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1、電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 2 / 44 閭9中女羯7大學(xué) SHAND0NGUNIVERS1TY OF TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 電動(dòng)汽車氣壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院：交通與車輛工程學(xué)院 專 業(yè)： 交運(yùn)1202 學(xué)生姓名： 雷威 學(xué) 號(hào)： 12110202112 指導(dǎo)教師： 魯力群 2016年6月 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 摘要 制動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的一個(gè)重要構(gòu)成部分，它的工作性能會(huì)影響電動(dòng)汽車的 安全性。電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)是用以強(qiáng)制行駛中的電動(dòng)汽車減速或泊車、使下坡行 駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的遇上電動(dòng)汽車在原地

2、保持不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度提高的日趨增大，為了確保 行車安全，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的工作可靠性顯得非常重要。也只有制動(dòng)效能良好、 制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠的電動(dòng)汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。 氣壓制動(dòng)是最常見(jiàn)的制動(dòng)系統(tǒng)，多用于中重型汽車。氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展 最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其供能裝置和傳動(dòng)裝置全都是氣壓式的。其控制裝置 大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制元件組成。本文以榮威E50電動(dòng)汽 車為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析和計(jì)算對(duì)其氣壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，討論氣壓 制動(dòng)系統(tǒng)在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：氣壓制動(dòng)；制動(dòng)性；電動(dòng)汽車；制動(dòng)裝置； 2 / 44

3、 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) Abstract Electric vehicle braking system is an important part, it directly affects the safety of electric vehicles electric vehicle braking system is used to force the running of the electric vehicle to slow or stop, the downhill driving car speed remained stable and was not in electri

4、c vehicles in situ resides not actuating mechanism. With the rapid development of Expressway and increase the speed and traffic density increasing day by day, in order to guarantee the traffic safety, vehicle braking system working reliability becomes more and more importannt. Only the braking effic

5、iency, good brake system work reliable electric vehicle, in order to give full play to its dynamic performance. The barometric brake system is the most familiar power servo brake system. The baiometric brake system is the first development of a dynamic braking system. Its energy supply all equipmen

6、t and gear-type pressure Most of the control device is a brake pedal and the brake and other institutions formed the original. In this paper, the application of Roewe E50 electric car, Through theoretical analysis and calculation of the structure of its air brake system design, discussion of air bra

7、ke system on pure electric vehicles. Key words: barometric brake syste;rake performance; Electric vehicle; Brake rigging 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 目錄 摘要 I Abstract I I 目錄 111 第一章緒論 1 1.1 課題背景與意義 1 1.1.1 電動(dòng):氣車歷史 1 1.1.2 我國(guó)電動(dòng)車行業(yè)現(xiàn)狀 2 1.1.3 電動(dòng)5氣車發(fā)展前景 3 1.2 制動(dòng)系統(tǒng)的作用 4 1.3 氣壓制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 5 1.4 本文研究?jī)?nèi)容 5 第二章制動(dòng)系

8、的總體設(shè)計(jì) 6 2.1 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 6 2.2 制動(dòng)系的參數(shù)選擇 6 2.3 前后軸制動(dòng)力分配系數(shù)與同步附著系數(shù)的確定 7 2.3.1 確定同步附著系數(shù) 7 2.3.2 確定前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù)P 9 2.4 本章小結(jié) 9 第三章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 10 3.1 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 10 3.2 鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù) 11 3.2.1 確定制動(dòng)鼓直徑D 11 3.2.2 摩擦襯片寬度b及包角 13 3.2.3 摩擦襯片初始角的選取 14 3.2.4 確定摩擦襯片的型號(hào)及摩擦系數(shù) 14 325摩擦襯塊內(nèi)徑R1與外徑R2 15 326摩擦襯塊工作面積A 1

9、5 3. 3制動(dòng)器制動(dòng)因數(shù)的計(jì)算 15 3.4制動(dòng)鼓主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 3.4.1 摩擦材料 17 3.4.2 制動(dòng)鼓 17 3.4.3 制動(dòng)蹄 18 3.4.4 制動(dòng)底板 19 345制動(dòng)蹄的支承 19 3.4.6 凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu) 19 3.5本章小結(jié) 19 第四章氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 4.1氣壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 20 4.2制動(dòng)氣室 21 4. 3儲(chǔ)氣罐 23 4. 4空氣壓縮機(jī) 26 4. 5制動(dòng)管路的選擇 28 4. 6本章小結(jié) 28 第五章制動(dòng)性分析 29 5.1 制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo) 29 5.2 制動(dòng)距離s 29 5.3 摩

10、擦襯片（襯塊）的磨損特性計(jì)算 31 5.4 本章小結(jié) 33 第六章總結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 36 6 / 44 37 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 第一章緒論 1.1 課題背景與意義 當(dāng)今社會(huì)的重要交通工具是汽車，為人們提供了便捷、舒適的出行方式。但是傳 統(tǒng)燃油車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生了大量的有害廢氣，并加劇了對(duì)不可再生資源資源 的依賴。在能源方面，目前全球汽車大約9.2億輛，并以每年3000萬(wàn)輛的速率 增長(zhǎng)，估計(jì)到2020年全球汽車將增加到112億輛，主要增幅來(lái)自發(fā)展中國(guó)家。 就整體而言，我國(guó)傳統(tǒng)能源汽車的研發(fā)水平、自主創(chuàng)新能力，與世界水平相 比仍有不小差距。但在新能

11、源汽車方面，我國(guó)并不落后。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，以 汽車動(dòng)力電氣化為主要特征的新能源電動(dòng)汽車技術(shù)飛速發(fā)展。油電混合技術(shù)進(jìn) 入產(chǎn)業(yè)化，鋰電池技術(shù)取得重大突破，燃料電池技術(shù)不斷進(jìn)步。 我國(guó)目前每天有超過(guò)9億度低谷電，可供大約5000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車充電。我國(guó) 鋰資源、稀土資源和鎂資源豐富，可為電動(dòng)汽車關(guān)鍵部件提供原材料資源保障。 我國(guó)電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車等輕型電動(dòng)車已超過(guò)5000萬(wàn)輛，在全球處于領(lǐng)先 地位，這為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)。 人們對(duì)電動(dòng)汽車的興趣不斷上升，主要有以下幾個(gè)原因： 1、電動(dòng)汽車產(chǎn)生的污染比汽油動(dòng)力車要少，因此從環(huán)保方面考慮，電動(dòng)汽車是 汽油動(dòng)力車的一種合適的替代方案。

12、2、任何有關(guān)混合動(dòng)力車的新聞報(bào)道也會(huì)談?wù)摰诫妱?dòng)汽車。 3、由燃料電池提供動(dòng)力的車是電動(dòng)汽車，而燃料電池現(xiàn)已在新聞中受到了廣泛 的關(guān)注。 4、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)正在逐步被電動(dòng)馬達(dá)替換。 5、電動(dòng)馬達(dá)從燃料電池獲取動(dòng)力。 1.1.1 電動(dòng)汽車歷史 電動(dòng)汽車的歷史并不比內(nèi)燃機(jī)汽車短，它也是最古老的一種汽車，在一定 程度上要比Otto cycle engine還要早。Robert - Anderson從1832年開(kāi)始， 通過(guò)7年時(shí)間研發(fā)出電動(dòng)車。1835年，荷蘭教授Si brandus Stratingh設(shè)計(jì) 了一款小型電動(dòng)車，他的助手克里斯托弗-貝克負(fù)責(zé)制造。然而更有使用價(jià)值， 更成功的電動(dòng)車，T

13、homas - Davenport 和 Robert - Davidson 于 1842 年開(kāi)發(fā)， 他們第一次使用了不可充電電池。 加斯東普蘭特在1865研發(fā)電池，Camille - Frey在1881對(duì)電池的改進(jìn)， 增加電池容量，為電動(dòng)汽車的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。弗朗茨Kravogl于1867 年的巴黎世博會(huì)推出的一二輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車是重大突破。法國(guó)和英國(guó)成為 第一批支持發(fā)展電動(dòng)汽車的國(guó)家。1881年十一月，不古斯塔夫在巴黎舉辦的國(guó) 際電力博覽會(huì)上，通過(guò)三輪電動(dòng)汽車的示范效應(yīng)成功的引起了世人的注意。 1885年起，直到1915年，電動(dòng)汽車迎來(lái)了第一次黃金時(shí)期。這一期間，因 為車用內(nèi)燃機(jī)技術(shù)

14、相對(duì)于電動(dòng)汽車還是比較落后，行駛距離短，工作不穩(wěn)定， 維修技術(shù)跟不上等許多方面不及電動(dòng)車，所以電動(dòng)車在這一時(shí)期被廣泛認(rèn)同。 1967 年 General Motors Corporation 與 Ford Motor Company 分別開(kāi)發(fā)了 新式電動(dòng)汽車。此后，General Motors Corporation利用自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，迅 速建成了全球第一家電動(dòng)汽車總裝廠，正式將電動(dòng)汽車的量產(chǎn)化推向了世人的眼 中。Citroen、Peugeot也不甘落后，通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車的自我理解與技術(shù)消化， 利用現(xiàn)有車輛經(jīng)過(guò)改造也擁有了一批自主產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車。以此為契機(jī)，全球掀 起了電動(dòng)車熱潮。 自180

15、0年以來(lái)，電動(dòng)車方面的技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，國(guó)內(nèi)外電動(dòng)車的研發(fā)有了質(zhì) 的飛躍，其中最為關(guān)鍵的突破就在蓄電池上。氫鍥電池、鐵電池、鋰離子和鋰聚 合物電池在電動(dòng)車上應(yīng)用徹底改變了人們對(duì)鉛酸蓄電池的依賴，這些新型電池有 效地改善了蓄電池的容量，使得汽車擁有足夠的動(dòng)力和續(xù)航能力，而成本的下 降也讓現(xiàn)代電動(dòng)車逐漸成型并量產(chǎn)。 1.1.2 我國(guó)電動(dòng)車行業(yè)現(xiàn)狀 汽車如今己經(jīng)成為了人們生活中的必需品，無(wú)論是工作上班，還是外出游 玩，都需要一輛汽車來(lái)給我們帶來(lái)舒適與便捷。在我國(guó)，這種情況更加顯著，經(jīng) 過(guò)了 50多年的發(fā)展，我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)比較成熟，然而在某些方面，對(duì)比國(guó) 外的發(fā)展水平還是有一定差距。在加入WTO之

16、后，我們?cè)?jīng)一度認(rèn)為國(guó)內(nèi)的汽 車行業(yè)會(huì)被國(guó)外沖擊，但是事實(shí)上，在加入WTO的第一年，進(jìn)口汽車所占據(jù)的 市場(chǎng)不到4%,這無(wú)疑是個(gè)巨大的喜訊。在這個(gè)前提下，國(guó)內(nèi)的各個(gè)汽車廠商大 力加快生產(chǎn)，我國(guó)如今已經(jīng)是繼美國(guó)，日本之后的全球第三大汽車大國(guó)。就目前 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的發(fā)展情況，我覺(jué)得我們?cè)谖磥?lái)應(yīng)該集中做到以下幾點(diǎn)： 1.增強(qiáng)企業(yè)與高校，企業(yè)與相關(guān)研究所的合作，提高研發(fā)能力。 2.加快汽車產(chǎn)業(yè)集群化建設(shè)。 2 / 44 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 3 .扶持龍頭企業(yè)，充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的帶動(dòng)效應(yīng)。 4 .加強(qiáng)創(chuàng)新與國(guó)際市場(chǎng)的開(kāi)拓。 1.1.3電動(dòng)汽車發(fā)展前景 近年來(lái)，由于石油資源匱竭，大氣

17、污染，全球變暖等事件，使得人們?cè)絹?lái)越 擔(dān)心環(huán)境惡化所帶來(lái)的不良后果。根據(jù)相關(guān)資料的表述，當(dāng)今世界石油產(chǎn)量的 30%左右都被汽車消耗，在2015年，世界石油產(chǎn)量突破39億噸，這對(duì)全球的大 氣所產(chǎn)生的污染是不能忽略的。在世界范圍內(nèi)各地對(duì)城市的大氣狀況檢測(cè)也日 趨完善，汽車尾氣成為了城市大氣污染的主要污染源。在這些大氣污染中，CO,, 一 NO, SO),粉塵,微粒，都是城市大氣污染的元兇。然而在汽車數(shù)量較少的城市 和農(nóng)村，空氣質(zhì)量往往要優(yōu)于汽車數(shù)量多的大城市。 因此在大家使用汽車的同時(shí):城市的環(huán)境也在逐漸變差，汽車數(shù)量的增加也 給環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力。我國(guó)已經(jīng)意識(shí)到這種危險(xiǎn)局面不能持續(xù)下去，所以

18、決 定全力支持電動(dòng)汽車的發(fā)展，同時(shí)提出“低碳，環(huán)?！钡目谔?hào)，目的就是避免 環(huán)境加劇惡化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 當(dāng)人們苦思冥想如何改變環(huán)境惡化的局面時(shí)，電動(dòng)汽車逐步走進(jìn)公眾視野， 低碳，環(huán)保，清潔，高效，這些都是燃油汽車所不能比擬的。 當(dāng)然，電動(dòng)汽車的缺點(diǎn)也很明顯： 1 .電池的壽命短并且更換的費(fèi)用非常高。 2 .電動(dòng)汽車所攜帶的電池使得空載情況下也比燃油車重。 3 .單次充電行駛里程短。 4 .無(wú)法像燃油車加油那樣充電方便。 從上述缺點(diǎn)可以看出，限制電動(dòng)車發(fā)展的主要問(wèn)題集中在電池和續(xù)航能力 上。燃油車能夠走到今天也是經(jīng)歷了很多技術(shù)上的難題，只要解決這些問(wèn)題，突 破這個(gè)瓶頸，電動(dòng)汽車的

19、發(fā)展才能走向一個(gè)新的高度。 在我國(guó)，因?yàn)槭唾Y源不是很豐富，發(fā)展電動(dòng)汽車變得尤為重要。在我國(guó)的 經(jīng)濟(jì)發(fā)的展過(guò)程中，石油消耗所帶來(lái)的巨大負(fù)面影響不能忽視，因此，我國(guó)迫切 的需要研發(fā)出高效節(jié)能的電動(dòng)汽車來(lái)緩解這一壓力，為經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展奠定良 好的基礎(chǔ)。再者就是我國(guó)有較強(qiáng)的科研能力，這方面的儲(chǔ)備知識(shí)也不弱，國(guó)內(nèi)目 前有大量的研究所和高校都在這個(gè)領(lǐng)域攻堅(jiān)克難，這使得我們?cè)谶@個(gè)行業(yè)有較大 的話語(yǔ)權(quán)。這些年來(lái)，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)商進(jìn)入電動(dòng)汽車生產(chǎn)這個(gè)行業(yè)， 3 / 44 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 榮威，申沃，吉利，江淮，宇通，長(zhǎng)安等很多廠商都擁有自己的電動(dòng)汽車型號(hào)并 量產(chǎn)進(jìn)入市場(chǎng)。 顯而

20、易見(jiàn)，電動(dòng)汽車越來(lái)越被公眾接受，這進(jìn)而刺激了各個(gè)汽車生產(chǎn)廠商對(duì) 這一領(lǐng)域的介入，一系列的連鎖效應(yīng)使得電動(dòng)汽車的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展時(shí) 期，抓住機(jī)遇，深入研究電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，是領(lǐng)先于國(guó)際的唯一途徑。 1.2制動(dòng)系統(tǒng)的作用 現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍的就是汽車，它被公眾認(rèn)為是最方便的交 通設(shè)施。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車底盤的重要系統(tǒng)。它是一種裝置，它可以使汽車停 止移動(dòng)，并保持靜止。制動(dòng)器作為最重要的安全件，它能夠直接制約汽車的運(yùn)動(dòng) 使其進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。汽車制動(dòng)性能與汽車行駛安全性有關(guān)，其重要性是顯而易見(jiàn) 的。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，擁有私家車的人也越來(lái)越多，公路上的車流量也在成 比例增長(zhǎng)，這種

21、情況下對(duì)汽車的安全性和可靠性也相應(yīng)變高，為確保人身和車輛 的安全，汽車必須具備相當(dāng)可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題就是設(shè)計(jì)一套 能夠用于電動(dòng)汽車的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)。 通過(guò)查閱相關(guān)的資料，運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，確定榮威E50制動(dòng)系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這套系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到以下幾點(diǎn)要求: 1 .制動(dòng)效能能夠滿足汽車的需要并且不礙于汽車行駛安全性； 2 .制動(dòng)管路選擇X型回路以確保系統(tǒng)工作的可靠性； 3 .設(shè)計(jì)電控裝置防止空壓機(jī)負(fù)載啟動(dòng)； 4 .在進(jìn)行材料選擇時(shí)，使用對(duì)人體無(wú)害的材料。 一個(gè)優(yōu)秀的駕駛員在操作汽車行進(jìn)過(guò)程中會(huì)不斷地使用制動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的 制動(dòng)控制

22、，所以說(shuō)車輛在制動(dòng)方面的好壞程度將直接影響到駕駛員及乘員的健康 和交通質(zhì)量，因此車輛的制動(dòng)性是評(píng)價(jià)一輛車好壞的重要因素。出于種種考慮在 設(shè)計(jì)生產(chǎn)車輛時(shí)汽車的制動(dòng)性一直擺在一個(gè)十分突出的位置。在車輛制動(dòng)過(guò)程中 我們都知道有一個(gè)反向作用力，其實(shí)這個(gè)過(guò)程是車?yán)酥苿?dòng)時(shí)收到一個(gè)與開(kāi)始制動(dòng) 時(shí)反向的力，優(yōu)秀的，相應(yīng)的汽車有一個(gè)與行駛方向相反加速度，這樣讓汽車的 速度不再和以前一樣快速最終停止，由此來(lái)看，汽車制動(dòng)過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的 過(guò)程，所以世界上任何一種汽車的生產(chǎn)設(shè)計(jì)定型都會(huì)分析制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì) 算。正是由于汽車制動(dòng)過(guò)程十分復(fù)雜,所以在現(xiàn)實(shí)生活中只能通過(guò)建立簡(jiǎn)化模型 來(lái)分析，我們?cè)u(píng)價(jià)汽車的制動(dòng)性主要有

23、下列三個(gè)方面： 1）制動(dòng)效能：即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度； 2）制動(dòng)效能的恒定性:即抗熱衰退性； 3）制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性； 實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)一輛汽車的制動(dòng)性好壞就需要我們來(lái)進(jìn)行道路 實(shí)驗(yàn)。在道路實(shí)驗(yàn)上我們一般需要測(cè)定一下幾個(gè)參數(shù)一是測(cè)定冷制動(dòng)以及高溫下 汽車的制動(dòng)距離，二是制動(dòng)減速度，三是制動(dòng)時(shí)間。還有就是一個(gè)比較重要的方 面就是要測(cè)定在轉(zhuǎn)彎與變更車道時(shí)汽車制動(dòng)的方向穩(wěn)定性。道路實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谝欢ǔ?度上反映汽車制動(dòng)性能的好壞，但是由于基礎(chǔ)條件要求太高，所以很多車企經(jīng)常 是使用一些室內(nèi)試驗(yàn)裝置用來(lái)測(cè)試汽車的制動(dòng)裝置的詳細(xì)參數(shù)，來(lái)查看汽車的制 動(dòng)性好壞。我國(guó)現(xiàn)今室內(nèi)試驗(yàn)裝置主要有

24、兩種，一種是平板式，另一種是滾筒式， 在上述的兩種方式中都是通過(guò)一種間接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車制動(dòng)裝置的測(cè)評(píng)。 1.3 氣壓制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 在最早對(duì)動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的研究上，氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)主要的方面。為何叫做氣 壓制動(dòng)呢？就是因?yàn)槠鋫鬏斞b置和其能量供給方面是啟動(dòng)式的。因?yàn)槭亲钤绲膭?dòng) 力制動(dòng)系統(tǒng)，以及其他原因使得在制動(dòng)系統(tǒng)上氣壓制動(dòng)成為了主要的方式。氣壓 制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是在制動(dòng)過(guò)程中以獲得較大的制動(dòng)力，且主車輛與被拖的掛車以及汽 車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)在某些重型貨 車等上被廣泛的運(yùn)用。但是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)不全是優(yōu)點(diǎn)，其也有不少的缺點(diǎn)主要有 整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)因氣壓制動(dòng)系統(tǒng)

25、組成復(fù)雜而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，制造價(jià)格高昂，還 有就是因?yàn)闅鈮褐苿?dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在其管路中氣體壓力的出現(xiàn)和消失都較慢有 一定的延遲，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，我們?cè)诂F(xiàn)有條件下一般加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)控制 元件——繼動(dòng)閥和快放閥氣壓。因?yàn)闅鈮褐苿?dòng)系統(tǒng)的種種不足，使得在工作時(shí)出 現(xiàn)氣體壓力的管路壓力達(dá)不到要求，從而我們只能將其在制動(dòng)器之外合適處安放, 再通過(guò)凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu)或楔塊式張開(kāi)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)制動(dòng)蹄,使非簧載質(zhì)量變大。汽車 上動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展迅速，尤其是轎車氣壓制動(dòng)系統(tǒng)更是發(fā)展快速，但并不像載 貨車上那樣運(yùn)用成熟，所以這次我的研究主要是針對(duì)轎車來(lái)說(shuō)的。因此這次的畢 業(yè)設(shè)計(jì)是一次大膽的嘗試，討論方案的可行性，其中不

26、足還需日后改進(jìn)。 1.4 本文研究?jī)?nèi)容 運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套能應(yīng)用于電動(dòng)汽車的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，并通 過(guò)計(jì)算確定相關(guān)部件的型號(hào)，繪制氣壓制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。 第二章制動(dòng)系的總體設(shè)計(jì) 2.1 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1）能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。 2）具有足夠的制動(dòng)效能。。 3）工作可靠。 4）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。。 5）制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性好。 6）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 7要盡可能地縮短作用滯后的時(shí)間。 8）制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 9）與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。 10）制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)該用電子報(bào)警或指示燈，在出現(xiàn)故障的時(shí)候，方便駕駛員 及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除。 11

27、）制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，以及材料滿足環(huán)境部門的相關(guān)要求。 12）能全天候使用。 2.2 制動(dòng)系的參數(shù)選擇 榮威E50電動(dòng)汽車的主要參數(shù)如下表2-1 表2-1榮威E50電動(dòng)汽車的主要參數(shù) 長(zhǎng)x寬x高（mm） 3569x 1551x1540 軸 距（mm） 2305 前輪距（mm） 1324 后輪距（mm） 1292 整備質(zhì)量(kg) 1080 滿載質(zhì)量(kg) 1380 最高車速(km/h) 130 車輪工作半徑(mm) 380 質(zhì)心高度 空載(mm)： hg=480 滿載(mm)： hg= 710 2.3 前后軸制動(dòng)力分

28、配系數(shù)與同步附著系數(shù)的確定 2.3.1 確定同步附著系數(shù)外 相當(dāng)一部分兩軸汽車的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比為一固定值。前車輪制 動(dòng)力與車輛的總制動(dòng)力的比率是用來(lái)表示的比例的分布，這被稱為制動(dòng)力分配系 數(shù)，并用符號(hào)夕表示，即 P = — (2-1) 式中，時(shí)——前制動(dòng)器制動(dòng)力； F，,——汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力； 故 時(shí)="“，尸卬=(1-⑶乙 且 5 = -^— (2-2) 下圖給出了某載貨汽車的月線，同時(shí)也給出了該貨車空載和滿教時(shí)的I曲 線。 圖2—1載貨汽車的1曲線與。線 Figure 2-1 Truck I Curve and beta line 圖中夕線與I曲線(

29、滿載)相交于一點(diǎn)，在這個(gè)時(shí)候的附著系數(shù)值為%。 我們稱之為月線與I曲線交點(diǎn)處的附著系數(shù)，也就是所謂的同步附著系數(shù)。同步 附著系數(shù)向我們傳達(dá)著這樣一個(gè)信息，前后制動(dòng)器制動(dòng)力為一恒定比值的汽車， 要想使前后車輪在制動(dòng)的時(shí)候同時(shí)抱死，此時(shí)的附著系數(shù)必須是同步附著系數(shù)。 現(xiàn)在我們假定一汽車在同步附著系數(shù)路面上制動(dòng)，此時(shí)前后輪在同一時(shí)間抱死， 則得 式中，L——汽車軸距； a——汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離； b——汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離； h0——汽車質(zhì)心高； (1)當(dāng)時(shí)，前輪先抱死，之后后輪抱死拖滑。這是一個(gè)穩(wěn)定的工作狀 況，但汽車是失去了制動(dòng)能力時(shí)，附著力條件沒(méi)有充分利用。 (2)

30、當(dāng)>%時(shí)?，后輪先抱死，之后前輪抱死拖滑。在這種情況下，后軸是 不可能打滑，但是會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑的情況，同樣屬于不穩(wěn)定的工作狀況，附著利用率 沒(méi)有利用充分。 (3)當(dāng)0 = %時(shí)?，汽車的前、后輪同時(shí)抱死拖滑。這種情況下，可以避免不 穩(wěn)定工況的出現(xiàn)。但是如果前轉(zhuǎn)向輪的制動(dòng)力達(dá)到了最大值，同樣會(huì)出現(xiàn)汽車失 去轉(zhuǎn)向能力的情況。同之前兩種工況比較，這是利用附著條件最充分的。 根據(jù)上述分析表明，在汽車制動(dòng)(前和后車輪在同一時(shí)間鎖定)同步粘附系 數(shù)的道路時(shí)，其制動(dòng)減速度為d%t=qg = %,即q = %, q為制動(dòng)強(qiáng)度。要想在 非同步附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí).，達(dá)到汽車的前、后輪同時(shí)抱死拖滑則需要滿足 “

31、<夕，這表明只有在同步附著系數(shù)的路面上，才會(huì)出現(xiàn)充分利用附著系數(shù)的情 況。根據(jù)相關(guān)資料查出取%二0.6 2.3.2 確定前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù)B 根據(jù)公式， (2-4) p ――r- 得：P= (1. 804-0. 6*0. 71) /2. 305=0. 6 2.4 本章小結(jié) 在網(wǎng)上查找了關(guān)于榮威E5O電動(dòng)汽車的一些參數(shù)，并對(duì)制動(dòng)系的設(shè)計(jì)提了 相關(guān)基本要求。初步確定了同步系數(shù)％以及前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù)。，為接下 來(lái)的計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 第三章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 前后軸最大附著力矩由輪胎與路面附著系數(shù)所決定： M.2max = 9 W - q%)%

32、 (3-1 ) 式中：。一一汽車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的最大附著系數(shù)； q——制動(dòng)強(qiáng)度； 〃一一車輪有效半徑； “△max 后軸最大制動(dòng)力矩； G——汽車滿載質(zhì)量； L——汽車軸距； 當(dāng)夕二％時(shí)，q = %, = 1,利用率最高。 汽車減速度為："%/ = % = %g =0- 6x 9. 8=5. 88, 即 q 二%， 附著系數(shù)利用率用，來(lái)表示，，可定義為 ="=幺 (3-2) G(p (p 式中 心——汽車總的地面制動(dòng)力； G——汽車所受重力； 10 / 44 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 9——制動(dòng)強(qiáng)度； 故后軸/*2max=X (1324-0.6 X

33、0.7 1)xO.7x38O = 1.4x1O6/V-mm 2 . 305 后輪的制動(dòng)力矩為 14x10 =0.7x106N ? mm (3-3) 2 前軸 6/(1-0. 6)x1. 4x 106=2. 1X106 N ? mm A, 1 ??* <**^ [ J 111 <1A 1 一戶 前輪的制動(dòng)力矩為 2. 1x1072=1. 05xl06 N ? mm (3-4) 3.2鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù) 3.2.1 確定制動(dòng)鼓直徑D 輸入力尸。為一固定值時(shí)，因?yàn)橹苿?dòng)力矩為制動(dòng)力與制動(dòng)鼓半徑的乘積，所 以隨著制動(dòng)鼓直徑的增大，制動(dòng)力矩也會(huì)同比例的增長(zhǎng)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記載,

34、 制動(dòng)鼓內(nèi)徑與它的散熱能力也有很大的關(guān)系，但不是說(shuō)制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，散熱能 力就越好，因?yàn)橹苿?dòng)鼓的直徑要受到其外側(cè)輪例內(nèi)徑的約束。制動(dòng)鼓直徑增大的 同時(shí)，它會(huì)增加制動(dòng)鼓的質(zhì)量，導(dǎo)致汽車質(zhì)量的提高，對(duì)汽車的乘坐舒適性有不 利影響。作為聯(lián)系比較緊密的制動(dòng)鼓與輪軸I，它們之間的間隙也不是隨隨便便就 能決定的，考慮種種原因，在通常的情況下，該間隙應(yīng)該取值大于20mm。如果 這兩者的間隙小于20mm,不僅僅會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)鼓散熱能力下降，同時(shí)因?yàn)殚g隙過(guò) 小，輪棚的溫度會(huì)異常升高，在這種情況下，烤壞氣門芯，黏住內(nèi)胎都是比較危 險(xiǎn)的。制動(dòng)鼓的壁原應(yīng)符合剛度和熱用量的要求，以確保制動(dòng)時(shí)的溫升在一定的 安全范圍內(nèi)，這就

35、需要制動(dòng)鼓的壁厚取值合適。從金屬工藝的角度來(lái)考慮，小的 制動(dòng)鼓直徑，在進(jìn)行加工的時(shí)候，精度容易提高，剛度相應(yīng)也比較大。通過(guò)以上 的分析，確定制動(dòng)鼓的直徑主要從兩個(gè)方面來(lái)考慮，一就是間隙要求，二就是輪 輛的尺寸，在一般情況下，制動(dòng)鼓直徑與輪輛直徑的比值的取值范圍如下： 表3-1 D/Dr的取值范圍 D/Dr 轎車 0. 64~0. 74 貨車 0. 700. 83 家用汽車輪箱外徑通常情況下要比制動(dòng)鼓內(nèi)徑大125mmT50mm,然而重型汽 車的制動(dòng)鼓內(nèi)徑則要求比輪輛外徑小80mm-100mm3與深槽輪輛相比，因?yàn)槠渲?央深陷部分的尺寸比輪輛名義直徑小得多，所以應(yīng)該注意其制

36、動(dòng)鼓與輪輛之間的 間隙會(huì)一定程度的減小。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑的確定可以從輪輛直徑這方 面來(lái)考慮，具體數(shù)據(jù)如下表3-1： 表3-2制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 Tablet . 3-2 The largest diameter brake drum 輪輛直徑/in 12 13 14 15 16 20 , 22.5 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑/mm 轎車 180 200 240 260 一 — 貨車、客車 220 240 260 300 320 420 輪胎規(guī)格為175/60 R13 輪輔為13mm 查表得制動(dòng)鼓內(nèi)徑M200mm D 尸 13 x 25.4

37、= 330mm 根據(jù)轎車D/2在0. 64~0. 74之間選取 取%, =0.7 16 / 44 D=23 Inun 3.2.2 摩擦襯片寬度b及包角p 制動(dòng)鼓半徑R既定后，影響襯片的摩擦面積勺的變量只有兩個(gè)，一個(gè) 是摩擦襯片寬度b,另一個(gè)就是其包角/。根據(jù)勺=&方來(lái)看，制動(dòng)蹄各蹄總的 摩擦面積Z4,對(duì)單位壓力的影響是相當(dāng)重要的，其值越大，力的作用就越分散, 單位壓力就能得到有效的緩解，這樣材料磨損就比較輕，磨損特性也大大增強(qiáng)。 單個(gè)車輪蹄式制動(dòng)器的ZAp也不是不受任何變量的約束，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料記 載，其值與汽車的總重有正比例關(guān)系。具體數(shù)據(jù)如下表3-2 表3-

38、3摩擦襯片面積 Tablet . 3-3 Friction lining area 汽車類別 汽車總重力g%n 單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦面積A/j 轎車 9-15 100-200 15-25 200-300 10-15 100-200 15-25 150-250 貨車 25-35 250-400 35-70 300-650 70-120 550-1000 120-170 600-1500 制動(dòng)蹄摩擦襯片的角度在夕二90。?120范圍內(nèi)選擇， 取夕二1000 根據(jù)車重，選擇一個(gè)單一的制動(dòng)襯片區(qū)域范圍在200?300c〃?2

39、 取 A=30(W b/D=O. 18 b =0.18x231 = 41〃〃〃 3.2.3 摩擦襯片初始角的選取 根據(jù) 為=90?！?% )=90-(10072) =40 (3-5) 把張開(kāi)力P作用線至制動(dòng)器中心的距離記作a 根據(jù)a=O. 8R 得：a=O. 8X115. 5=92. 4mm 根據(jù)c=O. 8R 得：c=0. 8X115. 5=92. 4mm 3.2.4 確定摩擦襯片的型號(hào)及摩擦系數(shù)〃 摩擦襯片的選用不僅要求較高的摩擦系數(shù)，還需具有良好的熱穩(wěn)定性，受溫 度和壓力影響的影響不大。不能一味地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高摩擦 系數(shù)的穩(wěn)定性，同時(shí)提高制動(dòng)器對(duì)

40、摩擦系數(shù)偏離正常值的容錯(cuò)率這兩個(gè)方面對(duì)蹄 式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的。摩擦襯片的型號(hào)及性能如表3-3 表3-4內(nèi)張?zhí)闶街苿?dòng)器襯片型號(hào)性能及用途 Tablet. 3-4 Shoe brake linings Model Properties and Applications 產(chǎn)品規(guī) 格 摩擦系數(shù) 硬度 (HBS) 適用范圍 SY-1107 0. 39-0. 45 20-50 主要用于轎車等輕負(fù)荷車 SY0204 0. 36-0. 42 20-50 主要用于中型載重汽車 SY-9002 0. 38-0. 43 20-50 主要用于重型載貨汽車  在假設(shè)的理

41、想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取40. 42使得計(jì)算結(jié)果接近 實(shí)際值。此外，在選擇摩擦材料時(shí)，還應(yīng)考慮盡量采用無(wú)污染和對(duì)人體無(wú)害的材 料。 所以綜合各方面因素來(lái)考慮，最終選定SY-1107規(guī)格，其中摩擦系數(shù)選取 〃二0. 42 3.2.5 摩擦襯塊內(nèi)徑R1與外徑R2 外徑R2和摩擦襯片的內(nèi)徑R1的比例不應(yīng)超過(guò)1.5。如果此比例偏大，在工 作時(shí)候，難免會(huì)因?yàn)槟Σ烈r塊外緣的圓周速度與內(nèi)緣圓周速度不同步，致使其磨 損不均勻，隨著磨損的加重，接觸面積將減少，日積月累使得制動(dòng)力矩波動(dòng)變大, 工作穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。 3.2.6 摩擦襯塊工作面積A 根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果,選取A=300cm2 3

42、. 3制動(dòng)器制動(dòng)因數(shù)的計(jì)算 3.1.1 領(lǐng)蹄制動(dòng)蹄因數(shù) 根據(jù)公式 (3-6) h/b=2; c/b=0. 8 得 =2x1———1=0. 79 11-0.3x0.8； 3.1.2 從蹄制動(dòng)蹄因數(shù) 根據(jù)公式 (3-7) 得 BFT2=2x r 0.3 =0. 48 3.4 制動(dòng)鼓主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鼓式制動(dòng)器是最早形式的電動(dòng)汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒(méi)有出現(xiàn)前，它 已經(jīng)廣泛用干各類電動(dòng)汽車上。鼓式制動(dòng)器乂分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓 式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。制動(dòng)鼓的結(jié)構(gòu)圖如下： L前制動(dòng)蹄2.制動(dòng)蹄回位彈簧3.摩擦襯

43、片4.滾輪5.凸輪6.制動(dòng)蹄回位彈簧 7.后制動(dòng)蹄8.支撐銷 圖3-1制動(dòng)鼓的裝配圖 3.4.1 摩擦材料 根據(jù)前面的汁算結(jié)果，摩擦材料的基本要求： 1）摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定。 2）耐磨性好。 3）有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的工藝性。 4）有一定的耐油、耐濕、抗腐蝕及抗膠合性能。 5）容許比壓力大及不傷制動(dòng)輪。 6）制動(dòng)時(shí)要求噪聲小，不產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體。 綜合以上的要求，本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料。 3.4.2 制動(dòng)鼓 制動(dòng)鼓最起碼應(yīng)該滿足兩點(diǎn)要求，其中在材料方面的要求就是，有良好的剛度以 滿足長(zhǎng)時(shí)期的磨損；在物理性能方面的要求就是，大的比熱容防止制動(dòng)鼓在制動(dòng) 17 /

44、44 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 的時(shí)候溫升過(guò)大影響制動(dòng)的安全性。還有一點(diǎn)就是，制動(dòng)鼓的材料不宜與摩擦襯 片的材料差異性太大，最好的選擇就是兩者的材料能夠互相匹配。滿足以上要求, 不僅能確保其有較高的摩擦系數(shù)，同時(shí)也能使工作表面的磨損均勻。 制動(dòng)鼓在工作載荷作用下會(huì)發(fā)生變形，從而使蹄與滾筒之間的壓力不均，從而導(dǎo) 致一個(gè)小踏板行程的損失。鼓筒受力變形后，它的圓柱體形狀難以保持，這是制 動(dòng)器發(fā)生自鎖以及踏板震動(dòng)的主要原因。為了杜絕這些現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)該提高制動(dòng) 鼓的剛度。除此之外，鑄有整圈的加強(qiáng)肋條的鼓口，同時(shí)也常加鑄一些軸向肋條, 這些方式都可以增強(qiáng)其散熱能力。 關(guān)于如何確定制動(dòng)鼓的壁厚，主

45、要是從兩個(gè)方面入手，一個(gè)是剛度，另一個(gè)是強(qiáng) 度。制動(dòng)鼓壁厚的增加，對(duì)于其熱容量的增大是很有益處的。然而參考相關(guān)文獻(xiàn), 壁厚在之間波動(dòng)的時(shí)候，摩擦表面的最高溫度變化倒不是特別的 明顯。一般制動(dòng)鼓的壁厚的范圍如下表： 表3-5制動(dòng)鼓壁原范圍 壁厚(mm) 轎車 7~12 中、重型教貨汽車 13-18 制動(dòng)鼓在閉口的側(cè)外緣可開(kāi)小孔，方便檢查制動(dòng)器間隙。 本次設(shè)計(jì)采用的材料是HT20-40o 3.4.3 制動(dòng)蹄 汽車、小型車和輕型卡車的剎車蹄片通常由鋼或鋼板焊接而成。制動(dòng)蹄應(yīng)該 滿足兩點(diǎn)要求，第一點(diǎn)就是它的構(gòu)造尺寸應(yīng)該有益于剛度的增強(qiáng)；第二點(diǎn)就是它 的斷面形狀應(yīng)使制動(dòng)蹄的剛

46、度得到相應(yīng)的增強(qiáng)。但是從材料力學(xué)的方向出發(fā)，制 動(dòng)蹄的摩擦襯片與制動(dòng)鼓之間的接觸壓力應(yīng)該盡量均勻，這主要是為了讓兩者之 間的摩擦均勻，降低汽車在制動(dòng)時(shí)的噪音，這就需要在制動(dòng)蹄的腹板上，開(kāi)上一 到兩條的徑向槽，以此來(lái)縮小制動(dòng)蹄的彎曲剛度。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度如下 表： 表3-6制動(dòng)蹄腹板厚度 厚度(mm) 轎車 3~5 貨車 5~8 兩蹄的材料采用HT200o 3.4.4 制動(dòng)底板 制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓、制動(dòng)部件在安裝時(shí)的基準(zhǔn)，應(yīng)保證安裝的各部分相對(duì) 位置是正確的。當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)，制動(dòng)器基片會(huì)受到制動(dòng)力矩的反向作用，所以 良好的剛性可以保證工作的可靠性。如果制動(dòng)底板的剛

47、度不夠，就會(huì)招致制動(dòng)力 矩減小，踏板行程變大，最終導(dǎo)致襯片的磨損不均勻。作為小型汽車，本次設(shè)計(jì) 采用45號(hào)鋼。 3.4.5 制動(dòng)蹄的支承 在進(jìn)行制動(dòng)蹄支撐的選擇的時(shí)候，二自由度制動(dòng)篩的支承是一個(gè)不錯(cuò)的選 擇。首先它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，其次就是它能夠根據(jù)制動(dòng)鼓的位置讓制動(dòng)蹄自動(dòng)找到自 己所在的位置。一個(gè)可調(diào)節(jié)位置的的支承，能夠確保制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓這兩者工作 表面同軸心。偏心支承箱或偏心輪可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。支承銷的材料采用經(jīng)過(guò)高 溫淬火的45鋼。支承材料為可鍛鑄鐵(KTH370-12)。 3.4.6 凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu) 凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu)的凸輪及其軸是由45號(hào)鋼模鍛成一體的毛坯制造，在機(jī)加 工后經(jīng)高頻淬火處

48、理。凸輪及其軸是由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵的支架支撐，而支架 則用螺栓或鉀釘固定在制動(dòng)底板上。為了提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，制動(dòng)時(shí)凸輪是經(jīng) 過(guò)滾輪推動(dòng)制動(dòng)蹄張開(kāi)。滾輪由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。 3.5 本章小結(jié) 本章的主要任務(wù)是根據(jù)E50電動(dòng)汽車的相關(guān)參數(shù)，確定制動(dòng)器的制動(dòng)力。 然后根據(jù)制動(dòng)器應(yīng)達(dá)到的目的，進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度計(jì)算，確定制動(dòng)器主要零部件的 結(jié)構(gòu)形式。最后進(jìn)行制動(dòng)鼓，制動(dòng)蹄，制動(dòng)底板，制動(dòng)盤等的材料選定。 19 / 44 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 第四章氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 氣壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 應(yīng)用于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的有著本質(zhì)的差 別。前者由內(nèi)

49、燃機(jī)提供能量，經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)。所以，只要內(nèi)燃機(jī) 工作，就會(huì)帶動(dòng)空壓機(jī)一直連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。一般情況下，它只在壓力達(dá)到規(guī)定的最大 值（如0.8A〃h）時(shí)，觸發(fā)卸載閥，讓空壓機(jī)中的空氣排到大氣中。這種情況下 的空壓機(jī)并沒(méi)有停止運(yùn)轉(zhuǎn)。但是電動(dòng)車能在這方面表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，那就是電驅(qū)動(dòng)的 空壓機(jī)可以進(jìn)行間斷工作。在某一個(gè)設(shè)定氣壓范圍內(nèi)，例如0.6MPa、0.8MPa,當(dāng) 氣壓低于0.6MPa時(shí)，空壓機(jī)通電工作；當(dāng)高于0.8MPa時(shí)，空壓機(jī)斷電停止。通 過(guò)這種電控切換，可以避免相當(dāng)一部分的空壓機(jī)的功率損失,這不僅節(jié)約了能源, 同時(shí)也減少了空壓機(jī)的磨損，理論上可以延長(zhǎng)空壓機(jī)的使用壽命。但是在實(shí)現(xiàn)這 個(gè)過(guò)程的

50、時(shí)候，有一個(gè)問(wèn)題是不得不解決的，那就是如何避免再次啟動(dòng)的空壓機(jī) 負(fù)載啟動(dòng)？這個(gè)問(wèn)題不解決，減少空壓機(jī)的磨損，延長(zhǎng)空壓機(jī)的使用壽命就是一 句笑談。因此在進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)閱讀之后，我覺(jué)得可以設(shè)計(jì)一種保險(xiǎn)裝置來(lái)解 決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)電控控制的啟動(dòng)卸載裝置來(lái)防止負(fù)載啟動(dòng)。下圖為電動(dòng)空壓機(jī) 啟動(dòng)卸載裝置的工作原理圖： 蝴ma麴相 圖4-1電動(dòng)空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)卸載裝置 20 / 44 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 工作原理：當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力未達(dá)到設(shè)定的壓力值時(shí)（例如小于0.6MP&）,二位三 通閥處于圖示位置，管路k與大氣相通，壓力開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，電機(jī)帶動(dòng)空壓 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣壓縮機(jī)排出的空氣經(jīng)濕

51、罐、干燥器進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。當(dāng)壓力達(dá)到二位三 通閥設(shè)定壓力值時(shí)（如0. 8MPa）,二位三通閥切換，使二位二通閥動(dòng)作，空壓機(jī) 至單向閥的空氣通過(guò)二位二通閥排入大氣，同時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，空壓機(jī)停止供 氣，此時(shí)管路k中的壓強(qiáng)與儲(chǔ)氣罐中的壓強(qiáng)相等。當(dāng)儲(chǔ)氣罐氣壓降至二位三通閥 設(shè)定的滯回壓力值時(shí)（如0. 6MPa）,二位三通閥復(fù)位，管路k中壓力與大氣壓 相同，壓力開(kāi)關(guān)閉合，空壓機(jī)重新工作。因此，管路k中空氣壓力在0.6?0.8MPa 與OMPa之間變化。k管內(nèi)壓力為0.6?0.8MPa時(shí)，電機(jī)斷電空壓機(jī)停止供氣。k 管內(nèi)壓力與大氣壓相同時(shí)，電機(jī)通電，空壓機(jī)重新工作。利用電控裝置，準(zhǔn)確 控制電動(dòng)空壓機(jī)的工作時(shí)

52、機(jī)，在合理的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)卸載裝置，防止電機(jī)啟動(dòng)過(guò)載。 4.2 制動(dòng)氣室 制動(dòng)氣室分為膜片和活塞式兩種。膜片式與活塞式相比主要有以下優(yōu)點(diǎn): 1 .構(gòu)造簡(jiǎn)單； 2,室壁的加工精度不高； 3 .行摩擦副； 4 .密封性好。 可是膜片式的缺點(diǎn)也是很明顯的，與活塞式相比它的容許程小，使用壽命較 短。 制動(dòng)氣室輸出的推力Q作用在制動(dòng)器的制動(dòng)蹄上，因此，推力Q應(yīng)與蹄的張 力保持一致。兩者之間的具體關(guān)系可由下式表示 Q=^-（p1 +p2）= 7065N （4-1） 式中:a/2 Pi，“2對(duì)凸輪中心的力臂； h——Q力對(duì)凸輪軸線的力臂。 為了輸出推力7065N,則制動(dòng)氣室的工作面積應(yīng)為

53、 (4-2) ,Q a(Pl + P2) 7065 … . A= —= -= = 78.5 cnT p 2hp 9x10 式中：P-制動(dòng)氣室的工作壓力。 對(duì)于活塞式制動(dòng)氣室： 24 / 44 式中:D——活塞或氣缸直徑。 (4-3) (4-4) c 2a (P1 + P2) D= \ 疝p 膜片的有效承壓面積可按下式近似地計(jì)算： A= —(D2+dD + d2) 12 =昔(1282 +100x128 + 1002) = 1 02.5 cm: 結(jié)合表4-1,根據(jù)電動(dòng)汽車的質(zhì)量，初步選取的膜片式制動(dòng)氣室的型號(hào)為16型,

54、此時(shí) D= 128mm, d= 100mm 表4-1膜片式制動(dòng)氣室的參數(shù) Tablet.4-1 Diaphragm brake chamber parameters 型號(hào) D (mm) d (mm) d/D 沖壓殼體 壁 厚 (mm ) 卡箍壁 厚(mm) 推桿最大 行 程 (mm) 16 128 100 0.781 3.0 2.5 45 24 155 120 0刀5 3.0 2.5 57 30 176 133 0.756 3.0 3.0 60 據(jù)已求得尺寸a=35mm與h=328mm,制動(dòng)氣室推桿行程為 (4-5)

55、 /二在 a 式中：A——行程儲(chǔ)備系數(shù)，其取值如表4-2 表4-2幾的取值 中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(種類) 2 剛性 1.21.4 帶摩擦副 2. 2~2. 4 這里取入二2.35,代入式: ..2h 2.35x2x328 4 布a?人詼 . l = A 一 二 =44<55nun 符合要求 a 35 制動(dòng)氣室的工作容積V” Vs =kx2l = ^(D2 +dD + d2)l (4-6) =竽 x(1282 +100x128+1002)x 43.1 = 884＜加 公式中膜片式之所以用兩倍行程計(jì)算，是因?yàn)榭紤]到輸入氣壓很高，膜片產(chǎn) 生最大限度的變形，在進(jìn)行計(jì)算的的

56、時(shí)候應(yīng)該以極限值來(lái)考量，只有這樣才能保 證在工作的時(shí)候元件即使達(dá)到極限值也不會(huì)失去工作的可靠性。 4. 3儲(chǔ)氣罐 設(shè)儲(chǔ)氣罐容積為Vc,全部制動(dòng)管路的總?cè)莘e為z匕，各制動(dòng)氣室壓力 腔最大容積之和為ZK。通常Z匕大約是工匕的25%-50%o 工匕=(25% - 50%)工匕=1028cm 3 (4-7) 制動(dòng)其工作前，儲(chǔ)氣罐與制動(dòng)管路、制動(dòng)氣室是不相通。制動(dòng)室的壓力室的 容積為零，管路中的絕對(duì)壓力與大氣壓力相同。記儲(chǔ)氣罐中的相對(duì)壓力為p」 那么制動(dòng)器工作前，系統(tǒng)中空氣的絕對(duì)壓力與容積的乘積之總和為： 電動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) v = （Pc + Po ）匕 + Po XX （4-8）

57、制動(dòng)器完全工作時(shí)，儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣迅速擴(kuò)散到制動(dòng)管路中，再經(jīng)過(guò)制 動(dòng)閥，最終到達(dá)制動(dòng)氣室，至此之后，管路以及氣室中的氣壓與制動(dòng)閥的最大工 作壓力相等，制動(dòng)閥動(dòng)作，切斷儲(chǔ)氣罐與制動(dòng)氣室的聯(lián)通。在這種情況下，制動(dòng) 氣室壓力腔容積達(dá)到最大值工匕，空壓機(jī)停止工作后，儲(chǔ)氣罐中的相對(duì)壓力再次 回到P,。此時(shí)上述系統(tǒng)中的空氣絕對(duì)壓力與容積的乘積得總和為 （2>3 + PoM + （工匕 + ZK）（Pma「P。） （ 4一9） 假設(shè)系統(tǒng)中空氣的膨脹過(guò)程是等溫過(guò)程，則 即 他 + Po）匕 + Po EV, =（P:+P。M +（Z匕 + ZK）（Pmax + Po） 因此在空氣壓縮機(jī)停止J：作的

58、時(shí)候，完成一次完全制動(dòng)后的儲(chǔ)氣罐壓力將為 2 D -（Z匕 +Z，）（Pmax + Po）— %Z匕 C IC IC y 與調(diào)壓器調(diào)定的儲(chǔ)氣罐氣壓相比，壓力降不應(yīng)超過(guò)0. 03 MPa.在進(jìn)行 設(shè)計(jì)的時(shí)候通常取儲(chǔ)氣罐的總?cè)莘e為： Vc= （20-40） E Vs=38580cnr （4-10） 設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)周全地顧慮到空氣壓縮機(jī)有停止工作的情況，這個(gè)時(shí)候可以求得儲(chǔ)氣 罐中氣壓由最大值降至最小安全壓力前的連續(xù)制動(dòng)次數(shù)n為 (4-11) 愴(少比) 品min XV+ZV 愴(1+-^^) 式中：Pcmin一一儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣的最高絕對(duì)壓力和最低絕對(duì)壓力。 25 / 44 電

59、動(dòng)車氣壓制動(dòng)系統(tǒng) 一般要求n=8-12次 儲(chǔ)氣罐的直徑在通常情況下要比壁厚大得多，在某種程度上來(lái)講，儲(chǔ)氣罐其 實(shí)是一薄壁結(jié)構(gòu)物件，因此在進(jìn)行壁厚強(qiáng)度計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)按薄壁圓筒的模型進(jìn) 行分析計(jì)算。 如圖4-2所示，在儲(chǔ)氣罐壁上任取一單元體進(jìn)行分析，其水平側(cè)面作用著拉應(yīng)力 %,垂直側(cè)面作用著拉應(yīng)力外。單元體的外表面為自由表面，內(nèi)表面為圓筒壁, 作用著內(nèi)壓Pc。根據(jù)材料力學(xué)的公式，可求出： RD 4t y 2t (4-12) 圖4-2儲(chǔ)氣罐強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖 Fig4-2.Tank strength calculation diagram 因?yàn)閺较驊?yīng)力區(qū)從里面到外面有-8到0的變

60、化，在壁厚極其薄的條件下, 巴值與大、%值比較起來(lái)相當(dāng)小，因此可以忽略不計(jì)，還有就是，因?yàn)槿萜鞯?* 對(duì)稱性，故單元體界面上也不存在有剪切應(yīng)力作用。這樣，單元體的三個(gè)主應(yīng)力: 二耍6”「堊一網(wǎng)廣。 ，2t . x 爾 z (4-13) 按笫三強(qiáng)度理論的強(qiáng)度條件/3 = < [b ]有:  勁-ow[b] 2t 吆加 2t (4-14) 4.4空氣壓縮機(jī) 設(shè)每次制動(dòng)所消耗的壓縮空氣的容積％和壓縮空氣的質(zhì)量卬s為: 匕；=匯匕+2匕=884 x 2+1208=2976cm3 (4-15) (4-16) p5 1 _ 0.9x m x 2976 xlOY

61、~RT 9^ 29.27 x 303 式中:、一一制動(dòng)氣室的工作容積; 匕一一制動(dòng)管路的工作容積； p一一制動(dòng)管路壓力，Pa； R——空氣的氣動(dòng)常數(shù)，計(jì)算時(shí)可取為29.27： T——絕對(duì)溫度，K： T=273+t t——周圍大氣溫度，本次設(shè)計(jì)取值30。。。 單位時(shí)間內(nèi)所消耗的壓縮空氣質(zhì)量： % =卬8 m =0 03X 1.2=0.036kg nin " (4-17) 式中：〃?——單位時(shí)間內(nèi)的制動(dòng)次數(shù)，本次設(shè)計(jì)取值L2mii「 汽車的總消耗氣率： Wo = l%+ZW,，+% =0.038^-min(4-18) 式中：ZIV,——汽車各種啟動(dòng)裝置的耗汽率的總和，kg

62、-nin -1 W/——單位時(shí)間內(nèi)的容許漏氣量，通常取3 X10"4? 1而「 空氣壓縮機(jī)的出氣率應(yīng)為： 1匕=(5~6) VV0 =0.19-0.228(4-19) 取空氣密度為1.3%3,那么空氣壓縮機(jī)出氣率為： V. = (5-6) ^=0.146-0.175^/. (4-20) 1.3 /nun 表4-2列出了部分空氣壓縮機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，結(jié)合上述的計(jì)算結(jié)果,根據(jù)表 格初選空壓機(jī)的型號(hào)為V-0.17/7-10 表4-3空氣壓縮機(jī)型號(hào)規(guī)格 型號(hào) 工作電 壓 V 排氣 量 /mu 排氣壓 力 MPa(g) 安 全 閥 開(kāi) 啟 壓 力 轉(zhuǎn)速 r/mi n

63、 配 備 功 率 K W 機(jī)組 重量 外形尺寸mm Z-0.12/7 220 0.12 1.0 1.1 1030 1.1 120 800*420*820 V-0.14/7-1 0 380(220) 0.14 0.7-1.0 1.1 860 1.5 120 850*440*850 V-0.17/7-1 0 380(220) 0.17 0.7-1.0 1.1 960 1.5 120 850*440*830 V-0.25/7-1 0 380 0.25 0.7-1.0 1.1 980 2.2 125 850*440

64、*850  V-0.28/12.5 380 0.28 1.3 1.3 760 3 172 1210*450*850 V-0.3/12.5 380 0.3 1.3 1.3 960 3 172 12210*450*85 0 V-0.36/7-1 0 380 0.36 1.0 1.1 760 3 172 1210*450*850 4. 5制動(dòng)管路的選擇 II。露 同回嘉 HI型回賂 L睦日需 為了提高制動(dòng)系統(tǒng)的工作可靠性，保證行車的安全，選取下圖中的X型回 路，保證如果一個(gè)回路出現(xiàn)故障不能工作，另一個(gè)回路仍然可以不受影響的繼續(xù)

65、工作，確保兩回路工作獨(dú)立性。 0—[丁一口 4 I I [?一」上一口 『『里回落 圖4-3各種回路 4. 6本章小結(jié) 本章的主要任務(wù)就是確定制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分。主要是根據(jù)制動(dòng)力，然后 進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，確定制動(dòng)氣室，儲(chǔ)氣罐，空壓機(jī)的型號(hào)。最后根據(jù)相關(guān)要求，選 取合適的制動(dòng)管路。 第五章制動(dòng)性分析 5.1 制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)一輛汽車的制動(dòng)性好壞就需要我們來(lái)進(jìn)行道路實(shí)驗(yàn)。在道路實(shí)驗(yàn)上我 們一般需要測(cè)定一下幾個(gè)參數(shù)一是測(cè)定冷制動(dòng)以及高溫下汽車的制動(dòng)距離，二是 制動(dòng)減速度，三是制動(dòng)時(shí)間。還有就是一個(gè)比較重要的方面就是要測(cè)定在轉(zhuǎn)彎與 變更車道時(shí)汽車制動(dòng)的方向穩(wěn)定性。制動(dòng)過(guò)程如

66、下圖5-1： 造極力 時(shí)間工 a) 時(shí)間t 時(shí)間t .制動(dòng)時(shí)間 停車時(shí)間 圖5-1制動(dòng)過(guò)程示意圖 5.2 制動(dòng)距離s 1）在減速度出現(xiàn)前。+乙時(shí)間，駛過(guò)的距離《 減速前的速度 4 =匕（力+《） (5 -1) 2）、時(shí)間駛過(guò)的距離S? 由圖b可知， = 土/ V=V^\Ytdt = VA^^~t~ 由此 (5-2) (5-3) 3）4時(shí)間駛過(guò)的距離. 工=京=常數(shù)，故 v=v2 + kJ力=v2 + xvt (5-4) 叱為這段時(shí)間始端速度，故由式（2）可得 匕 =VA +丁$ 乙 (5 — 5) 在。時(shí)間末端，速度等于零，由公式（4）,得 0 = v2 + xvtv -> V2 (5-6) 將（5）式代入（6）式，得 (5-7)  將式（6）與（5）分別代入上式 ———+ --- = — —-- = - i 乂, 2xv 2xv 2xv I 一1 (5 — 8) 制動(dòng)距離為 代入上述各項(xiàng)可得 在實(shí)用中s的計(jì)算可以簡(jiǎn)化一一忽略笫三項(xiàng) (5-9)