基于汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

唐菲

摘 要： 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)以及車(chē)輛之間的匹配性關(guān)乎著整體安全性。分析交通事故發(fā)現(xiàn)，汽車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性不足或制動(dòng)距離偏遠(yuǎn)是引發(fā)交通事故的基本原因。本文將參照制動(dòng)系統(tǒng)，著重探究匹配設(shè)計(jì)這一問(wèn)題，希望能夠在某一層面改善汽車(chē)的安全性。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)；匹配設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；研究

生活品質(zhì)的改善，促使汽車(chē)保有量逐步提升。在日常行駛、臨時(shí)停車(chē)和突然轉(zhuǎn)彎中均會(huì)應(yīng)用到制動(dòng)系統(tǒng)，至關(guān)重要，具有重要功效。一項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，交通安全事故出現(xiàn)幾率呈現(xiàn)遞增走向，且由制動(dòng)系統(tǒng)造成的安全事故達(dá)到了一半。由此而知，一定要重視匹配設(shè)計(jì)，增加車(chē)輛運(yùn)行的安全性，以此來(lái)促進(jìn)汽車(chē)制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)概述

當(dāng)前所用汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)主要是液壓制動(dòng)系統(tǒng)，具體由制動(dòng)踏板、關(guān)聯(lián)管路、 ABS以及制動(dòng)器等不同部分共同組成。無(wú)論是哪種制動(dòng)系統(tǒng)均包含下述四部分：其一，供能裝置，由供給、優(yōu)化傳能介質(zhì)狀態(tài)所需部件以及調(diào)節(jié)制動(dòng)涉及的能量共同組成；其二，控制裝置，由引起制動(dòng)動(dòng)作部件與調(diào)整制動(dòng)效果部件一起組成；其三，傳動(dòng)裝置，由把制動(dòng)能量轉(zhuǎn)移至制動(dòng)器的所有部件組成；其四，制動(dòng)器，形成制約運(yùn)動(dòng)的部件，主要涉及輔助系統(tǒng)內(nèi)部的緩速裝置。另外，部分汽車(chē)還存在輔助以及應(yīng)急制動(dòng)，其中應(yīng)急制動(dòng)裝置通過(guò)機(jī)械力源完成制動(dòng)。對(duì)于動(dòng)力制動(dòng)汽車(chē)而言，若出現(xiàn)蓄壓裝置壓力不高的問(wèn)題，則可通過(guò)應(yīng)急制動(dòng)裝置完成汽車(chē)制動(dòng)。另外，經(jīng)由人力控制，還能夠充當(dāng)駐車(chē)制動(dòng)。而輔助制動(dòng)能夠在汽車(chē)下長(zhǎng)坡環(huán)節(jié)穩(wěn)步減速，也可維護(hù)穩(wěn)定車(chē)速，同時(shí)，降低行車(chē)制動(dòng)裝置自身的負(fù)荷。無(wú)論是行車(chē)制動(dòng)，還是駐車(chē)制動(dòng)均通包含制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)這個(gè)部分。

在常規(guī)行駛環(huán)節(jié)，制動(dòng)系統(tǒng)除能夠進(jìn)行減速處理，實(shí)現(xiàn)停車(chē)操作。由此發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)系統(tǒng)屬于安全裝置。其基本原理為：駕駛員接觸制動(dòng)踏板時(shí)，汽車(chē)的踏板能夠?qū)⒘α哭D(zhuǎn)移給助力器，此時(shí)，增加助力器的力量，并轉(zhuǎn)換至制動(dòng)泵，變成液壓，制動(dòng)液經(jīng)由連接管路驅(qū)使制動(dòng)器，達(dá)成摩擦式制動(dòng)，以此來(lái)控制車(chē)輛的實(shí)際行駛速度，讓車(chē)輛減速，也可停止。

2 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)要求

對(duì)汽車(chē)而言，自動(dòng)系統(tǒng)自身的匹配設(shè)計(jì)關(guān)乎著車(chē)輛的整體安全性。制動(dòng)系統(tǒng)一般包含行車(chē)、駐車(chē)以及緊急制動(dòng)這三部分。行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)為基本系統(tǒng)，能夠減速和停車(chē)，也能夠讓車(chē)輛順利地行駛在坡度中。由此可知，對(duì)于行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，在其實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程，應(yīng)選取雙回路系統(tǒng)，增加制動(dòng)性能的有效性。而駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)一般應(yīng)用在長(zhǎng)時(shí)間停止中，區(qū)別于行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，它能夠增加車(chē)輛停放的優(yōu)良性。對(duì)于應(yīng)急制動(dòng)，一般應(yīng)用在行車(chē)制動(dòng)不工作的條件下，借助機(jī)械力量完成車(chē)輛制動(dòng)，此系統(tǒng)并非獨(dú)立。同時(shí)，駐車(chē)制動(dòng)具有緊急制動(dòng)功效。不管應(yīng)用何種制動(dòng)系統(tǒng)，主要通過(guò)動(dòng)力設(shè)施作用制動(dòng)器來(lái)完成制動(dòng)操作。由此可知，制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需增加動(dòng)力設(shè)施的合理性，提升制動(dòng)器的可靠性。另外，制動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)符合下述要求：迎合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、滿足法律規(guī)范。每一項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中提出的規(guī)范，并思量用戶的實(shí)際要求；具備優(yōu)良的制動(dòng)效能，實(shí)際上指代駐坡制動(dòng)以及行車(chē)制動(dòng)效能。其中行車(chē)制動(dòng)效能主要通過(guò)特殊制動(dòng)初速度條件下對(duì)應(yīng)的制動(dòng)減速度以及制動(dòng)距離進(jìn)行評(píng)定。

3 匹配設(shè)計(jì)基本程序和參數(shù)選擇

3.1

匹配設(shè)計(jì)基本程序

3.1.1

前提條件

（1）汽車(chē)參數(shù)

滿載質(zhì)量、實(shí)際重量、滿載狀態(tài)下的軸負(fù)荷、軸距以及輪胎尺寸；

（2）法規(guī)科學(xué)性

制動(dòng)系統(tǒng)以及構(gòu)造參數(shù)等均應(yīng)滿足法規(guī)，且這也是最低要求。

3.1.2 制動(dòng)操縱方式落實(shí)與制動(dòng)系統(tǒng)明確

制動(dòng)控制主要包含氣壓和液壓這兩種形式，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇適宜的控制方式；制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成包含雙回路及多回路這兩種形式，需明確部件的基本構(gòu)成，繪制示意圖；當(dāng)前提條件落實(shí)后，探索汽車(chē)的實(shí)際制動(dòng)力，且將其合理分配至前后軸，清楚各車(chē)輪制動(dòng)器要求的制動(dòng)力。另外，還應(yīng)落實(shí)制動(dòng)力，明確摩擦片的實(shí)際使用壽命，掌握構(gòu)造參數(shù)。

3.2

參數(shù)選擇

3.2.1

初步挑選每一項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)

對(duì)汽車(chē)而言，正式著手制動(dòng)匹配設(shè)計(jì)工作錢(qián)，應(yīng)勾畫(huà)制動(dòng)力分布曲線。大致布設(shè)制動(dòng)力系數(shù)，以此來(lái)減小工作壓力，其中分布曲線見(jiàn)圖 1。

制動(dòng)力分布曲線以及制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的壓力

滿載曲線空載曲線

系數(shù)呈現(xiàn)正比例關(guān)系，且制動(dòng)力分布應(yīng)思量制動(dòng)器的大小、摩擦系數(shù)等內(nèi)容，權(quán)衡車(chē)輪寬度及地表附著力之間的關(guān)系，在車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程避免出現(xiàn)因制動(dòng)力不合理而引發(fā)車(chē)輪抱死現(xiàn)象。若想達(dá)到制動(dòng)性能的最大化，則應(yīng)降低系統(tǒng)制動(dòng)力以及地面附著力這兩者的差距，其中差距和制動(dòng)效果呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

3.2.2 關(guān)鍵參數(shù)挑選及計(jì)算

在匹配設(shè)計(jì)過(guò)程，關(guān)鍵參數(shù)挑選及計(jì)算為最主要問(wèn)題，求解車(chē)輛前后軸對(duì)應(yīng)的最大動(dòng)力、明確制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部連接管路對(duì)應(yīng)的工作壓力，并參照參數(shù)挑選理想的制動(dòng)器以及恰當(dāng)?shù)母左w直徑。

（1）制動(dòng)器

制動(dòng)器通常包含鼓式及盤(pán)式這兩種類(lèi)型，其中鼓式制動(dòng)器由于結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，具有良好的制動(dòng)效果，因此，其在制動(dòng)系統(tǒng)中得到了大力應(yīng)用。鼓式制動(dòng)器主要包含增力式以及雙領(lǐng)蹄式等不同類(lèi)型，當(dāng)落實(shí)制動(dòng)器后，應(yīng)清楚制動(dòng)器半徑，其中制動(dòng)鼓直徑關(guān)乎著汽車(chē)的整體制動(dòng)性能。然而，在該環(huán)節(jié)，務(wù)必要調(diào)整制動(dòng)鼓以及外側(cè)輪輞，讓這兩部分保持適宜間隙，提升散熱性能；

（2）制動(dòng)踏板

旨在通過(guò)制動(dòng)踏板來(lái)保障踏板行程，不允許踏板壁碰到車(chē)輛圍板。同時(shí)，在提升踏板剛性的基礎(chǔ)上，還應(yīng)防范彈性變形問(wèn)題的出現(xiàn)。在汽車(chē)的具體裝配過(guò)程，若制動(dòng)總泵不碰觸輔

力器，則將會(huì)制約踏板行程。對(duì)于制動(dòng)踏板，

其踩踏力一般可依據(jù)

這一公式進(jìn)行核驗(yàn)。在該公式中， Fp是制動(dòng)踏板的實(shí)際踩踏力，在常規(guī)行駛過(guò)程，應(yīng)嚴(yán)格控制踩踏力量，禁止高于 500N；dm是制動(dòng)主缸的具體直徑大??； p是制動(dòng)環(huán)節(jié)的管路壓力；對(duì)于 k和η分別為真空助力比和液壓傳動(dòng)實(shí)際效率；

（3）制動(dòng)主缸以及助力器

制動(dòng)主缸作為制動(dòng)系統(tǒng)形成制動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，它能夠把助力器轉(zhuǎn)移的動(dòng)力加壓，且作用于制動(dòng)液，以此來(lái)達(dá)成液壓制動(dòng)。另外，助力器通常為單膜片結(jié)構(gòu)，并是真空的。通過(guò)膜片能夠把真空結(jié)構(gòu)劃分為真空腔以及大氣腔。大多數(shù)條件下，上述兩腔壓力近乎平衡，然而，當(dāng)制動(dòng)踏板逐步下壓時(shí)，真空閥門(mén)將慢慢關(guān)閉，空氣涌向大氣腔，形成壓力差，同時(shí)，壓力差表現(xiàn)在助力器外圈中，并制動(dòng)主缸，產(chǎn)生效果；

（4）駐車(chē)裝置

從汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)層面來(lái)說(shuō)，駐車(chē)裝置為后輪制動(dòng)裝置。它主要位于汽車(chē)后輪，因此，有時(shí)也將其稱為車(chē)輪制動(dòng)器。其余駐車(chē)裝置主要設(shè)置于汽車(chē)傳動(dòng)軸中，它也有傳動(dòng)軸駐車(chē)器的稱謂。配備駐車(chē)裝置有利于汽車(chē)停放，可增加停放可靠性。因此，我國(guó)面向汽車(chē)駐車(chē)裝置提出了硬性規(guī)定，要求車(chē)輛空載時(shí)，應(yīng)停靠在坡度超過(guò) 20度的坡面，且車(chē)輛輪胎以及路面附著系統(tǒng)禁止小于 0.7，同時(shí)，固定時(shí)間應(yīng)控制在二十分鐘之外。

3.2.3 極限制動(dòng)減速度求解與制動(dòng)距離計(jì)算

當(dāng)制動(dòng)器自身的制動(dòng)力適宜、制動(dòng)裝置滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，車(chē)輪以及路面之間的附著系數(shù)關(guān)乎著車(chē)輛的極限制動(dòng)減速度。對(duì)汽車(chē)而言，當(dāng)配備 ABS系統(tǒng)后，其制動(dòng)系統(tǒng)能夠借助路面附著峰值能夠讓制動(dòng)減速效果趨于理想化。

若制動(dòng)力不滿足極限附著力，當(dāng)車(chē)輪可穩(wěn)步運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，應(yīng)依據(jù) Jmax=Fnlm求解極限制動(dòng)減速度；若車(chē)輪完全抱死，則參照 Jmax=Φs*g求解極限制動(dòng)減速度；若制動(dòng)力高于路面附著力，同時(shí)，車(chē)輪可穩(wěn)步轉(zhuǎn)動(dòng)，則參照 Jmax=Φp*g求解極限制動(dòng)速度。參照求解制動(dòng)距離，在該公式中， t1是制動(dòng)裝置自身

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的延時(shí)時(shí)間， t2是制動(dòng)力提高過(guò)程的時(shí)間，而 v是制動(dòng)過(guò)程車(chē)輛對(duì)應(yīng)的初速度。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)汽車(chē)而言，研究制動(dòng)性能，掌握制動(dòng)穩(wěn)定性，明確制動(dòng)部件的基本參數(shù)能夠讓車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)符合該車(chē)。探討制動(dòng)結(jié)構(gòu)，解析制動(dòng)特點(diǎn)，能夠增加制動(dòng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性，讓車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)滿足車(chē)輛特性，獲得優(yōu)良的制動(dòng)效果，以此來(lái)增加制動(dòng)穩(wěn)定性，強(qiáng)化制動(dòng)的可靠性。

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