畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書設計（論文）題目：轎車麥佛遜式前獨立懸架設計及有限元分析 學生姓名：發(fā)任務書日期：2015年12月30日 任務書填寫要求1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、系（院）領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學生。2．任務書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文 4 體，1.5 ， 打印在 上 。3．任務書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須 學生畢業(yè)設計（論文） 的情況 一 ， 有 ，應 經(jīng) 所在專業(yè)及系（院） 領導審 后 可 填寫。4．任務書內(nèi)有 學院 、 專業(yè) 名?的填寫，應寫￠文￡?，不?寫￥字?§。學生的 學 要寫￡ ，不?currency1寫'后2“或1“￥字。 5．任務書內(nèi) 要??文? 的填寫，應按fifl –??學院·?畢業(yè)設計（論文） 寫???的要求書寫。6．有 年月日 日期的填寫，應 按fi?標GB/T 7408—94fl￥據(jù)元 ”?格式、…‰”?、日期 ?`′???的要求，一?用ˉ?˙￥字書寫。¨ 2002年4月2日 或 2002-04-02”。畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書1．·畢業(yè)設計（論文）課題應 ?的目的：·設計? 學生所學??的ˇ—， 獨立分析 題 題的? ； 學生 ??學 、工 設計 寫? ?的 ·a ； 學生 工 負責、一?不?, ?o? ? 、 開?、的 · ?。 學生 ?用所學??，? ?獨立 課題的工 ? 。 學生的???、???的 、?用 論? ?去處 題的? 、 —? 、外語水平、計算機?用水平、書?及口頭 ? 進 ?核。 2．·畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容 要求（包括原始￥據(jù)、? 要求、工 要求 ）：某轎車前懸所 用的?麥弗遜式獨立懸架。麥弗遜式獨立懸架有著?構(gòu)簡單、緊湊、占用空? 眾多優(yōu)點，在現(xiàn)?輕型汽車￠得?了廣泛?用?！ぎ厴I(yè)設計要求根據(jù)夏利某改型車的改型總體 案要求， 前懸架進 設計計算。說明懸架￠ 鍵零部件¨：螺旋彈簧、橫向穩(wěn)?桿、減振器 的設計、選型 校核。整車性??￥驅(qū)動形式 4 x 2前輪軸 2471mm輪 前/后 1429/1422mm整備?量 1060kg空載 前軸分配負荷 60%' 車速 180km/h'大爬坡 35%制動 離（初速30km/h） 5.6m' 轉(zhuǎn)向直徑 11m'大功率/轉(zhuǎn)速 74/5800kW/rpm'大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 150/4000N·m/rpm輪胎型 185/60R14T速器檔“ 手動5檔畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書3． ·畢業(yè)設計（論文）課題 果的要求〔包括圖 、 o 硬件要求〕：1.設計說明書一份2.圖 懸架系統(tǒng)部分零件的二維零件圖、裝配圖 三維裝配圖 4． 要??文?： [1]林 博.夏利轎車懸架?構(gòu)分析[J].汽車 與開發(fā)，1997，第5期[2]林 明.汽車工 手冊(第二分冊)[M].北京:機械工業(yè)出版社，1984.[3]劉惟….機械'優(yōu)化設計[M].北京:清華大學出版社，1994.[4]陳立周，張英會，吳青一 .機械優(yōu)化設計[M].第1版.上海:上海?學? 出版社，1982.[5]陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊) [M].第三版.北京:人民”通出版社，1994.[6]王望予.汽車設計[M].第3版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.[7]余志生.汽車 論[M].第2版.北京:機械工業(yè)出版社，1990.[8]約森· .懸架元件及 學[M].第1版. : 林?學? 出版社，1992.[9] GP .汽車車 圖 [M].第1版， : 林?學? 出版社， 機構(gòu)出版有限 ，1995.[10] .麥弗遜懸架在車輪轉(zhuǎn)向 動 的分析[D]:[ 學“論文]. : 大學,1997.[11]劉子鍵，現(xiàn)?CAD設計 [M]. : 大學出版社,1999.[12] ，劉 汽車獨立懸架? 計算 ′?￠[J] 北京汽車 1999，第2 期[13]￡?￥，??§，currency1' 一“?橫?懸架?fi￠ 的計算 分析[J]. fl工業(yè)大學學 ，1999，第4期第22 [14]–立?，林?，陳明·. 獨立懸架汽車轉(zhuǎn)向輪?動分析[J].機械設計與制造， 1998，第4期[15]??.麥?懸架系統(tǒng)?動分析[J].汽車? ，1994，第6期[16]?”?.UG在麥…弗遜式前懸架?動分析￠的?用[J].計算機‰ 設計與制造，2001年，第3期[17]王?，周 `.′型汽車構(gòu)造與維?( 及電器?) [M].第1版.北京:人民”通出版社，1995年. 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書5．·畢業(yè)設計（論文）課題工 進 計ˉ：2015.12.05-2016.01.15??選題，填寫審題 ；指導教師下發(fā)任務書，學生查˙課題 ??文?、¨， 寫開題 。2016.01.16-2016.02.25 ”開題 、外文??¨ 及?文、畢業(yè)設計（論文）大?；開始畢業(yè)設計(論文)。2016.02.26-2016.04.15具體設計或 案 ， ”畢業(yè)設計（論文）草?，填寫￠期ˇ查 。2016.04.16-2016.05.05 論文或設計說明書、圖 ? ， ”畢業(yè)設計（論文）??，指導ˇ師審核。2016.05.06-2016.05.13 ”畢業(yè)設計 ?文檔，學生準備— ； ˙教師 ˙學生畢業(yè)設計（論文）。2016.05.13-2016.05.26根據(jù)學院統(tǒng)一 ，進 畢業(yè)設計（論文）— 。所在專業(yè)審查 ：專業(yè)要求 負責人： 2016 年 2 月 19 日畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告設計（論文）題目：轎車麥佛遜式前獨立懸架設計及有限元分析 2016 年 1 月 8 日 開題報告填寫要求1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3．“文獻綜述”應按論文的框架成文， 書寫（或打印）在 開題報告 一 目內(nèi)，學生寫文獻綜述的文獻應 15 （ ）；4．有 年月日 日期的填寫，應 按 標GB/T 7408—94 據(jù)元 交 格式 交 日期 時 ?￠￡?的要求，一￥用?§currency1 '書寫?！啊?004年4月26日”或“2004-04-26”。5 開題報告（文獻綜述）'??按?? fifl 書寫，– ?1.5?。畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告 1．· 畢業(yè)設計（論文）?題??，?據(jù)所查”的文獻資料，?…‰寫 1000' ?的文獻綜述： 1 懸架 述1.1 懸架的?`及′用懸架??車的車架(或ˉ?式車˙)¨車 (或車?)之 的一? ?? ˇ—的 。它有“下′用：1) ? 車 車架2) 對?車 生的 ?， 3) 對車? 對車˙的 導?作用。1.2 懸架的 成?車懸架a要由 元 ˇ— 導? ? 成，此?，?o設有 ? ? 。1.2.1 元 ?車懸架 的 元 ?指 ，用 ?車˙¨車?之 的 ? ， 。a要有 ?? ?? ? ·? 式。?代轎車懸架?采用?? ?? ，個別高級轎車則使用空 。 1.2.2 ˇ—? 生阻尼?的a要元 ，其作用?迅速 ?車的 ，改善?車的–駛 順 ，增強車? 地 的附著?。 上端¨車˙（或車架） 連，下端¨車 連。目前?車上使用最?的 a要?雙?作用筒式 。1.2.3 導? ?導? ??指上下擺臂 叉 架 轉(zhuǎn)?節(jié) 元 ，用 遞縱?? 側(cè)?? ?矩，同時 導?作用,保證車? 對 車架有確?的 對運 ￡￥。 1.3 懸架設計的基 要求對懸架提出的設計要求有：1）保證?車有良好的–駛 順 。2）具有 適的 的能?。3）保證?車具有良好的操縱 ? 。4）?車制 或加速時，保證車˙ ?， 車˙縱傾，轉(zhuǎn)彎時車˙側(cè)傾角要 適。5）有良好的隔聲能?。6）·?緊湊，占用空 尺寸要fi。7）可靠的 遞車˙¨車?之 的各種? ?矩，在滿足零部 質(zhì)量要fi的同時，?要保證有足夠的強度 壽命。2 懸架的·?分類懸架按·?分大?可分為獨立式懸架 非獨立式懸架。2.1 非獨立懸架非獨立懸架的·?特點?： ?車?用一?整?軸連 ，再經(jīng)過懸架¨車架(或車˙)連 。非獨立懸架系統(tǒng)具有·?簡單 工作可靠 成 低廉 強度高 保養(yǎng)容易 –車 前??位變化fi的優(yōu)點，但由 其舒適 及操縱 ? 都較差，在?代轎車 基 上已 再使用，?用在貨車 大客車上。?據(jù)非獨立懸架所用 元 同，分為 ?? 空 油 非獨立懸架。2.2 獨立懸架獨立懸架的·?特點?：兩側(cè)?車?各自獨立地¨車架或車˙ ? ，可獨立 。其優(yōu)點?：質(zhì)量輕， 了車˙受到的 ， 提高了車?的地 附著?；可用剛度fi的較軟 ，改善?車的舒適 ；可使發(fā) 位—降低，?車重心也得到降低，從而改善?車的–駛 ? ； ?車?單獨 ，互 干，能 fi車˙的傾斜 。但?獨立懸架也存在著·?復雜 制造成 高 點。?代轎車大都采用獨立式懸架。按其·? 式 同，獨立懸架系統(tǒng)可分為 臂式 縱臂式 斜臂式 式及麥 遜式獨立懸架 。3 麥 遜式獨立懸架麥 遜獨立懸架?目前 見的一種獨立懸架 式，大?應用在?車前?。3.1 麥 遜獨立懸架的?造麥 遜式獨立懸架a要由?? 擺臂 成， 大部分車 ?會加上 ? ??。麥 遜式獨立懸架的 ·?為 式 作a ，ˉ受 自 車˙ 地 的上下 應?，轉(zhuǎn)?節(jié)則 著a 轉(zhuǎn) ；此?，其a 可擺 ，特點?a 位— 前??位角 車?的上下 而變化， 前??位變化fi， 有良好的–駛 ? 。在麥 遜式獨立懸架 ， 式 具 效 ?，?要 車˙的作用，所 它的·?必須緊湊 剛度足夠， 上?? 后?要能 ，而?? ¨ 一 ，?成了一個可 上下運 的 立 。 擺臂的作用?為車?提 ? ?， 能ˉ受 自前后 ?的 應?。車在運 過? ，車?所ˉ受的所有 ?的 ?量￠要靠 擺臂￡兩個部 ˉ 。3.2 麥 遜式獨立懸架的優(yōu) 點麥 遜式獨立懸架的優(yōu)點?增大了兩前?內(nèi)側(cè)的空 ， 發(fā) 及其一?部 的￥—， ·?簡?，非 ?質(zhì)量fi，–駛 順 較好。其 點? 立 §currency1 '“較大， 由 對側(cè)???有足夠的 ?度，使得車 在轉(zhuǎn)?的時?車˙有?較fifl的側(cè)傾， 在 車的時?有?較fifl的點–??。3.3 麥 遜式獨立懸架在車 上的應用麥 遜式獨立懸架?非 見的懸架類 ，在?·?車 ?都有非 ??的應用。在 內(nèi) ?，麥 遜式獨立懸架也???車 的”?懸架，其 最…應用麥 遜前懸架的車 有上‰ 用別?… ` … ′ ???代IX35 一?大?高ˉ?6 ?˙¨F0 車 ，從￡可 出麥 遜式獨立懸架應用的??。? 車 緊湊 車 級車 及SUV車 上，也都能見到麥 遜式獨立懸架的˙?， ?車的代 保時?911?系也同ˇ采用麥 遜式獨立懸架，￡足 ?出麥 遜式獨立懸架應用之?。畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告 2． ?題要— 或 的 題 采用的— （ ）： 1.?題— 的內(nèi)容1. 對?車懸架系統(tǒng)的發(fā) ? a要類 及車 應用?? 綜述，重點 麥 遜式獨立懸架的基? a要特點 應用??；2. 對?務書 所給出的車 的 a ，對￡ 車 的前懸架系統(tǒng) –整?設計；3.完成￡ 車 的麥 遜式前獨立懸架系統(tǒng)的零 設計， 對系統(tǒng)及其零部 –設計 的 ?論證；4.?用AutoCAD軟 完成 ˇ? 所有零 的o 設計?，及￡ 車 麥 遜式前獨立懸架的 ˇ?。5.?用Pro軟 完成系統(tǒng) 個 零 的 設計?；6.?用ANSYS軟 對其 一個 零 （?? 擺臂或 ? ??）， –簡單的?學能的有限元分析。2.?題— 的 1. 過查” 資料了 麥 遜式獨立懸架的·?；2.?據(jù)所給車 的 a ，設計懸架零 ；3.運用Proe軟 立零 的 ；4.?用ANSYS軟 對其 一個 零 ， –有限元分析5.?用AutoCAD軟 ?出麥 遜式獨立懸架的 ˇ?。 畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告 指導教師意見：1．對“文獻綜述”的 ：基 了 ?題的— 及 ?? ，fi確a要— 內(nèi)容及 ? 2．對 ?題的 度 ?度及工作量的意見 對設計（論文）· 的 ：?題 度?度適 ，工作量?滿， 計可 完成設計?務 3.??同意開題：? 同意 ? 同意指導教師： 2016 年 03 月 04 日所在專業(yè)審查意見：專業(yè)要求 …： 2016 年 03 月 04 日 Advances in Automobile Engineering: Brake Assisted Differential Locking SystemAbstract“It takes 8,460 bolts to assemble an automobile, andone nut to scatter it all over the road.”Some of the biggest advances in the field of automotive technology in the past 10 years have come in the area of safety.Spurred by the improvements in the microprocessor speed,miniaturization, and software development, the automobile continues to evolve.In this new approach proposed, I am going to have an electronic and a pneumatic circuit to automatically control the traction of the vehicle.During ordinary conditions, when the vehicle is driven down a straight road, or if the difference between speeds of the two(rear) wheels is below a specified limit, no signal will be generated by the electronic circuit. This helps the vehicle negotiate the turns with better traction control as differential action is unaltered. But if the difference between speeds is beyond a specified limit, the signal will be generated by the electronic circuit which will actuate the pneumatic circuit. This causes gradual braking on the faster wheel until it gains traction.Hence, the wheels will never lose traction.This system ensures a reduction of more than 50% in the capital investment as compared to the already existing systems can tilt the scales in the favour of the manufacturing company and eventually the cost conscious consumer.Key words: Differential locking, traction control, Limited slip differential, pneumatic braking.I. INTRODUCTIONAre you really comfortable manoeuvring your vehicle through a muddy patch?In dry conditions, when there is plenty of traction, the amount of torque applied to the wheels is limited by the engine and gearing; in a low traction situation, such as when driving on ice, the amount of torque is limited to the greatest amount that will not cause a wheel to slip under those conditions. So, even though a car may be able to produce more torque, there needs to be enough traction to transmit that torque to the ground .As long as the tyre grips the road,providing a resistance to turning, the drive train forces the vehicle forward.Driveline torque is evenly distributed between the two rear drive axle shafts by the differential. When one tyre encounters a slippery spot on the road, it looses traction, resistance to rotation drops, and the wheel begins to spin. Because the resistance has dropped, the torque delivered to both the wheels changes. The wheel with good traction is no longer driven. If the vehicle is stationary in this condition, only the wheel over the slippery spot rotates. Hence the vehicle does not move. This situation places stress on differential gears. As the traction fewer wheels rotates at a very high speed, amount of heat generated increases rapidly, lube film breaks down, metal to metal contact occurs, and the parts are damaged. Now if the spinning wheel suddenly has traction, then the shock of the sudden traction can cause severe damage to the drive axle assembly.So presently how do we overcome these difficulties?To overcome these problems, differential manufacturers have developed the –Limited Slip Differential. In automotive applications, a limited slip differential (LSD) is a modified or derived type of differential gear arrangement that allows for some difference in rotational velocity of the output shafts, but does not allow the difference in speed to increase beyond a preset amount. In an automobile, such limited slip differentials are sometimes used in place of a standard differential, where they convey certain dynamic advantages, at the expense of greater complexity. The main advantage of a limited slip differential is found by considering the case of a standard (or “open“) differential where one wheel has no contact with the ground at all. In such a case, the contacting wheel will remain stationary, and the non-contacting wheel will rotate at twice its intended velocity – the torque transmitted will be equal at both wheels, but will not exceed the threshold of torque needed to move the vehicle, thus the vehicle will remain stationary. In everyday use on typical roads, such a situation is very unlikely, and so a normal differential suffices. For more demanding use however, such as driving off-road, or for high performance vehicles, such a state of affairs is undesirable, and the LSD can be employed to deal with it. By limiting the velocity difference between a pair of driven wheels, useful torque can be transmitted as long as there is some friction available on at least one of the wheels. The clutch type LSD responds to drive shaft torque. The more drive shaft input torque present, the harder the clutches are pressed together and thus the more closely the drive wheels are coupled to each other.Limitations of the Limited Slip Differentiala) Heat dissipation leads to lube film breakage, metalto-metal contact occurs.b) If the friction lining of the energized clutch is damaged, the whole assembly has to be dissembled.c) High quality lubrication required.d) Due to presence of large number of mechanical components, reliability is less.e) As the speed increases, noise of vehicle also increases.f) Complicated and costly.II. PROPOSED INNOVATION-BRAKE ASSISTED DIFFERENTIAL LOCKINGSYSTEM (BADLS)In this new approach, there is an electronic and a pneumatic circuit to automatically control the traction of the vehicle. During the ordinary conditions, when the vehicle is driven down the straight road, or if the difference between the speeds of the two (rear) wheels is below a specified limit, no signal will be generated by the electronic circuit. This helps the vehicle negotiate the turns with better traction control, as the differential action is unaltered. But if the difference between the speeds is beyond a specified limit, the signal will be generated by the electronic circuit, which will actuate the pneumatic circuit. This causes gradual braking on the faster wheel until it gains traction. Hence, the wheels will never lose traction. The BADLS control module senses that a wheel is about to slip based on the input sensor data and in turn pulses the normally open inlet solenoid valve closed for that circuit.This allows fluid to enter the circuit. At the same time, the control module opens the normally closed solenoid valve for that circuit. This leads to the application of pneumatic pressure on the brake pads, leading to the artificial braking. Once the affected wheel returns to the same speed as the other wheel the control module returns both the valves to their respective normal positions releasing any residual pressure in the pneumatic circuit of the affected brake.Fig. 1 SCHEMATIC CIRCIUT OF BADLSWORKING:Normal Braking System Artificial Braking System(BADLS)Fig. 2 WORKING OF THE BADLS CIRCUITFlowchart to explain working of the circuit shown in Fig 1 is given above in Fig 2. First flowchart shows working of normal breaking circuit and the latter shows the Normal Braking ConditionBrake Control Valve ActuatedAir Flows From Maste Cylinder Through The Main Circuit By Passing The Auxiliary Circut空氣經(jīng)主電路從主汽缸流出繞過輔助電路Solenoid Valve1 Remains InDefault Normally Closed StateMicrocontroller Actuates Normally Opened Solenoid Valve2When Slipping Take PlaceWhen Speed Sensors Detect The Slipping ConditionMicrocontroller Actuates Normally Closed Solenoid Valve1 And Normally Opened Solenoid Valve2Artificial Braking Is Applied To The Required Wheel By Flowing In The Auxiliary Circutworking when the badls circuit is working. During normal breaking condition solenoid valve 1 is in closed condition so air from master cylinder flows in main braking circuit bypassing the auxiliary circuit through solenoid valve 1 and thus normal breaking action is achieved. .In slipping condition microcontroller actuates normally closed solenoid valve and normally open solenoid valve 2 and thus artificial braking is applied to the required wheel.A. The BADLS Control moduleThe system is provided a control system, at least two driven wheels, a differential for transmitting power from the engine to the driven wheels and permitting relative velocity between the driven wheels. The control system includes two wheel velocity sensor, a comparator circuit and a control circuit. The wheel velocity sensor is configured to detect the angular velocity of the two driven wheels and to generate a signal. The comparator circuit is coupled to the wheel velocity sensor and is configured to compare the signals of the sensors and to generate a slip signal representative of the degree of slip of the driven wheels. The control circuit is coupled to the comparator circuit and to the brake assisted differential locking mechanism and is configured to generate control signals when a predetermined degree of slip occurs and to apply the control signals to the differential locking mechanism to limit relative velocity between the driven wheels.III. PROPOSED ARCHITECTURE FORBRAKE ASSISTED DIFFERENTIAL LOCKING SYSTEMThe control circuit shown below in Fig.3 is configured to receive signals representative of vehicle operating parameters (condition of slipping of wheels) and to generate control signals corresponding to the desired state of the brake assisted differential locking mechanism for limiting relative velocity between two driven wheels. Sensors are associated with the rear wheels. Control logic executed by the control circuit in a continuously cycled routine determines the desired state of the differential locking mechanism based upon the operating parameters.Fig. 3 PROPOSED ARCHITECTURE OF SYSTEMThe control circuit applies an appropriate control signal to the differential locking mechanism causing engagement or disengagement in accordance with the desired state. Wheel velocity sensor are configured to detect the velocity of the two rear wheels and to generate a wheel velocity signal given as an input to the micro controller. A comparator circuit of the micro controller is coupled to the wheel velocity sensors generate a slip signal representative of the degree of slip of the driven wheel. A control circuit is coupled to the comparator circuit and to the differentia locking mechanism and configured to generate control signals when a predetermined degree of slip occurs and to apply the control signals to the differential locking mechanism to limit relative velocity between the driven wheels by applying artificial braking by actuating the solenoid valves. The control circuit is further configured to disengage the differential locking mechanism when the degree of slip decreases to a level below a predetermined threshold. Wheel velocity sensor is provided for each of the driven wheels, each of the wheel velocity sensors being configured to generate wheel velocity signals and to apply the wheel velocity signals to the comparator circuit, and wherein the control circuit is configured to generate control signals for limiting relative velocity between the driven wheels when slip of any driven wheel exceeds a predetermined threshold value.IV. SPECIFICATIONS FOR ELECTRONIC COMPONENTS? MICRO CONTROLLER? ANALOG TO DIGITAL CONVERTER? SIGNAL CONDITIONER1. Transistor2. DiodeA.MICROCONTROLLERUSE IN BADLS: The microcontroller input is the speed of the two wheel speed sensors. The microcontroller obtains the difference in between the two speed sensor outputs and compares it with the maximum allowable variation. If the variation is beyond the stipulated value, it activates the solenoid valves, thus enabling the auxiliary circuit, avoiding any slipping of the wheels.B.SOLENOID VALVEUSE IN BADLS: They act as ON/OFF switches and control flow of pressurized air into the Auxiliary Circuit. TYPE: Spool TypeC.ANALOG TO DIGITAL CONVERTERUSE IN BADLS: the analog speed signal from the wheel speed sensors is converted into the digital format by the ADC which is supplied as the input to the microcontrollerD. AIR BRAKING SYSTEMIn the air brake's simplest form, called the straight air system, compressed air pushes on a piston in a cylinder. The piston is connected to a brake shoe, which can rub on the wheel, using the resulting friction to slow the train. The pressurized air comes from an air compressor and is circulated by a pneumatic line made up of pipes and hoses. In order to apply the braking force to the brake shoes, compressed air is used. An air brake system in general includes a compressor unit, air-reservoir tank, brake chamber and wheel mechanism.For maintaining adequate braking force at all times even whenthe engine is not running and air-reservoir tank is also necessary. To maintain air pressure, which is small air pump,is used.The compressor takes air from the atmosphere through the filter and the compressor air is sent to the reservoir through the unloader valve, which gets lifted at a predetermined reservoir pressure and relieves the compressor load. From the reservoir the air goes to the various accessories and also to the brake chambers also called the diaphragm units at each wheel, through the brake valve. The control of brake valve is with the driver who can control the intensity of breaking according to the requirements. The unloader valve in the air breaking system serves to regulate the line pressure.V.TESTING AND EVALUATION PARAMETERSThe system has been tested on a SAE BAJA test vehicle at the Automotive Research Association of India (ARAI), pune. This was done keeping in mind that this application would be really helpful for SAE BAJA teams who encounter conditions like slipping of wheels very often. Since vehicle slip is usually about 12-15% while turning, this microcontroller of the system has been designed to active at about 20% slip conditions and deactivates at about 5% slip. The system was tested successfully and the next step would be practical implementation in automobiles after some minor modification.The vehicle was jacked up on one wheel with the other wheel resting on ground surface .This was done to simulate the condition of maximum slipping. This condition will be present in actual conditions when vehicle is negotiating rocky terrain. The engine was started and accelerated. Due to one wheel being in air, the vehicle did not move forward and the jacked wheel rotated excessively. Now the solenoid was activated for the slipping wheel and artificial braking was provided. As a result the torque transmitting capacity of the wheels increases and consequently, the vehicle pulls over the rocks and gravel on the basis of the torque from the individual wheel.VI.COST COMPARISION TABLEAs can be seen from the above table that this system ensures a reduction of more than 50% in the capital investment as compared to the already existing systems.Table I. COMPARISON OF BADLS SYSTEM WITH EXISTING LSD SYSTEM IN THE MARKETEXISTING SYSTEMLIMITED SLIP DIFFERENTIAL(LSD)? TRD LSD Rs.60000? QUAIFE LSD Rs.70000TOTAL-RS 65000 or $1625PROPOSED SYSTEM1. OPEN DIFFERENTIAL ：Rs.200002. ELECTRONIC CIRCUIT ：Rs.10003. SPEED SENSORS ：Rs.75004. CHECK VALVE ：Rs.10005. SOLENOID VALVE ：Rs.1000TOTAL-RS 31000 or $750VII.ADVANTAGESa) Can be easily implemented in vehicles having pneumatic braking systems with slight modification.b) As electronic circuitry is used, response time, control and reliability are better than the existing systems.c) Low grade lubricants can be used as heat loss is reduced.d) Last but not the least; the system is economical and simple.VIII.LIMITATIONSThe overall efficiency depends on the combined efficiency of both the electronic as well as the pneumatic system.IX.APPLICATIONSThe system can be successfully incorporated in vehicles having pneumatic/hydraulic braking system, with a view to provide improves traction. It can be put to use in especially All Terrain Vehicles (ATV) and vehicles operating in high altitude areas (vehicles for military application) where snow causes excessive loss of traction. This system ensures a reduction of more than 50% in the capital investment as compared to the already existing systems which ensures the cost effectiveness of the endeavour.ACKNOWLEDGMENTSThe author is grateful to Prof. R.B.Patil, Head of Department,Army Institute of technology, India and Dr KC Vora at the Automotive Research Association of India, (ARAI) for their guidance and support.REFERENCES[1] Jack Erjavec, Automotive Technology- A systems approach (Delmar Thomson Learning, 2000)[2] T.K. Garrett, K.Newton, W.Steeds, the Motor Vehicle (Butterworth Heinmann, 2001)汽車工程的進步：微分鎖剎車輔助系統(tǒng)摘要“要組裝一輛汽車需要 8460 個螺栓，要把它全部撒在路上只需要一個螺母?！痹谶^去十年里，汽車技術(shù)領域的一些最大進步已經(jīng)發(fā)展安全。由于微處理器速度的提高、小型化和軟件開發(fā)的刺激，汽車能夠繼續(xù)發(fā)展。在提出的這種新方法中，我將用一個電子電路和一個氣壓回路來自動控制車輛的牽引。在正常情況下，當車輛沿著直線道路行駛，或者兩個(后)車輪的轉(zhuǎn)速差低于限制值時，電子電路將不產(chǎn)生信號。這有助于車輛以更好的牽引力控制系統(tǒng)判定轉(zhuǎn)向，因為微分動作是恒定的。但是，如果速度差超過指定限制時,電子電路將產(chǎn)生信號驅(qū)動氣壓回路，使?jié)u進制動發(fā)生在速度更快的車輪上，直到它獲得牽引力。因此，車輪將永遠不會失去牽引力。和已經(jīng)存在的系統(tǒng)相比，這個系統(tǒng)能確保減少超過 50%的資本投資，可以使效益天平傾向于制造公司，并最終傾向于具有成本意識的消費者。關鍵詞：微分鎖；牽引力控制；防滑差速器；氣壓制動1 介紹當你操縱你的車通過一塊泥濘的土地時，你真的感到舒適嗎？在干燥條件下，當有足夠的牽引力時，車輪的扭矩量被發(fā)動機和傳動裝置所限制；在低牽引力的情況下，例如在冰上開車時，扭矩量小于或等于最大值，不會導致車輪在這些情況下打滑。所以，即使一輛車可以產(chǎn)生更多的扭矩，仍然需要有足夠的牽引力將扭矩傳遞到地面。只要輪胎抓住路面，提供一個轉(zhuǎn)動阻力,傳動系就能驅(qū)動車輛前進。動力傳輸線上的扭矩由微分裝置均勻分配到兩個后輪傳動軸之間。當一個輪胎在路上遇到滑移點時，它會失去牽引力，旋轉(zhuǎn)阻力下降，同時車輪開始旋轉(zhuǎn)。因為阻力已經(jīng)下降，傳遞給兩車輪的扭矩就會改變。有足夠牽引力的車輪將不再被驅(qū)動。如果在這種情況下車輛是靜止的，那么只有在滑移點上的車輪能旋轉(zhuǎn)。因此，車輛不能移動。這種情況強調(diào)了差速齒輪的重要性。隨著牽引力變少，車輪以一個非常高的速度旋轉(zhuǎn)，熱量迅速增加，潤滑油膜分解，金屬與金屬表面直接接觸，造成接觸部分損壞?，F(xiàn)在，如果旋轉(zhuǎn)的車輪突然獲得牽引力，那么這種牽引力帶來的沖擊會在組成上對傳動軸造成嚴重損壞。所以，目前我們?nèi)绾慰朔@些困難呢？為了克服這些問題，差速器制造商開發(fā)了防滑差速器。在汽車應用中,防滑差速器(LSD)是差速齒輪裝置的一種調(diào)整或派生類型，它允許輸出軸存在轉(zhuǎn)速差，但不允許速度差值增加并超出預設量。在一輛汽車中,這樣的防滑差速器有時被用來代替標準差速器，他們能以更大的復雜性為代價，傳達特定的動態(tài)優(yōu)勢。通過考慮在一個車輪完全沒有接觸地面的標準（或者“開放”)微分的情況下，防滑差速器的主要優(yōu)勢就被發(fā)現(xiàn)了。在這種情況下，接觸的車輪保持靜止，不接觸的車輪以兩倍預期的速度旋轉(zhuǎn)。在兩個車輪上傳遞的扭矩相等，但不會超過移動車輛所需的閾值扭矩，因此，車輛將保持靜止。在典型道路上的日常使用中，這種情況并不太可能發(fā)生，因此正常的微分就足夠了。但是，對于更高要求的使用，例如駕駛越野，或者高性能車輛，這種情況是不可取的，但是LSD 可以解決這個問題。通過限制一對驅(qū)動輪的速度差，只需在至少一個車輪上獲得些許摩擦，就可以傳遞有效的扭矩。離合器類型的 LSD 對驅(qū)動軸扭矩作出反應，驅(qū)動軸輸入扭矩越多，離合器壓合越困難，驅(qū)動輪被相互連接地更緊密。防滑差速器的劣勢a)散熱導致潤滑油膜破損，金屬和金屬間的接觸發(fā)生。b)如果離合器的摩擦片被損壞，整個組成必須被分解。c)要求高質(zhì)量的潤滑。d)由于存在大量的機械部件，可靠性變得更少。e)隨著速度的增加，汽車的噪音也會增加。f)復雜并且昂貴。2 提出創(chuàng)新—微分鎖剎車輔助系統(tǒng)(BADLS)在這種新方法中，有一個電子電路和一個氣壓回路來自動控制車輛的牽引。在正常情況下，當車輛沿著直線道路行駛，或者兩個(后)車輪的轉(zhuǎn)速差低于指定值時，電子電路將不產(chǎn)生信號。這有助于車輛以更好的牽引力控制系統(tǒng)判定轉(zhuǎn)向，因為微分動作是恒定的。但是，如果速度差超過指定限制時,電子電路將產(chǎn)生信號驅(qū)動氣壓回路，使?jié)u進制動發(fā)生在速度更快的車輪上，直到它獲得牽引力。因此，車輪將永遠不會失去牽引力。微分鎖剎車輔助系統(tǒng)(BADLS)的控制模塊在輸入傳感器的數(shù)據(jù)基礎之上，捕捉到車輪將要發(fā)生滑移的信號，反過來脈沖給該電路的常開進氣電磁閥使其關閉，這允許液體進入回路。與此同時，控制模塊打開回路的常閉電磁閥，使氣壓壓力作用于剎車片，引起手動制動。一旦受影響的車輪速度和其他車輪速度相同，控制模塊就讓兩個閥門回到他們各自的正常位置，在氣壓回路中釋放剩余壓力。Brake Pedal—制動踏板Check Valve—檢測閥門Master Cylinder—主缸Brake Wheel—制 動 輪圖 1.BADLS 電路示意圖工作過程：正常制動系統(tǒng) 手動制動過程（BADLS）正常剎車情況驅(qū)動制動控制閥電磁閥 1 保持默認的常閉狀態(tài)微控制器驅(qū)動常開電磁閥 2當滑移發(fā)生當車速傳感器檢測到滑移狀態(tài)微控制器啟動常閉電磁閥 1 和常開電磁閥 2上面給出了解釋圖 2.BADLS 電路的工作過程上面給出了解釋圖 1所示電路工作過程的流程圖。在圖 2中，第一張流程圖展示了正常制動電路的工作過程，而后者展示了 BADLS 電路工作時的工作過程。在正常制動狀態(tài)下，電磁閥 1處于關閉狀態(tài)，所以主缸的空氣流入主制動電路，通過電磁閥 1繞過輔助電路，從而獲得正常的剎車行動。在滑動狀態(tài)下，微控制器啟動常閉電磁閥和常開電磁閥 2，使手動制動應用于需要的車輪。2.1 BADLS 控制模塊該系統(tǒng)有一個控制系統(tǒng)、至少兩個驅(qū)動輪、一個差速器，用來將來自發(fā)動機的動能傳遞到驅(qū)動輪，并允許驅(qū)動輪間存在相對速度差。該控制系統(tǒng)包括兩個車速傳感器，一個比較器電路和一個控制電路。車速傳感器被用于檢測兩個驅(qū)動輪的角速度并生成速度信號。比較器電路被連接到車速傳感器，用于比較傳感器的信號并生成一個代表驅(qū)動輪滑移程度的滑移信號。控制電路被連接到比較器電路和微分鎖制動機構(gòu)，并用于當一個預先確定的滑移量發(fā)生時，生成一個控制信號，將控制信號應用于微分鎖機構(gòu)來限制驅(qū)動車輪之間的相對速度。3 微分鎖剎車輔助系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)下面圖 3所示的控制電路被用于接收代表車輛操作參數(shù)(車輪滑動的狀況)的信號，以及生成對應于所需的用于限制兩個驅(qū)動輪間相對速度的微分鎖剎車輔助機構(gòu)狀態(tài)的控制信號。傳感器與后輪相連接，由一個不斷循環(huán)程序中的控制電路執(zhí)行的控制邏輯決定了基于操作參數(shù)的微分鎖機構(gòu)所需的狀態(tài)?？諝饨?jīng)主電路從主汽缸流出繞過輔助電路手動制動經(jīng)空氣流入被應用于需要的車輪Analog to Digital Covert—模數(shù)轉(zhuǎn)換器Reference Vol Regulator—參數(shù)調(diào)節(jié)器Micro controller——微 控 制 器Output Drivers——輸 出 驅(qū) 動Solenoid valve——電 磁 閥Wheel Sensor——車 輪 傳 感 器圖 3.提出的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)控制電路將一個適當?shù)目刂菩盘枒糜谖⒎宙i機構(gòu)，引起根據(jù)所需的狀態(tài)接觸或分離。車速傳感器被用于檢測兩后輪的速度并生成一個輸入到微控制器的車速信號。微控制器的比較器電路被連接到車速傳感器，生成一個代表驅(qū)動輪滑移程度的滑移信號。控制電路被連接到比較器電路和微分鎖機構(gòu)并被用于當一個預先確定的滑移量發(fā)生時，生成一個控制信號并將控制信號應用于微分鎖機構(gòu)，通過驅(qū)動電磁閥啟動人工剎車，來限制驅(qū)動輪之間的相對速度?？刂齐娐繁贿M一步用于脫離微分鎖機構(gòu)，當滑移量減少到低于預定值水平時，每個驅(qū)動輪都配備了車速傳感器，車速傳感器用于生成車速信號并將該信號傳輸?shù)奖容^器電路，而控制電路用于當任一驅(qū)動輪的滑移量超過預定閾值時，生成控制信號來限制驅(qū)動輪間的相對速度。4 規(guī)范電子組件4.1 微控制器在 BADLS 中的使用：微控制器輸入的是兩個車速傳感器的速度。微控制器取得兩個速度傳感器輸出的差值并把它和最大允許差值比較。如果變化超出規(guī)定值，就會激活電磁閥，啟動輔助電路，避免車輪的下滑。? 微控制器? 模數(shù)轉(zhuǎn)換器? 信號調(diào)整器1. 晶體管2. 二極管4.2 電磁閥在 BADLS 中的使用：作為開關工作并控制壓縮空氣流入輔助電路。類型:短管類型4.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器在 BADLS 中的使用：來自車速傳感器的模擬速度信號，通過微控制器輸入提供的 ADC，被轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。4.4 空氣制動系統(tǒng)在空氣制動的最簡形式中，它被稱為直接空氣系統(tǒng)，即在汽缸內(nèi)壓縮空氣推動活塞?；钊贿B接到一個閘瓦，它可以在車輪上摩擦，利用摩擦來減速行駛。壓縮空氣來自于一