汽车紧急制动系统设计 毕业论文.doc

汽车紧急制动系统设计本科毕业论文 (设计) 题 目： 汽车紧急制动系统设计学 院： 专 业： 姓 名： 指导教师： 2012年 5 月 24 日 1 摘要汽车制动系统是汽车底盘重要的组成部分，关系着汽车的行驶安全性，它是保证正常驾驶的前提，直接影响着驾驶员的人身安全。制动系在汽车行驶中的重要作用决定它存在的重要价值。目前制动系的结构与制动性能相对比较完善，而在遇见特殊情况或是意外事故需要紧急刹车的情况下，由于驾驶员神经过于紧张疲劳，极其容易将油门误当刹车踩，从而造成严重交通事故。对于这种情况是目前制动器的一个漏洞，此课题设计旨在解决紧急制动情况下误把油门当刹车踩的情况。本文在进一步介绍了目前制动系的构造、组成、作用、分类的基础上，分析、研究、设计、计算了创新点：利用人体在紧急情况下的条件反射，利用握力传感器并加装辅助气压缸驱动制动系工作实现紧急制动，有效地解决了目前制动系的缺陷，是目前制动系的一个重大改进与升华。关键词：汽车底盘、紧急制动系、传感器、气压缸abstractcar braking system car chassis important part of the relationship between car driving safety, it is the premise of ensuring the normal driving, a direct impact on the drivers personal safety. the important role of the braking system determines it necessary. the structure of the braking system and braking performance is relatively complete, to meet special circumstances or accidents require emergency braking situation, the drivers nerves are too tense and fatigue, a very easy mistake to throttle when the brake, resulting in serious traffic accidents. this situation is a loophole in the current brake, this subject is designed to resolve the emergency brake mistake the throttle when the brakes. on the basis of further information on the structure of the braking system, composition, function, classification, analysis, research, design, computing innovation: the use of the conditioned reflex of the human body in case of emergency, the use of grip sensors and the installation of auxiliary pressure the braking system of the cylinder driving the emergency brake, effectively solved the braking system defects, is a major improvement and sublimation of the braking system.key words: vehicle chassis, the emergency braking system, sensors, pneumatic cylinder目录第一章前言11.1目前汽车及汽车制动系的发展状况和趋势11.2 本课题研究目标21.3 紧急刹车制动系统的技术理念21.3.1汽车制动系统的结构型式以及选用21.3.2紧急刹车制动系统的设计方案以及工作内容51.3.3主要制动要求及制动器参数6第二章汽车刹车系统的各元件选择及设计92.1驾驶者通过硅液所产生的压强102.2对引压管的选择132.2.1 引压管的选择要求132.2.2 根据实际情况对引压管进行具体选择152.3 对传感器的选择过程172.3.1 压力传感器型号选择和性能参数172.3.2 压差传感器产生的电量18第三章紧急刹车系统气压部分的设计计算193.1紧急刹车制动系统主要技术参数193.1.1 制动效能的确认193.1.2 紧急制动系统中气压缸的需用参数203.2 紧急制动系统中气压缸的设计213.2.1 气缸径向尺寸的计算223.2.2 气缸筒壁厚的计算223.2.3 气缸缸筒的设计233.2.4 活塞杆的设计计算253.2.5 活塞的设计263.2.6 前后盖的结构设计273.2.7 密封垫片与密封圈的设计293.2.8气缸体的整体结构及尺寸313.3紧急制动系统中的空气压缩机333.4储气罐的选用363.41储气罐作用363.42储气罐的设计36第四章传感器与气压制动系统的有效结合384.1气压制动系统384.2传感器与制动系统38第五章 总结385.1气压系统395.2传感系统395.3总紧急制动系统39致谢40参考文献41前言这一章节介绍了汽车发展形势，汽车制动系统的重要性，概述了汽车制动系统的组成及结构以及分析了紧急情况下汽车制动的设计方案。以及对将来设计的工作内容做了步骤计划及合理的安排，使本次设计能够顺利地进行。1.1目前汽车及汽车制动系的发展状况和趋势汽车行业直接影响一个国家的经济势力，世界各国家对汽车行业的发展都比较重视，汽车行业早已经成为一个发达国家的主导行业，是一个国家经济发展的命脉。中国汽车行业在每个月份的销量都是非常巨大的举个例子今年四月份的时候：销售量最多的当数别克凯越它在今年四月的的销量为23179辆；大家都知道的品牌大众捷达作为一个很久的品牌，在4月份里的销销售总量跟别克凯越差不多为21900多辆，它以两千多辆的销售差位于中国市场销售第二；福克斯在最近不断有新款车型上市收到广大汽车爱好者青睐，四月份它在中国市场上的销售总量是21700多辆；还有大家熟知的品牌上海大众旗下的朗逸以及桑塔纳，它们在中国市场上4月份的销售量也都达到20000多辆，分别位居中国汽车排名第四和第五名，在仅仅一个月的时间就有这么多辆汽车到了广大民众手里，可见世界各品牌的汽车销量巨大，人们对汽车的需求是非常巨大的。目前汽车上的制动传动装置有机械式结构和液压式结构两种类型，包含驻车制动系、行车制动系，驻车制动系采用的是机械式，行车制动系多采用液压传动装置，部分行车制动系也采用气压制动装置。制动系由原始的机械制动慢慢演化为液压制动形式，在速度不断提升的现代化对制动性能要求不断提高，即要求有比较高的反映迅速又要它在制动的时候非常平稳，制动系统的好坏是直接影响汽车行驶中安全性的重要因素以及汽车在停车时候的可靠性，它是引起汽车故障事故的重要原因。当今，随着道路不断的增加、高速公路的不断修建、汽车数量的不断增加、生活节奏越来越快，对汽车安全驾驶要求越来越高，这就要求汽车制动系安全、稳定、可靠工作。由此可见制动系是汽车非常重要的组成部分，汽车制动系的结构分析、设计计算、以及创新、改革是如今汽车制动系的重要方向。现在汽车的操作控制形势正在努力朝着电子方式控制不断演变，当今汽车的电子制动控制的系统正面临着融合其他电子系统方式，比如说汽车电子的悬架系统、gprs电子导航系统、汽车主动式方向摆动稳定系统等各种电子系统结合在一起成为一个比较综合的汽车电子形式的控制系统，在未来的汽车中的制动控制系统就不会单单以个体形式出现，而是将各种控制单元集中在一个ecu中，并将逐渐代替常规的控制系统，比如刹车系统油门系统都是靠人为脚力操作而可以用电子智能取以代之，实现车辆控制的电子智能化，使得汽车驾驶更加可靠和安全。紧急制动系统在目前汽车领域还不是很完善，很多紧急情况下造成的交通事故如果能够有效的制动可大大减少发生的几率，如果在正常制动系下加装紧急制动装置，会大大降低发生交通事故的严重和破坏性，对即将面临的生命危险或是财产损失得到最大限度的保护或挽救，从而避免和降低损失。这一理念的创新点就是在于能够根据人的条件反射做出紧急制动，这一项研究将大大提高驾车安全性，是一项值得推动和实行的创新改进，具有很好实用价值以及市场前景。1.2 本课题研究目标1）满足紧急情况下制动准确性2）具有制动的快速性3）具有制动的稳定性4）正常行驶过程中保证系统不会产生误制动1.3 紧急刹车制动系统的技术理念紧急刹车制动系统利用人的条件反射，在紧急情况下会紧握方向盘。从这一点出发，在汽车方向盘上加装传感装置，在汽车刹车踏板上加装辅助气压缸，当驾驶员即将面临严重事故时，手掌握紧方向盘，此时传感装置检测到握力信号，并将握力信号转换成电信号驱动辅助气压缸，从而代替脚踩刹车，既避免了踩成油门的误操作又提高了制动的及时性。此系统在于紧急情况下实现可靠制动，避免将油门误当刹车踩，以及避免因操作不当引起的交通事故。1.3.1汽车制动系统的结构型式以及其选用汽车制动器是汽车安全驾驶的前提，了解汽车制动器的结构型式以及汽车制动组件的选用是设计和改进汽车制动系统的重要基础，汽车制动器具有严格的结构要求，合理的布置，这一系列结构是完成汽车制动的最合理搭配也是最重要前提。制动传动机构主要由制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸和管路组成如图1-1图1-1制动机构整体框图汽车制动系统的结构型式按制动原理分为盘式制动器和鼓式制动器。盘式制动器分为双向双领从蹄式制动器、固定钳式盘制动器、双向增力制动器，鼓式制动器按结构型式又可分为领从蹄式制动器、双领从蹄式制动器、单向增力式制动器以及浮动钳式盘制动器。（此处分类引用汽车制动系的结构分析与设计计算 刘惟信编著）（1）图1-2为领从蹄式制动器简图，利用凸轮结构张开（2）图1-3为领从蹄式制动器简图，利用制动轮缸张开（3）图1-4为双领从蹄式制动器简图（非双向平衡式）（4）图1-5为双向双领从蹄式制动器简图（5）图1-6为单向增力式制动器简图（6）图1-7为双向增力式制动器简图图1-2领从蹄式制动器（利用凸轮张开）图1-3领从蹄式制动器简图（利用制动轮缸张开）图1-4双领从蹄式制动器简图 图1-5双向双领从蹄式制动器图1-5单向增力式制动器 图1-7双向增力式制动器 汽车制动器几乎都是机械摩擦的结构型式，就是利用旋转元件与固定元件之间的摩擦来是行驶的汽车减速或是停车，按制动的情形可分为行车制动和驻车制。下图1-8为制动系统的整体框图以及盘式制动器与鼓式制动器的结构型式及应用图1-8制动系统的整体框图1：盘式制动器2：制动总泵3：真空助力器4：鼓式制动器5：制动分泵6：制动蹄片7：手刹线8：制动油吼9：制动皮10： 磨损提示片1.3.2紧急刹车制动系统的设计方案以及工作内容紧急刹车制动系统是在应急情况下制动，因此，对紧急刹车制动系统的设计及计算相当严格。确保制动及时、有效。本实用新型紧急刹车制动系统采用握力传感器，利用传感技术将驾驶员的应急自然反映转化成制动信号，本制动信号的产生无需经过驾驶员的反映，因此本紧急制动系统无需任何的驾驶技术，即使是驾车新手也可确保不会造成太严重的交通事故。这大大降低了发生严重交通事故的频率。设计方案和待解决问题如下：1选用握力传感器加装在方向盘上，对于驾驶员正常驾车时握力传感器不起任何作业，当遇紧急情况握力加大时才会发出紧急制动信号，这是本设计任务的关键，加装在方向盘的握力传感器不应该影响正常驾驶。2选用气压缸装在制动踏板上，气压缸输出力的大小应该与驾驶员踩踏力矩相同，以及计算气压缸的响应时间，保证制动的及时性。3气压缸在汽车正常行驶及正常制动的过程中不应该输出任何制动力，在驾驶员正常制动的时候气压岗活塞杆处于活动状态，既不应限制驾驶员踩踏制动踏板，在紧急制动情况下气压岗接收到紧急制动型号应当迅速反映，使汽车迅速制动。当汽车要在恢复正常行驶的时候，气压岗内的高压制动气体应该及时释放。4由信号接受信号握力传感器到信号的执行元件气压缸之间的有效配合是本设计的重点，选用气压系统各组成元件各种控制阀，以及由plc接受传感器信号并将信号处理，来驱动气压系统控制阀完成制动需求。5此紧急制动系统需要选用现有的制动系统作为制动的基础系统，在此基础上进行改装与改进。汽车紧急情况下制动流程图，如图1-9所示活塞杆输出力制动踏板动作气压控制阀plc控制系统握力传感器汽车转向盘驾驶员握力紧急情况下制动管路制动总泵真空助力器安装在制动踏板上的气压缸汽车实现紧急制动制动执行机构图1-9 汽车紧急制动流程图汽车制动系设计的程序1) 根据常规汽车的整车参数计算出踏板力距大小，根据气缸活塞杆在踏板上的位置计算出活塞杆需要输出的最小力大小。2) 根据活塞力计算活塞面积确定气缸内径尺寸大小，以及缸筒部分的长度，以及活塞的结构尺寸。3) 确定气缸的一系列结构尺寸，并选用合适的壁厚。4) 设计并计算活塞杆的长度直径，及伸出量。5) 设计汽车方向盘，加装传感装置，并且用传感器来驱动气压系统。6) 设计储气罐，并在气压系统中加装控制阀，实现制动过程动作。7) 进行合理搭配，使整个系统成为有机的一体，实现紧急制动要求。1.3.3主要制动要求及制动器参数。1.国标gb12676-1999对现有制动器装置做出了具体要求。1） 应该适应有关的标准和规定，除了应该适应国家的标准规定和法律法规等有关要求外还应该适应地方性的法律法规，并且考虑用户要求和销售地方性规定。2） 必须有足够的制动效能，规定制动器的作用时间一般为0.20.9秒之间。3） 工作可靠规定制动系统应该至少有两套，一套制动系统失灵时另外一套制动系统的制动性能不应该低于正常制动的百分之三十。4） 制动系统的热稳定性一定要好，在频繁制动或长时间制动的时候制动摩擦副的温度可达300400摄氏度甚至高达700摄氏度。因此增大制动器的热容量，改善其散热性提高制动系统的热稳定性。5） 制动效能要有较好的水稳定性，在下雨天或是遇过水路面时应该在出水后反复制动5到15次恢复制动性能。6） 制动的过程中不应该产生振动或者噪音，制动时不能与悬架转向装置产生运动干涉等。对于汽车制动器性能的要求详见jb 393558标准。2.盘式制动器的主要参数的确定盘式制动器的主要参数包涵制动盘直径d、制动盘厚度h、摩擦衬块内半径r1与外半径r2、摩擦衬块工作面积a图1-10为钳盘式制动器的摩擦衬块尺寸图1-10 钳盘式制动器的摩擦衬块图1-11为具有通风通道的盘式刹车片结构图1-11具有通风通道的盘式刹车片一些国产汽车的盘式制动器的主要参数见下表1-12车牌车型制动盘外径/mm工作半径/mm制动盘厚度/mm摩擦衬块厚度/mm摩擦面积/ mm2油缸直径mm云雀ghk70602128610965.448.1夏利tj710021189.511105648.1捷达cl,gl,c23997121469.848ct,gt25610413149654桑塔纳lx2399612147848200025610620147654奥迪10025610422149654东风eq1030254104191111068.1第二章 汽车刹车系统的各元件选择及设计该系统主要用在驾驶汽车时出现紧急情况导致驾驶者无法及时刹车的紧急情况下。首先在方向盘中灌入硅液，在驾驶者紧急情况下下意识的握紧方向盘，使硅液产生一定的压力。该压力通过引压管传递到压力传感器上，得出相应的电量值，然后通过电信号控制器改变该电信号成为可以zck空气电磁阀的电量。该电量控制zvk空气电磁阀打开，使储气瓶中的压缩空气通过zck空气电磁阀经过热交换器传递到下面的气缸中，由于大气压原因推动气缸中的杆件动作，再推动汽车本身刹车总缸杆件的动作，进而可以确保完成紧急刹车。该系统工作过程如图2-1所示。图2-1系统示意图2.1驾驶者通过硅液所产生的压强根据实际情况可知，一般汽车方向盘的尺寸为，大号时为39-40cm，中号时为37-38cm，小号为35-36cm，车型的不同方向盘尺寸也就不同。在这里我们选择40cm为例，考虑此问题。各尺寸如图2-2所示。图2-2 方向盘的尺寸 如图2-2 所示，设计方向盘的尺寸为40cm，并且方向盘的截面圆的直径为40mm。在方向盘上套有一个塡满硅液的方向盘套，此方向盘套的尺寸为直径46mm到直径66mm。紧套在方向盘上。在汽车方向盘的套中灌入足量硅液，当驾驶者在遇到突然情况时，来不及踩刹车时,因为思想紧张的缘故双手会自动用力握紧方向盘，就会对方向盘套中的硅液产生了压力。如果要计算此情况下硅液所产生压力，就必须先计算人的平均握力。驾驶者的手在紧张情况下的握力与驾驶者的性别、年龄、职业等诸多因素有关。孔筱、费起礼是天津某医院手外科的医生,他们曾经采用握力测定仪的方法对正常成人(年龄20 60岁)进行了很多的测试,然后根据测试人的年龄、性别等进行分类的测定，然后经统计学处理得出正常成人男性主使侧握力53.23士2. 15kg。女性为32.80土1.67kg，非主使侧握力男性的为47. 69士2.09 kg，女性的非主使侧握力为29. 81士1.60kg。然而在性别和侧别方均有高度并且显著差异(p 0.05)；然而女性无显著差异。如下表2.1.1、表2.1.2。年龄（岁） 脑力劳动 体力劳动人数主使侧非主使侧p值人数主使侧非主使侧p值20-30- 40-50-9581665853.841.92（2973）54.011.98（3773）51.672.08（3275）46.892.61（2468）47.951.81（2765）48.701.89（2968）45.912.18（2866）41.212.45（2058）0.010.010.010.01140132764755.50士1.53(3080)57.73士1.76(3280)57.50士2.24(3179)47.77士3.08(2668)51.57士1.57(3072)52.35土1.74(2873)51.18土2.34(2875)42.66士2.74(2260) 0.01 0.01 0.010.01p0.05 表2.1.1 男性握力（kg）年龄（岁）脑力劳动 体力劳动人数主使侧非主使侧p值人数主使侧非主使侧p值20-30-40-50-120122744732.92土1.16(2048)33.20土1.23(1550)33.24士1.86(1557)29.04士2.03124028.83土1.24(1046)29.84士1.19(1643)30.68士1.69(1553)26.91士2.19(1240)0.0l0.010.01p0.05 80107504033.881.30(24 48)31.56土1.29(1658)35.60土2.05(2256)29.00土2.51(1444)31.25士1.45(18 44)32.20士1.35(1849)31.80土1.72(2242)27.00土2.01(1240) 0.01 0.010.05 表2.1.2女性握力（kg）由表可得； 非主使侧握力男性平均为47. 69士2.09 kg，女性平均为29. 81士1.60kg。 主使侧握力男性平均为46.89士2.61kg，女性平均为29.00士2.51kg。由实际情况可知在紧急刹车情况下驾驶者握紧方向盘的力是属于非主使侧握力，故总上所述选用男性的平均值为47. 69士2.09 kg，女性的平均值为29. 81士1.60kg。再根据压力的计算公式是f=0.9*m总合可知，驾驶者在紧急情况下双手握紧方向盘产生的压力为男性所得压力为：f1=9.8m f2=9.8m =9.8*(47.69-2.09) =9.8*(47.69+2.09) =446.88n =487.844n女性所得压力为：f1=9.8m f2=9.8m=9.8*(29.81-1.60) =9.8*(29.81+1.60)=276.458n =307.818n由所得的数值可以看出，男性在紧急情况下所产生的压力值最大为487.84n，最小为446.88n；女性在紧急情况下所产生的压力值最大为307.818n，女性为276.458n。根据查的资料可以得到，一般男性的手掌面积平均为80 cm*2，女性的手掌面积一般为50cm*2。结合上面得出的数据可以知道，再根据压强的计算公式p=f/a可以算出。男性时p1=f1/a=446.88/0.008=55860pa p2=f2/a=487.84/0.008=60980pa女性时p1=f1/a=276.458/0.005=55292pa p2=f2/a=307.818/0.005=61564pa所以由以上数据所得，经过人手握力所在方向盘的压强，当男性时为55860pa和60980pa，女性时为55292pa和61564pa。2.2对引压管的选择该系统中的引压管的作用是将驾驶者对方向盘握紧时，方向盘内部硅液所产生的压强传递到压力传感器上，压力传感器将会会产生一个具有电量变化的信号。所以引压管在该汽车紧急刹车系统中起着传递压力的作用，是必不可少的重要环节。引压管的选择对于汽车紧急刹车系统中信号的控制起着传输的作用，是能否保证该系统执行的关键。2.2.1 引压管的选择要求引压管在系统中起着传输压力的作用，它将驾驶者手掌握力所产生的压强通过硅液传递到压力传感器上并得到一定的电信号，这是因为在一个密封管道内各个地方的压强是相等的。因为引压管的作用，所以要引压管在使用要求上必须保证具有精确严谨的算数过程。引压管在工作过程中会产生一定的压力损耗以及一些工作过程中的误差，这些东西的产生主要是因为引压管的长度增加；引压管设计的越长，它在工作过程中所产生的误差也就越大。发生之中情况的原因主要是因为在引压管中的介质的变化，因为在长期工作状态下，引压管的内部的组成是静止不动的，时间一长，引压管的内部就会出现一些物质发生变化，性质改变甚至会出现一些水分杂质，这些杂质就会和引压管发生反应。正是由于这些原因，当引压管完成后他的零点都会发生一些小的变化。根据引压管的越长他的误差也就越大的原则，选择的引压管应该最好选择的短一些，并且是最好安装在取压口附近，当然他是必须确保符合压力变送器的适应温度为前提的。之所以这么做，是因为在上面提及的引压管长期在工作状态后，引压管内部的结构会发生变化，这样就会使引压管在传递压强和测量时结果的误差增大。另外还有一个原因是导致引压管误差变化的根本，就是引压管在使用安装后他的大小开度的影响，当引压管的开度变大时，引压管的误差也就变大。在实际应用中引压管的传递压强和检测压强会出现误差的另一个主要原因是。引压管在安装过程中不会是光是直路的，还会遇到检测压力出现误差还有一个原因是因为引压管在铺设过程中弯头的增加和长度的增长。虽然影响引压管传递和测量的因素比较多，可是有的情况下当引压管所测得压强比较大时，就好象是高压的情况时，这个时候就不考虑引压管的微小的压力消耗以及引压管的本来的微小压力。综合以上的种种因素，引压管测量除了这些还有其他原因。在使用中对引压管的安装和使用过程中，在确定引压管的具体工作位置的前提下，应该根据引压管的铺设路径尽可能的减少引压管的长度和弯头的数量。如果必须有数量的话也应该尽可能的使弯头的弯度变的小些，平缓些。在引压管与压缩空气储气瓶的连接口处最好是安装一定的取压阀，一减少引压管的误差。假如引压管与压缩空气储气评的借口的环境位置不是好，那么在变送器的附近还应该安装一个控制压力的阀，比如断开作用的阀。这样做还可以使设备维修变的方便。 因为引压管的尺寸是由设备的接口尺寸是多大而来选择,所以这些配件的大小尺寸都是可以订做的!可以根据实际的需要进行选择，在符合使用要求的前提下按上面选择原则进行制订。比如尽可能减少引压管长度和弯头数量、在取压口安装取压阀、在引压管末端安装防污染阀、当位置不好时安装一定的压力控制阀等等。2.2.2 根据实际情况对引压管进行具体选择根据对驾驶者的握力分析，驾驶者在紧急情况下通过硅液所产生的压强值为所以由以上数据所得，经过人手握力所在方向盘的压强；男性时p1=f1/a=446.88/0.008=55860pa p2=f2/a=487.84/0.008=60980pa女性时p1=f1/a=276.458/0.005=55292pa p2=f2/a=307.818/0.005=61564pa根据查资料所得，德鲁克610100型号的引压管是一种特殊的引压管，该引压管的主要应用场合是一些比较小型的现场校验仪，他可以覆盖压力、开关、电学等等参数传递过程和测量过程的比较校验。给现场测量有关数据提供了稳定的保障方法。德鲁克610-100引压管与该引压管的连接套件主要用于dpi 610或者dpi615的压力校验仪和tpi 40手泵在校验过程中的连接。德鲁克610-100引压管与连接件的主要数据包括有：610-101 g1/4 m-g1/8 m610-102 g1/4 m-g1/4 m610-103 g1/4 m-npt1/4 m610-104 g1/4 m-npt1/4 f610-105 g1/4 m-npt1/2 m610-106 g1/4 m-npt1/2 f610-107 g1/4 m-m14*1.5 f610-108 g1/4 m-m20*1.5 f610-109 g1/4 m-g1/2 f610-110 g1/4 m-npt1/8 f密封圈610-120-a g1/8610-120-b g1/4610-120-c g1/2引压管610-052 1m综上所述，因为引压管的尺寸是由设备的接口尺寸是多大而来选择,所以这些配件的大小尺寸都是可以订做的。因为要配合压力传感器的使用，再根据德鲁克610-100引压管的参数选择610-102 g1/4 m-g1/4 m的管子。610-102 g1/4 m-g1/4 m表示引压管为g1/4表示的是英制非密封圆柱管螺纹，牙型角是55度。并且选择引压管的直径为10mm。如图2-3所示。图 2-3 引压管尺寸2.3 对传感器的选择过程系统中的压力传感器在汽车紧急刹车系统中起着转化的中间作用，当驾驶者对方向盘握紧时，硅液会产生一定压力值，硅液所产生的压力转换成可以控制电器的电信号。传感器产生的电信号通过转换可以控制zck空气电磁阀，从而使空压机的动力通过zck空气电磁阀传入到气压缸，推动气压缸的杆移动进而带动汽车的刹车系统进行工作。并且，压力传感器所产生的电信号可以去影响汽车的abs系统，使汽车的abs系统工作。这样做可以使汽车在出现紧急情况进行刹车时更加稳定和安全，这样既可以减少交通事故的发生，又可以对使驾驶者的生命安全得到保障。所以说起传输作用的传感器在汽车紧急刹车系统中的作用是非常重要的，必须合理的选择。2.3.1 压力传感器型号选择和性能参数根据上面驾驶人握紧方向盘硅液所产生的压强值已知，再根据静压平衡定律，在密封管道中任意一点的压强值保持不变。综上可以知道，经过引压管将握力产生的压强传到压力传感器的压强为；男性时p1=f1/a=446.88/0.008=55860pa p2=f2/a=487.84/0.008=60980pa女性时p1=f1/a=276.458/0.005=55292pa p2=f2/a=307.818/0.005=61564pa所以压力传感器接收压强的范围即压力传感器的输入范围只要设置在50000pa到65000pa就可以满足该汽车紧急刹车系统的需要。因为驾驶者握紧方向盘对硅液产生的压强通过引压管所产生的压力算的压强为，男性是所产生的压强为p1= p1=f1/a=55860pa，p2=f2/a=60980pa 女性所产生的压强为p1=f1/a=55292pa， p2=f2/a=61564pa。所以该系统需要具有这个范围的压力传感器。查资料可得扩散硅芯体压差传感器ptj501f的主要参数为 量 程: (50pa200pa1kpa10kpa 100kpa) 输出信号: 420ma(二线制)、05v、15v、010v(三线制) 供电电压: 24dcv(936dcv) 介质温度: -2085 环境温度: 常温(-2085) 电气接口(信号接口): 引出导线 密封等级: ip65机械连接(螺纹接口): m101，可按用户要求设计生产由此可见，因为通过引压管进入压力传感器的压强男性为p1为55860pa p2为60980pa：女性时所产生的压强为p1为55292pa p2为61564pa。并且由上面可以知道扩散硅芯体压差传感器ptj501f的量程有(50pa200pa1kpa10kpa 100kpa)。男性和女性的压强值均在扩散硅芯体压差传感器ptj501f的10kpa 100kpa量程之间。所以扩散硅芯体压差传感器ptj501f符合该设计的要求。所以，扩散硅芯体压差传感器ptj501f的接口尺寸直径为10mm，所以引压管的尺寸直径也为10mm。2.3.2 压差传感器产生的电量又因为扩散硅芯体压差传感器ptj501f的输出信号为420ma(二线制)、05v、15v、010v(三线制)。因为选择的扩散硅芯体压差传感器的10kpa 100kp这个量程,又因为根据实际情况选择较小的电量为准，所以综上所述，得出大约的输出电量值为5v。示意图如图2-4所示。 图 2-4 传感器工作图第三章 紧急刹车系统气压部分的设计计算在汽车紧急刹车制动系统中，气压系统是完成整个制动过程的核心，采用气压系统可大大提高整个制动过程的响应时间，此气压系统将传感器电量信号带来的控制信号转换成气压信号，作用到气压缸，气压缸再将气压信号转换成机械信号输出功，作用到制动踏板上，从而配合现有制动系统完成整个制动过程。因此气缸的正确选用是完成整个制动过程的关键，气缸应在正常驾驶与正常制动过程中不产生任何动作，也不限制任何踏板动作，而在紧急情况下能够做出迅速反应，要完成气压缸的各种动作离不开气压系统的控制作用。3.1紧急刹车制动系统主要技术参数对于大不部轿车其整车质量：空载1550kg，满载：2000kg。在这个条件基础上选用制动系主要的技术参数3.1.1 制动效能的确认踏板力的大小因人而异，但是汽车在多大踏板力下可保证制动在有关标准以及法规中都有响应的制动效能的规定，下图表3-1为欧、美、日的有关标准、法规对制动效能的规定。表3-1 欧、美、日相关标准对制动效能的规定标准名称适用车型制动初数度v/km/h最大踏板力/n制动距离st/m制动减速度j/m/s美联邦汽车安全标准fmvss 121气压制动汽车32969.873美联邦汽车安全标准fmvss105-75液压制动汽车489616.4662.18欧洲经济委员会的汽车安全标准和欧洲经济共同体法规(eec)货车：总质量3.5t总质量3.5t12t总质量12t7050407007007000.5vv21154.44.44.4轿车与客车：座位数（包括司机）座位数8和总质量5t80605007000.1vv21500.15vv21305.85.0日本制动标准jaso6913-73货车和客车：ta级tb级tc级td级700800900900平均减速度（持续制动过程中）0.5g0.5g0.5g0.4g经查资料知：一般轿车的踏板力fp一般不应超过500n700n这里取踏板力为fp=500n，踏板全行程不应超过100150mm,这里取踏板行程为s=120mm。3.1.2 紧急制动系统中气压缸的需用参数汽车制动系空气压缩机以压力达1.0mpa的压缩气体冲入储气罐。而储气罐的压力一般为0.670.73mpa, 储气罐安全阀限定的最高压力为0.9mpa，这里设计计算取工作压力为0.6mpa。踏板辅助气压缸的设计计算与选用：图3-2是踏板在制动过程中的受力，以及辅助气压缸活塞杆在制动踏板上的位置。因为踏板上力为500n所以根据杠杆原理推算出气缸活塞杆需要输出不大于1500n的力来满足工作要求。而由踏板行程120mm以及活塞杆的位置可以推算出活塞的工作行程为不小于40mm 并初步确定活塞杆的长度为160mm。图3-2制动踏板的受力图图3-2中，f指的是气缸活塞杆输出力的大小，f点的位置在整个制动踏板长度的三分之一处，这里fp是驾驶员的踩踏力的大小，根据杠杆原理fp与f力的大小是成三倍的关系。而驾驶员踩踏制动踏板的fp点的行程为120mm,气缸活塞杆输出力点f点的行程应该为fp点的三分之一，所以这个f点的行程为40mm。3.2 紧急制动系统中气压缸的设计选用单作用活塞式普通气缸整体结构如图3-3图3-3 气缸整体结构图（1：气缸活塞杆2：气缸前盖3：气缸紧固螺栓4：活塞5：密封垫圈6：气缸后盖7：进气口8：出气口）此结构是单作用活塞式气压缸的整体结构剖视图，4是气缸活塞在缸筒内做往复直线运动，1是气缸输出杆此气缸作用是将具有一定压力的气体转化成力控制制动踏板实现制动。6和7分别是此气缸体的出气口和进气口，通过7口进入的高压气体来实现活塞杆1的往复移动。3.2.1 气缸径向尺寸的计算选用气缸直径：由公式f=4d2pf:气缸活塞杆作用力,单位nd:气缸直径,单位mmp:工作压力，单位pa:载荷率（因气缸动态参数要求底工作频率低故载荷率可取=0.70.85）单作用 气压缸直径d=4fp=415003.140.60.767.45mm表3-4国标气压缸内径系列：（单位mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注：无括号的数值为优先选用数值这里选取缸体直径为80mm。3.2.2 气缸筒壁厚的计算缸筒直接承受压力，需要有一定的厚度，由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比/d1/10,所以通常可按薄壁筒公式计算=dpt2其中：气缸筒的壁厚（mm）d：气缸筒的内径（缸径）（mm）pt：气缸是试验压力，一般取pt=1.5p；p：气压岗的工作压力（pa）;：缸筒材料的许用应力（pa）= b/s；b:材料的抗拉强度；s:安全系数，s=68。常用缸筒材料有铸铁ht150或ht200等，其=30mpa;q235、20钢管其=60 mpa；45钢其=100 。下图为气缸筒壁厚系列表：表3-5 气缸筒壁厚系列表(单位mm)材料气 缸 直 径5080100125160200250320壁 厚铸铁ht15078101012141616q235a、45、20号无缝钢管5677881010铝合金zl381212141417这里选用45号钢根据气缸直径查表可选用气缸的壁厚为=6mm。3.2.3 气缸缸筒的设计缸筒的内径大小直接代表影响了气缸的输出力的大小变化，活塞需要在缸筒的内壁做平稳的往复直线的滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应尽量低应达到ra的上限值不大于0.8um。对钢管缸筒，内表面还可以借用镀硬铬的形式，以减小活塞和缸筒的摩擦阻力以及磨损，并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。气缸筒直接与高压气体接触应该具备足够的强度，另外它的内腔与活塞直接接触所以必须保证较小的表面粗糙度，以及严格的内经圆柱度、圆度误差要求。下图表3-6为缸筒尺寸公差系列表3-6 缸筒尺寸公差内径尺寸内径偏差壁厚偏差h8h9h1030+0.0330 +0.0520+0.0840120mm5120mm-210mm7.5210mm1030-50+0.0390+0.0620+0.100050-80+0.0460+0.0740+0.120080-120+0.0540+0.0870+0.1400120-180+0.1000+0.1600180-250+0.0720+0.1150+0.1850250-315+0.0810+0.1300+0.2100315-400+0.0890+0.1400+0.2300下图表3-7 为缸筒加工形式及形位公差粗糙度说明表3-7 缸筒形位公差与粗糙度加工形式缸径mm长度直线度尺寸精度内孔粗糙度ra冷轧30-10012m0.3-1.01000h8-