五、制(zhi)動系統(tong)的設計

1.前言(yan)

1.1適用范圍

1.2引(yin)用標準(zhun)

1.3轎車制動(dong)規(gui)范對制動(dong)系統制動(dong)性的總體要求(qiu)

1.4制動系(xi)統的(de)設計方法

1.5整車參數(shu)

1.6設計期望(wang)值

2 行車制動系統的設計

2.1制動器總成的設計

2.2人力制(zhi)(zhi)動系和伺(si)服制(zhi)(zhi)動系

2.3踏(ta)板總成的設(she)計(ji)

2.4傳感器設計

2.5 ABS的設計

3 應(ying)急制動(dong)及駐車制動(dong)的設計

五(wu)、制動系統的設計

1.前言(yan)

1.1適用范圍：

本(ben)設計指南適(shi)用(yong)于在道(dao)路(lu)上行駛(shi)的汽(qi)車(che)的制動系統(tong)

1.2 引用標準

GB 7258—1997      ******

1.3 轎車制動(dong)規范對制動(dong)系統制動(dong)性的總體要求

汽車(che)(che)應(ying)(ying)(ying)設置足(zu)以(yi)使其(qi)減速(su)、停(ting)車(che)(che)和(he)駐(zhu)車(che)(che)的(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)。設置對(dui)前、后輪分別操縱的(de)行(xing)車(che)(che)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)裝置。應(ying)(ying)(ying)具(ju)有行(xing)車(che)(che)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)系(xi)(xi)(xi)。汽車(che)(che)應(ying)(ying)(ying)具(ju)有應(ying)(ying)(ying)急制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)功(gong)能(neng)和(he)應(ying)(ying)(ying)具(ju)有駐(zhu)車(che)(che)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)功(gong)能(neng)。 汽車(che)(che)行(xing)車(che)(che)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)、應(ying)(ying)(ying)急制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)和(he)駐(zhu)車(che)(che)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)各系(xi)(xi)(xi)統(tong)以(yi)某種方式相聯，它們應(ying)(ying)(ying)保證(zheng)當(dang)其(qi)中一個或兩(liang)個系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)操縱機構的(de)任何(he)部件(jian)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)時(shi)(行(xing)車(che)(che)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)操縱踏板(ban)、操縱連接桿件(jian)或制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)閥(fa)的(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)除外)仍具(ju)有應(ying)(ying)(ying)急制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)功(gong)能(neng)。制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)系(xi)(xi)(xi)應(ying)(ying)(ying)經久耐用(yong)，不(bu)能(neng)因振動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)或沖擊(ji)而損壞。

1.4 制動系統的設計方法

1.4.1制動系統開發流程

 1.4.2制動系統方案的確定

1.4.3制動系統方案確定的順序

1.5整車參(can)數

 1.5.1整車制(zhi)動系統(tong)布(bu)置方案

 1.5.1整車目標(biao)參數(shu)

1.6設計期望值

1.6.1制動(dong)能力(li)

  汽(qi)車制動(dong)時，地面作用于(yu)車輪的切(qie)線力稱為地面制動(dong)力F_xb，它是使汽車制動而減速行(xing)駛的外(wai)力。在輪胎周緣(yuan)克服(fu)制動器摩擦力矩M_u所需的力稱為制(zhi)動(dong)器制(zhi)動(dong)力F_u。

    地面制(zhi)動力是滑動摩擦約束反(fan)力，其0大值受附著(zhu)力的***。附著(zhu)力F_Φ與F_xbmax的關系(xi)為F_xbmax＝F_Φ＝F_z·Φ。F_z為地面(mian)垂直(zhi)反(fan)作用力(li)，Φ為輪胎—道路附著系數，其值受各種因(yin)素影響。若不考(kao)慮制動過程(cheng)中Φ值(zhi)的變化，即設為一常值(zhi)，則當制動(dong)踏板力(li)或制動(dong)系壓(ya)力(li)上升到某(mou)一值(zhi)，而地面制動(dong)力(li)達0大值即等于附著力時，車(che)輪(lun)將(jiang)抱(bao)死不(bu)動(dong)而拖滑。踏板力或制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)系(xi)壓力再增加(jia)，制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)器制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)力F_u由于制(zhi)動(dong)器摩擦力矩的(de)增(zeng)長(chang)，仍(reng)按直線(xian)關(guan)系繼續(xu)上升，但是(shi)地面(mian)制(zhi)動(dong)力達到附著力的(de)值后(hou)就不再增(zeng)加了。制(zhi)動(dong)過(guo)程中，這三種(zhong)力的(de)關(guan)系，如圖1所示。

  ;  汽車的(de)(de)地面制(zhi)(zhi)動(dong)力首先取決于制(zhi)(zhi)動(dong)器制(zhi)(zhi)動(dong)力，但同(tong)時又受輪(lun)胎。道(dao)路附著條件的(de)(de)***。所以只有當(dang)汽車具(ju)有足夠(gou)(gou)的(de)(de)制(zhi)(zhi)動(dong)器摩擦(ca)力矩，同(tong)時輪(lun)胎與(yu)道(dao)路又能提供高的(de)(de)附著力時，汽車才有足夠(gou)(gou)的(de)(de)地面制(zhi)(zhi)動(dong)力而獲得良好的(de)(de)制(zhi)(zhi)動(dong)性。

圖2是汽車在水平路面上制(zhi)動(dong)時的受力情形 (忽略了汽車的滾動(dong)阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉質量減速時產生的慣性力偶矩) 。此外，下面的分析(xi)中還忽略制(zhi)動(dong)時車輪邊滾邊滑的過程，附著(zhu)系(xi)數只取一個定(ding)值Φ，慣性阻力為(wei)：

    圖1： 制(zhi)動(dong)(dong)過程(cheng)中(zhong)，地面(mian)制(zhi)動(dong)(dong)力(li)、制(zhi)動(dong)(dong)器制(zhi)動(dong)(dong)力(li)及附著力(li)的(de)關系

                      圖(tu)2   制動時的汽車受力圖(tu)

a.地面對汽車(che)的法向反(fan)作用力：

b.制動距離

汽(qi)車(che)的(de)制(zhi)動(dong)能力常(chang)用制(zhi)動(dong)效能反映。制(zhi)動(dong)效能是指汽(qi)車(che)以一定初速迅速制(zhi)動(dong)到停車(che)的(de)制(zhi)動(dong)距離(li)或制(zhi)動(dong)過程中(zhong)的(de)制(zhi)動(dong)減(jian)速度。制(zhi)動(dong)過程中(zhong)典型的(de)減(jian)速度與時間關系曲線如圖3所示。其(qi)中(zhong)，t_a為制(zhi)動(dong)系反應時間(jian)(jian)，指(zhi)制(zhi)動(dong)時踏下制(zhi)動(dong)踏板克服自由行(xing)程(cheng)、制(zhi)動(dong)器中(zhong)蹄與鼓的(de)間(jian)(jian)隙等所需時間(jian)(jian)。一般液壓制(zhi)動(dong)系的(de)反應時間(jian)(jian)為0.015—0.03s，氣壓制(zhi)動(dong)系為0.05—0.06；t_b為(wei)(wei)減速度增長時間(jian)，液壓(ya)(ya)制(zhi)動(dong)系為(wei)(wei)0.15—0.3s，氣壓(ya)(ya)制(zhi)動(dong)系為(wei)(wei)0.3—0.8s。制(zhi)動(dong)距離(li)(li)與汽(qi)車的行(xing)駛安全(quan)有直接的關系。制(zhi)動(dong)距離(li)(li)是指在(zai)一定制(zhi)動(dong)初速度下，汽(qi)車從駕駛員踩著制(zhi)動(dong)踏板開(kai)始到停住(zhu)為(wei)(wei)止所(suo)駛過的距離(li)(li)。根據圖1所(suo)示(shi)的典(dian)型制(zhi)動(dong)過程，可求得制(zhi)動(dong)距離(li)(li)S：

S＝v(t_a+t_b)+ ＝？        ;   M

c.理想(xiang)的制動力分(fen)配曲線

在任(ren)何輪(lun)胎－地面附著(zhu)系數(shu)之下，汽車在水平(ping)路面制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)時(shi)均能(neng)使雙軸汽車前(qian)(qian)、后輪(lun)同時(shi)接近(jin)抱(bao)死狀態的前(qian)(qian)、后制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)器制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)力(li)分(fen)配曲(qu)線稱之為(wei)理想(xiang)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)器制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)力(li)分(fen)配曲(qu)線，通常稱為(wei)I曲(qu)線。此(ci)時(shi)，前(qian)(qian)后輪(lun)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)器制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)力(li)分(fen)別等于(yu)各自(zi)的附著(zhu)力(li)。

 理想制動(dong)器制動(dong)力分(fen)配曲線與實際(ji)線性制動(dong)器制動(dong)力分(fen)配曲線（單位汽車重力）

1.6.2 制(zhi)動踏板力(li)與制(zhi)動力(li)的關(guan)系

在制動(dong)踏板上(shang)加力F，在車輪剎車上(shang)就會(hui)產(chan)生如下的制動(dong)力

                                P_B：活塞(sai)壓強

                                S_B：活塞端面面積

                                S_M：制動(dong)主缸活塞端面面積

             ;             ;       i ：真(zhen)空助力器增(zeng)益系數

                                γ：制動踏(ta)板杠(gang)桿比(bi)（R/r）

                                 F：踏(ta)板輸入(ru)力

1.6.3駐車制動能力

式(shi)中，F_x：為(wei)手(shou)制(zhi)動器(qi)制(zhi)動力[kg]；

  r：為輪(lun)胎滾動半(ban)徑[mm]；

         R：制動(dong)盤/鼓有(you)效(xiao)半(ban)徑 [mm]

  F_H：為駕駛員(yuan)施(shi)加的手力[kg]

         F₀：無(wu)效(xiao)操(cao)作力(li)[kg]

        BF₂：后鼓(gu)式制(zhi)動器效能因數

        η：傳遞效率……70%左右

        K₀：動力系數(shu)

I：手制動增益系數

表示汽車(che)在坡道角為α的(de)上坡路上停駐時(shi)的(de)受(shou)力情況，由此(ci)可得(de)出(chu)上坡停駐時(shi)的(de)后軸附著力為：

                 ; 汽車在上坡路上停駐(zhu)時的受力(li)情況

汽車在(zai)下坡路(lu)上停駐(zhu)時(shi)的后軸(zhou)附著力為：

汽車可能停(ting)駐的(de)極(ji)限上坡(po)路坡(po)道角(jiao)α_l可根據后軸上的(de)附著力與制動力相(xiang)等(deng)的(de)條件(jian)求得，即由(you)   

得到        

   同理可(ke)(ke)推導(dao)出(chu)汽車可(ke)(ke)能停駐的極限下(xia)坡(po)路坡(po)道角

1.6.4可停駐0大坡度(du)α（附(fu)著系數為0.7時）

2.行(xing)車制動系統(tong)的設(she)計

2.1制動(dong)器總成的設計(ji)

2.1.1前轉向節帶(dai)盤式制(zhi)動器總成

  前轉向節(jie)帶盤式制動器(qi)總成(cheng)(cheng)主要(yao)有以(yi)下(xia)零部件組成(cheng)(cheng)：如下(xia)圖所示。

在下面一(yi)(yi)張圖片當中(zhong)可以看到，前轉向(xiang)節(jie)(jie)帶盤式制動(dong)(dong)器總(zong)成既和(he)轉向(xiang)機的(de)(de)橫拉桿連(lian)接(jie)又(you)和(he)控制臂、前滑柱還有傳動(dong)(dong)軸等連(lian)接(jie)。在總(zong)成當中(zhong)轉向(xiang)節(jie)(jie)就相當于一(yi)(yi)個(ge)平(ping)臺，平(ping)臺上(shang)(shang)搭(da)載了制動(dong)(dong)鉗，輪轂(gu)、軸承(cheng)、制動(dong)(dong)盤零(ling)部件，軸承(cheng)安裝(zhuang)在轉向(xiang)節(jie)(jie)的(de)(de)方式根(gen)據軸承(cheng)不同而采取(qu)壓裝(zhuang)或(huo)是通過螺栓連(lian)接(jie)到轉向(xiang)節(jie)(jie)上(shang)(shang)，傳動(dong)(dong)軸與(yu)輪轂(gu)通過花鍵聯接(jie),轉向(xiang)節(jie)(jie)上(shang)(shang)

端(duan)與(yu)滑柱通過(guo)螺栓(shuan)連(lian)(lian)接，下(xia)端(duan)與(yu)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)臂(bei)的(de)橫拉桿通過(guo)球頭(tou)(tou)銷(xiao)連(lian)(lian)接，控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)臂(bei)與(yu)副車(che)架(jia)(jia)連(lian)(lian)接，總成圍繞控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)臂(bei)與(yu)副車(che)架(jia)(jia)的(de)連(lian)(lian)接點為圓(yuan)心上(shang)下(xia)移(yi)動，前端(duan)安裝制(zhi)(zhi)(zhi)動鉗，后(hou)端(duan)與(yu)轉向機橫拉桿連(lian)(lian)接，轉向時圍繞球頭(tou)(tou)銷(xiao)旋轉。

轉(zhuan)(zhuan)向節一般多為(wei)(wei)鑄(zhu)造(zao)件(jian)，也有的轉(zhuan)(zhuan)向節是鍛造(zao)件(jian)，其中(zhong)以鍛造(zao)件(jian)為(wei)(wei)佳(jia)，但是鍛造(zao)件(jian)的模具比較復雜，不易(yi)加(jia)工(gong)。我公司現有的產品當中(zhong)B11和S11的轉(zhuan)(zhuan)向節都是鑄(zhu)造(zao)件(jian)，A11、A15的轉(zhuan)(zhuan)向節是鍛件(jian)。鑄(zhu)造(zao)的轉(zhuan)(zhuan)向節材料是球墨(mo)鑄(zhu)鐵(tie)（QT450-10 GB1348），因為(wei)鑄鐵的韌(ren)性不(bu)是(shi)(shi)很好，所(suo)以(yi)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)鑄件必須100％進行球(qiu)化率檢測，應達到85％以(yi)上，并且要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)對鑄件百(bai)分之百(bai)探(tan)傷，不(bu)得有氣孔，縮松夾渣和(he)硬點，不(bu)得有裂紋。同時因為(wei)轉向(xiang)(xiang)節經常在比較(jiao)復雜的變載(zai)荷(he)情況下工作所(suo)以(yi)對轉向(xiang)(xiang)節的疲勞試驗(yan)要(yao)(yao)做特別要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，這是(shi)(shi)B11前轉向(xiang)(xiang)節的技術要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，具(ju)體(ti)如下：

鍛造(zao)件A11A15的材料是45＃鋼(gang)(gang)或者是免調質鋼(gang)(gang)，因為鋼(gang)(gang)具有較好的剛度和強度，鍛造(zao)轉向節的性(xing)能(neng)大(da)大(da)優于鑄造(zao)轉向節。

下(xia)面(mian)簡(jian)單(dan)的介紹一下(xia)軸承的發展(zhan)

我們的(de)產品當中，A11A15前輪軸承、S11前后輪軸承均為(wei)一代(dai)軸承，一代(dai)軸承在前轉向(xiang)節中需要采(cai)用(yong)壓(ya)裝(zhuang)，對軸承與(yu)轉向(xiang)節的(de)過盈配(pei)合、壓(ya)裝(zhuang)力以及傳(chuan)動軸鎖止螺母的(de)預緊(jin)力均要求很嚴格(ge)，所以將來的(de)趨勢是逐(zhu)漸淘汰一代(dai)軸承。

二代軸承軸承外圈與輪轂集成，一般多用于(yu)非驅動輪。

三(san)代軸承軸承內圈(quan)、外圈(quan)、輪轂集(ji)成為一(yi)體，ABS傳感器也可以(yi)根(gen)據需要(yao)集(ji)成，使裝配模塊化，簡單化 。