[发明专利]带有圆弧槽的制动踏板机构的最优参数确定方法

摘要

本发明涉及带有圆弧槽的制动踏板机构的最优参数确定方法，通过在制动踏板端部设计一个经过参数优化的圆弧槽，电推杆与圆弧槽接触，通过此圆弧槽为汽车踏板提供合适的行程，使汽车得到可靠制动力；通过理论分析和数学建模，获取最优的圆弧槽设计尺寸；此种制动踏板端部最优圆弧槽的设计方法可使电推杆带动运动销轴与圆弧槽可靠接触，提供平稳制动力。

主权项

1.一种带有圆弧槽的制动踏板机构，包括制动踏板(4)，制动踏板(4)头部设置端板与驾驶员的脚底接触，制动踏板(4)中部设置横向贯通的支点轴孔(5)，支点销轴(7)穿过支点轴孔(5)，制动踏板(4)绕支点销轴(7)轴线旋转，支点销轴(7)通过螺栓连接安装于车架上；制动踏板(4)尾部设置横向贯通的销孔(1)，销轴(8)穿过销孔(1)，销轴(8)与制动主缸活塞推杆通过插销连接，销孔(1)与支点轴孔(5)之间、制动踏板(4)的下底面上设置一个圆弧槽(3)，圆弧槽(3)的弧面与水平放置的运动销轴(6)的外侧面接触，运动销轴(6)与支点销轴(7)平行设置；运动销轴(6)安装于竖直设置的电推杆(2)的杆端，电推杆(2)的筒体安装于车架上；其特征在于：根据上述带有圆弧槽的制动踏板机构的最优参数确定方法为：a.以支点轴孔(5)的圆心为坐标系原点(0，0)建立直角坐标系，设运动销轴(6)的圆心初始坐标为(x₁₀，y₁₀)，半径为R₁；销孔(1)的圆心初始坐标设为(x₂₀，y₂₀)；(x₁₀，y₁₀)、(x₂₀，y₂₀)、R₁为根据制动踏板(4)几何尺寸确定的已知参数；设圆弧槽(3)的圆心初始坐标(x_c0，y_c0)，半径R_c，该3个参数均为未知参数；设运动销轴(6)与圆弧槽(3)的切点初始坐标为(x_q0，y_q0)，该参数为间接计算参数；设电推杆(2)单次上升高度为Δ；工作到t时刻电推杆(2)上升高度为h，t时刻运动销轴(6)的圆心(x_1t，y_1t)，圆弧槽(3)圆心(x_ct，y_ct)，运动销轴(6)与圆弧槽(3)的切点坐标(x_qt，y_qt)，销孔(1)的圆心坐标(x_2t，y_2t)；跟据踏板几何尺寸设定运动销轴(6)坐标(x₁₀，y₁₀)初始变化范围：x₁₀＝x₁₁～x_1n，y₁₀＝y₁₁～y_1n；设圆弧槽(3)半径R_c初始变化范围：R_c＝R_c1～R_cn；电推杆(2)上升高度h范围为：h＝0～h_max；b.使用循环计算方式，以x₁₀＝x₁₁～x_1n作为第一重循环，即最外层循环；在第一重循环内，以y₁₀＝y₁₁～y_1n为第二重循环进行嵌套；在第二重循环内，以R_c＝R_c1～R_cn为第三重循环进行嵌套；在第三重循环内，以h＝0～h_max为变量作为第四重循环；h为变量的循环为计算过程中最内层循环；在第四重循环中进以下计算：①电推杆(2)位于初始位置时，根据圆弧槽(3)与运动销轴(6)几何关系得：x_c0＝x₁₀，y_c0＝y₁₀+R₁‑R_c    (1‑1)根据切点与运动销轴(6)几何关系得：x_q0＝x₁₀，y_q0＝y₁₀+R₁    (1‑2)②当电推杆(2)向上移动t时刻，电推杆(2)只在竖直方向运动，因此x_lt＝x₁₀，y_1t＝y₁₀+h由于圆弧槽(3)圆心始终与坐标原点距离不变，可知t时刻圆弧槽(3)圆心坐标(x_ct，y_ct)可列下式：由于圆弧槽(3)始终与运动销轴(6)相切，故t时刻圆弧槽(3)的圆心(x_ct，y_ct)至运动销轴(6)的圆心(x_1t，y_1t)距离保持不变，可列下式：(x_ct‑x_1t)²+(y_ct‑y_1t)²＝(R_c‑R₁)²    (1‑4)联立式(1‑3)和(1‑4)求解t时刻圆弧槽(3)圆心坐标(x_ct，y_ct)；基于此坐标值，根据圆弧槽(3)与运动销轴(6)的切点几何特性，t时刻运动销轴(6)和圆弧槽(3)切点坐标(x_qt，y_qt)至两圆圆心(x_ct，y_ct)、(x_1t，y_1t)距离分别为各圆半径R_c和R₁，可列下式：联立式(1‑5)和(1‑6)，可求解出t时刻运动销轴(6)与圆弧槽(3)的切点坐标(x_qt，y_qt)；以t时刻切点横坐标x_qt与初始位置横坐标x_q0之差的绝对值Δ＝|x_qt‑x_q0|，表征出在工作过程中运动销轴(6)和圆弧槽(3)切点横向偏移量；圆弧槽(3)的圆心坐标(x_ct，y_ct)到销孔(1)初始圆心(x₂₀，y₂₀)距离恒定，销孔(1)运动到t时刻其圆心(x_2t，y_2t)到原点(0，0)距离恒定，可列下式：(x_2t‑x_ct)²+(y_2t‑y_ct)²＝(x₂₀‑x_c0)²+(y₂₀‑y_c0)²    (1‑8)联立式(1‑7)和(1‑8)，解出t时刻销孔(1)圆心坐标(x_2t，y_2t)；以销孔纵坐标y_2t与初始位置纵坐标y₂₀之差h_y，表征出工作过程中踏板端部上升高度；h_y＝|y_2t‑y₂₀|c.在h为变量的循环中，每循环一次(即x₁₀，y₁₀，R_c均确定，h以Δh为步长从0变化至h_max的过程中)计算一次Δ，在h循环结束后，获取该循环中所有Δ的最大值Δ_max；d.在R_c为变量循环下(即x₁₀，y₁₀确定，R_c以1为步长，从R_c1变化至R_cn过程中)每一R_cn值，重复c步骤，并将得到的Δ_max值储存至数列PYL1中；e.在y₁₀为变量循环下(即x₁₀确定，y₁₀以1为步长，从y₁₁变化至y_1n过程中)每一y_1n值，重复d步骤，并将得到的PYL1数列储存至矩形矩阵PYL2中；f.在x₁₀为变量循环下，每一x_1n值，均重复e步骤，并将得到的矩阵PYL2合并形成新的矩形矩阵PYL3；g.四重循环完毕后，在PYL3中找出所有已存储的Δ_max中的最小值Δ_m，然后将与Δ_m所对应的圆弧槽(3)的初始坐标(x_c0，y_c0)及其半径R_c的数值作为最优参数。