汽车制动系统设计方法研究

汽车制动系统设计方法研究

作者：王怀吉

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2016年第01期

摘 要：要对路面的附着系数进行充分的利用，并且避免汽车车轮发生滑动，必须对汽车制动系统进行科学的设计。本文对汽车制动进行了简要的动力学分析，并对汽车制动的理想条件进行简要的探讨，分析了具体的汽车制动系统设计方法，希望对汽车制动系统的设计提供一些参考。

关键词：汽车;制动系统;设计方法

对汽车的制动系统进行科学的设计非常重要，通过 EBD 电子制动力分配系统和ABS 制动防抱死系统能够有效地控制作用在车轮上的力矩，避免由于左右道路不同的附着系数引起的附加转向力矩，使汽车的方向出现失控。 1 对汽车制动进行动力学分析

1.1 分析汽车行驶受力 下图1为汽车行驶时的整车受力分析，其中车轮滚动半径为r、轮缘对地面的作用力为Ft、传动系机械效率为ηT、变速器速比为ig、主传动器速比为i0、飞轮角加速度为dωe/dt、飞轮转动惯量为If、发动机曲轴输出转矩为Ttq、经传动系传至车轮轮缘的转矩为Tt、空气阻力为Fw、前轴对车身的阻力为Fp1、后轴对车身的推力为Fp2、加速度为du/dt、车身质量为m3。

图1 ;汽车行驶受力图

1.2 分析附着力制动器制动力、地面制动力之间的关系 汽车行驶过程中的附着力、制动器制动力、地面制动力之间存在一定的关系，如图2其中制动器制动力为Fμ、地面附着力为Fφ、地面制动力为Fxb。在忽略其他阻力的情况下，如果具有较小的踏板力，并且没有完全消除制动器的间隙，那么制动器制动力为0，地面制动力为0，地面制动力等于制动器制动力。如果地面制动力达到了最大值，与制动器制动力相等，那么地面制动力达到最大值时会与地面附着力相等。如果制动器制动力大于地面附着力，地面制动力与地面附着力相等，那么当制动器制动力不断增加时地面制动力不会随之增加[1]。

图2 ;附着力、制动器制动力、地面制动力之间的关系图

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1.3 分析滑移率与制动力系数 通过分析汽车制动过程中轮胎胎面在地面留下的印记，能够对滑移率进行分析。从滚动到抱死，轮胎胎面会在地面上留下3个阶段的印记。第一阶段留下的印记基本相同于轮胎花纹，说明车轮基本为单纯滚动状态。第二阶段会留下较为模糊但仍可辨别的花纹，说明地面和轮胎面之间形成了逐渐增加的滑动成分，该阶段的车轮状态为边滚边滑。到第三阶段地面上只会留下粗黑的拖痕，这是车胎完全抱死之后产生拖划的痕迹[2]。 2 理想的汽车制动条件

2.1 分析汽车前后车轮的受力情况 汽车的行驶安全性会直接受到制动系的影响，这就需要将合理的制动系结构和制动性能确定下来。

2.2 汽车前后轮的同步滑移条件 一般情况下，两轴汽车的前制动器和后制动器的制动力之间的比值是固定的，也就是制动器的制动力分配系数。并使用汽车前、后制动器制动力的实际分配线来对汽车制动性能进行反映。只有在同步附着系数的路面上，才能实现汽车前后轮的同时抱死，避免滑移[3]。

2.3 汽车前后轮制动力分配的理想特性 在汽车制动时，前后轮的垂直荷载会随时发生变化。如果要是同步滑移的条件得到满足，那么就要使制动器的制动力也能够随之变化，从而形成理想的前后轮制动力分配特性曲线。 3 汽车制动系统的设计方法

3.1 汽车前后制动器产生的制动力的分配曲线 根据已知的质心的位置 L2、总质量m、质心高度hg、汽车轴距L，并以汽车前制动器制动力与后制动器制动力之间的理想分配关系式为依据，将汽车前后制动器产生的制动力的分配曲线绘制出来。

3.2 对同步附着系数进行确定 在计算制动器的制动力矩之后，就可以将前制动器与后制动器之间的制动力分配比例计算出来，并以该曲线为依据来计算同步附着系数。也就是理想的前、后轮制动器制动力分配曲线与该曲线的交点[4]。

3.3 对车型的制动器制动力进行确定 对同步附着系数进行确定之后，就可以对前轮和后轮制动力矩之间的比值进行计算。与此同时，还要以汽车满载情况下，在混凝土路面和柏油路面上的紧急制动到前轮抱死为依据，将前轮制动器的最大制动力矩计算出来。然后再以该比值为依据，将汽车后轮制动器的最大制动力矩计算出来。这时就可以了解在汽车空载的情况下，并调节其比例阀之后，当时情况下地面的制动力大于后面制动器提供的制动力。如果汽车处于满载情况，那么当时情况下地面提供的制动力就小于后面制动器提供的制动力。 4 结语

本文简要分析了汽车的制动过程，并以此为基础对汽车制动系统设计中的相关系数和关系进行了简要的分析，以此为基础来进行汽车制动系统的设计。汽车制动系统对于汽车行驶的安

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全性和稳定性有着直接的影响，必须对其进行科学的设计，保障汽车的制动性能，避免发生安全事故。 参考文献：

[1]黄安华，杨世轶，孙楠.浅谈汽车的制动系统（一） 制动系统的组成与分类[J].驾驶园，2010（03）.

[2]蒙佳欢.汽车发动机排气门辅助制动系统试验分析[J].西部交通科技，2010（06）. [3]冯俊，王瑞霞，孙彦东.一种应用于履带式工程机械的辅助制动系统[J].工程机械，2012（04）.

[4]余志生.汽车理论[M].清华大学，2012.