轿车后轮盘式制动器设计(4)

FB1——前轮的地面制动力； FB2——后轮的地面制动力；

Z2——地面对前、后轮的法向反力； G——汽车重力；

L2——质心离前、后轴距离；

hg——质心高度。

由式(3.8)知前、后车轮一起抱死时，前、后轮制动器的制动力Ff1，Ff2是一个关于?的函数。将(3.8)中?消去可以得到后轮制动力

1?GFf2??2??hg式中：L——汽车的轴距。

?GL2L?Ff1?(?2Ff1)? (3.9)

Ghg??224hgL

图 3.3 某汽车的I曲线和?曲线

画出Ff1，Ff2为坐标的曲线，也就是理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，也就是我们常说的I曲线，图 3. 3。若车辆前、后制动器的制动力Ff1，Ff2按I曲线的分配，那么可以保证汽车无论在何种附着系数?的路面上刹车时，均可以实现前、后车轮同时抱死。目前大多数两轴式汽车的前、后制动器制动力之比是一个定值，将前制动的制动力Ff1与全部制动器的总制动力Ff之比来体现分配的比例系数，也就是制动器制动力分配系数?：

13

??Ff1Ff?Ff1Ff1?Ff2 （3.10）

在附着条件限定范围内，地面制动力等于相应的制动周缘力，故?通常称为制动力分配系数。

在7250型轿车设计过程中：由式（3.8）

Ff1?FB1??Z1?8908N??3.2 同步附着系数

；Ff2?FB2??Z2?4124N?0.68

;

Ff1Ff?Ff1Ff1?Ff2由式(3.10)可表达为

Ff2Ff1?1??? (3.11)

在图 3.3中一条通过坐标原点而且斜率是(1-?)/?的直线，这就是汽车实际前、后制动器制动力分配线，也就是?线。图中?线与I曲线交于B点， B点处的附着系数?=?0,此时?0为该汽车的同步附着系数。

汽车的同步附着系数是车辆制动性能的一个主要参考数据，由车辆结构参数所决定。不受道路条件控制的，这在汽车出厂时就已经确定无法随意更改。同步附着系数的设计公式是：?0?L??L2。 求出本设计中汽车的 ?0?0.69 hg对于前、后制动器制动力为某一个确定数值的汽车，只有当行驶在附着系数?等于同步附着系数?0的路面上，前、后车轮制动器才会同时抱死。当汽车在不同?值的路面上刹车时，就会有如下情况发生：

(1)当?

(2)当?>?0，?线位于I曲线上方，汽车刹车时基本上是后轮先拖滑，容易出现后轴侧滑失去方向稳定性是一种十分危险的工况。

14

(3)当???0，制动时汽车前、后轮同时抱死，是稳定工况，当然也将会丧失转向能力。

为了预防汽车的前轮丧失转向能力与后轮抱死侧滑，我们设计过程中尽量保证在车辆刹车时，即刚刚要出现车轮抱死但还不存在任何车轮抱死时的汽车制动减速度，这也就是这车有可能产生的最高制动减速度。实验证明，汽车在同步附着系数?0的路面上行驶并刹车(前、后车轮同时抱死)前提下，其制动减速度为

du?q*g? ?0 g，即q??0，q为制动强度。当行驶在非同步附着系数?的路dt面上，满足前轮或后轮即将抱死时的制动强度q

?=?0的路面上，地面的附着条件才得到完美的体现。附着条件的利用情况用附

着系数利用率(附着力利用率)?表示：

??FBq (3.12) ?G??式中：FB——汽车总的地面制动力；

G——汽车所受重力；

q——制动强度。

由q=0.71，?=0.68；算得??1.05 当?=?0时，q=?0，?=1,利用率最高。

50年代，当时道路条件一般，汽车行驶速度较低，后轮抱死侧滑的所造成的后果也不是十分明显，而前轮抱死丧失转向能力造成损害却严重，所以常将?0值设定得较低，即处于中间偏低区段。如今道路条件改善，行驶速度大幅提高，故汽车因后轮先抱死拖滑引起的后果十分严重。因此小型车和载货车的?0值如今都有不断提升的变化。

怎样选取同步附着系数 ?0，是测定前后制动力分配比汽车在制动系设计过程中需要考虑的重要问题。在汽车总质量和质心位置确定的前提下，?0值就决

15

定了前后制动力的分配比。

现代汽车多装有相应的调节机构，依据制动强度、载荷等指标进行前、后制动器制动力的比的调节，这样可以实现与理想制动力分配曲线尽可能满足重合。

为保证汽车制动时的方向稳定性与附着系数可以在较高的利用率范围，the United Nations Economic Commission for Europe (ECE)规定无论在什么载荷情况下，轿车在 0.15≤q≤0.8，其他汽车在0.15≤q≤0.3 的范围内，前轮均能提前抱死；在车轮尚未抱死的情况下，在 0.2≤?≤0.8 的范围内，必须满足

q≥0.1+0.85(? -0.2)。由式（13）可知q=0.71，满足。

3.3 制动强度和附着系数利用率

对于前面提及的制动强度q和附着系数利用率?的介绍。现在考虑当?=?0、

??0时的q和?的变化于什么有关。根据所定的同步附着系数?0，由式（3.10）及式（3.11）得

??L1??0hgLL2??0hgL

1??? （3.13）

G (L2??0hg)q （3.14）

LG FB2?FB(1??)?Gq(1??)?(L1??0hg)q （3.15）

L进而求得 FB1?FB??Gq??当?=?0时：FB1?F?1，FB2?F?2，故FB?G??13083N，此时q=?；?=1。 当?

FB1?F?1。由式（3.6）、式（3.7）、式（3.12）和式（3.14）得

FB?GL2? （3.16）

L2?(?0??)hgL2? （3.17）

L2?(?0??)hg q?16

??L2L2?(?o??)hg （3.18）

当?>?0时：或许得到的最大总制动力受到后轮刚刚抱死的条件限制，即

FB2?F?2。由式（3.6）、式（3.7）、式（3.13）和式（3.15）得

FB?GL1? （3.19）

L1?(???0)hgq?L1? （3.20）

L1?(???0)hgL1 （3.21）

L1?(???0)hg??毕业设计计算过程里的?值是确定不变的，其?0值应当小于遇到的最大附着系数，这样可以保证在平常工作的附着系数范围内?不致过低。在?>?0的良好路面上突然刹车时，基本上都是后轮先抱死。

3.4 制动器最大制动力矩

为使汽车拥有更好的制动效能和优秀的稳定性，所以需要正确无误地进行前，后轮制动器的制动力矩设计。

最大制动力是当汽车附着条件被完全利用的前提下取得的，此刻制动力同陆地作用在车轮的法向力Z1,Z2成正比。由(3.8)可知，一般轿车前、后车轮附着力同时完美实现功能，换句话说前、后轮同时抱死时的制动力之比为

Ff1Ff2?Z1L2??0hg??2.16 Z2L1??0hg式中：L1,L2——汽车质心离前、后轴距离;

?0——同步附着系数；

hg——汽车质心高度。

制动器工作过程中创造的制动力矩是受到车轮的验算力矩所限制，即

Tf1?Ff1re； Tf2?Ff2re

17