1、前 言因空載質量由 1134+110Kg 調整為 1130+110Kg，滿載質量由 1507Kg 調整為1505Kg，空載質心高度由 567mm 調整為 570mm，滿載質心高度由 576mm 調整為579mm，引起以下數據變化：調整前調整后空載同步附著系數0.63280.6356滿載同步附著系數0.97010.9828最大制動踏板力（N）173.35174.79空載駐坡極限28.2%28.3%滿載駐坡極限33.4%33.6%20%坡道駐車操縱力（N）205.69205.4駐車制動減速度（m/ s2）3.53363.5383目 錄1 概述 .12 引用標準 .13 計算過程 .13.1 整車參

2、數.13.2 理想的前、后制動器制動力分配曲線 .13.3 NA01 制動系統性能校核 .33.3.1 NA01 制動系統基本參數 .33.3.2 制動力分配曲線繪制及同步附著系數確定.43.3.3 前、后軸利用附著系數曲線繪制.53.3.4 空、滿載制動距離校核.73.3.5 真空助力器失效時制動減速度校核.73.3.6 ESP 系統失效制動減速度校核 .83.3.7 任一管路失效制動減速度校核.83.3.8 制動踏板力校核.83.3.9 制動主缸排量校核.93.3.10 制動踏板行程校核.93.3.11 駐車制動校核.104 結論 .12參 考 文 獻 .1311 概述根據 NA01 乘用

3、車設計開發目標，設計和開發 NA01 制動系統，要求盡量沿用 M2零部件。NA01 制動系統共有三種配置：ESP+前盤后盤式制動器，ABS+前盤后鼓式制動器，比例閥+前盤后鼓式制動器，此三種配置需分別校核其法規要求符合性。本計算書是根據整車室提供的 NA01 整車的設計參數(空載質量、滿載質量、軸荷、軸距及質心高度)，對經過局部改善(制動主缸直徑由 22.22mm 更改為 20.64mm)的制動系統(ESP+前盤后盤式制動器)的適宜性進行校核計算，以選擇合適的參數作為 NA01制動系統的設計值。2 引用標準GB 21670-2008 乘用車制動系統技術要求及試驗方法。 GB 7258-2004

4、 機動車運行安全技術條件3 計算過程3.1 整車參數表 整車參數 整車參數NA01M2滿載整車質量(kg)15051449空載整車質量(kg)1130+1101074+110前759754滿載軸荷(kg)后746695前724705空載軸荷(kg)后516479滿載質心高度 hg (mm)579554空載質心高度 hg (mm)570524軸距 L(mm)26002500輪胎滾動半徑 re (mm)293284輪胎靜負荷半徑 rs (mm)277267質心到前軸距離(mm)10821011.4空載質心到后軸距離(mm)15181488.6質心到前軸距離(mm)12891199.1滿載質心到后軸

5、距離(mm)13111300.93.2 理想的前、后制動器制動力分配曲線制動時前、后車輪同時抱死，對附著條件的利用、制動時汽車方向穩定性均較為有利,此時的前、后輪制動器制動力和的關系曲線，常稱為理想的前、后1F2F輪制動器制動力分配曲線。在任何附著系數的路面上，前、后車輪同時抱死的條件是：前、后制動器制動力之和等于附著力，并且前、后輪制動器制動力分別等于各自的附著力，即：2(1) gFmF21 (2) gghLhL1221FF經計算得：(3)221LhmgLLmgFg(4)212LhmgLLmgFg式中：、前、后輪制動器制動力，N；1F2F路面附著系數；m整車質量，kg；hg汽車質心高度，；L

6、汽車軸距，；質心至前軸中心線的距離，；1L質心至后軸中心線的距離，。2L將 NA01 車基本參數帶入式(3)和(4)中，按值（=0.1、0.2、0.31.0）計算得到 NA01 車理想的前、后輪制動器制動力(表 2)，并可以根據該表格繪制出理想的前、后輪制動器制動力分配曲線(圖 1)。表 2 理想的空、滿載附著力及制動強度空載附著力(N)滿載附著力(N)空載制動強度滿載制動強度附著系數前輪后輪前輪后輪前輪后輪前輪后輪0.1736.161479.039776.665698.2350.060580.0394210.052660.047340.21525.6904.7961619.021330.78

7、0.125540.0744570.109770.090230.32368.331277.272527.061897.640.194890.1051080.171340.128660.43264.331596.473500.82398.80.268630.1313750.237360.162640.54213.621862.384540.222834.280.346740.1532570.307830.192170.65216.192075.015645.343204.060.429250.1707540.382760.217240.76272.052234.356816.143508.160.

8、516130.1838670.462140.237860.87381.182340.428052.633746.570.60740.1925960.545980.254020.98543.592393.219354.823919.280.703060.1969390.634270.2657319759.292392.7110722.74026.310.80310.1968980.727010.272993I空I滿00.10.20.30.400.10.20.30.40.50.60.70.80.91zfzr圖 1 空、滿載 I 曲線3.3 NA01 制動系統性能校核NA01 制動系統在 M2 的制

9、動系統基礎上也進行了局部更改 (主缸直徑為20.64mm，采用后盤式制動器)，且 NA01 的整車參數有一定的變化，所以需重新校核 NA01 制動系統的適宜性，制動性能是否滿足相關國家、企業標準的要求。3.3.1 NA01 制動系統基本參數表 3 NA01 制動系統基本參數制動系統參數NA01M2分泵直徑（mm）5454有效制動半徑（mm）104104效能因數0.760.76前制動器參數單片摩擦片面積(cm2)4040分泵直徑（mm）34/有效制動半徑（mm）100.4/效能因數0.76/后制動器參數單片摩擦片面積（cm2）20/制動踏板杠桿比3.43.4制動踏板行程（mm）120120制動踏

10、板參數制動踏板機械效率0.90.9制動主缸直徑（mm）20.6422.22制動主缸行程（mm）18+1818+18尺寸規格（in）99真空助力器助力比55真空助力器及制動主缸彈簧反力（N）262262主缸、真空助力器參數真空助力器最大助力點輸出力（N）2851.12851.1駐車制動手柄杠桿比7.17.1駐車制動拉桿杠桿比125.1駐車制動參數駐車系統機械效率0.60.6制動軟管膨脹率(ml/m)0.790.79前制動軟管長度(mm)384384制動軟管參數后制動軟管長度(mm)352/43.3.2 制動力分配曲線繪制及同步附著系數確定前、后制動器制動力計算式： (5)erRBFdpF2112

11、111 (6)erRBFdpF2222222 (7)211FFF式中：制動器制動力分配系數、前、后制動器制動力，N；1F2F、前、后制動器分泵直徑，mm；1d2d、前、后制動器有效半徑，mm；1R2R、前、后制動器效能因數；1BF2BF前、后輪滾動半徑，mm；er、為前、后制動管路液壓，MPa。1p2p將前后制動器具體參數代入式（7） ，得=0.7232。根據 值繪制實際制動力分配曲線(圖 2)。I空I滿00.10.20.30.400.10.20.30.40.50.60.70.80.91zfzr圖 2 空、滿載實際制動力分配曲線根據式(3)、式(4)、式(5)、式(6)可以計算出不同 值(=0

12、.1、0.2、0.31.0)的前后制動器管路壓力，根據計算結果繪制理想的空、滿載管路壓力(表 4)。5表 4 理想的空、滿載管路壓力空載管路壓力(MPa)滿載管路壓力(MPa)附著系數前輪后輪前輪后輪0.10.665781.083010.698561.546540.21.304681.983351.380282.884160.31.98672.771012.115174.082870.42.711853.4462.903225.142670.53.480114.008313.744436.063560.64.29154.457954.638816.845540.75.146014.794925

13、.586357.48860.86.043645.019226.587057.992750.96.984395.130847.640928.3579917.968265.129798.747958.58432由同步附著系數公式： (8)ghLL20 得實際滿載同步附著系數=0.9829，此時前、后輪同時抱死。01 得實際空載同步附著系數=0.6356，此時前、后輪同時抱死。02根據我國目前的道路情況，取=0.8 作為常用路面附著系數。實際空載同步附著系數=0.63560.6356 的路面02上將會出現后輪先抱死的情況，不滿足 GB21670-2008 相關要求。NA01 配備了 ESP系統(包含

14、 ABS 模塊)調節前后制動器制動力，當 ESP 系統中 ABS 模塊起作用時，后輪趨近于抱死但不會出現抱死狀態，所以不會出現后輪先抱死的情況，可以滿足GB21670-2008 中相關規定。實際滿載同步附著系數=0.98290.8，滿足 GB21670-2008 中相關規定。01因此 NA01 制動系統設計方案是合適的。3.3.3 前、后軸利用附著系數曲線繪制(9)GzF1 (10)GzF)1 (2(11)(21gfzhLLGF (12)(12grzhLLGF經整理得(13)gfzhLzL26(14)grzhLzL1)1 (式中：、利用附著系數；frz制動強度；實際制動力分配系數；L汽車軸距，

15、m；hg汽車質心高度，；質心至前軸中心線的距離，；1L質心至后軸中心線的距離，。2L將各參數代入公式(13)、公式(14)，按不同 z 值(z=0.1、0.2、0.31.0)計算出前、后軸利用附著系數、(表 3)，并根據該表格繪制制動強度-利用附著fr系數曲線(圖 3)。表 5 前、后軸利用附著系數Z空載f空載r滿載f滿載r0.10.119140.070430.136340.058950.20.230020.149140.261750.123730.30.333470.237670.377490.195260.40.43020.337990.484640.274660.50.520860.45

16、2630.584120.363290.60.6060.584870.676730.462870.70.686110.739110.763150.575550.80.761610.921350.843990.704120.90.83291.139950.919760.852161.00.900321.407030.990931.0244900.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91制動強度Z附著系數空載前空載后滿載前滿載后ECE法規線=Z圖 3 利用附著系數曲線GB21670-2008 規定：車輛在所有載荷狀態下，當制動強度

17、 z 處于 0.150.807之間時，后軸附著系數利用曲線不應該位于前軸上方，從圖 3 可以看出，滿載時符合 GB21670-2008 要求；空載時，當 z0.6356(空載同步附著系數)時，后軸附著系數利用曲線在前軸利用附著系數曲線上方，不滿足 GB21670-2008 的要求。后軸利用附著系數曲線在前軸利用附著系數曲線上方，其實就是后輪先于前輪抱死，而 NA01 配備了 ESP 系統(包含 ABS 模塊)調節前后制動器制動力，當 ESP 系統中 ABS 模塊起作用時，后輪趨近于抱死但不會出現抱死狀態，所以不會出現后輪先抱死的情況，可以滿足 GB21670-2008 中相關規定。GB2167

18、0-2008 規定：當附著系數在 0.20.8 之間時，制動強度(圖 3ECE 法規線)。從圖 3 可以看出，空滿載時均滿足要求。)2 . 0(7 . 01 . 0z所以，NA01 制動系統設計方案是適宜的。3.3.4 空、滿載制動距離校核GB 21670-2008 中規定：初速度 100km/h，整車最大制動距離=70m，充分發出的平均減速度6.43m/s2。2max006. 01 . 0vvSmd配有 ESP 裝置的制動系統，其充分發出的平均減速及制動距離計算公式如下：j=g (15)(16)2/(2jvcvS式中：c制動器起作用的時間，取 0.4(一般取值為 0.30.5)；制動初速度，

19、 =100km/h(27.8m/s)。vv在良好的路面上(=0.8)，配有 ESP 的 NA01 制動系統所能達到的充分發出的平均減速度=0.8g=7.84m/s26.43m/s2，制動距離 S=60m70m。制動距離和充maxj分發出的平均減速度滿足法規要求。由表 4 可知，在=0.8 的路面上，當充分發出的平均減速度達到 0.8g 時，前后輪趨近于抱死，此時最高管路壓力達到 7.927MPa(滿載)，而通常管路壓力最大值可達到 1012MPa，可以滿足要求。3.3.5 真空助力器失效時制動減速度校核真空助力器失效時管路壓力:P=4( F-)/(DD) (17)11iiF式中： P管路壓力，

20、MPa；制動踏板機械效率；1制動踏板杠桿比；1iF制動踏板力，500N；8D制動主缸直徑，mm；真空助力器及制動主缸彈簧反力，N。iF將各參數帶入公式(17)，得真空助力器失效時管路壓力 P=3.7897MPa。經計算,前后軸制動力：前軸制動力=4596.21N；1F后軸制動力=1759.02N。2F滿載制動減速度：j=(+)/m=4.217m/s2，大于法規 2.44m/s2。1F2F3.3.6 ESP 系統失效制動減速度校核由表 4 可知，在良好的路面上(=0.8)，ESP 系統完全失效時，空載后輪先抱死，抱死時管路壓力 P1=5.027MPa；滿載時前輪先抱死，抱死時管路壓力P2=6.6

21、25MPa。經計算，空載時前后軸制動力：前軸制動力=6038.03N；1F后軸制動力=2310.82N。2F空載制動減速度：j=(+)/m=6.7113m/s2，大于法規 3.86m/s2。1F2F經計算，滿載前后軸制動力：前軸制動力=8012.9N；1F后軸制動力=3066.6N。2F滿載制動減速度：j=(+)/m=7.352m/s2，大于法規 3.86m/s2。1F2F3.3.7 任一管路失效制動減速度校核在良好的路面上(=0.8)，配有 ESP 的 NA01 制動系統，任一管路失效時所能達到的最大減速度=0.8g/2=3.92m/s2，大于法規要求 2.44 m/s2。maxj由表 4

22、可知，在=0.8 的路面上，當充分發出的平均減速度達到 0.8g 時，前后輪趨近于抱死，此時最高管路壓力達到 7.993MPa(滿載)，而通常管路壓力最大值可達到 10MPa12MPa，可以滿足要求。3.3.8 制動踏板力校核真空助力器最大助力點管路壓力：Pmax=4Fmax/(DD) (18)式中：Pmax真空助力器最大助力點管路壓力，MPa；Fmax真空助力器最大助力點輸出力，N。將各參數帶入式(18) 得 Pmax=8.5212MPa。 9由表 4 可知，在良好的路面上(=0.8)，配有 ESP 的 NA01 制動系統，滿載時四輪趨近抱死時管路壓力為 P=7.993MPa，小于真空助力器

23、最大助力點管路壓力8.5212MPa。制動踏板力為： (19)12124iiPDF 式中： 真空助力器助力比。2i具體參數帶入式(19)，得：F =174.79N500N。制動踏板力滿足要求。3.3.9 制動主缸排量校核NA01 制動系統的管路為 X 型布置，分別計算左前右后輪、右前左后輪排液量和主缸行程。制動時一個前分泵排量：1V(20)4/ )(21211dV式中：前分泵直徑，mm；1d前輪制動器摩擦片與制動盤間隙，取值 0.30mm；1分泵及摩擦片變形，取值 0.25mm。2制動時一個后分泵排量2V (21)4/)(21222dV式中：后分泵直徑，mm；2d后輪制動器摩擦片與制動盤間隙，

24、取值 0.30mm；1分泵及摩擦片變形，取值 0.25mm。2將具體參數帶入式(20)、(21)得：=1.26ml；1V=0.5ml。2V前制動軟管在壓力下的極限膨脹量：=0.79384/1000=0.303ml。1V后制動軟管在壓力下的極限膨脹量：=0.79352/1000=0.278ml。1V前腔所需的排量：=2.341ml。2121VVVVVf后腔所需的排量：=2.341ml。2121VVVVVr前腔制動時所需的制動主缸單腔行程：=7mm18mm。)D/(42ffVl10后腔制動時所需的制動主缸單腔行程：=7mm18mm。)D/(42rrVl 制動主缸排量滿足制動系統排量要求。3.3.1

25、0 制動踏板行程校核制動主缸的有效工作行程：=7mm+7mm=14mm。mS制動主缸推桿間隙和空行程：=1.75mm。m踏板工作行程：(22)(m1mPSiX 將各參數帶入式（22） ，得：3.4(14+1.75)=53.6mm 0.8120=96mm。PX主缸一腔失效后踏板最大行程：(23)）smpliX(1式中：失效腔的行程，最大行程 18mm；s未失效腔對應的主缸工作行程。 l選擇失效行程和工作行程之和較大的一組數據，帶入式(23)，得：=3.4(7+1.75+18)=90.94mm0.8120=96mm。pXGB7258-2004 規定，具有間隙自調裝置的制動系統，制動踏板總行程不大于全行程的五分之四，制動踏板行程符合標準要求。3.3.11 駐車制動校核a) 極限駐車坡度計算汽車上、下坡駐車受力情況如圖 4、5