作品名稱：新型制動系統(tǒng)的研究與設(shè)計
學(xué)校名稱：安徽理工大學(xué)
參賽隊伍：24678
參賽學(xué)生：尹培坤 王欣 吳超
指導(dǎo)老師：靳華偉 張淼
作品內(nèi)容簡介
本作品針對傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)笨重、耗能大等缺點，通過XBW（線控）技術(shù)對其進行線控化改進。通過理論分析、建模仿真和實驗測試等方法，實現(xiàn)了制動系統(tǒng)的無油化，極大的減輕了汽車整備質(zhì)量，節(jié)約了燃油等能源消耗；省去了傳統(tǒng)制動管路，節(jié)省了材料損耗，對汽車節(jié)能減排具有重大的實用意義。
XBW技術(shù)是通過對汽車制動器進行電機控制實現(xiàn)的，通過采集駕駛員作用在踏板上的指令，經(jīng)控制模塊分析處理，由電機驅(qū)動器控制步進電機工作，實現(xiàn)制動。系統(tǒng)的設(shè)計共包括三部分：傳統(tǒng)制動器的改進設(shè)計、踏板模擬器和控制模塊的開發(fā)。對傳統(tǒng)制動器的改進基于鼓式制動器，通過理論和三維建模仿真分析，設(shè)計凸塊機構(gòu)代替制動輪缸，驅(qū)動制動蹄，同時對所需力矩進行計算，選取驅(qū)動電機；踏板模擬器作為信號采集部分，通過連桿傳動機構(gòu)使踏板的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，由力學(xué)模型推導(dǎo)出兩者傳動關(guān)系；控制模塊作為控制部分，采用單片機技術(shù)，并運用PROTEL和KEIL等軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟硬件，將采集到的踏板信號分析處理后控制步進電機工作，帶動凸塊制動器實現(xiàn)制動。
通過搭建實驗臺對線控制動系統(tǒng)進行測試，測試表明，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行，達到了預(yù)期制動命令；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了大量的材料消耗；整車可凈減重6kg，減少油耗12L/2萬公里，減少CO2排放量6kg/2萬公里，達到了節(jié)能減排的目標。
傳統(tǒng)制動系統(tǒng)多使用液壓油進行傳動，中間管路較多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在汽車安全性要求越來越高的背景下，已不能滿足制動實時性的要求，故需要對其進行線控化改進，以求實現(xiàn)輕量化的目標。系統(tǒng)采用線束代替制動管路傳遞制動信號和能量，經(jīng)控制模塊對采集的制動信號進行處理，進而控制各個車輪的制動，使車輛減速。系統(tǒng)簡化了原有結(jié)構(gòu)，提高了響應(yīng)時間、靈敏度和駕駛安全性；極大的減輕了汽車整備質(zhì)量，節(jié)省了燃油等能源消耗；省去了傳統(tǒng)制動管路和制動油液，節(jié)省了材料損耗，對汽車節(jié)能減排技術(shù)具有重大的實用意義。
線控制動系統(tǒng)分為操作機構(gòu)、控制單元和執(zhí)行機構(gòu)三大模塊。硬件部分主要是通過機械傳動結(jié)構(gòu)和傳感器對制動指令進行采集，控制單元采集踏板信號，以及輪速等信號，進行分析處理，能夠做到對踏板位置的實時監(jiān)測，將制動力最優(yōu)分配，控制步進電機進行制動，并且控制各信號燈輸出相應(yīng)的信號。執(zhí)行機構(gòu)包括步進電機和制動器，步進電機接收控制單元輸出的控制命令，驅(qū)動制動器產(chǎn)生制動動作，實現(xiàn)制動。
