盤式制動器說明書課件

1、機械工程學院 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）題 目：基于別克凱越有關(guān)數(shù)據(jù)對汽車前輪制動器的設(shè)計 專 業(yè)： 車輛工程 班 級： 10車輛（2）班 姓 名： 馬千里 學 號： 1608100218 指導教師： 苑風霞 日 期： 2014年5月 目錄第一章 緒論11.1 引言11.2 盤式制動器的特點21.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應用情況31.4 未來汽車盤式制動器的研究應側(cè)重的問題41.5 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式4第二章 方案論證42.1制動器的分類42.2 盤式制動器的分類與介紹52.3 制動器設(shè)計的一般原則7第三章 汽車整車基本參數(shù)計算8第四章 制動系的主要參數(shù)及其選擇104.1 制動力

2、與制動力的分配系數(shù)104.2同步附著系數(shù)104.3 制動強度和附著系數(shù)利用率114.4 制動器的最大制動力矩124.5 制動器因數(shù)12第五章 盤式制動器的設(shè)計125.1 盤式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定125.2 制動襯塊的設(shè)計計算145.3 摩擦襯塊磨損特性的計算145.4 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計15第六章 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計計算176.1 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇176.2制動管路的選擇186.3 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算19第七章 結(jié)論21第八章 致謝21參考文獻21附錄：22基于別克凱越有關(guān)參數(shù)對汽車前輪制動器的設(shè)計摘要：當今，車速已經(jīng)越來越高，車流密度也在日益

3、增大，道路條件越來越好，從行車安全的角度考慮，汽車制動系統(tǒng)的工作可靠性也就顯得格外重要。當制動系的工作可靠性強并且它的制動性能好，其動力性能才能得到充分的發(fā)揮。作為汽車制動系統(tǒng)中的執(zhí)行裝置，汽車制動器顯然對汽車制動性能有著很積極的意義。此設(shè)計任務(wù)要求是針對普通家用轎車進行前輪盤式制動器的設(shè)計。大致主題思路為首先了解盤式制動器當前的發(fā)展情、其結(jié)構(gòu)以及工作原理，并查閱有關(guān)書籍結(jié)合網(wǎng)上的相關(guān)資料，在其基礎(chǔ)上對浮鉗盤式制動器進行方案的初步選定以及總體論證，對相關(guān)參數(shù)進行選定并計算，后期還要確定制動力的分配問題、同步附著系數(shù)、制動器效能因數(shù)、制動力矩的大小、制動系統(tǒng)性能要求及校核，基于上述研究的基礎(chǔ)上，

4、確定主要尺寸及制造材料，并用相關(guān)繪圖軟件繪制出制動器所有零件的零件圖以及裝配圖。關(guān)鍵詞：制動系 盤式制動器 制動力矩 設(shè)計 校核 第一章 緒論1.1 引言所謂的汽車制動系統(tǒng)，顧名思義，能使汽車在行駛過程中減速甚至停車，使汽車在下坡時的車速保持穩(wěn)定，或可以讓車子在原地停留不動的機構(gòu)。汽車制動系對汽車行駛的安全性與可靠性以及停車的可靠性有著直接的影響。所以對汽車制動性的研究，是很有必要的。 一般主要有兩種常見的剎車裝置，“鼓式”和“盤式”。目前大部分的汽車的前輪所采用的為盤式制動。制動器，俗稱閘，又叫剎車。它可以使汽車在需要的情況下，保持穩(wěn)定的車速（如下坡路）。在遇到緊急情況時，其也可以使汽車迅速

5、減速甚至是停車，從而確保了行車的安全。并且還可以防止車子后溜，平穩(wěn)的停在原地。其結(jié)構(gòu)籠統(tǒng)地講，主要包括制架、制動件等操縱裝置。 盤式制動器如下圖所示，其主要部件包括制動盤、摩擦塊、導向銷、制動鉗體等。(此次設(shè)計的轎車參考別克凱越前輪盤式制動器為單缸浮動鉗式結(jié)構(gòu)，下面還會對浮鉗式制動器作進一步詳細的介紹。)圖1 .1 盤式制動器 在盤式制動器中，將端面作為摩擦副進而來完成旋轉(zhuǎn)工作的工作圓盤，稱之為制動盤。在它的固定支架摩擦幅面上，一般由其金屬底板及二至四塊摩擦片所組成的制動塊，摩擦片的體積一般很小。裝在橫跨制動盤兩側(cè)的夾緊鉗形支架中的制動塊與加緊裝置，構(gòu)成了制動鉗。諸如此類由制動盤、制動鉗所組成

6、的制動器也稱為鉗盤式制動器。在小型轎車、豪華客車、貨車等車型上，盤式制動器已經(jīng)得到了極其廣泛的應用。近年來，人們對車子的要求越來越高，追求更加快捷、安全與舒適的乘車方式。而盤式制動器剛好能很好的滿足人們的需求，其作為新型的制動器，在提高汽車的主動安全性的同時，很好的解決了以前老式制動器無法解決的問題，比如維修頻率較高、噪音污染和粉塵污染等，正是這些優(yōu)越性，使得盤式制動器被越來越多的生產(chǎn)成家所親睞。1.2 盤式制動器的特點總的來說，盤式制動器的散熱相對還是還是挺快的。并且它的構(gòu)造較為簡單，重量很輕，調(diào)整起來也較為容易。當負載很高時，它的耐高溫性能相對來說較好，其制動效果也很穩(wěn)定。和傳統(tǒng)鼓式制動器

7、相比，盤式制動器具有以下特性：盤式制動器的制動力，在氣壓或液壓的控制作用下較大大并且相對來說較為穩(wěn)定，并且在制動效能這方面，它還是遠高于鼓式制動器的。與其相反的是，鼓式制動器由于散熱性較差，在制動時會產(chǎn)生且聚集大量的熱。高溫作用下，制動蹄片以及輪鼓，很容易發(fā)生變形，并且這種變形較為復雜，容易發(fā)生制動衰退和振抖，這些不利因素就使制動效率大大的降低了。與其相反的是，盤式制動盤直接與空氣相接觸，其散熱性能是很好的。不過，盤式制動器也不是十全十美的，如它對制動鉗、管路系統(tǒng)的要求較高。它的結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器也較為復雜。生產(chǎn)成本方面，其要高于鼓式制動器。但是，相信隨著材料科學的發(fā)展，成本問題的解決，盤式

8、制動器取代鼓式制動器會成為必然；若輸出相同的制動力矩，盤式制動器的質(zhì)量及其尺寸相對來說較小。制動盤沿厚度方向的熱膨脹量也極小，由于它沒有制動鼓，故沒有由于制動鼓的熱膨脹而造成制動器間隙的明顯加大，進而使制動踏板的行程較大。這不僅為實現(xiàn)間隙的自動調(diào)整提供了可能，并且對其他保養(yǎng)作業(yè)也是非常有利的；制動盤和摩擦塊之間的間隙較小，一般為0.05至0.15mm。這種間隙量，不僅僅為增大驅(qū)動機構(gòu)的制約力傳動比提供了可能，而且還縮短了活塞的操作時間；很容易的構(gòu)成了多回路的制動驅(qū)動系統(tǒng)，進而保證了整個系統(tǒng)的可靠性和安全性，無論汽車處于何種車速下，各車輪都能均勻一致地實現(xiàn)平穩(wěn)的制動； 制動鼓的膨脹，很容易的造成

9、制動踏板行程的損失，但制動盤不會。所以這可以使我們在自動調(diào)整間隙、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化等方面做文章。制動盤上所鑄的加強筋，可使制動盤的強度得到提高并且還可以很好的改善鑄造的工藝性能。更值得去注意的是，制動盤上所開了一個個很小的孔，為整個系統(tǒng)的通風散熱提供了方便，從而提高了制動的效率； 當摩擦片磨損時，較為容易地實現(xiàn)制動器的摩損報警，這就為及時更換摩擦片提供了方便； 在盤式制動器中，由于摩擦塊對制動盤的單位壓力是很高的，較為容易的擠出其中的水分。當車輪接觸到水時，制動效能只會發(fā)生微小的變化。由于離心力的影響及襯塊對制動盤的摩擦作用下，在出水后通過制動一至兩次，性能便會恢復。出于盤式制動器種種優(yōu)點的考慮，

10、歐美等一些發(fā)達國家，已把盤式制動器作為標準件，裝配在各級車型上。在我國，轎車、微型車也已經(jīng)得到廣泛的應用。相信在未來幾年時間里，盤式制動器在國內(nèi)的關(guān)注度會越來越高。1.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應用情況伴隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，在國外先進技術(shù)的滲入和影響下，盤式制動器在我國的汽車工業(yè)上所應用的比重在逐年提高。由于盤式制動器的應用，大大提高了整車的性能、提高了舒適性、滿足了人們對汽車要求的標準。1）在轎車、輕卡、微型車及SUV等方面：目前，采用混合制動的車子的比重越來越大。因為人們觀念正在逐步轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟性、實用性開始主導著人類的思想?；旌现苿拥能囎?，前輪一般采用盤式制動的形式，而后輪往往采用鼓

11、式的。制動時，在慣性的影響下，車子前輪所承受的負荷很大，往往會占到整車全部負荷的70%至80%。故，前輪制動力遠遠大于后輪。所以出于成本上的考慮，生產(chǎn)廠家為了降低成本，一般采用混合匹配的方式。目前的大部分轎車、皮卡及SUV等采用的是前盤后鼓式混合制動器。相關(guān)部門統(tǒng)計，在2004年，我國共生產(chǎn)混合制動的車子約為110萬輛。但隨著人們對汽車要求的提高以及道路交通狀況的改觀，尤其在國家強制性的法規(guī)出臺后，無論前輪還是后輪都采用盤式制動器終將成為主流。2）大型客車在制動器方面的應用：氣壓盤式制動器、電磁制動器以及液壓制動器產(chǎn)品可靠性總體良好，技術(shù)先進性明顯。我國于1997年在大客車及載重車上首推了AB

12、S防抱死系統(tǒng)和盤式制動器。但由于大多數(shù)都是進口的，所以價格相對來說比較昂貴，所以出于經(jīng)濟性的考慮，大都都用在了高端車上。但是自2004年7月1日起，在國家交通部有關(guān)文件的強制規(guī)定下，北京、上海、廣州、武漢、長沙、深圳等一二線城市的公交公司，都陸續(xù)先后為大客車匹配了氣壓盤式制動器。伴隨著這股潮流，國產(chǎn)盤式制動器也得到了迅速的發(fā)展。1.4 未來汽車盤式制動器的研究應側(cè)重的問題（1）提高制動效能、以及針對塵污和銹蝕的研究；（2）簡化結(jié)構(gòu)、節(jié)省原材料、降低成本；（3）實用性更強，并且壽命應該更長些。1.5 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式 (1)固定鉗式盤式制動器 (2)滑動鉗式盤式制動器 (3)擺動鉗

13、式盤式制動器第二章 方案論證2.1制動器的分類從摩擦副結(jié)構(gòu)形式角度考慮，制動器大體可分為盤式、鼓式及帶式。盤式制動器：它的固定摩擦元件是帶有摩擦片的制動塊，位于制動盤兩側(cè)，其旋轉(zhuǎn)元件以兩側(cè)面作為工作面，并且制動盤沿垂向安放。一旦制動盤被兩側(cè)的制動塊夾緊，摩擦面上就會產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦力矩，阻止車輪轉(zhuǎn)動，達到制動效果。鼓式制動器：主要有外束型鼓式和內(nèi)張型鼓式兩種。所謂的內(nèi)張型鼓式制動器，一對有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄作為它的摩擦元件。在制動時，一般制動鼓的內(nèi)圓柱面與制動蹄摩擦片的外表面是一對摩擦表面，在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，進而達到制動目的。由于別克凱越前輪采用的是盤式制動器。在這里就對各種

14、盤式制動器的工作原理做逐一介紹。2.2 盤式制動器的分類與介紹如果按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)分，盤式制動器包括鉗盤式制動器、全盤式制動器兩種。如果從制動鉗結(jié)構(gòu)形式角度考慮，鉗盤式制動器又可分為，固定鉗盤式制動器和浮鉗盤式兩種形式。2.2.1固定鉗式盤式制動器固定鉗式盤式制動器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，在轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上固定著制動鉗體，在制動鉗體上有兩個裝有活塞的液壓油缸。當油液在壓力的作用下進入到兩個油缸活塞外腔時，推著這倆活塞將制動塊總成壓緊在制動盤上，從而實現(xiàn)了車輪的制動。放松制動踏板時，液壓油所帶來的壓力明顯減少，活塞及兩制動塊總成便會在回位彈簧作用下推離出制動盤。固定鉗式盤式制動器結(jié)構(gòu)簡單，除活塞和

15、制動塊外，不存在其他的滑動件。并且制動鉗的剛度較好。但是由于結(jié)構(gòu)的特殊性，它需要兩個分置到制動盤兩側(cè)的油缸，所以得用跨越制動盤的內(nèi)部油道，如果用外部油管來連通也是可以的。這就對制動器的徑向、軸向尺寸都提出了特殊的要求，它們都應相對較大。有些微型車，其車輪的輪距小，所以在前輪中的布置是很困難的，不僅僅需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本也很高；在制動過程中會產(chǎn)生一些熱量，通過一些油路傳遞到制動油液，溫度高時會產(chǎn)生氣泡，從而對制動效果會產(chǎn)生影響。從結(jié)構(gòu)簡單性、經(jīng)濟性的角度考慮，在微型客車上不適合裝固定鉗式盤式制動器。近年來，人們對汽車的要求也越來越苛刻，固定鉗式固有的一些弱點達不到人們的要求，故不考慮

16、這種制動器?；钊苿鱼Q體制動塊車橋進油口制動盤缺點：油缸多、結(jié)構(gòu)復雜、制動鉗尺寸大。油路中的制動液受制動盤加熱易汽化。 圖2.1固定鉗式盤式制動器2.2.2浮鉗盤式制動器 浮鉗盤式制動器包括滑動鉗盤式和擺動鉗盤式兩種。它的油缸安裝在制動盤的一側(cè)，它具有制造成本低、構(gòu)造簡單及便于布置等優(yōu)點，其制動鉗的滑動方向是繞著制動盤，并且是沿軸向的，液壓缸一般布置在制動盤的內(nèi)側(cè)，其制動塊在鉗體上附著。由于浮動鉗不需要跨越太多的油道，所以就不容易受熱，處于盤內(nèi)側(cè)的油缸被車輪遮蔽著，這對其冷卻有著積極地影響，油缸的散熱面積也變大了，因為由于單側(cè)油缸的活塞相對較長，諸如此類的有利因素可以使制動液的溫度較固定鉗時低

17、3050，這樣就大大降低了氣化概率。故目前采用這種型式的轎車比重越來越高。比較具有代表性的如桑塔納汽車、夏利汽車、捷達轎車等。浮鉗盤式制動器示意圖： 1.制動盤 2.制動鉗體 3.摩擦塊 4.活塞 5.進油口 6.導向銷 7.車橋圖2.2浮鉗盤式制動器此次設(shè)計的轎車參考別克凱越前輪盤式制動器，它采用的是單缸浮動鉗式結(jié)構(gòu)。2.3 制動器設(shè)計的一般原則汽車的制動性是指汽車在保證方向穩(wěn)定性的前提下，還能保證在短距離內(nèi)停車或者能夠以較為均勻的速度下較長的坡道。F0F0Ff為達使用要求，在設(shè)計制動器的過程中，要考慮的因素有很多，如制動效能的穩(wěn)定性、制動器的一些尺寸、制動間隙的大小等因素。并且還要對制動力

18、、制動力分配系數(shù)、制動器因數(shù)等進行較為詳細的計算。對主要零件諸如制動鼓、制動蹄、摩擦襯塊進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并計算。2.3.1 制動器的效能因素 在單位輸入力的作用下，制動器所輸出的制動力即為制動器的效能因素。盤式制動器的制動效能因素表示為 K=2·Ff/Fo，盤式制動器一般都有兩個襯塊。其中，F(xiàn)o為作用在摩擦襯塊的壓緊力；F為作用在單個摩擦襯塊上的制動力。F·Fo。為制動盤與摩擦襯塊之間的摩擦系數(shù)，即。2.3.2 制動器的尺寸及質(zhì)量根據(jù)常識我們知道，在滿足使用性能要求的情況下，我們應該選擇質(zhì)量、尺寸較小的制動器，這不僅僅是出于環(huán)保、節(jié)約生產(chǎn)成本的考慮，同時減小制動器質(zhì)量，有助于提

19、高汽車的平順性以及其他附著性能。2.3.3 制動間隙的調(diào)整制動間隙的調(diào)整在汽車日常使用以及保養(yǎng)中經(jīng)常遇到。故在設(shè)計制動器時，應本著可行、方便、簡單省事的原則。所以設(shè)計時，應采用自動調(diào)整裝置。 2.3.4 制動器效能的穩(wěn)定性效能因數(shù)k對摩擦系數(shù)f的敏感性（）是影響制動效能的穩(wěn)定性的主要因素。一般來說，越大，其穩(wěn)定性就會變得越差，很明顯摩擦系數(shù)的改變，對效能因素K的影響是最大的，越小，其穩(wěn)定性相對來說就越好，不難看出摩擦系數(shù)的改變，對效能因素K的影響不算太大。并且摩擦系數(shù)還不是很穩(wěn)定。制動器的摩擦副一般主要包括制動盤、摩擦塊，而材料對的穩(wěn)定性影響相對來說還是比較大的。水濕的程度、摩擦副表面所承受的

20、溫度等等因素往往也會影響到f。其中，溫度因素是個很重要的因素，所以制動器的熱穩(wěn)定性就顯得很重要。這其中，盤式制動效能總體看來最為穩(wěn)定，。這也是其得到廣泛應用的最主要原因。2.3.5 制動噪聲 從現(xiàn)在人的選車觀念來看，舒適度是一個很重要的考慮因素。恰恰，制動噪聲是影響汽車舒適度的一個很重要的因素。制動噪聲一般大體上可分為兩種，即低頻和高頻。制動噪聲的大小，一般主要取決于制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。第三章 汽車整車基本參數(shù)計算設(shè)計參數(shù)由于本論文是基于別克凱越2012款的基礎(chǔ)上研究的，經(jīng)查有關(guān)資料，其有關(guān)參數(shù)如下：A.外形尺寸：長寬高的尺寸為分別為：4515mm×1725mm×1445mm

21、；B.最高車速：177Km/h；C.軸距：2600mm；D.額定載客量：5 人；E.別克凱越這款車子的整車整備質(zhì)量為1250 kg；其總質(zhì)量:1668kg；F.這款車子的發(fā)動機動力：最 大 功 率 為81KW；G.它的最大轉(zhuǎn)矩為146NM/3600rpm；H.其它參數(shù)參考別克凱越有關(guān)數(shù)據(jù)。參數(shù)的進一步確定：車輪的滾動半徑 凱越這款車子的輪胎所采用的規(guī)格為185/65 R14。則，名義斷面寬度為185mm，扁平率為65%，輪轂名義直徑為14英寸，故：14×25.4=355.6mm。所以車輪滾動半徑為=（355.6+2×185×65%）/2=298.1mm。當車子空滿

22、載時，其質(zhì)心距前軸的距離可假設(shè)為和；當空滿載時質(zhì)心距后軸的距離可假設(shè)為，,則：當空載時, =2600×0.4=1040mm , =2600×0.6=1560mm；當滿載時， =2600×0.51=1326mm，=2600×0.49=1274mm?？諠M載時的軸荷分配如下：空載時，前軸的負荷量為： ； (3-1)后軸的負荷量為： ；滿載時，前軸的負荷量為： ； (3-3)后軸的負荷量為： ； (3-4) 空滿載時的質(zhì)心高度分別為, ，則：空載時， =0.75mm；滿載時， =0.73mm。第四章 制動系的主要參數(shù)及其選擇4.1 制動力與制動力的分配系數(shù) 不妨

23、規(guī)定前輪和后輪制動器的制動力分別為、，而又知道理想的前輪、后輪制動器的制動力分配曲線公式為：滿載時， (4-1)其中式中， 前軸車輪的制動器制動力；G 汽車的重力； 后軸車輪的制動器制動力； 汽車質(zhì)心距后軸的距離； 汽車的質(zhì)心高度；L 汽車的軸距。代入數(shù)據(jù)得： =參照這個式子繪制成以,為坐標的曲線，便是理想的前輪和后輪制動器制動力的分配曲線,即為I曲線?？蛰d時I曲線為: (4-2)得 =選定制動力分配系數(shù)的大小為0.67。4.2同步附著系數(shù) 滿載時 （4-3） 空載時 （4-4）經(jīng)查有關(guān)資料顯示，對于轎車來說，當滿載時的同步附著系數(shù)0.6，故滿足相關(guān)要求。4.3 制動強度和附著系數(shù)利用率當時，

24、最大總制動力為： (4-5) 制動強度為： （4-6） 附著系數(shù)利用率為：當<時,所可能得到的最大總制動力，一般主要取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即。最大總制動力為： （4-7）制動強度為： （4-8）附著系數(shù)利用率： （4-9）當 >時, 所可能得到的最大總制動力，往往取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。而最大總制動力為：= （4-10）制動強度為： （4-11）附著系數(shù)利用率： （4-12）對于不同的路面，它的附著系數(shù)值也是不盡相同的，這就進一步對制動強度以及附著系數(shù)利用率造成了影響。一般常見諸如混凝土、柏油其附著系數(shù)大于0.796的路面，它們的附著系數(shù)利用率和制動強度往往按第三

25、種情況來進行計算。4.4 制動器的最大制動力矩由于選取的值較大，為0.796。在達到滿載時，要確定各軸的最大制動力矩，一般應從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)。當時,與之對應的極限制動強度，不妨設(shè)在干燥的瀝青路面上行駛，=0.8來進行計算。則最大總制動力為：=又因為車輪的有效半徑=289mm，所以前軸的最大制動力矩為： =2329.4NM （4-13） 從而知道了一個前輪制動器應有的最大制動力矩為： （4-14） 4.5 制動器因數(shù)對于鉗盤式制動器而言，不妨假設(shè)其兩側(cè)的制動塊對制動盤所施加的壓緊力均為P，那么制動盤在工作面的兩側(cè)作用半徑上要承受的摩擦力便為2 fp（f為盤與制動襯塊間的摩擦系數(shù)），那

26、么鉗盤式制動器的制動器因數(shù)便為：BF=2f =2×0.3=0.6。第五章 盤式制動器的設(shè)計5.1 盤式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定5.1.1 制動盤直徑D制動盤的材質(zhì)，一般為珠光體灰鑄鐵，所以它的工作表面應盡可能的光滑平整。制動盤的一些重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，初步確定如下：伴隨著制動盤有效半徑的不斷增加，制動鉗的夾緊力會逐步的減小，從可使襯塊的工作溫度及單位壓力得以降低。綜上所述，制動盤直徑D一般應盡可能的取大。但是出于輪輞直徑的考慮，制動盤的直徑往往取輪輞直徑的70%90%，本次設(shè)計我們?nèi)?5%。由于本次設(shè)計所采用輪胎的規(guī)格為185/65 R14，輪輞的直徑大小為14英寸，即14

27、15;25.4=355.6mm，故制動盤直徑D=355.6×75%mm=266.7mm，取266mm。5.1.2 制動盤的厚度h制動盤厚度h嚴重影響著工作時的溫升以及制動盤質(zhì)量。出于減少溫升的考慮，制動盤厚度一般不能取得過小。為了使其質(zhì)量盡可能的小些，制動盤又不能取得過大。制動盤往往可以做成實心的，然而出于散熱通風考慮，在制動盤的中間鑄出通風孔道也是不少設(shè)計者常常采用的方法，本次設(shè)計的別克2013款凱越轎車的前盤式制動器所采用的就是通風盤式的，在這里通風式制動盤的厚度往往為2050mm，一般采用較多的是2030mm，取25mm。5.1.3 摩擦襯塊外半徑、內(nèi)半徑與厚度b查閱有關(guān)資料獲

28、悉，摩擦襯塊的外半徑和內(nèi)半徑的比值往往不會超過1.5。如果比此值大的話，在工作過程中，襯塊的外緣的速度與內(nèi)側(cè)圓周速度相差的比較大，這就造成了磨損的不均勻，進而接觸面積減少，從而導致了制動力矩的變化會非常大。 往往取=1.4，由于摩擦襯塊的外半徑，略小于制動盤半徑所以這里不妨取130mm。故，查閱相關(guān)資料，并且參考其他類似車型，這里不妨取厚度b=15mm。5.1.4 制動襯塊的工作面積A 制動襯塊主要包括摩擦襯塊和背板，他們兩者是直接壓嵌在一起的?；钊麘裱脑瓌t是，要盡可能多的壓住制動塊的面積，因為當壓得越多時，可以防止襯塊出現(xiàn)卷角，進而可以減少出現(xiàn)尖叫噪聲。 制動襯塊的大致形狀為扇形，它到圓

29、心的夾角約為，一般摩擦襯塊單位面積所占有的車輛質(zhì)量應在1.6kg/至3.5kg/的范圍內(nèi)選取，所以其工作面積為：制動塊： （5-1）5.1.5 摩擦襯塊摩擦系數(shù)f有些設(shè)計者在選擇摩擦襯塊時,老是單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，這種做法是大錯特錯的。保證摩擦系數(shù)更高的同時，熱穩(wěn)定性也要要好，并且所受壓力以及溫度的影響也要盡可能的小。不同的制動器，一般所使用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值大約為 0.30.5。通常，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性愈差，故在制動器設(shè)計時，不是把材料的高摩擦系數(shù)當做考慮的唯一因素。經(jīng)查相關(guān)資料，國產(chǎn)的制動摩擦片材料當處于溫度低于250的環(huán)境中時，技術(shù)已經(jīng)能使摩擦系數(shù)f保持在0

30、.350.40之間。在理想條件下，為了增加說服力，使計算的結(jié)果更接近實際，在計算時，這里取f =0.3。在選擇摩擦材料時，我們還要考慮一個極其重要的因素，那就是污染問題。我們應盡可能少用對環(huán)境污染以及對人體有害的材料，經(jīng)查閱大量材料學資料，我感覺選用粉末冶金材料相對來說比較合適。5.2 制動襯塊的設(shè)計計算不妨設(shè)各個單位壓力分布極其均勻，且襯塊摩擦面和制動盤徹底完全接觸，那么，制動器的制動力矩：，在這里f 表示摩擦系數(shù)；則表示單側(cè)的制動塊對制動盤的壓緊力；R 為作用半徑。由于我這次所設(shè)計的別克凱越轎車，它的制動襯塊的摩擦表面為扇形，其徑向的寬度也不是很大，所以不妨取R等于平均半徑或有效半徑，這種

31、取法已經(jīng)能保證實際應用中的精確度了。故，平均半徑的大小為： （5-2）這其中有效半徑所代表的意思為扇形表面的面積中心距離制動盤中心的長度，即,=mm (5-3)其中，5.3 摩擦襯塊磨損特性的計算影響襯塊磨損的一般有摩擦力、溫度、制動盤的材質(zhì)加工情況及襯塊自身的材質(zhì)等等因素。故，想要在理論上計算磨損性能著實不是件容易的事。但有關(guān)實驗表明，摩擦表面的溫度以及摩擦力是影響磨損最關(guān)鍵的兩個因素。目前來看，國際上常常把比能量耗散率來作為評價能量是否符合的標準，也就是在單位時間內(nèi)襯塊在單位摩擦面積所耗散的能量，本次設(shè)計的凱越轎車其前輪制動器的比能量耗散率如下： （5-4） （5-5）其中,汽車總質(zhì)量（k

32、g）； 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 、制動時的初速度和終速度（m/ s）； j制動減速度（）； t制動時間（s）； 前制動器襯塊的摩擦面積（）； 制動力分配系數(shù)。從緊急制動到車輛的停止，并且可以認為 =1，則： （5-6）經(jīng)過查閱相關(guān)資料，在進行計算時，往往取減速度j =0.6g，在制動時的初速度為 ，乘用車的初速度假設(shè)為100km（27.8m/s）。，代入得： 往往，轎車盤式制動器的比能量耗散率應該小于等于6.0W。假如比能量耗散率過高，通常會使制動襯片的磨損速度加快，并且還會引起制動鼓或盤的龜裂。經(jīng)檢驗，這個結(jié)果符合要求。襯塊的單位摩擦面積的摩擦力，即比摩擦力來反映襯塊的磨損特性。單個前輪制動

33、器的比摩擦力表示為。這其中，單個制動器制動力矩的大??；R 制動襯塊平均半徑；A單個前輪制動器的襯塊摩擦面積。當車子的前輪處于最大制動力矩的情況下，代入相關(guān)數(shù)值，單個前輪制動器的比摩擦力如下： （5-7）5.4 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.4.1 制動盤（如下圖所示） 制動盤結(jié)構(gòu)形狀主要有平板形和禮帽形兩種類型，此次我們應采用禮帽形制動盤，因為本設(shè)計所選用的是鉗盤式制動器，禮帽形圓柱部分的長度主要取決于它的布置尺寸。這里制動盤中間鑄成有徑向通風槽的雙層盤，這是出于改善冷卻的目的，這使得散熱面積大大的增加了，但這樣也會帶來負面的影響，比如會使盤的整體厚度加大。值得我們注意的是，制動盤工作面的加工精

34、度有著很多的要求：1.表面粗糙度值最好不大于0.06mm；2.兩個摩擦表面的不平行度應小于等于0.01mm;3.其平面度最好應小于等于0.01mm；4.制動盤的端面圓跳動應小于等于0.03mm。5.4.2 制動鉗（如下圖所示）制動鉗是一般是由球墨鑄鐵QT400-18制成，往往會做成外緣留有開口的一個整體，這樣做不僅僅為了方便維修和檢查故障，并且還能做到不必拆下制動器就可以檢查或更換制動塊，提供了諸多的便利。制動鉗體的強度和剛度相對來說是比較高的。為了達到盡可能減少傳給制動液熱量的目的，往往將杯形活塞的開口端頂靠在制動塊的背板上?；钊怯射撝瞥傻?，為了提高其耐磨損性，在活塞的工作表面往往鍍鉻處理

35、。不同的制動器，其制動鉗的布置也不盡相同。當制動鉗位于軸的前方時，可以很好的避免了輪胎向鉗內(nèi)甩濺泥水等贓物；在位于軸后時，可以較好的使制動時輪轂軸承的徑向合力得以減小。5.4.3 制動塊背板及摩擦襯塊構(gòu)成了制動塊，二者直接牢固地壓嵌在一起。襯塊一般為扇形，當然矩形、正方形或長圓形也有。前面已經(jīng)提到，活塞應能壓住盡量多的制動塊面積，因為這樣可以防止襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。組成制動塊背板的材料一般為鋼板。5.4.4 摩擦材料制動摩擦材料的摩擦系數(shù)不光應高且穩(wěn)定，其抗熱衰退性能也要好，起碼不能在溫升在達到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)會出現(xiàn)突然急劇下降的現(xiàn)象。還有，材料的吸水率要低，因為低的壓縮率，其耐磨性往

36、往較好，往往還具有較高的耐沖擊能力及耐擠壓能力；在制動過程中，制動器若產(chǎn)生噪聲及不良氣味是不被允許的，處于環(huán)保的考慮，在選材方面應盡量采用對環(huán)境污染較小且對人體無害的摩擦材料。出于強度和耐磨性能的考慮。經(jīng)分析，摩擦襯塊可選用粉末冶金材料。制動盤應采用摩擦性能相對較好的珠光體灰鑄鐵鑄造，其牌號為HT250。5.4.5 盤式制動器間隙的調(diào)整方法及相應機構(gòu) 在未制動的狀態(tài)下，制動盤與摩擦襯塊之間的工作間隙在0.10.3mm之間，從而保證了制動盤能夠自由的轉(zhuǎn)動。但是此間隙的存在不可避免的會導致踏板或手柄行程的損失，故此間隙量應盡可能的小。加上制動時，摩擦副有很大可能產(chǎn)生機械變形和熱變形，因此，出于慎重

37、考慮，應該通過試驗的方法來確定制動器在冷卻狀態(tài)下所應有的間隙量。另外，還需要設(shè)置間隙調(diào)整機構(gòu)。因為制動器在工作時，摩擦襯塊的磨損會導致間隙量的加大。在受熱膨脹后，鉗盤式制動器制動盤對軸向間隙的影響較小，并且其制動間隙也很小。所以往往采用一次調(diào)準式間隙的自調(diào)裝置。最常用的結(jié)構(gòu)是在缸體和活塞之間，加裝一個集復位及間隙自調(diào)作用與一身的并且?guī)в行苯堑南鹉z密封圈，當制動時，密封圈的刃邊往往會發(fā)生彈性形變。直接導致此形變的力是活塞所給予的摩擦力，和極限摩擦力相對應的密封圈的變形量在數(shù)值上等于設(shè)定的制動間隙。襯塊的磨損所導致所需的活塞行程增大時，密封圈的變形達到極限時，活塞就會在液壓力的作用下克服密封圈的摩

38、擦力向前移動，直至實現(xiàn)完全制動為止?；钊兔芊馊χg的這一不可恢復的相對位移量恰好補償了這一過量間隙?；钊趶椓Φ淖饔孟峦嘶刂钡矫芊馊Φ淖冃瓮耆橹?，當然這種退回是在解除制動之后。而此時，摩擦塊與制動盤之間便又重新恢復到設(shè)定的間隙。 第六章 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計計算6.1 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇液壓式驅(qū)動機構(gòu)的優(yōu)點：1.作用滯后時間較短，一般為0.1-0.3s；2.不需要經(jīng)常性的調(diào)整和潤滑；3.結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小且機械效率高；4.工作壓力高，可達10-20MPa；缺點：根據(jù)物理知識我們知道，在受到極大的熱后，制動液會出現(xiàn)汽化的現(xiàn)象，最終導致管路中形成相當多的氣泡，這嚴重影響了

39、液壓的傳輸。故這會使制動系統(tǒng)的效能大大降低，嚴重時還會完全失效。所以它的缺點就限制了它的應用范圍。液壓制動在乘用車或總質(zhì)量不是太大的商用車上得到較為廣泛的應用。6.2制動管路的選擇汽車的制動應該至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路，這是出于安全的角度考慮。車輛雙回路制動系統(tǒng)通常有以下常見的五種分路型式：1 一軸對一軸（）型(如圖a所示），前軸制動器的回路與后橋制動器的回路各自獨立；2 交叉（X）型（如圖b所示），后橋?qū)?cè)的車輪制動器以及前軸的一側(cè)車輪制動器同屬一條回路；3 一軸半對半軸（HI）型（如圖c所示），全部后制動器輪缸和每側(cè)前制動器的半數(shù)輪缸屬于同一個回路，其余的前輪缸則屬于另一個回路；4

40、 .半軸一輪對半軸一輪（LL）型（如圖d所示），兩個回路分別對一個后輪制動器和兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸作用；5 雙半軸對雙半軸（HH）型（如圖e所示），每一個回路均只對每一個前后制動器的半數(shù)輪缸起作用。圖5-1 a) 一軸對一軸（）型；b) 交叉（X）型；c) 一軸半對半軸（HI）型；d) 半軸一輪對半軸一輪（LL）型；e) 雙半軸對雙半軸（HH）型其中型的管路成本相對來說較為低廉，且結(jié)構(gòu)簡單，在貨車上的應用較為廣泛。但它也有缺點：當后制動回路失效時，那么一旦前輪出現(xiàn)抱死就很容易的使轉(zhuǎn)彎能力喪失。X型的結(jié)構(gòu)相對來說也較為簡單。在直行制動時，若任何一回路出現(xiàn)失效，那么剩余總制動力都還能保持正常值

41、的50左右。假如某一個管路遭到損壞，那么會造成制動力的不對稱，從而使汽車的穩(wěn)定性完全喪失。HI、HH、LL型的結(jié)構(gòu)相對來說過于繁雜，本次設(shè)計不予考慮。而X型的布置方案對本次設(shè)計來說是比較適用的。6.3 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算以下計算的目的為：1、確定制動主缸的直徑和制動輪缸的直徑；2、確定踏板的行程和制動踏板力；3、確定踏板機構(gòu)的傳動比的大小。6.3.1 制動輪缸直徑 輪缸直徑、制動輪缸對制動蹄所施加的作用力F以及制動輪缸中的液壓p的關(guān)系如下： (6-1) 通常在制動時，制動管路的液壓應小于等于1012MPa，對盤式制動器而言，可適當?shù)母咝?。因為壓力越高時，輪缸的直徑就會越小。故這就對管路

42、，特別是制動軟管以及管接頭提出了更高的要求。如軟管的耐壓性能、強度以及接頭的密封性就變得格外嚴格。輪缸直徑的選擇不是隨便的，應在標準規(guī)定的尺寸系列中慎重選取，詳情GB752487附錄B表B2。油壓?。?0MPa 即=30mm。6.3.2 制動主缸直徑與工作容積和輪缸直徑一樣，制動主缸直徑也要在標準規(guī)定的尺寸系列中慎重選取，詳情GB752487附錄，本次所選擇的制動主缸的直徑為30mm，主缸活塞的直徑為30mm。制動主缸的工作容積公式如下： (6-2) 又知道，一般情況下 , 在這里不妨取 ，則 6.3.3制動踏板力與踏板行程的計算制動踏板力的驗算公式如下： (6-3)其中：表示制動主缸的活塞直

43、徑的大小,這里；表示制動管路液壓的大小, p=10MPa;表示制動踏板的傳動比,這里?。槐硎菊婵罩ζ髟隽Φ谋稊?shù), ，這里取k=5;制動踏板機構(gòu)及制動主缸的機械效率，可取,取則 =261.67踏板力一般不應超過，可見符合要求，并且操作起來相對輕便。一般情況下，汽車液壓驅(qū)動機構(gòu)，制動輪缸直徑與制動主缸直徑之比，若相對較小時，其活塞行程以及相應的踏板行程就要加大。制動踏板工作行程為 (6-4)其中式中：表示為制動踏板機構(gòu)傳動比,一般，這里??；表示為主缸中推桿與活塞間的間隙，一般取1.8mm；這里表示為主缸活塞的空行程的大小，即主缸活塞由不工作的極限位置，到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程

44、大小, 這里取1.5mm。則 =6（30+1.6+1.5）=198.6mm有關(guān)規(guī)定，其不應大于150200mm，所以符合法規(guī)。第七章 結(jié)論經(jīng)過三四個月的努力，終于完成了這次設(shè)計。回想這一路，從當時絞盡腦汁的選題，到后來的設(shè)計過程，可謂是磕磕絆絆，遇到了許多專業(yè)上不懂的問題，還好在最后通過查閱資料，詢問老師、同學，最后還是把這些問題一一解決了。同時，問題解決的過程，也是自我進步的過程。大學四年的匆匆走過，本次的設(shè)計，無形中扮演了考量大學所學知識的角色。通過本次設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了自己的諸多不足，比如在三維畫圖過程中，對catia軟件的不熟悉，以及對I曲線及曲線掌握的不夠透徹等。軟件畫圖是我的軟肋，這為

45、我以后的學習指明了方向。反觀本文研究的主題，制動器。其實其發(fā)展速度還是蠻快的。從鼓式制動到盤式制動，以及伴隨著電動汽車的產(chǎn)生又衍生出更多新型的制動形式。比如濕式制動器?？傊?，隨著研究的深入，科技的進步，我們的生活會變得更加美好！第八章 致謝在苑老師的指導下，通過查閱資料，設(shè)計計算，繪制零件圖裝配圖，終于完成了此次的設(shè)計。在這里，向她表示衷心的感謝。并對協(xié)助我解決論文所遇到困難的同學表達深深地謝意。參考文獻1王望予. 汽車設(shè)計M. 北京：機械工業(yè)出版社，20042劉惟信.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計計算M. 北京：清華大學出版社，20043過學迅、鄧亞東.汽車設(shè)計.北京.人民交通出版社.20054

46、王宵鋒.汽車底盤設(shè)計.北京.清華大學出版社.20105孟少農(nóng).汽車設(shè)計方法論.機械工業(yè)出版社.19926齊曉杰.汽車液壓、液力與氣壓傳動.化學工業(yè)出版社.20077臧杰.閻巖.汽車構(gòu)造.北京.機械工業(yè)出版社.20108關(guān)文達.汽車構(gòu)造.第二版.北京: 機械工業(yè)出版社,20049哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學.北京.高等教育出版社.200910孫學強.機械制造基礎(chǔ).機械工業(yè)出版社.200011方泳龍.汽車制動器理論與設(shè)計.北京：國防工業(yè)出版社，200512章燕申.控制系統(tǒng)的設(shè)計與實踐.北京.清華大學出版社.199213孫仁云.汽車電器與電子技術(shù).北京.機械工業(yè)出版社.200614魯?shù)婪?汽車制動系的分析和設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，198515濮良貴.紀名剛.機械設(shè)計.北京.高等教育出版社.200616朱冬梅.胥北瀾.何建英.畫法幾何與機械制圖.北京.高等教育出版社.200617周明衡.離合器、制動器M.第一版.北京.化工工業(yè)出版社.200318余志生.汽車原理.M.北京.機械工業(yè)出版社.200619黃良華.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京.高等教育出版社.200020林秉華.最新汽車設(shè)計實用手冊.黑龍江人民出版社.200221成大先.機械設(shè)計手冊.化學工業(yè)出版社.200822清華大學教研組.汽車的制動性能.M.北京.清華大學出版社.200423李