制动部分设计指南

奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-1-5、制动部分设计指南5.1简要说明5.1.1内容概括●制动系统包括行车制动系统，驻车制动系统，应急制动系统;行车制动：使行驶中的汽车减速甚至停车,使下坡行驶的汽车的速度保持稳定的一套装置；驻车制动:使已停使的汽车驻留原地不动的一套装置；应急制动:在行车制动系统部分失效或完全失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置；●制动系统的开发流程:如下图所示：车辆参数目标市场同类车型法律法规系统目标值的确定主要是：1，法规要求值：2，奇瑞目标值：不同附着系数下的制动减速度、制动距离、系统油压、踏板力、踏板行程参考车型的制动系统参数制动系统的关键参数前制动器的参数后制动器的参数真空助力器的参数踏板的参数驻车制动操纵机构参数驻车制动操纵机构参数参考车型的制动系统参数制动系统评审输入输出奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-2-5.1.2适用范围适用于所有奇瑞公司所开发的车型.5.1.3设计目的合理设计汽车的制动系统，其目的在于:在满足国家法规要求的同时,具有良好的舒适性,满足用户的要求.5.1.4零件结构图制动系统主要分为三部分:1行车制动系统:包括基础制动器,真空助力器,制动管路,踏板,2.驻车制动系统,包括驻车操纵机构总成,制动拉索,驻车制动器3.压力调节装置包括包括ABS控制器总成或比例阀,ABS传感器等,5.2设计构想5.2.1设计原则5.2.1.1制动系统的功能要求●行车制动必须保证驾驶员在行车过程中能控制机动车安全、有效地减速和停车。行车制动必须是可控制的，且必须保证驾驶员在其座位上双手无须离开方向盘（或方向把）就能实现制动;驻车制动应能使机动车即使在没有驾驶员的情况下，也能停在上、下坡道上。驾驶员必须在座位上就可以实现驻车制动。奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-3-●制动效能要满足法规要求●有良好的制动稳定性●驾驶感好（包括踏板力，踏板行程）●有良好的热衰退性能（通过AMS试验来验证,详见试验部分）5.2.1.2制动系统的顾客要求在满足制动性能的前提下,还应该满足舒适性要求,如:操作方便,行车制动在产生最大制动效能时的踏板力，对于乘用车不应大于230N；手握力不应大于250N,除了这些力的要求,尽量避免有制动点头,制动时摩擦片尖叫等不良现象,同时在行车制动系统失效的情况下,还应具有应急制动的功能.5.2.1.3制动系统的性能要求制动系统性能要满足法规GB/T12676要求,GB/T12676等同于欧洲法规ECER13-09，ECER13H-00及美国法规FMVSS1355.2.2制动系统设计计算5.2.2.1●决定制动系统关键参数的因素:详见下表决定制动系统参数的整车调查表LadenWeight[kg]:满载质量LadenWeightperc.front[%]:满载前轴轴荷比重LadenHeightofc.g.[mm]:满载重心高度(hg)Unladenweight[kg]:(kerbWeight)空载质量UnladenWeightperc.Front[%]:空载前轴轴荷比重Unladenheightofc.g.[mm]:空载重心高度Wheelbase[mm]:轴距SplitF/R,X,L,HI,orHH):管路布置型式奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-4-Maximumaxleloadfront[kg]:前轴最大轴载Maximumaxleloadrear[kg]:后轴最大轴载Maximumspeed[km/h]:最高车型EnginePower[kW]:发动机功率Enginestrokevolume[ccm]:发动机排量Ladenacceleration0to100km/h[s]:满载车速从0到100的加速时间Halfladenacceleration80km/hto90%vmax[s]:半载车速从80到最大车速的90%的加速时间PowerTransmission(Front,Rearor4wheels):驱动型式Tirerollingradiusfront[mm]:前轮滚动半径Tirerollingradiusrear[mm]:后轮滚动半径RimSize[in]:轮辋规格Tiresizefront:前轮胎规格Tiresizerear:后轮胎规格●计算过程汽车制动时，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奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-5-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奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-6-GFjFxb2FZ2FZ1Fxb2图2制动时的汽车受力图a.地面对汽车的法向反作用力：b.制动距离奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-7-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。一般液压制动系的反应时间为0.015—0.03s，气压制动系为0.05—0.06；tb为减速度增长时间，液压制动系为0.15—0.3s，气压制动系为0.3—0.8s。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系。制动距离是指在一定制动初速度下，汽车从驾驶员踩着制动踏板开始到停住为止所驶过的距离。根据图3所示的典型制动过程，可求得制动距离S：S＝v(ta+21tb)+max22jv理想的制动力分配曲线在任何轮胎－地面附着系数之下，汽车在水平路面制动时均能使双轴汽车前、后轮同时接近抱死状态的前、后制动器制动力分配曲线称之为理想制动器制动力分配曲线，通常称为I曲线。此时，前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。图3典型制动过程奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-8-图4Fu1Fu2hgFZ1FZ2Fu1Fu2hgFZ1FZ2奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-9-理想制动器制动力分配曲线与实际线性制动器制动力分配曲线（单位汽车重力）制动踏板力与制动力的关系在制动踏板上加力F，在车轮刹车上就会产生如下的制动力FSSPMBBi制动盘活塞制动器主缸制动主缸真空助力器制动踏板图6奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-10-PB：活塞压强SB：活塞端面面积SM：制动主缸活塞端面面积i：真空助力器增益系数γ：制动踏板杠杆比（R/r）F：踏板输入力●输出制动系统参数见下表PEDAL（踏板）1PedalRatio(nominal):踏板杠杆比(γ)2AvailablePedalTravel[mm]:有效的踏板行程3Pedalreturnspringpreload[N]:踏板回位弹簧预紧力4Pedalreturnspringprate[N/mm]:踏板回位弹簧刚度5Bulkheaddeflection[mm/N]:回位弹簧单位力下的变形量PARKINGBRAKE（驻车制动）1Parkingbrakeoperatingon(FrontorRear):驻车（前或后）2Parkingbrakeoperatingby(Hand,footormotor):驻车操纵（手，脚，电子）3Cabinleverratio:驻车操纵杠杆比4Cableratio:拉索传动比5CableEfficiency[%]:拉索传递效率HOSE1Numberofhosesfront:前软管的数量2Numberofhosesrear:后软管的数量3Lengthofonehosefront[mm]:一个前软管的长度奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-11-4Lengthofonehoserear[mm]:一个后软管的长度BrakeComponentsSummary制动部件的概况1BrakeFrontAxle:前制动器规格2Disk/DrumFrontAxle:盘/鼓式制动器3BrakeRearAxle:后制动器规格4Disk/DrumRearAxle:盘或鼓式制动器5MasterCylinder:主缸规格6Servo:真空助力器规格7BrakeApprotioningRearAxle:比例阀规格8ABS:IfDiscBrake如果是盘式制动器1CylinderDiameter1[mm]:轮缸直径12CylinderDiameter2,ifdualpiston[mm]:轮缸直径2，如果是双轮缸的3Effctiveradius[mm]:有效半径4Liningnominal:摩擦系数5Thresholdpressure[Bar]:起跳点压力6Liningareaperbrake[cm2]:每个制动块的摩擦面积7Radiustocentreliningheight[mm]:车轮中心到摩擦片中心的距离8Clearancetotalperbrake[mm]:每次制动时的间隙9Fluiddisp.at50Barwithoutclearance[ml]:在50Bar时的彭胀量10Fluiddisp.at100Barwithoutclearance[ml]:在100Bar时的彭胀量11Maximumbrakingtorque:最大制动力矩IfDrumBrake如果是鼓式制动器1WheelCylinderdiameter[mm]:轮缸直径2BrakefactorC*:制动效能因素奇瑞汽车有限公司汽车底盘部分制动系统设计开发指南编制日期：050323编者：制动室版次：01页次：-12-3Thresholdpressure[Bar]:起跳点压力4Leadingshoefactor/meanshoefactor:领蹄效能因素5Liningareaperbrake[cm2]:每个制动片的摩擦面积6Liningarc1[Degree]:摩擦片包角17Liningarc2[Degree]:摩擦片包角28Clearancetotalperbrake[mm]:每次制动时的间隙9Fluiddisp.at50Barwithoutclearance[ml]:在50Bar时的彭胀