真空助力器.docx

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.Becausethevacuumboosterplaystheimportantroleinthedrivingsecurity,thenithasbeenoneofthefocaloftheautomobilebrakingsystemresearch.Thistopiccarriesonthedesigntotheautomobilevacuumbooster,inthisdesign,elaboratesvacuumbooster'sprincipleofworkindetail.Thedesigninferstheformulaoftheimportantperformanceparametertheoretically,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、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HedrickJ.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。取消制动时，随着输入力的减小控制阀推杆后移，当到达最大助力点时，空气阀刚好关闭，随着输入力的继续减小，真空阀将处于即将开启的状态，此处是助力器降压时的平衡位置。真空阀口开启后，助力器的前、后腔相通，后腔的真空度将下降，伺服力减小，活塞体后移，真空阀再次关闭，助力器到达瞬间平衡，就这样随着输入力的逐渐减小，伺服力也将成固定比例的减少，直至制动被完全取消。在制动稳定后（即无运动趋势的状态下）,存在着第3种平衡位置，此时的真空阀口和空气阀口均处于关闭状态，即控制阀的真空阀口和空气阀口处均有形变。助力器在密封检验时，助力器最终将到达此平衡位置。2. 2反应盘的作用在真空助力器的工作过程中，反应盘起着极其重要的作用。真空助力器的工作原理要求，当空气阀口开启的瞬间，空气阀柱端面要刚好接触到反应盘的主面上，此时反应盘的主面和副面同时受力，且受力的大小与主面和副面的面积成正比。这时，助力器的随动性最好，反应盘的使用寿命长。但是，这种理想状态在现实中是很难实现的，而反应盘同时又起到了补偿作用。当空气阀口开启的瞬间，空气阀柱端面没能接触到反应盘的主面时，空气阀口开启，助力器的后气室进气，产生伺服力，反应盘的副面受力，主面隆起。当主面隆起的高度能够补偿空气阀柱与反应盘主面之间的间隙时,助力器到达平衡状态。反之，当空气阀柱端面接触到反应盘主面时，空气阀未能开启，这时反应盘的主面由于受力而凹下，而副面相对隆起，当隆起的高度能够使空气阀口开启时，助力器到达平衡状态。由助力器的工作性质可以看出，反应盘在具有良好的形变特性的同时，其体积的压缩变化率要小，以免在助力器工作时，反应盘吸收过多的能量，延缓制动时间，降低制动效率。由此，可以看出助力器的工作原理对反应盘有如下技术要求：（1）良好的密封性反应盘的过盈量要适当，过盈量太小不能保证密封性；过盈量太大，反应盘侧面的摩擦力加大，影响助力器的工作性能（2）良好的形变能力反应盘的材质和形状要有利于反应盘的形变下面，首先阐述在大多数的文献资料中对真空助力器上作原理的一般性的理解和描述。在非工作的状态下，控制阀推杆回位弹簧将控制阀推杆推到右边的锁片锁定位置，真空阀口处于开启状态，控制阀弹簧使控制阀皮碗与空气阀座紧密接触，从而关闭了空气阀口。此时助力器的真空气室和应用气室分别通过活塞体的真空气室通道与应用气室通道经控制阀腔处相通，并与外界大气相隔绝。发动机启动后，发动机的进气歧管处的真空度（发动机的负压）将上升至00667MPA（即气压值为0.0333MPA,与大气压的气压差为0.0667MPA）o随之，助力器的真空、应用气室的真空度均上升至-0.0667MPA,并处于随时上作的准备状态。当进行制动时，制动踏板被踏下，踏板力经杠杆放大后作用在控制阀推杆上。首先，控制阀推杆回位弹簧被压缩，控制阀推杆连同空气阀柱前移。当控制阀推杆前移到控制阀皮碗与真空阀座相接触的位置时，真空阀口关闭。此时，助力器的真空、应用气室被隔开。此时，空气阀柱端部刚好与反作用盘的外表相接触。随着控制阀推杆的继续前移，空气阀口将开启。外界空气经过滤气后通过翻开的空气阀口及通往应用气室的通道，进入到助力器的应用气室（右气室），伺服力产生。由于反作用盘的材质（橡胶件）有受力外表各处的单位压强相等的物理属性要求，使得伺服力随着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。由于伺服力资源的有限性，当到达最大伺服力时，即应用气室的真空度为零时（即一个标准大气压），伺服力将成为个常量，不再发生变化。此时，助力器的输入力与输出力将等量增长；取消制动时，随着输入力的减小，控制阀推杆后移。当到达最大助力点时,真空阀口开启后，助力器的真空、应用气室相通，应用气室的真空度将下降，伺服力减小,活塞体后移。就这样随着输入力的逐渐减小，伺服力也将成固定比例（伺服力比）的减少，直至制动被完全解除。在助力器的设计中，核心尺寸链的设计是保证助力器上作性能的关键，其中最为关键的尺寸配合是空气阀柱长度1.b与真空阀座到反应盘主面的距离1.2（对于双膜片的助力器来说，1.2是指真空阀口到活塞体凸台上端面的距离与轴套同凸台相接触的端面到轴套同反应盘外表相接触的端面距离之和）和控制阀的真空阀口处的形变量£V之问的配合关系。理想状态下，1.I=1.2+£V在上述的理想状态上作过程的表达中,我们可以注意到在理想的上作状态下的当空气阀口到达翻开的瞬间位置时，空气阀柱端部应刚好与反作用盘接触，可以看出在理论上成立的状态在现实中是不可能实现的。第一，每个零件的尺寸是有它的尺寸公差带；第二,大量部件的生厂是符合统计规律的，实际的尺寸区间是个公差带，而理想的位置只是在公差带上的一个点而己。那么，在实际设计中，是如何处理这个矛盾的。其核心的尺寸链的配合采取的是间隙配合。也就是说，当空气阀口翻开的时候，空气阀柱的端部没有到达反作用盘的接触面上，存在一定的间隙。在实际设计中，为取得良好的始动力和释放力等技术参数，采用了间隙配合，即1.V1.2+8V2.5真空助力器的阀口的三个平衡位置的原理汽车真空助力器在上作过程中存在着三个平衡位置，在加载时（或制动时）空气阀口处于假设即假设离状态，此时控制阀在空气阀口处无形变，而真空阀口处于关闭状态，控制阀在真空阀口处有形变;在卸载时（或取消制动时）真空阀口处于假设即假设离的状态,此时控制阀在真空阀口处无形变，而空气阀口处于关闭状态，控制阀在空气阀日处有形变;当制动稳定在某一时刻，输入力不再变化时（即助力器处于无运动趋势的状态），空气阀口和真空阀口均处关闭状态，控制阀在真空阀口处和空气阀口处均有形变。这就是助力器在上作状态下的三个平衡位置。初始平衡位置的概念：在升压过程中，空气阀口开启的同时，空气阀柱端部未能触到反作用盘上，即合理的间隙配合。这样空气阀口翻开，应用气室进气，伺服力产生。于是,反作用盘的副面受力，反作用盘发生形变，主面将隆起，直到隆起的主面与空气阀端部接触，才到达一个稳定的平衡。在此过程中由于伺服力的增大，使输出力（或液压）在输入力不变的情况下增加。最后平衡位置的概念:在降压过程的末期，随着输入力的降低，当反作用盘主面的受力几乎为零时，助力器的输出力完全是由伺服力产生的。这个伺服力同时又保证着反作用盘的形变。此时，如果控制阀推杆继续后移，由于制动主缸不能产生足够的抗力与残留的伺服力相平衡，使反作用盘不能产生足够的起补偿作用的形变量，以保持助力器的平衡,那么助力器将失去平衡状态。其后，真空阀口将被翻开，伺服力被释放，反作用盘上的形变消失，助力器恢复到起始状态。由于加载时和卸载时的控制阀阀口的平衡位置转变，可以知道，助力器释放力处的跳跃值应该大于始动力时的跳跃值3真空助力器的性能参数的计算真空助力器在上作状态下输入力与输出力的总体关系符合如下公式：+(Pb-Pf)XA-Fps=F0(3-1)式中，Fl为助力器的输入力；FO为助力器的输出力；PB为助力器的应用气室真空度；PF为助力器的真空气室真空度；A为助力器膜片的有效面积；FpS为助力器活塞体的回位弹簧的抗力。特别注意的是，(Pb-Pf)*A-FPS被称为有效伺服力，它是助力器伺服力与助力器活塞体回位弹簧装配预紧力之间的一个差值。FPS是消耗伺服力资源的一个因素。因此，在能够充分保证助力器活塞体在自然状态下与后壳体能紧密接触，同时在装配过程中的密封检验时能够保证在助力器卸载后使活塞体迅速复位的情况下，助力器的活塞体回位弹簧抗力应被设计的尽可能的小些。这样做可以减少伺服力资源的消耗，同时又方便真空助力器的装配。由于反作用盘的材质有要求受力外表各处压强相等的属性,所形成的助力器的总体力学另一个关系式为(Pb-Pf)×A-Fps_F-(AZ)ASAM式中，AM为反作用盘的主面面积；AS为反作用盘的副面面积，或简化为：人为伺服比，即反作用盘的副面面积与主面面积的比值这是弹性体带来的线形关系的核心属性,正是这个属性实现了真空助力器的输入力和输出力之问的线形关系。3.2真空助力器的性能参数的计算真空助力器的性能参数有:始动力、系统始动力、释放力、跳跃值以及滞后率等。不是每个性能参数都可以计算出来，有的性能参数由于涉及的因素很多，只能通过实验来得到具体数值。真空助力器的始动力助力器的始动力的定义为：当制动真空助力器产生输出力时的最小输入力被称为助力器的始动力。对于单阀体助力器，在助力器的升压过程中，合理的工作状态下(间隙配合)的始动力是：对于复合式控制阀总成：=+对于叠加式控制阀总成:FA=FBS-PaXaPH（3-4）真空助力器的系统始动力助力器的系统始动力的定义为:当制动系统产生输出力，即制动主缸能够建立稳定的液压时的最小输入力被称为助力器的系统始动力。空气阀柱的配合尺寸能造成助力器的系统始动力的偏移。当空气阀柱为间隙配合时，助力器通过反作用盘的形变来补偿间隙尺寸，也就是使主面隆起。此时助力器的伺服力己经产生，输出力也就同时产生了。当伺服力到达反作用盘的主面隆起的高度能够补偿间隙配合尺寸差时，助力器就到达了初始的平衡状态，即建立起稳定的平衡关系。通常这个伺服力足够大到能够克服活塞体回位弹簧的抗力和制动主缸的装配预紧力，也就使得制动主缸产生了液压。此时，助力器的系统始动力就等于助力器的始动力，这就是跳跃值较大的助力器的系统始动力为什么比拟稳定的原因。当空气阀柱在配合中相对较长时（不合理的尺寸配合设计），助力器的初始阶段不产生伺服力，而是通过反作用盘主面的下凹来补偿相差尺寸。此时，输入与输出等量增长，需要克服活塞体回位弹簧的装配预紧力,甚至有可能要克服制动主缸的装配预紧力之后才到达空气阀口的开启位置，伺服力才开始产生。那么这时助力器的系统始动力最大可到达:对于复合式控制阀总成，有FSA=FBS+FC-尸八*Aph+Fps+FM（3-5）FSA为助力器的系统始动力;FM为制动主缸的装配预紧力对于叠加式控制阀总成，有FSA=Frs-Pa*+FPS+FM（3-6）由此可见,控制助力器系统始动力的有效手段是将助力器的核心尺寸链的配合尺寸设计在空气阀柱相对较短的范围内，即间隙配合。以便使得系统始动力等价于助力器的始动力。这样系统始动力就不会过大，且相对而言各助力器的系统始动力较为一致。在不是间隙配合的情况下，由上述公式可以看出，各真空助力器的值会变的很大，且各始动力的数值很不统一，不宜标准。助力器的跳跃值在输入力不变的情况下，输出力却发生了变化，其变化量即是跳跃值。在升压过程中表现为初始制动时输入力不变,输出力（或液压）突然增加到某个值;在降压过程中表现为取消制动末期输入力减小到一定数值是，输出力（或液压）突然减低为零。助力器参数计算1真空助力器的力平衡方程式当踏动制动踏板后，助力器的控制推杆在输入力FO的作用下运动一段距离，此时活塞受膜片及活塞盘的控力作用随之左移。在控制推杆回位弹簧及反应盘的反力作用下，控制推杆相对于活塞右移并关闭空气阀口，使空气不再进入加力气室，而在真空阀口被关闭时，后腔与前腔却保持一定的气压差，使助力不再增加，此时助力器那么处于平衡状态。其平衡方程如下:Fp=F.+P.(Ai-As)+P(As-A2)-Fi(3-7)式中FP-助力器的输出力Fo-作用于控制推杆的输入力P。一前后腔的气压差Al膜片的有效总面积A2一主缸推杆柄部截面积As一助力室活塞柄部截面积P一前腔的真空度Fl一回位弹簧4的作用力公式可改写为：5二州+4A+(P_4)AsPA2-F1(3.8)由该式可以看出，当前后腔的气压差PO等于前腔的真空度P时(即后腔充满空气而到达最大助力点时)，那么有FP=温+2(A-A2)-K(39)式(39)为助力器到达最大助力点时力的平衡表达式。它与式(3-7)的差值为(P-Po)(Ai-As)o通常，前腔的真空度P为67kPa,前后腔的气压差Po为0-67kPa°因此，随着后腔真空度的下降，由助力室活塞柄部所影响的输入力也越来越小，直至为零，其变化规律是一个减函数。前腔回位弹簧的作用力日是随助力活塞的前移而逐渐增加的，其变化规律是个增函数。如果将上述两个互为反函数的变化值视为近似相等时，那么可将Fl看成是一个不变的值。由膜片产生的伺服力Fa为Fa=P(Al-A2)(3-10)在输入力FO中，有一局部用来克服控制推杆回位弹簧的抗力Fs,另一局部为有效输入力°它通过空气阀座作用到反应盘上。其大小为：膜片所产生的助力除一局部被用来克服回位弹簧的压力B外，还要在承受FS之后才作用Fa'在反应盘上，因此作用在反应盘上的有效伺服力"为那么有FP=尸。*工P,/7,如将反应盘上所承受的有效助力”的面积规定为副面,将承受有效输入力面积定FJ二一'(D2-d2)*11J2*11为主面，那么当助力器处于平衡状态时有/4/4(3-11)式中D反应盘副面直径d反应盘主面直径真空助力器的伺服比Is是指由加力气室的膜片受气压差的作用而产生的有效伺服力F'/7,“与有效输入力°的比，其值可用下式表示真空助力器的助力比is是指真空助力器的输出力G有效输入°的比，其值可用下式表示：品以真空助力器上作中有三个上作状态:即应用状态、维持状态和释放状态。（1）力学平衡模型以膜片盘（也称为隔膜）为受力对象，可建立如下力学平衡方程，图3/真空助力器的示意图式中，Fin为制动踏板的推力;Fd为由于压力差在膜片盘上产生的作用力；Fni为真空助力器回位弹簧的作用力;FmC为真空助力器的输出力;Ad为隔膜面积；Pa和PV分别为应用气室和真空气室的压力;FrSO为活塞体回位弹簧的预紧力；KrS为活塞体回位弹簧的刚度系数（通常，为一常量）；XOS为位移，即行程的数值。因此，传递到制动主缸的力FmS为4真空助力器关键零件尺寸设计在真空助力器的工作过程中，反应盘起着极其重要的作用。真空助力器的工作原理要求，当空气阀口开启的瞬间，空气阀柱端面要刚好接触到反应盘这时，助力器的随动性最好，反应盘的使用寿命长。但是，这种理想状态在现实中是很难实现的，而反应盘同时又起到了补偿作用。当空气阀口开启的瞬间，空气阀柱端面没能接触到反应盘的主面时，空气阀口开启，助力器的后气室进气，产生伺服力，反应盘的副面受力，主面隆起。当主面隆起的高度能够补偿空气阀柱与反应盘主面之间的间隙时，助力器到达平衡状态。反之,当空气阀柱端面接触到反应盘主面时，空气阀未能开启，这时反应盘的主面由于受力而凹下，而副面相对隆起，当隆起的高度能够使空气阀口开启时，助力器到达平衡状态。由助力器的工作性质可以看出，反应盘在具有良好的形变特性的同时，其体积的压缩变化率要小，以免在助力器工作时，反应盘吸收过多的能量，延缓制动时间，降低制动效率。因此助力器对反应盘有如下技术要求：良好的密封性，反应盘的过盈量要适当，过盈量太小不能保证密封性；过盈量太大，反应盘侧面的摩擦力加大，影响助力器的工作性能。良好的形变能力反应盘的材质和形状要有利于反应盘的形变3。这里根据活塞本体的尺寸和以上所说的要求设计的反作用盘的直径为027mm,和活塞本体之间过盈量为mm。助力膜片是真空助力器实现助力的弹性元件，必须要有一定的弹性，助力膜片压在助力器的前后壳体之间，将助力器分成前后两腔。助力膜片不仅要有一定的弹性，还要有良好的密封性，通常都选择耐油橡胶7。助力膜片的有效助力面积是实现所要求的助力比的关键尺寸。根据的尺寸，反作用盘的直径：027mm,空柱塞的直径：。13.6mm.真空助力器可利用的真空度一般为67kPa8kPao设真空助力器变压腔即后腔的真空度为零,前腔和后腔的压力差到达最大值的时候,即真空助力器到达最大助力点时的平衡状态,不考虑助理器的机械效率,且忽略活塞回位弹簧的反力和输出杆截面积的影响,可列出以下平衡方程式：F,=F+或工(4-1)-4(4-2)D2P-11d;d：-44解以上两式得：11P2P二4(1)11P2Pix二4(1)4-3)(4-4)(4-5)式中：D助力膜片有效直径;4橡胶反作用盘直径；“2空气阀柱塞的直径；P前腔的真空度；F,最大助力点时的助力器的输入力;最大助力点时的助理器的输出力;l真空助力器的助力比。J2?72根据数据有雪=J=3.9d13.62根据设计的理论曲线。最大输入力取耳=672N.因此根据式4-3有=196.2mm/4x672X(3.9FV兀×0.0667即要实现该助力比的真空助力器,其助力膜片的有效助力直径必须大于mm才能实现.具体的要综合整体的结构来进一步确定。这里取O=203.2mm05总结CA6460型真空助力器具有结构简单、紧凑，性能可靠等优点，因此在乘用车上得到广泛应用。本设计做了以下几方面工作：(1)阐述了CA6460型真空助力器的结构和原理(2)CA6460型真空助力器的性能参数的计算(3)设计CA6460型真空助力器的性能曲线(4)设计CA6460型真空助力器零件尺寸参考文献1陈家瑞,马天飞,等,汽车构造M.人民交通出版社,2005.2刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算M.清华大学出版社,2004.3刘锦云.结构材料学M.哈尔滨工业大学,2008.4张克惠.塑料材料学M.西北工业大学,2006.5赵凯.汽车真空助力器的原理及参数计算J.汽车技术,2001,1王浩.真空助力器的结构,原理及轴向设计J.汽车研究与开发999,67杨维和.制动真空助力器特性曲线的综合评价J.汽车技术,1999,9.8沈军民,沈咏军,等,关于真空助力器助力比与最大助力点关系的研究J.中国测试技术,2006,79杨维和,汽车制动真空助力器的工作原理与性能计算J.汽车技术，101桂健生,制动真空伺服器，J.轻型汽车技术,2002,2.11真空助力器随动段力特性设计与评价方法探讨.重庆市首届工程师大会论文集C.重庆:出版社不祥.121赵凯.基于反求设计的汽车真空助力器总成的研究D.成都：西南交通大学，2007.