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1、纯电动代步机的制动系统 ABS摘要: This work presents a study on the braking style and its这项工作提出了制动式上的一项研究代步机implications on motorcycle stability.稳定性上的影响。 First, a simpli首先，简化的motorcycle model is used for highlighting basic代步机模型用于突出基本在制动过程中，发生的现象developing an ideal braking strategy. 制定一个理想的制动策略。 Then, braking 然后，制动
2、 maneuvers are analyzed using a detailed multi-body 演习都进行了详细的多体model, which takes into account all relevant模型，考虑到所有有关纯电动代步机characteristics of a motorcycle, such as geometry, mass纯电动的特点，如几何，质量分布和惯性，非线性悬架和轮胎properties.属性。为了确保机器的行驶安全，结合代步机的使用人群设计出操纵方便且操纵力小制动效果好的制动系统，Simulations are repeated for dry and
3、设计一辆适用于老年人及腿脚不好的残疾人驾驶的纯电动代步机。最后，进行了稳定性分析不同的速度，减速度和制动方式，正确的制动平衡可能会显着improves vehicle stability.提高车辆的稳定性。 关键字：制动、盘式制动器、液压目 录摘 要目 录第1章 绪论11.1 制动系统设计的意义11.2 制动系统研究现状11.3 本次制动系统应达到的目标11.4 代步机制动规则和要求21.4.1 制动系统概况21.4.2 刹车灯21.5 本次制动系统设计任务3第2章 制动系统方案论证分析与选择42.1 制动器形式方案分析42.1.1 鼓式制动器42.1.2 盘式制动器72.2 制动驱动机构的机
4、构形式选择82.2.1 简单制动系82.2.2 动力制动系82.2.3 伺服制动系92.3 液压分路系统的形式的选择102.4 液压制动主缸的设计方案11第3章 制动系统设计计算123.1 制动系统主要参数数值123.1.1 相关主要参数123.1.2 同步附着系数的分析133.1.3 地面对前、后轮的法向反作用力133.2 制动器有关计算143.2.1 确定前后制动力矩分配系数143.2.2 制动器制动力矩的确定143.2.3 盘式制动器主要参数确定143.2.4 盘式制动器的制动力计算163.3 制动器主要零部件的结构设计17第4章 制动性能分析184.1 制动性能评价指标184.2 制动
5、效能184.3 制动效能的恒定性184.4 制动时汽车方向的稳定性184.5 制动器制动力分配曲线分析194.6 制动减速度和制动距离S204.7 摩擦衬块的磨损特性计算21参考文献24致 谢25附录26第1章 绪论1.1 制动系统设计的意义 汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置，而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，必须为
6、汽车配备十分可靠的制动系统。本次毕业设计题目为纯电动代步机制动系统设计。1.2 制动系统研究现状 车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐步减小到0，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价： 1）制动效能：即制动距离与制动
7、减速度； 2）制动效能的恒定性：即热衰退性； 3）制动时汽车方向的稳定性； 目前，对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行，由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量，因此，多数有关制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上的行驶，其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据，在汽车道路试验中，如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化，则可为汽车整车制动性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。1.3 本次制动系统应达到的目标1）具有良好的制动效能；2）具有良好的制动效能稳定性；3）制动时汽车操纵稳定性好；4）制动时能实现转向操作；1.4纯电动代步机制动规则和要求1.4.1 制动系统概况 代步机必须配备
8、有刹车系统。并且分别作用于车轮或者履带，而且只被一个控制器控制。1）它必须有两套独立的制动回路，分别作用于车轮或者履带 。2）按制动时刻分为行驶中制动和静止制动。3）静止制动作用时，要实现转向。（楼梯口处）4）行驶制动作用时，保证各车轮制动力相等，有限的滑移差是可以接受的。5）线控制动是禁止的。6）刹车系统必须装有碎片护罩，以防传动系失效或小碰撞（引起的碎片破坏制动系统）。1.4.2 刹车灯1）代步机必须配备有至少15w，或可以从后面看等效的清晰可见的红色刹车灯。如果使用了LED（发光二极管）灯源，它必须在非常强的日光下也清晰可见。2）刹车灯必须安置在两轮之间的中线并在垂直方向上和车手的肩膀的
9、高度齐高，并且在侧面。1.5 本次制动系统设计任务 1）根据整车基本参数对制动系统的主要部件制动器进行设计计算，并选择合适的制动器部件。合理设计制动系统，满足代步机相关要求。2）结合代步机的使用人群设计出操纵方便且操纵力小制动效果好的制动系统，画出各零件图及系统组装图。 3）计算并得出代步机的I曲线和线，论证制动系统设计的合理性。 4）设计过程中要考虑具有刹车开关、刹车灯，要求完成其控制电路设计。 5）绘制制动系统装配图6）将方案论证的结果及设计计算的结果整理，完成毕业论文。第2章 制动系统方案论证分析与选择2.1 制动器形式方案分析汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件和固定元件两工作
10、表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。一般摩擦式制动器按旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。2.1.1 鼓式制动器鼓式制动器是最早形式汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛应用于各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有 圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件作为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮毂上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦蹄片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制
11、动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构，鼓式制动器按蹄的类型分为:1) 领从蹄式制动器如图2-1所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向（制动鼓正向旋转），则蹄1为领蹄，蹄2为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应得使领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反反向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄使
12、制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有增势作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有减势作用，故又称为减势蹄。增势作用使领蹄所受的法向反力增大，而减势作用使从蹄所受的法向反力减小。领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单，造价较低，也便于驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。图2-1 领从蹄式制动器2) 双领蹄式制动器若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器，则称为双领蹄使制动器（如图2-2所示）。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为
13、从蹄故它又可称为双向领蹄式制动器。如图所示，两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的，因此，两蹄对制动鼓的作用的合力恰好相互平衡，故属于平面式制动器。双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降，这种结构经常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及附着力大于后轴，而倒车时则相反。图2-2 双领从蹄式制动器3) 双向双领蹄式制动器当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器（如图2-3所示）。它也属于平衡式制动器。由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒
14、车时的制动性能不变，因此广泛应用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前后轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动用于驻车制动。图2-3 双向双领蹄式制动器 4) 单向增力式制动器单向增力式制动器如图2-4所示两蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端制动地板上的支承销上，由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式的制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。图2-4 单向增力式制动器5）双向增力式制动器将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮
15、缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则称为双向增力式制动器(如图2-5所示)。对双向增力式制动器来说不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动功用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。双向增力式制动器也广泛用于汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下
16、降。因此，在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。图2-5 双向增力式制动器2.1.2 盘式制动器盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。1）钳盘式钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相连并在制动钳体开口槽中旋转。具有以下优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现鼓式制动器到盘式制动器的改革，能很好地适应多回路制动系的要求。浮钳盘
17、式制动器：这种制动器具有以下优点：仅在盘得内侧具有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管，液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动盘的制动块可兼用驻车制动。2）全盘式在全盘制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远远没有钳盘式制动器广泛。盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：1）制动效能稳定性好；2）制动力矩与汽车运动方向无关；3）易于构成双回路，有较高的可靠性和安全性； 4）尺寸小、质量小、散热好；5）制动衬块上压力均匀，衬块磨损均匀；6）更换衬块工作简单容易。7）衬块与制动盘间的间隙小，缩短了制动协调时间。8）易于实现间隙自动调整。综合以上优缺点最终确定本次设计采用前后盘式制动器，且均为浮钳盘式制动器2.2 制动驱动机构的机构形式选择 根据动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动及伺服制动三大类型。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式、气压-液压式的区别。简单制动系即人力制动系，是靠四级作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源。而传力方式有机械式和液压式两种。机械式的靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造假低廉，工作可靠，因此仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。鉴于适合于本设计，选择机械式简单制动机构。
