真空助力器.docx

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1、中华人民共和国教育部东北林业大学毕业设计设计题目：CA6460型汽车真空助力器设计学生：焦博指导教师：朱宝全讲师学院：交通学院专业：交通运输类车辆工程2005级2班2009年6月东北林业大学毕业设计任务书设计题目CA6460型汽车真空助力器设计指导教师朱宝全讲师专业（班级）交通运输类车辆工程2005级2班学生焦博2009年1月3日CA6460型汽车真空助力器设计摘要汽车真空助力器是汽车制动系统中的一个关键部件,它被广泛地应用在轿车和轻型车上作为制动助力装置。由于真空助力器对行车的平安起着至关重要的作用，所以一直是汽车制动系统研究的焦点之一。本课题是对汽车真空助力器进行设计，在本设计中，将详细阐

2、述真空助力器的工作原理，在理论上推导出重要的性能参数的计算公式。此设计给出如何评价真空助力器特性曲线的方法，并结合结构图详细说明。关键词：汽车真空助力器。性能参数，特性曲线，结构图CA6460-baseddesignofautomobilevacuumboosterAbstractTheautomobilevacuumboosterisakeycomponentinautomobilebrakingsystem,itiswidelyappliedonthepassengervehicleandthelightvehicle,takingthebrakeboostinstallment.Beca

3、usethevacuumboosterplaystheimportantroleinthedrivingsecurity,thenithasbeenoneofthefocaloftheautomobilebrakingsystemresearch.Thistopiccarriesonthedesigntotheautomobilevacuumbooster,inthisdesign,elaboratesvacuumboostersprincipleofworkindetail.Thedesigninferstheformulaoftheimportantperformanceparameter

4、theoretically,andStatesthemethodWhichevaluatethevacuumboostercharacteristiccurve,thenitexplainstheparallelconnectioncombinesthecompositionindetail.Keywords：Automobilevacuumbooster;PerfOrmanCeparameter;characteristiccurve;structuredrawing摘要Abstract1绪论1本课题的研究的现实背景11.2 本设计的意义21.3 本设计的研究方法22汽车真空助力器工作原理的

5、研究42.1 反作用盘式的真空助力器结构42.2 反应盘的作用5真空助力器在理想状态的工作原理5真空助力器核心尺寸链的设计62.5真空助力器的阀口的三个平衡位置的原理6真空助力器两个平衡位置的概念63真空助力器的性能参数的计算7真空助力器的力学方程式7真空助力器的性能参数的计算7真空助力器的始动力7真空助力器的系统始动力8助力器的跳跃值8助力器参数计算8104真空助力器关键零件尺寸设计12橡胶反作用盘设计12125总结13参考文献附录致谢CA6460型汽车真空助力器设计1绪论1. 1本课题的研究的现实背景汽车，30几年前美国的Bendix公司成功地研制了反作用盘式的真空助力器并从此得到了广泛的

6、应用。现在，该类型的真空助力器作为助力装置己经被广泛使用在各种档次的轿车和轻型车的制动系统和离合系统上。由于真空助力器是制动系统的动力部件，它的性能和品质的好坏对行车的平安有极为重要的影响，因此，一直是汽车制动系研究的焦点之O在汽车工业历史上，曾经出现过很多种结构的汽车真空助力器，而开展到今天被市场认可和大量使用的根本是美国Bendix公司的反作用盘式的真空助力器，本课题所设计的对象均指反作用盘式的真空助力器。我国汽车真空助力器研制和生产始于上世纪八十年代前中期，并在1987年制订了我国的第一部关于汽车真空助力器的汽车行业标准。汽车真空助力器的开展像汽车行业其他的产品一样走过了引进、消化、吸收

7、、改良和创新的一个过程。但是,由于我国工业根底的落后和理论研窕的能力有限，关于汽车真空助力器相对系统的、且学术性较强的文献资料直到上世纪九十年代初期才在一些重要的学术期刊中出现。而其他大多数的文章仍然只停留在维修层面上和加工工艺层面上的论述,或在汽车类书籍中的相关章节中泛泛而谈。直到上个世纪末，一些关于汽车真空助力器的论文才开始较多的出现在重要的期刊中和书籍中，其中，还包括了一些关于汽车真空助力器实验台研制的文章。客观地讲，我国现有的关于真空助力器的理论水平和产品品质同国外的理论研究成果和产品质量相比拟，还存在相当大的差距。比拟系统的和理论性较强的关于汽车真空助力器的研究文献十分匮乏，这种现状

8、对我国真空助力器生产和研制企业提高真空助力器产品的品质和开发具有自主知识产权的相关产品是十分不利的。虽然，我国已经有很多生产汽车真空助力器的厂家，其中，不乏一些在国内已经颇有名气的企业。例如：万向集团、浙江亚太等企业。这些厂家具有几十万套的生产配套能力，并给数十家汽车厂配套。但仍然处于大而不强的状态下，具有自主知识产权的产品很少，其研发能力也十分有限。当然，这和我国的工业根底差，科技还不够兴旺，以及兴旺国家对我国的技术封锁等诸多因素不无关系。在国际上,对真空助力器的相关理论进行过研究的最知名的学者是美国加利福尼亚州大学Berkeley分校的GerdesC.J.、MaciucaD.B.和Hedr

9、ickJ.K.等几名著名学者。在他们早期的研究中，特别是在他们的博士学位论文中，对反作用盘式的真空助力器数学模型的建立和控制方法作过详细的研窕。而且，在其后又进行了一系列的研究，进一步对其研究结果进行了不断地修正、补充和应用，并在汽车的诸多控制领域方面取得了丰富的研窕成果，这些研究成果为现代汽车理论和汽车制动系统的控制的研究奠定了良好的根底。目前，他们的研究成果仍然在被大多数的国内、外汽车研究领域内的学者所引用和借鉴。在真空助力器的生产和研发领域内，比拟著名的企业是美国的天合公司(TRWAutomotive)O目前美国天合公司已经在我国的上海市设立了自己的研发中心和生产助力器的工厂。而口本的一

10、些企业，如AiSin精工公司等，也有自己设计的系列产品和设计理论。近年来，天合公司又成功地开发出DUaI-Rate型带有应急事件处理功能的新型汽车真空助力器并逐步向市场推广，标志着具有复合功能和更多控制功能的真空助力器的问世，最具代表性的产品是1.SC130T-HEDR-F系列的真空助力器。近年来，我国汽车工业科技人员在真空助力器的研发上也做了一些大胆的尝试和创新。其中，浙江亚太机电股份取得的实用新型专利变助力比真空助力器就是一个典型的例子之一，该专利已经为局部汽车厂的局部车型(哈飞赛马等)提供配套。但是，总的来说，我国具有自主知识产权和实用意义比拟显著的产品的创新还有待进一步的出现和提高。在

11、在学术领域内，对汽车真空助力器进行系统研究的资料很少见，特别是深层次的研究成果很少，这种现状对我国真空助力器的生产企业和整个汽车行业是非常不利的。我国现有的关于真空助力器的标准是汽车行业标准QC/T307-1999国家。原有的ZBT24003-87真空助力器技术条件，ZBT24004-87真空助力器实验方法已经为新的技术标准所取代。1.2 本设计的意义随着汽车制动技术的开展,线控技术的出现和生态环保的要求使得电动能源有可能取代燃油发动机成为新的制动能源。但是，其执行元件仍然可以是真空助力器。事实上，在目前的电动汽车制动系统的研发中，真空助力器仍然是制动系统的执行元件。虽然,近些年来我国从德国群

12、众、法国雷诺、美国通用、日本日产等外国汽车公司引进了轿车,不少零配件的国产率也比拟高,但引进的主要是总成及零配件,没有引进开发技术。所以我国自行开发轿车的能力，跟兴旺国家相比差距还很大。在真空助力器的理论上存在的问题是：在国内尚且没有一部完整的真空助力器的设计手册及系统而深入的相关理论。局部重要的原理被无视或未被发现,缺乏一些必要的理论公式作为设计的依据，在实验中所采集数据的处理方法缺乏统一的标准。所有这些问题，将严重影响我国企业对汽车真空助力器的设计能力的提高,也使得真空助力器的产品质量缺乏必要的保证。在真空助力器的生产过程中，显然提高生产效率是控制本钱的最重要的因素。汽车真空助力器是一个气

13、动部件，由许多不同材质的零件组合而成，除金属件外，活塞体是电木材质，而膜片和密封件及反作用盘都是橡胶件。一旦由于设计、制造或装配不当造成的失误，想寻找其故障原因会非常困难而且耗时。现场的唯一作法就是：根据经验来判断可能发生问题的部件，并加以更替；但是，如果产品检验仍然不合格，就得重新寻找其它有可能存在缺陷的部件，直到找到真正有问题的部件，使得真空助力器的密封检验合格为止。而所依据的经验就是对真空助力器工作原理的了解和该企业质量管理体系中提供的相关的技术统计数据。在现代的质量管理体系中，有这样一句己经形成共识的名言：产品质量缺陷的百分之八十是在设计中产生的。由此可见，只有全面了解真空助力器的工作

14、原理和掌握其设计要领,才能使生产企业提高生产和装配效率，从而降低本钱；同时，才能给我国科技人员能够研制出具有自主知识产权的汽车制动系统的产品提供良好的理论根底。1.3 本设计的研究方法在本课题的研究中，主要草考现有的其他助力器的设计参数和标准，结合理论分析和逻辑推理等正设计的方法来进一步完善本设计1.4 本设计的内容和目的(1)汽车的真空助力器结构和一些原理(2)汽车真空助力器的性能参数的计算(3)汽车真空助力器的性能曲线(4)汽车真空助力器的参数2汽车真空助力器工作原理的研究本章将从汽车的结构出发，阐述真空助力器在工作过程中的根本原理2.1反作用盘式的真空助力器结构反作用盘式的真空助力器可分

15、为：单膜片的真空助力器和双膜片的真空助力器。本课题设计的是单膜片真空助力器图2.1所示的是一个单膜片汽车真空助力器的结构总成。图真空助力器的结构示意图在非工作的状态下，输入力推杆回位弹簧将输入力推杆推到右边的锁片锁定位置，真空阀处于开启状态，控制阀弹簧使控制皮碗与空气阀座紧密接触，从而关闭了空气阀口。此时助力器的前、后腔分别通过通道A与通道B经控制阀腔处相通，并与外界大气相隔绝，发动机起动后，助力器的前、后腔的真空度均上升至0.0667MPa。在理想状态下，真空助力器的工作过程及原理如下：制动时，制动踏板被踏下，踏板力经杠杆放大后作用在输入力推杆上。首先，推杆回位弹簧被压缩，输入力推杆连同空气阀柱前移，当前移到控制阀皮碗与真空阀座相接触的位置时，真空阀关阀。此时前、后腔被隔开，输入力推杆继续前移至空气阀即将开启处，此处是助力器升压时的平衡位置，此时空气阀柱端部应刚好与反应盘相接触；随着控制阀推杆的继续前移，空气阀开启，外界空气经过滤后通过翻开的空气阀口及通道B,进入到助力器的后腔，伺服力产生。由于反应盘的材质有要求受力外表各处压强相等的特性,使得伺服力随控制阀推杆输入力的逐渐增加而成固定比例（伺服力比）增长，从而使制动时具有良好的随动性和操纵感。由于伺服力资源的有限性，当到达最大伺服力时，即后腔的真空度为零时，伺服力将成为一个常量，此时助力器的输入力与输出力将等量增长。取消制动