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采用时需加力装置
[7]
。
2.5 雅阁六代车型制动器结构的最终方案
汽车制动简单来讲,就是利用摩擦将动能转换成热能,使汽车失去动能而停止下来。因此,散热对制动系统是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态,就会阻碍能量的转换过程,造成制动性能下降。越是跑得快的汽车,制动起来所产生的热量越大,对制动性能的影响也越大。解决好散热问题,对提高汽车的制动性能也就起了事倍功半的作用。所以,现代轿车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外,还倾向于采用散热性能较好的盘式制动器。[3]
当然,盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高,摩擦片的耗损量较大,成本贵,而且由于摩擦片的面积小,相对摩擦的工作面也较小,需要的制动液压高,必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉,比较经济。四轮轿车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%,因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本,就采用前轮盘式制动,后轮鼓式制动的方式。但随着轿车车速的不断提高,近年来采用盘式制动器的轿车日益增多,一般都采用了盘式制动器。
纵观现代汽车市场,随着人类对汽车安全性能重视的加剧,为了保持制动力系数的稳定性以及考虑到盘式制动器的优点,在乘用车车领域盘式制动器已基本取代鼓式制动器,特别是浮动钳盘式。根据制动盘的不同,盘式制动器还可分为普通盘式和通风盘式。普通盘式我们比较容易理解,就是实心的。通风盘式就是空心的,顾名思义具有通风功效,指的是汽车在行使当中产生的离心力能使空气对流,达到散热的目的,这是由盘式碟片的特殊构造决定的。从外表看,它在圆周上有许多通向圆心的洞空,这些洞空是经一种特殊工艺(slotteded drilled)制造而成,因此比普通盘式散热效果要好许多。由于制造工艺与成本的关系,一般中高级轿车中普遍采用前通风盘、后普通盘的制动片。如Passat,Vento Golf2.0,Corrado等车,部分高级轿车采用前后通风盘。
综合其制动性能与其成本,本次乘用车设计,前后轮均采用定钳式(水平对置)盘式制动器。其中前轮制动盘选择通风盘,后轮选择普通盘,并且在后轮上设置驻车制动传动装置。
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第3章 制动器主要参数及其选择
盘式制动器设计的一般流程为:根据设计要求,所给数据,依据国家标准确定出整车总布置参数。在有关的整车总布置参数及制动器结构型式确定之后,根据已给参数并参考已有的同等级汽车的同类型制动器,初选制动器的主要参数,并据以进行制动器结构的初步设计;然后进行制动力矩和磨损性能的验算,并与所要求的数据比较,直到达到设计要求。
之后再根据各项演算和比较的结果,对初选的参数进行必要的修改,直到基本性能参数能满足使用要求为止;最后进行详细的结构设计和分析。
3.1 雅阁六代基本参数确定
3.1.1 轮滚动半径 re
由于雅阁六轿车采用轮胎规格为 195/65R15 91V其中名义断面宽度为195mm,扁平率为65%,轮毂名义直径为15英寸,换算过来为15×25.4=381mm。
故车轮滚动半径为
re=(381+2×195×65%)÷2=317.25mm
'空、满载时质心距前轴距离L1,L1;空、满载时质心距后轴距离L'2,L2
空载时,
满载时,
L1=1345mm,L2=1370mm
'L1=1080mm , L'2=1635mm;
3.2.2 空、满载时的轴荷分配
空载时,前轴负荷:
后轴负荷:
'L11080G?W?1423kg?566kg (3—2)
L2715'2L'21635G?W?1423kg?857kg
L2715'1(3—1)
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满载时,前轴负荷:
后轴负荷:
G2?L11345W?1423kg?704kg L2715G1?L21370W?1423kg?718kg L2715(3—3)
(3—4)
3.2.3 空、满载时的质心高度
空载时,
满载时,
'hg?670mm
hg?640mm
3.2 制动力与制动力分配系数
汽车制动时,如果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,则任一角速度?>0的车轮,其力矩平衡方程为:
Tf?FBre?0
(3—5)
式中Tf为制动器对车轮作用的制动力矩,即制动器的摩擦力矩,其方向与车轮旋转方向相反,N·m;
FB为地面作用于车轮上的制动力,即地面与轮胎之间的摩擦力,又称地面制
动力,其方向与汽车行驶方向相反,N;
re为车轮有效半径,m。
令
Ff?Tfre (3—6)
并称之为制动器制动力,Ff与地面制动力FB的方向相反,当车轮角速度?>0时,大小亦相等,且Ff仅由制动器结构参数所决定。即Ff取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等,并与制动踏板力即制动系的液压或气压成比例。当加大踏板力以加大Tf,Ff和FB均随之增大。但地面制动力FB受着附着条件的限制,其值不可能大于附着力F?,即
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或
FB?F??Z?
(3—7)
FBmax?F??Z?
式中 ?为轮胎与地面间的附着系数; Z为地面对车轮的法向反力,N。
(3—8)
当制动器制动力Ff和地面制动力FB达到附着力F?值时,车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩Tf即表现为静摩擦力矩,而Ff?Tf/re即成为与FB相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到?=0以后,地面制动力FB达到附着力F?值后就不再增大,而制动器制动力Ff由于踏板力FP的增大使摩擦力矩Tf增大而继续上升如图3—1。
图3—1 制动过程中地面制动力、制动器制动力及附着力的关系
根据汽车制动时的整车受力分析如图3—2,考虑到制动时的轴荷转移,可求
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得地面对前、后轴车轮的法向反力Z1,Z2为:
hgduGZ1?(L2?)
LgdtZ2?(3—9—1)
hduG(3—9—2) (L1?g)Lgdt
式中 G为汽车所受重力,N; L为汽车轴距,mm;L1为汽车质心离前轴距离,mm;L2为汽车质心离后轴的距离,mm;
hg汽车质心高度,mm;g为重力加速度,m/s2。
图3—2 制动时的汽车受力图
汽车总的地面制动力为:
FB?FB1?FB2?Gdu?Gq gdt (3—10)
式中 q(q?du)为制动强度,亦称比减速度或比制动力; gdtFB1,FB2为前后轴车轮的地面制动力,N。 由以上两式可求得前、后轴车轮附着力为:
F?1?(GhL2G?FBg)??(L2?qhg)? LLL (3—11)
hgL1GF?2?(G?FB)??(L1?qhg)? (3—12)
LLL上式表明:汽车在附着系数?为任意确定值的路面上制动时,各轴附着力即极