汽车制动系统设计说明书(5)

2019-06-02 15:54

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计算出后轮制动器的最大制动力矩Mu2max。

Mu1?G (L2?qhg)?reL (6-7)

式中,q为制动强度,re为车轮有效半径。

q?L2?840?0.6??0.54L2?(?0??)hg840?(0.75?0.6)?586

(6-8)

re?280.6mm Mu1max?1387?9.8(840?0.54?586)?0.6?280.6?1236661.34N?mm

2140Mu2max?Mu11.49?829974.06N?mm

6.9应急制动和驻车制动所需的制动力矩?1?

6.9.1应急制动

应急制动时,后轮一般将抱死滑移,故后桥制动力为:

FB2?F2??magL1?L??hg

(6-9)

此时所需的后桥制动力矩为:

FB2re?magL11387?9.8?1300?re??0.8?280.6?1520487.16N?mm?1520N?m

L??hg2140?0.8?586mag式中,

为汽车满载总质量与重力加速度的乘积;L为轴距;L1汽车质心到

r汽车质心高度;F2路面对后桥的法向反力;?——附着系数;e车

前铀的距离;

hg轮有效半径。

如用后轮制动器作为应急制动器,则单个后轮制动器应急制动力矩为

FB2re2?760243.58N?mm?760N?m。

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6.9.2驻车制动

如图6-3表示汽车在上坡路上停驻的受力情况。由此不难得出停驻的后桥附着力为:

图6-3、汽车在上坡路上停驻时的受力情况

F2??mag?(hgL1cos??sin?) (6-10) LL

汽车在下坡停驻时,后桥附着力为:

F2??mag?('hgL1cos??sin?) (6-11) LL汽车可能停驻的极限上坡路倾角?1,可根据后桥上的附着力与制动力矩相等的条件求得,由汽车可能停驻的极限上坡路倾角?1,可根据后桥上的附着力与制动力矩相等的条件求得,即由

mag?(hgL1cos??sin?)?magsin?1 (6-12) LL得到

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?1?arctan?L1L??hg

(6-13)

式中,?1是保证汽车上坡行驶的纵向稳定性的极限坡路倾角。本车代入数据得

?1?arctan?L10.8?1300?arctan?31?53'

L??hg2140?0.8?586同理可推出汽车可能停驻的极限下坡路倾角为同一

?1'?arctan得?1'?21?44'

?L1 (6-14)

L??hg驻车制动器在安装制动器的空间,制动驱动力源等条件允许的范围内,应力求后桥上上驻车制动力矩接近由?1所确定的极限值

magresin?1?1387?9.8?280.6?sin31?53'?2014942.78N?mm?2015N?m

'???1)(因1,并保证下坡路上能停驻的坡度不小于16%~20%的规定值。

6.9.3衬片磨损特性的计算

摩擦衬片(衬块)的磨损受温度、摩擦力、滑磨速度、制动盘(制动鼓)的材质及加工情况,以及衬片(衬块)本身材质等许多因素的影响,因此在理论上计算磨损特性极为困难。但试验表明,影响磨损的最重要因素还是摩擦表面的温度和摩擦力。

从能量的观点来说,汽车制动过程即是将汽车的机械能(动能和势能)的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中,制动器几乎承担了汽车全部动能耗散的任务。此时,由于制动时间很短,实际上热量还来不及逸散到大气中就被制动器所吸收,致使制动器温度升高。这就是所谓制动器的能量负荷。能量负荷越大,则衬片(衬块)的磨损越严重。对于盘式制动器的衬块,其单位面积上的能量负荷比鼓式制动器衬片大许多,所以制动盘表面温度比制动鼓的高。

各种汽车的总质量及其制动衬片(衬块)的摩擦面积各不相同,因而有必要用一种相对的量作为评价能量负荷的指标。目前,各国常用的指标是比能量耗散率,

2Wmm即单位时间内衬片(衬块)单位面积耗散的能量,通常所用的计算单位为。

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比能量耗散率有时也称为单位功负荷,或简称能量负荷。

双轴汽车的单个前轮及后轮制动器的比能量耗散率分别为

e1??ma(v12?v22)4tA1? (6-15)

e2??ma(v12?v22)4tA2(1??) (6-16)

t?v1?v2j (6-17)

v1,v2式中,ma为汽车总质量;?为汽车回转质量系数;

为制动初速度和终速度

(m/s);j为制动减速度(m/s2);t为制动时间(s);A1、A2为前、后制动器衬片(衬

2mm块)的摩擦面积();?为制动力分配系数。

在紧急制动到停车的情况下,v2?0,并可认为??1,故

mav12e1??4tA1 mav12e2?(1??)4tA2

据有关文献推荐,乘用车的盘式制动器在v1?100km/h(27.8m/s),j?1.6g的条件下,比能量耗散率应不大于6.0W/mm2。比能量过高不仅引起衬片(衬块)的加速磨损,且有可能使制动盘或制动鼓更早发生龟裂。

本设计采用的是前盘后鼓,所以仅计算前轮衬块的摩擦特性。

t?v1?v227.8?0??4.63sj6.0

mav121387?27.82?0.6e1????5.79?6.0Wmm24tA14?4.63?60?100 mav121387?27.82?(1?0.6)e2?(1??)??1.54?1.8Wmm24tA24?4.63?150?100

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另一个磨损特性指标是衬片(衬块)单位摩擦面积的制动器摩擦力,称为比摩擦力f0。比摩擦力越大,则磨损越严重。单个车轮制动器的比摩擦力为

f0?MuRA (6-18)

式中,Mu为单个鼓式制动器的制动力矩;R为制动鼓半径(衬块平均半径Rm或有效半径Re);A为单个制动器的衬片(衬块)摩擦面积。

f0?Mu414987.03??0.277Nmm?0.48N/mmRA100?150?100

7、制动驱动机构的设计与计算

7.1 制动驱动机构的形式

制动驱动机构将来自驾驶员或其他方面的力传给制动器,使之产生制动力矩。根据制动力源的不同,制动驱动机构一般可分为简单制动,动力制动和伺服制动三大类。

简单制动但靠驾驶员施加的踏板力或手柄力作为制动力源,亦称人力制动。其中,又有机械式和液压式两种。机械式完全靠杆系传力,由于其机械效率低,传动比小,润滑点多,且难以保证前,后制动力的正确比例和左,右轮制动力的平衡,所以在汽车的行车制动装置中已被淘汰。但因其结构简单,成本低,工作可靠,还广泛应用于中,小型汽车的驻车制动装置中。

液压式简单制动用于行车制动装置。液压制动的优点是:作用滞后时间较短(0.1~0.3s);工作压力高(可达10~20MPa),因而轮缸尺寸小,可以安装在制动器内部,直接作为制动蹄的张开机构(或制动块的压紧机构),而不需要制动臂等传动件,使之结构简单,质量小;机械效率高(液压系统有自润滑作用)。液压制动的主要缺点是:受热过度后,部分制动液汽化,在管路中形成气泡,严重影响液压传输,使制动系统的效能降低,甚至完全失效。液压制动广泛应用在乘用车和总质量不大的商用车上。

动力制动即利用由发动机的动力转化而成,并表现为气压或液压形式的势能作为汽车制动的全部力量。驾驶员施加于踏板或手柄上的力,仅用于回路中控制元件的操纵。因此,简单制动中的踏板力和踏板行程之间的反比例关系,在动力制动中便不复

存在,从而使踏板力较小,同时又有适当的踏板行程。

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