制动系统匹配计算详解
制动计算
汽车的制动性是汽车主要性能之一，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。
STL350Z型非公路矿用自卸车的制动系统采用气压动力制动系。
前、中、后制动器都采用复合式储能弹簧制动气室驱动的鼓式凸轮制动器，制动管路采用双回路，配备排气制动。
本次计算的目的在于校核制动力、最大制动距离及驻车极限倾角。
1.制动系的主要参数及其选择整车基本参数见表1，零部件及测量参数见表2。
表1 整车基本参数共10页第1页零部件及测量参数同步附着系数φ00.355401 607路面附着系数φ0.4 重力加速度g m/s29.8最大制动减速度du/dt m/s2 4.8每个制动器制动力矩TfN·m 25000制动初速度v0m/s 8.33即30Km/h路面与轮胎间的滚动摩擦系数 f 0.018表2 零部件及测量参数制动力与制动力分配系数对于任一角速度ω>0的车轮，其力矩平衡方程为（1）T f—制动器对车轮的制动力矩，N •m；F B—地面对车轮的摩擦力，N；r e—车轮的有效半径，mm；则共10页第2页根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前后轴车轮的法向反力Z1，Z2：（2）求得，前后轴车轮附着力为：（3）—前轴车轮附着力—后轴车轮附着力—汽车制动减速度—制动强度共10页第3页—公式引用来自《汽车设计》刘惟信主编因制动过程中，可能出现前先抱死拖滑、后轮先抱死拖滑、前后轮同时抱死拖滑三种情况，而其中以前后轮同时抱死拖滑附着条件利用最好，并且最安全可靠。
所以有：（4）该比值0.6符合《汽车设计》中的经验数据，在0.5~0.7之间。
—前轴车轮制动器制动力—后轴车轮制动器制动力—前轴车轮地面制动力—后轴车轮地面制动力由式（3）消去φ，可得(5)以、为坐标绘制前后轮制动器制动力分配曲线，即Ⅰ曲线。
共10页第4页。
制动系统匹配设计计算分解
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：根据式（1）、（2）及（3），消去变量ψ，得：由（1）、（2）、（3）及此时＝zg，z=ψ=ψ0，可得：前轴：后轴：由此可以建立由Fu1和Fu2的关系曲线，即I曲线。
制动系统匹配计算讲义
GB12676-1999《汽车制动系结构、性能和试验方法》、GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》，GB13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》等对制动系的性能、要求及试验方法都作了详细的规定，因此，制动系设计首先应满足以上法规的要求。同时，为提高整车性能，不同级别的车型，又会对制动性能提出高于以上标准的要求，这些要求会在设计任务书中体现，因此，对设计任务书要求高于法规要求的，要按设计任务书要求设计。
Fμ=Tμ/R………………………………………………………（2-3）
式中：Tμ—制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反。
R—车轮有效半径。
（３）理想的前、后制动器制动力分配
在附着系数为 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 等于汽车与地面附着力 ；并且前、后轮制动器制动力 分别等于各自的附着力 ，即：
制动系统参数选择的一般步骤如下：
（1）了解整车配置并输入与制动系统有关的整车参数及要求。输入的参数及要求如表2
表2与匹配计算有关的整车参数及要求
序号
参 数
代 号
单位
数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ值
备注
1
整车空/满载质量
kg
通用代号m
2
轴距
L
mm
3
空载/满载质心高
mm
通用代号
4
空载/满载前轴到质心水平距离
mm
通用代号a
5
空载/满载后轴到质心水平距离
制动系统匹配计算课件
n1 n2
r1 R1 r2 R2
制动力分配系数：
………（2-19）
＝ Fu1
C1 p1
Fu1 Fu2 C1 p1 C2 p2
p1d12BF1n1r1 / R1
p1d12 B F1n1r1
/ R1
p2d
2 2
BF2
n2
r2
/ R2
………（2-20）
2.1.1 理想制动力分配曲线绘制
Fz
2
L
Ga
m
du dt
hg
………………..（2-2）
式中：FZ1、 FZ2——地面对前、后轮的法向反作用力，N； G—汽车重力，N；
a、b—汽车质心至前、后轴中心线的水平距离，mm；
m—汽车质量，kg；
hg—汽车质心高度，mm； L —轴距，mm；
du/dt —汽车减速度，m/s2。 7
感载比利阀时的同步附着系数：空载1.04,满载1.30。
11
2、制动系统主要参数的选择
2.1.2同步附着系数及制动力分配系数的初步选择
2、制动器制动力分配系数 前制动器制动力与汽车总的制动器制动力之比，称为
制动器制动力分配系数。
F1
F1
F F1 F 2
………………..（2-8）
已确定的参数、 系列化要求
轮缸直径
2.2.1前、后轴制动力确定
计算满载、前后轮同时抱死时的制动力：
F1
G L
(b
hg )
………………..（2-5）
无制动力调节装置的后轴制动力为：
F 2
1
(整理)制动系统匹配计算讲义
讲义开发（讲师用）（制动系统匹配计算讲课提纲及内容）课时_____一制动系统匹配计算提纲及内容1、制动系统匹配计算的目的与要求制动系统匹配设计主要是根据设计任务书的要求，整车配置、布置及参数，参考同类车型参数，选择制动器型式、结构及参数，然后校核计算，验证所选参数是否满足设计任务书及法规的要求，满足要求后初步确定参数。
公司目前车型主要是M1、N1类，操纵系统为液压操纵、真空助力。
因此，本匹配计算主要以上述车型及操纵系统为基础进行基础制动系统及调节装置的匹配计算，ABS或ESP的匹配计算由配套厂家完成。
GB12676-1999《汽车制动系结构、性能和试验方法》、GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》，GB13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》等对制动系的性能、要求及试验方法都作了详细的规定，因此，制动系设计首先应满足以上法规的要求。
同时，为提高整车性能，不同级别的车型，又会对制动性能提出高于以上标准的要求，这些要求会在设计任务书中体现，因此，对设计任务书要求高于法规要求的，要按设计任务书要求设计。
将M1、N1类车与匹配计算有关法规摘录如下：表1 M1、N1类车有关制动法规要求项目GB7258－2004 GB12676－1999 ECE行车制动1、试验路面附着系数不小于0.7 的水泥或沥青路面干燥、平整的混凝土或具有相同附着系数的其他路面附着良好的路面2、车辆载荷空、满载空、满载←3、制动初速度（Km/h）M1 50Km/h 80Km/h ←N150Km/h（总质量不大于3500kg 的中高速货车）80Km/h←4、制动稳定性不允许超出2.5m的试验通道任何部位不偏离出 3.7m通道←5、制动减速度（m/s2）空载M1 ≥6.2≥5.8←N1 ≥5.8 ≥5.0 ←满载M1 ≥5.9≥5.8←N1 ≥5.4 ≥5.0 ←6、制动距离（m）空载M1 ≤19.0≤50.7 ←N1 ≤21.0≤61.2 ←满M1 ≤20.0≤50.7 ←载N1 ≤22.0≤61.2 ←7、液压制动脚踏板力（N）空载M1 ≤400≤500←N1 ≤450≤700←满载M1 ≤500≤500←N1 ≤700≤700←8、液压制动踏板行程要求踏板行程不应大于踏板全行程的3/4；装有自动调整间隙装置时不应大于踏板全行程的4/5，且乘用车不应大于120 mm ，其它机动车不应大于150 mm。
某车型制动系统设计计算报告分析解析
目录1 概述 (1)1.1 任务来源 (1)1.2 制动系统基本介绍 (1)1.3 制动系统的结构简图 (1)1.4 计算目的 (1)2 制动系统设计的输入条件 (1)2.1 制动法规基本要求 (2)2.2 整车基本参数 (2)2.3 制动系统零部件主要参数 (2)3 制动系统设计计算 (3)3.1 前、后制动器制动力分配 (3)3.2 制动减速度及制动距离校核 (10)3.3 真空助力器主要技术参数 (11)3.4 制动主缸行程校核 (11)3.5 制动踏板行程和踏板力校核 (12)3.6 驻车制动校核 (12)3.7 应急制动校核 (13)3.8 传能装置部分失效剩余制动力校核 (14)3.9 制动器能容量校核 (14)4 数据输出列表 (16)5 结论及分析 (16)参考文献 (17)制动系统设计计算报告1概述1.1任务来源根据B35-1整车开发要求，按照确认的设计依据和要求，并依据总布置的要求对制动系统的选型并作相应的计算。
1.2制动系统基本介绍1.8T-AT车型的行车制动系统采用液压制动系统。
前制动器为带有双制动轮缸的通风盘式制动器，后制动器为单制动轮缸的实心盘式制动器。
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 以防止车辆在紧急制动情况下发生车轮抱死。
驻车制动系统为杠杆式，作用于后轮。
ABS控制系统以及匹配计算由供应商完成，本文计算不做讨论。
1.3制动系统的结构简图制动系统的结构简图如图1：1. 带制动主缸的真空助力器总成2.制动踏板3.车轮4.轮速传感器5. 制动管路6. 制动轮缸7.ABS控制单元图1 制动系统的结构简图1.4计算目的制动系统计算的目的在于校核前、后制动力，最大制动距离、制动踏板力及驻坡极限倾角等是否符合法规及标准要求、制动系统匹配是否合理。
2制动系统设计的输入条件2.1制动法规基本要求（1）GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》（2）GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》（3）GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》表1-1是对相关法规主要内容的摘要。
关于制动系统的算法
精确地确定β的值对制动性的分析有极端重要的作用。
车轴临界抱死的条件 车轴处于临界抱死的状态：τi=φi* Gi’; τ1= τ2= 对于给定的φ1=φ2=φ的情况下有：τμ1、τμ2、φ1、φ2 所组成的曲线如下所示， 得到τ1 和τ2 的方τ2 的关系的程如下： τ2*τ2+τ1*τ1+（1-ψ）*τ2* Ga*cosθ-ψ*τ1* Ga*cosθ/χ+2*τ1*τ2=0 配方成完全开方，得到理想的制动力分配方程： τ2= 假设： 、、、 、、、、 、、、 、、、 对于 I 曲线的准确理解；事实上 I 曲线表明同值φ1、φ2 线的交点即同步临界抱死点必在 I 点上，最能充分发挥附着力的潜力，而对稳定性或方向操纵性而言，并非最佳的。控制前后 车轮的制动力分配：就是控制后轴的制动力，将其控制在比较理想的范围内，防止后轮提前 抱死，给车辆的操纵稳定性带来麻烦。所有控制的策略都是围绕着这个中心进行的。
制动理论
制动系统是车辆重要的系统，保证车辆在行使的过程中能按照驾驶员的意志停车； 制动系统的匹配计算是相当复杂的系统，主要考虑制动力和前后两轴制动力的分配；制动力 通过调节制动总泵和分泵的尺寸可以进行调整，最关键的是进行前后制动力的分配；使前后 制动力在法规规定的范围内，否则可能造成后轴甩尾或侧偏现象；出现严重的事故。 下面针对两轴汽车直线行使条件下的情况进行分析
制动系统匹配设计
制动系统匹配设计制动系统是汽车安全的重要组成部分，能够保证车辆在行驶过程中的安全性和稳定性。
制动系统匹配设计的目的是使制动系统的各个组成部分能够有效协调工作，实现最佳制动效果。
首先，制动系统匹配设计要考虑车辆的整体特性和使用环境。
不同类型的车辆在制动系统设计上有所不同，如小型乘用车、商用车、越野车等。
车辆的重量、功率、轮胎规格、驱动方式等因素都会影响制动系统的设计。
其次，制动系统匹配设计要考虑制动器和制动液的匹配。
制动机构是制动系统的核心部件，其类型包括盘式制动器、鼓式制动器等。
不同类型的制动机构需要用相应的制动液进行驱动和传递力量，因此制动机构和制动液的匹配关系密切。
制动液需要具备较好的高温稳定性、润滑性和抗腐蚀性等性能，以确保制动器的正常工作。
同时，制动系统匹配设计还要考虑制动片和制动盘（鼓）的匹配。
制动片与制动盘（鼓）之间的摩擦产生制动力，因此它们之间的配合要求严格。
制动片的材料和制动盘（鼓）的材料要相互匹配，以确保制动片与制动盘（鼓）之间有良好的接触和摩擦效果。
此外，制动片的硬度、厚度和面积等参数也需要根据车辆的特性和使用环境进行合理设计。
制动系统匹配设计中还需要考虑制动器与制动管路和制动助力器的匹配。
制动管路是传输制动液的路径，需要具备较高的密封性和耐压性，以确保制动液能够顺畅传输。
制动助力器是帮助驾驶员施加制动力量的装置，要与制动器的性能匹配，以提高刹车的舒适性和稳定性。
最后，制动系统匹配设计还需要考虑车辆的制动力分配。
不同轴上的制动器工作时要有适当的力量分配，以确保车辆在制动过程中保持平衡和稳定。
制动力分配的主要方式有前后轮制动力分配和左右轮制动力分配两种。
综上所述，制动系统匹配设计是一个综合性的工程任务，需要综合考虑车辆的整体特性、使用环境和制动系统的各个组成部分之间的匹配关系。
只有进行合理的匹配设计，才能实现制动系统的最佳性能和安全效果。