某车型制动系统设计计算报告.doc

. 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日期： _校对：日期： _日期： _日期： _同济同捷科技股份2009年01月17 / 20. . 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制动减速度与制动距离校核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结论与分析16参考文献17版本日期作者更改记录批准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控制系统以与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、制动踏板力与驻坡极限倾角等是否符合法规与标准要求、制动系统匹配是否合理2 制动系统设计的输入条件2.1 制动法规基本要求（1）GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》（2）GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》（3）GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》表1-1是对相关法规主要容的摘要表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kg/1712 /2170空载/满载轴距mm2620/2620空载/满载质心高mm/660/672空载前/后轴轴荷kg/1004/708满载前/后轴轴荷kg/1110/1060空载前/后轴到质心水平距离mm/1084/1536满载前/后轴到质心水平距离mm/1280/1340车轮滚动半径mm3472.3 制动系统零部件主要参数表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mm/118/120.5样车测量前/后制动器摩擦片摩擦系数/0.38参考值前/后制动器效能因数/0.76参考值制动主缸直径mm25.4供应商提供制动主缸总行程mm30.7供应商提供前/后轮缸直径mm/42.9/38.2供应商提供前/后制动器摩擦片间隙mm(两边之和)/0.7/0.7参考值真空助力比7.5供应商提供制动踏板杠杆比4.3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: …………………………（3-1）式中：——地面对前轮的法向反作用力，N；——汽车重力，N；——汽车质心至后轴中心线的水平距离，m；——汽车质量，kg；——汽车质心高度，m；——轴距，m；——汽车减速度，m/s。

对前轮接地点取力矩，得: …………………………（3-2）式中：——地面对后轮的法向反作用力，N；——汽车质心至前轴中心线的距离，m令，称为制动强度，则可求得地面法向反作用力为……………………（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），此时或（为同步附着系数）地面作用于前、后车轮的法向反作用力为…………………………（3-4）3.1.2 理想前后制动力分配曲线与b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()等于汽车与地面附着力；并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即：………………………………（3-5）或将式（3-4）代入上式，得………………………………（3-6）根据式（3-4）、（3-5）与（3-6）式，消去变量，得………………（3-7）由（3-4）式，得前制动器制动力：…………………（3-8）后制动器制动力：…………………（3-9）由此可以建立由和的关系曲线，即I曲线3.1.2.2 b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说明分配比例，称为制动器制动力分配系数；制动力分配系数：……………………（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：……………………………（3-11）式中 ——摩擦系数；——单侧制动块对制动盘的压紧力，；——轮缸液压压强MPa；——作用半径(取平均半径)；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，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 式中 ——制动器的摩擦力矩；——制动盘的作用半径(取平均半径)；——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，则制动盘两侧工作面的作用半径上所受的摩擦力为,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：……………………………（3-12） （典型值0.8）图4 盘式制动器的受力简图3) 作用半径的计算常见的扇形摩擦衬块其径向尺寸不大，取为平均半径或有效半径，则计算其平均半径为：……………………………（3-13）式中 ，——扇形摩擦衬块的半径和外半径。

由公式（3-10）、（3-11）代入（3-12）式，得=……………………（3-14）计算过程：=/(＋)=/(+)==4) 同步附着系数线和曲线在图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：……………………（3-15）将式（3－6）代入上式，得，同步附着系数：…………………………（3-16）式中，为汽车轴距，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：＝0.712同步附着系数：空载时＝0.5满载时＝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）010002000300040005000600070008000020004000600080001000012000140001600018000前制动力N 后制动力N 满载I曲线空载I曲线β线图5 I曲线和β线由上可知，实际上满载的同步附着系数φ=0.78，而我国目前的道路路面状况有较大改善，一般可达φ＝0.8左右，因此φ=0.78满足一般设计的要求在φ=0.78时，前、后轮同时抱死，在此之前如无ABS系统作用总是前轮先抱死。

由于样车采用ABS调节前后制动器的制动力，故在任意附着系数路面时，实际前、后制动器制动力分配是近似符合I曲线的因此设计方案适宜3.1.3 制动力与管路压力校核前、后轮制动器制动力公式：………………………（3-17）式中：、——前、后轮制动器制动力，N；、——前、后轮缸液压压强，MPa；、——前、后轮缸直径，m；、——前、后制动器单侧油缸数目(仅对于盘式制动器而言)；、——前、后制动器效能因数；、——前、后制动器制动半径，m；——车轮滚动半径，m；取制动管道压强为：＝=10MPa可得,前后制动器提供的制动力为：=14765N，=5978N此时的制动力分配系数为：=0.712在满载φ=0.78时，前、后轮同时抱死由式（3-8），（3-9）可计算出此时前、后轴的地面附着力为：=11802N，=4785N由（3-17）可以推导出管路压力公式………………………（3-18）由上式计算在满载时，前、后轮同时抱死的管路压强为：＝7.902MPa =7.914Mpa制动器提供的制动力大于满载、前后轮同时抱死时的前后轴制动力因此，选用的制动器满足整车制动要求液压制动系统管路的一般工作压力要求小于10 Mpa，因此本系统管路压力符合要求。

3.1.4 前、后轴利用附着系数与制动强度的关系曲线由公式 ： ………………………（3-19）式中：——前轴利用附着系数；——后轴利用附着系数； ——前轴到质心水平距； ——后轴到质心水平距； —— 制动强度可作出前后轴利用附着系数与制动强度的关系曲线：（如图6）图6 利用附着系数与制动强度的关系曲线比较以上图表，。