新宝来汽车制动系统设计说明书(编辑修改稿)

新宝来汽车制动系统设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

小。 6．盘式制动器的摩擦衬块比鼓式制动器的摩擦衬片结构也较简单，维修、图 浮动钳盘制动器 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 8 保养容易，在磨损后容易更换。 7．摩擦衬块与制动盘间的间隙较小，所以这样就缩短了油缸活塞的操作时间，这样就有可能使制动驱动机构的力传动比增大。 8．盘式制动器容易形成多回路制动驱动系统，使系统的可靠性与安全性有了提高，以保证汽车在任何车速下各个车轮都能够一致平稳均匀制动。 9．制动盘的热膨胀不会像制动鼓热膨胀那样引起制动踏板行程损失，也使得间隙自动调整装置得以简化。 10．能够方便地实现制动器遭受较大的磨损而报警。 盘式 制动器的缺点是难于完全防止尘污和锈蚀，兼做驻车制动时，所需附加的驻车制动驱动机构较复杂，另外由于无自行增力作用，制动效能降低。 由于新宝来轿车本身体积较小，结构比较紧凑，结合上文的论述，很显然应该采用盘式制动器以满足制动性能以及结构等方面的要求。 在盘式制动器中，考虑到保证效能的基础上尽可能简化结构，缩小尺寸，因而采用浮动钳式盘式制动器。 （五）汽车制动系统的分类 制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。 行车制动：行车制动装置用作强制行驶中的汽车减速 或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。 其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。 驻车制动：驻车制动装置用于汽车可靠而无时间的停驻在一定位置甚至斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步，驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压式的，以免其产生故障。 应急制动：应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可利用应急制动装置的机械力源（如强力压缩弹簧）实现汽车制动。 应急制动装置不必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。 应急制动装置也不是每车必备，因为普通的手力驻车制动器也可以起应急制动的作用。 辅助制动：其装置用于山区行驶的汽车上，利用发动机排气制动、电涡流或液力缓速器等辅助制动装置，则可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速并减轻或解除行车制动器的负荷。 通常，在总质量为 5t 以上的客车上和12t以上的载货汽车 上装备这种辅助制动减速装置。 2． 按制动操纵能源分类 制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。 （ 1） 以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统； 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 9 （ 2） 完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统； （ 3） 兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。 制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。 同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。 现多采用液压制动系统，本设计采用液压式制动驱动机构。 分类 液压制动系统可分为 单回路制动系 统和 双回路制动系 统等。 （六） 制动性能要求 应能适应有关标准和法规的规定。 各项性能指标应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象所在国家和地区的法规和用户要求。 （ 1） 具有足够的行车制动效能和驻车制动效能。 行车制动效能评价用一定初速度和踏板力下的制动减速度和制动距离来评定 aa dvg dtGG （ 11） 由此得出 max dv gdtj  （ 12） 式中： Ga—— 汽车所受重力， N  —— 地面附着系数； g—— 重力加速度， g＝ 2ms v—— 制动初速度， 2ms 制动距离直接影响着汽车的行驶安全性，由下式决定： 221 m a x13 . 6 2 2 5 . 9 2t vS t v j   （ 13） 式中： 1t —— 制动机构滞后时间，即踩下制动踏板克服回位弹簧并消除制动块与制动盘间的间隙所需时间， 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 10 2t —— 制动器制动力增长过程所需的时间， 12tt —— 制动器的作用时间，一般在 ～ 之间； v—— 制动初速度， kmh。 驻车效能是以汽车在良好路面上能可靠而无时间限制地停驻的最大坡度来衡量的，一般应大于 25%。 工作可靠。 为此，汽车至少应有行车制动和驻车制动两套独立的制动装置，且他们的制动驱动机构也是独立的，而行车制动装置的驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，令一套应保证汽车制动效能不低于正常值的 30％，驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。 制动效能的热稳定性好。 汽车的高速制动、短时间的频繁制动，尤其是在长坡到的连续制动，会引起制动器的温升过快，温度过高。 一般会达到 300℃～ 400℃，有时甚至高达 700℃。 此时摩擦副的摩擦系数会急剧下降减小，使制动效能下降，即发生所谓的热衰退现象。 制动效能的水稳定性好。 制动器摩擦表面浸水后，会因为水的润滑作用而使摩擦副的摩擦系数急剧减小而发生所谓的水衰退现象。 制动时的汽车操纵稳定性要好。 即以任何速度制动，汽车均不应失去操纵性和方向稳定性。 为此，汽车前后制动器的制动力应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一车轴上的左右车轮制动器的制动力矩应相同。 否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；当后轮抱死而侧滑甩尾时，会失去方向稳定性；当左右车轮制动器力矩差值超过 15％时，会在制动时发生时发生汽车跑偏。 制动踏板和手柄的位置和行程应符合人机工程学要 求，即操纵性好。 作用滞后的时间应尽可能的短 制动时不应产生震动和噪声。 与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会产生自行制动。 制动系中应有音响或光信号等报警装置，以便及时发现制动驱动机构件的故障和功能失效。 全天候使用。 气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时，制动管路不应有结冰现象。 1 制动系的机件应使用寿命尽可能的长，制造成本低。 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 11 第二章 新宝来轿车制动系统的参数计算 第一节 新宝来轿车的相关参数 表 21 新宝来轿车的各项基本参数 前、后车轮转动惯量 汽车轴距 质心至前轴距离 质心高度 车轮半径 整备质量 1265kg 空载质量 960kg 迎风面积 空气阻力系数 前轮胎规格 195/65 R15 后轮胎规格 195/65 R15 第二节 制动力与制动力分配系数 汽车制动时，若忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任一角速度ω〉 0的车轮，其力矩平衡方程为 T1 FB re = 0 （ 21） 式中： T1—— 制动器对车轮作用的制动力矩，方向与车轮旋转方向相反， N m； FB—— 地面作用于车轮上的制动力，方向与汽车行驶方向相反， N； re—— 车轮有效半径， m。 令制动器制动力 Ff = Tf / re （ 22） Ff的方向与 FB相反，大小相等，且 Ff仅由制动器的结构参数决定，并与制动踏板力成正比。 但地面制动力 FB受到附着条件的限制，其值不能大于附着力 Fφ ,即 FB ≤ Fφ = Zφ （ 23） 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 12 式中： φ —— 轮胎与地面间的附着系数；（选取普通沥青干燥路面φ =） Z—— 地面对车轮的法向反力。 图 制动时汽车受力 当制动器制动力和地面制动力达到附着力的值时，车轮即抱死滑移。 当ω =0以后，地面制动力达到附着力的值后就不再增加。 图 所示为汽车水平路面上制动时的受力情况。 图中忽略了空气阻力、旋转质量减速时产生的惯性力偶矩以及汽车的滚动阻力偶矩。 另外，在以下的分析中还忽略了制动时车轮边滚边滑的情况，且附着系数只取一个定值φ。 根据图 2. 1 所示的受力情况，对后轴车轮接地点取力矩，得平衡式： gtu hddmGLLZ  21 （ 24） 对前轴车轮的接地点取力矩，得平衡式： gtu hddmGLLZ  12 （ 25） 式中： Z Z2—— 制动时水平地面对前、后轴车轮的法向反力， N； L—— 汽车轴距， mm； L L2—— 汽车质心距前、后轴距离， mm； hg—— 汽车质心高度， mm； G—— 汽车所受重力， N； m—— 汽车质量， kg； dtdu —— 汽车制动减速度， m/s2。 根据上述受力分析，考虑到汽车制动时的轴荷转移及 G=mg，式中 g为重力加速度，则可求汽车制动时水平地面对前后轴车轮的法向反力： 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 13 Z1 = )(2 dtdughLLG g Z2 = )(1 dtdughLLG g 因为 dtdu =qg， q 为制动强度，则汽车制动时水平低面对车轮的法向反力为： Z1 = )(2 gqhLLG  Z2 = )(1 gqhLLG  若在附着系数φ = 的路面上制动，前后轮均抱死（同时抱死或先后抱死），此时为最大制动强度的情况，汽车总的地面制动力等于前后轴车轮总的附着力，有： FB = Fφ = Gφ = mdtdu 或 dtdu = gφ 代入式（ ），得到这种制动情况下前后轮所受的地面法向作用力为： Z1 = )(2 ghLLG  Z2 = )(1 ghLLG  代入数据 1 2 3 9 *1 2 6 5 G N L L1 L m 得到： Z1 = ， Z2 = ； 前后车轮同时抱死即前后轴车轮附着力同时被充分利用的条件为： Ff1 = FB1 = Φ Z1 = Ff2 = FB2 = Φ Z2 = 式中： Ff1 、 Ff2—— 前、后轴车轮的制动器制动力。 很容易得到制动力分配系数： 211fff FF F = （ 29） （ 26） （ 27） （ 28） 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 14 第三节 同步附着系数 由式（ 29）可得 112ffFF= （ 210） 式（ 210）在图 中为一条通过坐标原点且斜率为 的斜线，称为  线，为汽车的实际前后制动器制动力分配线。 图中  线与 I线交于 B点，此处的 附着系数φ =φ 0为同步附着系数。 对于前后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在附着系数φ等于φ 0 时前后车轮制动器才会同时抱死，当汽车在不同附着系数路面制动时，可能有三种情况： （ 1）φ φ 0，  线位于 I 线下方，制动时总是前轮先抱死，这是稳定工况但是丧失转向能力； （ 2）φ =φ 0，制动时前后轮同时抱死，这也是稳定 工况，但同时丧失转向能力； （ 3）φ φ 0，  线位于 I 线上方，后轮先抱死，容易出现后轴侧滑而使车辆失去方向稳定性。 分析表明，只有在φ =φ 0的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。 为了防止侧滑甩尾丧失操纵稳定性，各类汽车的φ 0值都有增大的趋势。 第四节 制动器最大制动力矩 对于盘式制动器而言，若衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为 fNRTf 2 （ 211） 式中： f—— 摩擦系数，本题目为 ； N—— 单侧制动块对制动盘的压紧力； R—— 作用半径，本题目为。 已知前后轴制动力 Ff1 = ， Ff2 = ；则前后轴每个车轮的制动力矩为： 图  线 长春 大学 2020 届本科生毕业设计 15 mNrFT rff  **11 mNrFT rff  8 6**21 式中： rr—— 车轮半径，本题目为。 根据式（ 211），可以计算出制动块对制动盘的压紧力：。