某车型制动系统设计计算书(后盘).doc

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 可编辑修改 目 录 1 概述 1 2 引用标准 1 3 计算过程 1 3 1 整车参数 1 3 2 理想的前 后制动器制动力分配曲线 1 3 3 NA01 制动系统性能校核 3 3 3 1 NA01 制动系统基本参数 3 3 3 2 制动力分配曲线绘制及同步附着系数确定 4 3 3 3 前 后轴利用附着系数曲线绘制 5 3 3 4 空 满载制动距离校核 7 3 3 5 真空助力器失效时制动减速度校核 7 3 3 6 ESP 系统失效制动减速度校核 8 3 3 7 任一管路失效制动减速度校核 8 3 3 8 制动踏板力校核 8 3 3 9 制动主缸排量校核 9 3 3 10 制动踏板行程校核 9 3 3 11 驻车制动校核 10 4 结论 12 参 考 文 献 13 可编辑修改 1 概述 根据 NA01 乘用车设计开发目标 设计和开发 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 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 前 759754 满载轴荷 kg 后 746695 前 724705 空载轴荷 kg 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 质心到前轴距离 mm 10821011 4 空载 质心到后轴距离 mm 15181488 6 质心到前轴距离 mm 12891199 1 满载 质心到后轴距离 mm 13111300 9 3 2 理想的前 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 1 F 2 F 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 可编辑修改 1 gFmF 21 2 g g hL hL 1 2 2 1 F F 经计算得 3 22 1 L h mg L L mgF g 4 21 2 L h mg L L mgF g 式中 前 后轮制动器制动力 N 1 F 2 F 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 1 L 质心至后轴中心线的距离 2 L 将 NA01 车基本参数带入式 3 和 4 中 按值 0 1 0 2 0 3 1 0 计算得到 NA01 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 空载附着力 N 满载附着力 N 空载制动强度满载制动强度附着系 数前轮后轮前轮后轮前轮后轮前轮后轮 0 1736 161479 039776 665698 2350 060580 0394210 052660 04734 0 21525 6904 7961619 021330 780 125540 0744570 109770 09023 0 32368 331277 272527 061897 640 194890 1051080 171340 12866 0 43264 331596 473500 82398 80 268630 1313750 237360 16264 0 54213 621862 384540 222834 280 346740 1532570 307830 19217 0 65216 192075 015645 343204 060 429250 1707540 382760 21724 0 76272 052234 356816 143508 160 516130 1838670 462140 23786 0 87381 182340 428052 633746 570 60740 1925960 545980 25402 0 98543 592393 219354 823919 280 703060 1969390 634270 26573 19759 292392 7110722 74026 310 80310 1968980 727010 27299 可编辑修改 I空 I满 0 0 1 0 2 0 3 0 4 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 zf zr 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 分泵直径 mm 5454 有效制动半径 mm 104104 效能因数 0 760 76 前制动器参数 单片摩擦片面积 cm2 4040 分泵直径 mm 34 有效制动半径 mm 100 4 效能因数 0 76 后制动器参数 单片摩擦片面积 cm2 20 制动踏板杠杆比 3 43 4 制动踏板行程 mm 120120 制动踏板参数 制动踏板机械效率 0 90 9 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 主缸 真空助 力器参数 真空助力器最大助力点输出力 N 2851 12851 1 驻车制动手柄杠杆比 7 17 1 驻车制动拉杆杠杆比 125 1 驻车制动参数 驻车系统机械效率 0 60 6 制动软管膨胀率 ml m 0 790 79 前制动软管长度 mm 384384 制动软管参数 后制动软管长度 mm 352 可编辑修改 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 e r RBFdp F 2 11 2 11 1 6 e r RBFdp F 2 22 2 22 2 7 21 1 FF F 式中 制动器制动力分配系数 前 后制动器制动力 N 1 F 2 F 前 后制动器分泵直径 mm 1 d 2 d 前 后制动器有效半径 mm 1 R 2 R 前 后制动器效能因数 1 BF 2 BF 前 后轮滚动半径 mm e r 为前 后制动管路液压 MPa 1 p 2 p 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 I空 I满 0 0 1 0 2 0 3 0 4 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 zf zr 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 3 1 0 的前后制动器管路压力 根据计算结果绘制理想的空 满载管路压力 表 4 可编辑修改 表 4 理想的空 满载管路压力 空载管路压力 MPa 满载管路压力 MPa 附着系数 前轮后轮前轮后轮 0 10 665781 083010 698561 54654 0 21 304681 983351 380282 88416 0 31 98672 771012 115174 08287 0 42 711853 4462 903225 14267 0 53 480114 008313 744436 06356 0 64 29154 457954 638816 84554 0 75 146014 794925 586357 4886 0 86 043645 019226 587057 99275 0 96 984395 130847 640928 35799 17 968265 129798 747958 58432 由同步附着系数公式 8 g h LL 2 0 得实际满载同步附着系数 0 9829 此时前 后轮同时抱死 01 得实际空载同步附着系数 0 6356 此时前 后轮同时抱死 02 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 63560 6356 的路面 02 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 01 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 GzF 1 10 GzF 1 2 11 21gf zhL L G F 12 12gr zhL L G F 经整理得 13 g f zhL zL 2 可编辑修改 14 g r zhL zL 1 1 式中 利用附着系数 f r 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 1 L 质心至后轴中心线的距离 2 L 将各参数代入公式 13 公式 14 按不同 z 值 z 0 1 0 2 0 3 1 0 计 算出前 后轴利用附着系数 表 3 并根据该表格绘制制动强度 利用附着 f r 系数曲线 图 3 表 5 前 后轴利用附着系数 Z 空载 f 空载 r 满载 f 满载 r 0 10 119140 070430 136340 05895 0 20 230020 149140 261750 12373 0 30 333470 237670 377490 19526 0 40 43020 337990 484640 27466 0 50 520860 452630 584120 36329 0 60 6060 584870 676730 46287 0 70 686110 739110 763150 57555 0 80 761610 921350 843990 70412 0 90 83291 139950 919760 85216 1 00 900321 407030 990931 02449 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 制动强度Z 附着系数 空载前 空载后 满载前 满载后 ECE法规线 Z 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 15 0 80 可编辑修改 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 2 0 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 2 0 7 01 0 z 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 2 max 006 0 1 0vvS m d 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 2 2 jvcvS 式中 c 制动器起作用的时间 取 0 4 一般取值为 0 3 0 5 制动初速度 100km h 27 8m s vv 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 s2 6 43m s2 制动距离 S 60m 70m 制动距离和充 max j 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 10 12MPa 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 D D 17 1 1 i i F 式中 P 管路压力 MPa 制动踏板机械效率 1 制动踏板杠杆比 1 i F 制动踏板力 500N 可编辑修改 D 制动主缸直径 mm 真空助力器及制动主缸弹簧反力 N i F 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 1 F 后轴制动力 1759 02N 2 F 满载制动减速度 j m 4 217m s2 大于法规 2 44m s2 1 F 2 F 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 6 625MPa 经计算 空载时前后轴制动力 前轴制动力 6038 03N 1 F 后轴制动力 2310 82N 2 F 空载制动减速度 j m 6 7113m s2 大于法规 3 86m s2 1 F 2 F 经计算 满载前后轴制动力 前轴制动力 8012 9N 1 F 后轴制动力 3066 6N 2 F 满载制动减速度 j m 7 352m s2 大于法规 3 86m s2 1 F 2 F 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 max j 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 993MPa 满载 而通常管路压力最大值 可达到 10MPa 12MPa 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 可编辑修改 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 制动踏板力为 19 121 2 4 ii PD F 式中 真空助力器助力比 2 i 具体参数带入式 19 得 F 174 79N 500N 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 1 V 20 4 21 2 11 dV 式中 前分泵直径 mm 1 d 前轮制动器摩擦片与制动盘间隙 取值 0 30mm 1 分泵及摩擦片变形 取值 0 25mm 2 制动时一个后分泵排量 2 V 21 4 21 2 22 dV 式中 后分泵直径 mm 2 d 后轮制动器摩擦片与制动盘间隙 取值 0 30mm 1 分泵及摩擦片变形 取值 0 25mm 2 将具体参数带入式 20 21 得 1 26ml 1 V 0 5ml 2 V 前制动软管在压力下的极限膨胀量 0 79 384 1000 0 303ml 1 V 后制动软管在压力下的极限膨胀量 0 79 352 1000 0 278ml 1 V 前腔所需的排量 2 341ml 2121 VVVVVf 后腔所需的排量 2 341ml 2121 VVVVVr 前腔制动时所需的制动主缸单腔行程 7mm 18mm D 4 2 ff Vl 可编辑修改 后腔制动时所需的制动主缸单腔行程 7mm 18mm D 4 2 rr Vl 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 m S 制动主缸推杆间隙和空行程 1 75mm m 踏板工作行程 22 m1 mP SiX 将各参数带入式 22 得 3 4 14 1 75 53 6mm 0 8 120 96mm P X 主缸一腔失效后踏板最大行程 23 smp liX 1 式中 失效腔的行程 最大行程 18mm s 未失效腔对应的主缸工作行程 l 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 94mm 0 8 120 96mm p X 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 极限驻车坡度计算 汽车上 下坡驻车受力情况如图 4 5 所示 汽车在坡道上的极限停驻道路倾 角由后轴附着力确定 由下图可以看出上坡驻车极限坡度大于下坡驻车极