制动系设计.ppt

制动系设计 制动系设计 一 概述二 制动器的结构方案分析三 制动器主要参数的确定四 制动器的设计与计算五 制动驱动机构六 制动力调节机构七 制动器的主要结构元件 一 概述 功用 使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车 在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速 使汽车可靠地停在原地或坡道上 行车制动装置驻车制动装置应急制动装置辅助制动装置 制动系应满足如下要求 1 足够的制动能力 2 工作可靠 3 不应当丧失操纵性和方向稳定性 4 防止水和污泥进入制动器工作表面 5 热稳定性良好 6 操纵轻便 并具有良好的随动性 7 噪声尽可能小 8 作用滞后性应尽可能短 9 摩擦衬片 块 应有足够的使用寿命 10 调整间隙工作容易 11 报警装置 二 制动器的结构方案分析 摩擦式液力式 缓速器电磁式 磨擦副结构 鼓式盘式带式 中央制动器 分领从蹄式 双领蹄式 双向双领蹄式 双从蹄式 单向增力式 双向增力式等几种 一 鼓式制动器 主要区别 蹄片固定支点的数量和位置不同 张开装置的形式与数量不同 制动时两块蹄片之间有无相互作用 制动器效能 制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩 制动器效能因数 在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到摩擦力 M R 与输入力F0之比 制动器效能的稳定性 效能因数K对摩擦因数f的敏感性 dK df 1 领从蹄式 每块蹄片都有自己的固定支点 而且两固定支点位于两蹄的同一端 凸轮或楔块式 张开装置 活塞轮缸 液压驱动 平衡凸块式 楔块式 平衡式 非平衡式 制动器的效能和效能稳定性 在各式制动器中居中游 两蹄衬片磨损不均匀 寿命不同 2 双领蹄式 两块蹄片各有自己的固定支点 而且两固定支点位于两蹄的不同端 每块蹄片有各自独立的张开装置 且位于与固定支点相对应的一方 制动器的制动效能相当高 倒车制动时 制动效能明显下降 两蹄片磨损均匀 寿命相同 结构略显复杂 3 双向双领蹄式 两蹄片浮动 始终为领蹄 制动效能相当高 而且不变 磨损均匀 寿命相同 4 双从蹄式 两块蹄片各有自己的固定支点 而且两固定支点位于两蹄的不同端 制动器效能稳定性最好 但制动器效能最低 5 单向增力式 两蹄片只有一个固定支点 两蹄下端经推杆相互连接成一体 制动器效能很高 制动器效能稳定性相当差 6 双向增力式 制动器效能很高 制动器效能稳定性比较差 两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共用支点 支点下方有张开装置 两蹄片下方经推杆连接成一体 鼓式制动器的效能稳定性的排序恰好与上述情况相反 鼓式制动器的效能因数由高至低的顺序为双向增力式 双领蹄式 领从蹄式 双从蹄式 二 盘式制动器 钳盘式 点盘式制动器 全盘式 离合器式制动器 固定钳式 滑动钳式 摆动钳式 浮动钳式 盘式制动器有如下优点 热稳定性好 水稳定性好 制动力矩与汽车运动方向无关 易于构成双回路制动系 尺寸小 质量小 散热良好 衬块磨损均匀 更换衬块容易 缩短了制动协调时间 易于实现间隙自动调整 三 制动器主要参数的确定 一 鼓式制动器主要参数的确定 1 制动鼓内径D 乘用车 轿车 D Dr 0 64 0 74商用车 货车 D Dr 0 70 0 83 制动鼓内径应参照专业标准QC T309 1999 制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列 选取 2 摩擦衬片宽度b和包角 包角一般不宜大于120 制动衬片宽度尺寸系列见ZBT24005 89 3 摩擦衬片起始角 0 4 制动器中心到张开力F0作用线的距离e 使距离e 图8 7 尽可能大 初步设计时可暂定e 0 8R左右 5 制动蹄支承点位置坐标a和c 使a尽可能大而c尽可能小 初步设计时 也可暂定a 0 8R左右 图8 7鼓式制动器主要几何参数 二 盘式制动器主要参数的确定 1 制动盘直径D通常选择为轮辋直径70 79 2 制动盘厚度h实心制动盘厚度可取为10 20mm 通风式制动盘厚度取为20 50mm 采用较多的是20 30mm3 摩擦衬块外半径R2与内半径R1外半径R2与内半径R1 图8 11 的比值不大于1 54 制动衬块面积A1 6 3 5kg cm2 前制动盘多为通风盘 后制动盘多为实心盘 四 制动器的设计与计算 一 鼓式制动器的设计计算 对于紧蹄的径向变形 1和压力p1为 两个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律 1 压力沿衬片长度方向的分布规律 一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律 表面的径向变形和压力为 新蹄片压力沿摩擦衬片长度的分布符合正弦曲线规律 2 计算蹄片上的制动力矩 法向力 制动力矩 对于紧蹄 对于松蹄 液力驱动 自锁条件 领蹄表面的最大压力 不会自锁 二 盘式制动器的设计计算 单侧制动块加于制动盘的制动力矩 单侧衬块加于制动盘的总摩擦力 有效半径 m值一般不应小于0 65 平面度允差为0 012mm 表面粗糙度为Ra0 7 1 3 m 两摩擦表面的平行度不应大于0 05mm 制动盘的端面圆跳动不应大于0 03mm 三 衬片磨损特性的计算 摩擦衬片 衬块 的磨损受温度 摩擦力 滑磨速度 制动鼓 制动盘 的材质及加工情况 以及衬片 衬块 本身材质等许多因素的影响 试验表明 影响磨损的最重要的因素还是摩擦表面的温度和摩擦力 双轴汽车的单个前轮及后轮制动器的比能量耗散率 鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1 8W mm2为宜 计算时取减速度j 0 6g 制动初速度 1 轿车用100km h 27 8m s 总质量3 5t以下的货车用80km h 22 2m s 总质量3 5t以上的货车用65km h 18m s 轿车的盘式制动器在同上的 1和j的条件下 比能量耗散率应不大于6 0W mm2 比摩擦力f0 每单位衬片 衬块 摩擦面积的制动器摩擦力 在j 0 6g时 鼓式制动器的比摩擦力f0以不大于0 48N mm2为宜 与之相应的衬片与制动鼓之间的平均单位压力pm f0 f 1 37 1 60N mm2 设摩擦因数f 0 3 0 35 四 前 后轮制动器制动力与力矩的确定 同步附着系数 前 后制动器制动力分配系数 制动工况受力简图 在0 2 0 8之间利用率曲线没有超出曲线 在0 3 0 45区间后轴利用率曲线未超出曲线 空 满载利用附着系数满足GB12676 1999标准要求 五 应急制动和驻车制动所需的制动力矩 1 应急制动 应急制动时 后轮一般都将抱死滑移 前桥制动力 后桥制动力 2 驻车制动 上坡停驻时后桥附着力 下坡停驻时后桥附着力 汽车可能停驻的极限上坡路倾角 汽车可能停驻的极限下坡路倾角 按照GB12676 1999规定 驻车制动必须使满载车辆在18 的坡道上停驻5min GB7258 2004规定 空载车辆在20 的坡道上停驻5min 五 制动驱动机构 一 制动驱动机构的形式 简单制动 动力制动 伺服制动 制动力源 机械式 液压式 机械效率低 传动比小 润滑点多 结构简单 成本低 工作可靠 故障少 应用于中 小型汽车的驻车制动装置中 作用滞后时间较短 0 1 0 3s 工作压力高 可10 20MPa 结构简单 质量小 机械效率较高 气压制动 全液压动力制动 闭式 常压式 开式 常流式 操纵轻便 工作可靠 不易出故障 维修保养方便 结构复杂 笨重 成本高 作用滞后时间较长 0 3 0 9s 簧下质量大 噪声大 真空伺服制动 空气伺服制动 液压伺服制动 0 05 0 07MPa 0 6 0 7MPa 二 分路系统 全车的所有行车制动器的液压或气压管路分为两个或多的互相独立的回路 其中一个回路失效后 仍可利用其它完好的回路起制动作用 b 为X型 c 为HI型 d 为HH型 e 为LL型 a 为II型 其中II型管路布置较为简单 对于这种形式 若制动回路失效 则一旦前轮抱死极易丧失转弯制动能力 对于采用前轮驱动因而前制动器强于后制动器的乘用车 当前制动回路失效而单用后桥制动时 制动力严重不足 并且若后桥负荷小于前桥负荷 则踏板力过大易使后桥车轮抱死而发生侧滑 其中X型管路布置也很简单 直行制动时任一回路失效 剩余的总制动力都能保持正常值的50 但是一旦某一管路损坏造成制动力不对称 此时前轮将朝制动力大的一边绕主销转动 使汽车丧失稳定性 因此 这种方案适用于主销移距为负值 达20mm 的汽车 这时不平衡的制动力使车轮反向转动 改善稳定性 HI HH LL型管路布置较为复杂 HH LL型管路在任一回路失效时 前 后制动力比值均与正常情况下相同 剩余的总制动力都能保持正常值的50 左右 HI型剩余的总制动力较大 但此时与LL型一样 紧急制动情况下后桥车轮容易先抱死而发生侧滑 三 液压制动驱动机构的设计计算 制动轮缸对制动蹄 块 施加的张开力F0与轮缸直径和制动管路压力p的关系如下 制动管路压力一般不超过10 12MPa 对盘式制动器可更高 压力越高 对管路 首先是制动软管及管接头 的密封性要求越严格驱动机构越紧凑 制动轮缸直径d应在标准HG2865 1997规定的尺寸系列中选取 具体为19mm 22mm 24mm 25mm 28mm 30mm 32mm 35mm 38mm 40mm 45mm 50mm 55mm等 1 制动轮缸直径d的确定 2 制动主缸直径d0的确定 第i个轮缸的工作容积 所有轮缸的总工作容积 初步设计时 主缸活塞直径d0应符合QC T311 1999中规定的尺寸系列 具体为19mm 22mm 26mm 28mm 32mm 35mm 38mm 40mm 45mm等 一般 制动主缸活塞行程S0与主缸直径d0关系 3 制动踏板力F 未超出真空助力器最大助力点时 超出真空助力器最大助力点时 4 制动踏板工作行程 踏板行程 计入衬片或衬块的允许磨损量 对轿车最大应大于100 150mm 对货车不大于180mm 要求 最大踏板力一般为500N 轿车 或700N 货车 制动液是液压制动系的重要组成部分 其质量好环对制动系的工作可靠性影响很大 性能要求如下 有高的沸点 高温下不易汽化 否则易产生气阻 使制动系失效 低温下有良好的流动性 不会使与之经常接触的金属件腐蚀 橡胶件膨胀 变硬和损坏 良好的润滑作用 吸水性差而溶水性好 4 制动液 1 使用要求 为保证汽车行驶安全 各国不断制定 修定汽车制动液标准 国外汽车制动液标准国外汽车制动液有代表性的标准是美国联邦政府运输安全部 DOT 制定的联邦机动车辆安全标准 FMVSS 具体是FMVSSNO 116DOT3 DOT4 DOT5 这是世界公认的汽车制动液通用标准 我国汽车制动液标准我国汽车制动液标准有GB10836 l998 机动车制动液使用技术条件 和GB12981 1991 HZY2 HZY3 HZY4合成制动液 汽车制动液使用技术条件分为JG3 JG4 JG5三级 JG为交通部 公安部系列 J为交通部第一个汉字的汉语拼音首字母 G为公安部第一个汉字的汉语拼音首字母 2 制动液的标准 3 制动液的选用 汽车制动液的选择 汽车制动液的选择应坚持两条原则 一是选择合成制动液 二是质量等级以FMSSNo 116DOT标准为准 按照GB10836 l998 机动车制动液使用技术条件 各级制动液主要特性和推荐使用范围下表 捷达 切诺基 奥迪A6等汽车采用DOT4型制动液 JG系列汽车制动液的主要性能及推荐使用范围 制动液的更换以汽车的行驶里程或时间确定 一般行驶里程超过3万公里或时间超过两年需更换 汽车制动液使用应注意下列事项 不同规格的制动液不能混用 防止水分或矿物油混入 制动缸橡胶皮碗不可长时间暴露放置在空气中 汽车制动液多以有机溶剂制成 易挥发 易燃 因此 管理和使用中要注意防火 避免制动液进入眼睛 避免制动液溢洒到漆膜表面 若出现该种情况立即用冷水冲洗 制动液的使用 六 制动力调节机构 1 限压阀 限压阀适用于轴距短且质心高 从而制动时轴荷转移较多的轻型汽车 特别是轻型和微型轿车 液压感载比例阀1 液压感载比例阀2 液压射线式比例阀 1 基本功能与构成 感知制动轮每一瞬时的运动状态 相应地调节制动器制动力矩的大小 避免出现车轮的抱死现象 它可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离 有效地提高行车安全性 滑动率S ABS系统控制方法目前主要有逻辑门限值控制方法和现代控制方法两种 目的是在各种工况下制动时都可获得最佳的滑动率S 由此可获得最短的制动距离 3 制动防抱死机构 ABS 3 ABS配置 4 传感器与齿圈安装 七 制动器的主要结构元件 一 制动鼓 二 制动蹄 制动鼓应当有足够的强度 刚度和热容量 与摩擦衬片材料相配合 又应当有较高的摩擦因数 轿车和轻型货车的制动蹄广泛采用T形钢辗压或用钢板焊接制成 重型货车的制动蹄则多用铸铁或铸钢铸成 断面有工字形 山字形和 字形几种 制动蹄腹板和翼缘的厚度 轿车为3 5mm 货车约为5 8mm 制动蹄和摩擦片可以铆接 也可以粘接 铸造式 组合式 质量小 工作面耐磨 并有较高的摩擦因数 多选用灰铸造铁 具有机械加工容易 耐磨热容量大等优点 轿车壁厚取为7 12mm 货车取为13 18mm 三 摩擦衬片 衬块 1 具有一定的稳定的摩擦因数 2 具有良好的耐磨性 3 要有尽可能小的压缩率和膨胀率 4 制动时不易产生噪声 对环境无污染 5 应采用对人体无害的摩擦材料 6 有较高的耐挤压强度和冲击强度 以及足够的抗剪切能力 7 摩擦衬块的热传导率应控制在一定范围 石棉摩阻材料 半金属摩阻材料 金属摩阻材料 制造容易 成本低 不易刮伤对偶 耐热性能