制动系匹配设计 1 1.制动系统 匹配计算的目的与要求 制动系统的匹配设计主要是根据设计任务书的要求，整车配置、布置及参数，参考同类车型参数， 选择制动器的形式、结构及参数，然后校核计算，验证所选参数是否满足设计任务书及法规的要求，满足要求后初步确定参数。 公司目前的车型均为 M1类，操纵系统为液压操纵、真空 助力。 因此 ，本匹配计算主要以上述车型及操纵系统为基础进行基础制动系统及调节装置的匹配计算， ABS或 ESP等辅助制动系统的 匹配计算由配套厂家完成 。 GB12676-1999 汽车制动系结构、性能和试验方法 、 GB7258-2012 机动车运行安全技术条件 ， GB13594-2003 机动车和挂车防抱制动性能和试验方法 等对制动系的性能、要求及试验方法都作了详细的规定，因此， 制动系设计首先应满足以上法规的要求 。 同时 ，为提高整车性能，不同级别的车型，又会对制动性能提出高于以上标准的要求，这些要求会在设计任务书中体现，因此，对设计任务书要求高于法规要求的，要按设计任务书要求设计。 2 2.制动系统 主要参数的选择 制动系统参数选择形式多样，可根据实际情况、用不同的方法确定，以最终保证设计参数合理为准。如：轴荷、重心位置相近的车辆，可借鉴采用参考车型数据；平台化产品，可借用部分参数，选择其它参数；选择参数后要进行校核计算，满足要求后就可以采用；下面以无参考样车时的设计为例，简要说明制动系统主要参数选择的一般步骤 。 制动系统参数选择的一般步骤如下： 了解 整车配置并输入与制动系统有关的整车参数及要求 。 初步 选择系统主要参数 。 制动器及相关参数的选择及计算 操纵系统主要参数的选择及计算 3 2.1与 匹配计算有关的整车参数及要求 序号 参数 代号 单位 数值 备注 1 整车空载 /满载质量 / kg 通用代号 m 2 轴距 L mm 3 空载 /满载质心高 gk/gm mm 通用代号 4 空载 /满载质心到前轴的水平距离 / mm 通用代号 a 5 空载 /满载质心到后轴的水平距离 / mm 通用代号 b 6 前后轮胎滚动半径 1/2 mm 通用代号 R 7 制动系统配置和其他要求 1、 装配 ABS还是 ESP还是感载比例阀等 2、 对前后制动器型式的要求。 3、 对管路形式的要求 4、 其它要求。 4 2.2 初步 选择系统主要参数 在确定制动器参数之前，需初步选择 同步附着系数 、 制动力分配系数 及 液压系统工作压力 。 根据 整车提供的参数，绘出理想制动力分配 I曲线，参考同类车型、根据 ABS或比例阀的一般要求，可以确定空载或满载时的同步附着系数，然后，计算出制动器制动力分配系数，绘出 线。将 I、 曲线进行分析比较，初步选择合适的制动力分配系数。 5 2.2.1 理想 制动力分配曲线绘制 1. 制动 时地面对前、后车轮的法向 反作用力 不考虑制动时的空气阻力、滚动阻力、轴承摩擦力、传动系阻力、坡度等， 制动时地面作用于前、后车轮的法向反作用力如 图所 示 ： 由 图， 对后轮接地点取力矩得 : 对前轮接地点取力矩，得 : 6 图 1 制动工况受力简图 （ 2-1） （ 2-2） 2.2.1 理想 制动力分配曲线绘制 2. 理想的前、后制动器制动力分配曲线 I曲线 （ 1） 地面 制动力 FB： 地面作用于车轮上的制动力 ，即地面与轮胎之间的摩擦力，其方向与车轮旋转方向相反 。 （ 2） 制动器 制动力 F ： 轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力 ，又称制动周缘力。与地面制动力方向相反，当车轮角速度 0时，大小亦相等，且 F 仅由制动器结构参数决定。即 F 及取决于制动器的结构型式、结构尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比 。 （ 3） 理想 的前、后制动器制动力分配 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 = 1 +2等于 汽车与地面 附着力 = 1 +2 ； 并且前、后轮制动器 制动力 1、 2分别 等于各自的 附着力 1、 2 ， 即 7 （ 2-3） （ 2-4） 2.2.1 理想 制动力分配曲线绘制 在上述条件下 由公式（ 1）（ 2）（ 4）可得： 8 （ 2-5） （ 2-6） （ 2-7） 2.2.1 理想 制动力分配曲线绘制 将 （ 7） 可绘成 以 1、 2为坐标的曲线，即为理想的前后、轮制动器制动力分配曲线，简称 I曲线 。 根据 式 （ 4）的第一式，按 不同 值 作图，得到一组与坐标轴成 45 的平行线，绘在 I曲线图上，以便分析使用。 9 2.2.2 同步 附着系数及制动器制动力分配系数的初步选择 1. 同步 附着系数 同步 附着 系数 0是 汽车制动时前、后轮同时抱死时的路面附着系数 。 同步 附着系数的选择首先要满足制动稳定性的要求，然后要有高的制动效率并满足应急制动等的 要求。 对制动稳定性的法规进行分析：附着系数在 0.2-0.8之间时除个别很小的区段外，均要求前轮先抱死，所以同步附着系数应 0.8，但满足此要求后，制动时前轴负荷较大，制动效率低，所以一般都要加装制动力调节装置。 另外 ，同步附着系数的选择还要结合整车的使用条件、轴荷分配、管路布置、配置综合考虑。经常在良好的路面上使用且车速较高的车辆，为保证制动时的稳定性，同步附着系数可选的大一点。对管路布置为 II型的制动系统，要考虑单回路失效的应急制动效能；制动系统配置 ABS时要满足 ABS匹配的基本要求。 对 装 ABS的车辆同步附着系数满足 ABS匹配要求即可，一般应在 0.5-1.0为宜 。 装 感载比例阀时，拐点后的空、满载同步附着系数应 0.8。 10 2.2.2 同步附着系数及制动器制动力分配系数的初步选择 2. 制动器 制动力分配系数 前 制动器制动力与汽车总的制动器制动力之比，称为制动器制动力分配系数。由于在附着条件所限定的 范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力， 因此 又 通称为制动力分配系数。 11 2.2.2 同步附着系数及制动器制动力分配系数的初步选择 3. 制动器 制动力分配系数的初步选择 根据 已作出的 I曲线图、法规要求、制动效率初步选择空、满载同步附着系数，然后计算制动器制动力分配系数。 I曲线由整车参数确定， 45 的平行线反映的是在某一附着系数下的前、后地面制动力间的关系。如果选定一个同步附着系数，与这一附着系数对应的 45的平行线与 I曲线的交点，也应是 I曲线与 线的交点，过交点与原点的直线即为无制动力调节装置时的 曲线； 线与 I曲线所包围的面积反映制动效率的高低，包围面积越小，效率越高。 装 感载比例阀时，制动力分配曲线如下 图， 可以参考同类车型、法规要求选择拐点前的制动力分配线并确定拐点；再选择拐点后的空载（或满载）同步附着系数，作出拐点后的空载（或满载） 线，一般空、满载拐点后的 线平行，所以可作出拐点后的另一条 线，再根据 45 的平行线就可以确定满载（或空载）的同步 附着系数，拐点后的空、满载同步附着系数应 0.8，且要使制动效率尽量高。通过作图试选，结合法规要求，初步选择制动力分配系数。 12 2.2.2 同步附着系数及制动器制动力分配系数的初步选择 不装制动力调节装置时，同步附着系数由式 （ 2-5） 及 （ 2-8）推导得 ： 装感载比例阀时，拐点以前的制动力分配同上式。 13 图 2 制动力 分配曲线 2.2.3 系统 工作压力的确定 管路压力越高，制动轮缸或主缸直径就越小，但对系统密封、管路尤其是制动软管及管接头则提出了更高的要求，对软管的耐压性、强度以及接头的密封性的要求就更加严格。因此， 一般路面上制动时，管路压力不要超过 10MPa，同时，考虑到传动效率、制动力调节装置等的影响等，选择管路压力还要适当减小。目前开发的轿车， 管路压力一般在 4.5-8MPa。 14 2.3 制动器 主要参数的计算及选择 首先，需要确定前、后轴地面极限制动力，满载及路面附着系数最大时，前后轴制动力最大。 考虑到制动效能试验时对路面附着系数的要求，初选参数时可以以满载工况同步附着系数计算 。 然后，选择管路工作压力、制动器型式；并根据制动器形式及轮辋规格，选择制动器制动半径及效能因数；由前后轴制动力，确定轮缸直径；最后重新计算制动力分配系数。 对 装感载比例阀的系统，以满载前后轴同时抱死工况计算前轴制动力，选择前制动器参数；再根据拐点以前的前后制动力分配关系，选择后制动器参数。并确定前后轮缸液压关系。 15 2.3.1 前 、后轴制动力确定 假定车辆在满载时，前后轮同时抱死，由式 （ 2-5）计算前轴制动力 。 无制动力调节装置的后轴制动力为： 16 （ 2-5） （ 2-10） 2.3.2 制动器 型式的确定 制动器型式选择要结合总布置共同确定，盘式制动器由于其热稳定性、水稳定性、制动稳定性好等优点，广泛用于轿车和部分客车和载货汽车的前轮。而后轮采用鼓式制动器较容易地附加驻车制动的驱动机构，兼作驻车制动器之用。所以，采用前盘后鼓制动器能够达到一般制动性能要求，而且成本较低。 高性能 轿车前后轮均采用盘式，主要是为了保持制动力分配系数的稳定；同时，配备 ESP时，一般鼓式制动器不能满足 ESP的 需求， 所以采用盘式制动器。 17 2.3.3 制动 半径的确定 在有关的整车总布置参数和制动器的结构型式确定后，即可参考已有的同类型、同等级汽车的同类制动器，轮辋尺寸，对制动器的结构参数进行初选 。 1. 鼓式制动器 制动半径 鼓式制动器制动半径就是制动鼓内半径，在输入力一定时，制动鼓直径越大，制动力矩越大。但其直径受轮辋内径的限制，而且其直径增大也使制动鼓的质量增加，非悬挂质量增加，不利于汽车行驶平顺性。另外，制动鼓与轮辋之间应有一定的间隙，此间隙一般不应小于 20-30mm，以利通风散热 。 可以 根据轮辋直径 及整车布置 初选制动鼓内径 ， 轿车制动鼓内径一般比轮辋外径小 125-150mm，载货汽车和客车制动鼓内径一般比轮辋外径小 80-100mm；初选的制动鼓内径应符合 QC/T309-1999 制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列 的规定（部分参考样车为国外标准，与此标准不一致） 。 2. 盘式制动器 制动半径 盘式制动器 制动半径取决于摩擦衬块的内、外半径，也即取决于制动盘直径及轮毂法兰盘直径，制动盘直径增大可以降低制动钳的加紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。制动盘直径也受轮辋直径的限制。通常 制动盘的直径为轮辋直径的 70%-79%。 盘式制动器制动半径可近似为 r（ ri+rO） /2， ri、 rO为制动摩擦衬块内、外半径。 推荐 rO/ri0.8，前轮先抱死 。 1、 0 0.8 时，后轮先抱死或前、后轮同时抱死，按前轴抱死时的地面制动力计算系统压力 。 由公式 ，计算出前轴制动力 。 由 式（ 2-18）推导出系统压力计算公式，如下 ： 2、 0 0.8时，前轮先抱 死， 按后轴抱死时的地面制动力计算