纯电动汽车制动系统计算方案.doc

(完整版)纯电动汽车制动系统计算方案目 录前言1一、制动法规基本要求1二、整车基本参数及样车制动系统主要参数22.1整车基本参数22。2样车制动系统主要参数2三、前、后制动器制动力分配33。1地面对前、后车轮的法向反作用力33。2理想前后制动力分配曲线及曲线43.2。1理想前后制动力分配43。2。2实际制动器制动力分配系数4五、利用附着系数与制动强度法规验算8六、制动距离的校核11七、真空助力器主要技术参数12八、真空助力器失效时整车制动性能12九、制动踏板力的校核14十、制动主缸行程校核16十一、驻车制动校核171、极限倾角172、制动器的操纵力校核18前言BM3车型的行车制动系统采用液压真空助力结构。前制动器为通风盘式制动器,后制动器有盘式制动器和鼓式制动器两种，采用吊挂式制动踏板,带真空助力器,制动管路为双回路对角线(X型）布置，安装ABS系统。驻车制动系统为后盘中鼓式制动器和后鼓式制动器两种，采用手动机械拉线式操纵机构。一、制动法规基本要求1、 GB21670乘用车制动系统技术要求及试验方法2、 GB12676汽车制动系统结构、性能和试验方法3、 GB13594机动车和挂车防抱制动性能和试验方法4、 GB7258机动车运行安全技术条件序号项目设计要求(商品定义）国标要求1试验路面干燥、平整的混凝土或具有相同附着系数的其路面2载重满载满载3制动初速度100km/h100km/h4制动时的稳定性-不许偏出2。5m通道5制动距离或制动减速度空载42mm满载44mm70m或6.43 6踏板力110130(0.6g减速度)500N7驻车制动停驻角度-20（ ）8驻车制动操纵手柄力180210400N二、整车基本参数及样车制动系统主要参数2。1整车基本参数项目代号单位数值质量（整备/满载）1320/1845轴距（整备/满载）2750质心距前轴中心线水平距离(整备/满载）1183/1486质心距后轴中心线水平距离（整备/满载)1567/1264质心高度（整备/满载）620/640车轮滚动半径（195/65R15）3082。2样车制动系统主要参数项目代号单位盘/盘中鼓式盘/鼓式前/后制动器制动半径115/120115/115前/后制动器效能因数0.76/0。760。76/2.3制动主缸直径23。8123.81制动主缸总行程15+1515+15前/后轮缸直径57.2/38。157.2/22.22前/后轮缸行程0.3/0.30.3/0.7真空助力器规格8+98+9真空助力比77制动踏板杠杆比3.343。34驻车制动手柄杠杆比7.27。2本车型要求安装ABS三、 前、后制动器制动力分配3.1地面对前、后车轮的法向反作用力在分析前、后轮制动器制动力分配比前，首先了解地面作用于前后车轮的法向反作用力（图1）.由图1,对后轮接地点取力矩得:（1）式中：地面对前轮的法向反作用力，N； 汽车重力,N； -汽车质心至后轴中心线的水平距离,m； -汽车质量，kg； 汽车质心高度，m； 轴距，m； 汽车减速度。对前轮接地点取力矩,得：（2）式中：地面对后轮的法向反作用力，N； 汽车质心至前轴中心线的距离,m。(3）图1制动工况受力简图3。2理想前后制动力分配曲线及曲线3.2.1理想前后制动力分配 在附着系数为的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于附着力；并且前后制动器制动力、分别等于各自的附着力,即：（4）（5)3.2.2实际制动器制动力分配系数实际前、后制动器制动力公式如下：（6）式中：、：前后轮缸液压，Pa; 、：前后轮缸直径，m； 、：前后制动器单侧油缸数目(仅对于盘式制动器而言）; 、：前、后制动器效能因数； 、:前、后制动器制动半径，m； :车轮滚动半径，m.又由公式：（7）由于(8）得到(9）根据以上计算，可绘出空、满载状态时理想前后制动器制动力分配曲线(I线）和实际前、后制动器制动力分配线(线），如图2：图2：I线和线由公式：（10)得实际同步附着系数，此时前、后同时抱死。由以上计算公式，可以算出制动器制动力分配系数，空、满载同步附着系数，计算结果见下表：表1制动器制动力分配系数，空满载同步附着系数名称符号盘/盘中鼓式盘、鼓式制动器制动力分配系数0.6840。686满载同步附着系数0。9620。975空载同步附着系数0。500。52因实际满载同步附着系数=0。962(0。975）与=1接近，会出现前后轮同时抱死的稳定情况；空载状态下同步附着系数=0。50（0。52)=1，这需要通过BM3车装配的ABS系统的EBD标定来避免缺陷。设计方案可行。在不同附着系数的路面上制动时，前、后轴都抱死，此时前后轴的制动力为：（11）满载状态下，在不同附着系数里面上的前、后轴的制动力如表2所示：表2 满载时前、后制动力（N)(N)0.18739350。2183017860.3287225520。4399732350。5520738330.6650143480。7787947780。8934151230。91088853851.0125185563将不同制动力代入到公式（6）可得到理想前后制动器的液压，再减去ABS的波动误差0。1Mpa可得到0.11的路面附着系数的实际轮缸液压具体如下表3所示：表3盘/盘中鼓式实际液压分配空载满载PF/MpaPR/MpaPF/MpaPR/Mpa0。440.690.511.301。001。391.172.561.612。001.883。692.252。522。654.702。942。953。485。593.663。304.376。354.433.575。326.995.243。746。327。506。083.837。387.896。973。848。508。15盘/鼓式实际液压分配空载满载PF/MpaPR/MpaPF/MpaPR/Mpa0.440。700。511.311.001。411.172.591.612.021。883。742。252.552。654。772。943.003.485.673.663。354。376。444。433.625。327.095.243。806。327.616.083。897.388.006。973.898。508。27表4 满载前、后制动器制动力盘/盘中鼓式盘/鼓式P(Mpa)（N)(N）(N）（N）114436681443659229011343290113253435820184358199045816269358162656572743367727433226873140428731398771018947171018946538116475392116475319913104606713104598410145626742145626650表2与表3的数据对比,可以得出：前后制动器提供的制动力满足制动需求。五、利用附着系数与制动强度法规验算利用附着系数见图3.法规要求：（1）、制动强度在0。1-0.61之间，前后轴曲线应在直线q=(z+0。07）/0.85以下。（2)、车辆处于各种载荷状态时,前轴的附着系数利用曲线应位于后轴的附着系数利用曲线之上.但制动强度在0.150。8之间的M1车辆，对于Z值在0.30。45时,若后轴利用附着曲线位于q=z+0。05以下，则允许后轴附着系数利用曲线位于前轴附着系数利用曲线之上。图3：利用附着系数曲线六、制动距离的校核制动距离公式为：(12） -制动初速度，100km/h； 最大制动减速度，； +-制动器起作用时间，0。20.9s取=0.2s在=1的路面上,=9。86。43(=0。8,=7。84）制动距离(=100km/h)，44.970m（57.5m）七、真空助力器主要技术参数真空助力器采用双模片式，膜片直径为8+9英寸真空助力比:7八、真空助力器失效时整车制动性能 助力器完全失效时，制动力完全由人力操纵踏板产生，最大踏板力要求：M1类车500N，此时真空助力器输入力:（13）最大制动踏板力，500N；制动踏板杠杆比,3.34；-踏板机构传动效率，0。95,；代入相关数据,可以得到：1586。5N根据真空助力器输入输出特性曲线可得到此时真空助力器的输出力：图:真空助力器输入输出特性曲线1283.29N系统压力通过下式计算： (14)代入相关数据得：2.88Mpa在真空助力器失效后,制动力将会明显减小,首先需要判断无真空助力时，制动系统提供的制动力时候大于地面对车轮的摩擦力，即车轮是否抱死。满载时,前后制动器制动力分别为：表5盘/盘中鼓式盘/鼓式41404203。28519172003.007满载时，在附着系数为0.7的路面上,前、后轮同时抱死时，地面对车轮的制动力:从结果可以看出，当真空助力器失效后，制动器制动力小于地面对车轮的摩擦力,因此在制动过程中,前、后轮均不抱死。由公式： （15）可以算出减速度。表6反应时间（0。2）初速度法规要求盘/盘中鼓式盘/鼓式减速度-3。333.32GB7258-201250km/h38(a2.9）31.7 m31。45 mGB216702008100 km/h168m121。3 m121。8 mGB7258-200450 km/h38 m31.7 m31.84 mGB12676199980 km/h93.3 m78。5 m78。8 m由以上计算可知，当真空助力器失效后，在满载状态下，制动减速度和制动距离均满足各法规的应急制动性能要求。九、制动踏板力的校核 分析整个制动过程,在附着系数为（)的路面上制动时，前轮的压力首先抱死，当管路中压力继续升高时，前轮制动力不再随管路中压力的升高而增大，但后轮制动力却随压力的升高继续增大，直到后轮也抱死，后轮抱死拖滑时，管路中的压力已经足够大,此时的踏板力即是整车在附着系数（）的路面上制动所需的最大踏板力，显然，当=时，前后轮同时抱死，此时所需要的踏板力即是整车制动的极限踏板力。若不考虑ABS作用,管路的抱死压力应该是在地面的附着系数达到同步附着系数时管路中的压力,满载状态时，=1，校核前轮刚要抱死时的踏板力。此时， 代入公式（6），得P=8.60Mpa由液压公式（13）得满载状态下，表5盘/盘中鼓式盘/鼓式0。6G满载前轮制动力65016501系统液压(Mpa）空载3.663。66满载6.356.44踏板力（Mpa)空载8787满载1511531G满载前轮制动力1251812518系统液压（Mpa）空载6.976.97满载8。608.60踏板力（Mpa）空载166166满载202202所需踏板力:踏板力小于500N，符合法规对制动踏板的要求，设计方案合理.十、制动主缸行程校核制动主缸工作行程可通过下式计算：（16)软管膨胀量计算：（17)式中：、 前、后制动器制动行程，实验数据：0。20.4,取0。3; 、 前、后轮缸及软管因膨胀而吸收的液量，； 常数，；前、后轮缸及软管因膨胀而吸收的液量通过做试验得到。 当在附着系数为的路面上，管路抱死压力见表3，表3由上图曲线得到前、后轮缸的需液量分别为，。软管膨胀量:=总需液量：主缸工作行程：30缸有效行程大于主缸全行程的60%，建议将主缸行程增大至18+18。十一、驻车制动校核1、极限倾角根据汽车后轴车轮附着力与制动力相等的条件,汽车在角度为的上坡路和下坡路上停驻时的制动力、分别为：可得汽车在上坡路和下坡路上停驻时的坡度角、分别为:因此，满载时汽车可能停驻的极限上、下倾角见表6.表6 0.13.143.000.26.425。850.39。818.550.413。3111.100.516.8813。510.620。5115。770.724.1617。890.827。8019。890.931.4121。76134.9623.512、制动器的操纵力校核驻车制动系统参数主要有杠杆比、驻车制动器效能因数(或杠杆比、杠杆长度）。满载时，在坡度为的坡道上驻车，理论上所需制动力： （214）式中： 坡度为的坡道上驻车所需的制动力，N； 汽车满载质量，kg；驻车制动时制动力矩平衡,有: （2-15）故： (216) 驻车制动手柄力，N; 汽车满载质量，kg； 车轮静半径,； 驻车制动器效能因数； 制动器驻车制动半径,; 驻车制动手柄杠杆比； 制动器拉杆杠杆比; 驻车制动效率；后制动器为盘式制动器且与驻车机构共用一个制动器,驻车机构采用双向增力.表22为驻车制动系统的相关参数。表7驻车机构盘/盘中鼓式盘/鼓式摩擦因数0.380。38上坡效能因素3。52.3下坡效能因素3.52。3制动器驻车有效半径86。5mm115制动手柄杠杆比7.27.2制动器拉杆杠杆比66.27驻车制动效率0。50。5得到满载时。驻车手柄力为表8盘/盘中鼓式盘/鼓式166。7182。7法规要求500N，通常设计阶段200N,能满足要求。第 22 页 / 共 14页