轎車盤式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含開題及4張CAD圖
轎車盤式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含開題及4張CAD圖,轎車,制動(dòng),系統(tǒng),設(shè)計(jì),開題,cad
XX
XX文設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
論文題目：轎車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
專 業(yè)：XX
指導(dǎo)教師：XX
學(xué)生姓名：XX
學(xué) 號(hào)：XX
畢業(yè)時(shí)間：20XX年6月
XXX
一、選題依據(jù)（目的、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、學(xué)術(shù)準(zhǔn)備情況、研究思路及方法）
1、目的、意義
汽車是現(xiàn)在交通工具中用的最多、最普遍、也是運(yùn)用最方便的交通工具。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車底盤上一個(gè)重要系統(tǒng)，它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置，而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)中直接作用汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全部件。
隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，車輛制動(dòng)器在車輛的安全方面表現(xiàn)得越來越明顯。目前汽車制動(dòng)器主要分為鼓式和盤式兩種，按照制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動(dòng)裝置，用工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動(dòng)能，以達(dá)到車輛制動(dòng)減速，或直至停車的目的。鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。其剎車鼓的設(shè)計(jì)1902年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用。然而隨著汽車速度的提高和對(duì)制動(dòng)性能的要求越來越高，現(xiàn)代乘用車的車輪除了使用鋁合金車圈來降低運(yùn)行溫度外，還傾向于采用綜合性能較好的盤式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器逐漸開始取代了鼓式制動(dòng)器在汽車上應(yīng)用。
因此設(shè)計(jì)一個(gè)性能穩(wěn)定同時(shí)安全可靠地盤式制動(dòng)器很重要，并且通過盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算，有助于初步掌握汽車新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)了汽車零部件的設(shè)計(jì)能力，提高了綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，具有十分重要的意義。
2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國外汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn)，氣壓盤式制動(dòng)器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器，并將其廣泛使用在新型的載重汽車上?，F(xiàn)在一些歐洲汽車公司制造的汽車上，均已開始大量使用氣壓盤式制動(dòng)器。目前關(guān)于汽車制動(dòng)的研究主要集中在制動(dòng)控制方面，今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。而且為了降低自重和經(jīng)營成本，盤式制動(dòng)器不僅用于主車的前后橋上，也裝配于掛車車橋。2000年，國外裝配盤式制動(dòng)器的車橋已占到了所有車橋總成的一半以上。盤式制動(dòng)器經(jīng)過這幾年的不斷開發(fā)，不斷改進(jìn)，發(fā)展非常迅猛。自從戴—克裝有Schmitz公司制造的22．5英寸盤式制動(dòng)器以來，各公司都開發(fā)出自己的系列產(chǎn)品。世界著名的Wabco制動(dòng)器制造公司為掛車已經(jīng)開發(fā)出第二代19．5英寸盤式制動(dòng)器PAN 19-1。該盤式制動(dòng)器在保證功能和質(zhì)量的前提下，對(duì)自重進(jìn)行了優(yōu)化，據(jù)說，與裝有22．5英寸的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器的車橋相比，重量差達(dá)48kg。Wabco的PAN 19-1盤式制動(dòng)器不僅被SAF公司開發(fā)的SKRB9019掛午橋采用，也被Trenkamp+Gehle公司的Protec 2掛車橋采用。Haldex公司現(xiàn)已開發(fā)出了17.5英寸、19.5英寸和22．5英寸三種規(guī)格的盤式制動(dòng)器， 以滿足市場的各種需求。為民提高質(zhì)量和降低自重，公司對(duì)產(chǎn)品作了一些改動(dòng)，特別在重量上進(jìn)行了優(yōu)化處理。Haldex公司22.5英寸盤式制動(dòng)器DB20也被SAF安裝在9t級(jí)掛車橋SKRB9022上，奔馳公司的TE 5掛車橋也安裝了Haldex公司的制動(dòng)鉗。BPW還與Knorr公司合作，研制出一種新的盤式制動(dòng)器，在這種盤式制動(dòng)器上，固定制動(dòng)鉗是從側(cè)面用螺栓連接，改變了一貫軸向用螺栓連接的方式。固定制動(dòng)鉗螺栓采用全長螺紋。該盤式制動(dòng)器重量減輕8～10kg。另外電子技術(shù)也進(jìn)入了車橋總成。在裝有盤式制動(dòng)器的車橋上，為了防止貨車因盤式制動(dòng)器磨損引發(fā)制動(dòng)失靈，德國BPW公司還開發(fā)了稱為“E—Base—軸(橋)”的一種電子報(bào)警系統(tǒng)。該小盒子它收集如輪胎氣壓，摩擦片磨損、制動(dòng)溫度等一些參數(shù)，然后傳送給駕駛員或運(yùn)輸公司，可監(jiān)視制動(dòng)摩擦片的磨損情況。一旦發(fā)現(xiàn)制動(dòng)摩擦片需要送維修站處理時(shí)，它可立即告知。該裝置可在無電源時(shí)工作，可安裝在掛車以外的任何地方，并與監(jiān)視制動(dòng)摩擦片的傳感器連線，以黃、紅報(bào)警燈顯示制動(dòng)摩擦片損壞程度。“E—Base—軸(橋)”還可與牽引車的CAN-Bus系統(tǒng)通過一個(gè)簡單的接口對(duì)接。另外，Knorr和Schmitz Cargoboll公司合作開發(fā)了一種鞍式掛車用的電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)(ESP)。當(dāng)橋的一側(cè)負(fù)荷減輕，使用ABS時(shí)可能引發(fā)翻車。為了防止此類事故發(fā)生，利用該系統(tǒng)就能極早測出車輪打滑，并能預(yù)防控制另一側(cè)的車輪制動(dòng)。測出、計(jì)算到控制過程在0.4秒鐘內(nèi)就能完成，極大地防止了汽車側(cè)翻，從而提高了制動(dòng)器的其它功能。制動(dòng)器的核心部件是中央控制和調(diào)節(jié)模塊。這個(gè)模塊擁有掛車制動(dòng)的所有功能如ALS、ABS和向CAN—Bus發(fā)送信號(hào)。該系統(tǒng)已安裝在Rotos橋中。奔馳和BPW公司已推出了樣品。
因?yàn)榘l(fā)達(dá)國家的汽車工業(yè)水平要比國內(nèi)領(lǐng)先20年左右，所以國內(nèi)制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)技術(shù)也就相對(duì)的落后了。但隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進(jìn)，國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入，以及對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收和自護(hù)創(chuàng)新，我國的制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)技術(shù)也去的了巨大的進(jìn)步，特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性，滿足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。
在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動(dòng)形式，即前輪盤式制動(dòng)，后車輪鼓式制動(dòng)。因汽車在制動(dòng)過程中，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%，所以前輪制動(dòng)力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤式制動(dòng)，后輪鼓式制動(dòng)的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動(dòng)器，這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)槠囋诰o急制動(dòng)時(shí)，軸荷前移，對(duì)前輪制動(dòng)性能的要求比較高，這類前制動(dòng)器主要以液壓盤式制動(dòng)器為主流，采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動(dòng)力源，后制動(dòng)器以液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄匹配。但隨著高速公路等級(jí)的提高，前后輪都用盤式制動(dòng)器是趨勢。
3、學(xué)術(shù)準(zhǔn)備情況
已查閱相關(guān)論文期刊：
《汽車設(shè)計(jì)》 劉惟信 清華大學(xué)出版社 2001.7
《汽車構(gòu)造》第二版 陳家瑞 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.1
《汽車底盤構(gòu)造與維修》 董寶承 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.9
《簡明材料力學(xué)》 劉鴻文 高等教育出版社 1997：254~259
從中得知盤式制動(dòng)器存在著磨損快、使用壽命低、難以完全防止塵污和銹蝕等缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)從這些缺點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行改進(jìn)。
4、本選題研究思路及方法
本文對(duì)盤式制動(dòng)器抗衰退性進(jìn)行了分析和討論，因?yàn)橹苿?dòng)盤的面積大，制動(dòng)效能受摩擦系數(shù)的影響較小，浸水后效能降低較少，所以盤式制動(dòng)器有抗機(jī)械衰退、摩擦材料性能衰退、熱制動(dòng)衰退、水衰退等?，F(xiàn)在有些盤式制動(dòng)器內(nèi)部開了小孔，這樣就進(jìn)一步加快散熱，并且減輕了盤式制動(dòng)器的質(zhì)量。
二、論文結(jié)構(gòu)框架
1、論文提綱
轎車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
摘要
汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車最重要的主動(dòng)安全系統(tǒng)，制動(dòng)器則是制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能好壞直接影響汽車的安全。盤式制動(dòng)器作為鼓式制動(dòng)器的替代產(chǎn)品，具有熱穩(wěn)定性好、反應(yīng)靈敏等優(yōu)勢，但是盤式制動(dòng)器本身也存在一些問題，并且鼓式制動(dòng)器存在的一些問題，雖然盤式制動(dòng)器有一定程度改善，但并未得到完全解決，如熱衰退、制動(dòng)噪聲等。
本文開篇闡明了盤式制動(dòng)器發(fā)展與現(xiàn)狀，然后是設(shè)計(jì)的背景，性質(zhì)及任務(wù)。通過對(duì)轎車盤式制動(dòng)器的深入學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，主要是對(duì)轎車盤式制動(dòng)器的零部件結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算，更好地學(xué)習(xí)并掌握盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)計(jì)算的相關(guān)知識(shí)和方法。介紹了盤式制動(dòng)器的各種類型，性能等，分析了盤式制動(dòng)器和摩擦襯片的特性。
關(guān)鍵詞：盤式制動(dòng)器; 設(shè)計(jì);性能分析；摩擦襯片
目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義
1.2 制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
1.3 本次制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)
1.4 各種盤式制動(dòng)器的特點(diǎn)
1.5 盤式制動(dòng)器發(fā)展方向
1.6 制動(dòng)器材料的選擇
第2章 制動(dòng)系統(tǒng)方案論證分析與選擇
2.1 制動(dòng)器形式方案分析
2.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式選擇
2.3 液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇
2.4 液壓制動(dòng)主缸的設(shè)計(jì)方案
第3章 盤式制動(dòng)器概述
3.1盤式制動(dòng)器原理及特點(diǎn)
3.2 盤式制動(dòng)器的主要元件
3.3 盤式制動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)
第4章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值
4.2 制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算
4.3 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第5章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 前輪制動(dòng)輪缸直徑 的確定
5.2 制動(dòng)主缸直徑的確定
5.3 制動(dòng)踏板力 和制動(dòng)踏板工作行程
第6章 制動(dòng)性能分析
6.1 制動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
6.2 制動(dòng)效能
6.3 制動(dòng)效能的恒定性
6.4 制動(dòng)時(shí)汽車方向的穩(wěn)定性
6.5 制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線分析
6.6 制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離
6.7 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算
第7章 總結(jié)
致謝
2、參考文獻(xiàn)
三、論文寫作安排
第1周：以論文題目為核心，收集相關(guān)資料。
第2周：對(duì)已搜集好的資料進(jìn)行整理，分析論文的可行性、實(shí)際性，進(jìn)行開題報(bào)告。
第3周：確定制動(dòng)器的型式、結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)比。
第4周：典型零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算，校核。
第5-6周：結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)，繪制CAD總圖。
第7-10周：編制、撰寫設(shè)計(jì)說明書。
第11-13周：修改說明書及設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)備答辯。
四、審核意見
指導(dǎo)教師意見：
1、通過 2、完善后通過 3、未通過
指導(dǎo)教師（簽字）
年 月 日
系部（專業(yè)）意見：
1、通過 2、完善后通過 3、未通過
負(fù)責(zé)人（簽字）
年 月 日
7
8
,,,轎車盤式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),,,,,,,,,,目 錄 CONTENTS,,,,2,,3,目 錄,緒論,,選題背景,研究思路及方法,設(shè)計(jì)流程,總結(jié),致謝,,,,,緒論,隨著汽車速度的提高和對(duì)制動(dòng)性能的要求越來越高，盤式制動(dòng)器現(xiàn)已逐步取代了鼓式制動(dòng)器在汽車上的應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)一個(gè)性能穩(wěn)定同時(shí)又安全可靠的盤式制動(dòng)器非常重要。通過查閱相關(guān)資料得知，現(xiàn)如今的盤式制動(dòng)器存在著磨損快、使用壽命低等缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)就從這些缺點(diǎn)出發(fā)，將盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器進(jìn)行對(duì)比，找出其優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)制動(dòng)盤、制動(dòng)塊等材料進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)出一個(gè)安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的制動(dòng)器，最后分析其制動(dòng)性能是否達(dá)到預(yù)期的要求。,,4,目 錄,緒論,,選題背景,研究思路及方法,設(shè)計(jì)流程,總結(jié),致謝,,,選題背景,國外汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn)，盤式制動(dòng)器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器，并將其廣泛使用在新型的載重汽車上?，F(xiàn)在一些歐洲汽車公司制造的汽車上，均已開始大量使用氣壓盤式制動(dòng)器。國內(nèi)在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動(dòng)形式，即前輪盤式制動(dòng)，后車輪鼓式制動(dòng)。,,5,目 錄,緒論,,選題背景,研究思路及方法,設(shè)計(jì)流程,總結(jié),致謝,,,3、確定部件的設(shè)計(jì),2、選擇合適的制動(dòng)系統(tǒng),1、查閱相關(guān)資料,4、制動(dòng)性能的分析,6,,,制動(dòng)系統(tǒng)的選擇,制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不同，分為簡單制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)和伺服制動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)閯?dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)和伺服制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且其中的精密零件較多，所以這兩種制動(dòng)系統(tǒng)一般只用在工程用的重型汽車和一些高檔汽車上面，本次設(shè)計(jì)所選用的是簡單液壓制動(dòng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，精密零件少，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,,7,,,,制動(dòng)盤,制動(dòng)盤為禮帽形，采用的材料是HT250，本次設(shè)計(jì)制動(dòng)盤的直徑為轎車車輪輪輞直徑的72%，因?yàn)檐囕嗇嗇y規(guī)格為14英寸，因此本次設(shè)計(jì)制動(dòng)盤的直徑為256mm。制動(dòng)盤的厚度一般為1050mm,本次設(shè)計(jì)選用厚度為14mm。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,8,,,,制動(dòng)鉗總體,1、制動(dòng)鉗體 2、活塞 3、內(nèi)側(cè)制動(dòng)塊,制動(dòng)鉗體采用的是可鍛鑄鐵KTH370-12，制動(dòng)輪缸在制動(dòng)鉗體中直接加工出來，活塞是由鋁合金制成，放在制動(dòng)輪缸內(nèi)，其上要有橡膠密封圈，來保證輪缸的密封性，防止制動(dòng)液的泄漏。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,9,,,,制動(dòng)塊,1、制動(dòng)塊底板 2、摩擦襯塊,制動(dòng)塊包括摩擦襯塊和底板兩個(gè)部分，兩部分直接牢固的壓嵌在一起。制動(dòng)塊的底板用鋼板制成，摩擦襯塊要有很高的耐摩擦性、抗熱衰退性、抗壓、抗彎曲性能和抗沖擊性能，本次設(shè)計(jì)所采用的的是無石棉摩擦材料。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,10,,,,液壓制動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,11,,,,液壓分路系統(tǒng)的選擇,本次設(shè)計(jì)采用的是X型回路系統(tǒng)，X型回路的特點(diǎn)是其優(yōu)點(diǎn)是前、后輪的制動(dòng)管路是對(duì)角連接的，前輪一側(cè)制動(dòng)器與后輪另一側(cè)的制動(dòng)器屬于一個(gè)回路，在制動(dòng)過程中若是某一條回路失效，剩余的另一條回路仍然能夠正常運(yùn)行，并且能夠保證剩余的制動(dòng)力維持在正常運(yùn)作時(shí)的50%以上，安全性高。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,12,,,液壓制動(dòng)主缸的設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)的主缸為串聯(lián)雙缸式，其優(yōu)點(diǎn)是若是其中的一個(gè)缸體發(fā)生漏油時(shí)，另一個(gè)缸體也能夠正常運(yùn)行，使汽車完成制動(dòng)，提高安全性。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,13,,制動(dòng)性能分析,通過對(duì)制動(dòng)減速度和最大制動(dòng)距離的計(jì)算，得出本，次設(shè)計(jì)的制動(dòng)器符合標(biāo)準(zhǔn)。并且計(jì)算了本次設(shè)計(jì)摩擦襯塊的磨損特性，得出制動(dòng)器能量的耗散率小于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因此本次設(shè)計(jì)符合要求。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計(jì)流程,14,,目 錄,緒論,選題背景,致謝,研究思路及方法,設(shè)計(jì)流程,設(shè)計(jì)流程,,總結(jié),,本次設(shè)計(jì)是轎車盤式制動(dòng)系統(tǒng)，是保證車輛安全的不可或缺的一部分。在本次設(shè)計(jì)中，我先對(duì)兩種不同的制動(dòng)器優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，擇其優(yōu)點(diǎn)選擇浮鉗盤式制動(dòng)器；然后選擇液壓制動(dòng)系統(tǒng)為本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，并根據(jù)給出的汽車參數(shù)計(jì)算并設(shè)計(jì)盤式制動(dòng)器主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)；最后再分析其制動(dòng)性能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。 在本次設(shè)計(jì)中以盤式制動(dòng)器的作用和意義為主線，來確定較為合理的方案和參數(shù)，使制動(dòng)器的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性得到保證。,,,,感謝各位老師聆聽,Thanks for listenling!,,,,,,,
XX
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
論文題目：轎車盤式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專 業(yè)：XX
班 級(jí)：2XX
學(xué)生姓名：XX
學(xué) 號(hào)：XX
指導(dǎo)教師：XX
答辯日期：20XX年6月9日
XXX
摘要
一輛汽車安全與否,制動(dòng)系統(tǒng)起到至關(guān)重要作用，而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)中核心所在，所以，制動(dòng)器性能好壞直接影響汽車安全。盤式制動(dòng)器具有反應(yīng)靈敏、熱穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單便于制造等優(yōu)點(diǎn)，所以盤式制動(dòng)器已經(jīng)逐步取代鼓式制動(dòng)器。但是盤式制動(dòng)器也存在著一些問題，如制動(dòng)噪聲、熱衰退等，這些問題也存在于鼓式制動(dòng)器中，盤式制動(dòng)器雖然對(duì)其進(jìn)行一定程度的改善，但并未完全解決。
在設(shè)計(jì)中根據(jù)轎車盤式制動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)。首先查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解汽車制動(dòng)原理，然后根據(jù)其原理選擇簡單液壓制動(dòng)系統(tǒng)作為其制動(dòng)系統(tǒng)，并根據(jù)汽車相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)制動(dòng)器主要零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)計(jì)算，最后通過制動(dòng)性能分析計(jì)算得出制動(dòng)器制動(dòng)效果較好，強(qiáng)度高，使用壽命得到增加。
關(guān)鍵詞：盤式制動(dòng)器；結(jié)構(gòu)選型；制動(dòng)性能分析
- III -
Abstract
A car is safe or not, its braking system plays a very important role, while the brake is the core in the braking system, therefore, the brake performance will directly influence the vehicle safety. Disc brakes have the advantages of sensitive reaction, good thermal stability, simple structure and easy to manufacture, so disc brakes have gradually replaced the traditional drum brakes. However, there are some problems in disc brakes, such as brake noise, heat decline and so on. These problems also exist in drum brakes. Although disc brakes have improved to a certain extent, they have not been completely solved.
In the design according to the characteristics of disc brake car, for further research and design of braking system structure. First of all, consult the relevant literature, understand the principle of automobile braking, and then choose the simple hydraulic brake system as its brake system according to its principle, and according to the related structural parameters of the car, select and calculate the structural parameters of the main parts of the brake. Finally, the brake brake is calculated and calculated through the analysis and calculation of the braking performance. The effect is good, the intensity is high, and the service life is increased.
Keywords: disc brakes; Structure selection; Braking performance analysis
III
- III -
目 錄
摘要 I
Abstract II
前言 1
第1章 緒論 2
1.1 制動(dòng)系統(tǒng)研究的目的及目前發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2 設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo) 2
1.3 盤式制動(dòng)器的發(fā)展方向 2
第2章 制動(dòng)器的類別 4
2.1 鼓式制動(dòng)器 4
2.2 盤式制動(dòng)器 5
第3章 制動(dòng)系統(tǒng)方案的分析與選擇 7
3.1 簡單制動(dòng)系統(tǒng) 7
3.2 動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng) 7
3.3 伺服制動(dòng)系統(tǒng) 8
第4章 盤式制動(dòng)器概述 9
4.1 盤式制動(dòng)器的原理及特點(diǎn) 9
4.2 盤式制動(dòng)器的組成 10
4.2.1 制動(dòng)盤 10
4.2.2 制動(dòng)塊 10
4.2.3 制動(dòng)鉗 11
4.3 盤式制動(dòng)器的控制機(jī)構(gòu) 11
4.4 制動(dòng)器材料的選擇 12
第5章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 13
5.1 汽車的相關(guān)參數(shù) 13
5.2 制動(dòng)器相關(guān)計(jì)算 14
5.2.1 同步附著系數(shù)分析取值 14
5.2.2 前后制動(dòng)力矩分配系數(shù)β 14
5.2.3 確定制動(dòng)器制動(dòng)力矩 14
5.3 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 15
5.3.1 制動(dòng)盤直徑D 15
5.3.2 制動(dòng)盤厚度 15
5.3.3 摩擦襯塊的內(nèi)外半徑確定 15
5.3.4 摩擦襯塊的工作面積 16
5.3.5 摩擦襯塊的摩擦系數(shù)? 16
5.4 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力計(jì)算 17
5.5 盤式制動(dòng)器主要零部件材料的選擇 17
5.5.1 制動(dòng)盤 17
5.5.2 制動(dòng)鉗 18
5.5.3 制動(dòng)塊 18
5.5.4 制動(dòng)輪缸 18
5.5.5 摩擦材料 18
第6章 液壓制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 19
6.1 選擇液壓分路系統(tǒng) 19
6.2 液壓制動(dòng)主缸的設(shè)計(jì) 20
6.3 確定前、后輪制動(dòng)輪缸直徑d 21
6.4 確定制動(dòng)主缸直徑d0 22
6.5 制動(dòng)踏板力Fp和制動(dòng)踏板工作行程Sp 22
第7章 制動(dòng)性能分析 24
7.1 制動(dòng)減速度j和制動(dòng)距離S 24
7.2 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算 24
結(jié) 論 26
參考文獻(xiàn) 27
致 謝 28
- 35 -
前言
汽車作為當(dāng)今社會(huì)最普通最方便的交通工具，它的安全性和可靠性是最重要的，因此汽車需要有適應(yīng)各種路面的能力。為了使汽車能夠在各種路面上都能夠安全可靠的行駛，汽車的制動(dòng)系統(tǒng)尤為重要。一輛汽車擁有一個(gè)非常優(yōu)秀的制動(dòng)系統(tǒng)，他的駕駛員也會(huì)有一個(gè)非常舒適的開車體驗(yàn)，并且好的制動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)提高汽車的整體安全性能，能夠更有效的保護(hù)車內(nèi)人員的安全。
本文所設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器是時(shí)下最流行的制動(dòng)器，與傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器相比，盤式制動(dòng)器有更優(yōu)秀的制動(dòng)性能。盤式制動(dòng)器主要是利用制動(dòng)鉗與制動(dòng)盤之間的摩擦襯塊相互作用產(chǎn)生摩擦力，來使汽車能夠降低速度或讓停止的汽車不產(chǎn)生移動(dòng)。盤式制動(dòng)器還分為全盤式和鉗盤式兩大類。
在楊碩老師的精心指導(dǎo)下，通過查閱相關(guān)的書籍資料和手冊(cè)而完成的。楊老師在設(shè)計(jì)中全程輔導(dǎo)，并提出許多寶貴建議，對(duì)此對(duì)楊老師表示真摯的謝意。
第1章 緒論
1.1制動(dòng)系統(tǒng)研究的目的及目前發(fā)展現(xiàn)狀
汽車作為當(dāng)今社會(huì)最普通最方便的交通工具，它的安全性和可靠性時(shí)最重要的，因此汽車需要有適應(yīng)各種路面的能力。為了使汽車能夠在各種路面上都能夠安全可靠的行駛，汽車的制動(dòng)系統(tǒng)尤為重要。
制動(dòng)系統(tǒng)，其實(shí)說白了就是人們平時(shí)所說的剎車。當(dāng)一輛汽車用以一定的速度在某一道路上行駛時(shí)，如果司機(jī)要是想讓這輛行駛中的汽車的速度降下來的話，這就需要這輛汽車的剎車了，也就是制動(dòng)系統(tǒng)，駕駛員利用腳踩汽車內(nèi)的剎車踏板，通過一些汽車上的裝置，最后達(dá)到一種能夠讓行駛中的汽車的速度減下來的目的。
自從德國人卡爾本茨研制出世界上第一輛汽車以來，汽車從出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有著將近200年的發(fā)展史了，在這期間汽車的本身是在不停地發(fā)展，而汽車的制動(dòng)系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，本次的設(shè)計(jì)是轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，盤式制動(dòng)器就是目前非常流行的一種制動(dòng)器，它的結(jié)構(gòu)比以前的鼓式制動(dòng)器要更為優(yōu)秀，因此盤式制動(dòng)器在目前汽車上的應(yīng)用非常廣泛。
1.2設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)
（1）制動(dòng)效能良好。
（2）具有良好的熱穩(wěn)定性。
（3）制動(dòng)時(shí)汽車應(yīng)穩(wěn)定操控。
1.3 盤式制動(dòng)器的發(fā)展方向
隨著汽車控制技術(shù)的發(fā)展，盤式制動(dòng)器應(yīng)向以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（1）控制能力提高，從車輛安全性方面考慮，盤式制動(dòng)器的制動(dòng)能力要進(jìn)一步加大，因此，盤式制動(dòng)器的功率要加大，帶速要提高，制動(dòng)齒合面對(duì)于盤式制動(dòng)器制動(dòng)距離要加大。
（2）增加功能。達(dá)到一機(jī)多用。
（3）對(duì)盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的修改，采用一定的安全措施，可以做到單向制動(dòng)或者雙向制動(dòng)，達(dá)到一機(jī)多用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
第2章 制動(dòng)器的類別
當(dāng)前汽車的制動(dòng)一般是利用安裝在汽車車輪上面的制動(dòng)器來完成的，而制動(dòng)器工作的原理是利用液壓裝置所提供的壓力推動(dòng)制動(dòng)器上面的摩擦裝置向安裝在汽車車輪上面隨著汽車車輪旋轉(zhuǎn)的固定元件移動(dòng)，使兩者接觸，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反的力，制動(dòng)器就是根據(jù)這個(gè)力來達(dá)到讓汽車減速或停止的目的。
像這種利用兩個(gè)裝置相互接觸產(chǎn)生與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反的力的制動(dòng)器，我們通常叫做機(jī)械摩擦式制動(dòng)器。目前這種形式的制動(dòng)器大體上分為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器兩個(gè)種類。
2.1 鼓式制動(dòng)器
鼓式制動(dòng)器，顧名思義，就是一種非?！肮爬稀钡闹苿?dòng)器，因?yàn)槠涫鞘澜缟铣霈F(xiàn)最早的機(jī)械制動(dòng)器。早在1902年，就已經(jīng)有人將這種鼓式制動(dòng)器安裝在馬車上面了，直到今天，鼓式制動(dòng)器已經(jīng)普遍用在各種汽車上面了。
鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)一般分為制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄片，在汽車制動(dòng)的時(shí)候，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)蹄片會(huì)向著制動(dòng)鼓移動(dòng)，然后二者會(huì)相互壓靠，這樣機(jī)會(huì)得到一個(gè)阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，通過這個(gè)力來達(dá)到使讓這個(gè)汽車減速制動(dòng)的一個(gè)目的。
鼓式制動(dòng)器一般有兩種不同的類型，一種制動(dòng)器上面帶有一條制動(dòng)帶，在其制動(dòng)的時(shí)候這條制動(dòng)帶是作為整個(gè)制動(dòng)器的摩擦元件，制動(dòng)帶上面的摩擦原件與制動(dòng)鼓的外表面接觸，產(chǎn)生制動(dòng)力使汽車制動(dòng)，因?yàn)檫@種制動(dòng)器的制動(dòng)帶，所以這種制動(dòng)器又叫做帶式制動(dòng)器；另一種鼓式制動(dòng)器的摩擦元件兩個(gè)漫圓形的摩擦片，因?yàn)樗男螤詈孟袷且粋€(gè)馬蹄，所以這種制動(dòng)器也叫做蹄式制動(dòng)器。
在現(xiàn)在的一些大型客車或貨車上，一般用到的都是這種蹄式制動(dòng)器，而帶式制動(dòng)器一般只用在一些汽車的駐車制動(dòng)器上面。因此，我們通常所說的故曬制動(dòng)器就是指這種蹄式制動(dòng)器。而這種蹄式制動(dòng)器又因?yàn)槠淠Σ猎艿降牧τ兴煌?，分為以下幾種類型：
（1）領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
這種制動(dòng)器有兩個(gè)摩擦元件，這兩個(gè)元件的運(yùn)動(dòng)方向是相反的，其中一個(gè)與車輪的運(yùn)動(dòng)方向相同，叫做領(lǐng)蹄；另一個(gè)與汽車車輪運(yùn)動(dòng)方向相反，叫做從蹄。
（2）單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
這種制動(dòng)器的特點(diǎn)就在于它的兩個(gè)摩擦元件上，這兩個(gè)制動(dòng)蹄既可以作為領(lǐng)蹄，也可以作為從蹄，與車輪的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。
（3）自增力式制動(dòng)器
這種制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)就在于其制動(dòng)效能非常高，無論汽車是正向行駛還是倒車，都能夠達(dá)到一種自增力的作用。
以上幾種制動(dòng)器都屬于鼓式制動(dòng)器，雖然現(xiàn)在盤式制動(dòng)器的運(yùn)用要比鼓式制動(dòng)器廣泛的多，但是由于鼓式制動(dòng)器出現(xiàn)的早，并且要比一般的盤式制動(dòng)器的成本要低許多，所以在一些低端的汽車上仍然能夠看到鼓式制動(dòng)器的影子。
2.2 盤式制動(dòng)器
盤式制動(dòng)器在目前來看要比鼓式制動(dòng)器應(yīng)用的廣泛的多。在盤式制動(dòng)器中，其與制動(dòng)盤相接觸的結(jié)構(gòu)也有兩種不同的形式，根據(jù)這一特點(diǎn)又將盤式制動(dòng)器分成了以下兩個(gè)類別：
（1）鉗盤式制動(dòng)器
這種制動(dòng)器在轎車和小型的貨運(yùn)汽車上面運(yùn)用的非常非常多，因?yàn)檫@種制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡單，而且其功能也是非常強(qiáng)大，在人們的現(xiàn)實(shí)生活中，它既可以做到保證駕駛員在汽車制動(dòng)時(shí)的安全情況，又能做到經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的原則，因此這種鉗盤式制動(dòng)器在目前是最流行的一種制動(dòng)器。
鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗也有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，一個(gè)叫做浮鉗盤式制動(dòng)器，這種制動(dòng)器的特點(diǎn)就在于它的摩擦元件也就是制動(dòng)鉗是可以活動(dòng)的，在汽車制動(dòng)時(shí)，浮鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗就會(huì)朝著安裝在汽車車輪上面的固定的制動(dòng)盤移動(dòng)，因?yàn)檫@種制動(dòng)器的制動(dòng)鉗分為左右兩個(gè)部分，因此在汽車制動(dòng)時(shí)左右兩側(cè)的摩擦塊就會(huì)將中間的制動(dòng)盤緊緊夾住，這樣就會(huì)達(dá)到降低汽車速度，制動(dòng)的效果；另外一種鉗盤式制動(dòng)器叫做定鉗盤式制動(dòng)器，顧名思義，就是制動(dòng)器上面的制動(dòng)鉗是固定不動(dòng)的，這種制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)就在于結(jié)構(gòu)和制造的工藝與之前的鼓式制動(dòng)器非常相似，有利于適應(yīng)各種回路制動(dòng)系統(tǒng)的要求。
（2）全盤式制動(dòng)器
這種制動(dòng)器并沒用非常廣泛的應(yīng)用在汽車上，只是在一些非常大的重型汽車上面才有可能見到它的身影。這是因?yàn)檫@種制動(dòng)器的散熱性能非常差，并且在制動(dòng)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生非常刺耳的噪聲，所以在設(shè)計(jì)中不采用這種全盤式制動(dòng)器。
在設(shè)計(jì)中所采用的是浮鉗盤式制動(dòng)器，因?yàn)檫@種制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡單，在維修和保養(yǎng)方面也比較容易進(jìn)行，而且浮鉗盤式制動(dòng)器與全盤式制動(dòng)器相比，二者的制動(dòng)效能一樣，但是這種浮鉗盤式制動(dòng)器它的散熱性能要比全盤式制動(dòng)器好得多，而且浮鉗盤式制動(dòng)器在制動(dòng)過程中也不會(huì)有很大的刺耳的噪音產(chǎn)生，因此這種制動(dòng)器現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在轎車上面了。
盤式制動(dòng)器與傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器相比，因?yàn)樗艿降哪Σ料禂?shù)的影響很小，所以盤式制動(dòng)器的制動(dòng)效能要比鼓式制動(dòng)器穩(wěn)定的多，所以綜上所述，前后輪均選用浮鉗盤式制動(dòng)器。
第3章 制動(dòng)系統(tǒng)方案的分析與選擇
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車制動(dòng)器的最核心的系統(tǒng)。在制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)也有所不同。因?yàn)橄蛑苿?dòng)機(jī)構(gòu)提供的力的來源各不相同，因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常把制動(dòng)系統(tǒng)分為以下幾個(gè)類別：
3.1 簡單制動(dòng)系統(tǒng)
簡單制動(dòng)系統(tǒng)，首先其最大的特點(diǎn)就是“簡單”，因?yàn)槠淞Φ膩碓醋顬楹唵危褪邱{駛員自己本身使用的力，因此，這種制動(dòng)系又可以叫做人力制動(dòng)系。
由于駕駛員并不是直接作用力在制動(dòng)器上，而是通過手柄、踏板等結(jié)構(gòu)來傳遞力的，因此，這種傳遞力的方法又有機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。這種利用液壓力來傳遞駕駛員的作用力的系統(tǒng)，又叫做液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就在于其本身的結(jié)構(gòu)非常簡單，可以直接在制動(dòng)器的內(nèi)部進(jìn)行安裝，并且這種液壓制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度也是非?？斓?，制動(dòng)時(shí)的滯后時(shí)間很短，因此安全性也高，并且它的價(jià)格也是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。
這種液壓制動(dòng)系統(tǒng)以前在轎車、輕型貨車和部分中型貨車上面應(yīng)用的很多，但是這種液壓制動(dòng)系統(tǒng)的力傳動(dòng)比有限，因此而限制了其在汽車上的適用范圍，而且，當(dāng)汽車長時(shí)間制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)器的溫度會(huì)升高，當(dāng)液壓管路受熱過度時(shí)，在管路內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生氣泡，此時(shí)液壓油的傳輸就會(huì)受到影響，使制動(dòng)效能降低甚至失效；而且在外界溫度非常低的時(shí)候，在管路內(nèi)部的制動(dòng)液就會(huì)變得更加粘稠，這樣也會(huì)降低制動(dòng)效能。因此，這種液壓制動(dòng)系統(tǒng)在現(xiàn)如今已經(jīng)很少在轎車和小型汽車上面應(yīng)用了，大多數(shù)都在微型汽車上面所應(yīng)用。
3.2 動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)
這種制動(dòng)系統(tǒng)與上面所說的人力制動(dòng)系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別就是向制動(dòng)器提供力的來源不同。動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的力來為制動(dòng)器提供能源。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是作為最初始的力源，通過發(fā)動(dòng)機(jī)向油泵或者氣體壓縮機(jī)提供能量，然后通過與制動(dòng)器相連的氣體或者液體管道，向制動(dòng)器提供能量，從而達(dá)到使制動(dòng)器工作，汽車制動(dòng)的目的。在動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)中，駕駛員的作用只是通過扶手或者制動(dòng)踏板來控制發(fā)動(dòng)機(jī)是否向制動(dòng)器提供能源，并不是直接控制制動(dòng)器。
因?yàn)樵趧?dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)中，其主要能源有空氣和液壓油兩種形式，所以這種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)又可以細(xì)分為液壓動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)和氣壓制動(dòng)系統(tǒng)這兩種形式。無論是液壓制動(dòng)系統(tǒng)還是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，它的制動(dòng)效能都不是人力制動(dòng)系統(tǒng)能比的，而且這種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)能力也要比人力制動(dòng)系統(tǒng)迅速，駕駛員操縱起來也會(huì)更為省力。但是由于這種制動(dòng)系統(tǒng)本身要求較高，其本身的精密零件非常多而且結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，出現(xiàn)損壞不易維修，而且在氣壓制動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)氣缸和氣體運(yùn)輸管路的密封性的要求也很高，因此這種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)非常的高，現(xiàn)如今基本上只應(yīng)用于一些非常高檔轎車或者是一些大型工廠或礦場里的重型作業(yè)車上面，在我們平時(shí)的生活中很少見到。
3.3伺服制動(dòng)系統(tǒng)
伺服制動(dòng)系統(tǒng)比之前介紹的簡單制動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)要更為穩(wěn)定，功能更加全面，因?yàn)榇讼到y(tǒng)包含了前面兩種系統(tǒng)的特點(diǎn)，其動(dòng)力源既可以是駕駛員本身的人力，也可以是發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力。伺服制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造較為復(fù)雜，是在原來的簡單人力制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上額外增加了一副動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，這樣做的目的就是能夠保證在汽車制動(dòng)的時(shí)候，若是其中的動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)失靈，其制動(dòng)力還可以利用駕駛員直接供給，可以達(dá)到一種雙保險(xiǎn)的效果。
綜合上面介紹的幾種制動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器所選擇的制動(dòng)系統(tǒng)為簡單液壓制動(dòng)系統(tǒng)。
第4章 盤式制動(dòng)器概述
4.1盤式制動(dòng)器的原理及特點(diǎn)
圖4.1盤式制動(dòng)器零件圖
1.制動(dòng)鉗總體 2.制動(dòng)鉗支架 3.墊圈 4、4A、5、6.螺栓 6A、6B.導(dǎo)向銷 7、8.防震彈簧 9.放氣螺釘 10.防塵罩 11.制動(dòng)盤 12.制動(dòng)盤固定銷 13.防濺盤 14.螺釘 15.彈簧墊圈 16.制動(dòng)蹄 17.導(dǎo)向銷 18.活塞密封圈
如圖4.1所示，盤式制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)包括制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、油缸和輸油管路，制動(dòng)盤直接安裝在汽車車輪上，隨著車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，以制動(dòng)盤的端面作為摩擦面，在制動(dòng)盤的兩側(cè)有一個(gè)鉗形的支架，在支架上面的兩側(cè)各安有一個(gè)制動(dòng)塊，這個(gè)安有制動(dòng)塊的鉗形支架叫做制動(dòng)鉗，油缸安裝在制動(dòng)器底板上，不隨著車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦襯片安裝在制動(dòng)鉗上，分別在制動(dòng)盤兩側(cè)。當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，油缸的活塞受到油管道輸送來的液壓力的作用，推動(dòng)制動(dòng)鉗摩擦片向制動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)，直到與制動(dòng)盤接觸，產(chǎn)生摩擦力，使車輛減速停止。
4.2盤式制動(dòng)器的組成
4.2.1 制動(dòng)盤
（1）制動(dòng)盤直徑D
在選取制動(dòng)盤直徑的時(shí)候，最好是能做到盡可能的取大一些。因?yàn)楸P式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的有效半徑和制動(dòng)盤的直徑有著直接的聯(lián)系，制動(dòng)盤的直徑越大，它的有效半徑也就越大，根據(jù)壓強(qiáng)和面積的關(guān)系可知，在同一壓強(qiáng)下，面積越大，所受到的壓力就越小，所以，有效半徑越大，其工作的有效面積就越大，這個(gè)時(shí)候制動(dòng)盤所受到的單位壓力就會(huì)越小，而且工作時(shí)所產(chǎn)生的溫度也會(huì)有所降低。但是由于盤式制動(dòng)器是安裝在汽車車輪上面的，其大小就會(huì)受到汽車車輪大小的限制，一般制動(dòng)盤直徑D取車輪直徑的70%-79%為佳。
（2）制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤的厚度h主要影響的是汽車在制動(dòng)過程中所產(chǎn)生的溫度和和制動(dòng)器本身的質(zhì)量大小，按常理來講，制動(dòng)盤的厚度應(yīng)該是越小越好，因?yàn)檫@樣可以減小制動(dòng)盤的質(zhì)量，降低造價(jià)，不過，在汽車制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，要是制動(dòng)盤的厚度要是太小的話，非常容易因?yàn)闇囟冗^高而損壞，因此制動(dòng)盤厚度又不能太小。制動(dòng)盤的厚度一般取值范圍是10mm-50mm，為了能夠更好的散熱，我們通常會(huì)在制動(dòng)盤中間加工一個(gè)孔，叫做通風(fēng)孔，而這種帶有通風(fēng)孔的制動(dòng)盤叫做通風(fēng)式制動(dòng)盤，其厚度h取值一般為20mm-30mm。
（3）制動(dòng)盤的安裝與維修
在一輛汽車上，制動(dòng)盤是旋轉(zhuǎn)部件，安裝在車輪輪轂上，與車輪形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)體。制動(dòng)盤的有效半徑指的是從制動(dòng)盤的中心到摩擦稱塊磨合中心的距離。根據(jù)杠桿原理可知，在摩擦力相同的情況下，制動(dòng)盤的有效半徑越大，則制動(dòng)力越大。制動(dòng)盤的磨損極限厚度為8毫米，若制動(dòng)盤的厚度低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，則需要更換制動(dòng)盤。
4.2.2 制動(dòng)塊
所謂的制動(dòng)塊，就是指制動(dòng)鉗壓向制動(dòng)盤時(shí)，固定在制動(dòng)盤上面的摩擦材料，是由底板和摩擦稱塊組成，工作時(shí)二者壓嵌在一起。摩擦稱塊一般為扇形，其外半徑不能超過內(nèi)半徑的1.5倍，因?yàn)槿绻叩谋戎颠^大，在制動(dòng)時(shí)襯塊的內(nèi)外兩側(cè)的磨損就會(huì)不均勻，這樣就會(huì)使襯塊更容易損壞，不利于保養(yǎng)。
由于制動(dòng)器是利用摩擦力來達(dá)到減速效果的，所以制動(dòng)器的摩擦材料必須要有很高的耐摩擦性，而且摩擦?xí)r還會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，所以抗熱衰退性能要好，以保證在高溫下仍然能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)摩擦襯塊使用時(shí)間過長，摩擦材料用盡時(shí)，底板與制動(dòng)盤會(huì)直接接觸，這樣就會(huì)喪失制動(dòng)效果，制動(dòng)盤就會(huì)損壞，維修比較麻煩而且費(fèi)用也很貴。因此，一般在汽車的底盤上還會(huì)安裝專門的顯示摩擦襯塊磨損指標(biāo)的指示器，就是當(dāng)摩擦襯塊已經(jīng)磨損到剩余量很少時(shí)，指示器就會(huì)與制動(dòng)盤接觸，當(dāng)司機(jī)腳踏制動(dòng)板時(shí)，就會(huì)發(fā)出異常的響聲，并且磨損指示器指示燈會(huì)亮，提醒駕駛?cè)藛T應(yīng)該及時(shí)更換摩擦稱塊。
4.2.3 制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗是整個(gè)制動(dòng)器上的一個(gè)重要裝置。浮鉗盤式制動(dòng)器與氣壓或油壓管路相連，工作時(shí)通過氣壓或油壓作用，使制動(dòng)盤兩側(cè)的鉗體向制動(dòng)盤移動(dòng)，最終與制動(dòng)盤上的摩擦襯塊接觸，產(chǎn)生夾緊力來進(jìn)行制動(dòng)。根據(jù)其工作特性可知，制動(dòng)鉗的剛度要求要很高。
4.3 盤式制動(dòng)器的控制機(jī)構(gòu)
制動(dòng)踏板連接著一些桿件與制動(dòng)元件，制動(dòng)松開時(shí)，回位彈簧使踏板自動(dòng)回位。左右輪的制動(dòng)器由一個(gè)連接板相連，這樣可以做到同時(shí)控制兩輪。當(dāng)汽車在一條斜坡上或者需要進(jìn)行固定作業(yè)時(shí)，為了防止汽車位置發(fā)生變化，在操縱機(jī)構(gòu)中都安裝有停車鎖定裝置，此裝置可以將已經(jīng)踏下的制動(dòng)踏板卡住，防止其回位，使制動(dòng)器能夠在沒有駕駛員操控的情況下長時(shí)間的處于制動(dòng)狀態(tài)。
盤式制動(dòng)器的制動(dòng)踏板的自由行程比帶式和蹄式制動(dòng)器踏板的自由行程大一些，這是因?yàn)楸P式制動(dòng)器的制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗之間的間隙小，要是自由行程太小的話，駕駛員踏下踏板時(shí)就會(huì)發(fā)生剛踏下踏板就已經(jīng)開始制動(dòng)了，這樣就會(huì)加快摩擦襯快的磨損速度，不利于維護(hù)與保養(yǎng)。在制動(dòng)時(shí)，左右兩側(cè)車輪的制動(dòng)踏板行程必須一致，否則在緊急制動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)生汽車偏轉(zhuǎn)從而引發(fā)交通事故。
汽車在直線行駛時(shí)，需要注意的是先分離制動(dòng)器再進(jìn)行制動(dòng)。
4.4制動(dòng)器材料的選擇
根據(jù)汽車的行駛狀況可知制動(dòng)器的工作條件，因此制動(dòng)器要選用鋼材來制造。但是由于汽車的盤式的制動(dòng)器一般在實(shí)際工作中都會(huì)產(chǎn)出熱量，長時(shí)間會(huì)產(chǎn)生一定高溫，就像我們平時(shí)所見坡度很長的下坡路，都會(huì)多次頻繁制動(dòng)盤式制動(dòng)器，經(jīng)過數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)得出摩擦溫度達(dá)到300~400℃，但是有時(shí)在高溫天氣實(shí)際情況摩擦溫度達(dá)到650℃【1】。則在畢業(yè)設(shè)計(jì)課題中，一定要采用耐高溫的材料來彌補(bǔ)以前制動(dòng)器的不足之處；盤式制動(dòng)器是利用制動(dòng)盤和制動(dòng)壓塊之間的摩擦來進(jìn)行制動(dòng)的，所以還應(yīng)具有一定的耐摩擦性；為了增加盤式制動(dòng)器的工作性能，設(shè)計(jì)中其的直徑盡可能采用較大的數(shù)值，保證了制動(dòng)器的有效的工作面積，在一定程度上也可以減小制動(dòng)鉗之間的夾緊力，以及減輕襯塊之間一定的單位壓力，還有降低襯塊的溫度。同時(shí)設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器是面對(duì)廣大用戶，在材料選取方面上應(yīng)該考慮到經(jīng)濟(jì)價(jià)值問題，所以應(yīng)該采用常見的材料。
在這樣的常見的材料中，又因?yàn)楦鶕?jù)其材料本身的化學(xué)成分、成型方法等的不同，這些材料又會(huì)被分為許許多多的不同的種類，比如碳素鋼按照鋼本身的含碳量又會(huì)被分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；按照加工方法的不同又會(huì)被分為鍛造鋼、鑄造鋼等；按照其不同的用處又可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼等等。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合了各種可能，最終選定采用結(jié)構(gòu)鋼來作為本次盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的主要材料。
第5章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 汽車的相關(guān)參數(shù)
汽車的相關(guān)參數(shù)如表5.1所示。
表5.1 汽車相關(guān)主要參數(shù)
編號(hào)
名稱
符號(hào)
數(shù)值
單位
1
質(zhì)量
M0
320.000
kg
2
重力
G
3136.000
N
3
質(zhì)心高
hg
300.000
mm
4
軸距
L
1600.000
mm
5
質(zhì)心至前軸的距離
a
848.000
mm
6
質(zhì)心至后軸的距離
b
752.000
mm
7
前軸負(fù)荷
Wf
1473.920
N
8
后軸負(fù)荷
Wr
1662.080
N
輪胎相關(guān)參數(shù)如表5.2所示。
表5.2輪胎相關(guān)參數(shù)
規(guī)格
180/530R14
標(biāo)準(zhǔn)輪輞內(nèi)距
8
輪胎外徑(mm inch)
533.21
輪胎接地面寬(mm inch)
185.73
輪胎半徑(mm)
244
輪胎周長
1626
5.2 制動(dòng)器相關(guān)計(jì)算
5.2.1同步附著系數(shù)分析取值
汽車在同步系數(shù)為φ的路面上制動(dòng)時(shí)，為了達(dá)到制動(dòng)時(shí)的前后輪能夠同時(shí)抱死，因此φ0=φ，此時(shí)汽車的制動(dòng)減速度是dudt=qg=φ0g,就是q=φ0，q是制動(dòng)強(qiáng)度。而且當(dāng)汽車在其他的附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，q<φ0，這也就是說只有在φ0=φ的路面上，地面的附著條件才能夠得到最充分的利用。根據(jù)相關(guān)資料查出干燥的瀝青路面φ=0.7，因此φ0=φ=0.7。
5.2.2前后制動(dòng)力矩分配系數(shù)β
根據(jù)公式：
φ0=Lβ-bhg (5-1)
得到：
β=φ0hg+bL=0.7×0.3+0.7521.6=0.60 (5-2)
5.2.3 確定制動(dòng)器制動(dòng)力矩
當(dāng)前后輪同時(shí)抱死拖滑，此時(shí)所需的前橋制動(dòng)力矩為
Mμ1=GL（b+φhg）φre (5-3)
式中 G——汽車本身重力；
L——軸距；
b——汽車質(zhì)心到前軸的距離；
hg——汽車質(zhì)心的高度；
φ——附著系數(shù)；
re——輪胎有效半徑。
當(dāng)φ=φ0=0.7時(shí)，
Mμ1=GLb+φhgφre=31361.6×0.752+0.7×0.3×0.7×0.237=313Nm
即
Mμ1=313Nm
因?yàn)?
β=Mμ1Mμ2=32 (5-4)
所以
Mμ2=209Nm
5.3盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
5.3.1制動(dòng)盤直徑D
在選取制動(dòng)盤直徑的時(shí)候，最好是能做到盡可能的取大一些。因?yàn)楸P式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的有效半徑和制動(dòng)盤的直徑有著直接的聯(lián)系，制動(dòng)盤的直徑越大，它的有效半徑也就越大，根據(jù)壓強(qiáng)和面積的關(guān)系可知，在同一壓強(qiáng)下，面積越大，所受到的壓力就越小，所以，有效半徑越大，其工作的有效面積就越大，這個(gè)時(shí)候制動(dòng)盤所受到的單位壓力就會(huì)越小，而且工作時(shí)所產(chǎn)生的溫度也會(huì)有所降低。但是由于盤式制動(dòng)器是安裝在汽車車輪上面的，其大小就會(huì)受到汽車車輪大小的限制，一般制動(dòng)盤直徑D取車輪直徑的70%~79%為佳。本次設(shè)計(jì)制動(dòng)盤直徑D選取為輪輞直徑的70%，即D=14×25.4×72%=256.032mm。取256mm。
5.3.2制動(dòng)盤厚度
由于制動(dòng)盤的厚度影響制動(dòng)盤的質(zhì)量和工作時(shí)的溫度升高，所以制動(dòng)盤厚度不應(yīng)該過大，這樣可以減少制動(dòng)盤的質(zhì)量，不過汽車在制動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生高溫，為了降低制動(dòng)盤的溫度，制動(dòng)盤厚度又不能太小。所以，一般制動(dòng)盤厚度可選擇的范圍是10mm~50mm。制動(dòng)盤可以做成實(shí)心的，但是實(shí)心的制動(dòng)盤散熱不好，所以需要在制動(dòng)盤中間鑄出通風(fēng)口道，這種通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度一般選用20mm~30mm。本次設(shè)計(jì)所采用的是實(shí)心制動(dòng)盤，厚度h=14mm。
5.3.3摩擦襯塊的內(nèi)外半徑確定
如圖5.1所示，摩擦襯塊為扇形，其外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不應(yīng)大于1.5，根據(jù)數(shù)據(jù)給出，制動(dòng)器的直徑D=342mm，則取有效半徑為直徑的67%，為230mm，此時(shí)摩擦襯塊R2=115mm，因?yàn)镽2R1=1.5，所以R1=77mm。
圖5.1 摩擦襯塊
5.3.4摩擦襯塊的工作面積
因?yàn)槟Σ烈r塊的形狀是扇形，所以選定其到圓心的夾角為60°，根據(jù)公式可得前輪摩擦襯塊的工作面積
A=π（R22-R12）×60°360°=π（11.52-7.72）×60°360°=48cm2
同理可求得后輪摩擦襯塊的工作面積為32cm2。
5.3.5摩擦襯塊的摩擦系數(shù)?
制動(dòng)器的摩擦材料必須要有很高的耐摩擦性，而且摩擦?xí)r還會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，所以抗熱衰退性能要好，以保證在高溫下仍然能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。摩擦系數(shù)越高的材料，他的耐摩擦性能就越差，因此制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)所選擇的摩擦材料不一定是摩擦系數(shù)很高的材料。目前國內(nèi)生產(chǎn)的摩擦材料的摩擦系數(shù)在溫度很低時(shí)，仍能夠保持摩擦系數(shù)?=0.35~0.40，符合要求，因此本次設(shè)計(jì)選取的摩擦系數(shù)?=0.35。
綜上所述所得的參數(shù)如表5.3所示
表5.3制動(dòng)器基本參數(shù)
制動(dòng)盤外徑
工作半徑
制動(dòng)盤厚度
摩擦襯塊厚度
摩擦面積
/mm
/mm
/mm
/mm
/cm2
前輪
256
96
14
9
48
后輪
256
96
14
9
32
5.4盤式制動(dòng)器制動(dòng)力計(jì)算
在理想狀態(tài)下，摩擦襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤完全接觸，并且所受到的壓力分布均勻，此時(shí)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為
Μμ=2?F0R (5-5)
式中 ?——摩擦因數(shù)；
F0——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力；
R——作用半徑。
一般情況下，在扇形摩擦襯塊中，作用半徑R等于摩擦襯塊的平均半徑R，摩擦襯塊的平均半徑R為
R = R1+R22=115+772=96mm (5-6)
式中R1和R2分別為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。
在前輪制動(dòng)器中，制動(dòng)力F0為
F0=Mμ2?R=156.52×0.35×0.096=2329N (5-7)
在后輪制動(dòng)器中，制動(dòng)力F0為
F0=Μμ2?R=104.52×0.35×0.096=1555N (5-8)
5.5盤式制動(dòng)器主要零部件材料的選擇
5.5.1制動(dòng)盤
因?yàn)椴捎玫氖歉°Q盤式制動(dòng)器，所以制動(dòng)盤為禮帽形制動(dòng)盤。由于制動(dòng)器是利用摩擦力來達(dá)到制動(dòng)效果的，因此制動(dòng)盤在工作時(shí)既有著制動(dòng)塊帶來的力，又得承受著摩擦所產(chǎn)生的高溫，所以為了加強(qiáng)制動(dòng)器的冷卻效果，制動(dòng)盤鑄造成中間有通風(fēng)通道的雙層盤式結(jié)構(gòu)，這樣可以降低20%-30%的溫度。制動(dòng)盤的材料一般采用珠光體灰鑄鐵或者是添加Cr、Ni等合金鑄鐵制成的，在設(shè)計(jì)中采用的材料是HT250。
5.5.2制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗一般采用的是可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18材料來制造，在制動(dòng)鉗的外緣上留有一個(gè)開口，其目的是方便檢查和更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗的剛度和強(qiáng)度要很高。
5.5.3制動(dòng)塊
制動(dòng)塊包括摩擦襯塊和底板兩個(gè)部分，兩部分直接牢固的壓嵌在一起。制動(dòng)塊的底板用鋼板制成，并且還要安裝摩擦襯塊的磨損達(dá)到極限時(shí)的警報(bào)裝置，提醒司機(jī)及時(shí)更換摩擦襯塊。
5.5.4制動(dòng)輪缸
制動(dòng)輪缸在制動(dòng)鉗體中直接加工出來，其缸體也是由灰鑄鐵HT250制成。制動(dòng)缸的活塞開口靠在制動(dòng)塊的底板上，根據(jù)其工作條件可知，制動(dòng)輪缸的活塞需要有較高的耐磨性，而且質(zhì)量也不能過大，因此活塞采用的材料是鋁合金，并且在其表面需要鍍一層鉻，來提高耐磨性。活塞上還要安裝橡膠密封圈，用來保證輪缸的密封性。
5.5.5摩擦材料
制動(dòng)器的摩擦材料必須要有很高的耐摩擦性，而且摩擦?xí)r還會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，所以抗熱衰退性能要好，以保證在高溫下仍然能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。摩擦材料還應(yīng)該具有較高的抗壓、抗彎曲性能和抗沖擊性能，而且在汽車制動(dòng)時(shí)，當(dāng)摩擦塊與制動(dòng)盤接觸時(shí)，不能發(fā)出刺耳的噪音和刺鼻的氣味，目前制動(dòng)器的摩擦材料一般采用的是模壓材料。
第6章 液壓制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
6.1選擇液壓分路系統(tǒng)
分路系統(tǒng)是指一輛車上的所有制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或者更多的相互獨(dú)立的回路，若是其中的一個(gè)失效了，還會(huì)有其他的回路繼續(xù)使用，這樣就大大提高了汽車制動(dòng)的安全性和可靠性。
如圖6.1所示，雙軸汽車的雙回路系統(tǒng)布置形式一般有以下幾種：
a）II型——一軸對(duì)一軸，即前軸與后軸制動(dòng)器各用一個(gè)回路；
b)X型——交叉型，即前、后輪的制動(dòng)管路是對(duì)角連接的，前軸一側(cè)車輪的制動(dòng)器與后軸相對(duì)一側(cè)車輪的制動(dòng)器屬于同一個(gè)回路；
c)HI型——前制動(dòng)器左右兩輪的半數(shù)輪缸和后制動(dòng)器的所有輪缸屬于一個(gè)獨(dú)立的回路，剩下的前輪的輪缸屬于另一個(gè)回路；
d)LL型——兩個(gè)回路分別對(duì)兩側(cè)前輪的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器起作用；
e)HH型——每個(gè)回路都是只對(duì)每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。
圖6.1 液壓分路系統(tǒng)形式
以上5種回路型式，HI型、HH型、LL型結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
II型結(jié)構(gòu)比較簡單，在II型回路中若是后制動(dòng)回路失效，那么前輪一旦抱死，汽車就會(huì)喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)的能力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來說，因?yàn)榍拜嗱?qū)動(dòng)的汽車前輪制動(dòng)器要比后輪的制動(dòng)器強(qiáng)，當(dāng)前制動(dòng)回路失效，后輪的制動(dòng)回路的制動(dòng)力就會(huì)比正常時(shí)的制動(dòng)力的一半還小，此時(shí)制動(dòng)力嚴(yán)重不足，而且此時(shí)踏板力要是過大，還會(huì)使后輪抱死，汽車容易產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象。
X型的回路結(jié)構(gòu)也非常簡單，并且在制動(dòng)過程中若是某一回路失效，剩下的制動(dòng)力仍然能夠保持在正常值的50%，因此剩余的制動(dòng)力也足夠了。不過要是某一管路失效，則此型式下的制動(dòng)力將不對(duì)稱，此時(shí)汽車的前輪就會(huì)向著制動(dòng)力大的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，汽車就會(huì)喪失穩(wěn)定性。因此，X型回路適合主銷偏移距為負(fù)值的汽車，此時(shí)，不平衡的制動(dòng)力會(huì)使車輪反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠調(diào)整汽車的穩(wěn)定性。
根據(jù)對(duì)以上幾種分路系統(tǒng)的分析，本次設(shè)計(jì)最終選擇X型管路。
6.2液壓制動(dòng)主缸的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)所采用的是制動(dòng)主缸為串聯(lián)雙缸式的雙回路系統(tǒng)，因?yàn)檫@種雙回路制動(dòng)系統(tǒng)能夠提高汽車的安全性。
串聯(lián)式制動(dòng)主缸相當(dāng)于兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)在一起，存儲(chǔ)在油罐中的液壓油，首先要流入液壓制動(dòng)主缸的前后工作腔里，然后在油壓的作用下，制動(dòng)主缸里的液壓油分別通過前后制動(dòng)器的輸油管路，經(jīng)過各自的輸油閥后流入前后制動(dòng)器的輪缸里面，然后進(jìn)行制動(dòng)。
當(dāng)制動(dòng)主缸不工作的時(shí)候，前、后兩個(gè)工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自的旁通孔和補(bǔ)償孔之間。
如果汽車需要制動(dòng)，那么此時(shí)駕駛員就會(huì)踩下制動(dòng)踏板，在這個(gè)時(shí)候駕駛員對(duì)制動(dòng)踏板所使用的力就會(huì)沿著踏板的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞到推桿上，推桿會(huì)推動(dòng)后缸的活塞向前移動(dòng)，此時(shí)后缸工作腔內(nèi)部的皮碗就會(huì)堵住腔內(nèi)的進(jìn)油口，這時(shí)由于儲(chǔ)油罐會(huì)繼續(xù)持續(xù)的向主缸內(nèi)輸送液壓油，而其出油口又被堵住，因此后缸腔內(nèi)油壓就會(huì)升高，借助此壓力，通過后腔彈簧使前缸的活塞也向前移動(dòng)，在經(jīng)過與制動(dòng)鉗相連的輸油管路，推動(dòng)制動(dòng)鉗向制動(dòng)盤靠近，最終達(dá)到汽車制動(dòng)的效果。
松開制動(dòng)踏板，踏板下的回位彈簧會(huì)使制動(dòng)踏板回位，此時(shí)制動(dòng)主缸和輪缸就會(huì)由于失去了力的作用，其內(nèi)部的彈簧也會(huì)推動(dòng)各自的活塞回位，管路內(nèi)的液壓油利用彈簧的推力就會(huì)流回儲(chǔ)油罐中，此時(shí)制動(dòng)鉗就會(huì)張開，制動(dòng)盤失去夾緊力，解除制動(dòng)。
當(dāng)迅速放開制動(dòng)踏板時(shí)，由于油液的粘性和管路阻力的影響，油液不能及時(shí)流回主缸并填充因活塞右移而讓出的空間，因而在旁通孔開啟之前，壓油腔中產(chǎn)生一定的真空度。此時(shí)進(jìn)油腔液壓高于壓油腔，因而進(jìn)油腔的油液便從前、后缸活塞的前密封皮碗的邊緣與缸壁間的間隙流入各自的壓油腔以填補(bǔ)真空。與此同時(shí)，儲(chǔ)液室中的油液經(jīng)補(bǔ)償孔流入各自的進(jìn)油腔?；钊耆珡?fù)位后，旁通孔已開放，由制動(dòng)管路繼續(xù)流回主缸而顯多余的油液便可經(jīng)前、后缸的旁通孔流回儲(chǔ)液室。液壓系統(tǒng)中因密封不良而產(chǎn)生的制動(dòng)液漏泄，和因溫度變化而引起的制動(dòng)液膨脹或收縮，都可以通過補(bǔ)償孔和旁通孔得到補(bǔ)償。
當(dāng)前腔連接的制動(dòng)管路發(fā)生損壞漏油時(shí)，則在踩下制動(dòng)踏板時(shí)，由于前腔損壞，其密封性失效，所以在前腔中不會(huì)產(chǎn)生液壓壓力，只有在后腔才能產(chǎn)生液壓壓力。此時(shí)前后兩腔就會(huì)存在壓力差，在液壓差的作用下，前腔活塞就會(huì)迅速前移到前缸活塞的最前端，直接頂?shù)街鞲左w上，此后，后缸工作腔中液壓才能升高到制動(dòng)所需的值。
若與后腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油，則在踩下制動(dòng)踏板時(shí)，剛開始只是后缸的活塞前移，此時(shí)并不能推動(dòng)前缸的活塞，這是因?yàn)楹蟾坠ぷ髑恢胁]有產(chǎn)生液壓力，但是當(dāng)后缸活塞直接頂?shù)角案谆钊麜r(shí)，前缸活塞就會(huì)被推動(dòng)前移，使前缸工作腔產(chǎn)生液壓力，從而進(jìn)行制動(dòng)。
因此，采用這種串聯(lián)雙缸式為主缸的雙回路液壓系統(tǒng)，無論系統(tǒng)中的哪一條回路失效，剩下的另外一條回路仍然能夠正常運(yùn)行，是汽車完成制動(dòng)，這樣就會(huì)提高汽車的安全性。
6.3確定前、后輪制動(dòng)輪缸直徑d
根據(jù)公式可知
d=4F0πp (6-1)
式中 F0——制動(dòng)塊的張力
P——制動(dòng)管路內(nèi)部的壓力
因?yàn)橹苿?dòng)管路壓力一般不超過10～12MPa，所以取p=10MPa。則
d=4×232910×106=0.031m=31mm (6-2)
由于輪缸直徑d是標(biāo)準(zhǔn)尺寸，應(yīng)該在規(guī)定的尺寸系列中選取（HG2865-1997),其中有 19mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm【19】，因此取前輪制動(dòng)輪缸直徑d為32mm.
同理可以得出后輪制動(dòng)輪缸直徑d=25mm。因此取后輪制動(dòng)輪缸直徑為25mm.
6.4確定制動(dòng)主缸直徑d0
根據(jù)公式可知第i個(gè)輪缸的工作容積為：
Vi=π41ndi2δi (6-3)
式中 di——第i個(gè)輪缸活塞的直徑；
N——輪缸中活塞的數(shù)目；
δi——第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程。
此處取δ=2mm.
則一個(gè)前輪輪缸的工作容積為V前=π411322×2=1608mm3
一個(gè)后輪輪缸的工作容積為V后=π411252×2=981mm3
所有輪缸的總工作容積為V=1mVi，式中m為輪缸數(shù)目。
制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為V0=V+V'，式中V'為制動(dòng)軟管的變形容積。
通過查閱資料可知V0=1.1V
所以V=2（V前+V后）=2（1608+981）=5178 mm3
V0=V+V'=1.1V=5696 mm3 (6-4)
主缸活塞行程S0和活塞直徑d0為
V0=π4d02S0 (6-5)
取S0=d0，所以 V0=π4d0 3
d0=34V0π=19.35mm (6-6)
因?yàn)橹鞲椎闹睆絛0應(yīng)符合QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列，具體為19mm、22mm、28mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm【20】。所以取d0=22mm。
6.5制動(dòng)踏板力Fp和制動(dòng)踏板工作行程Sp
制動(dòng)踏板力Fp為：
Fp=π4d0 2p1ip(1η) (6-7)
式中 d0——制動(dòng)主缸活塞直徑；
p——制動(dòng)管路的液壓；
ip——探班機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；
η——踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率，可取η=0.82～0.86。此處取ip=4，η =0.85。
根據(jù)資料可知制動(dòng)踏板力最大一般為500N，所以
Fp=π4d0 2p1ip(1η)=π4×（0.022）2×106×14×10.85=112N<500N
因此符合設(shè)計(jì)要求。
制動(dòng)踏板工作行程Sp為
Sp=ip(S0+δm1+δm2) (6-8)
式中δm1為主缸中推桿與活塞間的間隙，取2mm; δm2為主缸活塞空行程，即主缸活塞從不工作時(shí)的極限位置到使其皮碗完全堵上主缸上的通孔所經(jīng)過的行程，也取2mm。通過資料查詢可知最大踏板行程不應(yīng)大于150mm，所以
Sp=ip(S0+δm1+δm2)=4×（22+2+2）=104mm<150mm
符合設(shè)計(jì)要求。
第7章 制動(dòng)性能分析
制動(dòng)性能主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析:
（1）制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度。就是指汽車在良好路面上直線行駛，從汽車以一定初速制動(dòng)到停車時(shí)的制動(dòng)的總距離；或制動(dòng)時(shí)汽車的減速度。汽車的制動(dòng)距離越小或者制動(dòng)減速度越大，則汽車的制動(dòng)效能就越好。
（2）制動(dòng)效能的恒定性，就是汽車在高速行駛或者下長坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能的保持程度，包括抗熱衰退性能和抗水衰退性能?？篃崴ネ诵阅苁侵钢苿?dòng)器在溫度升高后制動(dòng)效能的保持程度；抗水衰退性能是指汽車在涉水行駛后制動(dòng)效能的保持程度。
（3）制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，就是指制動(dòng)時(shí)汽車按給定路徑行駛的能力。若在制動(dòng)時(shí)汽車發(fā)生跑偏、側(cè)滑或者失去轉(zhuǎn)向能力，那么汽車就會(huì)偏離原來的路徑，則說明汽車的方向穩(wěn)定性不好。
7.1 制動(dòng)減速度j和制動(dòng)距離S
評(píng)定一個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)性能的好壞，可以從其最大制動(dòng)減速度和最小制動(dòng)距離中看出。在本次設(shè)計(jì)中，假定汽車在水平的路面上平直行使，并且不考慮路面附著條件，則此時(shí)制動(dòng)器將產(chǎn)生全部的制動(dòng)力，這時(shí)最大制動(dòng)減速度j=φ0g=0.7g
最小制動(dòng)距離S=13.6τ2 ’+τ2 ‘’2×100+100225.92×0.7g=13.6×0.2+0.2×100+100225.92×0.7×9.8=67m<80m，因此符合要求。
7.2摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算
因?yàn)橛绊懩Σ烈r塊的磨損特性的因素有很多方面，因此在理論上計(jì)算磨損性能極為困難。但試驗(yàn)表明，影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。因此從能量的角度來看，汽車制動(dòng)過程就是將汽車的機(jī)械能（動(dòng)能和勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟⒌倪^程。當(dāng)汽車在緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了汽車的全部動(dòng)能耗散的任務(wù)。此時(shí)，由于制動(dòng)時(shí)間很短，還沒有等到產(chǎn)生的熱量散發(fā)到空氣中就會(huì)被制動(dòng)器吸收，這就會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器的溫度升高，這就是制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則襯片（襯塊）的磨損越嚴(yán)重。對(duì)于盤式制動(dòng)器的襯塊，其單位面積上的能量負(fù)荷比鼓式制動(dòng)器襯片大許多倍，所以制動(dòng)盤的表面溫度比制動(dòng)鼓的高。
各種汽車的總質(zhì)量及其制動(dòng)襯塊的摩擦面積各不相同，因而有必要用一種相對(duì)的量作為評(píng)價(jià)能量負(fù)荷的指標(biāo)。目前，各國常用的指標(biāo)是比能量消散率，即單位時(shí)間內(nèi)襯塊單位摩擦面積耗散的能量，通常所用的計(jì)量單位為Wmm2。比能量耗散率有時(shí)也稱為單位功負(fù)荷，或簡稱能量負(fù)荷。
制動(dòng)器能量耗散率為：
e=δma(v1 2-v2 2)4tA1β (7-1)
t= v1-v2j (7-2)
式中 ma——汽車總質(zhì)量；
δ——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；
v1、v2——制動(dòng)初始速度和終速度（ms）；
t——制動(dòng)時(shí)間；
A——制動(dòng)襯塊摩擦面積；
β——制動(dòng)力分配系數(shù)。
緊急制動(dòng)停車時(shí)，取δ=1，所以
e=mav1 24tA1β (7-3)
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可知，轎車的盤式制動(dòng)器在上述的v1和j的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于6Wmm2。
(7-4)
<6 (7-5)
所以符合要求。
結(jié) 論
制動(dòng)器是保證車輛安全重要部分，從制動(dòng)器出現(xiàn)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，但是對(duì)于大學(xué)生來說，這其中還有這許多知識(shí)值得學(xué)習(xí)。
在設(shè)計(jì)中采用分層設(shè)計(jì)：
（1）確定工作方案和傳動(dòng)原理
查閱相關(guān)資料，了解盤式制動(dòng)系統(tǒng)工作原理，將現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案整理分類，去粗取精，然后通過將各種不同類型制動(dòng)器進(jìn)行對(duì)比分析，最終確定選擇浮鉗盤式制動(dòng)器。
（2）選擇制動(dòng)系統(tǒng)
對(duì)比分析選擇簡單液壓制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)主缸為串聯(lián)雙缸式，制動(dòng)管路分布為X型分布。
（3）確定制動(dòng)器主要零部件參數(shù)
根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)制動(dòng)器主要零部件結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，如制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、制動(dòng)塊等，設(shè)計(jì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，材料選擇符合強(qiáng)度要求。
（4）確定制動(dòng)參數(shù)
根據(jù)公式計(jì)算制動(dòng)力，有效制動(dòng)面積，制動(dòng)主缸和輪缸容積，查閱國家標(biāo)準(zhǔn)，確定油缸直徑和容積，使制動(dòng)器符合要求。
（5）制動(dòng)性能分析
計(jì)算制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離，得出制動(dòng)性能符合標(biāo)準(zhǔn)。
在設(shè)計(jì)中以盤式制動(dòng)器的作用和意義為主線，來確定較為合理方案和參數(shù)，使制動(dòng)器合理性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性得到保證。
參考文獻(xiàn)
【1】劉惟信.汽車設(shè)計(jì)【M】.北京:清華大學(xué)出版社,2001:158-200.
【2】朱永梅,張碩【M】.北京:科學(xué)出版社.2017:12-15.
【3】張金柱.汽車原理與構(gòu)造.彩色版【M】.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016:40-61.
【4】姬小梅.汽車盤式制動(dòng)器的維護(hù)與保養(yǎng)【J】.知識(shí)文庫,2016(15).
【5】成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第六版【M】.化學(xué)工業(yè)出版社,2016:182-184.
【6】陳紀(jì)民.汽車底盤構(gòu)造與維修.第二版【M】.北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2018:32-81.
【7】鮑久圣.pod-盤式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能測試與智能預(yù)測技術(shù)【M】.北京:科學(xué)出版社有限責(zé)任公司,2017,12-17.
【8】劉鴻文.簡明材料力學(xué)【M】.北京:高等教育出版社,1997,254-259.
【9】陳殿云,張淑芬,楊民獻(xiàn).工程力學(xué)【M】.蘭州:蘭州大學(xué)出版設(shè),2003,182-196.
【10】樓君.關(guān)于汽車盤式制動(dòng)器抖動(dòng)分析及改進(jìn)【J】.工程技術(shù):引文版,2016,(12):279-279.
【11】濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版【M】.北京:高等教育出版社,2005:109-111 387-406.
【12】王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn).課程設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】.北京:高等教育出版社,1995:47-49.
【13】侯洪生,王秀英.機(jī)械工程圖學(xué)【M】.北京:科學(xué)出版社,2001:225-333.
【14】徐灝等,新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2016.
【15】羅伯特.諾頓.機(jī)械設(shè)計(jì).第五版【M】.機(jī)械工業(yè)出版社.2016:223-235.
【16】Jens Wahlstrom,Lars Olander,Ulf OlofssonSize.Shape and Elemental Composition of Airborne Wear Particles from Disc Brake Materials[J].Tribol Lett,2010(38)：15-24
【17】A.-L. Cristol-Bulthé, Y. Desplanques, G. Degallaix, Y. Berthier, Mechanical and chemical investigation of the temperature influence on the tribological mechanisms occurring in OMC/cast iron friction contact, Wear 264 (2008) 815-825.
【18】Ellts H A,legeune G V.met
收藏