淺談微型載貨汽車制動系統(tǒng)的匹配分析

秘錫勝

(河北長安汽車有限公司，河北 定州 073000）

1 微型載貨汽車制動系統(tǒng)基本介紹

微型載貨汽車制動系統(tǒng)一般分為行車制動和駐車制動，行車制動普遍采用液壓制動，其中控制裝置為腳踏板機構(gòu)，傳動裝置為制動主缸帶真空助力器，制動管路為雙回路(HL型)布置，制動器采用前盤后鼓式，駐車制動裝置為機械式手操縱裝置，采用感載比例閥來調(diào)節(jié)后輪在不同載荷下的制動力分配。

2 微型載貨汽車制動系統(tǒng)匹配計算

2.1 前、后制動器制動力計算

2.1.1 地面對前、后車輪的法向反作用力

地面作用于前、后車輪的法向反作用力如圖1所示：由圖1，對后輪接地點取力矩得：

圖1

式中：Fz1——地面對前輪的法向反作用力，N；

G——汽車重力，N；

b——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——汽車質(zhì)心高度，m；

L——軸距，m；

對前輪接地點取力矩，得：

式中：Fz2——地面對后輪的法向反作用力，N；

a——汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離，m。

2.1.2 地面附著力與制動器制動力計算

1）地面附著力計算

在附著系數(shù)為φ的路面上，前、后車輪同步抱死的條件是：前、后輪制動器制動力之和 Fu=(Fμ1+Fμ2)等于汽車與地面附著力 Fφ=(Fφ1+Fφ2)；并且前、后輪制動器制動力 Fμ1、Fμ2分別等于各自的附著力 Fφ1、Fφ2，即：

根據(jù)式（1）、（2）及（3），消去變量 φ，得

由（1）、（2）及（3）可得

按公式輸入的整車的參數(shù)，可以建立由FΦ1和FΦ1的關(guān)系曲線，即I曲線。

2）制動器制動力校核

前、后輪制動器制動力校核

公式如下:

式中：

Fμ1、Fμ2：前、后制動器制動力（N）；

d1、d2：前、后輪缸直徑，mm；

n1、n2：前、后制動器單側(cè)油缸數(shù)目；

BF1、BF2：前、后制動器效能因數(shù)；

r1、r2：前后制動器制動半徑，mm；

R:前、后輪滾動半徑，mm；

P1、P2為前、后制動管路液壓，MPa。采用感載比例閥時：

P1=P2；

Q為感載比例閥液壓線折點后傾角，tanθ=0.3。P0為拐點液壓(一般為2.7～3.5)MPa，取2.7MPa。P為主缸液壓。

將前、后制動器具體參數(shù)代入式中，計算繪制前后制動力

根據(jù)計算結(jié)果，判定滿足要求的是：滿載時前后制動器制動力都應(yīng)小于地面附著力，空載時前后制動器制動力都應(yīng)大于地面附著力。

2.1.3 前后制動力、β系數(shù)、同步附著系數(shù)計算

將前后制動器參數(shù)帶入式（8），

又由公式：

同步附著系數(shù)

可計算出空載、滿載時的同步附著系數(shù)。

2.1.4 前后軸利用附著系數(shù)與制動強度的關(guān)系曲線

式中：φf——前軸利用附著系數(shù)；φr——后軸利用附著系數(shù)；

a——前軸到質(zhì)心水平距；b——后軸到質(zhì)心水平距；

z—— 制動強度。

可作出前后軸利用附著系數(shù)與制動強度的關(guān)系曲線：

根據(jù)以上關(guān)系曲線并對比空滿載利用附著系數(shù)可確定該車是否滿足GB 12676-1999的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 需液量計算

所加制動液為管路中所用制動液、制動主缸、輪缸及制動液壺中制動液之和。

2.3 制動主缸行程校核

制動時一個前輪缸排量V1

d1——前輪缸直徑,mm；

δ1——前輪制動器摩擦片與制動盤間隙，mm。取值為0.3mm。

制動時一個后輪缸排量V2

d2——為了前輪缸直徑，mm。

δ2——后輪缸完全制動時行程（2陪制動間隙+襯塊變形+蹄變形+鼓變形）可取2～2.5mm。取2.3mm。

將具體參數(shù)帶入式（12）（13）計算得前、后輪缸排量，

考慮軟管變形，主缸容積為

主缸實際行程：

計算出主缸的實際行程應(yīng)小于主缸總行程1，設(shè)計才滿足要求。

2.4 制動踏板行程和踏板力校核

2.4.1 制動踏板行程

制動踏板工作行程：

ip：制動踏板杠桿比；

δ01：主缸推桿與活塞間隙；

δ02：主缸活塞空行程。

計算出得踏板的總行程要小于真空助力器主缸行程×踏板的杠桿比，即踏板總行程 SQ≤ip×Sm

通過計算踏板工作行程與總行程的比值，檢查是否滿足GB 7258-2004的規(guī)定。液壓型車制動在達到規(guī)定的制動效能時，制動工作行程不得超過踏板全行程的4/5。

2.4.2 制動踏板力計算

分析整個制動過程，在附著系數(shù)為φ（φ≤φ0）的路面上制動時，前輪的壓力首先達到抱死拖滑狀態(tài)，當(dāng)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，直到后輪也抱死拖滑。那么，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)為φ（φ≤φ0）的路面上制動時所需要的最大踏板力。顯然，當(dāng)φ=φ0時，前后輪同時抱死，此時所計算的踏板力即是法規(guī)要求的踏板力。

踏板力可按如下公式計算：在φ=φ0，前后輪同時抱死時，真空助力器帶制動總泵總成活塞

輸出力F出大于真空助力器最大助力點,真空助力器的輸出力完全提供，腳踏力所暫比例增大。踏板力按如下公式計算：

η：踏板機構(gòu)及液壓傳動效率

is：真空助力比

ip：踏板杠桿比

dm：主缸直徑，mm

p：管路壓力，MPa

取的管路壓力：p＝8MPa，計算所需踏板力 F

由以上計算可知，制動踏板力F，檢查是否符合GB 7258-2004的規(guī)定。

2.5 雙回路與單回路制動校核

單回路制動時，總制動力為雙回路制動的1/2，因此，制動減速度計算公式為：

制動距離公式為：

V——制動初速度，(m/s)

jmax——最大制動減速度，m/s2

C——制動器起作用時間，取0.4（一般取值為0.3-0.5）s

計算結(jié)果如下填入如下表格，檢查確認是否滿足GB 12676-1999要求：

表2

2.6 駐車制動校核

根據(jù)汽車后軸車輪附著力Ff與制動力相等的條件，汽車在角度為θ的上坡路和下坡路上停駐時的制動力Fzu、Fzd分別為：

可得汽車在上坡路和下坡路上停駐時的坡度傾角θu、θd分別為：

因此滿載時汽車可能停駐的極限上、下坡傾角。

根據(jù)汽車停駐在12°的坡道上計算：

F地面摩擦力=G*Sin12°

對單個車輪根據(jù)力矩平衡:

0.5 F地面摩擦力×R=2×F蹄片摩擦力×r2

計算出 F蹄片摩擦力

取矩：

F蹄片摩擦力/0.4×90.5=F蹄片摩擦力×75.4+F推×169.5

得：F推

根據(jù) F推×36.5=F拉×90.5

得：F拉

F手=2F拉/iZ

得：F手

計算出得制動手柄力應(yīng)小于GB 12676-1999法規(guī)要求。

[1]劉大維，主編.汽車工程概論[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[2]余志生，主編.汽車理論[M].5版.北京:機械工業(yè)出版社，2009.

[3]王望予，主編.汽車設(shè)計[M].4版.北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[4]陳家瑞，主編.汽車構(gòu)造[M].5版.北京:機械工業(yè)出版社，2006.

[5]劉惟信，主編.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計計算[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.