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1、因空载质量由1134+11 OKg调整为1130+11 OKg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取大制动踏板力（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%人道驻车操纵力（N）205.69205.4驻车制动减速度（m/s2）3.53363.5383目录1 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131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制动系统共有
3、三种配置：ESP前盘后盘式制动器，ABS前盘后鼓式制动器，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+前盘后盘式制动器) 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满载整车质量(kg)15051
4、449空载整车质量(kg)1130+1101074+110满载轴荷(kg)月IJ759754后746695空载轴何(kg)刖724705后516479满载质心图度hg (mm)579554空载质心图度hg (mm)570524轴距L(mm)26002500轮胎滚动半径方(mm)293284轮胎静负荷半径5(mm)277267厂空载质心到刖触距离(mm)10821011.4质心到后触距离(mm)15181488.6 满载质心到前轴距离(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，对附着条件的利用、制动时汽车
5、方向稳定性均较为有 利，此时的前、后轮制动器制动力F和巳12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：F.iF 上仝 mg(1)中-Lbhg经计算得:F 4 = mg mg 学 2 (3)巳 2 rmgf ： : - mg-A 2式中：Fa、Fj,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;L质心至前轴中心线的距离，m;L,质心至后轴中心线的距离，m。将NA01车基本参数带入式（3）和（4
6、）中，按值（=0.1、0.2、0.31.0 ）计 算得至（J 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0.1736.161479.039776.665698.2350.060580.0394210.052660.047340.21525.6904.7961619.021330.780.125540.0744570.109770.090230.32368.331277.272527.06189
7、7.640.194890.1051080.171340.128660.43264.331596.473500.82398.80.268630.131375 :0.23736 :0.162640.54213.621862.384540.222834.280.346740.1532570.307830.192170.65216.192075.015645.343204.060.429250.1707540.38276 :0.217240.76272.052234.356816.143508.160.516130.183867 I0.462140.237860.87381.182340.428052
8、.63 :3746.570.60740.192596 :0.545980.254020.98543.592393.219354.823919.280.703060.1969390.634270.2657319759.292392.7110722.74026.310.80310.1968980.727010.272990.400.10.20.30.40.50.60.70.80.91zf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20.64 mm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
9、系统的适宜性，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前制动器参数分泵直径（mm54P54有效制动半径（mr） i104104效能因数0.76P0.762堂匕壁陵R而和（cm ）4040后制动器参数分泵直径（mm34/有效制动半径（mr） i100.4/效能因数0.76/单片摩擦片面积（cm2）20/制动踏板参数制动踏板杠杆比3.4r3.4制动踏板行程（mr） i120120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（mr） i20.6422.22制动主缸行程（mr） i18+18
10、r18+18尺寸规格（in）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）352/332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：pn di BFi R-i 2 冗 d22re式中：1制动器制动力分配系数Fgi、Fg2前、后制动器制动力，N;di、d2前、后制动器分泵直径，mmR、R2前、后制
11、动器有效半径，mmBFi、BF2前、后制动器效能因数；re前、后轮滚动半径，mmPi、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B =0.7232。根据B值绘制实际制动力分 配曲线（图2）0.40.10.20.30.40.50.60.70.80.9zf图2空、满载实际制动力分配曲线根据式、式（4）、式（5）、式可以计算出不同值（：=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）表4理想的空、满载管路压力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0.10.665781.083010.6985
12、61.546540.2:1.30468 :1.983351.380282.884160.31.98672.771012.115174.082870.42.711853.4462.903225.142670.53.480114.008313.744436.063560.6P 4.29154.457954.638816.845540.75.146014.794925.586357.48860.86.043645.019226.587057.992750.96.984395.130847.640928.3579917.968265.129798.747958.58432 彳由同步附着系数公式:(8)
13、0L 1 2得实际满载同步附着系数得实际空载同步附着系数hg01=0.9829，此时前、后轮同时抱死02=0.6356，此时前、后轮同时抱死根据我国目前的道路情况，取 =0.8作为常用路面附着系数实际空载同步附着系数。2=0.6356Vo.8，如不采取措施，在0.6356的路面上将会出现后轮先抱死的情况，不满足GB216702008相关要求。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，后轮趋可以满足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，GB21670-2008中相关规定实际满载同步附着系数。| =0.98290.8，满
14、足GB21670-2008中相关规定 因此NA01制动系统设计方案是合适的。333前、后轴利用附着系数曲线绘制J 八 Gz (9)F 戈=(1 一 JGz (10)巳, 2Zhg) (11)F2 =旱8_2卜,(12)经整理得PzL(13)L2 Zhg )(1 0)zL1_1- zhg(14)式中:f、；利用附着系数；Z制动强度；B实际制动力分配系数；L一汽车轴距，mhg汽车质心高度，m;L质心至前轴中心线的距离，m;L2 质心至后轴中心线的距离，m。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）计 算出前、后轴利用附着系数匚（表3），并根据该表格绘制制
15、动强度-利用附着系数曲线 （图 3）。00.10.20.30.40.50.60.70.80.93Q空载前空载后满载前满载后EC趺规线表5前、后轴利用附着系数Z空载 f空载卑r满载 f满载r0.10.119140.070430.136340.058950.20.230020.149140.261750.123730.30.333470.237670.377490.195260.40.43020.337990.484640.274660.50.520860.452630.584120.363290.60.6060.584870.676730.462870.70.686110.739110.7631
16、50.575550.80.761610.921350.843990.704120.90.83291.139950.919760.852161.00.900321.407030.990931.024490制动强度图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 间 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GB216702008要求；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 GB21670-2008的要求。后轴利用附着系数曲线在前轴利用附着系数曲
17、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：当附着系数在0.20.8之间时，制动强度z_0.1 0.7C -0.2）（图3ECE法规线）。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，整车最大制动距离Smax =0.1v+0.006v2=70m充
18、分发出的平均减速度dm 6.43m/s2。配有ESP装置的制动系统，其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（：=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/s26.43m/s2，制动距离S=60斥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=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
19、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 （ ixiixF-R） / （ nXDXD） . （17）式中：P管路压力，MPa1 制动踏板机械效率；h制动踏板杠杆比；F制动踏板力，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F-4596.21N;后轴制动力F2=1759.02N。满载制动减速度：j=( 5/2)/01=4.217|71/52,大
20、于法规2.4492。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(=0.8)，ESP系统完全失效时，空载后轮先抱死，抱 死时管路压力R=5.027MPa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F,=6038.03N ；后轴制动力F2=2310.82N。空载制动减速度：j=( +52)e=6.7113|71/52,大于法规3.8602。经计算，满载前后轴制动力：前轴制动力F-8012.9N;后轴制动力F2=3066.6N。满载制动减速度：j=( E+F2)/m=7.352m/s2,大于法规3.86m/s2。3.3.7 任
21、一管路失效制动减速度校核在良好的路面上(=0.8)，配有ESP的NA01制动系统，任一管路失效时所能达至(I 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：=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7.993MPW满载)，而通常管路压力最大值可达到10MPar 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 Fmax/( n 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
22、将各参数带入式(18)得Pmax=8.5212MPo由表4可知，在良好的路面上(:=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：n D2PF 二(19)4 J1 2 1式中：i2真空助力器助力比。具体参数带入式(19)，得：制动踏板力满足要求。339制动主缸排量校核F=174.79N V500N,NA01制动系统的管路为X型布置，分别计算左前右后轮、右前左后轮排液量和主 缸行程。制动时一个前分泵排量V,：Vi=ndi2(Si&)/4(20)式中：di一前分泵直径，mm& 前轮制动器摩
23、擦片与制动盘间隙，取值 0.30mm& 分泵及摩擦片变形，取值0.25mm制动时一个后分泵排量V22 V2 =n d2僦 +S/4 (21)式中：d2一一一-后分泵直径，mmh 后轮制动器摩擦片与制动盘间隙，取值 0.30mm& 分泵及摩擦片变形，取值0.25mm将具体参数带入式(20)、(21)得：Vi=1.26ml;V2 =0.5ml。前制动软管在压力下的极限膨胀量：Vi =0.79 X 384/1000=0.303ml。后制动软管在压力下的极限膨胀量：Vi =0.79 X 352/1000=0.278ml。前腔所需的排量:Vf=V” V2=2.341ml。后腔所需的排量：V八.V V2
24、Vi V2=2.341ml。前腔制动时所需的制动主缸单腔行程：211 =4Vf/(n D )=7mm ： 18mm后腔制动时所需的制动主缸单腔行程：2lr =4Vr/(n D )=7mm ： 18mm制动主缸排量满足制动系统排量要求。3310制动踏板行程校核制动主缸的有效工作行程：Sm =7mm+7mm=14mm制动主缸推杆间隙和空行程：Sm=1.75mm 踏板工作行程：(22)XpJ(Sm 九)将各参数带入式(22)，得：XP=3.4 x (14+1.75)=53.6mm v0.8 x 120=96mm主缸一腔失效后踏板最大行程：i九)(23)式中：以一一失效腔的行程，最大行程18mmI未失
25、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 p/=3.4 x (7+1.75+18)=90.94mm v 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。3.3.11驻车制动校核a)极限驻车坡度计算汽车上、下坡驻车受力情况如图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：tan a L/(L hg
26、)式中：一一地面附着系数，取0.8。将满载具体参数带入式(24)得：0.81289tan a / ：=33.6% 2600 十 0.8 汇 579将空载具体参数带入式(24)得：x/0.81082 cs/tan a / ：=28.3%。2600 +0.8X570GB21670-2008规定驻车必须保证20%的坡道上车辆静止。由以上计算得出车空情搬履播里询最大驻坡度为33.6%,满足法规要求。20%坡道倾角a为：a =arctan0.2=11.3 在规定坡度上驻车操纵力：qmigsi n ai p1 i p2n p R2BF2式中：m -满载整车质量，kg ；rs车轮静负荷半径，mpi-驻车制动
27、操纵手柄杠杆比；i P2驻车制动器驻车拉杆杠杆比；n p驻车系统机械效率。将具体参数带入式(25)，得20%坡道上驻车操纵力巳：Fo2 =205.4(N) v 400(N)。(24)NA01(25)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:(26)_Fppn PR 2Apiip2BF 2j p；式中：Fp驻车手柄输入力，取400N。将各参数带入式(26)，得驻车制动减速度j=3.5383m/s,大于法规1.5m/s-。4结论NA01采用直径为 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