摘 要

随着汽车工业的发展，汽车作为当前普通民众能够接触到的包含最多科技的产品综合体，其发展也越来越趋向于网联化、无人化、轻量化、电动化。为了适应这些变化，汽车的硬件系统需要有与之相应的匹配和优化。制动系统对于汽车安全行驶的重要性毋庸置疑，制动系统性能的优良与否对于整车性能有着巨大的影响，性能良好的制动系统能够给予车内乘员生理、心理上双重保护。

本文在综合考虑了汽车电动化与无人化后的制动系统面临的诸多问题针对一款无人电动巴士设计了一种电控制动系统，其基本原理是利用伺服电机推动制动主缸建压制动，通过控制电机转动的时间、角度就能够控制制动强度与制动时间，适用于无人驾驶汽车。本文通过matlab、cad、catia等软件对其制动系进行设计、选型、优化。首先比较各制动器的优缺点选择了制动器的类型，然后根据整车基本参数，通过国家法规对制动距离的要求得出制度减速度，以此作为依据计算制动器需要的制动力矩，从而可计算出制动器的基本结构参数，接着对制动器的各性能指标作校核。针对无人驾驶车辆的制动驱动机构进行了设计、选型、优化，接着根据前述计算参数计算制动主缸、轮缸的尺寸以及对制动驱动机构及其相应减速机构作选型与计算。设计的电控制动系统基本满足无人驾驶电动车对制动系统的需求。

关键词：无人驾驶；电动巴士；制动系统。

Abstract

With the development of the automobile industry, automobiles, as a product complex containing the most scientific and technological elements that the general public can now reach, are increasingly becoming more and more networked, unmanned, lightweight, and electrified. In order to adapt to these changes, the car's hardware system needs to be matched and optimized accordingly. The importance of the braking system for safe driving of the vehicle is undoubted. The performance of the braking system has a great influence on the performance of the vehicle. A good braking system can give the occupants both physiological and psychological protection.

After comprehensive consideration of many problems faced by the motorized and unmanned brake systems of the vehicle, this article has designed an electric control dynamic system for an unmanned electric bus. The basic principle is to use a servo motor to propel the brake master. The cylinder builds a pressure brake, which can control the braking intensity and braking time by controlling the time and angle of motor rotation. It is suitable for driverless cars. This article through the matlab, cad, catia and other software on its brake system design, selection, optimization. First, compare the advantages and disadvantages of each brake, select the type of brake, and then according to the basic parameters of the vehicle, obtain the system deceleration through the requirements of the national regulations on the braking distance, and calculate the braking torque required by the brake as a basis to calculate The basic structural parameters of the brake. Then check the performance of the brake. The design, selection and optimization of the brake drive mechanism of the unmanned vehicle are performed. Then, the size of the master cylinder and the wheel cylinder is calculated based on the aforementioned calculation parameters, and the brake drive mechanism and its corresponding reduction mechanism are selected and calculated. . The designed electric control system basically meets the demand of the unmanned electric vehicle for the braking system.

Key Words：unmanned driving; electric bus;braking syst

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题研究内容 2

1.4预期目标成果 2

第2章 总体方案确定 3

2.1无人驾驶制动功能的实现 3

2.1.1加装驱动机构 3

2.1.2电控液压制动系统（EHB） 3

2.1.3电控机械制动系统（EMB） 3

2.2 制动系统驱动减速机构 4

2.3 制动回路的选择 5

2.4 制动器方案选择 5

第3章 制动系统设计 8

3.1制动器参数选取 8

3.1.1车辆基本参数 8

3.1.2 最大制度减速度的计算 8

3.1.3前后轮制动器制动力与同步附着系数 8

3.1.4制动力及制动力矩的计算 9

3.1.5盘式制动器主要参数计算 9

3.2制动器校核部分 11

3.2.1制动衬片的磨损特性计算 11

3.2.2 驻车制动校核 12

3.2.3前后轮制动力矩的计算 12

第4章 无人驾驶制动驱动机构的计算 14

4.1制动驱动机构的形式 14

4.2制动主缸与制动轮缸设计计算 14

4.2.1制动轮缸直径d的计算 14

4.2.2制动主缸直径 14

4.3驱动电机的选择 15

4.3.1驱动电机功率的计算 15

4.3.2驱动电机的选择原则 16

4.4减速机构的设计计算 16

4.4.1蜗轮蜗杆的设计计算 16

4.4.2齿轮齿条的设计计算 17

4.4.3制动主缸推力的验证 18

4.5驱动减速机构壳体的设计 18

4.5.1减速机构的结构 18

4.5.2轴与轴承组合 19

4.5.3减速箱体的设计 19

4.5.4减速器附件设计 20

第5章 结论 22

5.1完成成果 22

5.2总结 22

5.3展望 22

参考文献 23

附录 24

致谢 29

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

目前，车辆的无人驾驶作为国内外汽车行业重点研究的先导技术之一，在交通出行涉及到的各领域均有非常重要的研究价值与现实意义。无人驾驶的实现，可以将人们从枯燥的驾驶中解放出来，将释放一大部分人的时间。在交通领域，无人驾驶汽车与智能化的道路相匹配，能够提高交通效率并且大大减少交通事故的发生。我国研制的无人驾驶汽车正处于从试验场景到挑战真实道路的转变阶段。按照我国工信部的规划，在2018到2020年我国要实现有条件的高度自动驾驶，即在大部分情况下车辆不需要人的操控就能够实现自主控制车辆行驶的所有操作。汽车电动化和智能化的发展推动了制动系统朝着线控制动方向发展^[1]。同时，过去几年石化燃料的价格上涨引发了各种节能研发工作^[2]，电动汽车是解决当前社会能源和环境危机的有效方案^[3],随着新能源汽车，尤其是电动汽车的推广与普及和车载传感器与控制器技术的发展与完善，汽车对于制动系统的要求也不同以往^[4]。综上所述，针对无人驾驶电动汽车研制相应的控制执行机构很有必要，无人电动汽车能够根据整车ECU的控制指令执行相应的横向与纵向动作而不需要人作任何相应的操作。不仅如此，无人电动汽车的控制执行机构应该充分考虑整车结构与汽车动力学，实现整车线性控制。制动系统对于汽车安全行驶的重要性毋庸置疑，无人电动汽车有别于有人驾驶汽车的结构使得其对车辆的制动系统也提出了新的技术要求。设计稳定性与可靠性优异的制动控制系统与执行机构也就成为了研发无人电动汽车过程中的重要一环。

1.2国内外研究现状

目前，国内外无人驾驶车辆的制动系统有三种实现方案，一种是保持传统制动系统机构不变同时加装驱动机构实现主动制动的方式，这种实现方式在无人驾驶汽车研究的早期得到了相对广泛的应用，简单来说就是在制动踏板处加装驱动机构；另外两种称为线控制动系统，线控制动系统可以分为两类，电控液压制动系统及电子机械制动系统^[5]。电控液压制动系统（EHB），电控液压制动系统由电控系统控制，制动液压系统提供动力^[6]电机直接推动主缸活塞建压制动，通过控制电机控制制动系统，这种方式有利于后续开展汽车新能源技术、主动安全及无人驾驶技术相关研究^[7]，这种制动系统在目前主流的具有无人驾驶能力的车型上有着广泛的应用，各零部件厂商也都相继推出自己方案，比如大陆MKC1^[8]、博世的ibooster、日立的e-ACT等等。另一种是电子机械制动系统（EMB），EMB曾经一度被认为是未来制动系统的主流行式，但依然需要解决车载42 V电源的诸多问题^[9]，其原理是通过电机作用于轮毂端的制动执行机构来进行制动，同样通过控制电机就能够实现对制动器的控制。

1.3课题研究内容

本次毕业设计为创新设计的电动无人巴士关键部件设计，电动无人巴士是全新的车型，无人驾驶的意思是该电动巴士可以通过控制器进行自动驾驶而不需要驾驶员进行相关的驾驶操作。

主要设计内容包括：