F505-BM-DP-017標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告

1、 編號：編號： F505-BM-DP-017標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告項目名稱項目名稱：F505F505編制：編制： 日期：日期： 校對：校對： 日期：日期： 審核：審核： 日期：日期： 批準：批準： 日期：日期： 上海雙杰科技有限公司上海雙杰科技有限公司2011-10-312011-10-31目目 錄錄1 1概述概述.11.1 制動系統(tǒng)基本介紹.11.2 計算目的.12 2整車基本參數(shù)整車基本參數(shù).23.1 前、后制動器制動力的分配.23.1.1 制動基本理論.23.1.2 理想前、后制動器制動力分配.33.1.3 實際前、后制動器制動力分配.53.2 前、后制動器

2、制動力分配曲線.63.2.1 實際制動力分配曲線.63.2.2 前后制動器制動力分配曲線.73.2.3利用附著系數(shù)與制動強度法規(guī)校核 .73.3 制動主缸行程.93.4 制動踏板力校核.103.5 滿載狀態(tài)制動距離校核.103.6 部分回路失效時整車制動效能.114.4.駐車制動系統(tǒng)的計算駐車制動系統(tǒng)的計算.114.1 駐車制動停駐的極限傾角.114.2 駐車制動操縱力的校核.125.5.結論結論.13參參 考考 文文 獻獻.14標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 1 頁 共 14 頁1 1概述概述1.11.1 制動系統(tǒng)基本介紹制動系統(tǒng)基本介紹汽車制動系統(tǒng)是汽車的一個重要組成部

3、分，直接影響汽車的行駛及停駐安全性能。為了保證汽車有良好的制動效能和高速行駛的安全性，應該合理地確定汽車制動系統(tǒng)布置形式及制動系統(tǒng)各零部件的結構參數(shù)。另外也只有制動性能良好、制動系統(tǒng)工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。圖 1 為 F505 制動系統(tǒng)布置圖。圖 1 F505 制動系統(tǒng)的結構簡圖標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 2 頁 共 14 頁1.21.2 計算目的計算目的在整車參數(shù)已知的條件下，對標桿車的制動系統(tǒng)參數(shù)進行驗算，以驗證是否滿足相關法規(guī)要求。2 2整車基本參數(shù)整車基本參數(shù)表 1 整車基本參數(shù)基本參數(shù)數(shù)值軸距 L（mm）2718整車整備質(zhì)量 m（kg）1216

4、.6整備狀態(tài)前軸載荷（kg）fm615.3整備狀態(tài)后軸載荷（kg）rm601.3空載時質(zhì)心高度（mm）gh603.42空載質(zhì)心到前軸距離a（mm）1343.4滿載質(zhì)量（kg）1816.6滿載狀態(tài)前軸負載（kg）719.4滿載狀態(tài)后軸負載（kg）1097.2滿載時質(zhì)心高度（mm）623滿載質(zhì)心到前軸距離（mm）1641.6車輪滾動半徑 R（mm）2923 3制動系統(tǒng)結構參數(shù)的計算制動系統(tǒng)結構參數(shù)的計算標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 3 頁 共 14 頁3.13.1 前、后制動器制動力的分配前、后制動器制動力的分配3.1.13.1.1 制動基本理論制動基本理論對于一般的汽車而言

5、，根據(jù)其前后軸制動器制動力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當制動器的制動力足夠時，制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況：1)前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。2)后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。3)前后輪同時抱死拖滑。情況 1)是穩(wěn)定工況，但在制動時汽車喪失了轉向的能力，附著條件沒有充分利用；情況 2)后軸可能出現(xiàn)側滑，是不穩(wěn)定工況，附著利用率也低；而情況 3)可以避免后軸側滑，同時前轉向輪只有在最大制動強度下才使汽車失去轉向能力，較之前兩種工況，附著條件利用情況較好。3.1.23.1.2 理想前、后制動器制動力分配理想前、后制動器制動力分配在分析前、后輪制動器制動力分配比例以前，首先了

6、解地面作用于前、后車輪的法向反作用力。標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 4 頁 共 14 頁圖 2 制動工況受力簡圖由圖 2 所示，對后輪接地點取力矩得： （1）gzhdtdumGbLF1式中：地面對前輪的法向反作用力；1zFL軸距；汽車滿載重力；G 汽車滿載質(zhì)心至后軸中心線的距離；b 汽車滿載質(zhì)量；m 汽車滿載質(zhì)心高度；gh 汽車減速度。dtdu對前輪接地點取力矩，得： （2）gzhdtdumGaLF2式中： 地面對后輪的法向反作用力；2zF 汽車滿載質(zhì)心至前軸中心線的距離。a則可求得地面法向反作用力為： （3）dtdughbLGFgz1 （4）dtdughaLGFgz2若

7、在不同附著系數(shù)的路面上制動，前、后輪都能抱死（無論是同時抱死或分別先后抱死） ，此時 du/dt=g。地面作用于前、后輪的法向反作用力為：標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 5 頁 共 14 頁 （5）gzhbLGF1 （6）gzhaLGF2式中： 地面附著系數(shù)，通常為 0.81.0。取=0.8。將表 1 參數(shù)代入（5） 、 （6）得：=10698.8 N1zF=6830.7 N2zF3.1.33.1.3 實際前、后制動器制動力分配實際前、后制動器制動力分配標桿車制動系統(tǒng)的結構參數(shù)見表 2：表 2 制動系統(tǒng)參數(shù)前制動器參數(shù)制動盤有效半徑 r（mm）104制動盤摩擦系數(shù)0.38分

8、泵直徑 d1（mm）54前輪缸工作行程 S1（mm）0.7后制動器參數(shù)制動鼓內(nèi)徑 D（mm）239制動效能因數(shù) K2.2分泵直徑 d2（mm）22.22后輪缸工作行程 S2（mm）4總泵及助力器參數(shù)助力器外徑（inch）9主缸內(nèi)徑 Dm（mm）22.22總泵總行程（前+后） （mm）18+15.8助力比6輸出最大液壓 Ps（MPa）11.3輸入力 FN（N）456標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 6 頁 共 14 頁制動踏板杠桿比4駐車制動手柄杠桿比7.7后制動器駐車制動杠桿比6.3注：以上參數(shù)除制動總泵及真空助力器參數(shù)外均實測得出，制動總泵及真空助力器參數(shù)為根據(jù)同類型新產(chǎn)品

9、估計值。實際前、后制動器制動力計算公式如下： = （7）1FSPRdr21 = （8）2FSPRKDd422式中：前軸制動力；1F后軸制動力；2Fr制動盤有效半徑；制動盤摩擦系數(shù)；D制動鼓內(nèi)徑；K制動效能因數(shù)；d1前制動器分泵直徑；d2后制動器分泵直徑；Ps總泵輸出液壓；R車輪滾動半徑。將以上各已知參數(shù)代入（7） 、 （8）得：=14155.8 N1F=8005.6 N2F比較發(fā)現(xiàn)：， ，因此 F505 車前、后制動器均能滿足最大1F1zF2F2zF制動力要求。標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 7 頁 共 14 頁3.23.2 前、后制動器制動力分配曲線前、后制動器制動力分配

10、曲線3.2.13.2.1 實際制動力分配曲線實際制動力分配曲線實際制動器制動力分配系數(shù)計算按如下公式： （9）)4(4222121211dDKdrdrFFF將表 2 參數(shù)代入（9）得：=0.64同時根據(jù)公式可求得同步附著系數(shù)：ghbL0（空載）=0.5550（滿載）=0.91703.2.23.2.2 前后制動器制動力分配曲線前后制動器制動力分配曲線前后輪同時抱死(理想制動力分配的條件): gghahbFFGFF2121消去變量,得: （10）)2(4211122FhGbFGhgLbhGFgg根據(jù)上述（9） 、 （10）兩式用作圖法可繪出理想前、后制動器制動力分配 I 曲線及實際前、后制動器制動

11、力分配曲線，見圖 3。 標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 8 頁 共 14 頁圖 3 制動力分配曲線（I 線和線）3.2.33.2.3利用附著系數(shù)與制動強度法規(guī)校核利用附著系數(shù)與制動強度法規(guī)校核前軸利用附著系數(shù)： （11）)(zhgbzLf后軸利用附著系數(shù)： （12）)()1 (zhgazLr為了確認 F505 標桿車前、后制動器結構參數(shù)是否能符合 GB12676-1999汽車制動系統(tǒng)結構、性能和試驗方法制動法規(guī)的要求，根據(jù)上述（9） 、（11） 、 （12）三式繪制了空載及滿載狀態(tài)下利用附著系數(shù)與制動強度的關系曲線，見圖 4、圖 5。標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技

12、有限公司第 9 頁 共 14 頁圖 4 空載利用附著系數(shù)與制動強度的關系曲線圖 5 滿載利用附著系數(shù)與制動強度的關系曲線GB12676-1999 制動法規(guī)要求：（1）利用附著系數(shù)在 0.20.8 之間時，前后軸利用附著系數(shù)曲線應在直線=（z+0.07）/0.85 以下。（2）車輛處于各種載荷狀態(tài)時，前軸的利用附著系數(shù)曲線應位于后軸的利用附著系數(shù)曲線之上。但對于制動強度 z 在 0.150.8 之間的 M1 類車輛，當 z值在 0.30.45 時，若后軸利用附著系數(shù)曲線位于=z+0.05 以下，則允許后軸利用附著系數(shù)曲線位于前軸利用附著系數(shù)曲線之上。從以上兩圖中可看出，F(xiàn)505 標桿車制動系統(tǒng)滿

13、足法規(guī)關于制動力在前后軸之間分配的協(xié)調(diào)性要求。標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 10 頁 共 14 頁3.33.3 制動主缸行程制動主缸行程前、后分泵所需供油量 V1 、V2 可由以下公式得出：V1=2S1/4 （13）21dV2=2S2/4 （14）22d將表 2 中的參數(shù)代入公式（13） 、 （14）得：V1=3206.3mm3V2=3102.2mm3考慮到軟管變形，總泵所需排量為：V=1.1（V1+V2）=6939.3mm3滿足總泵所需排量的活塞行程為：S=4V/（Dm2）=17.9mm因此，實際行程/總行程=17.9/31.6=0.566。按照 GB 7258-200

14、4機動車運行安全技術條件法規(guī)要求，達到完全制動時制動總泵的實際使用行程應小于總行程的四分之三。故可確定標桿車制動總泵的排量及活塞工作行程均滿足要求。制動踏板有效行程： 17.94=71.63.43.4 制動踏板力校核制動踏板力校核制動踏板力計算可由如下公式得出： （15）tspSmiipD4 F2t式中：Ft 制動踏板力；ip 真空助力比；標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 11 頁 共 14 頁is 制動踏板杠桿比； 踏板機構及液壓傳動效率，取=0.85。tt將表 2 中的參數(shù)代入公式（15）得出：Ft=214.8NGB 12676-1999汽車制動系統(tǒng)結構、性能和試驗方法法

15、規(guī)要求，在附著系數(shù)為 0.6 的路面上達到 5.8m/s 制動減速度時的最大踏板力不大于 500N，可見標桿車滿足該要求。3.53.5 滿載狀態(tài)制動距離校核滿載狀態(tài)制動距離校核制動距離計算可由如下公式得出： （16）max2 2292.25)2(6 . 31jVVS式中：S 制動距離；V 制動初速度，按法規(guī)取 80km/h；最大制動減速度。當=0.8 時，=g=7.84m/s ；maxjmaxj2制動器起作用時間，一般為 0.20.9s。取為 0.5s。2 22將各已知參數(shù)代入公式（16）得出：S=42.6mGB 12676-1999汽車制動系統(tǒng)結構、性能和試驗方法法規(guī)要求，制動距離 S50.

16、7m，可見標桿車滿足該要求。3.63.6 部分回路失效時整車制動效能部分回路失效時整車制動效能由于制動管路采用 H 型布置(前后輪分別采用兩套回路)，其特點是當任一回路失效時，仍能保證個剩余兩個車輪制動器的工作。根據(jù)以上計算我們可知前后輪均抱死時,后制動器制動力所占比例約為 36%。即，任一回路失效時，仍標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科技有限公司第 12 頁 共 14 頁能剩余 36以上的制動力，故當?shù)孛娓街禂?shù)為 0.8 時，制動減速度為2.83m/s2，大于制動法規(guī)規(guī)定的剩余制動效能：滿載 1.7m/s2，空載 1.5 m/s2。符合法規(guī)要求。4.4.駐車制動系統(tǒng)的計算駐車制動系統(tǒng)的

17、計算4.14.1 駐車制動停駐的極限傾角駐車制動停駐的極限傾角汽車在上坡路面上停駐時的受力情況，如圖 6 表示。圖 6 駐車制動工況受力簡圖由此不難得出停駐時的后橋附著力為：Fz2=mg（acos+hgsin）/L （17）在上坡路面上能夠停駐，后橋上的附著力應等于制動力即mg（acos+hgsin）/L=mgsin （18）同理，汽車在下坡路面上停駐時的后橋附著力為：Fz2=mg（acos-hgsin）/L （19）在下坡路面上能夠停駐，后橋上的附著力應等于制動力即mg（acos-hgsin ）/L=mgsin （20）由公式（18） 、 （20）得出：標桿車制動系統(tǒng)計算校核報告 上海雙杰科

18、技有限公司第 13 頁 共 14 頁 （21）ghLa arctanu （22）ghLa arctand式中：汽車在上坡時可能停駐的極限上坡傾角；u汽車在下坡時可能停駐的極限下坡傾角。d因此，可求得空載及滿載狀態(tài)時不同利用附著系數(shù)下的汽車可能停駐的極限傾角，計算結果見表 3。滿()maxu空()maxu滿()maxd空()maxd0.518.415.814.612.50.622.319.217.014.60.726.222.719.316.50.830.126.221.418.4表 3 汽車可停駐坡度傾角按照法規(guī)規(guī)定，駐車制動必須能使車輛在 18（10）的坡道上停駐,可見 F505 標桿車完全滿足該要求。4.24.2 駐車制動操縱力的校核駐車制動操縱力的校核根據(jù)上面求出的滿載狀態(tài)下利用附著系數(shù)=0.8 時的最大停駐坡度57.97（30.1o）的路面來校核。能在 57.97（30.1o）的路面上停駐所需條件為，單個固定在制動器上的拉索輸入力 F1 提供的制動力矩不小于單個后輪制動力矩。取相等，即： F1K（D/2）i1=