SAA真空助力器与制动主缸的设计

0目 录摘 要 1ABSTRACT.20 引言 41 设计要求 52 助力器总成的选择 63 真空助力器类型的选择 73.1 传统真空助力器 .73.2 ADAM 助力器 .114 制动主缸类型的选择 144.1 补偿孔式 TMC .154.2 中心阀 TMC .154.3 PLUNGER 式 TMC 175 设计方案 186 真空助力器的设计 206.1 助力器设计中几个关键的力的计算 .206.2 助力器理论特性曲线的绘制 .276.3 真空助力器的结构设计 .2817 制动主缸的设计 297.1 制动主缸的原理和结构 .307.2 公差分析 .307.3 弹簧设计 .347.4 制动主缸缸体设计的要点 .397.5 制动主缸缸体的三维模型设计 .408 真空助力器/制动主缸存在的问题与解决方案 .439 结论 45参考文献 46附 录 48译 文 70原文说明 83致 谢 840摘 要随着我国国民经济稳健快速的发展，汽车工业出现了蓬勃发展的大好势头。同时由于人民的物质生活水平也在不断提高，汽车进入家庭的速度也在以惊人的速度增加。据统计，有些地区轿车市场私人购车比例已超过 70。为了在激烈的市场竞争中增强自主品牌自身竞争力，上汽制造设计研发了 AA 紧凑型家用轿车。本设计就是专门为其设计一套合适的真空助力器与制动主缸总成。真空助力器在整个制动系统中起着非常重要的作用，其利用大气压与发动机真空源之间的压力差，在制动中增大踏板力。制动主缸的主要作用是将助力器推杆输出力转化成液压压力，因此对主缸的基本要求是能够承受足够的压力和维持良好的密封性。文章主要介绍了 SAA 真空助力器与制动主缸的设计过程，从开发背景到设计要求再到设计方案的确定的整个过程。同时详细叙述了助力器的起始力、回复力、和皮膜回位弹簧力等重要参数的计算过程及制动主缸的公差计算和活塞弹簧选择计算。最后描述了主要零件的设计过程。关键词：真空助力器，真空阀，空气阀，制动主缸，行程1The Design of SAA Vacuum Booster and Brake Master CylinderABSTRACTWith the stable and rapid development of our national economy, the good trend of flourishing appears in automobile industry. Meanwhile, because of the improvement of peoples material life, automobile is coming into family at an surprising speed. According to the statistics, the proportion of buying private car is more than seventy percent in some auto markets. To enhance the competitiveness of local brand in the fierce market competition, SAIC Motor research and develop a small car, named AA. The project is just to design a suitable booster and brake master cylinder assembling.Vacuum boosters play a very important role in brake system. Utilizing the different pressure between air and vacuum source of engine, it can increase the pedal effort during braking. The major function of brake master cylinder is to transform pushing rod effort to hydraulic effort. So, brake master cylinders are required to bear high pressure and maintain good pressurizing. The article is mainly about the whole process of the project, from design background, design requirement to the blue print of the design. The important parameter in booster such as cut in force, restoring force, and booster spring force are calculated in it. The tolerance calculation of brake master cylinder and the 2choice of piston spring are introduced in the article. I describe the design process of major part in the last part. Key words: vacuum booster, air valve, vacuum valve, brake master cylinder, stroke3SAA 真空助力器与制动主缸的设计唐佳福 0611031090 引言随着我国国民经济稳健快速的发展，汽车工业出现了蓬勃发展的大好势头。2003 年我国汽车产销量双双突破 400 万辆，销量超过德国成为世界第三大汽车销售国。同年我国轿车产量首次突破 200 万辆，达到201.89 万辆，销售达到 197.16 万辆，分别增长 83和 75。与 1999 年相比，2003 年轿车的产销量增长 10 多倍，可见轿车发展态势之迅猛。同时由于人民的物质生活水平也在不断提高，汽车进入家庭的速度也在以惊人的速度增加。据统计，有些地区轿车市场私人购车比例已超过 70。可以看出，我国轿车消费开始从商务用车阶段跨入私人用车阶段，轿车进入消费成长期的速度加快。我国老牌紧凑型家用轿车生产企业主要有上海大众、一汽大众、上海通用、一汽轿车、广州本田、北京现代等，虽然企业间的竞争相当激烈，但是由于紧凑型家用轿车市场容量整体放大， “蛋糕” 增大，所以还是具有广阔的市场前景。为了增强自主品牌自身竞争力，在紧凑型家用轿车这一细分市场中分得一杯羹，上汽制造设计研发了 AA 紧凑型家用轿车。本设计就是专门为其设计一套合适的这助力器总成。SAA 真空助力器总成由标准型真空助力器和中心阀式制动主缸组成。真空助力器的直径为 9 英寸，厚度小于 95 毫米，最大的输出力为 43004牛；制动主缸的内径为 22.2 毫米，第一腔和第二腔的行程分别为 20.8和 21.2 毫米，主缸总长度小于 122 毫米。因为真空助力器、制动主缸的尺寸、行程等参数都是系列化的，SABS 以 06.93776031.4 和 03.2122-1960.3 分别作为真空助力器和制动主缸的设计基础，研发 SAA 真空助力器与制动主缸总成。1 设计要求该车继承了英国品牌的传统特征高贵、典雅、绅士、品味、执着、进取、永恒，拥有了成为经典的资本。AA 采用全新的设计理念，内在沉稳、外形时尚，以“英系高性能轿车 ”为产品定位，以“生为强者”为品牌个性，以有品位的小资产阶级为目标消费群。AA 拥有卓越的安全性、超凡的动力和操控性以及沉稳而时尚的外形三大显著特征，无论是制造工艺，设计理念，还是安全性、动力操控等方面都领先于同级车型，诸多技术细节甚至达到了豪华车的水准。为了符合这样的产品定位，与本车所匹配的助力器总成要使整个制动系满足以下要求：1) 具有足够的制动效能。2) 工作可靠。行车制动装置至少要有两套独立的驱动制动器的管路，当其中一套管路失效时，另外一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的 30%。3) 在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。4) 操作轻便，并具有良好的随动性。55) 作用滞后性尽可能好。作用滞后性是指制动反应时间，以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价。6) 摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。7) 当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。为了满足对制动系统的要求和客户对真空助力器与制动主缸总成的具体参数，SABS 需要借助公司现有产品的系列，重新开发设计一套真空助力器与制动主缸总成。2 助力器总成的选择对于制动驱动机构，一般可分为动力助力和伺服助力两大类。动力助力即利用发动机的动力转化而成，并表现为气压或液压形式的势能作为汽车制动的全部力源。驾驶员施加于踏板或手柄上的力，仅用于回路中控制元件的操纵。因此，简单制动中的踏板力和踏板行程之间的反比例关系在动力制动中便不复存在，从而可使踏板力较小，同时又有适当的踏板行程。各种形式的动力制动在动力系统失效时，制动作用即全部丧失。伺服助力的制动能源是人力和发动机并用。正常情况下，起输出工作压力主要由动力伺服系统产生；在伺服系统失效时，还可以全靠人力驱动液压系统，以产生一定程度的制动力。因此，从排量 1.6L 以上的乘用车到各种商务车，都广泛采用伺服制动。6因为对于 AA 轿车，若用简单制动则要求较大的踏板力，容易导致驾车疲劳，不能满足舒适性要求，故不予考虑。在动力制动和伺服制动之间，因为 AA 为紧凑型轿车，若采用动力制动有结构复杂、质量大、成本高的缺点，此外还有万一动力系统失效，制动作用全部消失致命缺点，所以也不符合要求。综合考虑还是伺服制动比较适用。按伺服力源不同，伺服制动有真空伺服制动、空气伺服制动和液压伺服制动三类。真空伺服制动的伺服用真空度一般可达 0.050.07MPa，空气伺服制动的伺服气压一般能达 0.60.7 MPa,故在输出力相同的条件下,空气伺服气室的直径比真空伺服气室的小得多。但是，空气伺服系统的结构却较真空伺服系统复杂得多。考虑到整车整体布置紧凑，且整车质量不大，真空助力器足以提供助力，故采用真空伺服制动系统。3 真空助力器类型的选择真空助力器的主要作用是制动时产生助力。它利用发动机将助力器的前、后两个工作室都抽为一定的真空（一般为 0.8bar）,当需要制动时，踏板推动推杆向前运动，此时，空气可以进入助力器后工作室。这样，助力器前、后两室产生一定的压力差，从而产生制动所需的助力。3.1 标准型真空助力器目前轿车上广泛使用的是标准型真空助力器。下面以桑塔纳 2000 型轿车的标准型真空助力器为例进行说明。其结构形式如图 3.1 所示。7图 3.1 标准型真空助力器结构示意图其工作过程可以分为以下几个阶段：1.非工作状态如图 3.2，此时在推杆上没有输入力，由于回位弹簧的推力使控制组件处于最右端，控制阀体和空气阀分别在接触面 1 和接触面 2 与挡销接触。在这个位置，控制阀体的密封边和气阀组件之间可以存在约 0.2mm的间隙，而空气阀和气阀组件之间的密封可以阻止空气进入助力器。图 3.2 非工作位置的控制组件82.动态平衡状态如图 3.3 所示，推杆输入力推动空气阀向左运动，空气阀和气阀组件之间的密封 1 被打开一个间隙，空气进入助力器的右工作室，而气阀组件弹簧推动气阀组件向左运动，而使得空气阀和气阀组件之间的间隙封闭。助力器内部的压力差使控制阀体向左运动，密封面 1 重新被关闭。这样助力器控制组件处于一种临界状态 ，输出力 将随着输入力 的AFEF增加或降低而相应地增加或降低。图 3.3 动态平衡状态的控制组件3.最大助力状态如图 3.4，最大助力状态是指助力器本身的助力达到最大状态。超出最大助力状态（即最大助力点）后，推杆输入力的增加被 1：1 的反应到顶杆输出力（忽略微小的机械损失） ，助力器将不再助力。为达到最大助力状态，推杆输入力必须增加, 直到助力器后工作室完全充满大气压。空气阀将向左移动到位置 4 而顶上控制阀体。此时密封面 2 关闭。9图 3.4 最大助力状态4.恢复状态如图 3.5，恢复状态是指在临界状态或最大助力状态时，推杆输入力减少,控制组件回复到初始位置。当推杆的输入力 降低时，回位弹簧力 推动空气阀返回到密封面EFRF1 位置，使得空气阀与控制阀体的密封面 2 打开，助力器工作室中的大气被抽成真空。当控制阀体向右运动到正常位置时，挡销与位置 3 后壳体接触，控制阀体在接触面 2 与挡销接触而停止运动，助力器恢复到非工作状态。图 3.5 恢复状态中的控制组件103.2 ADAM 助力器ADAM (Advanced Dynamic Aid Mechanism)真空助力器是一种机械式主动助力器，它具有电子式主动助力器的紧急制动功能。ADAM 真空助力器改进了控制阀体内部零件结构，使得在紧急制动时，助力在很短时间内几乎垂直上升。在正常制动（非紧急制动）时，ADAM 真空助力器具有标准助力器的功能。ADAM 真空助力器的结构如图 3.6 所示。图 3.6 ADAM 真空助力器结构示意图除了 ADAM 功能切换的控制组件结构不同外，其它零件，如控制阀体、推杆、推杆回位弹簧、前壳体等零件与标准型真空助力器结构没有区别。ADAM 真空助力器的紧急制动功能与标准型真空助力器的正常制动功能完美地结合在一起，对正常制动功能没有任何不良影响。下面以上海大众帕萨特的 ADAM 真空助力器为例，介绍其工作过程。111.ADAM 真空助力器的正常制动功能图 3.7 是 ADAM 真空助力器的正常制动功能工作示意图。当处于正常制动功能时，推杆的运动速度较慢，此时控制阀体和空气阀之间的相对位移也较小，紧急制动功能控制组件中的钢珠支架、钢珠导向套、锁紧套以及钢珠的相对位置如图所示。此时，钢珠导向套、钢珠支架、锁紧套等零件之间可以在轴向自由相对运动，钢珠也可以在钢珠导向套的斜面、沿径向和轴向自由移动，ADAM 真空助力器紧急制动功能没有被启动，助力器的工作过程与标准型真空助力器的正常制动过程相同。图 3.7 ADAM 真空助力器的正常制动功能工作示意图2.ADAM 真空助力器的辅助紧急制动功能图 3.8 是 ADAM 真空助力器的紧急制动功能工作示意图。ADAM 真空助力器紧急制动功能触发条件是紧急制动时推杆的输入功率 P。推杆的输入功率 P推杆的移动速度 mm/s 推杆的输入力N。12在紧急制动情况下，推杆的运动速度较快，从而带动空气阀、钢珠导向套、钢珠支架和钢珠快速向左运动，此时锁紧套运动速度较慢，ADAM真空助力器紧急制动功能组件之间的相对位置变为如图 3.8 所示的情况，在这种情况下，该组件将变为锁紧状态。推杆上的输入力传递将不再是通过压块到反馈盘，再到顶杆等传统的正常制动工作状态，推杆输入力将直接作用在空气阀、钢珠导向套、钢珠等功能控制组件上，这样导致控制组件快速向前运动，控制阀体也随着快速运动，控制阀体与气阀组件之间迅速较大的打开，空气很快的充满工作腔，使得 ADAM 真空助力器几乎马上达到最大助力状态。图 3.8 ADAM 真空助力器的紧急制动功能工作示意图3.ADAM 真空助力器紧急制动的释放如图 3.9 所示，完成紧急制动后，推杆的输入力减小，推杆、空气阀等向右（非制动位置）移动，空气阀与控制气阀组件接触，关闭了大气向助力器工作腔流动，而控制阀体与控制气阀组件之间处于打开状态，13真空源将对 ADAM 真空助力器抽真空。当推杆、空气阀向右运动时，挡销很快就可以碰到后壳体而停止，这样锁紧套也将随之停止运动。由于惯性关系和弹簧力作用，其它的紧急制动功能组件继续运动，紧急制动组件的锁紧状态也就自动解开。锁紧套由紧急制动的锁紧状态恢复到非锁紧状态所需的力最大为20N。图 3.9 ADAM 真空助力器的紧急制动功能释放虽然 ADAM 真空助力器具有紧急制动的功能，但是其结构相对复杂，尺寸相对较大，成本也比较高，由本车的定位决定没有必要使用。而标准型真空助力器成本比较低，结构也较简单，重要地是它尺寸小，更适合紧凑型家庭轿车发动机舱的布置，所以选用标准型真空助力器更为合理。144 制动主缸类型的选择目前汽车制动系统都要求有两套独立的驱动制动器的管路，因此基本上都采用串联式制动主缸。串联式制动主缸（Tandem Master Cylinder）与 Booster 相连接，其作用是把 Booster 输出力转变为液压力，并提供可靠的液压和容积平衡。串联式制动主缸的类型与内部结构有关，大致可以划分为三类：补偿孔式 TMC、中心阀式 TMC、Plunger TMC。4.1 补偿孔式 TMC普通桑塔纳非 ABS 车型采用补偿孔式 TMC。如图 4.1 所示，在非制动状态下，密封圈处在补偿孔的右边，主缸工作腔中没有压力。当开始制动时，活塞连同密封圈一起向前移动，当密封圈刚好通过补偿孔时，主缸和储液罐之间的液体连接被切断，主缸工作腔中建立了工作压力，如图 4.2 所示。随着液体变形量的增加，液体内部压力逐渐增加，但是在制动钳控制制动前，主缸液体压力依然处于低压状态。这种相对低压状态可以减小密封圈通过补偿孔时的机械磨损。为了同样的目的，补偿孔的直径都比较小，典型设计为 0.7mm。图 4.1 非制动状态下密封圈的位置 图 4.2 密封圈刚好通过补偿孔位置154.2 中心阀 TMC在非制动状态和活塞的复位状态，中心阀都处于打开状态，制动液可以在储液罐和制动主缸之间自由流动。图 4.3 所示为别克凯越的中心阀 TMC 结构，其中的密封件基体为金属，外面包着橡胶，在两侧，橡胶比金属基体凸出 0.2mm。在制动时，主缸工作腔的压力升高，密封件与活塞紧密接触，橡胶部分可以封住活塞上的孔，随着液体压力升高，橡胶变形加大，密封件的金属基体与活塞接触，防止橡胶部分进一步变形、损坏。这种结构的中心阀结构，最高可以承受 80bar 的正常工作压力。在活塞复位时，在制动液压力作用下，密封件自动地打开，制动液可以自由流动。图 4.3 别克凯越的中心阀 TMC 结构对于双中心阀式制动主缸而言，两个活塞可以同时开始工作，也可以先后依次开始工作。如图 4.4 所示一个 TMC 示意图，当主缸中的两根回位弹簧的刚度一样时，制动时两个活塞同时开始动作；当弹簧 1 的刚度大时，活塞 2 先开始工作，当第二腔的压力上升到大于第一弹簧的抗力时，第一活塞开始动作。反之，原理相同。16图 4.4 中心阀 TMC 弹簧刚度与活塞开始工作次序4.3 Plunger 式 TMC如图 4.5 所示，没有了中心阀，使得活塞内部结构变得简单，而主缸中的两根弹簧深陷在活塞中，节约了主缸轴向长度。图 4.5 Plunger TMC 的结构形式储液罐和主缸腔内的制动液连通和断开与补偿孔类似，但是制动液17的连通和断开不是靠橡胶件位置移动实现，而是由活塞上的径向孔与缸体上的孔的连通与相互错位实现的，如图 4.6 所示（主缸第二回路） 。图 4.6 Plunger TMC 补偿孔部分工作示意图在制动状态时，活塞向前运动，当活塞跃过空行程后，缸体腔内压力升高，使得橡胶件 7 变形，把图 4.6 中所示的孔和间隙封闭，切断缸体内和储液罐之间的制动液流动。Plunger 式 TMC 的显著特点就是轴向距离短，适用于发动机舱空间小的车型。但由于目前国内没有生产线，价格较贵，很少用在国产紧凑型家用轿车上。另外，在补偿孔式制动主缸中，每次制动时，橡胶密封圈都要经过补偿孔，容易造成橡胶密封圈的磨损，并且不易保证橡胶密封圈在低压状态通过补偿孔，尤其在 ABS 制动系统中。而中心阀式制动主缸由于去掉了补偿孔式制动主缸的补偿孔，供油方式改为中心阀式，解决了 ABS 系统所需的快速补油和皮碗“绝对”密封和高频“振动”等在传统补偿孔式主缸无法解决的技术难题，且工作耐久性可达 100 万次。因此，SABS 选用中心阀式制动主缸。185 设计方案经过以上分析，决定选用标准型真空助力器和中心阀式制动主缸组成 SAA 助力器总成。Booster、TMC 的尺寸、行程等参数都是系列化的，在满足客户要求的前提下，尽量减小重复设计的工作量。客户要求 booster 直径为 9 英寸，长度小于 95 毫米，最大输出力为4300N，和 SABS 06.93776031.4 产品的参数相近，因此就以其为基础进行设计。在设定助力比、制动启动力、回复力、回位弹簧抗力等参数时，要在现有成熟产品的参数基础上，结合客户的要求进行取值，然后校核，最后根据整车参数，进行整个制动系统的模拟，再做优化。SABS 参考了目前成熟的六款紧凑型家用轿车助力器的助力比数值，发现其范围大致在 4.56 之间，结合客户的要求，把其定为 5.5，同样再确定其他的参数，再做校核，最后进行制动系统的模拟试验，如不理想再进行优化。客户要求 TMC 的内径 22.2mm，第一腔和第二腔的行程分别为 20.8和 21.2mm，主缸总长度小于 122mm，和 SABS 03.21221960.3 TMC 产品的参数相近，但要把主缸总长度减短。减短长度的前提是确保制动主缸的有效行程和空行程不变。然后要进行尺寸链计算，保证制动主缸和真空助力器总成没有任何运动干涉。确定各参数后，绘制各零件的零件图纸、真空助力器总成图纸和制动主缸总成图纸。接着进行样件试制和实验，并交付客户认可。认可合19格之后，允许进行小批量生产。6 真空助力器的设计真空助力器在整个制动系统中起着非常重要的作用，它通过发动机的真空源抽真空，利用大气压与真空之间的压力差，在制动中增大踏板力。6.1 助力器设计中几个关键的力的计算1.起始力在助力器的初始状态，由于推杆回位弹簧的作用，空气阀口是关闭的，要使顶杆有输出力，必须在推杆上施加一个起始力 ，使其克服推AF杆回位弹簧的抗力和真空压力。起始力的定义：使顶杆有输出力所需的推杆的输入力，符号为 。A如图 6.1 所示。图 6.1 助力开始时推杆的受力示意图按公式 6.1 计算。KRF20（6.1）RLeieinormalFiKR x)(:mnnax 推杆回位弹簧在助力器初始位置时的弹簧力，N ； 推杆回位弹簧在助力器初始安装位置时对应的弹簧力，可以ei在其图纸上得到，N; 的极大值,N；maxFeiei 的极小值,N；n 推杆回位弹簧在助力器初始安装位置时的安装长度,mm；eiormalLR 推杆回位弹簧的弹性系数； 的最大值，从安装尺寸的公差计算中得到,mm；eimaxei 的最小值，从安装尺寸的公差计算中得到,mm；inLi按公式 6.2 计算。pF（6.2）PA 空气阀两侧真空压力差而产生的力,N；p 空气阀的受力面积, ；2m 真空压力差,bar。P真空助力器的起始力 的计算：AF由推杆回位弹簧 06.9377-1404.1，得到 N，5./63.1Fei； mLeinoral6.1742.6R由公差计算，得到 。mLeimLei 7.8ax,3.1n由公式 6.1， NFKR 29.1064.)216.()5.6(:i 833ax由公式 6.2， P 0830214.3221所以， NFPKRA 7.125.90min8.7ax31049.28.106:min3ax 2.回复力在一个助力过程结束后，助力器内的零件向着初始位置回复，达到初始位置后，此时推杆上必须有剩余的回复力 FR，以便帮助制动踏板回位。回复力的定义：助力器到初始位置时，推杆上的力。如图 6.2 所示。图 6.2 助力结束时推杆的受力示意图按公式 6.3 计算。KRF（6.3） RLeiLeinormali ax)5.0(:mnnax 推杆回位弹簧回到回位位置时的弹簧力，N；KRF 推杆回位弹簧在初始安装位置时对应的弹簧力，可以在其图ei纸上得到，N； 的极大值，N； maxFeiei 的极小值，N；n 推杆回位弹簧在助力器初始安装位置的安装长度，Leiorl22mm； 推杆回位弹簧的弹性系数；R 的最大值，从安装尺寸的公差计算中得到,mm；maxLeiei 的最小值，从安装尺寸的公差计算中得到,mm；n按公式 6.4 计算。pF（6.4）PA 由于控制气阀组件两侧的压力差而产生的真空力,N;p 控制气阀组件的受力面积， ； 2m 真空压力差，bar。P按公式 6.5 计算。TVF（6.5） maxmin inax )5.0(:i RLLTVTVoralTnm 控制气阀回位弹簧在助力器初始位置时的弹簧力,N;TV， 控制气阀回位弹簧在初始位置的弹簧力，可以axFiTV在其图纸上得到，N； 推杆回位弹簧在助力器初始安装位置的安装长度，mm；TVnormalL 控制气阀回位弹簧的弹性系数；R， 的最大值及最小值，从安装尺寸的公差计算中得maxTVinTVTVL到,mm。推杆回复力的计算由推杆回位弹簧 06.9377-1404.1，得到 N，5./63.1Fei； mLeinoral6.1742.6R由公差计算，得到 。mLeimLei 7.8ax,3.1n23由公式 6.3， NFKR 2.1084.6)2185.067()5.316(:min 7533ax由公式 6.4， NP8294. 由控制气阀回位弹簧，06.9377-2004.1,得到 ，F5.1，4.10L69.R由公差计算得到 ， 。7.min1L.1max由公式 6.5， NFTV 81.69.0)15.40()5.(:i 77aTVPKR 5.342.7.2.18:in83x 3.皮膜回位弹簧力助力器一个制动行程结束后，推杆在推杆回位弹簧作用下回位，同时带动空气阀向右回位，挡销与后壳体内侧接触，这时推杆与空气阀、控制气阀的运动结束，到达初始状态的位置，但是，此时控制阀体仍然需要向右的力 Fcr 的作用，使控制阀体回位到与挡销接触。 Fcr：使控制阀体回位的力，要求 Fcr 5N，如图 6.3 所示。24图 6.3 控制阀体的受力示意图按公式 6.6 计算。minBSF（6.6）1max1noral1ii RL 皮膜回位弹簧在初始安装位置对应弹簧力的最小值，N；BS 皮膜回位弹簧在初始安装位置时的弹簧力，在其图纸上可以1minF得到，N；， 皮膜回位弹簧在初始位置的安装长度的名义值和normalL1ax1最大值，mm； 皮膜回位弹簧的弹性系数R 推杆回位弹簧在助力器初始位置时的弹簧力,同（6.1）式，KFN；按公式 6.7 计算。TV（6.7）maxmin inax)(:i RLFTVTVoralT 控制气阀回位弹簧 在助力器初始位置时的弹簧力，N；TV， 控制气阀回位弹簧在初始位置的弹簧力，可以axiTV25在其图纸上到，N； 推杆回位弹簧在助力器初始安装位置的安装长度，mm；TVnormalL：控制气阀回位弹簧的弹性系数；R， 的最大值及最小值，从安装尺寸的公差计算中得maxTVinTVTVL到，mm。按公式 6.8 计算。VAF（6.8）P 控制气阀两侧的真空压力差，N；VA 助力器内摩擦力，一般取 710N；frictonF 主缸活塞两侧的压力差，取 17 的面积；PTMC 主缸内弹簧的剩余回复力，一般取 18N。retun控制阀体回复力的计算由皮膜回位弹簧，06.9377-5606.1，得到 ， ，NF10717.561L；74.3R公差计算， ， 。79.56min1L5.9max1L由公式 6.6， NFBS 49.17.3)76()0( 由推杆回位弹簧 06.9377-1404.1，得到 N，5/6Fei； Leinoral6.1742.R由公差计算，得到 。mLeimLei 17.8ax,3.16nNFKR 24).7()5.3(max由控制气阀回位弹簧，06.9377-2004.1, 得到 ，NFTV5.01，4.10L69.26由公差计算得到 ， 。7.9min1L1.max1由公式 6.7， NFTV 02.96.)40()5( 由公式 6.8， A 74.348.02Nfricton1NFPTMC 15.7.348.02retun NFFFTMCretunPfrictonVATeiBScr 17.5min所以， ，符合要求。517.cr通过上述计算可见，起始力和回复力的大小与助力器内弹簧力有直接关系，所以，可以通过调整弹簧抗力实现起始力、回复力的调节。4.助力比的计算助力比按公式 6.9 计算。（6.9）21DID1 反馈盘直径，mm;D2 空气阀直径，mm。所以， 59.126I6.2 助力器理论特性曲线的绘制如图 6.4 所示，是助力器理论特性曲线的基本形状和所需的基本参数。由 6.1.1 中的计算得到，制动启动力为 90.57N。由 6.1.4 中的计算得到助力比为 5.59。最大助力由实验测得，其值为 4300N，它与真空助力器的内径和皮膜两侧的压力差有关。增跳值也有实验测得，其值为271240N，其值由空气阀与反馈盘间距的大小。图 6.4 助力器理论特性曲线另外，增跳值附近的形状是由空气阀顶端形状的决定的。它们之间关系如图 6.5 所示。图 6.5 增跳值和空气阀顶端形状的关系6.3 真空助力器的结构设计焊接方式的推杆是最经济、可靠的结构形式，球头端 7.054-0.158是标准设计，长度根据客户对安装尺寸要求，通过公差计算而定。考虑