K01H-PD-PK-034制动系统计算校核报告

1、编号：K01H-PD-PK-034制动系统计算校核报告项目名称： K01H 编制: 日期: 校对: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 东风小康汽车有限公司2012 年 6 月目目 录录1. 任务来源.12K01H 车型基本参数 .13制动系统原理图.14制动法规基本要求.25制动器结构参数校核.35.1 前后制动器在空载和满载情况下的状况.35.2 前后制动器结构参数的匹配校核 .55.3 超载时的前后制动器结构参数的匹配校核 .55.4 利用附着系数曲线.55.5 感载比例阀参数设定.75.6 加感载比例阀后的利用附着系数曲线.86 真空助力制动总泵的参数确定及踏板力校核 .97.制动

2、距离和制动减速度校核.107.1 行车制动性能校核.107.2 部分管路失效时的制动性能校核.117.3 真空助力器失效时的制动性能校核.128驻车制动的计算.139结论、说明.14参考文献.15K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 1 页 共 10 页1.1. 任务来源任务来源根据东风小康汽车有限公司要求， 对 K01H 项目制动系统进行匹配校核计算。2 2K01HK01H 车型基本参数车型基本参数表表 1 制动系统相关参数制动系统相关参数参数名称数值轴距 L（mm）2760整车空载质量 m（Kg）10401040空载状态前轴载荷 mf（Kg）586586空载状态后轴载荷

3、mr（Kg）454454空载时质心高度 hg（mm）646空载质心到前轴距离 a（mm）1204.81204.8空载质心到后轴距离 b（mm）1555.21555.2满载质量（Kg）16551655满载前轴负载（Kg）645645满载后轴负载（Kg）10101010满载质心高度（mm）791满载质心到前轴距离 a1（mm）1684.4满载质心到后轴距离 a2（mm）1075.6真空助力器规格9 英寸真空助力比5前轮、后轮滚动半径 R轮（mm）286制动主缸直径 Dm（mm）22.22制动主缸行程（mm）29.5制动总泵输出最大液压11.111.1前后制动器型式前盘后鼓盘式制动轮缸活塞直径 Df

4、/mm51.1前制动器有效半径 re/mm97.7制动鼓工作直径 De/ mm220制动鼓轮缸缸径 Dr/ mm22.22前制动器效能因数 Bf0.76后制动器效能因数 Br2.2前后轮缸数量2(前)，2(后)设计最大附着系数0.7制动踏板杠杆比4.3注：以上参数由原报告输入，空载状态按注：以上参数由原报告输入，空载状态按 GB21670-2008GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试乘用车制动系统技术性能及试验方法验方法规定为规定为“整备质量整备质量+110Kg+110Kg”3 3制动系统原理图制动系统原理图K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 2 页 共 15

5、 页制动系统的组成1、带真空助力的制动主缸2、前车轮3、后车轮4、四通5、感载比例阀6、制动储液罐图图 1 1 制动系统原理图制动系统原理图4 4制动法规基本要求制动法规基本要求（1）GB 12676-1999 汽车制动系统结构性能和试验方法（2）GB 7258-2004 机动车运行安全技术条件（3）GB21670-2008 乘用车制动系统技术性能及试验方法（4）乘用车制动规范对行车制动器制动时的部分要求表表 2 制动系统相关法规及要求制动系统相关法规及要求项目中国12676-1999中国GB21670-2008中国GB7258-2004试验路面干水泥路面附着良好0.7载重满载一个驾驶员或满载

6、任何载荷制动初速度80km/h100km/h50km/h制动时的稳定性不许偏出 3.7m 通道不抱死跑偏不许偏出 2.5m 通道制动距离或制动减速度50.67m5.8m/s270m6.43m/s2空载19m、6.2m/s2满载20m、5.9m/s2踏板力 500N 500N空载400/满载500NK01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 3 页 共 15 页5 5制动制动器结构参数校核器结构参数校核5.1 前后制动器在空载和满载情况下的状况5.1.1 基本理论对于一般的汽车而言，根据其前后轴制动器制动力的分配、载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动器的制动力足够时，制动过程可

7、能出现如下三种情况：（1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。（2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。（3）前后轮同时抱死拖滑。情况（1）是稳定工况，但在制动时汽车丧失了转向的能力，附着条件没有充分利用；情况（2） ，后轴可能出现侧滑，是不稳定工况，附着利用率也低；而情况（3）可以避免后轴侧滑，同时前转向轮只有在最大的制动强度下才能使汽车失去转向能力，较之前两种工况，附着条件利用情况较好。前后制动器制动力分配的比例将影响汽车制动时的方向稳定性和地面附着条件的利用程度，是设计汽车制动系必须妥善处理的问题。5.1.2 理想前后制动力分配在分析前、后轮制动器制动力分配比例以前，首先了解地面作用于前、后

8、车轮的法向反作用力。图图 2 2 制动工况受力简图制动工况受力简图由图 2，对后轮接地点取力矩得: （1）gzhdtdumGbLF1式中：面对前轮的法向反作用力；1zF汽车重力；GFj 加速阻力；K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 4 页 共 15 页汽车质心至后轴中心线的距离；b汽车质量；m汽车质心高度；gh汽车减速度。dtdu对前轮接地点取力矩，得: （2）gzhdtdumGLFa2式中：地面对后轮的法向反作用力；2zF汽车质心至前轴中心线的距离。a则可求得地面法向反作用力为： （3）dtdughbLGFgz1 （4）dtdughaLGFgz2若在不同附着系数的路面上制

9、动，前、后轮都能抱死（无论是同时抱死、或分别先后抱死） ，此时 du/dt=g。地面作用于前、后轮的法向反作用力为： （5）gzhbLGF1 （6）gzhaLGF2由整车参数及前后制动器规格尺寸可绘出理想制动力分配曲线 I I 线和 线（见图 3） 。 图图 3 3 理想制动力分配曲线理想制动力分配曲线 I I 线和线和 线线K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 5 页 共 15 页5.2 前后制动器结构参数的匹配校核实际前、后制动器制动力计算公式如下： （7）PsRdF2211 （8）PsRKDdF4222将相关参数代入（7） 、 （8） ，得（ 取 0.7）：F11182

10、0.3Fz16709.2F27284.17Fz24655.7所以前后制动器结构参数满足其性能要求。由此可算出实际制动器制动力分配系数=Fu1/( Fu1+Fu2)=0.62通过解析法求得同步附着系数 （9）hgbLf空载同步附着系数f0.24满载同步附着系数f0.805.3 超载时的前后制动器结构参数的匹配校核当按装载质量的 30%超载加载时，超载质量为：（1655-930）0.3217.5。为减小计算误差，同时结合实际，超载质量按满载轴荷分配加载，即：前轴 m 超729.8；后轴 m 超1142.7地面法向反作用力为：将相关参数代入（7） 、 （8） ，得（ 取 0.7）：Fz110844.

11、2Fz27525.1F2F2/Fz2=0.97即 K01J 按满载装载质量的 30%超载时，制动系统可保证后轮在小于附着系数小于0.97 的路面上抱死，可以满足使用要求。5.4 利用附着系数曲线为了确认前后制动器结构参数是否符合 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法制动法规的要求（此部分内容为等效引用“ECE R13-H” ） ，我们绘制了 K01H车型的利用附着系数与制动强度的关系曲线，见图 4、图 5。K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 6 页 共 15 页图图 4 4 附着系数利用曲线空载附着系数利用曲线空载图图 5 5 附着系数利用曲线满载附着系

12、数利用曲线满载GB21670-2008GB21670-2008 法规要求：法规要求：1.“1.“在车辆所有载荷状态下，当制动强度在车辆所有载荷状态下，当制动强度 z z 处于处于 0.150.150.80.8 之间时，后轴附着系数之间时，后轴附着系数利用曲线不应位于前轴上方利用曲线不应位于前轴上方” ； 2.“2.“当附着系数当附着系数 k k 在在 0.20.20.80.8 之间时，制动强度之间时，制动强度 z0.1+0.7(k-0.2)z0.1+0.7(k-0.2) ” ；3.“3.“作为生产一致性检查时的替代要求，当制动强度在作为生产一致性检查时的替代要求，当制动强度在 0.150.15

13、0.80.8 之间时，后轴曲之间时，后轴曲线应位于直线线应位于直线 z=0.9kz=0.9k 以下以下” 。从图 4 可以看出，空载当 z0.2 时后轴曲线位于上方,不能满足法规要求。故需要增加压力调节装置，根据 K01H 制动管路布置形式及前后轴荷变化较大特点，确定配备感载比例阀。K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 7 页 共 15 页5.5 感载比例阀参数设定根据“图 3 理想制动力分配曲线 I 线和 线”绘制制动液压分配曲线，如图 6图图 6 6 制动液压分配曲线制动液压分配曲线根据图 6 设定感载比例阀拐点液压如下表 3：表表 3 感载比例阀参数感载比例阀参数折点液

14、压 P（MPa）分配比空载1.21.2满载7.37.30.36根据公式（7） 、 （8）及图 6 可得，在空、满载同步附着时的制动主缸液压：P空=6.6MPaP满=8.8MPa绘制安装感载比例阀后的前后制动器实际制动力分配曲线，如图 7。图图 7 7 前后制动器的实际制动力分配曲线前后制动器的实际制动力分配曲线K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 8 页 共 15 页同时可求得空、满载状态下前后轮同步抱死时对应的前后制动器制动力分别为：空载状态：Fu1= 7075.1N Fu2= 2073.6N满载状态：Fu1= 9314.0N Fu2= 5132.2N对应的空满载同步附着系

15、数：空载 0= （Fu1+ Fu2）/(m空*g)=0.90满载 0= （Fu1+ Fu2）/(m满*g)=0.895.6 加感载比例阀后的利用附着系数曲线通过感载比例阀参数和选定的前后制动器参数，再绘制出制动强度与利用附着系数关系曲线，如图 8、图 9。图图 8 8 附着系数利用曲线空载（感载比例阀）附着系数利用曲线空载（感载比例阀）图图 9 9 附着系数利用曲线满载（感载比例阀）附着系数利用曲线满载（感载比例阀）根据图 7、图 8，可看出在 Z=0.150.8 之间时，空载和满载的前轴曲线均在后轴曲K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 9 页 共 15 页线的上方，所以满

16、足法规要求。6 6 真空助力制动总泵的参数确定及踏板力校核真空助力制动总泵的参数确定及踏板力校核由于前后制动器分泵尺寸已经确定，所以可计算出：前分泵所需供油油量：=251.120.74=2871.2mm347 . 0221fDV后分泵所需供油油量：=222.22244=3102.2mm344222rDV则总泵所需排量：=5973.4mm321VVV制动总泵的总行程为 29.5，其中第一缸行程 13.5 mm，第二缸行程为 16mm。制动主缸直径为 22.22mm，则满足所需排量的活塞行程为： =15.4mm222.224VS实际行程/总行程15.4/29.552.2根据汽车设计推荐，制动总泵的

17、使用行程一般在总行程的 4060%，由此可确定制动总泵的排量满足要求。K01H 车型真空助力器助力比为 5，制动踏板杠杆比为 4.3，根据助力器“输入输出特性曲线”绘制踏板力输出液压曲线，如图 10。踏板力输出液压0510150100200300400500600踏板力(N)总泵输出液压(MPa)踏板力输出液压图图 1010 踏板力踏板力- -输出液压曲线输出液压曲线当踏板力为 500N 时，对应的总泵输出液压为 10.8MPa，代入公式（7） 、 （8）得F111500.8Fz19584.6F27087.3Fz26651.0在 0.7 的路面上可使前后车轮完全抱死，所以真空助力器选择合理，踏

18、板力满足要求。K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 10 页 共 15 页7.7.制动距离和制动减速度制动距离和制动减速度校核校核根据制动相关的法规要求，分别对 K01H 的行车制动性能、应急制动性能进行相关校核。按 K01H 制动系统结构，应急制动分别按部分制动管路失效及真空助力器失效进行校核。7.1 行车制动性能校核7.1.1 GB7258-2004 机动车运行安全技术条件法规校核。法规要求：制动初速度 50km/h,空载时，制动距离空载19m，制动减速度6.2/s2，控制力400N；满载时，制动距离空载20m，制动减速度5.9m/s2，控制力500N。在路面附着系数为

19、0.7，当前轮刚抱死时的制动力为最大制动力根据公式（3） 、 （7） 、 （8）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=6.526.2 控制力 F83500满载：制动减速度 JDu/dt=6.405.9控制力 F109500制动距离计算： （10）juutts92.25)2(6 . 312/2/2式中： v制动初速度；J减速度；驾驶员反应时间与制动器起作用时间，取 0.15；2 22tt 代入上式，得：空载：制动距离 S16.919 满载：制动距离 S17.220由以上计算可知，K01H 行车制动距离、制动减速度及控制力满足 GB7258-2004 机动车运行安全技术条件要求。 7.1.2 GB

20、12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法法规校核。法规要求：在任何载荷下，制动初速度 80km/h,制动距离空载50.7m，制动减速度5.8/s2，控制力500N。 在路面附着系数为 0.7，当前轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（3） 、 （7） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=6.525.8 控制力 F83500制动距离 S41.250.7满载：制动减速度 JDu/dt=6.405.8控制力 F109500K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 11 页 共 15 页制动距离 S41.950.7由以上计算可知，K01H 行车制

21、动距离、制动减速度及控制力满足 GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法要求。 7.1.3 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法法规校核。法规要求：在任何载荷下，制动初速度 100km/h,制动距离70m，制动减速度6.43/s2，控制力在 65500N 之间。 在路面附着系数为 0.7，当前轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（3） 、 （7） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=6.525.8 控制力 F83 （在 65500N 之间）制动距离 S63.470满载：制动减速度 J JDu/dt=6.40Du/dt=6.406

22、.436.43控制力 F109 （在 65500N 之间）制动距离 S64.470由以上计算可知，K01H 行车制动距离及控制力满足 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法要求。在满载时，制动减速度稍有偏小不满足法规对乘用车的要在满载时，制动减速度稍有偏小不满足法规对乘用车的要求求。 7.2 部分管路失效时的制动性能校核根据 K01H 车制动系统结构及制动时轴荷变化可知，前制动器管路失效时，剩余的制动效能较低，所以仅对前制动管路失效进行校核分析。7.2.1 GB7258-2004 机动车运行安全技术条件法规校核。法规要求：应急制动时，在任何载荷下，制动初速度 50km/h,制

23、动距离空载38m，制动减速度2.9/s2，控制力500N。 在路面附着系数为 0.7，当后轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（4） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 J JDu/dt=2.58Du/dt=2.582.92.9 控制力 F69500 制动距离 S S39.539.53838满载：制动减速度 JDu/dt=3.492.9控制力 F311500 制动距离 S29.738由以上计算可知，前制动管路失效时，K01H 满载时行车制动距离、制动减速度及控制力满足 GB7258-2004 机动车运行安全技术条件要求。在空载时，制动减速度与制在空载时，制动减速度与制动距离不满

24、足法规对乘用车的要求动距离不满足法规对乘用车的要求。7.2.2 GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法法规校核。法规要求：应急制动时，在任何载荷下，制动初速度 80km/h,制动距离93.3m，制K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 12 页 共 15 页动减速度2.9/s2，控制力500N。 在路面附着系数为 0.7，当后轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（4） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 J JDu/dt=2.58Du/dt=2.582.92.9 控制力 F69500 制动距离 S S99.299.293.393.3满载：制动减

25、速度 JDu/dt=3.492.9控制力 F311500 制动距离 S74.193.3由以上计算可知，前制动管路失效时，K01H 满载时行车制动距离、制动减速度及控制力满足 GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法要求。在空载时，制动在空载时，制动减速度与制动距离不满足法规要求减速度与制动距离不满足法规要求。7.2.3 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法法规校核。法规要求：应急制动时，在任何载荷下，制动初速度 100km/h,制动距离168m，制动减速度2.44/s2，控制力在 65500N 之间。 在路面附着系数为 0.7，当后轮刚抱死时的制动力为最大制

26、动力。根据公式（4） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=2.582.44 控制力 F69 （在 65500N 之间） 制动距离 S154.0168满载：制动减速度 JDu/dt=3.492.44控制力 F311 （在 65500N 之间） 制动距离 S114.7168由以上计算可知，前制动管路失效时，K01H 应急制动距离、制动减速度及控制力满足 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法要求。7.3 真空助力器失效时的制动性能校核当真空助力器失效，踏板力为 500N 时，制动总泵输出液压为： （11）24mdiFPs踏板踏板将相关参数代入上式，得：P

27、s=5.547.3.1 GB7258-2004 机动车运行安全技术条件法规校核。法规要求：应急制动时，在任何载荷下，制动初速度 50km/h,制动距离空载38m，制动减速度2.9/s2，控制力500N。 在路面附着系数为 0.7，当前轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（3） 、 （7） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=6.522.9 控制力 F435500 K01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 13 页 共 15 页制动距离 S16.938满载：制动减速度 JDu/dt=5.772.9控制力 F500500 制动距离 S18.838由以上计

28、算可知，真空助力器失效时，K01H 行车制动距离、制动减速度及控制力满足 GB7258-2004 机动车运行安全技术条件要求。7.3.2 GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法法规校核。法规要求：应急制动时，在任何载荷下，制动初速度 80km/h,制动距离空载93.3m，制动减速度2.9/s2，控制力500N。 在路面附着系数为 0.7，当前轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（3） 、 （7） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=6.522.9 控制力 F435500 制动距离 S41.293.3满载：制动减速度 JDu/dt=5.772.9控

29、制力 F500500 制动距离 S46.293.3由以上计算可知，真空助力器失效时，K01H 行车制动距离、制动减速度及控制力满足 GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法要求。7.3.3 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法法规校核。法规要求：应急制动时，在任何载荷下，制动初速度 100km/h,制动距离空载168m，制动减速度2.44/s2，控制力在 65500N 之间。 在路面附着系数为 0.7，当前轮刚抱死时的制动力为最大制动力。根据公式（3） 、 （7） 、 （8） 、 （10）可得：空载：制动减速度 JDu/dt=6.522.44 控制力 F43

30、5 （在 65500N 之间 ） 制动距离 S63.4168满载：制动减速度 JDu/dt=5.772.44控制力 F500 （在 65500N 之间 ）制动距离 S71.1168由以上计算可知，真空助力器失效时，K01H 行车制动距离、制动减速度及控制力满足 GB21670-2008乘用车制动系统技术性能及试验方法要求。8 8驻车制动的计算驻车制动的计算 （12）ghLa arctanu （13）ghLa arctandK01H 制动系统计算校核报告 东风小康汽车有限公司第 14 页 共 15 页u汽车在上坡时可能停驻的极限上坡倾角；d汽车在下坡时可能停驻的极限下坡倾角。将相关参数代入（11） 、 （12） ，可求得空载及满载状态时不同利用附着系数下的汽车可能停驻的极限倾角，计算结果见下表 4。表表 4 驻车极限倾角驻车极限倾角满 umax()空 umax()满 dmax()空 dmax()0.519.6 13.9 14.9 11.1 0.623.9 16.9 17.4 12.9 0.728.1 20.1 19.6 14.7 0.832.4 2