制动系统设计规范

一、国标要求1、GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》2、GB13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》3、GB7258-1997《机动车运行安全技术条件》序号项目要求1试验路面干燥、平整的混凝土或具有相同附着系数的其它路面2载重满载3制动初速度80km/h4制动时的稳定性不许偏出3.7m通道5制动距离或制动减速度≤50.7m或≥5.8m/s26踏板力≤500N7驻车制动停驻角度20％（）8驻车制动操纵手柄力≤400N二、整车基本参数及样车制动系统主要参数整车基本参数项目得到方式代号单位数值质量（整备/满载）自己测量得到m1/m2kg轴距（整备/满载）Lmm质心距前轴中心线水平距离（整备/满载）a1/a2mm质心距后轴中心线水平距离（整备/满载）b1/b2mm质心高度（整备/满载）hg1/hg2mm车轮滚动半径Rmm样车制动系统主要参数项目代号得到方式单位数值前/后制动器制动半径r1/r2mm前/后制动器效能因数BF1/BF20.76制动主缸直径dmmm制动主缸总行程mmm前/后轮缸直径d1/d2mm前/后轮缸行程1/2mm真空助力器规格in真空助力比制动踏板杠杆比驻车制动杠杆比蹄片摩擦系数f三、计算1.前、后制动器制动力分配1.1地面对前、后车轮的法向反作用力公式：………………（1）………………（2）参数： ——地面对前轮的法向反作用力，N；——地面对后轮的法向反作用力，N；——汽车重力，N； ——汽车质心至后轴中心线的水平距离，m；——汽车质心至前轴中心线的距离，m。——汽车质量，kg；——汽车质心高度，m；——轴距，m；——汽车减速度，m/s四、制动器的结构方案分析制动器有摩擦式、液力式和电磁式等几种。电磁式制动器虽有作用滞后小、易于连接且接头可靠等优点，但因成本高而只在一部分重型汽车上用来做车轮制动器或缓速器。液力式制动器只用作缓速器。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，分为鼓式、盘式和带式三种。带式只用作中央制动器。一、鼓式制动器鼓式制动器分为领从蹄式、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，见图la～f。不同形式鼓式制动器的主要区别有：①蹄片固定支点的数量和位置不同。②张开装置的形式与数量不同。③制动时两块蹄片之间有无相互作用。因蹄片的固定支点和张开力位置不同，使不同形式鼓式制动器的领、从蹄数量有差别，并使制动效能不同。制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩，称为制动器效能。在评比不同形式制动器的效能时，常用一种称为制动器效能因数的无因次指标。制动器效能因数的定义为，在制动鼓或制动盘的作用半径上所得到的摩擦力()与输入力之比，即式中，K为制动器效能因数；为制动器输出的制动力矩。制动器效能的稳定性是指其效能因数K对摩擦因数厂的敏感性()。使用中随-温度和水湿程度变化。要求制动器的效能稳定性好，即是其效能对厂的变化敏感性较低。1.领从蹄式领从蹄式制动器的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(图la)。张开装置有两种形式，第一种用凸轮或楔块式张开装置(图2)。其中，平衡凸块式(图2b)和楔块式(图2c)张开装置中的制动凸轮和制动楔块是浮动的，故能保证作用在两蹄上的张开力相等。非平衡式的制动凸轮(图2a)的中心是固定的，所以不能保证作用在两蹄上的张开力相等。第二种用两个活塞直径相等的轮缸(液压驱动)，可保证作用在两蹄上的张开力相等。领从蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易。但领从蹄式制动器也有两蹄片上的单位压力不等(在两蹄上摩擦衬片面积相同的图1鼓式制动器示意图条件下)，故两蹄衬片磨损不均匀，寿命不同的缺点。此外，因只有一个轮缸，两蹄必须在同一驱动回路作用下工作。领从蹄式制动器得到广泛应用，特别是轿车和轻型货车、客车的后轮制动器用得较多。图2机械式张开装置a)非平衡凸轮式b)平衡凸块式c)楔块式2.双领蹄式双领蹄式制动器的两块蹄片各有自已的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端，如图1b所示，领蹄的固定端在下方，从蹄的固定端在上方。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。汽车前进制动时，这种制动器的制动效能相当高。由于有两个轮缸，故可以用两个各自独立的回路分别驱动两蹄片。除此之外，这种制动器还有调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易进行和两蹄片上的单位压力相等，使之磨损均匀，寿命相同等优点。双领蹄式制动器的制动效能稳定性，仅强于增力式制动器。当倒车制动时，由于两蹄片皆为双从蹄，使制动效能明显下降。与领从蹄式制动器比较，由于多了二个轮缸，使结构略显复杂。这种制动器适用于前进制动时前轴动轴荷及附着力大于后轴，而倒车制动时则相反的汽车前轮上。它之所以不用于后轮，还因为两个互相成中心对称的轮缸，难以附加驻车制动驱动机构。3.双向双领蹄式双向双领蹄式制动器的结构特点是两蹄片浮动，用各有两个活塞的两轮缸张开蹄片(图1c)。无论是前进或者是倒退制动时，这种制动器的两块蹄片始终为领蹄，所以制动效能相当高，而且不变。由于制动器内设有两个轮缸，所以适用于双回路驱动机构。当一套管路失效后，制动器转变为领从蹄式制动器。除此之外，双向双领蹄式制动器的两蹄片上单位压力相等，因而磨损均匀，寿命相同。双向双领蹄式制动器因有两个轮缸，故结构上复杂，且调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作困难是它的缺点。这种制动器得到比较广泛应用。如用于后轮，则需另设中央驻车制动器。4.双从蹄式双从蹄式制动器的两蹄片各有一个固定支点，而且两固定支点位于两蹄片的不同端，并用各有一个活塞的两轮缸张开蹄片(图1d)。双从蹄式制动器的制动器效能稳定性最好，但因制动器效能最低，所以很少采用。5.单向增力式单向增力式制动器的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，制动器仅有一个轮缸用来产生推力张开蹄片(图1e)。汽车前进制动时，两蹄片皆为领蹄，次领蹄上不存在轮缸张开力，而且由于领蹄上的摩擦力经推杆作用到次领蹄，使制动器效能很高，居各式制动器之首。与双向增力式制动器比较，这种制动器的结构比较简单。因两块蹄片都是领蹄，所以制动器效能稳定性相当差。倒车制动时，两蹄又皆为从蹄，结果制动器效能很低。因两蹄片上单位压力不等，造成蹄片磨损不均匀，寿命不一样。这种制动器只有一个轮缸，故不适合用于双回路驱动机构；另外由于两蹄片下部联动，使调整蹄片间隙工作变得困难。少数轻、中型货车用来作前制动器。6.双向增力式双向增力式制动器的两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共用支点，支点下方有一轮缸，内装两个活塞用来同时驱动张开两蹄片，两蹄片下方经推杆连接成一体(图1f)。与单向增力式不同的是次领蹄上也作用有来自轮缸活塞推压的张开力，尽管这个张开力的作用效果较小，但因次领蹄下端受有来自主领蹄经推杆作用的张开力很大，所以次领蹄上的制动力矩能大到主领蹄制动力矩的2～3倍。因此，采用这种制动器以后，即使制动驱动机构中不用伺服装置，也可以借助很小的踏板力得到很大的制动力矩。这种制动器前进与倒车的制动效果不变。双向增力式制动器因两蹄片均为领蹄，所以制动器效能稳定性比较差。除此之外，两蹄片上单位压力不等，故磨损不均匀，寿命不同。调整间隙工作与单向增力式一样比较困难。压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧，直到两制动块受力均等为止。(2)摆动钳式如图4c所示，它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定于车轴上的支座铰接。为实现制动，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。显然，制动块不可能全面均匀地磨损。为此，有必要将衬块预先做成楔形(摩擦面对背面的倾斜角为6°左右)。在使用过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀(一般为lmm左右)后即应更换。与鼓式制动器比较，盘式制动器有如下优点：1)热稳定性好。原因是一般无自行增力作用，衬块摩擦表面压力分布较鼓式中的衬片更为均匀。此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退。制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题。因此，前轮采用盘式制动器，汽车制动时不易跑偏。2)水稳定性好。制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，因而浸水后效能降低不多；又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。3)制动力矩与汽车运动方向无关。4)易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。图3制动时车轮、制动盘及轮毂轴承的受力示意图a)制动钳位于轴前b)制动钳位于轴后1-车轮2-制动盘3-轮毂-路面法向反力-制动力、-与的合力及相应的支反力、-制动衬块对制动盘的摩擦力及相应的支反力-轮毂轴承的合成载荷5)尺寸小、质量小、散热良好。6)压力在制动衬块上分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。7)更换衬块工作简单容易。8)衬块与制动盘之间的间隙小(0.05～0.15mm)，这就缩短了制动协调时间。9)易于实现间隙自动调整。盘式制动器的主要缺点是：1)难以完全防止尘污和锈蚀(封闭的多片全盘式制动器除外)。2)兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。3)在制动驱动机构中必须装用助力器。4)因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。盘式制动器在轿车前轮上得到广泛的应用。五、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制动鼓直径与轮辋直径之比D／D，的范围如下：轿车：D／Dr=0.64～0.74货车：D／Dr=0.70—0.832．摩擦衬片宽度b和包角β摩擦衬片宽度尺寸的选取对摩擦衬片的使用寿命有影响。衬片宽度尺寸取窄些，则磨损速度快，衬片寿命短；若衬片宽度尺寸取宽些，则质量大，不易加工，并且增加了成本。3．摩擦衬片起始角βo一般将衬片布置在