1、第七章 制动系统匹配与设计第七章 制动系统设计制动系是汽车的一个重要的组成部分。它直接影响汽车的行驶安全性。为了保证汽车有良好的制动效能，应该合理地确定汽车的制动性能及制动系结构。7.1 制动动力学7.1.1 稳定状态下的加速和制动加速力和制动力通过轮胎和地表的接触面从车辆传送到路面。惯性力作用于车辆的重心，引起一阵颠簸。在这个过程中当刹车时，前后轮的负载各自增加或减少；而当加速时，情况正好相反。制动和加速的过程只能通过纵向的加速度 ax加以区分。下面，我们先来分析一辆双轴汽车的制动过程。最终产生结果的前后轮负载 和 ，在制动过ZVFh程中，图 7.1 随着静止平衡和制动减速的条件而变为：（7
2、.1a）lhmalgFxVZV（7.1b）lmxh设作用于前后轴的摩擦系数分别为 fV和 fh,那么制动力为：2VZXfF（7.2a）hZXhf（7.2b）图 7.1 双轴汽车的刹车过程它们的总和便是作用于车辆上的减速力。（7.3）xXhVmaF对于制动过程，f V和 fh是负的。如果要求两轴上的抓力相等，这种相等使 fVf ha x/g，理想的制动力分配是：)/()(glhalgmFxvxXV（7.4）)/(llxvxXh（7.5）这是一个抛物线 Fxh(Fxv)和参数 ax的参数表现。3在图 7.1 的右半部分，显示了一辆普通载人汽车的理想制动力分配。实践中，向两边分配制动力通常被选用来防
3、止过早的过度制动，或是由刹车片摩擦偏差而引起的后轮所死，因为后轮锁死后将几乎无法抓地，车辆将会失去控制。然而防抱死刹车系统将会减轻这个问题。当然，每一个负载状态都有它各自的理想制动力分配。如果所有负载状态都必须由一个固定的分配去应对，那么最重要的条件往往就是空车载司机的情况。虽然，固定的分配在更多负载时无法实现最优化的制动力分配，b 线显示了当后轴的制动力未超过理想值直到最大减速度为 0.8g 时的制动力分配情况。弯曲的分配曲线可通过如下方法应用。图 7.2 半挂车的刹车过程情况（c）使用一个后轴限压阀，情况（d）使用减压阀。那些负载变化巨大的车辆，比如说卡车，或4火车站货车及很多前轮驱动车，
4、都有减压阀，并且带有一个可变的突变点，具体要看静止时的轴上负载（所谓的“制动力调节器” ） 。在一辆双轴车上，轮子在制动中的负载只取决于减速度，而不取决于设定的制动力分配。但这对于有三个或以上轴的车辆来说并不适用。例如拖车，图7.2，高度协调了拖车接点的 hk,h1 和 h2,拖拉机和拖车的重心，设定的制动力分配决定了连接力 Fxk和 F2k，从而决定了各轴上力的分布。这里建立的制定过程等式仍然有效，对于加速，加速度为正值。7.2、制动系统设计与匹配的总布置设计硬点或输入参数新车型总体设计时能够基本估算如下基本设计参数, 这些参数作为制动系统的匹配和优化设计的输入参数.已知参数 A 车型 B
5、车型轴距（mm） 1840 2450整车整备质量（Kg） 830 9225满载质量（Kg） 1410 1502空载时质心距前轴中心线的距离（mm）864.6 1242空载时质心高度（mm） 500 500满载时质心距前轴中心线的距离（mm）978.7 1462满载时质心高度（mm ） 730 7307.3、理想的前、后制动器制动力分配曲线7.3.1 基本理论(1) 地面对前、后车轮的法向反作用力在分析前、后轮制动器制动力分配比例以前，首先了解地面作用于前、后车轮的法向反作用力。图 7.3.1hgFz126由图 7.3.1，对后轮接地点取力矩得 gzhdtumGbLF1式中：地面对前轮的法向反作
6、用力；1zF汽车重力；G汽车质心至后轴中心线的距离；b汽车质量；m汽车质心高度；gh汽车减速度。dtu对前轮接地点取力矩，得 gzhdtumGaLF2式中 地面对后轮的法向反作用力；2zF汽车质心至前轴中心线的距离。a则可求得地面法向反作用力为 dtughbLGFz1（7.3.1）dtughaLGFz27(2) 前、后制动器制动力分配曲线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： GF21z2z消去变量 ，得（7.3.2）)2(42111 FhGbgLbhGFgg7.3.2 计算算例与计算结果由上述
7、结果可以分别得出车型 A 和车型 B 的前、后车轮同时抱死时前、后制动器制动力的关系曲线理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称 I 曲线。(1) 车型 B 的 I 曲线下图为车型 B 空载和满载时候的 I 曲线（N）2F81F(2) 车型 A 的 I 曲线下图分别为车型 A 空载、满载的 I 曲线（N）2F91F7.4、前、后轮制动器制动力矩的确定7.4.1 车型 B 制动器的制动力矩计算车型 B 所采用的为：前面为盘式制动器，后面为鼓式制动器。下面就两种制动器分别进行制动力矩的计算。已知制动总泵的参数如下：总泵缸径 22.22mm总泵压力 87.7Kgf10(1) 盘式制动器的制动力矩计算(a) 基本参数缸径 51.1mm摩擦块面积 35.9cm2摩擦块厚度 10mm摩擦块有效厚度 9mm有效半径 97.7mm制动盘厚度 12mm(b) 计算依据假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩为： RfFM02式中 摩擦系数；单侧制动块对制动盘的压紧力；0作用半径R(c) 计算结果
