1、重型貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要汽車(chē)作為陸地上的現(xiàn)代重要交通工具，由許多保證其性能的大部件，即所謂“總成”組成，制動(dòng)系就是其中一個(gè)重要的總成，它直接影響汽車(chē)的安全性。隨著高速公路的快速發(fā)展和車(chē)流密度的日益增大，交通事故也不斷增加。據(jù)有關(guān)資料介紹，在由于車(chē)輛本身的問(wèn)題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢?jiàn)，制動(dòng)系統(tǒng)是保證行車(chē)安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動(dòng)系統(tǒng)的好壞還直接影響車(chē)輛的平均車(chē)速和車(chē)輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。制動(dòng)系統(tǒng)既可以使行駛中的汽車(chē)減速，又可保證停車(chē)后的汽車(chē)能駐留原地不動(dòng)。由此可見(jiàn)，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于汽車(chē)行駛的安全性，停車(chē)的可靠性和運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效

2、益起著重要的保證作用。當(dāng)今，隨著高速公路網(wǎng)的不斷擴(kuò)展、汽車(chē)車(chē)速的提高以及車(chē)流密度的增大，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系的工作可靠性要求顯得日益重要。只有制動(dòng)性能良好和制動(dòng)系工作可靠的汽車(chē)才能充分發(fā)揮出其高速行駛的動(dòng)力性能并保證行駛的安全性。由此可見(jiàn)，制動(dòng)系是汽車(chē)非常重要的組成部分，從而對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算也就顯得非常重要了。本論文是設(shè)計(jì)東風(fēng)重型貨車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)，采用的是氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的凸輪式鼓式制動(dòng)器。為了安全考慮制動(dòng)系統(tǒng)的氣壓回路采用雙回路。關(guān)鍵詞：氣壓制動(dòng)；制動(dòng)性；重型貨車(chē)；傳動(dòng)裝置；AbstractAs an important modern land-based transport, Autom

3、otive components from many large parts ,namely, the so-called "assembly" which ensure the performance of automotive, and braking system which directly affects the safety of motor vehicles is one of the most important assembly. With the rapid development of highways and increased traffic de

4、nsity, traffic accidents are also increasing. According to the information on the vehicle itself as a result of problems caused by traffic accidents, the brake system failure caused the accident accounting for the total number of 45%. So braking system is an extremely important system to ensuretraff

5、ic safety. In addition, the braking system has a direct impact on the quality of the average vehicle speed and vehicle transportation efficiency, that is,an important factor ensuring cost-effective transport. It not only can slow down a moving vehicle, but also to ensure that the car can be fixed in

6、 situ after parking. This shows that the vehicle braking system plays an important role in trafficsafety, the reliability of parking, and transport economic efficiency.Today, with ever-expanding highway network, the improvement of vehicle speed and traffic density, on the work of automotive braking

7、system relia become increasingly important. Only vehicles which have good braking performance and reliable braking system cangive full play to their high-speed dynamic performance and to ensure the safety of traveling. This shows that the braking system is a very important component of the vehicle,

8、thus its very important to the analysis and design of brake system bodies.bility requirements Keywords: air brake; Brake; Heavy trucks; Transmission device;目錄1 緒論11.1 研究制動(dòng)系統(tǒng)的意義11.2 制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r21.3 對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的展望32 制動(dòng)系的總體設(shè)計(jì)62.1 制動(dòng)系的設(shè)計(jì)要求62.2 汽車(chē)參數(shù)的選擇72.3 制動(dòng)器方案的選擇72.4 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選擇93 制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算123.1制動(dòng)過(guò)程車(chē)輪所受的制動(dòng)

9、力123.2制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度計(jì)算193.3同步附著系數(shù)與附著系數(shù)利用率計(jì)算203.4制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩234 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì)254.1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)254.1.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D254.1.2 摩擦襯片寬度b包角264.1.3 摩擦襯片起始角274.1.4 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力作用線的距離274.1.5 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)和274.1.6 摩擦片摩擦系數(shù)274.2 鼓式制動(dòng)器主要零部件的設(shè)計(jì)284.2.1 制動(dòng)蹄284.2.2 制動(dòng)鼓284.2.3 摩擦襯片294.2.4 制動(dòng)底板304.2.5 摩擦材料304.2.6 蹄與鼓之間的間隙調(diào)整裝置304.2.7 制動(dòng)器支撐裝

10、置324.2.8 凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu)325 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算335.1 駐車(chē)制動(dòng)能力的計(jì)算335.2 中央制動(dòng)器的計(jì)算345.3 壓力沿襯片長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律355.4 計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩375.5 檢查制動(dòng)蹄有無(wú)自鎖405.6 摩擦襯片磨損特性計(jì)算406 氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算436.1 制動(dòng)氣室446.2 貯氣罐466.3 空氣壓縮機(jī)487 經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析498 總結(jié)51致謝52參考文獻(xiàn)53附錄A 譯文54附錄B 外文631緒論1.1研究制動(dòng)系統(tǒng)的意義近百年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)之所以常勝不衰主要得益于汽車(chē)作為商品在世界各處都有廣闊的市場(chǎng)，生產(chǎn)批量大而給企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。最主要的是科學(xué)技術(shù)的

11、不斷進(jìn)步，使汽車(chē)能逐漸完善并滿(mǎn)足使用者的需求。隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和新交通法規(guī)的實(shí)施，我國(guó)的汽車(chē)及其運(yùn)輸管理開(kāi)始走向正軌，農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)將逐漸退出市場(chǎng)，而重型運(yùn)輸自卸車(chē)逐漸呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。然而車(chē)輛交通安全歷來(lái)是人們最為關(guān)心的問(wèn)題之一，它直接關(guān)系到人民生命和財(cái)產(chǎn)的損失，因此汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性研究至關(guān)重要。汽車(chē)制動(dòng)系是用于使行駛中的汽車(chē)減速或停車(chē)，使下坡行駛的汽車(chē)的車(chē)速保持穩(wěn)定以及使以停駛的汽車(chē)在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。汽車(chē)制動(dòng)系直接影響著汽車(chē)行駛的安全性和停車(chē)的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車(chē)速的提高以及車(chē)流密度的日益增大，為了保證行車(chē)安全、停車(chē)可靠，汽車(chē)制動(dòng)系的工作可靠

12、性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車(chē)，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)至少有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置：重型汽車(chē)或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車(chē)要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置；牽引車(chē)還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。行車(chē)制動(dòng)裝置用于使行駛中的汽車(chē)強(qiáng)制減速或停車(chē)，并使汽車(chē)在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車(chē)制動(dòng)裝置用于使汽車(chē)可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車(chē)在坡路上起步。駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車(chē)制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，這時(shí)則

13、可利用應(yīng)急制動(dòng)裝置的機(jī)械力源(如強(qiáng)力壓縮彈簧)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車(chē)制動(dòng)裝置或駐車(chē)制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車(chē)必備，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車(chē)制動(dòng)器也可以起應(yīng)急制動(dòng)的作用。輔助制動(dòng)裝置用于山區(qū)行駛的汽車(chē)上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等輔助制動(dòng)裝置，則可使汽車(chē)下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車(chē)速并減輕或解除行車(chē)制動(dòng)器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量為5t以上的客車(chē)上和12t以上的載貨汽車(chē)上裝備這種輔助制動(dòng)減速裝置。任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動(dòng)器有鼓式與盤(pán)式之分。行車(chē)制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車(chē)輪制動(dòng)器來(lái)制動(dòng)全部車(chē)輪，而駐車(chē)

14、制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱，且具有專(zhuān)門(mén)的中央制動(dòng)器或利用車(chē)輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。中央制動(dòng)器位于變速器之后的傳動(dòng)系中，用于制動(dòng)變速器第二軸或傳動(dòng)軸。行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車(chē)必備。行車(chē)制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、貯氣簡(jiǎn)、控制閥和制動(dòng)氣室等。過(guò)去，大多數(shù)汽車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)都使用中央制動(dòng)器，其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動(dòng)軸的制動(dòng)力矩較小，容易滿(mǎn)足操縱手力小的要求。但在用作應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，往往使傳動(dòng)軸超載?，F(xiàn)代汽車(chē)由于車(chē)速提高，對(duì)應(yīng)急制動(dòng)的可

15、靠性要求更嚴(yán)，因此，在中、高級(jí)轎車(chē)和部分總質(zhì)量在1.5t以下的載貨汽車(chē)上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車(chē)制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器。重型載貨汽車(chē)由于采用氣壓制動(dòng)，故多對(duì)后輪制動(dòng)器另設(shè)獨(dú)立的由氣壓控制而以強(qiáng)力彈簧作為制動(dòng)力源的應(yīng)急兼駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也不再設(shè)置中央制動(dòng)器。但也有一些重型汽車(chē)除了采用了上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動(dòng)的中央制動(dòng)器，以便提高制動(dòng)系的可靠性。1.2制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展大致相似，國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀：目前制動(dòng)系統(tǒng)的供能裝置主要是，人力制動(dòng)、伺服制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)三種形式。目前，人力僅是來(lái)控制操縱機(jī)構(gòu)，助力系統(tǒng)分為伺服制

16、動(dòng)、氣定液壓制動(dòng)、液壓制動(dòng)。液壓制動(dòng)是目前得到廣泛應(yīng)用的一種制動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)裝置上，普遍都是采用氣或液壓通過(guò)管路傳遞到制動(dòng)器上，進(jìn)行壓力制動(dòng)。目前，也有通過(guò)電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)的，通過(guò)電機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力直接作用在制動(dòng)器上進(jìn)行制動(dòng)。制動(dòng)器主要有鼓式制動(dòng)器、盤(pán)式制動(dòng)器兩種。鼓式制動(dòng)器分為很多種、雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器等。盤(pán)式制動(dòng)器有固定鉗式制動(dòng)器、浮動(dòng)鉗式制動(dòng)器等。盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦材料在逐漸的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)多以半金屬纖維增強(qiáng)復(fù)合摩擦材料應(yīng)用最為普遍。但一些企業(yè)和地方根據(jù)本身的特點(diǎn)，也在研究新型摩擦材料。大約從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，電子技術(shù)的進(jìn)步成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的最大動(dòng)力?，F(xiàn)代汽車(chē)的控制系統(tǒng)幾乎全由電子

17、控制裝置實(shí)現(xiàn)，在提高經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、可靠性、舒適性和排放控制系統(tǒng)方面起到明顯的作用。因此，電子產(chǎn)品在汽車(chē)上的應(yīng)用比例，已成為評(píng)價(jià)其品質(zhì)、性能指標(biāo)的重要依據(jù)。今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。目前，ABS/ASR已在歐洲新載貨車(chē)中普遍使用，并且歐共體法規(guī)EEC/71/320已強(qiáng)制性規(guī)定在總質(zhì)量大于3.5t的某些載貨車(chē)上使用，重型車(chē)是首先裝用的。然而ABS/ASR只是解決了緊急制動(dòng)時(shí)附著系數(shù)的利用，并可獲得較短的制動(dòng)距離及制動(dòng)方向穩(wěn)定性，但是它不能解決制動(dòng)系統(tǒng)中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能，同時(shí)可進(jìn)行制動(dòng)強(qiáng)度的控制。車(chē)輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一

18、方面是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴(kuò)充除ASR外，同時(shí)把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴(kuò)展進(jìn)來(lái)，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車(chē)輛控制系統(tǒng)。1.3對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的展望今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。車(chē)輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴(kuò)充除ASR外，同時(shí)把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴(kuò)展進(jìn)來(lái)，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車(chē)輛控制系統(tǒng)。制動(dòng)器開(kāi)發(fā)廠商還提出了未來(lái)將ABS/

19、TCS和VDC與智能化運(yùn)輸系統(tǒng)一體化運(yùn)用的構(gòu)想。隨著電子控制傳動(dòng)、懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車(chē)靜止啟動(dòng)的效率；在制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)輸入一個(gè)驅(qū)動(dòng)命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車(chē)輛的俯仰。在第二個(gè)方面，一些智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)在比較新的控制技術(shù)，已經(jīng)有人將其應(yīng)用在汽車(chē)的制動(dòng)控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車(chē)制動(dòng)中的所有問(wèn)題。因此由ABS/ASR進(jìn)一步發(fā)展演變成電子控制制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。但是EBS要想在實(shí)際中應(yīng)用開(kāi)來(lái)，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。除技術(shù)外，系統(tǒng)的成

20、本和相關(guān)的法規(guī)是其投入應(yīng)用的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來(lái)。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西-海斯(K-H)公司在一輛實(shí)驗(yàn)車(chē)上安裝了一種電液(EH)制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動(dòng)器的操作機(jī)理。通過(guò)采用4個(gè)比例閥和電力電子控制裝置，K-H公司的EBM就能考慮到基本制動(dòng)、ABS、牽引力控制、巡航控制制動(dòng)干預(yù)等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器能更加有效地分配基本制動(dòng)力，從而使制動(dòng)距離縮短5%。一種完全無(wú)油液、完全的電路制動(dòng)BBW(Brake-By-Wire)的開(kāi)發(fā)使傳統(tǒng)的液壓

21、制動(dòng)裝置成為歷史。BBW是未來(lái)制動(dòng)控制系統(tǒng)的L發(fā)展方向。全電制動(dòng)不同于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)槠鋫鬟f的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間。其主要包含以下部分：（1）電制動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)和液壓制動(dòng)器基本類(lèi)似，有盤(pán)式和鼓式兩種，作動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)；（2）電制動(dòng)控制單元(ECU)。接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號(hào)，控制制動(dòng)器制動(dòng)；接收駐車(chē)制動(dòng)信號(hào)，控制駐車(chē)制動(dòng)；接收車(chē)輪傳感器信號(hào)，識(shí)別車(chē)輪是否抱死、打滑等，控制車(chē)輪制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動(dòng)防滑。由于各種控制系統(tǒng)如衛(wèi)星定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，自動(dòng)變速系統(tǒng)，無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)等的控制系統(tǒng)與制動(dòng)控制系統(tǒng)高度集成，所以ECU還得兼顧這些系統(tǒng)的控制

22、；（3）輪速傳感器。準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)地獲得車(chē)輪的速度；（4）線束。給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號(hào)；（5）電源。為整個(gè)電制動(dòng)系統(tǒng)提供能源。與其他系統(tǒng)共用。可以是各種電源，也包括再生能源。從結(jié)構(gòu)上可以看出這種全電路制動(dòng)系統(tǒng)具有其他傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)油箱、制動(dòng)主缸、助力裝置。液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車(chē)質(zhì)量降低；（2）制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，提高制動(dòng)性能；（3）無(wú)制動(dòng)液，維護(hù)簡(jiǎn)單；（4）系統(tǒng)總成制造、裝配、測(cè)試簡(jiǎn)單快捷，制動(dòng)分總成為模塊化結(jié)構(gòu)；（5）采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好；（6）易于改進(jìn)，稍加改進(jìn)就可以增加各種電控制功能。全電制

23、動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)全新的系統(tǒng)，給制動(dòng)控制系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的變革，為將來(lái)的車(chē)輛智能控制提供條件。但是，要想全面推廣，還有不少問(wèn)題需要解決：首先是驅(qū)動(dòng)能源問(wèn)題。采用全電路制動(dòng)控制系統(tǒng)，需要較多的能源，一個(gè)盤(pán)式制動(dòng)器大約需要1kW的驅(qū)動(dòng)能量。目前車(chē)輛12V電力系統(tǒng)提供不了這么大的能量，因此，將來(lái)車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)采用高壓電，加大能源供應(yīng)，可以滿(mǎn)足制動(dòng)能量要求，同時(shí)需要解決高電壓帶來(lái)的安全問(wèn)題。其次是控制系統(tǒng)失效處理。全電制動(dòng)控制系統(tǒng)面臨的一個(gè)難題是制動(dòng)失效的處理。因?yàn)椴淮嬖讵?dú)立的主動(dòng)備用制動(dòng)系統(tǒng)，因此需要一個(gè)備用系統(tǒng)保證制動(dòng)安全，不論是ECU元件失效，傳感器失效還是制動(dòng)器本身、線束失效，都能保證制動(dòng)的基本性能

24、。實(shí)現(xiàn)全電制動(dòng)控制的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)失效時(shí)的信息交流協(xié)議，如TTP/C。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，立即發(fā)出信息，確保信息傳遞符合法規(guī)最適合的方法是多重通道分時(shí)區(qū)(TDMA)，它可以保證不出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的信息滯后。TTP/C協(xié)議是根據(jù)TDMA制定的。第三是抗干擾處理。車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有各種干擾信號(hào)，如何消除這些干擾信號(hào)造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對(duì)稱(chēng)式和非對(duì)稱(chēng)式抗干擾控制系統(tǒng)。對(duì)稱(chēng)式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)相同的CPU和同樣的計(jì)算程序處理制動(dòng)信號(hào)。非對(duì)稱(chēng)式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)不同的CPU和不一樣的計(jì)算程序處理制動(dòng)信號(hào)。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。另外，電制動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件和硬件如

25、何實(shí)現(xiàn)模塊化，以適應(yīng)不同種類(lèi)的車(chē)型需要；如何實(shí)現(xiàn)底盤(pán)的模塊化，是一個(gè)重要的難題。只有將制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架、導(dǎo)航等系統(tǒng)綜合考慮進(jìn)來(lái)，從算法上模塊化，建立數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，才能以最低的成本獲得最好的控制系統(tǒng)。電制動(dòng)控制系統(tǒng)首先用在混合動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)車(chē)輛上，采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。這種混合制動(dòng)系統(tǒng)是全電制動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡方案。由于兩套制動(dòng)系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問(wèn)題會(huì)逐步得到解決，全電制動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)真正代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以液壓為主的制動(dòng)控制系統(tǒng)。綜上所述，現(xiàn)代汽車(chē)制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同

26、時(shí)，隨著其他汽車(chē)電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車(chē)電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車(chē)電子系統(tǒng)如汽車(chē)電子懸架系統(tǒng)、汽車(chē)主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車(chē)電子控制系統(tǒng)，未來(lái)的汽車(chē)中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛控制的智能化。但是，汽車(chē)制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車(chē)現(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)中來(lái)。同時(shí)需要各種國(guó)際及國(guó)內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技

27、術(shù)的汽車(chē)就會(huì)真正應(yīng)用到汽車(chē)的批量生產(chǎn)中。2制動(dòng)系的總體設(shè)計(jì)2.1制動(dòng)系的設(shè)計(jì)要求1）能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷(xiāo)售對(duì)象國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)和用戶(hù)要求。2）具有足夠的制動(dòng)效能。包括行車(chē)制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。3）工作可靠。汽車(chē)至少應(yīng)有行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的。行車(chē)制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車(chē)制動(dòng)效能不低于正常值的30%；駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。4）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)滑作用使摩擦系數(shù)急

28、劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng)515次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。某些越野汽車(chē)為了防止水相泥沙侵入而采用封閉的制動(dòng)器。5）制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車(chē)都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此，汽車(chē)前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；后輪抱死而側(cè)滑甩尾，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過(guò)15時(shí)，會(huì)發(fā)生制動(dòng)時(shí)汽車(chē)跑偏。對(duì)于

29、汽車(chē)列車(chē)，除了應(yīng)保證列車(chē)各軸有適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力分配外，也應(yīng)注意主、掛車(chē)之間各軸制動(dòng)開(kāi)始起作用的時(shí)間，特別是主、掛車(chē)之間制動(dòng)開(kāi)始時(shí)間的協(xié)調(diào)。6）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)的要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。8）作用滯后的時(shí)間要盡可能地短。9) 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車(chē)輪跳動(dòng)、汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。11）制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)件的故障和功能失效。12）制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)、制造成本低，對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求2.2汽車(chē)參數(shù)的選擇貨車(chē)的主要參數(shù)長(zhǎng)寬

30、高（mm）899524702800軸 距（mm） 5100質(zhì)心距前軸（mm）3480質(zhì)心距后軸（mm）1620前 輪 距（mm） 2010后 輪 距（mm） 1840最小離地間隙（mm）206整車(chē)整備質(zhì)量（kg）6900額定載重量（kg）10100最 高 車(chē) 速（km/h）90質(zhì)心高度 (mm) 空載1200mm滿(mǎn)載850mm噸位級(jí)別 重卡2.3制動(dòng)器方案的選擇鼓式制動(dòng)器一般可按其制動(dòng)蹄受力情況進(jìn)行分類(lèi)，它們的制動(dòng)效能、制動(dòng)鼓的受力平衡狀態(tài)以及車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同，制動(dòng)器主要由圖示進(jìn)行分類(lèi)：圖2-1制動(dòng)器的分類(lèi)Figure 2-1 brake classification盤(pán)式制動(dòng)

31、器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬圓盤(pán)，被稱(chēng)為制動(dòng)盤(pán)。其固定元件則有著多種結(jié)構(gòu)型式，大體上可分為兩類(lèi)。一類(lèi)是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動(dòng)塊，每個(gè)制動(dòng)器中有24個(gè)。這些制動(dòng)塊及其促動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的夾鉗形支架中，總稱(chēng)為制動(dòng)鉗。這種由制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)鉗組成的制動(dòng)器稱(chēng)為鉗盤(pán)式制動(dòng)器。另一類(lèi)固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤(pán)形，制動(dòng)盤(pán)的全部工作面可同時(shí)與摩擦片接觸，這種制動(dòng)器稱(chēng)為全盤(pán)式制動(dòng)器。鉗盤(pán)式制動(dòng)器過(guò)去只用作中央制動(dòng)器，但目前則愈來(lái)愈多地被各級(jí)轎車(chē)和貨車(chē)用作車(chē)輪制動(dòng)器。全盤(pán)式制動(dòng)器只有少數(shù)汽車(chē)(主要是重型汽車(chē))采用為車(chē)輪制動(dòng)器。鼓式剎車(chē)有良好的自剎作用，由于剎車(chē)來(lái)令片外張

32、，車(chē)輪旋轉(zhuǎn)連帶著外張的剎車(chē)鼓扭曲一個(gè)角度(當(dāng)然不會(huì)大到讓你很容易看得出來(lái))剎車(chē)來(lái)令片外張力(剎車(chē)制動(dòng)力)越大，則情形就越明顯，因此，一般大型車(chē)輛還是使用鼓式剎車(chē)，除了成本較低外，大型車(chē)與小型車(chē)的鼓剎，差別可能只有大型采氣動(dòng)輔助，而小型車(chē)采真空輔助來(lái)幫助剎車(chē)。 成本較低：鼓式剎車(chē)制造技術(shù)層次較低，也是最先用于剎車(chē)系統(tǒng)，因此制造成本要比碟式剎車(chē)低凸輪式制動(dòng)器 目前，所有國(guó)產(chǎn)汽車(chē)及部分外國(guó)汽車(chē)的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)中，都采用凸輪促動(dòng)的車(chē)輪制動(dòng)器，而且大多設(shè)計(jì)成領(lǐng)從蹄式。大貨車(chē)因?yàn)閲嵨坏脑蛑苿?dòng)力的力量也必須要大，所以用氣壓（就是鼓式剎車(chē)）的方式制動(dòng)，如果使用碟式制動(dòng)，需要把碟做成相當(dāng)大的直徑，而使用鼓式制動(dòng)

33、，只需要加深鼓的深度就可以了，直徑可以不太大，所以安裝起來(lái)比較方便。所以在本設(shè)計(jì)中選用的是鼓式凸輪制動(dòng)器。2.4制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選擇制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來(lái)自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類(lèi)。而力的傳遞方式又有機(jī)械式，液壓式，氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別，如下表。表2-1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式Table 2-1 braking drive mechanism structure制動(dòng)力源力的傳遞方式用途型式制動(dòng)力源工作介質(zhì)型式工作介質(zhì)簡(jiǎn)單制動(dòng)系（人力制動(dòng)系）司機(jī)體力機(jī)械式桿系或鋼絲繩僅用于駐車(chē)制動(dòng)液壓式制動(dòng)液部分

34、微型汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)系氣壓動(dòng)力制動(dòng)系發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力空氣氣壓式空氣中，重型汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)氣壓-液壓式空氣，制動(dòng)液液壓動(dòng)力制動(dòng)系制動(dòng)液液壓式制動(dòng)液私服制動(dòng)系真空伺服制動(dòng)系司機(jī)體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力空氣液壓式制動(dòng)液轎車(chē)，微，輕，中型汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)氣壓伺服制動(dòng)系空氣液壓伺服制動(dòng)系制動(dòng)液人力制動(dòng)系統(tǒng)是簡(jiǎn)單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動(dòng)力源，人力制動(dòng)。其又分為機(jī)械式和液壓式兩種機(jī)構(gòu)形式。機(jī)械式完全靠桿系傳力，由于機(jī)械效率低，傳動(dòng)比小，潤(rùn)滑點(diǎn)多，且難以保證前、后軸制動(dòng)力的正確比例和左、右輪制動(dòng)力的均衡，所以在汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)裝置中已被淘汰。但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，主要用在駐車(chē)制動(dòng)。液壓式簡(jiǎn)單

35、制動(dòng)系（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為液壓制動(dòng)系）用于行車(chē)制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯i后時(shí)間短(0.10.3s)，工作壓力高(可達(dá)1012MPa)，輪缸尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄張開(kāi)機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低；機(jī)械效率高。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：過(guò)度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“氣阻”，使制動(dòng)效能減低甚至失效，而當(dāng)氣溫過(guò)低時(shí)（-25C和更低時(shí)），由于制動(dòng)液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時(shí)，使整個(gè)系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。液壓制動(dòng)曾被廣泛應(yīng)用于乘用車(chē)和總質(zhì)量不大的商用車(chē)。伺服制動(dòng)的制動(dòng)能源是人力和發(fā)動(dòng)機(jī)并用。在正常情況下，其

36、輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力（即由伺服制動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿肆χ苿?dòng)）。因此，在中級(jí)以上的轎車(chē)及輕，中型客，貨汽車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。按伺服系統(tǒng)能源的不同，可分為真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系。其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能），氣壓能和液壓能。真空伺服制動(dòng)系是利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管中節(jié)氣門(mén)后的真空度(負(fù)壓，一般可達(dá)0.050.07 MPa)作動(dòng)力源，一般的柴油車(chē)若采用真空伺服制動(dòng)系時(shí)，則需有專(zhuān)門(mén)的真空源由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的真空泵或噴吸器構(gòu)成。氣壓伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，伺服氣壓一般可達(dá)0.

37、60.7 MPa。故在輸出力相等時(shí)，氣壓伺服氣室直徑比真空伺服氣室直徑小得多。且在雙回路制動(dòng)系中，如果伺服系統(tǒng)也是分立式的，則氣壓伺服比真空伺服更適宜，因此后者難于使各回路真空度均衡。但氣壓伺服系統(tǒng)的其他組成部分卻較真空伺服系統(tǒng)復(fù)雜得多。真空私服制動(dòng)系多用于總質(zhì)量在以上的轎車(chē)及裝載質(zhì)量在6t以下的輕，中型載貨汽車(chē)上，氣壓伺服制動(dòng)系則廣泛用于裝載質(zhì)量為612t的商用車(chē)，以及少數(shù)幾種排量在4.0L以上的乘用車(chē)。全液壓動(dòng)力制動(dòng)系是用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源。其制動(dòng)系的液壓系統(tǒng)與動(dòng)力轉(zhuǎn)向的液壓系統(tǒng)相同，也有開(kāi)式（常流式）和閉式（常壓式）兩種。開(kāi)式（常流式）系統(tǒng)在不制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)液在無(wú)負(fù)荷狀況

38、下由油泵經(jīng)制動(dòng)閥到儲(chǔ)液罐不斷地循環(huán)流動(dòng)，制動(dòng)時(shí)則借助于閥的節(jié)流而產(chǎn)生所需的液壓進(jìn)入輪缸。閉式（常壓式）回路因平時(shí)保持著高液壓，故又稱(chēng)常壓式。它對(duì)制動(dòng)操縱的反應(yīng)比開(kāi)式的快，但對(duì)回路的密封要求較高。當(dāng)油泵出故障時(shí)，開(kāi)式的將立即補(bǔ)氣之動(dòng)作用，而閉式的還有可能利用回路中的蓄能器的液壓繼續(xù)進(jìn)行若干次制動(dòng)。故目前汽車(chē)用的全液壓動(dòng)力制動(dòng)系多用閉式（常壓式）的。全液壓動(dòng)力制動(dòng)系除具有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的有點(diǎn)外，還具有操縱輕便，制動(dòng)反應(yīng)快，制動(dòng)能力強(qiáng)，受氣阻影響較小，易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動(dòng)力轉(zhuǎn)向，液壓懸架，舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共用液壓泵和儲(chǔ)油罐等優(yōu)點(diǎn)。但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，精密件多，對(duì)系統(tǒng)的封閉性

39、要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用。各種形式的動(dòng)力制動(dòng)在動(dòng)力系統(tǒng)失效時(shí)，制動(dòng)作用即全部喪失。氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其供能裝置和傳動(dòng)裝置全部是氣壓式的。其控制裝置大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動(dòng)裝置。氣壓制動(dòng)由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力且主車(chē)與被拖的掛車(chē)以及汽車(chē)列車(chē)之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單聯(lián)接和斷開(kāi)都很方便,因此廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車(chē),越野汽車(chē)和客車(chē)上.但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī),貯氣罐,制動(dòng)閥等裝置,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜,笨重,輪廓尺寸大,造價(jià)高;管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢,作用

40、滯后時(shí)間較長(zhǎng)(0.30.9s),因此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)控制元件繼動(dòng)閥(即加速閥)以及快放閥;管路工作壓力較低(一般為0.50.7MPa),因而制動(dòng)氣室的直徑大,只能置于制動(dòng)器之外,再通過(guò)桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄,使非簧載質(zhì)量增大;另外,制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。汽車(chē)在行駛過(guò)程中駕駛員要經(jīng)常使用制動(dòng)器，為了減輕駕駛員的工作強(qiáng)度，目前汽車(chē)基本上都采用了伺服制動(dòng)系統(tǒng)或動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。載重汽車(chē)一般均采用動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中選用的是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)。3制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算3.1制動(dòng)過(guò)程車(chē)輪所受的制動(dòng)力汽車(chē)受到與行駛方向相反的外力時(shí)，才能從一定的速度制動(dòng)到較

41、小的車(chē)速或直至停車(chē)。這個(gè)外力只能由地面和空氣提供。但由于空氣阻力相對(duì)較小，所以實(shí)際外力主要是由地面提供的，稱(chēng)之為地面制動(dòng)力。地面制動(dòng)力越大，制動(dòng)距離也越短，所以地面制動(dòng)力對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性具有決定性影響。下面分析一個(gè)車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)的受力情況。（1）地面制動(dòng)力假設(shè)滾動(dòng)阻力偶矩、車(chē)輪慣性力和慣性力偶矩均可忽略圖，則車(chē)輪在平直良好路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況如圖4-1所示。圖3-1 車(chē)輪制動(dòng)時(shí)受力簡(jiǎn)圖FIG. 3-1 wheel braking force diagram是車(chē)輪制動(dòng)器中摩擦片與制動(dòng)鼓或盤(pán)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦力矩，單位為；是地面制動(dòng)力，單位為N；為車(chē)輪垂直載荷、為車(chē)軸對(duì)車(chē)輪的推力、為地面對(duì)車(chē)輪的法向反作

42、用力，它們的單位均為N。顯然，從力矩平衡得到（3-1）式中，為車(chē)輪的有效半徑（m）。地面制動(dòng)力是使汽車(chē)制動(dòng)而減速行駛的外力，但地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦副的摩擦力：一個(gè)是制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)間的摩擦力，一個(gè)是輪胎與地面間的摩擦力附著力。（2）制動(dòng)器制動(dòng)力在輪胎周緣為了克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力稱(chēng)為制動(dòng)器制動(dòng)力，以符號(hào)表示，顯然（3-2）式中：是車(chē)輪制動(dòng)器摩擦副的摩擦力矩。制動(dòng)器制動(dòng)力是由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定的。它與制動(dòng)器的型式、結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦副的而摩擦系數(shù)和車(chē)輪半徑以及踏板力有關(guān)。圖3-2給出了地面制動(dòng)力、車(chē)輪制動(dòng)力及附著力三者之間的關(guān)系。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，首先消除制動(dòng)系間隙后，制

43、動(dòng)器制動(dòng)力開(kāi)始增加。開(kāi)始時(shí)踏板力較小，制動(dòng)器制動(dòng)力也較小，地面制動(dòng)力足以克服制動(dòng)器制動(dòng)力，而使得車(chē)輪滾動(dòng)。此時(shí)，=，在此處鍵入公式。且隨踏板力增加成線性增加。圖3-2 地面制動(dòng)力、車(chē)輪制動(dòng)力及附著力之間的關(guān)系FIG. 3-2 ground braking force, wheels braking force and the relationship between the adhesion但是地面制動(dòng)力是地面摩擦阻力的約束反力，其值不能大于地面附著力或最大地面制動(dòng)力，即:（3-3）（3-4）當(dāng)制動(dòng)踏板力上升到一定值時(shí)，地面制動(dòng)力達(dá)到最大地面制動(dòng)力=,車(chē)輪開(kāi)始抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。隨著制動(dòng)踏

44、板力以及制動(dòng)管路壓力的繼續(xù)升高，制動(dòng)器制動(dòng)力繼續(xù)增加，直至踏板最大行程，但是地面制動(dòng)力不再增加。上述分析表明，汽車(chē)地面制動(dòng)力取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)又受到地面附著力的閑置。只有當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠大，而且地面又能夠提供足夠大的附著力，才能獲得足夠大的地面制動(dòng)力。（3）地面對(duì)前、后車(chē)輪的法向反作用力圖3-3所示為，忽略汽車(chē)的滾動(dòng)阻力偶和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)的慣性阻力偶矩，汽車(chē)在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況。圖 3-3 制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)受力圖FIG. 3-3 braking by trying to the car因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)車(chē)速較低，空氣阻力可忽略不計(jì)，則分別對(duì)汽車(chē)前后輪接地點(diǎn)取矩，整理得前、后輪的地面法向反作

45、用力、為 （3-5）式中：，為制動(dòng)強(qiáng)度，汽車(chē)所受重力；汽車(chē)軸距；汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離；汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離；為汽車(chē)質(zhì)心高度（滿(mǎn)載時(shí)=850mm）；重力加速度；若在附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)，前、后輪都抱死（無(wú)論是同時(shí)抱死或分別先后抱死），此時(shí)。地面作用于前、后輪的法向反作用力為 （3-7）式（3-6）、（3-7）均為直線方程，由上式可見(jiàn)，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度或附著系數(shù)改變時(shí)，前后軸車(chē)輪的地面法向反作用力的變化是很大的，前輪增大，后輪減小。（4）理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線汽車(chē)總的地面制動(dòng)力為：(3-8)式中：制動(dòng)強(qiáng)度；前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力；后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力。由式（3-5）、式（3-6）求得前、后軸車(chē)輪附

46、著力： （3-9）前已指出，制動(dòng)時(shí)前、后車(chē)輪同時(shí)抱死，對(duì)附著條件的利用，制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性均較為有利。此時(shí)的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力和的關(guān)系曲線，常稱(chēng)為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線。在任何附著系數(shù)的路面上，前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力，即：將（3-7）式代入上式，得（3-10）式中：前軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，；后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，；前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力；后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力；，地面對(duì)前、后軸車(chē)輪的法向反力； 汽車(chē)的重力；，汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸距離；汽車(chē)質(zhì)心高度。消去變量，得（3-11）如已知汽車(chē)軸距、質(zhì)心高度、總質(zhì)量、質(zhì)心的位置 (質(zhì)心至后軸的距離)，就可用式（3-11）繪制

47、前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配關(guān)系曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)I曲線。圖3-4就是根據(jù)式（3-11）繪制的汽車(chē)在空載和滿(mǎn)載兩種工況的I曲線。圖3-4 I曲線示意圖FIG. 3-4 I curve schemes根據(jù)方程組（3-30）的兩個(gè)方程也可直接繪制I曲線。假設(shè)一組值（0.1,0.2,0.3,1.0）,每個(gè)值代入方程組（3-30），就具有一個(gè)交點(diǎn)的兩條直線，變化值，取得一組交點(diǎn)，連接這些交點(diǎn)就制成I曲線，見(jiàn)圖3-5。圖3-5 理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線FIG. 3-5 ideal before and after the frictional braking power distribution cur

48、veI曲線時(shí)踏板力增長(zhǎng)到使前、后車(chē)輪制動(dòng)器同時(shí)抱死時(shí)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配曲線。前、后車(chē)輪同時(shí)抱死時(shí)，所以I曲線也是前、后車(chē)輪同時(shí)抱死時(shí)，和的關(guān)系曲線。在本設(shè)計(jì)中，重型貨車(chē)在滿(mǎn)載時(shí)的基本數(shù)據(jù)如下：汽車(chē)的重力G=17000kg.軸距L=5100mm，質(zhì)心距前軸a=3480mm,質(zhì)心距后軸b=1620mm.地面附著系數(shù)。將以上數(shù)據(jù)代入（3-7）（3-10），得,=75705.9N，=104294.1N。（5）具有固定比值的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力兩軸汽車(chē)的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值一般為固定的常數(shù)。通常用前制動(dòng)器制動(dòng)力對(duì)汽車(chē)總制動(dòng)器制動(dòng)力之比來(lái)表明分配比例，即制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，它可表示為（3-1

49、2）式中，為前制動(dòng)器制動(dòng)力；為汽車(chē)總制動(dòng)器制動(dòng)力，為后輪制動(dòng)器制動(dòng)力。故，且（3-13）若用表示，則其為一條直線，此直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，且其斜率為它是實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力實(shí)際分配線，簡(jiǎn)稱(chēng)為線。如圖3-6所示。圖3-6載貨汽車(chē)的I曲線和曲線FIG. 3-6 manifest car I curve and curve3.2制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度計(jì)算（1）制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度制動(dòng)距離與汽車(chē)的行駛安全有直接關(guān)系，它指的是汽車(chē)速度為時(shí)，從駕駛員開(kāi)始操控制動(dòng)控制裝置到汽車(chē)完全停住為止所駛過(guò)的距離。制動(dòng)距離與制動(dòng)踏板力、路面附著條件、車(chē)輛載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)是否結(jié)合等許多因素有關(guān)。由于各種汽車(chē)的動(dòng)力性不同，對(duì)制動(dòng)效

50、能也提出了不同的要求：一般轎車(chē)、輕型貨車(chē)行駛車(chē)速高，所以要求制動(dòng)效能也高；重型貨車(chē)行駛速度低，要求就稍微低一點(diǎn)。制動(dòng)減速度是制動(dòng)時(shí)車(chē)速對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，即。它反映了地面制動(dòng)力的大小，因此與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力有關(guān)。在不同的路面上，由于地面制動(dòng)力為故汽車(chē)能達(dá)到的減速度（m/s）為若允許汽車(chē)的前、后輪同時(shí)抱死，則式中：汽車(chē)所受重力，N；滑動(dòng)附著系數(shù)；（=0.7）重力加速度，m/s；制動(dòng)初速度，m/s；代入數(shù)據(jù)得到（2）制動(dòng)距離的分析（3-14）式中：制動(dòng)機(jī)構(gòu)滯后時(shí)間，單位s；（0.2s0.45s，計(jì)算時(shí)取0.3s）制動(dòng)器制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需的時(shí)間，單位s；（一般為0.2s）制動(dòng)器的作用時(shí)間，一般在0.2

51、s0.9s之間；制動(dòng)初速度，m/s；計(jì)算時(shí)總質(zhì)量10t以上的汽車(chē)取=65km/h=18.1m/s；代入數(shù)據(jù)得： s綜合國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)：進(jìn)行制動(dòng)效能試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)減速度，載貨汽車(chē)應(yīng)為3.46.5m/s；相應(yīng)的最大制動(dòng)距離：貨車(chē)為，式中第一項(xiàng)為反應(yīng)距離；第二項(xiàng)為制動(dòng)距離，單位為m；單位為m/s。代入數(shù)據(jù)得：6.62m顯然，故本設(shè)計(jì)符合要求。3.3同步附著系數(shù)與附著系數(shù)利用率計(jì)算由式(3-13)可表達(dá)為(3-15)上式在圖 3-3中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為(1-)/的直線，是汽車(chē)實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱(chēng)線。圖4-6中線與I曲線交于B點(diǎn)， B點(diǎn)處的附著系數(shù)=,則稱(chēng)為同步附著系數(shù)。同步附著

52、系數(shù)的計(jì)算公式是：（3-16）對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車(chē)，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車(chē)輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。當(dāng)汽車(chē)在不同值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng)<，線位于I曲線下方，制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。(2)當(dāng)>，線位于I曲線上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性。(3)當(dāng)，制動(dòng)時(shí)汽車(chē)前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。將以下數(shù)據(jù)汽車(chē)的重力G=170000kg.軸距L=5100mm，質(zhì)心距前軸a=3480mm,質(zhì)心距后軸b=1620mm.地面附著系數(shù)。代入式（3-

53、16），得把值代入式(4-15)得：tan=1.168；=49.43°為了防止汽車(chē)的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動(dòng)過(guò)程中，在即將出現(xiàn)車(chē)輪抱死但尚無(wú)任何車(chē)輪抱死時(shí)的制動(dòng)減速度，為該車(chē)可能產(chǎn)生的最高減速度。分析表明，汽車(chē)在同步附著系數(shù)的路面上制動(dòng)(前、后車(chē)輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為g，即=，為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度<，這表明只有在=的路面上，地面的附著條件才得到充分利用。附著條件的利用情況用附著系數(shù)利用率(附著力利用率)表示：(3-17)式中：汽車(chē)總的地面制動(dòng)力；G汽車(chē)所受重力；制動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)=時(shí)，=，=1,利用率

54、最高。取=1，則=0.7在的范圍內(nèi)，必須滿(mǎn)足0.1+0.85(-0.2)。本設(shè)計(jì)中，（滿(mǎn)足要求）根據(jù)所定的同步附著系數(shù)，由式（3-10）及式（3-13）得（3-18）（3-19）進(jìn)而求得（3-20）（3-21）當(dāng)=時(shí)：，故，=；=1當(dāng)<時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng)力取決于前輪剛剛抱死的條件，即。由式和和式（3-9），（3-14）得（3-22）（3-23）（3-24）當(dāng)>時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。由式（3-6）、式（3-7）、式（3-13）和式（3-15）得（3-25）（3-26）（3-27）本設(shè)計(jì)中汽車(chē)的值恒定，其值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常

55、遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過(guò)低。在>的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。3.4制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩為保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前，后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。最大制動(dòng)力是在汽車(chē)附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車(chē)輪的法向力,成正比。由式(4-10)可知，雙軸汽車(chē)前、后車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為（3-28）式中：,汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸距離；同步附著系數(shù)；汽車(chē)質(zhì)心高度。制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車(chē)輪的計(jì)算力矩所制約，即 （3-29）式中：前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，；后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，；作用于前軸車(chē)輪上的地面法向反力；作用于后軸車(chē)輪

56、上的地面法向反力；車(chē)輪有效半徑。對(duì)于常遇的道路條件較差，車(chē)速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)值的汽車(chē)，為了保證在的良好的路面上（例如=0.7）能夠制動(dòng)到后軸和前軸先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度），前、后軸的車(chē)輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為（3-30）（3-31）對(duì)于選取較大值的汽車(chē)，從保證汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為（3-30）（3-31）式中：該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù)；制動(dòng)強(qiáng)度，由式確定；車(chē)輪有效半徑。本設(shè)計(jì)中，同步附著系數(shù)的值為0.85，所以應(yīng)用式（3-24）、（3-25）進(jìn)行計(jì)算。將以下數(shù)據(jù)汽車(chē)的重力G=170000N.軸距L=5100mm，質(zhì)心距前軸a=3480mm,質(zhì)心距后軸b=1620mm.地面附著系數(shù)。汽車(chē)車(chē)輪的有效半徑代入式（3-30）、（3-31）中，得一個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩為上列計(jì)算結(jié)果的半值。4制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì)4.1制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)4.1.1制動(dòng)鼓內(nèi)徑D輸入力一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，則制動(dòng)力矩越大，