1、液壓制動系統改進前言國內汽車市場迅速發展, 而轎車是汽車發展的方向。 然而隨著汽車保有量的增加, 帶來的安全問題也越來越引起人們的注意, 而制動系統則是汽車主動安全的重要系統之 一。汽車制動系是用來以強制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車車速保持穩 定以及使已停駛的汽車在原地 (包括在斜坡上 駐留不動的機構。隨著高速公路的迅速發 展和車速的提高以及車流密度的日益增大,為了保證行車安全,汽車制動系的工作可靠 性顯得日益重要。也只有制動性能良好、制動系工作可靠的汽車,才能充分發揮其動力 性能。調查顯示現有飛度轎車制動系統存在的制動力不足、制動踏板行程過長、后輪制 動器制動水穩定性差、制動遲鈍

2、等問題。以下是調查機構關于廣州本田飛度轎車制動安全性的調查統計表: 注:此次調查參加人數:10000人次2 制動系統基礎概述2.1汽車制動系統應滿足如下要求:1、能適應有關標準和法規的規定。各項性能指標除應滿足設計任務書的規定和國 家標準、法規制定的有關要求外,也應考慮銷售對象國家和地區的法規和用戶要求。我 國的強制性標準是 GB12676-1999汽車制動系結構、性能和試驗方法 、 GB7258機動 車運行安全技術條件 。2、具有足夠的制動效能,包括行車制動效能和駐坡制動效能。 行車制動效能是用 在一定的制動初速度下或最大踏板力下的制動減速度和制動距離兩項指標來評定, 它是 制動性能最基本的

3、評價指標。表 1-1給出了歐、美、日等國的有關標準或法規對這兩項 指標的規定。表 1-1 歐、美、日等國的制動效能標準 續表 1-1 3、工作可靠。汽車至少應有行車制動和駐車制動兩套制動裝置,且它們的制動驅 動機構應是各自獨立的。行車制動裝置的制動驅動機構至少應有兩套獨立的管路,當其 中一套失效時,另一套應保證汽車制動效能不低于正常值的 30%;駐車制動裝置應采用 工作可靠的機械式制動驅動機構。4、制動效能的熱穩定性好。汽車的高速制動、短時間內的頻繁重復制動,尤其是 下長坡時的連續制動,都會引起制動器的溫升過快,溫度過高。特別是下長坡時的頻繁 制動,可使制動器摩擦副的溫度達 300400,有時

4、甚至高達 700。此時,制動摩 擦副的摩擦系數會急劇減小,使制動效能迅速下降而發生熱衰退現象。制動器發生熱衰 退后,經過散熱、降溫和一定次數的和緩使用使摩擦表面得到磨合,其制動效能可重新 恢復,這稱為熱恢復。提高摩擦材料的高溫摩擦穩定性,增大制動鼓、盤的熱容量,改 善其散熱性或采用強制冷卻裝置,都是提高抗熱衰退的措施。一般要求在初速為最高車 速的 80%時, 以約 0.3g 的減速度重復進行 1520次制動到初速度的 1/2的衰退試驗后, 其熱態制動效能應達到冷態制動效能的 80%以上。5、制動效能的水穩定性好。制動器摩擦表面浸水后,會因水的潤滑作用使摩擦系 數急劇減小而發生所謂的“水衰退”現

5、象。一般規定在出水后反復制動 515次,即應 恢復其制動效能。良好的摩擦材料吸水率低,其摩擦性能恢復迅速。也應防止泥沙、污 物等進入制動器工作表面,否則會使制動效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止 水和泥沙侵入而采用封閉的制動器。6、制動時的操縱穩定性好。即以任何速度制動,汽車都不應當失去操縱性和方向 穩定性。一般要求在進行制動效能試驗時,車輛的任何部位不得偏出 3.7m 的試驗道。 為此,汽車前、后輪制動器的制動力矩應有適當的比例,最好能隨各軸間載荷轉移情況 而變化;同一軸上左、右車輪制動器的制動力矩應相同。否則當前輪抱死而側滑時,將 失去操縱性;后輪抱死而側滑甩尾,會失去方向穩定性;當

6、左、右輪的制動力矩差值超 過 15%時,會發生制動時汽車跑偏。7、制動踏板和手柄的位置和行程符合人機工程學要求,即操作方便性好,操縱輕 便,舒適,能減少疲勞。踏板行程:對轎車應不大于 150mm ;對貨車應不大于 170mm , 其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。 制動手柄行程應不大于 160200mm 。 各國法 規規定, 制動的最大踏板力一般為 500N(轎車 700N(貨車 。 設計時, 緊急制動 (約占 制動總次數的 5%10%踏板力的選取范圍:轎車為 200300N ;貨車為 350550N ,采 用伺服制動或動力制動裝置時取其小值。 應急制動時的手柄拉力以不大于 400500N

7、 為 宜;駐車制動的手柄拉力應不大于 500N(轎車 700N(貨車 。8、作用滯后的時間要盡可能地短,包括從制動踏板開始動作至達到給定制動效能 水平所需的時間 (制動滯后時間 和從放開踏板至完全解除制動的時間 (解除制動滯后時 間 。一般要求這個時間盡可能短,對于氣制動車輛不得超過 0.6s ,對于汽車列車不得 超過 0.8s 。9、制動時制動系噪聲盡可能小,且無異常聲響。10、與懸架、轉向裝置不產生運動干涉,在車輪跳動或汽車轉向時不會引起自行制 動。11、 制動系中應有音響或光信號等警報裝置以便能及時發現制動驅動機件的故障和 功能失效;制動系中也應有必要的安全裝置,例如一旦主、掛車之間的連

8、接制動管路損 壞,應有防止壓縮空氣繼續漏失的裝置;在行駛過程中掛車一旦脫掛,亦應有安全裝置 驅使駐車制動將其停駐。12、能全天候使用,氣溫高時液壓制動管路不應有氣阻現象;氣溫低時氣制動管路 不應出現結冰13、制動系的機件應使用壽命長、制造成本低;對摩擦材料的選擇也應考慮到環保 要求,應力求減小制動時飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維 1。2.2汽車制動系統的組成:1、供能裝置:也就是制動能源,包括供給、調節制動所需能量以及各個部件,產生制動能量的部分稱為制動能源。2、控制裝置:包括產生制動動作和控制制動效果的部件。3、傳動裝置:包括把制動能量傳遞到制動器的各個部件。4、制動器:產生阻礙車輛運動

9、或者運動趨勢的力的部件,也包括輔助制動系統中 的部件。2.3汽車制動器的分類:制動器是制動系統的主要組成部分,目前汽車制動器基本都是摩擦式制動器,按照 摩擦副中旋轉元件的不同,分為鼓式和盤式兩大類制動器。鼓式制動器又有領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、 雙向自增力式制動器等結構型式。盤式制動器有固定鉗式,浮動鉗式,浮動鉗式包括滑 動鉗式和擺動鉗盤式兩種型式。滑動鉗式是目前使用廣泛的一種盤式制動器。由于盤式 制動器熱和水穩定性以及抗衰減性能較鼓式制動器好,可靠性和安全性也好,而得到廣 泛應用。但是盤式制動器效能低,無法完全防止塵污和銹蝕,兼做駐車制動時需要較為 復雜的手驅

10、動機構,因而在后輪上的應用受到限制,很多車是采用前盤后鼓的制動系統 組成。設計課題是對飛度轎車的前制動器的改進設計,飛度的是前盤后鼓形式的,前制 動器是盤式制動器。與鼓式制動器相比,盤式制動器有下列的優點:(1熱穩定性較好。這是因為制動盤對摩擦襯塊無摩擦增力作用;另外,制動摩擦 襯塊的尺寸不大,其工作表面的面積僅為制動盤面積的 12%16%,故散熱性好。 (2水穩定性好。這是因為制動襯塊對制動盤的單位壓力高,易將沾附的水擠出, 同時離心力也易于將沾水甩掉,再加上襯塊對制動盤的擦拭作用,制動器出水后只需一 兩次制動即能恢復正常; 而鼓式制動器則需要經過甚至十余次制動方能恢復正常的制動 效能。(3

11、制動穩定性好。由于盤式制動器的制動力矩與其制動油缸的活塞推力及摩擦系 數成線性關系,還由于無自行增勢作用,因此在制動過程中制動力矩增長較和緩,與鼓 式制動器相比,能保證高的制動穩定性。(4制動力矩與汽車前進和后退等行駛狀態無關。(5在輸出同樣大小制動力矩條件下, 盤式制動器的結構尺寸和質量比鼓式的要小。(6盤式制動器的摩擦襯塊比鼓式制動器的摩擦襯塊在磨損后更易更換,結構也較 簡單,維修、保養容易。(7制動盤與摩擦襯塊間的間隙小(0.05mm0.15mm ,因此縮短了油缸活塞的操作 時間,并使制動驅動機構的力傳動比有增大的可能。(8制動盤的膨脹不會像制動鼓熱膨脹那樣引起制動踏板行程損失,這也使得

12、間隙 自動調整裝置的設計可以簡化。(9易于構成多回路制動驅動系統,使系統有較好的可靠性與安全性,以保證汽車 在任何車速下各車輪都能均勻一致地平穩制動。(10能方便地實現制動器磨損報警,以便能及時地更換摩擦襯塊。但盤式制動器主要缺點是難于完全防止塵污和銹蝕 (但封閉的多片全盤式制動器除 外 ;兼作駐車制動器時,所需附加的駐車制動機構較復雜,因此,有的汽車采用前輪 為盤式后輪為鼓式的制動系統;另外,由于無自行增力作用,制動效能較低,中型轎車 若采用時需有加力裝置。3. 盤式液壓制動系統綜述飛度轎車制動系統采用的是液壓制動系統。 汽車制動時制動踏板施加的動力是通過 制動液傳遞。隨著汽車技術的提高和高

13、速公路的發展,為滿足汽車制動性能的要求現在 許多轎車四個車輪都應用了盤式制動器,盤式制動器裝在輪轂上,與車輪和輪胎一起轉 動。當駕駛員進行制動時,用主缸的液壓壓力推動分缸活塞帶動襯片的制動蹄(也稱為 制動摩擦塊 ,制動摩擦塊壓制動盤,讓它停止運動。3.1液壓制動系統的工作原理作為制動能源的駕駛員所提供的控制力,控制力通過作為制動踏板機構制動主缸。 當踩下制動踏板, 制動主缸即將制動液經油管壓入前、 后制動輪缸 , 將制動摩擦塊推向制 動盤。在制動間隙消失之前,管路中的油壓不可能很高,僅足以平衡制動蹄復位彈簧的 張力以及油液在管路中的流動阻力。在制動器間隙消失并開始產生制動力矩時,液壓與 踏板力

14、方能繼續增長,直到完全制動。從開始制動到完全制動的過程中,由于液壓的作 用下,油管(主要是橡膠軟管的彈性膨脹變形和摩擦元件的彈性壓縮變形,踏板和輪 缸活塞都可以繼續移動一段距離。放開制動踏板,制動蹄和輪缸活塞在復位彈簧的作用 下復位,將制動液壓回主缸,制動解除。3.2制動盤、輪轂和軸承盤式制動器的制動盤有兩個主要部分:輪轂和制動表面。 輪轂是安裝在車輪的部位, 內裝有軸承。制動表面是制動盤兩側的加工表面。它被加工得很仔細,為制動摩擦塊提 供摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優良的摩擦面。制動盤裝車輪 的一側稱為外側,另一側朝向車輛中心,稱為內側。制動盤表面大小有盤的直徑決定。大型

15、車需要較多的制動能,它的制動盤直徑達 30cm 或更大些。 較小較輕的車用較小的制動盤。 通常, 制造商在保持有效的制動性能的 情況下,盡可能將零件做得小些、輕些。按輪轂結構分類,制動盤有兩種常用形式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種結 構中,輪轂與制動盤的其余部分鑄成單體。另一種形式輪轂與盤制成兩個獨立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過 輪轂,再通過制動盤裝配。這種形式的優點是制動盤便宜些。制動面磨損超過加工極限時能更容易更換。制動盤可能是整體式的或者是能通風的。通風的制動盤在兩個制動表面之間鑄成有 冷卻葉片。這種結構使制動盤鑄件顯著地增加了冷卻面積。車輪轉動時,盤內扇形葉片 的旋轉

16、增加了空氣循環,有效地冷卻制動器。制動盤內側面有一金屬擋泥板,用螺栓固定到轉向節上,保護制動盤防泥水飛濺。 制動輪外側有車輪作防護。擋泥板和車輪對引導空氣到制動盤幫助冷卻也是很重要的。 制動盤轂內含有車輪軸承。后輪驅動汽車的前輪和前輪驅動汽車的后輪常常用兩個 圓錐滾柱軸承支持。圓錐滾柱軸承有兩個主要零件:錐軸承內圈和外圈。錐軸承內圈由 由若干淬火鋼制圓錐滾柱組成,滾柱騎在內圈上,并由保持架保持在一起。外圈壓裝在 轂內,錐軸承內圈裝入外圈。這樣提供兩個表面,內圈和外圈,供滾柱滾動。制動盤和轂必須能在轉向節軸上自由轉動。大的圓錐滾柱軸承裝在內側的轂與軸之 間。小圓錐滾柱軸承裝在外側的轂與軸之間。軸

17、承用推力墊圈、螺母、鎖緊螺母以及開 口銷保持定位。防塵蓋蓋住該組件,保持塵土進不去,潤滑脂出不來。內側的密封圈防 止潤滑脂由此溢出。3.3制動摩擦襯塊組件每個制動鉗包含兩個制動摩擦襯塊組件。 制動鉗活塞推動制動摩擦襯塊的摩擦材料 壓緊制動盤的制動表面使車輛停車。摩擦塊裝在卡鉗內,位于制動盤兩側。最接近車輛 中心線的摩擦襯塊稱為內襯片,另一個稱為外蹄和外襯片。制動摩擦塊由兩個部分組成。鍛壓成形的金屬底板和鉚接的摩擦襯片。摩擦襯片用 鉚接、粘貼或者組合使用鉚接和粘貼辦法附著在金屬底板上。用于盤式制動摩擦塊的摩擦材料比用于鼓式制動蹄的摩擦材料硬得多。這是因為摩 擦襯塊推壓、接觸制動盤的摩擦面積小些,

18、所以壓力非常高。用于制作摩擦襯塊的摩擦材料有四種常用類型:石棉、非金屬有機物、半金屬和金 屬。石棉制動摩擦襯塊由石棉混合物經粘接劑凝固而形成。石棉對健康有害,該項材料 已經禁止生產。它已被用樹脂膠結劑膠結在一起的有機物所取代。金屬可摻入有機混合 物中制成半金屬摩擦材料。有些重載荷制動需要使用全金屬制動襯片,如比賽用車。 當更換制動摩擦塊時,必須很細心,要采用推薦的摩擦材料。摩擦材料不正確會影 響車輛的制動性能。有時,規定內摩擦襯塊和外摩擦襯塊用不同的摩擦材料,有助力器 的車輛常常有此規定。觀察新摩擦塊邊上印的號碼,能辨認新制動摩擦塊的摩擦材料。這種代碼稱為汽車摩擦材料邊緣代碼。邊緣代碼中字母與

19、數字可與制動零件目錄中譯碼表作比較,以確定 是否符合該車推薦的摩擦材料。摩擦塊裝進制動鉗內保持正確的位置要靠金屬底板端部的成形定位凸耳。有些摩擦 塊用固定銷穿過金屬底板的孔來保持正確位置。許多摩擦塊裝有防震夾或支撐夾,這種 彈簧鋼制成的夾子在摩擦塊因顫動不接觸制動盤時保持繼續接觸。這種小零件稱為卡 夾,在摩擦塊更換時它也要更換。3.4制動鉗的基本零件和工作制動卡鉗的作用是提供推動摩擦塊壓緊制動盤表面所需的液壓力。它也安放和支撐 摩擦塊。制動鉗裝在制動盤上。制動鉗至少有一個裝在活塞缸筒內的大液壓活塞(也有多個活塞 。活塞常常是鋼 制的,并且鍍鉻以使表面很硬及很耐用。活塞通常是中空的以減輕重量。有

20、些廠家采用 塑料活塞。酚醛樹脂活塞比鋼的輕很多,提供更輕的制動系統。酚醛樹脂活塞的絕熱性 好,防止將熱量傳給制動器。活塞工作過程:制動器松開時,制動盤的制動表面與摩擦塊之間的間隙很小;制動 時,液壓壓力進入活塞右面的制動鉗殼體。較大的卡鉗活塞以很大的力移向制動盤,迫 使緊靠著活塞的摩擦塊壓緊制動盤。 制動卡鉗還移動并迫使另一摩擦襯塊壓緊制動盤的 另一側。制動期間,活塞的液壓力增加,作用在活塞底部和缸筒底部的壓力相等的。施加到 缸筒底部的壓力迫使制動卡鉗在安裝螺栓上向內(車的縱軸線滑動。由于制動卡鉗是 整體的,這個運動造成制動卡鉗的外側部分施加壓力到外側摩擦塊的背部,迫使襯片壓 緊制動盤的外表面

21、。當管路液壓力提高,摩擦塊與襯片被增加的力壓緊制動盤表面,使 車輛停車。制動與不制動,實際上壓力引起制動卡鉗和活塞的運動非常小。制動力解除時,活 塞和制動卡鉗只不過松弛到松開位置。在松開位置,摩擦塊與制動盤表面距離很小。摩 擦塊不接觸制動盤并沒有采用回位彈簧,這由制動卡鉗活塞的密封圈來完成。制動時, 活塞密封圈變形,或受液壓而彎曲。壓力解除時,密封圈變形復原,拉回活塞和襯片。 由于摩擦襯塊磨損, 朝向車的方向活塞要移出缸筒的距離與制動卡鉗要重新調正自 己在安裝螺栓上位置的距離相等的。 這樣, 摩擦塊與制動盤表面始終保持相同的關系 2。 3.5 串列雙腔主缸:為了提高汽車行駛的安全性,并根據交通

22、法規的要求,現代汽車的行駛制動系統都 采用了雙回路制動系統。也就是采用串列雙腔主缸組成的雙回路液壓制動系統。目前采 用雙回路液壓制動系統的幾乎都是伺服制動系統(也就是本田飛度采用的制動系統 。 主缸相當于兩個單腔制動主缸串聯在一起而構成, 儲液罐中的油經每一腔的空心螺栓和 各自的旁通孔、補償孔流入主缸前、后腔。在主缸前、后腔內產生的液壓分別經各自的 出油閥和各自的管路傳到前、后輪制動器的輪缸。當踩下制動踏板時,踏板傳動機構通過推桿推動后缸活塞前移,到皮碗掩蓋住旁通 孔后,此腔油壓升高。在后腔油壓和后缸彈簧力的作用下,推動前缸活塞向前移動,前 腔壓力也隨之升高。當繼續下踩制動踏板時,前、后腔的油

23、壓繼續升高,使前、后輪制 動器制動。撤除踏板力后,制動踏板機構、主缸前后腔活塞和輪缸活塞,在各自的復位 彈簧作用下回位,管路中的制動液借其壓力推開回油閥門流回主缸。于是解除制動。4 設計分析4.1飛度制動系統分析 :飛度家用轎車使用的是前盤式后鼓式的制動形式。 而普遍車主對飛度制動系統都有 一致的看法,就是制動偏軟、制動反應速度慢、制動力不足,后輪制動器維護難。在制 動力不足的情況下,遇到緊急剎車的時候發生意外的可能性就會提高。據統計后輪鼓式 制動器維護成本比前輪盤式制動器高出 10%。所以本設計要改進飛度轎車的前、后制動 器。由于近年來車消費者對安全的日益重視, 大部分的車都已將 ABS 列

24、為標準配備。 飛度本身也配備 ABS (防抱死系統 。如果沒有 ABS ,緊急制動通常會造成輪胎抱 死。這時,滾動摩擦變成滑動摩擦,地面制動力下降。而且如果前輪抱死,車輛 就失去了轉向控制能力;如果后輪先抱死,車輛容易產生側滑引發交通事故。所 以, ABS 系統通過電子與機械相配合控制,迅速準確的控制制動液壓力的收放, 使汽車無限靠近車輪抱死的臨界點防止車輪抱死,充分利用制動力確保輪胎的最 大制動力以及制動過程中的轉向控制能力,使車輛在緊急制動時也具有躲避障礙 的能力。如果汽車車輪在制動時抱死,汽車能得到的側向附著力是最小的。這時,由 于路面附著系數的不平衡、汽車本身制動力的不平衡、懸架的不平

25、衡、汽車輪胎 氣壓、路面彎度、顛簸或坡度等因素都可能會使汽車發生側滑、甩尾或失控。另 外,由于車輛前輪抱死,汽車會失去轉向控制能力。一個性能優良的汽車防抱死 制動系統,在制動時能夠將汽車車輪的滑移率控制在 20%30%之間,車輪在這種 狀態下,能兼顧相對最大的縱向制動力和橫向抓地力,有效地保證車輛不會發生 失控狀況。另外,在前輪不抱死的情況下,由于有一定的抓地力,汽車還可以按 照駕駛員的意愿進行轉向,從而控制車輛。為了將車輪滑移率控制在理想狀態下, 追求車輛的穩定性,可能會犧牲一些縱向的制動力。所以, ABS 起作用時,不是在 所有路面上制動距離都會縮短。飛度轎車之所以制動偏軟,難道就是 AB

26、S 的作用?從上述的文字可以看到, ABS 的作用旨在防止車輪抱死,從而在緊急制動中使車輛獲得良好的操控性。很明顯, ABS 對于飛度的制動系統來說是一種輔助,與其說是 ABS 使飛度的制動偏軟, 不如從制動器的根本來改善它的制動效果。改進盤式制動器的主要參數確定如下:(1制動盤直徑 D :制動盤直徑 D 盡量大些,這時制動盤的有效半徑得以增大, 就可以降低制動鉗的夾緊力,降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直 徑受輪圈直徑的限制。通常,制動盤的直徑選擇為輪圈直徑的 70%79%,而總 質量大于 2t 的汽車應取其上限。(2制動盤厚度 h :制動盤厚度 h 直接影響著制動盤質量和工作時的

27、溫升。為 使質量不至太大,制動盤厚度應取得適當小些;為降低制動工作時的溫升,制動 盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的,而為了通風散熱,又可在制動盤的 兩工作面之間鑄出通風道。通常,實心制動盤厚度可取為 10mm 20mm ;具有通風 孔道的制動盤的工作面之間的尺寸,即制動盤的厚度取為 20mm 50mm ,但多采用 20mm 30mm 。(3摩擦襯塊內半徑 R 1和外半徑 R 2:推薦摩擦襯塊的外半徑 R 2與內半徑 R 1的 比值不大于 1.5. 若此比值偏大, 工作時摩擦襯塊外緣與內緣的圓周速度相差較大, 則其磨損就不均勻,接觸面積將較小,最終會導致制動力矩變化大。(4摩擦襯塊工作面積

28、 A :推薦根據制動摩擦襯塊單位工作面積占有的汽車質 量在 1.6kg/cm23.5kg/ cm2范圍內。(5摩擦襯塊摩擦系數 f :選取摩擦襯塊時,不僅希望其摩擦系數要高些,而 且還要求其熱穩定性好,受溫度和壓力的影響小。不宜單純地追求摩擦材料的高 摩擦系數,應提高對摩擦系數的穩定性和降低制動器對摩擦系數偏離正常值的敏 感性要求。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數的穩定值約為 0.30.5,少數者可 達 0.7。一般來說,摩擦系數越高的材料,其耐磨性越差。所以,在制動器設計時, 并非一定要追求高摩擦系數的材料當前國產的制動摩擦塊材料在溫度低于 250 時,保持摩擦系數 f =0.350.40已不

29、成問題。因此,在假設的理想條件下計算 制動器的制動力矩,取 f =0.3可使計算結果接近實際值 3。以上是設計盤式制動器的一些數據選取范圍要求。改進飛度轎車制動偏軟、制 動反應速度慢、制動力不足,后輪制動器維護難,可以從以下幾方面著手改進設計。表 4-1 一些國產汽車前輪制動器的主要參數 (1制動盤:增大制動盤的尺寸。由于飛度的原裝輪圈是 15寸的,所以決 定了制動盤尺寸比較小,制動盤的有效制動直徑不大,導致車輪制動力不足。 (2制動分泵:也就是制動卡鉗。 通常的改進方法就是增加它的制動活塞數 量,增加摩擦襯塊壓在摩擦盤的作用力,同時可以使作用在摩擦襯塊上的壓力更 均勻。(3制動摩擦襯塊:提高

30、摩擦襯塊的性能。 通常搭載在量產型車上的剎車皮 都是比較一般的產品,增大其半徑可以簡單的提高它的制動效能。(4把后輪鼓式制動器換成盤式制動器。4.2設計方案 :(1通過加大制動盤直徑 D ,這時制動盤的有效半徑得以增加,提高了車輪制動力。 增加制動盤尺寸同時需要更改制動分泵還有制動鉗才能達到最佳效果。(2將原來后輪鼓式制動器改換成盤式制動器,鼓式制動器水穩定性不如盤式制動 器且盤式制動器制動反應靈敏。(3改進制動分泵的方法來增加制動力,改進方法是增加制動活塞的數量或加大分泵的尺寸。(4加大摩擦襯塊可以加大摩擦片與制動盤的接觸面增加摩擦力,提高汽車制動效 果。(5優化制動主缸,可以使制動更靈敏。

31、(6改進制動踏板,減少制動踏板行程過大。5 改進設計5.1計算說明 :現有飛度轎車的實際參數:(1 長×寬×高 3900×1695×1525(cm (2 軸距 2500cm (3 最小離地間隙 155cm (4 前輪胎規格 175/65 R15 (5 后輪胎規格 175/65 R15(6 車身重量 1039kg 空載:1550kg 滿載:2000kg(7 汽車質心離前軸的距離 L 1=1200cm 汽車質心離后軸的距離 L 2=1300cm (8 汽車質心高度:空載 h ' g =95cm 滿載 h g =85cm (9 汽車所受重力 G=mg=

32、1039 kg在忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉質量的慣性力矩的條件下飛度轎車達 到最佳制動效果是所需的后軸和前軸的最大制動力矩為:e f r qhg L L G T 1(max 2-=(5.1 max 2max 11f f T T -= (5.2 =-1200(2500103900.66700×0.7×97 =208688. 01688. 0- =208 N.m =459 N.m 即: 前輪雙輪制動力 N mmmN r T F e f f 473297. 459max 11=(5.3后輪雙輪制動力 N mmmN r T F ef f 214497. 208max22=

33、(5.4e r =97mm -車輪有效半徑7. 0=-該車所能遇到的最大附著系數 66. 0 (110=-+=gh L L q - 制動強度第 16 頁 共 27 頁688. 020=+=Lh L g-汽車制動器制動力分配系數 圖 5.1(a 圖 5.1(b盤式制動器的計算用簡圖 5.1(a 所示, 今假設襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好, 且各處的單位壓力分布均勻,則盤式制動器的制動力矩為e t fNr T 2= (5.5其中:f -摩擦系數;N-單側制動塊對制動盤的壓緊力: R-作用半徑:對于常見的扇形摩擦襯塊,如果其徑向尺寸不大,則取 R 為平均半徑 m R ,平均半徑為221R R R

34、m +=(5.6 式中:R 和 2R 分別為扇形摩擦塊的內半徑和外半徑,如圖 5.1(b 4根據公式的計算,在任一單元面積 RdRd 上的摩擦力對制動盤中心的力矩為dRd fqR 2,式中 q 為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力,則單側制動塊作用于制 動盤上的制動力矩為: (3223132221R R fq dRd fqR T R R f -=-(5.7 單側襯塊給予制動盤的總摩擦力為 :第 17 頁 共 27 頁 (212221R R fq fqRdRd fN R R -=-(5.8得有效半徑 e R 為 :2( (134 ( (322212212121223132R R R R R R

35、R R R R fN T R fe +-=-= (5.9 5. 2前制動盤設計飛度的前輪制動盤原直徑 D 為 230mm, 輪輞直徑 o D 為 300mm 。而通過了解 1R 和 2R 的尺寸分別為 70mm 和 100mm ,其制動有效半徑的計算如下:m mR R R R R R R R R R R 8685242. 01(3485 2890070001(34 210070(10070(10070134 2-=-=+-=+-= (5.10前面已經提及過, 摩擦系數在理想條件下可以為 3. 0=f , 單側制動塊對制動盤的壓 緊力 N=1000N。飛度盤式制動器的制

36、動力矩 f T 為:m N fNR T f =5168610003. 022 (5.11得出結果是飛度原來的盤式制動器的制動力矩為 516N ·m現把制動盤的直徑 D 加大為 235mm 783. 0300235=mmmm D D O 符合 70%到 79%之間的范圍制動盤厚度 h 原為 10mm ,現改為 h=12mm考慮到飛度前制動器的直徑已經改為 235mm ,所以摩擦襯塊的尺寸不能增加太大, 先嘗試把 2R 的尺寸加大 10mm 。得出 701=R mm , 1102=R mm 。計算如下:第 18 頁 共 27 頁m mR R R R R R R R R R R 44. 9

37、1' 90238. 01(34' 903240077001(34' 211070( 11070(11070134' 2( (134' 22122121=-=-=+-=+-= (5.12 計算制動盤的有效力矩:mN T T fNR T f f f =6. 548' 44. 9110003. 02' '2' (5.13 改進后的前制動器的制動力矩為 548.6N ·m ,比飛度原來的制動力矩 516 N·m 大, 而且 m N T f . 6. 548' =大于 m N T f . 459max 1

38、=通過計算證明:增大制動盤的直徑 D 、制動盤厚度 h 、摩擦襯塊的尺寸使其制動盤 的有效制動半徑增大,提高其制動力矩,是增強制動力的簡單而有效的方法。說明改進 設計達到了增強制動力的效果。5. 3后制動器改進設計:后制動器的改進主要是將原來的鼓式制動器改成盤式制動器, 但是后制動器的尺寸 要求與前制動器不一樣。由式(5.1 (5.2 (5.3 (5.4得出飛度轎車后軸最大制動 力 N F f 21400max 2=<前軸最大制動力 N F f 4732max 1=.根據 max 2f F 的要求按照以上設計前制動器的步驟就可以設計出后輪制動器。5. 4前輪制動器輪缸的改進設計計算制動輪

39、缸對制動塊的作用力 P 與輪缸直徑 w d 及制動輪缸中的液壓 p 之間有如下關系 式:根據公式 pPd w 2= (5.14 式中:p 考慮到制動力調節裝置作用下的輪缸或灌錄液壓, p=8Mpa12Mpa. 取 p=10Mpa第 19 頁 共 27 頁查 FIT 轎車使用與維護手冊得 P=7065N6101014. 370652=w d =30mm 根據 GB7524-87標準規定的尺寸中選取 , 因此輪缸直徑為 30mm 。 一個輪缸的工作容積 w V根據公式 =nww d V 124(5.15式中:w d 一個輪缸活塞的直徑; n 輪缸活塞的數目;一個輪缸完全制動時的行程: 4321+=

40、 初步設計時 可取 2mm-2.5mm =2mm1消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。 2由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。3, 4分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。得一個輪缸的工作容積 =2121根據公式 pPd w 2= (5-16 式中:p 考慮到制動力調節裝置作用下的輪缸或灌錄液壓, p=8Mp12Mp. 取 p=10Mp查 FIT 轎車使用與維護手冊得 P=19625N第 20 頁 共 27 頁得 6101014. 3196252=w d =50mm根據 GB7524-87標準規定的尺寸中選取 , 因此輪缸直徑為 50mm 。 一個輪缸的工作容積 w

41、 V根據公式 =nww d V 124(5.17式中:w d 一個輪缸活塞的直徑; n 輪缸活塞的數目;一個輪缸完全制動時的行程: 4321+= 取 =2mm1消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。 2由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。3, 4分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。得一個輪缸的工作容積 =112250414. 3w V =3925mm3 全部輪缸的工作容積根據公式 =mw V V 1 (5.18式中:m 輪缸的數目;V=2V1w +2V2w =22826+23925=13502mm35.5制動主缸與工作容積設計計算:制動主缸應有的工作容積V V V

42、m '+=式中:V 全部輪缸的總的工作容積;V '制動軟管在掖壓下變形而引起的容積增量;在初步設計時, 考慮到軟管變形, 轎車制動主缸的工作容積可取為 Vm=1.1V; 貨車取 Vm=1.3V,式中 V 為全部輪缸的總工作容積。由上面計算得出 V=13502mm3轎車的制動主缸的工作容積可取為 m V =1.1V=1.1×13502=14852.2 mm3主缸直徑 m d 和活塞行程 S m 根據公式:m m m s d V 24= (5.19 一般 S m =(0.8-1.2dm取 S m =0.9 dm得 m d =39. 04mV =39. 0414. 32.

43、14852=27.595mm根據 GB7524-87標準規定的尺寸中選取 , 因此主缸直徑為 30mm 。m s =0.9×m d =27mm5.6制動踏板力與踏板行程1142p m p i p d F =(5.20 式中:m d 制動主缸活塞直徑;P制動管路的液壓;p i 制動踏板機構傳動比;取 p i =412=r r制動踏板機構及制動主缸的機械效率,可取 =0.850.95。取 =0.9 根據上式得:662109. 0141101030414. 3-=p F =1963N 500N-700N所以需要加裝真空助力器。I F F P p /'=式中: I :真空助力比,取

44、4。/P F =1963/4=490.8N(500N-700N 經驗證設計符合要求(21m m m p p s i x += (5.21式中:1m 主缸推桿與活塞的間隙,一般取 1.52mm ;取 1m =2mm2m 主缸活塞空行程,即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全 封堵主缸上的旁通孔所經過的行程;在確定主缸容積式,應考慮到制動器零件的彈性變形、熱變形以及制動襯塊的正常 磨損量等,還應考慮到用于制動驅動系統信號指示的制動液體積。因此,制動踏板的全 行程(至與地板相碰的行程應大于正常工作行程。制動器調整正常時的踏板工作行程 p x 約為踏板行程全行程的 40%60%,以便保證在制動管路

45、中獲得給定的壓力。踏板力 p F 一般不應超過 500N700N。踏板全行程對轎車不超過 100mm150mm; 對貨車不應超過 170mm180mm。 此外, 作用在制動手柄上的力對轎車不應該超過 400N ; 對貨車不應超過 600N 。 制動手柄行程對轎車不應超過 160mm , 對貨車不應超過 220mm 。根據上式得: 2227(4+=p x =124mm<150mm 故所得結果 , 符合設計要求。6制動性能分析任何一套制動裝置都是由制動器和制動驅動機構兩部分組成。汽車的制動性是指汽車在行駛中能利用外力強制地降低車速至停車或下長坡時能 維持一定車速的能力。6.1 制動性能評價指

46、標汽車制動性能主要由以下三個方面來評價:1制動效能,即制動距離和制動減速度;2制動效能的穩定性,即抗衰退性能;3制動時汽車的方向穩定性,即制動時汽車不發生跑偏、側滑、以及失去轉向能 力的性能。6.2 制動效能制動效能是指在良好路面上, 汽車以一定初速度制動到停車的制動距離或制動時汽 車的減速度。制動效能是制動性能中最基本的評價指標。制動距離越小,制動減速度越 大,汽車制動效能就越好。6.3 制動效能的恒定性制動效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。 汽車在高速行駛或下長坡連續制動時制 動效能保持的程度。 因為制動過程實際上是把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉換為熱 能,所以制動器溫度升高后能否保持在

47、冷態時的制動效能,已成為設計制動器時要考慮 的一個重要問題。6.4 制動時汽車的方向穩定性制動時汽車的方向穩定性,常用制動時汽車給定路徑行駛的能力來評價。若制動時 發生跑偏、側滑或失去轉向能力。則汽車將偏離原來的路徑。制動過程中汽車維持直線行駛,或按預定彎道行駛的能力稱為方向穩定性。影響方 向穩定性的包括制動跑偏、后軸側滑或前輪失去轉向能力三種情況。制動時發生跑偏、 側滑或失去轉向能力時,汽車將偏離給定的行駛路徑。因此,常用制動時汽車按給定路 徑行駛的能力來評價汽車制動時的方向穩定性, 對制動距離和制動減速度兩指標測試時都要求了其試驗通道的寬度。方向穩定性是從制動跑偏、側滑以及失去轉向能力等方

48、面考驗。制動跑偏的原因有兩個1汽車左右車輪,特別是轉向軸左右車輪制動器制動力不相等。2制動時懸架導向桿系與轉向系拉桿在運動學上的不協調(互相干涉前者是由于制動調整誤差造成的,是非系統的。而后者是屬于系統性誤差。 側滑是指汽車制動時某一軸的車輪或兩軸的車輪發生橫向滑動的現象。 最危險的情 況是在高速制動時后軸發生側滑。 防止后軸發生側滑應使前后軸同時抱死或前軸先抱死 后軸始終不抱死。理論上分析如下,真正的評價是靠實驗的。6.5制動器制動力分配曲線分析對于一般汽車而言,根據其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及路面附著系 數和坡度等因素,當制動器制動力足夠時,制動過程可能出現如下三種情況: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。所以,前、后制動器制動力分配將影響汽車制動時的方向穩定性