懸賞分：5 - 解決時間：2009-10-13 08:10
vacuum booster
提問者： 天天向上car - 一級
最佳答案
在非工作的狀態下,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, 真空閥口處於開啟狀態,控制閥彈簧使控制閥皮碗與空氣閥座緊密接觸,從而關閉了空氣閥口。此時助力器的真空氣室和應用氣室分別通過活塞體的真空氣室通道與應用氣室通道經控制閥腔處相通,並與外界大氣相隔絕。發動機啟動後, 發動機的進氣歧管處的真空度（發動機的負壓）將上公升至-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、應用氣室的真空度均上公升至-0.0667mpa，並處於隨時工作的準備狀態。
當進行制動時,制動踏板被踏下,踏板力經槓桿放大後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,真空閥口關閉。
此時，助力器的真空、應用氣室被隔開。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前移,空氣閥口將開啟。
外界空氣經過濾氣後通過開啟的空氣閥口及通往應用氣室的通道,進入到助力器的應用氣室(右氣室),伺服力產生。由於反作用盤的材質（橡膠件）有受力表面各處的單位壓強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。由於伺服力資源的有限性,當達到最大伺服力時,即應用氣室的真空度為零時(即乙個標準大氣壓),伺服力將成為乙個常量，不再發生變化。
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，控制閥推桿後移。當達到最大助力點時，真空閥口開啟後,助力器的真空、應用氣室相通,應用氣室的真空度將下降,伺服力減小,活塞體後移。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
在助力器的設計中，核心尺寸鏈的設計是保證助力器工作效能的關鍵，其中最為關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 （對於雙膜片的助力器來說， 是指真空閥口到活塞體凸台上端麵的距離與軸套同凸台相接觸的端麵到軸套同反饋盤表面相接觸的端麵距離之和）和控制閥的真空閥口處的形變數之間的配合關係。
在上述的理想狀態工作過程的敘述中，我們可以注意到在理想的工作狀態下的當空氣閥口到達開啟的瞬間位置時，空氣閥柱端部應剛好與反作用盤接觸，可以看出在理論上成立的狀態在現實中是不可能實現的。第一，每個零件的尺寸是有它的尺寸公差帶；第二，大量部件的生產是符合統計規律的，實際的尺寸區間是乙個公差帶，而理想的位置只是在公差帶上的乙個點而已。那麼，在實際設計中，是如何處理這個矛盾的。
其核心的尺寸鏈的配合採取的是間隙配合。也就是說，當空氣閥口開啟的時候，空氣閥柱的端部沒有到達反作用盤的接觸面上，存在一定的間隙。在實際設計中，為取得良好的始動力和釋放力等技術引數，採用了間隙配合。
真空助力器的三個重要的工作原理
目前關於真空助力器的文獻中，都只是提到了真空助力器的三個工作狀態，即應用狀態、維持狀態、釋放狀態。並指出在這三種狀態下，真空閥口和空氣閥口的處於開或合的狀態。
除了在上述提到的基本原理以外, 又發現了在國內文獻中未曾提及的幾個重要原理, 即, 三個平衡位置的原理、平衡位置的動態轉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，在載入時（或制動時）空氣閥口處於若即若離狀態，此時控制閥在空氣閥口處無形變，而真空閥口處於關閉狀態，控制閥在真空閥口處有形變；在解除安裝時（或取消制動時）真空閥口處於若即若離的狀態，此時控制閥在真空閥口處無形變，而空氣閥口處於關閉狀態，控制閥在空氣閥口處有形變；當制動穩定在某一時刻，輸入力不再變化時（即助力器處於無運動趨勢的狀態），空氣閥口和真空閥口均處關閉狀態，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下的三個平衡位置。
真空助力器平衡位置的動態轉換的原理
助力器在工作過程中的平衡位置的動態轉換的原理。這是乙個極容易被忽視的原理，也是在結構和工藝設計時必須考慮到的重要原理。當載入結束的瞬間，助力器將由載入平衡位置向制動穩定態平衡位置轉換，即控制閥在空氣閥口由無形變向有形變轉換。
此時，空氣閥口的結構設計及加工質量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴格的考驗；當解除安裝開始的瞬間，助力器將由制動穩定態平衡位置向解除安裝平衡位置轉換，即控制閥在真空閥口由有形變向無形變轉換。此時，真空閥口的結構設計及加工質量是否能夠保證密封性的要求將受到嚴格的考驗。
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，結合工作狀態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。踏板力經過槓桿的放大後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,真空閥口關閉，控制閥的真空閥口處從剛剛接觸直到產生形變。此時，真空、應用氣室被隔開,控制閥推桿繼續前移使得空氣閥口處於即將開啟狀態。此時，控制閥的空氣閥口處已經沒有形變。
此處是助力器公升壓時的平衡位置，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前移,空氣閥將開啟。外界空氣經過濾氣後通過開啟的空氣閥口及通過到應用氣室的通道,進入到助力器的應用氣室(右氣室),伺服力產生。
由於反作用盤的主面沒有與控制閥的端部接觸，因此，助力器還沒有達到平衡。而空氣進入到應用氣室產生的伺服力使得反作用盤的副面受力，於是反作用盤的主面隆起，直到副面上產生的伺服力的大小使得主面隆起的高度達到與控制閥的端麵接觸時，助力器初始平衡位置建立。然後，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。
由於伺服力資源的有限性,當達到最大伺服力時,即應用氣室的真空度為零時(應用氣室氣壓為乙個大氣壓),伺服力將不再發生變化。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，當達到足夠到的輸入力時，反作用盤的主面甚至開始下凹，此時的空氣閥口處開啟的間隙越來越大，助力器的應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，控制閥推桿後移，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後到空氣閥口剛好關閉並隨之產生形變。注意此處的位置並不是降壓過程的平衡位置。
隨著輸入力的繼續減小,真空閥口將處於即將開啟的狀態，此時的真空助力器的控制閥才處於降壓過程中的平衡位置。我們注意到公升壓時的平衡位置與降壓時的平衡位置存在乙個的差值，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 。由於核心尺寸鏈是間隙配合，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平衡。
真空閥口開啟後,助力器的真空、應用氣室相通,應用氣室的真空度將下降,伺服力減小,活塞體後移。在連續的降壓過程中，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於無形變（即若即若離的狀態）。直到反作用盤的主面作用力接近為零。
此時，助力器達到了最後的平衡位置。如果控制閥推桿繼續後退，助力器的平衡被打破，恢復到初始的狀態。
這就是真空助力器的一次密封檢驗(或者說，一次常規的制動過程)中真空助力器工作的詳細過程，了解這個過程對於理解真空助力器的特性曲線的各效能引數的理解是至關重要的。在第3章的真空助力器的效能引數的計算中，就是依據此過程來得到的。而沒有使用間隙配合的真空助力器的效能引數的計算和曲線以及產生的後果將在第4章中作詳細的討論。
應該特別注意的兩個概念是：在一台設計合理的真空助力器實際工作過程中，應該存在初始平衡位置和最後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關係的體現分別對應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：在公升壓過程中，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。這樣空氣閥口開啟，應用氣室進氣，伺服力產生。
於是，反作用盤的副面受力，反作用盤發生形變，主面將隆起，直到隆起的主面與空氣閥端部接觸，才達到乙個穩定的平衡。在此過程中由於伺服力的增大，使輸出力（或液壓）在輸入力不變的情況下增加。
最後平衡位置的概念：在降壓過程的末期，隨著輸入力的降低，當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後移，由於制動主缸不能產生足夠的抗力與殘留的伺服力相平衡，使反作用盤不能產生足夠的起補償作用的形變數，以保持助力器的平衡，則助力器將失去平衡狀態。其後，真空閥口將被開啟，伺服力被釋放，反作用盤上的形變消失，助力器恢復到起始狀態。由於載入時和解除安裝時的控制閥閥口的平衡位置轉變，可以知道，助力器釋放力處的跳躍值應該大於始動力時的跳躍值。
反作用盤的核心作用和效能要求
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，當空氣閥口開啟的瞬間，空氣閥柱端麵要剛好觸到反作用盤的主面上。又由於反作用盤的材質有要求受力表面各處壓強相等的特性，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)關係變化。
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，這種理想狀態在現實中是很難實現的。
設計合理的助力器（間隙配合）的反作用盤又起到了補償作用。當空氣閥口開啟的瞬間，空氣閥柱端麵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，助力器的應用氣室進氣，產生伺服力，反作用盤的副面受力，主面將隆起。
當主面隆起的高度能夠補償了空氣閥柱與反作用盤主面之間的間隙時，助力器達到了平衡狀態。反之，設計不合理助力器當空氣閥柱端麵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於受力而凹下，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, 助力器才達到平衡狀態。
。因此，對反作用盤的效能要求如下：①良好的密封性。
反作用盤的過盈量要適當，過盈量太小不能保證密封性；過盈量太大，反作用盤側面的摩擦力加大,影響助力器的工作效能。②良好的形變能力。反作用盤的材質和形狀要有利於反作用盤的形變。
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