（图纸+论文）汽车坡路起车辅助气动系统设计（全套完整）

本发明方案巧妙，实施容易，所用零件和器件不多，制作和安装都比较容易。

国内目前主要采用的是电磁装置，对配置手动变速器的机动车实施自动离合或自动变速装置。

在现有机动车的刹车油泵或气泵和轮胎制动闸之间，安装个止回阀和个电磁阀刹车时止回阀开启，电磁阀关闭油或气不能回流至制动总泵，油压气压使制动闸紧紧制动着机动车轮圈，机动车不能移动当起动时电磁阀开启，油或气回流至制动总泵，制动闸自动松开。

而采用微电子技术的装置已在国外些著名汽车生产厂家的大型客车货车上得到了较好的应用。

丰田汽车公司也在上首先装上了控制系统，简化了操作，提高了汽车的安全性能。

广州五十铃客车有限公司引进日本技术组装生产的系列客车也装备了系统，其单台装置的售价为万。

虽然日本美国等汽车工业发达国家对技术已开展了长时间的研究，但取得的技术成果不对中国开放，而以高价产品的形式实现垄断。

国内对这项技术的研究还基本上处于空白阶段。

实现功能的控制阀，国内文献中基本上采用的是电磁阀和止回阀的组合，而比较先进的国外及进口技术则采用整体的控制阀。

.本课题的研究内容及意义设计种汽车斜坡起步辅助气压系统，包括确定汽车斜坡起步辅助系统组成，确定各气动元件，根据辅助系统的工作要求，对气动控制阀控制阀的结构进行设计，包括主阀芯的结构密封件的结构等。

目的是设计种汽车斜坡起步辅助气压系统。

包括确定汽车斜坡起步辅助系统组成，确定各气动元件，根据辅助系统的工作要求，对气动控制阀控制阀的结构进行设计，包括主阀芯的结构密封件的结构等。

意义是在斜坡起动时，可以不用频繁的交替踩踏板，而只需通过踩油门就可顺利起步，从而有效的减少了工作疲劳程度，增强行车安全性。

使国内的汽车制造技术有个长足的进步，制造出更安全更易于操作配置更豪华，性价比更高的好车。

第章汽车坡路起车辅助气动系统的设计方案.汽车坡路起车辅助气动系统的组成主要由空气压缩机调压阀驻车应急制动储气筒手控制动阀四回路压力保护阀湿储气筒起车辅助气筒安全阀快放阀起车辅助控制阀复合式后制动气室继动阀后桥储气筒双针气压表放水阀前轴储气筒双腔制动阀前制动器室传感器如图.所示等。

图.传感器的使用.汽车坡路起车辅助气动系统的工作原理气压制动回路由发动机驱动的单缸风冷式空气压缩机产生的压缩空气经调压阀将压缩空气输入湿度储气筒内摩擦力始动摩擦系数，般为，通常取。

所以，由式有形圈的摩擦力的计算运动摩擦力由有始动摩擦力由式有复位弹簧初始参数的确定弹簧的最大工作负荷阀芯套杆的复位弹簧复位时，须克服的阻力有阀芯的密封力阀芯套杆因受力面积差的反向压力密封圈的始动摩擦力，即有式中阀芯的密封力阀芯套杆因受力面积差的反向压力密封圈的始动摩擦力且有式中阀芯密封面的直径阀芯连杆的直径工作压力，取.将式式代入式有弹簧的最小工作负荷式中额定压力.下的动摩擦力所以弹簧的工作行程式中活塞的工作行程所以.弹簧的外径所以表.阀芯复位弹簧的初始参数项目最大工作负荷最小工作负荷工作行程弹簧外径数据汽车坡路起车辅助气动系统控制阀控制活塞直径的计算校核活塞最小工作压力要保证控制阀的动作可靠，必须使控制活塞的产生的推力能够足以克服阀芯移动过程的各种阻力。

而在整个过程中，所受的阻力有阀芯套杆受工作气压产生的压力阀芯套杆复位弹簧的工作压力阀芯套杆密封圈产生的摩擦力活塞密封圈的摩擦力活塞复位弹簧的工作压力。

因此，有如下关系式式中工作气压产生的压力阀芯套杆复位弹簧的工作负荷阀芯套杆密封圈产生的摩擦力活塞密封圈的摩擦力活塞复位弹簧的工作负荷且有式中阀芯连杆直径工作压力.所以将.，.，.，.，.代入式，有活塞的最小直径由活塞所受最小压力为式中最小工作压力．所以将.，.代入上式，有.取整活塞实际所需最低工作气压由式有表.控制活塞校核结果项目最小工作压力理论最小直径实际直径实际最低工作气压数据汽车坡路起车辅助气动系统控制阀弹簧的设计计算弹簧直接影响控制阀的动作和性能，因为控制阀的性能中就包含弹簧的刚度预压缩量以及工作行程等，因此在设计中必须考虑如下的要求弹簧的外径或内径要满足控制阀的结构布置的实际要求弹簧的工作行程要匹配控制阀的开口量弹簧刚度和预压缩量要满足力平衡方程的要求弹簧的最小工作负荷和最大工作负荷要适应控制阀的动作要求。

活塞复位弹簧的计算初始参数由之前的计算，控制活塞的复位弹簧的基本参数如下弹簧的最大工作负荷．弹簧的最小工作负荷弹簧的工作行程弹簧的外径材料选择载荷性质类载荷气动控制阀中，弹簧的作用次数相当频繁，并且受变载荷的作用，因此应取类负荷。

表.弹簧按载荷分类表弹簧分类Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类受变载荷，次数受变载荷，次数在受变载荷，次数在载荷性质在次以上次以下次，及受冲击载荷采用组的琴钢丝，其相应的性能如下切变模量弹性模量抗拉强度许用切应力端部形式端部型式型压并圈取值范围.压并圈数弹簧钢丝直径取钢丝直径，则弹簧中径弹簧内径实际线绕比有效圈数及总圈数弹簧刚度有效圈数取.实际弹簧刚度.总圈数计算弹簧的变形量最小工作载荷的变形量.最大工作载荷的变形量..相对压缩量ε.内径伸长率.汽车坡路起车辅助气动系统控制阀控制活塞的密封设计控制活塞处的密封的设计包括密封型式的选择沟槽尺寸形式的确定，相应动摩擦力开始摩擦力的计算，从而确定活塞复位弹簧的工作负荷和提供其它相应的计算所需的计算参数。

密封型式的选择在控制活塞处，由于工作时控制端才有控制压力，其它非工作状态时两端都与大气。

相通，因此，只需对其进行单向密封即可，以减少摩擦力。

由于型的启动压力要求低，尺寸要求小，便于减少控制阀的尺寸，而且沟槽尺寸与型圈通用，所以，控制活塞处的密封采用型的密封圈，公称孔径为，沟槽尺寸公差见图.图.阀芯套杆的密封结构图摩擦力的计算动摩擦力的计算形密封圈摩擦力小，产生形密封圈密封的主要原因是介质压力的作用和密封圈预压缩产生的密封接触压力，因此，形密封圈的动摩擦力可按下式进行计算图.阀芯座的密封槽结构图阀芯套杆的密封阀芯套杆的密封是径向动密封，采用的是的形密封圈，沟槽尺寸如下沟槽宽度.沟槽深度.槽棱外圆角槽底圆角压缩量ε，由式有内径伸长率，由式有式中运动摩擦力被密封面直径形密封圈有效高度密封处空气工作压力初始接触压力，其大小与密封形式预压缩量大小橡胶硬度及材质摩擦表面粗糙度有关，般可在范围内选取，本文取中间值．摩擦系数，对于中低硬度的橡胶，在般润滑条件下，可在范围内选取，本文取.。

图.型密封圈的结构示意图将，.，.代入式中有始动摩擦力的计算始动摩擦力的计算公式为式中始动摩擦系数，取值范围为，般取．。

所以活塞复位弹簧初始参数的确定弹簧的最大工作负荷式中额定压力.下的始动摩擦力弹簧的最小工作负荷式中额定压力．下的动摩擦力弹簧的工作行程式中活塞的工作行程弹簧的外径式中活塞的外径表.控制活塞复位弹簧的初始参数项目最大工作负荷最小工作负荷工作行程弹簧外径数据.汽车坡路起车辅助气动系统控制阀的阀芯套杆的设计计算阀芯套杆的设计计算包括阀芯套杆的动摩擦力及始动摩擦力的计算阀芯定位弹簧的计算阀芯套杆复位弹簧的计算。

阀芯套杆摩擦力的计算阀芯套杆的摩擦力由个形密封圈和个形的密封圈的密封力形成。

形圈的摩擦力的计算形橡胶密封圈的摩擦力有运动摩擦阻力始动摩擦阻力两种，始动摩擦阻力般为运动摩擦阻力的倍。

始动摩擦阻力是指形圈从静止状态到运动状态这转变过程中产生的摩擦阻力，运动摩擦阻力是指形圈在正常运动过程中产生的摩擦阻力，具体计算如下运动摩擦力运动摩擦力按下式计算式中运动摩擦力ε在形圈摩擦表面单位长度上由相对径向预压缩量引起的摩擦力，按下图选取由气压力作用的形圈轴向投影的面积上产生的摩擦力，按下图选取摩擦表面的总长度受气压力作用的形圈轴向投影的总面积。

由压缩量ε.，邵氏硬度，查下图得ε.由．，查图.得.所以由式有.相对径向预压缩量ε.介质压力图.摩擦力计算图始动摩擦力始动摩擦力按下式计算式中始动汽车坡路起车辅助气动系统控制阀的阀芯密封力的计算阀芯密封力的计算的目的是为了保证可靠的密封效果和保证阀芯应有的使用寿命，因此，对密封力的计算包括保证密封性能所需的最小密封力的确定，实际密封力的计算，保证密封寿命的密封面强度的校核。

最小密封力的确定密封力是为了保障密封副的密封性能而需加在阀芯上的轴向的最小作用力，用表示。

根据力的平衡原理，参见图.，有如下的计算公式式中介质静压力作用在阀芯上的轴向力形成密封的接触力。

图.阀的受力示意图对于，有对于，有式中阀座密封面外径阀座底口直径密封面宽度介质静压力密封比压。

密封比压是密封面单位面积上保证密封所需施加的压紧力，既可以通过查图表来计算，也可采用如下的经验公式所以有式表示了当输入口与输出口的压力相等的情况下的最小密封力，但在实际工作的状态下，输入口排空，没有压力，此时式则变为因此，分以下几种情况计算输入输出口的压力相等时的最小密封力标准工作压力．下的最小密封力将.，.，.，代入式，有.最大工作压力.下的最小密封力将.，.，.，代入式，有.输入口没有压力，输出口有压力时的最小密封力标准工作压力.下的最小密封力将.，.，.，代入式，有.最大工作压力.下的最小密封力将.，.，.，代入式，有.实际密封力的计算忽略缓冲定位弹簧力的作用，实际密封力即为阀芯所受的背压，因此，标准工作压力.下的实际密封力最高工作压力.下的实际密封力由于，显然，实际的密封力能够保证阀芯的密封效果。

密封面强度的校核对阀芯工作过程中受力最大时的密封面进行