制動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)計(jì)算

制動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)AA車型整車開發(fā)計(jì)劃，AA車型制動(dòng)系統(tǒng)在參考BB轎車底盤制造平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行逆向開發(fā)設(shè)計(jì)，管路重新設(shè)計(jì)。本計(jì)算是以選配C發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)。AA車型的行車制動(dòng)系統(tǒng)采用液壓制動(dòng)系統(tǒng)。前、后制動(dòng)器分別為前通風(fēng)盤式制動(dòng)器和實(shí)心盤式制動(dòng)器，制動(dòng)踏板為吊掛式踏板，帶真空助力器，制動(dòng)管路為雙回路對(duì)角線X型）布置，采用ABS。駐車制動(dòng)系統(tǒng)為機(jī)械式手動(dòng)后盤式制動(dòng)，采用遠(yuǎn)距離棘輪拉索操縱機(jī)構(gòu)。因AA車型與參考樣車BB的整車參數(shù)接近，制動(dòng)系統(tǒng)采用了BB樣車制動(dòng)系統(tǒng)，因此，計(jì)算的目的在于校核前/后制動(dòng)力、最大制動(dòng)距離、制動(dòng)踏板力、駐車制動(dòng)手柄力及駐坡極限傾角。設(shè)計(jì)要符合GB12676-1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》；GB13594-2003《機(jī)動(dòng)車和掛車防抱制動(dòng)性能和試驗(yàn)方法》和GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的要求，其中的踏板力要求W500N，駐車制動(dòng)停駐角度為20%（12）,駐車制動(dòng)操縱手柄力W400N。制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入條件整車基本參數(shù)見表1,零部件主要參數(shù)見表2。IMi空或質(zhì)量叫k?1142滿較質(zhì)搔加.kg1517軸距（空戰(zhàn)/滿教）Lnun25502542空裁質(zhì)心高%mm666滿毅質(zhì)心高/mm648_空段前軸軸荷嗎」kg「671一空戰(zhàn)后軸軸荷撰02kg171浦我前軸軸荷如a kg781滿段后軸軸荷加之'kg736空載前軸到皮心水平即離mm1052空我后軸到質(zhì)心水平距離工打mm1498滿載前軸到放心水平距離"H-nun1233滿陵后軸到質(zhì)心水平睡離nun1309車輪濠動(dòng)半徑Rnun296表1整車基本參數(shù)

【,；■前/后制動(dòng)罌制動(dòng)半役 _0Goizn1L2.3-107.73淵JM前/后制動(dòng)器摩擦片摩擦系數(shù)f/A—。,38參考他前/后制動(dòng)端效能因數(shù)BF/卑一江76/0.76參考值制動(dòng)主缸宜徑<4nunwwn11設(shè)計(jì)他制動(dòng)生缸總行程63刖32設(shè)計(jì)值前/后輪缸直徑d/4廊57;33.9設(shè)計(jì)值前/一后。動(dòng)罌輪缸行程萬//則鎏考值真空助力比lr~1.0設(shè)計(jì)他制動(dòng)踏板杠桿比2.77設(shè)計(jì)值制動(dòng)踏板全行程%IO100設(shè)計(jì)值駐軍制動(dòng)F柄杠桿比兒7.2設(shè)計(jì)值肚什制動(dòng)配功裝置杠桿比h5.35沒計(jì)他表2零部件主要參數(shù)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算.地面對(duì)前、后車輪的法向反作用力地面對(duì)前、后車輪的法向反作用力如圖1所示。圖1制動(dòng)工況受力簡圖由圖1，對(duì)后輪接地點(diǎn)取力矩得:F..L=Gb+7〃—憶

dt§式中：FZ1(N)：地面對(duì)前輪的法向反作用力；G(N)：汽車重力；b(m)：汽車質(zhì)心至后軸中心線的水平距離；m(kg)：汽車質(zhì)量；hg(m)：汽車質(zhì)心高度；L(m)：軸距；(m/s2)：汽車減速度。對(duì)前輪接地點(diǎn)取力矩，得：F?L=Ga-m—h

dt式中：FZ2(N)：地面對(duì)后輪的法向反作用力；a(m)：汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離。.理想前后制動(dòng)力分配在附著系數(shù)為3的路面上，前、后車輪同步抱死的條件是：前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于汽車的地面附著力；并且前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力Fm1、Fm2分別等于各自的附著力，即:%+%=嗎F?a=（PFZ1,根據(jù)式（1）、（2）及（3）,消去變量g得：由（1）、（2）、（3）及此時(shí)=zg,z=g=g0,可得:du瓦=z?g,Z二3二"o后軸:萬G/7、Ful=彳（。一二%）（P由此可以建立由Fu1和Fu2的關(guān)系曲線，即I曲線。.理想￡曲線為了沿用樣車的部分制動(dòng)系統(tǒng)零件，我們采用以下方案：前、后制動(dòng)器沿用樣車零件（前后盤式制動(dòng)器）；真空助力器帶制動(dòng)泵總成采用BB樣車零件；制動(dòng)踏板沿用BB樣車零件。制動(dòng)力分配系數(shù):

由制動(dòng)器效能因數(shù)定義:BF由制動(dòng)器效能因數(shù)定義:BFMb- RFr而由制動(dòng)器制動(dòng)力矩產(chǎn)生的制動(dòng)器制動(dòng)力

pFq-BF

b~rF。P7tF。P7tC產(chǎn)4p（Mpa）：液壓系統(tǒng)中的壓力；d：輪缸活塞的直徑（mm）；BF：制動(dòng)器效能因數(shù)；r：制動(dòng)器的有效制動(dòng)半徑；R（mm）：車輪的滾動(dòng)半徑；Mm（mu）：制動(dòng)器摩擦副間的制動(dòng)力矩；F0（N）：制動(dòng)器輪缸的輸出力；Fm（N）：由制動(dòng)器制動(dòng)力矩產(chǎn)生的車輪周緣力，即制動(dòng)器制動(dòng)力。由公式（11）、（12）代入（8）得：P()=P()=df2BFfr+d」B鳥r:同步附著系數(shù)_Lp-b二九由以上公式計(jì)算得到AA車型前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)：同步附著系數(shù)：滿載時(shí)甲01=0.91；空載時(shí)V02=0.6o根據(jù)以上計(jì)算，可繪出空滿載狀態(tài)理想前后制動(dòng)力分配曲線（I線）和實(shí)際前后制動(dòng)力分配曲線（0線）（見圖2）。p(r0,75一?空裁滿載今府砰曲線4EQ——35CO 3000-2300'50022300'500。學(xué)雷聲￥￥章聲岸相*七'也，WWQ前軸制動(dòng)力（N）圖2前后制動(dòng)力分配曲線由上可知，實(shí)際滿載同步附著系數(shù)=0.91,而我國目前的道路路面狀況有較大改善，一般可達(dá)w=0.8左右，在高速路上可達(dá)1.0,因此w=0.91滿足一般設(shè)計(jì)的要求。在曠0.91時(shí)前、后輪同時(shí)抱死，在此之前如無ABS系統(tǒng)作用總是前輪先抱死。由于本車采用ABS調(diào)節(jié)前后制動(dòng)器的制動(dòng)力，故在任意附著系數(shù)路面時(shí)，實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配是近似符合曲

線的，同時(shí)也減輕了ABS系統(tǒng)工作壓力。因此設(shè)計(jì)方案合理。4.前后軸利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線由公式：式中：W?：前軸利用附著系數(shù)；wr：后軸利用附著系數(shù)；a（m）：前軸到質(zhì)心水平距；b（m）：后軸到質(zhì)心水平距;z：制動(dòng)強(qiáng)度?？勺鞒銮昂筝S利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線（見圖3）。圖3利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線

比較以上圖表，我們可以得出結(jié)論：空、滿載利用附著系數(shù)滿足GB12676-1999標(biāo)準(zhǔn)要求，因此本車的制動(dòng)力分配滿足法規(guī)要求。管路壓力校核萬d；管路的極限壓力如不考慮ABS萬d；h.BF士1 1R=2pzn2BF2=2pz式中：Fu1、Fu2（N）：前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力；pl、p2（Pa）：前、后輪缸液壓；d1、d2（m）：前、后輪缸直徑；n1、n2：前、后制動(dòng)器單側(cè)油缸數(shù)目（僅對(duì)于盤式制動(dòng)器而言）;BF1、BF2：前、后制動(dòng)器效能因數(shù)；r1、r2（m）：前、后制動(dòng)器制動(dòng)半徑；R（m）：車輪滾動(dòng)半徑。由（11）可以推導(dǎo)出管路壓力公式:p=2FmR/(rBFnd2np=2Fi{R/(rBF〃片n)由此可得到p1=p2=6.86Mpa，液壓制動(dòng)系統(tǒng)管路的一般工作壓力小于10Mpa，因此本系統(tǒng)管路壓力符合要求。制動(dòng)距離校核制動(dòng)距離公式為:1,八 /一S=——（r+二）嗯 3-622 25.92%招V(km/h)：制動(dòng)初速度；Jmax(m/s2)：最大制動(dòng)減速度；i'2、T2制動(dòng)器的作用時(shí)間，0.2?0.9s.取ff. 八.t+—=0.5s當(dāng)w=0.8時(shí)，jmax=wg=7.84m/s2,當(dāng)V=80km/h由式(13)得S=42.6m<50.7m,符合GB12676-1999的規(guī)定。當(dāng)V=50km/h由式(13)得S=19.3m<20m,符合GB7258-2004的規(guī)定。制動(dòng)距離滿足法規(guī)要求，設(shè)計(jì)方案合適。真空助力器主要技術(shù)參數(shù)本車由于平臺(tái)化的考慮采用BB原樣車真空助力器，其為單膜片式，膜片直徑為T,真空助力比為7.5。制動(dòng)主缸行程校核根據(jù)V=1/4nd26,得：前輪缸工作容積V1=2550.47(立方毫米)；后輪缸工作容積V2=902.13(立方毫米)；考慮軟管變形，主缸容積為：Vm=1.1x2(V1+V2)=7595.71(立方毫米)；主缸實(shí)際行程：S0=Vm(1/4nd2m)=19.6(mm)<32mm,小于主缸總行程32,滿足設(shè)計(jì)要求。制動(dòng)踏板行程和踏板力校核.制動(dòng)踏板行程制動(dòng)踏板工作行程：SR=i口 （S。十,0廣602）ip：制動(dòng)踏板杠桿比，2.77；301：主缸推桿與活塞間隙，1.5mm；302：主缸活塞空行程，1.5mm。Sp=2.77x（19.6+1.5+1,5）=62.6（mm）＜100x415=80mm，滿足GB7258-2004的規(guī)定。.制動(dòng)踏板力校核分析整個(gè)制動(dòng)過程，在附著系數(shù)為V（WWW。）的路面上制動(dòng)時(shí)，前輪的壓力首先達(dá)到抱死拖滑狀態(tài)，當(dāng)管路中壓力繼續(xù)升高時(shí)，前輪制動(dòng)力不再隨管路中壓力的升高而增大，但后輪制動(dòng)力卻隨壓力的升高繼續(xù)增大，直到后輪也抱死拖滑。那么，后輪抱死拖滑時(shí)，管路中的壓力已經(jīng)足夠大，此時(shí)的踏板力即是整車在附著系數(shù)為V（VW4V0）的路面上制動(dòng)時(shí)所需要的最大踏板力。顯然，當(dāng)V=V。時(shí)，前后輪同時(shí)抱死，此時(shí)所需要的踏板力既是整車制動(dòng)的極限踏板力。我國的道路條件下，附著系數(shù)一般取0.8，故當(dāng)v=0.8時(shí)，利用（11）計(jì)算出p=6.69MPa>6.261MPa。護(hù)勖?W 140 E40 F紡圖4真空助力器和總泵特性曲線由圖4特性曲線中可以查得，F(xiàn)入=562.72考慮踏板的機(jī)械效率n=0.8,踏板杠桿比ip=2.77,則踏板力F.F=—八―=253.9NV500N口■%n此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度z=7.84>5.8（法規(guī)限值），滿載狀態(tài)下，所需踏板力 F<500N,符合GB12676-1999的規(guī)定的制動(dòng)強(qiáng)度Z=5.8時(shí)制動(dòng)踏板力的要求，設(shè)計(jì)方案合適。一個(gè)回路失效制動(dòng)效能的驗(yàn)證由于本車型制動(dòng)管路采用雙回路X型布置，其最大優(yōu)點(diǎn)是任一回路失效時(shí)，仍能保持對(duì)角線兩個(gè)車輪制動(dòng)器的工作。由于同軸左、右制動(dòng)器的對(duì)稱性，任一回路失效時(shí)，仍能剩余50%的制動(dòng)力，故當(dāng)?shù)孛娓街禂?shù)為0.8時(shí)，制動(dòng)減速度為J=1/2wg=3.92m/s2,大于GB7258—2004規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)效能2.9m/s2,及GB12676中規(guī)定的剩余制動(dòng)效能1.7m/s2,符合法規(guī)要求。駐車制動(dòng)校核1.極限傾角根據(jù)汽車后軸車輪附著力Ff與制動(dòng)力相等的條件，汽車在角度為。的坡路時(shí)上坡和下坡停駐時(shí)的制動(dòng)力Fzu、Fzd分別為：叫=些￡（口。0&曰+/sinff）丹―nigsin。=—^9cos。一4fin〃)=耳=mgsinff可得汽車在上、下坡路上停駐時(shí)的坡度傾角、分別為:(pa-aictan—~~—―-——L組.S1&?=arctan— " 口十因此，滿載時(shí)汽車可能停駐的極限上、下坡傾角見表3。"V……（。）??%J）l表3極限上、下坡傾角2.手柄力校核AA車型駐車制動(dòng)裝置為浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器，駐車制動(dòng)促動(dòng)機(jī)構(gòu)在制動(dòng)鉗內(nèi)，其杠桿比為5.35,駐車制動(dòng)手柄杠桿比為7.2,駐車制動(dòng)操縱