【正文】 9。 同步附著系數(shù)與附著系數(shù)利用率計(jì)算 由 式 (313)可表達(dá)為 121uuFF ???? (315) 上式在圖 33 中是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1? )/? 的直線， 是 汽車 實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱 ? 線。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。 代入式（ 316），得 ??? uuFF? 把 ? 值代入式 (415)得： tan? = 121uuFF ???? =； ? =176。 附著條件的利用情況 用 附著系數(shù)利用率 (附著力利用率 )? 表示 ： xbF zG? ???? (317) 劉聰：東風(fēng)重型貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 式中 ： xbF —— 汽車總的地面制動(dòng)力； G—— 汽車 所受重力； z —— 制動(dòng)強(qiáng)度。由式uF F G? ???和 /q??? 和式（ 39），（ 314）得 0()xb gGbF bh???? ?? （ 322） 0()gbq bh???? ?? （ 323） 0()gbbh? ??? ?? （ 324） 當(dāng) ? 0? 時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng) 力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即22xbFF??。 最大制動(dòng)力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力 1zF , 2zF 成正比。當(dāng) 0??? 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度 z ?? ，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 2 m a x ()u g eGT a zh rL ??? （ 330） 1 m ax 2 m ax1uuTT??? ? （ 331） 式中 ： ? — 該車所能遇到的最大附著系數(shù)； z — 制動(dòng)強(qiáng)度，由式 du zgdt? 確定； er — 車輪有效半徑。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 制動(dòng)鼓內(nèi)徑 D 輸入力 0F 一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，則制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。 圖 41 鼓式制動(dòng)器主要幾何參數(shù) FIG. 41 drum brake mainly geometric parameters 制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比 / rDD的范圍如下： 轎車 / rDD= 貨車 / rDD= 制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參考專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T309— 1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》。摩擦襯片寬 b 和包角 便決定了襯片的摩擦面積 A ，而 A =Rb ，制動(dòng)蹄各蹄總的摩擦面積 越大則單位壓力愈小從而磨 損特性愈好。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的 均勻性。 制動(dòng)器中心到張開力 0F 作用線的距離 e 在滿足制動(dòng)輪缸或凸輪能夠布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 a盡可能地大，以提高起制動(dòng)效能，初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取 Re ? 左右。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。初步設(shè)計(jì)可 取 a = 左右 。 β /2=100100176。 初選 AP =1400/2=700cm2 摩擦襯片起始角 o? 摩擦襯片起始角 o? 如圖 51所示。 表 41 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 Table 41 brake drum maximum diameter 輪輞直徑 /in 12 13 14 15 16 20 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 /mm 轎車 180 200 240 260 貨車、客車 220 240 260 300 320 420 制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)符合 QC/T 3091999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減少制動(dòng)時(shí)的溫度。將以下數(shù)據(jù) 汽車的重力 G= L=5100mm， 質(zhì)心距前軸 a=3480mm,質(zhì)心距后軸 b=附著系數(shù) ?? 。 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 11u u eT Fr? （ 329） 22euuT F r? 式中 ： 1uF — 前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 11 zuFF?? ； 2uF — 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 22 zuFF?? ； 1zF — 作用于前軸車輪上的地面法向反力； 2zF — 作用于后軸車輪上的地面法向反力； er — 車輪有效半徑。 在 ? 0? 的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。 取 ? =1，則 z =? = 0? = 在 ?? 的范圍內(nèi)，必須滿足 z? +(? )。分析表明，汽車在同步附著系數(shù) 0? 的路面上制動(dòng) (前、后車輪同時(shí)抱死 )時(shí)，其制動(dòng)減速度為dudt ? qg ? 0? g，即 z = 0? ， z 為制動(dòng)強(qiáng)度。 (3)當(dāng) 0??? ，制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。 同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是： ?????? gh bL ?? （ 316） 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù) ? 等于同步附著系數(shù) 0?的路面上，前、后車輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。2? — 制動(dòng)器制動(dòng)力 增長(zhǎng)過程所需的時(shí)間， 單位 s；（ 一般為 ） 2? — 制動(dòng)器的作用時(shí)間，一般在 ～ 之間； v — 制動(dòng)初速度， m/s；計(jì)算時(shí)總質(zhì)量 10t 以 上 的汽車取 v =65km/h=； 代入數(shù)據(jù)得： )2 (. 1 2 ??????S s 綜合國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)：進(jìn)行制動(dòng)效能試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)減速度 a ， 載貨汽車應(yīng)為 ～ m/s2； 相應(yīng)的最大制動(dòng)距離 TS ：貨車為 115/ 2vvS T ?? ，式中第一項(xiàng)為反應(yīng)距離；第二項(xiàng)為制動(dòng)距離， TS 單位為 m； v 單位為 m/s。它反映了地面制動(dòng)力的大小，因此與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力有關(guān)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 36 載貨汽車的 I曲線和 ? 曲線 FIG. 36 manifest car I curve and? curve 制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度計(jì)算 （ 1） 制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度 制動(dòng)距離與汽車的行駛安全有直接關(guān)系，它指的是汽車速度為 0u 時(shí)，從駕駛員開始操控制動(dòng)控制裝置到汽車完全停住為止所駛過的距離。 （ 5）具有固定比值的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力 兩軸汽車的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值一般為固定的常數(shù)。 圖 35 理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線 FIG. 35 ideal before and after the frictional braking power distribution curve I 曲線時(shí)踏板力增長(zhǎng)到使前、后車輪制動(dòng)器同時(shí)抱死時(shí)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配曲線。 消去變量 ? ，得 22 1 141 ( 2 )2 gu u ugghLG GbF b F Fh G h??? ? ? ????? （ 311） 如已知汽車軸距 L 、 質(zhì)心高度 gh 、總質(zhì)量 am 、質(zhì)心的位置 b (質(zhì)心至后軸的距離 )，就可用式（ 311）繪制前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配關(guān)系曲線，簡(jiǎn)稱 I 曲線。 （ 4）理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線 汽車總的地面制動(dòng)力為 ： GqdtdugGFFF BBB ???? 21 (38) 式中 ： z — 制動(dòng)強(qiáng)度 ； 1BF— 前 軸車輪的地面制動(dòng)力 ； 2BF— 后軸車輪的地面制動(dòng)力。只有當(dāng) 制動(dòng)器制動(dòng)力 F? 足夠大，而且地面又能夠提供足夠大的附著力 F? ，才能獲得足夠大的地面制動(dòng)力。 且隨踏板力增加成線性增加。 圖 32 給出了地面制動(dòng)力、車輪制動(dòng)力及附著力三者之間的關(guān)系。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 地面制動(dòng)力是使汽車制動(dòng)而減速行駛的外力，但地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦副的摩擦力：一個(gè)是制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤間的摩擦力，一個(gè)是輪胎與地面間的摩擦力 — 附著力。 下面分析一個(gè)車輪在制動(dòng)時(shí)的受力情況。 劉聰：東風(fēng)重型貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 3 制動(dòng)過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 制動(dòng)過程車輪所受的制動(dòng)力 汽車受到與行駛方向相反的外力時(shí)，才能從一定的速度制動(dòng)到較小的車速或直至停車。另外 ,制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。其控制裝置大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動(dòng)裝置。但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，精密件多，對(duì)系統(tǒng)的封閉性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用。它對(duì)制動(dòng)操縱的反應(yīng)比開式的快，但對(duì)回 路的密封要求較高。 全液壓動(dòng)力制動(dòng)系是用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源。故在輸出力相等時(shí)，氣壓伺服氣室直徑比真空伺服氣室直徑小得多。 按伺服系統(tǒng)能源的不同，可分為真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系。液壓制動(dòng)曾被廣泛應(yīng)用于乘用車和總質(zhì)量不大的商用車。但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，主要用在駐車制動(dòng)。而力的傳遞方式又有機(jī)械式，液壓式，氣壓式和氣壓 液壓式的區(qū)別，如下表。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 大貨車因?yàn)?噸位的原因制動(dòng)力的力量也必須要大，所以用氣壓（就是鼓式剎車）的方式制動(dòng)，如果使用碟式制動(dòng)，需要把碟 做 成相當(dāng)大的直徑，而使用鼓式制動(dòng)，只需要加深鼓的深度就可以了，直徑可以不太大，所以安裝起來比較方便。鉗盤式制動(dòng)器過去只用作中央制動(dòng)器，但目前則愈來愈多地被各級(jí)轎車和貨車用作車輪制動(dòng)器。一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動(dòng)塊，每個(gè)制動(dòng)器中有 2～ 4個(gè)。 10)與懸架 、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)、汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。 6）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 即以任何速度制動(dòng)，汽車都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。 行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的 30%；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2）具有足夠的制動(dòng)效能。有一個(gè)巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。這種混合制動(dòng)系統(tǒng)是全電制動(dòng)系統(tǒng)的過渡方案。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。第三是抗干擾處理。因?yàn)椴淮嬖讵?dú)立的主動(dòng)備用制動(dòng)系統(tǒng)，因此需要一個(gè)備用系統(tǒng)保證制動(dòng)安全，不論是 ECU 元件失效，傳感器失效還是制動(dòng)器本身、線束失效，都能保證制動(dòng)的基本性能。采用全電路制動(dòng)控制系統(tǒng)，需要較多的能源，一個(gè)盤式制動(dòng)器大約需要 1kW 的驅(qū)動(dòng)能量。 從結(jié)構(gòu)上可以看出這種全電路制動(dòng)系統(tǒng)具有其他傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)油箱、制動(dòng)主缸、助力裝置。給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號(hào)； （ 5） 電源。其結(jié)構(gòu)和液壓制動(dòng)器基本類似，有盤式和鼓式兩種，作動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)； （ 2） 電制動(dòng)控制單元 (ECU)。一種完全無油液、完全的電路制動(dòng) BBW(BrakeByWire)的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)裝置成為歷史。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。因此由 ABS/ASR 進(jìn)一步發(fā)展演變成電子控制制動(dòng)系統(tǒng) (EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。制動(dòng)器開發(fā)廠商還提出了未來將ABS/TCS 和 VDC 與智能化運(yùn)輸系統(tǒng)一體化運(yùn)用的構(gòu)想。 對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的展望 今 天， ABS/ASR 已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。因此 ABS/ASR 功能，同時(shí)可進(jìn)行制動(dòng)強(qiáng)度的控制。因此，電子產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用比例，已成為評(píng)價(jià)其品質(zhì)、性能指標(biāo)的重要依據(jù)。盤式制動(dòng)器的摩擦材料在逐漸的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)多以半金屬纖維增強(qiáng)復(fù)合摩擦材料應(yīng)用最為普遍。目前，也有通過電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)的，通過電機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力直接作用在制動(dòng)器上進(jìn)行制動(dòng)。 制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 目前國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展大致相似， 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀：目前制動(dòng)系統(tǒng)的供能裝置主要是，人力制動(dòng)、伺服制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)三種形式。但在用作應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，往往使傳動(dòng)軸超載。行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車必備。任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。