某车型制动系统设计计算报告分析解析

Professional密级:编号：制动系统设计计算报告——本报告针对1.8T汽油机+4HP20自动变速器项目名称：B35-1车型整车设计开发项目代码：B35-1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2009年01月Professional制动系统设计计算报告I目录1概述..........................................................11.1任务来源...................................................11.2制动系统基本介绍............................................11.3制动系统的结构简图..........................................11.4计算目的...................................................12制动系统设计的输入条件........................................12.1制动法规基本要求............................................22.2整车基本参数................................................22.3制动系统零部件主要参数......................................23制动系统设计计算..............................................33.1前、后制动器制动力分配......................................33.2制动减速度及制动距离校核...................................103.3真空助力器主要技术参数.....................................113.4制动主缸行程校核...........................................113.5制动踏板行程和踏板力校核...................................123.6驻车制动校核...............................................123.7应急制动校核...............................................133.8传能装置部分失效剩余制动力校核.............................143.9制动器能容量校核...........................................144数据输出列表.................................................165结论及分析...................................................16参考文献........................................................17版本日期作者更改记录批准Professional制动系统设计计算报告1/16制动系统设计计算报告1概述1.1任务来源根据B35-1整车开发要求，按照确认的设计依据和要求，并依据总布置的要求对制动系统的选型并作相应的计算。1.2制动系统基本介绍1.8T-AT车型的行车制动系统采用液压制动系统。前制动器为带有双制动轮缸的通风盘式制动器，后制动器为单制动轮缸的实心盘式制动器。制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线(X型)布置,采用ABS以防止车辆在紧急制动情况下发生车轮抱死。驻车制动系统为杠杆式，作用于后轮。ABS控制系统以及匹配计算由供应商完成，本文计算不做讨论。1.3制动系统的结构简图制动系统的结构简图如图1：1.带制动主缸的真空助力器总成2.制动踏板3.车轮4.轮速传感器5.制动管路6.制动轮缸7.ABS控制单元图1制动系统的结构简图1.4计算目的制动系统计算的目的在于校核前、后制动力，最大制动距离、制动踏板力及驻坡极限倾角等是否符合法规及标准要求、制动系统匹配是否合理。2制动系统设计的输入条件Professional制动系统设计计算报告2/162.1制动法规基本要求（1）GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》（2）GB13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》（3）GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》表1-1是对相关法规主要内容的摘要。表1-1制动相关法规摘要序号项目要求1试验路面干燥、平整的混凝土或具有相同附着系数的其它路面2载重满载3制动初速度80km/h4制动时的稳定性不许偏出3.7m通道5制动距离或制动减速度≤50.7m或≥5.8m/s26踏板力≤500N7驻车制动停驻角度20％坡度双向停驻不小于5min8驻车制动操纵踏板力≤500N2.2整车基本参数表1整车基本参数列表项目代号数值空载/满载质量kgum/lm1712/2170空载/满载轴距mmL2620/2620空载/满载质心高mmguh/glh660/672空载前/后轴轴荷kgfum/rum1004/708满载前/后轴轴荷kgflm/rlm1110/1060空载前/后轴到质心水平距离mmua/ub1084/1536满载前/后轴到质心水平距离mmla/lb1280/1340车轮滚动半径mmR3472.3制动系统零部件主要参数Professional制动系统设计计算报告3/16表2制动系统系数零部件主要参数表项目代号数值备注前/后制动器制动半径mmfr/rr118/120.5样车测量前/后制动器摩擦片摩擦系数ff/rf0.38参考值前/后制动器效能因数fBF/rBF0.76参考值制动主缸直径mmmd25.4供应商提供制动主缸总行程mmm30.7供应商提供前/后轮缸直径mmfd/rd42.9/38.2供应商提供前/后制动器摩擦片间隙mm(两边之和)f/r0.7/0.7参考值真空助力比si7.5供应商提供制动踏板杠杆比pi4.3供应商提供3制动系统设计计算3.1前、后制动器制动力分配3.1.1地面对前、后车轮的法向反作用力地面作用于前、后车轮的法向反作用力如图2所示：图2制动工况受力简图由图2，对后轮接地点取力矩得:gzhdtdumGbLF1…………………………（3-1）式中：1zF——地面对前轮的法向反作用力，N；G——汽车重力，N；b——汽车质心至后轴中心线的水平距离，m；m——汽车质量，kg；gh——汽车质心高度，m；Professional制动系统设计计算报告4/16L——轴距，m；dtdu——汽车减速度，m/s2。对前轮接地点取力矩，得:gzhdtdumGaLF2…………………………（3-2）式中：2zF——地面对后轮的法向反作用力，N；a——汽车质心至前轴中心线的距离，m。令zgdtdu，z称为制动强度，则可求得地面法向反作用力为LzhbGFgz/)(1LzhaGFgz/)(2……………………（3-3）若在不同附着系数的路面上制动，前、后轮都抱死（不论是同时抱死还是分别先后抱死），此时GFFXb或gdtdu（为同步附着系数）。地面作用于前、后车轮的法向反作用力为)()(21gzgzhaLGFhbLGF…………………………（3-4）3.1.2理想前后制动力分配曲线及线3.1.2.1理想前后制动力分配曲线在附着系数为的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和(21FFFu)等于汽车与地面附着力)(21FFF；并且前、后轮制动器制动力21FF、分别等于各自的附着力21FF、，即：221121zzFFFFGFF………………………………（3-5）或212121zzFFFFGFF将式（3-4）代入上式，得gghahbFFGFF2121………………………………（3-6）根据式（3-4）、（3-5）及（3-6）式，消去变量，得Professional制动系统设计计算报告5/16)]2(4[211122FhGbFGLhbhGFggg………………（3-7）由（3-4）式，得前制动器制动力：)(11ghbLGFF…………………（3-8）后制动器制动力：)(22ghaLGFF…………………（3-9）由此可以建立由1F和2F的关系曲线，即I曲线。3.1.2.2线为了沿用样车的部分制动系统零件，我们采用以下方案：前、后制动器的主要参数沿用标杆车（前：带有两个制动轮缸的通风盘式；后：带有单个制动轮缸的实心盘式）；真空助力器带制动泵总成的主要参数、助力曲线沿用标杆车；制动踏板参照原件重新造型设计。常用前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表明分配比例，称为制动器制动力分配系数；制动力分配系数：2111FFFFFuu……………………（3-10）1)制动器制动力矩的计算盘式制动器的计算用简图如图3所示，假设衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为：fNrTf2……………………………（3-11）式中f——摩擦系数；N——单侧制动块对制动盘的压紧力，241dpN；p——轮缸液压压强MPa；r——作用半径(取平均半径mR)；Professional制动系统设计计算报告6/16RiR0RdpNN图3盘式制动器的计算用图2)制动器效能因数的计算由《汽车设计》（清华大学，刘惟信主编）知，制动器效能因数可定义为在制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即PrfTBF式中fT——制动器的摩擦力矩；r——制动盘的作用半径(取平均半径mR)；P——盘式制动器两衬块上的压紧力的平均值，N。对于钳盘式制动器，设两侧制动块对制动盘的压紧力均为P，则制动盘两侧工作面的作用半径上所受的摩擦力为fP2,f为制动盘与制动衬块间的摩擦系数，如图4钳盘式制动器的制动器因数为：fPfPBF22……………………………（3-12）（典型值0.8）图4盘式制动器的受力简图3)作用半径的计算Professional制动系统设计计算报告7/16常见的扇形摩擦衬块其径向尺寸不大，取r为平均半径mR或有效半径eR，则计算其平均半径为：221RRRm……………………………（3-13）式中1R，2R——扇形摩擦衬块的内半径和外半径。由公式（3-10）、（3-11）代入（3-12）式，得0=rrrffffffBFrdpBFrdpBFrdp22212122……………………（3-14）计算过程：0=1F/(1F＋2F)=1fT/(1fT+2fT)=)22/(2221111rffrNfrNfrNf=)41412/(412222121rrrffffffrdpBFrdpBFrdpBF4)同步附着系数线和I曲线在图中交于一点处的附着系数为同步系数，该系数是由汽车结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数。式（3-10）又可表达为：112FF……………………（3-15）将式（3－6）代入上式，得，同步附着系数：gghahb001ghbL0…………………………（3-16）式中，L为汽车轴距，baL。将表2－2所给参数代入以上公式得，前、后制动器制动力分配系数：0＝0.712同步附着系数：空载时ou＝0.5满载时l0＝0.78根据以上计算，可绘出空满载状态理想前后制动力分配曲线（I曲线）和实际前后制动力分配曲线（β线）（如图5）