汽车设计第十章制动系设计

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1、汽车设计电子教案 1第 10章 制 动 系 设 计 汽车设计电子教案 2 10.1 概 述1.分类: (1) 行车制动装置(2) 驻车制动装置(3) 应急制动装置(4) 辅助制动装置2. 制动系统设计的主要要求 (1)足够的制动能力 (2)行车制动至少要有两套独立的驱动制动器的管路 (3)在任何速度下制动，汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性 (4)要求制动能力的水稳定性好 (5)要求制动能力的热稳定性好 (6)操纵轻便，并具有良好的随动性 (7)作用滞后时间应尽可能短 (8)一旦牵引车和挂车之间的连接制动管路损坏，牵引车应有防止压缩空气进一步漏失的装置(9)列车各轴应有正确的制动力分配，还应使

2、主、挂车之间各轴制动开始起作用的时间相协调 (10)摩擦副磨损后应有能消除因磨损而产生的间隙的机构 (11)当制动驱动装置的任何元件发生故障时，应有报警装置 (12) 减少公害 汽车设计电子教案 310.2 制动器的结构方案分析10.2.1 制动器效能制动器效能的含义是在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。制动器效能因数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。 0/M RK F制动器效能的稳定性主要取决于其效能因数 对摩擦因数的敏感 性，即 。 大，稳定性变差，即摩擦因数的改变，对效能因数影响较大； 小，稳定性较好，即摩擦因数的改变，对效能因数影响较小。Kd /dK

3、 f d /dK fd /dK f。 汽车设计电子教案 410.2.2 鼓式制动器1鼓式制动器的分类鼓式制动器可分为领从蹄式、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，其结构形式如图10.1所示。 汽车设计电子教案 5 2鼓式制动器的特点领蹄的效能因数为从蹄的效能因数为1t1 f1 1t1 1 101 01 hfM F R h RK a aF R F R R ff R 1 1 1t1 2 1dd a h hf fK R R Rf a fR 2t2 f2 2t2 2 202 02 h fM F R h RK a aF R F R R ff R 2 2 2t2 22dd a h

4、hf fK R R Rf a fR 汽车设计电子教案 62鼓式制动器的特点制动器效能因数K与摩擦因数 f的关系曲线如图10.5所示，这些制动器的基本尺寸比例相同。图10.5 鼓式制动器性能因数与摩擦因数的关系1-双向增力式 2-双领蹄式 3-领从蹄式 4-双从蹄式 汽车设计电子教案 710.2.3 盘式制动器1盘式制动器的分类1)固定钳式2)浮动钳式浮动钳式又有滑动钳式和摆动钳式两种结构。 汽车设计电子教案 8 10.2.3 盘式制动器2盘式制动器的特点与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点：(1)热稳定性好。 (2)水稳定性好。 (3)制动力矩与汽车行驶方向无关。 (4)易于构成双回路制动系

5、，使系统有较高的可靠性和安全性。(5)制动盘的热膨胀不会造成制动踏板的行程损失。 (6)衬块比制动蹄上的摩擦衬片更容易更换 (7)衬块与制动盘之间的间隙小 (8)易于实现间隙自动调整。 盘式制动器的缺点如下：(1) 难以完全防止尘污和锈蚀。(2) 兼作驻车制动器时，所需要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。 汽车设计电子教案 910.2.3 盘式制动器3制动钳的安装与轮毂轴承载荷 汽车设计电子教案 1010.3 制动器主要参数的确定 10.3.1 鼓式制动器主要参数的确定1)制动鼓直径2)摩擦衬片宽

6、度b和包角3)摩擦衬片起始角04)制动器中心到张开力F0作用线的距离e5)制动蹄支承点位置坐标a和cD 10.3.2 盘式制动器主要参数的确定1)制动盘直径D2)制动盘厚度 3)摩擦衬块外半径 与内半径 4)制动衬块工作面积A 2R 1R 汽车设计电子教案 1110.4 制动器的设计计算10.4.1 鼓式制动器的设计计算1压力沿衬片长度方向的分布规律(1) 计算有两个自由度的紧蹄 1 1 1 1 1 cosBC B B 1 1 1 90 1 1 1 1maxB B OO 1 1max 1 1max 1 1cos sin 1 1 max 1 1sinP k p (a) 有两个自由度的紧蹄 (b)

7、 有一个自由度的紧蹄 汽车设计电子教案 1210.4.1 鼓式制动器的设计计算1压力沿衬片长度方向的分布规律(1) 计算有一个自由度的紧蹄(a) 有两个自由度的紧蹄 (b) 有一个自由度的紧蹄1 1 1 1 dB B AB 1 1 1 1 1 1 1 1 1sin sin dBC B B AB 1 1 11 1sin sin sinAB OA R 1 1 1sin sinAB R 1 sin dR 1 1 maxsin d d sin sinp k kR kR p 汽车设计电子教案 1310.4.1 鼓式制动器的设计计算2计算蹄片上的制动力矩(一个自由度的蹄片 ) 1 maxd d sin d

8、F p bR p bR t1 1 max2 2max maxd sin dsin d cos cosM F fR p bR fRp bR f p bR f 2t1 1 f fd dM F fR p bR fR p bR f t1max 2 cos cosMp bR f t1f 2 Mp bR f maxf cos cospp 汽车设计电子教案 1410.4.1 鼓式制动器的设计计算3制动力矩与张开力的关系t1 1 1M fFR01 0 x 1 1 1 1cos cos sin 0F F F fF 01 x 1 1 0F a F c fFR 01 1 1 1 1 01 0 1 1cos sin

9、cos 0F a F fF F c fFR 01 0 011 1 1 1 1 1 1coscos sin cos sinF a c F hF c f fR c f fR 01 1t1 1 1 01 11 1 1cos sinF hfRM fFR F Dc f fR 紧蹄上 02 2t2 02 22 2 2cos sinF hfRM F Dc f fR 松蹄 x max max2max d cos 90 d sin sin d sin2 sin2 sin2sin d 4F F F p bRp bRp bR y max maxmax d sin 90 d cos sin d coscos2 cos

10、2sin cos d 4F F F p bRp bRp bR yx cos2 cos2arctan 2 sin2 sin2FF 2 2max1 2 sin2 sin2 cos2 cos24p bRF 1 2t1 max1 1 2 2cos cos4 cos cos2 sin2 sin2 cos2 cos2M p bR fR fF fFR 汽车设计电子教案 1510.4.1 鼓式制动器的设计计算3制动力矩与张开力的关系制动器有两块蹄片，鼓上的制动力矩等于它们的摩擦力矩之和 t1 t2 01 1 02 2M M M F D F D 0 01 02 1 2MF F F D D 在用液力驱动时 用凸轮

11、张开机构时01 10.5MF D 02 20.5MF D蹄自锁的条件是 1 1 1cos sin 0c f fR 11 1cossincf R c 自锁 汽车设计电子教案 1610.4.2 盘式制动器的设计计算 2 21 1 2 3 32 12d d d d2 3R RR RM pR RfR pf R R fp R R 0 a2M fF R 21 2 2 2 22 10 2 1d d 2 2RR R RF pR R p p R R 3 3 3 32 1 2 1a 2 22 20 2 12 14 232 32fp R RM R RR fF R Rfp R R 10.4.3 衬片磨损特性的计算 2

12、 2a 1 21 112 2m v ve tA 2 2a 1 22 21 12 2m v ve tA 汽车设计电子教案 1710.4.4 应急制动和驻车制动所需的制动力矩1应急制动a 1B2 2 gm gLF F L h a 1B2 e egm gLF r rL h 2驻车制动 g12 a cos sinhLF m g L L g12 a cos sinhLF m g L L g1a 1 1 a 1cos sin sinhLm g m gL L 11 garctan LL h 11 garctan LL h 下坡路倾角 汽车设计电子教案 1810.5 制动驱动机构的设计计算10.5.1 制动驱

13、动机构的形式1简单制动2动力制动3伺服制动10.5.2 分路系统(1)一轴对一轴(II)型 (2)交叉(X)型 (3) 一轴半对半轴(HI)型 (4) 半轴一轮对半轴一轮(LL)型 (5) 双半轴对双半轴(HH)型 汽车设计电子教案 1910.5.3 液压制动驱动机构的设计计算1制动轮缸直径与工作容积w 2 Pd p 2w w14 nV d 1 2 3 4 ww 1mV V2制动主缸直径与工作容积mV V V 2m m m4V d S3制动踏板力与踏板行程2p m p 1 14F d p i p p m m1 m2( )x i S 汽车设计电子教案 204真空助力器10.5.3 液压制动驱动机

14、构的设计计算2 2 2 2y 2 1 p 1 mc 2( )F d d F d F d 2y p 2 1( ) 1F F d d 22 1 1 4F F D p 212 2 22 1 2 /4 /4 ( )/4F D pd d d 21 s 4( 1)F D p i 22 s s 4( -1)F D pi i 2 2s 2 1 1 2i F F d d 汽车设计电子教案 2110.6 制动力调节机构10.6.1 限压阀 汽车设计电子教案 2210.6.2 比例阀2 22 1 2 24D d Fp p D D 2 22tan D dD 224 /4 /h F Dh F D 汽车设计电子教案 23

15、 10.6.3 惯性阀1惯性限压阀2惯性比例阀 22 1 24( ) d Fp pd d s tanj g aB s sGF cp jg ss acp gj G a ss a tanG jp Gcg c 汽车设计电子教案 2410.7 汽车的防抱死制动系统车轮防抱死制动系统应达到下述要求：(1) 在所有的制动、载荷和路面条件下，均能防止车轮抱死。(2) 使汽车具有最小的制动距离。(3) 保持汽车的行驶稳定性以及转向能力和可操纵性。10.7.1 ABS基本原理和理想的制动控制过程1附着系数与滑移率特性r 100%v rv 2汽车制动与车轮的旋转r( )T rZ f ( )dI T T tdt (

16、 )dv gdt f 1(2)2 f fr r r r r( ) ( ) ( )d ( ) ( )d T T t mT t T tZa r r r r g rt I I I I I 汽车设计电子教案 25汽车作应急制动时，车轮的运动状态和抱死过程如图10.28所示。 10.7.1 ABS基本原理和理想的制动控制过程3理想的制动控制过程 汽车设计电子教案 2610.7.2 ABS的结构组成1轮速传感器2电子控制器3电磁调节阀 汽车设计电子教案 27ABS的工作过程 (a) ABS不工作(b) 减压过程(d) 增压过程(c) 保压过程 汽车设计电子教案 28 10.7.3 ABS在汽车上的配置1四传感器四通道式/四轮独立控制系统2四传感器四通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统3四传感器三通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统4三传感器三通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统 汽车设计电子教案 29 10.7.3 ABS在汽车上的配置5四传感器二通道式/前轮独立控制系统 6四传感器二通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统7一传感器一通道式后轮近似低选择控制系统