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（制动系统匹配计算讲课提纲及内容）
课时_____
一 制动系统匹配计算提纲及内容
1、 制动系统匹配计算的目的与要求
制动系统匹配设计主要是根据设计任务书的要求，整车配置、布置及参数，参考同类车型参数，选择制动器型式、结构及参数，然后校核计算，验证所选参数是否满足设计任务书及法规的要求，满足要求后初步确定参数。
公司目前车型主要是M1、N1类，操纵系统为液压操纵、真空助力。因此，本匹配计算主要以上述车型及操纵系统为基础进行基础制动系统及调节装置的匹配计算，ABS或ESP的匹配计算由配套厂家完成。
GB12676-1999《汽车制动系结构、性能和试验方法》、GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》，GB13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》等对制动系的性能、要求及试验方法都作了详细的规定，因此，制动系设计首先应满足以上法规的要求。同时，为提高整车性能，不同级别的车型，又会对制动性能提出高于以上标准的要求，这些要求会在设计任务书中体现，因此，对设计任务书要求高于法规要求的，要按设计任务书要求设计。
2、制动系统主要参数的选择
制动系统参数选择形式多样，可根据实际情况、用不同的方法确定，以最终保证设计参数合理为准。如：
轴荷、重心位置相近的车辆，可借鉴采用参考车型数据；平台化产品，可借用部分参数，选择其它参数；选择参数后要进行校核计算，满足要求后就可以采用；下面以无参考样车时的设计为例，简要说明制动系统主要参数选择的一般步骤。
制动系统参数选择的一般步骤如下：
（1） 了解整车配置并输入与制动系统有关的整车参数及要求。输入的参数及要求如表2 表2 与匹配计算有关的整车参数及要求 序号 1 2 3 4 5 6 7 参 数 整车空/满载质量 轴距 空载/满载质心高 空载/满载前轴到质心水平距离 空载/满载后轴到质心水平距离 前/后轮胎滚动半径 制动系统配置及其它要求 2、 对前后制动器型式的要求。 代 号 mk/mm 单位 kg mm mm mm mm mm 数 值 备注 通用代号m 通用代号hg 通用代号a 通用代号b 前后轮胎一致时代号R L hgk/hgm ak/am bk/bm R1/R2 1、 装配ABS还是ESP还是感载比例阀
3、 对管路形式的要求 4、 其它要求。 （2） 初步选择系统主要参数。 （3） 制动器及相关参数选择及计算。 （4） 操纵系统主要参数选择及计算。
2.1初步选择系统主要参数
在确定制动器参数之前，需初步选择同步附着系数、制动力分配系数及液压系统工作压力。
根据整车提供的参数，绘出理想制动力分配I曲线，参考同类车型、根据ABS或比例阀的一般要求，可以
确定空载或满载时的同步附着系数，然后，计算出制动器制动力分配系数，绘出β线。将I、β曲线进行分析比较，初步选择合适的制动力分配系数。 2.1.1 理想制动力分配曲线绘制
1、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力
不考虑制动时的空气阻力、滚动阻力、轴承摩擦力、传动系阻力、坡度等，制动时地面作用于前、后车
轮的法向反作用力如图3-1所示：
由图3-1，对后轮接地点取力矩得:
Fz1L?Gb?mdudthg ……………………………………………（2-1）
式中：Fz1 ——地面对前轮的法向反作用力，N；
G ——汽车重力，N；
b ——汽车质心至后轴中心线的水平距离，mm；
m ——汽车质量，kg；
hg
——汽车质心高度，mm；
L ——轴距，mm；
dudt ——汽车减速度，m/s2。
图1 制动工况受力简图
对前轮接地点取力矩，得:
Fz2L?Ga?mdudthg ………………………………………………………（2-2）
式中：Fz2 ——地面对后轮的法向反作用力，N；
a ——汽车质心至前轴中心线的距离，m。
2 理想的前、后制动器制动力分配曲线—I曲线
（1）、地面制动力FB：地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，其方向与车轮旋转方向相反。
（2）、制动器制动力Fμ：轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，又称制动周缘力。与地面制动力方向相反，当车轮角速度ω>0时，大小亦相等，且Fμ仅由制动器结构参数决定。即Fμ及取决于制动器的结构型式、结构尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比。 Fμ=Tμ /R
………………………………………………………（2-3）
式中：T μ —制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反。 R—车轮有效半径。 （３）理想的前、后制动器制动力分配
在附着系数为?的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和Fu(?F?1?F?2)等于汽车与地面附着力F?(?F?1?F?2)；并且前、后轮制动器制动力F?1、F?2分别等于各自的附着力
F?1、F?2，即：
F?1?F?2?FB1?FB2?F????G??F?1?FB1?F?1???Fz1?…………………………………………………（2-4）
?F?2?FB2?F?2???Fz2?在上述条件下，
dudt?F?1?F?2m、（2-2）、（2-4）可得以下公式： ???g，由（2-1）
F?1?F?2?GLGL(b??hg)? …………………………………………………（2-5） (a??hg)? …………………………………………………（2-6）
F?21G?[2hgb?24hgLGF?1?(Gbhg?2F?1)] ……………………………（2-7）
式中：F?1、F?2－前、后轴车轮的制动器制动力； FB1、FB2－前、后轴车轮的地面制动力； ф－附着系数；
F?1、F?2—前、后轴附着力
将（2-7）可绘成以Fμ1 、Fμ2为坐标的曲线，即为理想的前后、轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线。
根据式（2-4）的第一式，按不同ф值作图，得到一组与坐标轴成45°的平行线，绘在I曲线图上，以便分析使用。
2.1.2同步附着系数及制动器制动力分配系数的初步选择 1、同步附着系数
同步附着系数φ0是汽车制动时前、后轮同时抱死时的路面附着系数。
同步附着系数的选择首先要满足制动稳定性的要求，然后要有高的制动效率并满足应急制动等的要求，见表1。对制动稳定性的法规进行分析：附着系数在0.2-0.8之间时除个别很小的区段外，均要求前轮先抱死，所以同步附着系数应≥0.8，但满足此要求后，制动时前轴负荷较大，制动效率低，所以一般都要加装制动力调节装置。
另外，同步附着系数的选择还要结合整车的使用条件、轴荷分配、管路布置、配置综合考虑。经常在良好的路面上使用且车速较高的车辆，为保证制动时的稳定性，同步附着系数可选的大一点。对管路布置为II型的制动系统，要考虑单回路失效的应急制动效能；制动系统配置ABS时要满足ABS匹配的基本要求。
对装ABS的车辆同步附着系数满足ABS匹配要求即可，一般应在0.5-1.0为宜。K1无ABS时的同步附着系数：空载0.48,满载0.65。CH071参考车：空载0.60,满载0.81
装感载比例阀时，拐点后的空、满载同步附着系数应≥0.8。K1配感载比利阀时的同步附着系数：空载0.97,满载0.85。K2配感载比利阀时的同步附着系数：空载1.04,满载1.30。
2、制动器制动力分配系数
前制动器制动力与汽车总的制动器制动力之比，称为制动器制动力分配系数。由于在附着条件所限定的 范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力，因此?又通称为制动力分配系数。
??F?1F??F?1F?1?F?2 …………………………………………………（2-8）
3、制动器制动力分配系数的初步选择
根据已作出的I曲线图、法规要求、制动效率初步选择空、满载同步附着系数，然后计算制动器制动力分配系数。
I曲线由整车参数确定，45°的平行线反映的是在某一附着系数下的前、后地面制动力间的关系。如果选定一个同步附着系数，与这一附着系数对应的45°的平行线与I曲线的交点，也应是I曲线与β线的交点，过交点与原点的直线即为无制动力调节装置时的?曲线；β线与I曲线所包围的面积反映制动效率的高低，包围面积越小，效率越高。
装感载比例阀时，制动力分配曲线如下图2，可以参考同类车型、法规要求选择拐点前的制动力分配线并确定拐点；再选择拐点后的空载（或满载）同步附着系数，作出拐点后的空载（或满载）β线，一般空、满载拐点后的β线平行，所以可作出拐点后的另一条β线，再根据45°的平行线就可以确定满载（或空载）的同步