1、<p>　　汽車制動系統(tǒng)真空助力制動總成 測試試驗臺設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　真空助力器和制動主缸是現代汽車液壓制動系統(tǒng)的重要組成部件。合格的真空助力器和制動主缸是汽車行車安全的保障。各國均制定了標準對其性能進行規(guī)定。</p><p>　　本文在分析汽車真空助力器和制

2、動主缸的原理的基礎上，研制出一臺汽車真空助力器制動系統(tǒng)總成測試試驗臺，它能完成中華人民共和國行業(yè)標準中規(guī)定的全部測試項目和部分企業(yè)標準中規(guī)定的測試項目。</p><p>　　該試驗臺的研制成功將為真空助力器制動系統(tǒng)總成性能的試驗、檢測提供了手段，通過對密封性、反應時間、釋放時間、輸入—輸出特性等測試數據的分析，能夠提高真空助力器、制動主缸的生產質量。</p><p>　　本文提出了汽車真空

3、助力器制動系統(tǒng)總成的綜合測試項目采用機電氣液一體化的原理方法，研制出了總成綜合性能測試系統(tǒng)，詳細論述了測試系統(tǒng)各組成部分，并對部分結構和組件進行計算。該系統(tǒng)測試方法合理，功能齊全，測試結果準確可靠。</p><p>　　關鍵詞　真空助力器；制動主缸；結構設計；測試裝置；試驗臺</p><p>　　???????????????????????????????????????????????

4、???????????????????</p><p><b>　　????????</b></p><p>　　Vacuum strengthener and brake master cylinder are important parts in Hydraulic brake system of modern cars. Eligible vacuum stre

5、ngthener and brake master cylinder are a guarantee for traveling safety. Every country establishes a standard to prescribe their capability.</p><p>　　An automobile vacuum strengthener and brake master cylind

6、er's test-table is developed in this paper, based on analyzing structure and theory of automobile vacuum strengthener and brake master cylinder. It can finish all the test items specified in the People's Republic

7、 of China Industry Standard and some test items specified in the enterprise standard.</p><p>　　The successful development of this test board not only offers means of testing and experimenting vacuum strength

8、ener and brake master cylinder, but also improves the quality of vacuum strengthener and brake master cylinder, according to analyzing the date of feedback time , release time, encapsulation and the characteristic of inp

9、ut-output.</p><p>　　According to the technical condition and testing approach of vacuum strengthener with brake master cylinder, the test equipment and the control system for the performance were designed, m

10、oreover it was made calculation of some structure and subassembly The each composition and its function were introduced in detail.</p><p>　　Keywords： Vacuum Strengthener; Brake Master Cylinder; Configuration

11、 Design; Testing Device; Test-bed</p><p>　　不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>

12、<b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.1.1 汽車制動系統(tǒng)的歷史1</p><p>　　1.1.2 我國汽車制動系統(tǒng)現狀4</p><p>　　1.1.3 測試技術現狀6</p><p>　　1.2 選題目的和意義6<

13、/p><p>　　1.2.1 課題的意義6</p><p>　　1.3 設計要解決的問題7</p><p>　　第2章 真空助力器特性8</p><p>　　2.1 真空助力器的工作原理8</p><p>　　2.1.1 概述8</p><p>　　2.1.2 真空助力器的工作原理9&l

14、t;/p><p>　　2.1.3 真空助力器在使用過程中的狀態(tài)9</p><p>　　2.2 助力器的性能指標11</p><p>　　2.2.1 密封性11</p><p>　　2.2.2 反應時間和釋放時間11</p><p>　　2.2.3 輸入—輸出特性11</p><p>　　2

15、.3 本章小結13</p><p>　　第3章 試驗臺測試原理設計14</p><p>　　3.1 測試目標的分析14</p><p>　　3.2 設計試驗臺測試原理15</p><p>　　3.3 測試方法設計15</p><p>　　3.3.1 真空助力器測試項目15</p><p&

16、gt;　　3.3.2 制動主缸測試項目17</p><p>　　3.4 本章小結18</p><p>　　第4章 測試系統(tǒng)各主要組成部件的選擇19</p><p>　　4.1 推動部件的選擇19</p><p>　　4.1.1 電動缸的選擇19</p><p>　　4.2 真空發(fā)生設備的選擇和計算19<

17、;/p><p>　　4.2.1 真空泵的選擇19</p><p>　　4.2.2 真空罐容積的確定錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.2.3 真空罐的結構設計錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.3 力傳感器的選擇錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.4 位移傳感器的選擇錯誤!未定義書簽。&l

18、t;/p><p>　　4.5 液壓回路電磁換向閥的選擇錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.6 夾具的選擇及校核計算錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.6.1 夾緊形式的確定錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.6.2 夾具校核計算錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.7 本章小結錯誤!

19、未定義書簽。</p><p>　　結論錯誤!未定義書簽。</p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p>　　參考文獻錯誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄錯誤!未定義書簽。</p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，

20、不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p><b>　　汽車制動系統(tǒng)的歷史</b></p><p>　　從汽車誕生之日起，人們一方面使汽車跑的更快、更穩(wěn)當;另一方面努

21、力使行駛的汽車能迅速可靠的停下來。</p><p>　　汽車制動最初使用由馬拉貨車制動器演變而來的外部鼓式制動器，柔性制動帶包在汽車后輪轂上，踩下制動踏板，制動帶收縮，箍緊輪毅，以實現制動。車速為 ?????km/h時的制動距離為?????m。由于存在著發(fā)動機制動的優(yōu)勢.其制動距離較馬拉貨車要短得多。</p><p>　　外部鼓式制動器的缺點是:</p><p>

22、;　　(1)在坡道上制動時易打滑，會造成車輛失控；</p><p>　　(2)制動帶和輪轂易粘灰塵，磨損嚴重；</p><p>　　(3)制動帶使用壽命短，一般使用壽命僅為50km。</p><p>　　為克服上述缺點，漲閘式制動器誕生了，其大修里程上升到 1500km以上，這種制動器結構千變萬化，但其基本原理一直沿用至今，演變?yōu)楫敶墓氖街苿悠鳌?lt;/p>

23、;<p>　　盤式制動器早在上個世紀末便誕生了，但在汽車上的廣泛使用則是本世紀中期的事，盤式制動器較鼓式制動器有如下優(yōu)點:</p><p>　　(1)盤式制動器無增勢作用，摩擦表面壓力分布均勻，制動盤軸向熱膨脹極小，徑向膨脹對制動性能根本無影響，因而不存在熱衰退，熱穩(wěn)定性好。</p><p>　　(2)摩擦表面壓力分布均勻且受高壓作用，易于將水擠出。制動盤旋轉，在離心力作用下

24、易將水甩出。</p><p>　　(3)由于盤式制動器熱穩(wěn)定性好，故制動間隙小，這就使制動間隙調整問題大為簡化，易于實現制動間隙自動調整。</p><p>　　(4)由于制動盤兩側表面均可作為摩擦面，故與鼓式制動器相比，在輸出制動力矩相同的條件下，其尺寸、質量均要小的多，有結構緊湊的優(yōu)勢。制動塊的更換較鼓式制動器襯片的更換亦要方便的多，加之制動間隙自動調整機構的簡化等使盤式制動器的保養(yǎng)修理

25、簡化了。</p><p><b>　　(5)易于排污。</b></p><p><b>　　(6)易于散熱。</b></p><p>　　盤式制動器也有許多缺點，如要用其兼作駐車制動器，則需附加的機構較復雜;要防止塵污，就要增加專用裝置;因無增勢作用，故制動管路壓力高，對液壓系統(tǒng)的密封性要求高等。</p>&

26、lt;p>　　空氣制動也是一種有效的高速制動方式，當代主要用于賽車上。其作用原理有二:</p><p>　　(1)利用高速時空氣阻力大的原理，增大汽車正投影面積的方法 (如使用轉動的翼極、降落傘等)實現高速制動。</p><p>　　(2)增大制動時的軸荷，以增大地面附著力，改善制動性能，利用空氣動力學的原理，制動時在汽車上增加向下的空氣作用力，以增大軸荷。制動器的操縱機構，最初為機

27、械式，其最大優(yōu)點是可靠性較高，故直到現在還用在賽車上，但由于操縱力大，結構復雜，加工、安裝量大且難于布局，故誕生了氣壓制動系統(tǒng)、液壓制動系統(tǒng)及汽液混合制動系統(tǒng)等操縱機構。</p><p>　　在本世紀初，汽車制動器僅布置在后軸上，一是擔心汽車制動時汽車傾翻，二是為減少設計和加工制造工作.當時的車速低，僅后軸布置制動器就能滿足制動要求。隨著車速的提高，人們探求前軸安裝制動器的可能性，二十年代確認前軸安裝制動器有利于

28、提高制動性能，當代制動器的布局方式方得以確認，但制動力分配系數 (前制動器制動力與前后制動器制動力之和的比值)較低，隨著汽車速度的提高，后軸在制動時側滑這一不穩(wěn)定制動工況的危害越來越大，因此制動力分配系數及同步附著系數有不斷增大的趨勢。</p><p>　　汽車制動時，前軸抱死滑移，雖是穩(wěn)定工況，但汽車僅能直線行駛，喪失轉向能力;后軸抱死滑移，是一不穩(wěn)定工況，車速越高，危害越大。</p><p

29、>　　汽車制動時，車輪拖死滑移，不能充分利用道路潛在的附著性能，制動效能受到影響，為適應高速公路網的不斷延伸，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車行駛速度越來越高的現狀，汽車制動時后軸不能先于前輪拖死滑移，以防止汽車不穩(wěn)定工況的發(fā)生、在本世紀20年代誕生了制動防抱死 (ABS)技術，該技術不僅可以提高汽車制動時的同步附著系數，而且可以保證汽車制動時有良好的操縱穩(wěn)定性。汽車防抱死系統(tǒng)最初是由Werner在1932年發(fā)明的，它最早于1948年用于飛

30、機制動系統(tǒng)上，隨著電子技術的發(fā)展和公路運輸事業(yè)發(fā)展的實際需要，防抱死裝置的可靠性大大提高，成本大幅度降低，為制動防抱死技術的推廣使用創(chuàng)造了良好的時機。目前，ABS技術已日趨成熟，制造成本不斷降低，在1990年美國僅有2%— 5%的轎車和輕型貨車裝備了ABS，到 1995年就己普及到95%。專家們預測，到2000年時，全世界將有90%以上的汽車裝備ABS。</p><p>　　由于轎車的日漸普及，人們不但對制動的安

31、全性和穩(wěn)定性提出了越來越高的要求，而由于汽車駕駛人員組成的多樣化也對制動時踏板力提出了更高的要求。以較小的制動踏板力來獲取較大的制動減速度，提高制動的安全性和制動效率，是提高輕型汽車制動水平的重要內容之一。減小踏板力的主要方法是依靠制動助力裝置。利用汽車發(fā)動機進氣歧管產生的真空為動力源的各種真空助力 (增壓)器，彌補了人力制動的不足。而機械直動式真空助力器 (簡稱真空助力器或助力器)以其制動結構簡單，工作可靠，便于實現雙回路控制，在失去

32、真空的情況下，還可以直接制動等特點，越來越引起了人們的關注。日本早在 50年代就己開始了真空助力器的研究，到 60年代中期已在輕型汽車上廣泛應用。在改革開放的大潮中，我國的汽車工業(yè)水平有了極大的提高。在 80年代初，以引進日本 “五十鈴”P系列輕型汽車為先導開始了真空助力器的研究和應用，主要采用單膜片結構，近年來，制動技術發(fā)展的一個方面是追求較小的踏板力，產生 0.62g(重力加速度)減速度時所需踏板力在15N以下已極為普遍。因此，在某

33、些需要使用大容量真空助力器，且徑向空間又比較窄小的汽車上，雙膜片真空助力器得到了應</p><p>　　現代的汽車制動系典型結構是真空助力式雙回路液壓制動系，前軸采用盤式制動器，后軸則采用鼓式制動器，前后管路彼此獨立，同時，為了提高制動穩(wěn)定性，提高附著系數的利用率，安裝ABS防抱裝置。而ABS或者其他制動干預系統(tǒng)則是根據每個制動器的需要對油液壓力進行調節(jié)，但是成本較高。后來，凱西-海斯(K-H)公司在一輛實驗車上

34、安裝了一種電-液(EU)制動系統(tǒng)，向完全電路制動的方向邁出了重要的一步。而BBW（Break-By-Wire）也是未來制動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了轎車液壓制動器?？巳R斯勒的四輪液壓制動器于1924年問世。通用和福特分別于193

35、4年和1939年采用了液壓制動技術。到20世紀50年代，液壓助力制動器才成為現實。 20世紀80年代后期，隨著電子技術的發(fā)展，世界汽車技術領域最顯著的成就就是防抱制動系統(tǒng)(ABS)的實用和推廣。ABS集微電子技術、精密加工技術、液壓控制技術為一體，是機電一體化的高技術產品。它的安裝大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計算機)與壓力調節(jié)器。傳感器接受運動參數，如車輪角速度、角加速度、車速

36、等傳送給控制裝置，控制裝置進行計算并與規(guī)定的數值進行比較后，給壓力調節(jié)器發(fā)出指令?！　?936年，博世公司申請一項電液控制的ABS裝置專利促進了防抱制動系統(tǒng)在汽車上的應用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動器；1971年，克萊斯勒車采用了四輪電子控制的ABS裝置。這些早期的ABS裝置性能有限，可靠</p><p>　　我國汽車制動系統(tǒng)現狀</p><p>　　現代汽車制動器的發(fā)展

37、起源于原始的機械控制裝置，最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，那時的汽車重量比較小，速度比較低，機械制動已經能夠滿足汽車制動的需要，但隨著汽車自身重量的增加，助力裝置對機械制動器來說越來越顯得非常重要。從而開始出現了真空助力裝置。</p><p>　　1932年生產重量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動器，并有制動踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也

38、于1932年推出V12轎車，該車采用通過四根軟索控制真空助力器的鼓式制動器。隨著科學技術的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。</p><p>　　DuesenbergEight車率先使用了轎車液壓制動器，克萊斯勒的四輪液壓制動器于1924年問世，美國通用汽車公司和福特汽車公司分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術。到20世紀5

39、0年代，液壓助力制動器才成為現實。經過80多年的發(fā)展，液壓制動技術是如今最成熟、最經濟的制動技術，并應用在當前絕大多數乘用車上。</p><p>　　汽車液壓制動系統(tǒng)可以分為行車制動、輔助制動、伺服制動等，主要制動部件包括制動踏板機構、真空助力器、制動主缸、制動軟管、比例閥、制動器和制動警示燈等。在制動系統(tǒng)，真空助力器、制動主缸和剎車制動器是最為重要的部分，另外，汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS）也已經成為電子制動的標

40、準配置。</p><p>　　到了今天，雖然關于汽車制動控制的新理論和方法不斷被提出，新技術不斷被實踐。但是在我國，由于復雜性和經濟性的原因，真空助力器配合制動主缸的液壓操縱方式仍然是最可靠、最經濟的制動方式，也是中低檔汽車的主要制動方式。</p><p>　　這種廣泛應用的伺服助力式液壓制動方式的工作原理如圖1.1,1.2所示。</p><p>　　踩下制動踏板之

41、前，隔膜左右氣室的壓強相等，都等于進氣管中的空氣壓強；當踩下制動踏板以后，隔膜右邊的氣室與大氣相通，此時右氣室的壓強與大氣相同。這就使左右氣室產生了壓強差。這個壓強作用在隔膜上，就產生了對中心推桿的推力。在真空泵的幫助下，人力作用于制動踏板的力被放大了很多倍。</p><p>　　真空制動器放大后的機械力是由制動主缸轉化為液壓力的：真空助力泵通過推桿推動主動活塞向左前進，活塞推動主缸里面的液壓油，通過液壓油把制動

42、力傳到制動執(zhí)行機構的分泵活塞，由于分泵活塞的直徑比主泵活塞大，所以制動力又能放大數倍。我們從圖1.2可以看出，液壓主泵有兩個獨立的液壓系統(tǒng)，在主活塞的推動下，從動活塞也能向左移動。主動活塞和從動活塞各負責一組車輪的制動。具體負責哪一組要看制動系統(tǒng)的配管方式，如果是前后獨立方式配管，兩液壓室就分別負責前輪和后輪。如果是X配管方式，那么一個液壓室負責左前右后輪，另一個液壓室負責右前左后輪。這樣設計的目的，就是一但有某個車輪的液壓管路漏液，也

43、不會喪失整車的制動能力。</p><p>　　當考慮基本的制動功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經濟的方法。即使增加了防抱制動(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢地位。但是就復雜性和經濟性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術使基本的制動器顯得微不足道。</p><p>　　傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當制動踏板踏

44、下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動干預系統(tǒng)則按照每個制動器的需要時對油液壓力進行調節(jié)。</p><p>　　目前，車輛防抱制動控制系統(tǒng)(ABS)已發(fā)展成為成熟的產品，并在各種車輛上得到了廣泛的應用，但是這些產品基本都是基于車輪加、減速門限及參考滑移率方法設計的。方法雖然簡單實用，但是其調試比較困難，不同的車輛需要不同的匹配技術，在許多不同的道路上加

45、以驗證；從理論上來說，整個控制過程車輪滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未達到最佳的制動效果。</p><p>　　圖1-1 真空助力器工作原理示意圖</p><p>　　圖1-2 制動主缸工作原理示意圖</p><p><b>　　測試技術現狀</b></p><p>　　北京工業(yè)大學汽車制動測控技術研究所，天津大學機械

46、工程學院以及一些汽車零配件相關單位的工程技術人員對測試檢測實驗臺進行了設計和開發(fā)。其中，北京工業(yè)大學汽車制動測控技術研究所對制動主缸和真空助力器分別進行設計了測試試驗臺，對真空助力器和制動主缸進行分別測試，天津大學機械工程學院側重于對試驗臺的數據采集和分析系統(tǒng)進行了研究?！禥C/T307-1999》和《QC/T311-1999》標準規(guī)定的測試項目較多，但是從汽車實際工作狀態(tài)和參考價值角度考慮，真空助力器基本性能要求和汽車制動主缸常溫性能

47、要求是必須滿足也最具參考性的技術指標，各研究單位的實驗臺檢測項目也圍繞著真空助力器的基本性能要求和汽車制動主缸的常溫性能要求所展開。</p><p><b>　　選題目的和意義</b></p><p><b>　　課題的意義</b></p><p>　　作為我國常用的汽車制動系統(tǒng)的主要組成部件，真空助力器制動系統(tǒng)總成的性能

48、優(yōu)良與否，直接影響到汽車制動性能的好壞。因此，對其進行相關檢測顯得尤其必要。對于液壓制動主缸和真空助力器的技術性能，我國分別制訂了《汽車液壓制動主缸技術條件 QC/T311-1999》和《真空助力器技術條件 QC/T307-1999》作為行業(yè)標準。標準中規(guī)定了制動主缸和真空助力器的性能要求，試驗方法和檢驗規(guī)則。</p><p>　　對汽車真空助力器，《真空助力器技術條件 QC/T307-1999》規(guī)定了一般要求，

49、基本性能要求，和可靠性要求。而基本性能要求包括密封性、空行程、反應時間、釋放時間、輸入—輸出特性等。對汽車制動主缸，《汽車液壓制動主缸技術條件 QC/T311-1999》規(guī)定了基本要求、性能要求，而性能要求有包括常溫性能要求、低溫性能要求、高溫性能要求。其中常溫性能要求主要包括殘留閥性能要求、空行程要求、輸出功能要求、排量要求、回程時間要求、密封性能要求、耐壓性能要求等。</p><p>　　滿足這些技術性能要求

50、的制動部件才是合格產品，對于這些技術要求和性能要求，必須通過專門的儀器進行檢測和測試。</p><p><b>　　設計要解決的問題</b></p><p>　　雙擊上一行的“1”“2”試試，(本行不會被打印，請自行刪除)</p><p>　　根據汽車行業(yè)標準和汽車配件生產廠家實際需求，確定了以下幾個測試項目：對真空助力器的密封性測試、空行程測

51、試、反應時間測試、釋放時間測試、輸入輸出特性測試；對制動主缸的密封性能測試、耐壓性能測試、輸出功能（單腔失效）測試。</p><p>　　本次設計所要完成的任務就是，根據確定的測試項目及行業(yè)標準中對該項目所規(guī)定的試驗方法進行試驗臺原理設計。并根據所設計測試原理及技術指標要求選定各組成零部件，進行試驗臺總體設計和結構設計。在總體設計和結構設計時力爭使經濟性、可操作性實現最佳效果。在設計時必須保證試驗裝置的功能齊全性

52、、測試精確性、測試準確性，并力爭將試驗臺經濟性、測試穩(wěn)定性、可操作性實現最佳效果。</p><p><b>　　真空助力器特性</b></p><p>　　真空助力器的工作原理</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　裝有真空助力器的汽車制動系統(tǒng)如圖2-1所示。</p&g

53、t;<p>　　1-盤式制動器 2-制動主缸 3-制動軟管 4-儲油罐</p><p>　　5-真空單向閥 6-制動真空助力器 7-制動踏板 8-鼓式制動器</p><p>　　圖2-1 裝有真空助力器的汽車制動系示意圖</p><p>　　真空助力制動器利用發(fā)動機進氣歧管真空或輔助真空泵產生的真空幫助駕駛員減輕用于制動的力。真空用來驅動助力膜片總成。

54、這種真空助力制動器通常稱為助力器。助力膜片總成位于機艙隔熱板上的主缸后面。真空助力器裝在制動踏板推桿與主缸之間，當進氣歧管真空用作助力器的動力時，從進氣歧管到膜片組件用軟管連接起來。</p><p>　　真空助力器是汽車制動系統(tǒng)的伺服裝置，它能減輕踏板力，縮短踏板行程，提高管路壓力，有效地補償人力制動時的不足，使司機操縱輕便并得到滿意的制動效果。按動力源的不同，助力器可分為真空助力器、氣壓助力器、液壓助力器，真空

55、液壓串聯(lián)助力器，在各種型式的助力器中，應用最廣的是真空助力器，真空助力器主要用于轎車、輕型車和小型客車上，規(guī)格在6～12寸之間，一般直接利用發(fā)動機的真空作為動力源。為了滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求，增加的各種凈化裝置和燃油噴射系統(tǒng)，導致發(fā)動機真空度下降，于是人們又大量采用雙膜片真空助力器來彌補真空度的不足，利用有限的空間，增大有效助力面積，提高輸出力。</p><p>　　真空助力器的工作原理</p>

56、<p>　　如圖2-2所示真空助力器的特性主要由膜片閥體總成7、控制閥總成1及反力盤6的性質決定。膜片將兩腔壓差轉化為機械推力，帶動閥體在助力器內浮動，膜片的有效直徑就是助力器的規(guī)格尺寸。閥體即膜片轂，支承膜片，并與控制閥總成中的橡膠閥門6構成真空閥口A，溝通膜片前后兩腔。</p><p>　　在控制閥總成中，控制閥桿2的外端與踏板相連，另一端與控制活塞5鉸在一起，橡膠閥門與控制活塞構成空氣閥口B。當

57、踏板處于放松位置時，在閥門回位彈簧3的作用下，閥口A常開，閥口B常閉，真空在真空腔和大氣腔內建立，助力器不起作用。</p><p>　　踩下制動踏板，控制閥桿帶動控制活塞向左移動，橡膠閥門在閥門彈簧10的作用下，關閉閥口A，再打開閥口B，空氣經閥口B進入大氣腔，在兩腔間產生壓差，推動閥體左移，達到真空助力的目的。</p><p>　　制動過程中，反力盤完全承受助力器的推力和主缸反力。反力盤

58、由橡膠制成，受力后產生變形與控制活塞接觸。當反力盤與控制活塞相互作用達到平衡時，閥口A、B同時關閉，助力器處于平衡狀態(tài)。另外，管路中的任何壓力變化均通過反力盤反饋到制動踏板，司機由此得到柔和舒適的腳感，然后合理調節(jié)踏板力直到滿意為止。</p><p>　　當踏板力大到一定程度后，閥口B全開，此時兩腔壓差最大，有效助力達到最大值。繼續(xù)增大的踏板力直接作用于主缸，不再按助力比放大。</p><p&

59、gt;　　放松踏板，控制閥桿的作用力降為零，使控制活塞失去平衡向右移動，關閉閥口B，打開閥口A，大氣腔的空氣被真空腔吸入，兩腔壓差重新變?yōu)榱?。閥體在回位彈簧8的作用下回到初始位置，制動解除。</p><p>　　真空助力器在使用過程中的狀態(tài)</p><p><b>　　1.不工作狀態(tài)</b></p><p>　　前后兩腔接通都處于真空狀態(tài)，這時

60、既無力的輸入，也無力的輸出，膜片回位彈簧將膜片推到助力器的最右端緊靠右殼體。</p><p>　　2.工作狀態(tài)及平衡狀態(tài)</p><p>　　當從控制閥推桿2輸入大于控制閥推桿回位彈簧3的反力的推力時，推動控制活塞5向前移動，此時橡膠閥門6受橡膠閥座及壓力差的作用下，真空通道被關閉，前后腔被隔開，隨著控制閥推桿繼續(xù)前進，控制活塞離開橡膠閥座，外界大氣經控制閥腔和通道B充入助力器右腔，這樣后

61、腔氣室的真空度下降，膜片兩側形成壓力差，由該壓力差所產生的作用力，除一部分用來平衡彈簧8的作用力外，其余大部分經控制活塞作用在反力盤6的外圈，反力盤的作用與液壓油的作用類似，當其內圈受到控制閥座推力，外界大氣進入后腔時，由于反力盤左面受到的壓力相等而右面內外兩圈受到的壓力不相等，使得反力盤產生變形，內圈右側形成一個饅頭樣的小凸起，空氣通道因此能繼續(xù)開啟，隨著外界大氣不斷進入后腔，反力盤承受的壓力越來越大，小凸起也越來越大，于是該凸起開始

62、頂著控制閥座向右移動，最后進氣通道被關閉，助力器進入平衡狀態(tài)。</p><p><b>　　3.助力最大狀態(tài)</b></p><p>　　空氣閥座輸入力越大，反力盤承受的壓力也越大，達到平衡狀態(tài)所需的真空助力也越大，進入后腔的空氣也越多，待后腔的氣壓等于外界的大氣壓力時，助力達到最大值，即輸入力增加多少，輸出力隨之增加多少，助力器失去放大作用。</p>

63、<p>　　1-控制閥總成 2-控制閥推桿3-閥門回位彈簧4-控制閥座 5-控制活塞</p><p>　　6-反力盤 7-膜片閥體總成 8-回位彈簧 9-輸出推桿 10-閥門彈簧</p><p>　　圖2-2真空助力器工作原理圖</p><p><b>　　4．回復狀態(tài)</b></p><p>　　當真空閥輸入

64、力減少時，反力盤的變形得到一點回復，空氣閥座向右移動，空氣通道關閉，真空通道打開。后腔的部分空氣經通道A被抽走，待反力盤內外圈壓強相等后，空氣閥座向前移動，真空通道關閉，助力器達到新的平衡。若空氣閥座輸入力減小到零，后腔的空氣全部經真空通道進入真空源，前后腔都處于真空狀態(tài)，助力器回復到不工作狀態(tài)。</p><p><b>　　5.無真空狀態(tài)</b></p><p>　

65、　此時踏板力通過控制閥推桿，空氣閥座，反力盤，主缸頂桿，克服膜片彈簧反力，傳遞給制動主缸活塞，在制動主缸建立起汽車制動所需的油壓。</p><p><b>　　助力器的性能指標</b></p><p><b>　　密封性</b></p><p>　　密封性是真空助力器的基本性能。它分為非工作狀態(tài)密封、最大助力點以下密封和最

66、大助力點以上密封三項測試。非工作狀態(tài)密封是真空助力器在規(guī)定的真空度下，并在規(guī)定的時間內測量真空助力器的真空泄露;最大助力點以下密封和最大助力點以上密封兩項測試均是在真空助力器達到一定的行程后，在輸入力推桿上施加一個規(guī)定的負荷，切斷真空源并在規(guī)定的時間里測量真空的泄露。</p><p><b>　　反應時間和釋放時間</b></p><p>　　反應時間和釋放時間是檢測

67、真空助力器的工作靈敏性。反應時間這一靈敏性要求主要考核真空助力器的入力推桿在一定速度、一定位移、一定負荷條件下動作的靈敏性。釋放時間是體現真空助力器在解除工作狀態(tài)時入力推桿的復位速度，也是防止制動系統(tǒng)出現解除制動時的滯后現象的重要性能指標。</p><p><b>　　輸入—輸出特性</b></p><p>　　輸入—輸出特性是評價汽車真空助力器基本性能的主要指標，它

68、反映了在汽車制動過程中腳踏力和制動力之間的關系。理想的輸入—輸出特性曲線如圖2-3所示，橫坐標為輸入力，縱坐標為輸出力。</p><p><b>　　1.始動力Fa</b></p><p>　　始動力是當制動真空助力器產生輸出力時的最小輸入力的值。影響該值的主要因素是助力器結構中的閥門彈簧和推桿回動彈簧。檢測該值的目的是:保證助力器在進入工作狀態(tài)是有一個門限。如果該值

69、過小，則稍有輸入力時，助力器就有輸出，司機將失去明顯的腳感，同時也是為了避免由于踏板的重量、振動、或司機的誤動作，而產生誤制動，這也是為了保證助力器的控制推桿能可靠迅速的回位而要求的。如果該值過大，則踏板力將增加，降低助力器的靈敏度和延長反應時間。一般該值的要求為Fa< 110N。</p><p><b>　　2.最大助力點E</b></p><p>　　最大助

70、力點E，是在規(guī)定的真空度條件下測得的。在該點處真空助力器的輸入力和輸出力的值是制動真空助力器的主要性能指標。該點的輸入力將影響制動系統(tǒng)的踏板力，而輸出力將用來使制動主缸產生制動液壓。</p><p>　　3.加載曲線和卸載曲線</p><p>　　由Fa—E—Z所形成的曲線是在輸入力不斷增加的情況下測得的，一般稱為加載曲線;而Z—F—Fs所形成的曲線是在輸入力不斷減少，輸出力也隨之下降的情

71、況下測得的，一般稱為卸載曲線。</p><p>　　Fa—E—Z加載曲線，Z—F—Fs 卸載曲線，</p><p>　　E最大助力點，JP跳躍值，Fa始動力, F釋放力</p><p>　　圖2-3 輸入—輸出特性</p><p><b>　　4.跳躍值JP</b></p><p>　　在制動真

72、空助力器的加載曲線測試中，存在一種現象。即當助力器在產生輸出力時，助力器的輸入力不變，而輸出力呈直線上升的一直線段。該直線段稱為跳躍值。跳躍值的存在是由助力器的結構尺寸所決定的。其產生的主要原因是:當在助力器的控制推桿上施加推力，而使控制閥口動作，進而使控制閥體產生動作時，控制閥體是由靜摩擦轉為動摩擦的過程。由于其摩擦系數的轉換及運動慣量的原因而產生跳躍值。跳躍值的大小主要取決于空氣閥座與反力盤之間的間隙。間隙越大，跳躍值越大，反之則越

73、小。同時也與助力器的空氣閥口的間隙及空氣閥座與反力盤的間隙之間的匹配合理型有關。</p><p>　　檢查真空助力器的跳躍值的目的在于檢查助力器的設計合理性與裝配的正確性。跳躍值過大將破壞助力器的隨動性，產生脈沖制動現象。同時也將使助力器的耐久性急劇下降。助力器的跳躍值一般應控制在300N以下，其依據的原則是:與助力器相匹配的制動主缸，在其產生的跳躍值作用下，制動主缸所產生的液壓必須小于0.6MPa。制動主缸的直

74、徑越小，要求控制值的跳躍值也越小。設計較好而裝配也正確的助力器，其跳躍值很小，形成一圓滑曲線過渡。即提高了助力器的隨動性，也使其耐久性有所提高。</p><p><b>　　5.釋放力Fs</b></p><p>　　當真空助力器的卸載曲線中的輸出力降為零時，顯示出助力器內部仍存有一個輸入力即Fs，稱為釋放力。釋放力Fs值的大小與始動力Fa值的大小的原因是一樣的。檢查

75、釋放力的目的是保證即使助力器的控制推桿有一定的裝配預緊推力，也能保證助力器的輸出力降為零。釋放力一般控制在Fs>30N。</p><p><b>　　本章小結</b></p><p>　　本章對真空助力器的工作原理及其性能指標作了介紹，為測試系統(tǒng)的測試原理設計作了準備。</p><p><b>　　試驗臺測試原理設計</b

76、></p><p><b>　　測試目標的分析</b></p><p>　　設計試驗臺主要技術指標如表3-1。</p><p>　　表3-1 試驗臺技術指標</p><p>　　試驗中需要測試項目如表3-2。</p><p>　　表3-2 試驗臺測試項目</p><p

77、>　　從測試項目可以看出，需要對壓強、長度、力等物理量進行測量，需要位移傳感器，力傳感器、真空計等測量元件。并根據文獻[1]和文獻[2]中關于試驗方法和檢驗規(guī)則的相關規(guī)定，應采用換向閥、真空發(fā)生設備、推力發(fā)生設備等組成部件。</p><p>　　對于真空發(fā)生設備，目前常用的有真空泵和利用壓縮空氣形成真空的真空發(fā)生器兩種。真空泵的極限真空度和抽吸流量均能達到較大，真空發(fā)生器二者僅能得到其一；真空泵消耗功率較小

78、，真空發(fā)生器消耗功率較大；真空泵安裝不便，不便于維修；真空發(fā)生器安裝方便，維修簡單；真空泵主要應用場合連續(xù)、間歇工作均可，適合集中使用；而真空發(fā)生器有壓縮空氣，宜間歇工作，容量不大，適合分散使用；真空泵價格較低，真空發(fā)生器價格較高。</p><p>　　經綜合考慮比較，真空發(fā)生系統(tǒng)采用真空泵配合真空罐的真空發(fā)生方式。真空泵進行抽氣，真空罐用于穩(wěn)定壓強。真空室和泵之間用開關閥門隔開，當不工作時閥門處于關閉狀態(tài)，工作

79、時閥開啟。</p><p>　　對于推進系統(tǒng)，目前常用的有汽缸推動，液壓缸推動和電動缸推動三種方式。在精密機床供給系統(tǒng)、測試臺和實驗設備中，常利用電動缸同各種不同的附件一起使用，執(zhí)行各種各樣的功能。</p><p>　　電動缸與油缸和氣缸相比，電動缸可替代油缸或氣缸實現往復直線運動。當與計算機配套使用時，可以進行編程驅動，按工藝指令實現自動控制或集中控制。適用于高精度加載和危險區(qū)無距離操縱

80、。與油缸、氣缸相比總造價低于后者數倍或數十倍，并可省去管道、閥門等零部件。動作時間快，無運動慣性。執(zhí)行時間由幾秒至幾十秒，而且只在執(zhí)行時間內耗用電力，待執(zhí)行時間不耗費能源，運行中無環(huán)境污染。具有結構緊湊，安裝方便，使用可靠，維修簡單，節(jié)約能源等優(yōu)點。</p><p>　　電動缸具有上述優(yōu)點，結合本次畢業(yè)設計考慮，設計中需要推進系統(tǒng)推動真空助力器。電動缸是使用高質量的滾珠絲杠傳動，在全部速度范圍內可以提供平穩(wěn)運行。

81、而且由于電動缸不存在粘滯打滑，可以實現非常短的位移，所以本次設計采用電動缸作為推進系統(tǒng)推力發(fā)生裝置。</p><p><b>　　設計試驗臺測試原理</b></p><p>　　根據測試項目及其測試方法，設計出試驗臺測試原理圖如圖3-1所示。</p><p><b>　　測試方法設計</b></p><

82、p><b>　　真空助力器測試項目</b></p><p><b>　　1.密封性測試</b></p><p><b>　　a 非工作密封性</b></p><p>　　將真空助力器與真空源連接，輸入推桿處于原始位置的狀態(tài)下，當真空度達到66.7kPa±1.3kPa時，切斷真空源，系統(tǒng)

83、壓力穩(wěn)定后，檢測時間為15s時的真空度下降值。真空度值下降不大于3.3kPa。</p><p>　　b 助力點以下密封性</p><p>　　將真空助力器與真空源連接，步進電機通過滾珠絲杠推動真空助力器的輸入推桿，其輸入推桿行程為全行程的70％～80％后，電磁球閥12、13通電，繼續(xù)推動真空助力器的輸入推桿，檢測力傳感器，保證真空助力器輸入力為最大助力點的50％～70％，當真空度達到66.

84、7kPa±1.3kPa時，切斷真空源，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，檢測時間為15s時的真空度下降值。真空度值下降不大于6.6kPa。</p><p>　　c 助力點以上密封性</p><p>　　將真空助力器與真空源連接，步進電機通過滾珠絲杠推動真空助力器的輸入推桿，其輸入推桿行程為全行程的70％～80％后，電磁球閥12、13通電，繼續(xù)推動真空助力器的輸入推桿，檢測力傳感器，保證真空助力器輸

85、入力為最大助力點的120％～140％，當真空度達到66.7kPa±1.3kPa時，切斷真空源，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，檢測時間為15s時的真空度下降值。真空度值下降不大于3.3kPa。</p><p>　　1-電動缸；2、6-力傳感器；3、5-位移傳感器；4-真空助力器；</p><p>　　7-制動主缸；8、9-液壓傳感器；10、11-快換接頭；12、13、16、17-電磁換向閥；14

86、、15-制動輪缸；18-截止閥；19-真空泵；</p><p>　　20-氣動開關閥；21-真空罐；22-氣動開關閥；23-真空計</p><p>　　圖3-1 試驗臺測試原理圖</p><p><b>　　2.空行程測試</b></p><p>　　將真空助力器與真空源連接，真空度達到66.7kPa土1.3kPa時，通

87、過步進電機帶動滾珠絲杠在助力器的輸入推桿，當助力器輸出桿產生位移時，檢測助力器輸入推桿的行程，應不大于2mm。（檢測安裝在真空助力器兩端的位移傳感器的值）</p><p><b>　　3.反應時間測試</b></p><p>　　將真空助力器與真空源連接，并保持真空度為66.7kPa± 1.3kPa，步進電機通過滾珠絲杠推動真空助力器的輸入推桿，其輸入推桿行

88、程為全行程的50％～65％后，電磁球閥12、13通電，繼續(xù)推動真空助力器的輸入推桿，檢測力傳感器，保證真空助力器輸入力為最大助力點的130％，同時保證真空助力器輸入桿作用力上升速率為(4萬～4.6萬)N／s，，保持最少2s。測定從加力到最大助力點的97％時的時間，應不大于0.6s。</p><p><b>　　4.釋放時間測試</b></p><p>　　反應時間測試

89、后，步進電機高速返回以迅速解除推桿上的力，測定輸出力降到其10％的時間，應不大于0.3s。</p><p>　　5.輸入輸出特性測試</p><p>　　將真空助力器與真空源連接，保持真空度為66.7kPa±1.3kPa，步進電機通過滾珠絲杠推動真空助力器的輸入推桿，其輸入推桿行程為全行程的75％以上，保證真空助力器輸入力為最大助力點的130％以上，調整步進電機的轉速，保證助力器

90、的輸入推桿以150 N～300 N／s的速率連續(xù)加載到最大助力點的130％以上，然后以100N～250 N／g的速率連續(xù)卸荷，測定加載和卸荷時相應的輸入—輸出力，描繪其特性曲線，并測出或計算下列值；</p><p>　　a 始動力（≤ 110N）</p><p>　　b 釋放力（≥ 30N）</p><p>　　c 跳躍值（待定，按圖紙要求）</p>

91、<p>　　d 最大助力點 （應在理論值的±10%范圍內）</p><p>　　e 助力點的30%（應在理論值的±10%范圍內）</p><p>　　f 助力點的80%（應在理論值的±10%范圍內）</p><p>　　g 助力比（理論設計值的95%以上）</p><p><b>　　制動主缸

92、測試項目</b></p><p><b>　　1.密封性測試</b></p><p>　　電磁換向閥16和17交替通電，并使制動主缸反復處于推進的制動狀態(tài)和制動解除狀態(tài)（次數在試驗中確定），使其充滿制動液，然后步進電機通過滾珠絲杠推動真空助力器的輸入推桿，最終在制動腔中建立起最高工作液壓15MPa，穩(wěn)壓后保持推桿位置不變，30s后記錄液壓壓力下降值，應不大

93、于0.3MPa。</p><p><b>　　2.耐壓性測試</b></p><p>　　電磁換向閥16和17交替通電，并使制動主缸反復處于推進的制動狀態(tài)和制動解除狀態(tài)（次數在試驗中確定），使其充滿制動液，然后步進電機通過滾珠絲杠推動真空助力器的輸入推桿，調整步進電機的轉速應保證15s土5s在制動腔中建立起最高工作液壓20MPa，穩(wěn)壓后保持推桿位置不變，5s后記錄液壓

94、壓力下降值，應不大于0.3MPa。</p><p>　　3.輸出功能測試（單腔失效）</p><p>　　電磁換向閥16和17交替通電，并使制動主缸反復處于推進的制動狀態(tài)和制動解除狀態(tài)（次數在試驗中確定），使其充滿制動液，然后使電磁球閥16（17）通電，使得第一（第二）制動腔與儲油罐相通，通過步進電機加載，加載過程與密封性能測試相同，第二（第一）制動腔中應能建立起最高工作液壓15MPa&l

95、t;/p><p><b>　　本章小結</b></p><p>　　本章通過對試驗臺測試原理做了總體上的設計，設計出可以實現測試功能的系統(tǒng)原理圖，為接下來對系統(tǒng)的具體設計做了必要的準備工作。</p><p>　　測試系統(tǒng)各主要組成部件的選擇</p><p><b>　　推動部件的選擇</b></p

96、><p><b>　　電動缸的選擇</b></p><p><b>　　電動缸的總載荷：</b></p><p>　　=× （4-1）</p><p>　　式中：——最大載荷(N)；</p><p>　　——使用系數，本試驗臺

97、屬于輕微沖擊載荷，慣性中等，取=1.3；</p><p><b>　　計算最大載荷</b></p><p>　　= （4-2）</p><p>　　式中：——真空助力器的助力比，取4；</p><p>　　——真空助力器推動制動主缸的力(N)；</p><p>

98、;　　==20××=9817(N)</p><p>　　所以有==2454（N）</p><p><b>　　計算總載荷：</b></p><p>　　=×=3191（N）</p><p>　　采用Parker Automation 的ET80-M10LA型電動缸。其可提供最大推力8300N

99、，導程為10mm，馬達零負載扭矩為0.6N·m，推力系數為656N/Nm，當行程為50～300mm時，最大允許速度為800mm/s。</p><p>　　真空發(fā)生設備的選擇和計算</p><p><b>　　真空泵的選擇</b></p><p>　　最常見常用的真空泵是油封式旋轉機械真空泵。其中，定片式真空泵已經淘汰，我國對于旋片式、