畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目： 某輕型貨車鼓式
制動器的設(shè)計
系 別：
專業(yè)班級：
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
職 稱： 副教授
年 三 月 三十一 日
摘要
鼓式制動器也可以稱作塊式制動器，是通過張力的作用讓制動蹄張開，使制動片和制動鼓接觸產(chǎn)生摩擦力達(dá)到制動的效果。
在現(xiàn)代汽車上，制動系統(tǒng)是保證汽車在各個工況下的行車安全、穩(wěn)定等各項因素的保證。制動系統(tǒng)伴隨著汽車的問世也開始被不斷開發(fā)和改進(jìn)，制動器是制動系統(tǒng)的主要部件，本設(shè)計介紹了制動器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)；以實際制動器為參考對制動器的方案進(jìn)行理論論證和選擇；對制動器結(jié)構(gòu)和制動器主要參數(shù)進(jìn)行計算和選擇；同時也涉及到制動器設(shè)計的計算和主要零件的建議分析。并在最后完成制動器的裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：鼓式制動器，制動蹄片，制動系統(tǒng)
Abstract
Drum brake can also be called a block brake, By the effect of tension for brake shoe is open, Make brake and brake drum contact friction braking effect.
In modern cars, The braking system is to ensure a safety car under various conditions、stable, etc. The guarantee of the various factors, The braking system with car was also begins to be continuously develop and improve, Brake is a major part of the braking system, The design of brake are introduced working principle and basic structure, Refer to the actual brake,Brake scheme argumentation and choice,Calculation and selection of brake main parameters and structure, At the same time, It's also about The calculation of the brake design and Analysis and suggested that the major parts.In the last complete brake assembly drawing and part drawing.
Keywords: Drum brakes, Brake shoe, The braking system
目錄
1 緒論 1
1.1 制動器的概述 1
1.2 制動器現(xiàn)狀 3
1.3 課題背景及主要任務(wù) 5
2 方案分析 6
2.1 汽車總體參數(shù)的選擇 6
2.1.1 軸數(shù) 6
2.1.2 驅(qū)動形式 6
2.1.3 布置形式 6
2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 6
2.2.1 質(zhì)量系數(shù) 6
2.2.2 汽車總質(zhì)量 7
2.2.3 載荷分配 7
2.3汽車主要數(shù)據(jù)的確定 8
2.3.1 質(zhì)心高度 8
2.3.2 軸距 8
2.2 結(jié)構(gòu)形式選擇 9
2.2.1 領(lǐng)從蹄式制動器 11
2.2.2 雙領(lǐng)蹄式制動器 16
2.2.3 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 16
2.2.4 雙從蹄式制動器 17
2.2.5 單向增力式制動器 18
2.2.6 雙向增力式制動器 18
2.3 制動鼓方案確定 19
3 制動器參數(shù)選擇 20
3.1 制動器制動力分配系數(shù) 20
3.2 同步附著系數(shù) 27
3.3 制動器最大制動力矩 27
4 制動器的設(shè)計計算 29
4.1 結(jié)構(gòu)參數(shù) 29
4.1.1 制動鼓內(nèi)徑D 29
4.1.2 摩擦襯片寬度b和包角 30
4.1.3 摩擦襯片起始角 31
4.1.4 制動器中心到張力作用線的距離e 31
4.1.5 制動蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c 32
4.1.6 襯片摩擦系數(shù)f 32
4.2 固定凸輪式（S型凸輪）汽式制動器的制動效能因數(shù)BF的計算 32
4.3 制動力的校核 33
4.3.1 制動器所能殘生的制動力計算 34
4.3.2 制動器所需的制動力 35
4.4 制動蹄片上的制動力矩 36
4.5 磨損特性計算 40
4.6 行車制動效能計算 41
4.7 駐車制動計算 43
5 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 45
5.1 摩擦材料 45
5.2 制動鼓 45
5.3 制動蹄 46
5.4 制動底板 47
5.5 制動蹄的支承 47
5.6 制動器間隙 47
結(jié) 論 49
參考文獻(xiàn) 50
致謝 51
附錄 52
1 緒論
1.1制動器的概述
汽車制動器對于車子本身有著不可缺少的地位，汽車制動的作用就是使車輛在行車中達(dá)到減速甚至停下來的效果，同時也能夠讓正在下坡的車子保持穩(wěn)定速度?；蛘呖梢允轨o止的汽車保持不動[1]。目前，車上采用的制動器結(jié)構(gòu)中，在實際的應(yīng)用中可以分為鼓式和盤式兩種，鼓式在汽車的應(yīng)用比較廣泛，內(nèi)張和外束成為了主要的歸類。鼓內(nèi)的起到摩擦作用的面是內(nèi)張型的制動鼓的工作面，外束制動鼓和內(nèi)張不僅從意義上有所不一，結(jié)構(gòu)也有所不同，是以圓柱面的外面一面為工作面。盤式的制動片人們把它比喻成蝶狀，所以也有人把它稱為碟式[2]。它的控制路是一般通過液壓來進(jìn)行操作的，制動系統(tǒng)由傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)組成。制動盤隨車輪一起轉(zhuǎn)動，它在機(jī)構(gòu)上固定著分泵，摩擦片依照機(jī)械的方式固定在盤上面。油管傳送也壓力到分泵，摩擦片受到力的作用，按照軌道向制動盤方向壓緊。由于表面發(fā)生接觸就能產(chǎn)生力，而產(chǎn)生制動。
按照控制能量的傳輸方式，機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電氣式等稱為分類的主流[2]。其中液壓式和氣壓式制動系統(tǒng)是當(dāng)前最主流的車輛制動系統(tǒng)。液壓制動有很多不足，比如在行車過程中，制動器隨著使用的時間變長會變熱，制動液受熱后易液化成氣體。在管路中形成氣泡，這樣的結(jié)果就是影響了液壓的傳輸。從側(cè)面影響到制動系統(tǒng)的效能。嚴(yán)重時甚至完全失效。氣壓式制動器的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，由空壓機(jī)、制動閥等裝置，這樣的結(jié)構(gòu)使制動器顯得笨重、輪廓在有限條件的影響下變大、造價高偏高。管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，而且不論是否制動，氣泵都要隨著發(fā)動起運(yùn)轉(zhuǎn)，這會對發(fā)動機(jī)帶來不必要的消耗，工作滯后時間也稍長等等。
1902年，鼓式制動器在早期的馬車上已經(jīng)有所使用，到1920年工業(yè)發(fā)展相對進(jìn)步后，才逐漸運(yùn)用到汽車上。設(shè)計師考慮到多種因素，如今也如愿以償讓內(nèi)張式鼓式制動器成為了主流制動器。它的制動塊(剎車蹄)位于制動輪內(nèi)側(cè)，在剎車的時候，制動器蹄片受到張力作用，推開制動塊。制動塊和內(nèi)壁接觸以后產(chǎn)生相對摩擦，而產(chǎn)生制動力，進(jìn)而達(dá)到剎車的目的。
由于力的作用方式和安裝條件等原因，鼓式制動器在制動效能和散熱性都不比盤式制動器好[2]。有于摩擦片材料的原因，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性也不佳。行車在不同路況下時，制動力的變化有些大，不易于調(diào)整和控制。由于安裝空間和工作環(huán)境的原因，導(dǎo)致其散熱性一直是人們頭痛的問題。長時間使用時，制動過程中產(chǎn)生大量的熱量。制動塊和輪鼓在高溫中工作，較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，這會讓制動器產(chǎn)生制動衰退和抖動現(xiàn)象，制動效率也會隨著變化受到影響。另外，鼓式制動器隨著使用時間加長，制動間隙會不受控制地變化[3]。這導(dǎo)致人們要定期調(diào)校剎車蹄的空隙，才能保證其正常工作。當(dāng)然，鼓式制動器有一大優(yōu)點(diǎn)，那就是它造價便宜，設(shè)計相對容易。
四輪車在行車使用制動時，車子會受到慣性往前。這會讓車子前軸前輪的負(fù)荷大大增高。通?？梢哉菊囏?fù)荷的%-%，這可以看得出前輪所需力要比后輪所要力大很多，這種時候后輪制動只能起到起輔助幫助系統(tǒng)的作用[4]。因此我們現(xiàn)實中有很多廠家在轎車的前輪使用盤式來穩(wěn)定和保證整車穩(wěn)定，后輪使用鼓式來節(jié)省車成本。對于重車或者載貨車子來說，由于本身車子的發(fā)動機(jī)所能提供的力和的總質(zhì)量大的問題，車速一般不會達(dá)到很高，這樣的利處反而是剎車蹄的使用消耗就能控制好，耐用程度也比盤式制動器高。因此，在當(dāng)代的許多重型車和貨車上是依然存在著四輪式鼓式制動器的身影。
鼓式的工作原理與盤的工作原理基本相同：制動蹄壓住旋轉(zhuǎn)表面。 這個表面被稱作鼓[4]。
制動器再設(shè)計的時候，應(yīng)該滿足如下要求：
（1）有足夠的制動能力。
（2）工作可靠。
（3）車輛的運(yùn)動狀態(tài)是不確定的，但是在一定的速度需要制動的時候，汽車本身的穩(wěn)定和可控制性都不應(yīng)該全部喪失或者不受控制。汽車前面軸和后面的存在著相互之間的關(guān)系，為保證更加良好的運(yùn)動狀態(tài)，應(yīng)該使力矩合理分配。
（4）不能讓過多的水或者其他影響制動的物質(zhì)工作表面上。水是必防的物質(zhì)之一，對于這一項可以采取吸水率低的摩擦片的摩擦材料，能使汽車出水后制動～次就可以讓制動器的各項性能恢復(fù)穩(wěn)定[5]。在密封上一定要有所保證，防止泥沙污物進(jìn)入摩擦副工作表面，否則會影響效果，更壞的狀態(tài)下就會使速磨損不受控制。
（5）制動器的穩(wěn)定要控制在和力的范圍之內(nèi)。盡量保證摩擦材料在高溫的時候的工作穩(wěn)定性。鼓和盤的熱容量也要盡量增大，這會對制動有很大幫助。制動器散熱狀態(tài)要盡可能好，有條件的可以采用冷卻的裝置來縮短熱量在制動器里面的停留時間。
（6）操縱輕便，隨動性良好。制動踏板行程要按照用戶體驗有所優(yōu)化，手柄位置和手柄行程應(yīng)符合相關(guān)工程要求，駕車疲勞程度會得到一定的緩解，方便性和舒適性也會有所增加。
（7）人們普遍知道，制動器制動時會產(chǎn)生很多噪音?？刂浦苿悠鞯脑胍粲绊懸彩侵档醚芯亢透纳频姆较颍苿悠髦苿訒r產(chǎn)生的有害于人體的物質(zhì)也應(yīng)該盡可能減少。
（8）制動器在工作時，接收到駕駛員的操作后。制動滯后應(yīng)該盡可能縮短。包括制動滯后時間和解除制動滯后時間都應(yīng)該盡可能短[5]。這會在很大程度上改善制動器的安全和行車安全。對于人們對車子的依賴性有一定的保證。
（9）襯片是直接接觸和摩擦件，所以要在有條件的范圍內(nèi)盡量加強(qiáng)它的耐磨性。
（10）摩擦副的會隨想著使用時間的流失而受到其他部件的磨損，摩擦副受到磨損后，制動器本身應(yīng)該安裝有能夠消除磨損造成的間隙的機(jī)構(gòu)，由于人工調(diào)整間隙麻煩，最好能加上自動調(diào)整間隙的。
1.2制動器現(xiàn)狀
汽車制動器一直影響著行車的安全性，良好的制動器能保證車輛很多功能的實現(xiàn)和穩(wěn)定。自從汽車研究開始就涉及到制動器的設(shè)計。早期的研究進(jìn)度中，旨在早很早就經(jīng)歷了很多關(guān)于這方面的研發(fā)，他專門針對鼓式制動器的缺點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化研究。分析了很多結(jié)構(gòu)原理，他的工作重點(diǎn)是制動器的整體結(jié)構(gòu)和在用戶實際使用過程中對制動器的各項功能和穩(wěn)定性的影響。當(dāng)然也舉得了很大的成果。在經(jīng)過漫長的改進(jìn)中，使制動器有了很多改善和優(yōu)化。讓這項結(jié)果也成為了制動器接下來發(fā)展的參照和借助。
在90年代，當(dāng)時還的汽車機(jī)械性不是很專業(yè)，由于科技和社會條件的約束。當(dāng)時候的汽車還不是很發(fā)達(dá)，很多系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)都是比較偏向簡單的機(jī)械機(jī)構(gòu)[6]。這也導(dǎo)致當(dāng)時還的汽車的行駛速度不是很快。質(zhì)量也不是很高。所以簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)的制動器就能夠滿足當(dāng)時候的汽車的要求。隨著世界經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的飛速發(fā)展，汽車速度和汽車本身的各個系統(tǒng)的不斷完善。助力形式的系統(tǒng)也應(yīng)者人們的駕駛需求而被開發(fā)出來。1932年，V16汽車采用的制動器率先采用了沒有空氣的助力裝置。1932年，林肯公司也不堪示弱，在V12轎車上采用若干根軟索控制真空加力器的鼓式制動器[6]。這充分象征著科技在汽車上的進(jìn)步。相信隨著時間和科技的培育下，汽車將會應(yīng)著人們的各種各樣的需求而功能不斷完善。
隨著科技的與時俱進(jìn)，液壓制動這個項目也不斷被研發(fā)。同過液體的流動傳輸了相應(yīng)的機(jī)械命令來實施機(jī)械之間的工作。1942年第一臺使用液壓制動的轎車問世。在到20世紀(jì)50年代，液壓助力也被人們不斷認(rèn)識和發(fā)掘。液壓相對于通過機(jī)械來幫助其作加力和在沒有大氣壓的狀態(tài)下來說有是比較穩(wěn)定的。在車上借用發(fā)動機(jī)的動力來作源動力，這也是一種科技方向。20世紀(jì)80年代后半段，ASD系統(tǒng)也慢慢問世，在當(dāng)時候，ASD稱為了汽車行業(yè)上最領(lǐng)先的技術(shù)。也是汽車電子化的象征。也標(biāo)志著汽車要邁向新的篇章[7]。
在理論上，效能和很多數(shù)據(jù)的有很大關(guān)系，有科學(xué)家在理論上論證了他們的關(guān)系是線性關(guān)系，可以用固有的值帶入相關(guān)的關(guān)系，提取出有規(guī)律的一條類似于線的規(guī)律。Brian Ingram 是一位外國著名的汽車行業(yè)的科學(xué)家，他提出了一種蹄平動的制動器，這種制動器有固定的滑槽，制動時，制動器會按照相應(yīng)的滑槽滑動。那么顯而易見就沒有傳統(tǒng)制動器的增勢和減式的效果[8]。它也只能隨著滑槽運(yùn)動，而不能因為受到力的作用平動。這種制動器能讓其本身很多主要部件沒有參與到摩擦工作中。著可以大大延長機(jī)械的使用時間。但是這種制動器有一個很大的缺點(diǎn)。就是制動效能會很低。所以有待優(yōu)化。
后來，人們慢慢發(fā)現(xiàn)很多的電控系統(tǒng)也可以運(yùn)用到汽車的制動系統(tǒng)中。直到1997年，一種名叫做 “電控制動器”的電控系統(tǒng)被人們開發(fā)出來并運(yùn)用到制動器中，“自增力”電控系統(tǒng)可以保持制動器保持一個很高的制動效能因數(shù)。能讓因數(shù)的變化范圍保持在2～6之間[9]。這對與制動器的制動的效果有明顯的提升。它是通過電控機(jī)械的方法實現(xiàn)制動器的自增力。這種制動器本身運(yùn)用電控機(jī)械裝置來調(diào)節(jié)和補(bǔ)償摩擦系數(shù)，用這樣的方法使制動在穩(wěn)定的情況下提高了很多。同時也并達(dá)到了很好的效果。其最主要的問題還是設(shè)計本身太過復(fù)雜。不容易被創(chuàng)新和改進(jìn)，電控系統(tǒng)耗能高；成本高；由于電控系統(tǒng)的復(fù)雜性也讓整個制動器存在著維護(hù)的困難等問題。
在制動器研究的道路上，效能因數(shù)一直是人們頭疼的問題。改善效能的革命顯得尤為重要。在1999年，科學(xué)家們提出并用實驗證明了一種四蹄片式制動器[10]。這種制動器在結(jié)構(gòu)上有了很大的提升。由于多塊制動片的作用，使得結(jié)構(gòu)更加合理化。制動在行車過程中對于摩擦的敏感性有了很大的改善。這證明了鼓式制動器存在著不僅可以在助力裝置上的優(yōu)化，也存在著在結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計優(yōu)化問題。
制動器的摩擦副受力很難以均勻，這是鼓式制動一直存在和有待改善的一大問題。經(jīng)過長時間和嘗試和不斷的更新，從簡單的機(jī)械到增力式。在2000年，科學(xué)家們提出了一種新型的制動器，它有多個自由度一起組成的。這樣的設(shè)計讓其制動效能因數(shù)有了比較明顯的提高，最為重要的是，這樣的設(shè)計大大改善了摩擦副之間受力不統(tǒng)一的狀態(tài)[11]。這樣的科技成果有效的使摩擦片的使用壽命延長了一大截。制動器本身的各項參數(shù)也有了較為明顯的改善。同時，也可以根據(jù)駕駛員需要自行對制動效能的需要而進(jìn)行設(shè)計。制動器在隨著人們的需要不斷被優(yōu)化和創(chuàng)新，隨著人性化的發(fā)展成為了世界的腳步，相信在今后的日子中我們會體會到更加豐富可靠的科技產(chǎn)物。
總之，在汽車行業(yè)發(fā)展至今，制動器離不開人們的視野，在一代接著一代的更進(jìn)中，傳統(tǒng)的鼓式制動器在汽車上的地位還是沒有辦法取代的。制動器本身相對于復(fù)雜機(jī)械來說比較簡單的結(jié)構(gòu)還是有很多方面可以值得開發(fā)和提升的。傳統(tǒng)的制動器也可為后續(xù)設(shè)計提供理論參考。
1.3課題背景及主要任務(wù)
汽車的發(fā)展一直處于比較快速的狀態(tài)，想要在發(fā)展中取得優(yōu)勢，那必定要不斷創(chuàng)新和完善，汽車制動器研究將會在一定程度上促進(jìn)汽車創(chuàng)新和發(fā)展。越來越發(fā)展的社會里，人們更加看重物質(zhì)的質(zhì)量和安全性，而眼觀汽車本身，制動系統(tǒng)很明顯稱為了保證車輛在各個工況下正常運(yùn)行的必不可少的系統(tǒng)。對于分量這么高的汽車配件進(jìn)行設(shè)計和研究，這無疑對汽車知識的了解和促進(jìn)有著重要的意義。隨著與時俱進(jìn)的汽車行業(yè)，越來越人性化的設(shè)計體驗已經(jīng)是人們追求的方向，那么對制動器的相關(guān)設(shè)計。無疑對汽車制動器的設(shè)計是有著深刻的意義。
本設(shè)計設(shè)計商用貨車的制動器，內(nèi)容根據(jù)所選的車型的自身的特點(diǎn)，對制動器系統(tǒng)的理論力、結(jié)構(gòu)、主要數(shù)據(jù)和主要零件等等數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和選擇。并校核所選數(shù)據(jù)的結(jié)果，最后在二維或者三維軟件中完成所設(shè)計的制動器的裝配圖和主要零件的繪制。
在完成設(shè)計需要閱讀大量關(guān)于汽車設(shè)計的書籍和文本，總結(jié)知識，掌握基本方法和繪圖方法。
2 方案分析
2.1汽車總體參數(shù)的選擇
2.1.1軸數(shù)
汽車的軸數(shù)有著對整車各項性能很大影響的數(shù)據(jù)，目前是根據(jù)車輛自身總質(zhì)量的大小來選取汽車的軸數(shù)的多少。一般汽車的軸數(shù)分為兩軸、三軸、四軸或者更多。為保證車輛的合理性，和不違反道路法規(guī)，在正常情況下，一般車輛小于19T的情況下，都選擇兩軸的布置形式。一般總質(zhì)量超過19T就按照實際情況和有關(guān)規(guī)定來適當(dāng)增加汽車的軸數(shù)。這個選擇也應(yīng)該充分考慮各種因素和有關(guān)的條例對車的規(guī)定。
本設(shè)計的汽車總質(zhì)量是5545kg，屬于是在5t噸噸位的載貨車，所以采用2軸布置方案。
2.1.2驅(qū)動形式
參照有關(guān)表格后，5T噸噸位的汽車一般采用4×2的驅(qū)動形式。所以本社及選擇4×2的驅(qū)動形式。
2.1.3布置形式
貨車的發(fā)動機(jī)位置會相對與駕駛室有一個相對位置，傳統(tǒng)分為短頭、長頭和偏置式等歸類。在車上發(fā)動機(jī)放置位置肯定不同，有些車子發(fā)動機(jī)放在車架的前面，那么稱為發(fā)動機(jī)放在前面，同理可知發(fā)動機(jī)中置和發(fā)動機(jī)后置。
平頭式貨車由于空間的充分利用，發(fā)動機(jī)放在駕駛室內(nèi)，這樣的放置方式主要優(yōu)點(diǎn)是：汽車總長得到改善，也有利于軸距的設(shè)計調(diào)整，機(jī)動性能較高；發(fā)動機(jī)罩和翼子板可以在由于有了駕駛室的覆蓋就不需要了，這樣可以在一定程度上減小了汽車由于自身零件的重量而整備質(zhì)量加大。駕駛員在駕駛艙里駕車的時候，所能通過駕駛室向外所能看到的視野也變得更加寬廣。在目前的貨車設(shè)計中，平頭式貨車得到社會上的認(rèn)可和廣泛的應(yīng)用。
本設(shè)計考慮到空間問題，最后采用平頭式的布置形式，并采用發(fā)動機(jī)前置后橋驅(qū)動。
2.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
在制動器的相關(guān)計算中，涉及到有關(guān)汽車的車輛整備、駕駛艙乘載數(shù)量（人數(shù)）、裝滿貨物的質(zhì)量、等有關(guān)系
本設(shè)計中給出裝載質(zhì)量t。
2.2.1質(zhì)量系數(shù)
汽車的設(shè)計工藝直接由質(zhì)量系數(shù)直觀反應(yīng)出來，裝載質(zhì)量與整車比值就是我們所說的質(zhì)量系數(shù)，即＝。該數(shù)值的大小直接反應(yīng)出車輛的水平。值越大，任何人對于車有著一個期望，就是希望車子自身的重量不大，但是卻能運(yùn)質(zhì)量很高的貨物，這種現(xiàn)狀說明該汽車的設(shè)計水平和工藝越領(lǐng)先。反而越小就表示車輛水平越低。
本設(shè)計參考貨車質(zhì)量系數(shù)（表2-1）后，綜合各項因素選定的質(zhì)量系數(shù)值，數(shù)值如下：
表2-1 質(zhì) 量系數(shù)
汽車類型
貨車
輕型
0．80-1．10
中型
1．20-1．35
重型
1．30-1．70
由上表可以確定整車整備質(zhì)量，t。
2.2.2汽車總質(zhì)量
在傳統(tǒng)意義上，汽車我們可以直接認(rèn)為。在汽車所有的配件齊全的情況下，并按照汽車設(shè)計規(guī)定在汽車的后備箱上裝滿貨物，在駕駛室上坐滿乘的條件下。這種時候車的所有重量。貨車的總質(zhì)量由三個部分組成，第一部分是車輛的總；第二部分是載貨的質(zhì)量；第三部分是駕駛室里的駕駛員和隨從人員，即
式中:
N=座位人數(shù)，代入數(shù)據(jù)，n=2，，t可得到汽車總質(zhì)量。
2.2.3載荷分配
當(dāng)車輛空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各軸承受著車輛自身的重量通常人們會使用一個百分比的形式表示車輛的軸荷分配。
汽車在形式的過程中，由于地面的摩擦力作用，輪胎和地面直接由接觸的效果，所以會產(chǎn)生相對而使輪胎有磨損現(xiàn)象，那么汽車的軸荷的分配問題就直接影響到輪胎的磨損情況，如果軸荷分配適當(dāng)，那么車子的每個輪子所受到的負(fù)荷就相差不大。這對與動力性有很大的幫助和保證的作用。那么問題來了，當(dāng)各個車輪的軸荷差不多的情況下，車子的前軸的負(fù)荷就會過大，這回直接影響車子的操縱性。前軸負(fù)荷太大，駕駛員在汽車轉(zhuǎn)向的時候越顯得吃力，所以所有設(shè)計車輛負(fù)荷問題的時候，一定要充分考慮輪胎的磨損問題和車輛操作的綜合問題
表2-2 軸荷分配
車型
滿載
空載
前軸
后軸
前軸
后軸
乘
用
車
前置前驅(qū)
前置后驅(qū)
后置后驅(qū)
47% ~ 60%
45% ~ 50%
40% ~ 46%
40% ~ 53%
50% ~ 55%
54% ~ 60%
56% ~ 66%
51% ~ 56%
38% ~ 50%
34% ~ 44%
44% ~ 49%
50% ~ 62%
商
用
貨
車
4×2后輪單胎
4×2雙胎，平頭
4×2后輪雙胎，平頭式
6×4后輪雙胎
32% ~ 40%
25% ~ 27%
30% ~ 35%
19% ~ 25%
60% ~ 68%
73% ~ 75%
65% ~ 70%
75% ~ 81%
50% ~ 59%
44% ~ 49%
48% ~ 54%
31% ~ 37%
41% ~ 50%
51% ~ 56%
46% ~ 52%
63% ~ 69%
充分考慮到設(shè)計的需要和實際情況的需要，在設(shè)計的時候，選擇后輪4×2雙胎的軸荷分配，平頭式的數(shù)據(jù)。
汽車空載時的質(zhì)量=3360kg（空載時軸荷分配：前：軸51%，后軸49%）
汽車滿載時的總質(zhì)量=5545kg；（滿載時軸荷分配：前軸：33%，后軸：67%）
2.3汽車主要數(shù)據(jù)的確定
2.3.1質(zhì)心高度
所有的物質(zhì)的質(zhì)量有一個虛化的中心，我們通常把這個中心稱為質(zhì)心，質(zhì)心是人們假設(shè)把一個物體的質(zhì)量集中在哪一點(diǎn)上。但是質(zhì)心和重心還是有所不同的，除了定義的不同以外，他們在物體的實際點(diǎn)也是存在不一樣的，往往質(zhì)心和重心會綜合表現(xiàn)一個物體所受的力。
在本設(shè)計中，質(zhì)心的高度按照實際的情況和現(xiàn)場的觀察以及對同款車型的分析，空載質(zhì)心高度=1350mm，滿載時的質(zhì)心高度=1550mm。
2.3.2軸距
軸距對于整車的參數(shù)影響很大。軸距的大小會直接影響到汽車的總長度、通過彎道的半徑、等等因素。為了車輛有一個穩(wěn)定的操縱性和合適的數(shù)據(jù)，應(yīng)該選擇有效的軸距。軸距的選擇要依據(jù)汽車的需要和設(shè)計的合理性。本設(shè)計考慮所選車型各項因素，最后選取的軸距的數(shù)值如下：
軸距L=4200mm。
2.2結(jié)構(gòu)形式選擇
在當(dāng)前，使用率最高的是摩擦式制動器，摩擦副結(jié)構(gòu)形式也是有所去別的，人們按照習(xí)慣和摩擦副的結(jié)構(gòu)形式大致分為三類。鼓式的運(yùn)用是比較廣泛的，很多的貨車和載貨車都選擇鼓式的，鼓式制動會使車輛更加穩(wěn)定。在目前的科技中，帶式的還是多為廣泛運(yùn)用在中央的制動器中。盤式的的應(yīng)用普遍性真可謂家喻戶曉，相信對于它誰都不會陌生。盤式相對于鼓式制動來說，它所能產(chǎn)能的制動力就顯得略小些，但是勻稱的摩擦力和穩(wěn)定的效能因數(shù)使它在制動器的群列中一直在被重視。那么我們不難看出盤式制動適合輕型車輛，而鼓式適合重型車輛。這種形式也讓它們在實際的運(yùn)用中有很多統(tǒng)一性。
在分類的過程中，參照資料的歸類。鼓式制動器的制動效能沒有相同的，所以按照這個特點(diǎn)分為六大類：
1、 領(lǐng)從蹄式：有一個領(lǐng)蹄。一個從蹄。
2、 雙領(lǐng)蹄式：當(dāng)制動鼓選定一個方向旋轉(zhuǎn)的同時，兩片都?xì)w類為領(lǐng)蹄，相反的時候，都?xì)w類為從蹄。
3、 雙向雙領(lǐng)蹄式：在車子行駛額過程中，鼓的轉(zhuǎn)動方向不論是什么方向，兩題都是從蹄或者領(lǐng)蹄。
4、 雙從蹄式：雙從式根據(jù)雙領(lǐng)式來說，存在著相反的性質(zhì)。它的定義和雙領(lǐng)都是相反存在的稱呼，在制動鼓正向旋轉(zhuǎn)時，兩蹄均為從蹄，而當(dāng)制動鼓反向旋轉(zhuǎn)時兩蹄均為領(lǐng)蹄。這樣的稱呼方式和雙領(lǐng)蹄式相反。
5、 單向自增力式：人們也把這樣的制動器叫做單伺服，只能借助制動器本身的摩擦力達(dá)到制動效果。著對式的分配和利用是種要的。
6、 雙向自增力式：由于相對單項自增力多了一個方向，也叫做雙向伺服式，也可以說和摩擦力的利用率是很高的。在制動鼓不管是正著旋轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。都能利用到摩擦力的“幫助”從而加大壓緊力的效果。
制動時，制動蹄的張開是有方向的，隨著力的效果會讓他們有屬于自己的方向。這個方向和與制動鼓的方向如果是一致的。那么該蹄片按照效果分類為領(lǐng)蹄，反之，稱為從蹄。由于結(jié)構(gòu)的不同，它們的制動鼓受力情況和效能都有著不同之處，其主要結(jié)構(gòu)形式如圖1.1。
鼓式制動有著不同的形式，那么它們主要存在以下區(qū)別有：①制動蹄片是在制動器上存在著支點(diǎn)的。數(shù)量和位置存在著的不一樣的地方。②張開裝置的形式的不同。③產(chǎn)生有制動效果的同時。兩塊蹄片本身之間是否存在著力或者其他的相互的作用。
制動效能，就是在某種工況下，單位輸入的壓力，或力的作用下所輸出的力或力矩。那么可以衡量制動效能的優(yōu)劣情況。制動效能因素的定義為：在某種工況下，力作用在鼓或盤上，它的作用半徑R上所得到的摩擦力（）與輸入力之比，即
(2-1)
式中，R為制動器輸出的制動力矩。
效能因素K對摩擦因素?的是有敏感性的，我們把這個敏感性定義為制動效能的數(shù)值的穩(wěn)定性能。使用中?隨溫度和水濕程度變化。效能穩(wěn)定性要充分保證，即是其效能對?的變化敏感性小。
圖1-1 制動器的結(jié)構(gòu)形式
圖2-1 制動器
（a）領(lǐng)從蹄式（用凸輪張開）；（b）領(lǐng)從蹄式；（c）平衡式；
（d）雙向雙領(lǐng)蹄式；（e）單向增力式；（f）雙向增力式。
2.2.1領(lǐng)從蹄式制動器
所示圖片的上面表現(xiàn)以箭頭表示的是最明顯的鼓的旋轉(zhuǎn)方向。依據(jù)這些信息，方式表現(xiàn)出來。領(lǐng)蹄是1， 從蹄是2。汽車在需要的情況下在倒車，按照之前的定義，那么箭頭的方向就會反過來。轉(zhuǎn)動方向的改變使得領(lǐng)蹄和從蹄發(fā)生位置的轉(zhuǎn)變。類似于這樣的隨著制動鼓的轉(zhuǎn)動方向而命名改變的制動器，我們在傳統(tǒng)意義上稱作領(lǐng)從蹄式。由圖1-2(a)、(b)可見。
在鼓式制動器中，我們所看到的領(lǐng)蹄其實在運(yùn)行的過程中，有受到制動器里面摩擦力的作用，有使其壓向制動鼓的力更加大。這樣的效果就是使蹄得到力除了自身張力作用外的“幫助力”那么我們把這樣的摩擦力矩稱為“增勢”。反而觀之，我們就可以把內(nèi)部摩擦力作用起到推開從蹄的作用，這樣沒有幫助到蹄和鼓之間的力的變大。這樣的形式我們把這個摩擦力矩叫做“減式”。這樣式的作用在整個制動器運(yùn)行的過程中也有著很大的意義。往往制動力不夠的時候，人們更希望每個蹄片都是“增勢”。
制動器的兩個蹄片是有通過制動系統(tǒng)傳達(dá)過來的張力作用的，張開力，如圖（b）所示，在正常時候，兩蹄片受到的系統(tǒng)張力應(yīng)該是一樣的，那么這個時候往往有與不同蹄片在不同的情況下，受到的“式”的不一樣而引起了兩蹄所受到的法向的反作用力就不相等了。在傳統(tǒng)意義上，我們把這樣子受到的法相力的大小不一樣的制動器叫做不是平衡的。那么在內(nèi)部受力的情況下，兩題如果所受到張力效果相同的情況下，他們所受到的發(fā)相反力如果相同，但是由于式的幫助或者阻攔的原因?qū)е碌姆ㄏ喾醋饔昧Σ幌嗤闹苿悠?，我們把這樣的制動器叫做平衡式。
對于如圖1-2 (a)所示，由圖上可以看出來。此制動器是有一個固定的的凸輪成為張開裝置。汽車在行駛的過程中需要制動時，凸輪會受到制動系統(tǒng)傳達(dá)過來的力的作用張開兩個蹄片。從結(jié)構(gòu)上來說，兩個蹄片所受到的力其實是相同的。但是所產(chǎn)生的制動力矩所有所差別的。張開力P1、P2由于制動力矩的不同而不同。所以會有P1
0的車輪，其力矩平衡方程為:
（3-0）
式中：
—對車輪有力作用的力矩。這個是有方向的，這個方向與輪子轉(zhuǎn)動的方向相反。
—車輪受到地面對其的力。之間存在力，它的方向與車子走的方向剛好不一樣，是相反的。N；
—車輪有效半徑，m。
令 （3-1）
并稱為制動器本身的制動力，它是通過車子自身輪胎在路上滾動的時候，輪胎的周邊所克服制動器摩擦力矩所必需的力。所以也稱它為周緣力。力與地面作用在車輪上的的方向相反，當(dāng)車輪>0時，大小亦相等，且僅由制動器結(jié)構(gòu)決定。由制動器本身的很多結(jié)構(gòu)或者是尺寸以及自身其他的一些數(shù)據(jù)聯(lián)合決定的。并與制動踏板力即制動所需要的液壓力或者氣壓所能形成的力的正比。當(dāng)駕駛員把踏板力加大的時候，和均會增大。但地面從理論上來說于受著條件的限制，所以其值不可能大于，即
（3-2）
或
（3-3）
式中 ； Z—地面對車輪的法向反力。
由下圖可以看出來，制動器本身的制動力的那條線跟地面的力的那條線可以滿足，車輪就被足夠大的力抱住，并在路上滑動而不是滾動。此后即表現(xiàn)為力矩，這個時候我們可以看到就和一樣大，又由于兩個力的方向是相反的。那么就能達(dá)到不讓車輪轉(zhuǎn)動周緣力的極限。當(dāng)=0以后，地面達(dá)到值后就不再變大，而制動器由于的增大使增大而繼續(xù)上升如圖3-1。
這時候，我們可以根據(jù)汽車剎車的時候，整個車子的受力形象分析圖，并根據(jù)各個軸之間的軸荷可以求出地面對前、后軸車輪，為：
（3-4）
（3-5）
式中 ：G——汽車所受重力；
L——汽車軸距；
——汽車質(zhì)心離前軸距離；
——汽車質(zhì)心離后軸距離；
——汽車質(zhì)心高度；
g——重力加速度；
——汽車制動減速度。
汽車在附著系數(shù)（我們選擇在瀝青路面上制動，則選取=0.8）的路面上采取制動時，前、后輪都受到力的作用不做運(yùn)動（同時抱死或先后抱死均可），此時汽車總的地面
(3-6)
這個時候，汽車前、后軸車輪子的總的和的大小是相同的。質(zhì)心的制動也和其大小一樣的。即可以推出：
（3-7）
則得地面有力是施加在前面和后面的軸的法相想反的力的式子可以表達(dá)為如下：
（3-8）
（3-9）
經(jīng)過自身的衡量，和之前的選取，設(shè)計的貨車在裝滿貨物的情況下，它的基本數(shù)據(jù)如下面所示：
軸之間的距離L=4200mm，質(zhì)心和前軸的長度mm，質(zhì)心和后軸的長度=1386mm，汽車自身被受到地球的作用力之下所受到的力，附著系數(shù)，汽車滿載知心的高mm。
貨車在空載時的基本數(shù)據(jù)如下：
同步附著系數(shù)，質(zhì)心距離前軸的距離mm,質(zhì)心距離后軸的軸距mm，汽車所受到的重力，汽車空載質(zhì)心高度mm。
故 滿載時：
=33976.06N
=20364.94N
空載時：
=25244.80N
=7667.52N
車輛工況
前軸法向反力，
后軸法向反力,
汽車滿載
33976.06N
20364.94N
汽車空載
25244.80N
7667.52N
車子制動力為：
=+==Gq （3-10）
式中q（） — 制動強(qiáng)度，亦稱比減速度或比制；
， — 前、后軸車輪自身所受到的力。
根據(jù)上面的兩個式子的公式相互帶入有關(guān)代數(shù)據(jù)就可以刪除同項得到下面的公式：
（3-11）
地面對后輪的力為：
（3-12）
根據(jù)數(shù)據(jù)和式子的對應(yīng)性，帶入相關(guān)數(shù)值就可以算出前面的軸和后面的軸自身所受到的對面對其最大的力（制動力）表現(xiàn)如下：
滿載：
=27180.85N
=20364.94N
空載：
=20208.38N
=6134.02N
車輛工況
前軸車輪附著力，
后軸車輪附著力,
汽車滿載
27180.85N
20364.94N
汽車空載
20208.38N
6134.02N
上式表明：當(dāng)?shù)孛娴南禂?shù)以確定的時候，可以概括為任意制動附著系數(shù)的道路，車輛在其路上正常行駛時，假設(shè)汽車的所有輪子所得到的制動力都是足夠的，沒有發(fā)生滑動。那么根據(jù)前、后車輪制動器力的分配、汽車前、后軸的軸荷分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，在汽車需要制動的行動中，可能有下面的幾種情況發(fā)生：
（1） 后輪受力作用后先被抱死不動，接著前輪再跟著抱死，一起拖滑。
（2） 第二種和第一種情況相反的，是前面的輪子先抱死力，然后后面的車輪再受力抱死不動。
（3） 那么最后一種情況就是，汽車一有強(qiáng)烈制動的時候，前輪和后輪一起抱死，然后在路面上拖滑往前
在經(jīng)過科學(xué)的論證以后，以上的幾種情況當(dāng)中，（3）的情況下，汽車對地面的附著力運(yùn)用得最好。
由式（3-7），（3-11），（3-12）可以推導(dǎo)出車輛在系數(shù)是的路上行駛，在進(jìn)行制動的行動時，前面的車輪和后面的車輪在一起抱死前后輪利用地面附著力很充分的條件表現(xiàn)為：
（3-13）
（3-14）
式中 ；；
；
—前軸車輪的地面制動力；
—后軸車輪的地面制動力；
G —汽車重力；
，—汽車當(dāng)前的質(zhì)心高度在橫向上，距離前、后軸的距離；
—汽車質(zhì)心高度。
兩式（3.13）、（3.14）中，前面、后面的輪子同時抱死時，前、后輪制動器的制動力是關(guān)于地面系數(shù)的函數(shù)。
消去附著系數(shù)可得：
（3-15）
式中 L — 汽車的軸距。
按照以上的公式，帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，可以表現(xiàn)為坐標(biāo)之間的關(guān)系，那么我們可以把它們這樣的曲線之間的關(guān)系稱作理想曲線。前輪和后輪制動器力的分配關(guān)系在通過坐標(biāo)表現(xiàn)出來以后，所得到的曲線I。如圖3-3所示。
假設(shè)車輛在制動器，按照下圖的曲線規(guī)律變化時。就可以保證車輛在系數(shù)的路面上采取制動措施時。都能夠達(dá)到前面和后面的車輪同時受到力作用抱死的效果。然而，貨車的前面、后面制動器產(chǎn)生力的之比值為一般為固定的值。并以和汽車受到的總的間的比值來表現(xiàn)出分配的比例關(guān)系。傳統(tǒng)上把這樣的關(guān)系叫做汽車制動器：
（3-16）
圖3-3理想制動力分配系數(shù)
聯(lián)合式子（3-13）、（3-14）、（3-16）可得：
代入 空載時：
滿載時：
在現(xiàn)實條件下，附著條件是被限制在一定的范圍內(nèi)的，不可能說在無限的值內(nèi)變化。我們上面提到的周緣力在數(shù)據(jù)上和地面力的大小是一樣的大小。這樣的又通常被人們因為定義的關(guān)系稱為制動力分配。在上圖直觀的表現(xiàn)出來，我們可以看到，車輛不論是滿載或者空載，他們的理想曲線都表現(xiàn)得非常相近。這樣的結(jié)構(gòu)讓我們參照并選擇了不是感載的比例閥。這樣總體的設(shè)計應(yīng)該在系統(tǒng)里面產(chǎn)生。
3.2同步附著系數(shù)
由式（3.16）可得：
（3-17）
上面的式子在坐標(biāo)上的表現(xiàn)就是一條路過原定由固定斜率為。這個公式的直觀表達(dá)就是制動器的分配的汽車上，它的前面和后面的制動器的力的分配線。我們在圖中可以看得出來，與I曲線的交點(diǎn)是點(diǎn)B，這樣我們可以根據(jù)公式求出點(diǎn)的。這和系數(shù)對汽車的動力性來說是一個重要的參數(shù)。所取值的大小取決于車輛本身的結(jié)構(gòu)決定。同步附著計算公式為：
（3-18）
由式（3.18）可得 空載：
滿載：
制動力本身的是要求在一個合理的范圍內(nèi)的。是通過與的關(guān)系的合理曲線來決定的。這個指標(biāo)直接顯示出制動力在分配的過程中是否合理。這個系數(shù)值汽車常常成為汽車優(yōu)化的一大方向。不管是鼓式其他類型的制動器，分配系數(shù)一定能夠要保持在一個良好的范圍內(nèi)，才能保證車輛的制動效果達(dá)到預(yù)先設(shè)定的理想的效果。
3.3制動器最大制動力矩
車輛都是有一個最大的制動力和力矩的。這個力只能在汽車在正常的路況下，附著在地面上的質(zhì)量被充足運(yùn)用的狀況下，才能被更加接近完整的值計算出來。在上文我們把車輪的和制動力的比值就可以求出來。并根據(jù)總結(jié)可以看得出來他們之間稱為了正比。
由式（3.13）、（3.14）可知，設(shè)計選擇了雙軸汽車。那么設(shè)計的車輛前后軸上的車輪力在的到比較好的應(yīng)用的情況下，它們同時抱死的情況下。制動力、之間的相除的值為：
（3-19）
式中 ：
— 同步附著系數(shù)；
— 汽車質(zhì)心高度。
通常，上式的比值：轎車約為1.3~1.6；貨車和轎車是有所不同的，一般為0.5到0.7之間。制動器在正常運(yùn)行下所能在輪上所能有的力矩是會受到車輪力矩限制的。總結(jié)力之間的關(guān)系后，可以表達(dá)為下式：
（3-20）
（3-21）
式中： — 前軸制動器的制動力，；
— 后軸制動器的制動力，；
— 車輪有效半徑。
在選擇的時候，是按照實際的在市面上使用的車輛的情況做參考，和國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)GB系列的規(guī)定，和車輛出廠規(guī)定，設(shè)計選取的輪胎型7.50-20。可得有效半徑=452mm。
在正常條件下：
（3-22）
（3-23）
由式（3.12）、（3.23）可得：
==1228.57
==373.21
4 制動器的設(shè)計計算
4.1結(jié)構(gòu)參數(shù)
4.1.1制動鼓內(nèi)徑D
在下圖可以可以看的出來，是有制動系統(tǒng)輸出制動器里面的力，這個力的大小由駕駛員主觀意識下對制動器下的命令和制動器本身的調(diào)節(jié)。假設(shè)這個是一定的。在空間的影響下，我們不難就能得到散熱的好壞就可以直接由鼓的內(nèi)經(jīng)的增大而增大。但是在事實上，D的大小是受到輪輞的限制的。在設(shè)計的時候，我們應(yīng)該保持輪輞和鼓之間的合理間隙的條件下，來增大D的。不然散熱就會受到影響力。制動的時候，受到直接的摩擦的力的關(guān)系會讓整個制動器溫度變得很高。這時候我們應(yīng)該保證制動器的熱容量和剛度。
圖4-1 主要幾何參數(shù)
在正常條件下：
乘用車 =0.64-0.74
商用車 =0.70-0.83 （4-1）
在制動鼓這一塊，輪輞的直徑直接可以初定D的大小。有關(guān)書籍給了關(guān)于D尺寸的參考。在書上明確表達(dá)出。從收集的資料可以看出來。目前市面上的傳統(tǒng)的客車和載貨類型的制動鼓內(nèi)徑比輪輞小，轎車就不一樣了，一般比輪輞外徑小。這樣，我們可以按照設(shè)計需要，按照所選車型的輪輞直徑確定見(表4-1）。
表4-1 制動鼓最大內(nèi)徑
輪輞直徑/in
12
13
14
15
16
20
制動鼓最大內(nèi)徑/mm
轎車
180
200
240
260
--
--
貨車、客車
220
240
260
300
320
420
參照所選車型的原本內(nèi)徑和市面上同類型車。本設(shè)計所給定的內(nèi)徑是