1、密级：编号：“中国高水平汽车自主创新能力建设”项目名称：“中气”底盘研究与开发制动系统设计计算书编制： 日期：校对： 日期：审核： 日期：批准： 日期：上海同济同捷科技股份有限公司长春孔辉汽车科技有限公司2008 年 12 月中国高水平汽车自主创新能力建设底盘制动系统设计计算书目 录1 基本参数输入 . - 1 -2 制动系统的相关法规 . - 2 -3 整车制动力分配计算 . - 2 -3.1 汽车质心距前后轴中心线距离的计算 . - 2 -3.2理想前后地面制动力的计算 . - 2 -3.3 前后制动器缸径的确定 . - 4 -3.4 确定制动力分配系数 . - 5 -3.5 确定同步附着
2、系数 0 . - 5 -4 制动力分配曲线的分析 . - 5 -4.1绘制 I 曲线和 曲线 . - 5 -4.2 前后制动器制动力分配的合理性分析 . - 6 -4.2.1 制动法规要求 . - 7 -4.2.2 前后轴利用附着系数曲线的分析 . - 7 -5 制动系统结构参数的确定 . - 9 -5.1 制动管路的选择 . - 9 -5.2 制动主缸的结构参数的确定 . - 9 -5.2.1轮缸容积的确定 . - 10 -5.2.2软管容积增量的确定 . - 10 -5.2.3主缸容积的确定 . - 10 -5.2.4主缸活塞直径的确定 . - 11 -5.2.5主缸行程的确定 . - 1
3、1 -5.3 踏板机构的选择 . - 11 -5.4 制动踏板杠杆比的确定 . - 12 -5.4.1真空助力比的确定 . - 12 -5.4.2踏板行程的确定 . - 12 -5.4.3主缸最大压力的确定 . - 12 -5.4.4主缸工作压力的确定 . - 13 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书5.4.5 最大踏板力的确定 .- 13 -6 驻车性能的计算 . - 13 -7 制动性能的校核 . - 14 -7.1 制动减速度的计算 . - 15 -7.2制动距离的计算 . 错误！未定义书签。8 结论 . - 17 -参考文献 . - 17 - 1 -中国高水平汽车自主创
4、新能力建设制动系统设计计算书1 基本参数输入制动系统设计计算需要给定的参数见表 1.表 1 计算参数输入基本参数项目 代号 单位 参数数值 备注轴距 L mm 2950 总体组确定空载质量 m1 Kg 1500 总体组确定空载前轴质量Wf 1 Kg 855 总体组确定空载后轴质量Wr 2 Kg 645 总体组确定空载质心高度Hg1 mm 573 总体组确定满载质量 m2 Kg 1925 总体组确定满载前轴质量Wf 2 Kg 962.5 总体组确定满载后轴质量Wr 2 Kg 962.5 总体组确定满载质心高度Hg 2 mm 553 总体组确定车轮滚动半径 R mm 328 设计值前后轮缸数量 n
5、 2/2 设计值前器制动半径 RB f mm 135 设计值后器制动半径 RBr mm 107.5 设计值汽车设计最高车速 V Km/h 220 总体组确定制动踏板杠杆比 ip 3.5 设计值前后制动器效能因数 C f / Cr 0.76/0.76 设计值前后制动器摩擦系数 0.38 设计值制动轮缸行程 mm 0.7 设计值主缸行程 Sm mm 18+18 设计值- 1 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书2 制动系统的相关法规制动系统的设计要符合相关的法规，目前的制动性能所遵循的法规主要是：1) GB 12676-1999 汽车制动系统结构性能和试验方法。2）GB 7258-2
6、004 机动车运行安全技术条件3 整车制动力分配计算3.1 汽车质心距前后轴中心线距离的计算根据力矩平衡原理，得出换算公式为：a Wr LW f Wrb W f LW f Wr将相关参数代入式（1），（2），并将计算结果列于表 2。表 2 质心距离计算结果状态 质心距前轴距离 a 质心距后轴距离 b满载 1475 1475空载 1268.5 1681.53.2 理想前后地面制动力的计算hgFz1 Fz2（1）（2）图 1 汽车受力简图- 2 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书汽车制动时的受力如图 1 所示。对后轮接地点取力矩，得:Fz1 L Gb m dudt H g对前轮接地
7、点取力矩，得:Fz 2 L Ga m dudt H g式中：Fz1 地面对前轮的法向反作用力；Fz 2 地面对后轮的法向反作用力；m 汽车质量；G 汽车重力；b 汽车质心至后轴中心线的距离；a汽车质心至前轴中心线的距离；H g 汽车质心高度；du/dt汽车减速度。则可求得地面法向反作用力为：G H g duF b z1L g dtG H g duF a z 2L g dt在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于附着力；并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即：F1 F 2 GGF F b H （ 3）1 z1 gLGF F a H （ 4） 2
8、z 2 gL式中 F 1 前轮制动器制动力；- 3 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书F 2 后轮制动器制动力； 地面附着系数。代入相关参数，这里取常用路面附着系数 =0.8，计算出满载状态下理想的前后地面制动力为：F1 Fz1 =9809.288 N。F 2 Fz 2 =5282.712 N。3.3 前后制动器缸径的确定根据汽车理论，实际制动力的分配曲线是在理想的制动力分配曲线的基础上获得的。即实际前后地面制动力的表达式为：FB1 2C f / 4 D f 2 Pf RB fR2C / 4 D 2 P RBr r r rFB 2 R地面制动力和制动器制动力在数值上相等。所以，
9、前后轮缸直径的计算式如下：2 FB1 RD f （ 5）Pf C f RB f2 FB2 RDr （ 6）Pr Cr RBr式中： D f 、 D r 前后轮缸直径；FB1 、 F B2 前后地面制动力；C f 、 C r 前后制动器效能因数；RBf 、 RB r 前后制动器工作半径；Pf ， P r 管路压力。在制动时一般不超过 812MPa 。选取常用压力 8MPa 。- 4 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书计算得出前后轮缸直径为 D f =48.7 mm， D r =41.09 mm。轮缸直径经过圆整，并应符合HG2865-1997 标准规定的尺寸系列。所以。确定前后轮
10、缸直径为：D f =50 mm， D r =40 mm.3.4 确定制动力分配系数制动力分配系数定义为：用前制动器制动力与汽车总的制动器制动力之比来表明分配的比例。即：FB1 F F （7）B1 B2=0.662。3.5 确定同步附着系数 0同步附着系数反应汽车制动性能的一个参数。同步附着系数用解析法求得的表达式为：L b0 （8）H g代入相关参数到式（8），得：空载时同步附着系数为 0.474。满载时同步附着系数为 0.864。4 制动力分配曲线的分析4.1 绘制 I 曲线和 曲线根据公式（3）、（4），代入不同附着系数值，得到一组关于前后制动器制动力的计算数据，并将计算数据绘成以 F 1
11、 ， F 2 为坐标的曲线，即为理想的前后轮制动器制动力分配曲线，并将 曲线绘在同一坐标系内。见图 2- 5 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书图 2 理想制动力分配曲线4.2 前后制动器制动力分配的合理性分析汽车的制动力的分配合理性，可以用二种方法来描述：一是用理想制动力分配线来描述，二是用利用附着系数与制动强度之间的关系来描述。下文所用参数说明如下： 利用附着系数；Z 制动强度； f 、 r 前后轴利用附着系数；0 同步附着系数； 制动力分配比；- 6 -中国高水平汽车自主创新能力建设制动系统设计计算书 附着系数利用率；4.2.1 制动法规要求(1) 利用附着系数 在 0.
12、2-0.8 之间，制动强度 Z 0.1 0.85( 0.2) ，或利用附着系数 (Z 0.07) / 0.85 。(2) Z 值在 0.15-0.8 之间，车辆处于各种载荷状态时， f 线应在 r 线之上，但 Z 值在 0.3-0.45 之间时，若 r 不超过 Z 线以上 0.05 ，则允许 r 线位于 f 线之上。4.2.2 前后轴利用附着系数曲线的分析求得前轴利用附着系数 f 曲线为： Z f （ 9）1 b Z H g L求得后轴利用附着系数 f 曲线为：1 Z r （ 10）1 a Z H g L将上述关系式绘成曲线，即前后轴利用附着系数与制动强度的关系曲线，见图 3。利用附着系数越接近制动强度，则路面附着条件就发挥的越充分，汽车制动力的分配合理性就越高。按照利用附着系数曲线图来考虑，为了防止后轮抱死并提高制动效率，前轴利用附着系数曲线应总在 45 度对角线下方，即总在后轴利用附着系数曲线下方，同时还应靠近图中 Z 曲线。结论：空满载状态下，汽车制动力的分配比较合理。- 7 -
