家用轎車（長安悅翔）真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì)【全套包含CAD圖紙、三維建模、畢業(yè)論文說明書】

家 用 轎 車 （ 長 安 悅 翔 ） 真 空 助 力 器的 改 進(jìn) 設(shè) 計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是家用轎車（長安悅翔）真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì)，汽車真空助力器是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件，它被廣泛地應(yīng)用在轎車和輕型車上作為制動(dòng)助力裝置。由于制動(dòng)真空助力器中膜片材料選擇與分隔皮膜的設(shè)計(jì)參數(shù)不當(dāng)，在使用過程當(dāng)中可能產(chǎn)生裂紋、制動(dòng)失靈、制動(dòng)時(shí)間長，真空助力器內(nèi)的負(fù)壓無法保持，導(dǎo)致制動(dòng)助力降低，制動(dòng)踏板變硬，在常規(guī)制動(dòng)操作條件下，制動(dòng)距離將變長，導(dǎo)致的交通事故。本次對長安悅翔真空助力器改進(jìn)設(shè)計(jì)主要從伺服膜片的材料上進(jìn)行選材，同時(shí)還對長安悅翔真空助力器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，結(jié)合長安悅翔真空助力器工作過程與其各種性能指標(biāo)，提出了幾個(gè)重要的工作原理，詳細(xì)地闡述了汽車真空助力器的性能指標(biāo)，給出了特性曲線的分析方法。關(guān)鍵詞：長安悅翔；真空助力器；改進(jìn)設(shè)計(jì)；伺服膜片包含有 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q401339828Family sedan (length Yuexiang) to improve the design of the vacuum boosterABSTRACTThe goal of this design is a family car (changan yue xiang) improvement design of vacuum booster car vacuum booster is a key part of automobile braking system, it is widely used in cars and light vehicle as a brake booster device. Because of braking vacuum booster diaphragm material selection and design parameters of separating skin membrane improper, cracks may be produced during the process of using, the brake failure, the braking time is long, the negative pressure cant keep inside the vacuum booster, results in the decrease of brake booster, brake pedal harden, under the condition of the conventional brake operation, braking distance will be longer, lead to traffic accidents. This design for changan yue xiang vacuum booster improvement from the servo diaphragm on the material selection, at the same time also to changan yue xiang structure to improve the design of vacuum booster, in combination with changan yue xiang the working process of the vacuum booster and its various performance indicators, puts forward several important works, in detail elaborated the performance of the automobile vacuum booster, the analysis method of the characteristic curve is given.Keywords: Changan yue xiang; Vacuum booster. Improved design; Servo film包含有 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985目 錄1 緒論 11.1 背景 .11.2 研究的意義與目的 .22 汽車真空助力器工作原理的研究 42.1 真空助力器的作用 42.2 汽車真空助力器的結(jié)構(gòu)及工作原理 .42.2.1 液壓管路聯(lián)接形式 42.2.2 真空助力器的工作原理 52.2.3 真空助力器的構(gòu)造與各個(gè)不同工作狀態(tài) 63 真空助力器的性能指標(biāo) 83.1 密封性 .83.2 空行程 .83.3 反應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間 .83.4 輸入 輸出特性 94 真空助力器的重要特性 .104.1 真空助力器的閥口的三個(gè)平衡位置的原理 104.2 真空助力器平衡位置的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的原理 104.3 實(shí)際的真空助力器的工作過程 104.4 反作用盤的核心作用和性能要求 115 制動(dòng)真空助力器的設(shè)計(jì) .135.1 制動(dòng)真空助力器的參數(shù)設(shè)計(jì) 135.1.1 助力比的確定 .135.1.2 伺服膜片直徑的確定: 165.1.3 回位彈簧抗力的確定: 165.2 制動(dòng)真空助力器的特性(曲線)計(jì)算 175.2.1 啟動(dòng)值 Fa 的確定 175.2.2 跳增值 JP 的確定 185.2.3 最大助力點(diǎn)的計(jì)算 .185.2.4 殘留值 Fa1 的確定 .195.2.5 返程曲線的描繪 195.3 裝配尺寸鏈的計(jì)算 205.4 錐簧剛度的計(jì)算 205.4.1 錐簧半徑每圈增量 .215.4.2 錐簧大圈壓死時(shí)抗力 f2： .215.4.3 錐簧小圈壓死時(shí)抗力 f1.225.4.4 錐簧大圈壓死后, 抗力與變形之間有下列關(guān)系: 225.5 制動(dòng)真空助力器的橡膠制品材料及過盈量的確定 225.6 部件鉚接的要求及強(qiáng)度計(jì)算 245.6.1 控制閥桿與空氣閥座的鉚接 .245.6.2 螺栓與殼體的鉚接: 245.6.3 前、后殼體收口，或旋合的連接強(qiáng)度： .25包含有 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q4013398285.6.4 護(hù)圈與助力盤的鉚接 .255.7 零部件強(qiáng)度的校核 255.7.1 靜載荷時(shí)單個(gè)螺栓強(qiáng)度的計(jì)算： .255.7.2 螺栓的疲勞強(qiáng)度計(jì)算: 266 長安悅翔真空助力器橡膠隔膜材料的改進(jìn) .286.1 技術(shù)要求 286.2 疲勞性能與硫化膠物理機(jī)械性能的關(guān)系 286.3 升 壓 曲 線 與 降 壓 曲 線 286.4 關(guān) 于 制 動(dòng) 真 空 助 力 器 標(biāo) 準(zhǔn) 曲 線 的 形 成 306.5 改 變 制 動(dòng) 真 空 助 力 器 的 助 力 比 對 助 力 器 性 能 的 影 響 317 長安悅翔真空助力器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì) .327.1 伺服膜片直徑的改進(jìn)設(shè)計(jì) 327.2 伺服氣室后外殼改進(jìn)設(shè)計(jì) 337.3 伺服氣室前外殼改進(jìn)設(shè)計(jì) 347.4 總裝配圖的改進(jìn)設(shè)計(jì) 357.5 伺服膜片的改進(jìn)設(shè)計(jì) 36結(jié)論 .38參考文獻(xiàn) .39致 謝 40附錄 .41本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）0家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 1本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 3本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）41 緒論1.1 背景我國汽車真空助力器研制和生產(chǎn)始于上世紀(jì)八十年代前中期,并在 1987 年制訂了我國的第一部關(guān)于汽車真空助力器的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。汽車真空助力器的發(fā)展像汽車行業(yè)其他的產(chǎn)品一樣走過了引進(jìn)、消化、吸收、改進(jìn)和創(chuàng)新的一個(gè)過程。但是,由于我國工業(yè)基礎(chǔ)的落后和理論研究的能力有限,關(guān)于汽車真空助力器相對系統(tǒng)的、且學(xué)術(shù)性較強(qiáng)的文獻(xiàn)資料直到上世紀(jì)九十年代初期才在一些重要的學(xué)術(shù)期刊中出現(xiàn)。而其他大多數(shù)的文章仍然只停留在維修層面上和加工工藝層面上的論述,或在汽車類書籍中的相關(guān)章節(jié)中泛泛而談。直到上個(gè)世紀(jì)末,一些關(guān)于汽車真空助力器的論文才開始較多的出現(xiàn)在重要的期刊中和書籍中,其中,還包括了一些關(guān)于汽車真空助力器實(shí)驗(yàn)臺(tái)研制的文章?？陀^地講,我國現(xiàn)有的關(guān)于真空助力器的理論水平和產(chǎn)品品質(zhì)同國外的理論研究成果和產(chǎn)品質(zhì)量相比較,還存在相當(dāng)大的差距。比較系統(tǒng)的和理論性較強(qiáng)的關(guān)于汽車真空助力器的研究文獻(xiàn)十分匿乏,這種現(xiàn)狀對我國真空助力器生產(chǎn)和研制企業(yè)提高真空助力器產(chǎn)品的品質(zhì)和開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)產(chǎn)品是十分不利的。雖然,我國已經(jīng)有很多生產(chǎn)汽車真空助力器的廠家,其中,不乏一些在國內(nèi)己經(jīng)頗有名氣的企業(yè)。例如萬向集團(tuán)、浙江亞太等企業(yè)。這些廠家具有幾十萬套的生產(chǎn)配套能力,并給數(shù)十家汽車廠配套。但仍然處于大而不強(qiáng)的狀態(tài)下,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品很少,其研發(fā)能力也十分有限。當(dāng)然,這和我國的工業(yè)基礎(chǔ)差,科技還不夠發(fā)達(dá),以及發(fā)達(dá)國家對我國的技術(shù)封鎖等諸多因素不無關(guān)系。在國際上,對真空助力器的相關(guān)理論進(jìn)行過研究的最知名的學(xué)者是美國加利福尼亞州大學(xué) Berkeley 分校的 Gerdes C.J.、Macirca D.B.和 Hedrick J.K.等幾名著名學(xué)者。在他們早期的研究中,特別是在他們的博士學(xué)位論文 56中,對反作用盤式的真空助力器數(shù)學(xué)模型的建立和控制方法作過詳細(xì)的研究。而且,在其后又進(jìn)行了一系列的研究,進(jìn)一步對其研究結(jié)果進(jìn)行了不斷地修正、補(bǔ)充和應(yīng)用,并在汽車的諸多控制領(lǐng)域方面取得了豐富的研究成果,這些研究成果為現(xiàn)代汽車?yán)碚摵推囍苿?dòng)系統(tǒng)的控制的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。目前,他們的研究成果仍然在被大多數(shù)的國內(nèi)、外汽車研究領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者所引用和借鑒。在真空助力器的生產(chǎn)和研發(fā)領(lǐng)域內(nèi),比較著名的企業(yè)是美國的天合公司。目前,美家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 5國天合公司已經(jīng)在我國的上海市設(shè)立了自己的研發(fā)中心和生產(chǎn)助力器的工廠。而日本的一些企業(yè),如精工公司等,也有自己設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品和設(shè)計(jì)理論。近年來,天合公司又成功地開發(fā)出一型帶有應(yīng)急事件處理功能的新型汽車真空助力器并逐步向市場推廣,標(biāo)志著具有復(fù)合功能和更多控制功能的真空助力器的問世,最具代表性的產(chǎn)品是一一系列的真空助力器。近年來,我國汽車工業(yè)科技人員在真空助力器的研發(fā)上也做了一些大膽的嘗試和創(chuàng)新。其中,浙江亞太機(jī)電股份有限公司取得的實(shí)用新型專利變助力比真空助力器就是一個(gè)典型的例子之一,該專利已經(jīng)為部分汽車廠的部分車型哈飛賽馬等提供配套。但是,總的來說,我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和實(shí)用意義比較顯著的產(chǎn)品的創(chuàng)新還有待進(jìn)一步的出現(xiàn)和提高。在學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi),對汽車真空助力器進(jìn)行系統(tǒng)研究的資料很少見,特別是深層次的研究成果很少,這種現(xiàn)狀對我國真空助力器的生產(chǎn)企業(yè)和整個(gè)汽車行業(yè)是非常不利的。 我國現(xiàn)有的關(guān)于真空助力器的標(biāo)準(zhǔn)是汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 307-1999 國家。原有的ZB T24003-87 真空助力器技術(shù)條件,ZB T24 004-87 真空助力器實(shí)驗(yàn)方法己經(jīng)為新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所取代。1.2 研究的意義與目的 正是帶著汽車技術(shù)變革的思考和我個(gè)人在汽車制動(dòng)系統(tǒng)研究經(jīng)歷,特別是在真空助力器領(lǐng)域的研究,對真空助力器進(jìn)行過改進(jìn)設(shè)計(jì),雖然曾取得過一定的成果,但仍然感到對汽車真空助力器的研究還有許多不足之處。特別是隨著汽車行業(yè)的發(fā)展,電子技術(shù)、控制技術(shù)對提高汽車零部件的品質(zhì)的要求和要求建立精確的數(shù)學(xué)模型來應(yīng)用于汽車的各種控制系統(tǒng)中去等要求。所以,我選取了汽車真空助力器改進(jìn)設(shè)計(jì)這個(gè)課題,并對汽車真空助力器的性能參數(shù)計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)改進(jìn)、技術(shù)要求和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制等各方面作進(jìn)一步深入的研究。隨著汽車制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,線控技術(shù)的出現(xiàn)和生態(tài)環(huán)保的要求使得電動(dòng)能源有可能取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)成為新的制動(dòng)能源。但是,其執(zhí)行元件仍然可以是真空助力器。事實(shí)上,在目前的電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)中,真空助力器仍然是制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件。雖然,近些年來我國從德國大眾、法國雷諾、美國通用、日本日產(chǎn)等外國汽車公司引進(jìn)了轎車,不少零配件的國產(chǎn)率也比較高,但引進(jìn)的主要是總成及零配件,沒有引進(jìn)開發(fā)技術(shù)。所以我國自行開發(fā)轎車的能力,跟發(fā)達(dá)國家相比差距還很大。本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）6在真空助力器的理論上存在的問題是在國內(nèi)尚且沒有一部完整的真空助力器的設(shè)計(jì)手冊及系統(tǒng)而深入的相關(guān)理論。部分重要的原理被忽視或未被發(fā)現(xiàn),缺乏一些必要的理論公式作為設(shè)計(jì)的依據(jù),在實(shí)驗(yàn)中所采集數(shù)據(jù)的處理方法缺乏統(tǒng)一的規(guī)范。所有這些問題,將嚴(yán)重影響我國企業(yè)對汽車真空助力器的設(shè)計(jì)能力的提高,也使得真空助力器的產(chǎn)品質(zhì)量缺乏必要的保證。在真空助力器的生產(chǎn)過程中,顯然提高生產(chǎn)效率是控制成本的最重要的因素。汽車真空助力器是一個(gè)氣動(dòng)部件,由許多不同材質(zhì)的零件組合而成,除金屬件外,活塞體是電木材質(zhì),而膜片和密封件及反作用盤都是橡膠件。一旦由于設(shè)計(jì)、制造或裝配不當(dāng)造成的失誤,想尋找其故障原因會(huì)非常困難而且耗時(shí)?，F(xiàn)場的唯一作法就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷可能發(fā)生問題的部件,并加以更替。但是,如果產(chǎn)品檢驗(yàn)仍然不合格,就得重新尋找其它有可能存在缺陷的部件,直到找到真正有問題的部件,使得真空助力器的密封檢驗(yàn)合格為止。而所依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)就是對真空助力器工作原理的了解和該企業(yè)質(zhì)量管理體系中提供的相關(guān)的技術(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。在現(xiàn)代的質(zhì)量管理體系中,有這樣一句已經(jīng)形成共識(shí)的名言產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的百分之八十是在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的。由此可見,只有全面了解真空助力器的工作原理和掌握其設(shè)計(jì)要領(lǐng),才能使生產(chǎn)企業(yè)提高生產(chǎn)和裝配效率,從而降低成本；同時(shí),才能給我國科技人員能夠研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車制動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)品提供良好的理論基礎(chǔ)。因此,選取汽車真空助力器總成的改進(jìn)設(shè)計(jì)來進(jìn)行課題的研究有其實(shí)在的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 72 汽車真空助力器工作原理的研究2.1真空助力器的作用乘用車和輕型商用車的制動(dòng)系統(tǒng)主要采用液壓作為傳動(dòng)媒介，與可以提供動(dòng)力源的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，其需要助力系統(tǒng)來輔助駕駛員進(jìn)行制動(dòng)。真空制動(dòng)助力系統(tǒng)也稱作真空伺服制動(dòng)系統(tǒng)，伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套由其他能源提供制動(dòng)力的助力裝置，使人力與動(dòng)力可兼用，即兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為制動(dòng)能源的制動(dòng)系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，因而在動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。2.2 汽車真空助力器的結(jié)構(gòu)及工作原理2.2.1 液壓管路聯(lián)接形式真空助力器液壓對角雙回路制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接如圖2.11.制動(dòng)踏板 2.真空助力器 3.制動(dòng)主缸 4.制動(dòng)管路5.制動(dòng)管路 6.前輪盤式制動(dòng)器 7.后輪鼓式制動(dòng)器 8.比例閥圖 2.1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)示意圖制動(dòng)主缸 3 的第一腔出油口通過比例閥與右前輪、左后輪的制動(dòng)管路 4 聯(lián)接相通。制動(dòng)主缸 3 的第二腔出油口通過比例閥與左前輪、右后輪的制動(dòng)管路 5 聯(lián)接相通。兩本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）8個(gè)制動(dòng)管路 4、5 呈交叉型對角線布置。這種液壓對角線雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)接形式，能保證在某一個(gè)回路出現(xiàn)故障時(shí)仍能得到總制動(dòng)效率的 50%。此處，這種制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且直行緊急制動(dòng)的穩(wěn)定性好。 2.2.2 真空助力器的工作原理 圖 2.2 真空助力器工作原理圖在非工作的狀態(tài)下,控制閥推桿回位彈簧將控制閥推桿推到右邊的鎖片鎖定位置, 真空閥口處于開啟狀態(tài),控制閥彈簧使控制閥皮碗與空氣閥座緊密接觸,從而關(guān)閉了空氣閥口。此時(shí)助力器的真空氣室和應(yīng)用氣室分別通過活塞體的真空氣室通道與應(yīng)用氣室通道經(jīng)控制閥腔處相通,并與外界大氣相隔絕。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后, 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管處的真空度（發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)壓）將上升至-0.0667MPA（即氣壓值為 0.0333MPA，與大氣壓的氣壓差為 0.0667MPA）。隨之，助力器的真空、應(yīng)用氣室的真空度均上升至-0.0667MPA，并處于隨時(shí)工作的準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí),制動(dòng)踏板被踏下,踏板力經(jīng)杠桿放大后作用在控制閥推桿上。首先, 控制閥推桿回位彈簧被壓縮,控制閥推桿連同空氣閥柱前移。當(dāng)控制閥推桿前移到控制閥皮碗與真空閥座相接觸的位置時(shí),真空閥口關(guān)閉。此時(shí)，助力器的真空、應(yīng)用氣室被隔開。此時(shí)，空氣閥柱端部剛好與反作用盤的表面相接觸。隨著控制閥推桿的繼續(xù)前家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 9移,空氣閥口將開啟。外界空氣經(jīng)過濾氣后通過打開的空氣閥口及通往應(yīng)用氣室的通道,進(jìn)入到助力器的應(yīng)用氣室(右氣室),伺服力產(chǎn)生。由于反作用盤的材質(zhì)（橡膠件）有受力表面各處的單位壓強(qiáng)相等的物理屬性要求，使得伺服力隨著控制閥推桿輸入力的逐漸增加而成固定比例(伺服力比)增長。由于伺服力資源的有限性,當(dāng)達(dá)到最大伺服力時(shí),即應(yīng)用氣室的真空度為零時(shí)(即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),伺服力將成為一個(gè)常量，不再發(fā)生變化。此時(shí)，助力器的輸入力與輸出力將等量增長；取消制動(dòng)時(shí),隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移。當(dāng)達(dá)到最大助力點(diǎn)時(shí)，真空閥口開啟后,助力器的真空、應(yīng)用氣室相通,應(yīng)用氣室的真空度將下降,伺服力減小,活塞體后移。就這樣隨著輸入力的逐漸減小,伺服力也將成固定比例(伺服力比)的減少,直至制動(dòng)被完全解除。2.2.3 真空助力器的構(gòu)造與各個(gè)不同工作狀態(tài)真空助力器結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。 1.閥桿 2.毛氈濾芯 3.防塵罩 4.彈簧座 5.推桿回動(dòng)彈簧 6.閥門彈簧 7.橡膠閥部件 8.密封圈部件 9.鎖止定位墊10.鎖片 11.后殼體 12.膜片 13.助力盤 14.回位簧座 15.回位簧 16.真空管 17.前殼體螺栓 18.空氣閥座 19.壓塊 20.反饋盤 21.后殼體螺栓 22.閥體 23.護(hù)圈 24.推桿座 25.鎖軸 26.主缸推桿 27.前殼體 28.加強(qiáng)板 29.推桿頭本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10圖 2.3 真空助力器結(jié)構(gòu)圖真空助力器的后殼體螺栓 21 固定在車身前圍板上，閥桿 1 與制動(dòng)踏板桿連接。真空助力器前殼體螺栓 17 與制動(dòng)主缸連接。助力器由前、后殼體 27、11 組成工作腔，由膜片 12、助力盤 13、閥體 22 共同組成助力器工作腔，并分成前、后（A、B）兩腔，前腔 A 真空管 16 接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的真空度，使助力器工作。后腔 B通過真空閥口 E 及空氣閥口 G 的開關(guān)，或與前腔相通，或與大氣相通，真空助力器工作腔與外界大氣隔絕。橡膠閥部件與閥體組成真空閥口 E，與空氣閥座組成空氣閥口G。真空助力器工作過程（1）未制動(dòng)時(shí)，真空助力器處于非工作狀態(tài)。在閥門彈簧 6 的作用下，橡膠閥部件 7緊壓在空氣閥座 18 的端面上，空氣閥口 G 被關(guān)閉，使 A 氣室和 B 氣室與外界空氣隔絕。此時(shí)真空閥口 E 面開啟，通往 A 氣室的通道 C 與通往 B 氣室的通道 D 相通，A、B 兩氣室壓力差為零。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，A、B 兩氣室的真空度絕對值與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管處相同。真空助力器工作過程（2）制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，踏板力 F1 推動(dòng)閥桿 1 連同空氣閥座 18 向左移動(dòng)，消除反饋盤 20 與壓塊 19 之間間隙后，壓縮反饋盤 20 并推動(dòng)主缸推桿 26 左移動(dòng)，使制動(dòng)主缸產(chǎn)生一定的液壓。與此同時(shí)，橡膠閥部件 7 在閥門彈簧 6 的作用下與閥體 22接觸，真空閥口 E 被關(guān)閉，A、B 兩氣室被隔絕，閥桿 1 繼續(xù)左移，空氣閥座 18 在閥桿1 的作用下與橡膠閥部件 7 脫離，空氣閥口 G 打開。外界空氣經(jīng)毛氈濾芯 2 和通道 D 進(jìn)入 B 氣室。這時(shí) A、B 兩氣室之間產(chǎn)生壓力差。于是在主缸推桿上產(chǎn)生助推力。真空助力器工作過程（3）當(dāng)踏板力達(dá)到一定值時(shí)，閥桿 1 也停止左移，由于兩腔壓力差的存在，而整個(gè)閥體部件與膜片 12 與助力盤 13 一起繼續(xù)向左移，這時(shí)空氣閥口 G 逐漸關(guān)閉，于是出現(xiàn)了真空閥口 E 和空氣閥口 G 同時(shí)關(guān)閉的平衡狀態(tài)。此時(shí)主缸推桿 26 作用于反饋盤上的力與閥桿 1 和閥體部件作用于反饋盤上的合力相平衡，當(dāng) B 腔氣壓達(dá)到大氣壓時(shí)，助力器達(dá)到最大助力點(diǎn)。真空助力器工作過程（4）解除制動(dòng)時(shí)，在主缸回位簧力的作用下，推動(dòng)閥體部件右移，使真空閥口 E 打開，助力器的 A、B 兩氣室相通，這時(shí) A、B 兩腔均成為真空狀態(tài)，膜片 12、助力盤 13 和閥家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 11體 22 在回位彈簧 15 的作用下，推回到原始位置，制動(dòng)主缸即解除制動(dòng)狀態(tài)。若真空助力器失效或真空管路無真空度時(shí)，踏板上閥桿通過空氣閥座直接推動(dòng)閥體和主缸推桿 26 向左移動(dòng)，使制動(dòng)主缸產(chǎn)生制動(dòng)壓力。3 真空助力器的性能指標(biāo)3.1 密封性真空助力器是通過操縱制動(dòng)踏板改變真空閥和空氣閥的開啟與關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)而控制制動(dòng)膜片兩邊的壓力差來起到助力作用的。密封性不好，不能形成壓力差或壓力差較小，助力器就無法正常工作，所以密封性是真空助力器最基本也是最重要的評價(jià)指標(biāo)。真空助力器密封性檢測有靜密封性能檢測和動(dòng)密封性能檢測兩項(xiàng)。靜密封性是指真空助力器處于非工作狀態(tài)時(shí)的密封性，又稱為非工作密封性。此時(shí)真空閥口打開，前、后氣室相通，兩氣室的真空度相同，空氣閥口關(guān)閉，助力器內(nèi)部與外界大氣相隔絕。靜密封性檢測的目的是確定助力器與外界的密封是否合格。動(dòng)密封性是指真空助力器工作時(shí)的密封性，分為最大助力點(diǎn)以下密封性和最大助力點(diǎn)以上密封性(簡稱“點(diǎn)下”和“點(diǎn)上”密封性)。最大助力點(diǎn)以下密封性是指助力器前后氣室和后氣室與外界大氣存在壓差時(shí)的密封性，此時(shí)真空助力器的真空閥與空氣閥都處于關(guān)閉狀態(tài)。最大助力點(diǎn)以上密封性是指助力器前后氣室相分隔，后氣室與外界相通，后氣室為大氣壓時(shí)的密封性，此時(shí)真空閥關(guān)閉，空氣閥完全打開。對真空助力器的動(dòng)密封進(jìn)行檢測，可以測出助力器前、后氣室的密封是否合格。3.2 空行程空行程是指從助力器輸入推桿由靜止位置開始，位移到助力器的輸出桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的行程。空行程過大或過小，都對真空助力器性能產(chǎn)生影響?？招谐踢^大，則緊急制動(dòng)時(shí)所需時(shí)間較多，影響到行車安全性;空行程過小，會(huì)使駕駛員沒有“腳感”，或一些誤操作亦會(huì)引起真空助力器工作，從而影響正常行車。空行程的大小，在一定程度上可以反應(yīng)真空助力器設(shè)計(jì)的合理性，所以它也是性能評價(jià)指標(biāo)之一。3.3 反應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）12反應(yīng)時(shí)間是指在真空助力器的正常工作條件下，快速制動(dòng)，從加力到最大助力點(diǎn)的 97%所用的時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間是檢測真空助力器的工作靈敏性。反應(yīng)時(shí)間這一靈敏性要求主要考核真空助力器的輸入力推桿在一定速度、一定位移、一定負(fù)荷條件下動(dòng)作的靈敏性。釋放時(shí)間是體現(xiàn)真空助力器在解除工作狀態(tài)時(shí)輸入力推桿的復(fù)位速度，也是防止制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)解除制動(dòng)時(shí)的滯后現(xiàn)象的重要性能指標(biāo)。3.4輸入輸出特性真空助力器的輸入一輸出特性用真空助力器特性曲線來表示，它反應(yīng)輸入力與輸出力之間的關(guān)系，即制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸輸出液壓力之間的關(guān)系，是評價(jià)真空助力器基本性能的主要方式。家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 134 真空助力器的重要特性4.1 真空助力器的閥口的三個(gè)平衡位置的原理汽車真空助力器在工作過程中存在著三個(gè)平衡位置，在加載時(shí)（或制動(dòng)時(shí)）空氣閥口處于若即若離狀態(tài)，此時(shí)控制閥在空氣閥口處于無形變，而真空閥口處于關(guān)閉狀態(tài)，控制閥在真空閥口處有形變。在卸載時(shí)（或取消制動(dòng)時(shí)）真空閥口處于若即若離的狀態(tài)，此時(shí)控制閥在真空閥口處無形變，而空氣閥口處于關(guān)閉狀態(tài)，控制閥在空氣閥口處有形變。當(dāng)制動(dòng)穩(wěn)定在某一時(shí)刻，輸入力不再變化時(shí)（即助力器處于無運(yùn)動(dòng)趨勢的狀態(tài)），空氣閥口和真空閥口均處關(guān)閉狀態(tài)，控制閥在真空閥口處和空氣閥口處均有形變。這就是助力器在工作狀態(tài)下的三個(gè)平衡位置。4.2 真空助力器平衡位置的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的原理助力器在工作過程中的平衡位置的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的原理。這是一個(gè)極容易被忽視的原理，也是在結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到的重要原理。當(dāng)加載結(jié)束的瞬間，助力器將由加載平衡位置向制動(dòng)穩(wěn)定態(tài)平衡位置轉(zhuǎn)換，即控制閥在空氣閥口由無形變向有形轉(zhuǎn)換。此時(shí)，空氣閥口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工質(zhì)量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴(yán)格的考驗(yàn)。當(dāng)卸載開始的瞬間，助力器將由制動(dòng)穩(wěn)定態(tài)平衡位置向卸載平衡位置轉(zhuǎn)換，即控制閥在真空閥口由有形向無形變轉(zhuǎn)換。此時(shí)，真空閥口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工質(zhì)量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴(yán)格的考驗(yàn)。4.3 實(shí)際的真空助力器的工作過程實(shí)際的工作過程與理想的工作過程是有所不同的。在核心尺寸鏈為間隙配合的條件下，結(jié)合工作狀態(tài)的三個(gè)平衡位置的理論。真空助力器的實(shí)際的工作過程是：制動(dòng)時(shí),制動(dòng)踏板被踏下。踏板力經(jīng)過杠桿的放大后作用在控制閥推桿上。首先,推桿回位彈簧被壓縮,控制閥推桿連同空氣閥柱前移。當(dāng)控制閥推桿前移到控制閥皮碗與真空閥本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14座相接觸的位置時(shí),真空閥口關(guān)閉，控制閥的真空閥口處從剛剛接觸直到產(chǎn)生形變。此時(shí)，真空、應(yīng)用氣室被隔開,控制閥推桿繼續(xù)前移使得空氣閥口處于即將開啟狀態(tài)。此時(shí)，控制閥的空氣閥口處已經(jīng)沒有形變。此處是助力器升壓時(shí)的平衡位置，此時(shí)空氣閥柱端部還沒有與反作用盤的主面相接觸。隨著控制閥推桿的繼續(xù)前移,空氣閥將開啟。外界空氣經(jīng)過濾氣后通過打開的空氣閥口及通過到應(yīng)用氣室的通道,進(jìn)入到助力器的應(yīng)用氣室(右氣室),伺服力產(chǎn)生。由于反作用盤的主面沒有與控制閥的端部接觸，因此，助力器還沒有達(dá)到平衡。而空氣進(jìn)入到應(yīng)用氣室產(chǎn)生的伺服力使得反作用盤的副面受力，于是反作用盤的主面隆起，直到副面上產(chǎn)生的伺服力的大小使得主面隆起的高度達(dá)到與控制閥的端面接觸時(shí)，助力器初始平衡位置建立。然后，隨控制閥推桿輸入力的逐漸增加而伺服力成固定比例(伺服力比)增長。由于伺服力資源的有限性,當(dāng)達(dá)到最大伺服力時(shí),即應(yīng)用氣室的真空度為零時(shí)(應(yīng)用氣室氣壓為一個(gè)大氣壓),伺服力將不再發(fā)生變化。此時(shí)助力器的輸入力與輸出力將等量增長，隆起的主面將在控制閥力的作用下，逐漸減小隆起的高度，當(dāng)達(dá)到足夠到的輸入力時(shí)，反作用盤的主面甚至開始下凹，此時(shí)的空氣閥口處打開的間隙越來越大，助力器的應(yīng)用氣室與外界空氣完全相通；取消制動(dòng)時(shí),隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移，伺服力仍然是個(gè)固定值，控制閥口開啟的間隙越來越小直到退后到空氣閥口剛好關(guān)閉并隨之產(chǎn)生形變。注意此處的位置并不是降壓過程的平衡位置。隨著輸入力的繼續(xù)減小,真空閥口將處于即將開啟的狀態(tài)，此時(shí)的真空助力器的控制閥才處于降壓過程中的平衡位置。我們注意到升壓時(shí)的平衡位置與降壓時(shí)的平衡位置存在一個(gè)的差值，這個(gè)差值就是控制閥在真空閥口和空氣閥口處的兩個(gè)形變值的和，即 。由于核心尺寸鏈?zhǔn)情g隙配合，此差值使得反作用盤在助力器降壓過程中需要更大隆起高度來實(shí)現(xiàn)平衡。真空閥口開啟后,助力器的真空、應(yīng)用氣室相通,應(yīng)用氣室的真空度將下降,伺服力減小,活塞體后移。在連續(xù)的降壓過程中，控制閥的空氣閥口處始終有形變，而控制閥的真空閥口一直處于無形變（即若即若離的狀態(tài)）。直到反作用盤的主面作用力接近為零。此時(shí)，助力器達(dá)到了最后的平衡位置。如果控制閥推桿繼續(xù)后退，助力器的平衡被打破，恢復(fù)到初始的狀態(tài)。這就是真空助力器的一次密封檢驗(yàn)(或者說，一次常規(guī)的制動(dòng)過程)中真空助力器工作的詳細(xì)過程， 了解這個(gè)過程對于理解真空助力器的特性曲線的各性能參數(shù)的理解是至關(guān)重要的。4.4 反作用盤的核心作用和性能要求 家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 15在真空助力器的工作過程中，反作用盤起著極其重要的作用。真空助力器的工作原理要求，當(dāng)空氣閥口開啟的瞬間，空氣閥柱端面要?jiǎng)偤糜|到反作用盤的主面上。又由于反作用盤的材質(zhì)有要求受力表面各處壓強(qiáng)相等的特性，使得伺服力隨著控制閥推桿輸入力的逐漸變化而成固定比例(伺服力比)關(guān)系變化。反作用盤的主面與副面同時(shí)受力，且受力的大小與主面和副面的面積成正比。此時(shí)，助力器的隨動(dòng)性最好，反作用盤的使用壽命長。但是，這種理想狀態(tài)在現(xiàn)實(shí)中是很難實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)合理的助力器（間隙配合）的反作用盤又起到了補(bǔ)償作用。當(dāng)空氣閥口開啟的瞬間，空氣閥柱端面沒能觸到反作用盤的主面上，它們之間還有一定的間隙。這時(shí)空氣閥口開啟，助力器的應(yīng)用氣室進(jìn)氣，產(chǎn)生伺服力，反作用盤的副面受力，主面將隆起。當(dāng)主面隆起的高度能夠補(bǔ)償了空氣閥柱與反作用盤主面之間的間隙時(shí)，助力器達(dá)到了平衡狀態(tài)。反之，設(shè)計(jì)不合理助力器當(dāng)空氣閥柱端面觸到反作用盤主面上時(shí), 空氣閥未能開啟,這時(shí)反作用盤的主面由于受力而凹下，而副面相對隆起,直到反作用盤的副面隆起的高度能夠使空氣閥口開啟時(shí), 助力器才達(dá)到平衡狀態(tài)。 反作用盤材質(zhì)具有的這種即要求受力表面各處壓強(qiáng)相等又能夠產(chǎn)生形變的材質(zhì)特征是真空助力器工作原理的核心原理之一。因此，對反作用盤的性能要求如下：良好的密封性。反作用盤的過盈量要適當(dāng)，過盈量太小不能保證密封性；過盈量太大，反作用盤側(cè)面的摩擦力加大,影響助力器的工作性能。良好的形變能力。反作用盤的材質(zhì)和形狀要有利于反作用盤的形變。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）165 制動(dòng)真空助力器的設(shè)計(jì)5.1 制動(dòng)真空助力器的參數(shù)設(shè)計(jì)制動(dòng)真空助力器的參數(shù)設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容:A.助力比的確定;B.伺服膜片直徑的確定;C.回位彈簧抗力的確定;D.與制動(dòng)主缸相匹配后輸出壓力的關(guān)系.5.1.1 助力比的確定制動(dòng)真空助力器的助力比是指助力器的輸出力與輸入力之比。家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 17圖 5.1 膜片制動(dòng)真空助力器結(jié)構(gòu)圖制動(dòng)真空助力器的助力比與制動(dòng)系統(tǒng)中的踏板力、杠桿比、制動(dòng)主缸直徑、制動(dòng)所需最大液壓之間存在下列關(guān)系：(5.1)214/.DIFPTP-最大液壓(MPa)F-踏板力(N)I-踏板杠桿It-助力比D-制動(dòng)主缸直徑(mm) 1-助力器效率(0.95)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）18 2-制動(dòng)主缸效率(0.96)則助力器的助力比可以用下式計(jì)算：(5.2)122/4/IFPDIT其中:踏板力推薦值 F500N(GB 7258-2012 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件)當(dāng)采用真空助力器時(shí)，應(yīng)按下列選取 F轎車 200-250(N)貨車 300-350(N)最大450(N)長安悅翔車的制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)為：最大液壓: 9MPa. 主缸直徑根據(jù)表 5-1 選:22.22mm杠桿比設(shè)為:4.23 （該值在 3-5 之間，越小越好）真空度 P0為：0.0667MPa同步附著系數(shù) ：0.8 8 表 5.1 按日本 MAZDA 的標(biāo)準(zhǔn)選取主缸直徑活塞滑動(dòng)阻力的標(biāo)準(zhǔn)值（Nkgf)主缸孔徑 D（mm英寸） 無真空排放 有真空排放 理論計(jì)算值17.4611/16 646.5 - 24N19.053/4 747.5 11311.5 28.5N20.6413/16 747.5 - 33.5N22.227/8 788 11812 39N23.8115/16 - 14214.5 44.5N25.41 14715 - 51N26.9911/16 14715 - 57N28.5811/8 14715 - 64N家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 1930.1613/16 14715 - 72N如加裝助力器請計(jì)算其助力比 （5.3）62.395.023.45/ TI該助力器的助力比應(yīng)為 IT=3.33根據(jù) ECE 法規(guī)，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度為 0.3 時(shí)，制動(dòng)真空助力器失效(即助力比為 1)，該時(shí)的踏板力不得大于 500N。當(dāng)助力器失效時(shí)的踏板力為:（5.4） 1202/D/4PF其中:P 0是當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度為 0.3 時(shí)的制動(dòng)液壓。P0值的選取可參考下列公式近似計(jì)算。Ps = P/0.3 （5.5）P-制動(dòng)管路最大液壓(Mpa)-設(shè)計(jì)的最大同步附著系數(shù)試計(jì)算該制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度為 0.3 時(shí)的管路壓力，及當(dāng)助力器失效時(shí)的制動(dòng)踏板力：Ps = 7/0.80.3 = 3.4(Mpa) （5.6） 則當(dāng)助力器失效時(shí)的踏板力為:（5.7）NF5034195.023.46./ 所以助力比為 3.33 滿足設(shè)計(jì)要求。 5.1.2 伺服膜片直徑的確定:助力器的伺服膜片的直徑與使用的真空度、助力比、踏板力之間存在下列之間關(guān)系:（5.8）02s4)1(DPIFItDS -伺服膜片直徑 (mm)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20P0 -使用的真空度P0 = 0.0667MPa試計(jì)算使用該助力器的伺服膜片的直徑：伺服膜片直徑為:（5.9）)23006745)13(Ds m（伺服膜片直徑的計(jì)算結(jié)果應(yīng)按下表系列化來確定表 5.2 膜片直徑選定表mm 153 165 205 228 254 267 305in 6 6.5 8 9 10 10.5 12按表確定為 254(mm) 助力器5.1.3 回位彈簧抗力的確定: 制動(dòng)真空助力器的回位彈簧的主要作用是保證控制閥體的迅速回位。因此，其抗力值應(yīng)盡可能取較大值，以提高返程時(shí)間的指標(biāo)。但由于其抗力值直接影響助力器的輸出效率(0.95)，因此制動(dòng)真空助力器回位彈簧的抗力(F1) 與助力器的最大輸出力(F)存在下列關(guān)系:F = FItIF1 = F 0.05 (5.10)承上例 計(jì)算該助力器的回位彈簧的抗力：F1 = 2504.233.60.05 = 191(N) （5.11）回位彈簧的預(yù)裝抗力應(yīng)為: F1 d 時(shí), 簧圈最終將被壓在一個(gè)平面上。5.4.2 錐簧大圈壓死時(shí)抗力 f2：(5.15)NrnHdGf40)5041(53237)(2042H0-錐簧的自由高度(mm)H3-錐簧全壓縮高度(mm)當(dāng) K d 時(shí):(5.16)2423rdGf - 錐簧螺旋角(5.17) 5.12934-6)(120rndH5.4.3 錐簧小圈壓死時(shí)抗力 f1(5.18) NrnHdGf8.153091427)(213041