普通货车制动器设计

前言轻型载货车主要用于中、短途载货运输，一般能满足城区附近的货运要求，个别还用于客运。

第一章制动系设计§1.1 概述汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车，使下坡形式的汽车的车速保持稳定以及使已停使的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。

随着高速公路的发展和车速的提高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。

行车制动装置用作强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。

其驱动机构常采用单回路、双回路或多回路结构，以保持其工作可靠。

行车制动装置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。

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操纵主缸和制动轮缸以及管路；用气压操纵是还应有空气压缩机、气路管道、贮气筒、控制阀和制动气室等。

行车制动应满足如下要求：一、适应有关要求和法规的规定。

各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。

二、具有足够的制动效能。

行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定。

三、工作可靠。

行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的30%。

四、制动效能的热稳定性好。

五、制动时的操纵稳定性好。

即以任何速度制动，汽车都不应当失去操纵性和方向稳定性。

为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。

六、制动踏板的位置和行程符合人——机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便，舒适，能减少疲劳。

踏板行程不大于170mm,其中考虑了摩擦衬片或衬块的容许磨损量。

各国法规规定，制动的最大踏板力一般为700N。

设计时，紧急制动（约占制动总次数的5%～10%）踏板力的选取范围为350～550N采用伺服制动或动力制动应取小值。

七、作用滞后的时间要尽可能的短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平的时间（制动滞后时间）和从开放踏板至完全解除制动的时间（解除制动滞后时间）。

八、制动时不应产生振动和噪声。

九、与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。

十、制动系中应有音响或光信号等报警装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置；例如一旦主，挂之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。

十一、能全天侯使用，气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时制动管路不应出现结冰。

十二、制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。

§1.2 制动器的结构形式及选择除了辅助制动装置是利用发动机排气或其它缓速措施对下长坡的汽车进行减缓或稳定车速外，汽车制动器几乎都是机械摩擦式的，既是利用固定元件与旋转元件工作表面间的摩擦而产生制动力矩使汽车减速或停车的。

汽车制动器按其在汽车上的位置分车轮制动器和中央制动器，前者是安装在车轮处，后者则安装在传动系某轴上，例如变速器第二轴的后端或传动轴的前端。

摩擦式制动器按其旋转元件的形状有可分为鼓式和盘式两大类。

鼓式制动器又分为内张式鼓式制动器和外束型鼓式制动器。

内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，后者又安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的突缘上或变速器壳或与其相固定的支架上；其旋转摩擦元件为固定在轮毂上或变速器第二轴后端的制动鼓，并利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。

外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带；其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面和制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称带式制动器。

在汽车制动器中带式制动器曾仅用于某些汽车的中央制动器，现在汽车已很少使用。

由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在汽车上已很少使用，所以内张型鼓式制动器通常称为鼓式制动器，而通常所说的鼓式制动器即是这种内张型鼓式结构。

盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。

当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。

盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用于各种汽车的中央制动器。

综上所述，故选鼓式制动器。

鼓式制动器的结构型式及选择：鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类（见图1-1）他们的制动效能、制动鼓的受力平衡状况以及车轮旋转方向对制动效能的影响均不同。

制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的旋转方向是一致的，有领蹄和从蹄之分。

制动蹄张开时的旋转方向和制动鼓旋转方向是一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。

图1-1 鼓式制动器示意图一、领从蹄式领从蹄式制动器的每块蹄片都有自己的固定点，而且两固定支点位于两蹄的同一端（图1-1a）。

张开装置有两种形式，第一种用凸轮或楔块式张开装置。

其中，平衡凸块和楔块式张开装置中的制动凸轮和制动楔块是浮动的，故能保证作用在两蹄上的张开力相等。

第二种用两个活塞直径相等的轮缸（液压传动），可保证作用在两蹄上的张开力相等。

领丛蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游：前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易。

但领丛蹄式制动器也有两蹄片上的单位压力不等（在两蹄上摩擦衬片面积相同的条件下），故两蹄片磨损不均匀，寿命不同的特点。

此外，因只有一个轮缸，两蹄必须在同一驱动回路作用下工作。

领丛蹄式制动器得到广泛的应用，特别是轿车和轻型货车、客车的后轮制动器用得较多。

二、双领蹄式双领蹄式制动器的两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端，如图1-1b所示，领蹄的固定端在下方，从蹄的固定端在上方。

每块蹄片有各自独立的张开装置，而且位于与固定支点相对应的一方。

汽车前进制动时，这种制动器的制动效能相当高。

由于有两个轮缸，故可以用两个各自独立的回路分别驱动两蹄片。

除此之外，这种制动器还有调整蹄片和制动鼓之间的间隙工作容易进行和两蹄片上的单位压力相等，使之磨损均匀，寿命相同等优点。

双领蹄式制动器的制动效能稳定性，仅强于增力式制动器。

当倒车制动时，由于两蹄片皆为双从蹄，使制动效能明显下降。

与领从蹄制动器比较，由于多了一个轮缸，使结构略显复杂。

这种制动器适用于前进制动时前轴的轴荷及附着力大于后轴，而倒车制动时则相反的汽车上。

它之所以不用于后轮，还因为两个互相成中心对称的轮缸，难以附加驻车制动驱动机构。

三、双向双领蹄式双向双领蹄式制动器的结构特点是两蹄片浮动，用各有两个活塞的轮缸张开蹄片（图1-1c）.无论是前进或者是后退制动时，这种制动器的两块蹄片始终为领蹄，所以制动效能相当高，而且不变。

由于制动器内设有两个轮缸，所以适用于双回路驱动机构。

当一条管路失效后，制动器转变为领从蹄式制动器。

除此之外，双向双领蹄制动器的两蹄片上单位压力相等，因而磨损均匀，寿命相同。

双向双领蹄式制动器因有两个轮缸，故结构上复杂，且调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作困难是它的缺点。

这种制动器得到比较广泛的应用。

如用于后轮，则需要另设中央制动器。

四、双从蹄式双从蹄式制动器的两蹄片各有一个固定支点，而且两固定支点位于两蹄片的不同端，并用各有一个活塞的两轮缸张开蹄片（图1-1d）。

双从蹄式制动器的制动效能稳定性最好，但因制动器效能最低，所以很少采用。

五、单向增力式单向增力式制动器的两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆相互连接成一体，制动器仅有一个轮缸用来产生推力张开蹄片（图1-1e）。

汽车前进制动时，两蹄片皆为领蹄，次领蹄上不存在轮缸张开力，而且由于领蹄上的摩擦力经推杆作用到次领蹄，使制动器效能很高，居各式制动器之首。

与双向增力式制动器比较，这种制动器的结构比较简单。

因两块蹄片都是领蹄，所以制动器效能稳定性相当差。

倒车制动时，两领蹄又皆为从蹄，结果制动效能很低。

因两蹄片上单位压力不等，造成蹄片磨损不均匀，寿命不一样。

这种制动器只有一个轮缸，故不适合用于双回路驱动机构；另外由于两蹄片下部联动，使调整蹄片间隙工作变得困难。

少数轻、中型货车用来作前制动器。

六、双向增力式双向增力式制动器的两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共同支点，支点下方有一个轮缸，内装两个活塞用来同时驱动张开两蹄片，两蹄片下方经推杆连接成一体（图1-1f）。

与单向增力式不同的是次蹄片上也作用有来自轮缸活塞推压的张开力，尽管这个张开力的制动力矩能大到主领蹄制动力矩的2——3倍。

因此，采用这种制动器后，即使制动驱动机构中不用伺服装置，也可以借助很小的踏板力得到很大的制动力矩。

这种制动器前进与倒车的制动效果不变。

双向增力式制动器因两蹄片均为领蹄，所以制动器效能稳定性比较差。

除此之外，两蹄片上的单位压力不等，故磨损不均匀 ，寿命不同。

调整间隙工作与单向增力式一样比较困难。

因只有一个轮缸，故制动器不适合用于有的双回路驱动机构。

上述制动器的特点是用制动器效能、效能的稳定性和摩擦衬片磨损均匀程度来评价。

增力式制动器效能最高，双领蹄次之，领从蹄式更次之，还有一种双领蹄式制动器的效能最低，故极少采用。

而就工作稳定性来考虑，名次排列正好与效能排列相反，双从蹄式最好，增力式最差。

摩擦系数的变化是影响制动器工作效能稳定性的主要因素。

还应指出，制动器的效能不仅与制动器的结构型式、结构参数和摩擦系数有关，也受到其他因素的影响。

例如制动器摩擦衬片与制动鼓仅在衬片的中部接触时，输出的制动力矩最小；而在衬片的两端接触时，输出的制动力矩最大。

制动器的效能常以制动效能因数或简称制动因数BF （brake factor ）来衡量，制动因数BF 可用下式表达：P fN fN BF /)21(+=式中：21,fN fN ——制动器摩擦副间的摩擦力；21,N N ——制动器摩擦副间的法向力，对平衡式鼓式制动器和盘式制动器：21N N =f ——制动器摩擦副间的摩擦系数；p ——鼓式制动器的蹄端作用力。

基本尺寸比例相同的各种内张式制动器的制动因数BF 与摩擦系数f 之间的关系如（图1-2）所示。