制动系统设计计算书.docx

制动系统设计计算书.docx

《制动系统设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制动系统设计计算书.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

制动系统设计计算书

密级：

编号：

“中国高水平汽车自主创新能力建设”

项目名称：

“中气”底盘研究与开发

制动系统设计计算书

编制：

日期：

校对：

日期：

审核：

日期：

批准：

日期：

上海同济同捷科技股份有限公司

长春孔辉汽车科技有限公司

2008年12月

中国高水平汽车自主创新能力建设

底盘制动系统设计计算书

目

录

1

基本参数输入......................................................................................................................

-1-

2

制动系统的相关法规..........................................................................................................

-2-

3

整车制动力分配计算..........................................................................................................

-2-

3.1

汽车质心距前后轴中心线距离的计算...........................................................................

-2-

3.2

理想前后地面制动力的计算............................................................................................

-2-

3.3

前后制动器缸径的确定..................................................................................................

-4-

3.4

确定制动力分配系数......................................................................................................

-5-

3.5

确定同步附着系数Φ0....................................................................................................

-5-

4

制动力分配曲线的分析......................................................................................................

-5-

4.1

绘制I曲线和β曲线......................................................................................................

-5-

4.2

前后制动器制动力分配的合理性分析...........................................................................

-6-

4.2.1

制动法规要求................................................................................................................

-7-

4.2.2

前后轴利用附着系数曲线的分析................................................................................

-7-

5

制动系统结构参数的确定..................................................................................................

-9-

5.1

制动管路的选择..............................................................................................................

-9-

5.2

制动主缸的结构参数的确定..........................................................................................

-9-

5.2.1

轮缸容积的确定........................................................................................................

-10-

5.2.2

软管容积增量的确定................................................................................................

-10-

5.2.3

主缸容积的确定........................................................................................................

-10-

5.2.4

主缸活塞直径的确定................................................................................................

-11-

5.2.5

主缸行程的确定..........................................................................................................

-11-

5.3

踏板机构的选择............................................................................................................

-11-

5.4

制动踏板杠杆比的确定................................................................................................

-12-

5.4.1

真空助力比的确定....................................................................................................

-12-

5.4.2

踏板行程的确定........................................................................................................

-12-

5.4.3

主缸最大压力的确定................................................................................................

-12-

5.4.4

主缸工作压力的确定................................................................................................

-13-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

5.4.5最大踏板力的确定

......................................................................................................-13-

6

驻车性能的计算................................................................................................................

-13-

7制动性能的校核..................................................................................................................

-14-

7.1

制动减速度的计算..........................................................................................................

-15-

7.2

制动距离的计算..................................................................................

错误！

未定义书签。

8

结论....................................................................................................................................

-17-

参考文献..................................................................................................................................

-17-

-1-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

1基本参数输入

制动系统设计计算需要给定的参数见表1.

表1

计算参数输入

基本参数项目

代号

单位

参数数值

备注

轴距

L

mm

2950

总体组确定

空载质量

m1

Kg

1500

总体组确定

空载前轴质量

Wf1

Kg

855

总体组确定

空载后轴质量

Wr2

Kg

645

总体组确定

空载质心高度

Hg1

mm

573

总体组确定

满载质量

m2

Kg

1925

总体组确定

满载前轴质量

Wf2

Kg

962.5

总体组确定

满载后轴质量

Wr2

Kg

962.5

总体组确定

满载质心高度

Hg2

mm

553

总体组确定

车轮滚动半径

R

mm

328

设计值

前后轮缸数量

n

2/2

设计值

前器制动半径

RBf

mm

135

设计值

后器制动半径

RBr

mm

107.5

设计值

汽车设计最高车速

V

Km/h

220

总体组确定

制动踏板杠杆比

ip

3.5

设计值

前后制动器效能因数

Cf/Cr

0.76/0.76

设计值

前后制动器摩擦系数

μ

0.38

设计值

制动轮缸行程

δ

mm

0.7

设计值

主缸行程

Sm

mm

18+18

设计值

-1-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

2制动系统的相关法规

制动系统的设计要符合相关的法规，目前的制动性能所遵循的法规主要是：

1）GB12676-1999汽车制动系统结构性能和试验方法。

2）GB7258-2004机动车运行安全技术条件

3整车制动力分配计算

3.1汽车质心距前后轴中心线距离的计算

根据力矩平衡原理，得出换算公式为：

a=Wr•L

Wf+Wr

b=Wf•L

Wf+Wr

将相关参数代入式

（1），

（2），并将计算结果列于表2。

表2质心距离计算结果

状态

质心距前轴距离a

质心距后轴距离b

满载

1475

1475

空载

1268.5

1681.5

3.2理想前后地面制动力的计算

hg

Fz1

Fz2

（1）

（2）

图1汽车受力简图

-2-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

汽车制动时的受力如图1所示。

对后轮接地点取力矩，得:

Fz1L=Gb+mdudtHg

对前轮接地点取力矩，得:

Fz2L=Ga−mdudtHg

式中：

Fz1——地面对前轮的法向反作用力；

Fz2——地面对后轮的法向反作用力；

m——汽车质量；

G——汽车重力；

b——汽车质心至后轴中心线的距离；

a——汽车质心至前轴中心线的距离；

Hg——汽车质心高度；

du/dt——汽车减速度。

则可求得地面法向反作用力为：

G

Hgdu

F

z1

=

b+

g

L

dt

G

Hgdu

F

z2

=

a−

g

L

dt

在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：

前、后轮制动器制动力之和等于附着力；并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即：

Fμ1+Fμ2

=ϕG

F

=ϕF

=

G

（b+φH

）φ

（3）

μ1

z1

L

g

F

=ϕF

=

G

（a−φH

g

）φ

（4）

μ2

z2

L

式中Fμ1——前轮制动器制动力；

-3-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

Fμ2——后轮制动器制动力；

φ——地面附着系数。

代入相关参数，这里取常用路面附着系数φ=0.8，计算出满载状态下理想的前后地面制

动力为：

Fμ1=ϕFz1=9809.288N。

Fμ2=ϕFz2=5282.712N。

3.3前后制动器缸径的确定

根据汽车理论，实际制动力的分配曲线是在理想的制动力分配曲线的基础上获得的。

即

实际前后地面制动力的表达式为：

FB1=2Cf•π/4•Df2•Pf•RBf

R

FB2=

2C

r

•π/4•D2

•P

•RB

r

r

r

R

地面制动力和制动器制动力在数值上相等。

所以，前后轮缸直径的计算式如下：

Df=

2FB1

R

（5）

PfπCf

RBf

Dr=

2FB2

R

（6）

PrπCrRBr

式中：

Df、Dr——前后轮缸直径；

FB1、FB2——前后地面制动力；

Cf、Cr——前后制动器效能因数；

RBf、RBr——前后制动器工作半径；

Pf，Pr——管路压力。

在制动时一般不超过8~12MPa。

选取常用压力8MPa。

-4-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

计算得出前后轮缸直径为Df=48.7mm，Dr=41.09mm。

轮缸直径经过圆整，并应符合

HG2865-1997标准规定的尺寸系列。

所以。

确定前后轮缸直径为：

Df=50mm，Dr=40mm.

3.4

确定制动力分配系数

制动力分配系数定义为：

用前制动器制动力与汽车总的制动器制动力之比来表明分配

的比例。

即：

β

=

FB1

（7）

F

+F

B1

B2

β=0.662。

3.5确定同步附着系数Φ0

同步附着系数反应汽车制动性能的一个参数。

同步附着系数用解析法求得的表达式为：

φ0

=

L•β−b

（8）

Hg

代入相关参数到式（8），得：

空载时同步附着系数为0.474。

满载时同步附着系数为0.864。

4

制动力分配曲线的分析

4.1绘制I曲线和β曲线

根据公式（3）、（4），代入不同附着系数值，得到一组关于前后制动器制动力的计算数

据，并将计算数据绘成以Fμ1，Fμ2为坐标的曲线，即为理想的前后轮制动器制动力分配曲

线，并将β曲线绘在同一坐标系内。

见图2

-5-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

图2理想制动力分配曲线

4.2前后制动器制动力分配的合理性分析

汽车的制动力的分配合理性，可以用二种方法来描述：

一是用理想制动力分配线来描

述，二是用利用附着系数与制动强度之间的关系来描述。

下文所用参数说明如下：

ϕ——利用附着系数；

ZZ——制动强度；

ϕf、ϕr——前后轴利用附着系数；

φ0——同步附着系数；

β——制动力分配比；

-6-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

ε——附着系数利用率；

4.2.1制动法规要求

（1）利用附着系数ϕ在0.2-0.8之间，制动强度Z≥0.1+0.85（ϕ−0.2），或利用附着系

数ϕ≤（Z+0.07）/0.85。

（2）Z值在0.15-0.8之间，车辆处于各种载荷状态时，ϕf线应在ϕr线之上，但Z值在0.3-0.45之间时，若ϕr不超过ϕ=Z线以上0.05，则允许ϕr线位于ϕf线之上。

4.2.2前后轴利用附着系数曲线的分析

求得前轴利用附着系数Φf曲线为：

ϕf=

β•Z

（9）

1

•（b+Z•Hg）

L

求得后轴利用附着系数Φf曲线为：

ϕr=

（1−β）•Z

（10）

1

•（a−Z•Hg）

L

将上述关系式绘成曲线，即前后轴利用附着系数与制动强度的关系曲线，见图3。

利用附着系数越接近制动强度，则路面附着条件就发挥的越充分，汽车制动力的分配合理性就越高。

按照利用附着系数曲线图来考虑，为了防止后轮抱死并提高制动效率，前轴利用附着系数曲线应总在45度对角线下方，即总在后轴利用附着系数曲线下方，同时还应靠近图中

ϕ=Z曲线。

结论：

空满载状态下，汽车制动力的分配比较合理。

-7-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

-8-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

图3前后轴利用附着系数与制动强度的关系曲线

5制动系统结构参数的确定

5.1制动管路布置的选择

通过比较各种布置型式，可知：

X型回路其特点是一回路失效时仍能保持50%的制动效

能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了汽车制动时与整车负荷的适

应性。

所以综合考虑，选用常用的X型管路布置。

5.2制动主缸的结构参数的确定

计算所用参数说明如下：

V——全部轮缸工作容积容积；

-9-

-10-

中国高水平汽车自主创新能力建设

制动系统设计计算书

Vm=1.1（V+V）

′

（14）

主缸工作容积Vm=10408.629mm3。

5.2.4主缸活塞直径的确定

制动主缸活塞直径dm和主缸行程Sm可由下式确定：

dm=

4Vm

（15）

Sm•π

得出主缸活塞直径为dm=19.19mm。

由于主缸液压太高会对主缸缸径产生很大影响，兼

顾制动管路的压力要求，综合考虑，主缸活塞直径应符合标准QC/T311-1999,故选用主缸缸

径为dm=22mm。

制动主缸直径为dm