制动系统设计指南.doc

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 ******
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
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

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




(制动力・减速度・制动距离)
INPUT项目
OUTPUT项目

性能预测
法规适合性

构造方案的确定
装配工艺性、维修性研究

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


制动踏
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

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)


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=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
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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,—