乘用車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)資料課件

液壓制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)理論計(jì)算子系統(tǒng)的開發(fā)制動(dòng)系統(tǒng)零部件的開發(fā)制動(dòng)系統(tǒng)客觀試驗(yàn)制動(dòng)系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)1.液壓制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介液壓制動(dòng)系統(tǒng)是將駕駛?cè)藛T施加到制動(dòng)踏板上的力放大，并助力后反應(yīng)到制動(dòng)主缸，由制動(dòng)主缸建立起整個(gè)制動(dòng)管路的壓力，壓力將推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（制動(dòng)器）限制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。ABh假設(shè)制動(dòng)時(shí)車輪完全抱死，整車制動(dòng)力就等于地面附著力聯(lián)立上式可以得出前后地面制動(dòng)力與地面附著系數(shù)的關(guān)系如下對(duì)同一車輛來說，上兩式中，只有u為變量，取不同的u值便可得到不同F(xiàn)bf和Fbr值。這便是理想制動(dòng)力分配曲線。2.1制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)理論計(jì)算-基礎(chǔ)制動(dòng)滿載理想制動(dòng)力分配曲線空載理想制動(dòng)力分配曲線FfFr空滿載理想制動(dòng)力分配曲線差異最理想狀況，空滿載理想制動(dòng)力曲線完全重合。這樣空滿載同步附著系數(shù)都可以取到最常用附著系數(shù)點(diǎn)，要做到空滿載重合，這里需要做到1.空滿載前后軸荷比例相同（即質(zhì)心在整車X方向位置不變）2.空滿載車輛質(zhì)心高度相同。有乘用車車能做到這兩點(diǎn)嗎？No但還是要盡力去做到兩條線接近。方程式賽車勉強(qiáng)可以，且方程式賽車使用在單一附著系數(shù)路面工作，所以方程式賽車不必匹配ABS系統(tǒng)。實(shí)際制動(dòng)力分配曲線（制動(dòng)器制動(dòng)力）Fbf:前輪制動(dòng)器制動(dòng)力Fbr:后輪制動(dòng)器制動(dòng)力p:制動(dòng)管路壓力，抱死壓力控制在12Mpa以下,Ptf\Ptr:前后卡鉗啟動(dòng)壓力（選定初始卡鉗之后，此參數(shù)可詢問供應(yīng)商或假設(shè)一個(gè)初始值（0.5bar左右）Af\Ar:前后卡鉗活塞面積（卡鉗為系列化產(chǎn)品，只需參考Benchmark及輪輞的尺寸來選定一個(gè)初始尺寸（51、54、57…..)Uf\Ur:前后卡鉗摩擦塊摩擦系數(shù)（0.32-0.4）Ref\Rer:前后卡鉗制動(dòng)有效半徑（根據(jù)輪輞及卡鉗尺寸，并參考Benchmark,并考慮三化原則設(shè)定或選定一個(gè)初始值）R:車輪滾動(dòng)半徑，一般乘用車前后輪滾動(dòng)半徑都相同。在A、u、Re、確定初始值之后，取液壓P（0-12Mpa)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力，并疊加到理想制動(dòng)力曲線圖中?？蛰d同步附著系數(shù)滿載同步附著系數(shù)FfFf滿載理想制動(dòng)力分配曲線U=1.0A.要保證12Mpa時(shí)的制動(dòng)器制動(dòng)力大于至少1.0的地面附著力，如果不滿足，可同時(shí)增大1.前后輪缸2.摩擦系數(shù)3.有效半徑（優(yōu)先排序）B.在滿足A的前提下，不斷的調(diào)節(jié)前后1.輪缸直徑,2有效半徑,3摩擦系數(shù)（盡量取中值）來調(diào)節(jié)實(shí)際曲線斜率，終極目標(biāo)是讓空載同步附著系數(shù)落在（0.4-0.6）滿載落在（0.7-0.9)可分別取中值0.50.8實(shí)際制動(dòng)力分配曲線R線組F線組理想制動(dòng)力分配曲線在附著系數(shù)等于0.3的路面上制動(dòng)，隨著制動(dòng)器制動(dòng)力的增加，當(dāng)實(shí)際制動(dòng)力與0.3的f線相交后，前輪抱死，此后前后輪的地面制動(dòng)力沿0.3的f線變化，前輪地面制動(dòng)力略有增加（重量前移）。后輪地面制動(dòng)力按實(shí)際制動(dòng)器制動(dòng)力大幅增加，當(dāng)0.3f線與理想制動(dòng)力相交，后輪也抱死，制動(dòng)器制動(dòng)力再增加已無(wú)意義。后輪制動(dòng)器制動(dòng)力亦地面制動(dòng)力增量前輪制動(dòng)器制動(dòng)力增量前輪地面制動(dòng)力增量典型工況分析-低附著路面實(shí)際制動(dòng)力分配曲線R線組F線組理想制動(dòng)力分配曲線后輪制動(dòng)器制動(dòng)力增量后輪地面制動(dòng)力增量（負(fù)值）在附著系數(shù)等于0.9的路面上制動(dòng)，隨著制動(dòng)器制動(dòng)力的增加，超過同步附著系數(shù)仍未有車輪抱死。當(dāng)實(shí)際制動(dòng)力與0.9的r線相交后，后輪抱死，此后前后輪的地面制動(dòng)力沿0.9的r線變化，后輪地面制動(dòng)力有所減小（重量前移）。前輪地面制動(dòng)力按實(shí)際制動(dòng)器制動(dòng)力大幅增加，當(dāng)0.9r線與理想制動(dòng)力相交，前輪也抱死，制動(dòng)器制動(dòng)力再增加已無(wú)意義。前輪制動(dòng)器制動(dòng)力亦地面制動(dòng)力增量典型工況分析-高附著路面基礎(chǔ)制動(dòng)匹配完成之后我們可以鎖定如下參數(shù)

1.前后制動(dòng)鉗缸徑（系列化卡鉗中選定）

有了前后制動(dòng)鉗缸徑，可進(jìn)一步獲得卡鉗所需液量曲線（一般由供應(yīng)商試驗(yàn)得出）

2.前后制動(dòng)有效半徑有效半徑是制動(dòng)盤設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一

3.前后摩擦塊摩擦系數(shù)摩擦塊開發(fā)重要參數(shù)

4.管路壓力與制動(dòng)力或制動(dòng)減速度關(guān)系曲線壓力減速度2.2制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)理論計(jì)算原則：車有異，人相同世面車型千差萬(wàn)別，但對(duì)于同一區(qū)域的駕駛者卻無(wú)不同，所以對(duì)踏板力，踏板行程這一要求，不同車輛應(yīng)有相同的要求?；A(chǔ)制動(dòng)與制動(dòng)主缸的聯(lián)絡(luò)----卡鉗與主缸

現(xiàn)已知卡鉗缸徑（或需液量）可選出主缸直徑（因?yàn)橹鞲诪橹睆?行程系列化產(chǎn)品,行程一般為18+18）}2.基礎(chǔ)制動(dòng)與制動(dòng)主缸的聯(lián)絡(luò)---輪缸壓力與主缸推力

現(xiàn)已知了主缸直徑、主缸行程；基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力-減速度曲線，可以推導(dǎo)出主缸推力與制動(dòng)減速度曲線。輪缸壓力減速度主缸壓力輪缸壓力主缸活塞推力主缸壓力輪缸壓力=主缸壓力輪缸推力=主缸壓力X活塞面積3.制動(dòng)主缸與人機(jī)控制聯(lián)絡(luò)---主缸行程與踏板行程目前已知了活塞總行程+主缸空行程+助力器空行程=助力器推桿行程基于人機(jī)工程的要求，制動(dòng)踏板的行程有要求（<=130mm）A助力器推桿所需行程B制動(dòng)踏板要求的行程}踏板杠桿比踏板機(jī)構(gòu)杠桿比的計(jì)算要點(diǎn)。4.制動(dòng)主缸與人機(jī)控制聯(lián)絡(luò)---幫助力在確定踏板杠桿比之后，踏板的輸出力也已知。A踏板輸出力B主缸所需的推力}幫助力（助力比）4.助力器的選擇現(xiàn)已確定了助力比以及先前已確定的主缸行程，分析助力器的特性曲線，我們可以選擇出合適的助力器助力器推桿行程ABCD最大幫助力，取決于助力器尺寸助力比，取決于反饋盤面積比對(duì)于同一個(gè)助力器，助力比和助力行程是相互矛盾的，大助力比意味著短的助力行程，

所以一般的原則是先確定助力比，再通過行程來決定助力器尺寸（不同助力器可以有相同的助力比，但最大幫助力不同）。助力器輸出力至此系統(tǒng)性的匹配工作基本結(jié)束。系統(tǒng)匹配工作結(jié)束確定的參數(shù)

1.前后卡鉗缸徑2.前后摩擦系數(shù)3.前后有效半徑4.制動(dòng)主缸直徑5.踏板機(jī)構(gòu)杠桿比6.助力器助力比7.助力器尺寸。帶著這些參數(shù)接下來該選取合適的零部件或者重新開發(fā)零部件，進(jìn)入子系統(tǒng)布置階段。3.子系統(tǒng)的開發(fā)---基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)3.1前后制動(dòng)鉗的布置

A圓周方向布置卡鉗在輪輞內(nèi)圓周布置上，最佳位置為時(shí)針4：30優(yōu)點(diǎn)：1.從力學(xué)角度分析，這樣的布置制動(dòng)時(shí)對(duì)軸承的徑向載荷最小。2.從卡鉗冷卻角度，這個(gè)布置對(duì)卡鉗迎風(fēng)也較好，且降低了質(zhì)心。缺點(diǎn)：

1.卡鉗位置過低，車輪泥水更容易灌入。

2.對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)臂的位置影響較大（轉(zhuǎn)向節(jié)臂前置或者頂置）地面制動(dòng)力Fx=FzXu正壓力Fz正壓力Fz與地面制動(dòng)力Fx的合力摩擦塊對(duì)制動(dòng)盤的摩擦力Fb=FxXRe/RrFb平移到輪心處只有將卡鉗布置在4:30位置時(shí)摩擦塊對(duì)制動(dòng)盤的作用力與合力方向共線反向，合力最小，軸承載荷最小。制動(dòng)盤中心盡量靠近軸承中心軸承中心作用在制動(dòng)盤上的切向力摩擦力力臂軸承附加彎矩只有將制動(dòng)盤中心與軸承中心重合，摩擦力力臂才能為0，軸承才不會(huì)有附加彎矩。對(duì)軸承壽命有益3前后制動(dòng)鉗的布置

B軸向布置3.2踏板機(jī)構(gòu)布置

A/B/C踏板的平面布置有法規(guī)及人機(jī)要求，不在此次討論范圍，這里主要來討論踏板機(jī)構(gòu)踏板機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)點(diǎn)，推點(diǎn)的設(shè)計(jì)。H點(diǎn)踏點(diǎn)R轉(zhuǎn)點(diǎn)X(-20,20)Z(-20,20)

P推點(diǎn)X(-20,20)Z(-20,20)由于設(shè)計(jì)人機(jī)H點(diǎn)一般固定，所以與之對(duì)應(yīng)的踏點(diǎn)也是固定的。一個(gè)踏板機(jī)構(gòu)中可動(dòng)的將是轉(zhuǎn)點(diǎn)R，和推點(diǎn)P，如何設(shè)置這兩個(gè)或者其中一個(gè)點(diǎn)的位置對(duì)踏板機(jī)構(gòu)至關(guān)重要，他直接決定踏板行程-加速度以及踏板力-減速度兩個(gè)關(guān)系，這里涉及到優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。目前常用的方法是多因子單目標(biāo)的優(yōu)化方法。簡(jiǎn)單來說如左圖所示，讓轉(zhuǎn)點(diǎn)及推點(diǎn)XZ方向（整車坐標(biāo)）在給定的范圍內(nèi)（各因子范圍可不同）步進(jìn)變化，將踏點(diǎn)的行程作為輸入，將推桿末端的行程作為輸出。設(shè)置一理想的踏點(diǎn)-推桿輸出點(diǎn)行程曲線偉偉目標(biāo)。在整個(gè)因子變化過程中尋找出最接近目標(biāo)曲線的一條實(shí)際曲線，并將該實(shí)際曲線所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)輸入。HyperWorksHyperstudy或者ADAMSinsight均可做為優(yōu)化工具。3.3制動(dòng)控制模塊布置目前的制動(dòng)控制模塊主要是ABS或者ESP(ESC)模塊，模塊的布置位置并沒有嚴(yán)格的要求。但應(yīng)做到

1.靠近主缸

2.液面低于儲(chǔ)液罐液面（包括連接主缸-模塊的制動(dòng)管最高點(diǎn)）

3.遠(yuǎn)離熱源

4.防止淋雨（插接件插接口要防止積水）5.盡量放置在縱梁等NVH性能較穩(wěn)定的部件之上

6.管路易于安裝，本身易于拆裝4.制動(dòng)系統(tǒng)零部件的開發(fā)在完成子系統(tǒng)零部件的布置之后，就要開始各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了。零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要關(guān)注材料、工藝、成本、強(qiáng)度、剛度、模態(tài)等等方面。比如轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)。在完成了卡鉗、制動(dòng)盤、軸承、輪輞等零部件的布置后，1）CAD軟件設(shè)計(jì)出最大輪廓的轉(zhuǎn)向節(jié)優(yōu)化空間；

2）前處理，明確轉(zhuǎn)向節(jié)用料，網(wǎng)格劃分；材料賦予，設(shè)計(jì)空間非設(shè)計(jì)空間區(qū)分；載荷工況提?。∕BD)約束設(shè)置，優(yōu)化目標(biāo)設(shè)定；3）提交解算，優(yōu)化結(jié)果解析；

4）模型重建，利用優(yōu)化結(jié)果作為參考CAD軟件重新設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)向節(jié)模型

5）重建模型的驗(yàn)證，CAE軟件將重建的模型進(jìn)行詳細(xì)分析；4.制動(dòng)系統(tǒng)零部件的開發(fā)設(shè)計(jì)空間-CAD軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)前處理-CAE軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)-HyperWorks-Opstruct模型重建-CAD軟件模型驗(yàn)證-CAE軟件5制動(dòng)系統(tǒng)客觀試驗(yàn)GBT18343-2001汽車盤式制動(dòng)器修理技術(shù)條件QCT556-1999汽車制動(dòng)器溫度測(cè)量和熱電偶安裝QCT564-1999轎車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法QCT582-1999轎車制動(dòng)器性能要求QCT592-1999轎車制動(dòng)鉗總成性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法6制動(dòng)系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)---直線制動(dòng)評(píng)價(jià)踏板自由行程

初始咬合

線性度-行程

線性度-踏板力

最大制動(dòng)力PedalFreePlay踏板自由行程操作方法：車速60-80KPH反復(fù)輕踩制動(dòng)踏板，行程從3mm左右開始，以每秒鐘1-2次的頻率踩，每踩一次，行程稍作增加，直到能感覺到減速度要建立（并無(wú)明顯的減速度）評(píng)價(jià)內(nèi)容：空行程長(zhǎng)短，一般控制在5-10mm.影響因素：踏板機(jī)構(gòu)間隙、助力器空行程、主缸空行程、卡鉗摩擦塊總成空行程。這一過程踏板力不應(yīng)太大。InitialBite初始咬合操作方法：車速60-80KPH反復(fù)輕踩制動(dòng)踏板，以每秒鐘1-2次的頻率踩，每踩一次，行程稍作增加，直到能感覺到減速度建立（0.1-0.15g）評(píng)價(jià)內(nèi)容：初始減速的，一般控制在0.05-0.1g較為舒適影響因素：助力器跳躍值、摩擦塊初始摩擦系數(shù)Linearity–Travel線性度-行程操作方法：60-80KPH到0KPH直線制動(dòng)，非緊急工況。勻速踩踏制動(dòng)踏板，判斷制動(dòng)踏板行程與整車減速度線性關(guān)系。評(píng)價(jià)內(nèi)容：踏板行程與制動(dòng)減速度線性關(guān)系，只關(guān)注行程，不要去關(guān)注力的變化。影響因素：軟管膨脹量、卡鉗需液量、摩擦塊壓縮量、踏板剛度、前圍板剛度。Linearity–Force線性度-力操作方法：60-80KPH到0KPH直線制動(dòng)，非緊急工況。勻速踩踏制動(dòng)踏板，判斷制動(dòng)踏板力與整車減速度線性關(guān)系。評(píng)價(jià)內(nèi)容：踏板力增長(zhǎng)與整車減速度線性關(guān)系。影響因素：踏板杠桿比、助力