汽車盤式制動器設(shè)計和實現(xiàn)車輛工程專業(yè)

英文摘要Ⅱ設(shè)計（論文）題目：汽車盤式制動器設(shè)計摘要對于任意汽車系統(tǒng)而言，尤為關(guān)鍵的部分即為制動系統(tǒng)，此系統(tǒng)決定著汽車的行車安全。而在這之中，尤為核心的元件即為制動器。制動性的良好以及工作的可靠性才能發(fā)揮其動力性能。為了汽車的安全，制動系統(tǒng)在實際工作過程中，所發(fā)揮的良好可靠性至關(guān)重要。在此次畢業(yè)設(shè)計中，旨在針對盤式制動器在設(shè)計過程中的基本背景及其實際意義，進行相對深入的細致論述。與此同時，針對全球多樣化車型在當前時期的發(fā)展情況，進行更深層次的詳細闡述。與傳統(tǒng)的鼓式制動器對比它有哪些優(yōu)點及不足點。再根據(jù)自己所得到的整車參數(shù)，計算盤式制動器的主要參數(shù)，例如：分配系數(shù)以及相應的制動效能因數(shù)等。其次，針對制動器所涉及的多樣化元件，進行科學合理的精確計算和恰當選擇，其中重點涵蓋制動盤、制動塊以及各種類型的材料等；在此之后，還需選擇恰當適宜的制動回路；制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇及計算，并對其進行了計算校核；之后，根據(jù)所選定及計算出的制動器主要參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD繪出制動器的裝配圖和部分零件圖和CATIA三維建模。關(guān)鍵詞：制動系統(tǒng)；盤式制動器；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；ABSTRACTAparticularlycriticalpartofanyautomotivesystemisthebrakingsystem,whichdeterminesthesafetyofthecar.Amongthem,themostcriticalcomponentisthebrake.Goodbrakingperformanceandreliabilityofworkcanexertitsdynamicperformance.Forthesafetyofthecar,thegoodreliabilityofthebrakesystemintheactualworkprocessiscrucial.Inthisgraduationproject,thepurposeistomakearelativelyin-depthanddetaileddiscussiononthebasicbackgroundandpracticalsignificanceofthediscbrakeinthedesignprocess.Atthesametime,adeeperdetailedexplanationofthedevelopmentoftheglobaldiversifiedmodelsinthecurrentperiod.Comparedwiththetraditionaldrumbrake,ithasitsadvantagesanddisadvantages.Basedonthevehicleparametersobtainedbythevehicle,themainparametersofthediscbrake,suchasthedistributioncoefficientandthecorrespondingbrakingefficiencyfactor,arecalculated.Secondly,scientificallyandaccuratelycalculateandselectthediversifiedcomponentsinvolvedinthebrakes,includingbrakediscs,brakepadsandvarioustypesofmaterials.Afterthat,itisnecessarytochoosetheappropriateandappropriatesystem.Theselectionandcalculationofthebrakedrivemechanism,andcalculationandverification;afterthat,accordingtotheselectedandcalculatedmainparameterdataofthebrake,theassemblydrawingandpartdrawingofthebrakeandCATIAaredrawnbyCAD.3Dmodeling.KeyWords：Thebrakingsystem；Discbrake；Structure；Design目錄Ⅲ目錄1引言 11.1課題研究目的及意義 11.2制動器的發(fā)展現(xiàn)狀 12制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 32.1鼓式制動器的結(jié)構(gòu)及介紹 32.2盤式制動器的結(jié)構(gòu)及介紹 42.3盤式制動器的優(yōu)缺點 52.4設(shè)計的制動器結(jié)構(gòu)的最終選擇 53制動器的主要參數(shù)擇定及計算 63.1制動力與制動力分配系數(shù) 63.2同步附著系數(shù) 93.3制動強度和附著系數(shù)利用率 113.4制動器最大制動力 113.5利用附著系數(shù)和制動效率 123.6制動器制動力矩 133.6制動因數(shù) 143.7盤式制動器的主要參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定 143.8制動器的主要元件選取及設(shè)計 154制動器的性能核算 184.1制動襯塊的磨損性能的核算 184.2駐車制動計算 195制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 215.1制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇 215.2制動管路的形式選擇 215.3制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 225.3.1制動輪缸直徑與工作容積 225.3.2制動主缸直徑與工作容積 235.3.3制動踏板里與踏板行程 23結(jié)論 25致謝 26參考文獻 27附錄 281引言PAGE11引言1.1課題研究目的及意義汽車制動器時汽車制動系統(tǒng)中一個不可或缺的部件，在行駛過程中抑制著汽車運動的裝置，是汽車行駛時的重要安全機構(gòu)，性能的好壞對行駛的車輛有著重要的意義，汽車的安全也是取決于它的工作的可靠性。在高速行駛時，人們往往總是希望通過控制汽車的速度按照自己的意愿來行駛，如下坡中能以某一車速勻速行駛、在某一地安穩(wěn)停車或者可靠的停住在坡道上，想要到這樣的要求，是需要性能良好的、工作可靠的制動器來實現(xiàn)的。如今，隨著高速公路的快速發(fā)展，車流量日益增大，交通運輸更加的暢通，提高車速也是時運輸效率提高的一種方式，同時車速也是汽車的一個重要性能參數(shù)，因此人們對于汽車的車速的要求也愈來愈高，路面的狀況卻也更加復雜。若汽車行駛在不平整的路面上、轉(zhuǎn)向或者遇見行人障礙物時，都需要汽車在短時內(nèi)將車速迅速降低下來或者停止，若果汽車不具備這樣的條件，那么高速行駛是不可能的。正常情況下汽車在行駛時需要多次制動，這使得制動器因過度的使用磨損使失去制動力，即熱衰退現(xiàn)象。也因此容易發(fā)生交通事故，因為汽車的制動距離長，或者緊急制動時出現(xiàn)后輪側(cè)滑，嚴重時會發(fā)生甩尾，影響到行駛中其他汽車及行人的安全。為保證人民安全，汽車需要配置高性能、壽命足夠長的制動來工作。本次設(shè)計主要是介紹了制動器的結(jié)構(gòu)，制動器的主要參數(shù)的擇定計算及零部件的設(shè)計計算，通過這次設(shè)計也能讓我更好的了解了制動器，將理論知識和實際結(jié)合，進一步加深了所學的知識。1.2制動器的發(fā)展現(xiàn)狀汽車發(fā)明初期，車輛的制動系統(tǒng)相對比較簡單，只是簡單的機械制動。然而，由于現(xiàn)今全球汽車產(chǎn)業(yè)逐步獲得相對穩(wěn)定的蓬勃發(fā)展，故而人們對于制動系統(tǒng)的性能要求也與日俱增，在當前的大多數(shù)制動系統(tǒng)當中，均涵蓋供能裝置以及相應的傳動裝置等。在此之中，尤為關(guān)鍵的部分即為制動器，其所具備的性能質(zhì)量，將直接影響到汽車的行車安全。制動器的作用主要是通過將汽車行駛時的動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而阻礙汽車的運動。經(jīng)過多年的研究和改進使制動系統(tǒng)由原來的簡單逐漸地趨向成熟、穩(wěn)定、可靠。如今液壓盤式制動器的技術(shù)十分成熟，慢慢的已經(jīng)不能滿足人們的需求，而如今電子技術(shù)快速的發(fā)展，電子技術(shù)對制動器發(fā)展有著諸多的好處，可使制動時縮短了制動時間從而縮短了制動距離，可以減少了一些不必要的機構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)更簡單維修方便。如ABS防抱系統(tǒng)、主動避撞技術(shù)等的進入制動系統(tǒng)中，也使得制動器更加全面、更加可靠。電液混合制動已經(jīng)成為了走向電子制動的一個過渡過程，逐漸淘汰傳統(tǒng)制動器，雖然電、液制動器改善了和提高制動器的性能，同時電子制動的進入?yún)s也需要附加裝置，使得制動系統(tǒng)較為復雜、維修困難、裝配難度高、成本高，但電子技術(shù)的融入也是大勢所趨。國外：如日本、德國、美國等汽車工業(yè)發(fā)達的國家，實驗技術(shù)相當成熟，對于制動器的研究也比較早，經(jīng)過研究、改良氣壓盤式制動的制動性能各個方面都超越傳統(tǒng)的鼓式制動器，有些歐洲汽車公司都普遍的應用了氣壓盤式制動器。在間斷的制動系下，或許看不出盤式制動器和鼓式制動器有任何區(qū)別，但在連續(xù)制動時，兩者的制動能力相差較大。且盤式制動器在固定作用力下，沒有失去初始性能。而且在維修方面盤式制動器不怎么需要維修，只需更換磨損元件，大大的縮短了維修時間。國內(nèi)：相對于國外汽車工業(yè)起步的比較晚，車工業(yè)沒有那么發(fā)達，實驗技術(shù)較為落后，但隨著近年來隨著汽車的發(fā)展、中外合作、引進和吸收外國先進技術(shù)、自主創(chuàng)新。也讓我國的汽車行業(yè)有了和國外較量的資本，在汽車性能方面慢慢的也滿足了人們的需求。在轎車、SUV、皮卡等汽車多是前盤、后鼓式制動器的配合，因為汽車在制動過程中，汽車在慣性的作用下，重心往前，軸荷前移，使得前軸承受的負荷要遠大于后軸，前軸占總負荷的70%-80%，因此大多廠家主要是從汽車的經(jīng)濟性、實用性的角度出發(fā)，才采用的這種混合制動。現(xiàn)在高速公路的快速發(fā)展，路況頁越來越復雜，為了汽車行駛的安全，現(xiàn)在很多汽車多采用前后均為盤式制動器。2制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇2制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇2.1鼓式制動器的結(jié)構(gòu)及介紹鼓式制動器為最初批量制造并應用至實車的汽車制動器形式，遠早于盤式制動器，在汽車工業(yè)發(fā)展初期普遍應用于各種車型。由于鼓式制動器成本低，現(xiàn)在仍在部分經(jīng)濟車型上使用。此類制動器實則涉及到兩類結(jié)構(gòu)形式，其中包含內(nèi)張型，此外還涵蓋外束型。前者的外觀即為制動鼓，而后者的外觀則為外圓柱面。現(xiàn)如今，依然存在少量汽車沿用第二種方式，而絕大多數(shù)汽車均全部選擇內(nèi)張型鼓式制動器。在此類制動器當中，主要涵蓋制動蹄調(diào)整器、制動活塞、制動底板以及相應的制動襯片等基本元件。鼓式制動器工作原理是：通過操縱人員用腳施加力給踏板，踏板通過傳動機構(gòu)控制制動主缸，使主缸的液壓向輪缸中施加液壓，液壓壓力上升推動活塞向制動蹄，摩擦襯片在制動蹄上趨向輪轂上的制動鼓，兩者接觸摩擦，產(chǎn)生摩擦力矩，摩擦力矩與車輪運動方向相反，從而可以使汽車的運動產(chǎn)生阻礙，汽車有了一定的減速度，使其減速甚至停下。領(lǐng)從蹄式對于此類制動器而言，其所表現(xiàn)出的各項性能及其穩(wěn)定性均相對良好，無論前進亦或為后退，均表現(xiàn)出恒定的制動效果。當進行制動的過程中，兩蹄片均受到壓力，但是所受到的單位壓力不相等，磨損不均勻，兩蹄片的壽命也不相等；并且共用一個輪缸，只能在同一個回路中工作。由于結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于間隙調(diào)整等特點在各類車上的都裝置有，尤其為乘用車以及相應的小型商用車，頻繁將其應用于自身的后輪當中。單向雙領(lǐng)蹄式對于此類制動器來說，其表現(xiàn)出尤為顯著的制動效能，但是其所含有的穩(wěn)定性卻極為普通。值得一提的是，其中蹄片與制動鼓彼此之間所存在的間隙，可以進行實時調(diào)整，并且兩蹄片當所承載的單位壓力基本一致。磨損相對也就相對均勻，也使得兩蹄片的壽命相同。不同于領(lǐng)從蹄式制動器該制動器有兩個輪缸，因此兩蹄片都有自己的單獨回路驅(qū)動。在倒車時，兩蹄片都變成了從蹄，導致制動效能降低。該制動器主要用于前輪，由于制動器在前進制動的過程中，前輪所需承載的負荷相對較高，故而很難配備相應的駐車驅(qū)動機構(gòu)。雙領(lǐng)蹄式制動器此種類型的制動器，實則表現(xiàn)出尤為顯著的制動效能，并且穩(wěn)定性也相當好不易發(fā)生改變，由于其同時具備兩個制動輪缸，故而將能借助于雙回路驅(qū)動機構(gòu)的作用，來實現(xiàn)驅(qū)動，當其中一回路發(fā)生故障失去作用后，此類制動器即相當于從領(lǐng)蹄式制動器。與此同時，兩蹄片當所承載的單位壓力基本一致，故而含有壽命相同等優(yōu)點。在汽車前進或后退時制動性能不變，但也因比其他制動器多了輪缸式結(jié)構(gòu)復雜、間隙不易調(diào)整。目前，該制動器運用的比較廣泛，大多用于輕、中型載貨汽車，也有一些用于轎車制動器上，用于后輪的話，有必要安裝性能優(yōu)良的中央制動器，才能實現(xiàn)駐車制動。雙從蹄式制動器雖然此類制動器表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，然而制動效能過于低下，故而至今尚未獲得相對廣泛的實際應用。單向增力式制動器對于此類制動器而言，其實則為現(xiàn)今一眾制動器當中，表現(xiàn)出效能最為顯著的制動器。然而，由于其中的兩個蹄片均為領(lǐng)蹄，故而無法切實保障良好的穩(wěn)定性。在進行倒車的過程中，其表現(xiàn)出的制動效能特別低。并且在汽車制動的過程中，兩蹄片受到的力不同，因此受到的磨損也不相等，壽命不相同，間隙調(diào)整也比較困難。目前，此類制動器僅僅適用于某些中型載貨汽車當中。雙向增力式制動器對于此類制動器來說，其無論在汽車前進的過程中，亦或為倒退的過程中，均表現(xiàn)出尤為顯著的制動效能，因此廣泛用于汽車的中央制動，并且在駐車制動時，不用緊急制動的情況下，也不會產(chǎn)生高溫，所以熱衰退性能好。2.2盤式制動器的結(jié)構(gòu)及介紹通常情況下，如果某盤式制動器所涉及的固定元件，表現(xiàn)為制動塊式，則該制動器將被稱之為鉗盤式制動器；與此同時，如果某盤式制動器所涉及的固定元件，表現(xiàn)為圓盤式，則該制動器將被稱之為全盤式制動器。1）其中，前者還可基于制動鉗結(jié)構(gòu)進行深入細分，其中包含定鉗盤式，除此之外，還涉及到浮鉗盤式。浮動鉗式：首先，在制動盤當中安裝液壓缸，并且將外側(cè)制動塊徑直安裝于鉗體當中，以此來保持軸向滑動，當人腳踩踏板時。基于液壓條件下，活塞位置將會逐步靠攏制動盤，并將鉗體推向反方向。在此期間，制動塊將會向制動盤靠攏，從而使得兩者之間不斷摩擦，產(chǎn)生摩擦力矩實現(xiàn)制動。2）固定鉗式：此類形式一般保持恒定。在制動盤的左右兩端，均安裝相應的液壓缸，并且在制動鉗當中，還徑直安裝兩個制動輪缸活塞，制動塊便位于其上。當操作者按下制動踏板的情況下，借助于制動主缸的作用，將可使得液體受到壓力，直接流入相應的制動輪缸當中，從而使得制動輪缸內(nèi)部的液壓持續(xù)遞增。在此期間，左右兩側(cè)活塞將會逐步趨向于制動盤，并且和制動塊相互作用，以此來達到制動效果，并生成摩擦力矩，使得汽車運動停止。2后者通常又被人們稱之為離合器盤式制動器對于此類制動器而言，其所涉及的固定元件一般選用固定盤，并且其所選擇的旋轉(zhuǎn)元件通常為旋轉(zhuǎn)盤。當其運用于某些重型載貨汽車的情況下，應當保證充分的制動力矩，而全盤式制動器可以滿足這個要求，其制動時摩擦元件作用在制動盤上的方式和摩擦離合器的工作方式相似。但全盤式制動器的散熱性能較差，多采用有冷卻方式、結(jié)構(gòu)復雜、制動效能低，沒有得到普及處于淘汰邊緣。2.3盤式制動器的優(yōu)缺點盤式相較于其它制動器的優(yōu)點：（1）熱穩(wěn)定性好。在制動時摩擦產(chǎn)生的熱量能快速的散發(fā)出去，對制動性能的影響降到最低（2）水穩(wěn)定性好。兩個摩擦塊夾緊制動盤，作用力大，較易將水排出性能降低小。（3）制動力矩方向與汽車行進或者倒退反向無關(guān)。（4）在相同的制動性能要求下，盤式制動器的重量和體型小。（5）結(jié)構(gòu)簡單，便于襯塊磨損報警的裝置，磨損后更換也方便。（6）易于實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。（7）對制動盤的壓力力作用均勻，磨損勻稱。缺點：（1）效能較低。要另加添加伺服裝置。（2）同時作為駐車制動器時，附加的輔助裝置相較于鼓式更多。2.4對制動器的要求各項性能均可滿足國家出臺的權(quán)威標準，還需針對多樣化地域的實際要求，進行綜合考量；必須切實保障尤為顯著的制動效能；當進行制動的過程中，需要滿足良好的可靠性；當進行制動的過程中，需要含有顯著的穩(wěn)定性。當處于多樣化速度的條件下進行制動，還應保持良好的方向穩(wěn)定性。制動踏板行程和位置和手柄行程和位置要操作方便、舒適，并且制動踏板力和手柄力要根據(jù)設(shè)計要求的范圍取值。作用滯后時間要短；制動噪音要小或者不產(chǎn)生與其他裝置的運動不發(fā)生干涉，不自行制動；能適應各種天氣，全天候使用。壽命長，成本低，材料的選擇要環(huán)保；2.5設(shè)計的制動器結(jié)構(gòu)的最終選擇現(xiàn)如今，人群對汽車安全性能的重視，為了在各種路況、工況等行駛條件下，制動性能的穩(wěn)定，以及盤式制動器有諸多優(yōu)勢，從本質(zhì)上而言，雖然鼓式制動器自身含有諸多優(yōu)勢，然而相比之下，盤式制動器所表現(xiàn)出的性能尤為顯著，并且發(fā)展空間比較大，還有很多進步空間，鼓式制動器已經(jīng)逐漸地被淘汰，發(fā)展空間比較小。盤式制動器已經(jīng)取代了鼓式制動器。綜上所述，本次設(shè)計對象選擇的是浮鉗盤式制動器，汽車前輪選擇盤式制動器，并配備通風盤；與此同時，汽車后輪也選擇盤式制動器，并配備實心盤。3盤式制動器3制動器的主要參數(shù)擇定及計算在本章節(jié)中，旨在針對盤式制動器，進行相對深入的細致設(shè)計，根據(jù)以往經(jīng)驗主要的設(shè)計流程如下：根據(jù)相關(guān)要求，所找到相關(guān)整車參數(shù)數(shù)據(jù)，并確定設(shè)計結(jié)構(gòu)，隨后選擇恰當適宜的關(guān)鍵參數(shù)，據(jù)此來進行針對性的結(jié)構(gòu)計算。其次，針對制動力矩以及相應的磨損性能，進行科學合理的綜合驗算，需要時對初選參數(shù)進行修改，直到滿足設(shè)計要求為止。布置形式：發(fā)動機前置前驅(qū)整車質(zhì)量：滿載質(zhì)量：ma=2160,空載質(zhì)量：軸距：L=2751mm前軸距l(xiāng)后軸距l(xiāng)輪胎規(guī)格254/45R17車輪有效半徑r汽車滿載狀態(tài)下，所表現(xiàn)出的質(zhì)心高度為h汽車空載狀態(tài)下，所表現(xiàn)出的質(zhì)心高度為hg質(zhì)心和前軸彼此之間的真實距離為L質(zhì)心和后軸彼此之間的真實距離為L制動基本形式：前后均為輪盤式最高車速238km/h3.1制動力與制動力分配系數(shù)如果某特定汽車，位于路況良好的平坦路面行駛，則當其緊急剎車的情況下，由于來自慣性力等的影響很低，故而一般不作考慮。則對任意角速度ω>0Tf在上述公式中:Tf-旨在代表制動力矩，單位為N.mFB-旨在代表地面制動力，單位為re-旨在代表車輪所含有的Fr在上述公式中，F(xiàn)f旨在代表制動器所表現(xiàn)出的制動力，其一般和踏板力，呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。當操縱人員施加壓力給踏板時，汽車行駛制動，制動踏板力增加，同時Tf增大，隨之Ff和FB增大，當FB增大到一定值時不變，主要是受到地面附著系數(shù)的影響，其FB或地面最大值動力FBmax式中：φ-地面與車輪間的附著系數(shù)；Z-地面作用于車路的法向反作用力圖3-1圖3-2詳見圖3-2，即為某特定汽車，位于路況良好的平坦路面，進行緊急制動時的狀態(tài)示意圖。在這之中，φ主要代表附著系數(shù)?；诋斍暗氖芰顟B(tài)，將可針對后輪接地點，計算出下述力矩：Z在上述公式中：Z1-旨在代表地面相對于前輪而表現(xiàn)出的法向反作用力，單位為NG-旨在代表汽車重力，單位為N；L2-旨在代表質(zhì)心和后軸之間的真實距離，單位為mmM-旨在代表汽車質(zhì)量，單位為kg；hg-旨在代表質(zhì)心高度，單位為mmdudt-旨在代表制動減速度，單位為針對前軸接地點，所計算出的力矩如下：Z在上述公式中：Z2-旨在代表地面相對于后輪而表現(xiàn)出的法向反作用力，單位為NF1旨在代表質(zhì)心和前軸之間的真實距離，單位為mm若使得dudt=qg，并將q設(shè)定為制動強度，則兩輪所表現(xiàn)出的Z1Z2若處于多樣化附著系數(shù)的路面當中，汽車所表現(xiàn)出的地面制動力，將相當于附著力，即為FB=Fφ=Gφ、Z1Z2由此可得，汽車所表現(xiàn)出的地面制動力如下：FB在上述公式中：q-旨在代表制動強度；FB1-旨在代表前輪所表現(xiàn)出的地面制動力，單位為NFB2-旨在代表后輪所表現(xiàn)出的地面制動力，單位為N有以上幾個式子，我們可以求出汽車前后輪的附著系數(shù)為Fφ1Fφ2由上可知，當已經(jīng)知曉某特定路面的附著系數(shù)，并確定制動器含有良好的制動力的前提下，則制動時可能會發(fā)生下述情況：前輪首先抱死，并持續(xù)拖滑；其次，后輪發(fā)生抱死，并持續(xù)拖滑。后輪首先抱死，并持續(xù)拖滑；其次，前輪發(fā)生抱死，并持續(xù)拖滑。兩輪在同一時間發(fā)生抱死現(xiàn)象，并持續(xù)拖滑。經(jīng)由綜合考量得知，第三類情況將能有效規(guī)避側(cè)滑現(xiàn)象，并可保留良好的轉(zhuǎn)向能力。在任何附著系數(shù)φ路面上，前、后車輪同時抱死的條件如下：FFFf2或FFf1式中：Ff1——Ff2——后輪制動器制動力將（3-9）中先去φ先去可得Ff2圖3-3某貨車的β線和I曲線根據(jù)公式（3-11）可以繪畫出一條曲線，這條曲線是以Ff1為橫坐標，F(xiàn)f2為縱坐標，該曲線較為理想，通常又被人們稱之為然而，絕大部分汽車兩輪的制動力均為恒定，并秉持良好的分配比例，即為β：β=由此得知，兩輪所表現(xiàn)出的法向反作用力依次如下：ZZ其中，汽車所表現(xiàn)出的總地面制動力大致如下：FB=兩輪和地面彼此之間的附著力如下：FF當兩輪在同一時間發(fā)生抱死的情況下，通過式（3-9），將能求解得出相應制動器所表現(xiàn)出的制動力分配系數(shù)，詳細如下：β3.2同步附著系數(shù)通過上述公式，將能得知：Ff1在上述公式中，如圖3-3中一條通過原點的直線，與I曲線于一點，該點所表現(xiàn)出的附著系數(shù)，即為汽車自身所含有的同步附著系數(shù)。通過解析法將能進行求解：β歸納可知：φ求解得知：φ當某特定車輛，在附著系數(shù)φ趨于多樣化的路面當中，采取緊急制動，并且兩輪所表現(xiàn)出的制動力比值為恒定。則在此情況下，唯有兩輪均遵循同步附著系數(shù)φ0，才會在同一時間出現(xiàn)抱死。在此制動過程當中，一般發(fā)生下述(1)在φ<φ0的情況下：首先前輪出現(xiàn)(2)在φ>φ0的情況下：首先后輪出現(xiàn)(3)在φ=φ0的情況下：由上可知對于φ0的取值，需要綜合多方面，為了使汽車在路面上在制動時，可以很好的利用附著系數(shù)，那么車輛在地面相對平坦、良好道路上行駛時，φ0的值要取高些，而在其它路面上，如山區(qū)中容易打滑，φ0適量取小一點，φ0的取值海涉及到其他條件，是一個相對比較復雜的問題，所以不可能取得一個比較完美的值，需要根據(jù)不同情況，不同側(cè)重點。在某一φ路面上，為了避免汽車側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向性，可在汽車制動時，汽車還沒有抱死，但快要抱死的情況下，需要保持最高制動減速度。然而，當且僅當僅在同步附著系數(shù)的前提下，才會出現(xiàn)制動減速度duε=在的情況下，q=φ，ε=1，這意味著利用率滿足極大值。當前時期，路面的條件越來也好，車速也普遍較高，制動時會引起后輪抱死側(cè)滑甚至甩尾出現(xiàn)事故。因此現(xiàn)在各類汽車都有增大同步附著系數(shù)趨勢。各類汽車φ0值主要取值范圍：轎車0.65～0.8；輕型貨車0.55～0.70；大型客車和重型貨車0.45～3.3制動強度和附著系數(shù)利用率基于上述φ0，在下述內(nèi)容中，著重針對φ=φ0，φ<φ0、φ可求得β=L2+φ1-β=L2+φ式中：L—為汽車軸距，L=LFF當φ=φ0時，F(xiàn)f1=Fφ1；當φ<φFB=GLq=L2φLε=L2L2當φ>φ0FBq=Lε=L若在某路面的附著系數(shù)φ=0.7，φFBq=ε=3.4制動器最大制動力通常情況下，汽車制動力一般和法向反力Z1以及Z2，呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系。由此得知，汽車前后輪在同一時間出現(xiàn)抱死的情況下，所表現(xiàn)出的ff1制動器形成的制動力矩，往往取決于車輪所表現(xiàn)出的計算力矩，詳細如下：TT在上述公式中：ff1—旨在代表前軸制動器所表現(xiàn)出的制動力；公式為f—旨在代表后軸制動器所表現(xiàn)出的制動力；公式為ff2=φ在此次畢業(yè)設(shè)計中，取φ=0.7，已知φ0=0.71，φ=TfTf2max如果在φ>φ0的情況下，極限制動強度將會出現(xiàn)qTT將上述結(jié)果乘以2，即為汽車制動器所表現(xiàn)出制動力矩的極大值。3.5利用附著系數(shù)和制動效率汽車在行駛時，若制動過程中在前后輪或者任何一輪即將發(fā)生抱死時，這時的產(chǎn)生的減速的可以作為汽車制動時的最大減速度。這可以很好的防止汽車后輪側(cè)滑及前輪沒有轉(zhuǎn)向能力。由前面分析可知，當q=φ0，制動時，前后輪可同時抱死，而在φ<φ0亦或為φ>φ0的情況下，將無法充分抱死，且q必小于φ。當兩輪在同一時間剛剛抱死的情況下，將會形成下述減速度：dudt=GqF通過上述公式可知：Z由此得知，前軸車輪所表現(xiàn)出的利用附著系數(shù)φ1φ1=FB1同樣，如下可求出后軸車輪的利用附著系數(shù)。F又由式Z可得軸車輪的利用附著系數(shù)φ2φ（3-26）制動效率E的基本含義為：車輪在即將抱死的情況下，所表現(xiàn)出的制動強度，和相應的利用附著系數(shù)的真實比值。其一般可由下述公式求得：E=qφ（即可求出兩輪的真實制動效率。其中，前輪所表現(xiàn)出的制動效率詳細如下：E1此外，后輪所表現(xiàn)出的制動效率詳細如下：

E2=qφ3.6制動器制動力矩如果制動盤左右兩側(cè)所承受的壓力均完全一致，則在此情況下，制動力矩表現(xiàn)為：Tf在上述公式中：f—旨在代表摩擦系數(shù)R——作用半徑P—旨在代表制動盤所承受的單側(cè)壓力平均半徑：Rm式中：R1——R2-旨在代表其中，有效半徑Re的計算公式如下Re在上述公式中：m由此可知，制動力矩的計算需要在受到壓力均勻的作用下可以計算，因此m的值不宜過小，當m的值過小時，徑向?qū)挾冗^大，磨損不均勻，假設(shè)條件不成立，上述的方式計算不能用。一般地m的值不宜超過0.65。3.6制動因數(shù)實際上，制動器因數(shù)的基本含義為：當進行制動的過程中，由于受到制動盤當中存在的單位制動輪缸推力作用，而形成的力矩。一般情況下，鉗盤式制動器可以用下式表述：BF=TfPR在上述公式中：Tf—旨在代表制動器所含有的制動力矩R—旨在代表制動盤所表現(xiàn)出的作用半徑；—旨在代表輸入力。如果單個制動塊所表現(xiàn)出的作用力為P，則其制動因數(shù)詳細如下：BF=TfPR=2f在上述公式中：f—旨在代表摩擦系數(shù)。故而求出制動器因數(shù)：BF=2×0.32=0.64摩擦系數(shù)的值是和材料本身相關(guān)的，但它又容易產(chǎn)生變化也和它的工作環(huán)境有關(guān)，比如溫度、濕度、壓力等。這樣的變化可能會導致制動效能的改變，而盤式制動器的dBF3.7盤式制動器的主要參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定3.7.1制動盤直徑當選擇恰當適宜制動盤直徑的過程中，需要考慮到其他元件，最好將其設(shè)定為輪輞直徑的70％-79％之間。值得一提的是，當應用對象為質(zhì)量超過2t的重型汽車，則需要越大越好。在此次畢業(yè)設(shè)計中，旨在將兩側(cè)通風盤直徑均設(shè)定為300mm。3.7.2制動盤的厚度當針對制動盤的實際厚度，進行恰當適宜的選擇過程中，應當從質(zhì)量以及溫度等方面著手，盡可能選小一點；為工作室溫升的降低，厚度也不宜過小。實心盤取值范圍10～20mm，而通風盤取值范圍為20～50mm，一般主要是采用20～30mm。在此次設(shè)計過程中，旨在將前端通風盤的真實厚度，設(shè)定成25mm；與此同時，將后端實心盤的真實厚度，設(shè)定成15mm。3.7.3摩擦襯塊內(nèi)半徑與外半徑對于摩擦襯塊而言，本文將其外半徑設(shè)定為，并且將其內(nèi)半徑設(shè)定為，R2R1<1.5。假設(shè)高于該數(shù)值，則將無法保證制動磨損過程的均勻性。本文旨在將其內(nèi)徑選定為R1=103mm；此外還將其外徑R2R1=1.44.摩擦襯塊工作面積對于摩擦襯塊而言，其所涉及的工作面積，應當以汽車質(zhì)量為基準，位于～kg/cm的區(qū)間當中進行選擇，詳細如下：AA本文將其選定為A=81.773.8制動器的主要元件選取及設(shè)計3.81制動盤現(xiàn)在常見的盤有通風盤和實心盤兩種，分別也稱為雙片盤和單片盤。實心盤就是制動器上表面和下表面之間沒有通道。通風盤上表面和下表面之間由通道，主要是讓空氣通過盤中的通道，為此散熱性能要好得多。從外觀看，通風盤圓周上有許多水平方向貫通的通道，稱為風道。制動盤通常由珠光體灰鑄鐵制成，并且含有不同形態(tài)的石墨、碳化物和共晶團。盤在工作時要承擔制動塊的切向力和法向力，此外還有因為摩擦所產(chǎn)生的高溫環(huán)境。為了降低高溫對制動效能的影響，我們盡可能的讓熱量快速散發(fā)出去，因此使用帶有通風道的雙層盤，降低溫升達20%~30%，但是盤體的厚度相對較大。制動盤是鑄鐵件，為了確保表面跳動精度，不能進行任何的表面處理，否則將會出現(xiàn)制動抖動的情況。根據(jù)有關(guān)文獻規(guī)定，盤兩工作面平行度必須小于0.2，盤面的擺差不得大于0.1。本次設(shè)計采用前輪通風盤，后輪實心盤，并且材料選定為灰鑄鐵HT250；3.82制動鉗制動鉗通常又被人們稱之為卡鉗，材料主要選擇為鍛鑄鐵KTH370-12等，該元件表現(xiàn)出尤為顯著的強度以及剛度，可加工制動輪缸。通常情況下，活塞形狀表現(xiàn)為杯形，材料主要選擇鑄鋁合金亦或為鋼，表現(xiàn)出良好的耐磨性。本文旨在選用QT450-10球墨鑄鐵。3.83制動塊制動塊一般由剛背和耐磨材料構(gòu)成，一起被壓嵌、或鉚接在一塊，形狀多為扇形。為了避免摩擦襯塊因為卷角而發(fā)生異響，活塞與制動塊的接觸面積應該盡可能的大。背板的材料為鋼，作用是減小制動時產(chǎn)生的噪音，吸收制動產(chǎn)生的熱量，避免制動液氣化。如今的盤式制動器的內(nèi)摩擦塊一般會附帶一個報警裝置，當摩擦塊磨損很大時，制動會產(chǎn)生異響，向駕駛員傳遞報警信息。此外，為了滿足摩擦面積不會太大，或保證摩擦片可以通過NVH測試，往往會對摩擦材料進行倒角或者切槽等處理；乘用車的襯塊厚度h一般在7.5~16mm之間，本次設(shè)計取制動塊h=15mm,背板6.5mm。3.84摩擦材料制動摩擦材料的特點：摩擦系數(shù)高而平穩(wěn)，熱減弱緩慢平穩(wěn)。耐磨性好熱傳導率、熱膨脹率、壓縮率、吸水率和吸油率低抗壓、拉、剪切、彎曲、擠壓和耐沖擊性能好制動時無噪音和有害氣體，材料環(huán)保，無害。當前制動器普遍采用的材料有模壓、編織、無石棉摩擦和粉末冶金材料。模壓可以采用不同類型的聚合樹脂配料，制動塊擁有的性能。編織材料一般在鼓式中使用。在國外，乘用車盤式制動器普遍采用無石棉摩擦材料，是摩擦材料的使用最多材料。粉末冶金摩擦材料造價高，一般在價格較高的轎車，或者貨車等負荷較大的汽車中出現(xiàn)。設(shè)計計算制動器一般取摩擦材料系數(shù)，本次設(shè)計取0.32，摩擦材料為無石棉有機物型剎車片NAO。NAO較以往的低金屬摩擦材料，具有更耐磨，噪音低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但是價格相對昂貴3.85制動輪缸制動輪缸的材料根據(jù)工藝要求，可以選用HT250，通孔，并且需要進行鏜磨處理。3.86制動間隙為了減小制動時，剎車板的行程損失，制動間隙應在理論上去最小值。一般情況下，盤式制動器的制動間隙為0.1~0.3mm，本次設(shè)計取制動間隙為0.2mm。因為制動器的長期工作，故而處于制動塊當中的多樣化摩擦材料，均會或多或少受到磨損。在此情況下，制動器往往會配備相應的間隙調(diào)整機構(gòu)。現(xiàn)如今，盤式制動器當中所涉及的間隙調(diào)整，完全實現(xiàn)自動化。一旦制動，則活塞密封圈將會表現(xiàn)出顯著的回彈力，促進活塞向缸內(nèi)移動，恢復原位。除此之外，一旦摩擦塊出現(xiàn)磨損，則活塞將能于液壓環(huán)境下，對抗密封圈所產(chǎn)生的極限摩擦力，自動補償制動間隙向摩擦片移動，同樣實現(xiàn)制動。釋放制動踏板后，活塞如上運動，直到密封圈形變消失，使得襯塊和盤保持正常狀態(tài)。4制動器性能核算4制動器的性能核算4.1制動襯塊的磨損性能的核算汽車一旦制動，必將造成制動襯片一定程度的磨損，并且磨損因素趨于多樣化，例如：表面的加工處理情況、摩擦力以及溫度等等。所以要計算磨損性能顯得復雜無比，計算困難無比。但從研究中發(fā)現(xiàn)溫度和摩擦力才是影響襯片磨損的最重要的因數(shù)。汽車制動過程其實就是一個能量轉(zhuǎn)換過程，而制動襯片在這一過程中，起很大作用，襯片幾乎承擔了這個過程中汽車將機械能轉(zhuǎn)化為熱能的吸收，在汽車制動時往往時間比較短，產(chǎn)熱的速度卻比散熱速率快得多，無法把大量的熱量消散到空氣中，因此制動器往往溫度很高，再加上制動器所承載的能量負荷過高，故而很容易造成制動襯片的磨損現(xiàn)象。通常情況下，比能量耗散率可針對某特定制動器所承載的能量負荷，進行相對精準的衡量，其單位為W/mm2。在本文當中，兩輪制動器所表現(xiàn)的比能量耗散率，依次如下：e1=1e2t=v1-在上述公式中：δ—旨在代表汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)；ma—旨在代表汽車整體v1—旨在代表汽車制動時的初速度v2—旨在代表汽車制動時的j—旨在代表汽車制動時的減速度；t—旨在代表制動時間，單位為s；A1—旨在代表前制動襯片所表現(xiàn)出的A2—旨在代表后制動襯片所表現(xiàn)出的β—旨在代表制動力分配系數(shù)；表4-1制動襯片摩擦面積汽車類別汽車總質(zhì)量t單個制動器摩擦面積cm2轎車客車與貨車（多為）（多為）根據(jù)上表選取前后制動襯片摩擦面積分別為A1=290在緊急制動到v2=0時，可以近似的t=ee根據(jù)規(guī)定，乘用車盤式制動器的比能量耗散率不宜比6w/mm2大，當e很大時，會引起制動盤的龜裂。熱和磨損的另一個性能指標是比滑磨功，其定義是在剎車過程中汽車初速度直至駐車所做的單位襯塊的滑磨功。Lf式中：LfLv0mxA∈代入數(shù)據(jù)得：L符合要求；4.2駐車制動計算假設(shè)汽車停駐在傾角為α的坡上時，以此將能計算后輪所含有的附著力，詳細如下：Z1下坡時，同上Z1在此條件下可以得：mgφ得到α=arc同理α極限停駐坡高度應不小于16%~20%，所以滿足要求：4.3制動器制動效能的核算根據(jù)GB7528—1977，將汽車所表現(xiàn)出的初速度設(shè)定為v0=50Km/h，則當汽車處于滿載狀態(tài)下，其所表現(xiàn)出的制動距離S=V在上述公式中：ta—旨在代表制動系統(tǒng)所應滿足的協(xié)調(diào)時間，范圍為：ts—旨在代表減速度所應達到的增長時間，范圍為：amax—旨在代表制動器所含有的的a故而滿載制動距離詳細如下：S=16.69完全滿足實際要求。5制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計及其計算 5制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算5.1制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇如果基于制動力源進行細致分類，則對于多樣化制動驅(qū)動機構(gòu)而言，其重點可細分為動力制動以及相應的伺服制動等基本類別，詳細如下。簡單制動系該方式旨在依賴于人力作用進行制動，依靠機械式或液壓式進行傳遞力，這種簡單制動系結(jié)構(gòu)簡單、造價低、重量小，但是制動管路中的制動液經(jīng)常會過度受熱而氣化，對制動效能影響非常大。液壓式簡單制動系在過于曾在轎車、小貨車等汽車上普遍使用。如今，由于其種種缺點，制動效率低，簡單制動系幾乎被淘汰了，只在少數(shù)的非常低端的車型上還有使用。動力制動系此類當時旨在基于車輛發(fā)動機在實際運轉(zhuǎn)的過程中，所形成的液壓來進行制動。因此人對制動裝置只起到操縱或啟動的作用。伺服制動系真空伺服制動系一般在總重為1.1~1.35t以上的轎車上使用；而氣壓伺服制動系在6~12噸的重型貨車或一些高級轎車上廣泛使用。相同輸出力的情況下，氣壓伺服制動系的結(jié)構(gòu)和體積比真空要更加簡單和小。本文旨在選擇真空助力式伺服制動系，詳見圖4.1。在此方法中，駕駛員通過作用與制動踏板的力來影響伺服制動力的助力大小，再推動主缸活塞，產(chǎn)生足夠高的液壓后再在液壓管路中導到制動輪缸。5.2制動管路的形式選擇為了確保汽車制動的安全性，當一個制動回路發(fā)生故障失效時，另一個制動管路作用不受其影響，汽車的液壓或者氣壓制動管路應該有兩個或兩個以上的回路，這樣既可以保證駕駛安全，又提高了車輛可靠性。圖4-1分路系統(tǒng)如圖4.1所示，a、b、c、d分別是Ⅱ型、X型、HI型、LL型和HH型五種雙回路系統(tǒng)分路方案。：這種方案，前輪制動器和后輪制動器分別在不同的回路中，即一軸對一軸的形式。這種布置形式是最簡單的，在低端車型中較為常見。弊端是當其中前輪制動管路無法工作時，后輪工作，這樣性能將會低于正常制動性能的二分之一；若后輪制動管路無法工作時，前輪將會抱死，汽車無法制動轉(zhuǎn)彎。：X型回路方案，顧名思義，其制動管路布置形式類似與對角線，左前輪與后右輪連接形成一個獨立的制動回路，余下的兩輪共用一個制動回路。其結(jié)構(gòu)也非常簡單，并且不會出現(xiàn)Ⅱ型回路系統(tǒng)的情況，當一個回路不工作時，仍然有一半的制動效能，同時制動非常穩(wěn)定。、（d）、（e）的結(jié)構(gòu)型式比較復雜，其中HH型回路系統(tǒng)制動效能最好，在賽車和部分高級轎車中廣泛應用?；诔杀竞途S修方便性考慮，目前多數(shù)乘用車，故而本文選擇X型回路系統(tǒng)。5.3制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算在下述一系列計算過程中，旨在確定輪缸直徑、制動踏板力以及踏板機構(gòu)傳動比等一系列參數(shù)。5.3.1制動輪缸直徑與工作容積其中：dw=2Pπp在上述公式中:dw—旨在代表制動輪缸的實際P—旨在代表活塞相對于制動塊而產(chǎn)生的推力；p—活塞缸中的液壓（一般取p=8~12MPa），本次設(shè)計取p=12MPa；通過公式Tf=2fPR，將可求得P，得P=TfRe已知汽車前、后軸制動力矩，代入式，求得前軸dw查詢相關(guān)文獻得應在GB7524-1987規(guī)定的如下尺寸中取用：14.5、16、17.5、19、20.5、22、24、26、28、30、32、35、38、40、42、46、50、54、56，單位mm。因此結(jié)合計算結(jié)果，取dw1為35，并且將后軸dw2設(shè)定為其中，某特定輪缸所表現(xiàn)出的工作容積如下：Vw在上述公式中：Vw—旨在代表某特定輪缸活塞的實際n—旨在代表輪缸活塞的實際數(shù)量；δ—旨在代表某特定活塞缸的具體行程；,將能得知：V輪缸所表現(xiàn)出的整體工作容積，詳細如下：V=5.3.2制動主缸直徑與工作容積GB7524-1987中規(guī)定制動主缸的直徑系列尺寸：14.5、16、17.5、19、20.5、22、24、26、28、30、32、35、38、42、46、50、56，單位是mm。制動主缸理應滿足的工作容積具體如下：Vm=V+V在上述公式中，V旨在代表輪缸所表現(xiàn)出的整體工作容積；與此同時，V'旨在代表油管基于液壓條件下因擠壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的制動液體積的增量?？紤]以上原因，本文將Vm=1.1V；由此可得，制動主缸所含有的活塞行程Sm，以及相應的活塞直徑dV（4-4）當進行初步設(shè)計的過程中，Sm=(0.8-1.2)dm，將Sm=0.8dm，即可得知：d5.3.3制動踏板里與踏板行程其中：F在上述公式中：dm—旨在代表制動主缸所表現(xiàn)出的p—旨在代表制動管路的實際油壓；ip—旨在代表制動踏板機構(gòu)所表現(xiàn)出的傳動比，公式為ip=Rη—旨在代表制動主缸的實際機械效率，本文選擇η=0.9；由上可知：

FP=故而應當配備真空助力器：Fp在上述公式中，I主要代表真空助力器所含有的真空助力比，本文選擇I=4，由此得知：Fp'=F完全滿足合格要求。其中，制動踏板