基于solidworks的汽車盤式制動器的設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙+帶開題報告+文獻綜述+外文翻譯】-clsj07

基于solidworks的汽車盤式制動器的設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙+帶開題報告+文獻綜述+外文翻譯】-clsj07

基于solidworks的汽車盤式制動器的設計

摘要

本設計的標題為基于solidworks的汽車盤式制動器的設計。在充沛理解制動器的構(gòu)造及工作原理的基礎上借助多方面的材料進行設計、論證再選定相干參數(shù)并進行計算確定詳細參數(shù)如下：

制動力分配；前軸制動力Fu1=4486.3 N  后軸制動力 Fu2=9405.2 N

同步附著系數(shù)；=0.7

制動器效能因數(shù)；k=0.6

制動力矩：制動力矩是制動器發(fā)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該車所能遇到的最大附著系數(shù)；制動強度q；車輪有效半徑；汽車滿載質(zhì)量G；汽車軸距L；經(jīng)過計算得出：前輪的制動力矩為Mu1=1358.15 N·m 后輪制動力矩Mu2=497.2 N·m

由以上參數(shù)進行設計計算確定主要零部件尺寸和最后對制動系統(tǒng)功能要求進行校驗，并用solidworks繪制出來制動器零件的基本模型和制動器的裝配總成

關鍵詞：制動性能   solidworks  盤式制動器  

Abstract

The topic of this design for the design of the front wheel brake a intermediate car,this design selects the front disc brakedisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstrate the selected parameters and the calculation to determine the specific parameters are as follows:

The braking force distribution;front axle braking force Fu1=4486.3 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.

The synchronous adhesion coefficient: =0.7

Brake effiency factor:k=0.6

Brake torque:Brake torque is generated by the brake, torque force car to slow down or stop,maximum adhesion coefficient can meet the vehicle ;severity of braking q；the effective radius re;The car loaded with quality G;the vehicle wheelbase L;calculation the front wheel brake toeque Mu1=1358.15 N·m,the rear wheel brake toeque Mu2=497.2 N·m

The design calculation of main parts size and material from the above parameters,the brake system performance requirements of applications,and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.

Keywords： braking performance  solidworks  disc brake

目  錄

第一章 緒論 5

1.1制動系統(tǒng)設計的意義 5

1.2 制動器的發(fā)展歷程 5

1.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應用 6

第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設計原則 8

2.1 汽車制動系功用及分類 8

2.2 盤式制動器的分類與介紹 8

2.3.1 制動效能 10

2.3.2 制動效能穩(wěn)定性 11

2.3.4 制動器的尺寸及質(zhì)量 11

2.3.5 噪音的減輕 11

第三章  制動器設計 12

3.1設計參數(shù) 12

3.2 盤式制動器主要元件 12

3.2.1 制動盤 12

3.2.2 制動塊 14

3.2.3 制動鉗 15

3.2.4 襯塊報警裝置設計 16

3.2.5 摩擦材料 16

3.2.6 制動器間隙及調(diào)整 16

3.3  制動器制動力分配分析 16

3.4 同步附著系數(shù)的選取 17

3．5 制動器效能因數(shù) 18

3．6 制動器制動力矩的計算 18

3.7 制動系統(tǒng)性能要求 19

3．7．2 制動減速度j的要求 19

3．7．3 制動距離S的要求 20

3．7．4 制動力矩的要求 20

3．7．5 對車輪制動器的比能量耗散率的要求 20

3．7．6 對比摩擦力的要求 20

3．7．7  對熱流密度的要求 20

3．7．8 對襯塊吸收功率的要求 20

3．7. 9 對平均摩擦力的要求 20

3．7．10 要求制動能力的熱穩(wěn)定性好 21

3．7．11 操縱輕便 21

3．7．12 緊急制動時踏板力的計算 21

3．7．13 制動踏板行程的計算 21

3．8 摩擦襯片的磨損特性 21

第四章  校核 24

4.1制動器的熱容量和溫升的核算 24

結(jié)論 26

致謝 27

參考文獻 28

附錄 30

結(jié)論 35

參考文獻  36

致謝  38

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開題報告 學生姓名 專 業(yè) 班 級 指導教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 教師自擬課題 課題性質(zhì) 應用設計 課題名稱 基于 汽車盤式制動器的設計 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 一．科學意義和應用前景 隨著工業(yè)技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造業(yè)的生存環(huán)境與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化。消費者對產(chǎn)品的個性化和多樣化提出了更高的要求，導致多批量小訂單的生產(chǎn)模式逐漸增多，制造業(yè)為了提高自己在行業(yè)內(nèi)的競爭力必須 縮短產(chǎn)品的生命周期。根據(jù)市場對工業(yè)制動器產(chǎn)品個性化、多元化的需求，工業(yè)制動器產(chǎn)品的制造模式正朝著以降低產(chǎn)品成本、快速響應客戶的需求方向發(fā)展。工藝設計是工業(yè)制動器制造過程中最重要的環(huán)節(jié)，工藝設計的信息化程度也因此成為決定 汽車 企業(yè)自身的競爭力和市場地位關鍵性因素。以 汽車盤式 制動器為研究對象，開發(fā)能夠滿足其實際工藝設計的參數(shù)化工藝設計系統(tǒng) 。 國內(nèi)外研究概況 (1)我國二十世紀末開始了盤式制動器技術(shù)的研究工作，相對于國外有些滯后。在國家重大項目的支持下，機械制造技術(shù)迅猛發(fā)展，實現(xiàn)了從無到有質(zhì)的飛躍。 二 國內(nèi)機械制造技術(shù)相對比較成熟，應用比較廣泛，但車用盤式制動器技術(shù)才剛剛起步。 三 目前市場上的 盤式制動器 系統(tǒng)大多都是 國外的專利發(fā)明 ， 昂貴 的 造價 很難完全滿足企業(yè)加工制造業(yè)的實際需求。 盡管不同的企業(yè)對 盤式制動器 的功能要求存在很大的差別， 但在相同的行業(yè)中產(chǎn)品在工藝設計方法和管理方法上存在較大的相似性， 三維 推廣和廣泛應用對傳統(tǒng)的工藝設計方式和工藝資源及加工制造產(chǎn)生了極大的影響，基于三維 機械加工工藝設計、工具裝卡設計成為工業(yè)信息化新的需求，因此急切需求開發(fā)基于 相關設計 設計內(nèi)容和預期成果 （具體設計內(nèi)容和重點解決的技術(shù)問題、預期成果 和 提 供 的 形式） 一． 設計內(nèi)容 首先應用三維軟件設計某給定的汽車盤式制動器，然后對制動器模型的尺寸數(shù)據(jù)進行優(yōu)化選型，繪制優(yōu)化選型的二維圖，并進行尺寸標注 二． 預期成果 （ 1）能夠熟練運用二維和三維軟件解決實際工作中的問題 (2)制動器的三維圖和二維圖 (3)撰寫發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠豁? (4)設計說明書 擬采取設計方法和技術(shù)支持 （設計方案、技術(shù)要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 1、通過實習 調(diào)查收集資料 2、利用網(wǎng)絡資源等，查閱相關參考文獻 3、利用 維設計軟件 4、理論分析與實際數(shù)據(jù)相結(jié)合，在學院實驗室進行實物參考 5、積極聽取指導老師的意見和建議 實現(xiàn)本項目預期目標和已具備的條件 （ 包 括 過 去 學習、研究工作基礎，現(xiàn)有主要儀器設備、設計環(huán)境 及 協(xié) 作 條 件等） 一． 主要儀器 某給定汽車發(fā)動機的盤式制動器 二． 設計環(huán)境、 該制動器主要用于某轎車的制動系統(tǒng)上 三． 協(xié)作條件 查閱制動器相關文獻 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 悉課題 據(jù)查閱及計算設計過程 維圖的繪制過程及優(yōu)化過程 理設計說明書 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 1 文 獻 綜 述 2 基于 車盤式制動器設計的文件綜述 摘要： 隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性能良好、制動系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。本說明書首先介紹了汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類，并通過對盤式制動器的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點進行分析。最終進行結(jié)構(gòu)設計并計算設計參數(shù)，提高制動性能。 關鍵詞： 制動、盤式制動器、設計參數(shù)、制動性能 of of in to of of is is in to to of of of ． 課題研究的意義及目的 轎車的構(gòu)設和產(chǎn)出涉及到許多范圍，對構(gòu)設提出了更高的要求。轎車制動相關的系統(tǒng)是轎車行駛的重要系統(tǒng)，其職能的好壞對汽車的正常行駛有著重要影響。跟著轎車的速率和路面境況變 化，須要高效能、長命的制動器。其效能的好壞對轎車的行駛有著巨大影響。 轎車是當代用得最多的交通器材。轎車制動系是轎車底盤上的一個主要系統(tǒng)，目前，汽車所用的制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式制動器和盤式制動器兩大類 。 盤式制動器被普遍使用。但由于為了提高其制動效能而必須加制動增力系統(tǒng)，使其造價較高，故低端車一般還是使用前盤后鼓式。汽車制動過程實際上是一個能量轉(zhuǎn)換過程，它把汽車行駛時產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換為熱能。高速行駛的汽車如果頻繁使用制動器，制動器因摩擦會產(chǎn)生大量的熱量，使制動器溫度急劇升高， 如果不能及時的為制動器散熱，它的效率會大大降低影響制動性能，出現(xiàn)所謂的制動效能熱衰退現(xiàn)象。 它是制約汽車運動的東西，而制動器又是制動部分直接作用轎車的一個部分，因而它是汽車上最重要的安全件。 3 轎車在過程中要多次進行制動，因為制動部分的好壞直接關系到安全，所以制動部分對轎車是十分重要的，改造轎車的制動效能終究是轎車設計制造機構(gòu)的重要任務。 二． 盤式制動器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在，車輛主要還是采用盤式和鼓式制動器的組合形式。雖然盤式制動器的使用經(jīng)濟性現(xiàn)在有所提高，但是與鼓式制動器比起來還是貴得多。當然，氣 壓盤式制動器的性能更優(yōu)越，內(nèi)襯的使用壽命更長，維修間隔和保養(yǎng)技術(shù)也進一步提升。 目前國內(nèi)多以半金屬纖維增強復合摩擦材料應用最為普遍。但一些企業(yè)和地方根據(jù)本身的特點，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工業(yè)大學所承擔的科研項目“替代石棉制品汽車制動摩擦片的研制”中，采用當?shù)氐暮Ｅ菔w維來研制摩擦材料取得初步成功。另外，國內(nèi)還有人研究采用水鎂石做摩擦材料。不同的纖維有不同的優(yōu)缺點，因此研制一種比較符合各種要求的摩擦材料也就成為人們的追求。但不管如何，未來汽車制動摩擦材料必須是環(huán)?；?、安全化、輕量化以及低成本的原則。 在中高級轎車上前后輪都已經(jīng)采用了盤式制動器。不過，時下還有不少經(jīng)濟型轎車采用的還不完全是盤式制動器，而是前盤后鼓式混合制動器（即前輪采用盤式制動器、后輪采用鼓式制動器），這主要是出于成本上的考慮，同時也是因為轎車在緊急制動時，負荷前移，對前輪制動的要求比較高，一般來說前輪用盤式制動器就夠了。當然，前后輪都使用盤式制動器是一種趨勢。在貨車上，盤式制動器也有被采用的，但離完全取代鼓式制動器還有相當長的一段距離。 三．汽車盤式制動器發(fā)展趨勢 現(xiàn)代汽車制動器的發(fā)展起源于原始的機械控制裝置，最原始的制動控制只是駕駛 員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，那時的汽車重量比較小，速度比較低，機械制動已經(jīng)能夠滿足汽車制動的需要，但隨著汽車自身重量的增加，助力裝置對機械制動器來說越來越顯得非常重要 ,從而開始出現(xiàn)了真空助力裝置。另外，近年來則出現(xiàn)了一些全新的制動器結(jié)構(gòu)形式，如磁粉制動器、濕式多盤制動器、電力液壓制動臂型盤式制動器、濕式盤式彈簧制動器等。 在汽車安全標準不斷強化的背景下，乘用及商用車制動系統(tǒng)開始向盤式制動器過渡，制動器 |電磁制動器 |液壓制動器同時 開始由中高級乘用車向經(jīng)濟型乘用車及商用車普及。此外，隨著 外資系制造商向中國的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移及民族系制造商研發(fā)事業(yè)取得進展，技術(shù)性更高的氣壓盤式制動器、 量產(chǎn)體制建設也不斷向前發(fā)展制動器發(fā)展作為消費者安全系數(shù)4 息息相關零部件在未來汽車零部件發(fā)展的歷程中占據(jù)舉足輕重的位置。 參考文獻 [1]柳作民主編．最新國際汽車制動法規(guī)匯編 [S]．中國汽車工程學會制動專業(yè)委員會全國汽車標準化技術(shù)委員會制動分會， 1997 [2] 余志生 第 4 版 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 [3] 齊志鵬主編．汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修 [M]．北京：人民郵 電出版社， 2002 [4] 孟少農(nóng) 機械工業(yè)出版社 5]張靜雙，吳永梅，巍義，懂士琦，朱天燕 2004 [6]劉延安，賴源生，鄧兆祥，方凱，朱攀 2000 [7]張元濤，饒磊，李其治，夏圓，杜家新 2008 [8]李永亮，侯俊，劉楓，王紅俠，費黃霞 2006 [9]魯?shù)婪?M]機械工業(yè)出版社 ,1985 [10]汽車的制動性能 [M] 清華大學出版社 ,2004 [11]吳宗澤 冊 . 第 1 版 [M]機械工業(yè)出版社， 2004 [12]陳立中 M]吉林工業(yè)大學出版社 1994 [13]付百學 M]2007 [14]鄧兆詳 ,楊善臣 J]2003 [15]趙凱輝 ,魏朗 ,余強等 J]2010 5 [16]杜家熙 ,沈宏 ,張萬琴 J]2010 [17]李紫輝 ,董欣 ,房長江 汽車制動器支架加工仿真設計 [J] ,2007,07 6 7 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日 摘要 本設計的標題為基于 汽車盤式制動器的設計。在充沛理解制動器的構(gòu)造及工作原理的基礎上借助多方面的材料進行設計、論證再選定相干參數(shù)并進行計算確定詳細參數(shù)如下： 制動力分配；前軸制動力 后軸制動力 同步附著系數(shù)；0?=動器效能因數(shù) ； k=動力矩： 制動力矩是制動器發(fā)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該車所能遇到的最大附著系數(shù) ? ；制動強度 q；車輪有效半徑 汽車滿載質(zhì)量G；汽車軸距 L；經(jīng)過計算得出：前輪的制動力矩為 · m 后輪制動力矩 · m 由以上參數(shù)進行設計計算確定主要零部件尺寸和最后對 制動系統(tǒng)功能要求 進行校驗，并用 制出來制動器零件的基本模型和制動器的裝配總成 關鍵詞： 制動性能 盤式制動器 he of of a is of of to to as . 0?=k=is by to or ;of q； he ;;·m,·m of of to D 華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 目 錄 第一章 緒論 ..................................................................................................................................... 5 ........................................................................................................ 5 動器的發(fā)展歷程 ........................................................................................................... 5 內(nèi)汽車盤式制動器的應用 ........................................................................................... 6 第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設計原則 ................................................................................................. 8 車制動系功用及分類 .................................................................................................... 8 式制動器的分類與介紹 ................................................................................................ 8 動效能 ...................................................................................................................... 10 動效能穩(wěn)定性 ........................................................................................................... 10 動器的尺寸及質(zhì)量 ................................................................................................... 10 音的減輕 ................................................................................................................... 11 第三章 制動器設計 ..................................................................................................................... 12 計參數(shù) ........................................................................................................................... 12 式制動器主要元件 ...................................................................................................... 12 動盤 ................................................................................................................... 12 動塊 ................................................................................................................. 14 動鉗 ................................................................................................................... 15 塊報警裝置設計 ............................................................................................... 16 擦材料 ............................................................................................................... 16 動器間隙及調(diào)整 ............................................................................................... 16 制動器制動力分配分析 ................................................................................................ 16 步附著系數(shù)的選取 ...................................................................................................... 17 3． 5 制動器效能因數(shù) ........................................................................................................... 18 3． 6 制動器制動力矩的計算 ............................................................................................... 18 動系統(tǒng)性能要求 ......................................................................................................... 19 3． 7． 2 制動減速度 ..................................................................................... 19 3． 7． 3 制動距離 ......................................................................................... 20 3． 7． 4 制動力矩的要求 ............................................................................................. 20 3． 7． 5 對車輪制動器的比能量耗散率的要求 ......................................................... 20 3． 7． 6 對比摩擦力的要求 ......................................................................................... 20 3． 7． 7 對熱流密度的要求 ....................................................................................... 20 3． 7． 8 對襯塊吸收功率........................................................................... 20 3． 7. 9 對平均摩擦力 .......................................................................... 21 3． 7． 10 要求制動能力的熱穩(wěn)定性好 ....................................................................... 21 3． 7． 11 操縱輕便 ....................................................................................................... 21 3． 7． 12 緊急制動時踏板力的計算 ........................................................................... 21 3． 7． 13 制動踏板行程的計算 ................................................................................... 21 3． 8 摩擦襯片的磨損特性 ................................................................................................... 22 第四章 校核 ................................................................................................................................. 24 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 動器的熱容量和溫升的核算 ....................................................................................... 24 結(jié)論 ................................................................................................................................................ 26 致謝 ................................................................................................................................................ 27 參考文獻 ......................................................................................................................................... 28 附錄 ................................................................................................................................................ 30 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 35 參考文獻 ………… ...…………………………………………………………… 36 致謝 ……………………… .……………………………………………………… 38 附錄： …………………………… .……………………………………………… ..、總裝配模型 2、各零件模型 3、總裝配模型爆炸視圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 5 第一 章 緒論 動系統(tǒng)設計的意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用的最多最廣泛也是最便利的交通運輸工具。汽車底盤上的一個重要系統(tǒng)就是汽車制動系，他是制約汽車運動的存在。而制動器又是制動系統(tǒng)中直接作用制約汽車運動的一個重要裝置是汽車上最關鍵的安裝。汽車的制動功能能間接影響汽車的行駛安全。隨著公路業(yè)的開展和車流密度的日益增大人們對安全性、牢靠性要求越來越高為保障人身和車輛平安、必須為汽車裝備非?？煽康膭x車系統(tǒng)。 經(jīng)過查閱相干的材料，應用專業(yè)根底實踐和專業(yè)常識進行部件的設計計算和構(gòu)造設計使其完成以下要求：具備足夠的制動效 能以保障汽車的安全性；同時在材質(zhì)的使用上應盡量應用對環(huán)境無害的材料 [1]。 動器的發(fā)展歷程 制動器分車輪制動器和中央制動器兩種，后者制動傳動軸或變速器輸出軸。因為中央制動器在應急制動時可能形成傳動軸超載，如今大多數(shù)車在后輪制動器上附加手動機械式驅(qū)動機構(gòu)使之兼起駐車制動及應急制動時用 [2]。 從耗散能量的形式分制動器有摩擦式液力式電磁式及渦流式。 人們曾經(jīng)把全息照相引入到制動器的振動和噪聲研討中并取得了大批的碩果。全息照相技術(shù)向人們展現(xiàn)了制動過程中振動的真實狀態(tài)，使得樹立與實踐相結(jié)合 的振動的數(shù)學模型成為了現(xiàn)實。這些都對制動盤的設計和分析提供了基礎。 在對汽車進行剖析、整合和檢測時須要給出系統(tǒng)的動態(tài)特性。此時理論系統(tǒng)應該尚未實現(xiàn)，或許處于環(huán)保性、技術(shù)性等要素的顧慮沒法通過實驗進行考證往往須要借助于系統(tǒng)仿真來完成這一研究。簡而言之系統(tǒng)仿真是指使用計算機來運轉(zhuǎn)仿真模型模擬實踐系統(tǒng)的運行形態(tài)及隨時間變更的進程并經(jīng)過對仿真運行過程的查看和統(tǒng)計得出被仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果參數(shù)和總體特性以此來推斷和預計真實系統(tǒng)的實際參數(shù)和實際功能。 采用仿真方法研究汽車的各項性能時需對汽車作適當?shù)暮喕缓髴煤喕Ｐ驼?開設計剖析。伴著水平簡化的變化一定會使設計結(jié)果與現(xiàn)實狀況之間存在一些程度的差距。汽車系統(tǒng)是很復雜的，對其整車、零部件以及各總成的數(shù)據(jù)模型和力學模型進行分析模擬同時要確保一定的精確性，所需要的計算是很大的，這在很大程度上體現(xiàn)了計算和處理能力。 隨著計算機軟硬件對數(shù)據(jù)的處理能力有了天翻地覆的提高和技術(shù)日新月異北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 的發(fā)展，計算機仿真技術(shù)普遍地用于汽車的研發(fā)和設計制造中。虛擬樣機技術(shù)為處理制動器振動的主要誘因的技術(shù)問題，迅速成為的一種方便、高效的方法 [3]。 內(nèi)汽車盤式制動器的應用 合資企業(yè)的引進國外 先進技術(shù)的進入汽車上采使用盤式制動器配置逐漸在我國造成規(guī)模是隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的開展開始的。特別是轎車工業(yè)的開展，在改善乘車者的舒適性、完善整車性能、尊重人們不斷提高的生活物質(zhì)要求、保護安全、改善生活環(huán)境條件等方面都發(fā)揮了很大的功用。 (1) 在轎車、微型車、輕卡、 從經(jīng)濟與適用的角度考慮通常采用了混合的制動方式即前車輪盤式制動后車輪鼓式制動。廠家為了減去成本采用了前輪盤式制動后輪鼓式制動的混合裝配方式是由于轎車在制動過程中一般慣性的作用前輪的負荷通常占汽車全部重量的 70%～ 80%導致前 輪制動壓力要比后輪大很多。這類前制動器以液壓盤式制動器為主，為采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動力源，后制動器與液壓式雙泵雙作用缸制動蹄相結(jié)合。采用前盤后鼓式混合制動器這完全是出于成本上的考慮也是基于汽車在緊急制動時軸荷前移對前輪制動效能的要求比較苛刻。目前采用混合制動器轎車 (如夏利、吉利、南京依維柯、神龍富康、上海華普、捷達、長安之星、江鈴、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順、東風小霸王、瑞風 )。 2007年我國共產(chǎn)此類車計 130萬輛以上。前后輪都用盤式制動器是大勢所趨，尤其是隨著高速公路等級的提高、乘車品質(zhì)的提高甚至是國家安全法規(guī)的強制施行。 (2) 在大型客車上：氣壓盤式制動器技術(shù)規(guī)范的集成性、明顯可靠性、總體良好具備創(chuàng)新性和產(chǎn)品技術(shù)先進性。盤式制動器用于大型公交車在歐美國度自上世紀 90年代便已使用。盤式制動器至 2000年已經(jīng)成為歐美國家城市公交車的標準。我國從 1997年開始在客車和貨車上使用防抱死 2004年 7月 1日交通部要求在 7～ 12米高Ⅱ型客車上 應該裝備后國產(chǎn)盤式制動器所以開始普及。長沙公交電車公司、深圳公交、廣州公交、武漢公交、上海公交等公司全部在應用為客車裝配的氣壓盤式 制動器。宇通公司 2004年自制底盤部份是由二汽在 0000多套，盤式制動器的客車的使用率已占一半多；宇通公司最大的氣壓盤式制動器橋合作商二汽東風車橋用 000套以上。一汽 2004年供了 2000多臺其中帶盤式制動器占宇通公司每年客車底盤 3000多臺一半以上。宇通公司市場前景較好利潤附加值很高的車型如一汽客底使用 411噸420后橋裝在 6100高端客車上； 7噸盤式前橋與 13噸 435后橋配裝在 6120豪 華客車上等等。江蘇金龍客車的 7客車客車使用湖橋供帶盤式制動器的車橋北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 2004年大概在 5500臺。國際有名的大型廠家比如廈門金龍客車 10客車以上客車、丹東黃?？蛙?10客車、安徽凱斯鮑爾等等均已在批量制造帶盤式制動器的豪華客車。 (3) 重型汽車方面：現(xiàn)作為重型汽車行業(yè)應用型新技術(shù)擁有很多的運用前景氣壓盤式制動器的現(xiàn)已屬成熟產(chǎn)品。 2004年 3月完成了對氣壓盤式制動器總成的開發(fā)的紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中取得領先。 2006年元月份將 上由中國重汽卡車事業(yè)部在改設計和改裝卡車底盤的過程中在橋箱事業(yè)部合作下成功達成。令整車廠及客戶困擾已久的先進鼓式制動器制動嘯叫、頻繁制動時制動蹄片易磨損、雨天制動效能降低等一系列 難題氣壓盤式制動器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功連接解決了。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設計原則 車制動系功用及分類 功用 (1) 使汽車減速直至停止； (2) 使汽車下坡時不至超過一定速度； (3) 使汽車能可靠地停放在斜坡上 。 盤式制動器基本分為三類： (1) 多片全盤式制動器； (2) 固定卡盤式制動器； (3) 浮動卡盤式制動器 。 式制動器的分類與介紹 按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)盤式制動器可分為鉗盤式和全盤式。按制動鉗結(jié)構(gòu)形式分鉗盤式制動器可分為固定鉗盤式和浮鉗盤式。 浮鉗盤式制動器結(jié)構(gòu)如圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 圖 定鉗盤式制動器 圖 鉗盤式制動器 車橋 活塞 制動鉗 制動盤 車橋 活塞 制動鉗 制動盤 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 動效能 制動器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩 稱為制動器效能。常用一種稱為制動器效能因素的無因次指標進行評價。制動器效能因素定義為在制動鼓或盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。 就鉗盤式制動器而言 如 圖 示兩側(cè)制動塊尺寸對制動盤壓緊力 動盤之間兩個作用半徑上所受摩擦力為2 ?此外 以鉗盤式制動器效能因素為： 2/2 / ???(式中 顯然有 ? 動效能穩(wěn)定性 制動效能穩(wěn)定性取決于其效能因數(shù) dk/而 響摩擦系數(shù)的因數(shù)除摩擦副材料外主要是摩擦副表面溫度和水濕程度其中經(jīng)常起作用的是溫度因而制動器熱穩(wěn)定性尤為重要。從上面分析可知盤式制動器效能穩(wěn)定。 所以應效能因數(shù) k對 型式還要摩擦材料有好的抗衰退性和恢復性還應使制動盤（鼓）有足夠的熱容量及散熱能力。 動器的尺寸及質(zhì)量 隨著車速的提高行車穩(wěn)定性就很重要這就導致了輪胎尺寸要小 為保證足夠制動力矩往往制動器難以以在輪轂內(nèi)安裝這就要求設計若在小型化輕量化的前提下通過精心設計達到所需制動力矩。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 圖 音的減輕 制動噪聲大致分為兩種低頻（ 1 高頻（ 1低頻主要是制動盤或鼓共振所導致 [25]。 摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素輸入壓力溫 度也有影響。在制動器設計中可用某些結(jié)構(gòu)消除特別是低頻噪聲不過應注意到這些措施有可能導致制動力矩下降和踏板行程損失加大等副作用 [26]。 0 華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 第三章 制動器設計 計參數(shù) 本次設計參數(shù) 如下。 整車質(zhì)量： 空載： 1650 載： 2025 心位置： 空載： a=094.8 b=642.2 載： a= b=心高度： 空載： 00 載： 50 距： L=2737 距： 輪 距 1585/1587 /后） 最高車速： 180 km/h 車輪工作半徑： 390 轂尺寸： 7V 輪轂直徑： 431.8 缸直徑： 54 胎： 225/55 式制動器主要元件 動盤 盤式制動器的制動盤有兩個主要部分：輪轂和制動表面。輪轂是安裝車輪的部位內(nèi)裝有軸承。制動表 面是制動盤兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細為制動摩擦塊提供摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)另一側(cè)朝向車輪中心稱為內(nèi)側(cè)。 按輪轂結(jié)構(gòu)分類制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中輪轂與制動盤的其余部分鑄成單體件。 另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個獨立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過輪轂再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優(yōu)點是制動盤便宜些。制動面磨損超過加工極限時能很容易更換。 本設計采用的是第二種型式。 制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，鉗盤式制動器用禮帽形結(jié)構(gòu)其圓柱部分長度取決與布置尺寸為了改善冷卻有的鉗盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風槽的雙層盤可大大增加散熱面積但盤的整體厚度較大由于此次設計的車型屬于中級轎車所以設計時選擇北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 帶有通風口制動盤式設計方案。 制動盤用添加 的合金鑄鐵制成。制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力而且承受著 熱負荷。為了 改善冷卻效果鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積降低溫升約 20％～ 30％但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通 風槽的轎車制動盤其厚度約在 l0 13 間。本次設計采用的材料為 (1) 制動盤直徑 D 制動盤直徑 D 希望盡量大些這時制動盤的有效半徑得以增大就可以降低制動鉗的夾緊力降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑 選擇為輪毅直徑的 70%～ 79%，總質(zhì)量大于 2 t 的車輛應取其上限。通常制造商在保持有效的制動性能的情況下盡可能將零件做的小些輕些。輪輞直徑為 17英寸又因為M=2025 在本設計中，制動盤直徑為： D=70%～ 79% 17 ? 01～ D=340 示。 圖 動盤 (2) 制動盤厚度 h 為使質(zhì)量不致太大制動盤厚度應取得適當小些 ;為了降低制動工作時的溫升制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的而為了通風散熱可以在制動盤的兩工作面之間鑄出通風孔道。通風的制動盤在兩個制動表面之間鑄有冷卻葉片 。 車輪轉(zhuǎn)動時盤內(nèi)扇形葉片的選擇了空氣循環(huán)有效的冷卻制動。通常實心制動盤厚度為 l0 20 有通風孔道的制動盤厚度取為 20 50 030 在本設計中選用 通風制動盤 式制動盤 2 圖形如如圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 圖 動盤 (3) 摩擦襯塊外半徑 1 推薦摩擦襯塊外半徑 1的比值不大于 在本設計中取外半徑為 65 內(nèi)半徑 10 (4) 內(nèi)通軸直徑 初選為 65 (5) 摩擦襯塊工作面積 A 摩擦襯 塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在 1.6 2 3.5 2 A< 本次 取襯塊的夾角 ? 為 70°。摩擦襯塊的 工作面積 A： 2122 ?????? 取 369 ㎝2 動塊 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成兩者直接壓嵌在一起。制動塊背板由鋼板制成。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達極限時的警報裝置以便及時更換摩擦襯片。 初選摩擦片厚度為 10 作三維圖如圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 圖 動塊 動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵 370— 12或球墨鑄鐵 18制造制動鉗體應有高的強度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸也有將單獨制造的油缸 裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的活塞的開口端部切成階梯狀形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。活塞由鑄鋁合金或鋼制造制動鉗體形態(tài)如圖 圖 動鉗體 a 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 圖 動鉗體 b 塊報警裝置設計 摩擦片的最大磨損厚度為 7 而起到了報警的作 用 。 擦材料 制動摩擦材料應具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)抗熱衰退性 能好不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好吸水率低有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動時不產(chǎn)生噪聲和不良氣味應盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。本次選取以是棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑調(diào)整摩擦性能的填充物（由無機粉末及橡膠聚合樹脂等配成為石磨）等混合而成。初選時摩擦系數(shù)選擇為 f= 動器間隙及調(diào)整 制動鼓與摩擦襯片之間或制動盤與摩擦襯片之間在未制動的狀態(tài)下應有工作間隙以保證制動鼓 (制動盤 )能自由轉(zhuǎn)動。一般鼓式制動器的設定間隙為 0.5 式制動器的為 0.3 側(cè) 此間隙的存在會導致踏板或手柄的行程損失因而間隙量應盡量小?？紤]到在制動過程中摩擦副可能產(chǎn)生機械變形和熱變形因此制動器在冷卻狀態(tài)下應有的間隙應通過試驗來確定。在本設計中：盤式制動器取間隙為 0.2 制動器制動力分配分析 對于一般汽車而言根據(jù)其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素當制動器制動力足夠時制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況： (1) 前輪先抱死拖滑然后后輪抱死拖滑。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 (2) 后輪先抱死拖滑然后前輪抱死拖滑。 (3) 前、后輪同時抱死拖滑。 所以前、后制動器制動力分配將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度是設計汽車制動系必須妥善處理的問題。 步附著系數(shù)的選取 通過對汽車的受力分析可知制動時前后輪同時抱死對附著條件的利用制動時汽車的方向穩(wěn)定性等均有利此時的前后輪制動器制動力 在任何附著系數(shù) ? 的路面上前后輪同時抱死的條件是：前后輪制動器制動力之和等于附著力；并且前后輪制動器制動力分別等于各自的附著力即： G? ( ( (圖 力分析圖 查 表得空載時前軸載荷占車重的 60%后軸占 40%滿載時前軸載荷占車重的 55%后軸占 45% 由力矩平衡知 ? ?0 (其中： G —— 重力 前后制動力 地面對前后輪法向反作用力 前后制動器的理想制動力的分配關系式為 ? ?? ?1122 2///421 ??? (其中 L—— 軸距； 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 a—— 汽車質(zhì)心距前軸距離； b—— 汽車質(zhì)心距后軸距離 ? —— 附著系數(shù) 現(xiàn)在不少汽車的前后制動器制動力之比為一固定值常用前制動力與總制動力之比來表明分配比例稱為制動器動力分配系數(shù)用β表示即： F /1?? (式中 汽車制動器總制動力所以 1 /β ( 若用 （ 一直線通過坐標原點且其斜率為： ? ? ??? /1 ?? (將 (3入 (3 ) ? ?? 因為所設計的轎車制動器為輕型轎車的盤式制動器而現(xiàn)代轎車的行使狀況較好特別是高級公路的高速要求同步附著系數(shù)可選大些在此選取0?=代入數(shù)據(jù)得 分配系數(shù) β = β =u= ( ( ? G 2025 ? (由 (9、 10、 11)得 3． 5 制動器效能因數(shù) 制動器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩稱為制動器效能因數(shù)（ 表示其效能 因數(shù)為 k=2f。 如前節(jié)的分析所知： 在假設的理想條件下計算制動器的制動力矩取 f=際。 k=． 6 制動器制動力矩的計算 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： eg ? )( 1m a ? (式中： ? ：該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q：制動強度； 車輪有效半徑 ； ：后軸最大制動力矩； G：汽車滿載質(zhì)量； L：汽車軸距； 其中 q=? )( 0??? = (?? ?= (后軸= ???=· m 后輪的制動力矩為 =· m 前軸= ? = · m (前輪的制動力矩為 =· m 動系統(tǒng)性能要求 對制動系統(tǒng)的要求有： 足夠的制動能力包括行車制動和駐車制動； 行車 制動至少有兩套獨立的驅(qū)動器的管路；用任意制動速度制動汽車都不應喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性；防止水和污泥進入制動器工作表面； 要求制動能力的熱穩(wěn)定性好；操縱輕便。 3． 7． 2 制動減速度 j 的要求 制動系的作用效果可以用最大制動減速度及最小制動距離來評價。 假設汽車是在水平的堅硬的道路上行駛并且不考慮路面附著條件因此制動力是由制動器產(chǎn)生。此時 )/(? 總 (式中 總M—— 汽車前、后輪制動力矩的總合。 總M= 21 M ? =· m 31.8 m 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 20 m—— 汽車總重 m=2025 入數(shù)據(jù)得 j=7.6 m/轎車制動減速度應在大于 5 m/所以符合要求。 3． 7． 3 制動距離 S 的要求 在勻減速度制動時制動距離 S=1/） V+ (式中 消除制動盤與襯塊間隙時間，取 0.1 s 制動力增長過程所需時間，取 0.2 s V=30 km/h 故 S=1/） 30+ 302 /(m 轎車的最大制動距離為： 2 /150 30+302 /150=9 m S<以符合要求。 3． 7． 4 制動力矩的要求 設計的制動器的制動力矩應足夠滿足其實際所需的力矩。 3． 7． 5 對車輪制動器的比能量耗散率的要求 輕型轎車制動減速度取 此時比能量耗散率不得大于 6.0 w/ 3． 7． 6 對比摩擦力的要求 根據(jù)有關文獻規(guī)定對鼓式制動器而言在 時 2/48.0 但對盤式制動器而言可取大些。 3． 7． 7 對熱流密度的 要求 熱流密度一般不能大于 41 3． 7． 8 對襯塊吸收功率 要求 kw/h 防止制動盤出現(xiàn)熱衰退。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 21 3． 7. 9 對平均摩擦力 f 要求 f 480 3． 7． 10 要求制動能力的熱穩(wěn)定性好 汽車下長坡連續(xù)和緩制動都可能由于制動器溫度過高而導致摩擦系數(shù)降低這稱為熱衰退。制動器衰退后經(jīng)過一段時間制動的緩和由于溫度下降和摩擦材料表面得到磨合其制動能力可從新恢復。 3． 7． 11 操縱輕便 緊急制動只占制動總數(shù)的（ 5～ 10） %最大制動踏板力只允許比離合器踏板大。最大踏板力一般為 500 N（轎車）～ 700 N（貨車）。手柄拉力在應急制動時以不大于 400～ 500 車制動不應大于 500 N（轎車）～ 700 N（貨車）。 3． 7． 12 緊急制動時踏板力的計算 踏板力： ?? 10p ?????? F (其中：操縱機構(gòu)傳動比 7~4取 5動主缸直徑 8 管路中油壓 p＝ 真空助力器的增力倍數(shù) k＝ 4~6取 k＝ 5。 效率 η ＝ η ＝ 7~4 62 ??????? ? 可見踏板力符合法律要求（ 350~550范圍）。符合法律的要求。而且操縱較為輕便。 3． 7． 13 制動踏板行程的計算 制動踏板工作行程 ? ?02010 ??? ??? pp (其中： 操縱機構(gòu)傳動比）取 4~ 7；主缸活塞行程： 械設計手冊》（五）。第七章液壓缸。表 a=25 主缸推桿與活塞間隙： ?01?0.2 主缸活塞空行程： ?02?2 則得制動踏板行程為（ 4~ 7） ? （ 25 .2 =190.4 華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 22 法規(guī)要求不大于 150～ 200 3． 8 摩擦襯片的磨損特性 汽車的制動過程是將其機械能（動能、勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸 散到大氣中致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴重。 (1)比能量耗散率 比能量耗散又稱為單位功負荷或能量負荷它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量 [38]。 雙軸汽車的單個前輪制動器的比能量耗散率為 ? ? 14/22211 a ?? ?? (? ? 21 ?? (式中 δ —— 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) δ =1； 汽車總質(zhì)量； 算時轎車取 27.8 m/s， j —— 制動減速度計算時取 j = t —— 制動時間按下式計算 ??? 前制動襯片的摩 擦面積； β —— 制動分配系數(shù)。 則 1211 ???????? ?a =w/轎車盤式制動器的比能量耗散率應不大于 6.0 w/能量耗散率過高不僅會加速制動襯片 (襯塊 )的磨損而且可能引 起制動鼓或盤的龜裂。 (2) 比滑磨功 損和熱的性能指標可用襯片在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功（設車輛的動能都消耗在制動器的滑磨功上）即比滑磨功 ][2 2 m a x ?? (北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 23 式中： 車總質(zhì)量； ?A ：車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積 初選 70 2?A 21 22 ? 2 23693702 ??? =1478 180 km/h=50 m/s； [許用比滑磨功轎車取 1000 J/ 1500 J/ 4782 5016502? ?=～ 1500 J/ 故符合要求。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 24 第四章 校核 動器的熱容量和溫升的核算 應核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： ?? )( (式中 ： 制動盤的總質(zhì)量；初選0 kg — 與制動盤相連的受熱金屬件 (如輪轂、輪輻、輪輞、制動鉗 體等 )的總質(zhì)量；初選 30 kg — 制動盤材料的比熱容對鑄鐵 482 J／ (K)對鋁合金 c=880 J／ (K)； 482 J/(K) — 與制動盤相連的受熱金屬件的比熱容； =482 J/ (K) t? —— 制動鼓 (盤 )的溫升 (一次由 20 km/h 到完全停車的強烈制動初選 t? =14℃ 溫升不應超過 15℃ )； ? ? 3 3 7 4 0 014304 8 2204 8 2)( ???????? J L—— 滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能因制動過程迅速可以認為制動生成的熱能全部為前、后制動器所吸收并按前、后軸制動力的分配比率分配給前、后制動器即 ?221 ()1(222 ??? aa ( 式中 — 滿載汽車總質(zhì)量； 2025 — 汽車制動時的初速度可取 20 m/s； ? —— 汽車制動器制動