制动系统设计计算报告

制动系统设计计算报告 Prepared on 22 November 2020

目录

1系统概述

系统设计说明

只有制动性能良好、制动系统工作可靠的汽车才能充分发挥其动力性能。因此，在整车新产品开发设计中制动系统的匹配计算尤为重要。

LF7133是在标杆车的基础上设计开发的一款全新车型，其制动系统是在标杆车制动系统为依托的前提下进行设计开发。根据项目要求，需要对制动系统各参数进行计算与校核，以确保制动系统的正常使用，使系统中各零部件之间参数匹配合理，并且确保其满足国家相关法律法规的要求。

系统结构及组成

经双方确认的设计依据和要求，LF7133制动系统采用同国内外大量A级三厢轿车一致的液压制动系统。制动系统包含以下装置：

行车制动系统：根据车辆配置选择前后盘式或前盘后鼓制动器，制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，管路布置采用相互独立的X型双管路系统；

驻车制动系统：为机械式手动后鼓式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构；

应急制动系统：行车制动系统具有应急特性，应保证在行车制动只有一处管路失效的情况下，满足应急制动性能要求。

LF7133制动系统主要由如下部件组成。结构简图如图1所示：

图1制动系统结构简图

1.真空助力器带制动主缸总成

2.制动踏板

3.车轮

4.轮速传感器

5.制动管路

6.制动轮缸控制器

系统设计原理及规范

本计算报告根据总布置提供的整车参数、制动器与总泵及真空助力器厂家提供的数据、制动踏板、驻车操纵机构选型进行匹配计算，校核前/后制动力、制动效能、制

动踏板力、驻车制动手柄力及驻坡极限倾角等，用以验证制动系统设计的合理性。本报告基于ABS不介入制动作用的前提下进行计算。

制动系统设计规范

1)基本要求：车辆应具备行车制动、应急制动、驻车制动功能。

2)法规要求：

①行车制动性能要求

表1行车制动性能要求

表2应急制动性能要求

GB21670-2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》规定能使满载车辆在20%的上下坡道上保持静止。

④操纵力要求

GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，踏板行程不超过120mm，驻车制动操纵手柄力≤400N。

2输入条件

整车基本参数

LF7133整车输入参数见表3：

表3整车输入参数

制动器参数

制动器基本参数见表4：

表4制动器参数

制动踏板及传动装置参数

制动时脚操纵制动踏板输入力经踏板臂与真空助力器放大，以便减轻驾驶劳动强度。制动踏板及传动装置参数见表5：

表5制动踏板及传动装置参数

驻车手柄参数

制动手柄及机械效率因素参数见表6：

表6驻车手柄参数

3系统计算及验证

理想制动力分配与实际制动力分配 3.1.1制动力理论分析

地面作用于前、后车轮的法向反作用力如图2所示：

图2制动工况受力简图

由图2，对后轮接地点取力矩得:

式中：1z F ——地面对前轮的法向反作用力，N ；

G ——汽车重力，N ； b

——汽车质心至后轴中心线的水平距离，m ；

m ——汽车质量，kg ；

g h ——汽车质心高度，m ；

L ——轴距，m ；

dt

du

——汽车减速度，m/s 2。 对前轮接地点取力矩，得:

式中：2z F ——地面对后轮的法向反作用力，N ；

a ——汽车质心至前轴中心线的距离，m 。

3.1.2理想制动力与力矩

在不同附着系数的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于汽车的地面附着力；并且前、后轮制动器制动力21μμF F 、分别等于各自的附着力，即为理想的前后制动力与力矩。

汽车附着力与力矩计算公式：

前轮（一个）ϕϕμ)(211g h b L G F +=R h b L G

M g ϕϕμ)(211+= 后轮（一个）ϕϕμ)(212g h a L G F -=

R h a L

G

M g ϕϕμ)(212-= 可得出不同附着系数时理想制动力与力矩，见下表7：

表7理想制动力与力矩

3.1.3实际制动力分配比

制动力分配系数u

u F F 1

=

β

由汽车设计（吉林工大，张洪欣主编，第2版）制动器效能因数定义：

r

F M BF b

⨯=

0得r BF F M b ⨯⨯=0 而由制动器制动力矩产生的车轮周缘力R M b b F =

故R

BF

r F F o b ⨯⨯=

b F =

R

r

BF d P ⨯⨯⨯⨯

42

π

p ——为液压系统中的压力 d ——为轮缸活塞的直径

BF ——为制动器效能因数 r ——为制动器的作用半径 R ——为车轮的滚动半径

M μ——为制动器摩擦副间的制动力矩 F 0——制动器轮缸的输出力

F μ——由制动器制动力矩产生的车轮周缘力，即制动器制动力

联立以上可得

经过计算可得：见表8 表8分配比相关参数

3.1.4I 曲线与曲线

根据以上计算，可绘出空满载状态理想前后制动力分配曲线（I 曲线）和实际前后制动力分配曲线（β曲线），如图3。

图3前后轴制动力分配曲线

β曲线位于I 曲线下方时，制动时前轮先抱死。由上图可知：满载I 曲线与β曲线交点处附着系数大于1，制动时总是前轮先抱死。

2

22211211

12

1r .BF .d r .BF .d r .BF .d +=β