制动主缸的设计计算

贮液罐工作原理
在图中，塑料罐是制动液贮液罐， 在图中，塑料罐是制动液贮液罐，是 制动主缸的制动液源， 制动主缸的制动液源，电线是连接制 动液京变低时触发报警灯的传感器
行车制动系统—— 行车制动系统——储液罐
存放制动液的容器 产品设计主要与制动主缸的排量、 制动分泵的直径和行程、制动蹄片 的磨损量等参数有关。 储液罐的主要参数： 最大容量、MAX容量、MIN容量、液面 报警容量、单腔容量、承压强度、 结构形式等。 关注：接口形式（用户、主缸、线 束） 容量要求： 1、总容量应大于制动器所需的容量； 2、每个独立部分的容量应大于主缸总 行程排量； 3、报警灯亮时所剩下的容量应大于共 用部分总容量的1/4。
Diagram of master cylinder
制动主缸工作原理
如果有一个回路泄漏,回路将 如果有一个回路泄漏 回路将 不能提供制动压力， 不能提供制动压力，可以看 到发生泄漏的情况。 到发生泄漏的情况。 当第一回路泄漏时， 当第一回路泄漏时，由于第 一回路的第二回路相互关联， 一回路的第二回路相互关联， 将丧失第一 和第二回路的制 动压力。 动压力。 而现在的主缸就象只有一个 活塞一样， 活塞一样，第二回路将正常 工作，当然， 工作，当然，也只有两个车 轮有制动力。 轮有制动力。 制动能量将急剧降低。 制动能量将急剧降低。 当第二回路泄漏时， 当第二回路泄漏时，也会产 生同样的效应。 生同样的效应。
Master cylinder with leak
制动主缸的分析与计算
汽车上使用的制动主 缸一般是双腔串联式 主缸。 主缸。当推动第一活 塞前进时， 塞前进时，把补偿孔 或阀口关闭， 或阀口关闭，在第一 制动腔内产生压力， 制动腔内产生压力， 同时通过浮动的第二 活塞在第二制动腔内 产生压力。 产生压力。如果其中 的某一腔失效， 的某一腔失效，在另 一腔仍产生压力。 一腔仍产生压力。
踏板提供的制动力 = 踏板力 × 踏板比
制动所需的力 = 工作液压 × 制动主缸直径 ×
真空助力器的伺服力 = 制动所需的力力 − 踏板提供的力
π
4
真空助力器的伺服直径 =
真空助力器的伺服力 4 × π 真空度
制动主缸的分析与计算
制动主缸的参数是由制动系统的参数确定的。 制动主缸的参数是由制动系统的参数确定的。要满足制动踏板的踏板 踏板行程的要求。 力、踏板行程的要求。 制动主缸的行程计算： 制动主缸的行程计算： 的要求,由由踏板比计算出 制动主缸的行程要满足踏板行程 (<120mm)的要求 由由踏板比计算出 的要求 踏板、助力器与制动主缸的总行程，并由工作间隙， 踏板、助力器与制动主缸的总行程，并由工作间隙，确定出制动主缸的行 程。 制动主缸直径的计算： 制动主缸直径的计算： 在踏板力<400N时，根据制动时的工作压力（满载 ～10MPa）的要求， 在踏板力 时 根据制动时的工作压力（满载8～ ）的要求， 由制动主缸的行程、制动系统所需的制动液容量来确定的。 由制动主缸的行程、制动系统所需的制动液容量来确定的。 制动系统的容量 制动系统的容量由分泵工作所需的容量、 制动系统的容量由分泵工作所需的容量、制动油管的在高压下的膨胀 制动液的高压下的压缩量、内部气穴的容量、 量、制动液的高压下的压缩量、内部气穴的容量、制动器的变形量以及贮 备量组成。 备量组成。
制动主缸的分析与计算
决定制动主缸第一、 决定制动主缸第一、第二弹簧抗力的 因素 1、真空加注时的真空； 、真空加注时的真空； 2、主缸的效率、释放阻力； 、主缸的效率、释放阻力； 3、制动主缸的工作直径； 、制动主缸的工作直径； 4、与制动主缸内孔的配合关系。 、与制动主缸内孔的配合关系。 第一弹簧和第二弹簧之间的装配抗力 差为25Nmin,并随着主缸直径的增大而 差为 并随着主缸直径的增大而 增大。在全行程状态下， 增大。在全行程状态下，其抗力越接 近越好。 近越好。 第一弹簧和第二弹簧的抗力差要满足 两腔压力差的要求。 两腔压力差的要求。一般不大于 0.4MPa。 。 第一弹簧的最小弹簧抗力F 第一弹簧的最小弹簧抗力 P0——真空加注压力。一般取 真空加注压力。 真空加注压力 一般取P=0.1MPa D ——制动主缸的缸孔直径 制动主缸的缸孔直径 按日本MAZDA的标准： 的标准： 按日本 的标准 活塞阻力应该满足下面的标准值或比 之更少
3
制动主缸工作原理
在主缸的内部有两个活塞、 在主缸的内部有两个活塞、 两个弹簧、两个主皮碗、 两个弹簧、两个主皮碗、 两个副皮碗等。 两个副皮碗等。 当踏动制动踏板， 当踏动制动踏板，通过连 接机构推动第一活塞， 接机构推动第一活塞，制 动主缸开始工作。 动主缸开始工作。进一步 压下制动踏板， 压下制动踏板，在制动主 缸和管路中建立压力。 缸和管路中建立压力。作 用在第一活塞和第二活塞 上产生的力，第二活塞其 上产生的力， 回路中的制动液， 回路中的制动液，同样在 两个回路中建立起相同的 制动压力。 制动压力。
补偿孔串联式双腔制动主缸
特点： 1、结构简 单； 2、工作时 主皮碗每次都 必须经过补偿 孔，会减少主 皮碗的使用寿 命。
2012年4月25日 7
中心阀式双腔制动主缸
1）工作原理 ABS对制动器压力通常以每秒钟15次的频率进行调节。通过调节制动器的压力变化， 保持轮胎与路面之间的摩擦力，实现可控制的停车。装有ABS的车辆的制动踏板与传统制 动系统的踏板有不同感觉。在ABS起作用时，踏板快速脉动而呈现出对脚的持续不断冲击， 直至停车或ABS关闭为止。这种脉动是对制动器调节压力的反映，不同车型的ABS，其脉动 的强弱是不同的，这是由于在压力调节装置内采用了阻尼阀的缘故。 2）耐高压 由于ABS系统中液压泵的作用，使制动系统的制动液压发生波动，正是这种作用使制 动主缸内的液压产生波动，且活塞同时发生相对移动，其液压的变化频率可达每秒15次左 右，液压可达20Mpa高压，对于补偿孔式主缸，当活塞相对缸体移动时，由于高压的作用， 在补偿孔和回油孔处就会发生密封皮碗的过度磨损或切削现象，这样就会造成制动主缸失 效，从而造成制动失效， 3）装配有ABS/ESP的车辆，制动系统中应采用中心阀式制动主缸，克服了以上不足，从而 提高了制动系统的安全可靠性，所以在ABS系统中不应配用补偿孔式主缸。 4）结构复杂，成本高，可靠性较补偿孔式要高。
产品设计
制动主缸 贮液罐
2012年4月25日 1
助力器、制动主缸的设计
设计条件 1、整车参数已确定 制动系统参数中的制动器参数、踏板参数已确定。 2、制动系统参数中的制动器参数、踏板参数已确定。 3、制动系统的工作压力已确定 设计依据：GB12676、 设计依据：GB12676、GB7258 已知条件： 已知条件： 标准规定：踏板力： 1、标准规定：踏板力： 踏板行程：设计2 120mm，要求≺ 踏板行程：设计2≺120mm，要求≺150mm 无真空时的踏板力： 无真空时的踏板力： 2、制动分泵的直径和行程 制动踏板的踏板比： 3、制动踏板的踏板比： 发动机提供的真空度： 4、发动机提供的真空度： 计算方法 1、由分泵的直径和行程、标准规定的踏板行程，确定制动主缸的缸径和行程 由分泵的直径和行程、标准规定的踏板行程， 由工作压力、制动主缸直径、踏板力，确定真空助力器的有效作用面积： 2、由工作压力、制动主缸直径、踏板力，确定真空助力器的有效作用面积： 确定真空助力器采用的形式、选择产品结构。 3、确定真空助力器采用的形式、选择产品结构。 对于有补偿孔的串联制动主缸，轮制动器的排量应足够，以保证在压力小于1MPa情 4、对于有补偿孔的串联制动主缸，轮制动器的排量应足够，以保证在压力小于1MPa情 况下,第一活塞上的主皮碗能完全移过补偿孔。 况下,第一活塞上的主皮碗能完全移过补偿孔。 复核 细化计算，确定产品的结构、性能参数。 细化计算，确定产品的结构、性能参数。
制动系统容量计算
制动主缸的分析与计算
决定制动主缸行程的因素 1、主缸空行程、全行程 、主缸空行程、 2、主缸的刚度 、 3、前、后轮制动器的刚度 4、各种调节装置的刚度 、 5、制动蹄的间隙 、 6、制动软管的刚度 、 7、空气混入系统的损失 、 8、制动防抱系统的刚度 、 9、盘式制动器因敲打、碰撞引起的行程 、盘式制动器因敲打、
F
=
π 4
D
2
×
P
0
制动主缸的分析与计算
制动主缸的行程/排量是根据车辆制动系统的整 制动主缸的行程 排量是根据车辆制动系统的整 车参数确定。 车参数确定。 在设计制动主缸的行程/排量时应考虑： 在设计制动主缸的行程 排量时应考虑： 排量时应考虑 1、制动器所需的容量； 、制动器所需的容量； 2、制动液在高压作用下的压缩量； 、制动液在高压作用下的压缩量； 3、制动管路在高压下的膨胀量； 、制动管路在高压下的膨胀量； 4、制动器、橡胶件等零件在高压下的变形量； 、制动器、橡胶件等零件在高压下的变形量； 5、制动系统工作时的贮备量； 、制动系统工作时的贮备量； 6、制动系统的管路布置形式； 、制动系统的管路布置形式； 7、制动主缸的空行程等等。 、制动主缸的空行程等等。 按相关资料介绍， 按相关资料介绍，制动主缸的排量是制动器工作 容量的1.3倍 容量的 倍。 制动主缸的行程要满足踏板行程的标准要求。 制动主缸的行程要满足踏板行程的标准要求。 制动主缸的行程在一定的范围内是可以调整的， 制动主缸的行程在一定的范围内是可以调整的， 因此应尽可能采用标准化、平台化、模块化设计， 因此应尽可能采用标准化、平台化、模块化设计， 以降低成本，节约能源，提高进度、质量、 以降低成本，节约能源，提高进度、质量、可靠 性。 制动主缸的空行程的确定是由： 制动主缸的空行程的确定是由： 1、制动主缸的结构； 、制动主缸的结构； 2、制动液的粘度； 、制动液的粘度； 3、标准的要求，如最大行程为 、标准的要求，如最大行程为3mm等； 等 4、制动主缸内部零件的变形量，如橡胶件在制动液 、制动主缸内部零件的变形量， 中的的膨胀和变形量； 中的的膨胀和变形量； 制动主缸的空行程可以由设计进行确定。 制动主缸的空行程可以由设计进行确定。 对于有补偿孔的串联制动主缸， 对于有补偿孔的串联制动主缸，轮制动器的排量 应足够，以保证在压力小于1MPa情况下 第一活 情况下,第一活 应足够，以保证在压力小于 情况下 塞上的主皮碗能完全移过补偿孔。 塞上的主皮碗能完全移过补偿孔。 制动主缸的效率与： 制动主缸的效率与： 1、弹簧的抗力； 、弹簧的抗力； 2、橡胶件的结构形式和过盈量； 、橡胶件的结构形式和过盈量； 3、主缸体内孔的粗糙度； 、主缸体内孔的粗糙度； 4、工作中的建压速度； 、工作中的建压速度； 5、制动液； 、制动液； 6、缸体内孔与活塞的配合间隙； 、缸体内孔与活塞的配合间隙； 7、制动主缸的结构形式； 、制动主缸的结构形式； 8、制动系统的参数、效率等等。 、制动系统的参数、效率等等。