汽车的设计 第十章 制动系的设计
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Ra2 M fF μ04 32ffp pR2 R 32 2 R1R 3122 3R R2 22 3 R R1 13 2
10.4.3 衬片磨损特性的计算
e112ma2vt1A21v22 e21 2m a2vt1 A 22v22 1
16
《汽车设计》电子教案
10.4.4 应急制动和驻车制动所需的制动力矩
F 1 c F c 0 o 1 s a 1 c fs i c n o s 1 0 fR 1 c c o s1 F 0 f1 h s in 1 fR 1
紧蹄上
松蹄
M μ t1fF 1 R 1 c c o s1 F 0 1 h ffs R i1 n1 fR 1 F 0 1 D 1
18
《汽车设计》电子教案
10.5.3 液压制动驱动机构的设计计算
1．制动轮缸直径与工作容积
dw 2
P πp
π
Vw 4
n 1
d w2
1234
m
V Vw w 1
2．制动主缸直径与工作容积
Vm VV
Vm
π 4
dm2Sm
3．制动踏板力与踏板行程
Fp
π 4
d
2 m
p
Hale Waihona Puke Baidu
1 ip
1
xpip(Smm 1m 2)
自锁
f ccos1 R1 csin1
15
《汽车设计》电子教案
10.4.2 盘式制动器的设计计算
M 2 μ R R 1 2 p R d d R f R p f R R 1 2 R 2 d d R 3 2 f p R 2 3 R 1 3
Mμ 2fF0Ra
F 0 R R 1 2p R d d R 2 pR 2 2 2 R 1 2 pR 2 2 R 1 2
24
《汽车设计》电子教案
10.7.1 ABS基本原理和理想的制动控制过程
汽车作应急制动时，车轮的运动状态 和抱死过程如图10.28所示。
3．理想的制动控制过程
25
《汽车设计》电子教案
10.7.2 ABS的结构组成
1．轮速传感器 2．电子控制器 3．电磁调节阀
26
《汽车设计》电子教案
ABS的工作过程
1．应急制动
FB2
F2
magL1
Lhg
FB2re
ma gL1 Lhg
re
2．驻车制动
F2m agL L 1cosh L gsin
F2m agL L 1cosh L gsin
m ag L L 1cos1h L gsin1 m agsin1
1
arctan
L1 Lhg
下坡路倾角
1
arctan L1 Lhg
M μ t2cco s2F 0 2h ffs R in 2 2fR 2F 0 2D 2
α
α
α
F xα d F co s 9 0α d F sinα p m axb R sindsin
α α p m axb R sin2d p m axb R 2 4 sin2 sin2
α
α
α
F yα d F sin
9 0 d F co s α
α p m axb R sindco s
α α p m axb R sinco sd p m axb R co s2 4 co s2
a rc ta n F F x y 2 c o s2 s in c o 2 s2 sin 2
10.7.1 ABS基本原理和理想的制动控制过程
1．附着系数与滑移率特性
vrr 100%
v
2．汽车制动与车轮的旋转
T ()rrZ
I
d
dt
T
Tf
(t)
dv ()g dt
a r rd d t r r T I T f ( t ) ( I ) Z r r 2 T f I ( t ) r r () g m 1 I ( 2 ) T f I ( t ) r r
p 1 k 1 k R s i n d k R d s i n p m a x s i n
(a) 有两个自由度的紧蹄 (b) 有一个自由度的紧蹄
12
《汽车设计》电子教案
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
2．计算蹄片上的制动力矩(一个自由度的蹄片 )
d F 1 p b R d p m a x s inb R d
F 1 p m a 4 x b R 2 s i n 2 s i n 2 2 c o s 2 c o s 2 2
R1M fF μt11
pmaxbR2fcoscos
fF1
4Rcoscos
2sin2sin22cos2cos22
14
《汽车设计》电子教案
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
17
《汽车设计》电子教案
10.5 制动驱动机构的设计计算
10.5.1 制动驱动机构的形式
1．简单制动 2．动力制动 3．伺服制动
10.5.2 分路系统
(1) 一轴对一轴(II)型 (2) 交叉(X)型 (3) (3) 一轴半对半轴(HI)型 (4) (4) 半轴一轮对半轴一轮(LL)型 (5) (5) 双半轴对双半轴(HH)型
3．制动力矩与张开力的关系
制动器有两块蹄片，鼓上的制动力矩等于它们的摩擦力矩之和
M μ M μ t1 M μ t2 F 0 1 D 1 F 0 2 D 2
在用液力驱动时 用凸轮张开机构时
F0 F01F02
Mμ D1D2
F02
0.5M μ D2
F01
0.5Mμ D1
蹄自锁的条件是 c c o s1 fs in 1 fR 1 0
M μt1dF 1fR pm axsinbR dfR
pm axbR 2f sindpm axbR 2fcoscos
M μ t 1 d F 1 f R p f b R d f R p f b R 2 f
pmaxbR2f
Mμt1
coscos
pf
bR2 f
Mμt1
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
2．鼓式制动器的特点
制动器效能因数K与摩擦因数 f的关系曲线如图10.5所示，这些制动器的 基本尺寸比例相同。
图10.5 鼓式制动器性能因数与摩擦因数的关系
1-双向增力式 2-双领蹄式 3-领从蹄式 4-双从蹄式
6
《汽车设计》电子教案
10.2.3 盘式制动器 1．盘式制动器的分类
1) 固定钳式 2) 浮动钳式 3) 浮动钳式又有滑动钳式和摆动钳式两种结构。
7
《汽车设计》电子教案
10.2.3 盘式制动器
2．盘式制动器的特点 与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点： (1) 热稳定性好。 (2) 水稳定性好。 (3) 制动力矩与汽车行驶方向无关。 (4) 易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。 (5) 制动盘的热膨胀不会造成制动踏板的行程损失。 (6) 衬块比制动蹄上的摩擦衬片更容易更换 (7) 衬块与制动盘之间的间隙小 (8) 易于实现间隙自动调整。 (9) 盘式制动器的缺点如下： (1) 难以完全防止尘污和锈蚀。 (2) 兼作驻车制动器时，所需要的手驱动机构比较复杂。 (3) 在制动驱动机构中必须装用助力器。
20
《汽车设计》电子教案
10.6 制动力调节机构
10.6.1 限压阀
21
《汽车设计》电子教案
10.6.2 比例阀
D2d2 4F
p2 p1
D2
πD2
tan
D2 d2 D2
h 4F/ πD2
h
4F
/
πD2
22
《汽车设计》电子教案
10.6.3 惯性阀
1．惯性限压阀
2．惯性比例阀
p2
(d)2 d
pmax pf coscos
13
《汽车设计》电子教案
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
3．制动力矩与张开力的关系
Mμt1 fF1R1
F 0 1 c o s0 F x F 1 c o s 1 f F 1 s i n 1 0
F 0 1 aF xcfF 1 R 10
F 0 1 a F 1 c o s 1 f F 1 s i n 1 F 0 1 c o s 0 c f F 1 R 1 0
4) 制动器中心到张开力F0作用线的距离e
5) 制动蹄支承点位置坐标a和c
10.3.2 盘式制动器主要参数的确定
1) 制动盘直径D
2) 制动盘厚度
3) 摩擦衬块外半径 R 2 与内半径 R 1 4) 制动衬块工作面积A
10
《汽车设计》电子教案
10.4 制动器的设计计算
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
11
《汽车设计》电子教案
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
1．压力沿衬片长度方向的分布规律 (1) 计算有一个自由度的紧蹄
B1B1'A1B1d
A1B1 OA1 R
sin sin1 sin1 1Rsind
A 1B 1sin1Rsin
1 B 1 C 1 B 1 B 1 's i n 1 A 1 B 1 s i n 1 d
(a) ABS不工作 (c) 保压过程
(b) 减压过程 (d) 增压过程
27
《汽车设计》电子教案
10.7.3 ABS在汽车上的配置
1．四传感器四通道式/四轮独立控制系统
2．四传感器四通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统 3．四传感器三通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统 4．三传感器三通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统
1．压力沿衬片长度方向的分布规律 (1) 计算有两个自由度的紧蹄
1B 1 C B 1'B 1co s1
11190 B 1'B 1O O 11m ax
1 1 m a x c o s1 1 m a x s i n1 1
P 1 k1 p m a x s in1 1
(a) 有两个自由度的紧蹄 (b) 有一个自由度的紧蹄
28
阿拉伯语：shokran
p1π4dF2
js gtan
FB
cps
Ga g
js
js
cpsg Ga
ps
Ga js cg
Ga
tan
c
23
《汽车设计》电子教案
10.7 汽车的防抱死制动系统
车轮防抱死制动系统应达到下述要求： (1) 在所有的制动、载荷和路面条件下，均能防止车轮抱死。 (2) 使汽车具有最小的制动距离。 (3) 保持汽车的行驶稳定性以及转向能力和可操纵性。
(4) 因衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。
8
《汽车设计》电子教案
10.2.3 盘式制动器
3．制动钳的安装与轮毂轴承载荷
9
《汽车设计》电子教案
10.3 制动器主要参数的确定
10.3.1 鼓式制动器主要参数的确定
1) 制动鼓直径 D
2) 摩擦衬片宽度b和包角
3) 摩擦衬片起始角θ0
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《汽车设计》电子教案
10.5.3 液压制动驱动机构的设计计算
4．真空助力器
F y(d 2 2 d 1 2 ) F p d 1 2 F m cd 2 2
F yF p (d2 d1)21
F2
F1
1πD2 4
p
πdF221/4π(πdD 122pd/224)/4
F1πD2p4(is1) F2πD2pis 4(is-1) isF2 F1d12 d2 2
10.4.3 衬片磨损特性的计算
e112ma2vt1A21v22 e21 2m a2vt1 A 22v22 1
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《汽车设计》电子教案
10.4.4 应急制动和驻车制动所需的制动力矩
F 1 c F c 0 o 1 s a 1 c fs i c n o s 1 0 fR 1 c c o s1 F 0 f1 h s in 1 fR 1
紧蹄上
松蹄
M μ t1fF 1 R 1 c c o s1 F 0 1 h ffs R i1 n1 fR 1 F 0 1 D 1
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《汽车设计》电子教案
10.5.3 液压制动驱动机构的设计计算
1．制动轮缸直径与工作容积
dw 2
P πp
π
Vw 4
n 1
d w2
1234
m
V Vw w 1
2．制动主缸直径与工作容积
Vm VV
Vm
π 4
dm2Sm
3．制动踏板力与踏板行程
Fp
π 4
d
2 m
p
Hale Waihona Puke Baidu
1 ip
1
xpip(Smm 1m 2)
自锁
f ccos1 R1 csin1
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《汽车设计》电子教案
10.4.2 盘式制动器的设计计算
M 2 μ R R 1 2 p R d d R f R p f R R 1 2 R 2 d d R 3 2 f p R 2 3 R 1 3
Mμ 2fF0Ra
F 0 R R 1 2p R d d R 2 pR 2 2 2 R 1 2 pR 2 2 R 1 2
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《汽车设计》电子教案
10.7.1 ABS基本原理和理想的制动控制过程
汽车作应急制动时，车轮的运动状态 和抱死过程如图10.28所示。
3．理想的制动控制过程
25
《汽车设计》电子教案
10.7.2 ABS的结构组成
1．轮速传感器 2．电子控制器 3．电磁调节阀
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《汽车设计》电子教案
ABS的工作过程
1．应急制动
FB2
F2
magL1
Lhg
FB2re
ma gL1 Lhg
re
2．驻车制动
F2m agL L 1cosh L gsin
F2m agL L 1cosh L gsin
m ag L L 1cos1h L gsin1 m agsin1
1
arctan
L1 Lhg
下坡路倾角
1
arctan L1 Lhg
M μ t2cco s2F 0 2h ffs R in 2 2fR 2F 0 2D 2
α
α
α
F xα d F co s 9 0α d F sinα p m axb R sindsin
α α p m axb R sin2d p m axb R 2 4 sin2 sin2
α
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F yα d F sin
9 0 d F co s α
α p m axb R sindco s
α α p m axb R sinco sd p m axb R co s2 4 co s2
a rc ta n F F x y 2 c o s2 s in c o 2 s2 sin 2
10.7.1 ABS基本原理和理想的制动控制过程
1．附着系数与滑移率特性
vrr 100%
v
2．汽车制动与车轮的旋转
T ()rrZ
I
d
dt
T
Tf
(t)
dv ()g dt
a r rd d t r r T I T f ( t ) ( I ) Z r r 2 T f I ( t ) r r () g m 1 I ( 2 ) T f I ( t ) r r
p 1 k 1 k R s i n d k R d s i n p m a x s i n
(a) 有两个自由度的紧蹄 (b) 有一个自由度的紧蹄
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10.4.1 鼓式制动器的设计计算
2．计算蹄片上的制动力矩(一个自由度的蹄片 )
d F 1 p b R d p m a x s inb R d
F 1 p m a 4 x b R 2 s i n 2 s i n 2 2 c o s 2 c o s 2 2
R1M fF μt11
pmaxbR2fcoscos
fF1
4Rcoscos
2sin2sin22cos2cos22
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10.4.1 鼓式制动器的设计计算
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10.5 制动驱动机构的设计计算
10.5.1 制动驱动机构的形式
1．简单制动 2．动力制动 3．伺服制动
10.5.2 分路系统
(1) 一轴对一轴(II)型 (2) 交叉(X)型 (3) (3) 一轴半对半轴(HI)型 (4) (4) 半轴一轮对半轴一轮(LL)型 (5) (5) 双半轴对双半轴(HH)型
3．制动力矩与张开力的关系
制动器有两块蹄片，鼓上的制动力矩等于它们的摩擦力矩之和
M μ M μ t1 M μ t2 F 0 1 D 1 F 0 2 D 2
在用液力驱动时 用凸轮张开机构时
F0 F01F02
Mμ D1D2
F02
0.5M μ D2
F01
0.5Mμ D1
蹄自锁的条件是 c c o s1 fs in 1 fR 1 0
M μt1dF 1fR pm axsinbR dfR
pm axbR 2f sindpm axbR 2fcoscos
M μ t 1 d F 1 f R p f b R d f R p f b R 2 f
pmaxbR2f
Mμt1
coscos
pf
bR2 f
Mμt1
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《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
2．鼓式制动器的特点
制动器效能因数K与摩擦因数 f的关系曲线如图10.5所示，这些制动器的 基本尺寸比例相同。
图10.5 鼓式制动器性能因数与摩擦因数的关系
1-双向增力式 2-双领蹄式 3-领从蹄式 4-双从蹄式
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《汽车设计》电子教案
10.2.3 盘式制动器 1．盘式制动器的分类
1) 固定钳式 2) 浮动钳式 3) 浮动钳式又有滑动钳式和摆动钳式两种结构。
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《汽车设计》电子教案
10.2.3 盘式制动器
2．盘式制动器的特点 与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点： (1) 热稳定性好。 (2) 水稳定性好。 (3) 制动力矩与汽车行驶方向无关。 (4) 易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。 (5) 制动盘的热膨胀不会造成制动踏板的行程损失。 (6) 衬块比制动蹄上的摩擦衬片更容易更换 (7) 衬块与制动盘之间的间隙小 (8) 易于实现间隙自动调整。 (9) 盘式制动器的缺点如下： (1) 难以完全防止尘污和锈蚀。 (2) 兼作驻车制动器时，所需要的手驱动机构比较复杂。 (3) 在制动驱动机构中必须装用助力器。
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10.6 制动力调节机构
10.6.1 限压阀
21
《汽车设计》电子教案
10.6.2 比例阀
D2d2 4F
p2 p1
D2
πD2
tan
D2 d2 D2
h 4F/ πD2
h
4F
/
πD2
22
《汽车设计》电子教案
10.6.3 惯性阀
1．惯性限压阀
2．惯性比例阀
p2
(d)2 d
pmax pf coscos
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《汽车设计》电子教案
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
3．制动力矩与张开力的关系
Mμt1 fF1R1
F 0 1 c o s0 F x F 1 c o s 1 f F 1 s i n 1 0
F 0 1 aF xcfF 1 R 10
F 0 1 a F 1 c o s 1 f F 1 s i n 1 F 0 1 c o s 0 c f F 1 R 1 0
4) 制动器中心到张开力F0作用线的距离e
5) 制动蹄支承点位置坐标a和c
10.3.2 盘式制动器主要参数的确定
1) 制动盘直径D
2) 制动盘厚度
3) 摩擦衬块外半径 R 2 与内半径 R 1 4) 制动衬块工作面积A
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10.4 制动器的设计计算
10.4.1 鼓式制动器的设计计算
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10.4.1 鼓式制动器的设计计算
1．压力沿衬片长度方向的分布规律 (1) 计算有一个自由度的紧蹄
B1B1'A1B1d
A1B1 OA1 R
sin sin1 sin1 1Rsind
A 1B 1sin1Rsin
1 B 1 C 1 B 1 B 1 's i n 1 A 1 B 1 s i n 1 d
(a) ABS不工作 (c) 保压过程
(b) 减压过程 (d) 增压过程
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10.7.3 ABS在汽车上的配置
1．四传感器四通道式/四轮独立控制系统
2．四传感器四通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统 3．四传感器三通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统 4．三传感器三通道式/前轮独立控制、后轮低选择控制系统
1．压力沿衬片长度方向的分布规律 (1) 计算有两个自由度的紧蹄
1B 1 C B 1'B 1co s1
11190 B 1'B 1O O 11m ax
1 1 m a x c o s1 1 m a x s i n1 1
P 1 k1 p m a x s in1 1
(a) 有两个自由度的紧蹄 (b) 有一个自由度的紧蹄
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阿拉伯语：shokran
p1π4dF2
js gtan
FB
cps
Ga g
js
js
cpsg Ga
ps
Ga js cg
Ga
tan
c
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10.7 汽车的防抱死制动系统
车轮防抱死制动系统应达到下述要求： (1) 在所有的制动、载荷和路面条件下，均能防止车轮抱死。 (2) 使汽车具有最小的制动距离。 (3) 保持汽车的行驶稳定性以及转向能力和可操纵性。
(4) 因衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。
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10.2.3 盘式制动器
3．制动钳的安装与轮毂轴承载荷
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10.3 制动器主要参数的确定
10.3.1 鼓式制动器主要参数的确定
1) 制动鼓直径 D
2) 摩擦衬片宽度b和包角
3) 摩擦衬片起始角θ0
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10.5.3 液压制动驱动机构的设计计算
4．真空助力器
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F yF p (d2 d1)21
F2
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1πD2 4
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πdF221/4π(πdD 122pd/224)/4
F1πD2p4(is1) F2πD2pis 4(is-1) isF2 F1d12 d2 2