某车型制动系统设计计算书(后盘)(共15页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上前 言因空载质量由1134+110Kg调整为1130+110Kg，满载质量由1507Kg调整为1505Kg，空载质心高度由567mm调整为570mm，满载质心高度由576mm调整为579mm，引起以下数据变化：调整前调整后空载同步附着系数0.63280.6356满载同步附着系数0.97010.9828最大制动踏板力（N）173.35174.79空载驻坡极限28.2%28.3%满载驻坡极限33.4%33.6%20%坡道驻车操纵力（N）205.69205.4驻车制动减速度（m/ s2）3.53363.5383目 录专心-专注-专业1 概述根据NA01乘用车设计开发目标，设

2、计和开发NA01制动系统，要求尽量沿用M2零部件。NA01制动系统共有三种配置：ESP+前盘后盘式制动器，ABS+前盘后鼓式制动器，比例阀+前盘后鼓式制动器，此三种配置需分别校核其法规要求符合性。本计算书是根据整车室提供的NA01整车的设计参数(空载质量、满载质量、轴荷、轴距及质心高度)，对经过局部改善(制动主缸直径由22.22mm更改为20.64mm)的制动系统(ESP+前盘后盘式制动器)的适宜性进行校核计算，以选择合适的参数作为NA01制动系统的设计值。2 引用标准GB 21670-2008 乘用车制动系统技术要求及试验方法。 GB 7258-2004 机动车运行安全技术条件3 计算过程3

3、.1整车参数表 整车参数 整车参数NA01M2满载整车质量(kg)15051449空载整车质量(kg)1130+1101074+110满载轴荷(kg)前759754后746695空载轴荷(kg)前724705后516479满载质心高度hg (mm)579554空载质心高度hg (mm)570524轴距L(mm)26002500轮胎滚动半径re (mm)293284轮胎静负荷半径rs (mm)277267空载质心到前轴距离(mm)10821011.4质心到后轴距离(mm)15181488.6满载质心到前轴距离(mm)12891199.1质心到后轴距离(mm)13111300.93.2 理想的前、

4、后制动器制动力分配曲线制动时前、后车轮同时抱死，对附着条件的利用、制动时汽车方向稳定性均较为有利,此时的前、后轮制动器制动力和的关系曲线，常称为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线。在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即：(1) (2) 经计算得：(3)(4)式中：、前、后轮制动器制动力，N；路面附着系数；m整车质量，kg；hg汽车质心高度，；L汽车轴距，；质心至前轴中心线的距离，；质心至后轴中心线的距离，。将NA01车基本参数带入式(3)和(4)中，按值（=0.1、0.2、0.31.0）计算得到NA

5、01车理想的前、后轮制动器制动力(表2)，并可以根据该表格绘制出理想的前、后轮制动器制动力分配曲线(图1)。表2 理想的空、满载附着力及制动强度附着系数空载附着力(N)满载附着力(N)空载制动强度满载制动强度前轮后轮前轮后轮前轮后轮前轮后轮0.1736.161479.039776.665698.2350.060580.0.052660.047340.21525.6904.7961619.021330.780.125540.0.109770.090230.32368.331277.272527.061897.640.194890.0.171340.128660.43264.331596.4735

6、00.82398.80.268630.0.237360.162640.54213.621862.384540.222834.280.346740.0.307830.192170.65216.192075.015645.343204.060.429250.0.382760.217240.76272.052234.356816.143508.160.516130.0.462140.237860.87381.182340.428052.633746.570.60740.0.545980.254020.98543.592393.219354.823919.280.703060.0.634270.265

7、7319759.292392.7110722.74026.310.80310.0.727010.27299图1 空、满载I曲线3.3 NA01制动系统性能校核NA01制动系统在M2的制动系统基础上也进行了局部更改 (主缸直径为20.64mm，采用后盘式制动器)，且NA01的整车参数有一定的变化，所以需重新校核NA01制动系统的适宜性，制动性能是否满足相关国家、企业标准的要求。3.3.1 NA01制动系统基本参数表3 NA01制动系统基本参数制动系统参数NA01M2前制动器参数分泵直径（mm）5454有效制动半径（mm）104104效能因数0.760.76单片摩擦片面积(cm2)4040后制动器

8、参数分泵直径（mm）34/有效制动半径（mm）100.4/效能因数0.76/单片摩擦片面积（cm2）20/制动踏板参数制动踏板杠杆比3.43.4制动踏板行程（mm）120120制动踏板机械效率0.90.9主缸、真空助力器参数制动主缸直径（mm）20.6422.22制动主缸行程（mm）18+1818+18尺寸规格（in）99真空助力器助力比55真空助力器及制动主缸弹簧反力（N）262262真空助力器最大助力点输出力（N）2851.12851.1驻车制动参数驻车制动手柄杠杆比7.17.1驻车制动拉杆杠杆比125.1驻车系统机械效率0.60.6制动软管参数制动软管膨胀率(ml/m)0.790.79前

9、制动软管长度(mm)384384后制动软管长度(mm)352/3.3.2 制动力分配曲线绘制及同步附着系数确定前、后制动器制动力计算式： (5) (6) (7)式中：制动器制动力分配系数、前、后制动器制动力，N；、前、后制动器分泵直径，mm；、前、后制动器有效半径，mm；、前、后制动器效能因数；前、后轮滚动半径，mm；、为前、后制动管路液压，MPa。将前后制动器具体参数代入式（7），得=0.7232。根据值绘制实际制动力分配曲线(图2)。图2 空、满载实际制动力分配曲线根据式(3)、式(4)、式(5)、式(6)可以计算出不同 值(=0.1、0.2、0.31.0)的前后制动器管路压力，根据计算结

10、果绘制理想的空、满载管路压力(表4)。表4 理想的空、满载管路压力附着系数空载管路压力(MPa)满载管路压力(MPa)前轮后轮前轮后轮0.10.665781.083010.698561.546540.21.304681.983351.380282.884160.31.98672.771012.115174.082870.42.711853.4462.903225.142670.53.480114.008313.744436.063560.64.29154.457954.638816.845540.75.146014.794925.586357.48860.86.043645.019226.58

11、7057.992750.96.984395.130847.640928.3579917.968265.129798.747958.58432由同步附着系数公式： (8) 得实际满载同步附着系数=0.9829，此时前、后轮同时抱死。 得实际空载同步附着系数=0.6356，此时前、后轮同时抱死。根据我国目前的道路情况，取=0.8作为常用路面附着系数。实际空载同步附着系数=0.6356<0.8，如不采取措施，在>0.6356的路面上将会出现后轮先抱死的情况，不满足GB21670-2008相关要求。NA01配备了ESP系统(包含ABS模块)调节前后制动器制动力，当ESP系统中ABS模块起作

12、用时，后轮趋近于抱死但不会出现抱死状态，所以不会出现后轮先抱死的情况，可以满足GB21670-2008中相关规定。实际满载同步附着系数=0.9829>0.8，满足GB21670-2008中相关规定。因此NA01制动系统设计方案是合适的。3.3.3 前、后轴利用附着系数曲线绘制(9) (10)(11) (12)经整理得(13)(14)式中：、利用附着系数；z制动强度；实际制动力分配系数；L汽车轴距，m；hg汽车质心高度，；质心至前轴中心线的距离，；质心至后轴中心线的距离，。将各参数代入公式(13)、公式(14)，按不同z值(z=0.1、0.2、0.31.0)计算出前、后轴利用附着系数、(表

13、3)，并根据该表格绘制制动强度-利用附着系数曲线(图3)。表5 前、后轴利用附着系数Z空载空载满载满载0.10.119140.070430.136340.058950.20.230020.149140.261750.123730.30.333470.237670.377490.195260.40.43020.337990.484640.274660.50.520860.452630.584120.363290.60.6060.584870.676730.462870.70.686110.739110.763150.575550.80.761610.921350.843990.704120.90

14、.83291.139950.919760.852161.00.900321.407030.990931.02449图3 利用附着系数曲线GB21670-2008规定：车辆在所有载荷状态下，当制动强度z处于0.150.80之间时，后轴附着系数利用曲线不应该位于前轴上方，从图3可以看出，满载时符合GB21670-2008要求；空载时，当z>0.6356(空载同步附着系数)时，后轴附着系数利用曲线在前轴利用附着系数曲线上方，不满足GB21670-2008的要求。后轴利用附着系数曲线在前轴利用附着系数曲线上方，其实就是后轮先于前轮抱死，而NA01配备了ESP系统(包含ABS模块)调节前后制动器制

15、动力，当ESP系统中ABS模块起作用时，后轮趋近于抱死但不会出现抱死状态，所以不会出现后轮先抱死的情况，可以满足GB21670-2008中相关规定。GB21670-2008规定：当附着系数在0.20.8之间时，制动强度(图3ECE法规线)。从图3可以看出，空满载时均满足要求。所以，NA01制动系统设计方案是适宜的。3.3.4 空、满载制动距离校核GB 21670-2008中规定：初速度100km/h，整车最大制动距离=70m，充分发出的平均减速度6.43m/s2。配有ESP装置的制动系统，其充分发出的平均减速及制动距离计算公式如下：j=g (15)(16)式中：c制动器起作用的时间，取0.4(

16、一般取值为0.30.5)；制动初速度，=100km/h(27.8m/s)。在良好的路面上(=0.8)，配有ESP的NA01制动系统所能达到的充分发出的平均减速度=0.8g=7.84m/s26.43m/s2，制动距离S=60m70m。制动距离和充分发出的平均减速度满足法规要求。由表4可知，在=0.8的路面上，当充分发出的平均减速度达到0.8g时，前后轮趋近于抱死，此时最高管路压力达到7.927MPa(满载)，而通常管路压力最大值可达到1012MPa，可以满足要求。3.3.5 真空助力器失效时制动减速度校核真空助力器失效时管路压力:P=4×(××F-)/(×

17、D×D) (17)式中： P管路压力，MPa；制动踏板机械效率；制动踏板杠杆比；F制动踏板力，500N；D制动主缸直径，mm；真空助力器及制动主缸弹簧反力，N。将各参数带入公式(17)，得真空助力器失效时管路压力P=3.7897MPa。经计算,前后轴制动力：前轴制动力=4596.21N；后轴制动力=1759.02N。满载制动减速度：j=(+)/m=4.217m/s2，大于法规2.44m/s2。3.3.6 ESP系统失效制动减速度校核由表4可知，在良好的路面上(=0.8)，ESP系统完全失效时，空载后轮先抱死，抱死时管路压力P1=5.027MPa；满载时前轮先抱死，抱死时管路压力P2=

18、6.625MPa。经计算，空载时前后轴制动力：前轴制动力=6038.03N；后轴制动力=2310.82N。空载制动减速度：j=(+)/m=6.7113m/s2，大于法规3.86m/s2。经计算，满载前后轴制动力：前轴制动力=8012.9N；后轴制动力=3066.6N。满载制动减速度：j=(+)/m=7.352m/s2，大于法规3.86m/s2。3.3.7 任一管路失效制动减速度校核在良好的路面上(=0.8)，配有ESP的NA01制动系统，任一管路失效时所能达到的最大减速度=0.8g/2=3.92m/s2，大于法规要求2.44 m/s2。由表4可知，在=0.8的路面上，当充分发出的平均减速度达到

19、0.8g时，前后轮趋近于抱死，此时最高管路压力达到7.993MPa(满载)，而通常管路压力最大值可达到10MPa12MPa，可以满足要求。3.3.8 制动踏板力校核真空助力器最大助力点管路压力：Pmax=4×Fmax/(×D×D) (18)式中：Pmax真空助力器最大助力点管路压力，MPa；Fmax真空助力器最大助力点输出力，N。将各参数带入式(18) 得Pmax=8.5212MPa。 由表4可知，在良好的路面上(=0.8)，配有ESP的NA01制动系统，满载时四轮趋近抱死时管路压力为P=7.993MPa，小于真空助力器最大助力点管路压力8.5212MPa。制动踏

20、板力为： (19)式中： 真空助力器助力比。具体参数带入式(19)，得：F =174.79N500N。制动踏板力满足要求。3.3.9 制动主缸排量校核NA01制动系统的管路为X型布置，分别计算左前右后轮、右前左后轮排液量和主缸行程。制动时一个前分泵排量：(20)式中：前分泵直径，mm；前轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值0.30mm；分泵及摩擦片变形，取值0.25mm。制动时一个后分泵排量 (21)式中：后分泵直径，mm；后轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值0.30mm；分泵及摩擦片变形，取值0.25mm。将具体参数带入式(20)、(21)得：=1.26ml；=0.5ml。前制动软管在压力下的极限

21、膨胀量：=0.79×384/1000=0.303ml。后制动软管在压力下的极限膨胀量：=0.79×352/1000=0.278ml。前腔所需的排量：=2.341ml。后腔所需的排量：=2.341ml。前腔制动时所需的制动主缸单腔行程：=7mm18mm。后腔制动时所需的制动主缸单腔行程：=7mm18mm。制动主缸排量满足制动系统排量要求。3.3.10 制动踏板行程校核制动主缸的有效工作行程：=7mm+7mm=14mm。制动主缸推杆间隙和空行程：=1.75mm。踏板工作行程：(22) 将各参数带入式（22），得：3.4×(14+1.75)=53.6mm 0.8×120=96mm。主缸一腔失效后踏板最大行程：(23)式中：失效腔的行程，最大行程18mm；未失效腔对应的主缸工作行程。 选择失效行程和工作行程之和较大的一组数据，带入式(23)，得：=3.4×(7+1.75+18)=90.94mm0.8×120=96mm。GB7258-2004规定，具有间隙自调装置的制动系统，制动踏板总行程不大于全行程的五分之四，制动踏板行程符合标准要求。3.3.11 驻车制动校核a