制动系统设计规范1.范围：本规范介绍了制动器的设计计算、各种制动阀类的功能和匹配、以及制动管路的布置。

本规范适用于天龙系列车型制动系统的设计。

2.引用标准：本规范主要是在满足下列标准的规定（或强制）范围之内对制动系统的零、部件进行设计和整车布置。

GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法GB/T13594机动车和挂车防抱制动性能和试验方法GB7258-1997机动车运行安全技术条件3.概述：在设计制动系统时，应首先考虑满足零部件的系列化、通用化和零件设计的标准化。

先从《产品开发项目设计定义书》上猎取新车型在设计制动系统所必须的下列信息。

再设计制动器、匹配各种制动阀，以满足整车制动力和制动法规的要求。

确定了制动器的规格和各种制动阀之后，再完成制动器在前、后桥上的安装，各种制动阀在整车上的布置，以及制动管路的连接走向。

3.1车辆类型：载货汽车、工程车、牵引车3.2驱动形式：4×2、6×4、8×43.3主要技术及性能参数：长×宽×高、轴距、空/满载整车重心高坐标、轮距、整备质量、额定载质量、总质量、前/后桥承载吨位、（前/后）桥空载轴荷、（前/后）桥满载轴荷、最高车速、最大爬坡度等。

3.4制动系统的配置：双回路气/液压制动、弹簧制动、鼓/盘式制动器、防抱制动系统、手动/自动调整臂、无石棉摩擦衬片、感载阀调节后桥制动力、缓速器、排气制动。

4.制动器：本规范仅对鼓式制动器的各主要元件和设计计算加以阐述，盘式制动器的选型和计算将暂不列入本规范的讨论范围之内。

4.1鼓式制动器主要元件：4.1.1制动鼓：由于铸铁耐磨，易于加工，且单位体积的热容量大，所以，重型货车制动鼓的材料多用灰铸铁。

不少轻型货车和轿车的制动鼓为组合式，其圆柱部分用铸铁，腹板则用钢压制件。

制动鼓在工作载荷下将变形，使蹄、鼓间单位压力不均，带来少许踏板行程损失。

制动鼓变形后的不圆柱度过大，容易引起制动时的自锁或踏板振动。

所以，在制动鼓上增加肋条，以提高刚度和散热性能。

中型以上货车，一般铸造的制动鼓壁厚为13～18㎜。

4.1.2制动蹄和摩擦片：重型货车的制动蹄多用铸铁或铸钢铸成，制动蹄的断面形状和尺寸应保证其刚度。

重型货车用无石棉摩擦片（GB12676-1999第4.1.3制动衬片应不含有石棉。

）的前片厚度为15㎜左右，后片厚度为18㎜左右。

摩擦片材料的性能应具有：高而稳定的摩擦系数，热衰退较缓和；耐磨性好；吸水率和吸油率低；较高的耐挤压强度和冲击强度；制动时没有噪声和有毒气体发出。

制动蹄和摩擦片可以铆接，也可以粘接。

粘接的优点在于衬片更换之前的使用厚度较大，但工艺复杂且不易更换衬片。

铆接衬片的工艺简单、噪声较小且易于更换。

东风汽车公司的制动衬片多采用铆接方式。

4.1.3制动底板：制动底板将承受全部制动反力矩，故应有足够的刚度。

刚度不足，将导致制动力矩减小，踏板行程加大，制动衬片磨损不均。

重型车多用铸造底板代替压制的制动底板。

4.1.4制动器间隙自动调整装置：制动鼓在不制动时应能自由运转，故制动鼓和制动衬片之间必须有一定的间隙。

鼓式制动器的设定间隙一般为0.2～0.5㎜。

采用自动调整装置（GB12676-1999第.1行车制动器的磨损应能自动调整。

但是，对于2N 和3N 类非公路车辆的制动器以及1M 和1N 类车辆的后制动器，可不强行要求安装自动调整装置。

……）时，制动器的间隙不需要人工精细调整，只需要进行多次全制动即可自动调整到设定间隙，并且在行车过程中能随时补偿过量间隙。

自动调整装置有间隙感应式和行程感应式两种，国内常用的是间隙感应式。

它感应制动器的间隙超过设定间隙值时，便自动加以调整到设定的间隙。

4.1.5制动气室：前桥制动器一般用膜片式的普通制动气室，中、后桥制动器一般用弹簧式制动气室，它的膜片气室部分用作行车制动，弹簧气室部分用作驻车制动或紧急制动。

膜片气室部分和弹簧气室部分的操纵气路完全独立，分别由脚制动和手制动控制。

膜片气室的优点在于结构简单，对气室壁的加工精度要求不高，但所容许的行程较小，膜片的使用寿命也较短。

不过，膜片的价格较低，且易于更换。

在工程车上很受欢迎。

而活塞气室的使用寿命较高，但对气室壁的加工精度要求较高，且不易适应恶劣的路况。

对非平衡式渐开线凸轮张开装置的制动器，有：式中1P 、2P ——凸轮对两蹄的张开力2a ——张开力对凸轮中心的力臂 h ——调整臂的臂长Q ——制动气室推杆的推力设制动气室工作压力为p ，则气室的作用面积为： 对活塞式制动气室：24D A π=，D 为活塞直径 对膜片式制动气室：)(1222d Dd D A ++=π其中D 为气室壳体在夹持膜片处的内径，d 为膜片夹盘直径。

气室的推杆行程为：δλa h l 2= 式中δ——制动器间隙λ——安全系数，取λ＝2.2～2.4。

制动气室的工作容积为： 活塞式制动气室：l D Al V 24π== 膜片式制动气室：l d Dd D l A V ⋅++=⋅=)(6222π4.2制动器的设计计算：4.2.1制动器效能因数： 效能因数是鼓式制动器的一个非常重要的参数，它是制动器的输出力矩与输入力矩的比值。

设计制动器时，就是要在有限的制动器的空间里力争尽可能高的效能因数。

对于非平衡式凸轮张开装置的领、从蹄式制动器： 领蹄：1sin cos cos 1-=γβρλζk K t其中：R h /=ζ,R f k /=,R l /0=ρ,αβγλ-+= 从蹄：1sin cos 'cos 2+=γβρλζk K t 其中：R h /=ζ,R f k /=,R l /0=ρ,αβγλ+-=' 制动器效能因数：21214t t t t K K K K K += 式中：θ－领、从蹄摩擦片包角0θ－领从蹄摩擦片起始角α－最大压力线与摩擦片平分线的夹角γ－摩擦角β－等效法向合力与摩擦片平分线的夹角h －张开力对支点的力臂f －支点与制动鼓中心的距离0l －压力中心圆的直径R －制动鼓半径从上面的公式中可以看出:影响制动器效能因数的主要参数有摩擦片起始角0θ、摩擦片包角θ、制动蹄支承点与制动器中心的距离f 、制动鼓半径R 、张开力作用线到制动蹄支承点的力臂h 及摩擦片的摩擦系数μ。

摩擦片的片宽较大，对制动器吸热越好，也可减少磨损。

当输入力一定时，制动鼓的半径越大，则制动力矩就越大，且散热能力也越强。

但制动鼓的半径和摩擦片的片宽都受到轮辋内径的限制。

制动鼓与轮辋之间应保持一定的间隙，以改善制动器的散热条件。

一般情况下，制动鼓与轮辋直径之比为D/Dr=0.70～0.83。

制动鼓的半径R 和摩擦片的片宽b 是在轮辋内径的限制下确定的。

当摩擦片包角θ＝90o ～100o 时，磨损最小，制动鼓温度最低，且制动效能最高。

θ再减小虽有利于散热，但单位压力过高将加速磨损。

而增大包角对减小单位压力的作用并不大，且将使制动作用不平顺，容易使制动器发生自锁。

所以，包角θ一般不大于120o 。

常将摩擦片布置在制动蹄的中央，故摩擦片起始角的大小为2900θθ-︒=。

张开力作用线到制动蹄支承点的力臂h 应尽可能大，以提高制动效能，h=1.6R 左右。

在保证两蹄支承端毛面不干涉的条件下，两支承端之间的距离尽可能小，所以，制动蹄支承点与制动器中心的距离f=0.8R 左右。

温度不同，摩擦片的摩擦系数也不同。

当温度在250oC 以下时，摩擦系数可保持在μ=0.35～0.4。

在计算制动器的制动力矩时，取μ=0.3可使计算结果更接近实际情况。

4.2.2制动力矩的计算：用效能因数法求制动蹄的制动力矩。

设制动蹄的制动力矩和输入张开力分别为μM 和P ，则KPR M =μ。

4.3制动性能验算：制动器的基本参数确定之后，制动器制动力矩的大小就已经确定了。

但该制动器能否满足整车性能的要求，需按照GB12676-1999和GB7258-1997的要求作进一步的验算。

4.3.1同步附着系数计算：式中：1b F －前桥制动器制动力(N)2b F －后桥制动器制动力(N)β－制动力分配系数0ψ－满载同步附着系数L －轴距(m)2L －汽车重心至后轴的纵向距离(m)g h －汽车重心高度(m)4.3.2满载时制动性能：当0ψψ<时)/(5)(2022max s m h L L g j g≥-+⋅=ψψψ 当0ψψ>时)/(5)(2011max s m h L L g j g ≥-+⋅=ψψψ 式中：1L －汽车重心至前轴的纵向距离(m)Ψ－附着系数g －重力加速度(m/s2)4.3.3剩余制动性能： 前失效时：)/(3.121s m h L gL j g≥+=ϕϕ 后失效时：)/(3.122s m h L gL j g ≥-=ϕϕ 4.3.4应急制动性能：4.3.5驻车制动性能：按GB12676-1999规定：驻车制动系必须使满载车辆停在18%坡道上(上坡或下坡)；允许挂接挂车的车辆，牵引车的驻车制动系必须能使列车停在12%坡道上。

4.3.6比能量耗散率： 前桥制动器：2211/8.14mm W tAmv e ≤=β 后桥制动器：2212/8.14)1(mm W tAmv e ≤-=β式中：v－制动初速度1A－单个制动器的摩擦片面积t－制动时间4.3.7比摩擦力：M－单个制动器的制动力矩式中：5.制动阀：气制动管路系统中常用的制动阀类及总成有：空气压缩机、组合式空气干燥器(含卸载阀)、四回路保护阀、贮气筒、放水阀、取气阀、串联式双腔制动阀、快放阀、感载阀、弹簧制动气室、手控阀、差动式继动阀、挂车控制阀、分离开关及连接头、排气制动阀、缓速器、ABS电磁阀、单向阀、继动阀等。

5.1空气压缩机：空压机用来向汽车气制动系统或其它辅助用气装置提供必要的能源，即一定的气压和空气量。

空压机经皮带轮由发动机驱动。

空气经滤清器到达空压机吸气口，由进气门进入气缸。

气体被活塞压缩后，经排气门到达空压机供气口，再经干燥器、四保阀等进入贮气筒。

5.2组合式空气干燥器:由于经空压机压缩后的气体温度很高(一般在220℃左右)，因此空气中包含的水分和油污将随同空气一起进入了管路中。

含有水蒸气的压缩空气，经过管道凝聚成水。

这些水分会引起金属零件锈蚀，橡胶密封件龟裂、润滑油脂分解失效，管路堵塞等故障，严重影响行车安全性。

特别在寒冷地区的冬季，滞留在管路中的水分容易冻结成冰，破坏阀的正常工作，甚至使制动操纵失效。

组合式空气干燥器利用分子筛作为干燥剂，采用与卸载阀一体的整体式结构，利用卸载阀排气的动作，使再生贮气筒中的压缩空气反向通过干燥筒，将干燥剂表面吸收的水分和油污排入大气，实现分子筛的再生活化，更长期有效地清洁压缩空气中的水分及其它杂质。