【《微型电动车制动系统结构设计》15000字（论文）】

微型电动车制动系统结构设计目录摘要 1第1章绪论 31.1课题研究的目的及意义 31.2国内外研究现状和发展趋势 31.3研究设计工作 41.4汽车制动系统结构法规 4第2章制动系统方案的分析与选择 62.1盘式制动器 62.2鼓式制动器 72.3制动盘方案分析 82.3.1前盘后鼓和四轮碟刹 82.3.2制动盘尺寸分析 82.4制动驱动机构的结构形式选择 82.4.1简单制动系 82.4.2动力制动系 92.4.3伺服制动系 102.5液压分路系统的形式的选择 102.6制动主缸的设计方案 122.7驱动电机的选配 132.7.1驱动电机的转矩 132.7.2驱动电机的功率 142.7.3驱动电机的转速 14第3章制动系统总体设计 153.1新能汽车主要参数 153.2制动系统主要参数的计算以及元件选择 153.2.1同步附着系数 153.2.2制动力分配系数 163.2.3附着系数和制动强度的利用率 163.2.4制动器的最大制动力矩 173.2.5制动器的制动因数 183.2.6制动减速度 183.2.7制动距离的分析 183.3制动器的结构参数与摩擦系数 193.4制动器的热容量和温升的核算 203.5制动器的磨损特性计算 213.6驻车制动计算 22第4章制动驱动机构的设计计算 244.1制动轮缸设计 244.1.1制动轮缸直径与工作容积 244.1.2轮缸活塞宽度和筒体内部宽度 244.2制动主缸设计 254.2.1制动主缸直径与工作容积 254.2.2主缸活塞宽度和筒壁内部宽度 264.3制动踏板力与踏板行程 264.4真空助力器 274.4.1真空助力器作用 274.4.2真空助力器的选择标准 274.4.3助力比的确定 28第5章防抱死制动系统 305.1ABS工作原理 305.2附着系数与滑移率特性 305.3制动时汽车动力分析 31第6章制动系统仿真测试 326.1整车模型建立 326.2制动参数的键入 326.3制动分析 34结论 37参考文献 38PAGE\*Arabic9摘要制动系统的工作质量与安全强度很大程度上影响到车辆的安全。为了确保道路的交通安全,电动车制动系统的安全性能是非常重要的。电动汽车制动性能将直接影响涉及到人们的日常生活中,所以电动汽车安全的制动系统功能无疑是直接决定一辆电动汽车整体安全的一个重要影响因素,一个足够安全的制动系统,能够有效使汽车司机达到稳定的驾驶工作。本设计主要以电动车制动系统的结构出发，另外设计中加入了真空助力器来提高制动效果，在踩踏板时省力，能保证安全制动。并使用Carsim软件对整车参数进行仿真，研究改变感载阀的拐点是否影响车辆的紧急制动距离。通过对微型电动汽车车辆进行安全制动系统的结构设计,有效提高电动汽车的安全和使用性能也就具有十分重要的研究价值。关键词：制动；结构设计；微型电动车第1章绪论1.1课题研究的目的及意义当今世界汽车飞速发展,逐渐成为人们最重要交通和运输工具,为促进人民广大群众的公共出行生产服务生活提供了更加便利的公共出行交通途径。然而电动汽车急剧快速增长的经济发展却直接导致了它对地球自然资源的各种过度严重损耗。由于目前地球上的自然资源十分有限,能源的紧缺己经逐渐成为了全球共同面临的重大担忧。汽车在日常工作便捷的时候，也必然会造成自然环境的严重污染，由此来看,电动汽车研究发展是国内近几年来为有效应对世界石油和自然资源不足而不断面临的一个紧迫性和重要战略性的抉择。现阶段,国内已经逐渐发展成为目前世界上最大的石油进口和电动汽车生产市场,如果2020年以后国内汽油或柴油车型和电动汽车的存在量至少每年能够拥有到达1.2亿辆的话,那么将至少有20%会被人们认为是纯油和微型电动汽车,这就至少可以给国家节省一年2000万吨的汽油,相当于1亿吨的化石原油可以进行氢化提炼,因此,电动汽车在全世界的广泛应用普及将对社会增加更多的利用能源安全知识产生了深远和积极的推动效果。与此同时,电动汽车的安全控制问题也正在逐渐变得愈加严重,因此如何改善和不断提升家用电动汽车的安全控制技术和使用性能也就显得尤其重要[1]。1.2国内外研究现状和发展趋势在汽车制动系统上，向汽车的构件施加一定的力,阻碍汽车行驶。主要的机构包括轮刹和液压传动,气动传动。对于制动效性能优良的车辆,它是能够达到以任意的速度运转行驶的需要,制动后,能够在短距离之内,可以快速地减速直到车辆停下来。这就很大程度上增加了驾乘人员的安全感。关于国外对电动汽车制动系统的开发,他们有丰富的经验。并在20世纪90年代早期推出。丰田汽车公司位于最前沿,它的混合动力车技术正在逐步发展至现有的实际应用水平。1997年丰田汽车公司推出了当时全球第一辆混合动力汽车,采用先进的混合动力综合制动控制,系统内部集成了防抱死控制功能和可以再生制动的功能,使得车辆的利用率大大提高了20%。日本的丰田汽车公司也也称得上是一个专门研究能效高技术的技术研究技术的公司。主要产品包括再生制动系统和全电动汽车刹车治理策略。各方面进行了实验，而且取得了很好的结果。美国福特公司采用线控式的电液制动,使电子系统与这一再生机械系统紧密地结合，取代了传统的电子刹车器。在党和国家863计划的精心帮助和大力支持下,国内已经成功获得了新型氢能源车和电动汽车快速制动系统技术的一些重要阶段性技术研究成果。1995年,北京理工大学何宇平等十三人对于小型汽车的车辆制动综合仿真系统进行了比较深入的技术探索和深入研究,并首先成功提出了一种对于小型汽车车辆制动仿真系统基本性能的制动综合测量分析和简易计算的模拟方法,以及具体对于模型的制动仿真和对于实际的车道和公路的车辆制动系统进行了仿真试验,在他们的仿真试验中,制动时也已经考虑检测到了车在轮胎和车的滑移加速率的相互改变,并且基本上已经建立了轮--实车道路的轮胎附着阻力系数与车在轮胎上的滑移加速率之间的简易计算关系。而且对于制动系统进行了结构上的优化和设计,也给此次出现的问题奠定了很好的基础。但是,大多数的研究成果都只是停留在理论上,不能够实现大规模的生产,这被认为是国家的主要技术欠缺。经过长期发展的研究,在研究和开发中,现阶段已经拥有一些新的技术。奇瑞和比亚迪等汽车公司自主开发的微型纯电动汽车每天都可以在一个城市内连续行驶100公里,大体就满足了人们对短距离出行基本要求。现阶段随着电动汽车技术的进步与发展,不但可以轻易地解决很多问题,而且也拥有了生活上的便利。目前,车辆制动系统将以整车集成、电子及其他车辆能量综合利用为主要特征,朝着电子化的方向发展。电子制动系统必然会进一步替换传统制动机构,微型家用电动汽车也必然会呈现出高速增加的趋势[2]。1.3研究设计工作（1）通过查找相关资料数据确定电动汽车制动系统主要零部件的规格；（2）选择前后制动器的方案，盘式和鼓式方案的比较，进行结构受力计算，主要包括制器的热容量和温升，衬块的磨损特性计算等；（3）选择合适的制动管路方案，并要合理布置；（5）绘制零件图及装配图。1.4汽车制动系统结构法规根据GB12676-1999对制动系统提出以下要求。    （1）企业相关技术部门人员应保证能够完全掌握适合国家有关的技术标准、法规。各项相关性能指标除了要求应当充分能够适应并且应当能够充分满足客户符合产品设计开发任务协议书规定中的产品相关性能规定及根据国家标准、法规而自行拟订的其他产品有关性能要求外,也同样要求应当能够充分考虑产品销售服务目标以及客户所所在处的有关国家及管辖地区内的相关自律法规以及其对使用者的具体要求。（2）制动装置要保证正常使用时的抗腐蚀和抗老化能力；    （3）车辆的行车制动系统工作要稳定可靠，在任意车速下应安全制动，有效停下来；    （4）制动器的温和热变化稳定性及磨损特性要良好；（5）制动时避免产生严重的振动和噪音；   （6）制动系的主要部件,制造成本要低；在制动时要尽量选择环保性的摩擦性材料，但制动衬片不应有石棉[3]。第2章制动系统方案的分析与选择2.1盘式制动器按照固定的制动元件及其结构操作方式的巨大差异,盘型式的制动器一般可以分别划分成较为小的钳盘式、完整的钳盘。制动钳由于机械结构运动方式的巨大差异,钳盘式的机械制动器通常可以再此划分为上下固定的轮钳式或盘式的制动器和上下浮动的盘钳式两种。浮钳盘型如图1和图2所示，它的优点在于结构很简单，由于采用单侧油缸，因而制动器的轴向与径向尺寸就变得很小，成本也不高，多用于在一些轿车和一些小型货车。由于在制动时，浮动销在内侧与配件间的间隙导致浮钳向前转动，造成了摩擦片的磨损。因此制动效果并没有鼓式的好。定钳盘式的制动盘和汽车的齿轮紧密地相连,随着汽车的齿轮进行一块旋转,制动钳因为被固定在汽车的桥壳上或者转向节上,导致它不能旋转，不会轴向移动。由于油缸数量较多导致浮动钳过于复杂,很难完全满足当时现代化汽车的应用要求,自70年代以来,逐渐被浮动钳式所取代,浮动钳便迅猛发展。因为固定钳在工作条件较差的情况下,温度升高很快,非常容易引起制动液汽化,浮动钳相比就好了很多,更重要的的是价格不贵[4]。盘式盘形制动器也称蝶式盘形制动器。由一台制动液压车机械制动控制,包括液压制动盘,制动轴和分泵,制动钳,制动液管等制动部件。一般会采用合金不锈钢并将其牢固地紧紧固定在车轮上,随着汽车车轮高速旋转,制动盘部分泵将其固定在汽车制动器的底板上。另外制动钳两侧的两个制动摩擦块,分别同时安装于两个制动盘两侧。制动盘部分泵的动力活塞内部承载着从制动液管两头传递运送过来的大量制动液压压力作用,推动泵的摩擦片被活塞挤压到一个制动盘上,发生了推动摩擦片的制动,动作过程看上去就似乎有点像用一个手指或夹钳紧紧地制动夹紧包住了整个旋转制动过程的其中的制动盘,迫使其制动结束。由于高强度负载工作情况下的抗热耐磨和高温制动性能良好,制动力的效果更加稳定,在风和离心力的巨大影响下使它还有效的能够把风和雨水从干燥空气中迅速飞散的隔开[5]。图1前盘制动器图2后盘制动器2.2鼓式制动器之所以被叫做鼓式制动,顾名思义就是因为它具有一个制动的特点，铁鼓式的制动。制动器的后轮磨损比较少,成本高且易于维修,目前还被广泛应用于一些经济型轿车。一般小轿车手刹式鼓型制动器主要包括内部张型与外束形两种。内张型的制动鼓工作时表面位于内圆柱体表面,外束型的位于外圆柱体表面[6]。制动鼓是直接安装到汽车的轮毂上。在进行汽车制动时,它的轮缸驱动活塞及驱动轮和制动蹄被齿轮推动的力压迫到了制动轮和鼓,制动轮和鼓与活塞齿轮之间的轴向摩擦力因此受到了极大减速,电动汽车齿轮就停止了高速运转。按照各种制动蹄式所承受力的传动方式不同,制动器又分为领从双导蹄式,双从双领蹄式，双领蹄式(单向和双面),自动递增制动力式(单向和双面)。一般类型汽车的所有驻车门和制动器(有时也可以叫之为鼓式驻车手刹)都必须是直接采用了带有鼓式的驻车制动器,而且都必须是直接手动安装在带有前轮门和盘式的驻车制动器内,因此当你在汽车右侧拉起了带有驻车门和制动器的两个手柄时,制动器的效应只对两个类型汽车的前和后轮盘式发挥作用[7]。2.3制动盘方案分析2.3.1前盘后鼓和四轮碟刹车辆在制动时，受到惯性，前轮的负荷更多，因此前轮制动力比后轮要大。汽车厂家为了降低成本，一般采用前盘后鼓制动。因为如果前后制动分布不平衡，如后轮制动力过大，就容易导致车辆制动过程中不稳定，发生意外。一些大型货车采用鼓式最主要的原因是，在停车时需要更大的驻车力，一般大车有安装喷水器，也就不会因为鼓式刹车的热衰退而造成制动力下降。但是微型车不要用那么大的驻车力，从某汽车品牌官网看，大多数车型都采用了四轮蝶式制动，在各种路面有不错的制动效果，而且空气可以直接进入制动盘，所以散热非常好。另外盘式制动寿命也长，美观也比鼓式好。2.3.2制动盘尺寸分析一般来说，四个轮制动盘的大小是不一样的，前轮刹车要偏大一些。正常情况下汽车前面和后面轮胎受到的力是一样的，但是在刹车时，因为受到惯性，车头向下压，前面偏重，冲击力更强，与路面的附着力增大，抓地力增强，所以需要更强的刹车力来控制前轮，以便增大阻力矩[9]。2.4 制动驱动机构的结构形式选择依照制动动力来源不同、机构可以划分为简单制动、动力制动和伺服制动三类。因制动传力介质的不同,分机械、液压、气压、电磁制动。低速农用车一般选机械式,但大部分都采用液压传力方式;轿车全部采用液压传力方式;中小货车采用气压和液压,大货车全部采用气压。2.4.1简单制动系简单的制动体系即机械或者是液压油的传力系,人通过机械或者是液压油的传力系统称为人力制动,只适用于微型车,不适合大车和货车。而且机械制动装置结构简单,成本非常低,很少出现问题,然而由于机械效率过高,易导致造成左右侧汽车车轮制动力的分配不均衡,因此常用于微型汽车的制动系统内。它的运行时滞较短为0.1s~0.3s;工作时压力高为(10~12mpa),另外因为轮缸尺寸不太大,所以它们都是可以放置在制动器里面的设备,从而实现结构紧凑简单、质量不大、成本相对也比较少。但是,它有限的动力传递比约束着它在车辆上的运行范围。还有,当一个液压管路发生过热,会在管道中形成一个气泡,从而影响到液压的传输,从而造成制动效能的降低。然而,当温度太低时,制动液的黏性就会随之增加,使其更好地可靠运行。当出现一些损坏后,系统无法正常运转。简单制动体系曾被普遍地应用在汽车、轻型货物运输机构及总质量较差的商业货物运输机构上。但这种操控相对较费力,因此它无法满足现代车辆设计的要求,为了提高操控便携性,现在仅用于微型车,在轻型和中型货车使用很少。2.4.2动力制动系动力制动的制动力源全部来自发动机动力的气压或液压形势的势能。开车人操控施加到刹车踏板及电动方向盘上的运动摩擦力控制只能用来作为对司机操纵各个动力回路的运动控制的一部分。可以把加大踏板进行制动时的减小踏板力和加大踏板制动行程相加并对应地测量构成一个呈正反比例的测量关系。动态动力制动组合系统可以大致分为以下三种：（1）气压制动系制动系统的一种常见形式,因为它在行驶时可以产生很大的气动驱动力,而且在车辆和悬挂车及汽车列车之间采用气动刹车系统,该系统具有简易结构的传动装置,连接和切断都比较方便,广泛应用于15t以上重卡、有轨车辆和客车上。由于需要采用带有气压式减速制动阀的系统必须尽量选择带有空压机、储气罐、制动减速阀等气压装置,使其系统结构过于复杂、体积大、造价高;而且管道过程中的空气压力和污垢去除都非常缓慢,也就是说一个滞后的制动时间不会很长(0.3~0.9s),从而容易导致两个制动阀的距离比较长,因此很快就有必要根据实际需要在液压制动减速阀和液压进气缸之间的长度差距几米处分别设计增加一个液压减速制动阀和快放式液压制动减速阀。管道的内部工作排气压力相对较低(一般压力可达0.5~0.7mpa),因为位于制动器排气室的整个管道开口直径很大,所以一个制动蹄弹簧只能被单独存放在一个制动器外面,制动蹄主要是由动力杆件和制动凸轮或者制动楔子结合来进行驱动,从而可能会大幅增大压在制动器弹簧下的空气质量。另外,制动器的气室还可能会因此产生极其严重的制动噪音。（2）气顶液式制动系气式压顶液式动力制动综合系统也就是另一种技术形式的液压动力系统制动综合系统,它主要指的也就是一种以主动气压系统的普通气顶液压动力制动综合系统为基础,以液压主动气缸驱力为动力的普通气顶气式液压制动作为机械基础进行动力制动。另外它还有液压动力制动、气压动力制动等诸多好处。但由于采用空气电子动力学的传递系统传动回路短,滞后期长,结构复杂、质量高、造价不低,因而主要被广泛应用于大中小型车的卡车,还有一些总体生产量应用范围一般为9~11t的车型具有大中小型车的汽车。（3）全液压动力制动系液压动力制动系统的制动力来源于由发动机推动液压泵驱动的液压力,分为闭式(常压型)和启动式(常流型)。除了它具有普通的液压式制动器传递系统之外,它还具有操纵方便,制动能力强,取消了空气流量,简化了传递系统。同时也避免了在气路系统中由于含有大量水分而导致的管道及制动器等元件发生锈蚀,和易于在制动力调节装置中,防止打滑装置等优点。从而提高系统可靠性。但是由于其结构复杂,精密元器件检查繁多,系统的密封性能要求很高,因此并没有广泛被运用,只用于一些先进的汽车和重型矿车。2.4.3伺服制动系一套以人力液压制动系为基础的动力辅助制动器。而且人力和引擎均可以供给制动能。大多数情况下,系统的输出电流和压力主要是由动力控制伺服系统来提供的,当这个伺服系统无法使用时,还需要它可以在一定程度上由汽车驾驶员提供,因此,在一些轻型、中型及以上的乘用车上被广泛应用。依照伺服动力来源的差异,伺服制动主要包括真空伺服,空气伺服和液压伺服三类。其中真空伺服和空气伺服实际工作的原理其实在一定程度上是相同的,由于电动机和驱动力源压力的不同,真空伺服的电动机负压为0.05~0.07mpa,空气伺服的电压为0.6~0.7mpa。但它们进气室的直径一样,在输入力相等的情况之下,空气伺服相对很小。2.5 液压分路系统的形式的选择为安全可靠地停车行驶,提高行车制动时的稳定和可靠度,应首先考虑涉及到如何采用各种行车分路液压控制制动系统,即将行驶全车的所有整个行车液压制动器的整个液压或者特别是其他气压制动管道系统划分开成为两个或更多的相互独立的一个液压回路,当任一个回路中被丢掉后,仍然能够可以充分地综合利用其他完善的一个回路在未来可以起到对行车制动的保护作用。常见的分路形式如图3所示，现主要了解Ⅱ型回路和X型回路的不同。（a）（b）（c）（d）（e）（a）Ⅱ型（b）X型（c）HI型（d）LL型（e）HH型图3分路系统Ⅱ型回路Ⅱ型制动管路的两种布置方式是一种,如图3（a）所示，它指一条回路主要用于布置连接前轴和两侧车轮的专用制动器,另一条管式回路主要用于布置连接后轴和两侧车轮的专用制动器,两者各用一个回路,独立循环。它的主要设计特点之一是那就是车体结构轻和布置简单,可与各种传统的单个齿轮缸(或单独的齿轮制动器或空气动机房)和制动鼓式齿轮制动器进行相互配合,成本相对比较低,目前已经在各种不同大小的轻型汽车尤其特别是重型货车上已经得到了广泛应用。如果一套回路线被丢掉,那么对于前轴或者就是后轴的整个车轮制力驱动力就可能会大大丧失,将来会导致车辆整车车轮制动系统效率大大幅度下降。后制动装置回路在被丢掉或者失效时,对于那些没有使用防抱死制动装置的微型车辆,此时当汽车前轮防抱死就非常容易丧失其对一些急转弯前后制动的适应能力。还有一种情况就是车辆前轴停车制动系统失效,队医一些没有使用ABS装置的车辆不仅极有可能因为会直接导致车辆后轮被前车抱死而完全失去了制动稳定性,而且由于前轴停车减速制动这种装置都主要是通过施加后轴制动来对其起到保护作用,所以尽管车辆施加了前轴停车减速制动也是很难挽救车辆前轴制冷驱动力的严重损坏。X型回路一条回路连接右前轮和左后轮制动器，另一条回路连接左前轮和右后轮制动器，即前轴左侧车轮制动器与后轮右侧车轮制动器共用一个回路。如图3（b）所示。X型管道结构布置方便。当采用直行侧向制动时,其中一套侧向制动燃料回路发生侧向漏液后,剩余的侧向总制造驱动力都会很有可能始终能够维持到正常制动数值的50%,并且侧向制动时也不会完全失去侧向稳定性,因为侧向没有制造的动力一侧向的车轮就已经可以完全承载整个侧向制造的动力。但是,一旦某个主销管道被制冷损坏从而发生制冷漏液,就会造成两侧制冷机动力不平衡,这时制动前轮要朝着制动力大的那个方向围绕主销进行高速转动,出现两侧制动力的跑偏。不过可以通过手动调节后轮主销的反向偏移动力差距,让它变正为负，这时不同的平衡制力机动力偏差会直接促使制动车轮高速发生一个反向高速旋转,避免两侧制力机动力不均而直接导致两侧制动力的跑偏。但是以上主销的高速偏移转向差距的数值一般也都不宜太小,否则不仅可能会直接使得车辆转向轮胎变得沉重,而且当车辆轮胎在高速转向时,会直接使得车辆轮胎和两侧路面之间还会产生很大的转向摩擦力,加剧了车辆轮胎的严重磨损。双回路联合制动增压系统的排气管路结构布设及其形式宜尽量不要选择Ⅱ型或者是X型。对于中型和重型等具有后轮较大载荷的轻型商业用途重型汽车,最好不要选择Ⅱ型三轴布置的后轮形式;对于驾驶品质比较偏前的重型车辆,如中型乘用车及轻型用途轿车多数都会采用Ⅱ或X型后轮布置。另外三种类型结构相对前两者较复杂，它们分别为：HI型，如图3（c）所示，指两个前轮制动器的半数轮缸和后轮制动器轮缸为一条回路。LL型，如图3（d）所示，指两个前轮制动器的半数轮缸和后轮单个制动器构成回路，共两个回路。HH型，如图3（e）所示，指两个前轮制动器的半数轮缸和两个后轮制动器的半数轮缸公用一个回路。2.6 制动主缸的设计方案为了大大改善高速驾驶安全的控制性能,车辆的高速行驶安全控制制动系统就是使用了一种双回路式减速制动。双回路单腔制动电机系统设计中的单腔制动电机主缸为串列式的或双腔回路制动的电机主缸,单电机室式双腔制动的电机主缸目前已全部取消。汽车液压制动的缸式主缸通常采用单腔串联式或双腔液压制动。如图4所示，两个主缸分别用于对应两个彼此相互连接的装有单腔式齿轮制动器的主缸。当操作人员用脚踩下后腔制动活塞踏板时,踏板上的齿轮驱动控制机构系统会通过一个制动推杆把后腔的制动活塞压力推进整个罩杯内并向前进一推,后腔在罩杯内部的活塞压力高度会不断升高并继续遮挡旁边的通孔,前腔的活塞压力升高会在前腔液压和后罩杯弹簧内部体力的共同影响下继续推进罩杯前腔的制动活塞而使其高度升高。当操作人员同时踩下液压制动稳定踏板时,前后腔室内的空气液压制动稳定性能也会随之得到一定持续改善,并且会施加前后制动器。图4制动主缸2.7 驱动电机的选配对于电机的选配要满足汽车各种工况，在城市道路中路停车，怠速，起步等情况下电机的转矩有一定的要求。2.7.1驱动电机的转矩汽车要动起来，驱动力要大，加速能力也好，最大转矩满足下式 （1）式中：——电机转矩；——机械效率；——变速器传动比；——主减速器传动比；——风阻系数，取0.51。代入数据得2.7.2驱动电机的功率功率平衡方程式为 （2）满足最高稳定车速的功率 （3）代入数据得满足最大爬坡度的功率 （4）取代入数据得2.7.3驱动电机的转速最大转矩满足 （5）代入数据第3章制动系统总体设计3.1新能汽车主要参数参数如表1所示：表1汽车主要参数车型参数长×宽×高（mm）2560×1250×1650轴距(mm)1959前轮距（mm）1286后轮距（mm）1332整备质量（kg）790满载质量（kg）1040最高车速（km/h）50最大里程（km）125轮胎规格155/65R133.2 制动系统主要参数的计算以及元件选择3.2.1同步附着系数汽车的β线与I曲线如图5所示图5某汽车的β线与I曲线大部分电动车辆的前,后制动器和前轮刹车的整个制动平衡能力都应该是按照一个固定的动力值值来进行平衡分配。当一个路面的前轮同步制动附着强度系数大约相当等于一辆汽车的后轮同步制动附着强度系数时,在汽车进行紧急刹车和减速制动操作过程中,汽车的两个制动前后轮同时被驾驶人用手抱死,当二者不同时,还有另外两种抱死。（1）当＜时，踩制动踏板时时前轮先抱死，后轮后抱死拖滑。这个是稳定工况，但此时汽车失去转向能力，附着条件也未得到充分利用。（2）当＞时，刹车时后轮先抱死，前轮然后抱死拖滑。而且后轴可能同时出现侧滑，因此这个工况不稳定，而且附着利用率很低。（3）当＜时，踩刹车时前、后轮同时抱死。在这种情况下，可以避免后轴侧滑，这虽然是一种安全稳定驾驶工况，但汽车会完全丧失对转向的控制能力。因此根据以上三种情况分析可知，在汽车制动的时三种情况都不发生才是最好的。为了更加明确的表明，接下来将以计算的形式说明。如果微型电动汽车行驶的路面附着系数大概等于微型电动汽车的同步附着强度系数时，这时的制动减速度，即，q是制动强度。换句话说，当汽车在其余路面上制动时，车轮被抱死拖滑的时候汽车的制动强度一定是小于路面的附着系数的。因此，只有在路面的附着系数大致等于车辆同步附着系数的时候，附着条件才有机会得到更好的综合利用。查阅资料得3.2.2制动力分配系数根据公式： （6）式中：——汽车的轴距；——制动力分配系数；——满载时汽车的质心高度；——满载时汽车质心到前轴中心的距离；——满载时汽车质心到后轴中心的距离。计算可知为3.2.3附着系数和制动强度的利用率从而得到 （7）式中：——制动强度；——汽车满载质量；——车轮有效半径；——前轴最大制动力矩；——后轴最大制动力矩。取集中的附着系数是0.85 （8）计算得制动强度利用率为： （9）式中：——制动强度；——汽车在运行时所出现的最大附着系数。计算得3.2.4制动器的最大制动力矩 （10）式中：——汽车轴距；——汽车在运行时所出现的最大附着系数；——车轮有效半径；——制动强度；——汽车满载质量。后轴制动力矩为 （11）因此计算前轮的制动器制动力大小为721N3.2.5制动器的制动因数制动因数公式定义为： （12）全盘式制动器为 （13）式中：——制动器的摩擦力矩；——制动块对制动盘的压紧力；——摩擦系数；——制动盘数量。计算得3.2.6制动减速度 （14）式中：——前后轮总制动扭矩；——有效半径；——满载质量。3.2.7制动距离的分析匀减速制动距离： （15）式中：——消除制动盘与衬块间隙时间；——制动力增长过程所需要时间。在干的混凝土或者沥青路面，滑动附着系数为0.75汽车可以达到的减速度为 （16）计算得如果车速高于车量最高车速时，假设实际车速达到时制动距离根据GB12676和GB/T13594规定制动距离不超过21m，因此符合要求。3.3 制动器的结构参数与摩擦系数（1)制动盘直径D在开始进行盘式制动器的计算时,最后要使制动盘尺寸更大一些,一方面是为了可以扩展制动盘的有效长度,从而也可以降低制动钳的夹紧力度,另一方面,降低了制动时产生的温度。但是由于制动盘的直径和厚度往往会受到车轮直径和长度的限制,所以超过2t的汽车,制动盘长度的比例应该取决于轮的长度和直径79%。制动前盘如图6所示：图6制动前盘（2)制动盘厚度h制动盘在工作过程中的温度往往会因制动盘的厚度而受到不同程度的影响。因此为了尽可能地降低二者对此产生的影响,制动盘在选择中厚度应尽量少一些,但是要因为满足刚度的需要,所以设计尺寸不宜过小。此外,还可以在制动盘中间开挖一个孔来进行更好的通风和散热,提高制动效能。根据有关资料,选择了制动盘的厚度为25mm。（3)摩擦衬块外半径与内半径规定外内半径之间的比率不大于1.5。如果由于比例过高或偏大,在正常工作进行过程中由于衬块的外部和内部圆周速度之间相差非常大,进而造成制动盘的磨损不均匀,接触表面积很少,慢慢地累计,制动力矩也变大了,进而降低制动效能。制动盘半径外直径取208mm,,综合考虑取140mm（4）制动衬块工作面积A制动器衬片摩擦面积取值范围如表2所示。根据制动衬块的面积标准。计算工作面积为表2制动器衬片摩擦面积汽车类别质量单个制动器总的衬片摩擦面积轿车0.9~1.51.5~2.5100~200200~300货车和客车1.0~1.51.5~2.52.5~3.53.5~7.07.0~12.012.0~17.0120~200150~250（150~200）250~400300~650550~1000600~1500（600~1200）3.4制动器的热容量和温升的核算制动器的热容量和温升理论上的标准 （17）式中：——各制动盘总质量；——制动轮缸的一个整体的总的工作容积——和制动盘相连的受热金属件的质量；——比热容，对铸铁，对铝合金；——和制动盘相连的受热金属的比热容；——制动盘的温升（从到完全停车，温升不大于）；——满载时汽车在制动时由动能转变为热能，由于制动过程很快，所以制动产生的热量全部被前、后制动器吸收，按前、后轴制动力的比率分配。 （18） （19）式中：——满载汽车质量；——汽车制动时的初速度，可取；——汽车制动器制动力分配系数。因135294＞124800，制动器的热容量和温升满足规定3.5制动器的磨损特性计算车辆的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为 （20） （21） （22）式中：——汽车回转质量换算系数；——汽车总质量；——汽车制动初速度与终速度；——制动减速度；——制动时间；——前、后制动器衬块的摩擦面积。在紧急制动到时，可近似认为，则有 （23）根据汽车数据此时制动器的比能量耗散率不超过计算得单个车轮制动器的比摩擦力为 （24）式中：——制动盘的有效半径；——单个车轮制动器的制动力矩。计算得3.6驻车制动计算汽车的上坡受力如图7所示。（1）汽车停驻上坡路得极限倾角 （25）计算得根据标准坡度要求要大于16%~20%，也就是要大于9.1°~11.3°,故满足。（2）下坡路倾斜角 （26）计算得根据标准坡度要求要大于16%~20%，也就是要大于9.1°~11.3°,故满足。图7汽车上路受力图第4章制动驱动机构的设计计算4.1 制动轮缸设计4.1.1制动轮缸直径与工作容积据手册知，制动缸对制动蹄的作用力 P,轮缸的直径d和液压p的关系为： （27）制动管路的液压通常控制为10MPa到12MPa之间,然而盘式制动器的液压会控制到更高。压力越大,轮缸的长度和直径也会约为较小,因此这对于制动管道的软、硬导体管和它的连接口有更严格的要求,同时他的密封性,耐压和强度都会有所要求。按照国家的标准规定尺寸的要求，缸体的直径选取在：19mm，22mm，24mm，25mm，28mm，30mm，32mm，35mm，38mm，40mm，45mm，50mm，55mm中。选取p=11MPa，则可选轮缸直径为30mm在其中单个轮缸的工作容积为下式 （28）式中：——轮缸活塞的数量；——单个轮缸的活塞直径；——单个轮缸在进行彻底刹车制动的行程。据手册知，制动器范围设计为；取计算得 （29）式中：——轮缸的数量4.1.2轮缸活塞宽度和筒体内部宽度活塞的宽度计算公式是： （30）计算得可取壁厚，由于，于是要按规定进行校核。 （31）式中：——轮缸的壁厚（mm）；——材料的许用应力；——实测压力（如果缸的额定压力Mpa，可取）；（为材料抗拉强度，为安全系数，一般取）。计算结果，因此壁厚强度满足规范。4.2 制动主缸设计4.2.1制动主缸直径与工作容积根据手册相关标准制动主缸直径的取值范围为：19mm，22mm，26mm，28mm，32mm，35mm，38mm，40mm，45mm。公式如下： （32）式中：——在液压的作用下因制动软管的变形而引起容积的增量；——所有轮缸的总的工作容积；设计微型电动汽车制动管路之初，考虑到汽车制动软管会发生较大变形，工作容积可取，货车为；——制动轮缸的一个整体的总的工作容积。活塞直径和行程大小： （33）取，，即求知根据国家规定的尺寸可以取4.2.2主缸活塞宽度和筒壁内部宽度活塞的宽度计算公式为 （34）计算得。可取壁厚，因，于是要进行校核。 （35）式中：——轮缸的壁厚（mm）；——压力；——材料的许用应力；（为材料抗拉强度，为安全系数，一般取）。因，算得结果壁厚强度满足规定。4.3制动踏板力与踏板行程踏板力为下式： （36）式中：——制动主缸活塞直径；——真空助力器的助力比；——制动管路的液压；——制动踏板机构传动比；——机械效率制动踏板工作行程为下式 （37）式中：——主缸推杆到活塞的间距，取2mm；——活塞不到达工作的最高位置一直到被封闭制动机构与主缸之间的通道相连接所需要通过的行程，也就是活塞的空白行程。由于制动器零件会发生弹性形变和热变形另外，所以确定缸体的主缸容积时也要考虑在内。因为制动液的体积问题,制动踏板在正常运转时的工况下行程量一般应该超过正常运转时的40%~60%。踏板力F在选择时不应大于500N-700N和170mm-180mm。小型轿车一般为小值。制动管路为了有效地避免空气的进入,在进行计算时,要保证在驾驶员松开制动踏板后,制动管道中的剩余压力一般应该始终维持在0.05MPa到0.14MPa区间是适当的。4.4真空助力器4.4.1真空助力器作用真空助力器是利用真空对制动踏板进行助力的装置，通过踩踏板直接控制。如图8所示[14]。4.4.2真空助力器的选择标准。如果多次计算的的值18，那么真空助力器一定要安装。4.4.3助力比的确定汽车总制动力 （38）式中：——轮胎有效半径（mm）——踏板力（ N） ；对于紧凑型轿车200-250；对于大型长途客运及货车300-450；——制动器的效能因素；——踏板行程；——一个制动器的动作行程（mm）;——效率；——制动器作用半径（mm）。而在没有助力情况下，总制动力和踏板力的比值即和的比值 （39）通过上述公式就能得到肯定，只有在制动力和踏板力的数值被确定了下来，再根据这些公式中才能够求得助力器的助力比。参考范围如表3所示。表3参考取值范围参数盘式制动器120～1602.2～2.62.0～2.40.34～0.400.70～0.7411～24计算得可选取真空助力器的辅助减速系数应该在2.5到8.0之间,他们才能够很好地保证了汽车的减速系数是的稳定和安全性,在设计中绝对不可能会在过程中出现真空度突然丢掉或者失效等现象,这样就会使得减速系数明显地有所降低,是无法进行接下来的计算。所以,经过分析表明,真空助力比取4是合理的,也是符合设计要求的。图8真空助力器第5章防抱死制动系统5.1ABS工作原理在此之前引入一个概念，那就是滑动率，滑动率的大小对于汽车的侧滑影响巨大，一般要求滑动率尽可能低一些（15%~20%），这样以来汽车能够获得较大的制动力系数和侧向力系数，这时候制动力系数比较大，因此地面制动力大，制动距离短；侧向力系数大，地面作用于车轮的侧向力大，方向稳定性好，减轻车轮磨损。5.2附着系数与滑移率特性车轮在路面上打滑时，车轮和路面之间的附着系数会变化，改变汽车的制动力。在不同的路面，附着系数与滑移率关系如图9所示。纵坐标为附着系数（乘某一系数即可代表制动力或制动力矩），横坐标为滑移率。滑移率来表示车辆运动过程中滑动占的比例，可由下式算出： （40）式中：——汽车车速；——车轮角速度；——车轮滚动半径。图9附着系数与滑移率图可以看到，当滑移率在15% ~20%左右时，制动力系数最大。数值左侧，附着系数随滑移率呈近似线性增大。换句话说，当车轮制动力矩越来越大时，路面能提供足够高的路面制动力矩。这时候侧向力系数非常大，因此方向稳定性好，具有一定的抗侧滑能力。5.3制动时汽车动力分析根据力学模型，由下式来表述关系： （41） （42） （43）车轮加速度与角加速度的关系为 （44）简化公式后 （45）代入数据可以分析，当制动力矩发生变化时，车轮的圆周切向加速度会因此发生明显变化。可以假设，制动力矩只变化2%时，车轮的圆周切向加速度就会变化1g式中：——汽车速度；——车轮滚动半径；——重力加速度；——路面的附着力矩；——路面附着系数；——车轮静负荷；——车轮转动惯量；——车轮的角加速度；——滑移率；——制动力矩。由此可以看来，滑动率和车轮角加速度与制动力有很大关系，一方面能够说明车轮是否将趋于抱死，另一方面它的控制也很灵敏。第6章制动系统仿真测试6.1整车模型建立为了研究感载比例阀拐点的不同对汽车制动距离的影响，此次仿真采用的是Carsim软件，将车辆整体参数输入系统，如图10所示图10整车参数制动原理如图11所示图11制动原理图 感载比例阀能够保证车辆在行驶时前后轮负荷有合适的比例，并确保在汽车紧急制动时后轮不发生抱死。使制动力分配曲线接近理想的制动力分配曲线，满足法规要求。6.2制动参数的键入表4制动系统参数零件参数前制动器形式盘式制动半径（mm）210制动因数4后制动器形式盘式制动半径（mm）210制动因数4真空助力器及主缸助力比4主缸直径（mm）26相关参数输入系统得到真空度曲线如图12所示和卡钳流量曲线如图13所示图12真空度曲线图13卡钳流量曲线6.3制动分析当改变感载比例阀的拐点后能否对车辆的制动性能产生影响，故引入以下研究，感载阀拐点为3.2时如图14所示，改变感载阀拐点为4时如图15所示；图14感载比例阀拐点3.2图15感载比例阀拐点4当感载阀的拐点为3.2时，制动距离曲线如图16所示。拐点为4时的制动距离曲线如图17所示。图16制动距离曲线图17制动距离曲线通过以上两图可知，当感载比例阀拐点改变之后，采用紧急制动，刹车距离由47.5m降低到39.80m.所以可将拐点改为4在不以感载阀拐点为前提时，通过章节3.2.7计算到如果车速高于车量最高车速时，假设实际车速达到时，制动距离达到17.08m根据GB12676和GB/T13594规定符合要求。通过Carsim的仿真最主要是可以直观的反应改变条件后对汽车制动距离的影响，能够减少不必要的成本投入。结论本毕业设计项目是一个微型电动汽车的制动系统作为其研究的对象,通过分析微型电动汽车制动系统的结构与形式分析,在制动系统刹车前后,制动管道的布置,对主缸进行了相应的设计及测量,从而促使该制动系统具备了足够的制动效能。在其设计中为了保证电动汽车的驾驶安全性和舒适度以及适当地改善其经济,所以在其设计中提出了一种实用的分析电动汽车理论并在其中采用了四轮蝶式式制动器;系列双腔液压发动机主缸;采用X型双管制动。此外,还在其上安装了真空助力器。让相关评价指标更加符合要求此次毕业设计工作对于我来说,最大的感受并不是因为我已经完成了毕业设计本身这个工作。而是在顺利地完成这个毕业设计工作任务的整个过程中,在遇到不懂的时候,去哪找资源，该如何运用，最后去解决难题。同时我运用四年所学的一些相关知识知识,做到了融会贯通,不仅把知识记牢,学会,同时还要理论联系实际。所以来说,本次毕业设计活动就是我对自己