某车型制动系统设计计算书(后盘)演示教学.doc

1、精品文档前 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精品文档精品文档目录1概述 .12引用标准 .13计算过程

2、.13.1整车参数 .13.2理想的前、后制动器制动力分配曲线. . 13.3NA01制动系统性能校核 .33.3.1NA01 制动系统基本参数 .33.3.2制动力分配曲线绘制及同步附着系数确定. 43.3.3前、后轴利用附着系数曲线绘制.53.3.4空、满载制动距离校核 .73.3.5真空助力器失效时制动减速度校核 .73.3.6ESP 系统失效制动减速度校核 .83.3.7任一管路失效制动减速度校核.83.3.8制动踏板力校核 .83.3.9制动主缸排量校核 .93.3.10制动踏板行程校核. 93.3.11驻车制动校核 .104 结论 .12参 考 文 献 .13精品文档精品文档1 概

3、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

4、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满载轴荷 (kg)前759754后746695空载轴荷 (kg)前724705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r e (mm)293284轮胎静负荷半径r s (mm)277267空载质心到前轴距离 (mm)10821011.4质心到后轴距离 (mm)15181488.6满载质心到前

5、轴距离 (mm)12891199.1质心到后轴距离 (mm)13111300.93.2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 F 1 和 F 2 的关系曲线， 常称为理想的前、 后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：精品文档精品文档F 1F 2mg(1)F 1L 2hg(2)F 2L1hgFFmg L 2hg2(3)1mgLLL1hg2(4)2mgmgLLF 1F 2 N

6、 m kghg L L1 L2 NA01(3)(4)=0.1 0.2 0.31.0NA01( 2)( 1)2附着系空载附着力 (N)满载附着力 (N)空载制动强度满载制动强度数前轮后轮前轮后轮前轮后轮前轮后轮0.1736.161479.039776.665698.2350.060580.0394210.052660.047340.21525.6904.7961619.021330.780.125540.0744570.109770.090230.32368.331277.272527.061897.640.194890.1051080.171340.128660.43264.331596.47

7、3500.82398.80.268630.1313750.237360.162640.54213.621862.384540.222834.280.346740.1532570.307830.192170.65216.192075.015645.343204.060.429250.1707540.382760.217240.76272.052234.356816.143508.160.516130.1838670.462140.237860.87381.182340.428052.633746.570.60740.1925960.545980.254020.98543.592393.21935

8、4.823919.280.703060.1969390.634270.2657319759.292392.7110722.74026.310.80310.1968980.727010.27299精品文档精品文档0.40.3I 满r 0.2zI 空0.1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91zf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

9、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前制动器参数有效制动半径（ mm）104104效能因数0.760.7624040单片摩擦片面积 (cm )分泵直径（ mm）34/后制动器参数有效制动半径（ mm）100.4/效能因数0.76/单片摩擦片面积（ cm2）20/制动踏板杠杆比3.43.4制动踏板参数制动踏板行程（ mm）120120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主缸、真空助力尺寸规格（ in ）99器参数真空助力器助力比55

10、真空助力器及制动主缸弹簧反力（N）262262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驻车制动参数驻车制动拉杆杠杆比125.1驻车系统机械效率0.60.6制动软管膨胀率 (ml/m)0.790.79制动软管参数前制动软管长度 (mm)384384后制动软管长度 (mm)352/精品文档精品文档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：F12p1d1BF1 R1(5)2rep2 d22F2BF2 R2(6)2reF 1(7)F1 F2式中：制动器制动力分配系数F1 、 F2 前、后制动器制动力， N；d1 、 d 2 前

11、、后制动器分泵直径， mm；R1 、 R2 前、后制动器有效半径， mm；BF1 、 BF2 前、后制动器效能因数；re 前、后轮滚动半径，mm；p1 、 p2 为前、后制动管路液压，MPa。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)。0.40.3I 满rz0.2I 空0.10 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91zf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 、0.31.0) 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(

12、 表 4) 。精品文档精品文档4附着系数空载管路压力 (MPa)满载管路压力 (MPa)前轮后轮前轮后轮0.10.665781.083010.698561.546540.21.304681.983351.380282.884160.31.98672.771012.115174.082870.42.711853.4462.903225.142670.53.480114.008313.744436.063560.64.29154.457954.638816.845540.75.146014.794925.586357.48860.86.043645.019226.587057.992750.96.

13、984395.130847.640928.3579917.968265.129798.747958.584320 L L2(8) hg01 =0.982902 =0.6356=0.802=0.63560.6356GB21670-2008NA01ESP(ABS)ESPABSGB21670-200801=0.98290.8GB21670-2008NA013.3.3F 1Gz(9)F 2(1)Gz(10)F 1Gzhg )(11)f( L2LG(12)F 2rL (L1zhg )zLf(13)L2zhgr (1 ) zL(14)L1 zhg精品文档精品文档f 、r 利用附着系数；z制动强度；实际制动

14、力分配系数；L汽车轴距， m；hg汽车质心高度，；L1 质心至前轴中心线的距离，；L2 质心至后轴中心线的距离，。将各参数代入公式 (13) 、公式 (14) ，按不同 z 值 (z=0.1 、0.2 、0.31.0) 计算出前、后轴利用附着系数f 、 r ( 表 3) ，并根据该表格绘制制动强度- 利用附着系数曲线(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 r0.10.119140.070430.136340.058950.20.230020.149140.261750.123730.30.333470.237670.377490.195260.40.43020.337

15、990.484640.274660.50.520860.452630.584120.363290.60.6060.584870.676730.462870.70.686110.739110.763150.575550.80.761610.921350.843990.704120.90.83291.139950.919760.852161.00.900321.407030.990931.0244910.90.80.7空载前 0.6空载后数满载前系 0.5着满载后附 0.4ECE法规线0.3=Z0.20.1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91制动强度Z图 3 利用附着系数曲

16、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 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 z0.6356( 空载同步附着系数 ) 时，后轴附着系数利精品文档精品文档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

17、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z 0.1 0.7(0.2) ( 图 3ECE法规线 ) 。从图 3 可以看出，空满载时均满足要求。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Smax0.1v0.006v 2 =70m，充分发出的平均减速度d m 6.43m/s 2 。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)Scv

18、v 2 /( 2 j )(16)式中：c制动器起作用的时间，取0.4( 一般取值为 0.3 0.5) ；v 制动初速度，v =100km/h(27.8m/s) 。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 j m ax =0.8g=7.84m/s 26.43m/s 2，制动距离 S=60m70m。制动距离和充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

19、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(1i1F- Fi )/( (17)D D)式中：P管路压力， MPa；1 制动踏板机械效率；i 1 制动踏板杠杆比；F制动踏板力， 500N；D制动主缸直径， mm；Fi 真空助力器及制动主缸弹簧反力，N。精品文档精品文档将各参数带入公式 (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 F1 =4596.21N；后轴制动力 F2 =1759.02N。满载制动减速度： j=( F1 +F2 )/m=4.217m/s 2，大于法规 2.44m/s 2。3.3.6 ES

20、P 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 F1 =6038.03N；后轴制动力 F2 =2310.82N。空载制动减速度： j=( F1 +F2 )/m=6.7113m/s 2，大于法规 3.86m/s 2。经计算，满载前后轴制动力：前轴制动力 F1 =8012.9N；后轴制动力 F2 =3066.6N。满载制动减速度： j=( F1 +F2 )/m=7.352m/s 2，大于法规

21、3.86m/s 2。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 j m ax =0.8g/2=3.92m/s2，大于法规要求 2.44 m/s 2。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=4Fmax/( D D)(18)式中：Pmax真空助力器最大助力点管路压力，M

22、Pa；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。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：精品文档精品文档F D 2 P(19)4i i 1 21式中：i 2 真空助力器助力比。具体参数带入式 (19) ，得： F =174.79N500N。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

23、前分泵排量V1 ：V1 d12 (12 ) / 4(20)式中：d1 前分泵直径， mm；1 前轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值0.30mm；2 分泵及摩擦片变形，取值0.25mm。制动时一个后分泵排量V2V2 d 2 2 (12 ) / 4(21)式中：d2 后分泵直径， mm；1 后轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值0.30mm；2 分泵及摩擦片变形，取值0.25mm。将具体参数带入式 (20) 、(21) 得：V1 =1.26ml ；V2 =0.5ml 。前制动软管在压力下的极限膨胀量：V1 =0.79 384/1000=0.303ml 。后制动软管在压力下的极限膨胀量：V1 =0.79

24、352/1000=0.278ml 。前腔所需的排量： V fV1V2V1V2 =2.341ml 。后腔所需的排量： VrV1V2V1V2 =2.341ml 。前腔制动时所需的制动主缸单腔行程：2) =7mm18mm。l f 4V f /(D后腔制动时所需的制动主缸单腔行程：2l r4Vr /( D ) =7mm 18mm。制动主缸排量满足制动系统排量要求。3.3.10制动踏板行程校核精品文档精品文档制动主缸的有效工作行程：Sm =7mm+7mm=14mm。制动主缸推杆间隙和空行程：m =1.75mm。踏板工作行程：X Pi1 (Smm )(22)将各参数带入式（ 22），得：X P3.4 (1

25、4+1.75)=53.6mm 0.8 120=96mm。主缸一腔失效后踏板最大行程：X p i1 (lms）(23)式中：s 失效腔的行程，最大行程18mm；l 未失效腔对应的主缸工作行程。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：X p=3.4 (7+1.75+18)=90.94mm0.8 120=96mm。 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限坡度，因此只