专利名称：两轴汽车行车制动系Ⅰ型制动性能热衰退虚拟试验方法
技术领域：
本发明涉及一种制动性能热衰退虚拟试验方法，尤其是涉及一种两轴汽车行车制 动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法。
背景技术：
汽车制动器的实际工作过程比较复杂，而制动器作为汽车的一个重要安全部件， 它的实际工作性能及稳定性不仅受到“人-车-环境”系统中其它非车因素影响，同时还与 汽车其它系统和总成相互耦合与作用。对于汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验 系统的建立，不但需要基于制动器台架试验及其有限元仿真相结合所验证得到的制动器的 摩擦系数温度特性，同时还需要综合考虑汽车重量、几何和其它有关部件性能参数作用下 对制动器动态输出力矩的影响，并设法进行误差修正。汽车整车制动试验主要为验证是否符合相应的法规、标准的要求而进行的，汽 车整车制动方面主导性的国家强制性标准主要是GB12676-1999《汽车制动系统结构、 性能和试验方法》和GB7258-1997《机动车运行安全技术条件》，其中1999年修订后的 GB12676-1999 等效采用 了 ECE R13 法规和 ISO 6597-1991，IS07634-1995，IS07635-1991 等 国际标准；GB7258是根据我国机动车运行中的安全要求，由公安部、交通部提出并于1987 年开始实施，1997年作了修订，其第6节“制动系”的要求与GB12676-1999的内容大体相 似。GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》涉及的整车热衰退试验包括1 型试验(紧急制动热衰退和恢复试验)和II型试验(下长坡试验)。汽车实车道路制动试 验特点是真实可靠，一般在汽车试验场进行，可以模拟一些车辆的实际使用工况，是汽车性 能研究不可缺少的基础和重要环节，但它需要投入较多的人力、物力和各种测量仪器，费 用及试验周期仍然相对较长；另外有时由于试验条件和试验安全方面考虑也有所受限。而 虚拟试验为汽车试验提供了特殊高效解决手段。虚拟试验就是借助于计算机的高速解算， 按实际试验要求对基于描述汽车系统及其动态过程的数学模型的仿真模型进行模拟试验: 不仅可以作为真实试验的前期准备工作或在一定程度上替代传统的试验(如一些极限工 况)；大幅减少真实试验次数，降低试验费用，缩短试验周期；较好的交互性，使得各种试验 信息及时反�。徊皇芷筇跫�、场地、时间和次数的限制，试验过程可方便实现回放、再现和 重复。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种两轴汽车 行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，其设计合理、试验投资成本低、模拟效果好 且使用操作简便，能有效解决现有制动系I型制动性能热衰退虚拟测量系统及方法所存在 的投资成本高、模拟性较差、试验方法复杂、试验周期长等多种缺陷和不足。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种两轴汽车行车制动系I型 制动性能热衰退虚拟试验方法，其特征在于该方法包括以下步骤
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步骤一、确定被测试两轴汽车制动器制动摩擦副的摩擦系数_温度之间的函数关 系μ =f (T)，被测试制动器为鼓式制动器或盘式制动器，其确定过程如下101、建立三维几何模型根据被测试制动器的装配结构，利用CAD软件建立被测 试制动器的三维几何模型；102、建立三维热_机耦合有限元模型，其建模过程如下1021、将步骤一中所述三维几何模型导入多场耦合分析软件中；1022、在多场耦合分析软件环境下，选定分析单元并以所选定的分析单元对所述 三维几何模型进行网格划分，所选定的分析单元包括被测试制动器的三维实体结构单元、 摩擦接触单元和对流辐射单元三种类型单元；1023、输入根据工程材料手册所查询出的或者通过常规材料性能测试试验所测 得的被测试制动器的材料物性参数，选择一种收敛快速的摩擦接触算法，同时选定摩擦系 数_温度模型，最终建立三维热_机耦合有限元模型，所述摩擦系数_温度模型为被测试制 动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的函数关系μ =f(T)，式中μ为被测试制动器制 动摩擦副的摩擦系数，τ为被测试制动器制动摩擦副的摩擦接触面温度；所述材料物性参 数包括被测试制动器制动摩擦副所采用材料的弹性模量、密度、导热系数、比热容、热膨胀 系数和泊松比；103、对所建立的三维热-机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，在被测试 制动器制动摩擦副上选定一个或多个测试点，将对所述三维热_机耦合有限元模型在各测 试点上的温度场仿真结果与采用常规制动器温升试验方法对各测试点上所测试的温度测 试结果进行比较，从而对步骤3中所述函数关系μ = f(T)进行验证，实现对函数关系μ =f (T)中的系数进行准确辨识，最终得出被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间 的函数关系μ = f(T)；步骤二、利用运算处理器且根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车 各轴制动器的温升及摩擦性能进行虚拟测试，其测试过程包括以下步骤201、初始参数设定、计算与存储根据汽车I型制动性能热衰退试验方法规定的 进行重复制动的试验工况，确定对被测试制动器进行虚拟试验的试验参数，包括被测试制 动器所处车辆的初始速度Vtl且此时Vtl =常量V、汽车制动减速度％、被测试制动器的初始 温度Ttl、循环制动次数和制动周期，并且根据所确定的循环制动次数和制动周期对总循环 次数m和循环周期t进行设定；之后，调用参数设置单元输入所述试验参数和汽车及制动器 的结构参数，同时根据测试精度及效率需求设定时间步长At，并计算出每一次循环制动过 程的时间总步数k = t/At，且将所输入的％、彻、!11、t、At、k、和Ttl均同步存入存储单
元内；同时调用参数计算单元并根据公式卿计算得出被测试制动器中旋转部件的
初始角速度Oci，并将初始角速度COci分别转存为(^和后同步存入存储单元内；被测试 制动器所处车辆为两轴汽车，则所述被测试制动器包括对两轴汽车的前轮进行制动的前轴 制动器和对两轴汽车的后轮进行制动的后轴制动器；所述旋转部件为所述鼓式制动器的制 动鼓或盘式制动器的制动盘；202、建模所述运算处理器根据汽车五自由度制动动力学方程组^Fx =^Ffb+Fj-Fe=-Max<!ΣΜΥ =-2扎+ +Frd》b = Is&Y建立被测试制动器所处两轴汽车 EMwf =Mbf-FftT = Iwf^wf
^Mwr =Mbr+IFeT-Ffl3T = Iwr^wr
的动力学模型，所述两轴汽车的前轮和后轮的半径相同，式中Σ FX、E FZ、E ΜΥ、Σ Mwf* Σ Μ 分别为汽车纵向合力、悬挂质量垂向合力、悬挂质量俯仰合力矩、前轮合力矩和后轮 合力矩；Ffb和Fa为根据轮胎模型、滑移率和车轮载荷计算出来的汽车前、后轮纵向地面作 用力；F。Ffk, Ffd, Frk, Frd, Mbf和Mto分别为发动机制动力、前悬架弹性元件作用力、前悬架阻 尼元件作用力、后悬架弹性元件作用力、后悬架阻尼元件作用力、前轴制动器输出力矩和后 轴制动器输出力矩，且上述变量均为在预先设置初始值的基础上根据制动动力学方程组动 态解算；M、Ms、Is、Iwf和1 分别为汽车质量、悬挂质量、悬挂质量绕质心转动惯量、前轮转动 惯量和后轮转动惯量且在步骤201中进行设定；a、b和r分别为汽车质心到前轴距离、质心 到后轴距离和车轮的滚动半径且在步骤201中进行设定；ax、asZ、ε sY、ε wf和ε 分别为汽 车纵向加速度、悬挂质量垂向加速度、悬挂质量俯仰角加速度、前轮角加速度和后轮角加速 度，且上述变量根据制动动力学方程组动态解算；建立所述两轴汽车动力学模型的同时，将上述参数分别对应存入存储单元内，且
此时 Swf =Swr ^ 5iyf = ^yr = ； r3.6r203、被测试两轴汽车制动热衰退循环过程中持续制动时制动器的管路压力值确 定，其确定过程如下2031、调用管路压力值确定�？榻械谝桓鍪奔洳匠t内制动器管路压力值的 确定，其确定过程如下20311、先按照管路压力非线性递增规律确定前轴制动器和后轴制动器的管路压 力递增量Apf ^P Δ pr，再根据公式Pif = Ptlf+Δ Pir = Ptlr+Δ pr，计算得出此时间步长 Δ t结束时前轴制动器和后轴制动器的管路压力Pif和Py并将Pif和Pk分别转存为Pf和 Pp对存储单元内的管路压力参数进行实时更新，其中Pm和Pto为被测试两轴汽车前轴制动 器和后轴制动器的推出压耗；20312、根据步骤20311中计算得出的Pf和ρ,，计算得出前轴制动器和后轴制动器 的输出力矩Mbf和Mto，并对存储单元内的输出力矩参数进行实时更新；20313、结合步骤202中所述的发动机制动力Fe以及汽车前、后轮纵向地面作用力
Ffb 和 Frb,并根据公式Σ Mwf = Mbf-Ffb τ = Iwf ^wf 和= Mbr.r _Ffb = 1W^w ,
计算得出被测试两轴汽车前后轮的角减速度￡wf和ε ，并对存储单元内的角减速度参数 进行实时更新；20314、调用角速度计算�？榍腋莨溅� if = ω f- ε wf X Δ t和ω化= ωΓ-ε Χ At，计算得出此时间步长At结束时前轴制动器或后轴制动器的角速度ω if和
11并转存为《,和以对存储单元内的角速度参数进行实时更新；20315、根据公式Σ Fx = _2 (Ffb+Frb) -Fe = -Max,计算得出此时间步长Δ t结束时被 测试两轴汽车的减速度aiX并转存为ax ；再根据公式Vitl = V0-ax · Δ t计算得出此时间步长 Δ t结束时被测试两轴汽车的车速Vitl并转存为Vtl，以对存储单元内的车速参数进行实时更 新；
"V" — CO . r20316、结合 cof、ωΓ 和 V。，并根据公式 Slf = 0xl00% 和
Vo
V — Co · r
Sir =计算得出前轮和后轮的滑移率Sif和、并分别转存为Sf和、以对存
vO
储单元内的滑移率参数进行实时更新；20317、根据轮胎模型且结合Sf和s,，计算得出此时间步长At结束时汽车前、后 轮纵向地面作用力Ffb和Fa并同步存入存储单元内，且相应对步骤202中所建立的动力学 模型进行实时更新；20318、根据车速Vtl并结合经常规试验测试得出的发动机制动力Fe与车速Vtl之间 的函数关系，计算得出此时间步长At结束时发动机制动力Fe并同步存入存储单元内，并 相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20319、判断 ax_3 是否小于 S，其中 δ = 0. 01 0. 001 当 ax_3 < δ 时，将 步骤20311中计算得出的pf和化输出并另存为Pmf和p ，并将Pmf和p 作为制动热衰退循 环过程中持续制动时前轴和后轴制动器的管路压力值；否则，进入步骤2032 ；2032、调用管路压力值确定模块进行下一时间步长Δ t内制动器管路压力值的确 定，其确定过程如下20321、先按照管路压力非线性递增规律确定前轴制动器和后轴制动器的管路压 力递增量Δ Pf和Δ pr，再根据公式Pif = Pf+ Δ Pf和Pir = Pr+ Δ pr,计算得出此时间步长Δ t 结束时前轴制动器和后轴制动器的管路压力Pif和Pk并将Pif和Pk分别转存为Pf和Py以 对存储单元内的管路压力参数进行实时更新；20322、再根据步骤20321中计算得出的Pf和ρ,，计算得出前轴制动器和后轴制动 器的输出力矩Mbf和Mbr,并对存储单元内的输出力矩参数进行实时更新；20323、结合步骤202中所述的发动机制动力Fe以及汽车前、后轮纵向地面作用力
Ffb 和 Frb,并根据公式Σ Mwf = Mbf-Ffb τ = Iwf ^wf 和 ^mw = Mbr.r _Ffb .r = IwAvr ,
计算得出被测试两轴汽车前后轮的角减速度￡wf和ε ，并对存储单元内的角减速度参数 进行实时更新；20324、调用角速度计算�？榍腋莨溅� if = ω f- ε wf X Δ t和ω ir = ω r- ε Χ At，计算得出此时间步长At结束时前轴制动器或后轴制动器的角速度和(Oy并转 存为COf和G^以对存储单元内的角速度参数进行实时更新；20325、根据公式Σ Fx = _2 (Ffb+Frb) -Fe = -Max,计算得出此时间步长Δ t结束时被 测试两轴汽车的减速度aiX并转存为ax ；再根据公式Vitl = V0-ax · Δ t计算得出此时间步长 Δ t结束时被测试两轴汽车的车速Vitl并转存为Vtl，以对存储单元内的车速参数进行实时更 新；
20326、结合 ω,、ωΓ 和 V。，并根据公式 Slf = V° ~^ ‘r χ 100% 和
Vo
"V" — (O . r
Sir= ° ν Γ计算得出前轮和后轮的滑移率Sif和Sh并分别转存为Sf和^，以对存
Vo
储单元内的滑移率参数进行实时更新；20327、根据轮胎模型且结合Sf和s,计算得出此时间步长Δ t结束时汽车前、后轮 纵向地面作用力Ffb和Fa并同步存入存储单元内，并相应对步骤202中所建立的动力学模 型进行实时更新；20328、根据车速Vtl并结合经常规试验测试得出的发动机制动力Fe与车速Vtl之间 的函数关系，计算得出此时间步长At结束时发动机制动力Fe并同步存入存储单元内，并 相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20329、判断 ax_3 是否小于 δ，式中 δ = 0.01 ~ 0. 001 当 ax_3 < δ 时，将 步骤20321中计算得出的pf和ρ,输出并另存为Pmf和ρ ，并将Pmf和ρ 作为制动热衰退循 环过程中持续制动时前轴和后轴制动器的管路压力值；否则，返回步骤20321 ；204、循环制动按照步骤201所设定的参数与步骤202中所建立的两轴汽车的动 力学模型，在保持前轴制动器和后轴制动器的最大管路压力Pf = Pmf且Pr = Pmr的前提下， 分m次分别对所述前轴制动器与后轴制动器的制动热衰退过程进行循环虚拟测试，其循环 虚拟测试的测试过程如下2041、调用循环测试模块进行制动热衰退试验过程中第一个时间步长At内的试 验，其试验过程如下20411、按照步骤20311至步骤20318，分别计算得出此时间步长At结束时前轴制 动器和后轴制动器的角速度《if和ω&、汽车前、后轮纵向地面作用力Ffl^n Fa以及发动机 制动力Fe，并将前轴制动器和后轴制动器的角速度和分别转存为(^和后，相 应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20412、制动器温升计算，调用制动器温升计算�？槎源耸奔洳匠t内前轴制动 器和后轴制动器的瞬时动态温度T (t)分别进行计算，其计算过程如下20412a、根据公式pbf = Mbf(Of，计算出此时间步长At内的前轴制动器和和后轴制 动器的吸收制动功率Pbf和pto，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的吸收制动功 率Pbf和Pto同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的吸收制动功率参数进行实时更 新；20412b、根据温度变化微分方程 PbfXdt-hXA[T(t)_TE]dt = mXcXdT(t)和 PtoXdt-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)，分别求解出此时间步长At内前轴制动器和后 轴制动器的瞬时动态温度T (t)，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温 度T(t)同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轴制动器和后轴制动器的瞬时 动态温度参数进行实时更新；式中，h为前轴制动器或后轴制动器的对流换热系数，m为前 轴制动器或后轴制动器的旋转部件的质量，c为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件所采 用材料的比热，Te为环境温度；20413、热衰退摩擦性能计算调用热衰退摩擦性能计算单元，根据步骤103中验 证的函数关系μ =f(T)且结合步骤20412b中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T (t)，相应分别计算出前轴制动器和后轴制动器在此时间步长At内的热态摩 擦系数Pf* μ^并相应存入存储单元内；20414、调用所述参数计算单元，且根据制动器效能因数的常规计算方法且结合步 骤20413中计算得出的热态摩擦系数μ,，计算得出此时间步长At内前轴制动器 和后轴制动器的效能因数BFf和；再根据制动器输出力矩的常规计算方法，且结合此时 所计算出来的效能因数BFf和与前轴制动器管路压力Pf和后轴制动器管路压力Pr，相 应推算得出此时间步长△ t结束时，前轴制动器和后轴制动器的输出力矩Mbf和Mto，并将所 计算出来的效能因数BFf和以及输出力矩Mbf和^同步存入所述存储单元内，对所述存 储单元内的制动器效能因数和输出力矩参数进行实时更新；同时，相应对步骤203中所建 立的两轴汽车动力学模型进行实时更新；20415、利用步骤20414中实时更新后的两轴汽车动力学模型，且根据公式Σ Mwf = Mbf-Ffb T=Iwf ε wf，调用参数计算�？榧扑愕贸龃耸奔洳匠t结束时的前轮角加速度ε wf 和后轮角加速度ε ，并将此时所计算出来的前轮角加速度￡wf和后轮角加速度同步 存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轮角加速度参数进行实时更新；2042、调用循环测试�？榻兄贫馐怨讨邢乱皇奔洳匠t内的测试，其测 试过程如下20421、按照步骤20321至步骤20328，分别计算得出此时间步长At结束时前轴制 动器和后轴制动器的角速度《if和ω&、汽车前、后轮纵向地面作用力Ffl^n Fa以及发动机 制动力Fe，并将前轴制动器和后轴制动器的角速度(Oif和转存为Cof和ωρ并相应对 步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20422、制动器温升计算，调用制动器温升计算�？槎源耸奔洳匠t内前轴制动 器和后轴制动器的瞬时动态温度T (t)分别进行计算，其计算过程如下20422a、根据公式pbf = Mbf(Of，计算出此时间步长At内的前轴制动器和和后轴制 动器的吸收制动功率Pbf和pto，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的吸收制动功 率Pbf和Pto同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的吸收制动功率参数进行实时更 新；20422b、根据温度变化微分方程 Pbf X dt_h X A [Τ (t) _TE] dt = mXcXdT(t)和 PtoXdt-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)，分别求解出此时间步长At内前轴制动器和后 轴制动器的瞬时动态温度T (t)，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温 度T(t)同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轴制动器和后轴制动器的瞬时 动态温度参数进行实时更新；式中，h为前轴制动器或后轴制动器的对流换热系数，m为前 轴制动器或后轴制动器的旋转部件的质量，c为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件所采 用材料的比热，Te为环境温度；20423、热衰退摩擦性能计算调用热衰退摩擦性能计算单元，根据步骤103中验 证的函数关系μ =f(T)且结合步骤20412b中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬 时动态温度T (t)，相应分别计算出前轴制动器和后轴制动器在此时间步长At内的热态摩 擦系数μ f和l·^并相应存入存储单元内；20424、调用所述参数计算单元，且根据制动器效能因数的常规计算方法且结合步 骤20423中计算得出的热态摩擦系数Pf和μ,，计算得出此时间步长At内前轴制动器和后轴制动器的效能因数BFf和；再根据制动器输出力矩的常规计算方法，且结合此时所 计算出来的效能因数BFf和与前轴制动器管路压力Pf和后轴制动器管路压力Pr，相应 推算得出此时间步长△ t结束时，前轴制动器和后轴制动器的输出力矩Mbf和Mto，并将所计 算出来的效能因数BFf和以及输出力矩Mbf 同步存入所述存储单元内，对所述存储 单元内的制动器效能因数和输出力矩参数进行实时更新；同时，相应对步骤203中所建立 的两轴汽车动力学模型进行实时更新；20425、利用步骤20424中实时更新后的两轴汽车动力学模型，且根据公式Σ Mwf = Mbf-Ffb T=Iwf ε wf，调用参数计算模块计算得出此时间步长At结束时的前轮角加速度ε wf 和后轮角加速度ε ，并将此时所计算出来的前轮角加速度￡wf和后轮角加速度同步 存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轮角加速度参数和后轮角加速度参数进行实 时更新；20426、本时间步长Δ t结束时，对当前所述存储单元内更新后的被测试两轴汽 车的车速Vtl进行判断当Vq > ^^时，返回步骤2042，继续进行制动试验过程中的下一
时间步长At内的试验测试，如此不断循环；当v< ^^时，说明已经完成本次热衰退试
vo 2
验虚拟测试过程中的制动试验过程，则进入步骤2043，此时本次热衰退试验中制动试验过 程所用时间步数为H1 ；2043、制动器提速散热阶段的制动器温度计算，其计算过程如下20431、调用制动器提速散热�？榻醒诽崴偕⑷燃扑愎讨械谝桓鍪奔洳匠� At内的计算，其计算过程如下20431a、根据公式-hXA[T(t)_TE]dt =mXcXdT(t)，求解出此时间步长At内前 轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储 单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度，h为前轴制动器或后轴制动器的对流 换热系数，mbf为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件的质量，c为前轴制动器或后轴制动 器的旋转部件所采用材料的比热；20431b、提速散热摩擦性能计算根据步骤103中验证的函数关系μ = f (T)且结 合步骤20431a中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，计算出前轴 制动器和后轴制动器在此时间步长At内的热态摩擦系数l·^，并相应存入存储单元 内；20432、调用制动器提速散热�？榻醒诽崴偕⑷燃扑愎讨邢乱桓鍪奔洳匠� At内的计算，其计算过程如下20432a、根据公式-hXA[T(t)_TE]dt =mXcXdT(t)，求解出此时间步长At内前 轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储 单元内的温度参数进行实时更新；20432b、提速散热摩擦性能计算根据步骤103中验证的函数关系μ = f (T)且结 合步骤20432a中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T (t)，计算出前轴 制动器和后轴制动器在此时间步长At内的热态摩擦系数1^和l·^，并相应存入存储单 元内；
20433、返回步骤20432，继续进行循环提速散热计算过程中下一个时间步长At 的计算，不断重复且经HI1 = (t-niX At)/At个时间步长计算后进入步骤20434，且本次热 衰退试验中提速散热计算过程所用时间步数为Hl1 ；2044、重复步骤2041至步骤2043，直至完成m次热衰退性能循环虚拟测试，则完成 所述被测试两轴汽车前轴制动器和后轴制动器的温升及摩擦性能虚拟测试过程；步骤二进行虚拟测试过程中，通过与所述运算处理器相接的显示器输出所述存储 单元内所存储的所有计算数据进行同步显示，此时被测试两轴汽车各轴制动器的温升及摩 擦性能虚拟测试过程结束。上述两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，其特征是步骤 2044中完成所述被测试两轴汽车前轴制动器的温升及摩擦性能虚拟测试过程后，还需利用 运算处理器且根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车重复制动之后的热衰 退制动效能进行虚拟测试，其测试过程包括以下步骤301、初始参数设定与存储根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车 重复制动之后的热衰退制动效能进行虚拟测试的试验工况，确定对被测试两轴汽车进行虚 拟试验的试验参数，包括被测试制动器所处车辆的初始速度V2并同步存入存储单元内；302、利用步骤202中所建立的两轴汽车动力学模型，计算得出在初始速度为V2且 紧急停车状态下所述两轴汽车的汽车制动距离和制动减速度；步骤302中进行虚拟测试过程中，通过与所述运算处理器相接的显示器输出所述 存储单元内所存储的所有计算数据，汽车热衰退制动效能测试过程结束。上述两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，其特征是步骤 1021中所述的多场耦合分析软件为ADINA软件。上述两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，其特征是步骤103 中所述的常规制动器温升试验方法为采用底盘综合试验台对制动器后桥总成进行的定速 温升试验方法或者采用制动器试验台上对所述制动器总成进行定速温升试验方法。本发明与现有技术相比具有以下优点1、设计合理、操作简便且实现方便，明显简化了两轴汽车行车制动系I型制动性 能热衰退试验的试验过程，大大了缩短试验周期，大幅减小试验成本。2、计算精度较高。3、实用价值高，能简便投入工业生产应用中，可以在制动器生产过程中很方便地 用于进行制动性能的评估与监控，可经济、高效地对制动器的设计、生产、鉴定、销售等环节 进行实时跟踪测试，不仅保证产品质量，还可及时调整产品各项性能指标，增强产品生产的 柔性。4、推广应用前景广泛，符合当前我国两轴汽车制动系I型制动性能热衰退虚拟测 试行业对测试方法所要求的最有效、最精准、最节约的目标要求。5、适用面广，可方便地用于对汽车制动热衰退和制动器摩擦性能热衰退的单因素 或多因素分析、极限工况分析等方面的虚拟试验检测研究。综上所述，本发明设计合理、试验投资成本低、模拟效果好且使用操作简便，能有 效解决现有制动系I型制动性能热衰退虚拟测量系统及方法所存在的投资成本高、模拟性 较差、试验方法复杂、试验周期长等多种缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的试验方法流程图。
具体实施例方式如图1所示的一种两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，包括 以下步骤步骤一、确定被测试两轴汽车制动器制动摩擦副的摩擦系数_温度之间的函数关 系μ =f (T)，被测试制动器为鼓式制动器或盘式制动器，其确定过程如下101、建立三维几何模型根据被测试制动器的装配结构，且采用CAD软件建立被 测试制动器的三维几何模型；102、建立三维热_机耦合有限元模型，其建模过程如下1021、将步骤一中所述三维几何模型导入多场耦合分析软件中；本实施例中，所述 多场耦合分析软件为ADINA软件；1022、在多场耦合分析软件环境下，选定分析单元并以所选定的分析单元对所述 三维几何模型进行网格划分，所选定的分析单元包括被测试制动器的三维实体结构单元、 摩擦接触单元和对流辐射单元三种类型单元；1023、输入根据工程材料手册(具体为由马之庚和任陵柏主编的《现代工程材料 手册》一书，也可参考常规使用的相关材料手册)所查询出的或者通过常规材料性能测试试 验所测得的被测试制动器的材料物性参数，选择一种收敛快速的摩擦接触算法，同时选定 摩擦系数_温度模型，最终建立三维热_机耦合有限元模型，所述摩擦系数_温度模型为被 测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的函数关系μ =f(T)，式中μ为被测试制 动器制动摩擦副的摩擦系数，τ为被测试制动器制动摩擦副的摩擦接触面温度；所述材料 物性参数包括被测试制动器制动摩擦副所采用材料的弹性模量、密度、导热系数、比热容、 热膨胀系数和泊松比；103、对所建立的三维热-机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，在被测试 制动器制动摩擦副上选定一个或多个测试点，将对所述三维热_机耦合有限元模型在各测 试点上的温度场仿真结果与采用常规制动器温升试验方法对各测试点上所测试的温度测 试结果进行比较，从而对步骤3中所述函数关系μ = f(T)进行验证，实现对函数关系μ =f(T)中的系数进行准确辨识，最终得出被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间 的函数关系μ = f(T)；本实施例中，所述常规制动器温升试验方法为采用底盘综合试验台对制动器后桥 总成进行的定速温升试验方法或者采用制动器试验台上对所述制动器总成进行定速温升 试验方法。本实施例中，被测试制动器所处车辆为两轴汽车，且被测试制动器包括前轴制动 器和后轴制动器，则步骤一中需分别对前轴制动器和后轴制动器的制动摩擦副的摩擦系 数-温度之间的函数关系μ =f(T)分别进行确定。步骤二、利用运算处理器且根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车各轴制动器的温升及摩擦性能进行虚拟测试，其测试过程包括以下步骤201、初始参数设定、计算与存储根据汽车I型制动性能热衰退试验方法规定的 进行重复制动的试验工况，确定对被测试制动器进行虚拟试验的试验参数，包括被测试制 动器所处车辆的初始速度Vtl且此时Vtl =常量V、汽车制动减速度％、被测试制动器的初始 温度Ttl、循环制动次数和制动周期，并且根据所确定的循环制动次数(即重复制动次数)和 制动周期对总循环次数m和循环周期t进行设定；之后，调用参数设置单元输入所述试验参 数和汽车及制动器的结构参数，同时根据测试精度及效率需求设定时间步长At，并计算出 每一次循环制动过程的时间总步数k = t/ Δ t，且将所输入的\、a0, m、t、Δ t、k、GJci和Ttl
均同步存入存储单元内；同时调用参数计算单元并根据公式叫计算得出被测试制
3.6r
动器中旋转部件的初始角速度ω^，并将初始角速度(Oci分别转存为cof和后同步存入 存储单元内；被测试制动器所处车辆为两轴汽车，则所述被测试制动器包括对两轴汽车的 前轮进行制动的前轴制动器和对两轴汽车的后轮进行制动的后轴制动器；所述旋转部件为 所述鼓式制动器的制动鼓或盘式制动器的制动盘。实际使用过程中，可以根据具体需要，通过调用参数设置单元输入所述试验参数 和汽车及制动器的结构参数。202、建模所述运算处理器根据汽车五自由度制动动力学方程组
ZFx=-2(Fft+Frb)-Fe=-Max XFz = 2(Ffk+Ffd+Frk+Frd) = MsasZ2^+Fa).a + 2(Frk+FJb = 1AY建立被测试制动器所处两轴汽车的 [Mwf =Mbf-Fft.r = IA
ΣΜ =Mbr+全 Fe.r —Fflrr = IwrSwr
动力学模型，所述两轴汽车的前轮和后轮的半径相同，式中Σ Fx, Σ Fz, Σ ΜΥ、Σ Mwf和[Mwr 分别为汽车纵向合力、悬挂质量垂向合力、悬挂质量俯仰合力矩、前轮合力矩和后轮合力 矩；Ffb和Frt为根据轮胎模型计算出来的的汽车前、后轮纵向地面作用力；Fe、Ffk, Ffd, Frk, Frd, Mbf和Mto分别为发动机制动力(其大小与被检测汽车的车速、档位等参数有关)、前悬 架弹性元件作用力、前悬架阻尼元件作用力、后悬架弹性元件作用力、后悬架阻尼元件作用 力、前轴制动器输出力矩和后轴制动器输出力矩，且上述变量均为在预先设置初始值的基 础上根据制动动力学方程组动态解算；M、Ms、Is、Iwf和1 分别为汽车质量、悬挂质量、悬挂 质量绕质心转动惯量、前轮转动惯量和后轮转动惯量且在步骤201中进行设定；a、b和r分 别为汽车质心到前轴距离、质心到后轴距离和车轮的滚动半径且在步骤201中进行设定； ax>asZ, esY> ewf和ε 分别为汽车纵向加速度、悬挂质量垂向加速度、悬挂质量俯仰角加速 度、前轮角加速度和后轮角加速度，且上述变量根据制动动力学方程组动态解算。建立所述两轴汽车动力学模型的同时，将上述参数分别对应存入存储单元内，且
此时、=‘ =~ 呌=^ = Vo
3.6r 实际对转动惯量I计算时，对于两轴车(含双后轴的三轴车)，其前轴制动器和驱动轴制动器所承受的转动惯量I分别为
, β (Ga+7%G0)r2
权利要求
一种两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、确定被测试两轴汽车制动器制动摩擦副的摩擦系数 温度之间的函数关系μ＝f(T)，被测试制动器为鼓式制动器或盘式制动器，其确定过程如下101、建立三维几何模型根据被测试制动器的装配结构，利用CAD软件建立被测试制动器的三维几何模型；102、建立三维热 机耦合有限元模型，其建模过程如下1021、将步骤一中所述三维几何模型导入多场耦合分析软件中；1022、在多场耦合分析软件环境下，选定分析单元并以所选定的分析单元对所述三维几何模型进行网格划分，所选定的分析单元包括被测试制动器的三维实体结构单元、摩擦接触单元和对流辐射单元三种类型单元；1023、输入根据工程材料手册所查询出的或者通过常规材料性能测试试验所测得的被测试制动器的材料物性参数，选择一种收敛快速的摩擦接触算法，同时选定摩擦系数 温度模型，最终建立三维热 机耦合有限元模型，所述摩擦系数 温度模型为被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数 温度之间的函数关系μ＝f(T)，式中μ为被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数，T为被测试制动器制动摩擦副的摩擦接触面温度；所述材料物性参数包括被测试制动器制动摩擦副所采用材料的弹性模量、密度、导热系数、比热容、热膨胀系数和泊松比；103、对所建立的三维热 机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，在被测试制动器制动摩擦副上选定一个或多个测试点，将对所述三维热 机耦合有限元模型在各测试点上的温度场仿真结果与采用常规制动器温升试验方法对各测试点上所测试的温度测试结果进行比较，从而对步骤3中所述函数关系μ＝f(T)进行验证，实现对函数关系μ＝f(T)中的系数进行准确辨识，最终得出被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数 温度之间的函数关系μ＝f(T)；步骤二、利用运算处理器且根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车各轴制动器的温升及摩擦性能进行虚拟测试，其测试过程包括以下步骤201、初始参数设定、计算与存储根据汽车I型制动性能热衰退试验方法规定的进行重复制动的试验工况，确定对被测试制动器进行虚拟试验的试验参数，包括被测试制动器所处车辆的初始速度V0且此时V0＝常量v、汽车制动减速度a0、被测试制动器的初始温度T0、循环制动次数和制动周期，并且根据所确定的循环制动次数和制动周期对总循环次数m和循环周期t进行设定；之后，调用参数设置单元输入所述试验参数和汽车及制动器的结构参数，同时根据测试精度及效率需求设定时间步长Δt，并计算出每一次循环制动过程的时间总步数k＝t/Δt，且将所输入的V0、a0、m、t、Δt、k、ω0和T0均同步存入存储单元内；同时调用参数计算单元并根据公式计算得出被测试制动器中旋转部件的初始角速度ω0，并将初始角速度ω0分别转存为ωf和ωr后同步存入存储单元内；被测试制动器所处车辆为两轴汽车，则所述被测试制动器包括对两轴汽车的前轮进行制动的前轴制动器和对两轴汽车的后轮进行制动的后轴制动器；所述旋转部件为所述鼓式制动器的制动鼓或盘式制动器的制动盘；202、建模所述运算处理器根据汽车五自由度制动动力学方程组建立被测试制动器所处两轴汽车的动力学模型，所述两轴汽车的前轮和后轮的半径相同，式中∑FX、∑FZ、∑MY、∑Mwf和∑Mwr分别为汽车纵向合力、悬挂质量垂向合力、悬挂质量俯仰合力矩、前轮合力矩和后轮合力矩；Ffb和Frb为根据轮胎模型、滑移率和车轮载荷计算出来的汽车前、后轮纵向地面作用力；Fe、Ffk、Ffd、Frk、Frd、Mbf和Mbr分别为发动机制动力、前悬架弹性元件作用力、前悬架阻尼元件作用力、后悬架弹性元件作用力、后悬架阻尼元件作用力、前轴制动器输出力矩和后轴制动器输出力矩，且上述变量均为在预先设置初始值的基础上根据制动动力学方程组动态解算；M、Ms、Is、Iwf和Iwr分别为汽车质量、悬挂质量、悬挂质量绕质心转动惯量、前轮转动惯量和后轮转动惯量且在步骤201中进行设定；a、b和r分别为汽车质心到前轴距离、质心到后轴距离和车轮的滚动半径且在步骤201中进行设定；aX、asZ、εsY、εwf和εwr分别为汽车纵向加速度、悬挂质量垂向加速度、悬挂质量俯仰角加速度、前轮角加速度和后轮角加速度，且上述变量根据制动动力学方程组动态解算；建立所述两轴汽车动力学模型的同时，将上述参数分别对应存入存储单元内，且此时203、被测试两轴汽车制动热衰退循环过程中持续制动时制动器的管路压力值确定，其确定过程如下2031、调用管路压力值确定�？榻械谝桓鍪奔洳匠う内制动器管路压力值的确定，其确定过程如下20311、先按照管路压力非线性递增规律确定前轴制动器和后轴制动器的管路压力递增量Δpf和Δpr，再根据公式pif＝p0f+Δpf和pir＝p0r+Δpr，计算得出此时间步长Δt结束时前轴制动器和后轴制动器的管路压力pif和pir，并将pif和pir分别转存为pf和pr，对存储单元内的管路压力参数进行实时更新，其中p0f和p0r为被测试两轴汽车前轴制动器和后轴制动器的推出压耗；20312、根据步骤20311中计算得出的pf和pr，计算得出前轴制动器和后轴制动器的输出力矩Mbf和Mbr，并对存储单元内的输出力矩参数进行实时更新；20313、结合步骤202中所述的发动机制动力Fe以及汽车前、后轮纵向地面作用力Ffb和Frb，并根据公式∑Mwf＝Mbf Ffb·r＝Iwfεwf和计算得出被测试两轴汽车前后轮的角减速度εwf和εwr，并对存储单元内的角减速度参数进行实时更新；20314、调用角速度计算�？榍腋莨溅豬f＝ωf εwf×Δt和ωir＝ωr εwr×Δt，计算得出此时间步长Δt结束时前轴制动器或后轴制动器的角速度ωif和ωir，并转存为ωf和ωr以对存储单元内的角速度参数进行实时更新；20315、根据公式∑FX＝ 2(Ffb+Frb) Fe＝ MaX，计算得出此时间步长Δt结束时被测试两轴汽车的减速度aiX并转存为aX；再根据公式Vi0＝V0 aX·Δt计算得出此时间步长Δt结束时被测试两轴汽车的车速Vi0并转存为V0，以对存储单元内的车速参数进行实时更新；20316、结合ωf、ωr和V0，并根据公式和计算得出前轮和后轮的滑移率sif和sir，并分别转存为sf和sr以对存储单元内的滑移率参数进行实时更新；20317、根据轮胎模型且结合sf和sr，计算得出此时间步长Δt结束时汽车前、后轮纵向地面作用力Ffb和Frb并同步存入存储单元内，且相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20318、根据车速V0并结合经常规试验测试得出的发动机制动力Fe与车速V0之间的函数关系，计算得出此时间步长Δt结束时发动机制动力Fe并同步存入存储单元内，并相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20319、判断|aX 3|是否小于δ，其中δ＝0.01～0.001当|aX 3|＜δ时，将步骤20311中计算得出的pf和pr输出并另存为pmf和pmr，并将pmf和pmr作为制动热衰退循环过程中持续制动时前轴和后轴制动器的管路压力值；否则，进入步骤2032；2032、调用管路压力值确定�？榻邢乱皇奔洳匠う内制动器管路压力值的确定，其确定过程如下20321、先按照管路压力非线性递增规律确定前轴制动器和后轴制动器的管路压力递增量Δpf和Δpr，再根据公式pif＝pf+Δpf和pir＝pr+Δpr，计算得出此时间步长Δt结束时前轴制动器和后轴制动器的管路压力pif和pir，并将pif和pir分别转存为pf和pr，以对存储单元内的管路压力参数进行实时更新；20322、再根据步骤20321中计算得出的pf和pr，计算得出前轴制动器和后轴制动器的输出力矩Mbf和Mbr，并对存储单元内的输出力矩参数进行实时更新；20323、结合步骤202中所述的发动机制动力Fe以及汽车前、后轮纵向地面作用力Ffb和Frb，并根据公式∑Mwf＝Mbf Ffb·r＝Iwfεwf和计算得出被测试两轴汽车前后轮的角减速度εwf和εwr，并对存储单元内的角减速度参数进行实时更新；20324、调用角速度计算�？榍腋莨溅豬f＝ωf εwf×Δt和ωir＝ωr εwr×Δt，计算得出此时间步长Δt结束时前轴制动器或后轴制动器的角速度ωif和ωir，并转存为ωf和ωr以对存储单元内的角速度参数进行实时更新；20325、根据公式∑FX＝ 2(Ffb+Frb) Fe＝ MaX，计算得出此时间步长Δt结束时被测试两轴汽车的减速度aiX并转存为aX；再根据公式Vi0＝V0 aX·Δt计算得出此时间步长Δt结束时被测试两轴汽车的车速Vi0并转存为V0，以对存储单元内的车速参数进行实时更新；20326、结合ωf、ωr和V0，并根据公式和计算得出前轮和后轮的滑移率sif和sir，并分别转存为sf和sr，以对存储单元内的滑移率参数进行实时更新；20327、根据轮胎模型且结合sf和sr计算得出此时间步长Δt结束时汽车前、后轮纵向地面作用力Ffb和Frb并同步存入存储单元内，并相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20328、根据车速V0并结合经常规试验测试得出的发动机制动力Fe与车速V0之间的函数关系，计算得出此时间步长Δt结束时发动机制动力Fe并同步存入存储单元内，并相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20329、判断|aX 3|是否小于δ，式中δ＝0.01～0.001当|aX 3|＜δ时，将步骤20321中计算得出的pf和pr输出并另存为pmf和pmr，并将pmf和pmr作为制动热衰退循环过程中持续制动时前轴和后轴制动器的管路压力值；否则，返回步骤20321；204、循环制动按照步骤201所设定的参数与步骤202中所建立的两轴汽车的动力学模型，在保持前轴制动器和后轴制动器的最大管路压力pf＝pmf且pr＝pmr的前提下，分m次分别对所述前轴制动器与后轴制动器的制动热衰退过程进行循环虚拟测试，其循环虚拟测试的测试过程如下2041、调用循环测试�？榻兄贫人ネ耸匝楣讨械谝桓鍪奔洳匠う内的试验，其试验过程如下20411、按照步骤20311至步骤20318，分别计算得出此时间步长Δt结束时前轴制动器和后轴制动器的角速度ωif和ωir、汽车前、后轮纵向地面作用力Ffb和Frb以及发动机制动力Fe，并将前轴制动器和后轴制动器的角速度ωif和ωir分别转存为ωf和ωr后，相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20412、制动器温升计算，调用制动器温升计算模块对此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)分别进行计算，其计算过程如下20412a、根据公式pbf＝Mbfωf，计算出此时间步长Δt内的前轴制动器和和后轴制动器的吸收制动功率pbf和pbr，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的吸收制动功率pbf和pbr同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的吸收制动功率参数进行实时更新；20412b、根据温度变化微分方程Pbf×dt h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)和Pbr×dt h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，分别求解出此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度参数进行实时更新；式中，h为前轴制动器或后轴制动器的对流换热系数，m为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件的质量，c为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件所采用材料的比热，TE为环境温度；20413、热衰退摩擦性能计算调用热衰退摩擦性能计算单元，根据步骤103中验证的函数关系μ＝f(T)且结合步骤20412b中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，相应分别计算出前轴制动器和后轴制动器在此时间步长Δt内的热态摩擦系数μf和μr并相应存入存储单元内；20414、调用所述参数计算单元，且根据制动器效能因数的常规计算方法且结合步骤20413中计算得出的热态摩擦系数μf和μr，计算得出此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的效能因数BFf和BFr；再根据制动器输出力矩的常规计算方法，且结合此时所计算出来的效能因数BFf和BFr与前轴制动器管路压力pf和后轴制动器管路压力pr，相应推算得出此时间步长Δt结束时，前轴制动器和后轴制动器的输出力矩Mbf和Mbr，并将所计算出来的效能因数BFf和BFr以及输出力矩Mbf和Mbr同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的制动器效能因数和输出力矩参数进行实时更新；同时，相应对步骤203中所建立的两轴汽车动力学模型进行实时更新；20415、利用步骤20414中实时更新后的两轴汽车动力学模型，且根据公式∑Mwf＝Mbf Ffb·r＝Iwfεwf，调用参数计算�？榧扑愕贸龃耸奔洳匠う结束时的前轮角加速度εwf和后轮角加速度εwr，并将此时所计算出来的前轮角加速度εwf和后轮角加速度εwr同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轮角加速度参数和后轮角加速度参数进行实时更新；2042、调用循环测试�？榻兄贫馐怨讨邢乱皇奔洳匠う内的测试，其测试过程如下20421、按照步骤20321至步骤20328，分别计算得出此时间步长Δt结束时前轴制动器和后轴制动器的角速度ωif和ωir、汽车前、后轮纵向地面作用力Ffb和Frb以及发动机制动力Fe，并将前轴制动器和后轴制动器的角速度ωif和ωir转存为ωf和ωr，并相应对步骤202中所建立的动力学模型进行实时更新；20422、制动器温升计算，调用制动器温升计算�？槎源耸奔洳匠う内前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)分别进行计算，其计算过程如下20422a、根据公式pbf＝Mbfωf，计算出此时间步长Δt内的前轴制动器和和后轴制动器的吸收制动功率pbf和pbr，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的吸收制动功率pbf和pbr同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的吸收制动功率参数进行实时更新；20422b、根据温度变化微分方程Pbf×dt h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)和Pbr×dt h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，分别求解出此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，并将此时所求得的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度参数进行实时更新；式中，h为前轴制动器或后轴制动器的对流换热系数，m为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件的质量，c为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件所采用材料的比热，TE为环境温度；20423、热衰退摩擦性能计算调用热衰退摩擦性能计算单元，根据步骤103中验证的函数关系μ＝f(T)且结合步骤20412b中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，相应分别计算出前轴制动器和后轴制动器在此时间步长Δt内的热态摩擦系数μf和μr并相应存入存储单元内；20424、调用所述参数计算单元，且根据制动器效能因数的常规计算方法且结合步骤20423中计算得出的热态摩擦系数μf和μr，计算得出此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的效能因数BFf和BFr；再根据制动器输出力矩的常规计算方法，且结合此时所计算出来的效能因数BFf和BFr与前轴制动器管路压力pf和后轴制动器管路压力pr，相应推算得出此时间步长Δt结束时，前轴制动器和后轴制动器的输出力矩Mbf和Mbr，并将所计算出来的效能因数BFf和BFr以及输出力矩Mbf和Mbr同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的制动器效能因数和输出力矩参数进行实时更新；同时，相应对步骤203中所建立的两轴汽车动力学模型进行实时更新；20425、利用步骤20424中实时更新后的两轴汽车动力学模型，且根据公式∑Mwf＝Mbf Ffb·r＝Iwfεwf，调用参数计算�？榧扑愕贸龃耸奔洳匠う结束时的前轮角加速度εwf和后轮角加速度εwr，并将此时所计算出来的前轮角加速度εwf和后轮角加速度εwr同步存入所述存储单元内，对所述存储单元内的前轮角加速度参数进行实时更新；20426、本时间步长Δt结束时，对当前所述存储单元内更新后的被测试两轴汽车的车速V0进行判断当时，返回步骤2042，继续进行制动试验过程中的下一时间步长Δt内的试验测试，如此不断循环；当时，说明已经完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的制动试验过程，则进入步骤2043，此时本次热衰退试验中制动试验过程所用时间步数为n1；2043、制动器提速散热阶段的制动器温度计算，其计算过程如下20431、调用制动器提速散热�？榻醒诽崴偕⑷燃扑愎讨械谝桓鍪奔洳匠う内的计算，其计算过程如下20431a、根据公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中TE为环境温度，h为前轴制动器或后轴制动器的对流换热系数，mbf为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件的质量，c为前轴制动器或后轴制动器的旋转部件所采用材料的比热；20431b、提速散热摩擦性能计算根据步骤103中验证的函数关系μ＝f(T)且结合步骤20431a中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，计算出前轴制动器和后轴制动器在此时间步长Δt内的热态摩擦系数μf和μr，并相应存入存储单元内；20432、调用制动器提速散热�？榻醒诽崴偕⑷燃扑愎讨邢乱桓鍪奔洳匠う内的计算，其计算过程如下20432a、根据公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新；20432b、提速散热摩擦性能计算根据步骤103中验证的函数关系μ＝f(T)且结合步骤20432a中计算出来的前轴制动器和后轴制动器的瞬时动态温度T(t)，计算出前轴制动器和后轴制动器在此时间步长Δt内的热态摩擦系数μf和μr，并相应存入存储单元内；20433、返回步骤20432，继续进行循环提速散热计算过程中下一个时间步长Δt的计算，不断重复且经m1＝(t n1×Δt)/Δt个时间步长计算后进入步骤20434，且本次热衰退试验中提速散热计算过程所用时间步数为m1；2044、重复步骤2041至步骤2043，直至完成m次热衰退性能循环虚拟测试，则完成所述被测试两轴汽车前轴制动器和后轴制动器的温升及摩擦性能虚拟测试过程；步骤二进行虚拟测试过程中，通过与所述运算处理器相接的显示器输出所述存储单元内所存储的所有计算数据进行同步显示，此时被测试两轴汽车各轴制动器的温升及摩擦性能虚拟测试过程结束。FSA00000277303600021.tif,FSA00000277303600022.tif,FSA00000277303600031.tif,FSA00000277303600032.tif,FSA00000277303600041.tif,FSA00000277303600042.tif,FSA00000277303600043.tif,FSA00000277303600051.tif,FSA00000277303600052.tif,FSA00000277303600053.tif,FSA00000277303600091.tif,FSA00000277303600092.tif,FSA00000277303600093.tif
2.按照权利要求1所述的两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方法，其 特征在于步骤2044中完成所述被测试两轴汽车前轴制动器的温升及摩擦性能虚拟测试 过程后，还需利用运算处理器且根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车重复 制动之后的热衰退制动效能进行虚拟测试，其测试过程包括以下步骤301、初始参数设定与存储根据I型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车重复 制动之后的热衰退制动效能进行虚拟测试的试验工况，确定对被测试两轴汽车进行虚拟试 验的试验参数，包括被测试制动器所处车辆的初始速度V2并同步存入存储单元内；302、利用步骤202中所建立的两轴汽车动力学模型，计算得出在初始速度为V2且紧急 停车状态下所述两轴汽车的汽车制动距离和制动减速度；步骤302中进行虚拟测试过程中，通过与所述运算处理器相接的显示器输出所述存储 单元内所存储的所有计算数据，汽车热衰退制动效能测试过程结束。
3.按照权利要求1或2所述的两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方 法，其特征在于步骤1021中所述的多场耦合分析软件为ADINA软件。
4.按照权利要求1或2所述的两轴汽车行车制动系I型制动性能热衰退虚拟试验方 法，其特征在于步骤103中所述的常规制动器温升试验方法为采用底盘综合试验台对制 动器后桥总成进行的定速温升试验方法或者采用制动器试验台上对所述制动器总成进行 定速温升试验方法。
全文摘要
本发明公开了一种两轴汽车行车制动系Ⅰ型制动性能热衰退虚拟试验方法，包括步骤一、确定被测试制动器摩擦系数-温度间的函数关系μ＝f(T)通过建立三维几何模型及三维热-机耦合有限元模型，对所建立三维热-机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析得出；二、根据Ⅰ型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车两轴汽车制动系统进行重复制动温升及各轴制动器摩擦性能虚拟测试；三、采用Ⅰ型制动性能热衰退试验方法对被测试两轴汽车重复制动之后的热衰退制动效能进行虚拟测试。本发明设计合理、投资成本低、模拟效果好且操作简便，能解决现有Ⅰ型制动性能热衰退虚拟系统及方法存在的成本高、模拟性较差、试验方法复杂、试验周期长等缺陷。
文档编号G01M17/007GK101980215SQ201010287248
公开日2011年2月23日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘华峰, 谢洪波, 贾鸿社, 赵凯辉, 陈涛, 魏朗 申请人:长安大学
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