生后,车轮就不能平稳地行驶,产生噪声和挣动。1908年英国工程师J. E. Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论,但却无法将它实用化。接下来的30年中,包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner Mhl的“液压刹车安全装置”与Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版的《汽车科技手册》中写到:“到现在为止,任何通过机械装置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功,当这项装置成功的那一天,即是交通安全史上的一个重要里程碑”,可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久。
当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么?首先该装置需要一套系统实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小,在那个没有集成电路与计算机的年代,没有任何机械装置能够达成如此敏捷的反应!等到ABS系统的诞生露出一线曙光时,已经是半导体技术有了初步规模的1960年代早期。
精于汽车电子系统的德国公司***(***)研发ABS系统的起源要追溯到1936年,当年***申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。1964年(也是集成电路诞生的一年)***公司再度开始ABS的研发计划,最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论,这是ABS(Antilock Braking System)名词在历史上第一次出现!世界上第一具ABS原型机于1966年出现,向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的任务。因为投入的资金过于庞大,ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。Teldix GmbH公司从1970