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汽车制动系统设计方法研究 王立波 长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北省保定市 071000 摘要：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。 关键词：汽车制动；系统设计；具体方法 中图分类号：U461 文献标识码：A 1 导言 该文对汽车制动系统共性能进行分析,以卡车气压制动系统结构和作用原理为模型进行 制动系统性能优化,根据制动系统结构,优化内容包括:双腔制动阀、继动阀、制动气室、气 压管路。在对其进行优化时,优化的标准是提升气压制动系统的压力响应速度和系统的最大 压力响应,通过模拟优化结果对提升汽车的制动性能具有一定的可行性。 2 汽车制动系统的介绍 现在的汽车制动系统多为液压制动系统。该系统主要包括制动踏板、制动助力器、制 动泵、制动液存储罐、连接管路、ABS 系统、制动器、制动片和驻车制动装置等。在汽车 行驶的过程中，制动系统不仅可以完成减速或停车等操作，还可以让汽车在停止的状态下 保持不动。由此可见，制动系统是汽车中最为重要的安全装置之一。 汽车制动系统的主要工作原理是：当驾驶员踩下制动踏板时，踏板会将力量传递到助 力器上。这时，助力器力量增大并传递到制动泵转化为液压，然后制动液就会通过连接管 路推动制动器实现摩擦式车辆制动，从而降低车辆的行驶速度，最终使车辆减速或者停 止。 3 制动系统功用及组成 制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保 持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上[2]。制动系统按动力源可分为摩擦 式、气压式、液力式和电磁式四种；按照功能可分为行车制动系统、驻车制动系统、第二 制动系统和辅助制动系统；按控制方式还可分为人力制动、动力制动和伺服制动三类。无 论制动系统分类如何，任何制动系统均由四个基本部分组成：供能装置，即提供制动作用 所需能量和改善传能介质状态的构件；控制装置，即产生制动和控制制动强度的运动件； 传动装置，即输送能量至制动器使之起作用的零件；制动器，即关键零部件，产生制动力 迫使车辆减速的重要部件。一些高级轿车的制动系统还包括制动力调节和压力保护等附加 装置。一般制动系需要满足以下几点要求：①具有足够的制动效能，即具有足够的制动减 速度和尽量短的制动距离；②制动系统工作可靠，采用多管路制动方案可避免一路失效则 制动整体失效；③制动的同时能够保证稳定的操作和方向稳定性；④由于制动器工作时温 升较高，所以应具备良好的散热和抗热稳定性；⑤具有一定的使用寿命。 4 汽车制动系统的设计要求 汽车制动系统的匹配设计可以最大程度地提高车辆的安全性能。该系统主要分为行车 制动系统、驻车制动系统和紧急制动系统。其中，行车制动系统是车辆制动过程中最基本 的系统，它可以让汽车减速、停车等，还可以让车辆在坡路上行驶得更加平稳。因此，在 设计行车制动系统时，要尽可能采用双回路系统，以保证制动性能的可靠性。驻车制动系 统是车辆长时间停止时使用的，它与行车制动系统相互独立，应用它可以提高车辆停放的 可靠度。应急制动系统是行车制动系统失效时使用的装置，它主要是通过机械力量实现车 辆的制动。该系统并不是独立的，它是由行车或驻车系统中的几个部件组成。另外，驻车 制动系统也可以起到紧急制动的作用。无论哪种制动系统，它们都是由动力设施驱动制动 器实现制动操作的，所以，在设计汽车制动系统时，要保证动力设施和制动器的有效性。 5 对汽车制动进行动力学分析 5.1 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 d ωe/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 。