汽车驻车制动拉索的力学模型与受力分析

钢丝绳受力后有拉直趋势， 因为护管不是直线布置， 钢丝
绳会受到内衬管的摩擦力㊂ 以钢丝绳为受力研究对象， 它只受
图 ２㊀ 护管内部结构剖视图
到 ３ 个力 Ｆ １ ㊁ Ｆ ４ ㊁ ｆ １ ， 其关系为 Ｆ １ ＝ Ｆ ４ ＋ ｆ １ ㊂
２㊀ 驻车制动拉索受力分析
２������ ２㊀ 护管受力分析
折弯， 则驻车制动时， 钢丝绳和内衬管之间的摩擦力很小， 可 以认为 ｆ １ ＝ ｆ ２ ＝ ０， 输入力 Ｆ １ 没有任何损失地经钢丝绳传递到钢 压缩变形量也为 ０， 拉索总成的力和行程传递效率均为 １００％ （ 力传递效率 η ＝ （ Ｆ ４ ː Ｆ １ ） ˑ １００％ ， 行程传递效率亦然 ） ㊂ 支 架一㊁ 支架二㊁ 支架三的受力均为 ０， 并且拉索直线走向由护 管前接头和护管后接头即可实现完全约束， 不需要支架来定位 约束， 支架可以取消㊂ 丝绳后球销， 进而传递给驻车制动器， Ｆ １ ＝ Ｆ ４ ㊂ 护管受力为 ０，
力及其生成过程㊂ 基于此模型， 设计一组试验进行验证并得出结论㊂ 基于结论， 结合法规要求及汽车行业实际情况， 得出拉索各 零件最大受力值， 为拉索的结构设计㊁ 布置设计及周边件设计提供依据㊂ 关键词： 驻车制动拉索； 力学模型； 受力分析 中图分类号： Ｕ４６３������ ５２㊀ 文献标志码： Ｂ㊀ 文章编号： １６７４－１９８６ （２０１７） １０－０３３－０４
Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
ＤＯＩ： １０������ １９４６６ ／ ｊ������ ｃｎｋｉ������ １６７４－１９８６������ ２０１７������ １０������ ００８
汽车驻车制动拉索的力学模型与受力分析
（ 奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院， 安徽芜湖 ２４１００６）
崔祥波， 张德志， 李彬
依据㊂ 汽车中还有很多和驻车制动拉索相似的零件， 比如换挡 操控拉索㊁ 车门操控拉索等， 其力学分析均可参考本文㊂
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｐａｒｋｉｎｇ ｂｒａｋｅ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ， ａ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
１㊀ 驻车制动拉索结构
钢丝绳前球销㊁ 钢丝绳后球销㊁ 护管㊁ 护管前接头㊁ 护管后接 头㊁ 回 位 弹 簧㊁ 支 架 组 成㊂ 这 些 零 件 就 是 文 中 力 学 分 析 的 对象㊂
图 １ 是一种典型的驻车拉索结构图， 拉索主要由钢丝绳㊁
图 １㊀ 一种典型的驻车拉索结构图
收稿日期： ２０１７－０７－１８
ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ， ｉｎｐｕｔ ｆｏｒｃｅ， ｏｕｔｐｕｔ ｆｏｒｃｅ， ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ， ａ ｓｅｔ ｏｆ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ａｎｄ ａ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｗａｓ ｄｒａｗｎ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ， ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｆｏｒｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｗａｓ ｇｏｔｔｅｎ． Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｃａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｌａｙｏｕｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｐａｒｋｉｎｇ ｂｒａｋｅ ｃａｂｌｅ； Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ； Ｆｏｒｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｆ ３ 是多大， 它们之间的关系是什么？ （ ３ ） 护管是软的， 受力 后的变形趋势是拉直， 而实车布置需要护管保持设计的走向 （ 才能不和周边件干涉） ， 是什么力量让护管能保持走向？ （ ４ ） Βιβλιοθήκη Baidu保持拉索的折弯走向， 是否需要支架？ 支架受力多大？
图 ４㊀ 拉索有折弯布置情况下的力学模型
２������ １㊀ 钢丝绳受力分析
０㊀ 引言
汽车驻车制动系统分为机械式和电子式两种， 驻车制动拉 索 （ 后面简称拉索） 是机械式驻车制动系统的重要组成件㊂ 为 探索拉索各零件的受力情况及其之间的关系， 作者建立一个拉 索的力学模型㊂ 模型中考虑了输入力㊁ 输出力㊁ 摩擦力及其生 成过程㊂ 基于此模型， 设计一组试验进行验证， 得出结论㊂ 基 于结论， 结合法规要求及汽车行业实际情况， 得出拉索各零件 最大受力值， 为拉索的结构设计㊁ 布置设计及周边件设计提供
摘要： 为探索驻车制动拉索各零件的受力情况及其之间的关系， 建立拉索的力学模型㊂ 模型中考虑了输入力㊁ 输出力㊁ 摩擦
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｆｏｒｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｐａｒｋｉｎｇ Ｂｒａｋｅ Ｃａｂｌｅ
ＣＵＩ Ｘｉａｎｇｂｏ， ＺＨＡＮＧ Ｄｅｚｈｉ， ＬＩ Ｂｉｎ （ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｃｈｅｒｙ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｗｕｈｕ Ａｎｈｕｉ ２４１００６， Ｃｈｉｎａ）
作者简介： 崔祥波 （１９７７
）， 男， 硕士研究生， 工程师， 从事汽车制动系统的产品设计工作㊂ Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｍｕｂｉａｏ１９７７＠ １６３������ ｃｏｍ㊂
Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
㊀ ㊀ 护管是拉索的核心子零件， 有必要对其内部结构进行详细 分析㊂ 图 ２ 是护管内部结构剖视图， 护管由外层 ＰＶＣ㊁ 钢丝卷 簧管㊁ 内衬管三部分硫化卷制在一起而成， 是一 个复 合结 构 钢丝卷簧管是用钢丝绕制而成的细长管， 起导向支撑作用， 卷 簧各圈之间有间隙 Δｓ （ 为突出显示， Δｓ 画的比较大， 实际很 度直接影响拉索的行程效率㊂ 卷簧各圈无法光滑连接， 所以其 内壁无法做得很光滑， 如果钢丝绳直接装入卷簧管中， 使用时 很快会被磨破， 所以在卷簧管内需要加一个内衬管， 钢丝绳最 终是穿入内衬管中㊂ 驻车时， 钢丝绳和内衬管摩擦， 显然， 内 衬管的主要作用是减小摩擦力㊂ 件㊂ 外层 ＰＶＣ 起密封和保护作用， 和钢丝卷簧管硫化在一起㊂ 小， 接近于 ０） ， 力的传递要先消除这个间隙， 所以卷簧的致密