汽車制動器設(shè)計【液壓雙回路前盤后鼓式制動器】
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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授
所在院（系）： 機械車輛工程系
題 目
制動器設(shè)計
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
學(xué)號
一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會、文化及實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度）
本課題是關(guān)于制動器的設(shè)計，確切的說是關(guān)于現(xiàn)有通用制動器的優(yōu)化設(shè)計，其中制動器的研究處于學(xué)術(shù)前沿，實用價值很大，若設(shè)計合理，產(chǎn)品將很有市場。題目難易適中，工作量大，但在控制范圍之內(nèi)，能達(dá)到綜合訓(xùn)練要求，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。
二、開題報告完成情況：
開題報告能按時、按要求完成，從開題報告看，目標(biāo)明確，工作有計
劃，有思路。
三、階段性成果：
已初步完成整理制動器的設(shè)計所需的參數(shù)，確定了自己制動器的結(jié)構(gòu)
圖。
四、存在主要問題：
1.有些零部件，特別是非標(biāo)準(zhǔn)件沒能全面考慮結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)等情況；、
2.應(yīng)盡快完成主要零部件的校核和零件圖的繪制；
3.注意CAD圖繪制的線型、線寬以便打??；
4.在查找資料和計算方面浪費太多時間。
五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)展等方面的評語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè) 計 題 目： 汽車制動器設(shè)計
學(xué) 生：
指 導(dǎo) 教 師：
專 業(yè)：
學(xué) 號：
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
汽車制動器設(shè)計
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
學(xué)號
一、 選題的目的和意義：
從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進(jìn)汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血。制動裝置需要轉(zhuǎn)換和吸收的動能，與汽車制動初速度的平方和總質(zhì)量成正比；其需要產(chǎn)生的制動力則與汽車總質(zhì)量成正比，與制動初速度相對來說關(guān)系不大。在汽車的發(fā)展過程中，速度和總質(zhì)量兩個參數(shù)始終處于不斷攀高的狀態(tài)，這就要求制動裝置在更短的時間內(nèi)吸收越來越大的能量，并產(chǎn)生接近車輪滑移界限的制動力。汽車速度的提高對制動器的性能提出了更高的要求，一次改善汽車的制動性，始終是汽車設(shè)計制造和使用部門的重要任務(wù)。同時，世界各國和制動器制造企業(yè)對制動器制動性能都提出了各種標(biāo)準(zhǔn)，是制動器的性能達(dá)到一定的水平，以盡量提高汽車的安全性和可靠性。這對制動器舍煙臺的準(zhǔn)確性和高精度性提出了更高的要求，因此制動器試驗臺的設(shè)計具有廣泛的應(yīng)用前景。
二、 國內(nèi)外研究綜述：
就國外的情狀而言，汽車工業(yè)高度發(fā)達(dá)的發(fā)達(dá)國家對制動器試驗臺的研究相對較早，實驗技術(shù)相對成熟。如德國 Carl Schenck AG公司，德國Froude Hofmann 公司以及美國 CHASE 公司等研制的制動器試驗臺，都體現(xiàn)了他們先進(jìn)而精湛的實驗技術(shù)。
其中德國 Carl Schenck AG公司研制的慣性制動器試驗臺，能過同時對兩個制動器進(jìn)行實驗。它的基本原理就是以一定角速度旋轉(zhuǎn)的慣性飛輪的動能來模擬汽車的動能，并在制動時為被制動器所吸收，從而檢測出制動器的性能參數(shù)。國外已經(jīng)在電慣量技術(shù)方面取得了顯著的成績。減少或取消機械慣量部分，利用調(diào)整系統(tǒng)及計算機控制進(jìn)行補償，使實驗系統(tǒng)動力特性與具有大質(zhì)量慣性輪系統(tǒng)一致，即受載后轉(zhuǎn)速變化一致，則系統(tǒng)就是“電慣量”系統(tǒng)，其控制技術(shù)就是“慣量電模擬”技術(shù)。采用這種技術(shù)，可減少原實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸，通過控制參數(shù)調(diào)整系統(tǒng)慣量，提高實驗精度。國內(nèi)的制造和加工技術(shù)水平與國外水平差距不是很大，但國外有著非常先進(jìn)的控制技術(shù)，在信息采集、信息處理、數(shù)據(jù)分析方面有著豐富的經(jīng)驗，這限制了國內(nèi)實驗技術(shù)的發(fā)展。所以，迫切需要提高國內(nèi)實驗技術(shù)的控制技術(shù)，學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)經(jīng)驗，通過提高試驗臺軟件部分的水平，逐漸縮小與國外的先進(jìn)實驗技術(shù)的差距。
而國內(nèi)的汽車工業(yè)水平平均比發(fā)達(dá)國家汽車工業(yè)水平落后了二十年，國內(nèi)的制動器實驗技術(shù)也就相對的落后了，國內(nèi)的制動器試驗臺主要依賴與進(jìn)口，但隨著對外國先進(jìn)技術(shù)的消化吸收和自主創(chuàng)新，國內(nèi)的制動器試驗臺技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)步，并填補了這一空缺。典型的國產(chǎn)制動器試驗臺有天津大學(xué)天津內(nèi)燃機研究所研制的ZDQ型制動器試驗臺和吉林大學(xué)機電設(shè)備研究所研制的JF系列試驗臺等。本文的制動器試驗臺是以ZDQ為原型，基于國家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T654-2008《乘用車制動器性能要求及臺架試驗方法》而開發(fā)設(shè)計的，采用機械慣量模擬和電慣量模擬相結(jié)合的慣量模擬方式，是用于評價乘用車制動器性能的專用檢測設(shè)備。該試驗臺能夠完成標(biāo)準(zhǔn)QC/T654-2008中規(guī)定的效能實驗、磨合實驗等所有實驗項目，并能在實驗過程中檢測和記錄很多實驗參數(shù)，如制動初速度、蹄片溫度、制動減速度、制動次數(shù)、制動間隔時間、制動操縱力、制動力矩、制動距離和主軸轉(zhuǎn)速等。
三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
本文的研究是一臺以機械慣量來模擬汽車實際慣量的制動器試驗臺。為了能辦保證實驗條件和實際工況一致性，制動器試驗臺需要有模擬被制動對象機械能的裝置。飛輪是一種貯藏能量的機械部件，它在角速度上升時吸收能量，在角速度下降是釋放能量，因此它可以用來模擬制動器負(fù)載。進(jìn)行制動器實驗時，用電動機來啟動飛輪，當(dāng)慣性飛輪達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速后，根據(jù)實驗需要，關(guān)閉驅(qū)動電機或保持電機以一定速度運轉(zhuǎn)。此后在廣興試驗臺上的制動器吸收達(dá)到一定速度的飛輪動能，在變化的滑轉(zhuǎn)速度下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸制動；參照汽車制動系工作原理，通過氣動液壓系統(tǒng)對制動盤施加制動力矩；通過計算機控制電機轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)記錄與輸出。隨著我國汽車工業(yè)和技術(shù)的告訴發(fā)展，無疑對車輛制動器的性能質(zhì)量和控制方式提出了更高的要求。該制動器試驗臺的研制為進(jìn)行制動器的基礎(chǔ)研究和性能測試提供了有力的技術(shù)手段，對確保汽車制動系統(tǒng)爭產(chǎn)可靠工作至關(guān)重要，可有效、快速、準(zhǔn)確地堆制動器各種綜合性能檢測的需要，具有很大的意義。
四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：
1.王望予.汽車設(shè)計.機械設(shè)計出版社.2000
2.劉惟信.汽車設(shè)計.清華大學(xué)出版社.2001
3.余志生.汽車?yán)碚?機械工業(yè)出版社.2000
4.陳家瑞.汽車構(gòu)造.機械工業(yè)出版社.2000
5.侯洪生.機械工程圖學(xué).科學(xué)出版社.2001
6.寇尊權(quán).機械設(shè)計課程設(shè)計.吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1999
7.聶毓琴、孟廣偉.材料力學(xué). 機械工業(yè)出版社.2004
8.于駿一、鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).2004
9.甘永立、陳曉華.機械精度設(shè)計基礎(chǔ).吉林人民出版社.2001
10.朱龍根.簡明機械零件設(shè)計手冊.機械工藝出版社.2005
11.譚慶昌、趙洪志.機械設(shè)計.高等教育出版社.2004
12.秦榮榮、崔可維.機械原理.吉林科學(xué)技術(shù)出版社.2000
13.劉巧伶.理論力學(xué).吉林科學(xué)技術(shù)出版社.2004
14劉惟信.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計計算.清華大學(xué)出版社.2004
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度安排（按周說明）
第1周：收集資料。反復(fù)研讀課本，查閱相關(guān)資料。根據(jù)查閱的資料書寫開題報告，并提交開題報告。
第2周：鼓式制動器分析。包括鼓式制動器的分析，制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇等。
第3-4周：制動系統(tǒng)設(shè)計計算。包括制動系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值選擇，制動器有關(guān)計算，制動器制動效能因數(shù)計算，制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等。
第5-6周：制動性能分析。包括制動性能評價指標(biāo)分析，制動效能分析，制動時汽車的方向穩(wěn)定性分析，制動器制動力分配曲線分析等。
第7-8周：根據(jù)所設(shè)計的內(nèi)容書寫畢業(yè)設(shè)計說明書和論文，并在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行修改。
第9周：提交論文并進(jìn)行答辯。
六、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
6
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
摘 要
近年來，國內(nèi)汽車市場發(fā)展迅速，而轎車則是汽車未來發(fā)展的方向。然而隨著汽車保有量的增加，所帶來的一系列安全問題引起人們的注意，而汽車的制動系統(tǒng)則是汽車行駛的一個重要主動安全系統(tǒng)之一。其性能的好壞直接影響著汽車的行駛安全，因此，高性能制動系統(tǒng)的研究開發(fā)，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)品研發(fā)周期、提高生產(chǎn)效率、降低成本等，提高產(chǎn)品市場競爭力，已成為企業(yè)成功的關(guān)鍵。
本說明書是汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計。首先介紹了汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、分類，并通過對鼓式制動器和盤式制動器的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點進(jìn)行分析。最終確定方案采用液壓雙回路前盤后鼓式制動器。除此之外，還介紹了前后制動器、制動主缸的設(shè)計計算，主要部件的參數(shù)選擇及制動管路布置形式等的設(shè)計過程。
關(guān)鍵字：制動；鼓式制動器；盤式制動器；液壓
Abstract
In recent years, the domestic automobile market is growing rapidly, and the car is in the direction of the automotive future development. With the increase of car ownership, however, brought about by a series of security issues attract attention, the car's braking system is one of the vehicle driving is an important active safety systems. Whose performance directly affects the safety of car driving, high-performance braking system research and development, provide protection for safe driving we have to solve the problem. In addition, as the auto market competition intensifies, how to shorten the product development cycle, increase productivity, reduce costs, improve market competitiveness has become a key to business success.
This manual is car braking system design. First introduced the development of automotive braking systems, structure, classification, and to analyze the structure and the advantages and disadvantages of drum brakes and disc brakes. Finalized program Qianpanhougu brake hydraulic double-loop. In addition, the front and rear brakes, brake master cylinder design calculations, the major components of the parameter selection and arrangement of the brake pipe of the design process.
Key words: braking; brake drum; brake disc; hydroid pressure
42
目錄
第1章 緒論 1
1.1 制動系統(tǒng)設(shè)計的意義 1
1.2 制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 1
1.3 本次制動系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo) 2
1.4 本次制動系統(tǒng)設(shè)計要求 2
第2章 制動系統(tǒng)方案論證分析與選擇 3
2.1 制動器形式方案分析 3
2.1.1 鼓式制動器 3
2.1.2 盤式制動器 6
2.2 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇 8
2.2.1 簡單制動系 8
2.2.2 動力制動系 9
2.2.3 伺服制動系 10
2.3 液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇 10
2.3.1 II型回路 11
2.3.2 X型回路 11
2.3.3 其他類型回路 12
2.4 液壓制動主缸的設(shè)計方案 12
第3章 制動系統(tǒng)設(shè)計計算 14
3.1 制動系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 14
3.1.1 相關(guān)主要技術(shù)參數(shù) 14
3.1.2 同步附著系數(shù)的分析 15
3.2 制動器有關(guān)計算 15
3.2.1 確定前后軸制動力矩分配系數(shù)β 15
3.2.2 制動器制動力矩的確定 16
3.2.3 后輪制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取 16
3.2.4 前輪盤式制動器主要參數(shù)確定 18
3.3 制動器制動因數(shù)計算 19
3.3.1 前輪盤式制動效能因數(shù) 19
3.3.2 后輪鼓式制動器效能因數(shù) 19
3.4 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
第4章 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 24
4.1 后輪制動輪缸直徑與工作容積的設(shè)計計算 24
4.2 前輪盤式制動器液壓驅(qū)動機構(gòu)計算 25
4.3 制動主缸與工作容積設(shè)計計算 26
4.4 制動踏板力與踏板行程 27
4.4.1 制動踏板力 27
4.4.2 制動踏板工作行程 28
第5章 制動性能分析 29
5.1 制動性能評價指標(biāo) 29
5.2 制動效能 29
5.3 制動效能的恒定性 29
5.4 制動時汽車的方向穩(wěn)定性 29
5.5 制動器制動力分配曲線分析 30
5.6 制動距離S 33
5.7 摩擦襯片（襯塊）的磨損特性計算 33
5.8 駐車制動計算 35
第6章 總 論 37
參考文獻(xiàn) 39
第1章 緒論
1.1 制動系統(tǒng)設(shè)計的意義
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(guān)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)。本次畢業(yè)設(shè)計題目為汽車制動系統(tǒng)設(shè)計。
通過查閱相關(guān)的資料，運用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，確定汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計方案，進(jìn)行部件的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。使其達(dá)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。
1.2 制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動操作,由于制動性能的好壞直接關(guān)系到交通和人身安全,因此制動性能是車輛非常重要的性能之一,改善汽車的制動性能始終是汽車設(shè)計制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動時,由于車輛受到與行駛方向相反的外力,所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至0,對這一過程中車輛受力情況的分析有助于制動系統(tǒng)的分析和設(shè)計,因此制動過程受力情況分析是車輛試驗和設(shè)計的基礎(chǔ),由于這一過程較為復(fù)雜,因此一般在實際中只能建立簡化模型分析,通常人們主要從三個方面來對制動過程進(jìn)行分析和評價:
1)制動效能:即制動距離與制動減速度；
2)制動效能的恒定性:即抗熱衰退性；
3)制動時汽車的方向穩(wěn)定性；
目前,對于整車制動系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺架進(jìn)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(guān)傳動系!制動系的試驗均通過間接測量來進(jìn)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。
1.3 本次制動系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)
1）具有良好的制動效能
2）具有良好的制動效能的穩(wěn)定性
3）制動時汽車操縱穩(wěn)定性好
4）制動效能的熱穩(wěn)定性好
1.4 本次制動系統(tǒng)設(shè)計要求
制定出制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，確定計算制動系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)制動器主要參數(shù)設(shè)計和液壓驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)計算。并繪制裝配圖，零件圖。最終進(jìn)行制動力分配編程，對設(shè)計出的制動系統(tǒng)的各項指標(biāo)進(jìn)行評價分析。
第2章 制動系統(tǒng)方案論證分析與選擇
2.1 制動器形式方案分析
汽車制動器幾乎均為機械摩擦式，即利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生的制動力矩使汽車減速或停車。一般摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。
2.1.1 鼓式制動器
鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上。鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均固定在輪鼓上。制動時，利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦路片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式制動器按蹄的類型分為：
1、 領(lǐng)從蹄式制動器
圖2-1 領(lǐng)從蹄式制動器
如圖所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向(制動鼓正向旋轉(zhuǎn))，則蹄1為領(lǐng)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(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對調(diào)了。這種當(dāng)制動鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時總具有一個領(lǐng)蹄和一個從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器稱為領(lǐng)從蹄式制動器。領(lǐng)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(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用使從蹄所受的法向反力減小。
領(lǐng)從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時的制動性能不變，且結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，也便于附裝駐車制動機構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。
2、 雙領(lǐng)蹄式制動器
圖2-2雙領(lǐng)蹄式制動器
若在汽車前進(jìn)時兩制動蹄均為領(lǐng)蹄的制動器，則稱為雙領(lǐng)蹄式制動器。顯然，當(dāng)汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動器。如圖所示，兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動器。
雙領(lǐng)蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時則變?yōu)殡p從蹄式，使制動效能大降。這種結(jié)構(gòu)常用于中級轎車的前輪制動器，這是因為這類汽車前進(jìn)制動時，前軸的動軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時則相反。
3、 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器
當(dāng)制動鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時，兩制動助均為領(lǐng)蹄的制動器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在汽車前進(jìn)及倒車時的制動性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動器時，則需另設(shè)中央制動器用于駐車制動。
4、 單向增力式制動器
單向增力式制動器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動蹄支承在其上端制動底板上的支承銷上。由于制動時兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非平衡式制動器。單向增力式制動器在汽車前進(jìn)制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，但在倒車制動時，其制動效能卻是最低的。因此，它僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動器。
圖2-3單向增力式制動器
5、 雙向增力式制動器
將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動器。對雙向增力式制動器來說，不論汽車前進(jìn)制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。
雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動與駐車制動共用的制動器，但行車制動是由液壓經(jīng)制動輪缸產(chǎn)生制動蹄的張開力進(jìn)行制動，而駐車制動則是用制動操縱手柄通過鋼索拉繩及杠桿等機械操縱系統(tǒng)進(jìn)行操縱。雙向增力式制動器也廣泛用作汽車的中央制動器，因為駐車制動要求制動器正向、反向的制動效能都很高，而且駐車制動若不用于應(yīng)急制動時也不會產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。
但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動過程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)型車中使用，主要用于制動負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動。本次設(shè)計最終采用的是領(lǐng)從蹄式制動器。
2.1.2 盤式制動器
盤式制動器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類。
（1）鉗盤式
鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動器、浮鉗盤式制動器等。
①定鉗盤式制動器：這種制動器中的制動鉗固定不動，制動盤與車輪相聯(lián)并在制動鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。具有下列優(yōu)點：除活塞和制動塊外無其他滑動件，易于保證制動鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動器相差不多，容易實現(xiàn)從鼓式制動器到盤式制動器的改革；能很好地適應(yīng)多回路制動系的要求。
②浮動盤式制動器：這種制動器具有以下優(yōu)點：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動盤的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動液汽化的可能性??；成本低；浮動鉗的制動塊可兼用于駐車制動。
（2）全盤式
在全盤式制動器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓形盤，制動時各盤摩擦表面全部接觸，其作用原理與摩擦式離合器相同。由于這種制動器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)沒有浮鉗盤式制動器廣泛。
通過對盤式、鼓式制動器的分析比較可以得出盤式制動器與鼓式制動器比較有如下均一些突出優(yōu)點:
（1）制動穩(wěn)定性好.它的效能因素與摩擦系數(shù)關(guān)系的K-p曲線變化平衡，所以對摩擦系數(shù)的要求可以放寬，因而對制動時摩擦面間為溫度、水的影響敏感度就低。所以在汽車高速行駛時均能保證制動的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）盤式制動器制動時，汽車減速度與制動管路壓力是線性關(guān)系，而鼓式制動器卻是非線性關(guān)系。
（3）輸出力矩平衡.而鼓式則平衡性差。
（4）制動盤的通風(fēng)冷卻較好，帶通風(fēng)孔的制動盤的散熱效果尤佳，故熱穩(wěn)定性好，制動時所需踏板力也較小。
（5）車速對踏板力的影響較小。
綜合以上優(yōu)缺點最終確定本次設(shè)計采用前盤后鼓式。前盤選用浮動盤式制動器，后鼓采用領(lǐng)從蹄式制動器。
2.2 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇
根據(jù)制動力原的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)可分為簡單制動、動力制動以及伺服制動三大類型。而力的傳遞方式又有機械式、液壓式、氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別。
2.2.1 簡單制動系
簡單制動系即人力制動系，是靠司機作用于制動塌板上或手柄上的力作為制動力原。而傳力方式有、又有機械式和液壓式兩種。
機械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，工作可靠，但機械效率低，因此僅用于中、小型汽車的駐車制動裝置中。
液壓式的簡單制動系通常簡稱為液壓制動系，用于行車制動裝置。其優(yōu)點是作用滯后時間短(0.1s—0.3s)，工作壓力大(可達(dá)10MPa—12MPa)，缸徑尺寸小，可布置在制動器內(nèi)部作為制動蹄的張開機構(gòu)或制動塊的壓緊機構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量小、造價低。但其有限的力傳動比限制了它在汽車上的使用范圍。另外，液壓管路在過度受熱時會形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“汽阻”，使制動效能降低甚至失效；而當(dāng)氣溫過低時(-25℃和更低時)，由于制動液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時，使整個系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。液壓式簡單制動系曾廣泛用于轎車、輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。但由于其操縱較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高操縱輕便性的要求，故當(dāng)前僅多用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車亡已極少采用。
2.2.2 動力制動系
動力制動系是以發(fā)動機動力形成的氣壓或液壓勢能作為汽車制動的全部力源進(jìn)行制動，而司機作用于制動踏板或手柄上的力僅用于對制動回路中控制元件的操縱。在簡單制動系中的踏板力與其行程間的反比例關(guān)系在動力制動系中便不復(fù)存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭?
動力制動系分氣壓制動系、氣頂液式制動系和全液壓動力制動系這3種。
1）、氣壓制動系
氣壓制動系是動力制動系最常見的型式，由于可獲得較大的制動驅(qū)動力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動驅(qū)動系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡單、連接和斷開均很方便，因此被廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車、越野汽車和客車上。但氣壓制動系必須采用空氣壓縮機、儲氣筒、制動閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時間較長(0.3s—0.9s)，因此，當(dāng)制動閥到制動氣室和儲氣筒的距離較遠(yuǎn)時，有必要加設(shè)氣動的第二級控制元件——繼動閥(即加速閥)以及快放閥；管路工作壓力較低(一般為0.5MPa—0.7MPa)，因而制動氣室的直徑大，只能置于制動器之外，再通過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動制動蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外，制動氣室排氣時也有較大噪聲。
2）、氣頂液式制動系
氣頂液式制動系是動力制動系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動系統(tǒng)主缸的驅(qū)動力源的一種制動驅(qū)動機構(gòu)。它兼有液壓制動和氣壓制動的主要優(yōu)點。由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時間也較短。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為9t—11t的中型汽車上也有所采用。
3）、全液壓動力制動系
全液壓動力制動系除具有一般液壓制動系統(tǒng)的優(yōu)點外，還具有操縱輕便、制動反應(yīng)快、制動能力強、受氣阻影響較小、易于采用制動力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動力轉(zhuǎn)向、液壓懸架、舉升機構(gòu)及其他輔助設(shè)備共用液壓泵和儲油罐等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級轎車、大型客車以及極少數(shù)的重型礦用自卸汽車上。
2.2.3 伺服制動系
伺服制動系是在人力液壓制動系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套出其他能源提供的助力裝置．使人力與動力可兼用，即兼用人力和發(fā)動機動力作為制功能源的制動系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要出動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動力伺服系統(tǒng)失效時，仍可全由人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動力。因此，在中級以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。
按伺服系統(tǒng)能源的不同，又有液壓伺服制動系、真空伺服制動系和氣壓伺服制動系之分。其伺服能源分別為液壓能、真空能和氣壓能。
2.3 液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇
為了提高制動驅(qū)動機構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動驅(qū)動機構(gòu)至少要有兩套獨立的系統(tǒng)，即雙回路系統(tǒng)，也就是說應(yīng)將汽車的全部行車制動器的液壓或氣壓管路分成兩個或更多個相互獨立的回路，以便當(dāng)一個回路發(fā)生故障失效時，其他完好的回路仍然能夠可靠地工作。
圖2-4 液壓分路系統(tǒng)的形式
2.3.1 II型回路
前、后輪制動管路各成獨立的回路系統(tǒng)，即一軸對一軸的分路型式，簡稱II型。其特點是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動氣室)鼓式制動器相配合，成本較低。這種分路布置方案在各類汽車上均有采用，但在貨車上用得最廣泛。這一分路方案總后輪制動管路失效，則一旦前輪制動抱死就會失去轉(zhuǎn)彎制動能力。對于前輪驅(qū)動的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動時，制動效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過大的踏板力會使后輪抱死而導(dǎo)致汽車甩尾。
2.3.2 X型回路
后輪制功管路呈對角連接的兩個獨立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動器與后橋的對側(cè)車輪制動器同屬于一個回路，稱交叉型，簡稱X型。其特點是結(jié)構(gòu)也很簡單，一回路失效時仍能保持50％的制動效能，并且制動力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動時與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時前、后各有一側(cè)車輪有制動作用，使制動力不對稱，導(dǎo)致前輪將朝制動起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路力案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值(至20 mm)，這樣，不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。
2.3.3 其他類型回路
左、右前輪制動器的半數(shù)輪缸與全部后輪制動器輪缸構(gòu)成一個獨立的回路，而兩前輪制動器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路，可看成是一軸半對半個軸的分路型式，簡稱KI型。
兩個獨立的問路分別為兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器所組成，即半個軸與一輪對另半個軸與另一輪的瑚式，簡稱LL型。
兩個獨立的回路均由每個前、后制動器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個軸對前、后半個軸的分路型式，簡稱HH型。這種型式的雙回路系統(tǒng)的制功效能最好。HI、LL、HH型的織構(gòu)均較復(fù)雜。LL型與HH型在任一回路失效時，前、后制動力的比值均與正常情況下相同。HL型單用回路，即一軸半時剩余制動力較大，但此時與LL型一樣，在緊急制動時后輪極易先抱死。
綜合以上各個管路的優(yōu)缺點最終選擇X型管路。
2.4 液壓制動主缸的設(shè)計方案
為了提高汽車的行駛安全性，根據(jù)交通法規(guī)的要求，一些轎車的行車制動裝置均采用了雙回路制動系統(tǒng)。雙回路制動系統(tǒng)的制動主缸為串列雙腔制動主缸，單腔制動主缸已被淘汰。
轎車制動主缸采用串列雙腔制動主缸。如圖2-5所示，該主缸相當(dāng)于兩個單腔制動主缸串聯(lián)在一起而構(gòu)成。儲蓄罐中的油經(jīng)每一腔的進(jìn)油螺栓和各自旁通孔、補償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓，分別經(jīng)各自得出油閥和各自的管路傳到前、后制動器的輪缸。
圖2-5 制動主缸工作原理圖
主缸不制動時，前、后兩工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自得旁通孔和補償孔之間。
當(dāng)踩下制動踏板時，踏板傳動機構(gòu)通過制動推桿推動后腔活塞前移，到皮碗掩蓋住旁通孔后，此腔油壓升高。在液壓和后腔彈簧力的作用下，推動前腔活塞前移，前腔壓力也隨之升高。當(dāng)繼續(xù)踩下制動踏板時，前、后腔的液壓繼續(xù)提高，使前、后制動器制動。
撤出踏板力后，制動踏板機構(gòu)、主缸前、后腔活塞和輪缸活塞在各自的回位彈簧作用下回位，管路中的制動液在壓力作用下推開回油閥流回主缸，于是解除制動。
若與前腔連接的制動管路損壞漏油時，則踩下制動踏板時，只有后腔中能建立液壓，前腔中無壓力。此時在液壓差作用下，前腔活塞迅速前移到活塞前端頂?shù)街鞲赘左w上。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動所需的值。若與后腔連接的制動管路損壞漏油時，則踩下制動踏板時，起先只有后缸活塞前移，而不能推動前缸活塞，因后缸工作腔中不能建立液壓。但在后腔活塞直接頂觸前缸活塞時，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液壓而制動。
由此可見，采用這種主缸的雙回路液壓制動系，當(dāng)制動系統(tǒng)中任一回路失效時，串聯(lián)雙腔制動主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，導(dǎo)致汽車制動距離增長，制動力減小。大大提高了工作的可靠性。
第3章 制動系統(tǒng)設(shè)計計算
3.1 制動系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值
3.1.1 相關(guān)主要技術(shù)參數(shù)
整車質(zhì)量： 空載：1550kg
滿載：2000kg
質(zhì)心位置： a=1.35m b=1.25m
質(zhì)心高度： 空載：hg=0.95m
滿載：hg=0.85m
軸 距： L=2.6m
輪 距: L=1.8m
最高車速： 160km/h
車輪工作半徑：370mm
輪 胎： 195/60R14 85H
同步附著系數(shù)：=0.6
3.1.2 同步附著系數(shù)的分析
(1)當(dāng)＜時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；
(2)當(dāng)＞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(dāng)＝時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。
分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為，即，為制動強度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動時，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動強度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。
根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0.6，故取=0.6
3.2 制動器有關(guān)計算
3.2.1 確定前后軸制動力矩分配系數(shù)β
根據(jù)公式： （3-1）
得：
3.2.2 制動器制動力矩的確定
由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩：
（3-2）
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；
其中q===0.66 （3-3）
故后軸==1.57Nmm
后輪的制動力矩為=0.785Nmm
前軸：
= T==0.67/(1-0.67)1.57=3.2Nmm
前輪的制動力矩為3.2/2=1.6Nmm
3.2.3 后輪制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取
1、制動鼓直徑D
輪胎規(guī)格為195/60R14 85H
輪輞為14in
表3-1轎車和貨車的制動鼓內(nèi)徑參數(shù)
輪輞直徑/in
12
13
14
15
16
制動鼓內(nèi)徑/mm
轎車
180
200
240
260
----
貨車
220
240
260
300
320
查表得制動鼓內(nèi)徑D=240mm
D=14
根據(jù)轎車D/在0.64～0.74之間選取
取D/=0.7
D=249mm，
2、制動蹄摩擦襯片的包角β和寬度b
制動蹄摩擦襯片的包角β在β=～范圍內(nèi)選取。
取β=
根據(jù)單個制動器總的襯片面積S取200～300
取A=300
b/D=0.18
b=0.18mm
3、摩擦襯片初始角的選取
根據(jù)=-（/2）=
4、 張開力P作用線至制動器中心的距離a
根據(jù)a=0.8R
得：a=0.8×124.5=99.6mm
制動蹄支撐銷中心的坐標(biāo)位置k與c
根據(jù)c=0.8R
得：c=0.8×124.5=99.6mm
5、摩擦片摩擦系數(shù)
選擇摩擦片時，不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定行好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，取f=0.3可使計算結(jié)果接近實際值。另外，在選擇摩擦材料時，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。
所以選擇摩擦系數(shù)f=0.3
3.2.4 前輪盤式制動器主要參數(shù)確定
1、 制動盤直徑D
制動盤的直徑D希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，但制動盤受輪輞直徑的限制。通常為輪輞直徑的70%～79%，不妨取72%，則制動盤直徑D= D×0.72=256mm。
2、 制動盤厚度選擇
制動盤厚度直接影響制動盤質(zhì)量和工作時的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應(yīng)取小些；為了降低制動時的溫升，制動盤厚度不宜過小。通常，實心制動盤厚度可取為10 mm～20 mm；只有通風(fēng)孔道的制動盤的兩丁作面之間的尺寸，即制動盤的厚度多采用20 mm～30 mm。不妨取制動盤厚度為20mm。
3、摩擦襯塊內(nèi)半徑R1與外半徑R2
摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會不均勻，接觸面積將減小，最終會導(dǎo)致制動力矩變化大。
根據(jù)相近車型查得摩擦襯塊厚度為14mm，摩擦面積為76cm。
綜合以上數(shù)據(jù)，最終確定盤式制動器的參數(shù)。
表3-2制動器的相關(guān)參數(shù)
制動盤外徑
工作半徑
制動盤厚度
摩擦襯塊厚度
摩擦面積
256mm
106mm
20mm
14mm
76cm
3.3 制動器制動因數(shù)計算
3.3.1 前輪盤式制動效能因數(shù)
根據(jù)公式BF=2f
f——取0.5
得BF=2×0.5=1
3.3.2 后輪鼓式制動器效能因數(shù)
1、 領(lǐng)蹄制動蹄因數(shù)：
圖3-1鼓式制動器簡化受力圖
根據(jù)公式 （3-5）
h/b=2;c/b=0.8
得=0.79
2、從蹄制動蹄因數(shù)：
根據(jù)公式 （3-6）
得=0.48
3.4 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、制動盤
制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加cr，Ni等的合金鑄鐵制成。制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，還承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動器的有些制動盤鑄成雙層盤，它的中間有徑向通風(fēng)槽，這樣的話，增大了散熱面積，降溫大約20％一30％，但盤體較厚。本次設(shè)計采用的材料為HT250。
2、 制動鉗
制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370一12或球墨鑄鐵QT400一18制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。
3、制動塊
制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。
4、摩擦材料
制動摩擦材料應(yīng)只有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)該具有有較好的耐磨性，低的吸水(油、制動液)率，低壓縮率、低熱傳導(dǎo)率和低熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購性能和耐沖擊性能；制動時應(yīng)無噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕?，盡量采用污染較小、對人體人害的摩擦材料。
當(dāng)前，在制動器廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維材料為主并加上樹脂粘結(jié)劑、噪聲消除劑和調(diào)整摩擦性能的填充劑等混合后，在高溫下模壓成型的。其缺點是模壓材料的撓性較差，其優(yōu)點是可以采用不同的聚合樹脂配料，使襯塊或襯片有不同的摩擦性能及其他性能。本次設(shè)計所采用的是模壓材料。
5、制動鼓
制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。
制動鼓相對于輪轂的對中是以圓柱表面的配合來定位的，并在兩者裝配緊固后精加工制動鼓內(nèi)的工作表面，以保證兩者的軸線重合。它的許用不平衡度對轎車為15N·cm～20 N·cm；對貨車為30 N·cm～40 N·cm。對于微型轎車，其制動鼓工作表面的要求是：圓度及同軸度公差＜0.03mm，徑向跳動量≤0.05mm，靜不平衡度≤1.5N.cm。
選取制動鼓的壁厚主要從其強度和剛度兩方面考慮。壁厚大有利于增大其熱容量，而試驗表明，壁厚由llmm增至20mm時，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。鑄造制動鼓的壁厚一般為：轎車7mm～12mm；中、重型載貨汽車13mm～18mm。本次設(shè)計采用的材料是HT20-40。
6、制動蹄
制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm～5mm；貨車的約為5mm～8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為4．5mm～5mm；貨車多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本次制動蹄采用的材料為HT200。
7、制動底板
制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制功底板承受著制動器工作時的制動反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵KTH370—12的制動底板。剛度不足會使制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計采用45號鋼。
8、制動蹄的支承
二自由度制動篩的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面
同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH370—12)或球墨鑄鐵(QT400—18)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。
9、制動輪缸
制功輪缸為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸簡為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插人槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個等直徑活塞；少數(shù)有四個等直徑活塞；雙領(lǐng)路式制動器的兩蹄則各用一個單活塞制動輪缸推動。本次設(shè)計采用的是HT250。
第4章 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算
4.1 后輪制動輪缸直徑與工作容積的設(shè)計計算
根據(jù)公式 （4-1）
式中：p——考慮到制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp～12Mp.
取p=10Mp
查相近車型手冊得
P=7065N
=30mm
根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取,因此輪缸直徑為30mm。
一個輪缸的工作容積
根據(jù)公式 （4-2）
式中：——一個輪缸活塞的直徑；
n ——輪缸活塞的數(shù)目；
δ——一個輪缸完全制動時的行程：
初步設(shè)計時δ可取2mm-2.5mm
δ=2mm
——消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。
——由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。
，——分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起
輪缸活塞行程。
得一個輪缸的工作容積=2826mm
4.2 前輪盤式制動器液壓驅(qū)動機構(gòu)計算
1、前輪制動輪缸直徑與工作容積的設(shè)計計算
根據(jù)公式 （4-4）
式中：p——考慮到制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp～12Mp.取p=10Mp
查相近車型手冊得 P=19625N
得=50mm
根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取,因此輪缸直徑為50mm。
一個輪缸的工作容積
根據(jù)公式 （4-5）
式中：——一個輪缸活塞的直徑；
n ——輪缸活塞的數(shù)目；
δ——一個輪缸完全制動時的行程：
取δ=2mm
——消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。
——由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。
，——分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。
得一個輪缸的工作容積=3925mm
全部輪缸的工作容積
根據(jù)公式 （4-6）
式中：m——輪缸的數(shù)目；
V=2V+2V=22826+23925=13502mm
4.3 制動主缸與工作容積設(shè)計計算
制動主缸應(yīng)有的工作容積
式中：V——全部輪缸的總的工作容積；
——制動軟管在掖壓下變形而引起的容積增量；
V=13502mm
轎車的制動主缸的工作容積可取為=1.1V=1.1×13502=14852.2 mm
主缸直徑和活塞行程S
根據(jù)公式： （4-7）
一般S=(0.8-1.2)d
取S= d
得===26.65mm
根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取,因此主缸直徑為28mm。
==28mm
4.4 制動踏板力與踏板行程
4.4.1 制動踏板力
根據(jù)公式： （4-8）
式中：——制動主缸活塞直徑；
P——制動管路的液壓；
——制動踏板機構(gòu)傳動比；取=4
——制動踏板機構(gòu)及制動主缸的機械效率，可取=0.85～0.95。
取=0.9
根據(jù)上式得：
=1710N＞500N-700N
所以需要加裝真空助力器。
式中： ：真空助力比，取4。
=1710/4=427.5N＜500N-700N
所以符合要求
4.4.2 制動踏板工作行程
（4-9）
式中：——主缸推桿與活塞的間隙，一般取1.5～2mm；取=2mm
——主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程；
根據(jù)上式得：=128mm＜150mm
符合設(shè)計要求。
第5章 制動性能分析
5.1 制動性能評價指標(biāo)
汽車制動性能主要由以下三個方面來評價：
1）制動效能，即制動距離和制動減速度；
2）制動效能的穩(wěn)定性，即抗衰退性能；
3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性，即制動時汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。
5.2 制動效能
制動效能，指的是汽車在良好的路面上，迅速降低車速直至停車的能力，汽車制動效能的評價指標(biāo)是制動距離S（單位m）和制動減速度（單位m/s2）。制動效能是制動性能中最基本的評價指標(biāo)。制動距離越小，制動減速度越大，汽車的制動效能就越好。
5.3 制動效能的恒定性
制動效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。因為制動過程實際上是把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動器溫度上升后，能否保持在冷狀態(tài)時的制動效能，已經(jīng)成為設(shè)計制動器時要考慮的一個重要問題。
5.4 制動時汽車的方向穩(wěn)定性
制動時汽車的方向穩(wěn)定性，常用制動時汽車給定路徑行駛的能力來評價。若制動時發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力。則汽車將偏離原來的路徑。
方向穩(wěn)定性指的是制動過程中汽車維持直線行駛或者按照預(yù)定彎道行駛的能力。影響方向穩(wěn)定性的包括制動跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力三種情況。制動時發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力時，汽車將偏離給定的行駛路徑。因此，常用制動時汽車按給定路徑行駛的能力來評價汽車制動時的方向穩(wěn)定性，對制動距離和制動減速度兩指標(biāo)測試時都要求了其試驗通道的寬度。
方向穩(wěn)定性是從制動跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力等方面考驗。
制動跑偏的原因有兩個
1）汽車左右車輪，特別是轉(zhuǎn)向軸左右車輪制動器制動力不相等。
2）制動時懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)（互相干涉）
前者是由于制動調(diào)整誤差造成的，是非系統(tǒng)的。后者是屬于系統(tǒng)誤差。
側(cè)滑是指汽車制動時某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動的現(xiàn)象。最危險的情況是在高速制動時后軸發(fā)生側(cè)滑。防止后軸發(fā)生側(cè)滑應(yīng)使前后軸同時抱死或前軸先抱死后軸始終不抱死。
理論上分析如下，真正的評價是靠實驗的。
5.5 制動器制動力分配曲線分析
對于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動器制動力足夠時，制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況：
1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。
2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。
3）前、后輪同時抱死拖滑。
所以，前、后制動器制動力分配將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設(shè)計汽車制動系必須妥善處理的問題。
根據(jù)所給參數(shù)及制動力分配系數(shù)，應(yīng)用MATLAB編制出制動力分配曲線如下：
當(dāng)I線與β線相交時，前、后輪同時抱死。
當(dāng)I線在β線下方時，前輪先抱死。
當(dāng)I線在β線上方時，后輪先抱死
通過該圖可以看出相關(guān)參數(shù)和制動力分配系數(shù)的合理性。
圖5-1制動力分配曲線圖
5.6 制動減速度
制動系的作用效果，可以用最大制動減速度及最小制動距離來評價。
假設(shè)汽車是在水平的，堅硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動力是由制動器產(chǎn)生。此時=
式中 ：汽車前、后輪制動力矩的總合。
= M+ M=785+1600=2385Nm
r--滾動半徑 r=370mm
Ga—汽車總重 Ga=2000kg
代入數(shù)據(jù)得=(785+1600)/0.377×2000=6.16m/s
轎車制動減速度應(yīng)在5.8—7m/s,所以符合要求。
5.6 制動距離S
在勻減速度制動時，制動距離S為
S=1/3.6（t+ t/2）Va+ Va/254
式中，t:消除蹄與制動鼓間隙時間，取0.1s
t：制動力增長過程所需時間取0.2s
故S=1/3.6（0.1+ 0.2/2）30+ 30/254×0.7=7.2m
轎車的最大制動距離為：S=0.1V+V/150
V取30km/小時。
S=0.1+30/150=9m
S＜S
所以符合要求
5.7 摩擦襯片（襯塊）的磨損特性計算
摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。
汽車的制動過程，是將其機械能（動能、勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴(yán)重。
1）比能量耗散率
雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為
式中：：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動時，；
：汽車總質(zhì)量；
，：汽車制動初速度與終速度，/；計算時轎車取27.8/；
：制動時間，；按下式計算
t==27.8/6=4.6
：制動減速度，， 0.6×106；
，：前、后制動器襯片的摩擦面積；
=7600mm,質(zhì)量在1.5—2.5/t的轎車摩擦襯片面積在200-300cm,
故取=30000mm
：制動力分配系數(shù)。
則 ==5.7
轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0，故符合要求。
==0.7
轎車鼓式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于1.8，故符合要求。
2）比滑磨功
磨損和熱的性能指標(biāo)可用襯片在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功，即比滑磨功來衡量：
式中：：汽車總質(zhì)量
：車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積，
==752cm；
:
[]：許用比滑磨功，轎車取1000J/～1500J/。
L =1497J/≤1000J/～1500J/
故符合要求。
5.8 駐車制動計算
1)汽車可能停駐的極限上坡路傾斜角
=
=25
式中：：車輪與輪面摩擦系數(shù)，取0.7；
：汽車質(zhì)心至前軸間距離；
：軸距;
：汽車質(zhì)心高度。
最大停駐坡高度應(yīng)不小于16%～20%，故符合要求。
2）汽車可能停駐的極限下坡路傾斜角
=
=16
最大停駐坡高度應(yīng)不小于16%～20%，故符合要求。
第6章 總 論
本次畢業(yè)設(shè)計是汽車的制動系統(tǒng)為研究對象，通過對汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和形式進(jìn)行分析后，對制動系統(tǒng)的前、后制動器，制動主缸進(jìn)行了設(shè)計及計算，并繪制出了前、后制動器裝配圖、制動主缸裝配圖、制動鼓零件圖以及制動盤零件圖，通過應(yīng)用MATLAB軟件編寫程序，繪制出實際汽車制動力分配曲線。
為了提高汽車的安全性和舒適性，設(shè)計的汽車制動器經(jīng)過理論和實際分析采用了前盤、后鼓式制動器；串聯(lián)雙腔的液壓主缸；采用X型雙管路制動系統(tǒng)。由計算可知人力無法滿足制動力的要求，加裝了真空助力器。采用的駐車制動滿足國家對汽車駐車坡度的要求，其他相關(guān)評價指標(biāo)也完全符合。最后設(shè)計的汽車制動系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
此次畢業(yè)設(shè)計可以說在某種程度上是一種嘗試，通過查閱大量的有關(guān)汽車制動系統(tǒng)資料后，使我學(xué)到了很多先進(jìn)的制動系統(tǒng)的相關(guān)知識，這對我設(shè)計的課題起到了十分重要的作用，當(dāng)然，此次設(shè)計并不能稱得上是最完美的作品，但至少能在某種程度上緩解或克服汽車制動時出現(xiàn)的一些問題。同時，畢業(yè)設(shè)計也是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)情況的一次檢驗，使我受益匪淺。
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致 謝
轉(zhuǎn)眼間，近一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)教學(xué)計劃中的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是理論聯(lián)系實際，實踐性很強的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。通過這樣的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，一方面培養(yǎng)學(xué)生能夠獨立運用所學(xué)的知識與技能解決本專業(yè)范圍內(nèi)一項有實際意義的設(shè)計制造、科研實驗、生產(chǎn)管理等課題；另一方面也是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，獨立解決問題的能力，為畢業(yè)后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。
在設(shè)計期間遇到了很多具體問題，通過老師和同學(xué)們的幫助，這些問題得以即使的解決。我特別要感謝趙老師，他給了我指導(dǎo)，并為我們提供了良好的實習(xí)環(huán)境，讓我學(xué)到了知識，掌握了設(shè)計的方法，也獲得了實踐鍛煉的機會。在我遇到困難的時候趙老師總是能耐心的幫我解答，并且?guī)胰⒂^實物，拆裝制動器，了解其結(jié)構(gòu)及工作原理，為我能順利完成畢業(yè)設(shè)計提供了非常必要的幫助。在此對趙老師的幫助表示最誠摯的謝意。
進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計后，離畢業(yè)的日子也就不遠(yuǎn)了，能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計是我們所有畢業(yè)生的心愿，這必將成為大學(xué)時代美好的回憶，同時更能帶給我們成就感，使自己面對今后的工作時更加有信心。這次畢業(yè)設(shè)計的收獲是巨大的，這不僅僅是由于自己的努力，更重要的還有指導(dǎo)老師、以及同學(xué)們的幫助，在此我再次向幫助過我的人表示深深的謝意。
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