五、制動(dòng)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(chē)制動(dòng)規(guī)范對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性的總體要求

1.4制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

1.5整車(chē)參數(shù)

1.6設(shè)計(jì)期望值

2 行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1制動(dòng)器總成的設(shè)計(jì)

2.2人力制動(dòng)系和伺服制動(dòng)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(dòng)及駐車(chē)制動(dòng)的設(shè)計(jì)

五、制動(dòng)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(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)

1.2 引用標(biāo)準(zhǔn)

GB 7258—1997      ******

1.3 轎車(chē)制動(dòng)規(guī)范對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性的總體要求

汽車(chē)應(yīng)設(shè)置足以使其減速、停車(chē)和駐車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)置對(duì)前、后輪分別操縱的行車(chē)制動(dòng)裝置。應(yīng)具有行車(chē)制動(dòng)系。汽車(chē)應(yīng)具有應(yīng)急制動(dòng)功能和應(yīng)具有駐車(chē)制動(dòng)功能。 汽車(chē)行車(chē)制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)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(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)的任何部件失效時(shí)(行車(chē)制動(dòng)的操縱踏板、操縱連接桿件或制動(dòng)閥的失效除外)仍具有應(yīng)急制動(dòng)功能。制動(dòng)系應(yīng)經(jīng)久耐用，不能因振動(dòng)或沖擊而損壞。

1.4 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

1.4.1制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

 1.4.2制動(dòng)系統(tǒng)方案的確定

1.4.3制動(dòng)系統(tǒng)方案確定的順序

1.5整車(chē)參數(shù)

 1.5.1整車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)布置方案

 1.5.1整車(chē)目標(biāo)參數(shù)

1.6設(shè)計(jì)期望值

1.6.1制動(dòng)能力

  汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，地面作用于車(chē)輪的切線(xiàn)力稱(chēng)為地面制動(dòng)力F_xb，它是使汽車(chē)制動(dòng)而減速行駛的外力。在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩M_u所需的力稱(chēng)為制動(dòng)器制動(dòng)力F_u。

    地面制動(dòng)力是滑動(dòng)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(dòng)過(guò)程中Φ值的變化，即設(shè)為一常值，則當(dāng)制動(dòng)踏板力或制動(dòng)系壓力上升到某一值，而地面制動(dòng)力達(dá)0大值即等于附著力時(shí)，車(chē)輪將抱死不動(dòng)而拖滑。踏板力或制動(dòng)系壓力再增加，制動(dòng)器制動(dòng)力F_u由于制動(dòng)器摩擦力矩的增長(zhǎng)，仍按直線(xiàn)關(guān)系繼續(xù)上升，但是地面制動(dòng)力達(dá)到附著力的值后就不再增加了。制動(dòng)過(guò)程中，這三種力的關(guān)系，如圖1所示。

    汽車(chē)的地面制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，但同時(shí)又受輪胎。道路附著條件的***。所以只有當(dāng)汽車(chē)具有足夠的制動(dòng)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(chē)才有足夠的地面制動(dòng)力而獲得良好的制動(dòng)性。

圖2是汽車(chē)在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情形 (忽略了汽車(chē)的滾動(dòng)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(dòng)時(shí)車(chē)輪邊滾邊滑的過(guò)程，附著系數(shù)只取一個(gè)定值Φ，慣性阻力為：

    圖1： 制動(dòng)過(guò)程中，地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力的關(guān)系

                      圖2   制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)受力圖

a.地面對(duì)汽車(chē)的法向反作用力：

b.制動(dòng)距離

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

S＝v(t_a+t_b)+ ＝？           M

c.理想的制動(dòng)力分配曲線(xiàn)

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

 理想制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線(xiàn)與實(shí)際線(xiàn)性制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線(xiàn)（單位汽車(chē)重力）

1.6.2 制動(dòng)踏板力與制動(dòng)力的關(guān)系

在制動(dòng)踏板上加力F，在車(chē)輪剎車(chē)上就會(huì)產(chǎn)生如下的制動(dòng)力

                                P_B：活塞壓強(qiáng)

                                S_B：活塞端面面積

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

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

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

                                 F：踏板輸入力

1.6.3駐車(chē)制動(dòng)能力

式中，F(xiàn)_x：為手制動(dòng)器制動(dòng)力[kg]；

  r：為輪胎滾動(dòng)半徑[mm]；

         R：制動(dòng)盤(pán)/鼓有效半徑 [mm]

  F_H：為駕駛員施加的手力[kg]

         F₀：無(wú)效操作力[kg]

        BF₂：后鼓式制動(dòng)器效能因數(shù)

        η：傳遞效率……70%左右

        K₀：動(dòng)力系數(shù)

I：手制動(dòng)增益系數(shù)

表示汽車(chē)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(chē)在上坡路上停駐時(shí)的受力情況

汽車(chē)在下坡路上停駐時(shí)的后軸附著力為：

汽車(chē)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(dòng)力相等的條件求得，即由   

得到        

   同理可推導(dǎo)出汽車(chē)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(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1制動(dòng)器總成的設(shè)計(jì)

2.1.1前轉(zhuǎn)向節(jié)帶盤(pán)式制動(dòng)器總成

  前轉(zhuǎn)向節(jié)帶盤(pán)式制動(dòng)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(pán)式制動(dòng)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(dòng)軸等連接。在總成當(dāng)中轉(zhuǎn)向節(jié)就相當(dāng)于一個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)上搭載了制動(dòng)鉗，輪轂、軸承、制動(dòng)盤(pán)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(guò)螺栓連接到轉(zhuǎn)向節(jié)上，傳動(dòng)軸與輪轂通過(guò)花鍵聯(lián)接,轉(zhuǎn)向節(jié)上

端與滑柱通過(guò)螺栓連接，下端與控制臂的橫拉桿通過(guò)球頭銷(xiāo)連接，控制臂與副車(chē)架連接，總成圍繞控制臂與副車(chē)架的連接點(diǎn)為圓心上下移動(dòng)，前端安裝制動(dòng)鉗，后端與轉(zhuǎn)向機(jī)橫拉桿連接，轉(zhuǎn)向時(shí)圍繞球頭銷(xiāo)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(cè)，應(yīng)達(dá)到85％以上，并且要求對(duì)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(duì)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(jiǎn)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(duì)軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)的過(guò)盈配合、壓裝力以及傳動(dòng)軸鎖止螺母的預(yù)緊力均要求很?chē)?yán)格，所以將來(lái)的趨勢(shì)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(dòng)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(jiǎn)單化 。