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摘要
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目： 某中級(jí)轎車前輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
日 期： 2013年5月
摘要
本設(shè)計(jì)的題目為某中級(jí)轎車前輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)選用前輪盤式制動(dòng)盤式制動(dòng)器分為定鉗盤式和浮鉗盤式。在充分了解制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上借助多方面的資料進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證再選定相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算確定具體參數(shù)如下：
制動(dòng)力分配；前軸制動(dòng)力Fu1=4486.3 N 后軸制動(dòng)力 Fu2=9405.2 N
同步附著系數(shù)；=0.7
制動(dòng)器效能因數(shù)；k=0.6
制動(dòng)力矩：制動(dòng)力矩是制動(dòng)器產(chǎn)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該車所能遇到的最大附著系數(shù)；制動(dòng)強(qiáng)度q；車輪有效半徑；汽車滿載質(zhì)量G；汽車軸距L；通過計(jì)算得出：前輪的制動(dòng)力矩為Mu1=1358.15 N·m 后輪制動(dòng)力矩Mu2=497.2 N·m
由以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算確定主要零部件尺寸和制造材料最后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)性能要求進(jìn)行校核，并用solidworks三維軟件繪制出制動(dòng)器零件的零件模型和制動(dòng)器裝配模型。
關(guān)鍵詞：制動(dòng)性能 solidworks 盤式制動(dòng)器
Abstract
The topic of this design for the design of the front wheel brake a intermediate car,this design selects the front disc brakedisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstrate the selected parameters and the calculation to determine the specific parameters are as follows:
The braking force distribution;front axle braking force Fu1=4486.3 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.
The synchronous adhesion coefficient: =0.7
Brake effiency factor:k=0.6
Brake torque:Brake torque is generated by the brake, torque force car to slow down or stop,maximum adhesion coefficient can meet the vehicle ;severity of braking q；the effective radius re;The car loaded with quality G;the vehicle wheelbase L;calculation the front wheel brake toeque Mu1=1358.15 N·m,the rear wheel brake toeque Mu2=497.2 N·m
The design calculation of main parts size and material from the above parameters,the brake system performance requirements of applications,and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.
Keywords： braking performance solidworks disc brake
目錄
目 錄
第一章緒論 1
1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 1
1.2 制動(dòng)器的發(fā)展歷程 1
1.3 國內(nèi)汽車盤式制動(dòng)器的應(yīng)用 2
1.4 國外汽車盤式制動(dòng)器的應(yīng)用 3
1.5 目前制動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀 5
第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則 11
2.1 汽車制動(dòng)系功用及分類 11
2.2 盤式制動(dòng)器的分類與介紹 11
2.3 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理 14
2.4 制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則 15
2.4.1 制動(dòng)效能 16
2.4.2 制動(dòng)效能穩(wěn)定性 16
2.4.3 制動(dòng)間隙調(diào)整簡(jiǎn)便性 16
2.4.4 制動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量 16
2.4.5 噪音的減輕 17
第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì) 18
3.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 18
3.2 盤式制動(dòng)器主要元件 18
3.2.1 制動(dòng)盤 18
3.2.2 制動(dòng)塊 20
3.2.3 制動(dòng)鉗 21
3.2.4 襯塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì) 22
3.2.5 摩擦材料 22
3.2.6 制動(dòng)器間隙及調(diào)整 22
3.3 制動(dòng)器制動(dòng)力分配分析 23
3.4 同步附著系數(shù)的選取 23
3.5 制動(dòng)器效能因數(shù) 25
3.6 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 25
3.7 制動(dòng)系統(tǒng)性能要求 25
3.7.1 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性的要求 26
3.7.2 制動(dòng)減速度的要求 26
3.7.3 制動(dòng)距離的要求 27
3.7.4 制動(dòng)力矩的要求 27
3.7.5 對(duì)車輪制動(dòng)器的比能量耗散率的要求 27
3.7.6 對(duì)比摩擦力的要求 27
3.7.7 對(duì)熱流密度的要求 27
3.7.8 對(duì)襯塊吸收功率的要求 27
3.7.9 對(duì)平均摩擦力的要求 28
3.7.10 行車制動(dòng)至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器的管路 28
3.7.11 防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面 28
3.7.12 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性好 28
3.7.13 操縱輕便 28
3.7.14 緊急制動(dòng)時(shí)踏板力的計(jì)算 28
3.7.15 制動(dòng)踏板行程的計(jì)算 29
3.7.16 其他 29
3.8 摩擦襯片的磨損特性 29
第四章 校核 32
4.1制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 32
4.2.1 制動(dòng)盤的技術(shù)要求 32
4.2.2 制動(dòng)鉗技術(shù)總成要求 33
4.2.3 前輪輪轂總成技術(shù)要求 33
結(jié)論………………………………………………………………………………….35
參考文獻(xiàn)…………...…………………………………………………………… ...36
致謝……………………….………………………………………………………... 38
知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明………………...…………………………………………………..39
獨(dú)創(chuàng)性聲明……………………………………………………………………..…40
附錄：…………………………….………………………………………………...41
1、總裝配模型
2、各零件模型
3、總裝配模型爆炸視圖
緒論
第一章 緒論
1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義
汽車是現(xiàn)代交通工具中用的最多最普遍也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng)他是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵裝置是汽車上最重要的安全件。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的發(fā)展和車流密度的日益增大人們對(duì)安全性、可靠性要求越來越高為保證人身和車輛安全、必須為汽車配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。
通過查閱相關(guān)的資料運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其達(dá)到以下要求：具有足夠的制動(dòng)效能以保證汽車的安全性；同時(shí)在材料的選擇上應(yīng)盡量采用對(duì)人體無害的材料[1]。
1.2 制動(dòng)器的發(fā)展歷程
制動(dòng)器分車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器兩種后者制動(dòng)傳動(dòng)軸或變速器輸出軸。由于中央制動(dòng)器在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)容易造成傳動(dòng)軸超載現(xiàn)在大多數(shù)車在后輪制動(dòng)器上附加手動(dòng)機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使之兼起駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)時(shí)用[2]。
從耗散能量的方式分制動(dòng)器有摩擦式液力式電磁式和渦流式。
迄今為止人們已經(jīng)把全息照相、激光多普勒分析、有限元分析以及試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)等引入到制動(dòng)器的振動(dòng)和噪聲研究中并取得了大量的成果。全息照相技術(shù)向人們展示了制動(dòng)過程中振動(dòng)的真實(shí)形態(tài);有限元及模態(tài)分析的統(tǒng)一使得建立與實(shí)際相符合的振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型成為了可能這些都對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析提供了便利。
在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、綜合和預(yù)測(cè)時(shí)需要給出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。此時(shí)實(shí)際系統(tǒng)可能尚未完成或者處十經(jīng)濟(jì)性、安全性等因素的考慮無法通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證往往需要借助于系統(tǒng)仿真來實(shí)現(xiàn)這一要求。所謂系統(tǒng)仿真是指利用計(jì)算機(jī)來運(yùn)行仿真模型模仿實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及隨時(shí)間變化的過程并通過對(duì)仿真運(yùn)行過程的觀察和統(tǒng)計(jì)得出被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特性以此來推斷和估計(jì)實(shí)際系統(tǒng)的真實(shí)參數(shù)和真實(shí)性能。
采用仿真方法研究汽車的各項(xiàng)性能時(shí)需對(duì)汽車作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化然后應(yīng)用簡(jiǎn)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
化模型進(jìn)行計(jì)算分析。隨著簡(jiǎn)化程度的不同必然會(huì)使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況之間存在不同程度的偏差。由于汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其整車、零部件以及各總成的運(yùn)動(dòng)模型和力學(xué)模型相當(dāng)復(fù)雜對(duì)這些模型進(jìn)行分析計(jì)算同時(shí)要保證一定的精度所需要的工作量是很大的在很大程度上受到了計(jì)算機(jī)處理能力的限制。
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力有了突飛猛進(jìn)的提高因此使得計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)越來越多地用于汽車的研究開發(fā)和設(shè)計(jì)制造中。近年來虛擬樣機(jī)技術(shù)(Virtual Prototype Technology)得到快速的發(fā)展采用虛擬樣機(jī)技術(shù)可以綜合考慮制動(dòng)器非線性法向載荷、粘滑作用、結(jié)構(gòu)等因素分析具體情況下制動(dòng)器振動(dòng)的主要誘因。虛擬樣機(jī)技術(shù)已成為解決工程問題的一種快速、有效的手段[3]。
1.3 國內(nèi)汽車盤式制動(dòng)器的應(yīng)用
隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是轎車工業(yè)的發(fā)展，合資企業(yè)的引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入汽車上采應(yīng)用盤式制動(dòng)器配置才逐步在我國形成規(guī)模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性滿足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。
(1) 在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度出發(fā)一般采用了混合的制動(dòng)形式即前車輪盤式制動(dòng)后車輪鼓式制動(dòng)。因轎車在制動(dòng)過程中由于慣性的作用前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%～80%所以前輪制動(dòng)力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本就采用了前輪盤式制動(dòng)后輪鼓式制動(dòng)的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動(dòng)器這主要是出于成本上的考慮同時(shí)也是因?yàn)槠囋诰o急制動(dòng)時(shí)軸荷前移對(duì)前輪制動(dòng)性能的要求比較高這類前制動(dòng)器主要以液壓盤式制動(dòng)器為主流采用液壓油作傳輸介質(zhì)以液壓總泵為動(dòng)力源后制動(dòng)器以液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄匹配。目前大部分轎車(中檔類如夏利、吉利、神龍富康、上海華普、捷達(dá))、微型車（長(zhǎng)安之星、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順）、高端輕卡（東風(fēng)小霸王、江鈴、瑞風(fēng)、南京依維柯）、SUV及皮卡（湖南長(zhǎng)豐、江鈴皮卡）等采用前盤后鼓式混合制動(dòng)器。2004年我國共產(chǎn)此類車計(jì)110萬輛以上。但隨著高速公路等級(jí)的提高乘車檔次的上升特別上國家安全法規(guī)的強(qiáng)制實(shí)施前后輪都用盤式制動(dòng)器是趨勢(shì)。
(2) 在大型客車方面：氣壓盤式制動(dòng)器產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性明顯可靠性總體良好具有創(chuàng)新性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的集成性。歐美國家自上世紀(jì)90年代初開始將盤式制動(dòng)器用于大型公交車。至2000年盤式制動(dòng)器（前后制動(dòng)均為盤式）已經(jīng)成為歐美國家城市公交車的標(biāo)準(zhǔn)配置。我國從1997年開始在大客車和載重車上推廣盤式制動(dòng)器及 ABS防抱死系統(tǒng)因進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格太高主要用于高端產(chǎn)品。2004年7月1日交通部強(qiáng)制在7～12米高Ⅱ型客車上 “必須”配備后國產(chǎn)盤式制動(dòng)器得以大行其道。北京公交電車公司、上海公交、武漢公交、長(zhǎng)沙公交、深圳公交、廣州公交等公司都在使用為大客車匹配的氣壓盤式制動(dòng)器。生產(chǎn)廠家主要有：宇通公司2004年產(chǎn)20000多輛客車其中使用盤式制動(dòng)器的客車已占一半多；宇通公司自制底盤部份是由二汽在EQ153前后橋基礎(chǔ)升級(jí)更改的每年有10000多套。二汽東風(fēng)車橋用EQ153前后橋改型匹配氣壓盤式制動(dòng)器的前后橋總成約占6000套以上是宇通公司最大的氣壓盤式制動(dòng)器橋供應(yīng)商。宇通公司每年需在一汽采客車底盤3000多臺(tái)一汽客底2004年供了2000多臺(tái)其中帶盤式制動(dòng)器占一半以上。如一汽客底采用4E前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置氣壓盤式制動(dòng)器前橋、11噸420后橋裝在6100（10米）豪華客車上； 7噸盤式前橋與13噸435后橋配裝在6120（12米）豪華客車上等都是宇通公司市場(chǎng)前景較好利潤(rùn)附加值很高的車型。江蘇金龍客車的7-9米高Ⅱ型客車客車采用湖橋供帶盤式制動(dòng)器的車橋2004年在5500臺(tái)左右。廈門金龍客車10-12米高Ⅱ型客車以上客車、丹東黃海客車10-12米高Ⅱ型客車、安徽凱斯鮑爾等等國內(nèi)知名的大型廠家均已在批量生產(chǎn)帶盤式制動(dòng)器的高檔客車。
(3) 重型汽車方面：作為重型汽車行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)氣壓盤式制動(dòng)器的已經(jīng)屬成熟產(chǎn)品目前具有廣泛應(yīng)用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中完成了對(duì)氣壓盤式制動(dòng)器總成的開發(fā)。2005年元月份中國重汽卡車事業(yè)部在提升和改進(jìn)卡車底盤的過程中在橋箱事業(yè)部配合下將22.5英寸氣壓盤式制動(dòng)器成功“嫁接”到了重汽斯太爾重卡車前橋上。氣壓盤式制動(dòng)器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功“嫁接”解決了令整車廠及用戶困擾已久的傳統(tǒng)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)嘯叫、頻繁制動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄片易磨損、雨天制動(dòng)效能降低等一系列問題。氣壓盤式制動(dòng)器首次在斯太爾卡車前橋上的應(yīng)用也為今后開發(fā)重汽高速卡車提供了經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備。與此同時(shí)陜西重汽、北汽福田、一汽解放、東風(fēng)公司、江淮汽車等國內(nèi)大型汽車廠均完成了盤式制動(dòng)器在重型汽車方面的前期型試試驗(yàn)及技術(shù)貯備工作盤式制動(dòng)器在某些方面可以說成為未來重卡制動(dòng)系統(tǒng)匹配發(fā)展的新趨勢(shì)。
1．4 國外汽車盤式制動(dòng)器的應(yīng)用
國外汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn)氣壓盤式制動(dòng)器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器并將其廣泛使用在新型的載重汽車上?，F(xiàn)在一些歐洲汽車公司制造的汽車上均已開始大量使用氣壓盤式制動(dòng)器總成（這種氣壓盤式車輪制動(dòng)器裝配組裝在汽車的前后車橋總成上）。氣壓盤式制動(dòng)器與傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器相比在制動(dòng)性能等方面的有明顯的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1) 制動(dòng)力和安全性：在間斷制動(dòng)狀態(tài)下鼓式與盤式制動(dòng)器的制動(dòng)能力相差不大。但盤式制動(dòng)器在制動(dòng)響應(yīng)和制動(dòng)控制方面的表現(xiàn)更好一些。但在連續(xù)制動(dòng)過程中兩種制動(dòng)器的差別很大。在長(zhǎng)距離的坡路上駛下（如下山）盤式制動(dòng)器在固定的制動(dòng)壓力下完全不失去初始性能汽車能全程保持一定的速度行駛。相反裝有鼓式制動(dòng)器的汽車為保持速度須逐漸增加制動(dòng)壓力。持續(xù)制動(dòng)后在同等制動(dòng)壓力下盤式制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力只是略有下降而鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力下降非常大這兩種制性動(dòng)器的安全因數(shù)有著很大的差別。
(2) 結(jié)構(gòu)和成本：盤式制動(dòng)器系統(tǒng)包括盤、襯墊、缸和卡鉗其零件數(shù)少于鼓式制動(dòng)器系統(tǒng)同類車型相比其總成的總質(zhì)量比鼓式制動(dòng)器低18%。盤式制動(dòng)器總成可以作為一個(gè)完整的部件送到車橋裝配線。
此部件即包括了盤式制動(dòng)器的所有零件。這樣就有一個(gè)特別的優(yōu)越性就是可以把所有機(jī)械功能預(yù)調(diào)好的、經(jīng)過試驗(yàn)的裝置提供給用戶因而產(chǎn)品的責(zé)任有了明確規(guī)定。
(3) 維修保養(yǎng)：盤式制動(dòng)器的整套操作機(jī)構(gòu)密封在外殼中經(jīng)潤(rùn)滑以延長(zhǎng)其壽命。所以盤式制動(dòng)器幾乎是無需維修的維修主要是更換磨損零件即襯墊和盤。而且更換襯墊所需的時(shí)間也比更換鼓式制動(dòng)器材套所需的時(shí)間少80%。這意味著不僅可以節(jié)省維修成本還能大大縮短非運(yùn)營時(shí)間。
(4) 電子制動(dòng)控制系統(tǒng)（EBS）：盤式制動(dòng)器由于采用簡(jiǎn)單且相當(dāng)成熟的操作機(jī)構(gòu)因而具有特別高的效率。其提供的制動(dòng)靈敏性使EBS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一些強(qiáng)而有效的控制作用用以縮短制動(dòng)距離提高車輛的穩(wěn)定性和磨損率。盤式制動(dòng)器在響應(yīng)方面的特性表現(xiàn)在每個(gè)車輪制動(dòng)相差很小每個(gè)車軸的左右車輪之間的磨損分配均勻。
長(zhǎng)期以來獨(dú)霸重卡汽車制動(dòng)器領(lǐng)域的鼓式制動(dòng)器 自從1996年戴—克裝有Schmitz公司制造的盤式制動(dòng)器的奔馳重卡（Actros）貨車問世以來受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)已面臨被淘汰的危險(xiǎn)。盤式制動(dòng)器以重量輕、磨損小、便于維修的特點(diǎn)聞名于世。為了降低自重和經(jīng)營成本盤式制動(dòng)器不僅用于主車的前、后橋上而且也裝配于掛車車橋。2000年國外裝配盤式制功器的車橋已占到了所有車橋總成的一半以上。
盤式制動(dòng)器經(jīng)過這幾年的不斷開發(fā)不斷改進(jìn)發(fā)展非常迅猛。各大公司除在原有轎車用液壓盤式制動(dòng)器有較大的發(fā)展外更注重在中、重汽車領(lǐng)域開發(fā)氣壓盤式制動(dòng)器。
1) 博世(Bosch)公司制造出了16＂、17.5＂、19.5＂、22.5＂盤式制動(dòng)器系列產(chǎn)品。
2) 世界著名的（Wabco）制動(dòng)器制造公司開發(fā)出了19.5＂盤式制動(dòng)器PAN 19-1。
3) 瑞典著名哈蒂克斯（Haldex）公司現(xiàn)已開發(fā)出了17.5＂、19.5＂和22.5＂三種規(guī)格的盤式制動(dòng)器奔馳公司的車橋也安裝了Haldex公司的制動(dòng)鉗。
4) 柯樂爾（Knorr）公司研制出了19.5＂、22.5＂盤式制動(dòng)器。還開發(fā)出了—種有齒的盤式制動(dòng)器它是通過另—個(gè)有齒的裝置與輪轂連接這種帶齒的制動(dòng)盤2 001年初已批量生產(chǎn)提供給DAF裝在新開發(fā)的CF系列汽車上。
5) 德國BPW還與Knorr公司合作研制出新的19.5＂、22.5＂盤式制動(dòng)器它的固定制動(dòng)鉗是從側(cè)面用螺栓連接改變了一貫軸向用螺栓連接的方式。固定制動(dòng)鉗螺栓采用全長(zhǎng)螺紋。該盤式制動(dòng)器重量減輕8～10kg。
6) 阿文美馳公司制造出了16＂、17.5＂、19.5＂、22.5＂盤式制動(dòng)器。
7) 盧卡斯（Lucoss）制動(dòng)器有限公司制造出了15.5＂、16＂、17.5＂盤式制動(dòng)器（該公司現(xiàn)已被Wabco制動(dòng)器制造公司購買）。
經(jīng)過幾十年來的發(fā)展生產(chǎn)氣（液）壓盤式制動(dòng)器的技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟形成了系列產(chǎn)品。例如：博世(Bosch)公司、Wabco制動(dòng)器制造公司、阿文美馳公司等每年的產(chǎn)量都在20—50萬臺(tái)以上；在歐、美、日等發(fā)達(dá)國家已把盤式制動(dòng)器作為標(biāo)準(zhǔn)件裝備在多級(jí)別的轎車、客車、中型、重型汽車上。我國在此項(xiàng)目上起步較晚大部分是隨著歐系、日系轎車的引進(jìn)而上馬的轎車、微型車用液壓盤式制動(dòng)器各廠家產(chǎn)品單一配套市場(chǎng)狹窄。氣壓盤式制動(dòng)器則大部分是在1999—2002年間汽車熱中上馬的生產(chǎn)廠家國內(nèi)目前真正形成規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)寥寥無幾如武漢元豐、淅江萬向、一汽四環(huán)等。但開發(fā)氣壓盤式制動(dòng)器的熱火朝天的局面大有愈演愈烈的趨勢(shì)。
1.5 目前制動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀
張靜雙[4]在《基于汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的研究與開發(fā)》一文中提出了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天汽車零部件企業(yè)如果不能及時(shí)開發(fā)出自己的新產(chǎn)品以適應(yīng)市場(chǎng)的需求那將有被淘汰的危險(xiǎn)。為了提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量縮短產(chǎn)品開發(fā)周期節(jié)約生產(chǎn)成本增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力非常重要的一環(huán)就是大力改進(jìn)企業(yè)的設(shè)計(jì)技術(shù)手段。先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段必須以先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念為前提。以目前正處于開發(fā)階段的基于知識(shí)工程（KBE——Knowledge Based Engineering）的設(shè)計(jì)方法來研究制動(dòng)器的設(shè)計(jì)問題對(duì)推動(dòng)相關(guān)汽車零部件產(chǎn)品采用更加先進(jìn)的開發(fā)手段具有十分重要的意義。 該文詳細(xì)研究了專家系統(tǒng)和知識(shí)工程的相關(guān)理論研究整理了制動(dòng)器設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的許多設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)并將其應(yīng)用于具體的系統(tǒng)開發(fā)；分析了制動(dòng)器主要尺寸參數(shù)對(duì)制動(dòng)器性能的影響規(guī)律給出了制動(dòng)器性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一般預(yù)測(cè)公式；深入研究了在面向?qū)ο蟮沫h(huán)境下專家系統(tǒng)中知識(shí)表達(dá)的實(shí)用形式、知識(shí)庫的建立模式以及推理機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)方法；探討了KBE設(shè)計(jì)方法在專家系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)方式；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際給出了產(chǎn)品CAD/CAE應(yīng)用的有效設(shè)計(jì)實(shí)例。 在此基礎(chǔ)上利用Visual C++程序設(shè)計(jì)語言初步開發(fā)了一套汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)（BDES）。
吳永海[5]在《汽車液壓制動(dòng)系設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》中以南京躍進(jìn)汽車集團(tuán)的橫向課題“轎車、中小型客車液壓制動(dòng)系設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”為背景以制動(dòng)器為研究對(duì)象以Pro／ENGINEER為CAD支撐軟件采用VB語言開發(fā)了一套汽車制動(dòng)器專用CAD系統(tǒng)；提出了制動(dòng)器離散化方案構(gòu)建了參數(shù)化的制動(dòng)器典型零部件三維圖形庫使用Pro／ENGINEER實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體造型以及尺寸與關(guān)系的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)；圖形庫系統(tǒng)采用參數(shù)化圖庫引用、管理機(jī)制并擁有一個(gè)開放的擴(kuò)充接口；研究了Pro／ENGINEER二次開發(fā)模塊Pro／Toolkit解決了同步模式下定制程序界面的問題并實(shí)現(xiàn)與Pro／ENGINEER的通信；建立了制動(dòng)過程數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)了制動(dòng)方程式并給出相關(guān)解法編制了制動(dòng)器數(shù)值仿真分析程序；構(gòu)建了制動(dòng)器設(shè)計(jì)資料庫。
谷曼[6]在文章《汽車制動(dòng)器綜合制動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)》中提到汽車制動(dòng)性能是確保車輛行駛的主、被動(dòng)安全性和提升車輛行駛動(dòng)力性決定因素之一。確保汽車保持良好的制動(dòng)性能是汽車設(shè)計(jì)制造廠家和用戶的重要任務(wù)。汽車制動(dòng)效能、制動(dòng)抗熱衰退性和制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性是汽車制動(dòng)性的三個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)效能是指汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力，是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)器是汽車制動(dòng)系中用以產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的執(zhí)行器。汽車制動(dòng)器總成制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)有：制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間及制動(dòng)力。 此文以汽車制動(dòng)器總成制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)為研究對(duì)象。首先，分析了制動(dòng)器的工作原理、分類、制動(dòng)過程中制動(dòng)器的受力分析以及制動(dòng)性能檢測(cè)。然后，根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)出制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng)方案。重點(diǎn)介紹了測(cè)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、直流調(diào)速控制系統(tǒng)和控制方法，實(shí)現(xiàn)了通過PROFIBUS—DP總線組成一個(gè)基于WINCC的主從站分布式控制系統(tǒng)。另外還對(duì)制動(dòng)器試驗(yàn)過程中兩大重要的測(cè)量項(xiàng)目——制動(dòng)力和制動(dòng)減速度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。最后，該文對(duì)混合慣量模擬方法作了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)轉(zhuǎn)速控制方式和轉(zhuǎn)矩控制方式下實(shí)現(xiàn)混合慣量模擬進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。
武漢理工大學(xué)的董士琦[7]在《基于ANSYS的汽車制動(dòng)盤模態(tài)分析》中提出制動(dòng)器是汽車的重要安全部件之一，其利用制動(dòng)系統(tǒng)摩擦副產(chǎn)生的摩擦力實(shí)現(xiàn)汽車的行車制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)。該文利用Matlab、CATIA、ANSYS等設(shè)計(jì)軟件，對(duì)制動(dòng)器主要零部件制動(dòng)盤進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、參數(shù)化建模和有限元分析，獲得了尺寸參數(shù)，性能參數(shù)及有限元模型，并對(duì)制動(dòng)盤進(jìn)行了模態(tài)分析。基本上建立了制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)分析平臺(tái)。論文對(duì)當(dāng)今國內(nèi)外的制動(dòng)器開發(fā)平臺(tái)的發(fā)展及應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹分析了制動(dòng)器平臺(tái)設(shè)計(jì)的意義和背景，闡述了盤式制動(dòng)器的基本工作原理和組成。并提出制動(dòng)器數(shù)字化平臺(tái)的基本思想：利用現(xiàn)代CAD/CAE方面的成果，設(shè)計(jì)滿足盤式制動(dòng)器尺寸設(shè)計(jì)、三維模型建立和有限元分析的一體化數(shù)字平臺(tái)，得出相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)及分析結(jié)果。 對(duì)制動(dòng)器系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)要求，制定基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。確定主要的制動(dòng)器性能和尺寸參數(shù)，并根據(jù)理論計(jì)算公式，利用Matlab編寫計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器主要設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 分析對(duì)比傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本步驟進(jìn)行了說明。盤式制動(dòng)器的零部件比較多，但由于部分零件為異形不規(guī)則結(jié)構(gòu)，并且需要定義的尺寸參數(shù)過多，不便于進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。
陳燕[8]在課題《汽車制動(dòng)器底板拉延成型工藝的改進(jìn)》中研究了萬向錢潮(桂林)汽車底盤部件有限公司開發(fā)的汽車制動(dòng)器底板，該零件形狀復(fù)雜、變形程度大，尺寸精度高，沖壓成形難度大，容易出現(xiàn)拉深斷裂或起皺現(xiàn)象，致使零件報(bào)廢。傳統(tǒng)的工藝和模具設(shè)計(jì)主要靠經(jīng)驗(yàn)和模具的反復(fù)修改來完成，生產(chǎn)效率低，浪費(fèi)大量的人力、財(cái)力、物力以及時(shí)間。論文以基本形狀零件在拉延成形和脹形成形時(shí)的變形特點(diǎn)為基礎(chǔ)，分析汽車制動(dòng)器底板在沖壓成形過程中的變形特點(diǎn)，并對(duì)其出現(xiàn)的破裂、起皺等主要成形缺陷進(jìn)行研究;通過板料成形數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)原拉延工藝進(jìn)行模擬，針對(duì)模擬結(jié)果出現(xiàn)的開裂等成形缺陷問題進(jìn)行工藝改進(jìn);同時(shí)，還利用均勻設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬相結(jié)合的優(yōu)化方法研究汽車制動(dòng)器底板預(yù)成形壓邊圈錐角、預(yù)成形壓邊力、摩擦系數(shù)工藝參數(shù)對(duì)汽車制動(dòng)器底板成形質(zhì)量的影響及優(yōu)化組合;最后通過試驗(yàn)對(duì)汽車制動(dòng)器底板成形的理論分析進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明改進(jìn)后的工藝方案是合理、可行的。論文的工作解決了萬向錢潮(桂林)汽車底盤部件有限公司開發(fā)的汽車制動(dòng)器底板原拉延工藝存在不足問題，消除了開裂現(xiàn)象，改善成形質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。
劉延安[9]以《大型礦用汽車制動(dòng)器的發(fā)展》一文介紹了新的更加實(shí)用的制動(dòng)規(guī)則，并將它與當(dāng)前的要求進(jìn)行了對(duì)比。報(bào)告了在WABCO 170C Haulpak卡車上，對(duì)塊式制動(dòng)器(Shoebrake)進(jìn)行的一系列制動(dòng)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：基于靜力矩而設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)是不可取的，因?yàn)樗鼘?duì)10％坡度是以在平直道路上作的等效停車試驗(yàn)是不符合實(shí)際的，并且為了保證類似的瓦襯均具有較好的制動(dòng)效果，還須對(duì)它們進(jìn)行試驗(yàn)。文中還討論了塊式制動(dòng)器、馬達(dá)圓盤制動(dòng)器(motor speed disc brake)及輪胎圓盤制動(dòng)器(wheel speed disc brake)的優(yōu)缺點(diǎn)。
賴源生，戴雄杰[10]在課題《汽車制動(dòng)器摩擦副材料選擇性配對(duì)問題的研究》中指出汽車制動(dòng)器摩擦副材料的配對(duì)一直是被忽視的一個(gè)問題。該文對(duì)汽車制動(dòng)器廣泛使用的對(duì)偶材質(zhì)和新研制的四種對(duì)偶材質(zhì)分別與石棉、粉末冶金和半金屬摩擦片配對(duì)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，證實(shí)對(duì)偶材質(zhì)不僅影響它本身的摩擦磨損性能，而且顯著地影響摩擦片的摩擦磨損性能，理想的對(duì)偶能提高雙方的耐磨性和增大摩擦系數(shù)，同時(shí)改善熱衰退性能，使摩擦特性更加穩(wěn)定。摩擦片對(duì)其對(duì)偶具有選擇性配對(duì)的特性，對(duì)三種摩擦片的對(duì)偶研制出較好的配對(duì)材料。
鄧兆詳，楊善臣[11]在中《汽車制動(dòng)器三維參數(shù)化的設(shè)計(jì)技術(shù)分析》一文中針對(duì)傳統(tǒng)汽車零部件設(shè)計(jì)方法的局限性，提出了基于“軟原型”的設(shè)計(jì)分析方法。通過開發(fā)一套專用的CAD系統(tǒng)———鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)分析系統(tǒng) ，深入研究了“虛擬產(chǎn)品”設(shè)計(jì)方法和參數(shù)化建模技術(shù) ，并在軟件的開發(fā)過程中 ，提出了一些新的解決手段。該系統(tǒng)基于VB語言 ，將數(shù)據(jù)庫、圖形庫與設(shè)計(jì)模塊結(jié)合在一起 ，以特征參數(shù)的獲取為表征對(duì)象 ，利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)建模 ，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與分析過程的有效銜接 ，極大地提高了汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)效率 ，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。
張?jiān)獫x昭力，馮引安[12]在課題《汽車制動(dòng)器試驗(yàn)制動(dòng)管壓伺服系統(tǒng)建模與仿真》指出汽車制動(dòng)器試驗(yàn)制動(dòng)管壓伺服系統(tǒng)是一個(gè)電-氣-液非線性時(shí)變系統(tǒng)，是汽車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)的重要內(nèi)容。在分析制動(dòng)管壓伺服系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，建立制動(dòng)管壓電-氣-液伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。為了實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管壓的快速和高精度伺服控制，結(jié)合PID控制和模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，提出一種模糊PID復(fù)合控制器的設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。Matlab仿真結(jié)果表明，該控制器具有響應(yīng)快、超調(diào)小、適應(yīng)性好、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，較好地滿足了控制要求。
寧曉斌，孟彬，王磊[13]在《重型汽車制動(dòng)器虛擬樣機(jī)的建模與應(yīng)用》為準(zhǔn)確計(jì)算重型汽車鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能因數(shù)，采用三維CAD繪圖軟件Pro/ENGINEER、有限元軟件ANSYS、多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件MSC.ADAMS，通過開發(fā)柔性體摩擦片與剛體制動(dòng)蹄連接模塊、柔性體摩擦片與剛體制動(dòng)鼓非線性接觸模塊，建立了鼓式制動(dòng)器的虛擬樣機(jī)模型。應(yīng)用鼓式制動(dòng)器虛擬樣機(jī)模型，對(duì)北京首鋼重型汽車制造廠32t重型汽車的鼓式制動(dòng)器進(jìn)行仿真計(jì)算，仿真得出的鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能因數(shù)，與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果基本相符。
李紫輝，董欣，房長(zhǎng)江[14]在課題《基于CAPP的汽車制動(dòng)器支架加工仿真設(shè)計(jì)》中結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)汽車盤式制動(dòng)器支架進(jìn)行工藝分析確定其最終加工路線的基礎(chǔ)上，采用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，首次完成了工件、夾具、加工設(shè)備的實(shí)體造型設(shè)計(jì)，并應(yīng)用該軟件的三維動(dòng)畫功能，實(shí)現(xiàn)了汽車盤式制動(dòng)器支架三維實(shí)體虛擬機(jī)械加工過程的仿真設(shè)計(jì)，可代替或大幅度減少試切加工，為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面提供了新途徑。
楊麗英，李旗號(hào)，謝鋒[15]在《汽車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)飛輪組及其裝卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表達(dá)了為準(zhǔn)確、有效地檢測(cè)制動(dòng)器綜合性能，采用慣性飛輪對(duì)汽車行駛慣量進(jìn)行模擬，模擬的慣量大小應(yīng)在一定范圍內(nèi)可調(diào)并達(dá)到相應(yīng)的精度要求。文章嚴(yán)格參照國家制動(dòng)器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和性能要求，對(duì)汽車制動(dòng)器性能試驗(yàn)臺(tái)的飛輪組及其裝卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，介紹了一種對(duì)飛輪組進(jìn)行優(yōu)化重組的方法，并對(duì)其裝卸系統(tǒng)進(jìn)行詳述。利用該系統(tǒng)能夠?qū)︼w輪組合進(jìn)行調(diào)整，以模擬各試驗(yàn)所需的不同慣量。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，該系統(tǒng)能夠滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，并且裝拆與調(diào)整便捷。
杜家熙，沈宏，張萬琴[16]在課題《汽車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的計(jì)算機(jī)建模及其仿真分析》中以Matlab仿真軟件為平臺(tái)研究并建立了汽車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的積分方程模型、能量守恒模型、差分方程模型，確定了每一離散時(shí)間段驅(qū)動(dòng)電流與主軸力矩的關(guān)系。用曲邊梯形的面積代替積分的思想進(jìn)行了能量誤差分析，設(shè)計(jì)了各種模型的計(jì)算機(jī)控制方法，并根據(jù)風(fēng)阻和軸承摩擦以及其它阻力形式的消耗的影響，對(duì)各控制模型進(jìn)行了相應(yīng)的修正，從而提高了計(jì)算機(jī)控制的精度，為檢驗(yàn)汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和檢測(cè)制動(dòng)器的綜合性能提供了有效的方法。
趙凱輝，魏朗，余強(qiáng)[17]等通過《發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)工況下汽車制動(dòng)器摩擦性能分析》一文建立了基于恒速制動(dòng)車輛縱向力平衡方程、制動(dòng)器耗散功率及其溫度變化微分方程、管路壓力調(diào)節(jié)等子模型的恒速長(zhǎng)下坡汽車制動(dòng)器摩擦性能分析系統(tǒng)。以兩軸中型汽車為例，對(duì)前后制動(dòng)器在不同擋位發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的溫度、制動(dòng)副摩擦因數(shù)、制動(dòng)力分配及管路壓力變化進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，在不影響車速情況下，合理使用各擋發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)可改善汽車前、后制動(dòng)器熱負(fù)荷，減小或避免制動(dòng)摩擦力矩?zé)崴ネ?，保證汽車下長(zhǎng)坡安全行駛[8]。
姚冠新，夏園，魏龍慶[18]在《多纖維增強(qiáng)汽車制動(dòng)器摩擦材料的摩擦磨損特性研究》中提出為了解多纖維增強(qiáng)摩擦材料各組分在制動(dòng)摩擦過程中所起的作用，采用XD-MS定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)定所制備的摩擦材料的摩擦磨損性能，通過掃描電鏡觀測(cè)在不同溫度下磨損后的表面形貌。結(jié)果表明：摩擦材料的摩擦因數(shù)比較穩(wěn)定且在高溫時(shí)摩擦因數(shù)沒有顯著下降，磨損率也在規(guī)定范圍內(nèi);摩擦材料在低溫下主要是磨粒磨損，高溫下樹脂分解產(chǎn)生熱磨損，同時(shí)伴隨著磨粒磨損和疲勞磨損。
陳立東，李樹珍，張立山[19]等在課題《載貨汽車制動(dòng)器自動(dòng)水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》中為提高重型貨車制動(dòng)器在山路和下長(zhǎng)坡時(shí)制動(dòng)安全性能，設(shè)計(jì)了一種能自動(dòng)檢測(cè)水位并能自動(dòng)控制噴水時(shí)間的制動(dòng)器自動(dòng)控制水冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由噴水裝置、缺水報(bào)警系統(tǒng)和噴水量自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，由單片機(jī)采集熱電偶溫度傳感器測(cè)定的制動(dòng)器溫度并控制噴水時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)缺水自動(dòng)報(bào)警、均勻噴水和水量自動(dòng)控制的功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，原理簡(jiǎn)明易懂，工作可靠，能耗低、成本較低。
王紅俠，姚冠新[20]在論文《纖維混雜增強(qiáng)汽車制動(dòng)器摩擦材料的研究》中研制了以芳綸漿粕、玻璃纖維、硅灰石纖維和鈦酸鉀晶須作為增強(qiáng)體的汽車制動(dòng)摩擦材料。利用定式速摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其摩擦磨損性能，通過掃描電鏡對(duì)其在不同溫度下的磨損形貌進(jìn)行了觀察和分析。結(jié)果表明：含芳綸3%、玻璃纖維12%、硅灰石12%、鈦酸鉀晶須10%、改性樹脂12%的摩擦材料具有優(yōu)異的摩擦磨損性能;摩擦材料在中高溫磨損主要是磨粒磨損和熱疲勞磨損。
制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則
第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則
2.1 汽車制動(dòng)系功用及分類
汽車制動(dòng)系是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置有三種基本方法：
(1) 使汽車減速直至停止；
(2) 使汽車下坡時(shí)不至超過一定速度；
(3) 使汽車能可靠地停放在斜坡上。
盤式制動(dòng)器基本分為三類：
(1) 多片全盤式制動(dòng)器；
(2) 固定卡盤式制動(dòng)器；
(3) 浮動(dòng)卡盤式制動(dòng)器。
2.2 盤式制動(dòng)器的分類與介紹
按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)盤式制動(dòng)器可分為鉗盤式和全盤式。按制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)形式分鉗盤式制動(dòng)器可分為固定鉗盤式和浮鉗盤式。固定鉗盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖2.1和圖2.2所示浮鉗盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
I車橋
活塞
制動(dòng)鉗
制動(dòng)盤
圖2.1 固定鉗盤式制動(dòng)器
輪轂
制動(dòng)盤
制動(dòng)鉗
圖2.2 固定鉗盤式制動(dòng)器II
車橋
活塞
制動(dòng)鉗
制動(dòng)盤
圖2.3 浮鉗盤式制動(dòng)器
固定鉗盤式在汽車上用的最早（50年代就開始使用）優(yōu)點(diǎn)是：除活塞和制動(dòng)塊外無滑動(dòng)件這易保證鉗的剛度易實(shí)現(xiàn)從鼓式到盤式的改進(jìn)也能適用分路系統(tǒng)的要求。
近年來由于汽車性能要求的提高固定鉗盤式的缺點(diǎn)暴露較明顯因而導(dǎo)致浮動(dòng)鉗（特別是滑動(dòng)鉗）的迅速發(fā)展。首先固定鉗至少要有兩個(gè)油缸分置于制動(dòng)盤兩側(cè)所以須有橫跨的內(nèi)部油道或外部油道來連通這就使制動(dòng)器的徑向和軸向尺寸加大布置也較難；而浮動(dòng)鉗的外側(cè)無油缸可將制動(dòng)器進(jìn)一步移進(jìn)輪轂；其次在嚴(yán)酷的使用條件下固定鉗容易使制動(dòng)液溫度過高而汽化浮動(dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管減少了受熱機(jī)會(huì)。所以制動(dòng)溫度可以比固定鉗低30～50度又采用浮動(dòng)鉗可將活塞和油缸等精密件減去一半造價(jià)大為降低[21]。
全盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸。其工作原理如摩擦離合器故又稱為離合器式制動(dòng)器。用得較多的是多片全盤式制動(dòng)器以便獲得較大的制動(dòng)力。但這種制動(dòng)器的散熱性能較差故多為油冷式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
浮鉗盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉，易于布置結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動(dòng)器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)，在兼用于行車和駐車制動(dòng)的情況下不需要加設(shè)駐車制動(dòng)鉗，只需要在行車制動(dòng)鉗液壓缸的附近加裝一些用于推動(dòng)液壓缸活塞的駐車制動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)零件即可。浮動(dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管減少了受熱機(jī)會(huì)單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好另外單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長(zhǎng)也增大了油缸的散熱面積因此制動(dòng)液溫度比用固定鉗時(shí)低30℃～50℃氣化的可能性較小。但由于制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的必須設(shè)法減少滑動(dòng)處或擺動(dòng)中心處的摩擦、磨損和噪聲[22]。
2.3 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理
本次設(shè)計(jì)的轎車參考別克君威GS2.0T前輪盤式制動(dòng)器它采用單缸浮動(dòng)鉗式結(jié)構(gòu)(圖2.4)制動(dòng)器由制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、車輪軸承及制動(dòng)摩擦罩盤組成。浮鉗盤式制動(dòng)鉗的工作原理：如圖2.4和2.5所示：制動(dòng)鉗殼體2用螺栓5與支架1相連接,螺栓5兼作導(dǎo)向銷。支架1固定在前懸架焊接總成(亦稱車輪軸承殼體)，法蘭板上殼體2可沿導(dǎo)向銷與支架作軸向相對(duì)移動(dòng)。支架固定在車軸上，摩擦塊11和12布置在制動(dòng)盤13的兩側(cè)。制動(dòng)分泵設(shè)在制動(dòng)鉗內(nèi)。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)鉗內(nèi)油缸活塞8在液壓力作用下推動(dòng)內(nèi)摩擦塊12壓靠到制動(dòng)盤內(nèi)側(cè)表面作用于分泵底部的液壓力使制動(dòng)鉗殼體在導(dǎo)向銷上移動(dòng)推動(dòng)外摩擦塊11壓向制動(dòng)盤的外側(cè)表面。內(nèi)、外摩擦塊在液壓作用下將制動(dòng)盤的兩側(cè)面緊緊夾住。由于制動(dòng)盤是緊固在前輪轂上的因此實(shí)現(xiàn)了前輪的制動(dòng)。
前制動(dòng)器的制動(dòng)間隙是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。它是利用分泵活塞密封圈4的彈性變形來實(shí)現(xiàn)的。制動(dòng)時(shí)橡膠密封圈變形制動(dòng)一結(jié)束，密封圈恢復(fù)原狀，活塞在彈性作用下回到原位。在制動(dòng)盤和內(nèi)、外摩擦塊磨損后引起制動(dòng)間隙變大超過活塞8的設(shè)定行程時(shí)，活塞在制動(dòng)液壓力作用下，克服密封圈的摩擦阻力繼續(xù)向前移，直到完全制動(dòng)為止?；钊兔芊馊χg的相對(duì)位移補(bǔ)償了過量的間隙制動(dòng)間隙，一般單邊為0.05-0.15 mm。內(nèi)、外摩擦塊的材料采用非石棉半金屬材料與鋼板牢牢粘在一起制成的[23]。
圖2.4 別克君威GS2.0T型轎車浮鉗盤式制動(dòng)器
1-支架 2-制動(dòng)鉗殼體 3-活塞防塵罩 4-活塞密封圈 5-螺栓
6-導(dǎo)套 7-導(dǎo)向防塵罩 8-活塞 9-止動(dòng)彈簧 10-放氣螺栓
11-外摩擦塊 12-內(nèi)摩擦塊 13-制動(dòng)盤
圖2.5 浮鉗盤式制動(dòng)器的作用原理
2.4 制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則
汽車的制動(dòng)性是指汽車在行駛中能利用外力強(qiáng)制地降低車速至停車或下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車速的能力。任何一套制動(dòng)裝置都是由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成[24]。
為了使汽車制動(dòng)性能更好的符合使用要求設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)應(yīng)全面考慮以下問題。
2.4.1 制動(dòng)效能
制動(dòng)器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩稱為制動(dòng)器效能。常用一種稱為制動(dòng)器效能因素的無因次指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。制動(dòng)器效能因素定義為在制動(dòng)鼓或盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。
就鉗盤式制動(dòng)器而言如圖2.6所示兩側(cè)制動(dòng)塊尺寸對(duì)制動(dòng)盤壓緊力F0制動(dòng)盤之間兩個(gè)作用半徑上所受摩擦力為此外f為制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)。所以鉗盤式制動(dòng)器效能因素為：
(2.1)
式中k----制動(dòng)器效能因素
Mu---制動(dòng)力矩
F0----輸入力
顯然有n個(gè)旋轉(zhuǎn)制動(dòng)盤的多片全盤效能因數(shù)為
2.4.2 制動(dòng)效能穩(wěn)定性
制動(dòng)效能穩(wěn)定性取決于其效能因數(shù)k對(duì)摩擦系數(shù)f的敏感性（dk/df）。而f是一個(gè)不穩(wěn)定因數(shù)。影響摩擦系數(shù)的因數(shù)除摩擦副材料外主要是摩擦副表面溫度和水濕程度其中經(jīng)常起作用的是溫度因而制動(dòng)器熱穩(wěn)定性尤為重要。從上面分析可知盤式制動(dòng)器效能穩(wěn)定。
所以應(yīng)效能因數(shù)k對(duì)f敏感性低的制動(dòng)型式還要摩擦材料有好的抗衰退性和恢復(fù)性還應(yīng)使制動(dòng)盤（鼓）有足夠的熱容量及散熱能力。
2.4.3 制動(dòng)間隙調(diào)整簡(jiǎn)便性
制動(dòng)間隙調(diào)整是汽車保養(yǎng)中較頻繁的作業(yè)之一所以選擇調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置須簡(jiǎn)便所以最好用自動(dòng)調(diào)整裝置。
2.4.4 制動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量
隨著車速的提高行車穩(wěn)定性就很重要這就導(dǎo)致了輪胎尺寸要小為保證足夠制動(dòng)力矩往往制動(dòng)器難以以在輪轂內(nèi)安裝這就要求設(shè)計(jì)若在小型化輕量化的前提下通過精心設(shè)計(jì)達(dá)到所需制動(dòng)力矩。
F0
F0
Ff
圖2.6制動(dòng)塊受力分析
2.4.5 噪音的減輕
制動(dòng)噪聲大致分為兩種低頻（1 Hz以下）和高頻（1-11 kHz）。低頻主要是制動(dòng)盤或鼓共振所導(dǎo)致[25]。
摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素輸入壓力溫度也有影響。在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中可用某些結(jié)構(gòu)消除特別是低頻噪聲不過應(yīng)注意到這些措施有可能導(dǎo)致制動(dòng)力矩下降和踏板行程損失加大等副作用[26]。
制動(dòng)器設(shè)計(jì)
第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)參數(shù)
本次設(shè)計(jì)的原始參數(shù)參考于別克君威GS2.0T型轎車。
整車質(zhì)量： 空載：1650 kg
滿載：2025 kg
質(zhì)心位置： 空載：a=L1=1094.8 mm b=L2=1642.2 mm
滿載：a=L1=1231.65 mm b=L2=1505.35 mm
質(zhì)心高度： 空載：hg=600 mm
滿載：hg=550 mm
軸 距： L=2737 mm
輪 距： 輪 距 1585/1587 mm（前/后）
最高車速： 180 km/h
車輪工作半徑：390 mm
輪轂尺寸： R17 97V
輪轂直徑： 431.8 mm
輪缸直徑： 54 mm
輪 胎： 225/55
3.2 盤式制動(dòng)器主要元件
3.2.1 制動(dòng)盤
盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有兩個(gè)主要部分：輪轂和制動(dòng)表面。輪轂是安裝車輪的部位內(nèi)裝有軸承。制動(dòng)表面是制動(dòng)盤兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細(xì)為制動(dòng)摩擦塊提供摩擦接觸面。整個(gè)制動(dòng)盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動(dòng)盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)另一側(cè)朝向車輪中心稱為內(nèi)側(cè)。
按輪轂結(jié)構(gòu)分類制動(dòng)盤有兩種常用型式。帶轂的制動(dòng)盤有個(gè)整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中輪轂與制動(dòng)盤的其余部分鑄成單體件。
另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個(gè)獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過輪轂再通過制動(dòng)盤轂法蘭配裝。這種型式制動(dòng)盤稱為無轂制動(dòng)盤。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)盤便宜些。制動(dòng)面磨損超過加工極限時(shí)能很容易更換。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
本設(shè)計(jì)采用的是第二種型式。
制動(dòng)盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，鉗盤式制動(dòng)器用禮帽形結(jié)構(gòu)其圓柱部分長(zhǎng)度取決與布置尺寸為了改善冷卻有的鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤可大大增加散熱面積但盤的整體厚度較大由于此次設(shè)計(jì)的車型屬于中級(jí)轎車所以設(shè)計(jì)時(shí)選擇帶有通風(fēng)口制動(dòng)盤式設(shè)計(jì)方案。
制動(dòng)盤用添加CrNi等的合金鑄鐵制成。制動(dòng)盤在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力而且承受著熱負(fù)荷[27]。為了改善冷卻效果鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積降低溫升約20％～30％但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制動(dòng)盤其厚度約在l0 mm～13 mm之間。本次設(shè)計(jì)采用的材料為HT250。
制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光潔平整制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動(dòng)量?jī)蓚?cè)表面的平行度（厚度差）及制動(dòng)盤的不平衡量。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定：制動(dòng)盤兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.08 mm，盤的表面擺差不應(yīng)大于0.1 mm；制動(dòng)盤表面粗糙度不應(yīng)大于0.06 mm。
(1) 制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤直徑D希望盡量大些這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得以增大就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤直徑D受輪毅直徑的限制通常制動(dòng)盤的直徑D選擇為輪毅直徑的70%～79%，總質(zhì)量大于2 t的車輛應(yīng)取其上限。通常制造商在保持有效的制動(dòng)性能的情況下盡可能將零件做的小些輕些。輪輞直徑為17英寸又因?yàn)镸=2025 kg。
在本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)盤直徑為：D =70%～79%Dr=0.79 17 25.4=301～341.122 mm
取D=340 mm根據(jù)尺寸所作三維圖如圖3.1所示。
圖3.1 制動(dòng)盤
(2) 制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤厚度h直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大制動(dòng)盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些;為了降低制動(dòng)工作時(shí)的溫升制動(dòng)盤厚度又不宜過小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的而為了通風(fēng)散熱可以在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動(dòng)盤在兩個(gè)制動(dòng)表面之間鑄有冷卻葉片[28]。這種結(jié)構(gòu)使制動(dòng)盤鑄件顯著的增加了冷卻面積。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)盤內(nèi)扇形葉片的選擇了空氣循環(huán)有效的冷卻制動(dòng)。通常實(shí)心制動(dòng)盤厚度為l0 mm～ 20 mm具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤厚度取為20 mm～50 mm但多采用20mm～30mm。
在本設(shè)計(jì)中選用通風(fēng)制動(dòng)盤式制動(dòng)盤h取22 mm。
圖形如如圖3.2所示
圖3.2 制動(dòng)盤
(3) 摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1
推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。若比值偏大工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多磨損不均勻接觸面積減少最終將導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。
在本設(shè)計(jì)中取外半徑為R2=165 mm ，則內(nèi)半徑R1=110 mm。
(4) 內(nèi)通軸直徑
初選為65 mm
(5) 摩擦襯塊工作面積A
摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在1.6 kg/～3.5 kg/范圍內(nèi)選取故摩擦襯塊的工作面積為72.32
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