純電動汽車制動系統(tǒng)計算方案

純電動汽車制動系統(tǒng)計算方案TOC\o"1-5"\h\z前言1\o"CurrentDocument"一、制動法規(guī)基本要求1\o"CurrentDocument"二、整車基本參數(shù)及樣車制動系統(tǒng)主要參數(shù)2\o"CurrentDocument"2?1整車基本參數(shù)2\o"CurrentDocument"2?2樣車制動系統(tǒng)主要參數(shù)2\o"CurrentDocument"三、前、后制動器制動力分配3\o"CurrentDocument"3?1地面對前、后車輪的法向反作用力3\o"CurrentDocument"3?2理想前后制動力分配曲線及曲線43.2?1理想前后制動力分配43.2?2實際制動器制動力分配系數(shù)4\o"CurrentDocument"五、利用附著系數(shù)與制動強度法規(guī)驗算8\o"CurrentDocument"六、制動距離的校核10\o"CurrentDocument"七、真空助力器主要技術(shù)參數(shù)11\o"CurrentDocument"八、真空助力器失效時整車制動性能11\o"CurrentDocument"九、制動踏板力的校核13\o"CurrentDocument"十、制動主缸行程校核15\o"CurrentDocument"十一、駐車制動校核16\o"CurrentDocument"1、極限傾角162、制動器的操縱力校核17刖言BM3車型的行車制動系統(tǒng)采用液壓真空助力結(jié)構(gòu)。前制動器為通風盤式制動器，后制動器有盤式制動器和鼓式制動器兩種，采用吊掛式制動踏板，帶真空助力器，制動管路為雙回路對角線（X型）布置，安裝ABS系統(tǒng)。駐車制動系統(tǒng)為后盤中鼓式制動器和后鼓式制動器兩種，采用手動機械拉線式操縱機構(gòu)。一、制動法規(guī)基本要求1、GB21670《乘用車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法》2、GB12676《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》3、GB13594《機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法》4、GB7258《機動車運行安全技術(shù)條件》序號項目設(shè)計要求（商品定義）國標要求1試驗路面干燥、平整的混凝土或具有相同附著系數(shù)的其路面2載重滿載滿載3制動初速度100km/h100km/h4制動時的穩(wěn)定性不許偏出2?5m通道5制動距離或制動減速度空載W42mm滿載W44mmW70m或^6.43m/s26踏板力110~130（0.6g減速度）W500N7駐車制動停駐角度20%（12。）8駐車制動操縱手柄力180—210W400N

二、整車基本參數(shù)及樣車制動系統(tǒng)主要參數(shù)2.1整車基本參數(shù)項目代號單位數(shù)值質(zhì)量（整備/滿載）m/mkg1320/1845軸距（整備/滿載）Lmm2750質(zhì)心距前軸中心線水平距離（整備/滿載）a/amm1183/1486質(zhì)心距后軸中心線水平距離（整備/滿載）b1/b2mm1567/1264質(zhì)心高度（整備/滿載）h1/h2mm620/640車輪滾動半徑（195/65R15）Rmm3082.2樣車制動系統(tǒng)主要參數(shù)項目代號單位盤/盤中鼓式盤鼓式前/后制動器制動半徑r/rmm115/120115/115前/后制動器效能因數(shù)BF/BF20.76/0.760.76/2.3制動主缸直徑dmmm823.81823.81制動主缸總行程5mmm15+1515+15前/后輪缸直徑d/dmm857.2/838.1857.2/822.22前/后輪缸行程5/512mm0.3/0.30.3/0.7真空助力器規(guī)格in8+98+9真空助力比iP77制動踏板杠桿比is3.343.34駐車制動手柄杠桿比iz7.27.2本車型要求安裝ABS

三、前、后制動器制動力分配3.1地面對前、后車輪的法向反作用力在分析前、后輪制動器制動力分配比前，首先了解地面作用于前后車輪的法向反作用力（圖1）。由圖1，對后輪接地點取力矩得：(1)FL=Gb+m（duh(1)z1dtg式中：Fzi一地面對前輪的法向反作用力，N；G—汽車重力，N；b一汽車質(zhì)心至后軸中心線的水平距離，m；m—汽車質(zhì)量，kg；hg一汽車質(zhì)心高度，m；l一軸距，m；牛一汽車減速度m/s2。dt對前輪接地點取力矩，得：(2)(3)du(2)(3)F2L=Ga一m^式中：Fz2一地面對后輪的法向反作用力，N；a一汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離，m。GF=—(b+中h)

ziLg_G一F=一(a-^h)

z2Lg

圖1制動工況受力簡圖3.2理想前后制動力分配曲線及&曲線3.2.1理想前后制動力分配在附著系數(shù)為（P的路面上，前、后車輪同時抱死的條件是：前、后輪制動器制動力之和等于附著力；并且前后制動器制動力F、F分別等于各自TOC\o"1-5"\h\z|!1|12的附著力，即:F+F*G四1四2<F=甲F（4）四1Z1F*FI四2z23.2.2實際制動器制動力分配系數(shù)實際前、后制動器制動力公式如下:F=2p-n-BF-r/R（6）m14111>（6）c兀?d2,F=2p2-n-BF-r/R四224222式中：耳、p2:前后輪缸液壓，Pa；d「d2:前后輪缸直徑，m；n「n2:前后制動器單側(cè)油缸數(shù)目（僅對于盤式制動器而言）;BF「BF2：前、后制動器效能因數(shù)；二、［：前、后制動器制動半徑，m；R:車輪滾動半徑，m。又由公式:（7）Fd2-BF-rp=^1=11—1F+Fd2-BF-r+d2BF-r四1四2111222（7）由于

得到F—^1F四2P1-P(8)(9)1-pF=—得到F—^1F四2P1-P(8)(9)四2P四1根據(jù)以上計算，可繪出空、滿載狀態(tài)時理想前后制動器制動力分配曲線（I線）和實際前、后制動器制動力分配線（P線），如圖2：kflsflg90008000700060005000400030002000100。0（BM3鼓式）制動力kflsflg90008000700060005000400030002000100。0（BM3鼓式）制動力I曲線5000100001500020碩前制動力X_一_I脂盤中鼓式）制動力I曲線7M?&M040DQ30042QW)1?[HJU7g林??岫L??前制動方工圖2：I線和B線由公式:由公式:（10）PL-b

平=一

oh（10）g得實際同步附著系數(shù)甲，此時前、后同時抱死。0由以上計算公式，可以算出制動器制動力分配系數(shù)，空、滿載同步附著系數(shù)，計算結(jié)果見下表：表1制動器制動力分配系數(shù)，空滿載同步附著系數(shù)名稱符號盤/盤中鼓式盤、鼓式制動器制動力分配系數(shù)P0.6840.686滿載同步附著系數(shù)P00.9620.975空載同步附著系數(shù)P00.500.52因?qū)嶋H滿載同步附著系數(shù)甲=0.962（0.975）與甲=1接近，會出現(xiàn)前后輪同時抱0死的穩(wěn)定情況；空載狀態(tài)下同步附著系數(shù)甲=0.50（0.52）＜甲=1,這需要通過BM30車裝配的ABS系統(tǒng)的EBD標定來避免缺陷。設(shè)計方案可行。在不同附著系數(shù)的路面上制動時，前、后軸都抱死，此時前后軸的制動力為：_G一一（11）F=—（b+中h）中xbiLgGF=—（a-中h）中xb2Lg滿載狀態(tài)下，在不同附著系數(shù)里面上的前、后軸的制動力如表2所示:（11）表2滿載時前、后制動力中F1（N）f（N）xb20.18739350.2183017860.3287225520.439973235

0.5520738330.6650143480.7787947780.8934151230.91088853851.0125185563將不同制動力代入到公式（6）可得到理想前后制動器的液壓，再減去ABS的波動誤差0.1Mpa可得到0.1~1的路面附著系數(shù)的實際輪缸液壓具體如下表3所示:表3盤/盤中鼓式實際液壓分配空載滿載PF/MpaPR/MpaPF/MpaPR/Mpa0.440.690.511.301.001.391.172.561.612.001.883.692.252.522.654.702.942.953.485.593.663.304.376.354.433.575.326.995.243.746.327.506.083.837.387.896.973.848.508.15盤/鼓式實際液壓分配空載滿載PF/MpaPR/MpaPF/MpaPR/Mpa0.440.700.511.311.001.411.172.591.612.021.883.74

2.252.552.654.772.943.003.485.673.663.354.376.444.433.625.327.095.243.806.327.616.083.897.388.006.973.898.508.27表4滿載前、后制動器制動力盤/盤中鼓式盤鼓式P（Mpa）F（N）1^1F（N）p2F（N）plF（N）p2114436681443659229011343290113253435820184358199045816269358162656572743367727433226873140428731398771018947171018946538116475392116475319913104606713104598410145626742145626650表2與表3的數(shù)據(jù)對比，可以得出：前后制動器提供的制動力滿足制動需求。五、利用附著系數(shù)與制動強度法規(guī)驗算利用附著系數(shù)見圖3.法規(guī)要求：（1）、制動強度在0.1-0.61之間，前后軸曲線應(yīng)在直線q=（z+0.07）/0.85以下。（2）、車輛處于各種載荷狀態(tài)時，前軸的附著系數(shù)利用曲線應(yīng)位于后軸的附著系數(shù)利用曲線之上。但制動強度在0.15~0.8之間的M1車輛,

對于Z值在0.3~0.45時，若后軸利用附著曲線位于q=z+0.05以下，則允許后軸附著系數(shù)利用曲線位于前軸附著系數(shù)利用曲線之上。"盤庶Mw在旺京卜實際利用附著系知《空敦再袖J主與中］用射者臣盟（豪前柘〕實際利用附著凝如球后的"盤庶Mw在旺京卜實際利用附著系知《空敦再袖J主與中］用射者臣盟（豪前柘〕實際利用附著凝如球后的土門.kF,5V.E5（BH3鼓式）制動力分故（BH3鼓式）制動力分故■車際利用附暮系數(shù)〔空卷筋情）-■-嘛利用酎，系致（空概后軸）方序利用附看茶農(nóng)（港哉曲輔〉實際利用附著有敷（滿敢后軸）-*-qH^（z+0.07）/0.85帶（JEn1昌030.40.5"EJ制溯度圖3：利用附著系數(shù)曲線

六、制動距離的校核(12)1c"V2制動距離公式為：S=(t；+言)V+-—-—3.62225.92j(12)maxV—制動初速度，100km/h；八悠一最大制動減速度，m/s2；T2+T2—制動器起作用時間，0.2~0?9s在中=1的路面上,j=中g(shù)=9.8m/s2>6.43m/s2(中=0.8，j=7.84m/s2)制動距離(V=100km/h)，S=44.9<70m(S=57.5m)七、真空助力器主要技術(shù)參數(shù)真空助力器采用雙模片式，膜片直徑為8+9英寸真空助力比：7八、真空助力器失效時整車制動性能助力器完全失效時，制動力完全由人力操縱踏板產(chǎn)生，最大踏板力要求:M1類車W500N，此時真空助力器輸入力：F=i勺xF(13)^一最大制動踏板力，500N；i一制動踏板杠桿比，3.34；門一踏板機構(gòu)傳動效率，0.95,；代入相關(guān)數(shù)據(jù)，可以得到：F=1586.5Nvi根據(jù)真空助力器輸入輸出特性曲線可得到此時真空助力器的輸出力：

4000圖：真空助力器輸入輸出特性曲線「廣1283.29N4000系統(tǒng)壓力通過下式計算：4F,、P=—e（14）兀d2m代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：P=2.88Mpa在真空助力器失效后，制動力將會明顯減小，首先需要判斷無真空助力時，制動系統(tǒng)提供的制動力時候大于地面對車輪的摩擦力，即車輪是否抱死。滿載時，前后制動器制動力分別為：表5盤/盤中鼓式盤鼓式F|!141404203.285Fp219172003.007滿載時，在附著系數(shù)為0.7的路面上，前、后輪同時抱死時，地面對車輪的制動力：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"F=—（b+甲h帥=7879N姑iLg\o"CurrentDocument"F=—（a—甲h）甲=4778Nxb2Lg從結(jié)果可以看出，當真空助力器失效后，制動器制動力小于地面對車輪的摩擦力，因此在制動過程中，前、后輪均不抱死。F+F,,由公式：j=—^1嶺（15）m可以算出減速度。表6反應(yīng)時間（0.2）初速度法規(guī)要求盤/盤中鼓式盤/鼓式減速度m/s23.333.32GB7258-201250km/hW38(aN2.9)31.7m31.45mGB21670-2008100km/hW168m121.3m121.8mGB7258-200450km/hW38m31.7m31.84mGB12676-199980km/hW93.3m78.5m78.8m由以上計算可知，當真空助力器失效后，在滿載狀態(tài)下，制動減速度和制動距離均滿足各法規(guī)的應(yīng)急制動性能要求。九、制動踏板力的校核分析整個制動過程，在附著系數(shù)為cp（甲W（P0）的路面上制動時，前輪的壓力首先抱死，當管路中壓力繼續(xù)升高時，前輪制動力不再隨管路中壓力的升高而增大，但后輪制動力卻隨壓力的升高繼續(xù)增大，直到后輪也抱死，后輪抱死拖滑時，管路中的壓力已經(jīng)足夠大，此時的踏板力即是整車在附著系數(shù)甲（甲W%）的路面上制動所需的最大踏板力，顯然，當甲=p0時，前后輪同時抱死，此時所需要的踏板力即是整車制動的極限踏板力。若不考慮ABS作用，管路的抱死壓力應(yīng)該是在地面的附著系數(shù)達到同步附著系數(shù)時管路中的壓力，滿載狀態(tài)時，中=1，校核前輪剛要抱死時的踏板力。此時，F(xiàn)廣F1=12518^代入公式（6），得P=8.60Mpa由液壓公式（13）得滿載狀態(tài)下，盤/盤中鼓式盤鼓式0.6G滿載前輪制動力65016501系統(tǒng)液壓（Mpa）空載3.663.66滿載6.356.44踏板力（Mpa）空載8787滿載1511531G滿載前輪制動力1251812518系統(tǒng)液壓（Mpa）空載6.976.97滿載8.608.60踏板力（Mpa）空載166166滿載202202所需踏板力：踏板力小于500N，符合法規(guī)對制動踏板的要求，設(shè)計方案合理。十、制動主缸行程校核制動主缸工作行程可通過下式計算：2(V+V)+V+2仕吸+整W|fr軟I44)(16)入=tSlA(16)兀d2m4(17)軟管膨脹量計算：(17)匕=KhLhPl式中：51、52前、后制動器制動行程，實驗數(shù)據(jù)：0.2~0.4mm，取0.3mm；V、Vr、V軟前、后輪缸及軟管因膨脹而吸收的液量，cm3；KH常數(shù)，4.39X10-6(cm3/N?cm)；前、后輪缸及軟管因膨脹而吸收的液量通過做P-V試驗得到。當在附著系數(shù)為中=1的路面上，管路抱死壓力見表3,由上圖曲線得到前、后輪缸的需液量分別為V=2.84cm3，V=0.89cm3。軟管膨脹量：V=0.61cm3軟總需液量：V總=2(V+V)+匕=8.06cm3主缸工作行程：V+2(^8+10290人=-44==23.1mm<30mm-兀d2-x3.14x23.8124m423.1/30=76.7%缸有效行程大于主缸全行程的60%，建議將主缸行程增大至18+18。十■一、駐車制動校核1、極限傾角根據(jù)汽車后軸車輪附著力與制動力相等的條件，汽車在角度為0的上坡路和下坡路上停駐時的制動力七、七分別為：F_m?(。cos0+hsin0)=F=mgsin