（机械制造及其自动化专业论文）乘用车制动器试验装置及试验规范的研究.pdf

乘用车制动器试验装置及试验规范的研究 摘要 制动器是汽车制动系的关键部件，其性能是影响车辆行驶安全的重要因素 之一。随着汽车工业的发展和人们生活水平的提高，乘用车已成为汽车市场的 主体。对乘用车制动器及其性能的研究有着重要的意义。 本文分析了乘用车制动性能要求及其制动时的特点，结合盘式制动器和鼓 式制动器的各自性能，提出盘式制动器是乘用车制动器的首选，且其将成为未 来制动器发展的趋势，同时简述了乘用车制动系统的最新发展。 制动器试验装置是测试和分析制动器性能的重要装置。本文简述了乘用车 制动器综合性能试验台的结构和工作原理，结合机械惯量式试验装置的工作原 理和电惯量模拟理论j 通过分析变量泵和定量马达容积调速回路特征，探讨了 制动器试验台的惯量使用液压系统来模拟实现的方法，并首创性地提出了“液 惯量 的概念。此将对研究制动器试验装置的系统结构及实现形式提供重要的 指导作用。 制动器试验规范是制动器性能检测的重要标准和依据。本文对乘用车制动 器试验规范国内外相关标准进行了纵向和横向对比，总结出编制国内乘用车制 动器试验规范相关标准的建议。 本试验以某集团乘用车制动器综合性能试验台为试验装置、相关试验规范 为试验指导，测试了某制动器的相关性能，并通过对其性能参数相互关系的分 析，总结了影响制动器性能的主要因素。 最后，本文对课题的研究进行了总结和展望，提出乘用车试验装置及其试 验规范的未来发展趋势和研究方向。 关键词：乘用车；制动器；试验装置；试验规范；液惯量 r e s e a r c ho np a s s e n g e rc a rb r a k et e s t i n ge q u i p m e n ta n d t e s t i n gs p e c i f i c a t i o n s a b s t r a c t t h eb r a k ei st h ec r i t i c alp a r to nt h ea u t o m o b i l ea n di t sf u n c t i o ni so n eo ft h e i m p l o r t a n t f a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ec a rs a f e t y a st h ea u t o m o b i l ei n d u s t r y s d e v e l o p m e n ta n dp e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d si m p r o v i n g ，p a s s e n g e rc a rh a sb e c o m e t h em a i nb o d yo fv e h i c l em a r k e t t h er e s e a r c ho np a s s e n g e rc a r sb r a k ea n di t s p e r f o r m a n c eh a si m p o r t a n tv a l u e i nt h i sp a p e r ，t h eb r a k i n gp e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t so fp a s s e n g e rc a ra n di t s c h a r a c t e r i s t i c si nb r a k i n ga r ea n a l y z e d c o m b i n e dw i t ht h ep e r f o r m a n c eo fd i s c b r a k e sa n dd r u mb r a k e s ，i ti sp r o p o s e dt h a td i s cb r a k ei st h ef i r s tc h o i c ef o r p a s s e n g e rc a rb r a k ea n di t w i l lb e c o m ef u t u r ed e v e l o p m e n tt r e n do fb r a k e t h e l a t e s td e v e l o p m e n t si np a s s e n g e rc a rb r a k i n gs y s t e ma r eo u t l i n e d b r a k et e s t i n ge q u i p m e n ti sv i t a ld e v i c et ot e s t i n ga n da n a l y z i n gb r a k e p e r f o r m a n c e t h e s t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l e o f p a s s e n g e r c a rb r a k e c o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c et e s t b e da r ed e s c r i b e d c o m b i n e dw i t ht h ew o r k i n g p r i n c i p l eo fm e c h a n i c a li n e r t i a t y p et e s td e v i c ea n dt h et h e o r y ”e l e c t r i c a li n e r t i a s i m u l a t i o no fm e c h a n i c a li n e r t i a ”a n db ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fv o l u m e s p e e dc o n t r o ll o o po fv a r i a b l ep u m pa n dq u a n t i t a t i v em o t o r ，t h eb r a k et e s t - b e d i n e r t i as i m u l a t i o no fh y d r a u l i ci m p l e m e n t e dm e t h o di sd i c u s s e da n dt h ec o n c e p t ”h y d r a u l i ci n e r t i a ”i sp r o p o s e df i r s t l y i tw i l lp r o v i d ea ni m p o r t a n tg u i d i n g r o l ef o r r e s e a r c h i n g o n s y s t e m s t r u c t u r eo fb r a k ee x p e r i m e n td e v i c ea n df o r m so f r e a l i z a t i o n b r a k et e s t s p e c i f i c a t i o n s a r ea ni m p o r t a n tc r i t e r i o na n db a s i sf o rb r a k e p e r f o r m a n c et e s t i n g t h r o u g hv e r t i c a la n dh o r i z o n t a lc o m p a r i s o no fd o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a lp a s s e n g e rc a rb r a k et e s ts p e c i f i c a t i o n s ，t h ep r o p o s a l sw h i c ha r eu s e d f o rp r e p a r i n gp a s s e n g e rc a rb r a k et e s ts p e c i f i c a t i o n sa r es u m m e du p i nt h et e s t ，p a s s e n g e rc a rb r a k ec o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c et e s t b e di su s e da s t h et e s t i n gd e v i c ea n dr e l e v a n tt e s ts p e c i f i c a t i o ni su s e da sg u i d a n c e ab r a k e p e r f o r m a n c ei st e s t e d t h em a i nf a c t o r st h a ti m p a c tb r a k ep e r f o r m a n c ea r es u m m e d u pt h r o u g ha n a l y z i n gt h ep e r f o r m a n c ep a r a m e t e r so ft h e i rm u t u a lr e l a t i o n s s u m m a r y a n dp e r s p e c t i v e so ft h i st o p i ci sc o n c l u d e d d e v e l o p m e n tt r e n d sa n d r e s e a r c hd i r e c t i o n so fp a s s e n g e rc a rt e s td e v i c ea n ds p e c i f i c a t i o n sa r ep u tf o r w a r d k e yw o r d s ：p a s s e n g e rc a r ；b r a k e ；t e s te q u i p m e n t ；t e s ts p e c i f i c a t i o n s ；h y d r a u l i c i n e r t i a 插图清单 图1 1 汽车销售量走势1 图1 2 乘用车和商用车销售市场份额比较1 图2 1 钳盘式制动器结构示意图l l 图2 2 用不用a b s 系统车辆制动情况对比1 3 图3 1 盘式制动器摩擦衬块厚度测点位置示意图2 3 图3 2 鼓式制动器摩擦衬块厚度测点位置示意图2 3 图3 3 制动试验过程中及制动力矩取值示意图( 恒输入模式) 2 4 图3 - 4 制动试验过程中及制动力矩取值示意图( 恒输出模式) 2 4 图3 5 典型插塞式热电偶安装示意图2 6 图4 1 滚筒式制动试验台3 1 图4 2 平板式制动试验台示意图3 2 图4 3 平板式制动试验台原理图3 2 图4 4 单工位试验台结构示意图3 2 图4 5 双工位台架结构示意图3 3 图4 6 汽车制动时受力分析图3 4 图4 7 试验台总装图3 5 图4 8 机械结构图3 6 图4 9 飞轮组结构图3 7 图4 1 0 试验台飞轮组合3 8 图4 1 1 尾座滑移系统结构图3 9 图4 1 2 驻车执行系统结构图3 9 图4 13 液压系统原理图4 0 图4 1 4 系统结构图4 2 图5 1 汽车制动过程4 3 图5 2 机械惯量式制动器试验系统原理图4 4 图5 3 电惯量式制动器试验系统原理图4 5 图5 4 恒力矩制动时制动曲线图_ 4 5 图5 5 直流电动机原理电路图4 6 图5 - 6 电惯量模拟机械转动惯量系统方框图4 7 图5 7 变量泵和定量马达容积调速回路系统4 7 图5 - 8 变量泵和定量马达调速特性曲线4 7 图5 - 9 液惯量式制动器试验台机构简图4 8 图6 1 第一次效能试验制动初速度5 0 k m h 制动管路压力与制动减速度、平均 制动力矩、制动时间、制动力稳定系数关系5 2 图6 2 第一次效能试验制动初速度8 0 k m h 制动管路压力与制动减速度、平均 制动力矩、制动时间，制动力稳定系数关系5 2 图6 3 第一次效能试验制动初速度1 0 0 k m h 制动管路压力与制动减速度、平均 制动力矩、制动时间、制动力稳定系数关系5 3 图6 4 第一次效能试验不同初速度及制动管路压力下制动减速度的对比5 4 图6 5 第二次效能试验不同初速度及制动管路压力下制动减速度的对比5 4 图6 - 6 第一次效能试验不同制动初速度及制动管路压力下制动力矩稳定系数 的对比5 5 图6 7 第二次效能试验不同制动初速度及制动管路压力下制动力矩稳定系数 的对比5 5 图6 8 第一次磨合试验制动温度随制动次数变化的关系5 7 图6 - 9 第一次磨合试验制动减速度及制动时间随制动次数变化的关系5 7 图6 1 0 第一次磨合试验平均制动力矩及制动力矩稳定系数随制动次数变化的 关系5 8 图6 1 1 第一次衰退试验制动减速度和制动时间随制动次数变化的关系5 9 图6 1 2 第一次恢复试验制动减速度和制动时间随制动次数变化的关系6 0 表格清单 表2 1 乘用车类别代码8 表3 1 汽车相关国家标准1 7 表3 2 汽车行业相关标准1 8 表3 3 汽车国际及国外相关标准1 8 表3 4 我国汽车企业相关标准1 8 表3 5 我国汽车制动相关标准1 9 表3 - 6 制动初速与制动周期2 2 表3 7 第一次效能试验制动力矩稳定系数2 7 表3 8 第二次效能试验速度稳定性及制动力矩稳定系数2 7 表3 - 9q c t5 6 4 2 0 0 8 、s a ej2 1 2 1 9 9 8 两标准磨合试验条件对比2 7 表3 1 0 第一次衰退试验q c t 5 6 4 。2 0 0 8 、s a ej 2 1 2 1 9 9 8 两标准对比2 8 检测汽车制动性能的室内台架试验台有多种形式，其类型如表4 1 汽车制动性 能台架试验的主要方式所示。一3 1 表4 1 汽车制动性能台架试验的主要方式3 1 表4 2 飞轮的实际参数3 8 表6 1 性能试验方法要点5 l 表6 2 第一次效能试验试验数据5 2 表6 2 第二次效能试验试验数据5 3 表6 3 第一次磨合试验试验数据5 6 表6 - 4 第一次衰退试验试验数据：一5 8 表6 5 第一次恢复试验试验数据5 9 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金星墨兰些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 j 学位论文作者签字名巴绣力签字日期：捌口年髟月o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金月曼王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金胆王业态 堂一可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论姥签名耘厶 签字日期：力f a 年谚月诊日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 翩虢泐t k 夸 导师签名：丫箩手l l 弛 签字日期：为f 口年，月z 夕日 电话： 邮编： 致谢 在论文完成之际，回顾即将结束的在合肥工业大学求学的两年半硕士研究 生生活，思绪万千。众多老师、同学、朋友和亲人对我的指导、关心和支持， 使我永生难忘。在此谨以只言片语向他们表示感谢。 首先衷心感谢我的导师一一谢峰教授，感谢他在我攻读硕士研究生的两年 半年时间内给予我学习上的悉心培养和生活上的亲切关怀。 谢峰老师求实的治学态度、负责的工作风格和对学术孜孜追求的精神深深 影响了我。谢老师勇于开拓创新，善于用发展的眼光看待一切事物，对专业发 展有着很深的见解。从开始收集与本论文相关资料，一直到论文的完成，我每 一次取得的进步都蕴藏着i 9 十老师的许多汗水。谢老师为人和蔼，对人平和、亲 切，对学生关心爱护。谢老师不仅指导了论文的写作和项目的研究，还教会了 我许多做人的道理，这一切将使我终身受益。我谨在此向谢老师表示最衷心的 感谢和最深挚的敬意。 感谓 师兄师姐：雷小宝、庆振华、纪王芳、李家柱；师弟：王文辉、赵锦、 赵强、程林；研究生工作室好友：刘国林、宋旭、朱财龙、瞿文平、张婷；同 学及其好友：刘宝柱、王桂州、李想、杨军、程龙、葛志亮；室友：邓磊、凌 飞、信傲，是他们的关心和陪伴让我的工作、学习、生活变得丰富多彩。 感谢江淮股份有限公司的任修好工程师和巨一自动化装备有限公司的陆平 工程师，他们在我的论文试验过程中给我提供的帮助和支持。 感谢合肥工业大学这所学校，感谢她给我提供的再次自我提升的机会和平 台，同时在此让我结识了众多的良师益友，这将成为我终生的财富。 最后，感谢我的父母，感谢他们长期以来对我的理解、支持和无私的奉献。 作者：李洪山 2 0 10 年3 月 第一章绪论 汽车给人类带来了巨大的社会效益和经济效益，其发展水平代表着一个国 家制造业发展的水平，世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业发展息息相 关。在很多工业发达的国家，汽车工业都是其支柱产业之一。在汽车制造业发 展的基础上已形成独特的汽车文化。 1 1 课题研究的背景及意义 1 1 1 国内汽车行业发展状况分析及未来发展趋势 1 9 5 3 年新中国的第一个汽车企业奠基，历经半个世纪的发展，中国的汽车 产业取得了突飞猛进的发展。图1 1 为近年来汽车销售量的走势l lj ，由图中可 以看出：2 0 0 1 2 0 0 9 年以来我国汽车产销迅猛发展，汽车年平均增长率达到 2 3 8 ，中国成为全球主要的汽车消费市场。中国汽车工业协会2 0 1 0 年1 月1 1 日公布2 0 0 9 年中国汽车产销统计【2 】，中国以3 0 0 多万辆的优势，首次超越美国， 成为世界汽车产销第一大国，比原先预计的提前了5 至6 年。预计2 0 1 5 年将突 破1 7 0 0 万，中国已经是全球最富活力和最具潜力的市场。 2 0 0 1 暑0 0 己2 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 9 图i i 汽车销售量走势 售结构 企业数置结构 合资 自主 ( a ) 乘用车 ( b ) 商用车 图1 - 2 乘用车和商用车销售市场份额比较 僦似粼僦酬觥嗽耋|影似 0 0 0 0 0 0 0 恩 旧 0 洲伽枷跏咖鲫鲫掀翻 o ；l j j 在最近几年，中国汽车需求年均增长2 4 5 ，远远高于全球汽车年均4 2 的增长幅度。在全球汽车消费量中，中国所占的份额从2 0 0 1 年的不足5 增长 到2 0 0 8 年的15 以上。中国的汽车工业是从卡车开始的，发展至今天，由图 1 2 乘用车和商用车销售市场份额比较1 】可以看出，乘用车销量已经超过商用 车，成为市场主力。 1 1 2 汽车制动器的作用 目前，随着人们对安全意识的提高，交通事故被世人所关注的程度在目益 加深。据有关部门统计，全世界每年因车祸导致7 0 多万人死亡，1 2 0 0 多万人 伤残，造成直接经济损失5 亿多美元；汽车总拥有量只占世界2 左右的我国 交通事故死亡人数却占世界的15 ，由此可以看出我国在汽车安全方面则更为 严重。作为主要交通运输工具的车辆，其性能的好坏是影响交通安全的重要因 素之一：在车辆因素中，由于汽车制动方面的原因造成的交通事故占总交通事 故的1 1 3 1 。 汽车行驶时能在短时间内停车且方向稳定和在下长坡时能维持一定车速的 能力，称为汽车的制动性1 4 】。其能直接关系到行车安全，是汽车的主要性能之 一。汽车的制动性取决于其制动系统，而制动器是制动系统的关键部件，其直 接影响汽车制动系统性能的发挥，故而制动器是汽车安全行驶的重要保障，没 有制动器汽车就不能安全行驶。 1 1 3 课题研究意义 乘用车制动器性能的研究有着重要的价值，其对更好的保证车辆驾驶员生 命安全和保护人身财产意义重大。原因有三： 1 中国已经成为全球最富活力和最具潜力的汽车销售市场，其未来发展前 景广阔； 2 乘用车已经成为汽车市场的主题； 3 制动器是汽车制动系统的关键核心部件，其是汽车安全行驶的保障。 测试和分析制动器性能和质量的试验装置称为制动器试验台。研究制动器 试验台的系统结构和实现形式，从而更好地保证制动器的质量和性能，意义重 大。试验装置的正确操作需要试验规范的支持，同时科学合理的试验规范能为 提高试验效率、保证试验的顺利进行、从试验中更好的找到试验规律，达到试 验目的等有着重要的作用。 由上分析可知对乘用车制动器试验装置及试验规范的研究有着重要的意 义，本课题也就是针对于此开展进行的。 1 2 课题研究的国内外现状 本课题的研究有两个方面的内容：乘用车制动器试验装置的研究和乘用车 制动器试验规范的研究。 1 2 1 乘用车制动器试验装置的研究现状 路上试验是汽车制动性的主要评定方法，其能比较全面地反映汽车的制动 性能，但存在着某些缺点，如：需要特定的场地，费时等。因此，在一般车辆 检测单位及汽车使用企业，常用室内试验装置对汽车制动器摩擦力矩进行检测， 从而评价汽车的制动性【4 j 。平板式、滚动式、惯量模拟试验台架式是室内试验 装置的三种主要形式。目前，国内通用的方法是用制动器惯量试验台，国外称 为测功机：d y n a m o m e t e r 。 1 2 1 1 国外研究现状 对制动器试验台研究相对较早、汽车工业高度发达的国家，试验技术相对 成熟。德国c a r ls c h e n c ka g 公司研制的惯性式试验台能够同时对同一车型两 个制动器总成的性能试验；日本日曙制动器公司研制的单端双轮惯量式试验台 可以较全面的评价制动器的制动性能，尤其有利于评价鼓式制动器的性能【9 l ； 美国l i n k 公司研制的l i n k 3 9 0 0 型n h v 汽车制动惯性试验台是当前世界上惯性 试验台的权威设备，可以提供温度及湿度控制以制造极端试验环境，可以按照 美国汽车工程师协会s a e 、美国联邦法规f m v s s l 3 5 、日本j a s o 系列标准、 欧洲e c e 、a k m a s t e r 、以及通用、日本本田、福特、德国大众等国际著名汽 车公司标准对汽车制动系统和摩擦材料进行性能和噪音测试，其测试结果和方 法被欧美等汽车发达国家广泛认可，并被指定为定点测试设备【1 2 】。 以上均为机械惯量式制动器试验台，其基本原理用大型惯量盘的转动惯量 模拟汽车直线运动的惯量。此类试验台的惯性质量飞轮组，造成该类试验台存 在着如下缺点【2 5 】： l 飞轮组重量大、体积大，导致整机设备运输不便，且试验台占地面积大， 振动大、噪声大； 2 飞轮组动平衡要求高、安装精度要求较高、加工困难，同时系统需多片飞 轮，使飞轮组耗材多； 3 对不同类型旋转机械装置进行试验时，需要调整系统惯量，导致试验的操 作复杂； 4 在台架试验中，不能改变负载，无法实现制动器工况再现； 5 模拟精度越高，所需飞轮越多，且存在模拟级差，试验误差大。 针对如上传统惯性式试验台的缺点，设想减小或者取消机械惯量部分，利用 某种技术对电机调速系统进行适当补偿控制，从而使得该试验系统动力学特性与 具有大质量惯性飞轮组时系统动力学特性一致，则此控制技术称为转动惯量的电 模拟技术，简称“电惯量技术”。此技术不仅使得系统自动化程度提高、结构简化， 而且对提高试验精度也就积极的作用。此转动惯量电模拟系统，简称“电惯量系 统 。运用电惯量技术使电机按照一定的控制算法输出力矩和转速来模拟机械量， 即用“电惯量”代替“机械惯量”，这样不仅设备占地少、投资少，而且调试方 便，能连续调整所模拟的机械转动惯量，调整惯量的准确度高l l3 1 。该技术优点： 1 完善了系统功能，提高了设备的自动化程度和加载精度； 2 使得在试验台上实现制动工况再现的可能性进一步提高； 3 简化了试验台结构尺寸，减轻了其重量； 4 可对包括垂直制动工况在内的所有制动工况进行模拟试验； 5 可实现对模拟负载惯量进行无级调节； 国外在上世纪9 0 年代已经在电惯量技术方面取得了显著成绩。美国l i n k 公司的j a m e sk t h o m p s o n 等学者对电惯量模拟机械转动惯量的转速控制理 论进行了探讨【1 4 】，其基本思想为：减小或取消机械转动惯量部分，利用计算机 控制及调整系统进行补偿，使试验系统动力学特性与具有大质量惯性飞轮组系 统动力学特性一致，即受载后转速变化一致，则认为其控制技术就是“惯量电 模拟 技术。该学者通过研究电惯量模拟的转矩控制理论，使用转速电流双闭 环直流调速控制系统，并采用了常规p i d 控制器来进行速度控制，来达到电惯 量控制系统的实现。 p a r t h a s a r a t h y 和n e r e n d r a 等于19 9 7 年采用神经网络自适应控制器对电惯量 的研究被普遍重视 15 1 。国内外目前有许多专家把神经网络自适应控制器应用到 直流调速系统速度控制的研制中，从而来进行电惯量技术的实现。但目前，神 经元自适应p i d 的控制系统仅处于研究状态中，没法运用于实际的工程项目中。 1 2 1 2 国内研究现状 近几年来，因汽车工业发展、促使试验手段不断完善。国内的制动器厂、 汽车厂、研究机关、保修单位大多根据需要自行设计和研制制动器试验设备。 但国内汽车工业平均水平与发达国家汽车工业平均水平相比落后近2 0 年，相应 的国内制动器试验技术起步也较晚，从而导致国内制动器试验设备相对落后。 但随着对国外试验设备的引进、吸收，此方面已取得了巨大的进步。 国内的制动器试验技术与国外先进试验技术相比还存在着一定的差距，国 外在电惯量方面已经取得了一定成就，国内在此方面，重庆大学的盛朝强教授 通过对机械惯量数学模型的分析，提出了用控制算法控制电动机【_ 7 1 ，使它的输 出惯量能模拟机械式惯量盘的惯量，即用“电惯量 代替“机械惯量”。并用 m a t l a b 软件对系统性能进行了仿真研究并作了可行性的分析，但该方法没 有在工程实践上进行运用。 吉林大学的周洪旋在考虑到制动负载的扰动基础上，引入了负载扰动前馈 补偿控制【25 。，构建了一种复合直流调速控制系统，但其也只运用在部分直流的 4 调速控制系统中。 总之，国内的制动器试验装置在控制性能，以及制造安装方面还有待近一 步的提高，我们应该加强国际交流，通过学习国外的先进经验，逐渐缩小与国 外在制动器试验装置上的差距。 1 2 2 乘用车制动器试验规范的研究现状 制动系统是汽车的重要系统，为提高汽车的行车安全性，各国都在汽车的 制动性能及试验评价方面制订了相应的标准和法规。例如国外的标准制订组织： 美国汽车工程师协会( s a e ) 、美国联邦法规( f m v s s l3 5 ) 、日本( j a s o ) 、欧 洲( e c e ) 、a k m a s t e r 等都在此方面制订过相应的标准。 对于乘用车制动性能要求及试验规范的相关标准，国内的现行标准有q c t 5 6 4 2 0 0 8 ( ( 乘用车制动器性能要求及台架试验方法，之前标准有q c t5 8 2 1 9 9 9 轿车制动器性能要求及q c t5 6 4 1 9 9 9 轿车制动器台架试验方法。国 外比较权威的标准有美国汽车工程师学会推荐标准s a ej 2 1 2 19 9 8 乘用车制 动系统测功机试验规程、s a ej 2 2 9 1 9 9 3 乘用车行车制动器结构总成试验规 程等。 我国汽车工业起步较晚，国内相应的汽车试验标准的制订基本上都是以国 外的相关标准为基础。随着国内汽车工业的发展以及相关标准制订的工程技术 人员消化和吸收国外标准，国内汽车标准亦逐步走向科学化和全面化，但与要 求严格的国外标准相比还有一定的差距，尤其美国汽车标准【l0 1 。乘用车制动 器试验规范的研究工作还需要进一步的加强。 1 3 课题来源及研究内容与思路 本课题来源于合肥工业大学汽车装备工程技术研究所承接的江淮汽车股份 有限公司乘用车制动器综合性能试验台。此试验台利用成熟可靠的机电设备及 控制技术，可以对江淮集团乘用车所使用的制动器的制动性能进行综合试验。 适用车辆包括瑞风、瑞鹰、宾悦、a 1 0 8 等。 本课题研究题目为“乘用车制动器试验装置及试验规范的研究，为此研究 思路与内容为： 1 从分析标准g b t3 7 3 0 1 2 0 0 1 汽车和挂车类型的术语和定义、g b t 1 5 0 8 9 2 0 0 1 机动车辆及挂车分类及q c t7 7 5 2 0 0 7 乘用车类别及代码入 手，确定本课题所要研究的车型乘用车的范围。 2 通过对制动器分类以及不同类型制动器性能、使用场合的分析确定本课 题研究的试验对象：盘式制动器。 3 从标准的简介入手，引入乘用车制动器试验相关标准。通过对比分析q c t 5 6 4 2 0 0 8 乘用车制动器性能要求及台架试验方法、 q c t5 6 4 19 9 9 轿车制 动器台架试验方法、q c t5 8 2 1 9 9 9 轿车制动器性能要求和s a ej 2 1 2 1 9 9 8 乘用车制动系统测功机试验规程等国内外标准总结出乘用车制动器相关国 内标准的编制建议与展望。 4 通过对汽车制动性能、评价指标、检测的重要性、检测方法与设备入手， 引入本课题研究的试验装置：机械惯量模拟式制动器试验台。并以某公司乘用 车制动器综合性能试验台为载体，介绍了试验台的机构与原理。 5 从汽车制动过程简化模型入手，结合机械惯量式试验装置的工作原理和 电惯量模拟理论，通过分析变量泵和定量马达容积调速回路特征，探讨了制动 器试验台惯量模拟液压实现的方法，并首创性地提出了“液惯量”的概念。 6 通过试验数据的分析，旨在找出影响制动性能的因素及规律，从而为设 计和制造出高性能制动器提供理论上的指导。 7 总结、展望了乘用车制动器试验规范及试验装置的发展趋势。 6 第二章乘用车制动器结构及制动性能的研究 本课题为乘用车制动器试验装置及试验规范的研究。明确研究目标，对课 题的顺利开展，做到有的放矢，从而提高研究效率有着积极的指导作用。故而 有必要对什么样的车型是乘用车、乘用车所用制动器的结构类型、性能特点及 乘用车制动系统的最新发展做一定的研究。 2 1 乘用车的界定 随着汽车市场竞争越演越烈，众多车型不断涌现，这对车辆分类标准是一 个严峻的挑战【54 1 。车辆的分类对国家制定政策依据，对车辆生产企业制动规划、 营销战略，对用户购车的消费导向等均有着极为重要的意义。同时也为本课题 明确研究对象和目标提供积极的指导。 g b t3 7 3 0 1 2 0 0 1 汽车和挂车类型的术语和定义和g b t15 0 8 9 2 0 0 1 机 动车辆及挂车分类在按用途划分的基础上，建立了乘用车和商用车概念，尤 其是在轿车的划分上改革较大。 g b t15 0 8 9 2 0 0 1 主要用于型式认证，是型式认证各技术法规适用范围的 依据；其对乘用车细分为普通、活顶、高级、小型、敞篷、舱背、旅行、多用 途、短头、越野、专用等1 1 大类。其中前6 类也俗称轿车【1 6 】【4 4 1 。 g b t3 7 3 0 1 2 0 0 1 是通用性分类，适用于一般概念、统计、牌照、保险、 政府政策和管理的依据。该标准是对机动车辆和挂车的分类，将其分为l 类、 m 类、n 类、o 类、g 类5 大类【1 7 】【4 4 】： 为了补充和完善g b t3 7 3 0 1 2 0 0 l 汽车挂和挂车类型的术语和定义、 g b t1 5 0 8 9 2 0 0 1 机动车辆及挂车分类等标准的规定，适应依据汽车产业 发展政策等政策法规实施行业管理的需要，指导轿车等各类乘用车产品的设 计、生产、使用和管理，国家发展和改革委员会2 0 0 7 年第16 号公告发布并于 2 0 0 7 年3 月6 日起实施了q c i t7 7 5 - 2 0 0 7 乘用车类别及代码。本标准根据乘 用车的结构和技术特性，规定了乘用车的类别及代码。其适用于g b tl5 0 8 9 2 0 0 1 规定的m l 类车辆。该标准规定乘用车是指其设计和技术特性上主要用于 载运乘客及其随行行李或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9 个座位( 乘用车的座位只有满足g b7 2 5 8 2 0 0 4 中的相应“乘用车乘坐人数核定 规定的对成年成员乘坐空间的要求，才能核定为座位) 。它也可以牵引一辆挂车。 其分为：轿车、运动型乘用车、多用途乘用车、专用车用车4 类【1 8 】 4 4 1 。 1 轿车 具有如下两项技术特征之一的乘用车划分为轿车，但运动型乘用车除外： ( 1 ) 车厢结构为三厢式车身； ( 2 ) 车身结构为两厢式车身，且具备以下各项条件：座位数不超过5 座、 7 座椅( 含可折叠座椅) 不超过两排且无侧向布置；一半以上的发动机长度位于 车辆前风玻璃最前点以前或转向盘的中心位于车辆总长的前四分之一部分之 后；车长不大于4 5 0 0 m m 或车长大于4 5 0 0 m m ，但不大于5 0 0 0 m m ，且车辆处 于整车整备质量状态下，车顶外覆盖件最大离地高度不大于1 6 0 0 m m 。 2 运动型轿车 具备如下各项技术特征的乘用车为运动型车用车： ( 1 ) 车厢结构为两厢式车身； ( 2 ) 一半以上的发动机长度位于车辆前风窗玻璃最前点以前，或转向盘的 中心位于车辆总长的四分之一部分之后。 ( 3 ) 车辆整车装备质量和一位驾驶员状态下的技术特性参数应满足：爬坡 高度不小于3 0 ；最小离地间隙不小于l8 0 m m ；前后轴间的离地间隙不小于 2 0 0 r a m ；接近角不小于2 5 。，离去角不小于2 0 。：纵向角不小于2 0 。； ( 4 ) 驱动形式：对于车长不大于4 0 0 0 m m 的车辆，前轴和后轴均应具备驱 动功能；对于车长大于4 0 0 0 m m 的车辆，后轴应具备驱动功能。 3 多用途乘用车 具备如下两项技术特性之一的乘用车划分为多用途乘用车，但专用乘用车 除外。 ( 1 ) 车身为一厢式车身； ( 2 ) 车身为两厢式车产，除轿车、运动型车用车外的其他乘用车。 4 专用乘用车 专门设计的或在轿车、运动型乘用车、多用途乘用车的基础上后续制造和 改装形成的其他乘用车，用于运载成员或物品、完成特定的运输、作业或其他 专用用途，具备完成特定功能所需要的特殊车身和或装备。如旅游车、防弹车、 救护车、殡仪车等。 表2 1 为乘用车类别代码。 表2 1 乘用车类别代码 类别名称代码 轿车m 1 a 运动型乘用车 m t g 多用途乘用车m l b 专用乘用车 m i z 2 2 乘用车制动性能要求及其制动时特点 乘用车在结构、性能、用途等方便均有别于其他车辆，故而其对制动性能 的要求及其制动特点亦应有所不同，可归纳如下： 1 乘用车制动器应具有结构简单、紧凑的特点 8 乘用车与商用车辆相比体积小、车轮小、制动器可安装的空间有限，故而 要求其制动器结构简单、紧凑；另外结构简单的零部件也便于加工和装配，有 利于降低成本，提高生产率。 2 乘用车对制动器制动力要求不太大、但要求制动平稳 乘用车与商用车相比质量轻，制动时其相应的惯性力较小，故而其对制动 力的要求没有商用车大。但乘用车在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及 其随行行李或临时物品的汽车，随着人们生活质量的提高，人们追求乘车舒适 度的愿望也越发强烈，故而要求乘用车能够制动平稳。 3 乘用车在不同载重情况下制动时，各轮制动力分配比例变化较小 ( 1 ) 乘用车包括驾驶员座位在内最多不超过9 个座位，且主要用于载运乘 客及其随行物品。因而乘用车载重时质量与空载时质量相比浮动相对商用车较 小。 ( 2 ) 乘用车与商用车，特别是货车相比，载重时与空载时整车重心变化较 小。 ( 3 ) 一般来说，乘用车重心较低。 第一点使得乘用车因车身质量对制动器制动力的影响较小；第二点、第三 点使得乘用车因制动时，惯性力对制动力的影响较小。故而乘用车在不同工况 下制动时，各轮的制动力分配比例比较稳定。 2 3 乘用车制动器制动结构特点 2 3 1 制动器的分类 制动器的分类方法很多，常用的分类方式有【9 】【1 0 】【2 0 】【4 5 】： 1 按其在汽车上的位置分为：车轮制动器( 脚制动) 、中央制动器( 手制 动) 。 2 按其使用工况分为：行车制动器、驻车制动器、应急制动器、辅助制动 器、自动制动器等。 3 按其动力来源分为：机械制动、液压制动、电磁制动、气压制动等。 4 按其结构形式分为：鼓式制动器和盘式制动器。 其中按照结构形式的分类为制动器分类的常用方法。鼓式制动器的旋转元 件和固定元件均为圆弧形，其摩擦副中的制动鼓是旋转元件，工作表面为圆柱 面。盘式制动器的圆盘状的制动盘为旋转元件，工作表面是其断面。 2 3 2 鼓式制动器与盘式制动器性能的对比 2 3 2 1 盘式制动器的优缺点 与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点【1 0 】【2 0 】【4 2 】： ( 1 ) 制动稳定性好； 9 ( 2 ) 热稳定性好； ( 3 ) 制动力矩不受汽车前进和后退等行驶状态的影响； ( 4 ) 水稳定性较好； ( 5 ) 结构较简单，摩擦衬块在磨损后易更换，维修、保养容易； ( 6 ) 实现制动器磨损报警方便，以便能及时地更换摩擦衬块： ( 7 ) 在相同的输出力矩情况下，盘式制动器的尺寸小、重量轻； ( 8 ) 车速对踏板力的影响较小； ( 9 ) 构成多回路制动驱动系统容易，使得系统有较好的安全性与可靠性， 从而保证汽车在任何车速下各车轮都能均匀一致地平稳制动。 ( 1o ) 摩擦衬与块制动盘问的间隙小； ( 1 1 ) 其的热膨胀不会像制动鼓那样引起制动踏板行程损失，可以简化间 隙自动调整装置的设计。 但盘式制动器也有一定的缺点，如：除封闭的多片全盘式制动器外，难于 完全防止锈蚀和尘污；当兼作驻车制动器时，需附加的驻车制动驱动机构复杂； 此外，由于其无自行增力作用，制动效能低，中型轿车若采用时需加力装置。 2 3 2 2 鼓式制动器的优缺点 相对于盘式制动器来说，鼓式制动器有如下优点： ( 1 ) 结构简单、造价便宜，而且符合传统设计； ( 2 ) 蹄块的设计有助它的张开，可以说是自动的，制动汽车只需要较低的 液压压力，所以许多鼓式制动的汽车不用制动助力器； ( 3 ) 刚性好，并且质量轻，操纵力低，有良好的防污染和防潮能力； ( 4 ) 制动力较盘式制动器大。 但缺点也显而易见的： ( 1 ) 其难以排水，如果汽车在水中行驶过后，需要很长时间制动器才能正 常工作； ( 2 ) 其使用一段时间后，需定期调校刹车蹄的空隙，甚至为清理累积在刹 车鼓内的刹车粉要把整个刹车鼓拆出； ( 3 ) 其摩擦面几乎全部被制动器覆盖，制动过程中的多数热量要通过制动 鼓传给大气，频繁制动时有关部件会过热，引起制动效率下降，甚至会削弱制 动效果，在长时间或频繁制动时制动能力下降，制动蹄过热会减少摩擦片的摩 擦系数。 ( 4 )