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1、汽車緊急制動系統(tǒng)設計 本科畢業(yè)論文 (設計) 題 目： 汽車緊急制動系統(tǒng)設計 學 院： 專 業(yè)： 姓 名： 指導教師： 2012年 5 月 24 日 1 摘要

2、 汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤重要的組成部分，關系著汽車的行駛安全性，它是保證正常駕駛的前提，直接影響著駕駛員的人身安全。制動系在汽車行駛中的重要作用決定它存在的重要價值。目前制動系的結構與制動性能相對比較完善，而在遇見特殊情況或是意外事故需要緊急剎車的情況下，由于駕駛員神經(jīng)過于緊張疲勞，極其容易將油門誤當剎車踩，從而造成嚴重交通事故。對于這種情況是目前制動器的一個漏洞，此課題設計旨在解決緊急制動情況下誤把油門當剎車踩的情況。本文在進一步介紹了目前制動系的構造、組成、作用、分類的基礎上，分析、研究、設計、計算了創(chuàng)新點：利用人體在緊急情況下的條件反射，利用握力傳感器并加裝輔助氣壓缸驅(qū)動制動系工作實現(xiàn)緊

3、急制動，有效地解決了目前制動系的缺陷，是目前制動系的一個重大改進與升華。 關鍵詞：汽車底盤、緊急制動系、傳感器、氣壓缸 Abstract Car 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

4、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 mist

5、ake 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, composi

6、tion, 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 s

7、olved 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 目錄 第一章 前言 1 1.1目前汽車及汽車制動系的發(fā)展狀況和趨勢 1 1.2 本課題研究目標 2 1.3 緊急剎車制動系統(tǒng)的技術理念 2 1.3.1汽車制動系統(tǒng)的結構型式以及選用 2 1.3.2緊急

8、剎車制動系統(tǒng)的設計方案以及工作內(nèi)容 5 1.3.3主要制動要求及制動器參數(shù) 6 第二章 汽車剎車系統(tǒng)的各元件選擇及設計 9 2.1駕駛者通過硅液所產(chǎn)生的壓強 10 2.2對引壓管的選擇 13 2.2.1 引壓管的選擇要求 13 2.2.2 根據(jù)實際情況對引壓管進行具體選擇 15 2.3 對傳感器的選擇過程 17 2.3.1 壓力傳感器型號選擇和性能參數(shù) 17 2.3.2 壓差傳感器產(chǎn)生的電量 18 第三章 緊急剎車系統(tǒng)氣壓部分的設計計算 19 3.1緊急剎車制動系統(tǒng)主要技術參數(shù) 19 3.1.1 制動效能的確認 19 3.1.2 緊急制動系統(tǒng)中氣壓缸的需用參數(shù) 20

9、 3.2 緊急制動系統(tǒng)中氣壓缸的設計 21 3.2.1 氣缸徑向尺寸的計算 22 3.2.2 氣缸筒壁厚的計算 22 3.2.3 氣缸缸筒的設計 23 3.2.4 活塞桿的設計計算 25 3.2.5 活塞的設計 26 3.2.6 前后蓋的結構設計 27 3.2.7 密封墊片與密封圈的設計 29 3.2.8氣缸體的整體結構及尺寸 31 3.3緊急制動系統(tǒng)中的空氣壓縮機 33 3.4儲氣罐的選用 36 3.4．1儲氣罐作用 36 3.4．2儲氣罐的設計 36 第四章 傳感器與氣壓制動系統(tǒng)的有效結合 38 4.1氣壓制動系統(tǒng) 38 4.2傳感器與制動系統(tǒng) 38 第五章

10、 總結 38 5.1氣壓系統(tǒng) 39 5.2傳感系統(tǒng) 39 5.3總緊急制動系統(tǒng) 39 致謝 40 參考文獻 41 前言 這一章節(jié)介紹了汽車發(fā)展形勢，汽車制動系統(tǒng)的重要性，概述了汽車制動系統(tǒng)的組成及結構以及分析了緊急情況下汽車制動的設計方案。以及對將來設計的工作內(nèi)容做了步驟計劃及合理的安排，使本次設計能夠順利地進行。 1.1目前汽車及汽車制動系的發(fā)展狀況和趨勢 汽車行業(yè)直接影響一個國家的經(jīng)濟勢力，世界各國家對汽車行業(yè)的發(fā)展都比較重視，汽車行業(yè)早已經(jīng)成為一個發(fā)達國家的主導行業(yè)，是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈。中國汽車行業(yè)在每個月份的銷量都是非常巨大的舉個例子今年四月份的時候

11、：銷售量最多的當數(shù)別克凱越它在今年四月的的銷量為23179輛；大家都知道的品牌大眾捷達作為一個很久的品牌，在4月份里的銷銷售總量跟別克凱越差不多為21900多輛，它以兩千多輛的銷售差位于中國市場銷售第二；?？怂乖谧罱粩嘤行驴钴囆蜕鲜惺盏綇V大汽車愛好者青睞，四月份它在中國市場上的銷售總量是21700多輛；還有大家熟知的品牌上海大眾旗下的朗逸以及桑塔納，它們在中國市場上4月份的銷售量也都達到20000多輛，分別位居中國汽車排名第四和第五名，在僅僅一個月的時間就有這么多輛汽車到了廣大民眾手里，可見世界各品牌的汽車銷量巨大，人們對汽車的需求是非常巨大的。 目前汽車上的制動傳動裝置有機械式結構和液壓

12、式結構兩種類型，包含駐車制動系、行車制動系，駐車制動系采用的是機械式，行車制動系多采用液壓傳動裝置，部分行車制動系也采用氣壓制動裝置。制動系由原始的機械制動慢慢演化為液壓制動形式，在速度不斷提升的現(xiàn)代化對制動性能要求不斷提高，即要求有比較高的反映迅速又要它在制動的時候非常平穩(wěn)，制動系統(tǒng)的好壞是直接影響汽車行駛中安全性的重要因素以及汽車在停車時候的可靠性，它是引起汽車故障事故的重要原因。 當今，隨著道路不斷的增加、高速公路的不斷修建、汽車數(shù)量的不斷增加、生活節(jié)奏越來越快，對汽車安全駕駛要求越來越高，這就要求汽車制動系安全、穩(wěn)定、可靠工作。由此可見制動系是汽車非常重要的組成部分，汽車制動系的結構

13、分析、設計計算、以及創(chuàng)新、改革是如今汽車制動系的重要方向。 現(xiàn)在汽車的操作控制形勢正在努力朝著電子方式控制不斷演變，當今汽車的電子制動控制的系統(tǒng)正面臨著融合其他電子系統(tǒng)方式，比如說汽車電子的懸架系統(tǒng)、GPRS電子導航系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)等各種電子系統(tǒng)結合在一起成為一個比較綜合的汽車電子形式的控制系統(tǒng)，在未來的汽車中的制動控制系統(tǒng)就不會單單以個體形式出現(xiàn)，而是將各種控制單元集中在一個ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，比如剎車系統(tǒng)油門系統(tǒng)都是靠人為腳力操作而可以用電子智能取以代之，實現(xiàn)車輛控制的電子智能化，使得汽車駕駛更加可靠和安全。 緊急制動系統(tǒng)在目前汽車領域還不是很完善，很

14、多緊急情況下造成的交通事故如果能夠有效的制動可大大減少發(fā)生的幾率，如果在正常制動系下加裝緊急制動裝置，會大大降低發(fā)生交通事故的嚴重和破壞性，對即將面臨的生命危險或是財產(chǎn)損失得到最大限度的保護或挽救，從而避免和降低損失。這一理念的創(chuàng)新點就是在于能夠根據(jù)人的條件反射做出緊急制動，這一項研究將大大提高駕車安全性，是一項值得推動和實行的創(chuàng)新改進，具有很好實用價值以及市場前景。 1.2 本課題研究目標 1）滿足緊急情況下制動準確性 2）具有制動的快速性 3）具有制動的穩(wěn)定性 4）正常行駛過程中保證系統(tǒng)不會產(chǎn)生誤制動 1.3 緊急剎車制動系統(tǒng)的技術理念 緊急剎車制動系統(tǒng)利用人的條件反

15、射，在緊急情況下會緊握方向盤。從這一點出發(fā)，在汽車方向盤上加裝傳感裝置，在汽車剎車踏板上加裝輔助氣壓缸，當駕駛員即將面臨嚴重事故時，手掌握緊方向盤，此時傳感裝置檢測到握力信號，并將握力信號轉換成電信號驅(qū)動輔助氣壓缸，從而代替腳踩剎車，既避免了踩成油門的誤操作又提高了制動的及時性。 此系統(tǒng)在于緊急情況下實現(xiàn)可靠制動，避免將油門誤當剎車踩，以及避免因操作不當引起的交通事故。 1.3.1汽車制動系統(tǒng)的結構型式以及其選用 汽車制動器是汽車安全駕駛的前提，了解汽車制動器的結構型式以及汽車制動組件的選用是設計和改進汽車制動系統(tǒng)的重要基礎，汽車制動器具有嚴格的結構要求，合理的布置，這一系列結構是完成汽

16、車制動的最合理搭配也是最重要前提。 制動傳動機構主要由制動踏板、推桿、制動主缸、制動輪缸和管路組成 如圖1-1 圖1-1制動機構整體框圖 汽車制動系統(tǒng)的結構型式按制動原理分為盤式制動器和鼓式制動器。盤式制動器分為雙向雙領從蹄式制動器、固定鉗式盤制動器、雙向增力制動器，鼓式制動器按結構型式又可分為領從蹄式制動器、雙領從蹄式制動器、單向增力式制動器以及浮動鉗式盤制動器。（此處分類引用《汽車制動系的結構分析與設計計算》 劉惟信編著） （1）圖1-2為領從蹄式制動器簡圖， 利用凸輪結構張開 （2

17、）圖1-3為領從蹄式制動器簡圖， 利用制動輪缸張開 （3）圖1-4為雙領從蹄式制動器簡圖 （非雙向平衡式） （4）圖1-5為雙向雙領從蹄式制動器簡圖 （5）圖1-6為單向增力式制動器簡圖 （6）圖1-7為雙向增力式制動器簡圖 圖1-2領從蹄式制動器 （利用凸輪張開） 圖1-3領從蹄式制動器簡圖 （利用制動輪缸張開） 圖1-4雙領從蹄式制動器簡圖 圖1

18、-5雙向雙領從蹄式制動器 圖1-5單向增力式制動器 圖1-7雙向增力式制動器 汽車制動器幾乎都是機械摩擦的結構型式，就是利用旋轉元件與固定元件之間的摩擦來是行駛的汽車減速或是停車，按制動的情形可分為行車制動和駐車制。 下圖1-8為制動系統(tǒng)的整體框圖以及盤式制動器與鼓式制動器的結構型式及應用 圖1-8制動系統(tǒng)的整體框圖 1：盤式制動器2：制動總泵3：真空助力器4：鼓式制動器5：制動分泵6：制動蹄片7：手剎線8：制動油吼9：制

19、動皮10： 磨損提示片 1.3.2緊急剎車制動系統(tǒng)的設計方案以及工作內(nèi)容 緊急剎車制動系統(tǒng)是在應急情況下制動，因此，對緊急剎車制動系統(tǒng)的設計及計算相當嚴格。確保制動及時、有效。 本實用新型緊急剎車制動系統(tǒng)采用握力傳感器，利用傳感技術將駕駛員的應急自然反映轉化成制動信號，本制動信號的產(chǎn)生無需經(jīng)過駕駛員的反映，因此本緊急制動系統(tǒng)無需任何的駕駛技術，即使是駕車新手也可確保不會造成太嚴重的交通事故。這大大降低了發(fā)生嚴重交通事故的頻率。 設計方案和待解決問題如下： 1．選用握力傳感器加裝在方向盤上，對于駕駛員正常駕車時握力傳感器不起任何作業(yè)，當遇緊急情況握力加大時才會發(fā)出緊急制動信號，這是

20、本設計任務的關鍵，加裝在方向盤的握力傳感器不應該影響正常駕駛。 2．選用氣壓缸裝在制動踏板上，氣壓缸輸出力的大小應該與駕駛員踩踏力矩相同，以及計算氣壓缸的響應時間，保證制動的及時性。 3．氣壓缸在汽車正常行駛及正常制動的過程中不應該輸出任何制動力，在駕駛員正常制動的時候氣壓崗活塞桿處于活動狀態(tài)，既不應限制駕駛員踩踏制動踏板，在緊急制動情況下氣壓崗接收到緊急制動型號應當迅速反映，使汽車迅速制動。當汽車要在恢復正常行駛的時候，氣壓崗內(nèi)的高壓制動氣體應該及時釋放。 4．由信號接受信號握力傳感器到信號的執(zhí)行元件氣壓缸之間的有效配合是本設計的重點，選用氣壓系統(tǒng)各組成元件各種控制閥，以及由PLC接受

21、傳感器信號并將信號處理，來驅(qū)動氣壓系統(tǒng)控制閥完成制動需求。 5．此緊急制動系統(tǒng)需要選用現(xiàn)有的制動系統(tǒng)作為制動的基礎系統(tǒng)，在此基礎上進行改裝與改進。 汽車緊急情況下制動流程圖，如圖1-9所示 活塞桿輸出力 制動踏板動作 氣壓控制閥 PLC控制系統(tǒng) 握力傳感器 汽車轉向盤 駕駛員握力 緊急情況下 制動管路 制動總泵 真空助力器 安裝在制動踏板上的氣壓缸 汽車實現(xiàn)緊急制動 制動執(zhí)行機構 圖1-9 汽車緊急制動流程圖 汽車制動系設計的程序 1) 根據(jù)常規(guī)汽車的整車參數(shù)計算出踏板力距大小，根據(jù)氣缸活塞桿在踏

22、板上的位置計算出活塞桿需要輸出的最小力大小。 2) 根據(jù)活塞力計算活塞面積確定氣缸內(nèi)徑尺寸大小，以及缸筒部分的長度，以及活塞的結構尺寸。 3) 確定氣缸的一系列結構尺寸，并選用合適的壁厚。 4) 設計并計算活塞桿的長度直徑，及伸出量。 5) 設計汽車方向盤，加裝傳感裝置，并且用傳感器來驅(qū)動氣壓系統(tǒng)。 6) 設計儲氣罐，并在氣壓系統(tǒng)中加裝控制閥，實現(xiàn)制動過程動作。 7) 進行合理搭配，使整個系統(tǒng)成為有機的一體，實現(xiàn)緊急制動要求。 1.3.3主要制動要求及制動器參數(shù)。 1.國標GB12676-----1999對現(xiàn)有制動器裝置做出了具體要求。 1） 應該適應有關的標準和

23、規(guī)定，除了應該適應國家的標準規(guī)定和法律法規(guī)等有關要求外還應該適應地方性的法律法規(guī)，并且考慮用戶要求和銷售地方性規(guī)定。 2） 必須有足夠的制動效能，規(guī)定制動器的作用時間一般為0.2~0.9秒之間。 3） 工作可靠規(guī)定制動系統(tǒng)應該至少有兩套，一套制動系統(tǒng)失靈時另外一套制動系統(tǒng)的制動性能不應該低于正常制動的百分之三十。 4） 制動系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性一定要好，在頻繁制動或長時間制動的時候制動摩擦副的溫度可達300~400攝氏度甚至高達700攝氏度。因此增大制動器的熱容量，改善其散熱性提高制動系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。 5） 制動效能要有較好的水穩(wěn)定性，在下雨天或是遇過水路面時應該在出水后反復制動5到15次恢

24、復制動性能。 6） 制動的過程中不應該產(chǎn)生振動或者噪音，制動時不能與懸架轉向裝置產(chǎn)生運動干涉等。 對于汽車制動器性能的要求詳見JB 3935——58標準。 2.盤式制動器的主要參數(shù)的確定 盤式制動器的主要參數(shù)包涵制動盤直徑D、制動盤厚度h、摩擦襯塊內(nèi)半徑R1與外半徑R2、摩擦襯塊工作面積A 圖1-10為鉗盤式制動器的摩擦襯塊尺寸 圖1-10 鉗盤式制動器的摩擦襯塊 圖1-11為具有通風通道的盤式剎車片結構 圖1-11具有通風通道的盤式剎車片 一些國產(chǎn)汽車的盤式制動器的主要參數(shù)見下表1-

25、12 車牌 車型 制動盤外徑/mm 工作半徑/mm 制動盤厚度/mm 摩擦襯塊厚度/mm 摩擦面積/ mm2 油缸直徑mm 云雀 GHK7060 212 86 10 9 65.4 48.1 夏利 TJ7100 211 89.5 11 10 56 48.1 捷達 CL,GL,C 239 97 12 14 69.8 48 CT,GT 256 104 13 14 96 54 桑塔納 LX 239 96 12 14 78 48 2000 256 106 20 14 76 54 奧迪 100

26、 256 104 22 14 96 54 東風 EQ1030 254 104 19 11 110 68.1 第二章 汽車剎車系統(tǒng)的各元件選擇及設計 該系統(tǒng)主要用在駕駛汽車時出現(xiàn)緊急情況導致駕駛者無法及時剎車的緊急情況下。首先在方向盤中灌入硅液，在駕駛者緊急情況下下意識的握緊方向盤，使硅液產(chǎn)生一定的壓力。該壓力通過引壓管傳遞到壓力傳感器上，得出相應的電量值，然后通過電信號控制器改變該電信號成為可以ZCK空氣電磁閥的電量。該電量控制ZVK空氣電磁閥打開，使儲氣瓶中的壓縮空氣通過zck空氣電磁閥經(jīng)過熱交換器傳遞到下面的氣缸中，由于大氣壓原因推動氣缸

27、中的桿件動作，再推動汽車本身剎車總缸桿件的動作，進而可以確保完成緊急剎車。 該系統(tǒng)工作過程如圖2-1所示。 圖2-1系統(tǒng)示意圖 2.1駕駛者通過硅液所產(chǎn)生的壓強 根據(jù)實際情況可知，一般汽車方向盤的尺寸為，大號時為39-40cm，中號時為37-38cm，小號為35-36cm，車型的不同方向盤尺寸也就不同。在這里我們選擇40cm為例，考慮此問題。各尺寸如圖2-2所示。 圖2-2 方向盤的尺寸 如圖2-2 所示，設計方向盤的尺寸為40cm，并且方向盤的截面圓的直徑為40mm。在方向盤上套有一個塡滿硅液的方向盤套，此方向盤套的尺寸為直徑46mm到直徑66mm。緊套在方向盤

28、上。 在汽車方向盤的套中灌入足量硅液，當駕駛者在遇到突然情況時，來不及踩剎車時,因為思想緊張的緣故雙手會自動用力握緊方向盤，就會對方向盤套中的硅液產(chǎn)生了壓力。如果要計算此情況下硅液所產(chǎn)生壓力，就必須先計算人的平均握力。 駕駛者的手在緊張情況下的握力與駕駛者的性別、年齡、職業(yè)等諸多因素有關。孔筱、費起禮是天津某醫(yī)院手外科的醫(yī)生,他們曾經(jīng)采用握力測定儀的方法對正常成人(年齡20 ~60歲)進行了很多的測試,然后根據(jù)測試人的年齡、性別等進行分類的測定，然后經(jīng)統(tǒng)計學處理得出正常成人男性主使側握力53.23士2. 15kg。女性為32.80土1.67kg，非主使側握力男性的為47. 69士2.09

29、kg，女性的非主使側握力為29. 81士1.60kg。然而在性別和側別方均有高度并且顯著差異(P 0.05)；然而女性無顯著差異。如下表2.1.1、表2.1.2。 年 齡 （歲） 腦力勞動 體力勞動 人 數(shù) 主使側 非主使側 P 值 人 數(shù) 主使側 非主使側 P 值 20-

30、 30- 40- 50- 95 81 66 58 53.841.92 （29~73） 54.011.98 （37~73） 51.672.08 （32~75） 46.892.61 （24~68） 47.951.81 （27~65） 48.701.89 （29~68） 45.912.18 （28~66） 41.212.45 （20~58） <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 140 132 76 47 55.50士1.53 (30~80) 57.73士1.76 (32

31、~80) 57.50士2.24 (31~79) 47.77士3.08 (26~68) 51.57士1.57 (30~72) 52.35土1.74 (28~73) 51.18土2.34 (28~75) 42.66士2.74 (22~60) < 0.01 < 0.01 < 0.01 0.01

32、 非主使側 P 值 20- 30- 40- 50- 120 122 74 47 32.92土1.16 (20~48) 33.20土1.23 (15~50) 33.24士1.86 (15~57) 29.04士2.03 12~40 28.83土1.24 (10~46) 29.84士1.19 (16~43) 30.68士1.69 (15~53) 26.91士2.19 (12~40) <0.0l <0.01 0.010.05 80 107 50 40

33、33.881.30 (24 ~48) 31.56土1.29 (16~58) 35.60土2.05 (22~56) 29.00土2.51 (14~44) 31.25士1.45 (18 ~44) 32.20士1.35 (18~49) 31.80土1.72 (22~42) 27.00土2.01 (12~40) < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 表2.1.2女性握力（kg） 由表可得； 非主使側握力男性平均為47. 69士2.09 kg，女性平均為29. 81士1.60kg。 主使側握力男性平均

34、為46.89士2.61kg，女性平均為29.00士2.51kg。 由實際情況可知在緊急剎車情況下駕駛者握緊方向盤的力是屬于非主使側握力，故總上所述選用男性的平均值為47. 69士2.09 kg，女性的平均值為29. 81士1.60kg。 再根據(jù)壓力的計算公式是F=0.9*M 總合可知，駕駛者在緊急情況下雙手握緊方向盤產(chǎn)生的壓力為 男性所得壓力為：F1=9.8M F2=9.8M =9.8*(47.69-2.09) =9.8*(47.69+2.09) =446.88N

35、 =487.844N 女性所得壓力為：F1=9.8M F2=9.8M =9.8*(29.81-1.60) =9.8*(29.81+1.60) =276.458N =307.818N 由所得的數(shù)值可以看出，男性在緊急情況下所產(chǎn)生的壓力值最大為487.84N，最小為446.88N；女性在緊急情況下所產(chǎn)生的壓力值最大為307.818N，女性為276.458N。 根據(jù)查的資料可以得到，一般男性的手掌面積平均為80 CM*2，女性的手掌面積一般為50CM*2。結合上面得出的數(shù)據(jù)可以知道，再根據(jù)壓強的

36、計算公式P=F/A可以算出。 男性時P1=F1/A=446.88/0.008=55860PA P2=F2/A=487.84/0.008=60980PA 女性時P1=F1/A=276.458/0.005=55292PA P2=F2/A=307.818/0.005=61564PA 所以由以上數(shù)據(jù)所得，經(jīng)過人手握力所在方向盤的壓強，當男性時為55860PA和60980PA，女性時為55292PA和61564PA。 2.2對引壓管的選擇 該系統(tǒng)中的引壓管的作用是將駕駛者對方向盤握緊時，方向盤內(nèi)部硅液所產(chǎn)生的壓強傳遞到壓力傳感器上，壓力傳感器將會會產(chǎn)生一個具有電量變

37、化的信號。所以引壓管在該汽車緊急剎車系統(tǒng)中起著傳遞壓力的作用，是必不可少的重要環(huán)節(jié)。引壓管的選擇對于汽車緊急剎車系統(tǒng)中信號的控制起著傳輸?shù)淖饔?，是能否保證該系統(tǒng)執(zhí)行的關鍵。 2.2.1 引壓管的選擇要求 引壓管在系統(tǒng)中起著傳輸壓力的作用，它將駕駛者手掌握力所產(chǎn)生的壓強通過硅液傳遞到壓力傳感器上并得到一定的電信號，這是因為在一個密封管道內(nèi)各個地方的壓強是相等的。因為引壓管的作用，所以要引壓管在使用要求上必須保證具有精確嚴謹?shù)乃銛?shù)過程。引壓管在工作過程中會產(chǎn)生一定的壓力損耗以及一些工作過程中的誤差，這些東西的產(chǎn)生主要是因為引壓管的長度增加；引壓管設計的越長，它在工作過程中所產(chǎn)生的誤差也就越大。

38、發(fā)生之中情況的原因主要是因為在引壓管中的介質(zhì)的變化，因為在長期工作狀態(tài)下，引壓管的內(nèi)部的組成是靜止不動的，時間一長，引壓管的內(nèi)部就會出現(xiàn)一些物質(zhì)發(fā)生變化，性質(zhì)改變甚至會出現(xiàn)一些水分雜質(zhì)，這些雜質(zhì)就會和引壓管發(fā)生反應。正是由于這些原因，當引壓管完成后他的零點都會發(fā)生一些小的變化。 根據(jù)引壓管的越長他的誤差也就越大的原則，選擇的引壓管應該最好選擇的短一些，并且是最好安裝在取壓口附近，當然他是必須確保符合壓力變送器的適應溫度為前提的。之所以這么做，是因為在上面提及的引壓管長期在工作狀態(tài)后，引壓管內(nèi)部的結構會發(fā)生變化，這樣就會使引壓管在傳遞壓強和測量時結果的誤差增大。另外還有一個原因是導致引壓管誤差

39、變化的根本，就是引壓管在使用安裝后他的大小開度的影響，當引壓管的開度變大時，引壓管的誤差也就變大。 在實際應用中引壓管的傳遞壓強和檢測壓強會出現(xiàn)誤差的另一個主要原因是。引壓管在安裝過程中不會是光是直路的，還會遇到檢測壓力出現(xiàn)誤差還有一個原因是因為引壓管在鋪設過程中彎頭的增加和長度的增長。 雖然影響引壓管傳遞和測量的因素比較多，可是有的情況下當引壓管所測得壓強比較大時，就好象是高壓的情況時，這個時候就不考慮引壓管的微小的壓力消耗以及引壓管的本來的微小壓力。 綜合以上的種種因素，引壓管測量除了這些還有其他原因。在使用中對引壓管的安裝和使用過程中，在確定引壓管的具體工作位置的前提下，應該根據(jù)引

40、壓管的鋪設路徑盡可能的減少引壓管的長度和彎頭的數(shù)量。如果必須有數(shù)量的話也應該盡可能的使彎頭的彎度變的小些，平緩些。在引壓管與壓縮空氣儲氣瓶的連接口處最好是安裝一定的取壓閥，一減少引壓管的誤差。假如引壓管與壓縮空氣儲氣評的借口的環(huán)境位置不是好，那么在變送器的附近還應該安裝一個控制壓力的閥，比如斷開作用的閥。這樣做還可以使設備維修變的方便。 因為引壓管的尺寸是由設備的接口尺寸是多大而來選擇,所以這些配件的大小尺寸都是可以訂做的!可以根據(jù)實際的需要進行選擇，在符合使用要求的前提下按上面選擇原則進行制訂。比如盡可能減少引壓管長度和彎頭數(shù)量、在取壓口安裝取壓閥、在引壓管末端安裝防污染閥、當位置不好時

41、安裝一定的壓力控制閥等等。 2.2.2 根據(jù)實際情況對引壓管進行具體選擇 根據(jù)對駕駛者的握力分析，駕駛者在緊急情況下通過硅液所產(chǎn)生的壓強值為 所以由以上數(shù)據(jù)所得，經(jīng)過人手握力所在方向盤的壓強； 男性時P1=F1/A=446.88/0.008=55860PA P2=F2/A=487.84/0.008=60980PA 女性時P1=F1/A=276.458/0.005=55292PA P2=F2/A=307.818/0.005=61564PA 根據(jù)查資料所得，德魯克610—100型號的引壓管是一種特殊的引壓管，該引壓管的主要應用場合是一些比較小型的現(xiàn)場校驗儀，

42、他可以覆蓋壓力、開關、電學等等參數(shù)傳遞過程和測量過程的比較校驗。給現(xiàn)場測量有關數(shù)據(jù)提供了穩(wěn)定的保障方法。 德魯克610-100引壓管與該引壓管的連接套件主要用于DPI 610或者DPI615的壓力校驗儀和TPI 40手泵在校驗過程中的連接。德魯克610-100引壓管與連接件的主要數(shù)據(jù)包括有： 610-101 G1/4 M---G1/8 M 610-102 G1/4 M---G1/4 M 610-103 G1/4 M---NPT1/4 M 610-104 G1/4 M---NPT1/4 F 610-105 G1/4 M---NPT1/2 M 610-106 G1/4 M---NPT

43、1/2 F 610-107 G1/4 M---M14*1.5 F 610-108 G1/4 M---M20*1.5 F 610-109 G1/4 M---G1/2 F 610-110 G1/4 M---NPT1/8 F 密封圈 610-120-A G1/8 610-120-B G1/4 610-120-C G1/2 引壓管 610-052 1m 綜上所述，因為引壓管的尺寸是由設備的接口尺寸是多大而來選擇,所以這些配件的大小尺寸都是可以訂做的。 因為要配合壓力傳感器的使用，再根據(jù)德魯克610-100引壓管的參數(shù)選擇610-102 G1/4 M---G1/4 M的管子。61

44、0-102 G1/4 M---G1/4 M表示引壓管為G1/4表示的是英制非密封圓柱管螺紋，牙型角是55度。并且選擇引壓管的直徑為10mm。 如圖2-3所示。 圖 2-3 引壓管尺寸 2.3 對傳感器的選擇過程 系統(tǒng)中的壓力傳感器在汽車緊急剎車系統(tǒng)中起著轉化的中間作用，當駕駛者對方向盤握緊時，硅液會產(chǎn)生一定壓力值，硅液所產(chǎn)生的壓力轉換成可以控制電器的電信號。傳感器產(chǎn)生的電信號通過轉換可以控制ZCK空氣電磁閥，從而使空壓機的動力通過ZCK空氣電磁閥傳入到氣壓缸，推動氣壓缸的桿移動進而帶動汽車的剎車系統(tǒng)進行工作。并且，壓力傳感器所產(chǎn)生的電信號可以去影響汽車的ABS系統(tǒng)，使汽車的ABS系

45、統(tǒng)工作。這樣做可以使汽車在出現(xiàn)緊急情況進行剎車時更加穩(wěn)定和安全，這樣既可以減少交通事故的發(fā)生，又可以對使駕駛者的生命安全得到保障。所以說起傳輸作用的傳感器在汽車緊急剎車系統(tǒng)中的作用是非常重要的，必須合理的選擇。 2.3.1 壓力傳感器型號選擇和性能參數(shù) 根據(jù)上面駕駛人握緊方向盤硅液所產(chǎn)生的壓強值已知，再根據(jù)靜壓平衡定律，在密封管道中任意一點的壓強值保持不變。綜上可以知道，經(jīng)過引壓管將握力產(chǎn)生的壓強傳到壓力傳感器的壓強為； 男性時P1=F1/A=446.88/0.008=55860PA P2=F2/A=487.84/0.008=60980PA 女性時P1=F1/A=276.

46、458/0.005=55292PA P2=F2/A=307.818/0.005=61564PA 所以壓力傳感器接收壓強的范圍即壓力傳感器的輸入范圍只要設置在50000pa到65000pa就可以滿足該汽車緊急剎車系統(tǒng)的需要。 因為駕駛者握緊方向盤對硅液產(chǎn)生的壓強通過引壓管所產(chǎn)生的壓力算的壓強為，男性是所產(chǎn)生的壓強為P1= P1=F1/A=55860pa，P2=F2/A=60980pa 女性所產(chǎn)生的壓強為P1=F1/A=55292pa， P2=F2/A=61564pa。所以該系統(tǒng)需要具有這個范圍的壓力傳感器。 查資料可得擴散硅芯體壓差傳感器PTJ501F的主要參數(shù)為

47、 量 程: (50Pa～200Pa～1KPa～10KPa ～100KPa) 輸出信號: 4～20mA(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制) 供電電壓: 24DCV(9～36DCV) 介質(zhì)溫度: -20～85℃ 環(huán)境溫度: 常溫(-20～85℃) 電氣接口(信號接口): 引出導線 密封等級: IP65 機械連接(螺紋接口): M101，可按用戶要求設計生產(chǎn) 由此可見，因為通過引壓管進入壓力傳感器的壓強男性為P1為55860pa P2為60980pa：女性時所產(chǎn)生的壓強為P1為55292pa P2為61564pa。并且

48、由上面可以知道擴散硅芯體壓差傳感器PTJ501F的量程有(50Pa～200Pa～1KPa～10KPa ～100KPa)。男性和女性的壓強值均在擴散硅芯體壓差傳感器PTJ501F的10KPa ～100Kpa量程之間。所以擴散硅芯體壓差傳感器PTJ501F符合該設計的要求。 所以，擴散硅芯體壓差傳感器PTJ501F的接口尺寸直徑為10mm，所以引壓管的尺寸直徑也為10mm。 2.3.2 壓差傳感器產(chǎn)生的電量 又因為擴散硅芯體壓差傳感器PTJ501F的輸出信號為4～20mA(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制)。因為選擇的擴散硅芯體壓差傳感器的10KPa ～100Kp這個量程,又

49、因為根據(jù)實際情況選擇較小的電量為準，所以綜上所述，得出大約的輸出電量值為5V。示意圖如圖2-4所示。 圖 2-4 傳感器工作圖 第三章 緊急剎車系統(tǒng)氣壓部分的設計計算 在汽車緊急剎車制動系統(tǒng)中，氣壓系統(tǒng)是完成整個制動過程的核心，采用氣壓系統(tǒng)可大大提高整個制動過程的響應時間，此氣壓系統(tǒng)將傳感器電量信號帶來的控制信號轉換成氣壓信號，作用到氣壓缸，氣壓缸再將氣壓信號轉換成機械信號輸出功，作用到制動踏板上，從而配合現(xiàn)有制動系統(tǒng)完成整個制動過程。因此氣缸的正確選用是完成整個制動過程的關鍵，氣缸應在正常駕駛與正常制動過程中不產(chǎn)生任何動作，也不限制任何踏板動作，而

50、在緊急情況下能夠做出迅速反應，要完成氣壓缸的各種動作離不開氣壓系統(tǒng)的控制作用。 3.1緊急剎車制動系統(tǒng)主要技術參數(shù) 對于大不部轎車其整車質(zhì)量：空載1550kg，滿載：2000kg。在這個條件基礎上選用制動系主要的技術參數(shù) 3.1.1 制動效能的確認 踏板力的大小因人而異，但是汽車在多大踏板力下可保證制動在有關標準以及法規(guī)中都有響應的制動效能的規(guī)定，下圖表3-1為歐、美、日的有關標準、法規(guī)對制動效能的規(guī)定。 表3-1 歐、美、日相關標準對制動效能的規(guī)定 標準名稱 適用車型 制動初數(shù)度v/km/h 最大踏板力/N 制動距離St/m 制動減速度j/m/s 美聯(lián)邦汽車安全標準F

51、MVSS 121 氣壓制動汽車 32 96 ≤9.8 ≤73 美聯(lián)邦汽車安全標準FMVSS105-75 液壓制動汽車 48 96 ≤16.46 ≤62.18 歐洲經(jīng)濟委員會的汽車安全標準和歐洲經(jīng)濟共同體法規(guī)(EEC) 貨車： 總質(zhì)量＜3.5t 總質(zhì)量3.5t~12t 總質(zhì)量＞12t 70 50 40 700 700 700 0.5v＋v2115 ≥4.4 ≥4.4 ≥4.4 轎車與客車： 座位數(shù)（包括司機） 座位數(shù)＞8和總質(zhì)量＞5t 80 60 500 700 0.1v＋v2150 0.15v

52、＋v2130 ≥5.8 ≥5.0 日本制動標準JASO6913-73 貨車和客車： TA級 TB級 TC級 TD級 ≤700 ≤800 ≤900 ≤900 平均減速度（持續(xù)制動過程中） 0.5g 0.5g 0.5g 0.4g 經(jīng)查資料知：一般轎車的踏板力Fp一般不應超過500N~700N這里取踏板力為Fp=500N，踏板全行程不應超過100~150mm,這里取踏板行程為S=120mm。 3.1.2 緊急制動系統(tǒng)中氣壓缸的需用參數(shù) 汽車制動系空氣壓縮機以壓力達1.0MPa的壓縮氣體沖入儲氣罐。而儲氣罐的壓力一般為0.67~0.7

53、3MPa, 儲氣罐安全閥限定的最高壓力為0.9MPa，這里設計計算取工作壓力為0.6MPa。 踏板輔助氣壓缸的設計計算與選用： 圖3-2是踏板在制動過程中的受力，以及輔助氣壓缸活塞桿在制動踏板上的位置。 因為踏板上力為500N所以根據(jù)杠桿原理推算出氣缸活塞桿需要輸出不大于1500N的力來滿足工作要求。 而由踏板行程120mm以及活塞桿的位置可以推算出活塞的工作行程為不小于40mm 并初步確定活塞桿的長度為160mm。 圖3-2制動踏板的受力圖 圖3-2中，F(xiàn)指的是氣缸活塞桿輸出力的大小，F(xiàn)點的位置在整個制動踏板長度

54、的三分之一處，這里Fp是駕駛員的踩踏力的大小，根據(jù)杠桿原理Fp與F力的大小是成三倍的關系。而駕駛員踩踏制動踏板的Fp點的行程為120mm,氣缸活塞桿輸出力點F點的行程應該為Fp點的三分之一，所以這個F點的行程為40mm。 3.2 緊急制動系統(tǒng)中氣壓缸的設計 選用單作用活塞式普通氣缸整體結構如圖3-3 圖3-3 氣缸整體結構圖 （1：氣缸活塞桿2：氣缸前蓋3：氣缸緊固螺栓4：活塞5：密封墊圈6：氣缸后蓋7：進氣口8：出氣口） 此結構是單作用活塞式氣壓缸的整體結構剖視圖，4是氣缸活塞在缸筒內(nèi)做往復直線運動，1是氣缸輸出桿此氣缸作用是將具有一定壓力的氣體轉化成力控制制動踏板實現(xiàn)制動

55、。6和7分別是此氣缸體的出氣口和進氣口，通過7口進入的高壓氣體來實現(xiàn)活塞桿1的往復移動。 3.2.1 氣缸徑向尺寸的計算 選用氣缸直徑：由公式F=π4D2pη F:氣缸活塞桿作用力,單位N D:氣缸直徑,單位mm P:工作壓力，單位Pa η:載荷率（因氣缸動態(tài)參數(shù)要求底工作頻率低故載荷率可取η=0.7~0.85） 單作用 氣壓缸直徑D=4FπPη=415003.140.60.7≈67.45mm 表3-4國標氣壓缸內(nèi)徑系列：（單位mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125

56、（140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 注：無括號的數(shù)值為優(yōu)先選用數(shù)值 這里選取缸體直徑為80mm。 3.2.2 氣缸筒壁厚的計算 缸筒直接承受壓力，需要有一定的厚度，由于一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比δ/D≤1/10,所以通?？砂幢”谕补接嬎? δ=DPt2[σ] 其中：δ：氣缸筒的壁厚（mm） D：氣缸筒的內(nèi)徑（缸徑）（mm） Pt：氣缸是試驗壓力，一般取Pt=1.5P； P：氣壓崗的工作壓力（Pa）; [σ]：缸筒材料的許用應力（Pa）[σ]= σb/s； σb:材料的抗拉強度； s:安全系

57、數(shù)，s=6~8。 常用缸筒材料有鑄鐵HT150或HT200等，其[σ]=30MPa;Q235、20鋼管其[σ]=60 MPa；45鋼其[σ]=100 。 下圖為氣缸筒壁厚系列表： 表3-5 氣缸筒壁厚系列表(單位mm) 材料 氣 缸 直 徑 50 80 100 125 160 200 250 320 壁 厚 鑄鐵HT150 7 8 10 10 12 14 16 16 Q235A、45、20號無縫鋼管 5 6

58、7 7 8 8 10 10 鋁合金ZL3 8~12 12~14 14~17 這里選用45號鋼根據(jù)氣缸直徑查表可選用氣缸的壁厚為δ=6mm。 3.2.3 氣缸缸筒的設計 缸筒的內(nèi)徑大小直接代表影響了氣缸的輸出力的大小變化，活塞需要在缸筒的內(nèi)壁做平穩(wěn)的往復直線的滑動，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應盡量低應達到Ra的上限值不大于0.8um。對鋼管缸筒，內(nèi)表面還可以借用鍍硬鉻的形式，以減小活塞和缸筒的摩擦阻力以及磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應使用不銹鋼、鋁合金或黃

59、銅等材質(zhì)。 氣缸筒直接與高壓氣體接觸應該具備足夠的強度，另外它的內(nèi)腔與活塞直接接觸所以必須保證較小的表面粗糙度，以及嚴格的內(nèi)經(jīng)圓柱度、圓度誤差要求。 下圖表3-6為缸筒尺寸公差系列 表3-6 缸筒尺寸公差 內(nèi)徑尺寸 內(nèi)徑偏差 壁厚偏差 H8 H9 H10 30 +0.033 0 +0.052 0 +0.084 0 ＜120mm5％ ≥120mm-210mm7.5％ ＞210mm10％ ＞30-50 +0.039 0 +0.062 0 +0.100 0 ＞50-80 +0.046 0 +0.074 0 +0.120 0 ＞

60、80-120 +0.054 0 +0.087 0 +0.140 0 ＞120-180 +0.100 0 +0.160 0 ＞180-250 +0.072 0 +0.115 0 +0.185 0 ＞250-315 +0.081 0 +0.130 0 +0.210 0 ＞315-400 +0.089 0 +0.140 0 +0.230 0 下圖表3-7 為缸筒加工形式及形位公差粗糙度說明 表3-7 缸筒形位公差與粗糙度 加工形式 缸徑mm 長度 直線度 尺寸精度 內(nèi)孔粗糙度Ra 冷軋 30-100 ≤

61、12M 0.3-1.0／1000 H8-H10 0.4-1.6μm 冷拔 30-250 ≤12M H8-H10 0.8-1.6μm 裄磨 40-500 ≤12M H8-H9 0.4-0.8μm 液壓 50-250 ≤9M H8 0.1-0.4μm 圖3-8 為經(jīng)過計算總結得到的氣缸剖面圖 圖3-8缸筒尺寸 1.內(nèi)徑的精度及粗糙度根據(jù)活塞使用密封圈的 類型而異這里選用O型密封圈，精度為4-5級， 粗糙度Ra為0.4級。 2.內(nèi)徑的圓柱度不能超過尺寸公差的一半。 3.裝配后應在1.5倍工作壓力下進行試驗，

62、不能 有漏氣現(xiàn)象，非加工表面應該涂漆防銹。 3.2.4 活塞桿的設計計算 按強度條件計算，當活塞桿的長度L較小時（L≤10d），可以只按強度條件計算。 活塞桿直徑d： d≥4FπσP(F:氣缸的推力N，σP:活塞桿材料的許用應力Pa, σP=σb/s, σb:材料的抗拉強度Pa,s:安全系數(shù)，s≥1.4) 這里選用45號鋼抗拉強度σb為600MPa。 所以此時d≥415003.14(6001.4)≈2 但考慮到工作行程為40mm故依照活塞桿直徑系列表以及實際情況選取活塞桿直徑為d=16mm。 （活塞桿直徑系列表見表3-9） 表3-9活塞桿直徑系列表（單位mm） 4

63、 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 這里氣壓缸中的活塞桿是最重要的受力零件，通常使用的材料是高碳鋼，其活塞桿表面還要經(jīng)過鍍硬鉻的處理，或者使用不銹鋼材料，以防指活塞桿的腐蝕，并且提高密封圈的耐磨性延長了壽命。 圖3-10為活塞桿的結構設計 圖3-10 活塞桿 1.直徑與氣缸導向套配合，其公差取f8

64、2.16軸段對14軸段的同軸度誤差 不大于0.02mm 3.30軸端面對16軸線的垂直度誤 差不大于0.02mm 4.16軸表面鍍鉻、拋光，鉻層厚度 0.01~0.02mm 5.熱處理：調(diào)質(zhì)30~35HRC 3.2.5 活塞的設計　 活塞是氣缸中的重要的受壓力器件，為防止活塞在氣缸中的左右兩腔內(nèi)有相互竄氣現(xiàn)象的發(fā)生情況，所以必須設置有活塞的密封裝置，密封圈，活塞上還應裝有的耐磨環(huán)它不僅可以用來提高了氣缸的導向性，而且減少了活塞密封圈的磨擦與損耗，可以減少摩擦過程中的阻力。這里的耐磨環(huán)經(jīng)常使用的材料是聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?；钊膶挾冗x取和計算由密封圈的尺寸大小和

65、必要的滑動部分長度的大小來決定。如果滑動的部分非常的短，就會非常容易引起過早的磨擦損耗以及造成卡死的現(xiàn)象。這里選取活塞的材質(zhì)，通常選用鋁合金以及鑄鐵，當然小型缸的活塞選用要求不高有選擇用黃銅制成的。 活塞的尺寸設計與結構見圖3-11 此處設置有三個放置活塞墊圈的溝槽，用于活塞與缸筒的活動密封，防止漏氣另外在活塞端部設置有倒角便于導向?；钊w要求有一定的粗糙度具體粗糙度值見下圖3-11?；钊鈴綄钊麠U連接孔的同軸度誤差不大于0.02mm，活塞采用鑄鐵材料制成活塞的大小及結構是經(jīng)過上面的計算得來的。 圖3-11活塞結構 1.活塞外徑對活塞桿連接孔的同軸度誤差不大于

66、0.02mm 2.兩端面對活塞軸線的垂直度誤差不大于0.04mm 3.鑄件不允許有砂眼、氣孔、舒松等缺陷 4.熱處理硬度應比崗筒低 3.2.6 前后蓋的結構設計 這里的端蓋上設置有進排氣通孔，當然有的還在端蓋內(nèi)部設置有其單獨的緩沖機構，用來緩沖工作行程中的各種沖擊。此外桿側端蓋上還要設有密封圈以及防塵墊圈，它們用來防止從活塞桿的地方向外漏氣并且可以防止外部灰塵混入缸內(nèi)部影響缸筒工作，以及造成不必要的磨損。在桿的側面端蓋上還應該設有導向滑套結構，用來以提高氣缸中活塞桿的導向精準度，并用來承受活塞桿上少量的徑向的負荷，減輕了活塞負擔，并且減小了活塞桿伸出時的彈性的變形量提高了活塞桿的工作精度并且能夠延長氣缸在使用時的壽命。導向套通常使用燒結含油合金、前傾銅鑄件。端蓋在以前常常選用的材料是可鍛鑄鐵，而現(xiàn)在常常改用鋁合金壓鑄長的活塞蓋不僅可以減輕重量并且可以防止生銹。 氣缸前蓋的機構及尺寸設計見圖3-12，氣缸后蓋的結構及尺寸設計簡圖3-13 圖3-12氣缸的前蓋結構及尺寸 1.汽缸蓋端面與軸線的垂直度不大于0