真空助力器结构详解及工作原理分析.pdf

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1、真空助力器总成一、工作原理1非工作状态（装配状态）在阀杆回动簧的作用下，阀杆和空气阀座处于右极限位置，橡胶阀部件被阀门弹簧压紧在空气阀座上，从而空气阀口关闭，真空阀口打开，此时前、后气室相通，并于大气隔绝。在发动机工作时，前后两气室的气压相同，即具有相同的真空度。2工作状态踏动踏板时，踏板力经杠杆放大（踏板比），作用于真空助力器的阀杆上，并压缩阀杆回动簧，推动空气阀座向前移动，经过反馈盘和主缸推杆传递，使制动主缸的第一活塞移动，产生液压，制动轮缸产生张开力，推动制动蹄片产生制动力。与此同时，橡胶阀部件在阀杆簧的作用下，随同空气阀座一起移

2、动，关闭真空阀口，使前后气室隔开，即后气室与真空源断开。（这是一瞬间过程）随着阀杆的继续移动，空气阀座与橡胶阀部件脱离，空气阀口打开，外界空气经泡沫滤芯、橡胶阀部件的内孔和大气阀口进入后气室，这样前后两气室产生气压差，这个气压差在助力器的膜片、助力盘、阀体上产生作用力，除一小部分用来平衡弹簧抗力和系统阻力外，大部分经阀体作用在反馈盘上，并传递到制动主缸。在这个过程中，真空阀口始终处于关闭状态。在踏动踏板的过程中，阀杆向前移动，空气经打开的空气阀口，不断地进入后气室，阀体不断地向前移动。当踏板停留在某一位置时，阀体则移动到空气阀口关闭的位

3、置，此时空气阀口和真空阀口均处于关闭状态，助力器处于一平衡状态，即阀杆的输入力、前后气室产生的伺服力和主缸液压产生的作用力（助力器的输出力的反作用力）三者之间保持平衡。当前后气室的气压差达到最大，即后气室的气压完全为大气气压时，则真空助力器达到最大助力点，此后，输入力的变化与输出力的变化相等，即没有伺服力的增加。3释放释放制动踏板，阀杆回动簧立即将阀杆和空气阀座推回，使空气阀口关闭，真空阀品开启，阀体在回位簧的作用下，回到初始位置，助力器回到非工作状态。4制动主缸实现力与液压的转换助力器的输出力直接作用在与之相连的制动主缸的第一活塞上，

4、从而把力转换为液压，输出到车轮的制动分泵，再由制动分泵转换成力，实现汽车的制动。二、助力器特性曲线的计算1已知参数阀杆的输入力FO助力器的输出力FP气压差产生的伺服力FS工作过程中前后气室的气压差△P膜片的有效直径D1主缸推杆（或主缸第一活塞）直径D2阀体柄部直径D3前气室的真空度P回位弹簧的抗力F1阀杆回动簧的抗力F3阀门弹簧的抗力F4系统阻力Fm（一般情况下Fm=0~10N）助力器的效率η（通常η=0.85~0.95）则：π2膜片的有效作用面积：A1=D14π2A2=D2主缸推杆的作用面积：4π2A3=D3阀体柄部的作用面积：42平

5、衡方程式助力器在工作过程中，反馈盘处于平衡状态（如图）伺服力FSF=Fo+FPS即阀杆的输入力、前后气室产生的伺服力和主缸液压产生的作用力（助力器的输出力的反作用力）输出力FP三者之间保持平衡。D输入力FO气压产生的伺服力：dFS=(A1−A3)•ΔP+(A3−A2)•P由此可以看出，在最大助力点，即P=△P时，Fs=(A1−A2)•P由于后气室气压的下降，阀体柄部对输入力的影响越来越小，直到为0，其变化是减函数：回位簧的作用抗力随着阀体的移动而增加，是增函数。两作用力相互抵消。有效输入力：输入力克服阀杆回动簧的抗力F3、阀门弹簧抗力F

6、4和系统阻力Fm后，阀杆方可移动。因此，有效输入力FO＇：'FO=FO−F3−F4−Fm有效伺服力：膜片产生的伺服力除克服回位簧的抗力外，还要承受阀杆回动簧的抗力和系统阻力，并共同作用于反馈盘。因此，有效伺服力FS＇FS'=FS−F1+F3+F4由于在任一平衡状态时，反馈盘内部压强相同，因此有：'''FPFSFO==π2π22π2D(D−d)d444则助力器的助力比I：'2FPDI=='2FodFP'=Fo'•I则任一平衡状态下，平衡议程式为：'''FP=FO+FS'FP=(FO−F3−F4−Fm)+(FS−F1+F3+F4)'FP=F

7、O+(A1−A3)•ΔP+(A3−A2)•P−F1−Fm若考虑助力器的效率，任一平衡状态下，平衡议程式为：'''FP=(FO+FS)•η''FP=Fo•I•η'FP=(FO−F3−F4−Fm)•I•η'FP=(FO−F3−F4−Fm)•η+(FS−F1+F3+F4)•η'FP=[FO+(A1−A3)•ΔP+(A3−A2)•P−F1−Fm]•η3曲线分析由公式'FO=FO−F3−F4−Fm可以看出：要产生输出力FP'，输入力FO′≥0，即输入力只有大于阀杆回动簧的抗力F3、阀门弹簧抗力F4和系统阻力Fm之和，因此最小输入力的条件：F0mi

8、n≥F3+F4+Fm这个Fomin即为助力器的始动值Fa。即Fa=FOmin，当输入力FP'由0增至最小始动力Fa之前，输出力为零，而当输入力增至Fa时，助力器的阀体由静止开始运动，存储的能量立刻释放，输出