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SY-025-BY-2
畢業(yè)設計（論文）任務書
學生姓名
劉冰
系部
汽車與交通工程
學院
專業(yè)、班級
車輛工程07-9
指導教師姓名
李榮
職稱
講師
從事
專業(yè)
交通運輸
是否外聘
□是■否
題目名稱
santana2000轎車制動器設計
一、設計（論文）目的、意義
意義：
汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng),它是制約汽車運動的裝置。而制動器又是制動系中直接作用制約汽車運動的一個關健裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。
目的：運用專業(yè)基礎理論和專業(yè)知識，確定Santana2000轎車制動系統(tǒng)的設計方案，進行部件的設計計算和結構設計。使其達到以下要求：具有足夠的制動效能以保證汽車的安全性、可靠性、以及操縱輕便。另外，制動器涵蓋大量的機械零件、部件等，因此制動器設計涉及的機械零部件及元件及為廣泛，通過對制動器的設計，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。
二、設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法）
1、整車性能參數(shù)
（1） 整車質(zhì)量載/滿載
1550kg/ 2000kg
（2） 質(zhì)心位置
a=1.35m? b=1.25m
（3） 輪距前/后
1535mm/1531mm
（4） 質(zhì)心高度
空載：hg=0.95m 滿載：hg=0.85m
（5） 最高車速
215 km/時
（6） 軸距
L=2.6m
（7） 輪距
L=1.8m
（8） 最高車速
60km/h
（9） 輪胎規(guī)格
195/60R14 85H
（10） 車輪工作半徑
370mm
（11） 同步附著系數(shù)
=0.6
2、擬使用解決方法
（1） 查閱相關資料，根據(jù)所給參數(shù)，確定制動操作方式和制動系統(tǒng)的方案
（2） 研究確定制動系統(tǒng)的構成
（3） 確定制動器動力、摩擦片壽命以及構造和相關參數(shù)
（4） 制動器主要零部件結構設計
（5） 制動器操作系統(tǒng)設計
制動系統(tǒng)相關性能急速
三、設計（論文）完成后應提交的成果
1、繪制制動器總裝圖、制動盤裝配圖以及各主要零件的零件圖，圖紙總量不少于3張A0.
2、完成設計說明書一份，字說不少于1.5萬字。
四、設計（論文）進度安排
1、調(diào)研、資料收集，編寫文稿提綱，完成開題報告。第1-2周（2月28～3月13）
2、方案選定：擬定需解決的主要問題。第3-4周（3月16～4月10）
3、具體零部件設計。第5-8周（4月13～4月17）
4、完善相關圖紙及校核計算。第9-12周（4月20～5月22）
5、編寫及修改論文。第13-14周（5月25～6月5）
6、論文評閱及調(diào)整。第15周（6月8～6月12）
7、校核、打印、裝訂，準備答辯。第16周（6月15～6月19）
五、主要參考資料
（1） 汽車教材：汽車構造、汽車發(fā)動機原理、汽車設計等；
（2） 設計手冊類書籍：汽車設計手冊、機械設計手冊等；
（3） 期刊文獻資料：中國期刊網(wǎng)中標準件庫開發(fā)相關資料；（關鍵詞：制動器、轎車）
（4） 新聞及網(wǎng)絡資料等。
六、備注
指導教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目: Santana2000制動器設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-9班
學 生 姓 名: 劉 冰
導 師 姓 名: 李 榮
開 題 時 間: 2011年3月16日
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報告撰寫要求
一、“開題報告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術路線或研究方法；
5. 進度安排；
6. 主要參考文獻。
二、“開題報告”撰寫規(guī)范
請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
劉 冰
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛07-9班
指導教師姓名
李 榮
職稱
講 師
從事
專業(yè)
交通運輸
是否外聘
□是■否
題目名稱
Santana2000制動器設計
一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1.研究現(xiàn)狀
從汽車誕生起，車輛制動系統(tǒng)在車輛安全方面就扮演著一個很重要的角色，隨著這些年汽車的不斷發(fā)展，新的科學技術的不斷加入，導致汽車速度的越來越快，制動性在安全方面的作用就越來越顯著，所以制動器不但是衡量汽車好壞的一個指標而且是影響人員生命安全的一個重要因素。
因為制動系統(tǒng)的好壞直接影響到駕駛員和乘員的生命安全，所以制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作可靠性十分重要。此外防水性，散熱性和操作性都對車輛的制動有著多種的影響。在ABS出現(xiàn)后汽車制動系統(tǒng)在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力都有明顯的提高，ABS在汽車上的加裝縮短了制動距離的，防止車輪完全抱死，減少了事故的發(fā)生率。制動系統(tǒng)的目的就是為了更好的保護駕駛員的生命安全，減少汽車在制動時發(fā)生事故，更快更好的達到有效制動。這樣就應該裝有ABS系統(tǒng)。這樣雖然提高了成本但是在安全方面的提高這些成本是完全值得的。
在國內(nèi)汽車市場迅速發(fā)展的大形勢下，轎車也在迅速的發(fā)展中。隨著汽車在家庭保有量的增加，帶來的安全問題也越來越引起人們的注意，而制動系統(tǒng)則是汽車主動安全的重要系統(tǒng)之一。因此，如何開發(fā)出高性能的制動系統(tǒng)，為安全行駛提供保障是我們要解決的主要問題。另外，隨著汽車市場競爭的加劇，如何縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高設計效率，降低成本等，提高產(chǎn)品的市場競爭力，已經(jīng)成為企業(yè)成功的關鍵。
制動器主要有摩擦式、液力式、電池式。先在廣泛用摩擦式制動器。摩擦式制動器按摩擦副結構不同可分為：鼓式、盤式、帶式三種。應用較廣泛的有鼓式和盤式兩種。Santana 2000作為轎車，要求制動系統(tǒng)制動平順，制動距離更短，制動過程中避免因制動效能過高而導致的車輪抱死的情況，滿足汽車的安全性和乘員舒適性，因此制動系統(tǒng)的良好設計有利于提高汽車的整體性能。所以santana2000選用前盤后鼓式。盤式選用鉗盤式、鼓式選用領從蹄式目前，國內(nèi)汽車的主流發(fā)展方向為低成本控制，所以在制動方面的應用多是傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)，即均勻分配油液壓力制動方式。ABS也是只是基本的按照每個制動器的需要時對油液壓力進行調(diào)節(jié)。而隨著電子技術和一些智能控制技術的發(fā)展，在ABS的基礎上也相繼的出現(xiàn)了驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)，電子控制制動系統(tǒng)(EBS)和全電路制動(BBW)。隨著技術的進步，預計不久全電制動控制系統(tǒng)會真正代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)。
目前,對于整車制動系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺架進行,由于在汽車道路試驗中車輪扭矩不易測量,因此,多數(shù)有關傳動系!制動系的試驗均通過間接測量來進行汽車在道路上行駛,其車輪與地面的作用力是汽車運動變化的根據(jù),在汽車道路試驗中,如果能夠方便地測量出車輪上扭矩的變化,則可為汽車整車制動系統(tǒng)性能研究提供更全面的試驗數(shù)據(jù)和性能評價。
2.選題意義
汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運輸工具。汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng),它是制約汽車運動的裝置。而制動器又是制動系統(tǒng)中直接作用制約汽車運動的一個關健裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。因此本次畢業(yè)設計題目為針對Santana2000轎車制動器設計。
通過查閱相關的資料，運用專業(yè)基礎理論和專業(yè)知識，確定Santana2000轎車制動系統(tǒng)的設計方案，進行部件的設計計算和結構設計。使其達到以下要求：具有足夠的制動效能以保證汽車的安全性；本系統(tǒng)采用X型雙回路的制動管路以保證制動的可靠性；采用真空助力器使其操縱輕便；同時在材料的選擇上盡量采用對人體無害的材料。
3.選題目的
通過本次對制動器的設計可以使我們更好的了解制動器的構造和設計方法，把我們大學四年所學的知識連成線，這樣能讓我們更好的了解制動器，為以后的工作打下了堅實的基礎。在本次設計的過程中應該注重了制動器的合理性與實用性，最后畫出了制動器的工程圖，這樣就鍛煉了我們的動手和實踐能力。也提高了我們獨立思考問題和解決問題的能力。
二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬使用解決方法。
1. 基本內(nèi)容：
（1）研究制動器的分類，了解santana2000制動器；
（2）分析santana2000制動器前后的選用方式；
（3）計算制動器各部件的尺寸參數(shù)并進行驗證；
（4）制動器關鍵零部件校核計算；
（5）在CAD和Pro/E軟件平臺上建立零件的等比例物理模型；
（6）進行三維零件的虛擬裝配（利用部件的鏈接關系建立部件之間的裝配）；
（7）利用CAD完成裝配圖、關鍵零件的零件圖。
2. 擬使用解決方法：
(1) 查閱相關資料，根據(jù)所給參數(shù)，確定制動操作方式和制動系統(tǒng)的方案。
(2) 研究確定制動系統(tǒng)的構成。
(3) 確定制動器動力、摩擦片壽命以及構造和相關參數(shù)。
(4) 制動器主要零部件結構設計。
(5) 制動器操作系統(tǒng)設計。
三、技術路線（研究方法）
針對santana2000制動器的研究，我現(xiàn)在網(wǎng)絡上和在圖書館看到的一些書刊上有所了解，并在網(wǎng)上看了看實物的照片對制動器有了初步的認識，又查閱了一些關于制動器的圖紙，對制動器的結構有了一些初步的了解，這些對接下來的設計有了很大的幫助，設計的步驟如下：
1．通過網(wǎng)絡書刊，論文等途徑查詢變速器設計所需資料；
2．編寫開題報告；
3．選定設計參數(shù)列出設計大綱；
4．制動器材料的選擇；
5．布置方案的安排；
（1）制動器的作用。
（2）制動器結構方案的確定。
（3）制動器盤式、鼓式選擇的確定。
（4）制動器主要零件結構的方案分析。
6．制動器主要零件的設計；
（1）制動盤直徑的設計。
（2）制動蹄形式的設計。
（3）駐車制動系的設計。
7．制動器主要參數(shù)的計算；
8．使用AutoCAD完成工程圖紙（裝配圖與零件圖）；
9．編寫說明書。
四、進度安排
1、調(diào)研、資料收集，編寫文稿提綱，完成開題報告。第1-2周（2月28日～3月13日）
2、方案選定：擬定需解決的主要問題。第3-4周（3月14日～3月27日）
3、具體零部件設計。第5-7周（3月28日～4月17日）
4、完善相關圖紙及校核計算。第8-12周（4月18日～5月22日）
5、編寫及修改論文。第13-14周（5月23日～6月5日）
6、論文評閱及調(diào)整。第15周（6月6日～6月12日）
7、校核、打印、裝訂，準備答辯。第16周（6月13日～6月19日）
五、參考文獻
[1] 劉惟信.汽車設計.北京：清華大學出版社 ，2001
[2] 余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社 , 2000
[3] 陳家瑞.汽車構造.北京：人民交通出版社 , 1999
[4] 中國CNKI論文數(shù)據(jù)庫
[5] 劉惟信.汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算.北京：清華大學出版社,2004
[6] 崔 靖.汽車構造.陜西：陜西科學技術出版社,1984
[7] 王望予.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社,2004
[8] 吉林工業(yè)大學汽車教研室.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社,1981
[9] 張洪欣.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社,1999
[10] 龔微寒.汽車現(xiàn)代設計制造.北京：人民交通出版社,1995
[11] 林 寧.汽車設計. 北京：機械工業(yè)出版社,1999
[14] Rudolf Limpert. BRAKE DESIGN and SAFETY. Warrendale, PA 15096,USA: SAE,Inc. ,1992
[15] John Fenton . Hand Book of Vehicle Design Analysis. Warrendale ,PA，USA：Society of Autmotuve Engineers．Inc. ,1996
[16] 張元才、余卓平、熊璐.制動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J] . 汽車研究與開發(fā)2005.N0.9
[17] 武小林.淺析汽車制動效能的影響因素[J].農(nóng)機使用與維修.2005（5）
[18] 畢再生.附著系數(shù)對制動距離的影響[J].內(nèi)蒙古公路與運輸.2003（4）
六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計
目 錄
摘 要 Ⅰ
Abstact Ⅱ
第1章 緒 論 1
1.1汽車制動器的研究的目的和意義 1
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3 對汽車制動器的研究主要內(nèi)容和設計要求 3
1.4 設計目標 4
第2章 制動器總體方案的確定 5
2.1 制動器的分類以及其作用 5
2.2 制動器的主要參數(shù)的確定及計算 6
2.2.1 制動力與制動力分配系數(shù) 6
2.2.2 同步附著系數(shù) 6
2.2.3 制動器最大制動力矩 7
2.2.4 制動器因數(shù) 8
2.3本章小結 10
第3章 鼓式制動器的結構型式及選擇 11
3.1鼓式制動器的分類 11
3.1.1領從蹄式制動器 11
3.1.2 雙領蹄式制動器 12
3.1.3雙向雙領蹄式制動器 13
3.1.4 單向增力式制動器 14
3.1.5 雙向增力式制動器 14
3.2鼓式制動器的結構參數(shù)和摩擦系數(shù) 15
3.3制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律及徑向變形規(guī)律 16
3.4制動蹄片上的制動力矩 17
3.5摩擦襯塊的磨損特性計算 18
3.6制動蹄 21
3.7制動底板 21
3.8制動鼓 21
3.9制動輪缸 23
3.10駐車制動計算 23
3.11本章小結 24
第4章 盤式制動器的設計與計算 25
4.1 盤式制動器主要參數(shù)的確定 25
4.2 摩擦襯塊的磨損特性計算 25
4.3 盤式制動器制動力矩的計算 27
4.4 制動盤 29
4.5 制動塊 29
4.6 摩擦材料 29
4.7 制動器間隙的調(diào)整方法及響應機構 29
4.8本章小結 30
結 論 31
參考文獻 32
致 謝 33
附錄1 英文參考資料 34
附錄2 譯文 36
摘 要
汽車發(fā)展至今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,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(qū)動的卡車上，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。因為本次設計為轎車的設計，故采用前盤后鼓式。
本說明書主要設計了santana2000轎車制動器。首先介紹了汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展、結構、分類，并通過對鼓式制動器和盤式制動器的結構及優(yōu)缺點進行分析。最終確定方案采用前盤后鼓式制動器。除此之外，還對前后制動器及主要部件的參數(shù)進行了選擇和計算。同時也對santana2000后輪鼓式中的駐車制動器進行了參數(shù)的選擇和計算。
關鍵詞：制動；鼓式制動器；盤式制動器；制動盤；制動鼓
ABSTRACT
Car development has been the brakes are almost friction type, can be divided into two categories: drum and disc. The main advantage of the disc brake is on the braking can quickly braking, cooling effect is better than that of drum brake, braking performance of constant qualitative good, drum brakes, the main advantage is the brake shoe piece of wear less, low cost, convenient in maintenance, because of drum brake system of absolute power far higher than disc brakes, so commonly used to rear wheel drive the truck on but because in order to improve its efficiency and must be put on the brake braking force system, make the increased cost is higher, so general or use QianPan units HouGu type. Because the design for the design of the car is adopted, QianPan HouGu type.
This manual mainly designed santana2000 cars brake. First this paper reviewed the automobile braking system development, structure, classification, and through to the drum brake disc brake and the structure of the advantages and disadvantages and analyzed. Final QianPan scheme adopts the HouGu type brake. In addition, the brakes and before and after the parameters of the main parts of the selection and calculation. At the same time santana2000 rear wheels of the car brake drum in the parameter selection and calculation.
Keywords: Brake; Drum brake; Disc brakes; Brake disc; Brake drum
33
第1章 緒 論
1.1汽車制動器的研究的目的和意義
汽車制動器是用于使行駛中的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車車速保持穩(wěn)定以及使已停止的汽車停在原地（包括在斜坡上）駐留不動的機構，汽車制動器直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，停車可靠，汽車制動器的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性能良好，制動器工作可靠的汽車才能充分發(fā)揮其性能。
應急制動裝置用于當行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效時，則可利用其機械力源（如強力壓縮彈簧）實現(xiàn)汽車制動。應急制動裝置不必是獨立的制動系統(tǒng)，它可利用行車制動裝置或駐車制動裝置的某些制動器件。應急制動裝置也不是每車必備的，因為普通的手力駐車制動器也可以起到應計制動的作用。
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
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：盤式制動器主要優(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。
在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟與實用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動形式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。因轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，所以前輪制動力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤式制動，后輪鼓式制動的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮，同時也是因為汽車在緊急制動時，軸荷前移，對前輪制動性能的要求比較高，這類前制動器主要以液壓盤式制動器為主流，采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動力源，后制動器以液壓式雙泵雙作用缸制動蹄匹配。目前大部分轎車(中檔類如夏利、吉利、神龍富康捷達)、微型車（長安之星、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順）、高端輕卡（東風小霸王、江鈴、瑞風、南京依維柯）、SUV及皮卡（湖南長豐、江鈴皮卡）等采用前盤后鼓式混合制動器。2004年我國共產(chǎn)此類車計110萬輛以上。但隨著高速公路等級的提高，乘車檔次的上升，特別上國家安全法規(guī)的強制實施，前后輪都用盤式制動器是趨勢。
在大型客車方面：氣壓盤式制動器產(chǎn)品技術先進性明顯，可靠性總體良好，具有創(chuàng)新性和技術標準的集成性。歐美國家自上世紀90年代初開始將盤式制動器用于大型公交車。至2000年，盤式制動器（前后制動均為盤式）已經(jīng)成為歐美國家城市公交車的標準配置。我國從1997年開始在大客車和載重車上推廣盤式制動器及 ABS防抱死系統(tǒng)，因進口產(chǎn)品價格太高，主要用于高端產(chǎn)品。2004年7月1日交通部強制在7---12米高Ⅱ型客車上 “必須”配備后，國產(chǎn)盤式制動器得以大行其道。北京公交電車公司、上海公交、武漢公交、長沙公交、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前后橋基礎升級更改的，每年有10000多套。二汽東風車橋用EQ153前后橋改型匹配氣壓盤式制動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器橋供應商。宇通公司每年需在一汽采客車底盤3000多臺，一汽客底2004年供了2000多臺，其中帶盤式制動器占一半以上。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，都是宇通公司市場前景較好，利潤附加值很高的車型。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器的車橋2004年在5500臺左右。廈門金龍客車10-12米高Ⅱ型客車以上客車、丹東黃?？蛙?0-12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)帶盤式制動器的高檔客車。
重型汽車方面：作為重型汽車行業(yè)應用型新技術，氣壓盤式制動器的已經(jīng)屬成熟產(chǎn)品，目前具有廣泛應用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中完成了對氣壓盤式制動器總成的開發(fā)。2005年元月份中國重汽卡車事業(yè)部在提升和改進卡車底盤的過程中，在橋箱事業(yè)部配合下壓盤式制動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)鼓式制動器制動嘯叫、頻繁制動時制動蹄片易磨損、雨天制動效能降低等一系列問題。氣壓盤式制動器首次在斯太爾卡車前橋上的應用，也為今后開發(fā)重汽高速卡車提供了經(jīng)驗和技術儲備。與此同時陜西重汽、北汽福田、一汽解放、東風公司、江淮汽車等國內(nèi)大型汽車廠均完成了盤式制動器在重型汽車方面的前期型試試驗及技術貯備工作，盤式制動器在某些方面可以說成為未來重卡制動系統(tǒng)匹配發(fā)展的新趨勢[15]。
綜合以上各項，參照所給參數(shù)以現(xiàn)代汽車上實際采用的型式，確定設計的浮動鉗盤式制動器在市場是有很大的開發(fā)前景的。
鼓式制動器：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(qū)動的卡車上. 鼓式制動器根據(jù)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。
對于制動效能而言，最低是盤式制動器；但制動效能穩(wěn)定性卻是盤式制動器最高。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，而 Santana2000作為乘用轎車他的安全性、舒適性、穩(wěn)定性都要有所考慮而又因為它要批量生產(chǎn)所以要有較好的經(jīng)濟性，所以santana2000采用前盤后鼓式制動器 [1]。
現(xiàn)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(qū)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(jīng)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(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)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 對汽車制動器的研究主要內(nèi)容和設計要求
本設計研究的主要內(nèi)容：設計完成汽車制動系統(tǒng)，包括制動系統(tǒng)的類型選擇、總體布置形式，制動系統(tǒng)各零部件的結構設計和性能分析。
設計要求：
（1）各項性能指標除應滿足設計任務書的規(guī)定和國家要求、法規(guī)制定的有關要求外，也要考慮到我的制動系統(tǒng)應符合現(xiàn)在國內(nèi)汽車市場的低成本和高性能的要求。
（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。行車制動效能是由在一定的制動初速度下及最大踏板力下的制動減速器和制動距離兩項指標來評定的。制動距離直接影響著汽車的行駛安全性 [2]。
（3）工作可靠。
（4）制動效能熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動、短時間的頻繁重復制動，尤其使下長坡時的連續(xù)制動，均會引起制動器的溫升過快，溫度過高。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。
（5）制動效能的水穩(wěn)定性好。制動器摩擦表面浸水后，會因水的潤滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復制動5～15次，即應恢復其制動效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復迅速。另外也應防止泥沙等進入制動器摩擦副工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。 （6）制動時的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動，汽車均不應失去操縱性和方向穩(wěn)定性。通過ABS來調(diào)節(jié)前后輪的制動油壓來實現(xiàn)。為此，汽車前、后輪制動器的制動力矩應有適當?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一車軸上的左、右車輪制動器的制動力矩應相同。否則當前輪抱死而側(cè)滑時，將失去操縱性；當后輪抱死而側(cè)滑甩尾時，會失去方向穩(wěn)定性；當左、右輪的制動力矩差值超過15%時，會在制動時發(fā)生汽車跑偏 [2]。
（7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人—機工程學要求，即操作儀方便性好，操縱輕便、舒適，減少疲勞。
（8）制動系的機件應使用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應考慮到環(huán)保要求，應力求減小制動時飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。
（9）制動時不應產(chǎn)生振動和噪聲。
（10）與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運動干涉，在車輪跳動或汽車轉(zhuǎn)向時不會引起自行制動。
（11）制動系中應有音響或光信號等警報裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動機件的故障和功能失效；制動系中應有必要的安全裝置，在行駛中掛車一旦脫掛，亦應有安全裝置驅(qū)使駐車制動將其停駐。
（12）能全天候使用。氣溫高時液壓制動管路不應有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時，氣制動管路不應出現(xiàn)結冰現(xiàn)象。
（13）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。
1.4 設計目標
Santana2000作為乘用車，最重要的就是其制動時的安全性，其次就是其舒適性、穩(wěn)定性。本制動器的設計的目的就是達到上述目標。讓制動距盡量短的情況下不感覺到顛簸，盡量做到穩(wěn)定。
第2章 制動器總體方案的確定
2.1 制動器的分類以及其作用
制動系統(tǒng)按功用分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、應急制動系統(tǒng)和輔助制動系統(tǒng)。汽車制動系至少應有前兩套制動系統(tǒng)，而重型汽車或者經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設應急制動系統(tǒng)及輔助制動系統(tǒng)。
行車制動器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?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動機構常采用雙回路或多回路結構，以保證其工作可靠。
駐車制動器已停駛的汽車駐留在原地不動的一套裝置。應采用機械式驅(qū)動機構而不用液壓或氣壓驅(qū)動，以免其產(chǎn)生故障。
應急制動系統(tǒng)也叫第二制動系統(tǒng)，是在用于行車制動系統(tǒng)發(fā)生意外故障而失效時，保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車的一套裝置。應急系統(tǒng)也不是每車必備的，因為普通的手力駐車裝置也可起到應急制動的作用。
輔助制動系統(tǒng)通常安裝在常行駛于山區(qū)的汽車上，利用發(fā)動機排氣或者電渦流制動等的輔助制動裝置，可使汽車下長坡時長時間而持續(xù)地減低或保持車速，并減輕或解除行車制動器的負荷。
按制動系統(tǒng)的制動能源分類
（1） 人力制動系統(tǒng)—以駕駛員的肌體作為惟一制動能源的制動系統(tǒng)。
（2） 動力制動系統(tǒng)—完全靠由發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的制動系統(tǒng)。
（3） 伺服制動系統(tǒng)—兼用人力和發(fā)動機進行制動的制動系統(tǒng)。
人力目前仍是國內(nèi)中低檔車最為適合的制動能源，它符合了降低成本同時又有可靠的性能保證。所以我選擇人力為我的制動系統(tǒng)的能源。
按照能量的傳輸方式，制動系統(tǒng)又可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁式。在行車制動系統(tǒng)上我選用液壓式，反應迅速，性能好。而在駐車制動系統(tǒng)上我選用機械式，性能穩(wěn)定，故障少。
通過以上的分析，本次設計主要圍繞行車制動系統(tǒng)和駐車制動系統(tǒng)來設計，而應急系統(tǒng)為了節(jié)省成本就利用現(xiàn)有的駐車系統(tǒng)來代替。本次設計的汽車使用范圍是在城市內(nèi)行駛，而且只屬于制動器的設計，所以不設計輔助制動系統(tǒng)。
2.2 制動器的主要參數(shù)的確定及計算
經(jīng)過預先在網(wǎng)上對santana2000轎車的查詢，對轎車的基本數(shù)據(jù)有了大概的了解然后由指導老師的給定和本人的一些意見最終定了以下數(shù)據(jù)；
表2.1 制動系統(tǒng)整車參數(shù)
整車質(zhì)量
空載
滿載
1550kg
2000kg
質(zhì)心位置
a
b
1.35m
1.25m
質(zhì)心高度
空載
滿載
軸 距
0.95m
0.85m
2.6m
其 他
最高車速
車輪工作半徑
輪 胎
同步附著系數(shù)
160km/h
370mm
195/60R14 85H
=0.6
而對汽車制動性能有重要影響的制動系參數(shù)有：制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動器最大制動力矩與制動器因數(shù)等。
2.2.1 制動力與制動力分配系數(shù)
根據(jù)公式： （2.1）
得：
2.2.2 同步附著系數(shù)
同步附著系數(shù)是汽車制動性能的一個重要參數(shù)，由汽車結構參數(shù)所決定的。它是制動器動力分配系數(shù)為b的汽車的實際前、后制動器制動力分配線，簡稱b線，與汽車理想的前、后制動器動力分配曲線I線的交點。對于前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，汽車前、后車輪才會同時抱死，當汽車在不同w植的路面上制動時，可能出現(xiàn)以下3種情況。
（1）當時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，單失去轉(zhuǎn)向能力。
（2）當時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性。
（3）當時：制動時前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力 [2]。
現(xiàn)代的道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因此汽車因制動時后輪先抱死的后果十分嚴重。由于車速高，它不僅會引起側(cè)滑甩尾甚至會發(fā)生調(diào)頭而喪失操縱穩(wěn)定性，因此后輪先抱死的情況十分嚴重，所以現(xiàn)在各類汽車的值都均有增大趨勢。轎車0.6；貨車0.5。
（2.2）
故取
2.2.3 制動器最大制動力矩
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。通常上式的比值為轎車1.3 到1.6，貨車為0.5到0.7[5]。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(zhì)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。 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩。計算公式如下：
（2.3）
式中：Φ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)；
q——制動強度；
——車輪有效半徑；
——后軸最大制動力矩；
G——汽車滿載質(zhì)量；
L——汽車軸距；
=
故后軸 =
后輪的制動力矩為
前軸
前輪的制動力矩為
2.2.4 制動器因數(shù)
制動器因數(shù)定義為在制動鼓或制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即
（2.4）
式中：—制動器的摩擦力矩；
—制動盤或制動鼓的作用半徑；
—輸入力，一般取加于兩制動蹄的張開力的平均值輸入力。
對于鉗盤式制動器，設兩側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力均為P，即制動盤在其兩側(cè)的作用半徑上所受的摩擦力為2,此處為盤與制動襯塊餓摩擦系數(shù)，于鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為
（2.5）
對于全盤式制動器，則為
式中：——摩擦系數(shù)；
——旋轉(zhuǎn)制動盤數(shù)目。
——取
得
對于鼓式制動器，若作用兩蹄的張開力分別為，制動鼓內(nèi)圓柱面半徑即制動鼓工作半徑為R，兩蹄給予制動鼓的摩擦力矩TTf1和T Tf2，則兩蹄的效能因素即制動蹄因素分別為
整個鼓式制動器的制動器因數(shù)則為
當時，則有
蹄與鼓間作用力的分布，其合力的大小、方向及作用點，需要較精確的分析、計算才能確定。假設在張力P的作用下，制動蹄的摩擦襯片與鼓之間作用力的合力N的B點上。這一法向力引起作用于制動蹄襯片上的摩擦力為，為摩擦系數(shù)。a,b,c,h,R及a為結構尺寸。
圖2.1鼓式制動器受力簡圖
對領題繞支點A的力矩平衡方程，即
（2.6）
由上式得到領蹄的制動蹄因數(shù)為
（2.7）
代入?yún)?shù)得：=0.79
當制動鼓逆轉(zhuǎn)時，上述制動蹄則又成為從蹄，這時摩擦力的方向相反，用上述分析方法，同樣可得出從蹄繞支點A的力矩平衡方程，即
（2.8）
由上式得從蹄的制動蹄因數(shù)為
（2.9）
代入?yún)?shù)得：=0.48
2.3本章小結
本章先選定了要設計的制動系統(tǒng)的類型。然后確定了本設計的汽車的技術參數(shù)，通過這些參數(shù)，計算出了要設計的制動系統(tǒng)的制動力、制動力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動器最大制動力矩、制動器因數(shù)等重要參數(shù)。這些參數(shù)是保證該制動系統(tǒng)正常工作的前提。
第3章 鼓式制動器的結構型式及選擇
3.1鼓式制動器的分類
鼓式制動器的結構型式有多種，其主要結構型式如圖3-1[5]所示，并分述如下。
圖3.1制動器結構圖
鼓式制動器的簡圖如圖3.2所示。
不同形式鼓式制動器的主要區(qū)別有：①蹄片固定支點的數(shù)量和位置不同。②張開裝置的形式與數(shù)量不同。③制動時兩塊蹄片之間有無相互作用。
因蹄片的固定支點和張開力位置不同，使不同形式鼓式制動器的領、從蹄數(shù)量有差別，并使制動效能不一樣
3.1.1領從蹄式制動器
如圖（a），（b）所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向（制動鼓正向旋轉(zhuǎn)），則蹄1為領蹄，蹄2為從蹄。汽車倒車時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應地使領蹄與從蹄也就相互對調(diào)了。這種當制動鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時總具有一個領蹄和一個從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器稱為領從蹄式制動器。由圖（a），（b）可見：領蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢”作用，故又稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有“減勢”作用，故又稱為減勢蹄。“增勢”作用使領蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用。
圖3.2領從蹄結構圖 圖3.3領從蹄結構圖
對于兩蹄的張開力P1=P2=P的領從蹄式制動器結構，如圖（b）所示，兩蹄壓緊制動鼓的法向力應相等。但當制動鼓旋轉(zhuǎn)并制動時，領蹄由于摩擦力矩的“增勢”作用，使其進一步壓緊制動鼓而使其所受的法向反力加大；從蹄由于摩擦力矩的“減勢”作用而使其所受的法向反力減小。這樣，由于兩蹄所受的法向反力不相等，不能相互平衡，其差值要由車輪輪轂軸承承受。制動時這種兩蹄法向反力不能相互平衡的制動器又稱為非平衡式制動器。非平衡式制動器將對輪轂軸承產(chǎn)生附加的徑向載荷，而且領蹄的摩擦襯片表面的單位壓力大于從蹄的，故磨損較從蹄的嚴重。
對于如圖（a）所示具有定心凸輪張開裝置的領從蹄式制動器，在制動時，凸輪機構保證了兩蹄的位移相等。因此，作用與兩蹄上的法向反力和由此產(chǎn)生的制動力矩應分別相等；而作用于兩蹄的張開力P1與P2則不相等；且必然有P1/P2<1或P1
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