轎車盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計【畢業(yè)論文】【汽車專業(yè)】

哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -I- 摘 要 汽車的設(shè)計與生產(chǎn)涉及到許多的領(lǐng)域，其獨有的安全性、經(jīng)濟性、舒適性等眾多指標，也對設(shè)計提出了更高的要求。汽車制動系統(tǒng)是汽車行駛的一個重要主動安全系統(tǒng)，其性能的好壞對汽車的行駛安全有著重要影響。隨著汽車的行駛速度和路面情況復雜程度的提高，更加需要高性能，長壽命的制動系統(tǒng)。 鑒于制動系統(tǒng)的重要性，本次設(shè)計的主要內(nèi)容就是運輸車輛中的制動器，從制動系的功用及設(shè)計的要求出發(fā)，依據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，進行了方案論證。對各種形式的制動器的優(yōu)缺點進行了比較后，在前盤后鼓得基礎(chǔ)上改為前后都是盤式制動器，保持制動力分配系數(shù)的 穩(wěn)定，改善了汽車的制動穩(wěn)定性，簡化了汽車的制動裝置，減輕了整車質(zhì)量，從而提高了汽車在行駛過程中的安全性與穩(wěn)定性 。 選擇了簡單液壓驅(qū)動機構(gòu)和雙管路系統(tǒng)，選用了間隙自動調(diào)節(jié)裝置，采用比例閥作為制動力的調(diào)節(jié)裝置。 關(guān)鍵詞 ： 制動鉗 ； 制動盤 ； 制動輪缸 ；制動襯片 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -II- Abstract Automobile design and production are involved in many fields, its unique safety, economy, comfort and so many indicators, also raised taller requirement to the design. Automobile braking system is an important vehicle active safety system, and its performance depends on car has an important influence on road safety. As the vehicle of the speed and pavement situation was complex degree rise, more require high-performance, long life of brake system. In view of the importance of brake system, the design of the main content is a transport vehicles, the brake from brake system function and design, according to the requirement of design parameters, given the scheme comparison. On all forms of brake their advantages and disadvantages are discussed, based on HouGu have in QianPan instead of before and after are disc brakes, maintain braking force distribution coefficient, improves the stability of the braking stability and simplify the automobile braking device, reduce the vehicle quality, thereby improving the car while driving in the process of security and stability. Choose a simple hydraulic driving mechanism and double pipeline system, chose clearance automatic adjusting device, proportional valve as brake force adjusting device Keywords: brake disc； Brake wheel cylinder； Brake caliper； Braking facings formulations 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -III- 目錄 摘 要 . I Abstract .II 第 1 章 緒論 . 1 1.1 汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 . 1 1.2 汽車制動系概述 . 2 1.3 設(shè)計的意義 . 4 小結(jié) . 5 第 2 章 制動器設(shè)計方案的論證和選擇 . 6 2.1 制動器設(shè)計要求 . 6 2.2 制動器設(shè)計的一般原則 . 8 2.3 制動器方案分析 . 9 2.4 制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇 . 9 2.5 制動管路的選擇 . 10 2.6 鼓式 制動器與盤式制動器的比較分析 . 12 2.7 制動器間隙自動調(diào)整裝置 . 16 小結(jié) . 16 第 3 章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 . 17 3.1 制動力與制動力分配系數(shù) . 17 3.2 同步附著系數(shù) . 20 3.3 制動器的制動力矩 . 21 3.4 利用附著系數(shù)與制動效率 . 22 小結(jié) . 24 第 4 章 制動器的設(shè)計計算 . 25 4.1 原始數(shù)據(jù)及主要技術(shù)參數(shù) . 25 4.2 盤式制動器主要參數(shù)的確定 . 25 4.3 制動力矩與盤的壓力。 . 27 4.4 制動輪缸直徑的計算 . 28 4.5 緊急制動時踏板力的計算 . 28 4.6 制動踏板行程的計算 . 28 小結(jié) . 29 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -IV- 第五章 制動器主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算 . 30 5.1 制動盤 . 30 5.2 制動鉗 . 30 5.3 制動塊 . 30 5.4 摩擦材料 . 31 5.5 制動器的熱容量和溫升的核算 . 31 5.6 強度校核 . 32 小結(jié) . 33 結(jié)論 . 34 致謝 . 35 參考文獻 . 36 附錄 . 37 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -1- 第 1 章 緒論 1.1 汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 1. 汽車工業(yè)本身對國民經(jīng)濟的貢獻及對相關(guān)工業(yè)的帶動度 汽車產(chǎn)品是一個產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、波及效果廣、對相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動力大的產(chǎn)品，汽車工業(yè)波及到原材料、能源、建筑、商業(yè)、金融、交通 、 運輸?shù)葌€行業(yè)。 汽車工業(yè)的發(fā)展與原材料工業(yè)有著極為密切的關(guān)系。隨著汽車工 業(yè)的發(fā)展，質(zhì)輕、耐腐蝕、隔音、隔熱、易成型、韌性好的塑料及復合材料越來越 多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料。汽車用涂料是在所在涂料中綜合性能要求最高的涂料，國外涂料行業(yè)為滿足汽車工業(yè)的發(fā)展及環(huán)保的要求，都把汽車用涂料作為涂料研究 的重點。汽車工業(yè)的發(fā)展，帶動了石油化學、化學工業(yè)、輕工、紡織、建材等相關(guān)部門的發(fā)展 。 發(fā)展 汽車工業(yè)，有利于疏散過度密集的城市人口，促進郊區(qū)衛(wèi)星城市的發(fā)展 ， 促進房地產(chǎn)行業(yè)、金融、第三產(chǎn)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 2. “ 富國富民 ” ，增加國家財政收入的需要 汽車工業(yè)是一個精度要求高、綜合性強、零部件數(shù)量多、加工深度較高、附加 價值很大的加工工業(yè)，一般附加值率高達 20% 40%，是創(chuàng)造社會財富、提高國民收入的重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，一部轎車的平均使用壽命為 9 年，期間交納的消費 稅、購置稅、燃油稅、養(yǎng)路費、保險費等各種稅費差不多等于這一輛車的購置價格；一輛貨車的各種稅費約為購置價格的 3 倍 ，如果把這輛車在生產(chǎn)和流通中交納的稅費加在一起，將是一個更大的數(shù)目。 3. 汽車行業(yè)是重要的出口創(chuàng)匯產(chǎn)業(yè) 汽車是全球性產(chǎn)品，汽車工業(yè)是國際貿(mào)易型產(chǎn)業(yè)。 大批量出口，增加外匯收入。目前，全世界汽車年出口量已達 1600 萬輛，汽車市場突破國家界限，由國家內(nèi)部的壟斷與競爭轉(zhuǎn)向全球生產(chǎn)，銷售的競爭，成為一個國家外匯收入的主要來源 4. 發(fā)展汽車工業(yè)有利于促進技術(shù)進步 汽車工業(yè)是技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)，既可以自身的需要促進科技發(fā)展，又可將科技成果 大規(guī)模的應(yīng)用于生產(chǎn)。本世紀先后出現(xiàn)的幾次重大的新技術(shù)浪潮， 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -2- 汽車及其制造業(yè)不但沒有受到?jīng)_擊，相反從中受益匪淺。 20 世紀年代以來，電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車產(chǎn)品，出現(xiàn)了汽車電子化的趨勢。目前世界的機器人應(yīng)用于汽車工業(yè)，而且由于用戶的需求和資源、環(huán)保對汽車的要求日益提高，大量新材料、新技術(shù)在汽車工業(yè)率先應(yīng)用，促進了科學技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。 5. 發(fā)展汽車工業(yè)可創(chuàng)造更多的就業(yè)機會 汽車工業(yè)又是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，其本身從生產(chǎn)到銷售服務(wù)可以創(chuàng)造較高的就業(yè)率，而且其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展連同汽車產(chǎn)品的使用、維修可以創(chuàng)造更多的就業(yè)機會。 6. 是提高人民生活水平的必 然要求 汽車具有快速、舒適、機動、靈活和隨意等優(yōu)點，在全世界得到廣泛的應(yīng)用和普及，成為現(xiàn)代生活的象征。在發(fā)達國家，轎車已成為千家萬戶的生活必需品。在美國，幾乎平均每人一輛轎車。事實上，通過對世界發(fā)達工業(yè)國家和較為先進的發(fā)展中國家的汽車工業(yè)的發(fā)展歷史研究，我們發(fā)現(xiàn)以下三點：一是各國轎車迅速普及均發(fā)生在各國經(jīng)濟發(fā)展最快的歷史時期；二是國民經(jīng)濟的快速發(fā)展是促進汽車尤其是轎車工業(yè)發(fā)展的充要條件，轎車工業(yè)的發(fā)展反過來對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有巨大的促進作用；三是轎車擁有率與人均之間有著密切的聯(lián)系，隨著人民收入水 平的提高逐漸進入家庭，轎車的發(fā)展將不以人的意志為轉(zhuǎn)移。 1.2 汽車制動系概述 使 行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動。 對汽車起到制動作用的是作用在汽車上，其方向與汽車行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車上的滾動阻力，上坡阻力，空氣阻力都能對汽車起制動作用，但這外力的大小是隨機的，不可控制的。因此，汽車上必須設(shè)一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界在汽車上某些部分施加一定的力，對汽車進行一定程度的強制制動。這 種可控制的對汽車進行制動的外力，統(tǒng)稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即成為制動系。 1. 制動系的功用：使汽車以適當?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠的停在原地或 -=-坡道上。 2. 制動系的組成 任何制動系都具有以下四個基本組成部分： 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -3- （ 1） 供能裝置 包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。其中，產(chǎn)生制動能量的部位稱為制動能源。 （ 2） 控制裝置 包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。 （ 3） 傳動裝置 包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯母鱾€部件 。 （ 4） 制動器 產(chǎn)生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力的部件，其中也包括輔助制動系中的緩速裝置。 較為完善的制動系還具有制動力調(diào)節(jié)裝置以及報警裝置、壓力保護裝置等附加裝置。 3. 制動系的類型 （ 1）按制動系的功用分類 1）行車制動系 使行使中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。 2）駐車制動系 是以停止的汽車駐留在原地不動的一套裝置。 3）第二制動系 在行車制動系失效的情況下，保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車的一套裝置。在許多國家的制動法規(guī)中規(guī)定，第二制動系是汽車必須具備的。 4）輔助制動系 在汽 車長下坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。 （ 2）按制動系的制動能源分類 1）人力制動系 以駕駛員的肢體作為唯一的制動能源的制動系。 2）動力制動系 完全靠由發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的制動系。 3）伺服制動系 兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系。 按照制動能量的傳輸方式，制動系又可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁等。同時采用兩種以上傳能方式的制動系，可稱為組合式制動系。 汽車制動系統(tǒng)是一套用來使四個車輪減速或停止的零件。當駕駛員踩下制動踏板時，制動動作開始。踏板 裝在頂端帶銷軸的桿件 上。踏板的運動促使推桿移動，移向主缸或離開主缸。 主缸安裝在發(fā)動機室的隔板上，主缸是一個由駕駛員通過踏板操作的液壓泵。當踏板被踩下，主缸迫使有壓力的制動液通過液壓管路到四個車輪的每個制動器。液壓管路由鋼管和軟管組成。它們將壓力液從主缸傳遞到車輪制動器。 盤式制動器多用于汽車的前輪，有不少車輛四個車輪都用盤式制動器。制動盤裝在輪級上、與車輪及輪胎一起轉(zhuǎn)動。當駕駛員進行制動時，主缸的 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -4- 液體壓力傳遞到盤式制動器。該壓力推動摩擦襯片靠到制動盤上，阻止制動盤轉(zhuǎn)動。 圖 1-1 汽車制動系統(tǒng)的基本部件 1.液壓助力制 動器 2.主缸和防抱死裝置 3.前盤式制動器 4.制動踏板 5.駐車制動桿 6.防抱死計算機 7.后盤式制動器 防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，所以近年來防抱死制動系統(tǒng)（ ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料在石棉有致癌公害問題已被淘汰，取而代之的各種無石棉型材料相繼研制成功。 1.3 設(shè)計的意義 一個國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平反映出該國家的整體工業(yè)水平。要發(fā)展一個國家 的汽車工業(yè)，就汽車行業(yè)來說，汽車設(shè)計應(yīng)處于一個舉足輕重的位置。制動器的設(shè)計作為汽車設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)也是非常重要的，尤其是隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，道路條件的日益改善，車速越來越高，安全問題也愈受重視，制動器恰是影響汽車安全性的一個重要部件。因此，能夠設(shè)計，制造 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -5- 出具有高制動性、可靠性的制動器是改善汽車設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。 本次設(shè)計遵循以下原則：首先滿足制動器效能，再考慮降低生產(chǎn)成本，減少體積和質(zhì)量，在選擇材料和機械加工方法中還要考慮環(huán)保問題。 本制動系采用 X 型雙回路系統(tǒng)以提高制動系的可靠性，在一個回路失效時， 其制動效能仍可保持原制動效能的 50%。采用真空助力器，使操縱更輕便，減少駕駛員的疲勞。在前、后輪的制動力分配計算中采用了最新計算公式，使制動力分配更合理，提高了汽車的制動穩(wěn)定性。 總之，通過本次設(shè)計，使制動器性能得到改善、成本降低，與此同時，還減少了制動器生產(chǎn)及使用過程中對周圍環(huán)境的污染。 小結(jié) 汽車在人們的日常生活中的重要性，與其能帶動經(jīng)濟發(fā)展的影響力。 闡 述了制動系的作用，制動系的組成有駐車制動、行車制動、應(yīng)急制動、制動裝置的基本結(jié)構(gòu)。 本次設(shè)計在于改善汽車的制動系統(tǒng)，提高整車的制動性能，保證人 乘的安全性。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -6- 第 2 章 制動器設(shè)計方案的論證和選擇 2.1 制動器設(shè)計要求 1 具有足夠的制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩相指標來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠的停駐的最大坡度來評定的。詳見 GB/T7258-2004 制動距離：是指機動車在規(guī)定的初速度下急踩制動時，從腳接觸制動踏板（或手觸動制動手柄）時起至機動車停住時止機動車駛過的距離。 制動減速度：是指機動車制動時車速對時間的導數(shù)。 制動穩(wěn)定性要求：是指制動過程中機動車的任何部位（不 計入車寬的部位除外）不允許超出規(guī)定寬度的試驗通道的邊緣線。 制動距離和制動穩(wěn)定性要求 機動車類型 制動初速度 km/h 滿載檢驗制動距離要求 m 空載檢驗制動距離要求m 試驗通道寬度 m 三輪汽車 20 5.0 2.5 乘用車 50 20.0 19.0 2.5 總質(zhì)量不大于 3500kg 的低速貨車 30 9.0 8.0 2.5 其它總質(zhì)量不大于 3500kg 的汽車 50 22.0 21.0 2.5 其它汽車、汽車列車 30 10.0 9.0 3.0 兩輪摩托車 30 7.0 邊三輪摩托車 30 8.0 2.5 正三輪摩托車 30 7.5 2.3 輕便摩托車 20 4.0 輪式拖拉機運輸機組 20 6.5 6.0 3.0 手扶變型運輸機 20 6.5 2.3 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -7- 制動減速度和制動穩(wěn)定性要求 機動車類型 制動初速度km/h 滿載檢驗充分發(fā)出的平均減速度 m/s2 空載檢驗充分發(fā)出的平均減速度m/s2 試驗通道寬度 m 三輪汽車 20 3.8 2.5 乘用車 50 5.9 6.2 2.5 總質(zhì)量不大于 3500kg 的低速貨車 30 5.2 5.6 2.5 其它總質(zhì)量不大于 3500kg 的汽車 50 5.4 5.8 2.5 其它汽車、汽車列車 30 5.0 5.4 3.0 2. 工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路，當其中一套管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的 30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機構(gòu)則各自獨立。 3. 在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。 4. 防止水和泥進入制動器工作表面。 5. 制動能力的熱穩(wěn)定性良好。 6. 操 作輕便，并具有良好的隨動性。 7. 制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲應(yīng)盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。 8. 作用滯后性應(yīng)盡可能好。作用滯后性是指制動反應(yīng)時間，以制動踏板開始動作至達到給定的制動效能所需的時間來評價。 9. 摩擦片應(yīng)有足夠的使用壽命。 10. 摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機構(gòu)。 11. 當制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本供能遭到破壞時，汽車制動系應(yīng)有音響或光信號等報警裝置。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -8- 2.2 制動器設(shè)計 的一般原則 1. 制動器效能，指在良好路面上，汽車以一定初速度制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。在評比不同結(jié)構(gòu)形式的制動器效能時，常用一種稱為制動效能因數(shù)的無因次指標。制動效能因數(shù)的定義為：在制動鼓和制動盤的作用半徑上所得到的摩擦利于輸入力之比。 2. 制動器效能恒定性，即汽車高速行使或下長坡連續(xù)制動時汽車制動效能保持的程度。如前所述，影響摩擦因數(shù)的因素包括摩擦副材料、摩擦副表面溫度和水濕程度。因為制動過程是及時把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉(zhuǎn)化為熱能，所以制動器溫度升高后能否保持在冷狀態(tài)時的制動 效能，已成為設(shè)計汽車制動器時要考慮的一個重要問題。由于領(lǐng)蹄的效能因數(shù)大于從蹄，穩(wěn)定性卻比從蹄差，因此各種鼓式制動器的效能因數(shù)取決于兩蹄的效能因數(shù)，故就整個鼓式制動器而言，也在不同程度上存在著效能本身與其穩(wěn)定性的矛盾。而盤式制動器的制動效能最為穩(wěn)定。 要求制動器的熱穩(wěn)定性好，除選擇其效能因數(shù)對摩擦系數(shù)敏感性較低的制動器類型外，還要求摩擦材料有較好的抗熱衰退性和恢復性，并且應(yīng)使制動鼓（制動盤）有足夠的熱容量和散熱能力。 3. 制動器間隙調(diào)整，是汽車保養(yǎng)作業(yè)較為頻繁的項目之一。故選擇調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置必 須保證調(diào)整操作方便。最好采用間隙自動裝置。 4. 制動器的尺寸和質(zhì)量。隨著現(xiàn)代汽車車速的日益提高，處于汽車行駛穩(wěn)定性的考慮，輪胎尺寸往往選擇較小。這樣，為了保證所要求的制動力矩而確定的制動鼓（制動盤）直徑就可能過大而難以在輪轂內(nèi)安裝。因而應(yīng)選擇尺寸小而效能高的制動器形式。對于高速轎車，為提高制動時的穩(wěn)定性，在前懸架（獨立懸架）設(shè)計中，一般采用較小的主銷偏移距。為此，前制動器位置有時不得不外移到更靠近輪轂，導致其布置困難。車輪制動器為非簧載質(zhì)量，故應(yīng)盡可能減輕其質(zhì)量，以改善行駛平順性。 5. 噪音的減輕。制動 噪音的現(xiàn)象很復雜。大致來說，冬冬噪音分為低頻好高頻良種。在低頻噪音中，常遇到的是制動時停車的喀擦聲，這主要是由制動鼓或者制動鉗的共振造成的。高頻噪聲一般可通過制動蹄或制動盤共振產(chǎn)生。或者是由于摩擦襯片或襯塊彈性震動造成的。 影響的噪聲的主要因素是摩擦材料的摩擦特性，即動摩擦系數(shù)對摩擦速度的變化關(guān)系。動摩擦系數(shù)隨速度的增高而減低的程度愈大，愈易激發(fā)震動 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -9- 而產(chǎn)生噪聲。此外，制動器輸入壓力越大，噪聲也越大，而壓力高大一定程度以后則不再有噪聲。制動溫度對噪聲也有影響。在制動器的設(shè)計中采取某種措施，可以在相當?shù)某潭壬舷?除某種噪聲，特別是低頻噪聲。對高頻的建交省的消除，目前還比較困難。應(yīng)當注意，為消除噪聲而采取的某種措施，有可能產(chǎn)生制動力矩的下降和踏板行程損失等副作用。 2.3 制動器方案分析 1. 制動器分為車輪制動器和中央制動器兩種，后者制動通過傳動軸或變速器輸出軸。所有汽車都通過車輪制動器來進行行車制動?，F(xiàn)在。由于車速提高，對應(yīng)急制動的可靠性要求也更嚴。目前，在中、高級轎車及部分輕型貨車上已取消了中央制動器。只有在少數(shù)重型車上還保留了氣壓驅(qū)動中央制動器，借以提高制動系的可靠性。 因此，在輕型客車上亦取消了中央制動 器，僅使用車輪制動器。 2. 耗散汽車能量方式的選擇 就其耗散汽車能量的方式可分為：摩擦式、液力式和電磁式幾種。電磁式制動器雖有作用滯后小、易于連接且接頭可靠等優(yōu)點，但因成本高而只在一部分重型汽車上用來做車輪制動器或緩速器。液力式制動器只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。 摩擦式制動器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，分為鼓式、盤式和帶式三種。 2.4 制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇 液壓式驅(qū)動機構(gòu)： 優(yōu)點： a.制動時可以得到必要安全性，因為液壓系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)壓力相等，左右輪制動同時進行； b.易保證制動力正確分配到前、 后輪，因為前、后輪分泵可以做出不同直徑； c.車振或懸架變形不發(fā)生自行制動； d.不須潤滑和時常調(diào)整； 缺點： a 當管路一處泄漏，則系統(tǒng)失效； b 低溫油液變濃，高溫則汽化； c 不可長時間制動。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -10- 但綜合來看，油壓制動還是可取的，且得到了廣泛的應(yīng)用。 2.5 制動管路的選擇 出于取安全上的考慮，汽車制動應(yīng)至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路。汽車的雙回路制動系統(tǒng)有以下常見的五種分路型式： 1. 一軸對一軸（）型，（圖 a），前軸制動器與后橋制動器各用一個回路； 2. 交叉（ X）型，前軸的一側(cè)車輪制動器與后橋的對 側(cè)車輪制動器同屬一個回路； 3. 一軸半對半軸（ HI）型（圖 c），每側(cè)前制動器的半數(shù)輪缸和全部后制動器輪缸屬于一個回路，其余的前輪缸則屬于另一個回路； 4. 半軸一輪對半軸一輪（ LL）型（圖 d），兩個回路分別對兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器作用； 5. 雙半軸對雙半軸（ HH）型（圖 e），每個回路均只對每個前后制動器的半數(shù)輪缸起作用。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -11- 圖 2-1 不同的雙管路系統(tǒng)布置 其中型的管路布置最為簡單，成本較低，目前在各種汽車特別是在貨車上用的最廣泛。但這種型式后制動 回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎能力。 X 型的結(jié)構(gòu)也很簡單。直行制動時任何一回路失效，剩余總制動力都能保持正常值的 50。但一旦某一管路損壞則造成制動力不對稱，使汽車喪生穩(wěn)定性。因此該方案適用于主銷偏移距為負值的汽車上，以改善汽車穩(wěn)定性。 HI、 HH、 LL 型的結(jié)構(gòu)都較為復雜，本次設(shè)計不予考慮。 X 型的布置方案可適于本次設(shè)計。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -12- 2.6 鼓式制動器與盤式制動器的比較分析 a.鼓式制動器可分為：領(lǐng)從蹄式（ a 圖）；雙領(lǐng)蹄式（ b 圖）；雙向雙領(lǐng)蹄式（ c 圖）；雙從蹄式（ d 圖）；單向增力式（ e 圖）；雙向增力式（ f 圖）： 雙領(lǐng)蹄式制動器的缺點是由于制動鼓轉(zhuǎn)向方向的改變，使制動效能下降很多； 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在前進、倒車制動時效能不變，故廣泛用于中、輕型貨車及部分轎車的前、后輪。但用作后輪制動器時需另設(shè)中央制動器； 雙領(lǐng)蹄式和雙向雙領(lǐng)蹄式制動器中有兩個輪缸，適于雙回路制動系，但輪缸、管接頭增多即造價高，且易發(fā)生泄漏及振動引起的破壞等現(xiàn)象。 領(lǐng)從蹄式制動器的阿效能及穩(wěn)定性適中。前進，倒車時制動效能不變，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，普遍用于中、重型貨車上前、后輪制動器； 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -13- 增力式制動器，制動力矩較大。但其效能太不穩(wěn)定，且需選用 摩擦性能較穩(wěn)定的摩擦襯片。單項增力式制動器在倒車時效能大為降低，只有少數(shù)輕、中型貨車，轎車上用于前輪制動器。 b.盤式制動器依據(jù)其固定元件的結(jié)構(gòu)型式大體上可以分為兩大類。 一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊，每個制動器有 2 4 個。這個制動塊及其促東裝置都裝在橫跨制動盤兩側(cè)的夾鉗形支架上，總稱為制動鉗。這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤是制動器。 另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形。使用這種固定元件，因其制動盤的全部工作面可同時與摩擦襯片接觸的制動器稱為全盤式制動器。 目前。鉗 盤式制動器已愈來愈多的被各級轎車和貨車用作車輪制動器。全盤式制動器主要用在重型汽車上用作車輪制動器。故輕型客車的前盤式制動器選用前盤式制動器。 鉗盤式制動器主要有以下幾種結(jié)構(gòu)型式： 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -14- 固定鉗式制動器，如圖（ a）所示，制動盤兩側(cè)均有油缸。制動時，僅兩側(cè)油缸中的活塞驅(qū)使兩側(cè)制動塊向盤面移動。這種制動器的主要優(yōu)點是： 1. 除活塞和制動塊外無其它滑動件，易于保證鉗的剛度； 2. 結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般的制動輪缸相差不多，容易實現(xiàn)從鼓式到盤式的改型； 3. 很能適應(yīng)分路系統(tǒng)的要求； 就目前汽車發(fā)展趨勢來看，隨著汽車 性能要求的提高，固定鉗結(jié)構(gòu)上的缺點也日益明顯。主要有以下幾個方面： 1. 固定鉗式至少要有兩個油缸分置于制動盤兩側(cè)，因而必須用跨越制動盤的內(nèi)部油道或外部油管（橋管）來連通，這就使制動器的徑向和軸向的 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -15- 尺寸都比較大，因而在車輪中布置比較困難； 2. 在嚴酷的使用條件下，固定鉗容易使制動液溫度過高而汽化，從而使制動器的制動效能受到影響； 3. 固定前盤式制動器為了要兼充駐車制動器，必須在主制動鉗上另外附裝一套供駐車制動用的輔助制動鉗，或者采用盤鼓結(jié)合式制動器，其中用于駐車制動的鼓式制動器只能是雙向增力式的，但這種 雙向增力式制動器的調(diào)整不方便。 浮動鉗式制動器可分為滑動鉗式（圖 b）和擺動鉗式（圖 c）。與固定鉗式制動器相比較，其優(yōu)點主要有以下幾個方面： 1. 鉗的外側(cè)沒有油缸，可以將制動器進一步移近輪轂。因此，在布置時比較容易； 2. 浮動鉗沒有跨越制動盤的油管或油道，減少了受熱機會，且單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽減少而冷卻條件較好等原因，所以其制動液汽化可能性較小； 3. 浮動鉗的同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動； 4. 采用浮動鉗可將油缸和活塞等緊密件減去一半，造價大為降低。這一點對大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè)式十 分重要的。 目前各類汽車所用的摩擦制動器可分為鼓式和盤式，前者的摩擦幅中的旋轉(zhuǎn)元件為制動鼓，其工作表面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件則為圓盤轉(zhuǎn)的制動盤，一段面為工作表面。 與鼓式制動器相比較，盤式制動器有如下優(yōu)點： 1. 一般無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定。 2. 浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動即可恢復正常。 3. 在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較小。 4. 制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會像制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏扳行程過大。 5. 較易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡便。 與鼓式制動器比較，盤式制動器有如下缺點： 1. 效能較低，故用于液壓制動系時所需制動促動管路壓力較高，一班要用伺服裝置。 2. 兼用于駐車制動時，需要加裝的駐車制動傳動裝置較鼓式制動器復雜，因而在后輪的應(yīng)用受到限制。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -16- 2.7 制動器間隙自動調(diào)整裝置 圖 2-4 盤式制動器的活塞密封圈 a) 制動狀態(tài) b) 不制動狀態(tài) 1-活塞 2-制動鉗 3-密封圈 最簡單的間隙自調(diào)方式是利用制動鉗中橡膠 密封圈的極限彈性變形量來保持制動時為消除設(shè)定間隙所需設(shè)定活塞行程，當襯塊磨損而導致所需的活塞行程大于時，活塞可在液壓作用下克服密封圈的摩擦力繼續(xù)前移實現(xiàn)完全制動為止?；钊c密封圈之間這一不可恢復的相對位移便襯嘗了過量間隙。 小結(jié) 本章闡述了制動器設(shè)計的基本要求及一般原則要求。液壓驅(qū)動機構(gòu)的優(yōu)點，制動管路有五種分路形式。 鼓式制動器可分為： 領(lǐng)從蹄式；雙領(lǐng)蹄式；雙向雙領(lǐng)蹄式；雙從蹄式；單向增力式；雙向增力式。 鉗盤式制動器可分為：固定鉗式；滑動鉗式；擺動鉗式，并介紹了各自的優(yōu)點。制動器間隙是通過橡膠密封圈的 變形來調(diào)整。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -17- 第 3 章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 3.1 制動力與制動力 分配系數(shù) 汽車制動時 ，若忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對任一角速度 0 的車輪，其力矩平衡方程為 0eB rFTf （ 3-1） 式中：fT 制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方 向相反， m BF 地面作用于車輪上的制動力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動力。其方向與汽車行駛方向相反， N； er 車輪有效半徑， m。 令 eff rTF （ 3-2） 并稱之為制動器制動力，它是輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力，因此 又稱為制動周緣力。fF與地面制動力 BF 的方向相反，當車輪角速度 0 時， 大小亦相等，且 Ff 取決于制動器的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦副的摩擦系 數(shù)與車輪有效半徑等，并與制動踏板力成正比。當加大踏板力以加大fT時 Bf FF 和均隨之增大。但地面制動力 BF 受附著條件的限制，其值不可能大于 附著力，即 FFB （ 3-3） 式中： 輪胎與地面間的附著系數(shù) Z 地面對車輪的法向反力。 當制動器制動力和地面制動力達到附著力 的值時，車輪即被抱死并在地 面上滑移。 此后制動力矩表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而eff rTF 即成為與地面制 動力相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。當制動到車輪角速度為 0 以后，地面制動力達到附著力力后就不在增大， 而制動器制動力由于踏板力 的增大使摩擦 力矩增大而繼續(xù)上升。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -18- 如上圖所示 汽車在水平路面上 制動時的受力情況。對后軸車輪的接地點 取力 矩，得平衡式為 gtu hddmGLL 21 (3-4) 對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 gtu hddmGLLZ 12 (3-5) 式中： 1Z 汽車制動時水平地面對前軸車輪的法向反力， N； 2Z 汽車制動時水平地面對后軸車輪的法向反力， N； L 汽車軸距， mm； 1L 汽車 質(zhì)心 離前軸的距離， mm； 2L 汽車質(zhì)心離后軸的距離， mm； gh 汽車質(zhì)心高度， mm； M 汽車質(zhì)量， kg； G 汽車所受重力， N； tudd 汽車制動減速度， sm ； 根據(jù)上述汽車制動時的整車受力分析，考慮到汽車制 動時的軸荷轉(zhuǎn)移及G=mg，則可求得汽車制動時水平地面對前、后軸車輪的法向反力 Z1， Z2 分別為 tug ddghLLGZ 21 （ 3-6） 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -19- tug ddghLLGZ 12 （ 3-7） 令 qgddtu ， q 稱為制動強度，則汽車制動時水平地面對汽車前 、 后 軸車輪的法向反力 Z1， Z2 又可表達為 ggqhLLGZqhLLGZ1221 （ 3-8） 若在附著系數(shù)為 的路面上制動，前、后軸車輪均抱死，此時汽車總的地面制動力 21 BBB FFF 等于汽車前、后軸車輪的總的附著力 21 FFF ,亦等于作用于質(zhì)心的制動慣性力，即有 GFF B （ 3-9） 汽車總的地面制動力為 GFFF BBB 21 =10815N 汽車在附著系數(shù) 為任一確定值的路面上制動時，各軸車輪附著力即極限制動力并非常數(shù)，而是制動強度 q 或總制動力的函數(shù)。當汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，以及前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況 有 3種，即 （ 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪 再抱死拖滑； （ 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； （ 3）前、后輪同時抱死。 在上述 3種情況中，顯然是第（ 3） 種情況的附著條件利用的最好。 由式（ 3-7），式（ 3-8）不難求得在任何附著系數(shù) 的路面上，前、后車輪同時抱死即前、后軸車輪附著力同時被充分利用的條件為 gFFFFBBff 2121 （ 3-10） 式中：1fF 前軸車輪的制動力； 2fF 后軸車輪的制動力； 1BF 前軸車輪地面制動力； 2BF 后軸車輪地面制動力； 前后制動器制動力的理想分配關(guān)系式為 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -20- 121222 2421fgfggf FhGLFGLhLhGF （ 3 11） 通常用前制動器制動力對汽車總制動器制動力之比來表明分配比例，即制動器制動力分配系數(shù) ，它可表 示為 211ffff FFFF （ 3 12） 因為21 fff FFF ，所以 ff ff FF FF 121 （ 3-13） 整理式（ 3 4）得 121ffFF （ 3 14） 3.2 同步附著系數(shù) 具有固定的 線與 I線的交點處的附著系數(shù) 0 ,被稱為同步附著系數(shù)。它表示具有固定 線的汽車只能在一種路面上實現(xiàn)前、后輪同時抱死。同步附著系數(shù)時由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，它是反應(yīng)汽車制動性能的一個參數(shù)。 同步附著系數(shù)說明，前后制動器制動力為固定比值的汽車，只能在一種路面上，即在同步附著系數(shù)的路面上才能保證前后輪同時抱死。 同步附著系數(shù)也可用解析方法求出。設(shè)汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動，此時汽車前、后輪同時抱死 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -21- 11221 ggff hLhLFF （ 3-15） 整理得： ghLL 20 （ 3-16） LhL g02 (3-17) 初選 7.00 則 0.69 3.3 制動器的制動力矩 假定襯塊的摩擦表面全部與制動盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動器的制動力矩為 RFfMu 02 （ 3-18） 式中， f為摩擦因數(shù)； Fo為單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力； R為作用半徑。對于常見的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔?很大， 取 R等于平均半徑 Rm， 或有效半徑 Re，在實際上 已經(jīng)足夠精確。 如圖 3 1，平均半徑為 Rm=( R1+ R2)/2 （ 3-19） 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -22- 式中， R1和 R2為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。 設(shè)襯塊與制動盤之間的單位壓 力為戶，則在任意微元面積 RdRd上的摩擦力對制動盤中心的力矩為 fpR2dRd，而單側(cè)制動塊加于制動盤的制動力矩應(yīng)為 單側(cè)襯塊加于制動盤的總摩擦力為 故有效半徑為 Re=M /2fFo=2(R23-R13)/3(R22-R12) （ 3-20） 可見，有效半徑 Re即是扇形表面的面積中心至制動盤中心的距離。上式也可寫成 Re=4/31- R1 R2/( R1+ R2)2( R1+ R2)/2=4/31-m/(1+m)2 Rm 式中， m= R1/ R2 因為 m1， m/(1+m)2 Rm，且 m越小則兩者差值越大。 應(yīng)當指出，若 m過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大，襯塊摩擦面上各不同半徑處的滑磨速度相差太遠，磨損將不均勻，因而單位壓力分布均勻這一假設(shè)條件不能成立，則上述計算方法也就不適用。 m值一般不應(yīng)小于 0 65。 制 動 盤 工 作 面 的 加 工 精 度 應(yīng) 達 到 下 述 要 求 ： 平 面 度 允 差 為0 012mm，表面粗糙度為 Ra0.7 1.3 m，兩摩擦表面的平行度不應(yīng)大于 0 05mm，制動盤的端面圓跳動不應(yīng)大于 0 03mm。通常制動盤采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制造。為保證有足夠的強度和耐磨性能，其牌號不應(yīng)低于 HT250。 3.4 利用附著系數(shù)與制動效率 汽車制動減速度 zgddtu ，其中 z 被稱為制動強度。由前述可知，若汽車在具有同步附著系數(shù) 0 的路面上制動，汽車的前、后輪將同時達到抱死的工況，此時的制動強度 0z 。在其他路面上制動時，既不出現(xiàn)前輪抱死也不發(fā)生后輪抱死的制動強度必然小于地面附著系數(shù)，即 0z 。就是說，只有在 0 的路面上，地面的附著條件才能被充分地利用。而在 0 的路面上，因出現(xiàn)前輪或后輪先抱死的現(xiàn)象，地面附著條件未被很好地被利用。為了定量說明地面附著條件的利用程 度，定義利用附著系數(shù)為 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -23- FziFxbii , 2,1i （ 3 21） 設(shè)汽車前輪剛要抱死或前、后輪同時剛要抱死時，汽車產(chǎn)生的減速度zgdtdu （或表示為 zdtdug 1 ），則由式（ 3 1）得前輪地面法向反作用力為 )( 21 gz zhLLmgF （ 3 22） 前輪制動器制動力和地面制動力為 m g zdtdumFF xb 11 （ 3 23） 將式（ 3 11）和式 (3 12)代入式（ 3 8），則 )(1 2111gzxbzhLLzFF （ 3 24） 同理可推導出后輪利用附著系數(shù)。 后輪剛要抱死時，后輪地面制動力和地面法向反作用力 m g zdtdumFF bx )1()1(22 （ 3 25） )( 12 gz zhLLmgF （ 3 26） 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -24- 將式（ 3 14）和式 (3 15)代入，則 )(1)1(1222gzxbzhLLzFF （ 3 27） 對于已知汽車總質(zhì)量 m 、軸距 L 、質(zhì)心位置 1L 、 2L 、 gh 等結(jié)構(gòu)參數(shù)，則可繪制出利用附著系數(shù) i 與制動強度 z 的關(guān)系曲線圖。 附著效率 iE 是制動強度 z 和利用附著系數(shù) i 之比。 它是也用于描述地面附著條件的利用程度，并說明實際制動力分配的合理性 。根據(jù)附著效率的定義，有 ghLLzE1121 （ 3 28） ghLLzE2222 )1( （ 3 29） 式中； 1E 和 2E 分別時前軸和后軸的附著效率。 小結(jié) 本章主要分析了制動力與制動力分配系數(shù)，同步附著系數(shù)，利用附著系數(shù)與制動效率。對制動器的制動力矩及平均有效半徑進行了初步的計算。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -25- 第 4 章 制動器的設(shè)計計算 4.1 原始數(shù)據(jù) 及主要技術(shù)參數(shù) 裝備質(zhì)量 1091kg 滿載質(zhì)量 1545kg 軸荷分配 滿載時 前軸 818kg 后軸 727kg 質(zhì)心高度 空載時 550mm 滿載時 580mm 軸距 2471mm 前輪距 1429mm 后輪距 1422mm 總長 4415mm 總高 1415mm 質(zhì)心距前軸距離 1112mm 質(zhì)心距后軸距離 1359mm 4.2 盤式制動器主要參數(shù)的確定 1 制動盤直徑 D 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -26- 制動盤直徑 D 希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制 動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑 D 受輪輞直徑的限制。通常，制動盤的直徑 D 選擇為輪輞直徑的70%90%。 初 取 318mm。 制動盤直徑為 70% 79%輪輞直徑 ， 根據(jù)輪輞提供給制動器的可利用空間，并本著制動盤直徑盡可能大的原則及運動時不發(fā)生干涉。初選制動盤的直徑 d 240mm。 2 制動盤厚度 h 制動盤的厚度直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時的溫度。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應(yīng)取的適當小些；為了降低制動工作時的溫升，制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的，而為了通風散熱，又可在制動 盤的兩工作面之間鑄出通風孔道。通常，實心制動盤厚度可取為 10mm20mm；具有通風孔道的制動盤的兩工作面之間的尺寸，即制動盤的厚度取為 20 mm50mm，但多采用 20 mm30mm。 本次設(shè)計選擇通風式制動盤 h=20 3 摩擦襯塊內(nèi)半徑 R1 與外半徑 R2 推薦摩擦襯塊外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于 1.5。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會不均勻，接觸面積將減小，最終導致制動力矩變化大。 根據(jù)制動盤直徑可確定外徑 R2=112 考慮到 R2/ R1 1.5，可選取 R1=76mm，則 R2/ R1=1.47 1.5 4 摩擦襯塊工作面積 推薦根據(jù)摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在 1.6kg/c 3.5kg/c 范圍內(nèi)選取。 汽車滿載質(zhì)量為 1545kg。 86.1154585.31545 2 Acm 所以 A 選 78cm 2 。 初選摩擦系數(shù) f =0.3,制動器間隙為 0.2mm. 5 摩擦塊磨損均勻性驗證 假設(shè)襯塊的摩擦表面全部于制動盤接觸，而且各處單位壓力均勻，則制動器的制動力矩為 RfFM 2 （ 4-1） f 為摩擦因素 ,F0為單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力， R 作用半徑 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -27- 在實際的計算過程中， R 值我們?nèi)∑骄?Rm 就可以了，設(shè)襯塊的與制動盤之間的單位壓力為 p,則在任意微元面積 RdRd 上的摩擦力對制動盤的中心的力矩為 fpR2dRd ,而單側(cè)制動塊加于制動盤的制動力矩應(yīng)為： d R dfp RRR221M （ 4-2） 單側(cè)襯塊加于制動盤的總 摩擦力為： 21RR fpR dR dfF （ 4-3） 所以有效半徑： mmRRRRfFM 95)(3)(22/R21223132e 平均半徑為： mmRRR m 942 21 因為 Re -Rm =1mm, Rm 和 Re 之間相差不大，所以可以得出摩擦襯塊和制動盤之間的單位壓力分布均勻，摩擦塊的磨損較為均勻 4.3 制動力矩與盤的壓力 。 假設(shè)摩擦盤完全接觸，而且各處的壓力分布均勻。那 么盤式制動器制動力矩為： eRFfM 021 單側(cè)制動塊對盤的壓力： 1677233532 2fFF 后輪制動器的制動力矩： mmNFfRM m 8.945821677943.022 02 同理前輪制動器的制動力矩為 210428.4 mmN 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -28- 4.4 制動輪缸 直徑 的計算 制動輪缸對制動蹄 (塊 )施加的張開力 Fo與輪缸直徑 d和制動管路壓力 p的關(guān)系為 )/(4 0 pFd （ 4-4） 制動智路壓力一般不超過 10 12MPa，對盤式制動器可更高。壓力越高，對管路 (首先是制動軟管及管接頭 )的密封性要求越嚴格，但驅(qū)動機構(gòu)越緊湊。輪缸直徑 d應(yīng)在標準規(guī)定的尺寸系列中選取，詳見GB7524 87附錄 B表 B2。油壓選?。?12MPa 所以 d=42mm 4.5 緊急制動時踏板力的計算 踏板力： 1p21k1pd4 20p F （ 4-5） 其中：操縱機構(gòu)傳動比 74ip ，取 5ip 制動主缸直徑 mmd 280 mm， 總管路中油壓 paPM 82.10 真空助力器的增力倍數(shù) k 4 6，取 k 5。 效率 0.82 0.86，取 0.84 則 NFP 82.39472.22684.0 174 1511082.10)028.0(4 62 可見踏板力符合法律要求（ 350 550 范圍）。符合法律的要求。而且操縱較為輕便。 4.6 制動 踏板行程的計算 制動踏板工作行程 02010 pp iS （ 4-6） 其中： pi （操縱機構(gòu)傳動比）取 4 7；主缸活塞行程： aS （ 0.8 1.2） 0d ，依機械設(shè)計手冊（五）。第七章，液壓缸。表 37.7 3.取 aS 25mm； 主缸推桿與活塞間隙： 01 0.2mm； 主缸活塞空行程： 022mm； 則： 7.1 8 98.1 0 7)22.025()74( PS mm. 法規(guī)要求不大于 150 200mm，故符合法規(guī)。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -29- 作用在制動手柄上最大的力，對于乘用車應(yīng)不大于 400N，對商用車不大于 600N。制動手柄最大行程，對乘用車不大于 160mm，對商用車不大于 220mm。在這里，因為是乘用車，所以最大踏板形成取為 120mm，作用在制動手柄上最大的力取 300N，制動手柄最 大行程取 150mm。 小結(jié) 本章主要是對制動器 的主要零部件的尺寸進行了計算 ，同時又計算出前、后制動器的制動力矩，又對緊急制動時的踏板力進行了審核，制動踏板的行程也進行了估算。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -30- 第五 章 制動器主要零部件 結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計 算 5.1 制動盤 制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加 Cr， Ni 等的合金鑄鐵制成。其結(jié)構(gòu)形狀有平板形（用于全盤式制動器）和禮帽形（用于鉗盤式制動器）兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。 制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風槽的雙層 盤，這樣可以大大地增加散熱面積，降低溫升約 20% 30%，但盤的整體較厚，一般在 20 mm 30 mm 之間 。而不帶通風槽的轎車制動盤，其厚度約在 10 mm 20 mm 之間。 制動盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時應(yīng)嚴格控制表面的跳動量、兩側(cè)表面的平行度（厚度差）即制動盤的不平衡量。 5.2 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵 KTH-370 或 QT400-18 制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩部分并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應(yīng)有高的強度的剛 度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠在制動塊的背板。有的將活塞開口端部切成階梯狀，形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。活塞由鋁合金制造或由剛制造。為了提高其耐磨性能，活塞的工作面進行鍍鉻處理。當制動鉗體由鋁合金制造時，減少傳給制動液的熱量則成為必須解決的問題。為此，應(yīng)減小活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。 制動鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方。制動鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來的泥、水進入制動鉗 ，位于車軸后則可減小制動時輪轂軸承的合成載荷。 5.3 制動塊 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或連接在一 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -31- 起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了避免制動時產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液氣化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等特點，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。一般情況下，輕型汽車的摩擦塊厚度在 7.5 mm 16 mm 之間，中、重型汽車的摩擦襯塊的厚度在 14 mm 22 mm 之間。許多盤式制動器裝有摩擦襯塊達到磨損極限時的報警裝置，以便能及時更換摩擦襯塊。 5.4 摩擦材料 制動摩擦材料應(yīng)具有高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)該有好的耐磨性，低的吸水（油、制動液）性，低的壓縮率、低的熱傳導率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能；制動時應(yīng)不產(chǎn)生噪音、不產(chǎn)生不良氣味，應(yīng)盡量采用污染小和對人體無害的材料。 當前在制動器中廣泛采用模壓材料，它 是以石棉纖維為主并與樹脂粘合劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪音消除劑等混合后，在高溫下模壓而成。模壓材料的撓性較差，故應(yīng)按襯片或襯塊的規(guī)格模壓，其優(yōu)點是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。 另一種為編織材料，其撓性好，剪切后可直接鉚到任何半徑的制動蹄或制動塊上。它有較高的摩擦系數(shù)，沖擊強度比模壓材料高 4 5 倍，但其耐熱性差。 無石棉摩擦材料是以多種金屬、有機、無機材料的纖維或粉末代替石棉作為增強材料，其他成分和制造方法與石棉模壓材料大致相同。若金屬纖維（多為鋼纖維）和粉末的 含量在 40%以上，則稱為半金屬材料，這種材料在美、歐各國廣泛用于轎車的盤式制動器上，已成為制動摩擦材料的主流。 選用摩擦材料時應(yīng)考慮到：通常，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。因此，通過比較，選擇半金屬材料作為本設(shè)計的摩擦材料。 5.5 制動器的熱容量和溫升的核算 應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足下列條件： Qth C hd C d )( (5-1) 式中： dm 各制動盤的總質(zhì)量，取 dm =12kg； 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -32- mh 與各制動盤相連的受熱金屬件（如輪轂、輪輻、輪輞、制動鉗體等）的總質(zhì)量，取 mh =24kg； dc 制動盤材料的比熱容，對鑄鐵 c=482J（ kgKg ）； hc 與制動 盤相連的受熱金屬件的比熱容，取 hc =482J（ kgKg ）； t 制動盤的溫升（一次由 av =30 km h 到完全停車的強烈制動，溫升不應(yīng)超過 15 co ），取 t =14co ； 24292814)2448212482()( th C hd C d Q滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能，由于制動過程迅速，可以認為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按前、后制動力的分配比率分配給前、后制動器，即 212VaaQ (5-2) )1(222 VaaQ (5-3) 式中： am 滿載汽車總質(zhì)量； Ma=1545 av 汽車制動時的初速度，可取 av =20m/s 汽車制動器制動力分配系數(shù)。 69.0 那么 2 1 3 2 1 02 4 2 9 2 82 1 3 2 1 02 69.0)20(154521 22 而VaaQ 符合要求。 5.6 強度校核 在計算制動塊的摩擦力后，可求得連接支架與轉(zhuǎn)向橋的螺栓的剪切應(yīng) 力 22F 2 f N 4 5 9 8 3 . 5 4= = = = 7 6 . 2 2 M P a 1 6 0 M P a3 . 1 4 1 0 0d n d42 式中： f支架所受的力； n螺栓的數(shù)量，此處 n=2； d螺栓的直徑。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -33- 因為 ，所以螺栓的強度符合要求。 小結(jié) 制動盤的材料為珠光體灰鑄鐵，制動鉗的材料為可鍛鑄鐵，制動塊由背板和摩擦成塊組成，現(xiàn)在的摩擦材料主要以石棉纖維為主 并與樹脂粘合劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪音消除劑等混合。對制動器的熱容量和溫升進行了核算其強度也符合標準要求。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -34- 結(jié)論 本文是將捷達轎車的制動器在前盤后鼓得基礎(chǔ)上改為前 后雙盤的結(jié)構(gòu)形式，對于制動盤，制動塊以及制動鉗體進行重新設(shè)計和研究。通過對制動力及力矩的重新計算分配，達到對制動器總體設(shè)計過程的全面了解， 為進一步提高制動器工作效能的穩(wěn)定性，縮短制動器工作時間做出努力，已達到本設(shè)計的目的。所做工作及所得結(jié)論如下 ： 1、 通過對制動盤，制動塊，以及制動輪缸進行重新的計算選擇達到對設(shè)計制動系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及部件的全面了解，分析了相關(guān)力及力矩的分配問題。 2、 應(yīng)用盤式制動器與鼓式制動器的優(yōu)缺點對汽車的相關(guān)結(jié)構(gòu)進行改變， 提高了汽車在行駛過程中的安全性與穩(wěn)定性。 本文因為時間有限及作者時間有限 ，還有一些設(shè)計不足及遺留地方。對于 駐 車制動 沒有對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，還有一些其他方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計離實際運用還有一定差距。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -35- 致謝 衷心感謝我的導師 閆春利老師 ，本論文是在 閆春利老師 的精心指 導下完成的。從本論文的選題、展開到開始撰寫，自始至終都得到了 閆春利 老師的悉心指導和熱情關(guān)懷。 閆 老師為人師表、平易近人、 學識淵博 、 治學嚴謹。她 的珍貴品質(zhì)和高尚人格使我受益匪淺。這些在我以后的學習和工作中必將產(chǎn)生深遠的影響 ，是我深受裨益。謹向我的老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。 對于父母和 家人 的恩情 ， 我難以用言語 來表達，只有以勤奮 為本 ，努力工作，用豐碩的果實來回報他們并 感謝他們對我無私的關(guān)愛和支持。 最后向所有 支持和幫助過我的老師和同學表示感謝，并向 給予了我指導、關(guān)懷和幫助的人致以誠摯的謝意！ 向在百忙中評審本論文的專家 老師 表示感謝。 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -36- 參考文獻 1 王琴霄 捷達王構(gòu)造維修手冊 北京： 中國物資 出版社， 1990： 239 256 2 王望予汽車設(shè)計（第 4 版） 北京：機械工業(yè)出版社， 2004： 64 69 3 劉維信汽車 制動系的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 北京：清華大學出版社， 2001： 4 郭新華 汽車構(gòu)造 （第二版） 北京： 高等教育 出版社， 2008： 394 415 5 陳家瑞汽車構(gòu)造北京：機械工業(yè)出版社， 2000： 245 249 6 王寶璽，賈慶祥 汽車制造工藝學（第三版） 北京：機械工業(yè)出版社 ， 2009： 68 94 7 鐘毅芳，吳昌林，唐增寶機械設(shè)計（第二版）武漢：華中科技大學出 版社， 2001： 87 96 8 余志生汽車理論（第三版）北京：機械工業(yè)出版社， 2000： 89 118 9 王望予 汽車設(shè)計（第 4 版）北京：機械工業(yè)出版社， 2010： 257 280 10 吳宗澤袖珍機械設(shè)計師手冊北京：機 械工業(yè)出版社， 1998： 134 138 11 徐灝機械設(shè)計手冊北京：機械工業(yè)出版社， 1998： 89 91 12 董麗霞，張平簡明英漢汽車技術(shù)詞典北京：人民交通出版社， 2003： 44 45 13 吳宗澤機械設(shè)計實用手冊北京：化學工業(yè)出版社， 2004： 237 241 14 韓莉機械設(shè)計課程設(shè)計重慶：重慶大學出版社， 2004： 155 158 15 朱龍根簡明機械零件設(shè)計手冊北京：機械工業(yè)出版社， 1997： 172 175 16 劉品，李哲 機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ) 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大 學出版， 2003： 38 40 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -37- 附錄 Car rear parking brake is well known characteristics and maintenance parking brake, the car must have one of the braking device. Iveco second-generation products in vehicle brakes, parking brake is a mechanical control mechanism and the rear drum brake combination. Such a structure, so that not only after the brake drum brake and parking brake also played a role. With the use of rear disc brake, Turin-V vehicle parking brake with the rear brakes will be fixed in the form and change. If the rear wheels with drum brakes, while maintaining the basic structure of the original second-generation products； the use of a disc brake, rear wheel will have to configure a dedicated parking brake. On the disc brake is concerned, there is the structure with the parking brake disc brake, the parking braking force acts on the brake discs on both sides of the work surface, such a brake complex structure, relatively somewhat less reliable. Turin-V cars equipped with dual-piston sliding front disc brakes have specifically set up after the parking brake. The role of the parking brake force to the brake drum inner disk on the work surface, so that the brake disc has two separate friction surface, life can be improved, brake caliper is also simplified the structure. Turin-V car rear parking brake device manipulated by a mechanical parking brake and special climate of two parts (brake disc for the traffic, shared parking brake parts.) 1, mechanical control mechanism to maintain the basic structure of the original second-generation products, mainly composed of pieces with a handle, the first wire cable, ratchet plate, adjust the threaded sleeve, locking nut, after the wire cable and the guide disc and so on. 2, the special structure and principle of the parking brake disc brake 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -38- after the match with a special parking brake, parking brake after the special bottom bracket through eight holes, and the rear axle relative to the fixed axle shaft flange bolts. Before and after the friction shoe upper and lower ends are pulled tight against the return spring on the role of regulation under the pull pin and arm in the middle and the bottom through the active support underwriting phase. Slide the gear on the pin on the regulator can adjust the elongation or shortening the length of sales to adjust the friction inside the shoe and drum brake disc space. Role in pulling arm, it is subject to manipulation after the wire cable, when the pull the handbrake lever, the role will be the central axis of the pin pulling arm as a fulcrum, the friction shoe before and after distraction, so that the drum with an effective brake disc friction torque, and thus play a role in the private parking brake parking brake in the brake plate bracket, and another two holes for the installation of rear brake clamp assembly. After the band drum and wheel brake disc will be Yi, after the special parking brake, brake caliper assembly, and so orderly together. 3, special parking brake after the decomposition and synthesis in vehicle rear wheels when the removal of the Yi, a number of components such as rear brake disc, you can special parking brake on the decomposition and synthesis, the basic process steps are as follows: From the front Bu friction shoe, remove the return spring, spin off the short length adjustment, remove the friction between the support shoe underwriting folder, you can remove the friction shoe. Remove the branch underwriting, Hou Lasuo loose parking brake pull arm connected with the role, remove the effect of the second arm pull the wheel speed sensor mounting bracket removed, you can remove the sensor. Remove the axle casing under the flange and the eight mounting bolts, then remove the parking brake bottom bracket. according to the requirements of the drum brakes on the parts removed for cleaning checks, abandoned exceeded the difference of wear parts. synthesis by decomposition of the reverse steps. After synthesis, 哈爾濱工業(yè)大學華德應(yīng)用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） -39- measured with a vernier caliper before the hind piece diameter, while toggle adjustment pin 1, the diameter value than 1720 , a small 0.4 1 mm. After the adjustment of parking brake parking brake because the brake after the non-autom