制动系统设计指南2概要

五、制动系统的设计

1.前言

1.1适用范围

1.2引用标准

1.3轿车制动规范对制动系统制动性的总体要求

1.4制动系统的设计方法

1.5整车参数

1.6设计期望值

2 行车制动系统的设计

2.1制动器总成的设计

2.2人力制动系和伺服制动系

2.3踏板总成的设计

2.4传感器设计

2.5 ABS的设计

3 应急制动及驻车制动的设计

五、制动系统的设计

1.前言

1.1适用范围：

本设计指南适用于在道路上行驶的汽车的制动系统

1.2引用标准

GB 7258—1997 ******

1.3轿车制动规范对制动系统制动性的总体要求

汽车应设置足以使其减速、停车和驻车的制动系统。设置对前、后轮分别操纵的行车制动装置。应具有行车制动系。汽车应具有应急制动功能和应具有驻车制动功能。汽车行车制动、应急制动和驻车制动的各系统以某种方式相联，它们应保证当其中一个或两个系统的操纵机构的任何部件失效时(行车制动的操纵踏板、操纵连接杆件或制动阀的失效除外)仍具有应急制动功能。制动系应经久耐用，不能因振动或冲击而损坏。

1.4制动系统的设计方法

1.4.1制动系统开发流程

1.4.2制动系统方案的确定

1.4.3制动系统方案确定的顺序

1.5整车参数

1.5.1整车制动系统布置方案

1.6设计期望值 1.6.1制动能力

汽车制动时，地面作用于车轮的切线力称为地面制动力F xb ，它是使汽车制动而减速行驶的外力。在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩M u 所需的力称为制动器制动力F u 。

地面制动力是滑动摩擦约束反力，其最大值受附着力的限制。附着力F Φ与F xbmax 的关系为F xbmax ＝F Φ＝F z ²Φ。F z 为地面垂直反作用力，Φ为轮胎—道路附着系数，其值受各种因素影响。若不考虑制动过程中Φ值的变化，即设为一常值，则当制动踏板力或制动系压力上升到某一值，而地面制动力达最大值即等于附着力时，车轮将抱死不动而拖滑。踏板力或制动系压力再增加，制动器制动力F u 由于制动器摩擦力矩的增长，仍按直线关系继续上升，但是地面制动力达到附着力的值后就不再增加了。制动过程中，这三种力的关系，如图1所示。

汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受轮胎。道路附着条件的限制。所以只有当汽车具有足够的制动器摩擦力矩，同时轮胎与道路又能提供高的附着力时，汽车才有足够的地面制动力而获得良好的制动性。

图2是汽车在水平路面上制动时的受力情形 (忽略了汽车的滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩) 。此外，下面的分析中还忽略制动时车轮边滚边滑的过程，附着系数只取一个定值Φ，惯性阻力为：

a.地面对汽车的法向反作用力：

b.制动距离

图3.

汽车的制动能力常用制动效能反映。制动效能是指汽车以一定初速迅速制动

到停车的制动距离或制动过程中的制动减速度。制动过程中典型的减速度与时间关系曲线如图3所示。其中，t a 为制动系反应时间，指制动时踏下制动踏板克服自由行程、制动器中蹄与鼓的间隙等所需时间。一般液压制动系的反应时间为0.015—0.03s ，气压制动系为0.05—0.06；t b 为减速度增长时间，液压制动系为0.15—0.3s ，气压制动系为0.3—0.8s 。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系。制动距离是指在一定制动初速度下，汽车从驾驶员踩着制动踏板开始到停住为止所驶过的距离。根据图1所示的典型制动过程，可求得制动距离S ：

S ＝v(t a +2

1

t b )+max

22

j v ＝？ M

c.理想的制动力分配曲线

在任何轮胎－地面附着系数之下，汽车在水平路面制动时均能使双轴汽车前、后轮同时接近抱死状态的前、后制动器制动力分配曲线称之为理想制动器制动力分配曲线，通常称为I 曲线。此时，前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。

F u1 F u2

h g

FZ1 FZ2 图4

图5

理想制动器制动力分配曲线与实际线性制动器制动力分配曲线（单位汽车重力）

1.6.2 制动踏板力与制动力的关系

在制动踏板上加力F，在车轮刹车上就会产生如下的制动力

F S S P M

B

B ⋅⋅⋅=*γi

P B ：活塞压强 S B ：活塞端面面积

S M ：制动主缸活塞端面面积 i ：真空助力器增益系数 γ：制动踏板杠杆比（R/r ） F ：踏板输入力

1.6.3驻车制动能力

()020r

F F R

BF K I F H X -⋅⋅⋅⋅⋅=η

式中，F x ：为手制动器制动力[kg]； r ：为轮胎滚动半径[mm]； R ：制动盘/鼓有效半径 [mm] F H ：为驾驶员施加的手力[kg] F 0：无效操作力[kg]

BF 2：后鼓式制动器效能因数 η：传递效率……70%左右 K 0：动力系数

I ：手制动增益系数

表示汽车在坡道角为α的上坡路上停驻时的受力情况，由此可得出上坡停驻时的后轴附着力为：

制动盘 活塞

制动器主缸

制动主缸

真空助力器

制动踏板

图6

汽车在下坡路上停驻时的后轴附着力为：

汽车可能停驻的极限上坡路坡道角αl 可根据后轴上的附着力与制动力相等

的条件求得，即由

得到

同理可推导出汽车可能停驻的极限下坡路坡道角