（机械制造及其自动化专业论文）便携式汽车制动系综合测试系统的研究.pdf

重庆大学硕十学位论文中文摘要 摘要 汽车制造业是我国重要的支柱产业，这是国家为汽车制造业的发展所制订的战 略目标。随着我国工业体制改革的逐步深入和社会主义市场经济不断发展，汽车 市场在品种、质量上的竞争将愈来愈激烈，只有把质量摆在首位，才能使汽车工 业真正成为国民经济的支柱产业。随着汽车拥有量的增加，交通安全事故每年都 呈上升趋势。针对这一现状，国内外汽车制造厂商在进行新车型开发的时候均十 分重视其安全性能，研制了一系列的汽车安全性能测试仪器，僳证了新车型开发 的质量。国产汽车制动性能检测仪器因检测对象、流程、设备以及安装方式的差 异而各不相同，从而给测试系统的设计、调试、维护、升级等带来了诸多不便 本文提出了一种通用汽车靠4 动系综合测试系统韵设计方法。该系统对汽车制动 过程中前后液压总泵出口液压、各制动分泵进口液压、脚踏板力、方向盘转角、 各车轮转速、车体速度等共计1 9 个物理量进行测试。系统硬件由便携式计算机、 数据采集器以及相应传感器组成。 硬件设计中采用了模块化设计思想使得测试系统体积小、重量轻、抗振动、 安装拆卸方便、易于维护、可以进行随车实测试验。 软件设计中利用了d l l 技术，采用b c 和v r 进行模块化开发，使得系统软件 具有很好的通用性、灵活性和可扩充性。 系统采用硬件抗干扰技术和软件数字处理技术是本文论述的两个关键，是从渤 试系统的微观的角度来解决实际问题。因此，是本文的重点之一。 该测试系统以重庆某汽车股份有限公司技术中心提供的汽车和试验场地进行 了大量的道路实测试验，以实践效果证明丁上述设计方法和技术的正确性和实用 性，达到了预期设计的性能指标，和国外忍类型产品比较大大节省r 成本，取得 了良好的经济效益。 关键词：汽车制动系，测试系统，车载式，数据采集与处理，v i s u a lb a s i c6 0 重塞查! ：型主兰笪笙苎 一至塞i ! 墨一 a b s t r a c t a u t o m o t i v ei n d u s t r yi sam a i n s t a yo ft o e , t r y , 虹si st h es t r a t e g i co b j e c t i v ew h i c h e s t a b l i s h e db yo u rc o u n t r yf o rd e v e l o pa u t o m o t i v ei n d u s t r y t oa c h i e v et h i ss t r a t e g i c o b j e c t i v e , t h e r eb l - ea tl e tt w oc o n d i t i o n s ：t h ef i r s ti st h a t 由6q u a i i _ i yo fa u t o m o b i l e m u s tr e a c ht h ea d v a n c e dl e v e lo f t h ew o r l d w h i c hc a nn o to n l ys a t i s f yd o m e s t i cm a r k e t b u ta l s oh a v ep o w e r f u lc o m p e t i t i v ep o w e ri nf o r e i g nm a r k e t t h es e c o n di st h mm e q u a n t i t yo f t h ea u t o m o b i l eh a v eg r e a t l yp r o g r e s s e d ，w h i c h c a r ld r i v et h ed e v e l o p m e n to f c o k e r e n ti n d u s u d e s o v e r a l l ，t h eq u a i l t yo fa u t o m o b i l ei st h ek e yo ft h ea u t o m o h l e l s d e v e l o p i n gp m c e s s1 ot h ea u t o m a k e r , t h i si st h em o s ti m p o r t a me l e m e n tf o rw h i c ht h e a u t o m a k e rc a ns u r v i v e h a v ev i g o r o u sv i t a l i t ya n dw h o s ep r o d u c mc a nb e c o m es a l a b l e p r o d u c t so i lt h em a r k e t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r ys y s t e mr e f o r ma n ds o c i a l i s t m a r k e te c o n o m y , t h ea u t o m o b i l em a r k e tc o m p e t i t i o na b o u tv a r i e t y , t e c h n o l o g ya n d q u a n t i t yi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ed r a s t i c ，u n t i lp u tt h eq l m n t i t yo nt h ef i r s tp l a c e ，t h a t t h ea u t o m o b i l ei n d u s t r yo a nb e c o m et h er e a lm a i n s t a yo f c o u n t r y n o wa 1 1o f0 1 1 1 a u t o m a k e r sr e g a r dt h es a f e t yc a p a b i l i t ya st h em o s ti m p o r t a n t c a p a b i l i t yo ft h e i rn e wp r o d u c b a i ma t t h i sr e q u i r e m e n t ，s o m ed o m e s t i cc o m p a n i e s h a v ed e v e l o p e das e r i e so ft e s ti n s t r u m e n t so fa u t o m o b i l es a f e t yc a p a b i l i t y , w h i c hc a l l t e s ta u t o m o b i l e sb r a k ec a p a b i l i t y , s i d e a l i p , t u r u i n gr a d i u s ，s p e e dm e t e r , n o i s ea n dw a s t e g a se m i s s i o nt oa s s u l et h eq u a n t i t yo f n e wp r o d u c t s b u tt h ed o m e s t i cb r a k es y s t e mt e s t i n s t r a m e n t so fa u t o m o b i l eh a v em a n yd i f f e r e n c e si nt e s to b j e c t s ，l o r o c e s s a n dt h e i n s t a l l m e n ts t y l e ，t h i sb r i n gm u c hi n c o n v e n i e n c ew h e nw ed e s i g n ，d e b u g ，m a i n t a i na n d u p g r a d et h et e s ts y s t e m | n kt h e s i sb r i n g saf l e wm e t h o do fd e s i g nau n i v e r s a la u t o m o b i l eb r a k es y s t e mt e s t i n s t r u m e n t t h i ss y s t e mt e s t s1 9p a r a r f l e t e r ss u c ha st h e p r e s s u r eo f f o r ea n da f t e r m a i n f l u i dp u m p sa n de v e r ys u bf l u i dp u m p s 。f o r c eo fp e d a l ，t t m la n g l eo fs t e e r i n gw h e e l ， s p e e do fe v m - yw h e d sa n de a x b o d y , a n dc a l “抵9c o r r e l a t i o na n a l y s e sa c c o r d i n gt o t h eg b l l 2 6 7 6 1 9 9 9 “a u t o m o b i l es y s t e ms t r u c t u r e ，p a b i l i t ya n dt e s tm e t h o d s a n d g b 7 2 5 8 1 9 9 7 i e o h n i c a lr e g u l a t i o no fa u t o m o b i l es a f e t y ”，a l s oi tc a ng e n e r a t ed a t a r e p o r ta u t o m a t i c a l l y 1 m ss y s t e m sh a r d w a r ei sc o m p o s e dw i t hp o r t a b l ec o m p u t e r , d a t aa c q u i s i t i o na n d s e n s u r s i ta d o p t e dt h em o d u l a r i z a t i o nm e t h o di n 妇d c s i g no fh a r d w a r ew h i c hm a k e s t h et e s ti n s t r t m a e n tv e r ys m a l la n dl i g h t ，h i 曲a n t i v i b r a t i o nc a p a b i l i t y , e a s i l yi n s t a l l e d 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a n dt a k e nd o w n s ot h et e s ti n s t r m n e n tc a l ld oe x p e f i m l e n ti nt h ef r a m i n gv e h i e i et h e s o f t w a r ew a sd e v e l o p e db yv i s u a lb a s i c6 0a n db o r l a n dc + t5 0 ，w h i c hg a v eh i 曲 v e r s a t i l i t y , a d a p t a b i l i t ya n de x t e n s i o n t h i ss y s t e n lh a sb e e nu s e dt ol o a d t e s ta u t o m o b i l eo nt h et e s t i n gf i e l dw h i c hw a s p r o v i d e db yaa u t o m a k e rc o l t x p a n y st e c h n o l o g yc e n t e r , t h et e s tr e s u l th a sp r o v e dt h a t t h i sd e s i g nm e t h o dw a sc o l t e c ta n da p p l i e d k e y w o r d s ：a u t o m o b i l eb r a k es y s t e m ，t e s ts y s t e a 呱p o r t a b l e ， d a t aa c q u i r i n ga n dp r o c e s s i n g , v i s a a lb a s i e6 0 i i r 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 在现代社会，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在 为人们造福的同时。也带来大气污染、噪声和交通安全等系列问题。汽车本身 又是一个复杂的系统，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，其技术状况将不 断恶化。因此，一方面要不断研制性能优良的汽车：另一方面要借助维护和修理， 恢复其技术状况。汽车综合性能铡试就是在汽车使用、维护和修理中对汽车的技 术状况进行t 测试和检验的一门技术。现在越来越多的汽车生产，一家将其作为新车 型定型前的性能测试用。 1 、1 国内外汽车检测技术发展概况 汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展的早期，人们 主要是透过有经验的维修人员发现汽车的故障并作有针对性的修理。即过去人们 常讲的望( 眼看) ”、“闻( 耳听) ”、切( 手摸) ”方式。随着现代科学技术的进 步，特别是计算机技术的进步，汽车测试技术也飞速发展。目前人们能依靠备神 先进的仪器设备，对汽车进行不解体检测，而且安全、迅速、可靠。 1 国外汽车检测技术发展概况 2 1 【3 j 汽车检测技术是从无到有逐步发展起来的，早在5 0 年代在些工业发达国家 就形成以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项测试设备。6 0 年代 初期进入我国的汽车性能检测设备有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火系 故障诊断仪和汽车道路试验速度分析仪等，这些都是国外早期发展的汽车检测瑷 备。6 0 年代后期，国外汽车检涮诊断技术发展很快，并且大量应用电子、光学、 理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化检测技术。例如：非接触式车速仪、 前照灯检测仪、车轮定位仪、排气分析仪等都是光机电、机电4 体化的检测设备。 进入7 0 年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、数据采集 处理自动化、检测结果直接打印等功能的汽牟性能检测仪器和设备。在此基础上， 为了加强汽车性能检测的管理，各工业发达国家相继建立汽车检测站和检测线， 使汽车检测制度化。 概括的讲，工业发达国家的汽车检测在管理上已实现了崤8 度化”；在检测基础 技术方面已实现了“标准化”：在检测技术上匍“智能化、自动化检测”方向发展。 制度化 在德国，汽车的检测工作由交通部门统一领导，在全国各地建有由交通部门认 让的汽车检测场( 站) ，负责新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过的汽 重庆大学硕士学位论文1 绪论 车也要经过汽车检测场的检测，以确定其安全性能和排放是否符合国家标准。 在日本，汽车韵检测工作由运输省( 相当于交通部) 统一领导。运输省在全 国设有“国家检车场”和经过批准的“民间检测场”，代替政府执行车检工作。其中“国 家检测场”主要负责新车登记和在用车安全检测；“民间检测场”通常设在汽车维修 厂内，经政府批准并受政府委托对汽车进行安全检测。 标准化 工业发达国家的汽车检测有一整套的标准。判断受检汽车技术状况是否良好， 是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避免主 观上的误差。国外比较重视安全性能和排放性能的检测，如美国规定，修理过的 汽车必须经过严格的排放检测方能出厂。 除对检测结果有严格完整的标准以外，国外对检测设备也有标准规定，如检 测设备的检测性能、具体结构、检测精度等都有啭应标准。对检测设备的使用周 期、技术更新等也有具体要求。 由于检测制度、技术的标准化，不仅提高了检测效率，也保证了检测质量。 智能化、自动化检测 4 随着科学技术的进步，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合 化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。 随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集 自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备。例如：国外 生产的汽车制动检测仪、全自动前照灯检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、 计算机四轮定位仪等检测设备，都具有较先进的全自动功能。进入8 0 年代后，计 算机技术在汽车检测技术领域的应用进一步向深度和广度发展，已出现集检测工 艺、操作、数据采集和打印、存储、显示等功能于一体的系统软件，使汽车检测 线实现了全自动化，这样不仅可避免人为的判断错误，提高检测准确性；而且可 以把受检汽车的技术状况储存在计算机中，即可作为下次检验参考，还可供处理 交通事故参考。 1 1 2 国内汽车检测技术发展概况t 1 1 【2 3 】 我国从6 0 年代开始研究汽车性能检测技术，为满足汽车维修需要，当时交通 部主持进行了发动机汽缸漏气量检铡仪等检测仪器的研究、开发。 7 0 年代，我国大力发展了汽车性能检测技术，汽车不解体检测技术及设备被 列为国家科委的开发应用项目。由交通部主持研制开发了反力式汽车制动试验台； 惯性式汽车制动试验台；发动机综合检测仪；汽车性能综合检验台( 具有制动性 检测、底盘测功、速度测试等功能) 。 进入8 0 年代，随着国民经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展， 重庆大学硕士学位论文1 绪论 汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展，加之我国的汽车制造业和公路交通运 输业发展迅猛，对汽车检测诊断技术和设备的需求也与日俱增。我国机动车保有 量迅速增加，随之而来的是交通安全和环境保护等社会问题4 1 。如何保证车辆快速、 经济、灵活，并尽可能不造成社会公害等问题，己逐渐被提到政府有关部门的议 事日程，因而促进了汽车诊断和检测技术的发展。交通部主持研制开发了汽车制 动试验台、侧滑试验台、轴( 轮) 重仪、速度试验台、灯光检测仪、发动机综台 分析仪、底盘测功机等等。国家在“六五”期间重点推广了汽车检测和诊断技术。 在单台检测设备研铡成功的基础上，为了保证汽车技术状况良好，加强在用 汽车的技术管理，充分发挥汽车检测设备的使用，交通部1 9 8 0 年开始有计划的在 全国公路运输和车辆管理系统( 交通部当对负责汽车监理) 筹建汽车检测站，检 测内容以汽车安全性检测为主。 g o 年代初，交通部在大连市建立了国内第一个汽车检测站。扶工艺上提出将 各种单台检测设备安装联线，构成功能齐全的汽车检测线，其检测纲领为3 0 0 0 0 辆次年。 继大连检测站之后，作为“六五”科技项目，交通部先后要求1 0 多个省市、自 治区交通厅( 局) 筹建汽车检测站的任务，8 0 年代中期，汽车监理出公安部主管， 公安部在交通部建设汽车检测站的基础上，进行了推广和发展，仅1 9 9 0 年底统计， 全国已有汽车检测站6 0 0 多个，形成了全国的汽车检测网， 1 9 9 0 年交通部发布第1 3 号令汽车运输业车辆技术管理规定和1 9 9 1 年交 通部发布第2 9 号部令汽车运输业车辆综合性能检测站管理办法以后，全国又 掀起了建设汽车综合性能检测站的高潮。到1 9 9 7 年，全国已建立汽车综合性能检 测站近于家，其中a 级站1 4 0 多家n 随者我国加入w t o ，汽车的些标准与法 规逐渐与国际接轨，我国的制动法规g b1 2 6 7 6 一1 9 9 9 汽车制动系统结构、性能和 实验方法也基本引用e c er 1 3 欧洲经济委员会汽车制动法规的有关条款。 与此同时，汽车的检测技术和设备也得到了大力发展。7 0 年代国内仅能生产 少量的简单的检测、诊断设备。目前全国生产汽车综合性能检测设备的厂家已达 多个，除交通部门外，机械、城建、高等院校等部门也进入汽车检测设备研制、 开发、生产、销售领域。我国已能自己生产全套汽车检测设备，如大型的技术复 杂的汽车底盘测功机、发动机综合分析仪、四轮定位仪、悬挂检测台、制动检测 台、排气分析仪、灯光检测仪等等。 为了配合汽车检测工作，国内已发布实施了有关汽车检测的国家标准、行业 标准、计量检定规程等1 0 0 多项。从汽车综合性能检测站建站到汽车检测的具体 检测项目，都基本作到了有法可依诤l 。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 2 国内汽车制动系性能测试的发展现状 7 制动系是汽车底盘的主要组成之一，其技术状况变化直接影响汽车行驶、停 车的安全性。汽车制动性能直接关系到交通安全重大变通事故往往与制动距离 过长，紧急制动时发生侧滑等情况有关，随着汽车行驶速度的提高，汽车制动性 对保障交通安全尤显重要。冈此它是汽车安全检测中的重点检测项目之一。为 此，交通部( 9 0 ) 1 3 号令汽车运输业车辆技术管理规定、国标g b7 2 5 8 1 9 9 7 机动车运行安全技术条件、交通部( 9 1 ) 2 9 号令汽车运输业车辆综合性能检 测站管理办法等法规中都要求对汽车割动性进行定期检测井符合相应的技术条 件。 我国在汽车制动性能测试设备经历了从无判有，从小0 大；从引进技术、引进 设各，到自主研究开发推广应用：从单一性能捡测到综合性能检测，取得了很大 的进步。 国内汽车匍恸性能测试设备分两大类j ： 室圜模攒试验台。室内模拟试验台是壤早投入实际虚踊的汽车牲铯瓣试设 备之，历史悠久，技术上比较完善，实际使用效果和国外先进试验台相比差距 不大，现在基本上都可以取代国外进口设备，这方面韵代袭有如山东或达、浑埘 大雷公司等。如今汽车制动性能试验台国内已自给有余，而且产品类型多样。我 们虽然取得了很大的进步，但与世界先进水平相比，还有一定能矩离，与我国汽 车性能检测设备在国际大环境中的地位是一样的。 车载式f 便携式试验装置“。汽车割动系道路实测试验装置，也就是在马 路或试车场上对汽车制动系性能进行实际检测的设备，国内基本上还处于空白， 而国外相关设备早在8 0 年代末9 0 年代胡就随着计算机技术妁兴起和制造业水平 的提高而开始起步，迄今为止已经有许多技术上非常成熟的产品。如福特、博世 等公司开发的车载式汽车性能测试装置这些装置删试精度高、测试参数全、体 积小、童装拆卸方便，大大提高了国外汽车制造厂商开发新车型的速度和质_ 垦， 从而使国外先进汽车与国产车在开发速度、技术含量上差距越来越大。 1 3 本论文工作研究的主要内容 本章主要介绍了国内外汽车性能测试仪器的发展、现状，同时对汽车制动系统 的测试技术和装置的国内外发展现状进行了比较，提出了本次论文要解决的问题： 开发一套便携式汽车制动系性能综合测试系统。 4 重庆大学硕士学位论文2 现代汽车制动系统及其性能评价 2 现代汽车制动系统及其性能评价 现代汽车作为一种高速道路交通运输工具，应该具有较高的平均行驶速度。 但汽车的道路条件和交通环境又是非常复杂的，为保证安全，要求汽车必须能在 各种条件下都要可靠、稳定地迅速减速停车，使汽车减速停车的系统即为汽车制 动系统。随着高速公路迅速发展和车流密度日益增大，保证新车安全也成为现代 汽车的首要性能要求之一，受到消费者的密切关注。 现代汽车制动系统分为行车制动、驻车制动、应急制动和辅助制动4 种系统 ( 装置) u o i 。 行车制动系统给汽车以必要的减速度，将车速降低到所要求的程度，直至停 车。 驻车制动装置用来使汽车可靠的在原地停驻。此外驻车制动装置还有助于汽 车在坡道上起步。 辅助制动装置主要有排气制动装置、缓速器等，用于实现汽车下长坡时保持 稳定车速或高速稳定减速的作用，可以减轻或解除行车制动装置的工作负荷。 2 1 制动力产生原理”们 要使汽车减速或停车，必须对正在行驶着的汽车作用一个与其行驶方向相反 的外力，消耗汽车所有的动能，使汽车产生减速度，达到降低其行驶速度以至停 车的目的。这个使行驶 过程中的汽车减速、停 车的外力即是4 动力。 汽车在行驶过程中 遇到的空气阻力，滚动 阻力等都是汽车行驶方 向相反的外力，都是一 定的制动作用，但作用 不大，以6 0 k r n h 行驶的 汽车，若分离离合器或 将变速器换入空档，发： 动机的动力便不能传到j 驱动车轮上，汽车仅靠 本身的惯性继续滑行， 图2 1 汽车制动系统最基本组成原理图 f i g u r e2 ，ls c h e m a t i cd i a g r a mo f v e h i c l eb r a k es y s t e m 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 此时，汽车在所受各种阻力的作用下逐渐减速，若不施以制动，则汽车要直到其 所蓄有的动能为克服行驶阻力( 空气阻力、滚动阻力) 和内部阻力( 传动系摩擦 阻力) 而全部消耗完以后才能停车，在一般沥青路面上这以滑行距离将达到7 0 0 多米才能完全停车。显而易见，单靠空气阻力、滚动阻力来制动汽车是不能满足 要求的。 汽车上必须装置专门的制动系统才能得到能由驾驶员进行控制的、可达到足 够强度的制动力，迫使汽车迅速降速以至及时停车，并可将制动距离缩小至最短。 现代汽车的制动装置都是利用机械摩擦来产生制动作用的。其中用来直接产生摩 擦力矩迫使车轮转速降低的部分叫做制动器，把驾驶员或其他能源的作用力传给 制动器迫使制动器产生摩擦作用的部分叫制动传动装置。图2 1 为汽车制动系统 最基本的原理图。制动器由旋转元件- n 动鼓5 和不旋转元件- n 动蹄6 、支撑 销7 、回位弹簧8 等零部件组成。传动装置由制动踏板1 、操纵力( 驱动力) 载 体2 、制动凸轮9 等零部件组成。 为使行驶中的汽车减速，驾驶员踩下制动踏板l ，通过操纵力载体2 和制动 臂3 使制动凸轮9 转动一个角度，克服回位弹簧8 的拉力，推动两制动蹄6 绕支 撑销7 转动，蹄的上端向两边分开，使摩擦片在消除间隙后紧压靠在制动鼓上， 这样不旋转的截动蹄就在旋转着的铡动鼓上作用一个摩擦力矩，其方向与车轮旋 转方向相反。此力矩传给车轮后，由于车轮和路面间的附着作用，车轮对地面作 用一个向前的切向作用力f ；，同时路面亦对车轮作用一个大夸相反的反作用力 x b ，此x b 即为使汽车减速停车的地面制动力。地面制动力x 。由车轮通过车桥和 悬架传给车架，迫使汽车减速。当放开制动踏板时，回位弹簧8 将制动蹄拉回原 位，制动器摩擦力矩消失，制动作用即行解除。 在隼4 动期间，汽车的动能和位能在卷4 动器摩擦表面和轮胎与道路接触面转变 为热能。制动过程中制动器的制动力矩是踏板力的函数，由制动系统的机械一气 动或机械一液力或机械一气动一液力参数来确定，即铡动器产生的制动力矩的大 小取决于汽车制动系统的设计与使用参数。而汽车在制动期间的实际减速度则取 决于制动力矩、轮胎半径、轮胎一道路摩擦系数，以及轮胎和道路之间的法向反 力，该法向反力随着车辆的动载荷在制动时由后轴向前轴的转移而改变。 2 1 1 典型制动系统工作原理 汽车制动系统的形式主要取决于制动器的形式和制动传动装置的形式。 现代汽车所用的行车制动器绝大多数是机械摩擦式，其中又可分为蹄式一鼓 式、盘式和带式3 种类型。采用最多的是内张蹄一鼓式制动器，近年来在小客车 和大型载货汽车上采用盘式制动器结构的已日益增多，带式制动器使用最少。 典型的对称平衡蹄一鼓式制动器见图2 2 所示。制动蹄两端的圆弧面在回位 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 弹簧2 的拉力作用下分别浮支在轮缸两端的蹄片支座直槽底面上。轮缸一端底蹄 片支座带有凸缘，凸缘的内端面靠着轮缸的端而；轮缸另端的蹄片支座的内端 制有螺纹，旋入调整螺母6 的螺孔中调整螺母6 的端面则支靠在轮钉端丽上。 轮缸中的两个活塞4 在弹簧力作用下项靠着带凸缘的蹄片支座和调整螺母6 。 囤2 2 典型汽车蹄一鼓式制动器 f i g u r e2 2c l a s s i c a ls h o e d r u mb r a k e 在汽车行驶中实施制动时，两个轮缸活塞都在液压作用下向外移动，将两制 动蹄雎靠在制动鼓上。两制动蹄在摩擦力作用下绕车轮中心逆时针转过一个角 度，将轮缸一端带凸缘的蹄片支座推回直到顶靠在轮缸为止。这时两轮缸端带凸 缘的蹄片支座形成为制动蹄的支点，整个制动器产生制动力矩。倒车制动时，情 况于上述相反，两轮缸另一端带有调整螺母6 的蹄片支座，成为制动蹄的支点， 产生于前进制动时能完全一样的制动作用。 图2 3 典型钳一盘式制动器结构 f i g u r e 2 3c l a s s i c a ls t r u c t u r e 越c l i p p e r - d l s k b r a k e 重庆犬学硕学位论文2 现代汽车制动系统及其性能评价 图2 3 为典型的钳一盘式制动器结构。制动钳壳的两半部分各装有一个液压 轮缸( 制动盘两侧各一个) ，两液压轮缸( 制动盘两劂各一个) ，两液压缸之间用 油管连接。液鹾缸中的活塞5 的前端( 向制动盘的一端) 装有压板6 ，尾端装有 回位销1 6 。回位销1 6 紧箍着摩擦弹簧1 7 ，头部装有限位垫圈1 4 和爪形回位弹 簧j 5 ，摩擦衬片9 粘结在底板3 上，底板3 的外端装在定位销2 上，以保持其 径向位置。 其工作过程为：踩下制动踏板，制动油液被压入活塞后面的轮缸腔体内，推 动活塞右移，将摩擦衬片9 压紧在制动盘l o 上，车轮即被制动。同时，活塞还 通过摩擦弹簧1 7 、回位销1 6 使爪形回位弹簧1 5 向前拱曲变形。放开制动踏板 时，轮缸中的油压撤除，在爪形回位弹簧i 5 的作用下，回位销1 6 又通过摩擦弹 簧1 7 将活塞拉回原位，于是摩擦衬片在制动盘和活塞压板6 之间浮动，不起制 动作用。 2 ，1 2 现代汽车制动装置分类 制动传动装置的作用是将驾驶员或其它动力源的作用力传到制动器控制剖 动器的工作，谴其能产生所需要抟毹动力矩。现代汽车的制动传动装置主要有： 气压制动传动系统、液压制动传动系统和气一液综合式制动传动系统。 圈2l 4 取回路制动系统原理图 f i g u r e2 4s c h # 融a i kd h 晷矾o f 啪c 油n “b r a k es 淞t c m 气压制动传动系统主要由于总重在8 t 以上的汽车上。图2 4 是典型的取管 路气压制动传动系统原理示意图。静桥两个车轮栽动气室1 2 与挂车秘动阀j 4 同属一个管路系统，所需的压缩空气由前回路贮气筒7 供给。后桥两车轮制动 气室1 1 同属另 个管路系统，所需的挺缔空气由后回路贮气祷7 供给- 由空气 压缩机1 出来的压缩空气经单向阀2 和湿贮气筒3 充入前回路贮气筒8 和后回 路贮气筒7 ，在前回路贮气筒g 和后回路贮气髓7 入口设置的单向阀2 可使这 两个贮气筒中的压缩气体不能倒流，从而保证了前、后制动管路系统的独立性。 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 液压制动系统大多用于总重小于5 t 的汽车，是利用特制油液作为传力介质， 将驾驶员施于踏板上的力放大到后传至制动器，推动制动蹄片产生制动力矩。图 2 5 为典型的液压制动系统原理示意图。制动时踩下制动踏板，使推杆推动总泵 活塞移动，从而将制动液从总泵中压出并经油管同时分别进入前、后各车轮轮缸 内，轮缸活塞外移将制动蹄压靠在制动鼓上，使汽车制动。 一”o s 图2 5 液压制动系统简图 f i g u r e2 5s i m p l es c h e m a t i cd i a g r a mo f b r a k ef l u i ds y s t e m 气一液综合式制动传动系统主要用于大型载荷汽车和高级轿车上。其基本组 成是在原有的液压制动传动系统中增设一定形式韵气压桶力器。常用的气压加力 器有真空加力式和压缩空气加力式两类。 图2 , 6 真空增压气一液综合式制动传动系统示意图 f i g u r e2 , 6s c h e m a t i cp l a no f v o i ds u p e r c h a r g i n gg a s f l u i db r a k es y s t e m 图2 6 为典型的真空加力方式气一液综合式制动传动系统布置原理图。踩下 制动踏板2 ，把液压主缸输出的地压油液送至真空增压器的辅助缸4 ，经过进一 步增高莫油压后，通过三通接头同时分送蓟各车轮的轮缸，使汽车制动。 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 2 2 汽车制动系国家规定技术要求和制动性能评价参数 2 2 1 国家标准规定技术要求。钉 为了保证汽车的行驶安全，国家标准g b 7 2 5 8 - - 1 9 9 7 机动车运行安全技术 条件对制动系提出了如下要求： 1 ) 汽车应具有行车制动系，驻车制动功能应急制动功能。汽车行车制动、 应急制动和驻车制动的各系统以某种方式相联。它们应保证当其中一个或两个系 统的操纵机构的任何部件失效时( 行车制动的操纵踏板、操纵连接杆件或制动阀 的失效除外) 仍具有应急制动功能。 2 ) 行车制动系制动踏板的自由行程应符合该车有关技术条件。 3 ) 行程制动在产生最大制动作用时的踏板力，对于座位数小于或等于9 的 载客汽车应不大于5 0 0 n ；对于其它车辆应不大于7 0 0 n 。 4 ) 液压行车制动在达到规定的制动效能时，踏板行程不得超过踏板行程的 3 4 ；制动器装有自动调整间隙的车辆的踏板行程不得超过踏板全行程的4 5 ，且 座位数小于或等于9 的载客汽车不得超过1 2 0 r a m ，其它车辆不得超过15 0 m m 。 5 ) 应急制动系统的操纵机构可以与行车制动系的操纵机构结合，也可以与 驻车制动系统的操纵机构结合，但3 个操纵机构不得结合在一起。 6 ) 驻车制动应通过纯机械装置把工作部件锁上，并且施加于操纵装置上得 力：手操纵时，座位数小于或等于9 的载客汽车应不大于4 0 0 n ，其它车辆不大 于6 0 0 n ；脚操纵时，座位数小于或等于9 的载客汽车应不大干5 0 0 n ，其它车辆 应不大于7 0 0 n 。 7 ) 驻车制动操纵装置得安装位置要适当，其操纵装置必须有足够鸽储备行 程，一般应在操纵装置全行程的2 3 以内产生规定的制动效能；驻车制动机构装 有自动调节装霆允许在全行程3 4 以内达到搜定的制动效能。 8 ) 采用液压制动的汽车在保存踏板力为7 0 0 n 达到l m i n 时，踏板不得有缓 慢向地板移动的现象。 9 ) 汽车、无轨电车的行程制动必须采用双管路或多管路，当部分管路失效 时，剩余制动效能仍能保存原规定值的3 0 以上。 1 0 )汽车在运行过程中，不应有自行制动现象。 2 2 2 评价汽车制动性能指标1 】 1 0 】 汽车的制动性能是指汽车在行驶中能强制地减速以至停车，或下长坡时维持 一定速度地能力。 图2 7 是根据实测的汽车制动过程中，制动踏板力c 、制动减速度。随时闻 r 的变化曲线，而绘制的理想制动踏板力c 、制动减速度，。随时问的变化曲线。 1 0 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 驾驶员接到紧急停车信号时( 图2 7 上f t 点) ，由于有个反应过程，不可能立 即采取行动，而要经过r 1 秒到b 点才开始踩制动踏板。由d 点到b 点所经过的时 间称为驾驶员的反应时间，这段时间般为0 3 0 1 s 。在b 点以后，随着驾驶 员踩下踏板，踏板力迅速增加。直至达到最大值。由于制动鼓之间存在着间隙， 所以要经过r ；秒即到c 点，地面制动力才起作用使汽车产生减速度；由c 点到e 点 是制动器制动力增长过程所需的时间z - ；：“= r ：+ f ：总称为制动协调时间。f ， 般在o 3 3 t 0 5 6 s 之间。由e 到厂为持续制动时间l ，其减速度基本不变。到厂点 时驾驶员松开踏板，但制动器制动力的消除还需要一段时间，这段时间成为制动 释放时间，一般在o 2 o 8 s 之间。 j o- f l a f “ 3 i n 、 、- ，一 。b 。0 、吓、一日 fr v t 一 一 f l 旬 r 如 一 f 3 矗 图2 7 制动过程中凡、。、r 曲线 f i g u r e2 7c u r v eo f 只、，。、rd u r i n gb r a k i n g 一般来说，驾驶员反应时间、制动释放时间“对制动过程没有多大影响。 因此，着重研究从驾驶员踏着制动踏板开始到车辆停止这段时间( f ，+ 屯) 中的制 动过程。 制动距离 制动距离是指汽车在规定的初速度下急踩像4 动时，从脚接触制动踏板( 或手 触动制动手柄) 时起至车辆停止时车辆驶过的距离。它包括了制动系反应时间f ； 制动减速度( 或制动力) 上升时间r ；和以最大减速度持续制动时间r ，内经过的 全过程。车辆制动系调整好坏，制动系反应时间的长短，镱4 动力上升的快慢及由 制动力使车辆产生的减速度的作用等，均包含在这一参数中。它使评价汽车制动 重庆大学硕士学位论文2 现代汽车制动系统及其性能评价 系最直观的参数。在规定的初速度下的制动距离应符合表1 1 的要求。 表1 i 制动距离要求( g b 7 2 5 8 1 9 9 7 ) t a b l e1 ，1r e q u i r e m e n to f b r a k i n gd i s t a n c e ( g b 7 2 5 8 1 9 9 7 ) 制动初速度满载检验制动空载检验制动 车辆类型 k m h 距离要求m距离要求1 1 1 座位数 - - 9 的客车5 02 01 9 其他总质量- 4 5 t 的汽车 5 02 2s 2 1 其他汽车、汽车列车及无轨电车 3 01 09 充分发出的平均减速度 减速度反应了汽车制动时汽车速度下降的速率。假设脱开发动机进行制动， 并且汽车各车轮同时制动到全滑移状态，制动减速度为： 丘= 5 f 苫( 2 1 ) 式中：v 一咐着系数； g 一重力加速度。 从行驶安全的角度出发，制动减速度越大。则制动效果越好。制动力越大， 则制动减速度越大。在g b 7 2 5 8 1 9 9 7 机动车安全技术条件中不用制动减速度 来评价制动性能，而是用充分发出的平均减速度评价汽车制动性能， 汽车、汽车列车和无轨电车在规定的初速度下急踩制动时充分发出的平均减 速度应符合表1 2 的要求。 充分发出的平均减速度m f d d ( m e a nf u l l y d e v e l o p m e n td e c e l e r a t i o n ) ： m f d d = ( v ：一v ：) 2 5 9 2 ( s 。一吒) ( 2 2 ) 式中：v 。一制动初速度的o 8 倍车速，k l n h ； u 一制动初速度v 。的0 1 倍车速，k r r 曲； 一在速度v 。到y 6 之间车辆驶过的距离，m ； s 。一在速度v 。到v 。之间车辆驶过的距离，m a 表i 2 充分发出的评价减速度( g b 7 2 5 8 1 9 9 7 ) 割动初速度满载检验空载检验 车辆类型 k m hf m d dm s 2 f m d dm s 。 座位数9 的客车 5 05 92 6 2 其他总质量4 5 t 的汽车 5 05 4 5 8 其他汽车、汽车列车及无轨电车 3 05 05 4 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 充分发出的平均减速度m f d d 的表达式可通过物体运动过程中功能平衡的 原理推导得到。当汽车制动初速度吒经制动减速到k 的过程中，其动能变化为 m 嘛一喀) 2 ，应等于地面制动力对汽车的阻力功，唬，即： 肌k 一访) 2 = 班廖。( 2 3 ) 式中：m 一汽车的总质量； 卜制动过程的平均减速度( m s 2 ) 。 上式可以简化为： 访一谔= 2 觑( 2 4 ) 同理当汽车由制动初速度v 0 经制动减速到匕的过程，可得下式： 瑶一= 2 声，( 2 5 ) 为简化起见设制动过程中车辆的平均减速度是相同的，则上两式可合并得： 2 一v ：= 2 j ( s 。一) ( 2 6 ) 式中v 。、v e 的单位为k m m ，若以基本单位m s 进行运算则应乘系数1 3 6 。 则将式( 2 6 ) 整理即得式( 2 2 ) ： j = 赤箸2 赫2 2 _ 2 刀 单用充分发出的减速度来评价制动性能，检查不出制动系反应时间，试验的 重复性较差且受路面附着系数的影响很大，同时它也反映不出各车轮的制动力及 分配情况。 制动力 汽车在行驶中，之所以能强制减少以至停车，最本质的因素式制动器所产生 的摩擦阻力，这就是制动力。因此，制动力这个参数是从本质上评价制动性能的 指标。 制动力与制动减速度的关系： 当车轮同时带4 动到全滑移状态： b = p 口= 叫。= 睾j 。( 2 8 ) ，。：华一( 2 9 ) j 4 所以，式中：只一制动力，n ； 匕一在制动状态下，汽车的惯性力，n ； 。一制动减速度，t r v s 2 a 从上式可以看出，制动力的大小决定了制动减速度值。用制动力这一参数来 重庆大学硕士学位论文 2 现代汽车制动系统及其性能评价 检验汽车的制动系统对整除制动性能时，因为用测力试验来测试，它主要反应制 动系统制动性能的影响，反应不出制动系统以外的因素对整车制动性能的影响。 制动时间 从图2 7 可看出，测得制动系反应时间f ；，制动系制动力上升时间r ：和最大 减速度下持续制动时间毛，制动释放时问f 。，也可以用来评价汽车制动性能的 好坏。其中主要使汽车制动停车的时间是矗，但制动协调