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1、因空载质量由1134+110Kg调整为1130+110Kg满载质量由1507Kg调整为 1505Kg,空载质心高度由567mm调整为570mm满载质心高度由576mm调整为 579mm引起以下数据变化：调整前调整后空载同步附着系数0.63280.6356满载同步附着系数0.97010.9828最大制动踏板力（N）173.35174.79空载驻坡极限28.2%28.3%满载驻坡极限33.4%33.6%20哪道驻:车操纵力（N）205.69205.4驻车制动减速度（m/s2）3.53363.53831 概述 12 引用标准 13 计算过程 13.1 整车参数 13.2 理想的前、后制动器制动力分配
2、曲线 13.3 NA01制动系统性能校核33.3.1 NA01 制动系统基本参数33.3.2 制动力分配曲线绘制及同步附着系数确定43.3.3 前、后轴利用附着系数曲线绘制 53.3.4 空、满载制动距离校核73.3.5 真空助力器失效时制动减速度校核73.3.6 ESP 系统失效制动减速度校核83.3.7 任一管路失效制动减速度校核83.3.8 制动踏板力校核83.3.9 制动主缸排量校核93.3.10 制动踏板行程校核93.3.11 驻车制动校核104 结论 12参 考 文 献 13I1概述根据NA01乘用车设计开发目标，设计和开发 NA01制动系统，要求尽量沿用 M2 零部件。NA01制
3、动系统共有三种配置：ESP前盘后盘式制动器，ABS+tf盘后鼓式制 动器，比例阀+前盘后鼓式制动器，此三种配置需分别校核其法规要求符合性。本计 算书是根据整车室提供的 NA01整车的设计参数（空载质量、满载质量、轴荷、轴距 及质心高度），对经过局部改善（制动主缸直径由22.22mm更改为20.64mm）的制动系 统（ESP琬盘后盘式制动器）的适宜性进行校核计算，以选择合适的参数作为NA01制 动系统的设计值。2引用标准GB 21670-2008乘用车制动系统技术要求及试验方法。GB 7258-2004 机动车运行安全技术条件3 计算过程3.1 整车参数表1整车参数整车参数NA01M2满载整牛质
4、量（kg）15051449空载整牛质量（kg）1130+1101074+110满载轴荷（kg）前759754后746695空载轴何（kg）刖7247051后516479满载质心度hg （mm）579554空载质心图度hg （mm）570524轴距L(mm)260025001轮胎滚动半径re （mm）293284轮胎静负荷半径rs （mm）2772671质心到前轴距离（mm）10821011.4质心到后轴距离（mm）15181488.6 1质心到前轴距离（mm）12891199.1质心到后轴距离（mm）13111300.93.2理想的前、后制动器制动力分配曲线制动时前、后车轮同时抱死，对附着条件
5、的利用、制动时汽车方向稳定性均较 为有利，此时的前、后轮制动器制动力F和F睦的关系曲线，常称为理想的前、后轮 制动器制动力分配曲线。在任何附着系数中的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后制动器制 动力之和等于附着力，并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即：FM+F=mg (1)F1L2hg上=-2g (2)经计算得:F2Li 一 hgFr =mgL2中+mg，邛2 (3)Li h 2F=mgj mgj* (4)式中：Fr、Fp 前、后轮制动器制动力，N;:路面附着系数；m整车质量，kg;hg汽车质心高度，m;L汽车轴距，m ;Li 质心至前轴中心线的距离，m;L2 质心至后轴中
6、心线的距离，m0将NA01车基本参数带入式（3）和（4）中,按中值（5=0.1、0.2、0.31.0） 计算得到NA01车理想的前、后轮制动器制动力（表2）,并可以根据该表格绘制出理 想的前、后轮制动器制动力分配曲线（图1）。表2理想的空、满载附着力及制动强度附着系 数空载附着力（N）满载附着力（N）空载制动强度满载制动强度前轮后轮前轮后轮前轮后轮前轮后轮0.1736.161479.039776.665698.2350.060580.0394210.052660.047340.21525.6904.7961619.021330.780.125540.0744570.109770.090230.
7、32368.331277.272527.061897.640.194890.1051080.171340.128660.43264.331596.473500.812398.80.268630.131375 10.23736 10.162640.54213.621862.384540.222834.280.346740.1532570.307830.192170.65216.192075.015645.34 13204.060.429250.1707540.38276 0.217240.76272.052234.356816.143508.160.516130.183867 I0.462140
8、.237860.87381.182340.428052.63 :3746.570.60740.192596 10.54598 10.254020.98543.592393.219354.823919.280.703060.1969390.634270.2657319759.292392.7110722.74026.310.80310.1968980.727010.27299图1空、满载I曲线3.3 NA01制动系统性能校核NA01制动系统在 M2的制动系统基础上也进行了局部更改（主缸直径为20.64mm采用后盘式制动器）,且NA01的整车参数有一定的变化，所以需重新校核 NA01制动系统的适宜
9、性，制动性能是否满足相关国家、企业标准的要求。3.3.1 NA01制动系统基本参数表3 NA01制动系统基本参数制动系统参数NA01M2前制动器参数分呆直径（mrm54P 54后效制动半径（mrm104104效能因数0.76r 0.76.2单片摩擦片面积（cm）4040后制动器参数分呆直径（mm34/后效制动半径（mm100.4/效能因数0.76/单片摩擦片面积（cm?）20/制动踏板参数制动踏板杠杆比3.4r 3.4制动踏板行程（mm120120制动踏板机械效率0.9-0.9主缸、真空助力 器参数制动主缸直径（mm20.6422.22制动主缸行程（mm18+18r 18+18尺寸规格（in
10、）99真空助力器助力比55真空助力器及制动主缸弹簧反力（N）262262真空助力器最大助力点输出力（N2851.12851.1驻车制动参数驻车制动手柄杠杆比7.17.1驻车制动拉杆杠杆比125.1驻车系统机械效率0.60.6制动软管参数制动软管膨胀率（ml/m）0.790.79前制动软管长度（mm）384384后制动软管长度（mm）352/3.3.2 制动力分配曲线绘制及同步附着系数确定前、后制动器制动力计算式：.2(5)(6)p何 d1 BF1 R1 2 L CP2兀 d2 BF2R22 2reF1 F .2式中：一：一一制动器制动力分配系数F沼、F,2 一一前、后制动器制动力，N;d1、d
11、2 前、后制动器分泵直径，mmR、R2 一一前、后制动器有效半径，mmBF1、BF2 一前、后制动器效能因数；re 前、后轮滚动半径， mmPl、P2 为前、后制动管路液压，MPa将前后制动器具体参数代入式(7),得P =0.7232。根据B值绘制实际制动力分配曲线(图2)图2空、满载实际制动力分配曲线根据式(3)、式(4)、式(5)、式(6)可以计算出不同中 值(中=0.1、0.2、0.31.0)的前后制动器管路压力，根据计算结果绘制理想的空、满载管路压力(表4)15附着系数空载管路压力(MPa)满载管路压力(MPa)前轮后轮前轮后轮0.10.665781.083010.698561.546
12、540.2:1.3046811.983351.380282.884160.31.98672.771012.115174.082870.42.711853.4462.903225.142670.53.480114.008313.744436.063560.6P 4.291514.457954.638816.84554 10.75.146014.794925.586357.48860.86.043645.019226.587057.992750.96.984395.130847.640928.3579917.968265.129798.747958.58432 1表4理想的空、满载管路压力-L -
13、L2中-20 _ hhg由同步附着系数公式：(8)得实际满载同步附着系数得实际空载同步附着系数中01 =0.9829,此时前、后轮同时抱死%2 =0.6356,此时前、后轮同时抱死根据我国目前的道路情况，取 中=0.8作为常用路面附着系数。实际空载同步附着系数 中02=0.63560.6356的路面上 将会出现后轮先抱死的情况，不满足GB21670-200讲目关要求。NA01配备了 ESP系统 (包含ABS模块)调节前后制动器制动力，当 ESP系统中ABS模块起作用时，后轮趋 近于抱死但不会出现抱死状态，所以不会出现后轮先抱死的情况，可以满足GB21670-2008中相关规定实际满载同步附着系
14、数，=0.98290.8 ,满足GB21670-2008中相关规定 因此NA01制动系统设计方案是合适的。3.3.3前、后轴利用附着系数曲线绘制Fr=PGz (9)F凶=(1-P)Gz (10)F =匕/2 +zhg) (11)F%(Li -zhg) (12)经整理得中f中rzL 二L2 zhg (1-B)zLLi - zhg(13)(14)式中:：“、r 利用附着系数；z制动强度；B 实际制动力分配系数；L汽车轴距，mfhg汽车质心高度，m;Li 质心至前轴中心线的距离，m;L2 质心至后轴中心线的距离，m0将各参数代入公式（13）、公式（14）,按不同z值（z=0.1、0.2、0.31.0
15、）计算 出前、后轴利用附着系数中f、Q （表3）,并根据该表格绘制制动强度-利用附着系数 曲线（图3）。表5前、后轴利用附着系数0.1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91制动强度Z9876543200000000数系着附Z空载3f满载匕满载匕0.10.119140.070430.136340.058950.20.230020.149140.261750.123730.30.333470.237670.377490.195260.40.43020.337990.484640.274660.50.520860.452630.584120.363290.60.6060.584
16、870.676730.462870.70.686110.739110.763150.575550.80.761610.921350.843990.704120.90.83291.139950.919760.852161.00.900321.407030.990931.02449图3利用附着系数曲线GB21670-2008规定：车辆在所有载荷状态下，当制动强度z处于0.150.80之问时，后轴附着系数利用曲线不应该位于前轴上方，从图 3可以看出，满载时符合GB21670-200亵求；空载时，当z0.6356（空载同步附着系数）时，后轴附着系数利用曲线在前轴利用附着系数曲线上方，不满足GB2167
17、0-2008的要求。后轴利用附着系数曲线在前轴利用附着系数曲线上方，其实就是后轮先于前轮抱死，而NA01配备了 ESP系统（包含ABS模块）调节前后制动器制动力，当ESP系统 中ABS模块起作用时，后轮趋近于抱死但不会出现抱死状态，所以不会出现后轮先 抱死的情况，可以满足 GB21670-2008中相关规定。GB21670-2008规定：当附着系数邛在0.20.8之间时，制动强度 z之0.1+0.7（中-0.2）（图3ECEt规线）。从图3可以看出，空满载时均满足要求。所以，NA01制动系统设计方案是适宜的。3.3.4空、满载制动距离校核GB 21670-2008中规定：初速度100km/h
18、,整车最大制动距离 Smax =0.1v+0.006v2=70m 充分发出的平均减速度 dm6.43m/s20配有ESPg置的制动系统，具充分发出的平均减速及制动距离计算公式如下：j=g （15）S = cv+v2/（2j） （16）式中：c制动器起作用的时间，取 0.4（一般取值为0.30.5）;v 制动初速度，v=100km/h（27.8m/s）。在良好的路面上（中=0.8）,配有ESP的NA01制动系统所能达到的充分发出的平 均减速度jmax =0.8g=7.84m/s 26.43m/s 2,制动距离S=60rm： 70m制动距离和充分发 出的平均减速度满足法规要求。由表4可知，在中=0
19、.8的路面上，当充分发出的平均减速度达到 0.8g时，前后 轮趋近于抱死，此时最高管路压力达到7.927MPa（满载）,而通常管路压力最大值可达到1012MPa可以满足要求。3.3.5真空助力器失效时制动减速度校核真空助力器失效时管路压力：P=4X （。1 x i1 X F- Fi）/（兀 X DX D） （17）式中：p管路压力，MPaI 制动踏板机械效率；II 制动踏板杠杆比；F制动品板力，500N;D制动主缸直径，mmFi 真空助力器及制动主缸弹簧反力，No将各参数带入公式（17）,得真空助力器失效时管路压力 P=3.7897MPa经计算，前后轴制动力：前轴制动力E=4596.21N;后
20、轴制动力F2=1759.02N。满载制动减速度：j=（ F1+F2 ）/m=4.217m/s 2,大于法规2.44m/s2。3.3.6 ESP系统失效制动减速度校核由表4可知，在良好的路面上（华=0.8） , ESP系统完全失效时，空载后轮先抱死， 抱死时管路压力Pi=5.027MPq满载时前轮先抱死，抱死时管路压力 P2=6.625MPa 经计算，空载时前后轴制动力： 前轴制动力F1=6038.03N;后轴制动力F2=2310.82No空载制动减速度：j=（ F1+F2）/m=6.7113m/s2,大于法规3.86m/s2。经计算，满载前后轴制动力：前轴制动力E=8012.9N;后轴制动力F
21、2=3066.6N。满载制动减速度：j=（ F1+F2 ）/m=7.352m/s 2,大于法规3.86m/s2。3.3.7 任一管路失效制动减速度校核在良好的路面上（中=0.8）,配有ESP的NA01制动系统，任一管路失效时所能达 到的最大减速度jmax=0.8g/2=3.92m/s 2,大于法规要求2.44 m/s 2。由表4可知，在中=0.8的路面上，当充分发出的平均减速度达到 0.8g时，前后 轮趋近于抱死，此时最高管路压力达到7.993MPa（满载）,而通常管路压力最大值可达到10MPa- 12MPa可以满足要求。3.3.8 制动踏板力校核真空助力器最大助力点管路压力：Pmax=4 F
22、max/（兀 x DX D） （18）式中：Pmax-真空助力器最大助力点管路压力，MPaFmax-真空助力器最大助力点输出力,No将各参数带入式（18）得Pmax=8.5212MPa由表4可知，在良好的路面上（邛=0.8）,配有ESP的NA01制动系统，满载时四 轮趋近抱死时管路压力为P=7.993MPa小于真空助力器最大助力点管路压力8.5212MPa制动踏板力为:冗D2P4i1i 2“ 1(19)式中：12 真空助力器助力比具体参数带入式（19）,得：F =174.79N500N= 制动踏板力满足要求。3.3.9 制动主缸排量校核NA01制动系统的管路为X型布置，分别计算左前右后轮、右前
23、左后轮排液量和 主缸行程。制动时一个前分泵排量M：V1 =Ttd12（均 + 海）/4 （20）式中：a 前分泵直径，mm61 前轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值0.30mm心分泵及摩擦片变形，取值 0.25mm制动时一个后分泵排量V22-V2 =兀 d2 （61 + 62） /4 （21）式中：d2后分泵直径，mm履后轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值0.30mm心分泵及摩擦片变形，取值 0.25mm将具体参数带入式（20）、（21）得：V1=1.26ml;V2 =0.5ml。前制动软管在压力下的极限膨胀量：AV1 =0.79 X 384/1000=0.303ml。后制动软管在压力下的极限膨胀
24、量：AV1 =0.79 X 352/1000=0.278ml。前腔所需的排量：Vf =&Vi +AV2 +V1 +V2=2.341ml。后腔所需的排量：Vr =AV1 + AV2 +V1 +V2=2.341ml。前腔制动时所需的制动主缸单腔行程：2、1f =4Vf/（兀 D ） =7mm： 18mm后腔制动时所需的制动主缸单腔行程：2、lr =4Vr/（兀 D ） =7mm： 18mm制动主缸排量满足制动系统排量要求。2.10.10 制动踏板行程校核制动主缸的有效工作行程：Sm =7mm+7mm=14 mm制动主缸推杆间隙和空行程：6m =1.75mm 踏板工作行程：Xp=ii0 + 3) (
25、22)将各参数带入式(22),得：Xp =3.4 X(14+1.75)=53.6mm 0.8 乂 120=96mm 主缸一腔失效后踏板最大行程：Xj = ii(l + 6m + 勾)(23)式中：鼠一一失效腔的行程，最大行程18mml 一一未失效腔对应的主缸工作行程。选择失效行程和工作行程之和较大的一组数据，带入式(23),得：X /=3.4 X (7+1.75+18)=90.94mm 0.8 X 120=96mmGB7258-2004规定，具有间隙自调装置的制动系统，制动踏板总行程不大于全 行程的五分之四，制动踏板行程符合标准要求。2.10.11 驻车制动校核a)极限驻车坡度计算汽车上、下坡
26、驻车受力情况如图4、5所示，汽车在坡道上的极限停驻道路倾角 由后轴附着力确定，由下图可以看出上坡驻车极限坡度大于下坡驻车极限坡度，因 此只计算下坡驻车极限坡度图4上坡驻车受力图图5下坡驻车受力图下坡驻车极限坡度为：(24)tana / = 5L1 /(L 十邛hg)式中:地面附着系数，取0.8将满载具体参数带入式(24)得:tana0.8 12892600 0.8 579=33.6%将空载具体参数带入式(24)得：+/0.8 10828a。/tana / =28.3%2600 0.8 570GB21670-2008规定驻车必须保证20%勺坡道上车辆静止。由以上计算得出NA01车空载最大驻车坡度
27、为28.3%,满载最大驻坡度为33.6%,满足法规要求b) 20%坡道上的驻车操纵力20哪道倾角电为：oc1 =arctan0.2=11.3 0在规定坡度上驻车操纵力：F=即即(25)i，p2“ PR2BF2式中：甲满载整车质量， kg;rs 车轮静负荷半径，m；ip1 驻车制动操纵手柄杠杆比；ip2 驻车制动器驻车拉杆杠杆比；qp 驻车系统机械效率。将具体参数带入式(25),得20哪道上驻车操纵力F02：F02=205.4(N) 400(N)o驻车操纵力满足要求。c）驻车制动减速度校核 驻车制动减速度计算公式:j _Fp” pR2ipiip2BF2（26）即式中：Fp 驻车手柄输入力，取400N1将各参数带入式（26）,得驻车制动减速度j=3.5383m/s 2,大于法规1.5m/s2。4结论NA01采用直径为小20.64的制动主缸，后制动器采用盘式制动器，其余部分完 全沿用M2的制动系统，制动性能满足要求。报告中计算结果都是理想状态下的性能，实际情况可能优于或差于计算结果。参考文献1 .张洪欣.汽车设计（第二版）.北京：机械工业出版社，19892 .刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，20023 .王霄锋.汽车底盘设计 北京：清华大学出版社，2010