五、制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.前言

1.1適用范圍

1.2引用標(biāo)準(zhǔn)

1.3轎車制動規(guī)范對制動系統(tǒng)制動性的總體要求

1.4制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

1.5整車參數(shù)

1.6設(shè)計(jì)期望值

2 行車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1制動器總成的設(shè)計(jì)

2.2人力制動系和伺服制動系

2.3踏板總成的設(shè)計(jì)

2.4傳感器設(shè)計(jì)

2.5 ABS的設(shè)計(jì)

3 應(yīng)急制動及駐車制動的設(shè)計(jì)

五、制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.前言

1.1適用范圍：

本設(shè)計(jì)指南適用于在道路上行駛的汽車的制動系統(tǒng)

1.2 引用標(biāo)準(zhǔn)

GB 7258—1997      ******

1.3 轎車制動規(guī)范對制動系統(tǒng)制動性的總體要求

汽車應(yīng)設(shè)置足以使其減速、停車和駐車的制動系統(tǒng)。設(shè)置對前、后輪分別操縱的行車制動裝置。應(yīng)具有行車制動系。汽車應(yīng)具有應(yīng)急制動功能和應(yīng)具有駐車制動功能。 汽車行車制動、應(yīng)急制動和駐車制動的各系統(tǒng)以某種方式相聯(lián)，它們應(yīng)保證當(dāng)其中一個或兩個系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)的任何部件失效時(shí)(行車制動的操縱踏板、操縱連接桿件或制動閥的失效除外)仍具有應(yīng)急制動功能。制動系應(yīng)經(jīng)久耐用，不能因振動或沖擊而損壞。

1.4 制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

1.4.1制動系統(tǒng)開發(fā)流程

 1.4.2制動系統(tǒng)方案的確定

1.4.3制動系統(tǒng)方案確定的順序

1.5整車參數(shù)

 1.5.1整車制動系統(tǒng)布置方案

 1.5.1整車目標(biāo)參數(shù)

1.6設(shè)計(jì)期望值

1.6.1制動能力

  汽車制動時(shí)，地面作用于車輪的切線力稱為地面制動力F_xb，它是使汽車制動而減速行駛的外力。在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩M_u所需的力稱為制動器制動力F_u。

    地面制動力是滑動摩擦約束反力，其0大值受附著力的***。附著力F_Φ與F_xbmax的關(guān)系為F_xbmax＝F_Φ＝F_z·Φ。F_z為地面垂直反作用力，Φ為輪胎—道路附著系數(shù)，其值受各種因素影響。若不考慮制動過程中Φ值的變化，即設(shè)為一常值，則當(dāng)制動踏板力或制動系壓力上升到某一值，而地面制動力達(dá)0大值即等于附著力時(shí)，車輪將抱死不動而拖滑。踏板力或制動系壓力再增加，制動器制動力F_u由于制動器摩擦力矩的增長，仍按直線關(guān)系繼續(xù)上升，但是地面制動力達(dá)到附著力的值后就不再增加了。制動過程中，這三種力的關(guān)系，如圖1所示。

    汽車的地面制動力首先取決于制動器制動力，但同時(shí)又受輪胎。道路附著條件的***。所以只有當(dāng)汽車具有足夠的制動器摩擦力矩，同時(shí)輪胎與道路又能提供高的附著力時(shí)，汽車才有足夠的地面制動力而獲得良好的制動性。

圖2是汽車在水平路面上制動時(shí)的受力情形 (忽略了汽車的滾動阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力偶矩) 。此外，下面的分析中還忽略制動時(shí)車輪邊滾邊滑的過程，附著系數(shù)只取一個定值Φ，慣性阻力為：

    圖1： 制動過程中，地面制動力、制動器制動力及附著力的關(guān)系

                      圖2   制動時(shí)的汽車受力圖

a.地面對汽車的法向反作用力：

b.制動距離

汽車的制動能力常用制動效能反映。制動效能是指汽車以一定初速迅速制動到停車的制動距離或制動過程中的制動減速度。制動過程中典型的減速度與時(shí)間關(guān)系曲線如圖3所示。其中，t_a為制動系反應(yīng)時(shí)間，指制動時(shí)踏下制動踏板克服自由行程、制動器中蹄與鼓的間隙等所需時(shí)間。一般液壓制動系的反應(yīng)時(shí)間為0.015—0.03s，氣壓制動系為0.05—0.06；t_b為減速度增長時(shí)間，液壓制動系為0.15—0.3s，氣壓制動系為0.3—0.8s。制動距離與汽車的行駛安全有直接的關(guān)系。制動距離是指在一定制動初速度下，汽車從駕駛員踩著制動踏板開始到停住為止所駛過的距離。根據(jù)圖1所示的典型制動過程，可求得制動距離S：

S＝v(t_a+t_b)+ ＝？           M

c.理想的制動力分配曲線

在任何輪胎－地面附著系數(shù)之下，汽車在水平路面制動時(shí)均能使雙軸汽車前、后輪同時(shí)接近抱死狀態(tài)的前、后制動器制動力分配曲線稱之為理想制動器制動力分配曲線，通常稱為I曲線。此時(shí)，前后輪制動器制動力分別等于各自的附著力。

 理想制動器制動力分配曲線與實(shí)際線性制動器制動力分配曲線（單位汽車重力）

1.6.2 制動踏板力與制動力的關(guān)系

在制動踏板上加力F，在車輪剎車上就會產(chǎn)生如下的制動力

                                P_B：活塞壓強(qiáng)

                                S_B：活塞端面面積

                                S_M：制動主缸活塞端面面積

                                 i ：真空助力器增益系數(shù)

                                γ：制動踏板杠桿比（R/r）

                                 F：踏板輸入力

1.6.3駐車制動能力

式中，F(xiàn)_x：為手制動器制動力[kg]；

  r：為輪胎滾動半徑[mm]；

         R：制動盤/鼓有效半徑 [mm]

  F_H：為駕駛員施加的手力[kg]

         F₀：無效操作力[kg]

        BF₂：后鼓式制動器效能因數(shù)

        η：傳遞效率……70%左右

        K₀：動力系數(shù)

I：手制動增益系數(shù)

表示汽車在坡道角為α的上坡路上停駐時(shí)的受力情況，由此可得出上坡停駐時(shí)的后軸附著力為：

                  汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力情況

汽車在下坡路上停駐時(shí)的后軸附著力為：

汽車可能停駐的極限上坡路坡道角α_l可根據(jù)后軸上的附著力與制動力相等的條件求得，即由   

得到        

   同理可推導(dǎo)出汽車可能停駐的極限下坡路坡道角

1.6.4可停駐0大坡度α（附著系數(shù)為0.7時(shí)）

2.行車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1制動器總成的設(shè)計(jì)

2.1.1前轉(zhuǎn)向節(jié)帶盤式制動器總成

  前轉(zhuǎn)向節(jié)帶盤式制動器總成主要有以下零部件組成：如下圖所示。

在下面一張圖片當(dāng)中可以看到，前轉(zhuǎn)向節(jié)帶盤式制動器總成既和轉(zhuǎn)向機(jī)的橫拉桿連接又和控制臂、前滑柱還有傳動軸等連接。在總成當(dāng)中轉(zhuǎn)向節(jié)就相當(dāng)于一個平臺，平臺上搭載了制動鉗，輪轂、軸承、制動盤零部件，軸承安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)的方式根據(jù)軸承不同而采取壓裝或是通過螺栓連接到轉(zhuǎn)向節(jié)上，傳動軸與輪轂通過花鍵聯(lián)接,轉(zhuǎn)向節(jié)上

端與滑柱通過螺栓連接，下端與控制臂的橫拉桿通過球頭銷連接，控制臂與副車架連接，總成圍繞控制臂與副車架的連接點(diǎn)為圓心上下移動，前端安裝制動鉗，后端與轉(zhuǎn)向機(jī)橫拉桿連接，轉(zhuǎn)向時(shí)圍繞球頭銷旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)向節(jié)一般多為鑄造件，也有的轉(zhuǎn)向節(jié)是鍛造件，其中以鍛造件為佳，但是鍛造件的模具比較復(fù)雜，不易加工。我公司現(xiàn)有的產(chǎn)品當(dāng)中B11和S11的轉(zhuǎn)向節(jié)都是鑄造件，A11、A15的轉(zhuǎn)向節(jié)是鍛件。鑄造的轉(zhuǎn)向節(jié)材料是球墨鑄鐵（QT450-10 GB1348），因?yàn)殍T鐵的韌性不是很好，所以要求鑄件必須100％進(jìn)行球化率檢測，應(yīng)達(dá)到85％以上，并且要求對鑄件百分之百探傷，不得有氣孔，縮松夾渣和硬點(diǎn)，不得有裂紋。同時(shí)因?yàn)檗D(zhuǎn)向節(jié)經(jīng)常在比較復(fù)雜的變載荷情況下工作所以對轉(zhuǎn)向節(jié)的疲勞試驗(yàn)要做特別要求，這是B11前轉(zhuǎn)向節(jié)的技術(shù)要求，具體如下：

鍛造件A11A15的材料是45＃鋼或者是免調(diào)質(zhì)鋼，因?yàn)殇摼哂休^好的剛度和強(qiáng)度，鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)的性能大大優(yōu)于鑄造轉(zhuǎn)向節(jié)。

下面簡單的介紹一下軸承的發(fā)展

我們的產(chǎn)品當(dāng)中，A11A15前輪軸承、S11前后輪軸承均為一代軸承，一代軸承在前轉(zhuǎn)向節(jié)中需要采用壓裝，對軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)的過盈配合、壓裝力以及傳動軸鎖止螺母的預(yù)緊力均要求很嚴(yán)格，所以將來的趨勢是逐漸淘汰一代軸承。

二代軸承軸承外圈與輪轂集成，一般多用于非驅(qū)動輪。

三代軸承軸承內(nèi)圈、外圈、輪轂集成為一體，ABS傳感器也可以根據(jù)需要集成，使裝配模塊化，簡單化 。