金属屋面计算书(提供)
目录
金属屋面系统部分 (2)
一、设计依据 (3)
二、材料数据 (5)
三、屋面自重荷载统计 (6)
四、屋面板受力计算 (8)
五、屋面衬檩受力计算 (17)
六、底层压型钢板受力计算 (22)
七、金属屋面檩条受力计算 (28)
金属屋面系统部分
一、设计依据
1、《深圳湾体育中心设计及施工招标文件》；
2、招标单位提供的建筑及结构图纸；
3、国家相关的标准及规范及国外相关标准：
《民用建筑设计通则》GB50352－2005
《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001－2001
《建筑制图标准》GB/T50104－2001
《建筑物防雷设计规范》GB50057－1994（2000版）《建筑设计防火规范》GB50016－2006
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95（2005年版）《民用建筑隔声设计规范》GBJ118－88
《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005
《建筑采光设计标准》GB/T50033－2001
《建筑结构静力计算手册第二版》
4、结构设计规范：
《建筑结构制图标准》GB/T50105－2001
《建筑结构荷载规范》GB50009－2001（2006版）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001
《建筑抗震设计规范》GB50011－2001（2008版）《钢结构设计规范》GB50017－2003
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002
《高层民用钢结构技术规程》JGJ99－98
5、性能检测方法规程
《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227－94
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250－2000
《建筑幕墙空气渗透性能检测方法》GB/T15226－94
《建筑幕墙雨水渗透性能检测方法》GB/T15228－94 《建筑密封材料试验方法》GB/T13477－2002 6、相关验收规范
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210－2001 《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139－2001 《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210－2001 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300－2001 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001 《建筑材料放射性核素限量》GB6566－2001 7、铝型材及铝板：
设计依据及标准、规范
《铝合金建筑型材》GB/T5237－2004 《铝及铝合金阳极氧化、阳极氧化膜的总规范》GB8013－1987 《铝幕墙板板基》YS/T429.1－2000 《铝幕墙板氟碳喷涂铝单板》GB/T429.2－2000 《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JC/T133－2000 《铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2－2004 《铝合金建筑型材第3部分：电泳涂漆型材》GB/T5237.3－2004 《铝合金建筑型材第4部分：粉末喷涂型材》GB/T5237.4－2004 《铝合金建筑型材第5部分：氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5－2004 《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》GB/T14846-2008 《铝及铝合金波纹板》GB/T4438-2006 《工业用铝及铝合金热挤压型材》GB/6892－2000 《氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004 钢结构：
8、设计依据及规范：
《优质碳素结构钢》GB/699－1999 《不锈钢热轧钢板》GB/T5237－1992 《低合金高强度结构钢》GB/T1591－94
《合金结构钢》GB/T3077－1999 《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24:90
《钢结构防火涂料》GB14907－2002 《碳钢焊条》GB/T5117－95 《低合金钢焊条》GB/T5118－1995 《建筑钢结构焊接规程》JGJ81－2002
《碳素结构钢》GB700－88
《厚度方向性能钢板》GB5313－85
《冷弯薄壁型钢结构技术规程》GB50018－2002 《碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和钢带》GB3274－88
《直缝电焊钢管》GB13793－92
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001 《厚钢板超声波检验方法》GB/T－2970－2004 《无缝钢管超声波探伤方法》GB8651－88
《钢结构焊缝外形尺寸》GB5777－96
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923－88
《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB50212－2002 《优质碳素结构钢技术条件》GB699－88
《热轧厚钢板及钢带》GB/T3274－1988 《冷轧钢板及钢带》GB708－89
《建筑用压型钢板》GB/T12755－91 《热轧薄钢板及钢带》GB/T912－89
9、橡胶及塑料制品:
《硅酮建筑密封胶》GB/T14683－2003 《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776－2005 《建筑窗用硅酮结构密封剂》JC485－92
《聚硫建筑密封胶》JC/T483－92
《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486－2001 《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914－2003
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482－2003
《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1～13477.20－2002 《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882－2001
10、建筑配件：
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5－2000
《紧固件机械性能、不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1－2001
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2－2000
《紧固件机械性能、螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4－2000
《紧固件机械性能、不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.6－2000
《紧固件机械性能、不锈钢螺母》GB/T3098.15－2000
《螺栓或螺钉和平垫圈组合件》GB/T9074.1－2002
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19－2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615.1～4－2004
《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616.1－2004
《点支式玻璃幕墙支撑装置》JG138－2001
《六角头螺栓六角头螺栓C级》GB/T5782/5780
《钢结构用钢强度大六角头螺栓、
大六角头螺母、垫圈与技术条件》GB/T1231－2006
《紧固件螺栓和螺钉通孔》GB/T5227
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000
《紧固件机械性能、不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.6－2000
11、其它：
《压型金属板设计施工规范》JBJ21620
《屋面工程技术规范》GB50345－2004
《屋面工程质量验收规范》GB50207－2002
《建筑施工高处作业安全技术规范》JG80－91
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46－2005
二、材料数据
2.1、材料重力体积密度
铝：27.0 kN/m3
钢材：78.5 kN/m3
玻璃：25.6 kN/m3
2.2、材料力学性能
Q235钢材强度设计值：
f(拉、压、弯)＝215 N/mm2
f v(剪) ＝120 N/mm2
f ce(端面承压)＝325 N/mm2
注：冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为：205 N/mm2
E43型焊条手工焊焊缝强度设计值：
f(拉、压、弯、剪)＝160 N/mm2 (角焊缝)
Q345钢材强度设计值：
f(拉、压、弯)＝310 N/mm2
f v(剪) ＝180 N/mm2
f ce(端面承压)＝400 N/mm2
注：冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为：300 N/mm2
E50型焊条手工焊焊缝强度设计值：
f(拉、压、弯、剪)＝200 N/mm2 (角焊缝)
2.3、材料弹性模量及线胀系数
材料弹性模量E(N/mm2) 线胀系数(10－5 )
铝合金0.70×105 2.35
钢、不锈钢 2.06×105 1.2
三、屋面自重荷载统计
3.1、金属屋面构造层次
3.1.1、网架金属屋面构造层次一
（1）3.0mm厚铝单板及支撑0.15 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2（3）高强铝合金T型支座带防冷桥隔热垫(H＝120mm) 0.00215 kN/m2（4）50+70mm厚保温棉，16kg/m30.0192 kN/m2（5）帽檩0.0247 kN/m2（6）主檩条□180×180×8@6000mm 0.072 kN/m2（7）30mm厚玻璃纤维吸音棉，16kg/m30.0048 kN/m2（8）1.2mm厚YX130-300-600型压型钢板0.1616 kN/m2（9）屋面其它配件0.02 kN/m2
合计0.494 kN/m2其中屋面其他配件包括自攻钉、支架及主、次檩条连接板等。
3.1.2、网架金属屋面构造层次二
（1）6mm厚夹胶彩釉玻璃及支撑0.185 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2（3）高强铝合金T型支座带防冷桥隔热垫(H＝120mm) 0.00215 kN/m2（4）50+70mm厚保温棉，16kg/m30.0192 kN/m2（5）帽檩0.0247 kN/m2（6）主檩条□180×180×8@6000mm 0.072 kN/m2 （7）30mm厚玻璃纤维吸音棉，16kg/m30.0048 kN/m2（8）1.2mm厚YX130-300-600型压型钢板0.1616 kN/m2（9）屋面其它配件0.02 kN/m2
合计0.53 kN/m2其中屋面其他配件包括自攻钉、支架及主、次檩条连接板等。
3.2、屋面荷载验算
3.2.1、屋面活荷载：0.5 kN/m2；
3.2.2、建筑结构安全等级：一级；
3.2.3、结构重要性系数：γo＝1.1。
3.2.4、风荷载：
1.根据《深圳湾体育中心风洞试验报告》第六章的内容知：
风荷载标准值：
k z p
w C w
β
=
C p风荷载体型系数与风压高度变化系数的乘积。
z
β为阵风系数，对于屋面构件取1.0.
w为深圳地区100年的基本风压，0.9 kN/m2
由附图三各风向角下的测点的平均压力系数分布图可得各标段风荷载最不利取值如下表所示：
风洞试验报告提供的各标段风荷载最不利取值
标段
p
C最大值
风荷载标准值
（正风压）
（kN/m2）
p
C最小值
风荷载标准值
（负风压）
（kN/m2）游泳馆0.3 0.27 -2.0 -1.8
体育馆0.3 0.27 -1.3 -1.17
体育场0.8 0.72 -2.3 -2.07
2.根据《建筑结构荷载规范》7.1.1知：
k z sl z
w w
βμμ
=
其中，
z
β为阵风系数，对于屋面构件取1.0.
w为深圳地区100年的基本风压，0.9 kN/m2
sl
μ为局部风压体型系数
z
μ为风压高度变化系数
由《建筑结构荷载规范》中可得各标段风荷载最不取值如下表所示：
规范提供的各标段风荷载最不利取值
标段 sl μ
正风压（kN/m 2）
sl μ
负风压（kN/m 2）
游泳馆 0 0 -0.5 -0.842 体育馆 0 0 -0.5 -0.855 体育场
0 0
-0.5
-0.5
深圳湾体育中心风屋面分包工程招标文件答疑一要求围护结构风荷载计算按照规范要求方法以及《深圳湾体育中心风洞试验报告》第6章要求进行，取两者最大值。
通过分析比较用于屋面系统风荷载取值如下：
深圳湾体育中心各标段风荷载最不利取值（kN/m 2）
标段 风荷载标准值 （正风压）
风荷载标准值 （负风压）
游泳馆 0.27 -1.8 体育馆 0.27 -1.17 体育场
0.72 -2.07
四、屋面板受力计算
4.1、游泳馆屋面板验算 4.1.1、屋面板基本参数：
游泳馆屋面板采用1.0mm 厚直立锁边氟碳喷涂铝镁锰合金屋面板，规格：65/400，高强铝合金支座，H ＝120mm ，金属屋面板截面特性如下表所示：
65/400型直立锁边铝镁锰合金金属板受向上压力时的截面参数
65/400
型直立锁边铝镁锰合金金属板受向下压力时的截面参数
铝板通过夹具与屋面板连接，屋面板通过T 型支座连接在次檩条上，由T 型支座支撑，故屋面板的受力应为多跨连续梁的形式，计算跨度取1.5m 。为简化计算，在验算中，屋面板按五跨连续进行计算，取1m 的宽度进行单位宽度的验算，在强度验算是，考虑结构重要性系数：γo ＝1.1。其计算模型为：
屋面构造层次一：
（1）3.0mm 厚铝单板及支撑
0.15 kN/m 2 （2）1.0mm 厚（65/400）型PVDF 涂层铝镁锰合金板 0.0392 kN/m 2 （3）高强铝合金T 型支座带防冷桥隔热垫(H ＝120mm) 0.00215 kN/m 2 （4）50+70mm 厚保温棉，16kg/m 3
0.0192 kN/m 2 （5）帽檩
0.0247 kN/m 2 （6）主檩条□180×180×8@6000mm 0.072 kN/m 2 （7）30mm 厚玻璃纤维吸音棉，16kg/m 3 0.0048 kN/m 2 （8）1.2mm 厚YX130-300-600型压型钢板
0.1616 kN/m2 （9）屋面其它配件 0.02 kN/m 2 合计
0.494 kN/m 2
其中屋面其他配件包括自攻钉、支架及主、次檩条连接板等。 屋面构造层次二：
（1）6mm 厚夹胶彩釉玻璃及支撑
0.185 kN/m 2 （2）1.0mm 厚（65/400）型PVDF 涂层铝镁锰合金板
0.0392 kN/m 2 （3）高强铝合金T 型支座带防冷桥隔热垫(H ＝120mm) 0.00215 kN/m 2 （4）50+70mm 厚保温棉，16kg/m 3 0.0192 kN/m 2 （5）帽檩
0.0247 kN/m 2 （6）主檩条□180×180×8@6000mm 0.072 kN/m 2 （7）30mm 厚玻璃纤维吸音棉，16kg/m 3
0.0048 kN/m 2
（8）1.2mm 厚YX130-300-600型压型钢板 0.1616 kN/m2 （9）屋面其它配件 0.02 kN/m 2 合计
0.53 kN/m 2
其中屋面其他配件包括自攻钉、支架及主、次檩条连接板等。
金属屋面板横截面尺寸如下：
4.1.2、构造层次一屋面板验算 4.1.2.1、荷载计算： 1）恒荷载：
（1）3.0mm 厚铝单板及支撑
0.15 kN/m 2 （2）1.0mm 厚（65/400）型PVDF 涂层铝镁锰合金板 0.0392 kN/m 2
合计： 0.19 kN/m 2 2）活荷载 0.5 kN/m 2
3）风荷载：
深圳湾体育中心屋面游泳馆正风压为0.27 kN/m 2
，负风压为－1.8 kN/m 2
。 4）施工荷载 1kN
转化成线荷载：
re 1.00.5
1.25kN /m
0.4
F q B η
===
转化为面荷载：1.25/1.5=0.833 kN/m 2 4.1.2.2、荷载组合
(1)向下受力： 组合一： 恒+活+风 a ）标准值：
q k ＝ 0.19+0.5+0.6×0.27 ＝ 0.852 kN/m 2 b ）设计值：
q ＝ 1.2×0.19+1.4×0.5+1.4×0.6×0.27 ＝ 1.15 kN/m 2 组合二： 恒+检修荷载 a ）标准值：
q k ＝ 0.19+0.83 ＝ 1.02 kN/m 2 b ）设计值：
q ＝ 1.2×0.19+1.4×0.83 ＝ 1.39 kN/m 2
(2)向上受力： 恒+风 a ）标准值：
q k ＝ 0.19+(－1.8) ＝ －1.61 kN/m 2 b ）设计值：
q ＝ 1.0×0.19+1.4×(－1.8) ＝ －2.33 kN/m 2
由以上可知，最不利荷载组合最大值是： 向下：
标准值 1.02 kN/m 2 设计值 1.39 kN/m 2 向上：
标准值 －1.61 kN/m 2 设计值 －2.33 kN/m 2 4.1.2.3、内力计算
屋面板设计跨度为1.5m,因采用现场情况故可按照1.5m多跨连续板计算。向下：
最大跨中弯矩M f1 ＝0.078ql2λ＝0.078×1.39×1.52 ＝0.244 kN m?
最大支座弯矩M f2 ＝－0.105ql2λ＝－0.105×1.39×1.52 ＝－0.33 kN m?
最大支座反力R1 ＝ 1.132qlλ＝1.132×1.39×1.5 ＝ 2.36 k N
向上：
最大跨中弯矩M f1 ＝0.078ql2λ＝0.078×(－2.33)×1.52＝－0.41 kN m?
最大支座弯矩M f2 ＝－0.105ql2λ＝－0.105×(－2.33)×1.52＝0.55 kN m?
最大支座反力R1 ＝ 1.132qlλ＝1.132×(－2.33)×1.5＝－3.96 k N
4.1.2.4、强度计算
向下：
M f1 ＝0.244 kN m?<2.36/1.1 ＝ 2.15 kN m?
M f2 ＝0.33 kN m? R1 ＝ 2.36 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k＝0.33/2.32+2.36/75.6＝0.17<1 向上： M f1 ＝0.41 kN m?<2.01/1.1 ＝ 1.83 kN m? M f2 ＝0.55 kN m? R1 ＝ 3.96 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k ＝0.55/2.51+3.96/242 ＝0.235<1 故强度满足要求。 4.1.2.5、刚度计算 向下： νmax ＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.02×1.54/（100×0.7×105×103×54.4×10－8）＝0.873 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 向上： νmax＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.61×1.54/（100×0.7×105×103×59.9×10－8） ＝ 1.25 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 故νmax<[ν]，刚度满足。 结论：游泳馆金属屋面板满足规范要求。 4.1.3、构造层次二屋面板验算 4.1.3.1、荷载计算： 1）恒荷载： （1）6mm厚夹胶彩釉玻璃及支撑0.185 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2合计：0.224 kN/m2 2）活荷载0.5 kN/m2 3）风荷载： 深圳湾体育中心屋面游泳馆正风压为0.27 kN/m2，负风压为－1.8 kN/m2。 4）施工荷载1kN 转化成线荷载： re 1.0 0.5 1.25kN/m 0.4 F q B η === 转化为面荷载：1.25/1.5=0.833 kN/m2 4.1.3.2、荷载组合 (1)向下受力： 组合一： 恒+活+风 a）标准值： q k ＝0.224+0.5+0.6×0.27 ＝0.89 kN/m2 b）设计值： q＝ 1.2×0.224+1.4×0.5+1.4×0.6×0.27 ＝ 1.2 kN/m2 组合二： 恒+检修荷载 a）标准值： q k ＝0.224+0.83 ＝ 1.05 kN/m2 b）设计值： q＝ 1.2×0.224+1.4×0.83 ＝ 1.43 kN/m2 (2)向上受力： 恒+风 a）标准值： q k ＝0.224+(－1.8) ＝－1.58 kN/m2 b）设计值： q＝ 1.0×0.224+1.4×(－1.8) ＝－2.3 kN/m2 由以上可知，最不利荷载组合最大值是： 向下： 标准值 1.05 kN/m2 设计值 1.43 kN/m2 向上： 标准值－1.58 kN/m2 设计值－2.3 kN/m2 4.1.3.3、内力计算 屋面板设计跨度为1.5m,因采用现场情况故可按照1.5m多跨连续板计算。向下： 最大跨中弯矩M f1 ＝0.078ql2λ＝0.078×1.43×1.52 ＝0.251 kN m? 最大支座弯矩M f2 ＝－0.105ql2λ＝－0.105×1.43×1.52 ＝－0.338 kN m? 最大支座反力R1 ＝ 1.132qlλ＝1.132×1.43×1.5 ＝ 2.43 k N 向上： 最大跨中弯矩M f1 ＝0.078ql2λ＝0.078×(－2.3)×1.52＝－0.404 kN m? 最大支座弯矩M f2 ＝－0.105ql2λ＝－0.105×(－2.3)×1.52＝0.54 kN m? 最大支座反力R1 ＝ 1.132qlλ＝1.132×(－2.3)×1.5＝－3.9 k N 4.1.3.4、强度计算 向下： M f1 ＝0.251 kN m?<2.36/1.1 ＝ 2.15 kN m? M f2 ＝0.338 kN m? R1 ＝ 2.43 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k＝0.338/2.32+2.43/75.6＝0.18<1 向上： M f1 ＝0.404 kN m?<2.01/1.1 ＝ 1.83 kN m? M f2 ＝0.54 kN m? R1 ＝ 3.9 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k ＝0.54/2.51+3.9/242 ＝0.23<1 故强度满足要求。 4.1.3.5、刚度计算 向下： νmax ＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.05×1.54/（100×0.7×105×103×54.4×10－8）＝0.9 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 向上： νmax＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.58×1.54/（100×0.7×105×103×59.9×10－8） ＝ 1.23 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 故νmax<[ν]，刚度满足。 结论：游泳馆金属屋面板满足规范要求。 4.2、体育馆屋面板验算 体育馆屋面板采用1.0mm厚直立锁边氟碳喷涂铝镁锰合金屋面板，规格：65/400，高强铝合金支座，H＝120mm。 4.2.1、构造层次一屋面板验算： 4.2.1.1、荷载计算 1）恒荷载： （1）3.0mm 厚铝单板及支撑 0.15 kN/m 2 （2）1.0mm 厚（65/400）型PVDF 涂层铝镁锰合金板 0.0392 kN/m 2 合计： 0.19 kN/m 2 2）活荷载 0.5 kN/m 2 3）风荷载： 根据招标文件及风洞试验报告，深圳湾体育中心屋面体育馆最大正风压为0.27 kN/m 2，负风压为－1.17 kN/m 2 。 4）施工荷载 1kN 转化成线荷载： re 1.00.5 1.25kN /m 0.4 F q B η === 转化为面荷载：1.25/1.5=0.833 kN/m 2 4.2.1.2、荷载组合 (1)向下受力： 组合一： 恒+活+风 a ）标准值： q k ＝ 0.19+0.5+0.27×0.6 ＝ 0.69 kN/m 2 b ）设计值： q ＝ 1.2×0.19+1.4×（0.5+0.6×0.27） ＝ 0.93 kN/m 2 组合二： 恒+检修荷载 a ）标准值： q k ＝ 0.19+0.83 ＝ 1.02 kN/m 2 b ）设计值： q ＝ 1.2×0.19+1.4×0.83 ＝ 1.39 kN/m 2 (2)向上受力： 恒+风 a ）标准值： q k ＝ 0.19+(－1.17) ＝ －0.98 kN/m 2 b ）设计值： q ＝ 1.0×0.19+1.4×(－1.17) ＝ －1.45 kN/m 2 由以上可知，最不利荷载组合最大值是： 向下： 标准值 1.02 kN/m 2 设计值 1.39 kN/m 2 向上： 标准值 －0.98 kN/m 2 设计值 －1.45 kN/m 2 4.2.1.3、内力计算 屋面板设计跨度为1.5m,因采用现场情况故可按照1.5m 多跨连续板计算。 向下： 最大跨中弯矩M f1 ＝ 0.078ql 2λ＝0.078×1.39×1.52 ＝ 0.244 kN m ? 最大支座弯矩M f2 ＝ －0.105ql 2λ＝－0.105×1.39×1.52 ＝ －0.33 kN m ? 最大支座反力R 1 ＝ 1.132ql λ＝1.132×1.39×1.5 ＝ 2.36 k N 向上： 最大跨中弯矩M f1 ＝ 0.078ql 2λ＝0.078×(－1.45)×1.52＝ －0.254 kN m ? 最大支座弯矩M f2 ＝ －0.105ql 2λ＝－0.105×(－1.45)×1.52＝ 0.343 kN m ? 最大支座反力R 1 ＝ 1.132ql λ＝1.132×(－1.45)×1.5＝ －2.46 k N 4.2.1.4、强度计算 向下： M f1 ＝0.244 kN m?<2.36/1.1 ＝ 2.15 kN m? M f2 ＝0.33 kN m? R1 ＝ 2.36 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k＝0.33/2.32+2.36/75.6＝0.17<1 向上： M f1 ＝0.254 kN m?<2.01/1.1 ＝ 1.83 kN m? M f2 ＝0.343 kN m? R1 ＝ 2.46 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k ＝0.343/2.51+2.46/242 ＝0.15<1 故强度满足要求。 4.2.1.5、刚度计算 向下： νmax ＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.02×1.54/（100×0.7×105×103×54.4×10－8）＝0.873 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 向上： νmax＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×0.98×1.54/（100×0.7×105×103×59.9×10－8） ＝0.84 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 故νmax<[ν]，刚度满足。 结论：体育馆金属屋面板满足规范要求。 4.2.2、构造层次二屋面板验算： 4.2.2.1、荷载计算 1）恒荷载：（1）6mm厚夹胶彩釉玻璃及支撑0.185 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2 合计：0.224 kN/m2 2）活荷载0.5 kN/m2 3）风荷载： 根据招标文件及风洞试验报告，深圳湾体育中心屋面体育馆最大正风压为0.27 kN/m2，负风压为－1.17 kN/m2。 4）施工荷载1kN 转化成线荷载： re 1.0 0.5 1.25kN/m 0.4 F q B η === 转化为面荷载：1.25/1.5=0.833 kN/m2 4.2.2.2、荷载组合 (1)向下受力： 组合一： 恒+活+风 a）标准值： q k ＝0.224+0.5+0.27×0.6 ＝0.89 kN/m2 b）设计值： q＝ 1.2×0.224+1.4×（0.5+0.6×0.27）＝ 1.2 kN/m2 组合二： 恒+检修荷载 a）标准值： q k ＝0.224+0.83 ＝ 1.05 kN/m2 b）设计值： q＝ 1.2×0.224+1.4×0.83 ＝ 1.43 kN/m2 (2)向上受力： 恒+风 a）标准值： q k ＝0.224+(－1.17) ＝－0.95 kN/m2 b）设计值： q＝ 1.0×0.224+1.4×(－1.17) ＝－1.414 kN/m2 由以上可知，最不利荷载组合最大值是： 向下： 标准值 1.05 kN/m2 设计值 1.43 kN/m2 向上： 标准值－0.95 kN/m2 设计值－1.414 kN/m2 4.2.2.3、内力计算 屋面板设计跨度为1.5m,因采用现场情况故可按照1.5m多跨连续板计算。向下： 最大跨中弯矩M f1 ＝0.078ql2λ＝0.078×1.43×1.52 ＝0.251 kN m? 最大支座弯矩M f2 ＝－0.105ql2λ＝－0.105×1.43×1.52 ＝－0.34 kN m? 最大支座反力R1 ＝ 1.132qlλ＝1.132×1.43×1.5 ＝ 2.43 k N 向上： 最大跨中弯矩M f1 ＝0.078ql2λ＝0.078×(－1.414)×1.52＝－0.25 kN m? 最大支座弯矩M f2 ＝－0.105ql2λ＝－0.105×(－1.414)×1.52＝0.334 kN m?最大支座反力R1 ＝ 1.132qlλ＝1.132×(－1.414)×1.5＝－2.4 k N 4.2.2.4、强度计算 向下： M f1 ＝0.251 kN m?<2.36/1.1 ＝ 2.15 kN m? M f2 ＝0.34 kN m? R1 ＝ 2.43 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k＝0.34/2.32+2.43/75.6＝0.18<1 向上： M f1 ＝0.25 kN m?<2.01/1.1 ＝ 1.83 kN m? M f2 ＝0.334 kN m? R1 ＝ 2.4 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k ＝0.334/2.51+2.4/242 ＝0.143<1 故强度满足要求。 4.2.2.5、刚度计算 向下： νmax ＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.05×1.54/（100×0.7×105×103×54.4×10－8）＝0.739 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 向上： νmax＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×0.95×1.54/（100×0.7×105×103×59.9×10－8） ＝0.739 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 故νmax<[ν]，刚度满足。 结论：体育馆金属屋面板满足规范要求。 4.3、体育场屋面板验算 体育场屋面板采用1.0mm厚直立锁边氟碳喷涂铝镁锰合金屋面板，规格：65/400，高强铝合金支座，H＝120mm。 4.3.1、荷载计算 1）恒荷载： （1）3.0mm厚铝单板及支撑0.15 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2 合计： 0.19 kN/m 2 2）活荷载 0.5 kN/m 2 3）风荷载： 根据招标文件及风洞试验报告，深圳湾体育中心屋面体育场最大正风压为0.72 kN/m 2，负风压为－2.07 kN/m 2。 4）施工荷载 1kN 转化成线荷载： re 1.00.5 1.25kN /m 0.4 F q B η === 转化为面荷载：1.25/1.5=0.833 kN/m 2 4.3.2、荷载组合 (1)向下受力： 组合一： 恒+活+风 a ）标准值： q k ＝ 0.19+0.5×0.7+0.72 ＝ 1.26 kN/m 2 b ）设计值： q ＝ 1.2×0.19+1.4×（0.7×0.5+0.72） ＝ 1.726 kN/m 2 组合二： 恒+检修荷载 a ）标准值： q k ＝ 0.19+0.83 ＝ 1.02 kN/m 2 b ）设计值： q ＝ 1.2×0.19+1.4×0.83 ＝ 1.39 kN/m 2 (2)向上受力： 恒+风 a ）标准值： q k ＝ 0.19+(－2.07) ＝ －1.88 kN/m 2 b ）设计值： q ＝ 1.0×0.19+1.4×(－2.07) ＝ －2.708 kN/m 2 由以上可知，最不利荷载组合最大值是： 向下： 标准值 1.26 kN/m 2 设计值 1.726 kN/m 2 向上： 标准值 －1.88 kN/m 2 设计值 －2.708 kN/m 2 4.3.3、内力计算 屋面板设计跨度为1.5m,因采用现场情况故可按照1.5m 多跨连续板计算。 向下： 最大跨中弯矩M f1 ＝ 0.078ql 2λ＝0.078×1.726×1.52 ＝ 0.3 kN m ? 最大支座弯矩M f2 ＝ －0.105ql 2λ＝－0.105×1.726×1.52 ＝ －0.41 kN m ? 最大支座反力R 1 ＝ 1.132ql λ＝1.132×1.726×1.5 ＝ 2.93 k N 向上： 最大跨中弯矩M f1 ＝ 0.078ql 2λ＝0.078×(－2.708)×1.52＝ －0.48 kN m ? 最大支座弯矩M f2 ＝ －0.105ql 2λ＝－0.105×(－2.708)×1.52＝ 0.64 kN m ? 最大支座反力R 1 ＝ 1.132ql λ＝1.132×(－2.708)×1.5＝ －4.6 k N 4.3.4、强度计算 向下： M f1 ＝ 0.774 kN m ?<2.36/1.1 ＝ 2.15 kN m ? M f2 ＝ 0.41 kN m ? M f1 ＝0.48 kN m?<2.01/1.1 ＝ 1.83 kN m? M f2 ＝0.64 kN m? R1 ＝ 4.6 k N M f2/M0B,k+ R1/R0B,k ＝0.64/2.51+4.6/242 ＝0.273<1 故强度满足要求。 4.3.5、刚度计算 向下： νmax ＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.26×1.54/（100×0.7×105×103×54.4×10－8）＝1.08 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 向上： νmax＝0.644ql4/（100E J ef,k） ＝0.644×1.88×1.54/（100×0.7×105×103×59.9×10－8） ＝ 1.46 mm [ν] ＝l/240 ＝1500/240 ＝6.25 mm 故νmax<[ν]，刚度满足。 结论：体育场金属屋面板满足规范要求。 五、屋面衬檩受力计算 13.1、游泳馆屋面衬檩计算 游泳馆屋面采用几字形30×60×60×60×30×2冷弯薄壁镀锌衬檩，按照多跨连续梁计算，跨度0.3 m，间距1.5 m，材质为Q235。 檩条毛截面特性： A ＝4.72 cm2 I x＝26.7 cm4 I y＝51.1 cm4 W y＝8.52 cm3 (W x)上＝9.05 cm3 (W x)下＝8.76 cm3 g＝3.71 ㎏/m 5.1.1、构造层次一屋面衬檩计算 5.1.1.1、荷载计算 1）恒荷载 （1）3.0mm厚铝单板及支撑0.15 kN/m2 （2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2（3）高强铝合金T型支座带防冷桥隔热垫(H＝120mm) 0.00215 kN/m2小计0.19 kN/m2 × 1.5m ＝0.28 kN/m 衬檩自重0.0371 kN/m 合计0.32 kN/m 2)活荷载0.50 kN/m2 × 1.5m ＝0.75 kN/m 3)风荷载 0.27 kN/m2 × 1.5m ＝0.405 kN/m －1.8 kN/m2 × 1.5m ＝－2.7 kN/m 5.1.1.2、荷载组合1）向下最不利组合 恒+活+风 标准值：q k＝0.32+0.75+0.6×0.405 ＝ 1.313 kN/m 设计值：q＝1.2×0.32+1.4×0.75+1.4×0.75×0.6 ＝ 2.064 kN/m 2) 向上最不利组合 恒+风 标准值：q k＝0.32－2.7 ＝－2.38 kN/m 设计值：q＝1.0×0.32+1.4×（－2.7）＝－3.46 kN/m 由以上可知，最不利荷载组合是向上组合： 恒+风 标准值q k＝－2.38 kN/m 设计值q ＝－3.46 kN/m 5.1.1.3、内力计算 Mmax ＝aql2＝0.105×（－3.46）×0.32＝－0.033 kN m 5.1.1.4、强度计算 几字形30×60×60×60×30×2mm 檩条在0.3m 跨度时的稳定系数φb＝1.0，σ1＝M x/φb W x1 ＝（－0.033）×106/(1.0×11181) ＝－2.92 N/mm2 σ2＝M x/φb W x2 ＝（－0.033）×106/(1.0×11520) ＝－2.865 N/mm2 σmax=σ1＝－2.92 N/mm2 < f＝205 N/mm2 故强度满足。 5.1.1.5、刚度计算（按连续梁计算） 垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为： νxmax＝3q k l4/(384EI x) =3×(－2.92) ×3004/(384×2.06×105×40.85×104) = －0.0022 mm [ν]＝L/240＝300/240＝1.25 mm 故νmax < [ν]，刚度满足。 5.1.2、构造层次二屋面衬檩计算 5.1.2.1、荷载计算 1）恒荷载 （1）6mm厚夹胶彩釉玻璃及支撑0.185 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2（3）高强铝合金T型支座带防冷桥隔热垫(H＝120mm) 0.00215 kN/m2小计0.226 kN/m2 × 1.5m ＝0.34 kN/m 衬檩自重0.0371 kN/m 合计0.377 kN/m 2)活荷载0.50 kN/m2 × 1.5m ＝0.75 kN/m 3)风荷载 0.27 kN/m2 × 1.5m ＝0.405 kN/m －1.8 kN/m2 × 1.5m ＝－2.7 kN/m 5.1.2.2、荷载组合 1）向下最不利组合 恒+活+风 标准值：q k＝0.377+0.75+0.6×0.405 ＝ 1.37 kN/m 设计值：q＝1.2×0.377+1.4×0.75+1.4×0.75×0.6 ＝ 2.13 kN/m 2) 向上最不利组合 恒+风标准值：q k＝0.337－2.7 ＝－2.36 kN/m 设计值：q＝1.0×0.337+1.4×（－2.7）＝－3.403 kN/m 由以上可知，最不利荷载组合是向上组合： 恒+风 标准值q k＝－2.36 kN/m 设计值q ＝－3.403 kN/m 5.1.2.3、内力计算 Mmax ＝aql2＝0.105×3.403×0.32＝－0.0322 kN m 5.1.2.4、强度计算 几字形30×60×60×60×30×2mm 檩条在0.3m 跨度时的稳定系数φb＝1.0，σ1＝M x/φb W x1 ＝（－0.0322）×106/(1.0×11181) ＝－2.88 N/mm2 σ2＝M x/φb W x2 ＝（－0.0322）×106/(1.0×11520) ＝－2.8 N/mm2 σmax=σ1＝－2.88 N/mm2 < f＝205 N/mm2 故强度满足。 5.1.2.5、刚度计算（按连续梁计算） 垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为： νxmax＝3q k l4/(384EI x) =3×(－2.36) ×3004/(384×2.06×105×40.85×104) = －0.00177 mm [ν]＝L/240＝300/240＝1.25 mm 故νmax < [ν]，刚度满足。 5.2、体育馆屋面衬檩计算 体育馆屋面采用几字形30×60×60×60×30×2冷弯薄壁镀锌衬檩，按照多跨连续梁计算，跨度0.3 m，间距1.5 m，材质为Q235。 檩条毛截面特性： A ＝4.72 cm2 I x＝26.7 cm4 I y＝51.1 cm4 W y＝8.52 cm3 (W x)上＝9.05 cm3 (W x)下＝8.76 cm3 g＝3.71 ㎏/m 5.2.1、构造层次一屋面衬檩计算 5.2.1.1、荷载计算 1）恒荷载 （1）3.0mm厚铝单板及支撑0.15 kN/m2 （2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2（3）高强铝合金T型支座带防冷桥隔热垫(H＝120mm) 0.00215 kN/m2小计0.19 kN/m2 × 1.5m ＝0.28 kN/m 衬檩自重0.0371 kN/m 合计0.32 kN/m 2)活荷载0.50 kN/m2 × 1.5m ＝0.75 kN/m 3)风荷载 －1.17 kN/m2 × 1.5m ＝－1.755 kN/m 0.27 kN/m2 × 1.5m ＝0.405 kN/m 5.2.1.2、荷载组合 1）向下最不利组合恒+风+活 标准值：q k ＝0.32+0.75×0.7+0.405 ＝ 1.25 kN/m 设计值：q＝1.2×0.32+1.4×0.7×0.75+1.4×0.405 ＝ 1.686 kN/m 2) 向上最不利组合 恒+风 标准值：q k ＝0.32－1.755 ＝－1.435 kN/m 设计值：q＝1.0×0.32+1.4×（－1.755）＝－2.137 kN/m 由以上可知，最不利荷载组合是向上组合： 恒+风 标准值：q k ＝－1.435 kN/m 设计值：q＝－2.137 kN/m 5.2.1.3、内力计算 Mmax ＝aql2＝0.105×2.137×0.32＝0.02 kN m 5.2.1.4、强度计算 几字形30×60×60×60×30×2mm 檩条在0.3 m跨度时的稳定系数φb＝1.0。σ1＝M x/φb W x1 ＝0.02×106/(1.0×11180) ＝1.79 N/mm2 σ2＝M x/φb W x2 ＝0.02×106/(1.0×11520) ＝1.736 N/mm2 σmax=σ1＝1.79 N/mm2 < f＝205 N/mm2 故强度满足。 5.2.1.5、刚度计算（按连续梁计算） 垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为： νxmax＝3qkl4/(384EI x) =3×1.435×3004/(384×2.06×105×40.85×104) = 0.0011 mm [ν]＝L/240＝300/240＝1.25 mm 故νmax < [ν]，刚度满足。 5.2.2、构造层次二屋面衬檩计算 5.2.2.1、荷载计算 1）恒荷载 （1）6mm厚夹胶彩釉玻璃0.185 kN/m2（2）1.0mm厚（65/400）型PVDF涂层铝镁锰合金板0.0392 kN/m2（3）高强铝合金T型支座带防冷桥隔热垫(H＝120mm) 0.00215 kN/m2小计0.226 kN/m2 × 1.5m ＝0.34 kN/m 衬檩自重0.0371 kN/m 合计0.377 kN/m 2)活荷载0.50 kN/m2 × 1.5m ＝0.75 kN/m 3)风荷载 －1.17 kN/m2 × 1.5m ＝－1.755 kN/m 0.27 kN/m2 × 1.5m ＝0.405 kN/m 5.2.2.2、荷载组合 1）向下最不利组合 恒+风+活 标准值：q k ＝0.377+0.75×0.7+0.405 ＝ 1.307 kN/m 设计值：q＝1.2×0.377+1.4×0.7×0.75+1.4×0.405 ＝ 1.75 kN/m 2) 向上最不利组合 恒+风 标准值：q k ＝0.377－1.755 ＝－1.378 kN/m 设计值：q＝1.0×0.377+1.4×（－1.755）＝－2.08 kN/m 由以上可知，最不利荷载组合是向上组合： 恒+风 标准值：q k ＝－1.378 kN/m 设计值：q＝－2.08 kN/m 5.2.2.3、内力计算 Mmax ＝aql2＝0.105×2.08×0.32＝0.02 kN m 5.2.2.4、强度计算 几字形30×60×60×60×30×2mm 檩条在0.3 m跨度时的稳定系数φb＝1.0。 σ1＝M x/φb W x1 ＝0.02×106/(1.0×11180) ＝1.79 N/mm2 σ2＝M x/φb W x2 ＝0.02×106/(1.0×11520) ＝1.736 N/mm2 σmax=σ1＝1.79 N/mm2 < f＝205 N/mm2 故强度满足。 5.2.2.5、刚度计算（按连续梁计算） 垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为： νxmax＝3qkl4/(384EI x) =3×1.435×3004/(384×2.06×105×40.85×104) = 0.0011 mm [ν]＝L/240＝300/240＝1.25 mm 故νmax < [ν]，刚度满足。 5.3、体育场屋面衬檩计算 体育场屋面采用几字形30×60×60×60×30×2冷弯薄壁镀锌衬檩，按照多跨连续梁计算，跨度0.3 §3 制动器的设计计算 3.1制动蹄摩擦面的压力分布规律 从前面的分析可知，制动器摩擦材料的摩擦系数及所产生的摩擦力对制动器因数有很大影响。掌握制动蹄摩擦面上的压力分布规律，有助于正确分析制动器因数。在理论上对制动蹄摩擦面的压力分布规律作研究时，通常作如下一些假定： (1)制动鼓、蹄为绝对刚性； (2)在外力作用下，变形仅发生在摩擦衬片上； (3)压力与变形符合虎克定律。 1.对于绕支承销转动的制动蹄 如图29所示，制动蹄在张开力P 作用下绕 支承销O ′点转动张开，设其转角为θΔ，则蹄片 上某任意点A 的位移AB 为 AB =A O ′·θΔ 由于制动鼓刚性对制动蹄运动的限制，则其径向位移分量将受压缩，径向压缩为AC AC =AB COS β 即 AC =A O ′θΔCOS β 从图29中的几何关系可看到 A O ′COS β=D O ′=O O ′Sin ? AC =O O ′Sin ?θΔ? 因为θΔ?′O O 为常量，单位压力和变形成正比，所以蹄片上任意一点压力可写成 q=q 0Sin ? (36) 亦即，制动器蹄片上压力呈正弦分布，其最大压力作用在与O O ′连线呈90°的径向线上。 2.浮式蹄 在一般情况下，若浮式蹄的端部支承在斜支座面 上，如图30所示，则由于蹄片端部将沿支承面作滚动 或滑动，它具有两个自由度运动，而绕支承销转动的 蹄片只有一个自由度的运动，因此，其压力分布状况 和绕支承销转动的情况有所区别。 现分析浮式蹄上任意一点A 的运动情况。今设定蹄片和支座面之间摩擦足够大，制动蹄在张开力作用 下，蹄片将沿斜支座面上作滚动，设Q 为其蹄片端部圆弧面之圆心，则蹄片上任意一点A 的运动可以看成绕Q 作相对转动和跟随Q 作移动。这样A 点位移由两部分合成：相对运动位移和牵连运动位移BC ，它们各自径向位移分量之和为 (见图 30)。 AD =AB COS β+BC COS(?-α) 根据几何关系可得出 AD =(θΔ·OQ +BC Sin α) Sin ?+BC COS αCOS ? 式中θΔ为蹄片端部圆弧面绕其圆心的相对转角。 令 θΔ·OQ +BC Sin ?=C 1 BC COS α=C 2 在一定转角θΔ时，1C 和2C 都是常量。同样，认为A 点的径向变形量AD 和压力成正比。这样，蹄片上任意点A 处的压力可写成 q=q 1Sin ?+q 2COS ? 或 q=q 0Sin(?+?0) 也就是说，浮式蹄支承在任意斜支座面上时，其理论压力分布规律仍为正弦分布，但其最大压力点在何处，难以判断。 上述分析对于新的摩擦衬片是合理的，但制动器在使用过程中摩擦衬片有磨损，摩擦衬片在磨损的状况下，压力分布又应如何呢?按照理论分析，如果知道摩擦衬片的磨损特性，也可确定摩擦衬片磨损后的压力分布规律。根据国外资料，对于摩擦片 磨损具有如下关系式 fqv K W 11= 式中 W 1——磨损量； K 1——磨损常数； f ——摩擦系数； q——单位压力； v ——磨擦衬片与制动鼓之间的相对滑 动速度。 通过分析计算所得压力分布规律如图31所 示。图中表明在第11次制动后形成的单位 面积压力仍为正弦分布αsin 132=q 。如果摩 擦衬片磨损有如下关系： 2222v fq K W = 式中 2K ——磨损常数。 则其磨损后的压力分布规律为αsin C q =(C 制动系统匹配设计计算 根据AA车型整车开发计划，AA车型制动系统在参考BB轿车底盘制造平台的基础上进行逆向开发设计，管路重新设计。本计算是以选配C发动机为基础。 AA车型的行车制动系统采用液压制动系统。前、后制动器分别为前通风盘式制动器和实心盘式制动器，制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线(X型)布置，采用ABS。驻车制动系统为机械式手动后盘式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构。因AA车型与参考样车BB的整车参数接近，制动系统采用了BB样车制动系统，因此，计算的目的在于校核前/后制动力、最大制动距离、制动踏板力、驻车制动手柄力及驻坡极限倾角。 设计要符合GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》；GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》和GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，驻车制动停驻角度为20％（12），驻车制动操纵手柄力≤400N。 制动系统设计的输入条件 整车基本参数见表1，零部件主要参数见表2。 表1 整车基本参数 表2 零部件主要参数制动系统设计计算 1.地面对前、后车轮的法向反作用力 地面对前、后车轮的法向反作用力如图1所示。 图1 制动工况受力简图由图1，对后轮接地点取力矩得: 式中：FZ1（N）：地面对前轮的法向反作用力；G（N）：汽车重力；b（m）：汽车质心至后轴中心线的水平距离；m（kg）：汽车质量；hg（m）：汽车质心高度；L（m）：轴距；（m/s2）：汽车减速度。 对前轮接地点取力矩，得： 式中：FZ2（N）：地面对后轮的法向反作用力；a（m）：汽车质心至前轴中心线的距离。 2.理想前后制动力分配 在附着系数为ψ的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于汽车的地面附着力；并且前、后轮制动器制动力Fm1、Fm2分别等于各自的附着力，即： 制动器的计算分析 整车参数 2、制动器的计算分析 2.1前制动器制动力 前制动器规格为?310×100mm，铸造底板，采用无石棉摩擦片，制动调整臂臂长，气室有效面积。当工作压力为P=6×105Pa时，前制动器产生的制动力： F1=2*A c*L/a*BF*?*R/R e*P 桥厂提供数据在P=6×105Pa时，单个制动器最大制动力为F1=3255kgf 以上各式中：A c—气室有效面积 L—调整臂长度 a—凸轮基圆直径 BF—制动器效能因数 R—制动鼓半径 R e—车轮滚动半径 ?—制动系效率 P—工作压力 2.2后制动器制动力 后制动器规格为?310×100mm，铸造底板，采用无石棉摩擦片，制动调整臂臂长，气室有效面积。当工作压力为P=6×105Pa时，前制动器产生的制动力： F2=2*A c*L/a*BF*?*R/R e*P 桥厂提供数据在P=6×105Pa时，单个制动器最大制动力为 F2 =3467kgf 2.3满载制动时的地面附着力 满载制动时的地面附着力是地面能够提供给车轮的最大制动力，正常情况下制动气制动力大于地面附着力是判断整车制动力是否足够的一个标准。地面附着力除了与整车参数有关之外，还与地面的附着系数有关，在正常的沥青路面上制动时，附着系数?值一般在0.5~0.8之间，我们现在按照路面附着系数为0.7来计算前后地面附着力：F?前=G满1×?+G×? 2 =2200×0.7+6000×× =2002kgf F?后=G满2×?-G×? 2 3800×0.7-6000×× = =1487kgf 因为前面计算的前后制动器最大制动力分别为 F1=3255kgf F2=3467kgf 3、制动器热容量、比摩擦力的计算分析 3.1单个制动器的比能量耗散率的计算分析 前制动器的衬片面积A1=2×πR1××L1= 式中（L1=100mm摩擦片的宽度 w1=110°） 后制动器的衬片面积A2=2×πR2××L2= 式中（L2=100m m 摩擦片的宽度w2=） 比能量耗散率 e1=β= e2=β= 上式中：G—满载汽车总质量 V1—制动初速度，计算时取V1=18m/s β—满载制动力分配系数 t—制动时间，计算时取t=3.06s 鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1.8W/mm2为宜，故该制动器的比能量耗散率满足要求。 3.2单个制动器的比摩擦力计算分析 计算时取制动减速度j=0.6g 王工： 总体上写得不错，需要进一步改进的建议如下： 1.主要零部件的典型结构图。 2.分泵、总泵、吊挂助力器和阀等试验验证与试制验证的方法与标准（结合参考上次L 项目验证计划）细化与补充。 3. 分泵、总泵、吊挂助力器和阀的DFMEA分析的主要内容。 3.做到图文并茂，无经验的年轻的设计人员（《设计手册》主要读者）一看就明白。 4.附一典型车型（如L3360奥铃）的制动系统计算书。 储成高 2003.8.23 制动系统的开发和设计 1.系统概述 一般情况下汽车应具备三个最基本的机能，即：行驶机能、转弯机能和停车机能，而其停车机能则是由整车的制动装置来完成的。作为汽车重要组成部分的制动系统，其性能的好坏将直接影响汽车的行驶安全性，也就是说我们希望在轻轻地踩下制动踏板时汽车能很平稳地停止在所要停车的地方，为了达到这一目的，我们必须充分考虑制动系统的控制机构和执行机构的各种性能。 制动系统一般可分为四种，即行车制动系、应急制动系（也称第二制动系）、驻车制动系和辅助制动系统（一般用于山区、矿山下长坡时）。 各种制动系统一般有执行机构和控制机构两个部分组成。其执行机构是产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，通常包括制动鼓、制动蹄、制动盘、制动钳和制动轮缸等；其控制机构是为适应所需制动力而进行操纵控制、供能、调节制动力、传递制动能量的部件，一般包括助力器、踏板、制动主缸、储油杯、真空泵、真空罐、比例阀、ABS、制动管路和报警装置等，有的还包括具有压力保护和故障诊断功能的部件。在其控制机构中如果按其制动能量的传输方式制动系统又可分为：机械式、液压式、气压式和电磁式（同时采用两种以上传能方式的制动系统可称为组合式制动系统，如气顶油等）。 制动系统是影响汽车行驶安全性的重要部分，通常其应具备以下功能：可以降低行驶汽 1-14轴交A轴，29m-13m标高屋面排水天沟及雨水管尺寸计算1.屋面集水面积A R =(36+18+11.5)×119×100×100=77945000 cm2 2.降雨强度I=250× 1 36000 ＝6.94×10-3cm/sec 3.屋面斜率S=0.1,钢板天沟材质摩擦系数n=0.0125 4.屋面排水量Q R= A R×I=77945000×6.94×10-3=540938 cm-3/sec 5.天沟排水速度Vg=1 0.0125×(0.74) 2 3×(0.1) 1 2 =20.7 cm/s(设R h=0.74) 6.设天沟排水量Q g＝屋面排水量Q R 则Vg×A g(天沟断面积)＝Q R 20.7×A g＝540938 A g＝26132 cm2 7. 设天沟宽B=180 cm,则A g＝180× H=193.5cm取H=195cm 8.雨水管流量Q D=M×A0×2gh =1×πr2×2×980×195＝1941 r2 因 Q D ＝Q R 1941 r2＝雨水管半径r=16.7 cm r=33.4 cm 根据上述计算： 1.若将原落水管数量减至2个，则天沟周长将达到5.7米左右（1.8米宽，1.95 米高），尺寸过大无法制作安装。 2.计算结果雨水管直径D=3 3.4 cm，市场最大直径只有25cm,故修改后无法满 足排水要求。（只能增加雨水管数量） 1-14轴交E/F轴，29m标高屋面排水天沟及雨水管尺寸计算1.屋面集水面积A R =11.5×119×100×100=13685000 cm2 2.降雨强度I=250× 1 36000 ＝6.94×10-3cm/sec 3.屋面斜率S=0.1,钢板天沟材质摩擦系数n=0.0125 4.屋面排水量Q R= A R×I=13685000×6.94×10-3=94974 cm-3/sec 5.天沟排水速度Vg=1 0.0125×(0.74) 2 3×(0.1) 1 2 =20.7 cm/s(设R h=0.74) 6.设天沟排水量Q g＝屋面排水量Q R 则Vg×A g(天沟断面积)＝Q R 20.7×A g＝94974 A g＝4588 cm2 7. 设天沟宽B=75 cm,则A g＝75× H=81.5cm取H=85cm 8.雨水管流量Q D=M×A0×2gh =1×πr2×2×980×85＝1282 r2 因Q D ＝Q R 1282 r2＝雨水管半径r=8.6 cm D=17.2 cm 根据上述计算： 1.若将原落水管数量减至2个，则天沟尺寸为（0.75米宽，0.85米高）也是属于非常规尺寸加工制作安装均有难度. 2.计算结果雨水管直径D=17.2 cm，需要选用DN＝20cm的雨水管才能满足。 目录 1绪论 (2) 1.1 制动系统工作原理 (2) 1.2 制动系统组成 (2) 1.3 设计制动系应满足的条件 (3) 2 制动系统方案分析及选型 (3) 2.1制动方案 (3) 2.2制动管路的多回路系统 (4) 3 赛车制动系统理论分析 (6) 3.1 制动时车轮的受力 (6) F (6) 3.1.1 地面制动力 xb 3.1.2 制动器制动力 (6) 3.2 理想制动力分配曲线 (8) 3.3 实际制动力分配曲线 (10) 4 制动力分配系数的优化计算 (11) 4.1 目标函数 (11) 4.2 约束条件 (11) 4.3 实例计算 (12) 5制动系统相关参数的设计计算 (13) 5.1 整车参数与同步附着系数 (13) 5.1.1 赛车主要技术参数 (13) 5.1.2 同步附着系数的确定 (13) 5.2制动器参数计算与选用 (13) 5.3液压驱动机构的设计计算 (14) 5.3.1前后制动器制动力矩的计算 (14) 5.3.2轮缸直径和管路压力 (15) 5.3.3 轮缸的工作容积计算 (15) 5.3.4制动主缸的工作容积计算 (16) 5.4 制动踏板力和踏板行程 (16) 5.4.1 制动踏板力 (16) 5.4.2 制动踏板工作行程 (17) 6 制动系的作用效果的评价 (17) 6.1 制动减速度j (17) 6.2制动距离S (17) 1绪论 1.1 制动系统工作原理 汽车上用以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定强度的制动的一系列专门装置称为制动系统。其作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求强制减速甚至停车，和使已停止的汽车在各种道路条件下稳定驻车，及使下坡行驶的汽车速度保持稳定。 制动系统的一般工作原理：利用车身（或车架）相连的非旋转原件和与车轮（或传动轴）相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。 1.2 制动系统组成 一般来说，每辆汽车的制动系都由供能装置，控制装置，传能装置，和制动器组成。其中制动器是保证汽车安全行驶的最重要的安全件。目前广泛使用的制动器是摩擦式制动器，即鼓式和盘式制动器。而F1上通常采用的是盘式制动器。 对于制动驱动机构，根据动力源的不同，可分为:简单制动，动力制动，以及伺服制动三类。简单制动又有机械式和液压式之分，机械式靠杆系和钢丝绳传力，其结构简单，造价物廉，工作可靠，但是机械效率低。此次设计一方面由于FSAE规则限定不允许使用拉索，一方面由于车辆重量较轻的缘故，选用简单液压制动最为合适。 怎样计算屋面落水管？ 屋面落水管的布置与屋面集水面积大小、每小时最大降雨量、排水管管径等因素有关。 可用公式：F=438D2/H 式中：F—单根落水管允许集水面积（水平投影面积，m2） D—落水管管径（cm，采用方管时面积可换算） H—每小时最大降雨量（mm/h，由当地气象部门提供） 在工程实践中，落水管间的距离（天沟内流水距离）以10-15m为宜。当计算间距大于适用间距时，应按适用距离设置落水管；当计算间距小于适用间距时，按计算间距设置落水管。 8.3 雨水口应根据不同的排水方式一个立管能承担的最大集水面积来设置，并应注意考虑相 邻建筑排至该屋面的水量；屋面雨水口或落水管位置应与其它平面图一致。 雨水立管承担最大集水区域面积表 雨水管内径100mm 150mm 200mm 外排水明管150㎡400㎡800㎡ 内排水明管120㎡300㎡600㎡ 内排水暗管100㎡200㎡400㎡ 屋面汇水面积计算规则 a．屋面汇水面积应按屋面的水平投影面积计算 b.高出屋面的侧墙的汇水面积计算 ⑴.一面侧墙按侧墙面积50％折算成汇水面积 ⑵.两面相邻侧墙按两面侧墙面积的平方和的平方根√a2+b2 的50％折算成汇水面积 ⑶.两面相对等高侧墙不计汇水面积 ⑷.两面相对不同高度侧墙按高出底墙上面墙面积的50％折算成汇水面积 ⑸.三面侧墙按最低底墙顶以下的中间墙面积的50％加上⑵、⑷两种情况最低墙顶以上墙面面积 ⑹.四面侧墙最低墙顶以下墙面不计入，只计算⑴、⑵、⑷、⑸的情况最低墙顶以上的面积 8.4 每一屋面或天沟雨水管直径不宜小于100，一般设不少于2 个排水口；当内排水只有一 个排水口时，可在山墙上或女儿墙增设溢水口；小面积凹廊或阳台可采用直径50 排水管。 8.5 雨水管应避免曲折，当遇到建筑腰线或其他突出墙面装饰物时，雨水管应直通而不应绕 行，以免堵塞和噪音。 8.5 当屋面被防火墙隔开时，应两侧分别排水，不得在防火墙上开洞设排水孔道。 8.6 单向排水屋面宽度宜控制在9－12m。 8.7 相邻屋面高差大于2 m 时应设直通屋面的楼梯或上屋面的人孔、或外墙爬梯。 8.8 种植屋面应设置人行通道，四周设围护墙及泄水管、排水沟，并严防泄水孔堵塞；屋顶 绿化应考虑喷灌设施。 8.9 高层上人屋顶女儿墙净高为1200（种植屋面应特别注意）。 制动系统计算分析 一制动技术条件： 1. 行车制动： 2. 应急制动： 3. 驻车制动： 在空载状态下，驻车制动装置应能保证机动车在坡度20%（对总质量为整备质量的1.2倍以下的机动车为15%），轮胎与地面的附着系数不小于0.7的坡道上正反两个方向上保持不动，其时间不应少于5分钟。 二制动器选型 1.最大制动力矩的确定 根据同步附着系数和整车参数，确定前后轴所需制动力矩的范围，最大制动力是汽车附着质量被完全利用的条件下获得的，设良好路面附着系数φ=0.7。满载情况下，确定前后轴制动器所需要的最大制动力矩。 为：前轴 Mu1=G*φ(b+φ*h g)*r e /L (N.m) 后轴 Mu2=G*φ(a-φ*h g)*r e /L (N.m) 或者 Mu1=β/(1-β)* Mu2 【β=(φ*h g+b)/L】 其中 r e -轮胎有效半径 a-质心到前轴的距离 b-质心到后轴的距离 h g -质心高度 L-轴距φ-良好路面附着系数 G-满载总重量（N；g=9.8m/s2） 同理：空载亦如此。 前轴；Mu11 后轴：Mu21 根据满载和空载的情况，确定最大制动力矩，此力满足最大值。 所以：前轮制动器制动力矩（单个）≥Mu1或Mu11/2 后轮制动器制动力矩（单个）≥Mu2或Mu21/2 2.行车制动性能计算（满载情况下） 已知参数：前桥最大制动力矩Tu1(N.m) 单个制动器 后桥最大制动力矩Tu2(N.m) 单个制动器 满载整车总质量M（kg） Mu1= Tu1*φ*2 (N.m) Mu2= Tu2*φ*2 (N.m) Fu= (Mu1+ Mu2)/r e (N) ②制动减速度 a b=Fu/M (m/s2) ③制动距离 S= U a0*(t21+ t211 /2)/3.6+ U a02 /25.92* a b 其中：U a0 (km/h)-制动初速度， t21+ t211 /2 为气压制动系制动系作用时间（一般在0.3-0.9s） 3.驻车制动性能计算 满载下坡停驻时后轴车轮的附着力矩：Mf Mf=M*g*φ(a*cosα/L -h g*sinα/L)*r e (N.m) 其中附着系数φ=0.7 坡度20%（α=11.31o） 在20%坡上的下滑力矩：M滑 M滑=M*g*sinα*r e (N.m)驻车度α=11.31o 则Mf>M滑时，满足驻车要求。 三储气筒容量校核 设储气筒容积为V储，全部制动管路总容积为∑V管，各制动气室压力腔最大容积之和为∑V s , 其中∑V管约为∑Vs的25%-50%,V储/∑V s=20-40（推荐值）。 虹吸屋面排水系统天沟尺寸计算的基本方法 虹吸屋面排水系统中天沟尺寸需要满足以下几方面的要求： 保证最大雨量下斗前水深的安全高度； 最大雨量上升速度下虹吸形成所需要的缓冲容积； 系统最大溢流状态下必要的天沟深度。 斗前水深需要的安全高度是最基本的高度，在实践中这个高度远远低于后两项要求，所以天沟尺寸验算只需要考虑后两项要求。 当系统设计的暴雨重现期按50年以上考虑时，就不需考虑溢流问题。 雨量的极端上升条件是瞬间达到最大雨量，可以按照这个条件对天沟容积进行校核。 从达到斗前水深到尾管完全充满需要的时间一般不会超过3秒，计算中可以忽略这一段时间。尾管完全充满时的系统流量与尾管高度有关，当尾管高度大于1米时，尾管充满流量Q1可以按这个流量的30%估算。 虹吸形成的过渡时间主要取决于水平管的容积Vs和立管的高度H，由于立管充满速度很快，所以立管充满时间占过渡过程时间很小，可以忽略。 水平管充满时间Ts=Vs/Q1 在此时间段内，有70%的雨量将积留在天沟内，要求天沟的最大水深不超过天沟深度的90%。 例： 如系统YL-68.YL-69的斗所在天沟，其包含的屋面面积为1180平米，100年暴雨重现期降雨强度为8.01L/s.100m2，总流量为94.52L/s，尾管充满流量为31.5L/s，水平管总容积为1.519m3，水平管充满时间Ts=1.519/0.0315=48.22s，此段时间内总降雨量的70%为0.095*48.22*70%=3.2m3。 设天沟为环形，外环周长为23.88m,内环周长为18.85m，宽度0.8m，深度0.4m，天沟水面积＝[（23.88+18.85）/2]x0.8=21.365x0.8=17.09 水深上升量为h1=3.2/17.09=0.19m。 斗前水深按0.1m计算，则最大水深为0.29m, 天沟水深的安全高度为0.4*0.9=0.36m，远高于最大水深，故天沟是安全的。 如果尾管高度小于1米，则需要采用更为准确的校核方法校核天沟。 当天沟比较浅时，增大尾管高度，加大雨水斗规格，减小水平管长度，都是有 制动系统设计计算报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 目录 1系统概述 系统设计说明 只有制动性能良好、制动系统工作可靠的汽车才能充分发挥其动力性能。因此，在整车新产品开发设计中制动系统的匹配计算尤为重要。 LF7133是在标杆车的基础上设计开发的一款全新车型，其制动系统是在标杆车制动系统为依托的前提下进行设计开发。根据项目要求，需要对制动系统各参数进行计算与校核，以确保制动系统的正常使用，使系统中各零部件之间参数匹配合理，并且确保其满足国家相关法律法规的要求。 系统结构及组成 经双方确认的设计依据和要求，LF7133制动系统采用同国内外大量A级三厢轿车一致的液压制动系统。制动系统包含以下装置： 行车制动系统：根据车辆配置选择前后盘式或前盘后鼓制动器，制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，管路布置采用相互独立的X型双管路系统； 驻车制动系统：为机械式手动后鼓式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构； 应急制动系统：行车制动系统具有应急特性，应保证在行车制动只有一处管路失效的情况下，满足应急制动性能要求。 LF7133制动系统主要由如下部件组成。结构简图如图1所示： 图1制动系统结构简图 1.真空助力器带制动主缸总成 2.制动踏板 3.车轮 4.轮速传感器 5.制动管路 6.制动轮缸控制器 系统设计原理及规范 本计算报告根据总布置提供的整车参数、制动器与总泵及真空助力器厂家提供的数据、制动踏板、驻车操纵机构选型进行匹配计算，校核前/后制动力、制动效能、制 动踏板力、驻车制动手柄力及驻坡极限倾角等，用以验证制动系统设计的合理性。本报告基于ABS不介入制动作用的前提下进行计算。 制动系统设计规范 1)基本要求：车辆应具备行车制动、应急制动、驻车制动功能。 2)法规要求： ①行车制动性能要求 表1行车制动性能要求 表2应急制动性能要求 GB21670-2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》规定能使满载车辆在20%的上下坡道上保持静止。 ④操纵力要求 GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，踏板行程不超过120mm，驻车制动操纵手柄力≤400N。 2输入条件 整车基本参数 LF7133整车输入参数见表3： 表3整车输入参数 屋面天沟排水计算书 一. 设计资料 工程所在地设计最大降雨强度为250mm/hr 天沟水深设计系数（设计水深度除天沟深度）为0.8，落水效率系数（落水管排水深度除设计水深度）为0.95 屋面排水布置简图如下所示： 二. 设计结果 表1 天沟设计结果 天沟号分担宽度雨水量天沟宽天沟深泄水坡度排水量通过 1 21000 0.0105 250 200 0.001 0.017219 是 2 42000 0.021 300 210 0.001 0.023528 是 3 42000 0.021 300 210 0.001 0.023528 是 4 21000 0.010 5 250 200 0.001 0.017219 是 表2 集水范围内单根落水管设计结果 天沟号分担宽度雨水量落水管个数落水管外径流水量通过 1 21000 0.0105 11 100 0.013556 是 2 42000 0.021 11 160 0.035561 是 3 42000 0.021 11 160 0.035561 是 4 21000 0.010 5 11 100 0.01355 6 是 三. 详细验算过程 1 天沟1 详细验算 工程所在地设计最大降雨强度Rain=250mm/hr 集水长度L=72/（11-1）=7.2m 分担宽度B=21m 集水面积Area=L×B=7.2×21=151.2m2 分担雨水量Qr=Area×Rain/1000/3600=151.2×250/1000/3600=0.0105m3/sec 天沟彩色板摩擦系数n=0.0125 天沟宽度Bc=0.25m 天沟设计水深Hc=0.2×0.8=0.16m 天沟泄水坡度S=0.001 天沟泄水面积Ag=Bc×Hc=0.25×0.16=0.04m2 天沟泄水系数R=Ag/(Bc+2×Hc)=0.04/(0.25+2×0.16)=0.070175m 天沟排水速度Vg=R2/3×S1/2/n=0.0701752/3×0.0011/2/0.0125=0.43048m3/sec 天沟排水量（采用曼宁公式计算） Qg=Ag×Vg=0.04×0.43048=0.017219m3/sec>0.0105m3/sec合格 落水管外径d=0.1m 落水管口面积A=π×d2/4=3.1416×0.12/4=0.007854m2 考虑集水长度内1根落水管水流量 重力加速度g = 9.8 m/sec2 天沟设计水深Hc=0.2×0.8=0.16m 落水管设计系数R=0.95 落水管水流量 Qc=m×A×(2×g×Hc×R)1/2=1×0.007854×(2×9.8×0.16×0.95)1/2=0.013556m3/sec >0.0105m3/sec合格 制动器设计的计算过程 钳盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好，在各种路面都有良好的制动表现。将越来越多地应用于轮式装载机的制动系统设计中。 目前，轮式装载机制动系统的设计有两大发展有两大发展趋势。其一是行车制动起向封闭式湿式全盘式发展。这种制动器全封闭防水防尘，制动性能稳定，耐磨损使用寿命长，不需调整。散热效果良好，摩擦副温度显著降低。不增大径向尺寸的前提下改变摩擦盘数量，可调节制动力矩，实现系列化标准化。其二是制动传动装置由气推油向全液压动力制动发展。这种制动装置的制动踏板直接操纵制动液压阀，可省去气动元件，结构简单紧凑，冬季不会冻结，不需放水保养，阀和管路不会锈蚀，制动可靠性提高。所以在轮式装载机的制动系统中被越来越多地得到应用。本文对此系统的设计计算方法和步骤简单介绍。 1 假设条件和制动性能要求 1.1 假设条件 忽略空气阻力，并假定四轮的制动器制动力矩相等且同时起作用；驻车制动器制动力矩作用于变速器的输出端或驱动桥的输入端。 1.2 制动性能要求 1.2.1 对制动距离的要求 根据GB8532-87（与ISO 3450-85等效），非公路行驶机械的制动距离的（水平路面）要求如表1。 表1 非公路行驶机械的制动距离最高车速 (km/h) 最大质量 (kg) 行车制动系统的制动距离 (m) 辅助制动系统的制动距离 (m) ≥32 / θ≤32000 V2/68+（V2/124）.（G/32000） V2/39+（V2/130）.（G/32000） ≥32000 V2/44 V2/30 ≤32 / θ≤32000 V2/68+（V2/124）.（G/32000）+0.1(32-V) V2/39+（V2/130）.（G/32000）+0.1(32-V) ≥32000 V2/44+0.1(32-V) V2/30+0.1(32-V) * V——制动初速度（Km/h） G——整机工作质量（kg） 1.2.2 对行车系统的性能要求 除了满足制动距离要求外，还要求行车制动系统能满足装载机空载在25%（14.0）的坡度上停住。 1.2.3 对辅助制动系统的性能要求 满载时，应在15%（8.5）的坡道上驻车无滑移；空载时，应在18%（10.2）的坡道上无滑移。行车制动系统失效时，应能作为紧急制动。 2 制动力矩计算 制动系统匹配设计计算 表2 屋面长度：L（m） 屋面宽度：B（m） 集水面积：Ar=B?L（m2） 雨水量：Qr=Ar ?I?10-3/3600（m3/sec）降雨强度：I （mm/hr） 注：1．天沟由1000mm宽板折成。 ２．计算内天沟时Ｌ用Ｌ1来取代。 外天沟断面核算: 天沟排水量采用曼宁公式计算： Qg=Ag?Vg =Ag?R2/3?S1/2/n Ag=W?H W R=Ag/(W+2H W) Vg：天沟排水速度(m/sec) N：sus或彩色板磨擦系数=0.0125 S：天沟泄水坡度=1/1000 W：天沟宽度（m） H：天沟深度（m） Hw：设计最大水深（m）（通常取0.8H） FOR Qg>Qr 落水管计算: Qd=m?A d?(2gH W)1/2（ m3/sec） M：落水管支数=1支 d：落水管外径（m） Ad：落水口面积（m2） g：重力加速度=9.8 m/sec H W：天沟最大水深（m） FOR Qd>Qr ?使用落水管的管径大小 =0.048/(0.3+0.16?2)=0.077 Qg=Ag ?Vg =Ag ?R 2/3?S 1/2/n =0.048?0.0772/3?0.0011/2/0.0125=0.022 m 3/sec Vg ：天沟排水速度(m/sec) n ：sus 或彩色板摩擦系数=0.0125 S ：天沟泄水坡度=1/1000 W ：天沟宽度（m ） H ：天沟深度（m ） Hw ：设计最大水深（m ）（通常取0.8H ） FOR Qg >Qr 天沟断面及落水管计算目录 一、每一个落水口所分担之雨水量计算 二、外天沟断面核算 三、落水管计算 四、天沟断面核算 五、落水管计算 屋面长度：L（m） 屋面宽度：B（m） 集水面积：Ar=B?L（m2） 雨水量： Qr=Ar ?I?10-3 降雨强度：I （mm/hr） 注：1．天沟由1000mm宽板折成。 ２．计算内天沟时Ｌ用Ｌ1来取代。 二、外天沟断面核算: 天沟排水量采用曼宁公式计算： Qg=Ag?Vg =Ag?R2/3?S1/2/n Ag=W?H W R=Ag/(W+2H W) Vg：天沟排水速度(m/sec) N：sus或彩色板磨擦系数=0.0125 S：天沟泄水坡度=1/1000 W：天沟宽度（m） H：天沟深度（m） Hw：设计最大水深（m）（通常取0.8H） FOR Qg>Qr 三、落水管计算: Qd=m?A d?(2gH W)1/2（ m3/sec） M：落水管支数=1支 d：落水管外径（m） Ad：落水口面积（m2） g：重力加速度=9.8 m/sec H W：天沟最大水深（m） FOR Qd>Qr ?使用落水管的管径大小 工程名称：范例 厂房所在地：杭州 降雨强度I=150mm/hr 每一个落水口所分担之雨水量计算： 屋面长度： L=40m 屋面宽度： B=7m 集水面积：Ar=B?L=40?7=280m2 雨水量：Qr=Ar ?I?10-3/3600 =280?150?10-3/3600=0.012m3/sec 四、天沟断面核算: 天沟排水量采用曼宁公式计算： Ag=W?Hw=0.3?0.16=0.048 R=Ag/(W+2H W) =0.048/(0.3+0.16?2)=0.077 Qg=Ag?Vg =Ag?R2/3?S1/2/n 第7章建筑屋面雨水排水系统 7.3 雨水排水系统的水力计算 7.3雨水排水系统的水力计算 7.3.1 雨水量计算 屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度q、汇水面积F以及径流系数ψ有关， 屋面径流系数一般取ψ＝0.9。 1．设计暴雨强度q 设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。设计重现期应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，一般 性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。由于屋面面积 较小，屋面集水时间应较短，因为我国推导暴雨强度公式实测降 雨资料的最小时段为5min，所以屋面集水时间按5min计算。 工业企业特征P(年) 1生产工业因素 生产和机械设备不会因水受损害 生产可能因水受损害，但机械设备不会因水受损害生产不会因水受影响，但机械设备可能因水受损害生产和机械均可能因水受损害0.5 1.0 1.5 2.0 2土建因素 房屋最低层地板标高低于室外地面标高 天窗玻璃位于天沟之上低于10cm 屋顶各方面被房屋高出部分包围，妨碍雨水流动0.5 0.5 0.5 工业建筑雨水设计重现期 １．设计暴雨强度 雨水设计流量是雨水排水系统最基本的参数，按降雨强度计算，各地区的气候条件不同，降雨强度计算公式不同： 式中q ——设计降雨强度，L/s〃ha ；P ——设计重现期，a ； t ——降雨历时，min ； A 、c 、n 、b ——当地的降雨参数，根据统计方法确定。 n b t P c A q ) ()lg 1(167++= 各地的降雨强度公式可以在室外排水设计手册中查出。如当地无降雨强度公式时，可以根据当地雨量记录进行推算，或借用邻近地区的降雨强度公式进行计算。 北京地区的设计降雨强度可按下式计算：70.0) 8()lg 85.01(2111++=t P q 制动系统设计计算 书 1 2020年4月19日 批准：日期： 上海同济同捷科技股份有限公司长春孔辉汽车科技有限公司 年 12 月 中国高水平汽车自主创新能力建设 底盘制动系统设计计算书 目录 1基本参数输入 ......................................................................................................................- 1 -2制动系统的相关法规 ..........................................................................................................- 2 -3整车制动力分配计算 ..........................................................................................................- 2 -3.1汽车质心距前后轴中心线距离的计算 ...........................................................................- 2 -3.2理想前后地面制动力的计算 ............................................................................................- 2 -3.3前后制动器缸径的确定 ..................................................................................................- 4 -3.4确定制动力分配系数 ......................................................................................................- 5 -3.5确定同步附着系数Φ0 ....................................................................................................- 5 -4制动力分配曲线的分析 ......................................................................................................- 5 -4.1绘制I曲线和β曲线 ......................................................................................................- 5 -4.2前后制动器制动力分配的合理性分析 ...........................................................................- 6 -4.2.1制动法规要求 ................................................................................................................- 7 -4.2.2前后轴利用附着系数曲线的分析 ................................................................................- 7 -5制动系统结构参数的确定 ..................................................................................................- 9 -5.1制动管路的选择 ..............................................................................................................- 9 -5.2制动主缸的结构参数的确定 ..........................................................................................- 9 -5.2.1轮缸容积的确定 ........................................................................................................- 10 -5.2.2软管容积增量的确定 ................................................................................................- 10 -5.2.3主缸容积的确定 ........................................................................................................- 10 -5.2.4主缸活塞直径的确定 ................................................................................................- 11 -5.2.5主缸行程的确定 ..........................................................................................................- 11 -5.3踏板机构的选择 ............................................................................................................- 11 -5.4制动踏板杠杆比的确定 ................................................................................................- 12 -5.4.1真空助力比的确定 ....................................................................................................- 12 -5.4.2踏板行程的确定 ........................................................................................................- 12 -5.4.3主缸最大压力的确定 ................................................................................................- 12 -制动器的设计计算
制动系统匹配设计计算分解
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作者：杨得新 文章来源：浙江吉奥汽车有限公司 点击数：2908 更新时间：2008-9-6
只有制动性能良好、制动系统工作可靠的汽车才能充分发挥其动力性能。因此，在整车新产品开发设计中 制动系统的匹配计算尤为重要。
概述 根据 AA 车型整车开发计划， AA 车型制动系统在参考 BB 轿车底盘制造平台的基础上进行逆向开发设计， 管 路重新设计。本计算是以选配 C 发动机为基础。 AA 车型的行车制动系统采用液压制动系统。前、后制动器分别为前通风盘式制动器和实心盘式制动器，制 动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线(X 型)布置，采用 ABS。驻车制动系统为机械式 手动后盘式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构。因 AA 车型与参考样车 BB 的整车参数接近，制动系统采用了 BB 样车制动系统，因此，计算的目的在于校核前/后制动力、最大制动距离、制动踏板力、驻车制动手柄力及驻 坡极限倾角。 设计要符合 GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》；GB 13594-2003《机动车和挂车防抱 制动性能和试验方法》和 GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，驻车 制动停驻角度为 20％（12），驻车制动操纵手柄力≤400N。 制动系统设计的输入条件 整车基本参数见表 1，零部件主要参数见表 2。
表1
整车基本参数
零部件主要参数
制动系统设计计算
1.地面对前、后车轮的法向反作用力
地面对前、后车轮的法向反作用力如图 1 所示。
图1
制动工况受力简图
由图 1，对后轮接地点取力矩得:天沟及落水管的工程量计算
天沟断面及落水管计算数据
建筑屋面水排水
制动系统设计计算书