大學畢業(yè)設計說明書汽車制動系統(tǒng)設計

1、內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）摘要近年來我國的汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，尤其是轎車行業(yè)。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的行駛安全性越來越受到人們的關注，自然制動系統(tǒng)的安全性就成為了人們關注的焦點。所以，設計出高性能的制動系統(tǒng)成為我們解決汽車行駛安全性問題的主要目標。隨著汽車行業(yè)的競爭日益加劇，縮短產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率來降低成本等方式成為主要的競爭方式，成為企業(yè)爭奪商品銷售市場的主要方式。在這次的設計說明書中，主要介紹了普通轎車的后輪鼓式制動器的設計。首先，對制動器的發(fā)展、結構和分類的等進行了簡單的介紹；其次，對制動器的類型，以及各種類型的應用進行了說明；最后，對制動器的各種參數(shù)進行了

2、計算、校核并對計算結果進行了分析，以使其滿足設計的合理性和要求。這次鼓式制動器設計的結果校核表明制動器的設計是合理的，符合規(guī)定的。并且滿足了結構的簡單化、可靠性等要求。關鍵字：汽車、制動、鼓式制動器abstractin recent years the automobile industry development rapid in our country,especially in car industry.with the development of the automotive industry,diving safety of cars more and more get the a

3、ttention of people,natural braking system security became the focus of attention.therefore,design a high-performance braking system as our goal is mainly to solve the problem of vehicle driving safety.in addition,with the growing competition in the auto industry,shorten the product development and p

4、roduction cycle,improve production efficiency to reduce cost and so on as the main way of competition,become the dominant form of companies competing for the sales market.in this design specification,mainly introduced the common car rear wheel drum brake design.first of all, the development of brake

5、, structure and classification and so on has carried on the simple introduction;secondly, type of brake, and various types of applications;finally, the brake of the various parameters are calculated, respectively and the calculated results are analyzed,to make it meet the rationality of the design a

6、nd requirements.the design verification test shows that the result of the brake drum brake design is reasonable and in conformity with the provisions.and meet the requirement of structure simplification, reliability, etc.key words: car, braking, brake drum目錄第一章 緒論51.1制動器的功用51.2制動器的發(fā)展狀況及評價指標51.3制動器設計

7、要求61.4本次制動器設計應達到的目標71.5本次鼓式制動器的設計要求7第二章 鼓式制動器的選擇82.1多種制動器在車輛上實際運用82.2后輪制動器選用鼓式制動器的原因82.3普通轎車后輪鼓式制動器的選取92.3.1領從蹄式制動器92.3.2雙領蹄式制動器102.3.3雙向雙領蹄式制動器112.3.4單向增力式制動器122.3.5雙向增力式制動器132.4制動驅(qū)動機構的形式選擇142.4.1簡單制動驅(qū)動機構142.4.2動力制動驅(qū)動機構152.4.3伺服制動驅(qū)動機構162.5鼓式制動器整體的結構形式172.6鼓式制動器各組成部件的結構形式選擇182.6.1制動鼓182.6.1.1整體鑄造式19

8、2.6.1.2鋼板與鑄鐵組合式192.6.1.3輕合金與鑄鐵組合式1926.2制動蹄202.6.3制動底板212.6.4制動凸輪212.6.5制動輪缸22第三章 制動器主要性能參數(shù)的分析243.1地面對前、后車輪的法向反作用力243.2理想的前、后制動器制動力分配曲線263.3具有固定比值的前、后制動器制動力與同步附著系數(shù)273.4不同值時的制動狀態(tài)分析283.5制動效率293.6對前、后制動器制動力的分配要求293.6.1ece制動法規(guī)的要求303.7制動器效能因數(shù)的計算32第四章 制動器的設計計算及尺寸確定334.1普通轎車鼓式制動器設計的主要參數(shù)334.2車輛前后輪的作用力分析334.2

9、.1地面制動力、制動器制動力、附著力三者的關系354.3汽車質(zhì)心高的確定374.4制動器受力分析及最大制動力的計算374.4.1制動器的受力分析374.4.2制動器最大制動力矩的計算394.5鼓式制動器主要組成部件的參數(shù)選取394.5.1制動鼓內(nèi)徑及壁厚404.5.2 摩擦襯片寬度和包角414.5.3 摩擦襯片起始角434.5.4制動器中心到蹄片張開力作用線的距離434.5.5制動蹄支撐點位置坐標和44第五章 鼓式制動器的校核455.1磨損性計算455.2摩擦襯片產(chǎn)生制動力的校核485.3制動器溫升的校核485.4駐車制動的校核495.4.1汽車可能駐停的極限上坡角的校核495.4.2汽車可能

10、駐停的極限下坡角的校核49結束語50參考文獻51致謝52第一章 緒論1.1制動器的功用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、坡度阻力都能對汽車起到制動作用，但是這些外力的大小都是隨著外界交通狀況的改變而改變的，具有不確定性。因此汽車上必須裝設一系列專門的制動裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況隨時對汽車進行制動，使外界對汽車某些部分施加一定的制動力，對汽車進行一定程度的制動。制動系便是對汽車的行駛具有阻礙作用的裝置，即起到制動作用。制動系的主要功用為：（1） 使汽車以適當?shù)臏p速度降速行駛直至停車；（2） 在下坡行駛

11、時，使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定車速；（3） 使汽車可靠地停在原地或坡道上。1.2制動器的發(fā)展狀況及評價指標從世界上第一輛汽車誕生至今，汽車制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演越來越重要的角色。近年來，隨著汽車技術的發(fā)展和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。汽車制動系統(tǒng)種類、形式很多。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣液混合式。它們的工作原理基本相似，都是利用制動裝置工作時的摩擦把汽車運動的動能轉化為內(nèi)能，以達到汽車制動減速，或直至停車的目的。伴隨著人們對汽車行駛速度和乘坐舒適性要求的提高，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結構型式和功能形式。動力系統(tǒng)的改變也要求制

12、動系統(tǒng)結構型式和功能形式發(fā)生相應的改變，對制動系統(tǒng)有了更高的要求，以保障汽車的行駛安全性。制動器是汽車制動系統(tǒng)的主要部分，目前汽車制動器的形式主要都是摩擦式制動器，根據(jù)摩擦副中旋轉元件的不同，又分為盤式制動器和鼓式制動器。由于盤式制動器抗熱衰退性和水穩(wěn)定性較鼓式制動器好，性能穩(wěn)定，因而得到廣泛應用。但是盤式制動器制動效能低，無法很好的阻止制動盤間隙進入塵土和防止銹蝕，因而在后輪應用中具有一定的局限性，很多車是采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)組成。汽車的制動性主要由下列三方面來評定余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社 ,2000，89頁：（1） 制動效能，即制動距離和制動減速度；（2） 制動效能的恒定性

13、，即抗熱衰退性能；（3） 制動時汽車的方向穩(wěn)定性。1.3制動器設計要求汽車制動性是汽車的主要性能之一。制動性能的好壞直接影響到汽車的行駛安全問題，重大的交通事故通常都是由于制動距離無法控制在一定的距離而發(fā)生即制動距離超過不發(fā)生碰撞的距離、緊急制動時由于汽車制動的不穩(wěn)定性汽車發(fā)生側滑等情況有關，故汽車的制動性是汽車安全行駛的重要保障。不斷完善和提高汽車的制動性能，始終是汽車設計和制造部門的重中之重。設計制動系時應該滿足如下主要要求：（1） 具有足夠的制動效能；（2） 工作可靠；（3） 在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱性和方向穩(wěn)定性；（4） 防止水和污泥進入制動器表面；（5） 制動能力的熱穩(wěn)

14、定性良好；（6） 操縱輕便，并具有良好的隨動性；（7） 制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，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） 作用滯后性應盡可能好。（9） 摩擦襯片應有足夠的使用壽命。（10） 摩擦副磨損后，應有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構，且調(diào)整間隙工作容易，最好設置自動調(diào)整間隙機構。（11） 當制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制動系應有音響或光信號等報警提示汽車設計 課程設計指導書.王國權：機械工業(yè)出版社，2011。1.4本次制動器設計應達到的目標（1）滿足制動效能的穩(wěn)定性要求。（2）滿足制動效能的恒定性要求。（3）滿足制動時的方向

15、穩(wěn)定性要求。1.5本次鼓式制動器的設計要求本次鼓式制動器設計應滿足汽車行駛時能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力。制動器整體滿足設計要求，總體性能穩(wěn)定，制動器與制動動力系統(tǒng)的配合要協(xié)調(diào)，制動器的運動隨動力的輸入明顯而有秩序。另外，組成汽車制動器的各個零部件的配合要穩(wěn)定，各零件的運動不會產(chǎn)生相互干擾，用于制造零件的材料性能要滿足制動器的最大強度，以使制動器不會因制動強度太大而失效?？傊?，制動器設計既要滿足整體的要求，又要滿足對零件的要求才能滿足我們的設計要求。 第二章 鼓式制動器的選擇2.1多種制動器在車輛上實際運用制動器主要有摩擦式、液力式、和電磁式等幾種形式。

16、電磁式制動器雖然有制動作用滯后性小、裝配制造簡單并且接頭性能穩(wěn)定等優(yōu)點，但是由于設計制造的成本高，只有少數(shù)整車整備質(zhì)量比較大的商務車上得到應用作為車輪制動器或緩速器；液力式制動器通常作為緩速器應用。目前應用最為廣泛的仍然是摩擦式制動器。摩擦式制動器按摩擦副結構形式不同，又可以分為鼓式、盤式和帶式三種。帶式制動器只用作中央制動器；由于盤式制動器的熱穩(wěn)定性好、水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動器好，可靠性能和安全性能也好，而得到廣泛應用。但是盤式制動器效能低，無法完全防止塵土的進入和酸性液體的腐蝕，又由于做駐車制動時需要的驅(qū)動機構比較復雜，因而在后輪上的應用受到一定的限制，很多車是采用前盤后鼓的制動

17、系統(tǒng)組成。2.2后輪制動器選用鼓式制動器的原因盤式制動器與鼓式制動器在汽車上已經(jīng)普遍運用。盤式制動器較鼓式制動器既有優(yōu)點又有其不足之處。其優(yōu)點如：一般無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦因數(shù)的影響較小，即效能穩(wěn)定；浸水后效能降低少，而起只需經(jīng)過一次制動即可恢復正常；在輸出制動力距相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較??；制動盤沿厚度方向的惹膨脹極小，不會像鼓式制動那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大；較容易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。但盤式制動器較鼓式制動器也有不足之處：制動效能低，故用于液壓制動系統(tǒng)時所需制動促動管路壓力較高，一般要用伺服裝置；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

18、復雜，因而在后輪上的應用受到限制。所以盤式制動器大多用于前輪制動器，而與后輪鼓式制動器配合，以期獲得最佳的制動穩(wěn)定性王望予.汽車設計.吉林：機械工業(yè)出版社, 2011,259頁。鼓式制動器造價便宜，而且符合傳統(tǒng)設計。 四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%-80%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動方式。不過對于重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設計。綜上所述，我們的后輪制動器都選用鼓式制動器。2.3普通轎車后輪鼓式制動器的選取鼓式制

19、動器也稱作塊式制動器，是靠制動塊在制動輪上壓緊利用摩擦把動能轉化為內(nèi)能來實現(xiàn)剎車的。鼓式制動器可以分為兩種類型即內(nèi)張和外束兩種類型，內(nèi)張型的工作表面是制動鼓的內(nèi)圓柱面，外束型的工作表面則是制動鼓的外圓柱面。鼓式制動器又分為領從蹄式、單向雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式。不同形式制動器的主要區(qū)別有：（1） 蹄片固定支點的數(shù)量和位置不同。（2） 張開裝置的形式與數(shù)量不同。（3） 制動時兩塊蹄片之間有無相互作用王望予.汽車設計.吉林：機械工業(yè)出版社, 2011,258頁。2.3.1領從蹄式制動器如圖2-1所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進時制動鼓的旋轉方向（制動鼓正向旋轉）

20、，則蹄1為領蹄，蹄2為從蹄。汽車倒車時制動鼓的旋轉方向變?yōu)榉聪蛐D，則相應得使領蹄與從蹄也就相互對調(diào)了。這種當制動鼓正、反向旋轉時總具有一個領蹄和一個從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器稱為領從蹄使制動器。領蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有增勢作用，故又稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有減勢作用，故又稱為減勢蹄。增勢作用使領蹄所受的法向反力增大，而減勢作用使從蹄所受的法向反力減小。領從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進與倒車時的制動性能不變，且結構簡單，造價較低，也便于服裝駐車制動機構，故這種結構仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及

21、轎車的后輪制動器。圖2-1領從蹄式制動器2.3.2雙領蹄式制動器若在汽車前進時兩制動蹄均為領蹄的制動器，則稱為雙領蹄使制動器（如圖2-2所示）。顯然，當汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為雙向領蹄式制動器。如圖所示，兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓的作用的合力恰好相互平衡，故屬于平面式制動器。雙領蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時則變?yōu)殡p從蹄式，使制動效能大降，這種結構經(jīng)常用于中級轎車的前輪制動器，這是因為這類汽車前進制動時，前軸的動軸荷及附著力大于后軸，而倒車時則相反。圖2-2雙領

22、蹄式制動器2.3.3雙向雙領蹄式制動器當制動鼓正向和反向旋轉時，兩制動助均為領蹄的制動器則稱為雙向雙領蹄式制動器（如圖2-3所示）。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領蹄式制動器在汽車前進及倒車時的制動性能不變，因此廣泛應用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前后輪，但用作后輪制動器時，則需另設中央制動用于駐車制動。圖2-2雙向雙領蹄式制動器2.3.4單向增力式制動器單向增力式制動器如圖2-4所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動蹄支承在其上端制動地板上的支承銷上，由于制動時兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非平衡式的制動器。單向增力式制動器在汽車前進制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，

23、但在倒車制動時，其制動效能卻是最低的。因此，它用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動器。圖2-4單向增力式制動器2.3.5雙向增力式制動器將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則稱為雙向增力式制動器(如圖2-5所示)。對雙向增力式制動器來說不論汽車前進制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動與駐車制動功用的制動器，但行車制動是由液壓經(jīng)制動輪缸產(chǎn)生制動蹄的張開力進行制動，而駐車制動則是用制動操縱手柄通過鋼索拉繩及杠桿等機械操縱系統(tǒng)進行操縱。雙向增力式制動器也廣泛用于汽車的中央

24、制動器，因為駐車制動要求制動器正向、反向的制動效能都很高，而且駐車制動若不用于應急制動時也不會產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。但由于結構問題使它在制動過程中散熱和排水性能差，容易導致制動效率下降。因此，在轎車領域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動器。但由于成本低，仍然在一些經(jīng)濟型車中使用，主要用于制動負荷比較小的后輪和駐車制動。圖2-5雙向增力式制動器綜上所述，領從蹄式制動器更適合于做普通轎車的的制動器，因此我們在此處選用領從蹄式制動器。2.4制動驅(qū)動機構的形式選擇制動驅(qū)動機構將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動器，使之產(chǎn)生制動力矩。根據(jù)制動力源的不同，制動驅(qū)動機構一般可以分為簡單制動、動力制動和伺

25、服制動三大類龔微寒.汽車現(xiàn)代設計制造.北京：人民交通出版社,1995。2.4.1簡單制動驅(qū)動機構簡單制動單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動力源，故亦稱人力制動。其中，又分為機械式和液壓式兩種。機械式完全靠桿系傳力，由于其機械效率低，傳動比小，潤滑點多，且難以保證前、后軸制動力的正確比例和左、右輪制動力的均衡，所以在汽車的行車制動裝置中已被淘汰。但因其結構簡單，成本低，工作可靠(故障少)，還廣泛地應用于中、小型汽車的駐車制動裝置中。液壓式簡單制動(通常簡稱為液壓制動)用于行車制動裝置。液壓制動的優(yōu)點是：作用滯后時間較短(0103s)；工作壓力高(可達1020mpa)，因而輪缸尺寸小，可以安裝

26、在制動器內(nèi)部，直接作為制動蹄的張開機構(或制動塊的壓緊機構)，而不需要制動臂等傳動件，使之結構簡單，質(zhì)量?。粰C械效率較高(液壓系統(tǒng)有自潤滑作用)。液壓制動的主要缺點是過度受熱后，部分制動液汽化，在管路中形成氣泡，嚴重影響液壓傳輸，使制動系效能降低，甚至完全失效。液壓制動曾廣泛應用在轎車、輕型貨車及一部分中型貨車上。2.4.2動力制動驅(qū)動機構動力制動即利用發(fā)動機的動力轉化而成，并表現(xiàn)為氣壓或液壓形式的勢能作為汽車制動的全部力源。駕駛員施加于踏板或手柄上的力，僅用于回路中控制元件的操縱。因此，簡單制動中的踏板力和踏板行程之間的反比例關系，在動力制動中便不復存在，從而可使踏板力較小，同時又有適當?shù)奶?/p>

27、板行程。氣壓制動是應用最多的動力制動之一。其主要優(yōu)點為操縱輕便、工作可靠、不易出故障、維修保養(yǎng)方便；此外，其氣源除供制動用外，還可以供其它裝置使用。其主要缺點是必須有空氣壓縮機、貯氣筒、制動閥等裝置，使結構復雜、笨重、成本高；管路中壓力的建立和撤除都較慢，即作用滯后時間較長(0309s)，因而增加了空駛距離和停車距離，為此在制動閥到制動氣室和貯氣筒的距離過遠的情況下，有必要加設氣動的第二級元件繼動閥(亦稱加速閥)以及快放閥；管路工作壓力低，一般為0507mpa，因而制動氣室的直徑必須設計得大些，且只能置于制動器外部，再通過桿件和凸輪或楔塊驅(qū)動制動蹄，這就增加了簧下質(zhì)量；制動氣室排氣有很大噪聲。

28、氣壓制動在總質(zhì)量8t以上的貨車和客車上得到廣泛應用。由于主、掛車的摘和掛都很方便，所以汽車列車也多用氣壓制動。用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動系統(tǒng)主缸的驅(qū)動力源而構成的氣頂液制動，也是動力制動。它兼有液壓制動和氣壓制動的主要優(yōu)點，因氣壓系統(tǒng)管路短，作用滯后時間也較短。但因結構復雜、質(zhì)量大、成本高，所以主要用在重型汽車上。全液壓動力制動，用發(fā)動機驅(qū)動液壓泵產(chǎn)生的液壓作為制動力源，有閉式(常壓式)與開式(常流式)兩種。開式(常流式)系統(tǒng)在不制動時，制動液在無負荷情況下由液壓泵經(jīng)制動閥到貯液罐不斷循環(huán)流動；而在制動時，則借閥的節(jié)流而產(chǎn)生所需的液壓并傳人輪缸。閉式回路因平時總保持著高液壓，對密封的要求較高

29、，但對制動操縱的反應比開式的快。在液壓泵出故障時，開式的即不起制動作用，而閉式的還有可能利用蓄能器的壓力繼續(xù)進行若干次制動。全液壓動力制動除了有一般液壓制動系的優(yōu)點以外，還有制動能力強、易于采用制動力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，即使產(chǎn)生汽化現(xiàn)象也沒有什么影響等好處。但結構相當復雜，精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高， 目前應用并不廣泛。各種形式的動力制動在動力系統(tǒng)失效時，制動作用即全部喪失。2.4.3伺服制動驅(qū)動機構伺服制動的制動能源是人力和發(fā)動機并用。正常情況下其輸出工作壓力主要由動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，在伺服系統(tǒng)失效時，還可以全靠人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)以產(chǎn)生一定程度的制動力，因而從中級以上的轎車到重型貨車，

30、都廣泛采用伺服制動。按伺服力源不同，伺服制動有真空伺服制動、空氣伺服制動和液壓伺服制動三類。真空伺服制動與空氣伺服制動的工作原理基本一致，但伺服動力源的相對壓力不同。真空伺服制動的伺服用真空度(負壓)一般可達005007mpa；空氣伺服制動的伺服氣壓一般能達到0607mpa，故在輸出力相同的條件下，空氣伺服氣室直徑比真空伺服氣室的小得多。但是，空氣伺服系統(tǒng)其它組成部分卻較真空伺服系統(tǒng)復雜得多。真空伺服制動多用于總質(zhì)量在11135t以上的轎車和裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型貨車，空氣伺服制動則廣泛用于裝載質(zhì)量為612t的中、重型貨車，以及少數(shù)幾種高級轎車上。綜上，只有液壓式簡單制動驅(qū)動機構廣泛應用

31、于轎車、輕型貨車及一部分中型貨車上。適合于我們此次做的普通轎車制動器，所以我們此處選擇液壓式簡單制動驅(qū)動機構。其示意圖如下（圖2-6）：圖2-6液壓簡單制動系統(tǒng)2.5鼓式制動器整體的結構形式2-7制動器結構圖如圖2-7所示，可知鼓式制動器的組成主要有：旋轉機構、張開機構、固定裝置、調(diào)整機構。旋轉機構主要指制動鼓；張開機構指制動輪缸；固定裝置指制動底板和制動蹄；調(diào)整裝置是指可調(diào)支座和調(diào)整螺母。制動鼓是把內(nèi)圓柱面作為工作表面的和車輪輪轂固定在一起的隨車輪一起旋轉的裝置，制動時，制動蹄上的摩擦片摩擦制動鼓內(nèi)表面使汽車降速制動。制動輪缸有雙活塞式和單活塞式兩類。制動時，制動液從油管流入輪缸內(nèi)，通過液體

32、壓力使輪缸活塞移動，從而使制動蹄起到制動作用。制動底板是制動蹄、制動輪缸等零部件的裝配機體，制動器所用的零部件都是裝配在其上的，制動底板要保證有足夠的剛度，保證所裝零件的穩(wěn)定性。調(diào)整件也是制動器的重要組成部分，要保證制動器調(diào)整裝置操作方便，性能可靠。制動液也是制動器的重要組成部分，制動液質(zhì)量的好壞對制動系的可靠性有這很大的影響，我們要保證制動液具有良好的流動性，不易汽化，不與制動器零部件發(fā)生化學反應并且對制動器零部件具有潤滑作用。2.6鼓式制動器各組成部件的結構形式選擇2.6.1制動鼓制動鼓是制動器的摩擦對偶件，除應具有作為構件所需要的強度和剛度外，還應有盡可能高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，以及適當?shù)哪?/p>

33、磨性、散熱性、耐熱性和熱容量等。制動鼓的機構有下列三種。2-8制動鼓2.6.1.1整體鑄造式整體鑄造式制動鼓由高強度灰鑄鐵或含的合金鑄鐵整體鑄造.這種制動鼓結構簡單、熱容量大，但質(zhì)量較大，多用于中、重型汽車。2.6.1.2鋼板與鑄鐵組合式鋼板與鑄鐵組合式制動鼓由鋼板沖壓的鼓盤與鑄鐵鼓圈兩部分鑄成一體，質(zhì)量較小，多用于轎車和輕型汽車。2.6.1.3輕合金與鑄鐵組合式輕合金與鑄鐵組合式制動鼓主體為鋁合金，內(nèi)鑄入鑄鐵襯圈。這種制動鼓不僅質(zhì)量小，散熱性也很好，多用于轎車。制動鼓的設計不當，受熱時易變形；制動鼓受力不平衡，也會產(chǎn)生機械變形，使蹄與鼓接觸不良，導致踏板力和形成增大；制動鼓工作面得不圓度過大

34、時，還會引起自鎖和產(chǎn)生振動、噪聲。因此制動鼓應有足夠的壁厚、并在外表面靠近開口部位鑄出周向和軸向的加強肋，以提高剛度。這些加強肋又起散熱肋的作用，可降低摩擦面溫度和縮短制動器冷卻時間，使能量容量提高35%-40%。制動鼓工作面一般在與輪轂裝配后，以軸承孔定位進行精加工。微型車要求工作面的圓度和同軸度公差0.05mm，靜不平衡量1.5ncm。26.2制動蹄制動蹄軸承受促動力的施加力，制動鼓的法向和切向力，以及支撐反力，應有適當?shù)膭偠取?-9制動蹄中型以下汽車常用鋼板沖焊成t型截面的制動蹄；中型以上汽車則可用可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼或鋁合金等材料鑄成各種截面形狀的制動蹄。制動蹄粘接或鉚接摩擦片后，

35、加工摩擦片外表面至規(guī)定尺寸和粗糙度。粘接摩擦片可使用至僅剩下1-1.5mm的極限厚度，但磨損后更換新摩擦片困難，一般都是同制動蹄一起更換。鉚接摩擦片更換方便，制動噪聲小，但可用厚度受到鉚釘露頭的限制，多用于厚度超過6.5mm的摩擦片。2.6.3制動底板制動底板是安裝促動器、制動蹄的基礎件。承受這些裝置件的全部反作用力和力矩。要求其配合面有必要地位置精度，并具有足夠的強度和剛度。中型以下汽車的制動底板常用沖壓性能良好的鋼板沖壓制成，一些加強件和不受力零件可焊接到本體上；中型以上的制動底板常用可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵以至鑄鋼鑄成。為了提高剛度，沖壓的制動底板上沖出翻邊和凸臺，使其外形呈凹凸起伏狀；鑄造的

36、制動底板在受力部位采用封閉截面構造并鑄出加強肋。2-10制動底板2.6.4制動凸輪制動凸輪軸頸一般用涂有潤滑油脂的青銅襯套支撐在支架上。制動凸輪在工作時承受很大的不平衡力，除了會使制動器零部件發(fā)生嚴重變形外，還會使襯套很快磨損，而且傳動效率也很低。據(jù)計算，當潤滑良好時，制動凸輪支撐的傳動效率為0.87-0.92；潤滑不良時為0.82-0.88。為了提高傳動效率和延長使用壽命，可用不許潤滑的含氟塑料襯套。這種襯套在大負荷，低滑動速度的條件下，摩擦系數(shù)很小，可使傳動效率提高到0.95-0.97。2.6.5制動輪缸輪缸是將制動主缸產(chǎn)生的液壓，轉換成推動制動蹄的作用力部件。輪缸分為單向輪缸和雙向輪缸兩

37、種。前者為缸體固定安裝的單活塞輪缸，主要用于雙領蹄式制動器；后者通常是雙活塞輪缸，用于領從蹄式、雙向雙領蹄式和雙向伺服式制動器，在一些領從蹄式制動器中采用缸體浮動的單活塞輪缸，由活塞和缸體分別推動兩蹄。2-11制動輪缸2.7制動器系統(tǒng)裝配拆卸的幾點說明2-12制動器裝配簡圖1)在拆裝制動器的過程中若發(fā)現(xiàn)有損壞的零件必須更換。當摩擦片表面距離鉚釘頭小于0.5mm時，必須更換摩擦片。2)在摩擦片表面和制動鼓內(nèi)表面不得沾染任何油污，否則必須用汽油把油污清洗干凈，并用砂紙磨去浸人摩擦片的油痕。3)蹄片軸務必鎖緊，不得松動。4）不管在什么時間拆卸制動系液壓系統(tǒng)都必須排盡系統(tǒng)的油液中的空氣。5）裝配是用清

38、潔的潤滑油潤滑裝配件以便于裝配。6）所有的拆卸裝配過程都必須在干凈整潔的工作臺上完成，切不可然制動蹄片與制動鼓之間的工作表面沾染灰塵，油污等以免損壞制動器工作表面關文達.汽車構造.吉林：機械工業(yè)出版社 ,1999。第三章 制動器主要性能的分析就一般汽車來說，通過對汽車前后軸的載荷分配，道路狀況等的綜合分析，汽車在制動時一般有三種情況，即（1）前輪先抱死托滑，然后后輪抱死托滑。 （2）后輪先抱死托滑，然后前輪抱死托滑。 （3）前輪輪同時抱死托滑余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社 ,2000,108頁。在情況（1）中，前輪先抱死托滑，后輪再抱死托滑是一種比較穩(wěn)定的工況，但是汽車制動器在起作用是

39、由于前輪先抱死托滑，會使轉向系統(tǒng)不靈敏，轉向功能不能得到充分的利用。在情況（2）中，由于后輪先抱死托滑，會使汽車尾部發(fā)生側滑，這是一種不穩(wěn)定的工況。在情況（3）中，即不會使轉向系統(tǒng)失去轉向作用，又不會使后輪發(fā)生側滑，這種情況較前兩種情況制動作用更好。所以，前、后制動器的制動力的分配比例對汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件的利用程度都有一定的影響，在設計汽車制動系時，必須妥善處理前后制動器的制動力分配比例。3.1地面對前、后車輪的法向反作用力如圖3-1所示，汽車在水平路面上靜止不動時的受力圖。圖中沒有考慮汽車的滾圖3-1動阻力偶矩，空氣阻力以及旋轉質(zhì)量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩。此外，在下面的的分析中

40、我們只考慮車輪純滾動的過程，附著系數(shù)指取一個固定值。由圖3-1對后輪取力矩得=式中，為地面對前輪的法向反作用力（n）；g=mg為汽車重力（n）；為汽車的質(zhì)心到后抽軸線的距離（m）；m為汽車質(zhì)量（kg）；為汽車質(zhì)心高度（m）；為汽車減速度（m/）。對前輪接地點取矩，得式中，為地面對后輪的法向反作用力；為質(zhì)心至前軸的距離。令（式3-1）z成為制動強度，則可求得地面法向反作用力為 (式3-2）3.2理想的前、后制動器制動力分配曲線上文已經(jīng)說明，前后車輪同時抱死是較為理想的制動狀態(tài)，此時對附著條件的利用最為充分，這時前后制動器制動力和的關系曲線稱為理想的前后制動器制動力分配曲線。在任何附著系數(shù)的路面上

41、，前后車輪同時抱死的條件是：前后車輪制動器制動力等于附著力，并且前、后制動器制動力分別等于各自的附著力，即 式（3-3）消去變量，得 式（3-4）對式（3-4）按不同的值取值計算所得到的值畫成的曲線，即為前后制動器制動力的關系曲線簡稱為i曲線。圖3-2按不同直線取值的兩組直線，對于某一值，均可以找到其共同的一點，即兩條線的交點，這個交點即為滿足式（3-3）的值。3.3具有固定比值的前、后制動器制動力與同步附著系數(shù)大多數(shù)兩軸汽車的前后制動器制動力之比為一個固定的比值，常用前后制動器制動力之比來表明這一分配比例，成為制動器制動力分配系數(shù)，并以符號表示，即： （式3-5）通過分析可知，曲線是一條一次

42、曲線，并且這條一次曲線通過坐標原點，其斜率為 （式3-6）將i曲線和線畫在通一圖上，可以得到兩條曲線的交點，如下圖（33）所示，我們把此交點處得附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù)所對應的臨界制動減速度稱為臨界減速度。圖33上圖（3-3）說明，前后制動器制動力為固定值的汽車，要想使其前后車輪同時抱死，只有在同步附著系數(shù)附近才能實現(xiàn)。同步附著系數(shù) (式3-7)3.4不同值時的制動狀態(tài)分析分析圖（33）可知，線既有位于i曲線上方的部分，也有位于i曲線下方的部分，在同步附著系數(shù)右側即時，線位于i曲線上方，在同步附著系數(shù)系數(shù)左側即，線位于i曲線下方。綜合分析知，（1）當時，線位于i曲線下方，制動時總是前輪先抱死。

43、 （2）當時，線位于i曲線上方，制動時總是后輪先抱死。 （3）當是，前后輪同時抱死余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社 ,2000,113頁。3.5制動效率實際制動過程中我們通常用制動效率來說明制動器的制動力利用程度，制動效率的定義為：車輪不抱死的最大制動強度與車輪和地面件的附著系數(shù)的比值。前輪的制動效率為 后輪的制動效率為 （式3-8）下圖（3-4）繪制出了制動力的利用率曲線，通過計算分析我們知道：當時，（空） 所以制動減速度=圖3-43.6對前、后制動器制動力的分配要求汽車的制動系統(tǒng)是保障汽車安全行駛的重要系統(tǒng)近幾年隨著高速公路的發(fā)展車速提高很大車流密度加大因此對汽車制動系統(tǒng)的性能提出了

44、更高的要求同時也已引起有關部門的高度重視,前關于汽車制動穩(wěn)定性國內(nèi)外學者進行了許多研究,中多數(shù)研究是對同步附著系數(shù)進行優(yōu)化選擇優(yōu)化后的結果由于受路面載荷等工況的影響仍不能完全滿足有關制動法規(guī),此從分析ece制動法規(guī)入手來確定汽車軸間制動力分配為汽車制動系統(tǒng)設計提供參考.通過以上分析知道，為不使后輪發(fā)生側滑，曲線應該位于i曲線上方，這樣可使后輪不發(fā)生抱死。為了使前輪不先發(fā)生抱死而使前輪失去轉向能力，曲線應該位于i曲線下方，所以，為了防止前后輪的某一個先發(fā)生抱死，而使汽車失去轉向能力或發(fā)生側滑，應是附著系數(shù)接近同步附著系數(shù)。3.6.1ece制動法規(guī)的要求為使汽車制動時具有良好的方向穩(wěn)定性和高的制動

45、效率，聯(lián)合過歐洲經(jīng)濟委員會制定ece r13 制動法規(guī)對雙軸汽車前后制動器制動力提出了明確要求。我國行業(yè)要求也提出了類似的要求。下面以轎車和最大總質(zhì)量大于3.5t的貨車為例說明，法規(guī)規(guī)定：對于=0.20.8之間的各種車輛，要求制動強度z 車輛在各種裝載狀態(tài)時，前軸利用附著系數(shù)曲線應在后軸利用附著系數(shù)之上。對于總質(zhì)量大于3.5t的貨車，在制動強度z=0.150.3之間，每根軸的利用附著系數(shù)曲線位于=z0.08兩條平行于理想的附著系數(shù)直線的平行線之間；而制動強度z0.3+0.74(-0.38)，則認為也滿足了法規(guī)的要求（圖3-5）。但對于轎車而言，制動強度在0.30.4之間，后軸利用附著系數(shù)曲線不

46、超過直線的條件下，允許后軸利用附著系數(shù)曲線在前軸利用附著系數(shù)軸線上方清華大學教研組.汽車的制動性能m .北京：清華大學出版社,2004（圖3-6）.圖3-5ece法規(guī)的貨車制動力分配圖3-6ece法規(guī)的轎車制動力分配3.7制動器效能因數(shù)的計算制動器制動效能因數(shù)（）是制動摩擦力與輪缸蹄端推力之比值，是單位蹄端推力所產(chǎn)生的制動摩擦力，是評價不同結構型式制動器制動效能的指標。它隨制動襯片摩擦因數(shù)的變化而變化，變化曲線的線性程度關系到制動性能的穩(wěn)定性和平順性，也是在整車制動系統(tǒng)設計中對制動器制動力矩設計的重要參數(shù)。近年來在制動器的臺架試驗中，更多地以制動效能因數(shù)作為直接評定依據(jù)。制動器效能因數(shù)是單位制

47、動輪缸推力所產(chǎn)生的制動器摩擦力，即， （式3-9）上式中，r為制動鼓半徑。制動器效能因數(shù)曲線入下圖：圖3-7 制動器效能因數(shù)曲線第四章 制動器的設計計算及尺寸確定4.1普通轎車鼓式制動器設計的主要參數(shù)軸距：2471mm整備質(zhì)量：1060kg最高車速：180km/h制動距離（初速度30km/h）：5.6m最大功率/轉速：74/5800kw/rpm輪距前/后：1429/1400空載時前軸分配分荷：60%最大爬坡度：0.35最小轉向直徑：11m最大轉矩/轉速：150/4000nm/rpm驅(qū)動形式：42前輪車輪有效半徑：300mm輪胎型號：185/60r147手動5檔4.2車輛前后輪的作用力分析如圖（

48、4-1）所示，車輪再實驗路面以一定車速運動時，減速制動時車輪的受力示意圖，在圖中，我們不考慮滾動阻力偶矩和減速時的慣性力偶矩等。圖（4-1）車輪在制動時的受力情況_摩擦片與制動鼓間的摩擦力矩_地面對車輪的阻力即地面制動力_作用于車輪上的載荷_車軸作用于車輪上的力_地面作用于車輪上的法向反作用力由于汽車制動時，車輪處于減速狀態(tài)，得即 （式41）r為車輪半徑。在汽車設計中，還有一個力士我們需要計算的即制動器制動力制動器制動力 （式42）制動器制動力是由制動器的結構參數(shù)決定的，例如制動器制動力可以隨踏板力的增加而增加車輛在受到附著力的條件下，才能在驅(qū)動力的作用下運動，附著力的定義為： （式43）_附

49、著系數(shù)，_地面作用于車輪上的法向作用力4.2.1地面制動力、制動器制動力、附著力三者的關系在制動時，只考慮車輪具有滾動與抱死拖滑兩種情況，當車輪處于滾動狀態(tài)時，地面制動力與制動器制動力大小相等，并且制動器制動力隨踏板力成正比變化，又由于地面制動力時滑動摩擦的約束反力，它的值不能超過附著力，即 （式44）圖4-2制動器制動力，地面制動力，附著力之間的關系力動、力、當制動器踏板力或系統(tǒng)液壓力p上升到某一值時，使地面制動力達到附著力，地面制動力不再增加，但由于制動器制動力與踏板力為正比關系，所以制動器制動力可以繼續(xù)曾大，其圖像關系如圖（42）：綜合以上分析，對制動器制動力、附著力和地面制動力的分析，

50、并根據(jù)前后軸的軸荷分配，可得，地面作用于前后軸的法向反作用力。由滿載時的軸荷分配可得： 又根據(jù)前后軸的軸荷分配，可以求得質(zhì)心到前后軸的距離、：又由式（43）知，總的地面附著力：前地面制動力：后地面制動力：在第三章的分析中，我們知道在前后輪同時抱死的條件下，附著系數(shù)利用率最高，即在同步附著系數(shù)時，前后輪同時抱死，在此處由于是普通轎車，根據(jù)ece法規(guī)要求以及中國gb72582004我們先取，則總的地面制動力：前地面制動力：后地面制動力：4.3汽車質(zhì)心高的確定在汽車設計的研究中，我們把前后制動器制動力與總制動器制動力之比稱為制動器制動力分配系數(shù)，并以符號表示，即 （式45）則 又由式（37） 得：即

51、汽車在整備質(zhì)量的情況下質(zhì)心高度為706mm。4.4制動器受力分析及最大制動力的計算4.4.1制動器的受力分析任何材料做成的摩擦襯片都具有彈性，只是受其剛度的影響，彈性變形的大小不同，摩擦襯片的彈性導致其發(fā)生形變，自然對壓力在摩擦襯片上的分布具有一定的影響。由于制動鼓制動蹄片和支撐銷等不僅具有長度方向的變形而且在徑向也有變形，所以我們計算法向壓力在摩擦襯片上的分布規(guī)律比較困難。綜合以上因素，在此我們隊長度方向的變形不予考慮，而只把襯片徑向的變形作為考慮因素，而其它裝配零件變形較小，可以忽略不計程軍.汽車防抱死制動系統(tǒng)的理論與實踐.北京:北京理工大學出版社，1999。制動蹄在制動時，有兩種運動狀態(tài)

52、，即繞著支撐銷轉動和沿著支撐銷移動，我們稱同時具有兩種以上運動狀態(tài)的制動蹄為具有兩個自由度的制動蹄，而只具有繞著支撐銷轉動的制動蹄為具有一個自由度的制動蹄。普通轎車一般后輪鼓式制動器的制動蹄都具有兩個自由度，在這里我們就以具有兩種自由度的制動器為例進行說明。如圖所示(43)所示，后輪鼓式制動器的制動蹄的變形規(guī)律，它可以繞支撐銷轉動即沿著支撐銷移動，將制動鼓心定為坐標原點o，軸通過蹄片的瞬時轉動中心點。 圖（43）有兩個自由度的緊蹄制動時，由于摩擦襯片兩個自由度的影響，使蹄片的中心由移動到點，而摩擦襯片的表面輪廓自然延變化的方向進入制動鼓內(nèi)，顯然，位于蹄片上的所有點的運動都是相同的，取一點為例說

53、明，當運動到時，即為其變形量，在上的分量即為其徑向變形量，即段，所以其它任意一點的變形量為：又由于 得緊蹄的徑向變形 壓力為 （式46）式中，為任意半徑和軸之間的夾角；為半徑和最大壓力線之間的夾角；為x軸和最大壓力線之的夾角。從式（36）可以看出，鼓式制動器制動蹄上的壓力分布是呈正弦規(guī)律分布的，所以其最大壓力點很難確定。4.4.2制動器最大制動力矩的計算對普通轎車而言，對于同步附著系數(shù)的選取應考慮的因素主要是汽車制動時的穩(wěn)定性問題，當同步附著系數(shù)確定后，即可對汽車各軸的制動力矩進行計算，由利用附著系數(shù)與制動效率部分知：當汽車以一定的速度減速制動時，除去制動強度以外，不發(fā)生車輪抱死的路面附著系數(shù)

54、總大于其制動強度，即，因此，所需要的后軸和前軸的最大制動力矩為：又 所以 所以每個后輪制動器的作用轉矩為：4.5鼓式制動器主要組成部件的參數(shù)選取鼓式制動器的主要參數(shù)如下圖圖4-44.5.1制動鼓內(nèi)徑及壁厚當摩擦襯片作用于制動鼓上的作用力為一個定值時，制動力矩就變?yōu)殡S著制動半徑變化的值，制動半徑越大，制動力矩越大，并且由于制動半徑的增大，制動鼓半徑增大，從而使散熱性增強。但的增大要受到輪輞的限制，因此，在制動鼓和輪輞之間必須保留足夠的間隙，以保證制動器的正長功能，這個間隙一般大于20mm，否則在導致制動鼓散熱不良的同時，還會導致輪輞溫度過高，很有可能使車輪內(nèi)胎受損。另外，為了使制動鼓具有較大的剛度和熱容量，還應保證制動鼓具有足夠的壁厚，來加強制動時的散熱。從制動鼓的剛度和加工條件考慮，制動鼓的直徑越小，反而越有利于制動鼓的加工。制動鼓直徑與輪輞直徑之比的范圍如下：乘用車 =0.640.74商用車 =0.700.83此次普通轎車設計采用的輪胎型號為：185/60r147185為輪胎名義斷面寬度（mm）60為輪胎名義寬高比（%）r為子午