摘 要

汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。制动系统是汽车底盘上重要组成部分，是保障车辆安全行驶的关键单元。制动系统的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。为优化重型车辆气压制动系统的性能，面向气压制动控制阀，本次主要在于专门设计一种用于分析其调压特性的实验台。

本项目基于dSPACE软硬件平台，通过气路与电路的相互连接，设计了气压传动回路和驱动电路，采集压缩气体流量和压力值，并通过MATLAB/Simulink与ControlDesk实现对接，实现了制动控制阀的控制、数据的采集与分析。

本论文严密结合现实实际问题和需要，进行了增压减压保压的实验与仿真，对重型汽车气压制动有着重要指导作用和应用价值。

关键词：气压制动；控制阀；试验台架；调压控制

Abstract

Vehicles are one of the most used, common and convenient mean in modern transportation. The braking system is important in vehicle chassis, which is the key to ensure the safe driving of the vehicle. Braking ability directly affects the vehicle's driving safety. In order to optimize the performance of vehicle pneumatic braking system, and control valve for pneumatic braking, the paper specifically designs for analysis of the voltage characteristics of the experimental rig.

This project bases on dSPACE software and hardware platform, and connects with each other through the gas path and circuit design loop pneumatic transmission and drive circuit, acquisition and compression of gas flow and pressure values. By MATLAB/Simulink and ControlDesk to achieve docking, realize the brake control, valve control, the number of data acquisition and analysis.

Based on the practical problems and needs, this paper has carried on the experiment and Simulation of pressurization and pressure reduction, and has important guiding function and application value for the pneumatic braking system of heavy vehicle.

Keywords: Pneumatic brake; Control valve; Test bench; Adjustable pressure

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 国内外相关研究现状 1

1.2 论文工作目的及意义 2

1.3 论文主要研究内容 2

第2章 气压制动控制阀调压特性的试验需求分析及总体构架设计 4

2.1 实验目标及内容 4

2.2 试验流程 4

2.3 试验台架总体结构 8

第3章 气压制动控制阀调压特性试验台架的硬件设计 10

3.1 气路部分 10

3.2 电路部分 11

3.3 试验台架全景 13

第4章 气压制动控制阀调压特性试验台架的软件设计 15

4.1 气压制动控制阀控制程序 15

4. 2 压力传感器标定程序 17

4.3 试验数据存储 18

第5章 气压制动控制阀调压特性试验结果分析 20

5.1 试验结果 20

5.2 误差来源分析 25

第6章 全文工作总结 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪 论

随着当今全球汽车行业的迅速发展，越来越多的的人在日常生活中驾驶或乘坐汽车，同时汽车的行驶速度也随着科技的发展在不断提升，但是，世界上因为汽车引起的交通事故也在逐年增加，汽车行驶的安全性能好坏直接影响到人们的安危，导致近年来越来越多的人将目光的焦点集中在其行驶安全性上。在汽车行驶时驾驶员会不时地根据路况采取制动方法，来降低行驶速度，然而，当出现一些突发的紧急路况时，汽车的制动性能将会变得尤为重要。作为汽车底盘上最为重要的四个系统之一，制动系统毫无疑问扮演着关键的角色，其优良的工作性能可以保障汽车在道路上的安全，能有效防止意外状况的突发。

气动技术是利用压缩处理后的高压空气作为介质的传动技术^[1]，全称气压传动与控制技术。相比其他的机械传动、液压传动等传动技术 ^[2-3]，气动技术拥有以下优点：把空气作为工作介质，所以供给量充足并且没有成本；用空气作为工作介质，十分环保，不会污染环境；气动技术的系统构造相对简单，开发难度相应的得到了简化。另外气动技术在汽车上得到广泛的应用。制动性能是汽车的最主要性能之一，而制动系统就是汽车制动性能的决定性装置，因为气压制动系统拥有较大的灵活性和制动力等优点，当下已广泛运用到了我国自主生产的中型卡车、重型卡车以及客车，此外，超过一半的轻型卡车也使用的是气压制动系统^[4]。

气压制动控制阀属于开关式电磁阀，主要用于气压防抱死制动系统中。所谓气压防抱死制动系统^[5-6]，是在传统的纯机械式气压制动系统上，增加了电子控制技术，通过编写进控制器的程序驱动气压制动控制阀，时刻调整气压制动系统的压力值，保证在制动过程中汽车车轮一直处于滚动状态，以防其抱死。作为气压制动系统的压力调节核心元件，气压制动控制阀调节性能的好坏对整个制动系统的工作性能影响巨大，当气压制动系统的压力调节不及时或不精确，将会导致汽车制动时气压不足或气压过高，前者会导致汽车的制动效果不明显，后者会导致汽车制动时的车轮抱死，后果十分严重。因此，研究气压制动控制阀的调压特性不仅很重要而且很有意义，为优化重型车辆气压制动系统的性能，面向气压制动控制阀，专门设计一种用于分析其调压特性的实验台。

1.1 国内外相关研究现状

人类借助空气的能量完成各种工作的历史可以上溯到远古，但作为气动技术的应用源，能产生1个大气压左右压力的空气压缩机在1766年被John Wilkinson发明了^[7]。在1880年的时候，人们成功的将气动技术运用到火车上，利用气缸成功做成了气动刹车装置。等到20世纪30年代初，在自动门的开闭及各种机械的辅助动作上气动技术已经得到广泛应用。进入到20世纪60，70年代，伴随着工业机械化和自动化的迅猛发展，气动技术也在自动化生产的各个领域得到广泛应用，形成现代的气动技术^[8]。

从世界各国的统计的资料上可以看到^[9-11]，近30多年来气动行业发展非常快。起初在20世纪70年代，液压与气动元件的产值比大概是9:1。但是在20多年后的今天，在工业技术比较发达的日本、欧美等一些国家，该比例己经高达6:4，甚至接近5:5。因为相比液压元件的单价，启动元件便宜很多，所以气动元件的使用范围和使用量已经远远超过了液压元件。从地区划分来看，气动行业从欧洲(欧洲各工业发达国家)、美洲(以美国为中心)、和亚太地区(以日本为中心)把世界划分为三部分。气动行业的著名企业主要有德国的FESTO、英国的NORGREN、日本的SMC和美国的PARKER等。