汽车制动器设计
作者yueyue浏览951发布时间11/09/10
摘要
汽车制动系的基本功用是使行驶中的汽车减速或停车，在下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地或坡道上驻留不动的机构。汽车制动系直接影响着汽车的安全性和停车的可靠性。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行驶安全、停车可靠，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车才能充分发挥其动力性能。
汽车的制动系是汽车行车安全的保证，许多制动法规对制动系提出了许多详细而具体的要求，这是我们设计的出发点。
从制动系的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行方案论证。对各种形式的制动器的优缺点进行了比较后，选择了钳盘式的形式。这样既保证了较高的制动效能又有很好的稳性。
关键词制动系; 制动盘; 摩擦块; 制动效
目录
摘要…. I
Abstract... II
第 1 章绪论 (3)
1.1汽车制动系概述 (3)
1.2汽车制动器的工作原理 (5)
1.3课程设计的目的和意义 (6)
第 2 章制动器结构型式及选择 (8)
2.1盘式制动器的结构型式及选择 (9)
2.1.1定钳盘式制动器 (11)
2.1.2浮钳盘式制动器 (12)
2.1.3全盘式制动器 (12)
2.2盘式和鼓式制动器比较 (13)
第 3 章制动系的主要参数及其选择 (15)
3.1制动力与制动力分配 (15)
3.1.1制动时前、后轮的地面法向反作用力 (15)
3.1.2前、后制动器制动力的理想分配曲线 (17)
3.2具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 (19)
3.3制动器的制动力矩 (20)
3.4利用附着系数与制动效率 (21)
第 4 章制动器的设计计算 (23)
4.1原始数据和技术参数 (23)
4.2参数选择以及数据计算 (23)
4.2.1盘式制动器主要参数的确定 (23)
4.2.2摩擦块磨损均匀性验证 (24)
4.2.3紧急制动时前后轮法向反力及附着力距 (24)
4.2.4同步附着系数的确定 (25)
4.2.5制动器的效率 (26)
4.2.6制动力矩以及盘的压力 (26)
4.2.7同步附着系数的验算 (27)
4.2.8摩擦衬块的磨损特性的验算 (27)
第 5 章制动驱动机构的结构型式选择与设计计算 (28)
5.1制动驱动机构型式 (28)
5.1.1简单制动系 (28)
5.1.2动力制动系 (28)
5.1.3伺服制动系 (29)
5.2分路系统 (30)
5.3液压制动驱动机构的设计计算 (31)
5.3.1制动轮缸直径d的确定 (31)
5.3.2制动主缸直径do的确定 (31)
5.3.3制动踏板力Fp. 32
5.3.4制动踏板工作行程Sp. 32
总结 34
参考文献 35
第 1 章绪论
1.1 汽车制动系概述
尽可能提高车速是提高运输生产率的主要技术措施之一。但这一切必须以保证行驶安全行为前提。因此，在宽阔人少的路面上汽车可以高速行驶。但在不平路面上，遇到障碍物或其它紧急情况时，应降低车速甚至停车。如果汽车不具备这一性能，提高汽车行驶速度便不可能实现。
制动系是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车的行驶安全性。随着高速公路的迅速发展和汽车密度的日益增大，交通事故时有发生。因此，为保证汽车行驶安全，应提高汽车的制动性能，优化汽车制动系的结构。
制动装置可分为行车制动、驻车制动、应急制动和辅助制动四种装置。其中市行驶中的汽车减速至停止的制动系叫行车制动系。使已停止的汽车停驻不动的制动系称为驻车制动系。每种车都必须具备这两种制动系。应急制动系成为第二制动系，他是为了保证在行车制动系失效时仍能有效的制动。辅助制动系是使汽车下坡时车速稳定的制动系。
汽车制动系统是一套用来使四个车轮减速或停止的零件。当驾驶员踩下制动踏板时，制动动作开始。踏板装在顶端带销轴的杆件上。踏板的运动促使推杆移动，移向主缸或离开主缸。
主缸安装在发动机室的隔板上，主缸是一个由驾驶员通过踏板操作的液压泵。当踏板被踩下，主缸迫使有压力的制动液通过液压管路到四个车轮的每个制动器。液压管路由钢管和软管组成。它们将压力液从主缸传递到车轮制动器。
盘式制动器多用于汽车的前轮，有不少车辆四个车轮都用盘式制动器。制动盘装在轮辋上、与车轮及轮胎一起转动。当驾驶员进行制动时，主缸的液体压力传递到盘式制动器。该压力推动摩擦衬片靠到制动盘上，阻止制动盘转动。
图1-1汽车制动系统的基本部件
1.液压助力制动器
2.主缸和防抱死装置
3.前盘式制动器
4.制动踏
板 5.驻车制动杆 6.防抱死计算机 7.后盘式制动器
很多汽车都采用助力制动系统减少驾驶员在制动停车时必须加到踏板上的力。助力制动器一般有两种型式。最常见的型式是利用进气歧管的真空，作用在膜片上提供助力。另一种型式是采用泵产生液压力提供助力。
驻车制动器总成用来进行机械制动，防止停放的车辆溜车，在液压制动完全失效时实现停车。绝大部分驶车制动器用来制动两个后车轮。有些前轮驱动的车辆装有前轮驻车制功器，因为在紧急停车中绝大部分的制动功需要用在车辆的前部。驻车制动器一般用手柄或脚踏板操作。当运用驻车制动器时，驻车制动钢索机械地拉紧施加制动的秆件。驻车制动器由机械控制，不是由液压控制。
每当以很强的压力进行制动时，车轮可能完全停止转动。这叫做“车轮抱死”。这并不能帮助车辆停下来，而是使轮胎损失—些与路面的摩擦接触，在路面上滑移。轮胎滑移时，车辆不再是处于控制下的停车，驾驶员处在危险之中。有经验的驾驶员知道，防止车轮抱死的对策是迅速上、下踩动制动踏板。这样间歇地对制动器提供液压力，使驾驶员在紧急制动时能控制住车辆。
现今许多新型车辆装备了防抱死制动系统(ABS)。防抱死制动系统做的工作与有经验驾驶员做的相同，只是更快、更精确些。它感受到某车轮快要抱死或滑移时，迅速中断该车轮制动器去的制动压力。在车轮处的速度传感器监测车轮速度，并将信息传递给车上计算机。于是，计算机控制防抱死制动装置，输送给即将抱死的车轮的液压力发生脉动。
1.2 汽车制动器的工作原理
一般制动系的工作原理可用下图所示的一种简单的液压制动系示意图来说明。—个以内圆面为工作表面的金属的制动鼓8固定在车轮轮毅上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板11上，有两个支承销12，支承着两个弧形制动卸10的下端。制动蹄的外圆面上又装有一般是非金属的摩擦片9。制动底板上还装有液压制动轮缸6，用油管5与装在车架上的液压制动主缸4相连通。主缸中的活塞3可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。
制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面之间保持有一定的间隙，使车轮和制动鼓可以自由旋转。
要使行驶中的汽车减速，驾驶员应跺下制动踏板l，通过推杆2和主缸活塞3，使主缸内的油液在一定压力下流人轮缸6，并通过两个轮缸活塞7推使两制动蹄10绕支承销12转动，上端向两边分开而以其摩擦片9压紧在制动鼓的内圆面上。这样，不旋转的制动卸就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力矩M，其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的周绕力F，同时路面也对车轮作用一个向后的反作用力，即制动力F。制动力F由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使整个汽车减速。制动力愈大，汽车减速度也愈大。当故开制动踏板时．回位弹簧13即将制动蹄拉回原位，摩擦力矩M和制动力F消失，制动作用即行终止。
图1-2 鼓式制动器结构图
1.制动踏板
2.推杆
3.主缸活塞
4.制动主缸
5.油管
6.制动轮缸
7.轮缸活
塞 8.制动鼓 9.摩擦片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.制动体回位弹簧
图中所示的制动器中，由制动鼓8、摩擦片9和制动蹄10所构成的系统产生了一个制动力矩(摩擦力矩M)以阻碍车轮转动该系统称为制动器。
显然，阻碍汽车运动的制动力F不仅取决于制动力矩M，还取决于轮胎与路面间的附着条件。如果完全丧失附着，则这种制动系事实上不可能产生制动汽车的效果。不过，在讨论制动系的结构问题时，一般都假定具备良好的附着条件。
1.3 课程设计的目的和意义
课程设计和毕业论文是大学生培养方案中的重要环节。学生通过课程设计，综合性地运用所学知识去分析、解决一个问题，在作课程设计的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。不少学生在作完课程设计后，感到自己的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。
通过大学的学习，从理论与实践上均有了一定程度的积累。课程设计就是对我们以往所学的知识的综合运用与进一步的巩固加深，并对解决实际问题的能力的训练与检验。其目的在于：
1、培养正确的设计思想与工作作风。
2、进一步培养制图、绘图的能力。
3、学会分析与评价汽车及其各总成的结构与性能，合理选择结构方案及其有关参数。
4、学会汽车一些主要零部件的设计与计算方法以及总体设计的一般方法，以毕业后从事汽车技术工作打下良好的基础。
5、培养独立分析、解决问题的能力。
第 2 章制动器结构型式及选择
汽车的制动器设计究竟采用哪一种结构方案较为合理，能够最大限度的发挥制动器的功用，首先应该从制动器设计的一般原则上谈起。
2.1 盘式制动器的结构型式及选择
盘式制动系统的基本零件是制动盘，轮毂和制动卡钳组件。制动盘为停止车轮的转动提供摩擦表面。车轮通过双头螺栓和带突缘的螺母装到制动盘毂上。毂内有允许车轮转动的轴承。制动盘的每一面有加工过的制动表面。
液压元件和摩擦元件装在制动卡钳组件内。制动卡钳装到车辆上时，它跨骑在制动盘和轮毂的外径处。
进行制动时，靠主缸的液压力，制动卡钳内的活塞被迫外移。活塞压力通过摩擦块或制动蹄夹住制动盘。由于施加在制动盘两侧的液压力是方向相反、大小相等的，制动盘不会变形，除非制动过猛或持续加压。
制动盘表面的摩擦能生成热。由于制动盘在转动。表面没有遮盖，热很容易消散到周围空气中。由于迅速冷却的特性，即使在连续地猛烈制动之后，盘式制动器比抗制动衰退的鼓式制动器工作得要好。许多车辆的前部采用盘式制动器的主要理由就是它抗制动衰退性好和停车平稳。
图2-2 盘式制动器结构图
1.制动卡钳组件
2.制动盘和毂组件
3.轮毂
4.双头螺栓
5.摩擦面
6.摩擦块
2.1.1 定钳盘式制动器
钳盘式制动器主要有以下几种结构型式：
图2-3 钳盘式制动器示意图
a)、d) 固定钳式 b) 滑动钳式 c) 摆动钳式
固定钳式制动器，如图（a）所示，制动盘两侧均有油缸。制动时，仅两侧油缸中的活塞驱使两侧制动块向盘面移动。这种制动器的主要优点是：
（1）除活塞和制动块外无其它滑动件，易于保证钳的刚度；
（2）结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多，容易实现从鼓式到盘式的改型；
（3）很能适应分路系统的要求；
就目前汽车发展趋势来看，随着汽车性能要求的提高，固定钳结构上的缺点也日益明显。主要有以下几个方面：
（1）固定钳式至少要有两个油缸分置于制动盘两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管（桥管）来连通，这就使制动器的径向和轴向的尺寸都比较大，因而在车轮中布置比较困难；
（2）在严酷的使用条件下，固定钳容易使制动液温度过高而汽化，从而使制动器的制动效能受到影响；
（3）固定前盘式制动器为了要兼充驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳，或者采用盘鼓结合式制动器，其中用于驻车制动的鼓式制动器只能是双向增力式的，但这种双向增力式制动器的调整不方便。
2.1.2 浮钳盘式制动器
浮钳盘式制动器的制动钳一般设计成可以相对于制动盘轴向滑动。其中只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装钳体。
浮动钳式制动器可分为滑动钳式（图b）和摆动钳式（图c）。与固定钳式制动器相比较，其优点主要有以下几个方面：
(1).钳的外侧没有油缸，可以将制动器进一步移近轮毂。因此，在布置时较容易；
(2).浮动钳没有跨越制动盘的油管或油道，减少了受热机会，且单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽减少而冷却条件较好等原因，所以其制动液汽化可能性较小；
(3).浮动钳的同一组制动块可兼用于行车和驻车制动；
(4).采用浮动钳可将油缸和活塞等紧密件减去一半，造价大为降低。这一点对大批量生产的汽车工业式十分重要的。
与定钳盘式制动器相反，浮钳盘式制动器的单侧油缸结构不需要跨越制动盘的油道，故不仅轴向和径向尺寸较小，有可能布置得更接近车轮轮毂，而且制动液受热气化的机会就少。此外，浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下，不用加设驻车制动钳，只须在行车制动钳的油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。
2.1.3 全盘式制动器
全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘形的，分别称为固定盘和旋转涤
其结构原理与摩擦离合器相似。多片全盘式制动器的各盘都封闭在壳体中，散热条件差。2.2 盘式和鼓式制动器比较
与鼓式制动器相比较，盘式制动器有如下优点：
1、一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定。
2、浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常。
3、在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小。
4、制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会像制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏扳行程过大。
5、较易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。
与鼓式制动器比较，盘式制动器有如下缺点：
1、效能较低，故用于液压制动系时所需制动促动管路压力较高，一班要用伺服装置。
2、兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂，因而在后轮的应用受到限制。
盘式制动器将逐步取代鼓式制动器，主要是由于盘式制动器和鼓式制动器的优缺点决定的。
盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，在各种路面都有良好的制动表现，其制动效能远高于鼓式制动器，而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器。
相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而且由于散热性不好，鼓式制动器存在热衰退现象。当然，鼓式制动器也并非一无是处，它便宜，而且符合传统设计。
我们知道，高速行驶的轿车，由于频繁使用制动，制动器的摩擦将会产生大量的热，使制动器温度急剧上升，这些热如果不能很好地散出，就会大大影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象，这可不是闹着玩的，制动器直接关乎生命。仅从这一点上，您就应该理解为什么盘式制动器会逐步取代鼓式制动器了吧。目前，在中高级轿车上前后轮都已经采用盘式制动器。
不过，时下我们开的大部分轿车(如夏利、富康、捷达等)，采用的还不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器(即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓式制动器)，这主
要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动的要求比较大，一般来说前轮用了盘式制动器就够使了。当然，前后轮都使用盘式制动器是趋势（如宝莱轿车）。本次设计选择滑动钳盘式制动器。
第 3 章制动系的主要参数及其选择
3.1 制动力与制动力分配
前、后制动器制动力分配关系将影响汽车的制动方向稳定性和附着条件的利用，是汽车制动系设计时必须考虑的问题。一般根据前、后轴制动器制动力的分配、装载情况、道路附着条件和坡度等因素，当制动器制动力足够时，汽车制动过程可能出现三种情况：前后轮同时抱死拖滑；前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑；后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。如前所述，前后轮同时抱死工况可避免后轴侧滑，并保证前轮只有在最大制动强度下，才使汽车失去转向能力，这种工况道路附着条件利用较好。前轮较后轮先抱死，虽然不会发生侧滑，但是汽车丧失转向能力。在一定速度下，后轮较前轮先抱死一定时间，会造成汽车后轴侧滑。
3.1.1 制动时前、后轮的地面法向反作用力
图3-1制动时汽车受力情况
图3-1所示为，忽略汽车的滚动阻力偶和旋转质量减速时的惯性阻力偶矩，汽车在水平路面上制动时的受力情况。因为制动时车速较低，空气阻力可忽略不计，则分别对汽车前后轮接地点取矩，整理得前、后轮的地面法向反作用力为
（3-1）
（3-2）
式中：和分别为前后轮因制动形成的动载荷。如果假设汽车前后轮同时抱死，则汽车制动减速度为
或（3-3）
式中：为附着系数。
将式（3-3）代入式（3-1），有
（3-4）
由式（3-4）可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力随制动强度和质心高度增加而
增大；后轮的地面法向反作用力随制动强度和质心高度增加而减小。随大轴距汽车前后轴的载荷变化量小于短轴距汽车载荷变化量。例如，某载货汽车满载在干燥混凝土水平路面上以规定踏板力实施制动时，为静载荷的90％，为静载荷的38％，即前轴载荷
增加90％，后轴载荷降低38％。
3.1.2 前、后制动器制动力的理想分配曲线
在汽车制动系设计时，如果在不同道路附着条件下制动均能保证前、后制动器同时抱死，则此时的前、后制动器制动力和的关系曲线，被称为前、后制动器制动力的理想分配
曲线，通常简称为I曲线。
在任何附着吸尘的路面上前、后轮制动器同时抱死，则前、后制动器制动力必定等于各自的附着力，且前、后制动器制动力（或地面制动力）之和等于附着力，即
（3-5）
将式（3-5）中的第二公式除以第三个公式，并将式（3-4）代入，有
（3-6）
联立方程组（3-6），并消除变量后，将方程表示的形式，即得到前后制动器制动力的理想分配关系式为
（3-7）
图3-2 I曲线示意图
图3-3 I曲线的一种制作方法
如已知汽车轴距、质心高度、总质量、质心的位置(质心至后轴的距离)，就可用式（3-7）绘制前、后制动器制动力的理想分配关系曲线，简称I曲线。图3-2就是根据式（3-7）绘制的汽车在空载和满载两种工况的I曲线。
根据方程组（3-6）的两个方程也可直接绘制I曲线。假设一组值（＝
0.1,0.2,0.3,……,1.0）,每个值代入方程组（3-6），就具有一个交点的两条直线，变化值，取得一组交点，连接这些交点就制成I曲线，见图3-3。
I曲线时踏板力增长到使前、后车轮制动器同时抱死时前、后制动器制动力的理想分配曲线。前、后车轮同时抱死时，，，所以I曲线也是前、后车轮同时抱死时，和的关系曲线。
3.2 具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数
两轴汽车的前、后制动器制动力的比值一般为固定的常数。通常用前制动器制动力对汽车总制动器制动力之比来表明分配比例，即制动器制动力分配系数，它可表示为
（3-8）
因为，所以
（3-9）
整理式（3-9）得
（3-10）
或表示为，即
（3-11）
式（3-10）为一线性方程。它是实际前、后制动器制动力实际分配线，简称为线。线通过坐标原点，其斜率为
具有固定的线与I线的交点处的附着系数,被称为同步附着系数。它表示具有固定
线的汽车只能在一种路面上实现前、后轮同时抱死。同步附着系数时由汽车结构参数决定的，它是反应汽车制动性能的一个参数。
同步附着系数说明，前后制动器制动力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附着系数的路面上才能保证前后轮同时抱死。
同步附着系数也可用解析方法求出。设汽车在同步附着系数的路面上制动，此时汽车前、后轮同时抱死，将式（3-6）代入式（3-10），得
（3-12）
整理后，得出
（3-13）
3.3 制动器的制动力矩
假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩为 Mμ=2f／FoR
式中，f为摩擦因数；Fo为单侧制动块对制动盘的压紧力；R为作用半径。
对于常见的具有扇形摩擦表面的衬块，若其径向宽度不很大，取R等于平均半径Rm，或有效半径Re，在实际上已经足够精确。
图3-4 钳盘式制动器的作用半径计算参考图
如图3-4，平均半径为
Rm=(R1+R2)/2
式中，R1和R2为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。
故有效半径为
Re=Mμ/2fFo=2(R23-R13)/3(R22-R12)
可见，有效半径Re即是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离。上式也可写成
Re=4/3[1-R1R2/(R1+R2)2](R1+R2)/2=4/3[1-m/(1+m)2]Rm
式中，m= R1/R2
因为m<1，m/(1+m)2<1/4，故Re>Rm，且m越小则两者差值越大。
应当指出，若m过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦面上各不同半径处的滑磨速度相差太远，磨损将不均匀，因而单位压力分布均匀这一假设条件不能成立，则上述计算方法也就不适用。m值一般不应小于0．65。
制动盘工作面的加工精度应达到下述要求：平面度允差为0．012mm，表面粗糙度为
Ra0.7—1.3μm，两摩擦表面的平行度不应大于0．05mm，制动盘的端面圆跳动不应大于0．03mm。通常制动盘采用摩擦性能良好的珠光体灰铸铁制造。为保证有足够的强度和耐磨性能，其牌号不应低于HT250。
3.4 利用附着系数与制动效率
汽车制动减速度，其中被称为制动强度。由前述可知，若汽车在具有同步附着系
数的路面上制动，汽车的前、后轮将同时达到抱死的工况，此时的制动强度。在其他路面上制动时，既不出现前轮抱死也不发生后轮抱死的制动强度必然小于地面附着系数，即。就是说，只有在的路面上，地面的附着条件才能被充分地利用。而在的路面上，因出现前轮或后轮先抱死的现象，地面附着条件未被很好地被利用。为了定量说明地面附着条件的利用程度，定义利用附着系数为
,
设汽车前轮刚要抱死或前、后轮同时刚要抱死时，汽车产生的减速度（或表示为），则由式（3-1）得前轮地面法向反作用力为
（3-14）
前轮制动器制动力和地面制动力为
（3-15）
将式（3-14）和式(3-15)代入式（3-13），则
（3-16）
同理可推导出后轮利用附着系数。
后轮刚要抱死时，后轮地面制动力和地面法向反作用力
（3-17）
（3-18）
将式（3-17）和式(3-18)代入式（3-13），则
（3-19）
对于已知汽车总质量、轴距、质心位置、、等结构参数，则可绘制出利用附着系数与制动强度的关系曲线图。
附着效率是制动强度和利用附着系数之比。
它是也用于描述地面附着条件的利用程度，并说明实际制动力分配的合理性。根据附着效率的定义，有
（3-20）
（3-21）
式中；和分别时前轴和后轴的附着效率。
第 4 章制动器的设计计算
4.1 原始数据和技术参数
满载质量 1500Kg
质心高度
空载时 616mm
满载时 580mm
轴距 2513mm
轮胎 185/80 R14
图4-1 制动时的汽车受力图
4.2 参数选择以及数据计算
4.2.1 盘式制动器主要参数的确定
制动盘直径D
轮辋直径为15×24.5=367.5mm 取367mm
制动盘直径为70%～79%轮辋直径即：256.9～289.93 取270mm
制动盘厚度h
选择通风式制动盘h=25㎜
摩擦衬块外半径R2、内半径R1
根据制动盘直径可确定摩擦衬块外径R2=130㎜
考虑到R2/ R1＜1.5，可选取R1=92mm，则R2/ R1=1.41＜1.5
4.2.2 摩擦块磨损均匀性验证
假设衬块的摩擦表面全部于制动盘接触，而且各处单位压力均匀，则制动器的制动力矩为
f 为摩擦因素,F0为单侧制动块对制动盘的压紧力，R作用半径
在实际的计算过程中，R值我们取平均值R m就可以了，设衬块的与制动盘之间的单位压力为p,则在任意微元面积RdRdφ 上的摩擦力对制动盘的中心的力矩为fpR2dRdφ,而单侧制动块加于制动盘的制动力矩应为：
单侧衬块加于制动盘的总摩擦力为：
所以有效半径：
平均半径为：
因为│R e -R m│ =0.5mm, R m和R e 之间相差不大，所以可以得出摩擦衬块和制动盘之间的单位压力分布均匀，摩擦块的磨损较为均匀。
4.2.3 紧急制动时前后轮法向反力及附着力距
1. 空载情况
质心至前轴距离：
质心至后轴距离：
考虑到汽车的行驶安全，选取沥青路（湿）的附着系数，则紧急制动时前后轴法向反力Fz1,Fz2及每轮附着力距Mφ1,Mφ2分别为
满载情况
质心到前轴的距离:
质心到后轴的距离:
紧急制动时候的前后轴发向反力Fz1,Fz2以及每轮附着力矩M’φ1,M’φ2分别为：
4.2.4 同步附着系数的确定
同步附着系数的选取原则：
1、路面状况好，可以取大一点；路面差，取小一些。
2、单胎，抗滑性能差，取大些；双胎，抗侧滑强取小一些。
3、车速高，取大些；车速低取小些。
4、平原地区，取大些；山区取小些。
综上所述，选择此轻型汽车的=0.7
空载时制动力分配系数
满载时制动力分配系数
4.2.5 制动器的效率
钳盘式制动器效能因数 k=2,其中取0.4
因此： k=0.8
4.2.6 制动力矩以及盘的压力
假设摩擦盘完全接触，而且各处的压力分布均匀。那么盘式制动器制动力矩为：
为了保证汽车有良好的制动稳定性，汽车前轮先抱死，后轮后抱死（满载时候）则汽车的前轮制动器的产生的制动力矩等于前轮的附着力矩。即：
单侧制动块对盘的压力：
前轮制动器的制动力矩：
4.2.7 同步附着系数的验算
已知：
制动力分配系数：
那么同步附着系数
与设定值相吻合。
4.2.8 摩擦衬块的磨损特性的验算
轻型汽车的盘式制动器在下列的实验标准下其比能量耗散率应不大于6 w/mm2
按照试验标准 v1=80km/h=22.2m/s,m a=1860kg ,βm=0.64;
；
其中：θ=90o
所以e1= 5.64< 6 w/mm2
故比能量耗散率较小，符合磨损要求。
第 5 章制动驱动机构的结构型式选择与设计计算
5.1 制动驱动机构型式
制动驱动机构将来自驾驶员或其它力源的力传给制动器，使之产生制动力矩。根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。
5.1.1 简单制动系
简单制动单靠驾驶员施加的踏板力或手柄力作为制动力源，故亦称人力制动。其中，又分为机械式和液压式两种。机械式完全靠杆系传力，由于其机械效率低，传动比小，润滑点多，且难以保证前、后轴制动力的正确比例和左、右轮制动力的均衡，所以在汽车的行车制动装置中已被淘汰。但因其结构简单，成本低，工作可靠(故障少)，还广泛地应用于中、小型汽车的驻车制动装置中。
液压式简单制动(通常简称为液压制动)用于行车制动装置。液压制动的优点是：作用滞后时间较短(0．1～0．3s)；工作压力高(可达10—20MPa)，因而轮缸尺寸小，可以安装在制动器内部，直接作为制动蹄的张开机构(或制动块的压紧机构)，而不需要制动臂等传动件，使之结构简单，质量小；机械效率较高(液压系统有自润滑作用)。液压制动的主要缺点是过度受热后，部分制动液汽化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动系效能降低，甚至完全失效。液压制动曾广泛应用在轿车、轻型货车及一部分中型货车上。
5.1.2 动力制动系
动力制动即利用发动机的动力转化而成，并表现为气压或液压形式的势能作为汽车制动的全部力源。驾驶员施加于踏板或手柄上的力，仅用于回路中控制元件的操纵。因此，简单制动中的踏板力和踏板行程之间的反比例关系，在动力制动中便不复存在，从而可使踏板力较小，同时又有适当的踏板行程。
气压制动是应用最多的动力制动之一。其主要优点为操纵轻便、工作可靠、不易出故障、维修保养方便；此外，其气源除供制动用外，还可以供其它装置使用。其主要缺点是必须有空气压缩机、贮气筒、制动阀等装置，使结构复杂、笨重、成本高；管路中压力的建立和撤除都较慢，即作用滞后时间较长(0．3～0．9s)，因而增加了空驶距离和停车距离，为此在制动阀到制动气室和贮气筒的距离过远的情况下，有必要加设气动的第二级元件——继动阀(亦称加速阀)以及快放阀；管路工作压力低，一般为0．5～0．7MPa，因而制动气室的直径必须设计得大些，且只能置于制动器外部，再通过杆件和凸轮或楔块驱动制动蹄，这就增加了簧下质量；制动气室排气有很大噪声。气压制动在总质量8t以上的货车和客车上得到广泛应用。由于主、挂车的摘和挂都很方便，所以汽车列车也多用气压制动。
用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源而构成的气顶液制动，也是动力制动。它兼有液压制动和气压制动的主要优点，因气压系统管路短，作用滞后时间也较短。但因结构复杂、质量大、成本高，所以主要用在重型汽车上。
全液压动力制动，用发动机驱动液压泵产生的液压作为制动力源，有闭式(常压式)与开式(常流式)两种。
开式(常流式)系统在不制动时，制动液在无负荷情况下由液压泵经制动阀到贮液罐不断循环流动；而在制动时，则借阀的节流而产生所需的液压并传人轮缸。
闭式回路因平时总保持着高液压，对密封的要求较高，但对制动操纵的反应比开式的快。在液压泵出故障时，开式的即不起制动作用，而闭式的还有可能利用蓄能器的压力继续进行若干次制动。
全液压动力制动除了有一般液压制动系的优点以外，还有制动能力强、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，即使产生汽化现象也没有什么影响等好处。但结构相当复杂，精密件多，对系统的密封性要求也较高，目前应用并不广泛。
各种形式的动力制动在动力系统失效时，制动作用即全部丧失。
5.1.3 伺服制动系
伺服制动的制动能源是人力和发动机并用。正常情况下其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，在伺服系统失效时，还可以全靠人力驱动液压系统以产生一定程度的制动力，因而从中级以上的轿车到重型货车，都广泛采用伺服制动。
按伺服力源不同，伺服制动有真空伺服制动、空气伺服制动和液压伺服制动三类。
真空伺服制动与空气伺服制动的工作原理基本一致，但伺服动力源的相对压力不同。真空伺服制动的伺服用真空度(负压)一般可达0．05—0．07MPa；空气伺服制动的伺服气压一般能达到0．6～0．7MPa，故在输出力相同的条件下，空气伺服气室直径比真空伺服气室的小得多。但是，空气伺服系统其它组成部分却较真空伺服系统复杂得多。真空伺服制动多用于总质量在1．1～1．35t以上的轿车和装载质量在6t以下的轻、中型货车，空气伺服制动则广泛用于装载质量为6～12t的中、重型货车，以及少数几种高级轿车上。
5.2 分路系统
为了提高制动工作可靠性，应采用分路系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分为两个或更多的互相独立的回路，其中一个回路失效后，仍可利用其它完好的回路起制动作用。
双轴汽车的双回路制动系统有以下常见的五种分路形式：
图5-1 分路系统
1)一轴对一轴(Ⅱ)型，如图5-1a所示，前轴制动器与后桥制动器各用一个回路(“Ⅱ型”是其形象的简称，下同)。
2)交叉(X)型，如图5-1b所示，前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属一个回路。
3)一轴半对半轴(H1)型，如图5-1c所示，两侧前制动器的半数轮缸和全部后制动器轮缸属于一个回路，其余的前轮缸则属于另一回路。
4)半轴一轮对半轴一轮(LL)型，如图5-1d所示，两个回路分别对两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器起作用。
5)双半轴对双半轴(HH)型，如图5-1e所示。每个回路均只对每个前、后制动器的半数轮缸起作用。
Ⅱ型的管路布置较为简单，可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器配合使用，成本较低，目前在各类汽车特别是货车上用得最广泛。这种形式若后制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯制动能力。对于采用前轮驱动因而前制动器强于后制动器的轿车，当前制动回路失效而单用后桥制动时，制动力将严重不足(小于正常情况下的一半)，并且若后桥负荷小于前轴，则踏板力过大时易使后桥车轮抱死而汽车侧滑。
X型的结构也很简单。直行制动时任一回路失效，剩余总制动力都能保持正常值的50％。但是，一旦某一管路损坏造成制动力不对称，此时前轮将朝制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。因此，这种方案适用于主销偏移距为负值(达20mm)的汽车上。这时，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车稳定性。
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机电工程学院 专业：车辆工程 题目：夏利汽车盘式制动器方案设计 综合成绩： 职称: 年月日
目录 一、夏利汽车主要性能参数---------------------4 二、制动器的形式-----------------------------5 三、盘式制动器主要参数的确定-----------------7 四、盘式制动器制动力矩的设计计算-------------9 五、盘式制动器制器的校核计算----------------10 1.前轮制动器制动力矩的校核计算 2.摩擦衬片的磨损特性计算 六、经过计算最终确定后轮制动器的参数--------13 七、设计小结--------------------------------13 八、设计参考资料----------------------------13
轿车前轮制动器设计说明书前言汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。本次课程设计根据任务要求只对夏利汽车盘式制动器方案设计。
一、汽车主要性能参数 主要尺寸和参数： （1）、轴距：L=2405mm （2）、总质量：M=900kg （3）、质心高度：0.65m （4）、车轮半径：165mm （5）、轮辋内径：120mm （6）、附着系数：0.8 （7）、制动力分配比：后制动力/总制动力=0.19 （8）、前轴负荷率：60%；即质心到前后轴距离分别为 L1=L?(1?60%)=962mm L2=L?60%=1443mm （9）、轮胎参数：165/70R13； 轮胎有效半径r e为： 轮胎有效半径=轮辋半径+（名义断面宽度×高宽比） 所以轮胎有效半径r e=(240 2 +165×70%)=235.5mm （10）、制动性能要求：初速度为50KM/h时，制动距离为15m。则 满足制动性能要求的制动减速度由：S=1 3.6(τ2‘+τ2“ 2 )μ0+μ02 25.92 a bmax 计算最大减速度 a bmax，其中μ0=Ｕ =50Km/h；S=15m；τ2‘= 0.05s；τ2“=0.2s。经计算得 最大减速度 a bmax≈7.47m s2 ?
制动器设计说明书
摘要 制动器可以分两大类，工业制动器和汽车制动器，汽车制动器又分为行车制动器（脚刹）和驻车制动器。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在前进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防止前滑）。 使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。 臂架式盘式制动器是一种新型的主要适用于起重运输机械的制动装置。本论文着重介绍了其特点、关键零部件的选择或设计计算方法、主要性能参数及一些台架试验结果。除此之外还着重介绍了制动臂、松闸器等关键部件的设计参数及注意事项，同时细节方面对于制动器的静力矩也做了详细的计算设计。 Abstract Brakes can be divided into two categories, industrial brakes and automotive bra kes, automotive brake is divided into brake (foot brake) and the parking brake. In the driving process, generally used brake (foot brake), to facilitate the p rocess of deceleration in the forward stop, not just the car to remain intact. If the traffic Zhidongshiling when using the parking brake. When the car comple tely stopped, it has to use the parking brake (hand brake), to prevent the vehi cle front and rear slip slide. After stopping the general addition to the parki ng brake, the uphill hanging in a stall to stall (after the slide to prevent), downhill to hang in the reverse gear (to prevent forward slip.) Mechanical moving parts to stop or slow down the resistance of the moment must be applied as the brake torque. Braking torque is the design, selection based o n the brake, the size of the pattern and work by the mechanical requirements of the decision. Friction material used on brake (brake parts) directly affects t he performance of the braking process, and the main factors affecting the perfo rmance of the working temperature and the temperature rise speed. Friction mate rial should have high and stable friction coefficient and good wear resistance. Metallic and nonmetallic friction materials sub-categories. The former are com monly used cast iron, steel, bronze, and powder metallurgy friction materials, which have leather, rubber, wood and asbestos. Disc brake arm frame is a new major for the braking device handling equipment. This paper focuses on its characteristics, key components of the selection or d esign methods, the main performance parameters and some bench test results. Hig hlights in addition to the brake arm, loose brake components, etc. The key desi gn parameters and considerations, while the details of the static torque for th e brake has also done a detailed calculation of design.
第1章绪论 1.1研究的目的和意义 盘式制动器具有散热性好、制动效能稳定、抗水衰退能力强、易于保养和维修等优点,可广泛应用于飞机、铁路、车辆和项目机械。对盘式制动器的早期研究侧重于实验研究其摩擦特性,随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高,有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。 高速行驶的轿车，因为频繁使用制动，制动器的摩擦将会产生大量的热，使制动器温度急剧上升，这些热如果不能很好地散出，就会大大影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象，制动器直接关乎生命。因此，制动器的设计是汽车的设计过程中非常重要的一环，确定制动器结构类型，设计制动器中传动的主要零部件，对主要零部件进行校核，对优化汽车制动性能和经济性能，培养我们严谨的设计能力及规范的设计程序具有重要意义，使我们在机械加工工艺规程编制、编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练，通过零件图、装配图绘制，使我们对AutoCAD绘制软件的使用能力得到进一步的提高。 1.2制动系统国内外现状及发展趋势 汽车制动系是汽车总要组成部分，其作用是将行驶中的汽车减速或停车。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全、停车可靠，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性良好、制动系工作可靠的汽车，才能从份发挥其动力性能。 汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车还应有自动制动装置。 汽车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。构常采用双回路或多回路机构，以保证其工作可靠。 驻车制动装置用于汽车可靠而无时间限制的停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不是用液压或气压驱动，以免其产生故障。 应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可以用机械力源<如强力压缩弹簧）实现汽车制动。应急制动装置不必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备的，因为普
汽车盘式制动器设计 摘要：本文主要是介绍盘式制动器的分类以及各种盘式制动器的优缺点，对所选车型制动器的选用方案进行了选择，针对盘式制动器做了主要的设计计算，同时分析了汽车在各种附着系数道路上的制动过程，对前后制动力分配系数和同步附着系数、利用附着系数、制动效率等做了计算。在满足制动法规要求及设计原则要求的前提下，提高了汽车的制动性能。 关键词：盘式制动器；制动力分配系数；同步附着系数；利用附着系数；制动效率
Automobile disc brake design Abstract：This paper is mainly the disc brake of the classification and various kinds of disc brake of the advantages and disadvantages are introduced, the selection scheme of the chosen vehicle brake was selected and for disc brake do the main design calculation and analysis of the car in a variety of attachment coefficient road on the braking process of, of braking force distribution coefficient and the synchronous adhesion coefficient, utilization coefficient of adhesion, braking efficiency calculated. Under the premise of meeting the requirements of the braking regulation requirement and design principle and improve the braking performance of automobile. Key words: Disc brake,Braking force distribution,coefficient,Synchronization coefficient,Synchronous adhesion coefficient,The use of adhesion coefficient,Braking efficiency
目录 绪论 (3) 一、设计任务书 (3) 二、盘式制动器结构形式简介 ................... 错误！未定义书签。 2.1、盘式制动器的分类...................... 错误！未定义书签。 2.2、盘式制动器的优缺点.................... 错误！未定义书签。 2.3、该车制动器结构的最终选择.............. 错误！未定义书签。 三、制动器的参数和设计 ....................... 错误！未定义书签。 3.1、制动盘直径 ........................... 错误！未定义书签。 3.2、制动盘厚度 ........................... 错误！未定义书签。 3.3、摩擦衬块的内半径和外半径.............. 错误！未定义书签。 3.4、摩擦衬块面积 ......................... 错误！未定义书签。 3.5、制动轮缸压强 ......................... 错误！未定义书签。 3.6、摩擦力的计算和摩擦系数的验算.......... 错误！未定义书签。 3.7、制动力矩的计算和验算.................. 错误！未定义书签。 3.8、驻车制动计算 ......................... 错误！未定义书签。 四、制动器的主要零部件的结构设计 ............. 错误！未定义书签。 4.1、制动盘 ............................... 错误！未定义书签。 4.2、制动钳 ............................... 错误！未定义书签。 4.3、制动块 ............................... 错误！未定义书签。 4.4、摩擦材料 ............................. 错误！未定义书签。
盘式制动器设计说明书 一汽车制动系概述 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已经停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力，统称为制动力。这样的一系列专门装置即成为制动系。 1 制动系的功用：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或--=-坡道上。 2 制动系的组成 任何制动系都具有以下四个基本组成部分： （1）供能装置——包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部位称为制动能源。 （2）控制装置——包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。 （3）传动装置——包括将制动能量传输到制动器的各个部件。 （4）制动器——产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。 较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。 3 制动系的类型 （1）按制动系的功用分类 1）行车制动系——使行使中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。 2）驻车制动系——是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。 3）第二制动系——在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系是汽车必须具备的。 4）辅助制动系——在汽车长下坡时用以稳定车速的一套装置。 （2）按制动系的制动能源分类 1）人力制动系——以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动系。 2）动力制动系——完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 3）伺服制动系——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。 按照制动能量的传输方式，制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动系，可称为组合式制动系。 4 设计制动系时应满足如下主要要求： 1）具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两相指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠的停驻的最大坡度来评定的。详见GB/T7258-2004
课程设计（论文）任务书
成绩评定表
目录 一、盘式制动器的工作原理和构造 1.1 定钳盘式制动器-----------------------------------------------1 1.2 浮钳盘式制动器-----------------------------------------------1 1.3 全盘式制动器-------------------------------------------------2 二、关于盘式刹车优缺点 2.1盘式刹车优点-------------------------------------------------2 2.2盘式刹车缺点-------------------------------------------------3 2.3刹车故障的判断-----------------------------------------------3 三、盘式制动器的常见故障及排除 3.1油管故障-----------------------------------------------------4 3.2制动盘故障-制动力不足疲软----------------------------------5 3.3制动钳故障-制动后跑偏----------------------------------------6 3.4制动分泵故障-制动发卡----------------------------------------7 3.5分泵故障-加力泵喷出制动液------------------------------------8 四、分析 分析各个故障----------------------------------------------------9 五、参考文献
原始数据: 整车质量：空载：1550kg ；满载：2000kg 质心位置：a=L 1=1.35m ；b=L 2=1.25m 质心高度：空载：hg=0.95m ；满载：hg=0.85m 轴 距：L=2.6m 轮 距: L 0=1.8m 最高车速：160km/h 车轮工作半径：370mm 轮毂直径：140mm 轮缸直径：54mm 轮 胎：195/60R14 85H 1.同步附着系数的分析 (1)当0φφ<时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力； (2)当0φφ>时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性； (3)当0φφ=时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。 分析表明，汽车在同步附着系数为0φ的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为g qg dt du 0φ==，即0φ=q ，q 为制动强度。而在其他附着系数φ的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度φ 根据相关资料查出轿车≥0φ0.6，故取6.00=φ. 同步附着系数：=0φ0.6 2.确定前后轴制动力矩分配系数β 常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动 力分配系数，用β表示，即：u F F u 1 =β，21u u u F F F += 式中，1u F ：前制动器制动力；2u F ：后制动器制动力；u F ：制动器总制动力。 由于已经确定同步附着系数，则分配系数可由下式得到： 根据公式：L h L g 02φβ+= 得：68.06 .285.06.025.1=?+=β 3.制动器制动力矩的确定 为了保证汽车有良好的制动效能，要求合理地确定前，后轮制动器的制动力矩。 根据汽车满载在沥青，混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出后轮制动器的最大制动力矩2M μ 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： e g r qh L L G M ?υ)(1max 2-= 式中：?：该车所能遇到的最大附着系数； q ：制动强度； e r ：车轮有效半径； max 2μM ：后轴最大制动力矩； 目录 第1章概述 (1) 1.1 鼓式制动器的简介 (1) 1.2鼓式制动器的组成固件 (1) 1.3鼓式制动器的工作原理 (1) 1.4鼓式制动器的产品特性 (2) 1.5设计基本要求和整车性能参数 (2) 第2章鼓式制动器的设计计算 (2) 2.1车辆前后轮制动力的分析 (2) 2.2前、后轮制动力分配系数β的确定 (5) 2.3制动器最大制动力矩 (6) 第3章制动器结构设计与计算 (6) 3.1制动鼓壁厚的确定 (6) 3.2制动鼓式厚度N (6) 3.3动蹄摩擦衬片的包角β和宽度b (7) 3.4P的作用线至制动器中心的距离α (7) 3.5制动蹄支销中心的坐标位置是k与c (8) 3.6摩擦片摩擦系数f (8) 第4章制动器主要零部件的结构设计 (8) 4.1制动鼓 (8) 4.2制动蹄 (8) 4.3制动底板 (9) 4.4制动蹄的支承 (9) 4.5制动轮缸 (9) 4.6制动器间隙 (9) 第5章校核 (10) 5.1制动器的热量和温升的核算 (10) 5.2制动器的摩擦衬片校核 (11) 5.3驻车制动计算 (11) 第1章概述 1.1鼓式制动器的简介 鼓式制动器也叫块式制动器，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。近三十年中，鼓式制动器在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。 1.2 鼓式制动器的组成固件 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄。制动时制动蹄鼓式制动器在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。 凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。 以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。 鼓式制动器比较复杂的地方在于，许多鼓式制动器都是自作用的。当制动蹄与鼓发生接触时，会出现某种楔入动作，其效果是借助更大的制动力将制动蹄压入鼓中。楔入动作提供的额外制动力，可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用的更小的活塞。但是，由于存在楔入动作，在松开制动器时，必须使制动蹄脱离鼓。这就是需要一些弹簧的原因。弹簧有助于将制动蹄固定到位，并在调节臂驱动之后使它返回。 1.3 鼓式制动器的工作原理 在轿车制动鼓上，一般只有一个轮缸，在制动时轮缸受到来自总泵液力后，轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端，作用力相等。但由于车轮是旋转的，制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称，造成自行增力或自行减力的作用。因此，业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄，自行减力的一侧制动蹄称为从蹄，领蹄的摩擦力矩是从蹄的2～2.5倍，两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。 为了保持良好的制动效率，制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦衬片磨损，制动蹄与制动鼓之间的间隙增大，需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整，用塞尺调整间隙。现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式，摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时，制动蹄推出量超过一定范围时，调整间隙机构会将调整杆（棘爪）拉到与调整齿下一个齿接合的位置，从而增加连杆的长度， 汽车盘式制动器的维护与保养 汽车制动系统目前广泛使用的是摩擦式制动器，就其摩擦的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。盘式制动器已广泛应用于各级轿车、轻型车、载货汽车、豪华客车及重型载货汽车等方面。因此，做好汽车盘式制动器的维护与保养至关重要。 一、盘式制动器维保养时的注意事项 拆卸车辆时要小心，避免损害制动器管路；拆卸车轮时，一定不要损伤制动盘、外部管路、放气螺钉以及挡泥板；安装非标准或偏位车轮时，需确保其与制动钳不接触；维修盘式制动器时，不要用气压软管或干刷子来清洁盘式制动器总成，要使用专业的真空吸尘器，避免呼吸制动器灰尘；仔细调整车轮轴承，消除轮端余隙；活塞回位从主缸储液罐中吸出的制动液应重新补足；行车前，应多次踩动制动踏板，使制动间隙达到规定要求；为防止制动块摩擦衬片的快速磨损，车辆行驶中不要对制动踏板施加压力（制动工况除外）；液压系统排气时，可用木锤轻敲制动钳，以帮助清除制动液的气泡；用压缩空气吹取制动钳活塞时要小心，最好用厚布做缓冲垫，气体压力由小到大，逐渐增大。若活塞吹不出，可关断气源，用木锤轻敲制动钳，再试着通入压缩空气；卸转动盘而拆下制动钳时，在两侧制动块之间放置厚挡板，以防止制动钳的活塞被挤出轮缸；制动钳为两半壳时，不要解体。油脂、机油、制动液或任何其它异物不得触及制动摩擦块、制动卡钳、制动盘表面以及轮毂外表面；小心的对待制动盘和卡钳，避免损坏制动盘、刮伤或擦伤制动摩擦块。 二、盘式制动器的维护与保养的要点 1. 制动器摩擦衬片的维保 前轮或所有四轮上装有盘式制动器的汽车，需定期地检查制动器摩擦衬片（每行车12～15km）。靠举升机或安全架将车升起，在举升机或安全架上要确保居中与安全。车轮与轮毂轴承总成的关系在重新组装之后要确保恰当的车轮平衡，从前制动盘安装面卸下车轮与轮胎总成，小心别损伤制动卡钳、盘式制动盘罩（若有）以及前轮转向节，重新将夹持制动盘的两个车轮螺母装在轮毂轴承总成上。不用拆卸卡钳就能检查摩擦衬片，通过查看制动钳的每一端来检查外卡钳两端，这些区域是制动摩擦块磨损发生率最高的区域，还要检查内侧制动衬片上的摩擦衬片，确信没有过早磨损，若出现光泽（发亮或光滑）、烧损或被污物或制动液污染，则更换制动摩擦块，透过检查孔察看内制动摩擦块和摩擦衬片，有些进口车没有检查孔。 在装有浮动卡钳的车上，要检查内外摩擦衬片的磨损是否均匀。若内侧的磨损比外侧的多，则需大修卡钳。反之，则总成的滑动元件可能黏附、弯曲、或损坏。在任何情况下，制动器的不均匀磨损是制动器衬片或卡钳需要维修时的信号。当然，如果制动器在发出高震荡制动尖叫声时，要立即想到这表明系统需要维修。 错误！未找到引用源。盘式制动器设计说明书 一汽车制动系概述 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已经停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力，统称为制动力。这样的一系列专门装置即成为制动系。 1 制动系的功用：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或--=-坡道上。 2 制动系的组成 任何制动系都具有以下四个基本组成部分： （1）供能装置——包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部位称为制动能源。 （2）控制装置——包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。 （3）传动装置——包括将制动能量传输到制动器的各个部件。 （4）制动器——产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。 较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。 3 制动系的类型 （1）按制动系的功用分类 1）行车制动系——使行使中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。 2）驻车制动系——是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。 3）第二制动系——在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系是汽车必须具备的。 4）辅助制动系——在汽车长下坡时用以稳定车速的一套装置。 （2）按制动系的制动能源分类 1）人力制动系——以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动系。 2）动力制动系——完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 3）伺服制动系——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。 按照制动能量的传输方式，制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动系，可称为组合式制动系。 4 设计制动系时应满足如下主要要求： 1）具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两相指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠的停驻 大学生方程式赛车制动系统设计方案分析 摘要：本文介绍了大学生方程式赛车制动的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标，然后对制动系统进行分析与选择，确定方案采用简单人力液压制动双回路前后盘式制动器。最后对制动性能进行了详细分析。 关键词：方程式赛车，制动，盘式制动器 Abstract：This paper mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of all,breaking system's development,structure and category are shown.Then analysis and the choice of the braking system are done.At last, the plan adopting hydroid two-back-way brake with front disc and rear disc.Finally,the paper shows analysis of brake performance. Keywords：formula car,braking,braking disc 随着社会的迅速发展和人民生活水平的不断提高，汽车越来越成为现代交通工具中用得最多、最普遍、也运用得最方便的一种。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。现在公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，汽车配备十分可靠的制动系统显得尤为重要。 一、制动系统的设计分析 车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐步减小到0，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价：制动效能：即制动距离与制动减速度；制动效能的恒定性：即热衰退性；制动时汽车方向的稳定性。 二、制动装置的选择分析 汽车构造课程设计说明书 设计名称：汽车制动器设计 设计时间 2009年10-12月 系别机电工程系 专业汽车服务工程 班级 12班 姓名 *** 指导教师 *** 2009 年 10 月12 目录 一、设计任务书 (1) 二、制动方案的拟定 (2) 三、各种形式制动器现状比较 (4) 四、整个传动系统运动和动力参数的选择与计算 (5) 五、传动零件的设计计算 (12) 六、总体布局 (13) 七、总结 (17) 八、参考资料 (17) 一、设计任务书 题目： 已知条件：（1）假设地面的附着系数足够大； （2）车重2.2t （3）前后重量分配：40%，60% （4）蹄、盘正压力的分布状态可由自行假设 （5）轮胎型号195/80R14 （6）制动初速度100km/h （7）最大急刹车距离为18m （8）工作环境：设定为高温状态 （9）制动摩擦系数取值范围：0.25≤f≤0.55 （10制动器具体结构可参考汽车实验室相关制动器结构，也自行设计。 前后轮重量分配示意图 二、制动方案的拟定 汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。 汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置;牵引汽车应有自动制动装置。 任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮，而驻车制动则多采用手制动杆操纵，且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置必须具有独立的制动驱动机构。行车制动装置的驱动机构，分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸和制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、贮气筒、控制阀和制动气室等。 过去，大多数汽车的驻车制动和应急制动都使用中央制动器，其优点是制动位于主减速器之前的变速器第二轴或传动轴的制动力矩较小，容易满足操纵手力小的要求。但在用作应急制动时，往往使传动轴超载。现代汽车由于车速提高，对应急制动的可靠性要求更严，因此，在中、高级轿车和部分总质量在1.5t以下的载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。 汽车制动系设计的程序 2009年第10期 科技经济市场 1汽车工业的发展 在人类历史发展的过程中，“衣”、“食”、“住”、“行”始终是人类生存的四大需要，是人类发展、进步的最重要的基本条件。而在“四大需要”中，“行”或“交通”的变化，在人类社会发展过程中 是最突出的，它对社会进步的影响也是最大的。 汽车是作为一种交通工具而产生的，但发展到今天已经不能把它理解为单纯的“行”的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步象征及文明形态的一种代表。中国汽车工业的振兴也必然会使中国的面貌焕然一新，在繁荣经济，促进四个现代化的实现，提高中国人民的生活水平，推动社会与地球上近四分之一的人类进步方面，发挥巨大的作用。 2汽车零部件的工业现状及水平 在汽车行驶过程中，其零部件承受的载荷的大小和性质受着许多因素的影响。汽车的可靠性与在其使用期间作用在其零部件上的实际载荷有关。由于汽车的使用条件非常复杂，时间也不固定，有影响且变化的因素很多，致使在零件中的应力值会在很大的范围内变动，甚至应力性质也会改变。因此，确定汽车零部件所承受的实际载荷要比确定其他机械产品的载荷复杂很 多。而引起零件产生应力的力有些是恒定的(例如重力、 零件装配时产生的预紧力或过盈力)，有些是不定的(例如汽车起步时和制动时产生的力，零件制造误差引起的力，发动机工作工况改变而引起转矩及力的改变，行驶阻力引起的力等等)。在设计中为了校核零件的静强度，首先就要确定其危险断面及其所承受的最大载荷；为了校核零件的疲劳强度，除了可按相关文献给出的计算方法进行疲劳强度的计算校核外，还常常以其实测的载荷谱为基础编制加载语并按加载谱的加载程序加载，在疲劳试验台上进行试验验证。可见，在设计中为了进行零部件的强度设计，首先要弄清其载荷工况、破坏机理，以便采取相应的强度计算方法进行有效的设计。 3汽车设计技术的发展 汽车设计技术在近百年中也经历了由经验设计发展到以科学实验和技术分析为基础的设计阶段，进而自60年代中期在设计中引入电子计算机后又形成了计算机辅助设计(CAD)等新方法，并使设计逐步实现半自动化和自动化。参阅相关权威资料了解到汽车设计的直接目的有以下三点： （1）提高汽车的技术水平，使其承载能力更强，使用性能更好，更安全，更可靠，更经济，更舒适，更机动，更方便，动力性更好，污染更少； （2）改善汽车的外观造型，特别对轿车来讲改善车身艺术效果，使其更美观、更科学、更新颖、更有时代感，往往是车型设计 的重要目的，也是提高市场竞争力的重要手段； （3）改善汽车的经济效果，调整汽车在产品系列中的档次，以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益。 电子计算机的出现和在工程设计中的推广应用，使汽车设 计技术飞跃发展，设计过程完全改观。 汽车结构参数及性能参数等的优化选择与匹配、 零部件的强度核算与寿命预测、产品有关方面的模拟计算或仿真分析、车身的美工造型等等设计方案的选择及定型、设计图纸的绘制，均可在计算机上进行。 4盘式制动器设计、计算分析模块4.1概述 在轿车和中小型客车的设计中，一般其结构形式为前轮制动器采用浮钳式制动器，后轮制动器采用领从蹄自动定义浮销式鼓式制动器。而对总重大于20KN-40KN 的客车而言，前轮也有采用固定钳式盘式制动器，后轮采用自增力自动定义浮销式鼓式制动器。 在根据汽车的整车参数分析了汽车的制动力、制动力矩之后，就可以根据具体的制动器结构形式作相关设计、计算、分析等工作。 4.2基本原理（1）确定柱式制动器制动钳体主要结构参数的计算方法：在初步计算制动器制动钳体结构参数时，盘式制动器效能因数BF 的值可定为0.8。根据汽车前轮所需的最大理论制动力矩，初步选取制动钳体缸孔直径D 1可由下面的公式算出： M μ1=(P 1-P 10)Awc 1ηa .BF 1r 1……………1-1式中：Awc 1—盘式制动器制动钳体缸也的工作面积：(mm 2) BF 1—盘式制动器制动效能因数；P 10—前制动管路的开启压力；(M pa 或N/mm 2)ηa —主缸以后的机械效率；r l —制动盘有效半径；(m)P 1—前制动管压；(M pa 或N/mm 2)（2）确定盘式制动器计算用的最大制动力矩： 由于考虑到汽车实际制动时的最大输出制动力矩与理论值受很多因素影响而发生改变，如制动衬片与制动盘接触时不一定非常均匀使加制动力、制动衬片的摩擦系数受温度变化而发生改变等一些因素。这样用于计算的最大制动力矩应由下面公式算出： M 'u 1max=1.2M u 1max …………………1-2式中：M 'u 1max —用于计算的最大制动力矩（N.m ） M u 1max —单个前轮制动器理论最大制动力矩（N.m ） 作者简介：王亮，在读硕士，现工作在淮阴工学院，承担汽车服务工程专业的课程讲授工作。 汽车液压盘式制动器设计研究 王 亮关荣 （淮阴工学院，江苏淮安223001） 摘 要:本文主要是研究汽车液压盘式制动器设计计算程序， 通过运用V isual B asic 6.0软件和A ccess 数据库实现制动系的计算机辅助设计，基于制动器中的零部件数目较多，在掌握了汽车工业发展的历史和现状、 汽车设计技术理论知识构成以及汽车零部件的工业现状及水平的基础上，选取具有代表性的汽车液压盘式制动器设计、计算分析模块。从模块功能的概述、基本原理以及程序设计流程三个方面进行完整的模块设计说明。从而实现汽车液压盘式制动器设计的自动化,提升整车的安全性能。 关键词： 制动系；程序库；盘式制动器；模块技术平台 趤趽 课程设计任务书 课程车辆工程综合课程设计 题目某轿车前轮制动器主要零件设计（蹄或钳及轮缸部分）——1 专业车辆工程姓名学号 主要内容及基本要求： 已知条件：总质量为2200kg；前轴负荷率为35%；质心高度为1m；轴距为3.05m。轮胎型号：225/60R16。制动性能要求：初速度为50km/h，制动距离为15m. 在以上条件下，完成制动器主要基本参数的选择、确定（与后轮制动器设计的同学共同完成）；完成制动器主要零件的设计计算；完成前轮制动器主要零件设计的设计图纸。 工程图纸须规范化，计算说明书须用国际单位制量纲。 参考资料： [1]王望予.汽车设计（第4版）.北京：机械工业出版社,2004 [2]王国权,龚国庆.汽车设计课程设计指导书.北京：机械工业出版社,2009 [3]王丰元,马明星.汽车设计课程设计指导书.北京：中国电力出版社,2009 [4]陈家瑞.汽车构造（第3版下册）.北京：机械工业出版社,2009 [5]余志生.汽车理论（第5版）.北京：机械工业出版社,2009 [6]张海青.耐高温的盘式制动片.非金属矿.2008 完成期限 2017.8.28至2017.9.22 指导教师 专业负责人 2014年 9月 18 日 目录 1设计要求 0 2制动器形式方案分析与选择 0 2.1鼓式制动器 0 2.2盘式制动器 (2) 3前轮制动器设计计算 (6) 3.1制动系统主要参数数值 (6) 3.1.1相关的汽车主要参数 (6) 汽车主要参数如表3-1所示。 (7) 表3-1 汽车相关参数 (7) 3.1.2同步附着系数的分析计算 (7) 分析表明，汽车在同步系数为 的路面上制动（前后轮同时抱死）时，其制动减速度g qg dt u 0d ?==，即q=,q 为制动强度。而在其他附着系数 的路面上制动时，达到前轮或者后轮即将抱死的制动强度q<,这表明只有 在=的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。汽车设计课程设计轿车后轮制动器设计
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