家 用 轎 車 （ 長 安 悅 翔 ） 真 空 助 力 器的 改 進(jìn) 設(shè) 計摘要本次設(shè)計的目標(biāo)是家用轎車（長安悅翔）真空助力器的改進(jìn)設(shè)計，汽車真空助力器是汽車制動系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵部件，它被廣泛地應(yīng)用在轎車和輕型車上作為制動助力裝置。由于制動真空助力器中膜片材料選擇與分隔皮膜的設(shè)計參數(shù)不當(dāng)，在使用過程當(dāng)中可能產(chǎn)生裂紋、制動失靈、制動時間長，真空助力器內(nèi)的負(fù)壓無法保持，導(dǎo)致制動助力降低，制動踏板變硬，在常規(guī)制動操作條件下，制動距離將變長，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)計主要從伺服膜片的材料上進(jìn)行選材，同時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，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；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 can't 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)時間和釋放時間 .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平衡位置的原理 104.2 真空助力器平衡位置的動態(tài)轉(zhuǎn)換的原理 104.3 實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 制動真空助力器的設(shè)計 .135.1 制動真空助力器的參數(shù)設(shè)計 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 制動真空助力器的特性(曲線)計算 175.2.1 啟動值 Fa 的確定 175.2.2 跳增值 JP 的確定 185.2.3 最大助力點的計算 .185.2.4 殘留值 Fa1 的確定 .195.2.5 返程曲線的描繪 195.3 裝配尺寸鏈的計算 205.4 錐簧剛度的計算 205.4.1 錐簧半徑每圈增量 .215.4.2 錐簧大圈壓死時抗力 f2： .215.4.3 錐簧小圈壓死時抗力 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 靜載荷時單個螺栓強(qiáng)度的計算： .255.7.2 螺栓的疲勞強(qiáng)度計算: 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 真 空 助 力 器 標(biāo) 準(zhǔn) 曲 線 的 形 成 306.5 改 變 制 動 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 .327.1 伺服膜片直徑的改進(jìn)設(shè)計 327.2 伺服氣室后外殼改進(jìn)設(shè)計 337.3 伺服氣室前外殼改進(jìn)設(shè)計 347.4 總裝配圖的改進(jìn)設(shè)計 357.5 伺服膜片的改進(jìn)設(shè)計 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）0家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計 1本科畢業(yè)論文（設(shè)計）2家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計 3本科畢業(yè)論文（設(shè)計）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驗臺研制的文章?？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 [5][6]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)碚摵推囍苿酉到y(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 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)計的系列產(chǎn)品和設(shè)計理論。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用新型專利變助力比真空助力器就是一個典型的例子之一,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,我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)和實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 真空助力器實驗方法己經(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)變革的思考和我個人在汽車制動系統(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,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)計這個課題,并對汽車真空助力器的性能參數(shù)計算方法、結(jié)構(gòu)改進(jìn)、技術(shù)要求和實驗臺的研制等各方面作進(jìn)一步深入的研究。隨著汽車制動技術(shù)的發(fā)展,線控技術(shù)的出現(xiàn)和生態(tài)環(huán)保的要求使得電動能源有可能取代燃油發(fā)動機(jī)成為新的制動能源。但是,其執(zhí)行元件仍然可以是真空助力器。事實上,在目前的電動汽車制動系統(tǒng)的研發(fā)中,真空助力器仍然是制動系統(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）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)計的依據(jù),在實驗中所采集數(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氣動部件,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、制造或裝配不當(dāng)造成的失誤,想尋找其故障原因會非常困難而且耗時?，F(xiàn)場的唯一作法就是根據(jù)經(jīng)驗來判斷可能發(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合格為止。而所依據(jù)的經(jīng)驗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)形成共識的名言產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的百分之八十是在設(shè)計中產(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,才能給我國科技人員能夠研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車制動系統(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)計來進(jìn)行課題的研究有其實在的現(xiàn)實意義和長遠(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 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系統(tǒng)主要采用液壓作為傳動媒介，與可以提供動力源的氣壓制動系統(tǒng)相比，其需要助力系統(tǒng)來輔助駕駛員進(jìn)行制動。真空制動助力系統(tǒng)也稱作真空伺服制動系統(tǒng)，伺服制動系是在人力液壓制動的基礎(chǔ)上加設(shè)一套由其他能源提供制動力的助力裝置，使人力與動力可兼用，即兼用人力和發(fā)動機(jī)動力作為制動能源的制動系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，因而在動力伺服系統(tǒng)失效時，仍可全由人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動力。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系統(tǒng)聯(lián)接如圖2.11.制動踏板 2.真空助力器 3.制動主缸 4.制動管路5.制動管路 6.前輪盤式制動器 7.后輪鼓式制動器 8.比例閥圖 2.1 汽車制動系統(tǒng)示意圖制動主缸 3 的第一腔出油口通過比例閥與右前輪、左后輪的制動管路 4 聯(lián)接相通。制動主缸 3 的第二腔出油口通過比例閥與左前輪、右后輪的制動管路 5 聯(lián)接相通。兩本科畢業(yè)論文（設(shè)計）8個制動管路 4、5 呈交叉型對角線布置。這種液壓對角線雙回路制動系統(tǒng)的聯(lián)接形式，能保證在某一個回路出現(xiàn)故障時仍能得到總制動效率的 50%。此處，這種制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且直行緊急制動的穩(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)動機(jī)啟動后, 發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管處的真空度（發(fā)動機(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，并處于隨時工作的準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行制動時,制動踏板被踏下,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,真空閥口關(guān)閉。此時，助力器的真空、應(yīng)用氣室被隔開。此時，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 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,即應(yīng)用氣室的真空度為零時(即一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),伺服力將成為一個常量，不再發(fā)生變化。此時，助力器的輸入力與輸出力將等量增長；取消制動時,隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移。當(dāng)達(dá)到最大助力點時，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,直至制動被完全解除。2.2.3 真空助力器的構(gòu)造與各個不同工作狀態(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）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 與制動踏板桿連接。真空助力器前殼體螺栓 17 與制動主缸連接。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)動機(jī)進(jìn)氣歧管，以獲得發(fā)動機(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）未制動時，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)動機(jī)工作時，A、B 兩氣室的真空度絕對值與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管處相同。真空助力器工作過程（2）制動時，駕駛員踩下制動踏板，踏板力 F1 推動閥桿 1 連同空氣閥座 18 向左移動，消除反饋盤 20 與壓塊 19 之間間隙后，壓縮反饋盤 20 并推動主缸推桿 26 左移動，使制動主缸產(chǎn)生一定的液壓。與此同時，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 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，閥桿 1 也停止左移，由于兩腔壓力差的存在，而整個閥體部件與膜片 12 與助力盤 13 一起繼續(xù)向左移，這時空氣閥口 G 逐漸關(guān)閉，于是出現(xiàn)了真空閥口 E 和空氣閥口 G 同時關(guān)閉的平衡狀態(tài)。此時主缸推桿 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，助力器達(dá)到最大助力點。真空助力器工作過程（4）解除制動時，在主缸回位簧力的作用下，推動閥體部件右移，使真空閥口 E 打開，助力器的 A、B 兩氣室相通，這時 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 11體 22 在回位彈簧 15 的作用下，推回到原始位置，制動主缸即解除制動狀態(tài)。若真空助力器失效或真空管路無真空度時，踏板上閥桿通過空氣閥座直接推動閥體和主缸推桿 26 向左移動，使制動主缸產(chǎn)生制動壓力。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指標(biāo)。真空助力器密封性檢測有靜密封性能檢測和動密封性能檢測兩項。靜密封性是指真空助力器處于非工作狀態(tài)時的密封性，又稱為非工作密封性。此時真空閥口打開，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。動密封性是指真空助力器工作時的密封性，分為最大助力點以下密封性和最大助力點以上密封性(簡稱“點下”和“點上”密封性)。最大助力點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的密封性，此時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，后氣室為大氣壓時的密封性，此時真空閥關(guān)閉，空氣閥完全打開。對真空助力器的動密封進(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動時的行程?？招谐踢^大或過小，都對真空助力器性能產(chǎn)生影響?？招谐踢^大，則緊急制動時所需時間較多，影響到行車安全性;空行程過小，會使駕駛員沒有“腳感”，或一些誤操作亦會引起真空助力器工作，從而影響正常行車?？招谐痰拇笮。谝欢ǔ潭壬峡梢苑磻?yīng)真空助力器設(shè)計的合理性，所以它也是性能評價指標(biāo)之一。3.3 反應(yīng)時間和釋放時間本科畢業(yè)論文（設(shè)計）12反應(yīng)時間是指在真空助力器的正常工作條件下，快速制動，從加力到最大助力點的 97%所用的時間。反應(yīng)時間和釋放時間是檢測真空助力器的工作靈敏性。反應(yīng)時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)荷條件下動作的靈敏性。釋放時間是體現(xiàn)真空助力器在解除工作狀態(tài)時輸入力推桿的復(fù)位速度，也是防止制動系統(tǒng)出現(xiàn)解除制動時的滯后現(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，即制動踏板與制動主缸輸出液壓力之間的關(guān)系，是評價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 134 真空助力器的重要特性4.1 真空助力器的閥口的三個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平衡位置，在加載時（或制動時）空氣閥口處于若即若離狀態(tài)，此時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（或取消制動時）真空閥口處于若即若離的狀態(tài)，此時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)制動穩(wěn)定在某一時刻，輸入力不再變化時（即助力器處于無運動趨勢的狀態(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)下的三個平衡位置。4.2 真空助力器平衡位置的動態(tài)轉(zhuǎn)換的原理助力器在工作過程中的平衡位置的動態(tài)轉(zhuǎn)換的原理。這是一個極容易被忽視的原理，也是在結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計時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，空氣閥口的結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工質(zhì)量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴(yán)格的考驗。當(dāng)卸載開始的瞬間，助力器將由制動穩(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，真空閥口的結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工質(zhì)量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴(yán)格的考驗。4.3 實際的真空助力器的工作過程實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)的三個平衡位置的理論。真空助力器的實際的工作過程是：制動時,制動踏板被踏下。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）14座相接觸的位置時,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，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，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的平衡位置，此時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，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,即應(yīng)用氣室的真空度為零時(應(yīng)用氣室氣壓為一個大氣壓),伺服力將不再發(fā)生變化。此時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，反作用盤的主面甚至開始下凹，此時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；取消制動時,隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移，伺服力仍然是個固定值，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。我們注意到升壓時的平衡位置與降壓時的平衡位置存在一個的差值，這個差值就是控制閥在真空閥口和空氣閥口處的兩個形變值的和，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，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(或者說，一次常規(guī)的制動過程)中真空助力器工作的詳細(xì)過程， 了解這個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 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，空氣閥柱端面要剛好觸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受力，且受力的大小與主面和副面的面積成正比。此時，助力器的隨動性最好，反作用盤的使用壽命長。但是，這種理想狀態(tài)在現(xiàn)實中是很難實現(xiàn)的。設(shè)計合理的助力器（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，助力器達(dá)到了平衡狀態(tài)。反之，設(shè)計不合理助力器當(dāng)空氣閥柱端面觸到反作用盤主面上時, 空氣閥未能開啟,這時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, 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：①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。②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）165 制動真空助力器的設(shè)計5.1 制動真空助力器的參數(shù)設(shè)計制動真空助力器的參數(shù)設(shè)計包括以下內(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 17圖 5.1 膜片制動真空助力器結(jié)構(gòu)圖制動真空助力器的助力比與制動系統(tǒng)中的踏板力、杠桿比、制動主缸直徑、制動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--制動主缸直徑(mm)η 1--助力器效率(0.95)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）18η 2--制動主缸效率(0.96)則助力器的助力比可以用下式計算：(5.2)122/4/????IFPDIT其中:踏板力推薦值 F≤500N(GB 7258-2012 《機(jī)動車運行安全技術(shù)條件》)當(dāng)采用真空助力器時，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) Φ：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阻力的標(biāo)準(zhǔn)值（N{kgf})主缸孔徑 D（mm{英寸}） 無真空排放 有真空排放 理論計算值17.46{11/16} 64{6.5} -- 24N19.05{3/4} 74{7.5} 113{11.5} 28.5N20.64{13/16} 74{7.5} -- 33.5N22.22{7/8} 78{8} 118{12} 39N23.81{15/16} -- 142{14.5} 44.5N25.4{1} 147{15} -- 51N26.99{11/16} 147{15} -- 57N28.58{11/8} 147{15} -- 64N家用轎車(長安悅翔)真空助力器的改進(jìn)設(shè)計 1930.16{13/16} 147{15} -- 72N如加裝助力器請計算其助力比 （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)制動強(qiáng)度為 0.3 時，制動真空助力器失效(即助力比為 1)，該時的踏板力不得大于 500N。當(dāng)助力器失效時的踏板力為:（5.4） 1202/D/4????PF其中:P 0是當(dāng)制動強(qiáng)度為 0.3 時的制動液壓。P0值的選取可參考下列公式近似計算。Ps = P/Φ×0.3 （5.5）P-制動管路最大液壓(Mpa)Φ-設(shè)計的最大同步附著系數(shù)試計算該制動系統(tǒng)，當(dāng)制動強(qiáng)度為 0.3 時的管路壓力，及當(dāng)助力器失效時的制動踏板力：Ps = 7/0.8×0.3 = 3.4(Mpa) （5.6） 則當(dāng)助力器失效時的踏板力為:（5.7）NF5034195.023.46.// ?????所以助力比為 3.33 滿足設(shè)計要求。 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）20P0 -使用的真空度P0 = 0.0667MPa試計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‘ = F×It×IF1 = F‘× 0.05 (5.10)[承上例] 計算該助力器的回位彈簧的抗力：F1 = 250×4.23×3.6×0.05 = 191(N) （5.11）回位彈簧的預(yù)裝抗力應(yīng)為: F1 d 時, 簧圈最終將被壓在一個平面上。5.4.2 錐簧大圈壓死時抗力 f2：(5.15)NrnHdGf40)5041(53237)(2042?????H0--錐簧的自由高度(mm)H3--錐簧全壓縮高度(mm)當(dāng) K d 時:(5.16)??2423rdGf??α -- 錐簧螺旋角(5.17) ??????5.12934-6)(120rndH??5.4.3 錐簧小圈壓死時抗力 f1(5.18) NrnHdGf8.153091427)(213041???真空助力器工作原理在非工作的狀態(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)動機(jī)啟動后, 發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管處的真空度（發(fā)動機(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，并處于隨時工作的準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行制動時,制動踏板被踏下,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,真空閥口關(guān)閉。此時，助力器的真空、應(yīng)用氣室被隔開。此時，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,即應(yīng)用氣室的真空度為零時(即一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),伺服力將成為一個常量，不再發(fā)生變化。此時，助力器的輸入力與輸出力將等量增長；取消制動時,隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移。當(dāng)達(dá)到最大助力點時，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,直至制動被完全解除。真空助力器的核心尺寸鏈在助力器的設(shè)計中，核心尺寸鏈的設(shè)計是保證助力器工作性能的關(guān)鍵，其中最為關(guān)鍵的尺寸配合是空氣閥柱長度 與真空閥座到反饋盤主面的距離 （對于雙膜片的助力器來說， 是指真空閥口到活塞體凸臺上端面的距離與軸套同凸臺相接觸的端面到軸套同反饋盤表面相接觸的端面距離之和）和控制閥的真空閥口處的形變量 之間的配合關(guān)系。在上述的理想狀態(tài)工作過程的敘述中，我們可以注意到在理想的工作狀態(tài)下的當(dāng)空氣閥口到達(dá)打開的瞬間位置時，空氣閥柱端部應(yīng)剛好與反作用盤接觸，可以看出在理論上成立的狀態(tài)在現(xiàn)實中是不可能實現(xiàn)的。第一，每個零件的尺寸是有它的尺寸公差帶；第二，大量部件的生產(chǎn)是符合統(tǒng)計規(guī)律的，實際的尺寸區(qū)間是一個公差帶，而理想的位置只是在公差帶上的一個點而已。那么，在實際設(shè)計中，是如何處理這個矛盾的。其核心的尺寸鏈的配合采取的是間隙配合。也就是說，當(dāng)空氣閥口打開的時候，空氣閥柱的端部沒有到達(dá)反作用盤的接觸面上，存在一定的間隙。在實際設(shè)計中，為取得良好的始動力和釋放力等技術(shù)參數(shù)，采用了間隙配合。真空助力器的三個重要的工作原理目前關(guān)于真空助力器的文獻(xiàn)中，都只是提到了真空助力器的三個工作狀態(tài)，即應(yīng)用狀態(tài)、維持狀態(tài)、釋放狀態(tài)。并指出在這三種狀態(tài)下，真空閥口和空氣閥口的處于開或合的狀態(tài)。除了在上述提到的基本原理以外, 又發(fā)現(xiàn)了在國內(nèi)文獻(xiàn)中未曾提及的幾個重要原理, 即, 三個平衡位置的原理、平衡位置的動態(tài)轉(zhuǎn)換的原理和反作用盤的核心作用。真空助力器的閥口的三個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平衡位置，在加載時（或制動時）空氣閥口處于若即若離狀態(tài)，此時控制閥在空氣閥口處無形變，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（或取消制動時）真空閥口處于若即若離的狀態(tài)，此時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)制動穩(wěn)定在某一時刻，輸入力不再變化時（即助力器處于無運動趨勢的狀態(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)下的三個平衡位置。真空助力器平衡位置的動態(tài)轉(zhuǎn)換的原理助力器在工作過程中的平衡位置的動態(tài)轉(zhuǎn)換的原理。這是一個極容易被忽視的原理，也是在結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計時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變轉(zhuǎn)換。此時，空氣閥口的結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工質(zhì)量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴(yán)格的考驗；當(dāng)卸載開始的瞬間，助力器將由制動穩(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變向無形變轉(zhuǎn)換。此時，真空閥口的結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工質(zhì)量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴(yán)格的考驗。 實際的真空助力器的工作過程由上述的闡述可以看到，實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)的三個平衡位置的理論。真空助力器的實際的工作過程是：制動時,制動踏板被踏下。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座相接觸的位置時,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，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，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的平衡位置，此時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，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,即應(yīng)用氣室的真空度為零時(應(yīng)用氣室氣壓為一個大氣壓),伺服力將不再發(fā)生變化。此時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，反作用盤的主面甚至開始下凹，此時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；取消制動時,隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移，伺服力仍然是個固定值，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。我們注意到升壓時的平衡位置與降壓時的平衡位置存在一個的差值，這個差值就是控制閥在真空閥口和空氣閥口處的兩個形變值的和，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，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(或者說，一次常規(guī)的制動過程)中真空助力器工作的詳細(xì)過程，了解這個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。在第 3 章的真空助力器的性能參數(shù)的計算中，就是依據(jù)此過程來得到的。而沒有使用間隙配合的真空助力器的性能參數(shù)的計算和曲線以及產(chǎn)生的后果將在第 4 章中作詳細(xì)的討論。應(yīng)該特別注意的兩個概念是：在一臺設(shè)計合理的真空助力器實際工作過程中，應(yīng)該存在初始平衡位置和最后平衡位置這兩個概念。在輸入力-輸出力的特性曲線中,兩個平衡位置的力學(xué)關(guān)系的體現(xiàn)分別對應(yīng)的是始動力和釋放力處跳躍值變化的過程。真空助力器兩個平衡位置的概念初始平衡位置的概念：在升壓過程中，空氣閥口開啟的同時，空氣閥柱端部未能觸到反作用盤上，即合理的間隙配合。這樣空氣閥口打開，應(yīng)用氣室進(jìn)氣，伺服力產(chǎn)生。于是，反作用盤的副面受力，反作用盤發(fā)生形變，主面將隆起，直到隆起的主面與空氣閥端部接觸，才達(dá)到一個穩(wěn)定的平衡。在此過程中由于伺服力的增大，使輸出力（或液壓）在輸入力不變的情況下增加。最后平衡位置的概念：在降壓過程的末期，隨著輸入力的降低，當(dāng)反作用盤主面的受力幾乎為零時，助力器的輸出力完全是由伺服力產(chǎn)生的。這個伺服力同時又保證著反作用盤的形變。此時，如果控制閥推桿繼續(xù)后移，由于制動主缸不能產(chǎn)生足夠的抗力與殘留的伺服力相平衡，使反作用盤不能產(chǎn)生足夠的起補(bǔ)償作用的形變量，以保持助力器的平衡，則助力器將失去平衡狀態(tài)。其后，真空閥口將被打開，伺服力被釋放，反作用盤上的形變消失，助力器恢復(fù)到起始狀態(tài)。由于加載時和卸載時的控制閥閥口的平衡位置轉(zhuǎn)變，可以知道，助力器釋放力處的跳躍值應(yīng)該大于始動力時的跳躍值。反作用盤的核心作用和性能要求 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，空氣閥柱端面要剛好觸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受力，且受力的大小與主面和副面的面積成正比。此時，助力器的隨動性最好，反作用盤的使用壽命長。但是，這種理想狀態(tài)在現(xiàn)實中是很難實現(xiàn)的。設(shè)計合理的助力器（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，助力器達(dá)到了平衡狀態(tài)。反之，設(shè)計不合理助力器當(dāng)空氣閥柱端面觸到反作用盤主面上時, 空氣閥未能開啟,這時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, 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：①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。②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變形。The working principle of the vacuum boosterIn non-working condition, putting control valve return spring to push the valve push rod to the lock lock on the right position, the vacuum valve is fully open, the control valve spring make close contact with the air valve seat, valve skin bowl to shut down the air valve port. At this time of booster air chamber and a gas chamber, respectively, by the piston body true air chamber air chamber channel and application of channel by the valve cavity are interlinked, and isolated atmosphere with the outside world. The engine starts, the engine intake manifold of vacuum negative pressure (engine) will rise to 0.0667 MPA (i.e. air pressure value of 0.0333 MPA, the pressure difference between the atmospheric pressure and 0.0667 MPA). Then, booster air chamber the vacuum degree of vacuum, the application of up to 0.0667 MPA, and work at any time in the ready state.When carries on the brake, the brake pedal is stepped down, pedal force after leverage amplification effect on control valves putter. First of all, putting control valve return spring is compressed, control valves putter along with air valve column moved forward. When the control valve putting forward to the location of the control valve seat contact cup and vacuum, vacuum valve mouth closed. At this point, the vacuum booster, application chamber was separated. At this point, the air valve column end just and reaction plate surface in contact. As control valves putter continues forward, the air valve port will open. Outside air by opening the air valve port after filtered air and access to the developments in the application of air chamber into the application of the booster air chamber air chamber (right), servo power is generated. As a result of the reaction plate force around the surface of the material (rubber) have unit of pressure equal to the physical properties of a request, make the servo as control valves putter input forces increase gradually and become a fixed ratio (servo power ratio). Servo force due to the limited resources, when the maximum servo power, namely the application of air chamber of the vacuum is zero (that is, a standard atmospheric pressure), servo power will become a constant, no longer change. At this point, the booster of the input force and output force will increase amount; Cancel brake, with the decrease of the input power, control valves putter move backward. When the maximum power point, vacuum valve mouth open, after the vacuum booster air chamber interlinked, application, the application of air chamber vacuum will decline, servo power decreases, and the piston body backwards. So as the input force decreases, servo power will also be a fixed ratio (servo power ratio) reduction, until the brake is completely released.The core of the vacuum booster dimension chainIn the design of booster, the design of the core dimension chain is the key for ensuring the performance of the booster, is one of the most critical dimensions with air valve tray column length and the vacuum valve seat to feedback the distance of the primary side (for double diaphragm of the booster, is refers to the vacuum valve port to the end of the piston body convex platform distance convex platform in contact with shaft sleeve end to the shaft sleeve with feedback plate of the sum of transverse distance between the contact surface) and the control valve of the vacuum valve the cooperate relationship between the variables in the shape of mouth.In the working process of the ideal status of the above description, we can notice under the working state of ideal reversal valve to open the mouth of the moment, the air valve column should end just contact and reaction plate, it can be seen in theory established state in reality is impossible. First, the size of each part is it the size of the tolerance zone; Second, a large number of production of a part is in conformity with the statistical rule, the size of the actual interval is a tolerance zone, and the ideal position just in tolerance with a point. So, in the practical design, is how to deal with this contradiction. Its core with the dimension chain's clearance fit. That is to say, the reversal valve opens mouth, air valve column that failed to reach the end of reaction plate contact surface, there is a certain gap. In actual design, to achieve good technical parameters such as dynamic and release force, adopted the clearance fit.The three important working principle of vacuum boosterThe current literature about vacuum booster, is mentioned three working state of the vacuum booster, namely, application state, maintain state, release status. And points out that in the condition of the three, vacuum valve and air valve opening is in a state of open or closed.In addition to the basic principle of the above mentioned, and found in domestic literature mentioned several important principle, that is, the equilibrium position of the three principle, the equilibrium position of the principle of dynamic conversion and the core of the reaction plate.Vacuum booster valve mouth of the three principle of equilibrium positionAutomobile vacuum booster in the process of work there are three equilibrium position, at the time of loading (or braking) the air valve port in the state of brinkmanship, the control valve in the air valve port intangible changes, and vacuum valve closed, control valve in the vacuum valve mouth deformation; When unloading or cancel when braking vacuum valve mouth is in a state of half, the control valve in the vacuum valve mouth intangible changes, and the air valve mouth closed, control valves in the air valve port deformation; When braking stability at some point, the input force no longer changes (i.e., booster is in a state of no movement trend), air valve and vacuum valve are closed, the control valve in the vacuum valve and air valve port in deformation. This is the booster in the working status of the three equilibrium position.The principle of vacuum booster equilibrium position of the dynamic transformationBooster in the working process of the equilibrium position of the principle of dynamic transformation. This is a very easy to be ignored principle, is also in the structure and process design must consider the important principle. When the moment, the end of the load to brake booster will load equilibrium position by steady-state equilibrium position transformation, namely the control valve in the air valve port from intangible variable to have deformation. At this point, the air valve port structure design and processing quality is to meet the requirements of sealing will be subject to strict test; When unloading began to moment, booster will balance position to uninstall from braking stability state equilibrium position transformation, namely the control valve in the vacuum valve port has a deformation by intangible variable transformation. At this point, the vacuum valve structure design and processing quality is to meet the requirements of sealing will be subject to strict test.The actual working process of the vacuum boosterBy the paper as you can see, the working process of the actual and ideal working process is different. Under the condition of the core dimension chain for the clearance fit, combined with the working state of the three theory of equilibrium position. The actual work process of vacuum booster is: brake, the brake pedal is stepped down. Pedal force after leverage amplification effect on control valves putter. First of all, the push rod return spring is compressed, control valves putter along with air valve column moved forward. When the control valve putting forward to the location of the control valve seat contact cup and vacuum, vacuum valve mouth shut, control valve of the vacuum valve mouth from just contact to produce deformation. At this point, the vacuum, the application of air chamber is separated, control valves putter continue forward air valve in the open. At this point, the control valve of the air valve mouth has no deformation. Here is the equilibrium position, when booster booster valve column end haven't the space and time and the reaction plate of the primary side of the contact. As the control valves putter continue forward, air valve will open. Outside air after filtering air by opening the air valve port and through to the channel of the air chamber, into the application of the booster air chamber air chamber (right), servo power is generated. As a result of the reaction plate of primary side without contact with the end of control valve, therefore, booster haven't reached balance. And air chamber into the application of servo force makes the reaction plate side force, so the reaction of primary side uplift, until the servo force produced by vice on the size of the primary side uplift altitude to come in contact with the end face of valve, booster to establish initial equilibrium position. Then, along with the increasing of control valves putter input force servo force into a fixed ratio (servo power ratio). Servo force due to the limited resources, when the maximum servo power, namely the application of air chamber of the vacuum is zero (application of gas chamber pressure for an atmospheric pressure), servo power will no longer be changed. Booster at this time of the input force and output force will increase amount, uplift of the primary side will be under the action of force control valve, gradually reduce the height of the uplift, when enough to the input power, reaction plate of the primary side and even began to sink, the air valve mouth opened the gap is more and more big, the application of the booster air chamber air completely interlinked with the outside world; Cancel brake, with the decrease of the input power, control valves putter move backward, servo power is still a fixed value, control valve mouth open gap smaller and smaller until back to the air valve port just shut down and the resulting deformation. Note here the position of the equilibrium position is not step-down process. As the input force continued to reduce, vacuum valve port will open in the state of vacuum booster valve just at this time in the equilibrium position in the process of decompression. We noticed that the equilibrium position when booster and step-down the equilibrium position when there is a difference, this difference is the control valve in the vacuum valve and air valve and two deformation value of the mouth, namely. As the core dimension chain is clearance fit, the difference makes the reaction plate in the process of booster step-down need more bulge height to achieve balance. After vacuum valve mouth open, the vacuum booster, the application of air chamber are interlinked, vacuum will decline the application of air chamber, servo power decreases, and the piston body backwards. In the process of continuous decompression, the control valve of air valve mouth always have deformation, vacuum valve and control valve mouth has been invisible (state) of brinkmanship. Until the primary side reaction plate force close to zero. At this point, the booster has reached the final equilibrium position. If the valve push rod continues to retreat, booster balance is broken, restore to the original state.This is a sealed vacuum booster test (or, a routine braking process) in the detailed process of vacuum booster work, get to know the process to understand the characteristic curve of the performance parameters of the vacuum booster understanding is very important. In chapter 3 of the calculation of performance parameters of vacuum booster, is based on the process to get. Without the use of clearance fit the calculation of performance parameters of the vacuum booster and curve, and the consequences will be discussed in detail in chapter 4.Should pay special attention to the two concepts are: on a reasonable design of the actual working process of the vacuum booster, there should be the initial equilibrium position and the final equilibrium position of these two concepts. In the characteristic of input - output forces, the embodiment of the two the mechanics relation between the equilibrium position correspond as starting power and release force jump value change process.The concept of vacuum booster two equilibrium positionThe concept of initial equilibrium position: in the process of booster, the air valve port open at the same time, the air valve department failed to touch at the end of the reaction plate, namely the reasonable clearance fit. This air valve to open the mouth, a gas chamber inlet, servo power is generated. Vice surface stress and reaction plate, reaction plate deformation occurs, god will uplift, until the uplift of the primary side in contact with the air valve ends, to reach a stable equilibrium. In this process because of the servo power increase, make the output force (or hydraulic) under the condition of invariable in the input force increases.The final equilibrium position of concept: in the late step-down process, with the loss of the input force, when the stress of the reaction plate of primary side almost to zero, the output of the booster force is produced by the servo power. The servo power at the same time guarantee the reaction plate deformation. At this point, if the valve push rod continues to move backward, because the brake master cylinder does not produce enough resistance and residual servo power phase equilibrium, the reaction plate does not produce enough compensation effect of variables, to maintain the balance of the booster, the booster will lose balance. Followed by vacuum valve will open mouth, servo power is released, the reaction plate deformation disappear, booster recovery to the initial state. Because at the time of loading and unloading valve valve mouth of the equilibrium position shift, can know, booster release force of the dynamic value should be greater than the starting time of the value of jumping.The core of the reaction plate of function and performance requirementsIn the process of the vacuum booster, reaction plate plays an extremely important role. The working principle of vacuum booster, reversal valve mouth open, air valve column face to just touch the reaction on the primary side. And as a result of the reaction plate material has asked stress the characteristics of surface pressure equal everywhere makes servo force with the gradual change of control valves putter input force into a fixed ratio (servo power ratio). Reaction of primary side and the side force at the same time, and the size of the force is proportional to the primary side and the vice area below. At this point, the booster of follow-up, the best reaction plate of long service life. However, this ideal state is difficult to achieve in reality. Reasonable design of booster (clearance) of the reaction plate and had compensation effect. Reversal valve mouth open, air valve column face could not touch the reaction plate on the primary side of, there is still a gap between them. The space-time valve mouth open, and the application of the booster air chamber inlet, servo power, reaction plate side force, god will uplift. When the height of the primary side uplift can compensate the gap between air valve column and reaction plate of primary side, the booster to the state of equilibrium. On the other hand, the unreasonable design of booster reversal valve column end touching the reaction plate on the primary side, the air valve failed to open, the reaction of primary side concave, due to stress and relative uplift side, until t