【文章內(nèi)容簡介】 路程圖。制動時間格為 0T 、 1T 、 2T 、 3T ， 由四段路程組 成 0S 、 1S 、 2S 、 3S 圖 33 制動減速度，制動速度，距離與時間關(guān)系 鹽城工學(xué)院 2020 本科畢業(yè)設(shè)計 12 0T 是駕駛員接到制動停車信號后的反應(yīng)時間，一般需 要 ～ ，這與駕駛員反應(yīng)快慢和不同處境有關(guān)，這段時間內(nèi)汽車仍以原來的初速度 0V 行駛。 1T 實(shí)在反應(yīng)時間后從加速踏板移動到制動踏板所需要的換位時間，以及消除制動裝置間隙 和克服彈簧變形所需的結(jié)合時間，然后才開始制動壓力的增長。這些時間的總和為 1T ,取 ～ ，這段時間內(nèi)，將腳從加速踏板移開后，由發(fā)動機(jī)阻力矩和汽車行駛阻力，將會出現(xiàn)一定的減速度 1a 2T 為制動器起作用時間，隨著駕駛員踩踏板的動作，踏板力迅速增大，制動力也隨之增大到最大。制動器增力時間大約為 。減速度增大到 2a ，速度減到 2V 。 3T 為制動持續(xù)時間 ， 此時減速度保持 2a ，速度由 2V 減到零。駕駛員松開踏板，但制動力消 除還需要一段時間。 從以上分析可見，制動距離是停車距離中的一部分 制動距離： 321 SSS ?? （ 35） 停車距離： 3210 SSSS S ???? （ 36） = TaaVTaaTT ??????????? ???? 24222TV 22201212100 ???????? ??????2112211 36424 aaTTTa 通常，發(fā)動機(jī)阻力矩引起的減速度 1a 和式中最后三項(xiàng)可忽略不計 ，簡化后的 停車距離為 式（ 37） 2202100 22TTTVS aV????????? ??? （ 37） FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動系統(tǒng)設(shè)計 13 ，利用附著系數(shù)與同步附著系數(shù) 制動強(qiáng)度 汽車制動過程中 所產(chǎn)生的制動減速度 dtdv ，可表示為 式（ 38） dtdv = gZ? （ 38） 其中 Z 為制動強(qiáng)度，制動強(qiáng)度 Z 可以評價制動減速度大小，是無量綱的值。 上面一提到地面制動力由于受到附著力限制，其最大值為 式（ 39） zbmax FF ??? （ 39） 所以最大制動強(qiáng)度 ??maxZ 利用附著系數(shù) 上式中路面提供的附著系數(shù) Ф可稱為利用附著系數(shù)，利用附著系數(shù)就是汽車制動時路面提供的要利用的附著系數(shù) 汽車制動過程中，一般出現(xiàn)三種情況 ： （ 1） 前輪先抱死拖滑。然后后輪抱死拖滑： Z φ （ 2） 后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑： Z φ （ 3） 前后輪同時抱死拖滑： Z =φ 從以上 3種情況可知，制動強(qiáng)度總是小于等于利附著系數(shù)。，在（ 1），（ 2）情況中沒有充分利用地面提供的附著系數(shù)，所以制動強(qiáng)度小于小于附著系 數(shù)，而在第三種情況中，充分利用了路面提供的附著系數(shù)，故制動強(qiáng)度等于利用附著系數(shù)。 顯然，制動強(qiáng)度越接近于利用附著系數(shù)，地面的附著條件發(fā)揮的越充 分，汽車的制動力分配的合理程度越高。 最理想的情況是利用附著系數(shù)總是等于制動強(qiáng)度這一關(guān)系，即圖中的對角線 利用附著系數(shù)可以分為為前后軸： 鹽城工學(xué)院 2020 本科畢業(yè)設(shè)計 14 前軸的利用附著系數(shù) ：，ff wBF?? （ 310） BF 是前軸 的地面制動力 wf， 是前軸的動載荷 后軸同理 同步附著系數(shù) 同步附著系數(shù)是汽車制動時前后輪同時抱死是路面的附著系數(shù)，可用 φ 0 表示，前后制動力為固定比值的汽車，只有一個或者兩個同步附著系數(shù)，但前后制動力變比值的汽車，至少有兩個以上的同步附著系數(shù) 。對于前后制動力為固定比值的汽車來說，其同步附著系數(shù)取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其表達(dá)式為 式（ 311） hbL0 ??? （ 311） 式中， L 為軸距 β 為制動力分配系數(shù)，uu1FF?? Fu1前輪制動力之和， Fu前后制動器制動力之和 b 質(zhì)心到后軸距離 h 質(zhì)心高度 定義一下參數(shù)： Wf,， Wb制動時前后輪法向反作用力 Wfj ， Wbj靜止時前后輪法向作用力 W 汽車總重 l 軸距， la質(zhì)心距前軸的距離， lb質(zhì)心距后軸的距離 a 汽車減速度 BR、 BB 前，后地面制動力 h質(zhì)心高度 當(dāng)汽車制動時 ，前后軸載荷為式（ 312），（ 313） FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動系統(tǒng)設(shè)計 15 ?????? ?? hgallWW bf （ 312） ??????? hgallWW ar （ 313） 從這里可以得出制動時載荷的轉(zhuǎn)移量 ，式（ 314） hgalWW ???? （ 314） 從中可以看出，載荷偏移量是 車輛出現(xiàn)點(diǎn)頭的原因，要去除或者減輕這一現(xiàn)象 在于質(zhì)心的布置以及軸距的設(shè)定，因此制動性能的優(yōu)劣一由汽車本身的總體布置決定。 地面總制動力 為式（ 315） agW??BBBF （ 315） 又結(jié)合附著條件 WBBBF ??? ? （ 316） 故充分制動時 ga?? （ 317） 所以當(dāng)汽車在任何附著系數(shù)的路面上，前后輪同時抱死的條件是 式（ 318） bfWBBWBFWBBBF?????????? （ 318） 代入計算可得 式（ 319） 鹽城工學(xué)院 2020 本科畢業(yè)設(shè)計 16 ? ?? ?hllhllab??????????????WBBWBF （ 319） FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動系統(tǒng)設(shè)計 17 4 制動系統(tǒng)的 初 步 設(shè)計 與 計算 根據(jù)已參數(shù)以及一些參考文獻(xiàn)中獲得的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行計算，獲得理論上的數(shù)據(jù)為零部件的選購提供依據(jù)。 已知數(shù)據(jù)：（ 1）車輛滿載總重 W = 3136N （ 2）車輛有效滾動半徑 R = 240mm （ 3）軸距 l=1600mm （ 4）質(zhì)心位置：質(zhì)心高 h = 260mm,距前軸距離 lf = 848mm，距后軸距離 lb = 752mm 法向反力計算 法向反力 計算原理與相關(guān)公式； 當(dāng) 減速度為 8m/s2 時， 地面對前后軸的法向 反力 為式（ 41），（ 42） wf = ???????? ? gahllw b= （ 41） ????????? gahllw fbw= （ 42） 其中， Wf以一定的速度行駛無制動但考慮到空氣動力效應(yīng)時分配在前軸的重量 Wb一一定速度行駛無制動，但考 同樣考 慮空氣動力 效應(yīng)時分配在后 軸上的重量 （ a/g）減加速度以“ g”為單位值，其大小可取從出于高速并具有下壓作用是的 3g到冰面上行駛的 ，這取 a/g 的值為 ，即制動減速度為8m/s2 假定賽車制動力分配系數(shù) β， 用 式 （ 322） 計算 鹽城工學(xué)院 2020 本科畢業(yè)設(shè)計 18 β = bff? = （ 43） 結(jié)合 圖 41與計算結(jié)果，可知當(dāng)制動減速度在 8m/s2時，前后軸的軸荷分配分別為 60%， 40% 圖 41 前后軸載荷與制動強(qiáng)度關(guān)系 制動力矩預(yù)計算 同步附著系數(shù) φ 0的計算，同步附著系數(shù)的大小取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù) ，其式為（ 41） φ 0 = h ll b?? = （ 41） 制動器最大制動力矩 對選取較大φ 0的賽車 ，應(yīng)從保證制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩，計算如式 ? ?qhllwffT m a x ??φ 0R = = N m ? ?qhllwbbT m a x ?φ 0R = N m （ 42） FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動系統(tǒng)設(shè)計 19 其中 Tmaxf為前軸最大制動力矩 Tmaxb為后軸最大制動力矩 q 為制動強(qiáng)度 ，即 a/g，這 里取 R 為車輪有效滾動 半 φ 0為同步附著系數(shù) 制動卡鉗活塞直徑預(yù)計算 再 由 公式 （ 43） 計算出單個制動卡鉗 對制動盤的壓緊力 Nf = r2 padfT? = N （ 43） Nb = N 其中 Tf為前后軸最大制動力 矩 N單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力 pad? 為 制動塊與制動盤之間的摩擦因素 ，通常取 ～ 之間，這里取 r 為制動盤半徑，根據(jù) 輪輞在尺寸，設(shè)計制動盤直徑為 220mm 根據(jù)單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力，計算制動卡鉗活塞直徑 ，如式（ 44） Df ≥ 2pNf?? = = mm （ 44） Db ≥ mm 其中， D 為制動卡鉗活塞直徑 鹽城工學(xué)院 2020 本科畢業(yè)設(shè)計 20 P 為制動 軟 路所承受的壓力，通常不能超過 10MPa～ 12MPa，這里取 5 MPa 通過以上計算， 可得出所選擇的制動卡鉗活塞直 ,即前制動卡鉗活塞直徑要大于，后制動卡鉗直徑要大于 mm。 制動卡鉗的選擇 根據(jù) 以上 計算，選購了圖 42的制動卡鉗，其活塞直徑為 34 mm，內(nèi)部直徑為 28mm 圖 42 制動卡鉗 圖 43 卡鉗摩擦片 FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動系統(tǒng)設(shè)計 21 制動主缸的確定 已知條件： （ 1）制動卡鉗為雙活塞，活塞 內(nèi)部 直徑為 28mm （ 2）制動卡鉗與制動盤間隙 ?