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車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第一章 前言
§1.1汽車的誕生與世界汽車工業(yè)的發(fā)展
德國(guó)工程師卡爾奔馳1885年在曼海姆制成一輛0.85馬力的四行程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高車速為15km/h的三輪汽車。1886年1月29日立案專利，世界上具有真正意義的第一輛汽車誕生。同時(shí)德國(guó)的另一位工程師戴姆勒及其助手邁巴赫在1886年也制成一輛裝有1.1馬力的四行程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的四輪汽車。奔馳及戴姆勒被公認(rèn)為現(xiàn)代汽車的發(fā)明者。他們各自成立了自己的公司，奔馳公司生產(chǎn)了著名的“維洛”、“鳳凰”小客車；戴姆勒公司生產(chǎn)了著名的“默謝臺(tái)斯”小客車。1926碾月兩公司合并后成立了“戴姆勒-奔馳”公司，使汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，為世界汽車工業(yè)的發(fā)展起了重要的作用。
1891年法國(guó)的別儒公司研制成功齒輪式變速器、差速器；1891年法國(guó)人首次采用了前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)汽車、研制成功摩擦片式離合器；1895年采用了充氣橡膠輪胎；1898年采用了帶萬向節(jié)的傳動(dòng)軸；1902年采用了狄第安后橋半獨(dú)立懸架。另外，1893年德國(guó)人發(fā)明了化油器；1896年英國(guó)首先采用了石棉制動(dòng)片和方向盤；1905年美國(guó)開始采用擋風(fēng)玻璃。在汽車的初期發(fā)展階段，他們?cè)谄嚱Y(jié)構(gòu)、性能等方面做出了很大的貢獻(xiàn)。
從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，世界上相繼出現(xiàn)了許多著名的汽車制造公司，如美國(guó)的福特公司、通用公司，英國(guó)的羅爾斯-羅伊斯公司，法國(guó)的別儒公司、雪鐵龍公司，意大利的菲亞特公司等，并形成一定規(guī)模的生產(chǎn)，產(chǎn)生了許多著名品牌的汽車。1908年美國(guó)福特公司推出了著名的“T”型車，并在1913年率先采用了流水線大批生產(chǎn)，使“T”型車的產(chǎn)量迅速上升，成本大幅度下降，使汽車一度成為少數(shù)富人的奢侈品變?yōu)榇蟊娊?jīng)濟(jì)實(shí)用的交通工具成為現(xiàn)實(shí)。由于“T”型車結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、容易駕駛、價(jià)格低廉，所以非常受歡迎。僅在以后的20年期間，“T”型車共生產(chǎn)1500萬輛，產(chǎn)生了很大的社會(huì)影響。應(yīng)該說，汽車的發(fā)明在德國(guó)，促進(jìn)汽車的初期發(fā)展在法國(guó)，形成大規(guī)模生產(chǎn)在美國(guó)。
1937年，德國(guó)政府為了使普通百姓能夠買得起汽車，建立了“大眾汽車公司”，并推出了著名的、大眾化的“甲殼蟲”轎車。從1940年投產(chǎn)至1975年停產(chǎn)，并將該車型轉(zhuǎn)移至南美洲繼續(xù)生產(chǎn)，至1891年累計(jì)生產(chǎn)2000萬輛，成為世界上生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)和產(chǎn)量最多的車型，為汽車真正意義上的大眾化作出了貢獻(xiàn)。
第二次世界大戰(zhàn)后，日本工業(yè)經(jīng)過10年的恢復(fù)調(diào)整，20年的創(chuàng)業(yè)、投資和高速發(fā)展，汽車工業(yè)也迅速發(fā)展，先后出現(xiàn)了豐田、日產(chǎn)、本田等著名汽車公司，汽車產(chǎn)量不斷攀升，1890年到1993年汽車產(chǎn)量超過美國(guó)，躍居世界第一位。近年來，韓國(guó)、西班牙、中國(guó)、巴西、墨西哥等國(guó)家汽車工業(yè)也發(fā)展迅速，已形成較大規(guī)模的生產(chǎn)。其中，韓國(guó)、西班牙生產(chǎn)的汽車已成功地打入了國(guó)際市場(chǎng)。
一百多年來，汽車以它的靈便、快速和高效的特點(diǎn)，受到越來越多人的喜歡和重視，獲得了巨大的發(fā)展。目前，世界汽車保有量已超過7億輛，是最多、最普及、最重要的交通運(yùn)輸工具。汽車工業(yè)已成為許多國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，也成為世界現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志之一。
§1.2我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展
新中國(guó)成立以前，我國(guó)沒有汽車制造工業(yè)，自1953年在長(zhǎng)春興建第一汽車制造廠，1956年制造出第一輛“解放”牌運(yùn)輸車，宣告了中國(guó)不能生產(chǎn)汽車歷史的結(jié)束。1968年，國(guó)家在湖北十堰開始建設(shè)第二汽車制造廠，1975年生產(chǎn)出“東風(fēng)”牌運(yùn)輸車。一汽、二汽當(dāng)時(shí)以生產(chǎn)中型運(yùn)輸車為主，雖然1958年后相繼建立了南京、北京、濟(jì)南、上海、重慶大足、陜西延安等汽車制造廠，但產(chǎn)量均較少，使我國(guó)汽車工業(yè)缺重少輕，轎車工業(yè)幾乎沒有。1977年，我國(guó)汽車年產(chǎn)量?jī)H有12.54萬輛。
1978年后，國(guó)家實(shí)行了改革開放，在1985年的“七.五”規(guī)劃中建議把汽車工業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)的方針。1987年，國(guó)務(wù)院又確定了“將發(fā)展轎車工業(yè)作為振興汽車工業(yè)”的發(fā)展戰(zhàn)略，從此確立了汽車的“三大、三小”生產(chǎn)基地，并對(duì)內(nèi)實(shí)行了聯(lián)合重組，對(duì)外實(shí)行了引進(jìn)、合資，使我國(guó)汽車工業(yè)迅速發(fā)展，不僅從品種上增多而且產(chǎn)量上大幅度提高。到1993年我國(guó)汽車年產(chǎn)量已達(dá)到129.7萬輛，居世界第12位。
1994年，國(guó)家頒布了《汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》，對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的健康發(fā)展和準(zhǔn)備加入世界貿(mào)易組織起了重要作用。近年來，由于國(guó)家加大了對(duì)汽車工業(yè)的改組、改革；加大投資、合資力度；社會(huì)需求量的增加以及加入WTO對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的影響等諸多因素，使我國(guó)的汽車工業(yè)迅猛發(fā)展。2003年，我國(guó)汽車總產(chǎn)量突破了400萬輛大關(guān)，轎車產(chǎn)量已達(dá)180萬輛，而且質(zhì)量上有了很大的提高。2004年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，將進(jìn)一步推進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，全面提高汽車國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，力爭(zhēng)2010年我國(guó)有幾家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型汽車企業(yè)集團(tuán)進(jìn)入世界500強(qiáng)，并確定了我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在2010年前發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。
中國(guó)汽車工業(yè)已成為世界汽車工業(yè)的重要組成部分。改革開放20年來，與國(guó)際上各大汽車及零部件制造商相繼建立了600余家中外合資企業(yè)，積累了資本200多億美元；引進(jìn)了1000多項(xiàng)汽車新技術(shù)，絕大部分都與國(guó)外處于同等水平；2002年，汽車進(jìn)出口貿(mào)易總額達(dá)100億美元，占世界汽車市場(chǎng)的1/20的份額。2010年我國(guó)汽車產(chǎn)量的目標(biāo)是600萬輛，占世界汽車市場(chǎng)的1/10；若按5%的增長(zhǎng)率計(jì)算，2020年我國(guó)的汽車產(chǎn)量將達(dá)到1000萬輛，將占世界汽車市場(chǎng)的1/5，中國(guó)的汽車工業(yè)將由生產(chǎn)大國(guó)走向強(qiáng)國(guó)。
第二章 制動(dòng)系概況
制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。
制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者則用來保證第三項(xiàng)功能。行車制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路，以保證其工作可靠，駐車制動(dòng)裝置則采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓以防止產(chǎn)生故障。
除此以外，有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)、輔助制動(dòng)和自動(dòng)制動(dòng)裝置。
應(yīng)急制動(dòng)裝置利用機(jī)械力源進(jìn)行制動(dòng)，在某些采用動(dòng)力制動(dòng)或伺服制動(dòng)的汽車上，一旦發(fā)生蓄壓裝置壓力過低等故障時(shí)，可用應(yīng)急制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。同時(shí)，在人力控制下它還能兼作駐車制動(dòng)。
輔助制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)汽車下長(zhǎng)坡時(shí)，持續(xù)地減速或保持穩(wěn)定的車速，并減輕或解除行車制動(dòng)裝置的負(fù)荷。
自動(dòng)制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)當(dāng)掛車與牽引車連接的制動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，使掛車自動(dòng)制動(dòng)。
任何一套制動(dòng)裝置都由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。
設(shè)計(jì)制動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足如下基本要求：
1）具有足夠的制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)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(píng)定的。
2）工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí) 規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱。
3）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。
4）防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面。
5）制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好。
6）操縱輕便，并具有良好的隨動(dòng)性。
7）制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。
8）作用滯后性應(yīng)盡可能好。作用滯后性是指制動(dòng)反映時(shí)間，以制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定的制動(dòng)效能所需的時(shí)間來評(píng)價(jià)。氣制動(dòng)汽車的反映時(shí)間較長(zhǎng)，要求不得超過0.6s；對(duì)于汽車列車，不得超過0.8s。
9）摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命。
10）摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。
11）當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時(shí)，汽車制動(dòng)系應(yīng)有音響或光信號(hào)等報(bào)警提示。
防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有致癌公害問題已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉型材料相繼研制成功。
第三章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)類型及選擇
制動(dòng)器是制動(dòng)系中用于以產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件。后一種提法適用與駐車制動(dòng)器。除了競(jìng)賽汽車上才裝設(shè)的、通過張開活動(dòng)翼板以增加空氣動(dòng)力的空氣動(dòng)力緩速裝置以外，一般制動(dòng)器都是通過其中的固定元件對(duì)旋轉(zhuǎn)元件施加制動(dòng)力矩，使后者的旋轉(zhuǎn)角速度降低，同時(shí)依靠車輪與地面的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)車輪的制動(dòng)力以使汽車減速。
凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器，都成為摩擦制動(dòng)器，除各種緩速裝置以外，行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)及第二制動(dòng)系統(tǒng)所用的制動(dòng)器，幾乎都屬于摩擦制動(dòng)器。
目前，各類汽車所用的摩擦制動(dòng)器可分為鼓式合盤式兩大類。前者摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其工作表面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件則為圓盤狀的制動(dòng)盤，以端面為工作表面。
旋轉(zhuǎn)元件固裝在車輪或半軸上，即制動(dòng)力矩分別直接作用于兩側(cè)車輪上的制動(dòng)器，稱為車輪制動(dòng)器。旋轉(zhuǎn)元件固裝在傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸上，其制動(dòng)力矩須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋再分配到兩側(cè)車輪上的制動(dòng)器，則稱為中央制動(dòng)器。車輪制動(dòng)器一般用于行車制動(dòng)，也有兼用于第二制動(dòng)和駐車制動(dòng)。中央制動(dòng)器一般只用于駐車制動(dòng)和緩速制動(dòng)。
本次設(shè)計(jì)的題目是緊湊型家用轎車的制動(dòng)系，故采用的制動(dòng)系方案為：行車制動(dòng)的制動(dòng)器前輪為浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器，后輪為鼓式制動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)。
§3.1后輪鼓式制動(dòng)器的選擇
鼓式制動(dòng)器按其制動(dòng)蹄的受力分為：領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、單向增力式和雙向增力式。
1、 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
制動(dòng)蹄按其張開的方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致分為領(lǐng)蹄和從蹄，制動(dòng)蹄張開旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致則該制動(dòng)蹄就稱為領(lǐng)蹄；相反，制動(dòng)蹄的張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反則該制動(dòng)蹄就稱為從蹄。在制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)都有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄制動(dòng)器成為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。
領(lǐng)蹄和從蹄的受力情況：領(lǐng)蹄的摩擦力矩使蹄壓的更緊，即摩擦力矩具有“增式”作用故稱為增式蹄；而從蹄受的摩擦力矩使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減式”作用，故稱為減式蹄。
圖3-1 鼓式制動(dòng)器示意圖
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的每塊蹄片都有自己的固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的同一端（圖3-1a）。張開裝置有兩種形式,第一種用凸輪或楔塊式張開裝置(圖3-2)。其中，平衡凸塊式（3-2b）和楔塊式（圖3-2c）張開裝置中的制動(dòng)凸輪和制動(dòng)楔塊是浮動(dòng)的，故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。非平衡式的制動(dòng)凸輪（圖3-2a）的中心是固定的，所以不能保證作用在兩蹄上的張開力相等。第二種用兩個(gè)活塞直徑相等的輪缸，可保證作用在兩蹄上的張開力相等。
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓間的間隙。但領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器也有兩蹄片上單位壓力不等，因而兩蹄襯片磨損不均勻、壽命不同的缺點(diǎn)。此外，因只有一個(gè)輪缸，兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路下工作。為使摩擦襯片磨損壽命均衡，可將從蹄的摩擦片包角適當(dāng)減小，但是這樣會(huì)使得兩蹄的摩擦不能互換，從而增加了零件總數(shù)和制造成本，故本設(shè)計(jì)選擇兩蹄的摩擦片包角相等。
2、單向雙領(lǐng)蹄式
單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的兩塊蹄片各有自己的固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于梁體的不同端，如圖3-1b所示：領(lǐng)蹄的固定端在下方，從蹄的固定端在下方。每塊蹄片有各自獨(dú)立的張開裝置，且位于與固定支點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的一方。
汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，這種制動(dòng)器的制動(dòng)效能相當(dāng)高。由于有兩個(gè)輪缸，故可以用兩個(gè)各自獨(dú)立的回路分別驅(qū)動(dòng)兩蹄片。除此以外，這種制動(dòng)器還有易于調(diào)整蹄片與兩制動(dòng)鼓之間的間隙，兩蹄片上的單位壓力相等，使其磨損程度相近、壽命相同等優(yōu)點(diǎn)。單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，僅強(qiáng)于增力式制動(dòng)器。當(dāng)?shù)管囍苿?dòng)時(shí)，由于兩蹄片皆為雙從蹄，使制動(dòng)效能明顯下降。與領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器比較，由于多了一個(gè)輪缸，使結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜。
這種制動(dòng)器適用于前進(jìn)制動(dòng)時(shí)前軸動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，而倒車制動(dòng)時(shí)則相反的汽車前輪上。它之所以不用于后輪，還因?yàn)閮蓚€(gè)互相成中心對(duì)稱的輪缸，難于附加駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3、雙向雙領(lǐng)蹄式
雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩蹄片浮動(dòng)，用各有兩個(gè)活塞的兩輪缸張開蹄片（圖3-1c）。
無論是前進(jìn)或者是倒退制動(dòng)，這種制動(dòng)器的兩塊蹄片始終為領(lǐng)蹄，所以制動(dòng)效能相當(dāng)高，而且不變。由于制動(dòng)器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)輪缸，所以適用于雙回路驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)一套管路失效后，制動(dòng)器轉(zhuǎn)變?yōu)轭I(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。除此以外，雙向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的兩蹄片上單位壓力相等，因而磨損程度相近，壽命相同。雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器因有兩個(gè)輪缸，故結(jié)構(gòu)上復(fù)雜，且蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙調(diào)整困難是它的缺點(diǎn)。
這種制動(dòng)器得到比較廣泛的應(yīng)用。如用于后輪，則需另設(shè)中央駐車制動(dòng)器。
4、雙從蹄式
雙從蹄式制動(dòng)器的兩蹄片只有一個(gè)固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄片的不同端，并用各有一個(gè)活塞的兩輪缸張開蹄片（圖3-1d）
§3.2 前輪盤式制動(dòng)器的選擇
盤式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬盤，此圓盤稱為制動(dòng)盤。其固定元件則有著多種形式，大體可分為兩類。一類是工作面積不大的摩擦塊和其金屬背板組成的制動(dòng)塊，每個(gè)制動(dòng)器有2~4個(gè)制動(dòng)塊。這些制動(dòng)塊及其促動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤兩側(cè)的鉗形支架中，總稱制動(dòng)鉗。這種由制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗組成的制動(dòng)器稱為鉗盤式制動(dòng)器。另一類是固定元件的金屬背板和摩擦片也呈橢圓形。使用這種固定元件，因其制動(dòng)盤的全部工作面可同時(shí)與摩擦片接觸，故該制動(dòng)器稱為全盤式制動(dòng)器。
1、 鉗盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)類型
（1）固定鉗盤式制動(dòng)器
固定鉗盤式制動(dòng)器在制動(dòng)鉗體上有兩個(gè)液壓缸，其中各裝有一個(gè)活塞。當(dāng)壓力油液進(jìn)入兩個(gè)油缸活塞的外腔時(shí)推動(dòng)兩個(gè)活塞向內(nèi)將位于制動(dòng)盤的制動(dòng)塊總成壓緊到制動(dòng)盤上，從而使車輪制動(dòng)。當(dāng)放松制動(dòng)踏板使油液壓力減少時(shí)，回位彈簧將兩制動(dòng)塊總成及活塞推離制動(dòng)盤。
（2）浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器
浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的，其浮動(dòng)方式有兩種，一種是制動(dòng)鉗體可以平行滑動(dòng)；另一種是制動(dòng)鉗體可以圍繞一支撐擺動(dòng)。但他們的制動(dòng)油缸均為單側(cè)，且與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總是活動(dòng)的，另一側(cè)的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。當(dāng)制動(dòng)時(shí)在油液壓力作用下，活塞推動(dòng)制動(dòng)塊總成壓靠到制動(dòng)盤上，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩制動(dòng)塊總成受力一樣為止。
§3.3盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)及確定的方案
1、與鼓式制動(dòng)器相比盤式制動(dòng)器有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）熱穩(wěn)定性好。這是因?yàn)橹苿?dòng)盤對(duì)摩擦襯塊無摩擦增力作用，且制動(dòng)摩擦襯塊的尺寸不大其工作表面僅為制動(dòng)盤面積的12%~16%，故散熱性好。
（2）水穩(wěn)定性好。制動(dòng)塊對(duì)盤的單位壓力高，易于將水?dāng)D出，因而進(jìn)水后效能降低不多；又由于離心力作用及襯塊對(duì)盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一、二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常。鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)。
（3）制動(dòng)力矩與汽車方向無關(guān)。
（4）易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。
（5）尺寸小、質(zhì)量小、散熱良好。
（6）壓力在制動(dòng)襯塊上的分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。
（7）更換襯塊簡(jiǎn)單容易。
（8）襯塊與制動(dòng)盤之間的間隙小（0.05~0.15），從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。
（9）易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。
2、盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是：
（1）難于完全防止塵污和銹蝕。
（2）兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。
（3）在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須裝有助力器。
（4）因?yàn)橐r塊工作面積小，所以磨損快，使用壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。
總之，目前盤式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于轎車，但除了一些高級(jí)轎車上用全盤式以外，大都只用作前輪制動(dòng)器，而與后輪鼓式制動(dòng)器配合使用，以獲得汽車在高速下 制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。
3、確定的方案如下：
根據(jù)以上對(duì)制動(dòng)器性能的分析，確定制動(dòng)器的方案如下：
行車制動(dòng)器：前盤后鼓，盤式制動(dòng)器為通風(fēng)型浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng)器為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為：液壓雙回路驅(qū)動(dòng)。
駐車制動(dòng)裝置采用：車輪制動(dòng)器，與后輪共用一個(gè)制動(dòng)器，即后輪鼓式制動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即拉索機(jī)構(gòu)。
第四章 制動(dòng)參數(shù)選擇及計(jì)算
制動(dòng)器設(shè)計(jì)中需要的重要參量：
汽車軸距： L=1860mm
車輪滾動(dòng)半徑： R r =270 mm
汽車滿載質(zhì)量： m=1400Kg
汽車空載質(zhì)量： m＇=820Kg
滿載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷48%，后軸負(fù)荷52%
空載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷52%，后軸負(fù)荷48%
滿載時(shí)質(zhì)心高度： hg=525mm
空載時(shí)質(zhì)心高度： hg＇=550mm
質(zhì)心距前軸的距離： a=968mm a＇=892mm
質(zhì)心距后軸的距離： b=892mm b＇=968mm
對(duì)汽車制動(dòng)性有影響的重要參數(shù)還有：制動(dòng)力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、附著系數(shù)利用率、最大制動(dòng)力矩與制動(dòng)因數(shù)等。
§4.1 制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇
一、鼓式制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
1、制動(dòng)鼓內(nèi)徑D
輸入力Fo一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但增大D要受到輪輞內(nèi)徑的限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間要保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm,否則不僅制動(dòng)器的散熱條件條件差，而且輪輞受熱后可能沾住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)該有足夠的壁厚，用來保證有足夠的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有利保證制動(dòng)鼓的加工精度。
制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比D/Dr的范圍如下：
轎車：D/Dr=0.64~0.74
貨車：D/Dr=0.70~0.83
轎車制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小125~150mm，載貨汽車和客車的制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小80~100mm，對(duì)于深槽輪輞，由于其中間深陷部分的尺寸比輪輞名義直徑小的多，所以其制動(dòng)鼓與輪輞之間的間隙有所減小，設(shè)計(jì)時(shí)可按輪輞直徑初步確定制動(dòng)鼓內(nèi)徑。
輪輞直徑 304mm
制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 220mm
取制動(dòng)鼓內(nèi)徑D=200mm 即R=100mm
圖4-1 鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù)
2、摩擦襯片寬度b和包角β
摩擦襯片寬度磨損尺寸b的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片的寬度尺寸去窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；襯片寬度取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，且加工成本增加。
實(shí)驗(yàn)表明，摩擦襯片包角β=90o~100o時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處單位壓力最小，因此過分延伸襯片兩端以增加包角，對(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖，因此這里取包角為95o。
襯片的磨損面積為Ap=Rβb。制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。對(duì)于（1.0~1.5）t的微型客車，單個(gè)制動(dòng)器總的摩擦面積Ap為（120~200）cm2,這里取Ap=120cm2?？汕蟮胋=75mm。
3、摩擦襯片起始角β0
一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，令β0=90o—β/2。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。由以上可知β0=90o-95o/2=42.5o。
4、制動(dòng)器中心到張開力Fo作用線的距離e
在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離e盡可能大，以提高制動(dòng)效能，設(shè)計(jì)時(shí)定e=0.8R左右，根據(jù)圖樣取得e=80mm。
5、制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和k
應(yīng)在保持兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的情況下，使a盡可能大而c盡可能小，這里定a=0.8R左右，實(shí)際取值為a=100mm,k=15mm。
二、盤式制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
1、制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡可能取大些，這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得到增大，可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力，減少襯塊的單位壓力和工作溫度。受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%~79%，對(duì)于總質(zhì)量小于2t的汽車，D盡可能取大，求得D=（212.8~240.16），這里取D=250mm，即D/2=125mm。
2、制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤的厚度h對(duì)制動(dòng)盤的質(zhì)量和工作時(shí)的溫升有影響。為了使質(zhì)量小些，制動(dòng)盤的厚度不宜取得很大；為了降低溫度，制動(dòng)盤的厚度不宜取得過小。制動(dòng)盤可做成實(shí)心的，或者為了散熱通風(fēng)的需要在制動(dòng)盤中間鑄出通風(fēng)孔道。一般實(shí)心制動(dòng)盤可取10~20mm，通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度取20~50mm，多采用20~30mm。本設(shè)計(jì)采用的是通風(fēng)型制動(dòng)盤，制動(dòng)盤厚度取h=20mm。
3、摩擦襯塊外半徑R2和內(nèi)半徑R1
推薦摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差教多，磨損不均勻，接觸面積減小，最終導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。本設(shè)計(jì)取R2 =110mm R1=80mm。
4、制動(dòng)襯塊面積A
對(duì)于盤式制動(dòng)器襯塊工作面積A，推薦根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在1.6~3.5Kg/cm2范圍內(nèi)選用。m/8A=(1.6~3.5)，得A=（50~109.38）cm2，取A=70 cm2。
5、摩擦襯塊扇形角θ
摩擦襯塊扇形角應(yīng)滿足下式
θ=2A/（R22-R12）則由計(jì)算得θ=2.456rad，即θ/2=70.39o
6、制動(dòng)間隙
一般鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)間隙為0.2-0.5mm；
一般盤式制動(dòng)器的制動(dòng)間隙為0.1-0.3mm。
§4.2 制動(dòng)力與制動(dòng)力矩分配系數(shù)
1、地面對(duì)前后車輪的法向反作用力
Z1= (L2+)
Z2= (L1-) （4-1）
式中： G--汽車所受重力；
L--汽車軸距；
--汽車質(zhì)心離前軸距離；
L--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(dòng)時(shí)，如果不記車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車的回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任何角速度ω﹥0的車輪，其力矩平衡方程為
Tf-FbRe=0 （4-2）
式中： Tf--制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N﹒m；
Fb--地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反，N；
Re--車輪有效半徑，m
令 Ff= Tf/Re
并稱之為制動(dòng)器的制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器的摩擦力矩所需的力，因此又稱為制動(dòng)周緣力。Ff與地面制動(dòng)力Fb的方向相反，當(dāng)車輪角速度ω﹥0時(shí)，大小亦相等，且Ff僅由制動(dòng)器的參數(shù)所決定，即Ff取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式、尺寸，摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪的有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成正比。當(dāng)增大踏板力以增大 Tf時(shí)，F(xiàn)f和Fb均隨之增大，但地面制動(dòng)力受附著條件的限制其值不可能大于附著力F，
Fb F=Z (4-3)
Fb= F=Z (4-4)
式中 ： --輪胎與地面的附著系數(shù)；
Z--地面對(duì)車輪的法向反力。
當(dāng)制動(dòng)器的制動(dòng)力Ff和地面制動(dòng)力Fb達(dá)到附著力F值時(shí)，車輪即被抱死并在地面上滑移，此后制動(dòng)力矩Tf即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而Ff= Tf/Re即成為與Fb相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值，當(dāng)制動(dòng)力車輪角速度ω=0以后，地面制動(dòng)力Fb達(dá)到附著力 F值后就不再增大，而制動(dòng)器的制動(dòng)力Ff由于踏板力Fp的增大使摩擦力矩Tr增大而繼續(xù)上升，如圖4-2所示
圖4-2制動(dòng)器制動(dòng)力、地面制動(dòng)力與踏板力的關(guān)系
根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對(duì)前后軸車輪的法向力Z1、Z2為：
Z1= (L+hg)
Z2= (L1-hg) （4-5）
代入G=13720N L=1860mm hg=525mm a=968mm b=892mm，得到：
Z1=6579.69+3872.58
Z2=6619.87+3590.32 (4-6)
式中 ： G--汽車所受重力；
L--汽車軸距；
a--汽車質(zhì)心離前軸距離；
b--汽車質(zhì)心離后軸距離；
hg--汽車質(zhì)心高度；
g --重力加速度；
--地面附著系數(shù)。
2、制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)
β=Ff1/Ff (4-7)
Ff1/ Ff2=(b+hg)/ (a-hg) (4-8)
Ff= Ff1+ Ff2 (4-9)
可得
β=Ff1/Ff= Ff1/（Ff1+Ff2）
=(b+hg)/( b+hg+ a-hg)=(b+ hg)/L (4-10)
即： β=b/L+hg/L (4-11)
其中 b=892mm L=1860mm hg=525mm 取=0.75
得到β=0.48+0.282=0.6915
同步附著系數(shù)
0=（Lβ-b）/ hg (4-12)
=0.7508
將0=0.7508代入式(4-5)得
Z1=7120.68 N Z2=3180.29 N
可得： Ff1=7120.68 N Ff2=3180.29 N
即 ： M f1max= Ff1R=1922.58 Nm M f2max= Ff2R=858.68 Nm
對(duì)于盤式：摩擦系數(shù)f=0.3，Rm=(R1+R2)/2=(110+80)/2=95mm
F0max= M f1max/2fRm=1922.58/0.057=33729.47
對(duì)于鼓式：參照?qǐng)D4-1
θ=tg-1 k/a=10.62o
β0=42.5 o
β=95 o
則 a＇＝180o－β0－β－θ＝31.88 o
a＇＇＝β＋a＇＝126.88o
Ｒ＝100mm
R1=4R/[(cos2 a＇-cos2 a＇＇)2+(2β-sin2 a＇＇+sin2 a＇)2]1/2=111.05mm
因?yàn)榫o蹄和從蹄大小尺寸相同
故 Ｒ１＝Ｒ２=111.05mm
用液力驅(qū)動(dòng)時(shí)所需張開力為
Ｆo= M f2max/2(R1+R2)=1950.66 N
第五章 駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)計(jì)算
§5.1駐車制動(dòng)計(jì)算
滿載時(shí)：
汽車在上坡路上停駐的受力情況如圖所示，由此不難得出停駐時(shí)的后橋附著力為
=mag ( cosa+ sina)
汽車在下坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為
＇=mag ( cosa－ sina)
汽車可能停駐的極限上坡路傾角 a ，可根據(jù)后橋上的附著力與制動(dòng)力相等的條件求得
即
mag ( cosa+ sina)= mag sina
得到 a=tg-1 = tg-1=26.340
同理，可推導(dǎo)汽車可能停駐的極限下坡路傾角為
=tg-1=17.86o
空載時(shí)：
分析同上把參數(shù)代入得：
汽車上坡時(shí)能停駐的極限傾角為
= tg-1=24.81o
汽車在下坡時(shí)能停駐的極限傾角為
= tg-1=16.40o
§5.2應(yīng)急制動(dòng)計(jì)算
應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般都將抱死滑移，故后橋制動(dòng)力為
====4419.62 N
此時(shí)所需后橋制動(dòng)力矩為
=4419.620.67=1193.29 N.m
第六章 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、 制動(dòng)鼓
制動(dòng)鼓應(yīng)具有較高的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。
制動(dòng)鼓有鑄造的和組合兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大的優(yōu)點(diǎn)。組合式制動(dòng)鼓的特點(diǎn)是質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。
綜上所述，故選用鑄鐵制動(dòng)鼓，并且制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。
制動(dòng)鼓壁厚的選擇主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但實(shí)驗(yàn)表明，壁厚從11mm增至20mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為7～12mm，中、重型貨車為13～18mm。
故取壁厚為10mm。
二、 制動(dòng)蹄
轎車和輕型貨車的制動(dòng)蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或用鋼板焊接制成，其腹板上往往開一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，其目的是襯片磨損較為均勻，并減小制動(dòng)時(shí)的尖叫聲，制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車為3~5mm，貨車為5~8mm。本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)蹄腹板厚度取5mm，翼緣的厚度取6mm。
三、 制動(dòng)底板
制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零應(yīng)有足夠的剛度。
故選用由鋼板沖壓成型的制動(dòng)底板并且有凹凸起伏的形狀。
四、 制動(dòng)輪缸
采用活塞式制動(dòng)蹄張開結(jié)構(gòu)。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制成。活塞外端壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部。輪缸的工作腔 由靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠密封圈密封。
五、摩擦材料
應(yīng)該具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)，在溫度升高時(shí)其摩擦因數(shù)變化不大；應(yīng)該具有良好的耐磨性；應(yīng)有盡可能小的壓縮率和膨脹率且制動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪聲。以前制動(dòng)摩擦襯片的材料是由增強(qiáng)材料、粘合劑、摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的石棉摩擦材料，但是其耐熱性差，摩擦因數(shù)隨溫度的變化大，磨耗高和對(duì)環(huán)境有污染，特別是石棉能致癌，所以已經(jīng)遭淘汰。
由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩擦材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因?yàn)闆]有石棉粉塵公害，得到廣泛應(yīng)用。
六、制動(dòng)盤
制動(dòng)盤的材料一般是珠光灰鑄鐵，其形狀有平板形和禮帽形兩種。制動(dòng)盤工作表面應(yīng)光滑平整，兩側(cè)表面不平行度應(yīng)不大于0.08mm，因厚度不均勻能引起制動(dòng)踏板振動(dòng)，盤式擺差不大于0.1mm。擺差過大將發(fā)生制動(dòng)塊反撞，頂推活塞，導(dǎo)致制動(dòng)踏板振動(dòng)，踏板行程也會(huì)加大。
七、制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵制造，也有用輕合金制造的，可做成整體或兩半由螺栓連接。其外緣有開口，以便不拆制動(dòng)鉗便可以換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度，一般多在鉗體中加工出制動(dòng)油缸，也可把油缸嵌入鉗體中，活塞由鋁合金或缸制造。為了提高耐磨性，對(duì)活塞的工作表面進(jìn)行鍍鋁處理。
第七章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇及計(jì)算
一、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的選擇
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自駕駛員或其它力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。
１、 簡(jiǎn)單制動(dòng)
簡(jiǎn)單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為力源，也稱為人力制動(dòng)。其中又分為機(jī)械式和液壓式。機(jī)械式由于效率低、傳動(dòng)比小、潤(rùn)滑點(diǎn)多且難以保證前后軸制動(dòng)力的正確比例和左右輪制動(dòng)力的均衡，所以在汽車制動(dòng)裝置中已被淘汰，但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、故障少還廣泛用于中小型汽車的駐車制動(dòng)中。
２、 動(dòng)力制動(dòng)
動(dòng)力制動(dòng)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成，并表現(xiàn)為氣壓或液壓形式的勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源。駕駛員施加于踏板或手柄上的力，僅用于回路中控制元件的操縱。因此簡(jiǎn)單制動(dòng)中的踏板力和踏板行程之間的反比關(guān)系，在動(dòng)力制動(dòng)中便不存在了，從而使踏板力較小，同時(shí)又有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭?
３、 伺服制動(dòng)
伺服制動(dòng)是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其它能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客車、貨車上得到廣泛的應(yīng)用。
綜上所述，故選用伺服制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
二、制動(dòng)管路的分路系統(tǒng)
為了提高工作的可靠性，制動(dòng)油路應(yīng)該采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制動(dòng)作用。
雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)主要有以下五種分路形式：
１、 一軸對(duì)一軸型（型），前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一條回路。
２、 交叉型（型），前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬一條回路。
３、 一軸半對(duì)半軸型，兩側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和全部后制動(dòng)器的輪缸屬于一條回路，其余的前輪缸屬于一條回路。
４、 雙半軸對(duì)雙半軸型，每個(gè)回路均只對(duì)每個(gè)前后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。
型的管路布置較為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低，目前在各類汽車特別是商用汽車上用的最廣泛。對(duì)于這種形式，若后制動(dòng)回路失效，則一旦前輪抱死則極喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于采用前輪制動(dòng)，因而，前制動(dòng)器強(qiáng)于后制動(dòng)器的汽車，當(dāng)前制動(dòng)回路失效而單用后橋制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力將嚴(yán)重不足（小于正常情況的一半），并且若后橋負(fù)荷小于前軸負(fù)荷，則踏板力過大時(shí)易使后橋車輪抱死而汽車側(cè)滑。
本設(shè)計(jì)采用型制動(dòng)回路。
三、液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、制動(dòng)輪缸直徑d的確定
制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄（塊）施加的張開力F0與輪剛直徑d和制動(dòng)管路壓力p的關(guān)系為
d= （7-1）
制動(dòng)管路壓力不超過10～12Mpa。
取p=11 .8Mpa 由以前所得數(shù)據(jù)可以求得前后制動(dòng)輪缸直徑為
d前=55mm d后=14.5mm
2、制動(dòng)主缸的直徑d0的確定。
第i個(gè)輪缸的工作容積為
（7-2）
式中，di為第i個(gè)輪缸活塞的直徑：n為輪缸中活塞的數(shù)目；為第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程。
在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鼓式制動(dòng)器可取=2～2.5mm。
所有輪缸的總工作容積為
（7-3）
式中： m--輪缸的數(shù)目。
在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為
（7-4）
主缸活塞行程S0和活塞直徑d0可用下式確定
（7-5）
一般S0=（0.8～1.2）d0
?。? S0=0.957d0
d0=20.56 mm
又因?yàn)橹鞲椎闹睆絛0應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列中選取，
故取d0=22 mm。
3、制動(dòng)踏板力Fp
制動(dòng)踏板力Fp用下式計(jì)算
= （7-6）
將d0=22 mm p=11.8MPa ip =8 =0.9代入上式得到制動(dòng)踏力為==622.68N
式中：ip--踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；
--踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)構(gòu)效率。
4、制動(dòng)踏板工作行程
踏板行程（計(jì)入襯片或襯片的允許磨損量）對(duì)轎車最大不應(yīng)大于100-150mm, 對(duì)商用車不大于180mm，在本次設(shè)計(jì)中根據(jù)本車的特點(diǎn)，故取。
5、制動(dòng)距離
初速度=30Km/h =g=0.75089.8=7.36
=2S
S=4.72m＜7m
所以符合要求。
第八章 車架
一、車架的功用與要求
車架實(shí)際上是汽車的骨架，汽車的主要總成、部件和貨物等都要安裝在它上面，因此它是個(gè)重要的承載總成。同時(shí)，它還要承受由懸架機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的各種反作用力和行駛中產(chǎn)生的動(dòng)載荷，因此，車架又是個(gè)受力很大的部件。
車架應(yīng)滿足下列要求：
1、足夠的強(qiáng)度，保證在各種復(fù)雜的工況下長(zhǎng)期使用不致發(fā)生嚴(yán)重的損壞。
2、有合適的剛度，車架應(yīng)保證車輛在各種使用條件下，固定在車架上的個(gè)總成和部件的相對(duì)位置變化較小，是它們能正常工作。另一方面，當(dāng)車輛在不平路面上行駛時(shí)，為提高其平順性和通過能力，又要求車架具有一定的柔度，即扭轉(zhuǎn)剛度不宜過高。
3、質(zhì)量要小，在保證強(qiáng)度的情況下盡量減小車架質(zhì)量，以降低材料消耗、制造成本和提高使用的經(jīng)濟(jì)性。
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維修。此外，車架結(jié)構(gòu)應(yīng)能使車輛的質(zhì)心高度盡量降低。
二、車架類型方案對(duì)比與分析
車架是用鋼板沖壓成各種形狀的構(gòu)件后裝配而成的。微型客車的車架大多采用矩形鋼管作為構(gòu)件。車架的裝配可用鉚接，也可用電焊焊接，鉚接工藝耗費(fèi)的工時(shí)多，但車架變形小，焊接工藝性好但車架容易產(chǎn)生變形或焊接應(yīng)力。車架按其結(jié)構(gòu)形狀可分為五類。
1、邊梁式車架
邊梁式車架又稱梯形車架，它有兩根位于兩側(cè)的縱梁和若干根橫梁組成。邊梁式車架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，各總成安裝方便，易于變形。車架寬度可以有三種型式：
（1）、前窄后寬
為了給前輪轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向拉桿留出足夠的空間，往往采用這種型式。
（2）、前寬后窄
由于重型載貨車輛后軸載荷大，輪胎和鋼板彈簧都要加寬，同時(shí)又要安裝外形尺寸大的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以只好減少前輪的轉(zhuǎn)向角，使車架成為前寬后窄的形式。
（3）前后等寬
只要總布置允許，應(yīng)盡量采用這種型式，因?yàn)樵跊_壓不等寬車架縱梁時(shí)，容易在轉(zhuǎn)折處的上、下翼面上產(chǎn)生“波紋區(qū)”，引起應(yīng)力集中致使早期出現(xiàn)裂紋或斷裂。同時(shí)前后等寬車架制造簡(jiǎn)單。
2、X型車架
X型車架是改進(jìn)的邊梁式車架，它由兩根縱梁和X型橫梁組成，其目的是為了提高車架的抗扭剛度，但狹長(zhǎng)的車架采用X型橫梁并無明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閄型橫梁太長(zhǎng)時(shí)，受壓的一根可能喪失穩(wěn)定。因此，X型橫梁僅對(duì)于短而寬的車架較為有效。
3、中梁式車架
中梁式車架又稱脊骨式車架，它只有一根位于中央貫穿車輛全長(zhǎng)的縱梁，中央縱梁可以是圓管形截面，也可以是箱形截面。中梁前端做出支架，用于固定發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸在中梁內(nèi)通過。主減速器通常固定在中梁的末端而形成斷開式驅(qū)動(dòng)橋。在中梁上固定有橫梁用于支撐車廂和駕駛室。
4、綜合式車架
綜合式車架一部分為管式梁，其余部分制成叉形，可認(rèn)為它是中梁式車架的變形。
中梁式和綜合式車架，可以較大地提高扭轉(zhuǎn)剛度，但駕駛室、車廂等總成在車架上安裝比較復(fù)雜，橫梁懸臂較長(zhǎng)，彎曲應(yīng)力大。這類車架一般都要用斷開式驅(qū)動(dòng)橋，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
根據(jù)以上分析，又因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的是微型客車車架，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，各總成安裝方便，可采用前窄后寬的邊梁式車架。
三、橫梁和縱梁的連接
1、橫梁和縱梁的連接型式
橫梁和縱梁的連接型式主要有：a)橫梁固定在縱梁的上下翼面上；b)橫梁同時(shí)固定在縱梁的腹板與上或下翼面上；c)橫梁僅固定在縱梁的腹板上。
第一種連接型式雖然有利于提高車架的整體剛度，但當(dāng)車架產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形或縱梁承受較大的局部扭轉(zhuǎn)時(shí)，縱梁上下翼面的應(yīng)力將大幅度增加。
第二種連接型式的缺點(diǎn)是：作用在縱梁上的力直接傳到橫梁上，使橫梁承受較大的載荷，從而易于發(fā)生早期破壞，很早就出現(xiàn)質(zhì)量問題。
第三種連接型式的車架整體剛度雖然小些，但可避免縱梁上下翼面和橫梁的早期破壞。
本車架橫梁與縱梁的連接即是第三種型式。
2、橫梁在縱梁上的固定方法
A、鉚接
采用搭接板鉚接，適用于大量生產(chǎn)，制造成本低。改變鉚釘數(shù)目或位置即可改變縱梁的抗扭剛度。
B、焊接
焊接能保證縱梁有較高的抗扭剛度，連接牢固，不易松動(dòng)，但要求較高的焊接質(zhì)量和合理的焊接夾具，適用于小批量生產(chǎn)和閉口截面車架。
C、螺栓連接
當(dāng)橫梁位置受總布置限制，為了便于拆裝車架上的某些部件時(shí)，可采用這種固定方法，其缺點(diǎn)是在長(zhǎng)期使用中，容易松動(dòng)。
本車架縱橫梁之間的固定方式為焊接。
四、車架的設(shè)計(jì)與計(jì)算
車架是一個(gè)復(fù)雜的薄壁框架結(jié)構(gòu)，在車架設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，可對(duì)縱梁進(jìn)行簡(jiǎn)單的彎曲強(qiáng)度計(jì)算，以此來確定車架的斷面尺寸。下面是這種簡(jiǎn)化計(jì)算的方法和步驟。
1、彎曲強(qiáng)度計(jì)算的基本假設(shè)
（1）因?yàn)檐嚰芙Y(jié)構(gòu)是左右對(duì)稱的，左右縱梁的受力相差不大，故可認(rèn)為縱梁是支撐在汽車前后軸上的簡(jiǎn)支梁。
（2）空車時(shí)的簧上質(zhì)量（包括車架質(zhì)量在內(nèi)）均勻分布在左右二縱梁的全長(zhǎng)上，其值可根據(jù)汽車底盤結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)大致估計(jì)。一般，對(duì)于輕型和中型載貨汽車來說，簧上質(zhì)量約為空車質(zhì)量的2/3；汽車的有效載荷均勻分布在車廂全長(zhǎng)上。
（3）所有的作用力均通過縱梁截面的彎曲中心。實(shí)際上，縱梁的某些部位會(huì)由于安裝外伸部件（如油箱、蓄電池等）而產(chǎn)生局部扭轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)通常在此安裝一根橫梁，使得這種對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)橫梁的彎矩。故這種假設(shè)不會(huì)造成明顯的錯(cuò)誤。
通過上述假設(shè)，將車架由一個(gè)靜不定的平面框架結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化成為一個(gè)位于支架上的靜定結(jié)構(gòu)。
2、縱梁的彎矩計(jì)算
要計(jì)算車架縱梁的彎矩，先計(jì)算車架前支座反作用力，向后輪中心支座處求矩，可得
（8-1）
式中：--前輪中心支座對(duì)任一縱梁的反作用力，N ；
L--縱梁的總長(zhǎng)，mm ；
l--汽車軸距，mm ；
b--縱梁后端到后軸之間的距離，mm ；
--滿載時(shí)的簧上質(zhì)量（含車架自身質(zhì)量），Kg ；
g--重力加速度，9.8 m/s2
在計(jì)算縱梁彎矩時(shí),將縱梁分成兩段區(qū)域,每一區(qū)段的均布載荷可簡(jiǎn)化為作用于區(qū)段中點(diǎn)的集中力.縱梁各端面上的彎矩計(jì)算采用彎矩差法,可使計(jì)算工作量大大減少.彎矩差法認(rèn)為:縱梁上某一端面上的彎矩為該斷面之前所有力對(duì)這點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩之和.
1)駕駛室長(zhǎng)度段縱梁彎矩的計(jì)算
在該區(qū)段內(nèi),根據(jù)彎矩差法,則有:
(8-2)
=25536.26-0.759(715+)2
=-0.759-1447.89-388019.78
式中:--縱梁上某一截面的彎矩, N.mm ；
--截面到前輪中心的距離,mm ；
a--車架縱梁前端到前輪中心的距離，mm ；
2）駕駛室后端到后軸段縱梁的彎矩計(jì)算
= (8-3)
縱梁某一斷面上的剪力為該斷面之前所有力的和
(8-4)
=2533.26-2.64()
=-2.64+645.66
式中：--縱梁某斷面上的剪力，N。
由上可知，縱梁的最大彎矩一定發(fā)生在該段縱梁內(nèi)。其位置可采用求對(duì)的導(dǎo)數(shù)并令其為零的辦法得到。
=953.81mm
由上式求得縱梁發(fā)生最大彎矩的位置，將該值代入彎矩計(jì)算公式，則可求得縱梁受到的最大彎矩Mmax為
Mmax=302489.26N.mm
縱梁受到的最大剪力則發(fā)生在汽車后軸附近。當(dāng)時(shí)，剪應(yīng)力最大，其最大剪應(yīng)力Qmax為
Qmax=-4264.74N
以上是僅考慮汽車靜載工況下，縱梁斷面彎矩和剪力的計(jì)算。實(shí)際上，汽車行駛時(shí)還受到各種動(dòng)載荷的作用。因此，汽車行駛時(shí)實(shí)際受到的最大彎矩和最大剪力為
= （8-5）
= （8-6）
式中：--動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于轎車、客車=1.75，載貨汽車=2.5,越野汽車=3.0。
==1.75302489.26=529356.21N.mm （8-7）
==1.75(-4264.74)=-7463.295N （8-8）
3、縱梁截面特性計(jì)算
車架縱梁和橫梁截面系數(shù)W按材料力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算。
（8-9）
4、彎曲應(yīng)力計(jì)算
縱梁斷面的最大彎曲應(yīng)力為：
（8-10）
按上式求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于材料的許用應(yīng)力[]。許用應(yīng)力可按下式計(jì)算：
（8-11）
式中：--材料的屈服極限，對(duì)于16Mn材料，=340-360MPa；
n --安全系數(shù)，一般安全系數(shù)取1.15-1.40。
取n=1.30,則
[]=MPa （8-12）
所以滿足要求。
5、車架的剛度校核
1）車架縱梁抗彎剛度校核
為了保證汽車整車及其有關(guān)部件的正常工作，應(yīng)對(duì)縱梁的最大撓度予以限制。這就要求對(duì)縱梁的抗彎剛度進(jìn)行校核。
由材料力學(xué)可知，對(duì)于簡(jiǎn)支梁來說，其跨距中間受集中載荷F作用時(shí)，梁的撓度最大值按下式計(jì)算
（8-13）
式中： --梁的截面慣性矩，；
--汽車軸距，m。
cm4 （8-14）
根據(jù)使用要求和經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)車架縱梁中間受1000N集中載荷作用時(shí)，縱梁的最大撓度不得超過0.085cm，即
因此要求
（8-15）
=42.94>12 （8-16）
所以滿足要求。
第九章 總結(jié)
隨著農(nóng)村生活水平的提高，微型客車已逐漸地進(jìn)入農(nóng)村這個(gè)大市場(chǎng)，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，微型客車的銷量以驚人的速度增加，所以進(jìn)行微型客車的設(shè)計(jì)是很必要的。
這次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是微型客車設(shè)計(jì)---車架和制動(dòng)系設(shè)計(jì)。在第二章我主要介紹了制動(dòng)系的概況和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的基本要求。第三章主要是制動(dòng)系的類型及最后確定的方案，其中列出了幾種可供選擇的類型并進(jìn)行了分析、比較最后確定的方案如下：行車制動(dòng)器：前盤后鼓，盤式制動(dòng)器