盤式制動(dòng)器畢業(yè)論文

西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 I 汽車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì) 摘要 ： 本文主要是介紹盤式制動(dòng)器的分類以及各種盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)所選車型制動(dòng)器的選用方案進(jìn)行了選擇，針對(duì)盤式制動(dòng)器做了主要的設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)分析了汽車在各種附著系數(shù)道路上的制動(dòng)過(guò)程，對(duì)前后制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)、利用附著系數(shù)、制動(dòng)效率等做了計(jì)算。在滿足制動(dòng)法規(guī)要求及設(shè)計(jì)原則要求的前提下，提高了汽車的制動(dòng)性能。 關(guān)鍵詞 ：盤式制動(dòng)器 ； 制動(dòng)力分配系數(shù) ； 同步附著系數(shù) ； 利用附著系數(shù) ； 制動(dòng)效率 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 is of of of of do of in a of on of of of of of he of 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 錄 第 1 章 緒論 . 5 動(dòng)器的作用 . 5 動(dòng)器的種類 . 5 動(dòng)器的組成 . 6 動(dòng)器的新發(fā)展 . 7 制動(dòng)器的要求 . 7 作任務(wù)及要求 . 9 動(dòng)器研究方案 . 10 第 2 章 制動(dòng)器機(jī)構(gòu)形式的選擇 .案選擇的依據(jù) .動(dòng)器的種類 .式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 . 12 式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器優(yōu)缺點(diǎn)比較 . 15 閣六代車型制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的最終方案 . 16 第 3 章 制動(dòng)器主要參數(shù)及其選擇 . 17 閣六代基本參數(shù)確定 . 17 滾動(dòng)半徑 . 17 、滿載時(shí)的軸荷分配 . 17 、滿載時(shí)的質(zhì)心高度 . 18 動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) . 18 步附著系數(shù)計(jì)算 . 22 動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 . 25 用附著系數(shù)和制動(dòng)效率 . 26 用附著系數(shù) . 27 動(dòng)效率 . 28 動(dòng)器制動(dòng)性能核算 . 29 第 4 章 制動(dòng)器主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 . 30 動(dòng)盤主要參數(shù)確定 . 30 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 制動(dòng)盤直徑 D. 30 動(dòng)盤厚度 h. 30 擦襯塊主要參數(shù)的確定 . 30 擦襯塊內(nèi)半徑和外半徑 . 30 擦襯塊有效半徑 . 31 擦襯塊的面積和磨損特性計(jì)算 . 32 擦襯塊參數(shù)設(shè)計(jì)校核 . 34 車制動(dòng)計(jì)算與校核 . 35 壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 37 動(dòng)輪缸直徑 d 與工作容積 V. 37 動(dòng)主缸直徑與工作容積 . 38 動(dòng)踏板力 . 39 板工作行程 . 39 第 5 章 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 40 動(dòng)盤 . 40 動(dòng)盤材料及要求 . 40 動(dòng)盤分類及比較 . 40 動(dòng)鉗 . 41 動(dòng)塊 . 42 擦材料 . 42 式制動(dòng)器工作間隙的調(diào)整 . 44 總 結(jié) . 45 致 謝 . 46 參考文獻(xiàn) . 47 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 5 第 1 章 緒論 動(dòng)器的作用 汽車制動(dòng)系是用于使行駛中的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地 (包括在斜坡上 )駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。汽車制動(dòng)系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全、停車可靠，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。 動(dòng)器的種類 汽車制動(dòng)系 至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置；重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置，牽引汽車還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。 行車制動(dòng)裝置用于使行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。 駐車制動(dòng)裝置用于使汽車可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。 應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效 時(shí)，則可利用其機(jī)械力源 (如強(qiáng)力壓縮彈簧 )實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車制動(dòng)裝置或駐車制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車必備的。因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車制動(dòng)器也可以起到應(yīng)急制動(dòng)的作用。 輔動(dòng)裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等的輔助制動(dòng)裝置，可使汽車下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動(dòng)器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量大于 5t 的客車上和總質(zhì)量大于 12t 的載貨汽車上裝備這種輔助制動(dòng) 自動(dòng)制動(dòng)裝置用于當(dāng)掛車與牽引汽車連接的制 動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，能使掛車自動(dòng)制動(dòng)。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 6 動(dòng)器的組成 制動(dòng)器的組成任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成 (如圖 1示 )。制動(dòng)器有鼓式與盤式之分。行車制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車輪制動(dòng)器來(lái)制動(dòng)全部車輪；而駐車制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱 (但也有用腳踏板操縱的，見圖 1且利用專設(shè)的中央制動(dòng)器或利用車輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。利用車輪制動(dòng)器時(shí)，絕大部分駐車制動(dòng)器用來(lái)制動(dòng)兩個(gè)后輪，有些前輪驅(qū)動(dòng)的車輛裝有前輪駐車制動(dòng)器。中央制動(dòng)器位于變速器之后的傳動(dòng)系中，用于制動(dòng)變速器的第二軸或傳動(dòng)軸。行車制動(dòng) 和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置，必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、儲(chǔ)氣罐、控制閥和制動(dòng)器室。 1 （ a） 前后輪均安裝盤式制動(dòng)器；（ b）前輪盤式制動(dòng)器，后輪鼓式制動(dòng)器 123456 78 910111213 圖 1車制動(dòng)系統(tǒng)組成 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 動(dòng)器的新發(fā)展 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (技術(shù)上已經(jīng)成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面間的附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動(dòng)系統(tǒng)。它能有效地防止汽車在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的危險(xiǎn)，并縮短制動(dòng)距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。 近年來(lái)還出現(xiàn)了集 能和其他擴(kuò)展功能于一體的電子控制制動(dòng)系統(tǒng) (電子制動(dòng)助力系統(tǒng) (前者適用于重型汽車和汽車列車，它是用電子控制方式代替氣壓控制方式，可根據(jù)制動(dòng)踏板行程、車輪載荷以及制動(dòng)摩擦片的磨損情況來(lái)調(diào)節(jié)各車輪的制動(dòng)氣室壓力。它不但可以較大地減少制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，縮短制動(dòng)距離，提高牽引車和掛車的制動(dòng)協(xié)調(diào)性，還能使制動(dòng)力分配更為合理；后者 (即制動(dòng)助力系統(tǒng) )適用于轎車，即當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況而駕駛員又未能及時(shí)地對(duì)制動(dòng)踏板施加足夠大的力時(shí)，該系統(tǒng)能自動(dòng)地加以識(shí)別并觸發(fā)電磁閥。使真空助力器在極短時(shí)間 內(nèi)實(shí)現(xiàn)助力作用，從而實(shí)現(xiàn)顯著地縮短制動(dòng)距離的目的。 為了防止汽車發(fā)生追尾碰撞事故，一些汽車生產(chǎn)大國(guó)都在致力于車距報(bào)警及防追尾碰撞系統(tǒng)的研究。這種系統(tǒng)是用激光雷達(dá)或用微波雷達(dá)對(duì)前方車輛等障礙物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若測(cè)出實(shí)際車距小于安全車距，則會(huì)發(fā)出警報(bào)；若駕駛員仍無(wú)反應(yīng)，則會(huì)自動(dòng)地對(duì)汽車施行制動(dòng)。在部分轎車上已開始裝用這種系統(tǒng)。 為了節(jié)省燃油消耗，減少排放并減輕制動(dòng)器的工作負(fù)荷，制動(dòng)能回收系統(tǒng)早已成為一個(gè)研究課題，以便將制動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)再釋放出來(lái)加以利用。以前這項(xiàng)研究主要針對(duì)城市公共汽車，多采用飛輪儲(chǔ)能和液 壓儲(chǔ)能方式，但由于種種原因未能推廣應(yīng)用。近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的研制已取得突破性的進(jìn)展，制動(dòng)能回收系統(tǒng)又為一些電動(dòng)汽車所采用，在減速或下坡時(shí)可將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，使之產(chǎn)生制動(dòng)作用；同時(shí)可用發(fā)出的電流使蓄電池充電，以節(jié)省能源，增加電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的行駛里程。 2 制動(dòng)器的要求 汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求。 1、 應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對(duì)象所在國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 2、 具有足夠的 制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)效能是由在一定的制動(dòng)初速度下及最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離駐坡效能是以汽車在良好的路面上能可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐的最大坡度 ( )來(lái)衡量的，一般應(yīng)大于 25。 3、 工作可靠。為此，汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的，而行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的30；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 4、 制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。汽 車的高速制動(dòng)、短時(shí)間的頻繁重復(fù)制動(dòng)，尤其是下長(zhǎng)坡時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，均會(huì)引起制動(dòng)器的溫升過(guò)快，溫度過(guò)高。特別是下長(zhǎng)坡時(shí)的獨(dú)立的管路可使制動(dòng)器摩擦副的溫度達(dá)到 300 400有時(shí)甚至高達(dá)700。此時(shí)，制動(dòng)器的摩擦系數(shù)會(huì)急劇減小，使制動(dòng)效能迅速下降而發(fā)生所謂的熱衰退現(xiàn)象。制動(dòng)器發(fā)熱衰退，經(jīng)過(guò)散熱、降溫和一定次數(shù)的緩和使用，使摩擦表面得到磨合，其制動(dòng)效能重新恢復(fù)，這稱為熱恢復(fù)。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動(dòng)鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強(qiáng)制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。 5、 制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好 。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的 “水衰退 ”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng) 5 15 次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。另外也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器摩擦副工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水和泥沙進(jìn)入而采用封閉制動(dòng)器的措施。 6、 制動(dòng)時(shí)的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車均不應(yīng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此。汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一車 軸上的左、右車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；當(dāng)后輪抱死而側(cè)滑甩尾時(shí)，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過(guò) 15時(shí)，會(huì)在制動(dòng)時(shí)發(fā)生汽車跑偏。 7、 制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人 機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。踏板行程：對(duì)轎車應(yīng)不大于 150貨車應(yīng)不西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 大于 170中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。制動(dòng)手柄行程應(yīng)不大于160200國(guó)法規(guī)規(guī)定，制動(dòng)的最大踏板力一般為 500N(轎車 ) 700N(貨車 )。設(shè)計(jì)時(shí)，緊急 制動(dòng) (約占制動(dòng)總次數(shù)的 5 10 )踏板力的選取范圍：轎車為200N 300N 貨車為 350N 550N采用伺服制動(dòng)或動(dòng)力制動(dòng)裝置時(shí)取其小值。應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的手柄拉力以不大于 400N 500N 為宜；駐車制動(dòng)的手柄拉力應(yīng)不大于500N(轎車 ) 700N(貨車 )。 8、 作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間 (制動(dòng)滯后時(shí)間 )和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間 (解除制動(dòng)滯后時(shí)間 )。 9、 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 10、 與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí) 不會(huì)引起自行制動(dòng)。 11、 制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；制動(dòng)系中也應(yīng)有必要的安全裝置，例如一旦主、掛車之間的連接制動(dòng)管路損壞，應(yīng)有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置 。 12、 能全天候使用。氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)，氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。 13、 制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)，制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維 3 作任務(wù)及要求 通過(guò)學(xué)習(xí)了解、查閱資料設(shè)計(jì) 本田雅閣六 代 的前后制動(dòng)器， 本車型 的基本參數(shù)見表 1 1： 表 1 1 本田雅閣六代 (前置前驅(qū) ） 參數(shù) 長(zhǎng) 寬 高 47957851455距 2715備質(zhì)量 1423大功率 110輪距 1555大扭矩 206n m 后輪距 1535胎尺寸 195/65心高度（空載） 640高車速 190km/h 質(zhì)心高度（滿載） 670載總質(zhì)量 2505南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 根據(jù)所給乘用車的技術(shù)參數(shù)及性能參數(shù)，并綜合考慮制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求，如下： 1、 具有足 夠的制動(dòng)效能； 2、 工作可靠； 3、 在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性； 4、 防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面； 5、 制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好； 6、 操縱輕便，并具有良好的隨動(dòng)性； 7、 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有還的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害； 8、 作用滯后性應(yīng)盡可能好； 9、 摩擦襯片應(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(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)； 11、 當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并是使基本功能遭 到破壞時(shí)，汽車制動(dòng)系應(yīng)有音響或光信號(hào)等報(bào)警提示。 結(jié)合以上參數(shù)及要求，適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，設(shè)計(jì)一款合適的汽車制動(dòng)器并通過(guò)繪圖軟件將該制動(dòng)器進(jìn)行建模。 動(dòng)器研究方案 1、 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析及選擇。分析該乘用車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)比較、計(jì)算以及查閱相關(guān)資料，選出適合的結(jié)構(gòu)方案 ； 2、 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇。選擇制動(dòng)力、制動(dòng)力分配系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、最大制動(dòng)力矩等 ； 3、 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和計(jì)算。根據(jù)所選方案與參數(shù)，分析計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù)、摩擦襯塊的磨損特性，核算制動(dòng)器熱容量和溫升等 ； 4、 制動(dòng)器主要零部件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ； 5、 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 ； 6、 綜合上述設(shè)計(jì)與計(jì)算，用繪圖軟件繪制該制動(dòng)器的零部件圖及總布置圖 。 小結(jié)：本章簡(jiǎn)述了制動(dòng)器的作用、組成以及發(fā)展，并對(duì)設(shè)計(jì)所用的車型進(jìn)行選擇，根據(jù)所選車型的各個(gè)參數(shù)提出了對(duì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)提出了要求。最后，制定了設(shè)計(jì)制動(dòng)器的大致方案。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 11 第 2 章 制動(dòng)器機(jī)構(gòu)形式的選擇 案選擇的依據(jù) 制動(dòng)系統(tǒng)方案的選定，依據(jù)所參考汽車的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和制動(dòng)性能來(lái)初步的選定。還必須考慮本課題對(duì)制動(dòng)器提出的要求，參考同類型車輛的制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，再滿足制 動(dòng)系統(tǒng)性能要求的前提下，同時(shí)還應(yīng)考慮社會(huì)及市場(chǎng)的需求、是否符合生產(chǎn)發(fā)展水平和成本的因素。 動(dòng)器的種類 汽車制動(dòng)器按其在汽車上的位置分為車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器。前者安裝在車輪處，并用腳踩制動(dòng)踏板進(jìn)行操縱，故又稱為腳制動(dòng)；后者安裝在傳動(dòng)系的某軸上，例如變速器或分動(dòng)器第二軸的后端或傳動(dòng)軸的前端，并用手拉操縱桿進(jìn)行操縱，故又稱為手制動(dòng)。 摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。 鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)疊的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦 蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上（對(duì)車輪制動(dòng)器）或變速器、分動(dòng)器殼或與其相固定的支架上（對(duì)中央制動(dòng)器），其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪轂上，而中央制動(dòng)器的制動(dòng)鼓則固定在變速器或分動(dòng)器的第二軸后端。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦蹄片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面與制動(dòng)帶 摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為帶式制動(dòng)器，而且在現(xiàn)代汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。 盤式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)表面為工作面的制動(dòng)盤，其固定摩擦元件一般是位于制動(dòng)盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動(dòng)塊。制動(dòng)時(shí)，當(dāng)制動(dòng)盤西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 被兩側(cè)的制動(dòng)塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動(dòng)盤上的摩擦 力矩。盤式制動(dòng)器常用作轎車的車輪制動(dòng)器，也可用作各種汽車的中央制動(dòng)器。 3 車輪制動(dòng)器主要用作行車制動(dòng)裝置，有的也兼作駐車制動(dòng)之用。 鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要結(jié)構(gòu)型式 (如圖 2 示。 圖 2動(dòng)器的結(jié)構(gòu)選型 式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動(dòng)器分為鉗盤式和全盤式制動(dòng)器兩大類。 鉗盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動(dòng)塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動(dòng)鉗體中。兩塊制動(dòng)塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動(dòng)盤，制動(dòng)盤用 螺栓固定于輪轂上。制動(dòng)塊的摩擦襯塊與制動(dòng)盤的接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅約 30 50，因此這種盤式制動(dòng)器又稱為點(diǎn)盤式制西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 13 動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，散熱性較好，且借助于制動(dòng)盤的離心力作用易于將泥水、污物等甩掉，維修也方便。但由于摩擦襯塊的面積較小，制動(dòng)時(shí)其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，故對(duì)摩擦材料的要求較高。 1 轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼） 2 調(diào)整墊片 3 活塞 4 制動(dòng)塊總成 5 6 制動(dòng)鉗體 7 輪輞 8 回位彈簧 9 制動(dòng)盤 10 輪轂 圖 2定鉗式 盤 式制動(dòng)器 全盤 式制動(dòng)器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸。其工作原理如摩擦離合器，故又稱為離合器式制動(dòng)器。用得較多的是多片全盤式制動(dòng)器，以便獲得較大的制動(dòng)力。但這種制動(dòng)器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 4。 鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為以下幾種： 1、固定鉗式盤式制動(dòng)器 如圖 2示，在制動(dòng)鉗體上有兩個(gè)液壓油缸，其中各裝有一個(gè)活塞。當(dāng)壓力油液進(jìn)入兩個(gè)油缸活塞外腔時(shí)，推動(dòng)兩個(gè)活塞向內(nèi)將位于制動(dòng)盤兩側(cè)的制動(dòng)塊總成壓緊到制動(dòng)盤上，從而將車輪制動(dòng)。當(dāng)放松制動(dòng)踏板使油液壓力 減小時(shí)，回位彈簧又將兩制動(dòng)塊總成及活塞推離制動(dòng)盤。這種型式也稱為對(duì)置活塞式或浮動(dòng)活塞式固定鉗式盤式制動(dòng)器。 2、浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的。其浮動(dòng)方式有兩種，一種是制動(dòng)鉗體可作平行滑動(dòng)；另一種是制動(dòng)鉗體可繞一支承銷擺動(dòng) (見圖 2因而有滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器和擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器之分。但它們的制動(dòng)油缸均為單側(cè)的，且西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 14 與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總成是活動(dòng)的，而另一側(cè)的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。制動(dòng)時(shí)在油液壓力作用下，活塞推動(dòng)該側(cè)活動(dòng)的制動(dòng)塊總成壓靠到制動(dòng)盤，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固 定于其上的制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩側(cè)的制動(dòng)塊總成受力均等為止。對(duì)擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。這樣就要求制動(dòng)摩擦襯塊應(yīng)預(yù)先做成楔形的 (摩擦表面對(duì)背面的傾斜角為 6左右 )。在使用過(guò)程中，摩擦襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻 (一般約為 l 即應(yīng)更換。 (a)滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 (b)擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 1 制動(dòng)盤 ;2 制動(dòng)鉗體 ;3 制動(dòng)塊總成 ;4 帶磨損警報(bào)裝置的制動(dòng)塊總成 ; 5 活塞 ; 6 制 動(dòng)鉗支架 ; 7 導(dǎo)向銷 圖 2動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器工作原理圖 固定鉗式盤式制動(dòng)器在汽車上的應(yīng)用是早于浮動(dòng)鉗式的，其制動(dòng)鉗的剛度好，除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)其他滑動(dòng)件，但由于需采用兩個(gè)油缸分置于制動(dòng)盤的兩側(cè)，使結(jié)構(gòu)尺寸較大，布置較困難；需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高；制動(dòng)熱經(jīng)制動(dòng)鉗體上的油路傳給制動(dòng)油液，易使其由于溫度過(guò)高而產(chǎn)生氣泡影響制動(dòng)效果。另外，由于兩側(cè)制動(dòng)塊均靠活塞推動(dòng)，難于兼用于由機(jī)械操縱的駐車制動(dòng)，必須另加裝一套駐車制動(dòng)用的輔助制動(dòng)鉗，或是采用盤鼓結(jié)合式后輪制動(dòng)器，其中作為駐車用的鼓式制動(dòng)器由于 直徑較小，只能是雙向增力式的，這種 “盤中鼓 ”的結(jié)構(gòu)很緊湊，但雙向增力式制動(dòng)器的調(diào)整不方便 5。 浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動(dòng)器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)。浮動(dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，減少了油液的受熱機(jī)西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 15 會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少，使冷卻條件較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長(zhǎng)，也增大了油缸的散熱面積，因此制動(dòng)油液溫度比固定鉗式的低 30 50，汽化的可能性較小。但由于制動(dòng)鉗體是 浮動(dòng)的，必須設(shè)法減少滑動(dòng)處或擺動(dòng)中心處的摩擦、磨損和噪聲 6。 式制動(dòng)器 與鼓式制動(dòng)器 優(yōu)缺點(diǎn)比較 1、 熱穩(wěn)定性較好。這是因?yàn)橹苿?dòng)盤對(duì)摩擦襯塊無(wú)摩擦增力作用，還因?yàn)橹苿?dòng)摩擦襯塊的尺寸不長(zhǎng)，其工作表面的面積僅為制動(dòng)盤面積的 12 6，故散熱性較好。 2、 水穩(wěn)定性較好。因?yàn)橹苿?dòng)襯塊對(duì)盤的單位壓力高，易將水?dāng)D出，同時(shí)在離心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對(duì)盤的擦拭作用，因而，出水后只需經(jīng)一、二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常；而鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)過(guò)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)正常制動(dòng)效能。 3、 制動(dòng)穩(wěn)定性好。盤式制動(dòng) 器的制動(dòng)力矩與制動(dòng)油缸的活塞推力及摩擦系數(shù)成線性關(guān)系，再加上無(wú)自行增勢(shì)作用，因此在制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力矩增長(zhǎng)較和緩，與鼓式制動(dòng)器相比，能保證高的制動(dòng)穩(wěn)定性。 4、 制動(dòng)力矩與汽車前進(jìn)和后退行駛無(wú)關(guān)。 5、 在輸出同樣大小的制動(dòng)力矩的條件下，盤式制動(dòng)器的質(zhì)量和尺寸比鼓式要小。 6、 盤式的摩擦襯塊比鼓式的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)容易。 7、 制動(dòng)盤與摩擦襯塊間的間隙小 (這就縮短了油缸活塞的操作時(shí)間，并使制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比有增大的可能。 8、 制動(dòng)盤的熱膨脹不會(huì)像 制動(dòng)鼓熱膨脹那樣引起制動(dòng)踏板行程損失，這也使間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化。 9、 易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性和安全性，以保證汽車在任何車速下各車輪都能均勻一致地平穩(wěn)制動(dòng)。 10、 能方便地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器磨損報(bào)警，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。 盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是難以完全防止塵污和銹蝕 (但封閉的多片全盤式制動(dòng)器除外 )；兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，因此有的汽車采用前輪為盤式后輪為鼓式的制動(dòng)系統(tǒng)；另外，由于無(wú)自行增勢(shì)作用，制動(dòng)效能較低，中型轎車西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 16 采用時(shí)需加力裝置 7。 閣六代 車型制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的最終 方案 汽車制動(dòng)簡(jiǎn)單來(lái)講，就是利用摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能，使汽車失去動(dòng)能而停止下來(lái)。因此，散熱對(duì) 制動(dòng)系統(tǒng) 是十分重要的。如果制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，就會(huì)阻礙能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，造成制動(dòng)性能下降。越是跑得快的汽車，制動(dòng)起來(lái)所產(chǎn)生的熱量越大，對(duì)制動(dòng)性能的影響也越大。解決好散熱問(wèn)題，對(duì)提高汽車的制動(dòng)性能也就起了事倍功半的作用。所以，現(xiàn)代轎車的車輪除了使用鋁合金 車圈來(lái)降低運(yùn)行溫度外，還傾向于采用散熱性能較好的盤式制動(dòng)器 。 3 當(dāng)然，盤式制動(dòng)器也有自己的缺陷。例如對(duì)制動(dòng)器和制動(dòng)管路的制造要求較高，摩擦片的耗損量較大，成本貴 ， 而且由于摩擦片的面積小，相對(duì)摩擦的工作面也較小，需要的制動(dòng)液壓高，必須要有助力裝置的車輛才能使用。而 鼓式制動(dòng)器 成本相對(duì)低廉，比較經(jīng)濟(jì)。 四輪轎車在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的 70% 80%，因此前輪制動(dòng)力要比后輪大。轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前輪盤式制動(dòng)，后輪鼓式制動(dòng)的方式。但隨著轎車車速的不斷提高，近年來(lái)采用盤式制動(dòng)器的轎車日益增多，一般都采用了盤式制動(dòng)器。 縱觀現(xiàn)代汽車市場(chǎng)，隨著人類對(duì)汽車安全性能重視的加劇，為了保持制動(dòng)力系數(shù)的穩(wěn)定性以及考慮到盤式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，在 乘用車 車領(lǐng)域盤式制動(dòng)器已基本取代鼓式制動(dòng)器，特別是浮動(dòng)鉗盤式。根據(jù)制動(dòng)盤的不同，盤式制動(dòng)器還可分為普通盤式和通風(fēng)盤式。 普通盤式我們比較容易理 解，就是實(shí)心的。通風(fēng)盤式就是空心的，顧名思義具有 通 風(fēng)功效，指的是汽車在行使當(dāng)中產(chǎn)生的離心力能使空氣對(duì)流，達(dá)到散熱的目的，這是由盤式碟片的特殊構(gòu)造決定的。從外表看，它在圓周上有許多通向圓心的洞空，這些洞空是經(jīng)一種特殊工藝 （ 制造而成，因此比普通盤式散熱效果要好許多。由于制造工藝與成本的關(guān)系，一般中高級(jí)轎車中普遍采用前通風(fēng)盤、后普通盤的制動(dòng)片。如 分高級(jí)轎車采用前后通風(fēng)盤 8。 綜合其制動(dòng)性能與其成本，本次乘用車設(shè) 計(jì)，前后輪均采用定鉗式 （ 水平對(duì)置 ） 盤式制動(dòng)器。其中前輪制動(dòng)盤選擇通風(fēng)盤，后輪選擇普通盤，并且在后輪上設(shè)置駐車制動(dòng)傳動(dòng)裝置 。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 17 第 3 章 制動(dòng)器主要參數(shù)及其選擇 盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般流程為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所給數(shù)據(jù)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定出整車總布置參數(shù)。在有關(guān)的整車總布置參數(shù)及制動(dòng)器結(jié)構(gòu)型式確定之后，根據(jù)已給參數(shù)并參考已有的同等級(jí)汽車的同類型制動(dòng)器，初選制動(dòng)器的主要參數(shù)，并據(jù)以進(jìn)行制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行制動(dòng)力矩和磨損性能的驗(yàn)算，并與所要求的數(shù)據(jù)比較，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 之后再根據(jù)各項(xiàng)演算和比較的結(jié)果，對(duì)初選的 參數(shù)進(jìn)行必要的修改，直到基本性能參數(shù)能滿足使用要求為止；最后進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。 閣六代基本參數(shù)確定 滾動(dòng)半徑 閣六 轎車采用輪胎規(guī)格為 195/651V 其中名義斷面寬度為195平率為 65%，輪轂名義直徑為 15 英寸，換算過(guò)來(lái)為 1581 故車輪滾動(dòng)半徑為 381+219565%） 2=空 、 滿載時(shí)質(zhì)心距前軸距離 1L ， 1L ；空 、 滿載時(shí)質(zhì)心距后軸距離 2L ， 2L 空載時(shí) ， 1L =1080 2L =1635 滿載時(shí)， 1L =13452L =1370 、 滿載時(shí)的軸荷分配 空載時(shí) ， 前軸負(fù) 荷： 5 71 4 2 32 7 1 51 6 3 521 (3 1) 后軸負(fù)荷 ： 6 61 4 2 32 7 1 51 0 8 012 (3 2) 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 18 滿載時(shí)，前軸負(fù)荷 ： 181 4 2 32 7 1 51 3 7 021 (3 3) 后軸負(fù)荷 ： 041 4 2 32 7 1 51 3 4 512 (3 4) 、 滿載時(shí)的質(zhì)心高度 空載時(shí)， 70 滿載時(shí)， 40動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 汽車制動(dòng)時(shí)，如果忽略路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度 0 的車輪，其力矩平衡方程為 : 0 5) 式中動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制 動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反， N m； 地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反， N； 車輪有效半徑， m。 令 (3 6) 并稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，F(xiàn) 的方向相反，當(dāng)車輪角速度 0時(shí)，大小亦相等，且寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成比例。當(dāng)加大踏板力以加大fT，F(xiàn) 均隨之增大。但地面制動(dòng)力 其值不可能大于附著力F，即 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 19 (3 7) 或 m 8) 式中 為 輪胎與地面間的附著系數(shù)； Z 為 地面對(duì)車輪的法向反力， N。 當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力值時(shí)，車輪即被抱死并在地面 上滑移。此后制動(dòng)力矩即成為與制動(dòng)到 =0 以后，地面制動(dòng)力 到附著力制動(dòng)器制動(dòng)力F 的增大使摩擦力矩 1。圖 3 1 制動(dòng)過(guò)程中地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力的關(guān)系 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析如圖 3 2，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 20 得地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力1Z，2 )(21 g (3 9 1) )( 12 g (3 9 2) 式中 G 為 汽車所受重力， N； L 為 汽車軸距 ,車質(zhì)心離前軸距離，車質(zhì)心離后軸的距離， g 為 重力加速度， m/ 圖 3 2 制動(dòng)時(shí)的汽車受力圖 汽車總的地面制動(dòng)力為 ： 21(3 10) 式中 q（ 為 制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱比減速度或比制動(dòng)力； 1后軸車輪的地面制動(dòng)力， N。 由以上兩式可求得前、后軸車輪附著力為 ： )()( 221 (3 11) )()( 112 (3 12) 上式表明：汽車在 附著系數(shù) 為任意確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文 21 限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度 q 或總制動(dòng)力汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 1、 前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑