纯电动汽车制动系统计算方案

目目 录录 前言 1 一 制动法规基本要求 1 二 整车基本参数及样车制动系统主要参数 2 2 1 整车基本参数 2 2 2 样车制动系统主要参数 2 三 前 后制动器制动力分配 3 3 1 地面对前 后车轮的法向反作用力 3 3 2 理想前后制动力分配曲线及曲线 4 3 2 1 理想前后制动力分配 4 3 2 2 实际制动器制动力分配系数 4 五 利用附着系数与制动强度法规验算 8 六 制动距离的校核 11 七 真空助力器主要技术参数 12 八 真空助力器失效时整车制动性能 12 九 制动踏板力的校核 14 十 制动主缸行程校核 16 十一 驻车制动校核 17 1 极限倾角 17 2 制动器的操纵力校核 18 第 1 页 共 14 页 前言 BM3 车型的行车制动系统采用液压真空助力结构 前制动器为通风盘式制 动器 后制动器有盘式制动器和鼓式制动器两种 采用吊挂式制动踏板 带真 空助力器 制动管路为双回路对角线 X 型 布置 安装 ABS 系统 驻车制动系统为后盘中鼓式制动器和后鼓式制动器两种 采用手动机械拉 线式操纵机构 一 制动法规基本要求 1 GB21670 乘用车制动系统技术要求及试验方法 2 GB12676 汽车制动系统结构 性能和试验方法 3 GB13594 机动车和挂车防抱制动性能和试验方法 4 GB7258 机动车运行安全技术条件 序号项目设计要求 商品定义 国标要求 1试验路面 干燥 平整的混凝土或具 有相同附着系数的其路面 2载重满载满载 3制动初速度100km h100km h 4制动时的稳定性 不许偏出 2 5m 通道 5制动距离或制动减速 度 空载 42mm 满载 44mm 70m 或 6 43 2 m s 6踏板力110 130 0 6g 减速度 500N 7驻车制动停驻角度 20 12 8驻车制动操纵手柄力 180 210 400N 第 2 页 共 14 页 二 整车基本参数及样车制动系统主要参数 2 1 整车基本参数 项目代号单位数值 质量 整备 满载 12 mmkg 1320 1845 轴距 整备 满载 Lmm2750 质心距前轴中心线水平距离 整备 满载 12 aamm 1183 1486 质心距后轴中心线水平距离 整备 满载 12 bbmm 1567 1264 质心高度 整备 满载 12 gg hh mm620 640 车轮滚动半径 195 65R15 Rmm308 2 2 样车制动系统主要参数 项目代号单位盘 盘中鼓式盘 鼓式 前 后制动器制动半径 12 r r mm115 120115 115 前 后制动器效能因数 12 BFBF 0 76 0 760 76 2 3 制动主缸直径dmmm 23 81 23 81 制动主缸总行程 m mm15 1515 15 前 后轮缸直径 12 dd mm 57 2 38 1 57 2 22 22 前 后轮缸行程 12 mm0 3 0 30 3 0 7 真空助力器规格 in8 98 9 真空助力比 p i 77 制动踏板杠杆比 s i 3 343 34 驻车制动手柄杠杆比 z i 7 27 2 本车型要求安装 ABS 第 3 页 共 14 页 三 前 后制动器制动力分配 3 1 地面对前 后车轮的法向反作用力 在分析前 后轮制动器制动力分配比前 首先了解地面作用于前后车 轮的法向反作用力 图 1 由图 1 对后轮接地点取力矩得 1 1zg du F LGbmh dt 式中 地面对前轮的法向反作用力 N 1z F 汽车重力 N G 汽车质心至后轴中心线的水平距离 m b 汽车质量 kg m 汽车质心高度 m g h 轴距 m L 汽车减速度 du dt 2 m s 对前轮接地点取力矩 得 2 2z du F LGam dt 式中 地面对后轮的法向反作用力 N 2z F 汽车质心至前轴中心线的距离 m a 3 1 2 zg zg G Fbh L G Fah L 第 4 页 共 14 页 图 1 制动工况受力简图 3 2 理想前后制动力分配曲线及曲线 3 2 1 理想前后制动力分配 在附着系数为的路面上 前 后车轮同时抱死的条件是 前 后轮 制动器制动力之和等于附着力 并且前后制动器制动力 分别等于各自 1 F 2 F 的附着力 即 4 12 11 22 z z FFG FF FF 5 2 211 4 1 2 2 g gg h L GGb FbFF hGh 3 2 2 实际制动器制动力分配系数 实际前 后制动器制动力公式如下 6 2 1 11111 2 2 22222 2 4 2 4 d Fpn BF rR d FpnBFrR 式中 前后轮缸液压 Pa 1 p 2 p 前后轮缸直径 m 1 d 2 d 前后制动器单侧油缸数目 仅对于盘式制动器而言 1 n 2 n 前 后制动器效能因数 1 BF 2 BF 第 5 页 共 14 页 前 后制动器制动半径 m 1 r 2 r 车轮滚动半径 m R 又由公式 7 2 1 111 22 12111222 F dBF r FFdBF rd BFr 由于 8 1 2 1 F F 得到 9 21 1 FF 根据以上计算 可绘出空 满载状态时理想前后制动器制动力分配曲线 I 线 和实际前 后制动器制动力分配线 线 如图 2 第 6 页 共 14 页 图 2 I 线和线 由公式 10 0 g Lb h 得实际同步附着系数 此时前 后同时抱死 0 由以上计算公式 可以算出制动器制动力分配系数 空 满载同步附着系数 计算结果见下表 表 1 制动器制动力分配系数 空满载同步附着系数 名称符号盘 盘中鼓式盘 鼓式 制动器制动力分配系数 0 6840 686 满载同步附着系数 0 0 9620 975 空载同步附着系数 0 0 500 52 因实际满载同步附着系数 0 962 0 975 与 1 接近 会出现前后轮同时抱 0 死的稳定情况 空载状态下同步附着系数 0 50 0 52 6 43 0 8 7 84 max jg 2 m s 2 m s max j 2 m s 制动距离 100km h 44 9 70m 57 5m VS S 第 12 页 共 14 页 七 真空助力器主要技术参数 真空助力器采用双模片式 膜片直径为 8 9 英寸 真空助力比 7 八 真空助力器失效时整车制动性能 助力器完全失效时 制动力完全由人力操纵踏板产生 最大踏板力要求 M1 类车 500N 此时真空助力器输入力 13 vippp FiF 最大制动踏板力 500N p F 制动踏板杠杆比 3 34 p i 踏板机构传动效率 0 95 p 代入相关数据 可以得到 1586 5N vi F 根据真空助力器输入输出特性曲线可得到此时真空助力器的输出力 第 13 页 共 14 页 图 真空助力器输入输出特性曲线 1283 29N vo F 系统压力通过下式计算 14 2 4 vo m F P d 代入相关数据得 2 88MpaP 在真空助力器失效后 制动力将会明显减小 首先需要判断无真空助力时 制动系统提供的制动力时候大于地面对车轮的摩擦力 即车轮是否抱死 满载时 前后制动器制动力分别为 表 5 盘 盘中鼓式盘 鼓式 1 F 41404203 285 第 14 页 共 14 页 2 F 19172003 007 满载时 在附着系数为 0 7 的路面上 前 后轮同时抱死时 地面对车轮的 制动力 1 7879 xbg G FbhN L 2 4778 xbg G FahN L 从结果可以看出 当真空助力器失效后 制动器制动力小于地面对车轮的 摩擦力 因此在制动过程中 前 后轮均不抱死 由公式 15 12 FF j m 可以算出减速度 表 6 反应时间 0 2 初速度法规要求盘 盘中鼓式盘 鼓式 减速度 2 m s 3 333 32 GB7258 201250km h 38 a 2 9 31 7 m31 45 m GB21670 2008100 km h 168m 121 3 m121 8 m GB7258 200450 km h 38 m 31 7 m31 84 m GB12676 199980 km h 93 3 m 78 5 m78 8 m 由以上计算可知 当真空助力器失效后 在满载状态下 制动减速度和制 动距离均满足各法规的应急制动性能要求 九 制动踏板力的校核 分析整个制动过程 在附着系数为 的路面上制动时 前轮的 0 压力首先抱死 当管路中压力继续升高时 前轮制动力不再随管路中压力的升 高而增大 但后轮制动力却随压力的升高继续增大 直到后轮也抱死 后轮抱 死拖滑时 管路中的压力已经足够大 此时的踏板力即是整车在附着系数 第 15 页 共 14 页 的路面上制动所需的最大踏板力 显然 当 时 前后轮同时抱 0 0 死 此时所需要的踏板力即是整车制动的极限踏板力 若不考虑 ABS 作用 管 路的抱死压力应该是在地面的附着系数达到同步附着系数时管路中的压力 满 载状态时 1 校核前轮刚要抱死时的踏板力 此时 11 12518 xb FFN 代入公式 6 得 P 8 60Mpa 由液压公式 13 得满载状态下 表 5 盘 盘中鼓式盘 鼓式 满载前轮制动力65016501 空载3 663 66系统液压 Mpa 满载6 356 44 空载8787 0 6G 踏板力 Mpa 满载151153 满载前轮制动力1251812518 空载6 976 97系统液压 Mpa 满载8 608 60 空载166166 1G 踏板力 Mpa 满载202202 所需踏板力 踏板力小于 500N 符合法规对制动踏板的要求 设计方案合理 第 16 页 共 14 页 十 制动主缸行程校核 制动主缸工作行程可通过下式计算 16 22 1122 2 2 2 44 4 fr m dd VVV d 软 软管膨胀量计算 17 HHL VKLP 软 式中 前 后制动器制动行程 实验数据 0 2 0 4 取 0 3 1 2 mm mm 前 后轮缸及软管因膨胀而吸收的液量 f V r VV软 3 cm 常数 H K 63 4 39 10 cmN cm 前 后轮缸及软管因膨胀而吸收的液量通过做试验得到 PV 当在附着系数为的路面上 管路抱死压力见表 3 1 表 3 由上图曲线得到前 后轮缸的需液量分别为 3 2 84 f Vcm 3 0 89 r Vcm 第 17 页 共 14 页 软管膨胀量 V软 3 0 61cm 总需液量 3 2 8 06 fr VVVVcm 总软 主缸工作行程 30 22 1122 22 2 10290 44 23 1 11 3 14 23 81 44 m dd V mm d 总 mm 缸有效行程大于主缸全行程的 60 建议将主缸行程23 1 3076 7 增大至 18 18 十一 驻车制动校核 1 极限倾角 根据汽车后轴车轮附着力与制动力相等的条件 汽车在角度为的 上坡路和下坡路上停驻时的制动力 分别为 zu F zd F cossin sin zugf mg FahFmg L cossin sin zdgf mg FahFmg L 可得汽车在上坡路和下坡路上停驻时的坡度角 分别为 u d arctan u g a Lh arctan d g a Lh 因此 满载时汽车可能停驻的极限上 下倾角见表 6 表 6 maxu max d 第 18 页 共 14 页 2 制动器的操纵力校核 驻车制动系统参数主要有杠杆比 驻车制动器效能因数 或杠杆比 杠杆 长度 满载时 在坡度为的坡道上驻车 理论上所需制动力 2 14 sin uza Fm g 式中 坡度为的坡道上驻车所需的制动力 N uz F 汽车满载质量 kg a m 驻车制动时制动力矩平衡 有 2 15 0uzzhhrh FrBFF iir 驻 故 2 16 0 sin a h zhrh mgr F BF rii 驻 驻车制动手柄力 N h F 汽车满载质量 kg a m 车轮静半径 0 rmm 驻车制动器效能因数 z BF 制动器驻车制动半径 r驻mm 0 13 143 00 0 26 425 85 0 39 818 55 0 413 3111 10 0 516 8813 51 0 620 5115 77 0 724 1617 89 0 827 8019 89 0 931 4121 76 134 9623 51 第 19 页 共 14 页 驻车制动