真空助力器

中华人民共和国教育部东北林业大学毕业设计设计题目：CA6460型汽车真空助力器设计学生：焦博指导教师：朱宝全讲师学院：交通学院专业：交通运输类（车辆工程）2005级2班2009年6月东北林业大学毕业设计任务书设计题目CA6460型汽车真空助力器设计指导教师朱宝全讲师专业(班级)交通运输类（车辆工程）2005级2班学生焦博2009年1月3日CA6460型汽车真空助力器设计摘要汽车真空助力器是汽车制动系统中的一个关键部件，它被广泛地应用在轿车和轻型车上作为制动助力装置。由于真空助力器对行车的安全起着至关重要的作用，所以一直是汽车制动系统研究的焦点之一。本课题是对汽车真空助力器进行设计，在本设计中，将详细阐述真空助力器的工作原理，在理论上推导出重要的性能参数的计算公式。此设计给出如何评价真空助力器特性曲线的方法，并结合结构图详细说明。关键词：汽车真空助力器。性能参数，特性曲线，结构图CA6460-baseddesignofautomobilevacuumboosterAbstractTheautomobilevacuumboosterisakeycomponentinautomobilebrakingsystem,itiswidelyappliedonthepassengervehicleandthelightvehicle,takingthebrakeboostinstallment.Becausethevacuumboosterplaystheimportantroleinthedrivingsecurity,thenithasbeenoneofthefocaloftheautomobilebrakingsystemresearch.Thistopiccarriesonthedesigntotheautomobilevacuumbooster,inthisdesign,elaboratesvacuumbooster'sprincipleofworkindetail.Thedesigninferstheformulaoftheimportantperformanceparametertheoretically,andstatesthemethodwhichevaluatethevacuumboostercharacteristiccurve,thenitexplainstheparallelconnectioncombinesthecompositionindetail.Keywords：Automobilevacuumbooster;Performanceparameter;characteristiccurve;structuredrawing东北林业大学毕业设计目录摘要Abstract1绪论…………………………………………………………………………………………11.1本课题的研究的现实背景…………………………………………………………………11.2本设计的意义………………………………………………………………………………21.3本设计的研究方法…………………………………………………………………………22汽车真空助力器工作原理的研究…………………………………………………………42.1反作用盘式的真空助力器结构……………………………………………………………42.2反馈盘的作用………………………………………………………………………………52.3真空助力器在理想状态的工作原理………………………………………………………52.4真空助力器核心尺寸链的设计……………………………………………………………62.5真空助力器的阀口的三个平衡位置的原理………………………………………………62.6真空助力器两个平衡位置的概念…………………………………………………………63真空助力器的性能参数的计算……………………………………………………………73.1真空助力器的力学方程式…………………………………………………………………73.2真空助力器的性能参数的计算……………………………………………………………73.2.1真空助力器的始动力……………………………………………………………………73.2.2真空助力器的系统始动力………………………………………………………………83.2.3助力器的跳跃值…………………………………………………………………………83.2.4助力器参数计算…………………………………………………………………………83.3真空助力器工作状态……………………………………………………………………104真空助力器关键零件尺寸设计…………………………………………………………124.1橡胶反作用盘设计………………………………………………………………………124.2助力膜片设计……………………………………………………………………………125总结…………………………………………………………………………………………13参考文献附录致谢东北林业大学毕业设计1CA6460型汽车真空助力器设计11绪论1.1本课题的研究的现实背景汽车，30几年前美国的Bendix公司成功地研制了反作用盘式的真空助力器并从此得到了广泛的应用。现在，该类型的真空助力器作为助力装置已经被广泛使用在各种档次的轿车和轻型车的制动系统和离合系统上。由于真空助力器是制动系统的动力部件，它的性能和品质的好坏对行车的安全有极为重要的影响，因此，一直是汽车制动系研究的焦点之一。在汽车工业历史上，曾经出现过很多种结构的汽车真空助力器，而发展到今天被市场认可和大量使用的基本是美国Bendix公司的反作用盘式的真空助力器，本课题所设计的对象均指反作用盘式的真空助力器。我国汽车真空助力器研制和生产始于上世纪八十年代前中期，并在1987年制订了我国的第一部关于汽车真空助力器的汽车行业标准。汽车真空助力器的发展像汽车行业其他的产品一样走过了引进、消化、吸收、改进和创新的一个过程。但是,由于我国工业基础的落后和理论研究的能力有限,关于汽车真空助力器相对系统的、且学术性较强的文献资料]直到上世纪九十年代初期才在一些重要的学术期刊中出现。而其他大多数的文章仍然只停留在维修层面上和加工工艺层面上的论述，或在汽车类书籍中的相关章节中泛泛而谈。直到上个世纪末，一些关于汽车真空助力器的论文才开始较多的出现在重要的期刊中和书籍中，其中，还包括了一些关于汽车真空助力器实验台研制的文章。客观地讲，我国现有的关于真空助力器的理论水平和产品品质同国外的理论研究成果和产品质量相比较,还存在相当大的差距。比较系统的和理论性较强的关于汽车真空助力器的研究文献十分匮乏,这种现状对我国真空助力器生产和研制企业提高真空助力器产品的品质和开发具有自主知识产权的相关产品是十分不利的。虽然，我国已经有很多生产汽车真空助力器的厂家，其中，不乏一些在国内已经颇有名气的企业。例如：万向集团、浙江亚太等企业。这些厂家具有几十万套的生产配套能力，并给数十家汽车厂配套。但仍然处于大而不强的状态下，具有自主知识产权的产品很少，其研发能力也十分有限。当然，这和我国的工业基础差，科技还不够发达，以及发达国家对我国的技术封锁等诸多因素不无关系。在国际上，对真空助力器的相关理论进行过研究的最知名的学者是美国加利福尼亚州大学Berkeley分校的GerdesC.J.、MaciucaD.B.和HedrickJ.K.等几名著名学者。在他们早期的研究中，特别是在他们的博士学位论文中，对反作用盘式的真空助力器数学模型的建立和控制方法作过详细的研究。而且，在其后又进行了一系列的研究，进一步对其研究结果进行了不断地修正、补充和应用，并在汽车的诸多控制领域方面取得了丰富的研题目东北林业大学毕业设计2究成果，这些研究成果为现代汽车理论和汽车制动系统的控制的研究奠定了良好的基础。目前，他们的研究成果仍然在被大多数的国内、外汽车研究领域内的学者所引用和借鉴。在真空助力器的生产和研发领域内，比较著名的企业是美国的天合公司（TRWAutomotive）。目前，美国天合公司已经在我国的上海市设立了自己的研发中心和生产助力器的工厂。而日本的一些企业，如Aisin精工公司等，也有自己设计的系列产品和设计理论。近年来，天合公司又成功地开发出Dual-Rate型带有应急事件处理功能的新型汽车真空助力器并逐步向市场推广，标志着具有复合功能和更多控制功能的真空助力器的问世，最具代表性的产品是LSC130T-HEDR-F系列的真空助力器。近年来，我国汽车工业科技人员在真空助力器的研发上也做了一些大胆的尝试和创新。其中，浙江亚太机电股份有限公司取得的实用新型专利变助力比真空助力器就是一个典型的例子之一，该专利已经为部分汽车厂的部分车型（哈飞赛马等）提供配套。但是，总的来说，我国具有自主知识产权和实用意义比较显著的产品的创新还有待进一步的出现和提高。在在学术领域内，对汽车真空助力器进行系统研究的资料很少见，特别是深层次的研究成果很少，这种现状对我国真空助力器的生产企业和整个汽车行业是非常不利的。我国现有的关于真空助力器的标准是汽车行业标准QC/T307-1999国家。原有的ZBT24003-87真空助力器技术条件，ZBT24004-87真空助力器实验方法已经为新的技术标准所取代。1.2本设计的意义随着汽车制动技术的发展，线控技术的出现和生态环保的要求使得电动能源有可能取代燃油发动机成为新的制动能源。但是，其执行元件仍然可以是真空助力器。事实上，在目前的电动汽车制动系统的研发中，真空助力器仍然是制动系统的执行元件。虽然,近些年来我国从德国大众、法国雷诺、美国通用、日本日产等外国汽车公司引进了轿车,不少零配件的国产率也比较高,但引进的主要是总成及零配件,没有引进开发技术。所以我国自行开发轿车的能力，跟发达国家相比差距还很大。在真空助力器的理论上存在的问题是:在国内尚且没有一部完整的真空助力器的设计手册及系统而深入的相关理论。部分重要的原理被忽视或未被发现,缺乏一些必要的理论公式作为设计的依据，在实验中所采集数据的处理方法缺乏统一的规范。所有这些问题，将严重影响我国企业对汽车真空助力器的设计能力的提高，也使得真空助力器的产品质量缺乏必要的保证。在真空助力器的生产过程中，显然提高生产效率是控制成本的最重要的因素。汽车真空助力器是一个气动部件，由许多不同材质的零件组合而成，除金属件外，活塞体是电木材质，而膜片和密封件及反作用盘都是橡胶件。一旦由于设计、制造或装配不当造成的失误，想寻找其故障原因会非常困难而且耗时。现场的唯一作法就是：根据经验来判断可能发生问题的部件，并加以更替；但是，如果产品检验仍然不合格，就得重新寻找其它有可能存在缺陷的部件，直到找到真正有问题的部件，使得真空助力器的密封检验合格为止。而所依据的经验就是对真空助力器工作原理的了解和该企业质量管理体系中提供的相关的技术统计数据。在现代的质量管理体系中，有这样一句已经形成共识的名言：产品质量缺陷的百分之八十是在设计中产生的。由此可见，只有全面了解真空助力器的工作原理和掌握其设计要领，才能使生产企业提高生产和装配效率，从而降低成本；同时，才能给我国科技人员能够研制出具有自主知识产权的汽车制动系统的产品提供良好的理论基础。1.3本设计的研究方法在本课题的研究中，主要草考现有的其他助力器的设计参数和标准，结合理论分析和东北林业大学毕业设计3逻辑推理等正设计的方法来进一步完善本设计1.4本设计的内容和目的（1）汽车的真空助力器结构和一些原理（2）汽车真空助力器的性能参数的计算（3）汽车真空助力器的性能曲线（4）汽车真空助力器的参数东北林业大学毕业设计42汽车真空助力器工作原理的研究本章将从汽车的结构出发，阐述真空助力器在工作过程中的基本原理2.1反作用盘式的真空助力器结构反作用盘式的真空助力器可分为：单膜片的真空助力器和双膜片的真空助力器。本课题设计的是单膜片真空助力器图2.1所示的是一个单膜片汽车真空助力器的结构总成。图2.1真空助力器的结构示意图在非工作的状态