Файл: Спич.doc

Целью дипломного проекта является модернизация одной из систем активной безопасности автомобиля - системы автоматического регулирования сцепления колёс с дорожным покрытием.

Анализ разработок систем активной безопасности зарубежного автомобиля позволил сделать заключение о том, что системой, основная задача которой и есть регулирование сцепления колес с дорожным покрытием, является противобуксовочная система.

Потеря сцепления колеса с дорогой, то есть его буксование, может возникнуть у одного из ведущих колёс при начале движения, ускорении и движении по дороге с перепадом коэффициента сцепления. Такое пробуксовывающее колесо имеет чрезмерную по отношению к остальным колёсам скорость вращения.

Для обоснования выбора способа регулирования сцепления была сделана классификация существующих противобуксовочных систем. В результате было выбрано регулирование с помощью притормаживания пробуксовывающего колеса, так как этот принцип предотвращения проскальзывания является базовым и достаточно эффективен.

Притормаживание пробуксовывающего колеса в данной противобуксовочной системе осуществляется путём электронной блокировки межколесного дифференциала, которая имитирует механическую блокировку. Дифференциал распределяет крутящий момент поровну между ведущими колёсами, автоматически компенсируя разницу в их скоростях вращения. В случае буксования колеса выравнивающий эффект дифференциала оборачивается уменьшением общего тягового усилия, поэтому дифференциал необходимо блокировать.

Рассматриваемая противобуксовочная система с притормаживанием пробуксовывающего колеса конструктивно встроена в антиблокировочную систему, которая предотвращает колёса от блокировки во время торможения.

Система в целом включает в себя:

-электронный блок управления,

-датчики угловой скорости колёс,

-впускные и выпускные электромагнитные клапаны антиблокировочной системы, модулирующие тормозное давление на ведущих колесах в соответствии с рабочим режимом блокировки тормозов или дифференциала,

-гидроагрегат,

-главный клапан, открывающий согласно активному режиму работы системы путь тормозной жидкости к одной или двум гидравлическим линиям, и

-тормозные цилиндры колёс.

Дополнительным узлом в состав гидроагрегата входит блок клапанов противобуксовочной системы. По сигналу электронного блока управления эти клапаны попеременно открываются или закрываются.

В ходе проектирования была разработана функциональная схема трехконтурной противобуксовочной системы, контролирующей датчики угловой скорости обоих ведущих колёс и задней оси. Схема содержит датчики, электронный блок управления, 1-й клапан противобуксовочной системы, главный клапан, впускные клапаны и тормозные цилиндры колёс.

Электронный блок управления, получая сигналы от датчиков, сравнивает скорости вращения колёс друг с другом. Разность частот вращения порядка 2 оборотов/сек. свидетельствует о проскальзывании одного из ведущих колёс. В результате работы системы под управлением пары клапанов буксующего колеса на нём создаётся тормозной момент. Это колесо подтормаживается до тех пор, пока не сравняется по частоте вращения с небуксующим.

Расчёт проводился для одного контура системы.

Датчик угловой скорости, использующийся в системе, является индукционным. Принцип действия такого датчика основан на законе электромагнитной индукции. Частота выходного электрического сигнала датчика пропорциональна скорости вращения колеса.

В рамках дипломного проекта был выполнен подбор элементов и расчёт системы на устойчивость критерием Шур-Кона для дискретных систем. Графически устойчивость системы иллюстрируют её корневой годограф с расположением корней внутри единичной окружности, а также амлитудно-фазовая частотная характеристика, не охватывающая точку (-1; j0).

Для определения запасов устойчивости и показателей качества были построены частотные и временная характеристики системы. Причем, так как минимальная из постоянных времени элементов системы оказалась меньше удвоенного периода опроса датчиков, происходящего примерно 30 раз в секунду, то во всей области работы система считалась непрерывной.

С целью улучшения характеристик системы исследовано влияние на устойчивость системы коэффициента передачи и постоянной времени гидроцилиндра, для чего построена область устойчивости по этим параметрам.

Из найденной области путём перебора коэффициента передачи цилиндра на основе построения соответствующих характеристик системы определены наилучшие параметры передаточной функции цилиндра.

В результате моделирования системы подобран такой коэффициент передачи тормозного цилиндра, при котором система обладает достаточными запасами устойчивости, диапазоном рабочих частот и временем регулирования, равным 0,43 сек, что меньше, чем в исходной системе. Это означает, что смоделированная система справляется с регулированием более точно и быстро, а это уменьшает риск ДТП.

Расчёт сравнительного экономического эффекта показал, что капитальные затраты на изготовление разработанной системы ниже, чем у аналогов. В итоге данная система является более совершенной и дешевой по стоимости и обслуживанию альтернативой зарубежного оборудования.

Также в проекте отображены вопросы безопасности эксплуатации системы и автомобиля в целом. Особое внимание уделялось методам борьбы с шумом в автомобиле.

В итоге разработана система, оснащение которой транспортного средства улучшает его тяговые характеристики при неблагоприятных дорожных условиях, облегчает старт и интенсивный разгон, и в целом повышает безопасность автомобиля.

This diploma project is aimed at upgrading one of the vehicle active safety systems – an electronic adjustment system of adhesion between vehicle wheels and road pavement.

In order to choose the most appropriate circuit design it’s necessary to analyze all the existing ones. After analyzing the design of active safety systems of foreign vehicle we could come to the conclusion that antislip system is the very system that makes it possible to adjust wheel adhesion with road pavement.

The loss of wheel adhesion with a road, that is slippage, can occur to one of the leading wheels at the start-up, acceleration and motion along the road with adhesion coefficient difference. Such a slipping wheel has excessive rotation velocity as compared to the other wheels.

To justify the choice of adhesion adjustment method we undertook the classification of all existing antislip systems. As a result of analysis of antislip function realization methods we have chosen the adjustment by means of braking the slipping wheel, as this is the basic principle of slippage prevention and it’s rather efficient.

Slipping wheel braking in the given antislip system is performed with electronic blocking of interweel differential, imitating a mechanical blocking. The differential distributes the torque equally between the leading wheels; the rotation velocity difference is compensated automatically. In case of a wheel slippage the adjusting effect of differential turns out with total tractive force drop.

The viewed antislip system with braking of the slipping wheel is incorporated into antilock brake system, which prevents blocking of wheels while braking.

The system contains:

-Electronic Control module,

-angular velocity sensors,

-antilock brake system inlet and outlet electromagnetic valves, modulating brake pressure on the leading wheels in accordance with working modes of brake or differential blocking,

-hydraulic set,

-the main valve, opening the access of brake liquid to one or two hydraulic lines according to active modes of system operation, and

-wheel brake cylinders.

To provide antislip function unit of antilock brake system valves is used as an additional one. The valves are opened and closed in turns according to the electronic control module signal.

While design the project the functional scheme of a three-contour antislip system was designed to control the angular velocity sensors of both leading wheels and the back axis. The scheme contains sensors, Electronic control module, the 1-st valve of the antislip system, the main valve, inlet valves and wheel brake cylinders.

Electronic control module, getting signals from the sensors, compares rotation velocity of the both leading wheels with each other and with nonleading wheel rotation velocity. The rotation frequency difference of about 2 rotations per second testifies one of the leading wheel’s slippage. As a result of the system’s work, under the control of a couple of valves of a slipping wheel a braking moment is created. That wheel is slowed down until it levels with the nonslipping one in rotation frequency.

The calculation was held for adhesion adjustment system for one wheel.

The angular velocity sensor, used in the system, is inductive one. Such sensor activity is based on electromagnetic induction law. Frequency of sensor output electrical signal is proportional to the wheel rotation velocity.

Within the framework of the diploma project we carried out element selection and the system calculation on stability with Shur-Kone criteria for discrete systems. Graphically the system stability is illustrated by root locus with location of the indicative equation roots within the single circumference and gain-phase-frequency characteristic, non covering the point (minus one; j zero).

Frequency and time system characteristics were built-up for stability factor and quality indicator determination. And besides, as the minimal of the system element time constants turned out to be less than doubled period of sensor survey, taking place about 30 times a second, then in the whole working sphere the system was considered to be continuous.

To improve the system characteristics, influence of the hydrocylinder transmission coefficient and time constant on system stability was explored, for what sphere of system stability was built-up. (made)

From the defined sphere by exhaustion of cylinder transmission coefficients by means of construction of corresponding system characteristics we determine the best cylinder transfer function parameters.

As a result of system modeling we select a brake cylinder transmission coefficient, at which the system has sufficient stability factors, operation frequency range and the time of adjustment 0.43 (o and four three) seconds, that is less than in the prototype system. That means that the modeled system copes with adjustment of wheel adhesion with road pavement more precisely and more quickly, that lessens the risk of accident occurrence.

In the feasibility report we calculated comparative economic effect, including the cost and price calculation, which showed, that the adoption of the developed system in vehicles is economically efficient. Besides, equipment of vehicles with this system carries a positive social effect, which is reflected in accident number reduction.

The problems of the system and vehicle operation safety are also depicted in the project. Special attention was paid to the methods of noise suppression in an automobile, because one of the noise sources is brake devices and engine, used at system work.

As a result a system was developed, adoption of which into vehicle improves its tractive characteristics in heavy off-road conditions, it facilitates the start-up and on the whole it increases automobile safety.