制动系统设计指南.doc

制动系统设计指南
五、制动系统的设计







2 行车制动系统的设计




ABS的设计
3 应急制动及驻车制动的设计
五、制动系统的设计

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本设计指南适用于在道路上行驶的汽车的制动系统
引用标准
GB 7258—1997 ******
轿车制动规范对制动系统制动性的总体要求
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。
制动系统的设计方法







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。附着力FΦ与Fxbmax的关系为Fxbmax=FΦ=Fz2Φ。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:
:

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图3.
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。—,—;tb为减速度增长时间,液压制动系
—,—。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+12v2tb)+ =? M 2jmax

在任何轮胎-地面附着系数之下,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。
Fu1 Fu2
FZ2 FZ1
hg
理想制动器制动力分配曲线与实际线性制动器制动力分配曲线(单位汽车重力)
制动踏板力与制动力的关系
在制动踏板上加力F,在车轮刹车上就会产生如下的制动力
制动盘
制动器主缸制动主缸活塞真空助力器制动踏板
SBPB??i????F SM
PB:活塞压强
SB:活塞端面面积
SM:制动主缸活塞端面面积
i :真空助力器增益系数γ:制动踏板杠杆比(R/r) F:踏板输入力

RFX?I?K0???BF2???FH?F0? r
式中,Fx:为手制动器制动力[kg];
r:为轮胎滚动半径[mm];
R:制动盘/鼓有效半径[mm]
F