3326 輕型商用車制動器設計

3326 輕型商用車制動器設計,輕型,商用,制動器,設計 摘 要從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就起著決定性作用。汽車的制動系統(tǒng)種類很多，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣液混合式。液壓制動技術是如今最成熟、最經濟的制動技術，并應用在當前絕大多數乘用車上。目 前 ， 汽 車 所 用 制 動 器 幾 乎 都 是 摩 擦 式 的 ， 可 分 為 鼓 式 和 盤 式 兩大 類 。 盤 式 制 動 器 的 主 要 優(yōu) 點 是 在 高 速 剎 車 時 能 迅 速 制 動 ， 散 熱 效果 優(yōu) 于 鼓 式 剎 車 ,制 動 效 能 的 恒 定 性 好 ,便 于 安 裝 像 ABS 那 樣 的 高 級電 子 設 備 。 鼓 式 制 動 器 的 主 要 優(yōu) 點 是 剎 車 蹄 片 磨 損 較 少 ,成 本 較 低 ,便 于 維 修 。 由 于 鼓 式 制 動 器 的 絕 對 制 動 力 遠 遠 高 于 盤 式 制 動 器 ,所以 普 遍 用 于 后 輪 驅 動 的 卡 車 上 ， 但 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 輕 型 車 一 般 還 是 使 用 前 盤 后 鼓 式 。本 設 計 為 前 軸 制 動 器 采 用 浮 動 鉗 盤 式 制 動 器 ， 后 軸 制 動 器 為 領 從蹄 式 鼓 式 制 動 器 。 制 動 驅 動 形 式 為 液 壓 驅 動 形 式 ， 前 后 式 （ Ⅱ 式 ）雙 回 路 制 動 控 制 系 統(tǒng) 。關鍵詞：行車制動；駐車制動；鼓式制動器；盤式制動器；液壓驅動河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）AbstractBorn from the car, the vehicle braking system on the vehicle's security plays a decisive role. The vehicle brake system have many types. The traditional type of braking system structure mainly mechanical, pneumatic, hydraulic, gas-liquid hybrid. Now hydraulic brake technology is the most mature and most economical technology, and applied to the most cars on present. Currently, almost cars are used in friction brakes that is the drum and the disc. The main advantage of disc brakes is at high speed braking rapidly, resist heat is better than drum brakes, brake performance constant, easy to install as advanced electronic devices like ABS.The main advantage of drum brakes, brake shoe wear small, low cost, easy maintenance, because the absolute braking power of drum brakes is far higher than disc brakes ,so drum brakes are widely used for rear-wheel drive truck, but because In order to improve the braking performance and increased power brake system must be added to make it cost more, so light vehicles generally or to use front disc，rear drum brake.The design for the front axle floating brake caliper disc brakes, rear brake for the leading shoe drum brakes from. Drive in the form of brake hydraulic drive form, before and after the type (Ⅱ type) dual circuit brake control system.Key words：Brake；Parking brake；Drum brake；Disc brakes；Hydraulic drive河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）目 錄摘要 .........................................................IAbstract ....................................................II第 1 章 緒論 ..................................................11.1 課題背景及目的 ........................................11.2 國內外研究現狀 ........................................11.3 課題研究方法 ..........................................31.4 本設計應解決的難點 ....................................4第 2 章 總體設計方案 ..........................................52.1 制動能源的比較分析 ....................................72.2 駐車制動系 ............................................82.3 行車制動系 ............................................82.4 制動管路的布置及原理 ..................................92.4.1 制動管路的布置示意圖 .............................92.4.2 制動原理和工作過程 ..............................102.5 制動器的結構方案分析 .................................11第 3 章 制動系主要參數確定 ..................................143.1 基本參數 .............................................143.2 同步附著系數的確定 ...................................143.3 制動器最大制動力矩確定 ...............................163.4 鼓式制動器的主要參數選擇 .............................173.4.1 制動鼓直徑 D....................................183.4.2 摩擦襯片寬度 b 和包角 β..........................183.4.3 制動器中心到張開力 P 作用線和距離 e ..............193.4.4 動蹄支銷中心的坐標位置是 k 與 c..................193.4.5 摩擦片摩擦系數 ..................................193.5 盤式制動器的主要參數選擇 .............................203.5.1 制動盤直徑 D ....................................203.5.2 制動盤厚度 h.....................................203.5.3 摩擦襯塊外半徑 R2 和內半徑 R1.....................213.5.4 摩擦塊工作面積 A ................................22第 4 章 制動器的設計與計算 ...................................23河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）4.1 制動器摩擦面的壓力分布規(guī)律 ...........................234.2 單個制動器制動力矩計算 ...............................234.2.1 鼓式制動器制動力矩計算 ..........................234.2.2 盤式制動器制動力矩計算 ..........................264.3 駐車制動的制動力矩計算 ...............................274.4 制動襯片的耐磨性計算 .................................284.5 制動距離的計算 .......................................31第 5 章 液壓制動驅動機構的設計計算 ...........................345.1 制動驅動機構的形式 ...................................345.2 分路系統(tǒng) .............................................355.3 液壓制動驅動機構的設計計算 ...........................355.3.1 制動輪缸直徑 d 的確定 ............................355.3.2 制動主缸直徑 d0 的確定 ...........................365.3.3 制動踏板力 FP ...................................385.3.4 制動踏板工作行程 SP .............................395.3.5 制動主缸 ........................................405.3.6 制動力分配調節(jié)裝置的選取 ........................405.4 制動器的主要結構元件 .................................405.4.1 制動鼓 ..........................................405.4.2 制動蹄 ..........................................415.4.3 摩擦襯（片）塊 ..................................415.4.4 制動底板 ........................................425.4.5 支承 ............................................425.4.6 制動輪缸 ........................................435.4.7 制動盤 ..........................................435.4.8 制動鉗 ..........................................435.4.9 制動塊 ..........................................445.5 自動間隙調整機構 .....................................445.6 鼓式制動器工作過程 ...................................475.7 盤式制動器工作過程 ...................................49結論 ........................................................51致謝 ........................................................52參考文獻 ....................................................53河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）附錄 ........................................................541第 1 章 緒 論1.1 課題背景及目的汽車制動系的功用是使汽車以適當的減速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當的穩(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動系統(tǒng)的控制機構和制動執(zhí)行機構的各種性能，然后進行汽車的制動系統(tǒng)的設計以滿足汽車安全行駛的要求。據有關資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動系統(tǒng)故障引起的事故為總數的 45%?？梢?，制動系統(tǒng)是保證行車安全的極為重要的一個系統(tǒng)。此外，制動系統(tǒng)的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運輸效率，也就是保證運輸經濟效益的重要因素。因此制動系統(tǒng)設計是汽車設計中重要的環(huán)節(jié)之一。1.2 國內外研究現狀從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就起著決定性作用。汽車的制動系統(tǒng)種類很多，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣液混合式。液壓制動技術是如今最成熟、最經濟的制動技術，并應用在當前絕大多數乘用車上 [1]。汽車液壓制動系統(tǒng)可以分為行車制動、輔助制動、伺服制動等，主要制動部件包括制動踏板機構、真空助力器、制動主缸、制動軟管、比例閥、制動器和制動警示燈等。在制動系統(tǒng)，真空助力器、制動主缸和剎車制動器是最為重要的部分 [2]。目 前 ， 汽 車 所 用 都 制 動 器 幾 乎 都 是 摩 擦 式 的 ，可 分 為 鼓 式 和 盤 式 兩 大 類 。 盤 式 制 動 器 的 主 要 優(yōu) 點 是 在 高 速 剎 車 時河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）2能 迅 速 制 動 ， 散 熱 效 果 優(yōu) 于 鼓 式 剎 車 ,制 動 效 能 的 恒 定 性 好 ,便 于 安裝 像 ABS 那 樣 的 高 級 電 子 設 備 ． 鼓 式 制 動 器 的 主 要 優(yōu) 點 是 剎 車 蹄 片磨 損 較 少 ,成 本 較 低 ,便 于 維 修 、 由 于 鼓 式 制 動 器 的 絕 對 制 動 力 遠 遠高 于 盤 式 制 動 器 ,所 以 普 遍 用 于 后 輪 驅 動 的 卡 車 上 [3]. 鼓 式 制 動 器根 據 其 結 構 都 不 同 ， 又 分 為 ： 雙 向 自 增 力 蹄 式 制 動 器 、 雙 領 蹄 式 制動 器 、 領 從 蹄 式 制 動 器 、 雙 從 蹄 式 制 動 器 。 其 制 動 效 能 依 次 降 低 ，最 低 是 盤 式 制 動 器 ； 但 制 動 效 能 穩(wěn) 定 性 卻 是 依 次 增 高 ， 盤 式 制 動 器最 高 。 也 正 是 因 為 這 個 原 因 ， 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 輕 型 車一 般 還 是 使 用 前 盤 后 鼓 式 [4]。 汽車 制 動 系 至 少 應 有 兩 套 獨 立 的 制 動 裝 置 ， 即 行 車 制 動 裝 置 和 駐 車制 動 裝 置 。 行 車 制 動 裝 置 用 于 使 行 駛 中 的 汽 車 強 制 減 速 或 停 車 ， 并使 汽 車 在 下 短 坡 時 保 持 適 當 的 穩(wěn) 定 車 速 。 其 驅 動 機 構 常 采 用 雙 回 路結 構 ， 以 保 證 其 工 作 可 靠 。 駐 車 制 動 裝 置 用 于 使 汽 車 可 靠 而 無 時 間限 制 地 停 駐 在 一 定 位 置 甚 至 在 斜 坡 上 ， 它 也 有 助 于 汽 車 在 坡 路 上 起步 。 駐 車 制 動 裝 置 應 采 用 機 械 式 驅 動 機 構 而 不 用 液 壓 或 氣 壓 驅 動 ，以 免 其 產 生 故 障 。任 何 一 套 制 動 裝 置 均 由 制 動 器 和 制 動 驅 動 機 構 兩 部 分 組 成 。 行 車制 動 是 用 腳 踩 下 制 動 踏 板 操 縱 車 輪 制 動 器 來 制 動 全 部 車 輪 ； 而 駐 車制 動 則 多 采 用 手 制 動 桿 操 縱 利 用 車 輪 制 動 器 進 行 制 動 。 利 用 車 輪 制動 器 時 ， 絕 大 部 分 駐 車 制 動 器 用 來 制 動 倆 個 后 輪 ， 行 車 制 動 和 駐 車制 動 這 兩 套 制 動 裝 置 ， 必 須 具 有 獨 立 的 制 動 驅 動 機 構 ， 而 且 每 車 必河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）3備 。 行 車 制 動 裝 置 的 驅 動 機 構 分 液 壓 和 氣 壓 兩 種 型 式 。 用 液 壓 傳 遞操 縱 力 時 還 應 有 制 動 主 缸 、 制 動 輪 缸 以 及 管 路 ； 用 氣 壓 操 縱 時 還 應有 空 氣 壓 縮 機 、 氣 路 管 道 、 儲 氣 筒 、 控 制 閥 和 制 動 氣 室 等 ?，F 代 汽 車 由 于 車 速 的 提 高 ， 對 應 急 制 動 的 可 靠 性 要 求 更 嚴 格 ， 因此 在 中 、 高 級 轎 車 和 部 分 輕 型 商 用 車 上 ， 多 在 后 輪 制 動 器 上 附 加 手操 縱 的 機 械 式 驅 動 機 構 ， 使 之 兼 起 駐 車 制 動 和 應 急 制 動 的 作 用 ， 從而 取 消 了 中 央 制 動 器 。隨著電子技術的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動系統(tǒng)在技術上已經成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面兼得附著特性而開發(fā)的高技術制動系統(tǒng)。它能有效的防止汽車在應急制動時由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現側滑或失去轉向能力的危險，并縮短制動距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。1.3 課題研究方法根據課題內容，任務要求深入了解汽車制動系統(tǒng)的構造及工作原理；并收集相關緊湊型轎車制動系統(tǒng)設計資料；參考現有研究成果，并進行深入的學習和分析，借鑒經驗；同時學習有關汽車零部件設計準則；充分學習和利用畫圖軟件，并再次學習機械制圖，畫出符合標準的設計圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設計能力并通過試驗最終確定制動系統(tǒng)設計方案。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）41.4 本設計應解決的難點（1）確定制動系各參數，分析其制動性能;（2）制動器的設計計算；（3）液壓制動驅動機構的設計計算；（4）制動系統(tǒng)圖紙設計。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）5第 2 章 總體設計方案汽車的制動性是汽車的主要性能之一。制動性直接關系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動性始終是汽車設計制造和使用部門的主要任務。制動系的功用是使汽車以適當的減速度降速行使直至停車；在下坡行使時，使汽車保持適當的穩(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。制動系至少應有兩套獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置。前者用來保證前兩項功能，后者用來保證第三項功能。設計汽車制動系應滿足如下主要要求 [5]：（1）應能適應有關標準和法規(guī)的規(guī)定；（2）具有足夠的制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩項指標來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評定的。詳見 QC/T239-1997《貨車、客車制動器性能要求國家標準》。（3）工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨立的驅動制動器的管路，當其中一套管路失效時，另一套完好的管路應保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的 30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅動機構應各自獨立。行車制動裝置都用腳操縱，其他制動裝置多為手操縱；河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）6（4）制動效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見 QC/T582-1999《轎車制動器性能要求國家標準》；（5）制動效能的水穩(wěn)定性好；（6）在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。有關方向穩(wěn)定性的評價標準，詳見 QC/T239-1997《貨車、客車制動器性能要求國家標準》；（7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人-機工程學要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞；（8）作用滯后的時間要盡可能短，包括從制動踏板開始動作至達到給定制動效能水平所需的時間和從放開踏板至完全解除制動的時間；（9）制動時不產生振動和噪聲；（10）轉向裝置不產生運動干涉，在車輪跳動或轉向時不會引起自行制動；（11）應有音響或光信號等警報裝置，以便及時發(fā)現制動驅動機件的故障和功能失效；（12）用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應考慮到環(huán)保要求，應力求減少制動時飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維；（13）磨損后，應有能消除因磨損而產生間隙的機構，且調整間隙工作容易，最好設置自動調整間隙機構。防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，所以近年來防抱死制動系統(tǒng)（ABS）河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）7在汽車上得到了很快的發(fā)展和應用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功。本次設計采用前盤后鼓式制動器,液壓制動, II 式(前后式)雙回路制動控制系統(tǒng)。采用真空助力器.其中鼓式制動器采用一般常用的領從蹄式,為一個自由度.灰鑄鐵制動鼓。制動鼓內徑尺寸、摩擦襯片寬度尺寸參照專業(yè)標準 QC/T309-1999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》選取。盤式制動器采用浮動鉗盤式.制動盤直徑取輪輞直徑的70%。通風式制動盤厚度取 20mm。具體的制動系統(tǒng)設計計算過程依據汽車設計教材進行。2.1 制動能源的比較分析經過同多種類型的車輛制動能源比較，如表 2.1 所示：表 2.1 制動能源比較供能裝置 傳能裝置型式 制動能源 工作介質 型式 工作介質氣壓伺服制動系 駕駛員體力與發(fā)動機動力 空氣 液壓制動系 制動液真空伺服制動系是由發(fā)動機驅動的空氣壓縮機提供壓縮空氣作為動力源，伺服氣壓一般可達 0.05～0.07MPa。 真空伺服制動系多用于總質量在 1.1～1.35t 以上的轎車及裝載質量在 6t 以下的輕、中型載貨汽車上；氣壓伺服制動系則廣泛用于裝載質量為 6～12t 的中、重型貨車以及極少數高級轎車上。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）8液壓制動用于行車制動裝置。液壓制動的優(yōu)點是：作用滯后時間短， （0.1～0.3s）;工作壓力高（可達 10～20M ） ，因而輪缸尺寸小，aP可以安裝在制動器內部，直接作為制動蹄的張開機構（或制動塊的壓緊機構） ，而不需要制動臂等傳動件，使之結構簡單，質量??；機械效率較高（液壓系統(tǒng)有自潤滑作用） 。液壓制動的主要缺點是：過度受熱后，部分制動液汽化，在管路中形成氣泡，嚴重影響液壓傳輸，使制動系統(tǒng)的效能降低，甚至完全失效。液壓制動廣泛應用在乘用車和總質量不大的商用車上。2.2 駐車制動系駐車制動系統(tǒng)用于使汽車可靠而無時間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上，同時也有助于汽車在斜坡上起步的一套專門裝置。駐車制動系統(tǒng)應采用機械式驅動機構而不用液壓或氣壓式，以免其產生故障。通過類比采用手動駐車制動操縱桿、駐車制動杠桿作用于后輪，作為后輪駐車制動器。后輪駐車制動：輪缸或輪制動器， （對領叢蹄制動器，只需附加一個駐車制動推桿和一個駐車杠桿即可）使用駐車制動時，由人搬動駐車制動操縱桿，通過操縱纜繩。平衡臂和拉桿（拉繩）拉動駐車制動杠桿使兩蹄張開。2.3 行車制動系行車制動系統(tǒng)用作強制行使中的汽車減速或停車，并使汽車在下河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）9短坡時保持適當的穩(wěn)定車速。其驅動機構多采用雙回路或多回路結構，以保證其工作可靠。目前，盤式制動器已廣泛應用于轎車，但除了在一些高性能轎車上用于全部車輪以外，大都只用作前輪制動器，而與后輪的鼓式制動器配合，以期汽車有較高的制動時的方向穩(wěn)定性。在貨車上，盤式制動器也有采用。四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的 70%-80%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動方式。2.4 制動管路的布置及原理II 式(前后式): 前、后輪制動管路各成獨立的回路系統(tǒng)，即一軸對一軸的分路型式，一條回路連接前橋(軸)車輪制動器,另一條回路連接后橋(軸)車輪制動器,如圖（2.1）所示。前橋車輪制動器與后橋車輪制動器各用一個回路。其特點是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動氣室)鼓式制動器相配合，成本較低。在各類汽車上都有采用。通過分析，II 式(前后式)制動器結構簡單，成本較低，因此采用的就是 II 式(前后式)雙回路制動系。2.4.1 制動管路的布置示意圖（II 型）如圖 2.1 所示河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）10圖 2.1 液壓制動裝置示意圖2.4.2 制動原理和工作過程圖 2.2 鼓式制動器結構示意圖以鼓式制動器為例，其結構示意圖如圖（2.2）所示，工作原理如下：要使行使中的汽車減速，駕駛員應踩下制動踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個輪缸活塞推動兩制動蹄繞支撐銷轉動，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動鼓的內圓面上。這樣，不旋轉的制動蹄就對旋轉的制動鼓作用一個摩擦力矩，其方向與車輪旋轉方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個向前的周緣力，同時路面也對車輪作用一個向后的反作用力，即制動力。制動力由車輪經車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個汽車產生一定的減速度。制動力越大，制動減速度越大。當放開制動踏板時，復位彈簧即將制1.前輪制動器 2.制動鉗 3.制動管路 4.制動踏板機構5.制動主缸 6.制動輪缸 7.后輪制動器河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）11動蹄拉回復位，摩擦力矩和制動力消失，制動作用即行終止。2.5 制動器的結構方案分析通常，汽車所用制動器一般都采用摩擦式的，也就是阻止汽車運動的制動力矩來源于固定元件和旋轉工作表面之間的摩擦。主要是盤式制動器和鼓式制動器兩種形式。鼓式制動器的選用：鼓式制動器是靠制動塊在制動輪上壓緊產生摩擦來實現剎車的。鼓式制動器的形式有很多種，如領從蹄式制動器、單向雙領蹄式制動器、雙向雙領蹄式制動器、單向自增力式制動器、雙向自增力式制動器、凸輪式制動器、楔式制動器。它們都各有利弊，其中領從蹄式制動器發(fā)展較早，且其效能和效能穩(wěn)定性在各式制動 0.器中均居于中游；前進、倒退行駛的制動效果不變；便于附裝駐車制動驅動機構；易于調整蹄片與制動鼓之間的間隙；且有結構簡單，成本低等優(yōu)點。但領從蹄式制動器也有兩蹄片的壓力不等（在兩制動蹄上的摩擦襯片面積相等的條件下），因而兩蹄片磨損不均勻、壽命不同的缺點。此外，因只有一個輪缸，兩制動蹄必須在同一驅動回路下工作。因此，本設計采用由定位銷定位的一個自由度的非平衡式的領從蹄式制動器。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）12盤式制動器的選用：盤式制動器又叫做碟式制動器，一般是由液壓控制，主要的部件有制動盤、制動鉗、固定器，制動輪缸等組成。按摩擦副中固定元件的結構不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式兩類。全盤式制動器的固定摩擦元件和旋轉元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸。用得較多的是多片全盤式制動器，以便獲得較大的制動力。但這種制動器的散熱性能較差，故多為油冷式，結構較復雜。鉗盤式制動器按制動鉗的結構型式又可分為固定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器。定鉗盤式制動器的制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉，也不能沿著制動盤軸線方向移動，因此必須在制動盤的兩側都 安裝制動塊的促動裝置，以便于將兩側的制動塊分別壓向制動盤。定鉗盤式制動器在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝有一個活塞。當壓力油液進入兩個油缸活塞外腔時，推動兩個活塞向內將位于制動盤兩側的制動塊總成壓緊到制動盤上，從而將車輪制動。當放松制動踏板使油液壓力減小時，回位彈簧又將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。這種型式也稱為對置活塞式或浮動活塞式。定鉗盤式制動器的缺點就是：（1）制動盤的兩側各有液壓缸，使制動鉗的結構復雜。（2）液壓缸分裝于制動盤的兩側，制動液必須跨越制動盤的鉗內油道或者外部的油管。（3）熱負荷較大，液壓缸和跨越制動盤的鉗內制動管路或者是外部河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）13油管內的制動液容易氣化。（4）若想兼用于駐車制動裝置，則必須添加一個機械促動的駐車制動鉗。由于上述的種種原因，定鉗盤式制動裝置已經很難適應現代轎車的發(fā)展趨勢，也逐漸的在 70 年代以后讓位于浮鉗盤式制動器。 浮鉗盤式制動器只在制動盤的一側裝油缸，結構簡單，造價低廉，易于布置，結構尺寸緊湊，可以將制動器進一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動，在兼行車和駐車制動的情況下不需要加設駐車制動鉗，只需要在行車制動鉗液壓缸的附近加裝一些用于推動液壓缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可。浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會，單側油缸又位于盤的內側，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好。另外，單側油缸的活塞比兩側油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動液溫度比用固定鉗時低 30℃～50℃，氣化的可能性較小。但由于制動鉗體是浮動的，必須設法減少滑動處或擺動中心處的摩擦、磨損和噪聲。經過對不同制動器優(yōu)、缺點的比較，參考同類型車，本設計采用前盤（浮動鉗式）后鼓（支承銷領叢蹄式）的制動系統(tǒng)。本章小結本章確定了制動系統(tǒng)方案為行車制動系統(tǒng)采用液壓制動控制機構，前軸制動器為浮動鉗盤式制動器，后軸采用領從蹄式鼓式制動器?；芈废到y(tǒng)采用一軸對一軸式雙回路控制系統(tǒng)。駐車制動系統(tǒng)控制機構為河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）14機械式，由鼓式制動器兼做駐車制動器。第 3 章 制動系主要參數確定3.1 基本參數表 3.1 制動系主要參數空載 滿載汽車質量 2230kg 4110kg前軸 1070.4kg 1233kg軸荷分配后軸 1159.6kg 2877kg質心高度 hg0=850mm Hg1=750mm軸距 3100 ｍm前制動器 浮動鉗盤式后制動器 鼓式領叢蹄式3.2 同步附著系數的確定汽車制動時，若忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉質量的慣性力矩，則對任意角速度 ＞0 的車輪，其力矩平衡方程為?0??ebfrFT（3.1）河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）15式中： —制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其fT方向與車輪旋轉方向相反，N?m；―地面作用于車輪上的制動力，即地面與輪胎之間的摩擦力，bF又稱為地面制動力，其方向與汽車行駛方向相反，N；―車輪有效半徑，m。er令（3.2）efrTF?稱之為制動器制動力，它是在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力。一般汽車根據前、后輪制動力的分配、載荷情況及道路附著系數和坡度等因素，當制動力足夠時，制動過程出現前后輪同時抱死拖滑時附著條件利用最好 [6]。任何附著系數 路面上前后同時抱死的條件為（ =0.85）：??(3.3) GFff??21gf hL??12（3.4） 式中：G-汽車重力；—前制動器制動力，N ；1fF河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）16—后制動器制動力，N；2fF—質心到前軸的距離，mm；1L—質心到后軸的距離，mm。2得： =1275N =1825N1fF2fF一般常用制動器制動力分配系數 來表示分配比例?412.02?fF前、后制動器制動力分配的比例影響到汽車制動時方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定 值首先就要選取同步附著系數 。一般?0?來說，我們總是希望前輪先抱死（ ） 。根據有關文獻推薦以及我0??國道路條件，車速不高，所以本車型 取 0.5 左右為宜。由 Lhg02????得 46.0759341.30 ???為保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數利用率，ECE的制動法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在 0.15 q 0.8，其他汽車?在 0.15 q 0.3 的范圍內，前輪應先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，?在 0.15 0.8 的范圍內，必須滿足 q 。? )2.0(85.10????河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）173.3 制動器最大制動力矩確定應合理地確定前、后輪制動器的制動力矩，以保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性。雙軸汽車前后車輪附著力同時被充分利用或前后車輪同時抱死的制動力之比為69.0754.21093012 ??????ghLF?通常上式的比值為轎車 1.3 到 1.6，貨車為 0.5 到 0.7。因此可知前后制動器比值符合要求最大制動力矩是在汽車附著質量被完全利用的條件下獲得的，這時制動力與地面作用于車輪的法向力成正比。計算公式如下 egf rhLGT?)(2max1??（3.5） maxmax21ff T??（3.6） 式中： —該車所能遇到的最大附著系數 0.85；?—車輪有效半徑為 360mm；er 6935.23085.)7.093(14)(21 ??????egmanf hLGT 47.916.24.0max12 ??fmanfT?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）183.4 鼓式制動器的主要參數選擇在有關的整車總布置參數和制動器的結構形式確定以后，就可以參考已有的同類型、同等級汽車的同類制動器，對制動器的結構參數進行初選。3.4.1 制動鼓直徑 D當輸出力一定時，制動鼓的直徑越大，制動力矩也越大，散熱性能也越好。但止境的尺寸受到輪輞內徑的限制，而且直徑的增大也使制動鼓的質量增大，使汽車的非懸掛質量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動鼓與輪輞之間應有相當的間隙，此間隙一般不小于20～30mm,以利于散熱通風，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動鼓直徑的尺寸。另外，制動鼓直徑與輪輞直徑之比為 根據 QC/T309-1999《制動鼓工0.7~.83rD?作及制動蹄片寬度尺寸系列》取 D=320mm R=160mm。3.4.2 摩擦襯片寬度 b 和包角 β摩擦襯片的包角可在 900～120 0 范圍內選取，試驗表明，摩擦襯片包角在 900～120 0 時，磨損最小，制動鼓溫度也最低，且制動效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角一般不宜大于 1200，因過大不僅不利于散熱，而且易使制動作永不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過大則不易保證與制動鼓全面接觸。通常是根據在緊急制動時使單位壓力不超過河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）192.5 M 的條件來選擇襯片寬度的。設計時應盡量按摩擦片的產品規(guī)格aP選擇寬度值。另外，根據國外統(tǒng)計資料可知，單個鼓式制動器總的摩擦襯片面積隨汽車總質量的增大而增大。而單個摩擦襯片的面積又決定與制動鼓的半徑，襯片寬度及包角。即?RbAp?（3.7） 式中，包角以弧度為單位，當面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。制動器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動時產生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。 a、參考同類汽車選取，一般 b/D=0.16～0.26,取 0.25，故 b=65mmb、取領蹄包角 從蹄包角 ??10???102?=320×3.14×65（100+110）/360= 36/)(21???DAp36302mm2c、摩擦襯片起始角 ，一般將襯片布置在制動蹄的中央，即0?令： ???40290?有時為了適應單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點對稱布置，以改善制動效能和磨損的均勻性。3.4.3 制動器中心到張開力 P 作用線和距離 e在保證輪缸能夠布置于制動鼓內的條件，應使距離 e 盡可能大，以河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）20提高制動效能。初步設計可取e=0.8R故 e=128mm。3.4.4 動蹄支銷中心的坐標位置是 k 與 c制動蹄支銷中心的坐標尺寸 k 是應盡可能地小, 以不使兩制動蹄端毛面相碰擦為準，使尺寸 c 盡可能地大，設計可定c=0.8R =128 mm, K 盡可能的小，以使 c 盡可能的大，初步設計取 k=22mm。3.4.5 摩擦片摩擦系數選擇摩擦片時不僅希望其摩擦系數要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單獨地追求摩擦材料的高摩擦系數，應提高對摩擦系數的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數偏離正常值的敏感性要求，后者對蹄式制動器是非常重要的。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數的穩(wěn)定值約為 0.3～0.5 之間，少數可達 0.7。一般說來，摩擦系數越高的材料，其耐磨性越差。所以在制動器設計時并非一定要追求高摩擦系數的材料。當前國產的摩擦片材料溫度低于 250 度時，保持摩擦系數在 0 .3～0.4 已無大問題。因此，在假設的理想條件下計算制動器的制動力矩，取 0.3 可使計算結果接近世紀。另外，在選擇摩擦材料時應盡量采用減少污染和對人體無害的材料。3.5 盤式制動器的主要參數選擇3.5.1 制動盤直徑 D河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）21制動盤直徑 D 應盡量取大些，這樣，制動盤的有效半徑增大，可以減小制動鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。通常D=0.70～0.79D r，本車總質量不大于 2 噸，取上限，即 74.309.??r因此D =320mm。3.5.2 制動盤厚度 h制動盤厚度對制動盤的質量和溫升有影響。為使質量小些，厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過小。因此，參考同類型車，取為 20mm,通風式，增大散熱。3.5.3 摩擦襯塊外半徑 R2 和內半徑 R1參考同類車型，選取摩擦襯塊的內外半徑分別為：，mR10?mR1502?平均半徑為=12521m?有效半徑為 )(32213RfNTRe???])(1[4221?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）22)2105]()105([34????=126.66令 mR?21則有 meR])1([342??選取半徑滿足式 ＞eRm＞0.656.0152?R滿足要求即 m 值小于 0.65。3.5.4 摩擦襯塊工作面積 A在確定盤式制動器制動襯塊的工作面積時，根據制動襯快單位面積占有的汽車質量，推薦在 1.6～3.5kg/ , A =120cm2。2cm本章小結本章確定了制動器的基本參數，首先計算出制動力分配系數及同步附著系數，然后進一步確定制動器的最大制動力矩，確定了鼓式制動器的主要參數，包括制動鼓直徑、摩擦襯片寬度及包角、制動器中心到張開力作用線的距離、制動蹄支撐銷中心的位置、摩擦片的摩擦系數，盤式制動器主要參數包括制動盤直徑、制動盤厚度、摩擦襯塊內外半徑、摩擦塊工作面積。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）23河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）24第 4 章 制動器的設計與計算4.1 制動器摩擦面的壓力分布規(guī)律從前面的分析可知，制動器摩擦材料的摩擦系數及所產生的摩擦力對制動器因數有很大的影響。掌握制動蹄表面的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動器因數。在理論上對制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時，通常作如下一些假定：（1）制動蹄、鼓為絕對剛性；（2）在外力作用下，便行僅發(fā)生在摩擦襯片上；（3）壓力與變形符合胡克定律。對于繞支承銷轉動的制動蹄，制動蹄片上的壓力符合正弦分布。4.2 單個制動器制動力矩計算4.2.1 鼓式制動器制動力矩計算4.2.1.1 制動蹄的效能因數制動器效能因數，表示制動器的效能，其實質是制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評比不同結構形式的制動器的效能領蹄：= =0.64861TBF)(acRfh?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）25從蹄：= =0.55812TBF)1(acRfh??則 BF= + =1.20671TBF24.2.1.2 同一制動器各蹄產生的制動力矩在計算鼓式制動器時，必須建立制動蹄對制動鼓的壓緊力與所產生的制動力矩之間的關系，其計算公式如下對于增勢蹄：（4.1） ' 'max(2sini2)/4FPbR?????（4.2）' 'aco/y其中： 為壓力分布不均勻時蹄??10???130'??2' maxP片上的最大壓力。 ])2sini()2cosarctn[( '''' ??? ???? 22 )0sin139.1300 ????179.rt05 2''2'' ''1 )sini()cos2( )]cos4[ ?????????R河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）2622 )0sin132si9.()130cos2(cs )]0co64[ ????????=182.63對于減勢蹄： ' 'max(2sini)/4FPbR???' 'acoy?式中： 為壓力分布不均勻10????130'??' maxP時蹄片上的最大壓力。 ])2sini2()cos2arctn[( '''' ??? ???? ])30si19.1302????018.72''2''''2 )sini()cos( )]cos4[ ????????R22 )30si1si9.()130s(s ]306[ ????=179.35增勢蹄的制動力矩 111'11 ])sin(co/[ BPfffhPTf ??????? 35.179.0)8.7sin3.08.7(cos9.2/[35.726.0 ?????= 1579減勢蹄的制動力矩河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）27222'22 ])sin(co/[ BPfffhPTf ??????? 63.182.0)75.9sin3.0759(cos.1/[63.853.0 ????24.16制動鼓上的制動力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 2121BPTfff ??液壓驅動的制動器由于 ，故所需的張開力為21PP= =)/(BTf?)(/21maxTf?57.924.1630??=1882.83計算蹄式制動器必須檢查蹄有無自鎖的可能。蹄式制動器的自鎖條件為 0)sin(co11' ?????ff即式 1'1'i?f?成立，則不會自鎖。 3.0718.sin97.235.cosinco1'1' ???????f 04i2'2' ???f故此蹄式制動器不會自鎖。4.2.2 盤式制動器制動力矩計算現假設襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）28布均勻，則盤式制動器的制動力矩計算公式為（4.3）RfFM02??式中：單個制動器的制動力矩 =317964.84/1—摩擦系數f—單側制動塊對制動盤的壓緊力0FR—作用半徑 （摩擦襯塊的作用半徑 R= =125mm）21R?盤式制動器單側制動塊對制動盤的壓緊力為 NfRM53.4913.0287960????4.3 駐車制動的制動力矩計算通過受力分析，可以得出汽車在上、下坡停駐時的后橋附著力分別為：上坡 )sinco(12 ??LhgmFga??（4.4） 下坡 )sinco(12 ??LhgFga??（4.5） 汽車停駐的最大坡度 可根據后軸上的附著力與制動力相等求得：?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）29滿載：上坡 ?8.36arctn11???ghL??下坡 ?2.6arctn12???ghL??空載：上坡 ?9.arct11?g下坡 ?7.1arctn2???ghL??滿載時，上下坡后橋附著力為：上坡 1.487)sinco(12 ?????LhgmFga下坡 9.2)sics(12 ga空載時，上下坡后橋附著力分別為：上坡 6.3970)sinco(12 ?????LhgmFga下坡 8.)sic(12 ga河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）304.4 制動襯片的耐磨性計算摩擦襯片（塊）的磨損，與摩擦副的材質、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關，因此，在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。汽車的制動過程是將其機械能的一部分轉變?yōu)闊崮芎纳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能的任務。此時由于在短時間內熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器的溫度升高，此即所謂的制動器的能量負荷。能量負荷越大，摩擦襯片（塊）的磨損越嚴重。制動器的能量負荷以其比能量耗散率作為評價指標。它表示單位摩擦面積在單位時間內耗散的能連。單位為 。2mW雙軸汽車的制動器的比能量耗散率分別為前輪211()4aetA?????（4.6）后輪 2124)((tAmea?????（4.7） 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）31式中： —汽車總質量， kg；am—汽車回轉質量轉換系數；?、 —制動初速度和減速度，m/s；1?2J—制動減速度 m/s2；t—制動時間，s；、 —前后制動襯片（塊）的摩擦面積,mm 2；1A2—制動力分配系數?雙軸汽車的制動器的比能量耗散率分別為：前輪 （4.8） 211()4ametA?????后輪 212()(aet（4.9） 在緊急制動到停車的情況下， =0，并可認為 =1，對于乘用車，2??制動速度 ，)18(651smhkv?故 22121 0.6831034.8wtAvmea ????.179.745.)(2 mt ??據有關文獻推薦，鼓式制動器的比能量耗散率以不大于 1.8w/河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）32為宜，盤式制動器的比能量耗散率應不大于 6.0 , 計算時取2m 2/wm減速度 j=0.6g。磨損特性指標也可用襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來衡量。 越大，則磨損越嚴重。0f前輪10ARMf??（4.