制动系统设计指南

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1、五、制动系统的设计1.前言1.1适用范围1.2引用标准1.3轿车制动规范对制动系统制动性的总体要求1.4制动系统的设计方法1.5整车参数1.6设计期望值2行车制动系统的设计2.1制动器总成的设计2.2人力制动系和伺服制动系2.3踏板总成的设计2.4传感器设计2.5ABS的设计3应急制动及驻车制动的设计五、制动系统的设计1.前言1.1适用范围：本设计指南适用于在道路上行驶的汽车的制动系统1.2引用标准GB7258—1997******项目CAC标准试验路面载重制动初速度制动时的稳定性制动距离或制动减速度踏板力1.3轿车制动规范对制动系统制

2、动性的总体要求汽车应设置足以使其减速、停车和驻车的制动系统。设置对前、后轮分别操纵的行车制动装置。应具有行车制动系。汽车应具有应急制动功能和应具有驻车制动功能。汽车行车制动、应急制动和驻车制动的各系统以某种方式相联，它们应保证当其中一个或两个系统的操纵机构的任何部件失效时(行车制动的操纵踏板、操纵连接杆件或制动阀的失效除外)仍具有应急制动功能。制动系应经久耐用，不能因振动或冲击而损坏。1.4制动系统的设计方法1.4.1制动系统开发流程制动系统规格研究图面做成试验车辆各部位的决定优化试验确认试验项目计划书・装配规格书设计构想书・车辆重量目

3、标值设定评价方法系统优化效果的确认系统优化方案具体化开发流程制动系统位置研究基本尺寸图1.4.2制动系统方案的确定1.设计构想书2.车辆重量3.目标性能(制动力・减速度・制动距离)INPUT项目OUTPUT项目1.制动系统规格设定–性能预测–法规适合性2.系统的可行性–构造方案的确定–装配工艺性、维修性研究1.4.3制动系统方案确定的顺序目标设定刹车尺寸的确定手制动操纵系统尺寸的确定真空助力器的确定车辆重量、行驶性能制动力分配驻车制动能力车轮抱死时踏板力匹配摩擦片面积的确定确保一定的寿命1.5整车参数1.5.1整车制动系统布置方案制动踏

4、板机构空气伺服制动系统管路布置形式ABS控制器比例阀前轮制动器后轮制动器后轮制动器前轮制动器1.5.1整车目标参数参数项目空载满载前轴负荷(kg)后轴负荷(kg)总质量G(kg)重心高度hg(mm)轴距L(mm)车轮滚动半径(mm)最大车速(km/h)重心距前轴距离a(mm)重心距后轴距离b(mm)1.6设计期望值1.6.1制动能力汽车制动时，地面作用于车轮的切线力称为地面制动力Fxb，它是使汽车制动而减速行驶的外力。在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩Mu所需的力称为制动器制动力Fu。地面制动力是滑动摩擦约束反力，其最大值受附着力的限制。附着

5、力FΦ与Fxbmax的关系为Fxbmax＝FΦ＝Fz·Φ。Fz为地面垂直反作用力，Φ为轮胎—道路附着系数，其值受各种因素影响。若不考虑制动过程中Φ值的变化，即设为一常值，则当制动踏板力或制动系压力上升到某一值，而地面制动力达最大值即等于附着力时，车轮将抱死不动而拖滑。踏板力或制动系压力再增加，制动器制动力Fu由于制动器摩擦力矩的增长，仍按直线关系继续上升，但是地面制动力达到附着力的值后就不再增加了。制动过程中，这三种力的关系，如图1所示。汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受轮胎。道路附着条件的限制。所以只有当汽车具有足够的

6、制动器摩擦力矩，同时轮胎与道路又能提供高的附着力时，汽车才有足够的地面制动力而获得良好的制动性。图2是汽车在水平路面上制动时的受力情形(忽略了汽车的滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩)。此外，下面的分析中还忽略制动时车轮边滚边滑的过程，附着系数只取一个定值Φ，惯性阻力为：图1：制动过程中，地面制动力、制动器制动力及附着力的关系图2制动时的汽车受力图a.地面对汽车的法向反作用力：b.制动距离图3.汽车的制动能力常用制动效能反映。制动效能是指汽车以一定初速迅速制动到停车的制动距离或制动过程中的制动减速度。制动过程中典型

7、的减速度与时间关系曲线如图3所示。其中，ta为制动系反应时间，指制动时踏下制动踏板克服自由行程、制动器中蹄与鼓的间隙等所需时间。一般液压制动系的反应时间为0.015—0.03s，气压制动系为0.05—0.06；tb为减速度增长时间，液压制动系为0.15—0.3s，气压制动系为0.3—0.8s。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系。制动距离是指在一定制动初速度下，汽车从驾驶员踩着制动踏板开始到停住为止所驶过的距离。根据图1所示的典型制动过程，可求得制动距离S：S＝v(ta+tb)+＝？Mc.理想的制动力分配曲线在任何轮胎－地面附着系数之下

8、，汽车在水平路面制动时均能使双轴汽车前、后轮同时接近抱死状态的前、后制动器制动力分配曲线称之为理想制动器制动力分配曲线，通常称为I曲线。此时，前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。Fu1Fu2hgFZ1F