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1、本科毕业设计（论文）论文题目：汽车第三套紧急制动系统技术研究汽车制动系统的有效性对于每一个车主而言，都是至关重要的，每一年由于汽车制动失灵而发生的交通事故不计其数，随着汽车行业的迅速发展，越来越多的汽车在我们的生活中扮演着重要的角色，汽车行驶安全成为人们的生活保障，对于现有的汽车制动系统，我们应该做出改变与升级，在普通制动系统出现故障时，如果没有第三套紧急制动系统进行制动，将面临面临严重的危险，因此汽车的第三套紧急制动系统尤为重要。汽车的第三套紧急制动系统的设计，是基于现有汽车制动系统的方式而来，设计出一个关于汽车的第三套紧急制动系统，应用汽车第三套紧急制动系统保证汽车在制动的过程中，平稳快速
2、的进行制动，在刹车失灵或者制动距离不够的时候，启动第三套紧急制动装置，使汽车快速停止，随着路上车辆的增加，交通事故的风险也随之增加，因此确保驾驶员和乘客的人身财产安全尤为关键。第三套紧急制动系统是在汽车地盘下面安装三块橡胶制动板，三块橡胶制动板在汽车底盘上成三角型稳定结构，当启动第三套紧急制动系统时，液压制动系统给橡胶板施加压力，通过橡胶板与地面摩擦，使运动汽车停止下来。关键词：第三套紧急制动系统；橡胶制动板；地面摩擦论文类型：工程设计AbstractTheeffectivenessofautomobilebrakesystemiscrucialforeveryowner,everyyeard
3、uetoautomobilebrakefailureandcountlesstrafficaccidents,withtherapiddevelopmentoftheaUtomobileindustry,moreandmorecarsareplayinganimportantroleinourlife,cardrivingsafetyhasbecomepeopleslifeguarantee,fortheexistingautomobilebrakesystem,Weshouldmakechangesandupgrades.Whentheordinarybrakingsystemfails,i
4、fthereisnothirdsetofemergencybrakingsystemforbraking,itwillfaceseriousdanger.Therefore,thethirdsetofemergencybrakingsystemofthecarisparticularlyimportant.Thedesignofthethirdsetofautomobileemergencybrakingsystemisbasedontheexistingautomobilebrakesystem,designedathirdsetofautomobileemergencybrakingsys
5、tem,theapplicationofthethirdsetofautomobileemergencybrakingsystemtoensurethecarintheprocessofbraking,smoothandfastbraking,inthebrakefailureorbrakingdistanceisnotenough,startthethirdsetofemergencybrakingdevice,Withtheincreaseofvehiclesontheroad,theriskoftrafficaccidentsalsoincreases.Therefore,itispar
6、ticularlycriticaltoensurethepersonalandpropertysafetyofdriversandpassengers.Thethirdsetofemergencybrakingsystemisinstalledunderthecarsitethreerubberbrakeplate,threerubberbrakeplateinthecarchassisintoatriangularstablestructure,whenthethirdsetofemergencybrakingsystem,hydraulicbrakingsystemtorubberplat
7、epressure,throughtherubberplateandthegroundfriction,sothatthesportscarstopdown.KeyWords：Thethirdsetofemergencybrakingsystem;Rubberbrakeplate;GroundfrictionTyPeofthesis:EngineeringDesign摘要IAbstractII目录III1绪论11.1 研究背景11.2 研究目的与意义11.3 研究思路与内容12汽车制动系统研究现状32.1 汽车制动系统的概述32.2 目前常见的汽车制动系统分类32.3 汽车第三套紧急制动系统在
8、国内外的研究现状33汽车第三套紧急制动系统的整体设计73.1 汽车第三套紧急制动系统的概述73.2 汽车第三套紧急制动系统原理73.2.1 第三套紧急制动系统的基本原理73.2.2 液压油缸橡胶制动板收放和作用系统83.3 在汽车上的安装位置93.4 进行第三套紧急制动系统的可行性分析103.4.1 评估第三套紧急制动系统的标准103.4.2 确定某种汽车车型和整车参数113.4.3 橡胶制动板受力分析H图3.5橡胶制动板受力分析123.4.4 对汽车第三套紧急制动系统进行验证124液压系统的设计与计算154.1 负载分析154.2 负载图和速度图的绘制164.3 液压缸主要参数的确定174.
9、4 液压系统原理图的拟定194.5 液压元件的选择204.6 液压系统的性能验算225液压油缸和橡胶制动板的分析255.1 液压油缸255.2 液压油缸的强度校核255.3 橡胶制动板的材料和缓冲装置265.3.1 橡胶制动板的材料选择265.3.2 橡胶制动板的形状275.3.3 刹车缓冲装置275.3.4 橡胶制动板强度校核28总结29参考文献30致谢311绪论1.I研究背景据统计，我国2020年汽车保有量为2.81亿辆，汽车的逐年增加，交通事故也随之上升，在所发生的交通事故当中，一半以上的原因就是因为汽车制动系统失灵或者制动距离不够，从而造成车上人员安全问题和经济损失，尤其是在湿滑路段或
10、者下雪结冰路面更为突出。正常情况下，踩下制动踏板或者启动汽车搭载的自动紧急制动系统可以使车辆快速停下，但有时候会出现汽车刹车失灵的现象，正常的行车制动系统无法使用，汽车的自动紧急制动系统也就失效。因此为了解决汽车刹车失灵带来的安全驾驶问题,越来越多的汽车企业和研究者对汽车第三套紧急制动系统进行研究，设计出一种能够独立于常规汽车制动系统的紧急制动装置，在现有的汽车上装备一种新的制动系统，在汽车刹车失灵制动距离不够或者轮胎打滑时，启动汽车第三套紧急制动系统，使车辆快速停止，以保障车内人员安全和减少经济损失。1.2 研究目的与意义社会不断进步，汽车成为人们生活出行中使用最为普遍的交通工具之一，汽车的
11、需求量增加，使得汽车行业快速发展，对汽车而言，使用的安全性最为重要，汽车制动系统作为整个汽车的重要组成部分，在汽车的设计与研发中起到了至关重要的作用，在整个制动系统中，制动器是起到限制汽车运动和确保乘车安全不可或缺的装置之一。随着道路交通的不断增加以及人们对安全性和可靠性的要求不断提高，汽车制动器的可靠性变得尤为重要，为了保障乘车人员和车辆的安全，汽车必须配备高度可靠的制动系统。普遍而言，汽车制动系统包括行车制动装置和驻车制动装置。一旦这两套装置发生故障,司机的安全将受到危险，甚至给其他人造成危险，因此汽车的第三套紧急制动系统显得十分重要，给汽车安装上第三套紧急制动系统，就能够在危急时刻保障生
12、命财产安全,它的意义非常重大。1.3 研究思路与内容研究思路：(1)分析国内外现有汽车第三套紧急制动装置发展历程，找到不能及时制动的原因，参考汽车已有制动系统的原理和设计方案，设计第三套紧急制动系统的方案，确定研究的可行性。(2)确定第三套紧急制动系统的原理和使用情况，通过具体的一种车型,进行数据实验，找到与之对应的材料，安装位置，形成一个完整的系统。研究内容：(1)车第三套紧急制动系统的工作原理(2)车第三套紧急制动系统总体设计的思路和方案，设计液压系统，画出液压系统原理图，选择合适的元件，对液压系统进行验证计算，对液压缸和缓冲装置进行强度校核，画出汽车制动电路图，橡胶制动板的装配图，零件图
13、。(3)情况下，以某种汽车车型为例，计算出制动数据，表明可行性。(4)三套紧急制动系统的设计与安装位置。2汽车制动系统研究现状2.1汽车制动系统的概述汽车制动系统是一套固定装置，可以迫使汽车减慢速度甚至停车，由供能装置、控制装置、传动装置和制动器四部分组成，制动系统通过控制制动器的作用，实现车速的调节和方向的控制，确保汽车在行驶过程中的安全性，同时，制动系统还可以让汽车在下坡行驶时保持稳定的速度，并保持已停驶的汽车不动。2.2目前常见的汽车制动系统分类表2.1汽车制动系统分类分类具体类型行车制动系按功用分驻车制动系辅助制动系第二制动系机械式液压式按制动能量传输分气压式电磁式组合式按回路多少分单
14、回路制动系双回路制动系人力制动系按能源分动力制动系伺服制动系2. 3汽车第三套紧急制动系统在国内外的研究现状在汽车工业快速发展的前提下，常规的汽车制动系统已经不能够满足汽车的使用，为了更好的保障驾驶员的生命安全和减少经济损失，国内外的汽车研究人员对汽车第三套紧急制动系统开始研究，设计出一种新型的制动系统。国外研究现状，最近，戴姆勒集团发布了一项新的专利申请，这项专利可以在汽车制动失灵时自动降低车辆轮胎的气压，增加滚动阻力，更快实现车辆减速。简单来说就是增大轮胎与地面的接触，提高摩擦力。据了解，该系统由连接到车内ECU（中央控制单元）的轮胎充放气系统组成，在需要紧急刹车情况下，如果刹车系统出现了
15、故障，该系统将被激活，汽车轮胎紧急放气制动如图2.1所示图2.1汽车轮胎紧急放气制动国外还有一种吸盘式刹车系统，在汽车底盘装上一个0.3平方米的真空板，并且和自动断开系统相连，遇到突发情况时，安装在汽车底盘下的真空吸盘，立即被放出，与地面接触，并且产生150OON的压力，整个过程只需0.1秒就可以完成,在强大压力的作用下,可以极大的增加汽车的摩擦,将刹车距离缩短40%之多，使汽车快速停止，汽车吸盘紧急制动如图2.2所示。图2.2汽车吸盘紧急制动国内研究，第一类，在冰雪路面或者下雨路面，青岛海华家居设计有限公司设计出一种新型的汽车制动方式，在汽车地盘上安装三块或者四块锯齿状或者钉齿状刹车拖板,通
16、过推拉杆作用，使刹车拖板与地面接触并施加压力，使汽车减速停止，除此之外还配备一套喷沙系统，给四个车轮前部安装四个喷沙罐，在汽车制动时，气压推动喷沙罐中的沙子流出，增大车轮与地面的摩擦力，以此来辅助钉齿状刹车拖板制动，从而使汽车快速停止，汽车冰雪路面防滑制动如同2.3所示。图2.3汽车冰雪路面防滑制动1为刹车拖板；2为第一连接件；3为第二连接件；4为第三连接件；5为拉线；6为复位弹簧；7为挂钩；8为限位板；9为气缸；10为进气管；11为回程气管；12为推拉杆；13为刹车拖板支臂；14为立柱；15为主拉线；16为电控开关；17为摇臂；第二类，预防汽车刹车失灵时起紧急制动的装置，它主要由设置在汽车底
17、板上的制动带和制动带收放箱以及驾驶室里的操作杆三部分构成;其中还包括收放箱上设有的弹簧型控制开关，它是靠控制钢丝绳与操作杆相互连接的，汽车在长下坡行驶的路上如果刹车失灵，就可以用操作杆打开收放箱底板，使制动带自动从收放箱内伸出并被汽车后轮压住,让后轮无法再转动,达到紧急制动的目的，其作用及效果都是非常明显的，汽车刹车失灵时起紧急制动如图2.4所示。9图2.4汽车刹车失灵时起紧急制动1汽车底板；2制动带收放箱；3收放箱底板；4弹簧型控制开关；5钢丝绳；6操作杆；7钢制制动带；8活动转子；9防滑垫：第三类，紧急制动装置及其控制方法，包括电子控制单元、摩擦制动模块和能量回收制动模块。当汽车刹车完全失
18、灵时，电子控制单元通过采集汽车行驶速度信号，利用摩擦制动模块的摩擦片对主减速器从动齿轮的制动力输入齿轮从动轴进行制动，将汽车行驶过程中的能量转化为热能，从而降低汽车速度；同时，能量回收制动模块利用和主减速器从动齿轮的制动力输入齿轮从动轴的转动进行能量回收，将汽车行驶的能量转化为电能，进一步降低汽车速度，保持汽车在刹车失灵的情况下能够制动并同时进行能量回收，最终平稳停车。本发明结构简洁、易于安装、工作稳定可靠，并能根据车速自动调节工作状态，汽车刹车失灵紧急制动装置及其控制如图2.5所示。图2.5汽车刹车失灵紧急制动装置及其控制1电子控制单元；2能量叵1收制动模块；3摩擦制动模块；4制动力输入齿轮
19、；5速度检测器；6蓄电池；7电控开关；8发电机；9左摩擦片；10右摩擦片：11左电动推杆；12右电动推杆；3汽车第三套紧急制动系统的整体设计3.1汽车第三套紧急制动系统的概述汽车第三套紧急系统制系统，是汽车在行驶过程中的一个重要组成部分，由于汽车长时间行驶，尤其是在下坡路段，经常会使用汽车制动系统降低车速，由于长时间的使用制动系统，汽车制动器会产生很多热量，使得制动器发生变形，造成汽车制动系统失灵，还有汽车在冬天行驶的时候，由于在冰雪路面上，汽车在制动的同时并继续向前行驶，不能够及时使汽车停止，从而发生一系列的交通事故，在这种前提下，汽车安装第三套紧急制动系统，可以有效率，并且及时制动汽车，减
20、少交通事故的发生。汽车第三套紧急制动系统的起动过程，在汽车刹车失灵或者制动距离不够时，启动制动按钮，汽车紧急制动橡胶板从底盘弹出，与地面摩擦，三块橡胶板弹出的位置成三角形，能够使汽车既快又稳的停止下来，从而保证司机的生命财产安全。现在生产的汽车都配备两套制动系统，一种是行车制动，另一种是驻车制动，汽车的第三套紧急制动系统还处于待生产未安装阶段，目前存在的汽车第三套紧急制动系统都是以专利的形式或者理论研究的形式存在，并没有真正普遍安装在汽车上，随着车辆的逐年增多，道路上的交通安全显得十分重要，普通的汽车制动系统不能够完全保障驾驶人的安全，相信在不久以后，汽车的第三套紧急制动系统一定会应用而生，广
21、泛的安装在每一个汽车上。3. 2汽车第三套紧急制动系统原理3. 2.1第三套紧急制动系统的基本原理第三套紧急制动系统装置的基本原理，它利用液压系统来实现制动效果，当驾驶员启动开关时，液压制动系统开始工作，制动液被升压并沿着管道传递给液压油缸橡胶制动板，液压油缸橡胶制动板通过将制动液压力转变为对地面的正压力产生摩擦，将机械能转换成热能，从而实现对汽车的制动。驾驶员根据现场情况，判断是否需要启动第三套紧急制动系统，启动时，可以使汽车速度降低、保持汽车车速或停车，当驾驶员关闭开关时，液压系统将液压油缸橡胶制动板会被拉上去，制动液压回到制动总泵，从而取消制动，这种紧急制动系统结构简单且易于安装，具有较
22、高的工作稳定性和可靠性。汽车第三套紧急制动系统是一套独立完整的液压制动系统，液压系统由电磁阀控制，整个系统能够实现橡胶制动板的快速下降，缓慢下降，快速收回三个工况，启动开关与蓄电池相连，当电动机通电时，电动机驱动双联叶片泵工作，此时液压回路产生液压，液压油进入液压缸，液压缸的液压来自双联叶片泵，活塞杆推动橡胶制动板与地面接触,从而使汽车停止下来，第三套紧急制动系统原理图如图3.1所示。图3.1第三套紧急制动系统原理图1启动开；2蓄电池；3电磁阀；4液压制动系统；5液压油缸；6液压油缸进油口；7液压油缸出油口；8橡胶制动板；9密封圈；10储油箱；3. 2.2液压油缸橡胶制动板收放和作用系统液压油
23、缸橡胶制动板其实是由液压油缸和橡胶制动板连接而成，它是汽车第三套紧急制动系统的主要装置，汽车能否制动主要看液压油缸橡胶制动板，当液压油进入液压油缸中时，橡胶制动板被液压油缸活塞杆快速推向地面，当橡胶制动板接触地面后，液压油缸继续施加压力，增大橡胶制动板表面的正压力，从而使得与地面摩擦力增大，快速让车辆停止。当汽车停止之后，关闭液压制动系统，在电动机停止转动之前，液压系统中的执行元件回收橡胶制动踏板，收回的过程比放下的速度更快，这是因为在下降的时候，需要考虑橡胶板制动板的承受能力，在活塞杆伸出10mm,之后，液压控制系统中的调速阀两端降压，控制液压管中的油液，使活塞下降速度变小，给活塞杆一个缓冲
24、过程，这就是一个完整的液压油缸橡胶制动板收放和作用系统，液压缸制动板建模图如图3.2所示。3.2液压油缸制动板建模图3. 3在汽车上的安装位置汽车第三套紧急制动系统液压油缸橡胶制动板的安装位置，在汽车的两侧大梁上横置两根钢板，与汽车大梁焊接，前面一根钢板距前轴0.5m,后面一根钢板距后轴0.5m,这两根钢板的主要作用就是用来固定液压油缸橡胶制动板，前面一个液压油缸橡胶制动板安装在前钢板的中间位置，后面有两个液压油缸橡胶制动板，这两个安装在后钢板的三分之一的中心位置，根据三角形的稳定性，三块液压油缸橡胶制动板的安装位置成三角形状，这样能够在车辆制动时更加稳定，减少车辆偏移，起落架橡胶制动板的安装
25、位置如图3.3所示。图3.3起落架橡胶制动板的安装位置当启动第三紧急制动系统后，起落架橡胶制动板应该与地面充分接触，与轮胎接地面相平，打开液压油缸橡胶制动板如图3.4所示。图3.4打开液压油缸橡胶制动板3. 4进行第三套紧急制动系统的可行性分析3.1.1 评估第三套紧急制动系统的标准汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和汽车长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。汽车的制动性是汽车的主要性能之一，制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障，改善汽车的制动性，始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务
26、要评估汽车的制动性能，通常需要考虑以下三个方面：一是制动效能，包括制动距离和制动减速度；二是制动效能的稳定性，即抗热衰退性能；三是制动时的方向稳定性，确保汽车在制动时不会发生跑偏、侧滑或失去转向能力。这些因素综合决定了汽车的制动能力，对行车安全有着至关重要的影响。汽车的制动性能是评价其安全性最基本的指标之一，主要涉及三个方面：一是制动效能，即车辆在良好路况下以定初速度制动到停车所需的距离或汽车制动时的减速度；二是制动效能的持续稳定性，衡量汽车在长时间高速行驶或下长坡连续制动时制动效能的保持程度，通常也被称为抗热衰退性能；三是制动时车辆的方向稳定性，即制动时能否按照给定路径行驶而不发生跑偏、侧滑
27、或失去转向的能力。在实际的制动过程中，制动器将汽车动能转化为热能，因此制动器温度上升后是否能保持制动效能也是制动性能设计所要考虑的重要问题之一，此外，汽车在涉水行驶后，制动器还存在水衰退的问题。这些因素的综合表现决定了汽车的制动性能，对驾车安全具有极为重要的意义。表3.1列出一些国家乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求项目中国GB21670-20O（M,类车）欧洲经济共同体（EEC）71/320R13中国GB7258-2017（乘用车）美国FMVSSI35（冷制动试验）试验路面附着良好附着良好0.7峰值附着系数为09载荷满载和空载满载和空载满载轻载、满载制动初速度IoOkh,脱开发动机0
28、型试验100kh,脱开发动机O型试验50kmh100kh制动时的稳定性不抱死,不偏出3.5m通道，偏航角15不抱死,不偏出3.5m通道，偏航角15O不许偏出2.5m通道不偏出3.5m通道，偏航角15制动距离S和制动减速度a70mz6.43ms270m,6.43ms220m,5.9ms270m踏板力65-500N65-500N500N65-500N3.4.2确定某种汽车车型和整车参数表3.2以凯迪拉克CT5为设计车型车身参数标配长/宽/高（mm）4924*1883*1453轴距（mm）2947前轮距（mm）1596后轮距（mm）1634满载质量（kg）16403.4.3橡胶制动板受力分析当启动汽
29、车第三套紧急制动系统时，橡胶制动板受到三个力，液压力F.车身重力G1,滑动摩擦力F,橡胶制动板受力分析如图3.5所示。图3.5橡胶制动板受力分析3. 4.4对汽车第三套紧急制动系统进行验证汽车的制动性主要由下列三方面来评价：(1)制动效能，即制动距离与制动减速度(2)制动效能的恒定性，既抗热衰退性能。(3)制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。根据中国乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求，以此来验证汽车第三套紧急制动系统的可行性。摩擦系数是衡量材料间摩擦阻力大小的物理量，通常用于描述两个材料之间的摩擦力大小，对于不同的路面条件，摩擦系数的数值也会有所
30、变化。在正常干燥的沥青路面上，摩擦系数大约为0.6,在雨天，路面会被水打湿，摩擦系数会降低到大约0.4,这是因为水的存在会在轮胎和路面之间产生润滑作用，从而减少摩擦力。在雪天，路面被积雪覆盖，摩擦系数会更低，大约为0.28,在结冰路面上，摩擦系数会更低，约为0.18,这是因为结冰路面表面非常光滑，轮胎无法提供足够的摩擦力来控制车辆的行驶方向，容易打滑或失控，对车辆的操作和控制带来很大难度。用汽车的动能计算液压油缸给橡胶制动板的正压力：F总X=gmF(3.1)其中，F总总摩擦力m汽车质量V汽车初速度X制动距离(3.2)(3.3)其中，摩擦系数F正橡胶制动板的正压力七=僚= 5029.44N(3.
31、4)经过计算要使汽车停止下来，液压油缸必须给橡胶制动板5029.44N的力，在设计液压油缸时，考虑到液压油缸的密封性和误差，因此设定液压油缸输出的压力为5500N。制动效能分析启动第三套紧急制动系统时，系统给每一个橡胶制动板的液压力为5500N,第三套紧急制动系统有三个橡胶制动板。每一个橡胶制动板产生的摩擦力：F=5500x.6N=3300N(3.5)Fe=3F=3300x3N=9900N(3.6)在水平方向上汽车受到的合力：F食=F总=ma(3.6)其中，a减速度FA9900a=ll=tnS2=6.0371152(3.7)m1640由于汽车在启动第三套紧急制动系统制动时，发动机不再输出动力，
32、且给橡胶制动踏板的力是一定的，所以汽车在制动的过程中做匀变速直线运动，直到汽车的速度为零。=2X+诏(3.8)其中，汽车初速度(3.9)J谥27.827.8X=m=64.02a26.037X70m(3.10)所以汽车第三套紧急制动系统制动距离满足。汽车第三套紧急制动系统是通过橡胶制动板直接与地面摩擦制动，不是通过汽车刹车片制动，所以汽车第三套紧急制动系统制动减速度也满足。制动效能的恒定性分析汽车第三套紧急制动系统通常采用橡胶制动板作为关键零部件，这种制动板的材料主要为丁苯橡胶(SBR),它是一种由丁二烯与苯乙烯共聚的高分子材料。其中，含有10%苯乙烯的丁苯-10型制动板具有出色的低温性能，而含
33、有30%苯乙烯的丁苯30型制动板则拥有优异的耐磨性能,此外，橡胶制动板的使用温度范围通常在-6(C-12(C之间。所以满足制动效能的恒定31。制动时汽车的方向稳定性对于汽车第三套紧急制动系统来说，橡胶制动板有三块，橡胶板的形状都为正方形,前一块橡胶制动板边长为08m,后面两块橡胶板的边长均为0.7m,且三块橡胶板的安装位置成正三角形，每一块橡胶板受力相同，每块橡胶板的面积足够大，所以制动时汽车的方向稳定性满足。当考虑汽车自重时：G=mg=1640x9.8N=16072N(3.11)其中，G汽车重力G重力加速度汽车的重力由四个轮胎三个橡胶制动板分担，将汽车重力粗略平均分开，三个橡胶板各受到229
34、6N的力，以汽车制动距离为70m,汽车初速度为100kmh,计算汽车加速度：a=mls2=5.52ms2(3.12)2X270橡胶制动板的总摩擦力：七=Znn=I640X5.52N=9053.27N(3.13)单个橡胶制动板所受的正压力：.=3=N=5029.59N(3.14)jl330.3第三套紧急制动系统给单个橡胶板的液压力：工+G单=EE(3.15)Ftl=2733.597V(3.16)其中，G单单个橡胶制动板所承担的车重由计算可得，汽车第三套紧急制动系统给每一个橡胶制动板的液压力的范围为2733.59-N5500No4液压系统的设计与计算4.1负载分析由上面计算可知，液压缸的负载为55
35、00N,在汽车制动时，需要驱动液压传动系统完成快速下降f慢速下降(起到一个缓冲作用，防止损坏橡胶制动板)一停留一快速上升的工作循环，快速下降的行程为IOomm,速度要求工45mms,慢速下降40mm,要求速度8mms,快速上升行程为140mm,要求速度三55mms,启动加速和减速时间为0.5s,机械效率为0.9(一般机械效率11=0.85-0.9)o工作负载：=55OON摩擦阻力负载：Fy=O(由于执行元件直接作用于橡胶制动板，没有导轨机垂直下降，在工作的过程中不产生摩擦阻力)静摩擦阻力负载：以=0动摩擦阻力负载：Ffd=O惯性负载:是指运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二
36、定律计算。液压缸是朝下安装在汽车钢板上，在工作的时候，受到橡胶制动板和缓冲装置的力。橡胶制动板的质量：m=pV=1.0440405g=8230(4.1)其中，V橡胶制动板的体积P一一橡胶制动板的密度(1.04gmD橡胶制动板的重力：G1=mg=8.32x9.80N=81.54N(4.2)其中，g重力加速度缓冲装置的质量：根=PV=7.85X40X40X0.8g=10048g(4.3)其中，V钢板的体积P钢板的密度(1.04gml)缓冲装置的重力：G2=2mg=21O.O48X9.8N=196.94(4.4)下降时的总载荷：G=G1+G2=81.54+196.94/V=278.48TV(4.5)
37、下降加速:1.Gv278.480.045-3F.=XN=2.56NHgr9.800.5下降减速:(4.7)g t 9.080.5Gv278.480.037CS=2.ION制动：入3=0（由于橡胶制动板与地面接触，不再产生作用力）反向加速：工4=居产2.56N反向制动：Fa5=Fai=2.56N表4.1液压缸各阶段中的负载工况计算公式总负载F/N缸推力F/N起动F=Ffs+G278.48309.42加速F=d+G+Fal281.04312.26快下F=G+278.48309.42减速F=G+yd-Fa2276.38307.09慢下F=G+5278.48309.42制动F=F155006111.1
38、1反向加速F=Ffd+G+Fa4281.04312.26快上F=G278.48309.42停止F=G278.48309.424.2负载图和速度图的绘制按照系统设计时给定的要求和负载分析结果，绘制出负载图及速度图，液压缸的负载图及速度图如图4.1所示。F/N 八312.26312.2309.42zT45350450 S/mm80350图4.1液压缸的负载图及速度图450 S/mm4.3液压缸主要参数的确定由汽车制动计算出液压缸的负载为5500N,根据液压与气压传动书中按负载选择执行元件的工作压力表(5(X)0N-I(X)(X)N之间选用1.5-20MPa的执行元件)选用液压缸的工作压力为2.0M
39、Pa。液压缸的尺寸：F55002-(4.8)A=-=m2=0.00275/P200000.00275w = 0.059173 w(4.9)(4.10)(4.11)按标准(GB2348-80)取D=63mm0根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：D255,/“s=-a26.S6tnnDd44按标准(GB2348-80)取d=25mm则液压缸的有效面积：无杆腔面积：IKA=-冠P=6.36.3cn244有杆腔面积:A2=;t(d2J2)=(6.3X6.32.52.5)Cm?=26.26cm2(4.12)由此可得出快下慢下和快上时的压力分别为:屋7=55000.0031170.9MPa=l.5
40、9MPa(4.13)FJn=5500X0.9MPa=l.59MPa(4.14)-A0.003117G278.48Kr-0.9MPa=XMPa(4.15)40.(X)2626液压缸的最大流量：q快下=Ay快卜.=0.003117x0.045/$=0.00014027w35=8.42Lmin夕慢下=Av下=031170.008w3/s=0.00002494?3s=l.50L/minq快上=A2也上=0.26260.055/n3/S=0.00014443/S=8.67L/min(4.16)(4.17)(4.18)表4.2液压缸各工作阶段的压力、流量和功率工况压力p/MPa流量q/(LZmin)功率p
41、/wp=Fq快下1.598.42223.03慢下1.591.5039.65快上18.67144.43根据计算所得数据绘制工况图，工况图可以明确反应液压系统中的各个阶段液压缸工作情况，并且通过工况图选择相对应的元件，工况图如图4.2所示。*223.03039.65114.43快下C1慢下-快上t/图4.2液压缸的工况图O .5428.tsts4.4液压系统原理图的拟定供油方式，从画出的工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，且比较接近，在慢下时所需的流量较小，因此从提高系统的效率、节省能源的角度考虑，宜选用双联式定量叶片泵作为油源。调速回路，从画出的工况图分析可知，该系统在慢下时速度需
42、要调节，考虑到系统功率小，活塞杆动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。速度换接回路，由于快下和慢下之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发信控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。本液压系统的换向采用二位四通Y型中位机能的电磁换向阀，根据以上的各个液压系统的元件需要，回路分析，紧急制动系统的液压系统原理图，最终确定整个液压系统所需要的元件。拟定汽车第三套紧急液压制动系统。图4.3采用直加式液压阀组成的原理图4.5液压元件的选择确定液压泵的型号及电机功率，在前面的计算过程中，得出液压缸在工作过程中的最大工作压力为1.59MPa,本套系统中运行过程简单，没有
43、过大压力的损失，因此取压力损失ZAP=O.4MPa（依据液压与气压传动中p=O.2-0.5MPa）。液压泵的工作压力为:Pp=P+P=(1.59+0.4)MPa=1.99MPa(4.19)本系统中两个液压泵同时给系统提供液压油，若回路中的泄压按10%计算，则qprmax=1.18.67Lmin=9.537Lmin(4.20)其中，K为考虑系统中有泄漏等因素的修正系数，一般K=LIT.3,W*ax为同时动作的各缸所需流量之和的最大。由于溢流阀最小稳定流量为3Lmin,而工进时液压缸所需流量为1.5Lmin,所以，高压泵的输出流量最小为4.5Lmino根据计算所得的压力和流量的数值，选用YB-6.
44、36.3型的双联叶片泵，它的具体参数为，额定压力6.3MPa,总效率诋=0.75,容积效率%/0.85,驱动丫当63/6.3型的双联叶片泵电动机的功率为YF1-6.36.3型的双联叶片泵的正常工作压力1.99MPa和输出流量求出。当电动机转速为910rmin时：=2Fv=26.39100.00085L/min=9.75min(4.21)电动机功率：PJ.9910-0.00975iv=4311w闻22)p600.75所以选用的电机型号为Y90S-6,功率为750w,额定转速为910rmino根据系统所确定的工作压力和液压油流过各个元件的流量，选出所对应当阀类元件和辅助元件的型号，具体的如下表所示
45、(国内开发，接口和尺寸都为国际标准推广使用的叠加阀)。表4.2液压缸各工作阶段的压力、流量和功率序号名称通过流量qn(L/min)型号及规格1滤油器11.47XLX-06-802双联叶片泵9.5YBi-6.3/6.35外控顺序阀4.875XY-FIOD-P/O(P1)-16溢流阀3.375匕-FloD-Pl/Ol8电动单向调速阀9.75QAE-F6IOD-AU11二位四通电磁换向阀9.7534EY-H10BT13电动机Y90S-6油管的确定可以通过管路中允许通过的液压流量计算，也可以通过给定连接元件的接口确定，在这套系统中采用内径为8mm、外径为IOmm的纯铜管。邮箱根据液压系统中液压泵的额定流量计算(中压中油箱的体积为液压泵的5-7)。V=7%,=7x9.57L=64.05L(4.23)取邮箱的体积为65Lo整个液压系统的设计完成，下面是电控液压系统的电路图，启动开关，继电器工作，增大回路中的电流，达到电动机工作电流，液压系统进行工作，闭合K1
