某車型制動系統(tǒng)設(shè)計計算書(后盤)分析解析

1、因空載質(zhì)量由1134+110Kg調(diào)整為1130+110Kg滿載質(zhì)量由1507Kg調(diào)整為1505Kg,空載質(zhì)心高度由567mm調(diào)整為570mm滿載質(zhì)心高度由576mm調(diào)整為579mm引起以下數(shù)據(jù)變化：調(diào)整前調(diào)整后空載同步附著系數(shù)0.63280.6356滿載同步附著系數(shù)0.97010.9828最大制動踏板力（N）173.35174.79空載駐坡極限28.2%28.3%滿載駐坡極限33.4%33.6%20哪道駐:車操縱力（N）205.69205.4駐車制動減速度（m/s2）3.53363.53831 概述12 引用標準13 計算過程13.1 整車參數(shù)13.2 理想的前、后制動器制動力分配曲線13.3

2、 NA01制動系統(tǒng)性能校核33.3.1 NA01制動系統(tǒng)基本參數(shù)33.3.2 制動力分配曲線繪制及同步附著系數(shù)確定43.3.3 前、后軸利用附著系數(shù)曲線繪制53.3.4 空、滿載制動距離校核73.3.5 真空助力器失效時制動減速度校核73.3.6 ESP系統(tǒng)失效制動減速度校核83.3.7 任一管路失效制動減速度校核83.3.8 制動踏板力校核83.3.9 制動主缸排量校核93.3.10 制動踏板行程校核93.3.11 駐車制動校核104 結(jié)論12參考文獻13I1概述根據(jù)NA01乘用車設(shè)計開發(fā)目標，設(shè)計和開發(fā)NA01制動系統(tǒng)，要求盡量沿用M2零部件。NA01制動系統(tǒng)共有三種配置：ESP前盤后盤式

3、制動器，ABS+tf盤后鼓式制動器，比例閥+前盤后鼓式制動器，此三種配置需分別校核其法規(guī)要求符合性。本計算書是根據(jù)整車室提供的NA01整車的設(shè)計參數(shù)（空載質(zhì)量、滿載質(zhì)量、軸荷、軸距及質(zhì)心高度），對經(jīng)過局部改善（制動主缸直徑由22.22mm更改為20.64mm）的制動系統(tǒng)（ESP琬盤后盤式制動器）的適宜性進行校核計算，以選擇合適的參數(shù)作為NA01制動系統(tǒng)的設(shè)計值。2引用標準GB21670-2008乘用車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法。GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件3計算過程3.1 整車參數(shù)表1整車參數(shù)整車參數(shù)NA01M2滿載整牛質(zhì)量（kg）15051449空載整牛質(zhì)量（kg）1130+

4、1101074+110滿載軸荷（kg）前759754后746695空載軸何（kg）刖7247051后516479滿載質(zhì)心度hg（mm）579554空載質(zhì)心圖度hg（mm）570524軸距L(mm)260025001輪胎滾動半徑re（mm）293284輪胎靜負荷半徑rs（mm）2772671質(zhì)心到前軸距離（mm）10821011.4質(zhì)心到后軸距離（mm）15181488.61質(zhì)心到前軸距離（mm）12891199.1質(zhì)心到后軸距離（mm）13111300.93.2理想的前、后制動器制動力分配曲線制動時前、后車輪同時抱死，對附著條件的利用、制動時汽車方向穩(wěn)定性均較為有利，此時的前、后輪制動器制動力

5、F和F睦的關(guān)系曲線，常稱為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線。在任何附著系數(shù)中的路面上，前、后車輪同時抱死的條件是：前、后制動器制動力之和等于附著力，并且前、后輪制動器制動力分別等于各自的附著力，即：FM+F=mg(1)F1L2hg上=-2g(2)經(jīng)計算得:F2Li一hgFr=mgL2中+mg，邛2(3)Lih2F=mgj>mgj*(4)式中：Fr、Fp前、后輪制動器制動力，N;:路面附著系數(shù)；m整車質(zhì)量，kg;hg汽車質(zhì)心高度，m;L汽車軸距，m;Li質(zhì)心至前軸中心線的距離，m;L2質(zhì)心至后軸中心線的距離，m0將NA01車基本參數(shù)帶入式（3）和（4）中,按中值（5=0.1、0.2、0.

6、31.0）計算得到NA01車理想的前、后輪制動器制動力（表2）,并可以根據(jù)該表格繪制出理想的前、后輪制動器制動力分配曲線（圖1）。表2理想的空、滿載附著力及制動強度附著系數(shù)空載附著力（N）滿載附著力（N）空載制動強度滿載制動強度前輪后輪前輪后輪前輪后輪前輪后輪0.1736.161479.039776.665698.2350.060580.0394210.052660.047340.21525.6904.7961619.021330.780.125540.0744570.109770.090230.32368.331277.272527.061897.640.194890.1051080.171

7、340.128660.43264.331596.473500.812398.80.268630.13137510.2373610.162640.54213.621862.384540.222834.280.346740.1532570.307830.192170.65216.192075.015645.3413204.060.429250.1707540.382760.217240.76272.052234.356816.143508.160.516130.183867I0.462140.237860.87381.182340.428052.63:3746.570.60740.19259610

8、.5459810.254020.98543.592393.219354.823919.280.703060.1969390.634270.2657319759.292392.7110722.74026.310.80310.1968980.727010.27299圖1空、滿載I曲線3.3NA01制動系統(tǒng)性能校核NA01制動系統(tǒng)在M2的制動系統(tǒng)基礎(chǔ)上也進行了局部更改（主缸直徑為20.64mm采用后盤式制動器）,且NA01的整車參數(shù)有一定的變化，所以需重新校核NA01制動系統(tǒng)的適宜性，制動性能是否滿足相關(guān)國家、企業(yè)標準的要求。3.3.1 NA01制動系統(tǒng)基本參數(shù)表3NA01制動系統(tǒng)基本參數(shù)制動系統(tǒng)參

9、數(shù)NA01M2前制動器參數(shù)分呆直徑（mrm54P54后效制動半徑（mrm104104效能因數(shù)0.76r0.76.2單片摩擦片面積（cm）4040后制動器參數(shù)分呆直徑（mm34/后效制動半徑（mm100.4/效能因數(shù)0.76/單片摩擦片面積（cm?）20/制動踏板參數(shù)制動踏板杠桿比3.4r3.4制動踏板行程（mm120120制動踏板機械效率0.9-0.9主缸、真空助力器參數(shù)制動主缸直徑（mm20.6422.22制動主缸行程（mm18+18r18+18尺寸規(guī)格（in）99真空助力器助力比55真空助力器及制動主缸彈簧反力（N）262262真空助力器最大助力點輸出力（N2851.12851.1駐車制動

10、參數(shù)駐車制動手柄杠桿比7.17.1駐車制動拉桿杠桿比125.1駐車系統(tǒng)機械效率0.60.6制動軟管參數(shù)制動軟管膨脹率（ml/m）0.790.79前制動軟管長度（mm）384384后制動軟管長度（mm）352/3.3.2 制動力分配曲線繪制及同步附著系數(shù)確定前、后制動器制動力計算式：.2(5)(6)p何d1BF1R12LCP2兀d2BF2R222reF1F.2式中：一：一一制動器制動力分配系數(shù)F沼、F,2一一前、后制動器制動力，N;d1、d2前、后制動器分泵直徑，mmR、R2一一前、后制動器有效半徑，mmBF1、BF2一前、后制動器效能因數(shù)；re前、后輪滾動半徑，mmPl、P2為前、后制動管路液

11、壓，MPa將前后制動器具體參數(shù)代入式(7),得P=0.7232。根據(jù)B值繪制實際制動力分配曲線(圖2)圖2空、滿載實際制動力分配曲線根據(jù)式(3)、式(4)、式(5)、式(6)可以計算出不同中值(中=0.1、0.2、0.31.0)的前后制動器管路壓力，根據(jù)計算結(jié)果繪制理想的空、滿載管路壓力(表4)15附著系數(shù)空載管路壓力(MPa)滿載管路壓力(MPa)前輪后輪前輪后輪0.10.665781.083010.698561.546540.2:1.3046811.983351.380282.884160.31.98672.771012.115174.082870.42.711853.4462.90322

12、5.142670.53.480114.008313.744436.063560.6P4.291514.457954.638816.8455410.75.146014.794925.586357.48860.86.043645.019226.587057.992750.96.984395.130847.640928.3579917.968265.129798.747958.584321表4理想的空、滿載管路壓力-L-L2中-20_hhg由同步附著系數(shù)公式：(8)得實際滿載同步附著系數(shù)得實際空載同步附著系數(shù)中01=0.9829,此時前、后輪同時抱死%2=0.6356,此時前、后輪同時抱死根據(jù)我國目

13、前的道路情況，取中=0.8作為常用路面附著系數(shù)。實際空載同步附著系數(shù)中02=0.6356<0.8,如不采取措施，在中>0.6356的路面上將會出現(xiàn)后輪先抱死的情況，不滿足GB21670-200講目關(guān)要求。NA01配備了ESP系統(tǒng)(包含ABS模塊)調(diào)節(jié)前后制動器制動力，當(dāng)ESP系統(tǒng)中ABS模塊起作用時，后輪趨近于抱死但不會出現(xiàn)抱死狀態(tài)，所以不會出現(xiàn)后輪先抱死的情況，可以滿足GB21670-2008中相關(guān)規(guī)定實際滿載同步附著系數(shù)，=0.9829>0.8,滿足GB21670-2008中相關(guān)規(guī)定因此NA01制動系統(tǒng)設(shè)計方案是合適的。3.3.3前、后軸利用附著系數(shù)曲線繪制Fr=PGz(

14、9)F兇=(1-P)Gz(10)F=匕/«2+zhg)(11)F%(Li-zhg)(12)經(jīng)整理得中f中rzL二L2zhg(1-B)zLLi-zhg(13)(14)式中:：“、r利用附著系數(shù)；z制動強度；B實際制動力分配系數(shù)；L汽車軸距，mfhg汽車質(zhì)心高度，m;Li質(zhì)心至前軸中心線的距離，m;L2質(zhì)心至后軸中心線的距離，m0將各參數(shù)代入公式（13）、公式（14）,按不同z值（z=0.1、0.2、0.31.0）計算出前、后軸利用附著系數(shù)中f、Q（表3）,并根據(jù)該表格繪制制動強度-利用附著系數(shù)曲線（圖3）。表5前、后軸利用附著系數(shù)0.1000.10.20.30.40.50.60.70.

15、80.91制動強度Z9876543200000000數(shù)系著附Z空載3f滿載匕滿載匕0.10.119140.070430.136340.058950.20.230020.149140.261750.123730.30.333470.237670.377490.195260.40.43020.337990.484640.274660.50.520860.452630.584120.363290.60.6060.584870.676730.462870.70.686110.739110.763150.575550.80.761610.921350.843990.704120.90.83291.139

16、950.919760.852161.00.900321.407030.990931.02449圖3利用附著系數(shù)曲線GB21670-2008規(guī)定：車輛在所有載荷狀態(tài)下，當(dāng)制動強度z處于0.150.80之問時，后軸附著系數(shù)利用曲線不應(yīng)該位于前軸上方，從圖3可以看出，滿載時符合GB21670-200褻求；空載時，當(dāng)z>0.6356（空載同步附著系數(shù)）時，后軸附著系數(shù)利用曲線在前軸利用附著系數(shù)曲線上方，不滿足GB21670-2008的要求。后軸利用附著系數(shù)曲線在前軸利用附著系數(shù)曲線上方，其實就是后輪先于前輪抱死，而NA01配備了ESP系統(tǒng)（包含ABS模塊）調(diào)節(jié)前后制動器制動力，當(dāng)ESP系統(tǒng)中AB

17、S模塊起作用時，后輪趨近于抱死但不會出現(xiàn)抱死狀態(tài)，所以不會出現(xiàn)后輪先抱死的情況，可以滿足GB21670-2008中相關(guān)規(guī)定。GB21670-2008規(guī)定：當(dāng)附著系數(shù)邛在0.20.8之間時，制動強度z之0.1+0.7（中-0.2）（圖3ECEt規(guī)線）。從圖3可以看出，空滿載時均滿足要求。所以，NA01制動系統(tǒng)設(shè)計方案是適宜的。3.3.4空、滿載制動距離校核GB21670-2008中規(guī)定：初速度100km/h,整車最大制動距離Smax=0.1v+0.006v2=70m充分發(fā)出的平均減速度dm>6.43m/s20配有ESPg置的制動系統(tǒng)，具充分發(fā)出的平均減速及制動距離計算公式如下：j=g（15

18、）S=cv+v2/（2j）（16）式中：c制動器起作用的時間，取0.4（一般取值為0.30.5）;v制動初速度，v=100km/h（27.8m/s）。在良好的路面上（中=0.8）,配有ESP的NA01制動系統(tǒng)所能達到的充分發(fā)出的平均減速度jmax=0.8g=7.84m/s2>6.43m/s2,制動距離S=60rm：70m制動距離和充分發(fā)出的平均減速度滿足法規(guī)要求。由表4可知，在中=0.8的路面上，當(dāng)充分發(fā)出的平均減速度達到0.8g時，前后輪趨近于抱死，此時最高管路壓力達到7.927MPa（滿載）,而通常管路壓力最大值可達到1012MPa可以滿足要求。3.3.5真空助力器失效時制動減速度校

19、核真空助力器失效時管路壓力：P=4X（。1xi1XF-Fi）/（兀XDXD）（17）式中：p管路壓力，MPaI 制動踏板機械效率；II 制動踏板杠桿比；F制動品§板力，500N;D制動主缸直徑，mmFi真空助力器及制動主缸彈簧反力，No將各參數(shù)帶入公式（17）,得真空助力器失效時管路壓力P=3.7897MPa經(jīng)計算，前后軸制動力：前軸制動力E=4596.21N;后軸制動力F2=1759.02N。滿載制動減速度：j=（F1+F2）/m=4.217m/s2,大于法規(guī)2.44m/s2。3.3.6 ESP系統(tǒng)失效制動減速度校核由表4可知，在良好的路面上（華=0.8）,ESP系統(tǒng)完全失效時，空

20、載后輪先抱死，抱死時管路壓力Pi=5.027MPq滿載時前輪先抱死，抱死時管路壓力P2=6.625MPa經(jīng)計算，空載時前后軸制動力：前軸制動力F1=6038.03N;后軸制動力F2=2310.82No空載制動減速度：j=（F1+F2）/m=6.7113m/s2,大于法規(guī)3.86m/s2。經(jīng)計算，滿載前后軸制動力：前軸制動力E=8012.9N;后軸制動力F2=3066.6N。滿載制動減速度：j=（F1+F2）/m=7.352m/s2,大于法規(guī)3.86m/s2。3.3.7 任一管路失效制動減速度校核在良好的路面上（中=0.8）,配有ESP的NA01制動系統(tǒng)，任一管路失效時所能達到的最大減速度jma

21、x=0.8g/2=3.92m/s2,大于法規(guī)要求2.44m/s2。由表4可知，在中=0.8的路面上，當(dāng)充分發(fā)出的平均減速度達到0.8g時，前后輪趨近于抱死，此時最高管路壓力達到7.993MPa（滿載）,而通常管路壓力最大值可達到10MPa-12MPa可以滿足要求。3.3.8 制動踏板力校核真空助力器最大助力點管路壓力：Pmax=4<Fmax/（兀xDXD）（18）式中：Pmax-真空助力器最大助力點管路壓力，MPaFmax-真空助力器最大助力點輸出力,No將各參數(shù)帶入式（18）得Pmax=8.5212MPa由表4可知，在良好的路面上（邛=0.8）,配有ESP的NA01制動系統(tǒng)，滿載時四輪

22、趨近抱死時管路壓力為P=7.993MPa小于真空助力器最大助力點管路壓力8.5212MPa制動踏板力為:冗D2P4i1i 2“ 1(19)式中：12真空助力器助力比具體參數(shù)帶入式（19）,得：F=174.79N<500N=制動踏板力滿足要求。3.3.9 制動主缸排量校核NA01制動系統(tǒng)的管路為X型布置，分別計算左前右后輪、右前左后輪排液量和主缸行程。制動時一個前分泵排量M：V1=Ttd12（均+海）/4（20）式中：a前分泵直徑，mm61前輪制動器摩擦片與制動盤間隙，取值0.30mm心分泵及摩擦片變形，取值0.25mm制動時一個后分泵排量V22-V2=兀d2（61+62）/4（21）式中

23、：d2后分泵直徑，mm履后輪制動器摩擦片與制動盤間隙，取值0.30mm心分泵及摩擦片變形，取值0.25mm將具體參數(shù)帶入式（20）、（21）得：V1=1.26ml;V2=0.5ml。前制動軟管在壓力下的極限膨脹量：AV1=0.79X384/1000=0.303ml。后制動軟管在壓力下的極限膨脹量：AV1=0.79X352/1000=0.278ml。前腔所需的排量：Vf=&Vi+AV2+V1+V2=2.341ml。后腔所需的排量：Vr=AV1+AV2+V1+V2=2.341ml。前腔制動時所需的制動主缸單腔行程：2、1f=4Vf/（兀D）=7mm：18mm后腔制動時所需的制動主缸單腔行程

24、：2、lr=4Vr/（兀D）=7mm：18mm制動主缸排量滿足制動系統(tǒng)排量要求。2.10.10 制動踏板行程校核制動主缸的有效工作行程：Sm=7mm+7mm=14mm制動主缸推桿間隙和空行程：6m=1.75mm踏板工作行程：Xp=ii0+3)(22)將各參數(shù)帶入式(22),得：Xp=3.4X(14+1.75)=53.6mm<0.8乂120=96mm主缸一腔失效后踏板最大行程：Xj=ii(l+6m+勾)(23)式中：鼠一一失效腔的行程，最大行程18mml一一未失效腔對應(yīng)的主缸工作行程。選擇失效行程和工作行程之和較大的一組數(shù)據(jù)，帶入式(23),得：X/=3.4X(7+1.75+18)=90.94mm<0.8X120=96mmGB7258-2004規(guī)定，具有間隙自調(diào)裝置的制動系統(tǒng)，制動踏板總行程不大于全行程的五分之四，制動踏板行程符合標準要求。2.10.11 駐車制動校核a)極限駐車坡度計算汽車上、下坡