微型轎車制動系統(tǒng)設(shè)計

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目錄 目 錄 摘 要 1 1緒論 1 1.1本課題的研究背景和意義 1 1.2制動系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3本課題研究的主要內(nèi)容和手段 1 2 汽車制動系統(tǒng)介紹 2 2.1汽車制動系統(tǒng)的組成及應(yīng)用 2 2.3制動系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)介紹 2 2.3本章小節(jié) 2 3 制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 3.1制動器初始參數(shù)和設(shè)計要求 3 3.2本章小結(jié) 5 4盤式制動器主要參數(shù)的確定 6 4.1制動盤直徑 D 6 4.2制動盤厚度 h 7 4.3摩擦襯塊參數(shù)的確定 8 4.4盤式制動器制動力矩計算 10 4.5駐車制動的制動力矩計算 7 4.6制動襯片的耐磨性計算 8 4.7本章小結(jié) 10 5.液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 11 5.1制動輪缸直徑d的確定 11 5.2制動主缸直徑d的確定 11 5.3制動踏板力和制動踏板工作行程 12 5.4制動管路的布置及原理? 13 5.5制動器的其他主要結(jié)構(gòu)元件的選取? 14 5.6本章小結(jié) 15 6系統(tǒng)三維圖及零件二維圖的繪制 16 6.1CAD軟件簡介 16 6.2主要零件二維圖繪制 16 6.3CATIA軟件簡介 18 6.4制動系統(tǒng)三維圖的繪制 18 結(jié) 論 20 參考文獻(xiàn) 21 致 謝 22 II 摘要 微型汽車制動系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 隨著交通運輸技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車已經(jīng)成為人們生活中的必需品，但與之伴隨的就是交通事故的不斷發(fā)生，所以汽車的制動性能也就成為了汽車安全性的重要標(biāo)準(zhǔn)，所以本文從汽車制動系統(tǒng)方面的角度出發(fā)就微型汽車制動系統(tǒng)進(jìn)行研究并設(shè)計出一套制動系統(tǒng)。主要包括確定前后輪制動器的類型；分析并計算出汽車制動器同步附著系數(shù)及前后輪制動力分配系數(shù)、盤式制動器制動盤的直徑、厚度及其最大制動力矩，并計算出摩擦襯塊的主要參數(shù)；分析確定制動系驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用液壓系統(tǒng)并；計算出制動主缸輪缸直徑及確定制動管路形式的選擇；完成制動系統(tǒng)液壓管路和操縱部分的設(shè)計，最后繪制出主要零件的三維裝配圖，并用CATIC軟件進(jìn)行了三維建模。 關(guān)鍵詞：制動系統(tǒng)；盤式制動器；微型汽車 III Abstract Miniature car brake system design Abstract With the continuous advancement of transportation technology, automobiles have become a necessity in people's lives. However, with the continual occurrence of traffic accidents, Therefore, the braking performance of the car has become an important standard for the safety of the car. Therefore, based on the perspective of the car braking system, this article studies the braking system of the car and designs a braking system. It mainly includes determining the front and rear wheel brakes as floating-clamp type disc brakes; analyzing and calculating the synchronous adhesion coefficient of the car brake and the front and rear braking force distribution coefficient, the disc brake disc diameter, thickness and the maximum braking torque, and Calculate the main parameters of the friction pad; Analyze and determine the brake system uses hydraulic system and drive; Calculate the master cylinder wheel cylinder diameter and determine the choice of brake pipe form;the design of the hydraulic piping and the manoeuvring part of the brake system, and the 3D modeling and 2D map of the final brake. Draw. Key words: Braking System; Disc Brake; Mini Car IV 第1章 緒論 1 緒 論 1.1 本課題的研究背景和意義 自汽車問世以來，汽車制動在車輛的安全方面就起著非常重要的作用。其作用可以分為三個方面：一是使正在行駛的汽車減速或者停車；二是使停止不動的汽車保持在原地不動或者在斜坡上不下滑；三是使在長坡上往下行駛的汽車保持穩(wěn)定的速度[2]。 最原始的時候，汽車重量比較小，速度也不快，當(dāng)時的汽車制動是人通過操縱機(jī)械裝置來向制動器施加力，從而進(jìn)行制動。后來由于汽車質(zhì)量不斷變大，機(jī)械制動以及后來出現(xiàn)的助力裝置已經(jīng)不能滿足其要求，而汽車液壓制動的出現(xiàn)有效的解決這一問題。再后來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)在20世紀(jì)80年代后期得到了廣泛應(yīng)用和推廣。 目前在交通方面，道路交通正日益成為主要交通工具。公路的快速發(fā)展加快了汽車運輸?shù)乃俣?。但在加速時，能夠及時制動，減速并停車是汽車安全行駛更重要的基本要求。 汽車制動性能會越來越好，這是一種趨勢，本篇課題就汽車制動入手，設(shè)計一套可行且符合國家標(biāo)準(zhǔn)的制動系統(tǒng)，這是有意義的。 1.2 制動系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 今天，汽車防抱死制動系統(tǒng)已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。它能夠在制動過程中防止車輪胎抱死，是汽車能夠保持良好的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性。 然而，由于汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不是特別迅速，所以制動系統(tǒng)的發(fā)展也收到其限制，各種先進(jìn)的技術(shù)如電子技術(shù)、信息技術(shù)、智能技術(shù)等由于汽車市場需求被應(yīng)用于汽車制動系統(tǒng)中。但如果想要高性能的制動系統(tǒng)能夠大批量生產(chǎn)還需要各國家相關(guān)法律的支持。 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容和手段 本次設(shè)計是針對一款微型轎車，通過分析確定出汽車選用的制動器類型和相關(guān)制動器參數(shù)，并完成制動系統(tǒng)液壓管路和操縱部分的設(shè)計。設(shè)計結(jié)果保證有足夠的制動力，工作可靠，滿足相關(guān)法規(guī)要求。 主要內(nèi)容有： 1. 分析計算出制動器的一些必備參數(shù)，如同步附著系數(shù)、制動器的最大制動力矩等。 2. 通過計算分析確定盤式制動器和鼓式制動器的各個參數(shù)，例如動盤、制動鉗、制動鼓、制動蹄等零件的設(shè)計及部分零件的計算校核。 3.完成制動主缸、輪缸和液壓管路的設(shè)計。 通過查閱資料并結(jié)合自己所學(xué)課程及三維建模軟件的運用，在老師同學(xué)的幫助下，完成本次課題的工作。 2 第2章 汽車制動系統(tǒng)介紹 2 汽車制動系統(tǒng)介紹 2.1 汽車制動系統(tǒng)的組成及應(yīng)用 汽車制動系統(tǒng)主要由行車制動系統(tǒng)，駐車制動系統(tǒng)和輔助制動系統(tǒng)組成[4]。行車制動系統(tǒng)的作用是在最短時間和距離內(nèi)減速或停止正在行駛的車輛，駐車制動系統(tǒng)的作用是使汽車能夠停放在各種道路上，輔助制動系統(tǒng)主要運用在山區(qū)和某些特殊車輛。是用于穩(wěn)定下車時的速度，提高駕駛安全性，降低制動系統(tǒng)性能和制動器磨損。 2.2 制動器類型介紹及各自的優(yōu)缺點 目前絕大部分制動都可以分為鼓式制動器和盤式制動器兩類，鼓式制動器的主要優(yōu)點是制動蹄片磨損小，成本低，維護(hù)簡單。 根據(jù)其構(gòu)造，制動器分為雙向自激式制動器，雙引導(dǎo)蹄制動器，前制動蹄式制動器和雙制動器[6]。制動性能會降低，盤式制動器最低，但制動過程中其穩(wěn)定性會逐漸變大，盤式制動器最好。 盤式制動器相對于鼓式制動器，其系統(tǒng)零部件要多，但其制動力要遠(yuǎn)高于鼓式制動器，且它能夠適應(yīng)各種路況，且因為空氣是直接通過制動器的，所以其散熱效果也比鼓式制動器要好，除了這些，在制動時其噪聲要小，車身震動幅度也小，轉(zhuǎn)向時更加穩(wěn)定，間接提高了乘坐的舒適性。但是，對于鼓式制動器，盤式制動器的缺點就是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，對其他零部件如制動鉗的需求也很高，成本也會相對較高。 目前由于盤式制動器更加穩(wěn)定可靠的制動性能，盤式制動器被廣泛應(yīng)用于輕型車輛上，幾乎已經(jīng)成為現(xiàn)代轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。 2.3 制動系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)介紹 根據(jù)制汽車動力源的不同，制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)一般可以分為三種制動：簡單制動、動力制動和伺服制動[7]。 簡單制動系是通過控制手柄或者踏桿，人力通過機(jī)械轉(zhuǎn)化，使得汽車停止當(dāng)中又可以又分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸，但因為其傳動比小所以機(jī)械效率低，一般用以保持汽車停止不動的狀態(tài)。液壓式相比于機(jī)械式質(zhì)量要大，機(jī)械效率要高，所以被廣泛應(yīng)用于轎車和輕型貨車中。 動力制動系的工作過程是，發(fā)動轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動力，對制動器中的空氣或者液體有力的作用，從而進(jìn)行制動。這就將人作用在制動踏板或手柄上的力作用在制動系統(tǒng)中一些制動元件上，從而有效的減小了踏板力和踏板行程。 動力制動系中又分為氣壓制動系、氣頂液式制動系和全液壓動力制動系[12]： 1.氣壓制動系的優(yōu)點有操作起來比較方便、制動效果穩(wěn)定可靠、不易損壞保養(yǎng)起來方便等優(yōu)點，也是動力制動系中最常見的一種形式，目前汽車列車都有廣泛應(yīng)用。 2.氣頂液式制動系的制動主要是以氣壓的收縮釋放為制動力源，它結(jié)合了氣壓液壓兩種制動的主要有點，但由于本身機(jī)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高等缺點，多數(shù)應(yīng)用于重型汽車上。 3.全液壓動力制動系統(tǒng)具有普通液壓制動系統(tǒng)的優(yōu)點，由于空氣直接通過，所以空氣組力小且其所具備的制動力大，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部件精度要求高，所以系統(tǒng)的密封性一定要好，并未得到廣泛應(yīng)用。目前主要被應(yīng)用在大型卡車或者各別性能高的汽車。 伺服制動系結(jié)合了人力和發(fā)動機(jī)動力，兼為汽車的制動力源。動力伺服會提供汽車需要的主要制動力，但如果當(dāng)動力制動出現(xiàn)狀況時，又會有人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)來提供必須的制動力，主要被廣泛應(yīng)用于質(zhì)量較大的車型例如卡車和大型客車。 2.4 本章小結(jié) 本章主要通過制動器及制動系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的分類具體介紹了汽車制動系統(tǒng)，并說明了各部分的目前運用狀況。 4 第3章 制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 制動器初始參數(shù)和設(shè)計要求 本次設(shè)計通過查閱資料掌握制動器設(shè)計的基本步驟和要求，運用汽車設(shè)計和汽車構(gòu)造的基本知識和制動器總成的設(shè)計方法，針對某型轎車設(shè)計一套制系統(tǒng)，分析確定汽車選用的制動器類型和相關(guān)制動器參數(shù)，并完成制動系統(tǒng)液壓管路和操縱部分的設(shè)計。設(shè)計結(jié)果保證有足夠的制動力，工作可靠，滿足相關(guān)法規(guī)要求。 該轎車主要參數(shù)：外形尺寸4617*1716*1480mm，前輪距1480mm，后輪距1480mm，軸距2615mm，單個制動器襯片摩擦面積200Ap/cm，最高車速195km/h，功率80kw，車重1240kg，額定載質(zhì)量1740kg，空載情況下軸荷分配前軸680kg后軸560kg、質(zhì)心高度570mm，滿載情況下軸荷分配前軸902kg后軸838kg、質(zhì)心高度530mm，前后輪胎規(guī)格185/65R15。 綜合上述轎車初始參數(shù)并結(jié)合本次課題選擇的車型，經(jīng)過分析比較，本次設(shè)計前后輪制動器均采用浮動鉗式盤式制動器，制動系驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用液壓制動。 3.1.1 同步附著系數(shù)及前后輪制動力分配系數(shù)的確定 汽車同步附著系數(shù)是當(dāng)車輛前后輪同時抱死時，前、后制動器制動力為固定比值的汽車在這種情況下的附著系數(shù)即為同步附著系數(shù)[14]。這里我們用來表示，前后輪制動力分配系數(shù)是汽車前后制動器制動力與汽車總制動器制動力之比，一般用β來表示。 汽車制動時，若忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對任意角速度＞0 的車輪，其力矩平衡方程為 （3-1） 式中： —汽車制動時，制動器對汽車車輪產(chǎn)生的制動力 ―汽車行駛時，地面和車輪胎之間的摩擦力，也可以看做地面對其的制動力 —車輪的有效半徑 在不考慮到路況和其他各種因素的情況下，我們當(dāng)汽車出現(xiàn)抱死狀態(tài)時，汽車對地面的附著力最大，同步附著系數(shù)也是最大。 （3-2） （3-3） 式中： —前制動器制動力 —后制動器制動力 —汽車自身重力 —質(zhì)心到前軸的距離， —質(zhì)心到后軸的距離， —汽車質(zhì)心高度 已知 =1550mm，=1065mm，=17052，=530mm 代入公式（3-2）（3-3） 得出： 制動器上制動力的分配比例一般用β來表示 由公式 （3-4） 得出β= 0.59 再由公式 （3-5） 式中：L-汽車軸距 已知 L=2615mm β= 0.59 帶入公式（3-5） 得出： 3.1.2 制動器最大制動力矩的確定 已知，當(dāng)汽車前制動器制動力比上汽車后制動器制動力，所得出的結(jié)果在1.3到1.6之間時，汽車的穩(wěn)定性是比較好的，這里我們考慮汽車前后完全抱死的情況，此時前后輪的附著力是最大的，即附著力和制動力是相等的，則前后制動器制動力的比值的公式為： （3-6） 式中： —汽車前、后輪制動器制動力 已知=1065mm =1065mm =530mm,代入式（3-6）得出前、后輪制動器制動力之比為1.44。 通過查閱資料得知，通常轎車前后制動輪制動力的比值為1.3 到 1.6，因此符合要求。 為了計算汽車的最大制動力，我們研究汽車完全抱死的情況，通過受力分析，此時地面對車輪的摩擦力和最大制動力成反比，計算公式如下 (3-7) 式中： 、—汽車前、后輪最大制動力矩 —汽車前后制動器制動力的比值 —車輪的有效半徑 已知 =311mm代入公式（3-1）（3-7） 得出： 3.2 本章小結(jié) 通過對汽車初始數(shù)據(jù)的選取，在研究汽車抱死的情況下，根據(jù)力矩的平衡方程及相關(guān)公式計算出汽車制動器的同步附著系數(shù)和前后輪制動力分配系數(shù)，并由此的出制動器的最大制動力矩。 7 第4章 盤式制動器主要參數(shù)的確定 4 盤式制動器主要參數(shù)的確定 4.1 制動盤直徑 D 參考同類車型，我們選取由珠光體灰鑄鐵制成的禮帽型制動盤，其結(jié)構(gòu)參數(shù)為兩側(cè)不平行度為0.006，盤面擺動差度為0.08mm。這種禮帽型制動盤中間有直向通風(fēng)的風(fēng)槽，優(yōu)點是其散熱性較好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但其厚度會相對較大。 考慮到制動過程中溫度對制動性能的影響，分析比較盤式制動器定、浮鉗盤式制動器的優(yōu)劣，我們前輪盤式制動器確定采用浮鉗盤式制動器。通常D=0.70～0.79。當(dāng)制動盤直徑增大時，其有效半徑增大，制動鉗的夾緊力會變小，摩擦襯塊的單位壓力和溫度也會降低。所以制動盤直徑要盡量取大點，我以我們這里取 （4-1） 式中； -前輪盤式制動器制動盤直徑 已知= 381mm 代入公式（4-1） 得出=280mm 參考初選后輪盤式制動器=280mm 4.2 制動盤厚度 h 在選擇制動盤是要注意考慮其厚度，如果厚度過小，制動盤在制動過程中的溫度會超出其承受限度，從而減少壽命；如果厚度過大，制動盤本身質(zhì)量就會增大，不便于裝卸。因此我們參考同類型車，選取厚度為24mm的通風(fēng)式制動盤。 后輪制動器取。 參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為： ， 則其平均值為 根據(jù)有效半徑的公式 (4-2) 將前面得到的、的數(shù)值代入式（4-2），得出有效半徑為121.1mm 由公式 (4-3) 已知 代入公式（4-3） 得出 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定m應(yīng)不大于 1.5，符合要求。 因前后輪制動器形式一樣，所以取后輪摩擦襯塊的內(nèi)外半徑為： 得出符合要求 4.3 摩擦襯塊參數(shù)的確定 摩擦襯塊是一種由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料[13]，且具有摩擦因數(shù)穩(wěn)定、耐磨性好、無污染、壓縮膨脹率小、有較高的耐熱性和耐磨性等特點，這里我們選取以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑，石墨等混合而成的一種摩擦襯塊。 參考同類車型，我們選取摩擦襯塊的工作面積 根據(jù)公式 （4-4） 已知 代入公式（4-4） 得出 所以摩擦塊尺寸參數(shù)為： 根據(jù)國標(biāo)摩擦襯塊的尺寸參數(shù)，厚度，結(jié)構(gòu)圖如下： 圖1摩擦襯塊結(jié)構(gòu)簡圖 后輪盤式制動器摩擦襯塊尺寸參數(shù)為： 4.4 盤式制動器制動力矩計算 在計算盤式制動器的制動力矩時，我們假定摩擦襯塊和制動盤接觸良好，制動盤對其的壓力能均勻分布，則力矩計算公式為 （4-1） 式中： —盤式制動器的制動力矩 —摩擦襯塊與制動盤之間的摩擦系數(shù) —制動塊對制動盤的作用力（壓力） R—作用半徑 由公式（4-1）得出盤式制動器單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力的公式為 （4-2） 式中： —汽車前輪制動塊對制動盤的壓力 —汽車后輪制動塊對制動盤的壓力 已知=1385.5 =2.5 =1.8 代入公式（4-2） 得出 4.5 駐車制動的制動力矩計算 通過受力分析，可以得出汽車在上、下坡停駐時的后橋附著力分別為： 上坡 （4-3） 下坡 （4-4） 式中： —汽車在上坡停駐時坡面與水平地面的夾角 —汽車在下坡停駐時坡面與水平地面的夾角 已知=1550mm L=2615mm =530mm且后軸上的附著力與制動力相等，把相關(guān)的已知參數(shù)代入式（4-3）和式（4-4）得出 4.6 制動襯片的耐磨性計算 在汽車制動過程中，一定會有一部分損失的機(jī)械能以熱能的形式消散，當(dāng)汽車緊急制動即抱死狀況下，汽車動能可以看作全部由制動器來承擔(dān)，此時，溫度短時間內(nèi)不會降低，我們稱此時制動器上所負(fù)荷的能量消散的速率為比能量耗散率。單位為，比能量耗散率越大，摩擦襯表面的溫度越高，磨損更大。我們在計算制動襯塊的耐磨性時可以依據(jù)其為指標(biāo)。 摩擦襯塊的磨損與溫度、壓力、工況等很多方面相關(guān)，但要準(zhǔn)確計算出其磨損性能是困難的，因此我們可以通過比能量耗散率間接得出。 前后輪比能量耗散率的公式如下 前輪 （4-5） 后輪 （4-6） 式中： —滿載情況下汽車的質(zhì)量 —汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù) —制動過程開始時的速度 —制動減速度 —整個制動過程所需的時間 —前后制動襯片與制動盤的接觸面積 —前后輪制動力分配系數(shù) 已知：在緊急制動到停車的情況下， ，并可認(rèn)為制動初速度，代入公式（4-5）（4-6）得出 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0 得知、<6.0符合要求 摩擦襯塊上單位面積內(nèi)收到的制動力，我們稱為比摩擦力，一般用來表示。比摩擦力和其磨損成正比關(guān)系即比摩擦力越大，則磨損越嚴(yán)重。單個車輪制動器的比摩擦力為 （4-7） 式中： —單個制動器的制動力矩 —制動鼓半徑 —單個制動襯塊相對制動盤的接觸面積 已知=1385.5 =200Ap/cm得出 前輪、后輪的半徑分別為140mm和100mm,分別代入公式（4-7）得出 前輪比摩擦力 后輪比摩擦力=0.032 在時，盤式制動器的比摩擦力以不大于為宜。與之相應(yīng)的襯片與制動鼓之間的平均單位壓力=1.37～1.60（設(shè)摩擦因素=0.3～0.35）。 故符合要求。 4.7 本章小結(jié) 本章主要分析計算了所設(shè)計制動器的一些重要參數(shù)，包括前后制動器制動盤的直徑和厚度和摩擦襯塊的尺寸參數(shù)等，且結(jié)果都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 12 第5章 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 5 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 5.1 制動輪缸直徑 d 的確定 參考同類車型，制動輪缸我們采用液壓制動中活塞式制動蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝。輪缸選取由灰鑄鐵HT250制成的缸體，活塞由鋁合金制造。制動輪缸對制動蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動管路的關(guān)系為 （5-1） 式中： —制動過程中，輪缸對制動塊的作用力 —制動管路對輪缸的壓力 查閱資料制動制動管路壓力一般不超過10～12。取，代入公式（5-1）得出=42.88mm，同理=36.49mm。參考國家規(guī)定的輪缸標(biāo)準(zhǔn)直徑的尺寸取=40mm =35mm。 5.2 制動主缸直徑 d 的確定 第 i 個輪缸的工作容積為 （5-2） 式中： —輪缸活塞的直徑 —活塞數(shù)目的總和 —第 i 個輪缸在制動完成時，活塞所走過的行程的總和 前輪盤式：d=40mm n=1 得出=1256 后輪盤式：d=35mm n=1 得出=961.63 全部輪缸的總工作容積： （5-3） 得出V=4435.26所有輪鋼的工作容積 （5-4） 對于乘用車，在初步設(shè)計時，制動主缸的工作容積可取為 =4878.79 考慮汽車制動時，制動軟管受管路中壓力的影響而產(chǎn)生容積增量等因素，則取主缸的工作容積為制動輪缸工作容積的 1.1 倍[3]。雙回路制動主缸第一制動腔的工作容積和第二制動腔的工作容積的計算公式分別為： （5-5） （5-6） 式中： —主缸第一活塞有效行程 —主缸第二活塞有效行程 由式（5-5）和（5-6）可得 制動踏板的工作行程計算公式為： （5-7） 式中： —制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)踏板的傳動比 —主缸活塞推桿頂端與第一活塞的軸向間隙 —主缸第一活塞與第二活塞的空行程 根據(jù)有關(guān)規(guī)定，轎車制動踏板行程范圍為100-150mm，取=120mm，則 =36mm 再結(jié)合公式 （5-8） 已知 帶入公式（5-7）（5-8） 得出 又由公式 （5-9） 得出=13.1mm。 主缸的直徑應(yīng)符合QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列。 所以?。簃m，， 5.3 制動踏板力和制動踏板工作行程 制動踏板力的公式如下： （5-10） 式中： —制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)踏板的傳動比 —制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)踏板的機(jī)械效率 已知：=3 P=12 代入公式(5-10) 得出=694.3N 根據(jù)國家要求，制動踏板力一般在之間，符合要求。 制動踏板工作行程 （5-11） 式中： —主缸中活塞與推桿的間隙 —主缸活塞的空行程 已知代入式（5-11） 得出=75mm 為了保證制制動管路能夠給予制動器足夠的壓力，在計算踏板行程時，一般選取踏板工作行程的，且因為在制動過程中，系統(tǒng)零件會受外力或溫度的影響發(fā)生形變，并需要考慮到系統(tǒng)信號指示的制動液體積，制動踏板相對于地面的總行程應(yīng)該要大于正常工作行程，所以我們這里取踏板全行程的60%即 （5-12） 已知=75mm，代入（5-12）得出 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，轎車的踏板全行程應(yīng)該在之間，故符合要求。 5.4 制動管路的布置及原理 目前大部分汽車都是采取雙回路系統(tǒng)，雙回路系統(tǒng)的優(yōu)點是當(dāng)其中一個系統(tǒng)回路出現(xiàn)故障不能正常運轉(zhuǎn)時，另一個獨立的回路在氣壓或者液壓的作用下任然能夠完成制動工作。所以其相對于單回路制動管路要更加穩(wěn)定可靠，制動性能更佳。 這里我們就液壓式制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)其中5種不同的路線圖做出介紹，選擇分路方案時，主要是考慮其制動效能的損失程度、制動力的不對稱情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。 如圖2（a）所示，前后制動回路分別構(gòu)成一個獨立的回路，稱為類型II，即將一個軸分成一個軸的模式。其特點是管道布局最為簡單，因此成本也比較低。該分流裝置適用于所有類型的車輛，但是它在卡車中被廣泛使用。 圖2（b）也是兩個獨立的回路，其中前輪和后輪的制動管對角連接。 圖2（c）的獨立輪廓是左前輪和右前輪中的制動器形成半輪缸和所有后輪制動缸，可以把兩個前輪制動器的另一半看作是軸。這種軸向分流形狀為一半的稱為HI型。 （a） （b） （c） （d） （e） 圖2雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的5種分路方案圖 1—雙腔制動主缸2—雙回路系統(tǒng)的一個回路3—雙回路系統(tǒng)的另一分路 在圖2（d）兩個獨立的電路由與半輪和前輪制動器的兩側(cè)后輪制動器，即E軸的下半部分和前后輪，另一個半軸和其它車輪缸稱為LL型回路。 在圖2（e）中的兩個獨立電路由前制動器的一半和后制動缸構(gòu)成，前軸的前部和后半軸的形式我們稱之為HH型，這種形式的雙回路制動性能更加穩(wěn)定。 HI，LL，HH的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。如果LL或HH類型在任何循環(huán)中都不起作用，前后制動力的比例將與正常情況下相同，則剩余的總制動力可達(dá)到正常值的約50％。類型3的一次性HI電路，即軸的一半，其余制動力較大，但此時與LL型一樣，后輪在緊急制動時可輕松鎖定。 結(jié)合所選參考車型，考慮到各回路制動效能穩(wěn)定行的情況下，我們選取II型雙回路。 5.5 制動器的其他主要結(jié)構(gòu)元件的選取? 1支承? 參考同類車型，我們采用2個自由度的制動蹄。具有2個自由度的制動蹄具有更簡單的結(jié)構(gòu)，并且制動蹄可以相根據(jù)制動鼓的位置確定本身位置。為了使制動蹄的 工作表面具有與制動鼓的工作表面同心 的支承銷的一個自由度，是為了保證支承能夠自由調(diào)整位置。 2制動鉗 制動鉗一種固定在制動盤上的鑄鐵物，其作用是當(dāng)汽車剎車時，制動鉗夾住制動盤完成制動工作。一般來說制動鉗是由可鍛 鐵KTH370-12或球 墨鑄鐵QT400-18制造，也有用合金制造的，對比同類型車型，這里選取鋁合金壓鑄。 3制動塊? 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接嵌壓在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形。其性能主要取決于他的摩擦因數(shù)和耐高溫性，但其中摩擦因數(shù)不是越高越好，他需要根據(jù)實際的車型來選擇合適的制動塊，目前許多盤式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時的警報裝置，以便及時更換摩擦襯片[8]。這里我們參考同類車型，選取摩擦襯片厚度為10.8mm，摩擦襯片包角為，斜角為的無槽結(jié)構(gòu)摩擦襯片。 5.6 本章小結(jié)? 本章主要分析計算了液壓系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要參數(shù)，包括制動輪缸主缸的直徑d的計算、制動踏板力和踏板行程的計算以及制動管路回路形式的選擇。最后對制動器其他主要結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行了選取，包括支承、制動鉗和制動塊。 17 第6章 系統(tǒng)三維圖及零件二維圖的繪制 6 系統(tǒng)三維圖及零件二維圖的繪制 6.1 CAD軟件簡介 簡單來說，CAD就是利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作的一種軟件。我們可以在電腦上用CAD來對實物模型進(jìn)行改畫，設(shè)計出的二維圖能夠便于我們對實物的理解，整個繪制過程也有效地縮短了設(shè)計周期，提高了我們的工作效率，能夠讓我們更加專注與設(shè)計本身的質(zhì)量。 6.2 主要零件二維圖繪制 下面就是本課題制動系統(tǒng)中一些主要零件圖二維圖的截圖： 后輪制動器 前輪制動器 制動盤 制動主缸 6.3 CATIA軟件簡介 CATIA式一款集合了CAD、CAE、CAM三種技術(shù)的模具制造軟件，可以說CATIA已經(jīng)與我們的生活息息相關(guān)，當(dāng)我們想設(shè)計一件物品時，完全可以優(yōu)先考慮使用CATIA來進(jìn)行建模，通過研究模型的結(jié)構(gòu)特征，然后進(jìn)行尺寸的修改，得出我們想要的正確模型，大大節(jié)省了人力物力其應(yīng)用了參數(shù)化特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以對模具進(jìn)行電腦上的三位分析和設(shè)計，能夠有效的提升產(chǎn)品生產(chǎn)速率，也被廣泛地應(yīng)用于航天技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、電子電器技術(shù)等行業(yè)。 在使用CATIA建模時，我們優(yōu)先選取特征較少的平面進(jìn)行建模。比如，我們可以先畫兩個簡單的圓面或者矩形面，然后再畫需要的引導(dǎo)線，使我們畫出的簡單平面之間形成過渡曲面。 我們可以利用模型的對稱性,使用平移、旋轉(zhuǎn)、鏡像幾何形狀等方法加工模型,這樣可以大大提高我們建模的效率。 建模的技巧有很多，需要我們平時的積累，反復(fù)使用軟件，遇到不懂的及時與他人交流，如此才能更快的熟悉CATIA。 6.4 制動系統(tǒng)三維圖的繪制 下面是我利用CATIA軟件對整個汽車制動系統(tǒng)的三維建模的截圖，如下： 21 第7章 結(jié)論 7 結(jié) 論 綜合以上各章節(jié)，我們了解了整個制動系統(tǒng)具體的工作是怎樣運轉(zhuǎn)的，知道了它的工作原理和作用，并熟悉掌握了二維三維軟件的使用過程。 經(jīng)過計算，確定所選汽車的同步附著系數(shù)、制動器最大制動力矩等參數(shù)，并結(jié)合參考資料，確定制動器的類型，并進(jìn)行一系列分析計算，確定采用液壓制動并設(shè)計出整個液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在計算后也對系統(tǒng)及主要零部件的參數(shù)進(jìn)行了校核，確定符合要求即本次課題是可行的。 在整個設(shè)計過程中，我能夠積極努力的去解決問題，獨立地去完成每一項任務(wù)直至最后整個課題的完成，這整個過程不僅加深了我對汽車尤其是汽車制動這一塊的理解，也鍛煉了我的心態(tài)，更加培養(yǎng)了我獨立、細(xì)心的做事態(tài)度 我相信這是一次人生的寶貴經(jīng)驗，我會記住這次經(jīng)歷，以便在以后的工作過程中警惕自己，相信自己也會變得更加優(yōu)秀！ 22 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 李柏華.汽車防抱死系統(tǒng)（ABS）建模與模糊PID控制研究[D].華南理工大學(xué)，2012 [2] 李平,肖湘平.汽車制動系統(tǒng)性能影響因素的分析[D].工業(yè)技術(shù)，2017 [3] 劉韓光.汽車制動系統(tǒng)的故障診斷[D].工業(yè)技術(shù)，2017 [4] 李義順.汽車制動系統(tǒng)開發(fā)FRACAS研究[D].上海交通大學(xué)，2013 [5] 王安民.電子技術(shù)在汽車制動系統(tǒng)中的運用[M].機(jī)械自動化，2013 [6] 劉成.汽車制動系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化設(shè)計[M].工業(yè)技術(shù)，2015 [7] 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