【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上或手柄上的力作為制動(dòng)力源。而傳力方式有機(jī)械式和液壓式兩種。 機(jī)械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造假低廉，工作可靠，但機(jī)械效率低，因此僅用于中、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中。 液壓式的簡(jiǎn)單制動(dòng)系統(tǒng)通常稱為液壓制動(dòng)系，用于行車制動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間短（ ),工作壓力大（可達(dá) 10MPa12MPa),缸徑尺寸小，可布 置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低。但其有限的力傳動(dòng)比限制了它在汽車上的適用范圍。另外，液壓管路在過渡受熱時(shí)會(huì)形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂 “氣阻 ”使制動(dòng)效能降低甚至失效；而當(dāng)氣溫過低時(shí)（ 25 攝氏度和更低時(shí)），由于制動(dòng)液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時(shí)，使整個(gè)系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作，液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng)系曾廣泛用于轎車、輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。但由于操作較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高操作輕便性的要求，故當(dāng)前僅多用于微型汽車上。 動(dòng)力制動(dòng)系 動(dòng)力制動(dòng)系是以發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力形成的氣壓或液壓勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源進(jìn)行制動(dòng)，而司機(jī)作用于制動(dòng)踏板或手柄上的力僅用于對(duì)制動(dòng)回路中控制元件的操縱。在簡(jiǎn)單制動(dòng)系中的踏板力與其行程間的發(fā)比例關(guān)系在動(dòng)力制動(dòng)系中便不復(fù)存在。 動(dòng)力制動(dòng)系有氣壓制動(dòng)系、氣頂液式制動(dòng)系和全液壓動(dòng)力制動(dòng)系 3 種 [7]。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 32 頁 1) 氣壓制動(dòng)系 氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系最常見的型式，由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接和斷開均很方便，因此被廣用于總質(zhì)量為 8t 以上尤其是 15t 以 上的載貨汽車、越野汽車和客車上，但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價(jià)高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)（ ),因此，當(dāng)制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)啟動(dòng)的第二控制元件 繼動(dòng)閥（即加速閥）以及快放閥；管路工作壓力較低（一半為 )。因而制動(dòng)器室的直徑達(dá)，只能置于制動(dòng)器之外，在通過桿件及凸輪或鍥塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。 2) 氣頂液式制動(dòng)系 氣頂 液式制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源的一種制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時(shí)間也較短。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為 9t11t 的中型汽車上也有所采用。 3)全液壓動(dòng)力制動(dòng)系 全液壓動(dòng)力制動(dòng)系除具有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有操作輕便、制動(dòng)反應(yīng)快、制動(dòng)能力強(qiáng)、受氣阻影響較小、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動(dòng)力轉(zhuǎn)向、液壓懸架、舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共同液 壓泵和儲(chǔ)油等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對(duì)系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級(jí)轎車、大型客車以及極少數(shù)的重礦用自卸汽車上。 伺服制動(dòng)系 伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套除其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力可兼用，即兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為制動(dòng)能源的制動(dòng)系，在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。 按伺服系統(tǒng)能源的 不同，又有真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系之分，其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能）、氣壓能和液壓能。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 32 頁 根據(jù)賽規(guī)及經(jīng)驗(yàn)要求，確定本次設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單液壓制動(dòng)。 液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇 圖 液壓分路系統(tǒng)形式 為了提高制動(dòng)工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或更多的相互獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制動(dòng)作用 [8]。 雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有以下常見的物種分路形式 (如圖 所示 )： a) 一軸對(duì)一軸（ II）型，前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一個(gè)回路。 b) 交叉型（ X） 型 ，前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)策車輪制動(dòng)器同屬一個(gè)回路。 c) 一周半對(duì)半軸（ HI）型，兩側(cè)前制動(dòng)器的板書輪缸和全部后制動(dòng)器輪缸屬于一個(gè)回路，其余的前輪缸則屬另一回路。 d) 半軸一輪對(duì)半軸一輪（ LL)型，兩個(gè)回路分別對(duì)兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器起作用。 e) 雙半軸對(duì)雙半軸（ HH）型，每個(gè)回路均只對(duì)每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。 II 型管路布置較為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的但輪崗鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低，目前在各類汽車特別是商用 車商用得最廣泛。對(duì)于這種形式，若后制動(dòng)回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于采用前輪驅(qū)動(dòng)因而前制動(dòng)器強(qiáng)于后制動(dòng)器的乘用車，當(dāng)前制動(dòng)回路失效而單用后橋制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力將嚴(yán)重不足（小于正常情況下的一半），并且，若后橋負(fù)荷小于前軸負(fù)荷，則踏板力過大時(shí)易使后橋車輪抱死而汽車側(cè)滑。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 32 頁 X 型的結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效，剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的 50%。但是，一旦某一管路損壞造成制動(dòng)力不對(duì)稱，此時(shí)前輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車喪失穩(wěn)定性。因此，這種方案適用于主銷偏移距為負(fù)值（達(dá) 20mm)的汽車上。這時(shí)，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的穩(wěn)定性。 HI、 HH、 LL 型結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。 LL 型和 HH 型在任一回路失效時(shí)，前后制動(dòng)力比值均正常情況下相同，剩余總制動(dòng)力可達(dá)正常值的 50%左右。 HI 型單用一軸半回路時(shí)剩余制動(dòng)力較大，但此時(shí)與 LL 型一樣，緊急制動(dòng)情況下后輪很容易先抱死。 綜合以上各個(gè)管路的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇 X 型管路。 液壓制動(dòng)主缸的設(shè)計(jì)方案 為了提高 轎 車行駛的安全性，并根據(jù)交通法則的要求，現(xiàn)代 轎 車的行駛制動(dòng)系統(tǒng)都采用了雙回路制動(dòng)系統(tǒng)。雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)主缸為串聯(lián)雙缸制動(dòng)主缸 ，單缸制動(dòng)主缸已經(jīng)被淘汰。 儲(chǔ)存罐中的油經(jīng)每一腔的進(jìn)油螺栓和各自旁通孔、補(bǔ)償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓分別經(jīng)各自的出油閥和各自的管路傳到前、后輪制動(dòng)器的輪缸。 主缸不工作時(shí)，前、后倆工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自的旁通孔和補(bǔ)償孔之間 [9]。 當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過推桿推動(dòng)后缸活塞前移，到皮碗掩蓋住旁通孔后，此腔液壓升高。在后腔液壓和后腔彈簧力的作用下，推動(dòng)前缸活塞向前移動(dòng)，前腔壓力也隨之升高。當(dāng)繼續(xù)下踩制動(dòng)踏板時(shí)，前、后腔的液壓繼續(xù)升高，使前、后輪制動(dòng)器 制動(dòng)。 撤除踏板力后，制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)、主缸前后腔活塞和輪缸活塞，在各自的復(fù)位彈簧作用下回位，管路中的制動(dòng)液借其壓力推開回油閥門流回主缸。于是接觸制動(dòng)。 當(dāng)迅速放開制動(dòng)踏板時(shí)，由于油液的粘性和管路阻力的影響，油液不能及時(shí)流回主缸并填充因活塞右移而讓出的空間，因而在旁通孔開啟之前，壓油腔中產(chǎn)生一定的真空度。此時(shí)進(jìn)油腔液壓高于壓油腔，因而進(jìn)油腔的油液便從前、后缸活塞的前密封皮碗的邊緣與缸壁間的間隙流入各自的壓油腔以填補(bǔ)真空。與此同時(shí)，儲(chǔ)液室中的油液經(jīng)補(bǔ)償孔流入各自的進(jìn)油腔?；钊耆珡?fù)位后，旁通孔已開放，由制動(dòng)管路繼 續(xù)流回主缸而顯多余的油液便可經(jīng)前、后缸的旁通孔流回儲(chǔ)液室。液壓系統(tǒng)中因密封不良而產(chǎn)生的制動(dòng)中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 32 頁 液漏泄，和因溫度變化而引起的制動(dòng)液膨脹或收縮，都可以通過補(bǔ)償孔和旁通孔得到補(bǔ)償。 若與前腔連接的制動(dòng)管路損壞樓有時(shí)，則在踩下制動(dòng)踏板時(shí)只后腔中能建立液壓，前腔中無壓力。此時(shí)在液壓差作用下，前腔活塞迅速前移到前缸活塞前端頂?shù)街鞲左w上。此后，后缸工作腔中液壓方能升高到制動(dòng)所需的值。 若與后腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則在踩下制動(dòng)踏板時(shí)，起先只是后缸活塞前移，而不能推動(dòng)前缸活塞，因后缸工作腔中不能建立液壓。但在后缸活塞直接頂 觸前缸活塞時(shí)，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液壓而制動(dòng)。 由此可見，采用這種主缸的雙回路液壓制動(dòng)系，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中任一回路失效時(shí)，串聯(lián)雙缸制動(dòng)主缸的另一腔仍能夠工作，只是所需踏板行程加大，導(dǎo)致汽車制動(dòng)距離增長(zhǎng)，制動(dòng)力減小。大大的提高了工作的可靠性 [10]。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 共 32 頁 3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 相關(guān)主要參數(shù) 1）轎車的主要相關(guān)參數(shù)如表 所示 [11]。 表 轎車主要相關(guān)參數(shù) 編號(hào) 名稱 符號(hào) 數(shù)值 單位 備注 1 質(zhì)量 M0 kg 2 重力 G N 3 質(zhì)心高 hg mm inch 4 軸距 L mm inch 5 質(zhì)心至前軸的距離 a mm inch 6 質(zhì)心至后軸的距離 b mm inch 7 前軸負(fù)荷 Wf N % 8 后軸負(fù)荷 Wr N % 2） 2021 年 FSAE 贊助輪胎相關(guān)參數(shù)如表 所示。 表 2021 年 FSAE 贊助輪胎相關(guān)參數(shù) 3.1.2 同步附著系數(shù)的分析 （ 1） 當(dāng) 0??? 時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種 穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； 規(guī)格 180/530R13 標(biāo)準(zhǔn)輪輞內(nèi)距 8 輪胎胎面寬 (mm inch) 223 輪胎外徑 (mm inch) 533 輪胎接地面寬 (mm inch) 185 輪胎半徑 (mm) 244 輪胎周長(zhǎng) 1626 輪輞內(nèi)距 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 32 頁 （ 2）當(dāng) 0??? 時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這是容易發(fā)生后軸策劃而使汽車喪失方向穩(wěn)定性； （ 3）當(dāng) 0??? 時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 分析表明，汽車在同步系數(shù)為 ? 的路面上制動(dòng)（前后輪同時(shí)抱死）時(shí)，其制動(dòng)減速度為gqgdtdu ??? ? ，即 q= 0? ,q 為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或者后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度 q 0? ,這表明只有在 0??? 的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。 根據(jù)相關(guān)資料查出汽車 0? =，故取 0? =。 地面對(duì)前、后輪的法向反作用力 若在不同附著系數(shù)的路面上，前、后輪同時(shí)抱死（不論是同時(shí)抱死或分別先后抱死），此時(shí) ?? GFF b ??X 或 gdtdu ??/ 。地面作用于前、后輪的法向 反作用力為 [13] ）gZ1 ( hbLGF ??? （ ） )( gZ2 haLGF ??? （ ） 前后輪同時(shí)抱死制動(dòng)時(shí)地面對(duì)前、后輪法向反作用力的變化如表 所示 表 前后輪同時(shí)抱死 地面對(duì)前、后輪法向反作用力的變化 φ /NZ1F /NZ2F /GZ1F /GZ2F 0 1474 1662 47% 53% 1533 1603 49% 51% 1592 1544 51% 49% 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 32 頁 續(xù)表 前后輪同時(shí)抱死地面對(duì)前、后輪法向反作用力的變化 1650 1486 53% 47% 1709 1427 55% 46% 1768 1368 56% 44% 1827 1309 58% 42% 1886 1250 60% 40% 1944 1192 62% 38% 2021 1133 64% 36% 2062 1074 66% 34% 制動(dòng)器有 關(guān)計(jì)算 確定前后制動(dòng)力矩分配系數(shù) ? 根據(jù)公式：g0 h bL ?? ?? （ ） 得到： ?????? L bh?? （ ） 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 應(yīng) 急制動(dòng)時(shí)，假定前后輪同時(shí)抱死拖滑，此時(shí)所需的前橋制動(dòng)力矩為： egμ1 )( rhbLGM ???? （ ） 式中， G 為汽車重力； L 為軸距； a 為汽車質(zhì)心到前軸的距離； gh 為汽車質(zhì)心的高度；? 為附著系數(shù)； er 為輪胎有效半徑 [14]。 當(dāng) ? = 0? = 時(shí)， N / )()( egμ1 ???????? rhbLGM ?? 即 3 1 3 N /mm ax1 ??M 因?yàn)?? =????MM=23