汽车制动系统计算.xls

制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 1 页 共 13 页 2 2 基基本本参参数数设设计计计计算算 2 1 制动系统性能匹配计算所需参数 2 1 1 整车参数如下 车型载荷 轴距 L mm 质心距前 轴距离 a mm 质心距后 轴距离 b mm 质心高度 hg mm 质量 m kg 车轮滚动半 径 Rd mm 空载 满载 2 1 2 设计方案参数如下 表2 设计方案参数 序 号 项目标杆方案 1 前 制 动 器 结构 分泵直径mm 制动盘外径mm 摩擦片有效半径mm 2 后 制 动 器 结构 制动鼓内径mm 分泵直径mm 行车效能因数 驻车效能因数 驻车拉杆机构杠杆比 3 踏 板 制动踏板杠杆比 4 真 空 助 力 器 尺寸 助力比 总泵类型 总泵缸径mm 第一腔行程mm 第二腔行程mm 5 驻 车 系 统 驻车手柄杠杆比 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 2 页 共 13 页 2 2 制动系统性能目标 整车制动性能目标要求如下 制 动 安 全 性 能 项目法规要求设计要求 空载制动 80km h 冷态制动距离 O型 m 61 2 制动减速度 m s2 5 0 满载制动 80km h 冷态制动距离 O型 m 61 2 制动减速度 m s2 5 0 空载失效制动 70km h 前失效制动距离 m 95 7 制动减速度 m s2 2 2 后失效制动距离 m 95 7 制动减速度 m s2 2 2 满载失效制动 70km h 前失效制动距离 m 95 7 制动减速度 m s2 2 2 后失效制动距离 m 95 7 制动减速度 m s2 2 2 静态驻坡驻坡度 18 2 3 制动系统性能参数匹配计算 2 3 1 整车理论制动力计算 图1 整车受力简图 Z1 汽车制动时水平地面对前轴车轮的法向反力 N Z2 汽车制动时水平地面对后轴车轮的法向反力 N L 汽车轴距 mm a 汽车质心离前轴的距离 mm b 汽车质心离后轴的距离 mm hg 汽车质心高度 mm G 汽车所受重力 N m 汽车质量 kg 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 3 页 共 13 页 整车前 后轴理论需要的制动力计算公式如下 前 后制动器制动力计算式 其中 前 后制动器制动力 N P1 P2 前 后制动器管路压力 MPa d1 d2 前 后制动器轮缸直径 mm n1 n2 前 后制动器单侧油缸数目 r1 r2 前 后制动器有效半径 mm BF1 BF2 后制动器效能因数 R 前 后轮滚动半径 mm 制动器制动力分配系数 整车同步附着系数 计算式 其中 L 整车轴距 mmL 汽车轴距 mm b 汽车质心离后轴的距离 mm hg 汽车质心高度 mm 制动力分配系数 根据整车参数 计算得出在各种状况下整车需要的理论制动力如下 表4 各附着系数路面下空 满载前 后轴理想制动力 R r BFn d pF 1 11 2 1 11 4 2 p m mmm gif h L G ZF b 1 mmm gir ha L G ZF 2 0 j g h bL b j0 21 1 uu u FF F b 1m F 2m F R r BFn d pF 2 22 2 2 22 4 2 p m 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 4 页 共 13 页 根据前 后制动器参数 计算出在不同管路压力下 前 后制动器输出制动力如下 表5 各管路压力下前后制动器制动力 压强 MPa 标杆方案选配方案 四轮盘式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 此时 整车的同步附着系数计算如下 表6 制动力分配系数和同步附着系数 名称代号标杆方案 空载同步附着系数 满载同步附着系数 车型方案一的I曲线和 曲线图如下 图2 车型的I曲线与 线 ir F i f F 0 j 0 j ir F if F if F i r F 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 5 页 共 13 页 通过对比整车理论制动力需求和制动器实际输出力 可以得出 1 在空载状态下 地面附着系数为0 8 标杆管路压力达到6MPa 管路压力达到5MPa 选 配方案管路压力达到5MPa 制动器发生抱死 此时后轴早于前轴抱死 这时整车稳定性非常差 需要ABS进行调节 2 在满载状态下 地面附着系数为0 8 标杆管路压力达到12MPa 方案管路压力达到10MPa 选配方案管路压力达到11MPa 制动器发生抱死 此时前轴早于后轴抱死 整车保持稳定性 2 3 2 整车利用附着系数与制动强度校核 前 后轴利用附着系数 式中 前轴利用附着系数 后轴利用附着系数 前轴到质心水平距离 m 后轴到质心水平距离 m 制动强度 整车的利用附着系数与制动强度的关系曲线如下 图3 利用附着系数与制动强度的关系曲线 1 1 1 g Z Xb f zhb L z F F b j 1 1 2 2 g Z Xb r zha L z F F b j f j r j ab z 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 6 页 共 13 页 根据GB 12676 1999制动法规要求 1 当制动强度z处于0 2 0 8之间时 制动强度z 0 1 0 85 0 2 2 当制动强度z处于0 15 0 3之间时 各轴的附着系数利用曲线位于由 z 0 08和 z 0 08确定的两条平行于理想附着系数利用曲线之间 其中后轴附着系数利用曲线允许与直线 z 0 08相交 3 当制动强度z处于0 3 0 5和0 5 0 61之间时 分别满足公式 z 0 08和 2 z 0 21 由由上上图图可可以以得得出出结结论论 当当制制动动强强度度z z处处于于0 30 3 0 50 5和和0 50 5 0 610 61之之间间时时 标标杆杆满满载载前前轴轴利利用用 附附着着系系数数不不满满足足法法规规要要求求 必必须须通通过过ABSABS电电磁磁阀阀调调节节制制动动力力分分配配 才才能能满满足足法法规规要要求求 P201P201方方案案 前前制制动动器器对对标标 也也须须通通过过ABSABS电电磁磁阀阀调调节节制制动动力力分分配配 2 3 3 制动效能计算 1 最大制动减速度计算 在制动稳定性符合法规要求 制动器制动力足够的情况下 车辆的制动减速度主要 取决于路面附着系数及利用 装有ABS的制动系统可以很好的利用路面的峰值附着系数 所以可以获得更大的制动减速度 在不考虑滚动阻力 风阻等的情况下车辆可获得的最 大减速度可用以下公式表示 制动器制动力没有达到附着力 车轮未抱死的情况下 在车轮抱死滑移的情况下 制动器制动力比附着力大时 对装有ABS的车辆 车轮未抱死 轮胎滚动压印 的情况下 式中 路面峰值附着系数的利用 决定于ABS的匹配 且其值大于路面滑动附着系数 在法 规要求的最大踏板力作用下 制动器制动力应远大于任何路面附着系数下的地面制动力 所以 可按式 近似计算制动减速度 2 制动距离的计算 Fu 前后轴总制动 s 路面滑动附着系 p 路面峰值附着系 制动距离 可用以下公式计算 t1 制动机构滞后时间 即踩下制动踏板克服回位弹簧力并消除制动蹄片 与制动鼓间的间隙所需的时间 式 t2 制动器制动力增长过程所需的时 v 制动初速度 km t1 t2 制动器作用时间 对液压制动系统 GB7258 2004规定 达到规定的制动减速度的75 时的制动协调 时间不得超过0 35秒 所以最大值近似取0 35秒 2 2 1 t t mFj u m ax gj s f max gj p f max gj s f max m a x 2 2 1 9 2 2 5 2 6 3 1 j v v t tS 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 7 页 共 13 页 3 单回路失效时的制动效能 对于II型布置的车型 单回路制动失效时的制动力计算如下 a 后回路失效时 前轮抱死的制动力为 b 前回路失效时 后轮抱死时的制动力 制动距离的计算按照 根据整车参数和相关公式 各方案计算结果如下 各各个个设设计计方方案案均均能能满满足足法法规规对对行行车车制制动动性性能能的的要要求求 同同时时也也满满足足设设计计要要求求 4 真空助力器失效时的制动效能 助力器失效时 制动力完全由人力操纵踏板产生 最大踏板力要求 N1类车700N 施加在真空助力器上的力为 式中 制动踏板杠杆比 制动踏板效率 取0 9 管路压力为 P F A 从计算结果可以看出 当真空助力器失效后 前 后制动器制动力均小于附着系数为0 8 的地面附着力 空 满载 因此在制动过程中 前 后轮均不抱死 可以计算出制动减速度 和制动距离 开发方案标杆方案 踏板比 主缸径 踏板力 p iFF h 真 p i h g hL G b F f f m1 g d hL bg m F j f f m1 m a x1 g hL G a F f f m2 g d hL ag m F j f f m2 m a x2 ma x 2 2 1 9 2 2 5 2 6 3 1 j v v t tS 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 8 页 共 13 页 油压 前轴 后轴 空载减速度 空载制动距离 满载减速度 满载制动距离 各个方案均满足法规对失效制动的要求 GB12676 减速度大于2 2m s 制动距离小于95 7m 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 9 页 共 13 页 2 3 4 制动踏板行程计算 最大制动踏板力输出液压计算 表9 制动踏板主要参数 项目参数 杠杆比 设计行程mm 制动踏板行程 Sp i Sm S2 S1 其中 Sm主缸有效行程 44 5mm S1制动踏板自由行程3 8mm S2主缸空行程 3mm i 制动踏板杠杆比 2 75 Sp 2 75 34 3 8 109 75mm 制动踏板最大行程266 5mm 满足设计要求 最大踏板力700N 真空助力器最大助力点 566 6N 11 1MPa 制动总泵输出液压 P 8 8 0 25 D2 F i 480 其中 D主缸直径 25 4mm F制动踏板力 700N i制动踏板杠杆比 2 75mm P 13 8MPa 制动系统管路压力最大能达到13 8MPa 2 3 5整车需液量校核 真空助力器总泵排量的合理性可用供需比进行校核 S1 总泵面积 S2 前轮缸面积 S3 后轮缸面积 V4 软管膨胀量 L1 总泵单腔行程 L2 前轮缸紧急行程 L3 后轮缸紧急行程 L4 软管长度 11 443322 LS LVLSLS l 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 10 页 共 13 页 方案前轴后轴 总泵缸径mm 总泵最小行程mm 总泵排液量ml 制动器缸径和缸数mm 制动器紧急行程mm 单轴制动器吸液量ml 软管长度mm 软管单位膨胀量ml m 软管总吸液量ml 供需比 乘用车经验值要求 0 6时较为理想 其他车辆X型布置时可设定在0 65 0 75 之间 因此 各方案的整车需液量满足要求 2 3 32 3 3 真真空空助助力力器器直直径径的的确确定定 真空助力器在其最大助力点以上曲线工作时 输出力与输入力的比值将大大小于助 力比 将引起踏板力的迅速增加 在一般路面上紧急制动时 要求在最大助力点以下段 曲线工作 对普通型单膜片真空助力器 在不考虑复位弹簧力 助力器的机械效率及主 缸推杆截面积的影响时 真空助力器最大助力点输出力可用下式表示 式中 Fv0 真空助力器最大助力点输出力 Pv 真空压力 对汽油车 QC T307 1999规定的试验真空度为66 7 1 3KPa 柴油 车装有独立的真空泵 一般可达90 Kpa D 膜片有效直径 此时 主缸输出力 由此得出膜片有效直径的计算公式 注 采用双膜片时 D2 两个膜片直径的平方 注 上述计算中P值选取为在1 1附着系数路面前后轮均抱死所需的最大压力 1 4 2 s sv vo i ipD F p 4 2 pdF mvo p sv sm ip ipd D 1 2 S1 总泵面积 S2 前轮缸面积 S3 后轮缸面积 V4 软管膨胀量 L1 总泵单腔行程 L2 前轮缸紧急行程 L3 后轮缸紧急行程 L4 软管长度 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 11 页 共 13 页 2 3 42 3 4 主主缸缸行行程程校校核核及及计计算算 油缸容积计算式 考虑软管膨胀因素 有公 主缸工作行程计算 V1 V2 Vm 前 后制动器工作缸工作容积和主缸的工作容积 d1 d2 dm 前 后制动器工作缸直径和主缸直径 1 2 m 前 后制动器活塞工作行程和主缸活塞工作行 n1 n2 前 后制动器单侧油缸数目 仅对盘式制动器而言 其中 要根据制动器的类型 参考同类车型确定 对鼓式制动器 汽车设计推荐 2 2 5mm 汽车工程手册推荐 3 5 5 5 考虑 软管膨胀量及磨损间隙不能自调的影响 公司目前车型均可实现间隙自调 可根据现产品水平 Kv 考虑软管膨胀时的主缸容积系数 汽车设计推荐 轿车 1 1 货车 另 考虑到主缸空行程 制动器零部件的弹性变形 热变形 制动衬片的磨损 适当的安全余量 制动驱动系统信号指示的制动液体积等的影响 汽车设计推荐制动踏板工作行程为总行程的 40 60 因此 制动主缸总行程取工作行程的1 7 2 5倍 dp 2 4 1 dV vm kVVV 2 21 2 2 2 221 2 11 m v m d dndnkdd d mmz dd 5 27 1 制动系统方案设计计算说明书P201 NAM SD DP G3 2 版权归江淮汽车股份有限公司所有 未经授权禁止复制第 12 页 共 13 页 2 3 6 制动液储油壶容量的计算 2 3 8 驻车效能计算 手柄力校核满载上坡 制动液储油壶容量的要求如 1 液储油壶总容量应大于或等于制动器所需要的容量 1 盘式制动器所需的储油壶容量 式中 Vpmax 两侧盘式制动器所需的储油壶容量 cm dp 盘式制动器轮缸直 p3 盘式制动器摩擦衬块的厚度公差 p1 盘式制动器摩擦衬块的极限磨损量 p2 盘式制动器摩擦衬块与制动盘单面间隙 np 盘式制动器单侧油缸数 2 鼓式制动器所需的储油壶容量 Vgmax 两侧鼓式制动器所需的储油壶容量 cm式中 dg 鼓式制动器轮缸直 g1 鼓式制动器摩擦衬片的极限磨损 g2 鼓式制动器的蹄 鼓间 g3 鼓式制动器摩擦衬片的厚度公 3 储油壶总容量Vm 根据前 后制动器形式计算 与离合共用油杯时 需