汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[前盤(pán)后鼓式制動(dòng)器]哈飛賽豹轎車【6張CAD圖紙和畢業(yè)論文全套】

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Automobile brake system is automobile chassis to an important system, it is restricted by the car of the movement of the device. And the brake is brake system directly effect the automobile sport in a restricted key device, is the most important safety car parts. The automobile braking performance directly influence the car driving safety. With the rapid development of the industry and highway traffic density increases day by day, the people to the safety and reliability of the demand is higher and higher, to ensure the safety of the person and vehicles, must be equipped with very reliable car brake system.This manual mainly designed saibao hafei car brake system. 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. Ultimately determine the scheme adopts hydraulic double circuit qianpan hougu type brake. In addition, its still around to brake and brake main cylinder design, calculation of the main parts of parameter selection and brake pipe, the design process of decorate a form, etc.Key words: Braking; Brake drum; Brake disc; Hydroid pressure；Braking cylinder 46第1章 緒 論1.1汽車制動(dòng)系的研究的目的和意義汽車制動(dòng)系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(dòng)的機(jī)構(gòu)，汽車制動(dòng)系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(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好，制動(dòng)系工作可靠的汽車才能充分發(fā)揮其性能。汽車制動(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，重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置，牽引汽車還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。行車制動(dòng)裝置用于使行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在下斷坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定的車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路機(jī)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動(dòng)裝置用于使汽車可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其發(fā)生故障。應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，則可利用其機(jī)械力源（如強(qiáng)力壓縮彈簧）實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車制動(dòng)裝置或駐車制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車必備的，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車制動(dòng)器也可以起到應(yīng)計(jì)制動(dòng)的作用。輔助制動(dòng)裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等的輔助制動(dòng)裝置，可使汽車下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動(dòng)器的負(fù)荷。1.2汽車制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1）制動(dòng)控制系統(tǒng)的歷史 最原始的制動(dòng)控制只是駕駛員操縱一組簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器施加作用力，這時(shí)的車輛的質(zhì)量比較小，速度比較低，機(jī)械制動(dòng)雖已滿足車輛制動(dòng)的需要，但隨著汽車自質(zhì)量的增加，助力裝置對(duì)機(jī)械制動(dòng)器來(lái)說(shuō)已顯得十分必要。這時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)真空助力裝置。1932年生產(chǎn)的質(zhì)量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動(dòng)器，并有制動(dòng)踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過(guò)四根軟索控制真空加力器的鼓式制動(dòng)器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術(shù)的發(fā)展，車輛制動(dòng)有了新的突破，液壓制動(dòng)是繼機(jī)械制動(dòng)后的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了轎車液壓制動(dòng)器?？巳R斯勒的四輪液壓制動(dòng)器于1924年問(wèn)世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動(dòng)技術(shù)。到20世紀(jì)50年代，液壓助力制動(dòng)器才成為現(xiàn)實(shí)。20世紀(jì)80年代后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就就是防抱制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的實(shí)用和推廣。ABS集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體，是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動(dòng)安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計(jì)算機(jī))與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進(jìn)行計(jì)算并與規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。2）制動(dòng)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀當(dāng)考慮基本的制動(dòng)功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經(jīng)濟(jì)的方法。即使增加了防抱制動(dòng)(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動(dòng)系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢(shì)地位。但是就復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術(shù)使基本的制動(dòng)器顯得微不足道。傳統(tǒng)的制動(dòng)控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當(dāng)制動(dòng)踏板踏下時(shí)，主缸就將等量的油液送到通往每個(gè)制動(dòng)器的管路，并通過(guò)一個(gè)比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動(dòng)干預(yù)系統(tǒng)則按照每個(gè)制動(dòng)器的需要時(shí)對(duì)油液壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，車輛防抱制動(dòng)控制系統(tǒng)(ABS)已發(fā)展成為成熟的產(chǎn)品，并在各種車輛上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些產(chǎn)品基本都是基于車輪加、減速門(mén)限及參考滑移率方法設(shè)計(jì)的。方法雖然簡(jiǎn)單實(shí)用，但是其調(diào)試比較困難，不同的車輛需要不同的匹配技術(shù)，在許多不同的道路上加以驗(yàn)證；從理論上來(lái)說(shuō)，整個(gè)控制過(guò)程車輪滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未達(dá)到最佳的制動(dòng)效果?；坡士刂频碾y點(diǎn)在于確定各種路況下的最佳滑移率，另一個(gè)難點(diǎn)是車輛速度的測(cè)量問(wèn)題，它應(yīng)是低成本可靠的技術(shù)，并最終能發(fā)展成為使用的產(chǎn)品。對(duì)以滑移率為目標(biāo)的ABS而言，控制精度并不是十分突出的問(wèn)題，并且達(dá)到高精度的控制也比較困難；因?yàn)槁访婕败囕v運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化很大，多種干擾影響較大，所以重要的問(wèn)題在于控制的穩(wěn)定性，即系統(tǒng)魯棒性，應(yīng)保持在各種條件下不失控。防抱系統(tǒng)要求高可靠性，否則會(huì)導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞。因此，發(fā)展魯棒性的ABS控制系統(tǒng)成為關(guān)鍵。現(xiàn)在，多種魯棒控制系統(tǒng)應(yīng)用到ABS的控制邏輯中來(lái)。除傳統(tǒng)的邏輯門(mén)限方法是以比較為目的外，增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制是常用的魯棒控制系統(tǒng)，是目前所采用的以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制系統(tǒng)。模糊控制法是基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的控制，與系統(tǒng)的模型無(wú)關(guān)，具有很好的魯棒性和控制規(guī)則的靈活性，但調(diào)整控制參數(shù)比較困難，無(wú)理論而言，基本上是靠試湊的方法。然而對(duì)大多數(shù)基于目標(biāo)值的控制而言，控制規(guī)律有一定的規(guī)律。車輪的驅(qū)動(dòng)打滑與制動(dòng)抱死是很類似的問(wèn)題。在汽車起動(dòng)或加速時(shí)，因驅(qū)動(dòng)力過(guò)大而使驅(qū)動(dòng)輪高速旋轉(zhuǎn)、超過(guò)摩擦極限而引起打滑。此時(shí)，車輪同樣不具有足夠的側(cè)向力來(lái)保持車輛的穩(wěn)定，車輪切向力也減少，影響加速性能。由此看出，防止車輪打滑與抱死都是要控制汽車的滑移率，所以在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展了驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)。ABS只有在極端情況下(車輪完全抱死)才會(huì)控制制動(dòng)，在部分制動(dòng)時(shí)，電子制動(dòng)使可控制單個(gè)制動(dòng)缸壓力，因此反應(yīng)時(shí)間縮短，確保在任一瞬間得到正確的制動(dòng)壓力。近幾年電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展為EBS的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。德國(guó)自20世紀(jì)80年代以來(lái)率先發(fā)展了ABS/ASR系統(tǒng)并投入市場(chǎng)，在EBS的研究與發(fā)展過(guò)程中走到了世界的前列。3）制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來(lái)。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西-海斯(K-H)公司在一輛實(shí)驗(yàn)車上安裝了一種電-液(EH)制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動(dòng)器的操作機(jī)理。通過(guò)采用4個(gè)比例閥和電力電子控制裝置，K-H公司的EBM就能考慮到基本制動(dòng)、ABS、牽引力控制、巡航控制制動(dòng)干預(yù)等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器能更加有效地分配基本制動(dòng)力，從而使制動(dòng)距離縮短5%。一種完全無(wú)油液、完全的電路制動(dòng)BBW(Brake-By-Wire)的開(kāi)發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)裝置成為歷史。 4) 全電路制動(dòng)(BBW)BBW是未來(lái)制動(dòng)控制系統(tǒng)的L發(fā)展方向。全電制動(dòng)不同于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)槠鋫鬟f的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間。全電制動(dòng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其主要包含以下部分：(a)電制動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)和液壓制動(dòng)器基本類似，有盤(pán)式和鼓式兩種，作動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)；(b)電制動(dòng)控制單元(ECU)。接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號(hào)，控制制動(dòng)器制動(dòng)；接收駐車制動(dòng)信號(hào)，控制駐車制動(dòng)；接收車輪傳感器信號(hào)，識(shí)別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動(dòng)防滑。由于各種控制系統(tǒng)如衛(wèi)星定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，自動(dòng)變速系統(tǒng)，無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)等的控制系統(tǒng)與制動(dòng)控制系統(tǒng)高度集成，所以ECU還得兼顧這些系統(tǒng)的控制；(c)輪速傳感器。準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)地獲得車輪的速度；(d)線束。給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號(hào)；(e)電源。為整個(gè)電制動(dòng)系統(tǒng)提供能源。與其他系統(tǒng)共用。可以是各種電源，也包括再生能源。從結(jié)構(gòu)上可以看出這種全電路制動(dòng)系統(tǒng)具有其他傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：(a)整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)油箱、制動(dòng)主缸、助力裝置。液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低；(b)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，提高制動(dòng)性能；(c)無(wú)制動(dòng)液，維護(hù)簡(jiǎn)單；(d)系統(tǒng)總成制造、裝配、測(cè)試簡(jiǎn)單快捷，制動(dòng)分總成為模塊化結(jié)構(gòu)；(e)采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好；(f)易于改進(jìn)，稍加改進(jìn)就可以增加各種電控制功能。全電制動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)全新的系統(tǒng)，給制動(dòng)控制系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的變革，為將來(lái)的車輛智能控制提供條件。但是，要想全面推廣，還有不少問(wèn)題需要解決：電制動(dòng)控制系統(tǒng)首先用在混合動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。這種混合制動(dòng)系統(tǒng)是全電制動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡方案。由于兩套制動(dòng)系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問(wèn)題會(huì)逐步得到解決，全電制動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)真正代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以液壓為主的制動(dòng)控制系統(tǒng)。5) 結(jié)論綜上所述，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來(lái)的汽車中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來(lái)。同時(shí)需要各種國(guó)際及國(guó)內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車就會(huì)真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。1.3 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)完成汽車制動(dòng)系統(tǒng)，包括制動(dòng)系統(tǒng)的類型選擇、總體布置形式，制動(dòng)系統(tǒng)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能分析。設(shè)計(jì)要求：（1）各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定和國(guó)家要求、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也要考慮到我的制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)符合現(xiàn)在國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的低成本和高性能的要求。（2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)效能是由在一定的制動(dòng)初速度下及最大踏板力下的制動(dòng)減速器和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)定的。制動(dòng)距離直接影響著汽車的行駛安全性。（3）工作可靠。為此，設(shè)計(jì)兩套系統(tǒng)：行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng)，且它們的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是獨(dú)立的，而行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的30%；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。（4）制動(dòng)效能熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動(dòng)、短時(shí)間的頻繁重復(fù)制動(dòng)，尤其使下長(zhǎng)坡時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，均會(huì)引起制動(dòng)器的溫升過(guò)快，溫度過(guò)高。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動(dòng)鼓、盤(pán)的熱容量，改善其散熱性或采用強(qiáng)制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。（5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)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(fù)制動(dòng)515次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。另外也應(yīng)防止泥沙等進(jìn)入制動(dòng)器摩擦副工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。（6）制動(dòng)時(shí)的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車均不應(yīng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。通過(guò)ABS來(lái)調(diào)節(jié)前后輪的制動(dòng)油壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?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(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；當(dāng)后輪抱死而側(cè)滑甩尾時(shí)，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過(guò)15%時(shí)，會(huì)在制動(dòng)時(shí)發(fā)生汽車跑偏。（7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人機(jī)工程學(xué)要求，即操作儀方便性好，操縱輕便、舒適，減少疲勞。（8）制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)，制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。（9）制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。（10）與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。（11）制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；制動(dòng)系中應(yīng)有必要的安全裝置，在行駛中掛車一旦脫掛，亦應(yīng)有安全裝置驅(qū)使駐車制動(dòng)將其停駐。（12）能全天候使用。氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)，氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。（13）作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間和從放開(kāi)踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間。第2章 制動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定2.1 制動(dòng)系統(tǒng)的分類及作用制動(dòng)系統(tǒng)按功用分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng)。汽車制動(dòng)系至少應(yīng)有前兩套制動(dòng)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(shè)應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)及輔助制動(dòng)系統(tǒng)。行車制動(dòng)系統(tǒng)用于使行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動(dòng)系統(tǒng)使已停駛的汽車駐留在原地不動(dòng)的一套裝置。應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)也叫第二制動(dòng)系統(tǒng)，是在用于行車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生意外故障而失效時(shí)，保證汽車仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車的一套裝置。應(yīng)急系統(tǒng)也不是每車必備的，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車裝置也可起到應(yīng)急制動(dòng)的作用。輔助制動(dòng)系統(tǒng)通常安裝在常行駛于山區(qū)的汽車上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣或者電渦流制動(dòng)等的輔助制動(dòng)裝置，可使汽車下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間而持續(xù)地減低或保持車速，并減輕或解除行車制動(dòng)器的負(fù)荷。 按制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能源分類（1） 人力制動(dòng)系統(tǒng)以駕駛員的肌體作為惟一制動(dòng)能源的制動(dòng)系統(tǒng)。（2） 動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)完全靠由發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢(shì)能進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。（3） 伺服制動(dòng)系統(tǒng)兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。 人力目前仍是國(guó)內(nèi)中低檔車最為適合的制動(dòng)能源，它符合了降低成本同時(shí)又有可靠的性能保證。所以我選擇人力為我的制動(dòng)系統(tǒng)的能源。按照能量的傳輸方式，制動(dòng)系統(tǒng)又可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁式。在行車制動(dòng)系統(tǒng)上我選用液壓式，反應(yīng)迅速，性能好。而在駐車制動(dòng)系統(tǒng)上我選用機(jī)械式，性能穩(wěn)定，故障少。通過(guò)以上的分析，本次設(shè)計(jì)主要圍繞行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)，而應(yīng)急系統(tǒng)為了節(jié)省成本就利用現(xiàn)有的駐車系統(tǒng)來(lái)代替。本次設(shè)計(jì)的汽車使用范圍是在城市內(nèi)行駛，所以不設(shè)計(jì)輔助制動(dòng)系統(tǒng)（如圖2.1所示）。圖2.1 總體布置圖2.2 制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)的確定及計(jì)算在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中需預(yù)先給定的整車參數(shù)有：表2.1 制動(dòng)系統(tǒng)整車參數(shù)整車質(zhì)量空載滿載1420kg1850kg質(zhì)心位置ab1.35m1.25m 質(zhì)心高度空載滿載軸 距0.95m0.85m2.6m 其 他最高車速車輪工作半徑輪 胎同步附著系數(shù)180km/h370mm185/65R14=0.6而對(duì)汽車制動(dòng)性能有重要影響的制動(dòng)系參數(shù)有：制動(dòng)力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩與制動(dòng)器因數(shù)等。2.2.1 制動(dòng)力與制動(dòng)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(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定的。它是制動(dòng)器動(dòng)力分配系數(shù)為b的汽車的實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱b線，與汽車?yán)硐氲那?、后制?dòng)器動(dòng)力分配曲線I線的交點(diǎn)。對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)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(huì)同時(shí)抱死，當(dāng)汽車在不同w植的路面上制動(dòng)時(shí)，可能出現(xiàn)以下3種情況。（1）當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)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(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)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(shí)：制動(dòng)時(shí)前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。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(dòng)時(shí)后輪先抱死的后果十分嚴(yán)重。由于車速高，它不僅會(huì)引起側(cè)滑甩尾甚至?xí)l(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(yán)重，所以現(xiàn)在各類汽車的值都均有增大趨勢(shì)。轎車0.6；貨車0.5。 （2.2）故取=0.62.2.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： （2.3）式中：該車所能遇到的最大附著系數(shù)；q制動(dòng)強(qiáng)度；車輪有效半徑；后軸最大制動(dòng)力矩；G汽車滿載質(zhì)量；L汽車軸距；q=0.66故后軸=1.57Nmm后輪的制動(dòng)力矩為=0.785Nmm前軸= T=0.67/(1-0.67)1.57=3.2Nmm前輪的制動(dòng)力矩為3.2/2=1.6Nmm2.2.4 制動(dòng)器因數(shù)制動(dòng)器因數(shù)定義為在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)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(dòng)器的摩擦力矩； 制動(dòng)盤(pán)或制動(dòng)鼓的作用半徑； 輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開(kāi)力的平均值輸入力。對(duì)于鉗盤(pán)式制動(dòng)器，設(shè)兩側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力均為P，即制動(dòng)盤(pán)在其兩側(cè)的作用半徑上所受的摩擦力為2,此處為盤(pán)與制動(dòng)襯塊餓摩擦系數(shù)，于鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 （2.5）f取0.5得BF=20.5=1對(duì)于鼓式制動(dòng)器，當(dāng)時(shí)，則有 如圖2.2 ，假設(shè)在張力P的作用下，制動(dòng)蹄的摩擦襯片與鼓之間作用力的合力N的B點(diǎn)上。這一法向力引起作用于制動(dòng)蹄襯片上的摩擦力為，為摩擦系數(shù)。a,b,c,h,R及a為結(jié)構(gòu)尺寸。 圖2.2 受力圖對(duì)領(lǐng)題繞支點(diǎn)A的力矩平衡方程，即 （2.6）由上式得到領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為 （2.7）代入?yún)?shù)得：=0.79當(dāng)制動(dòng)鼓逆轉(zhuǎn)時(shí)，上述制動(dòng)蹄則又成為從蹄，這時(shí)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(diǎn)A的力矩平衡方程，即 （2.8）由上式得從蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為 （2.9）代入?yún)?shù)得：=0.48 2.3 本章小結(jié) 本章先選定了要設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)的類型。然后確定了本設(shè)計(jì)的汽車的技術(shù)參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)，計(jì)算出了要設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力、制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩、制動(dòng)器因數(shù)等重要參數(shù)。這些參數(shù)是保證該制動(dòng)系統(tǒng)正常工作的前提。第3章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇簡(jiǎn)單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系，是靠司機(jī)作用于制動(dòng)踏板上或手柄上的力作為制動(dòng)力源而力的傳遞方式，又有機(jī)械式和液壓式。我的駐車制動(dòng)系統(tǒng)為機(jī)械式，行車制動(dòng)系統(tǒng)為液壓式。駐車制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械式為桿系傳力，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，而且性能穩(wěn)定。由駕駛員拉動(dòng)手柄，通過(guò)鋼絲繩傳遞力到后駐車制動(dòng)器，產(chǎn)生駐車效果。行車制動(dòng)系統(tǒng)為液壓式，作用滯后時(shí)間0.2s，工作壓力10MPa。工作原理可用如圖3-1所示的一種簡(jiǎn)單的液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理示意圖來(lái)說(shuō)明。一個(gè)以內(nèi)圓柱面為工作表面的金屬制動(dòng)鼓8固定在車輪輪轂上，隨車輪一同旋轉(zhuǎn)。在固定不動(dòng)的制動(dòng)底板11上有兩個(gè)支承銷12，支承著兩個(gè)弧形制動(dòng)蹄10的下端。制動(dòng)蹄的外圓柱面上裝有摩擦片9。制動(dòng)底板上還還裝有液壓制動(dòng)輪缸6，用油管5與裝在車駕上的液壓制動(dòng)主缸4相連通。主缸活塞3可由駕駛員通過(guò)制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)來(lái)操縱。 制動(dòng)踏板；推桿；制動(dòng)活塞；制動(dòng)主缸；油管；制動(dòng)輪缸；輪缸活塞；制動(dòng)鼓；摩擦片；制動(dòng)蹄；制動(dòng)底板；支承銷；制動(dòng)蹄回位彈簧圖3-1制動(dòng)裝置原理圖工作原理為：駕駛員踩下踏板時(shí)，作用力由活塞推桿2傳給活塞3，活塞就移動(dòng)，克服主缸內(nèi)部的作用力，油液由主缸流出經(jīng)油管5到達(dá)制動(dòng)器的輪缸，使制動(dòng)輪缸活塞推動(dòng)制動(dòng)蹄產(chǎn)生制動(dòng)。鉗盤(pán)式制動(dòng)器原理一樣。為防止空氣進(jìn)入制動(dòng)系油液系統(tǒng)，當(dāng)放松制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)系的油液系統(tǒng)應(yīng)保持一定的剩余壓力（0.5kg/cm）。3.2 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 制動(dòng)輪缸直徑與工作容積前輪制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的設(shè)計(jì)計(jì)算 （3.1）式中：p考慮到制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp12Mp.取p=10Mp根據(jù)轎車使用與維護(hù)手冊(cè)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(gè)輪缸的工作容積 （3.2）式中：一個(gè)輪缸活塞的直徑；n 輪缸活塞的數(shù)目；一個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)的行程： （3.3）取=2mm消除制動(dòng)蹄與制動(dòng)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(dòng)器的變形與制動(dòng)鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。得一個(gè)輪缸的工作容積=3925mm全部輪缸的工作容積 （3.4）式中：m輪缸的數(shù)目；V=2V+2V=22826+23925=13502mm3.2.2 制動(dòng)主缸直徑與工作容積制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積 （3.5）式中：V全部輪缸的總的工作容積；制動(dòng)軟管在掖壓下變形而引起的容積增量；V=13502mm轎車的制動(dòng)主缸的工作容積可取為=1.1V=1.113502=14852.2 mm主缸直徑和活塞行程S （3.6）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。=28mm3.2.3 制動(dòng)踏板力與踏板的行程制動(dòng)踏板力可用下式驗(yàn)算： （3.7）式中：制動(dòng)主缸活塞直徑； 制動(dòng)管路的液壓； 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，=4； h制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率，可取h=0.9。求得：=1710N500N-700N所以需要加裝真空助力器。 （3.8）式中：真空助力比，取4。=1710/4=427.5N500N-700N所以符合要求 （3.9）式中：主缸中推桿與活塞的間隙，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的行程，取2mm 。求得：=128mm150mm，符合設(shè)計(jì)要求。3.3 本章小結(jié) 這一章進(jìn)行了液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)不同的制動(dòng)能源的利弊分析，選用了液壓式作為這套制動(dòng)系統(tǒng)的行車制動(dòng)的能源，又選用了機(jī)械式作為駐車制動(dòng)的能源。然后開(kāi)始了對(duì)液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算包括制動(dòng)輪缸、制動(dòng)主缸、真空助力器、踏板的行程與制動(dòng)踏板力、油管和油管接頭等一些重要元件。第4章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)和計(jì)算汽車制動(dòng)器幾乎均為機(jī)械摩擦式，通過(guò)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)依靠車輪與路面的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)車輪的制動(dòng)力，以使汽車減速或停車。汽車制動(dòng)器按其在汽車上的位置分為車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器。前者安裝在車輪處，并用腳踩制動(dòng)踏板進(jìn)行操縱，故又稱為腳制動(dòng)；后者安裝在傳動(dòng)系的某軸上，并用手拉操縱桿進(jìn)行操縱，故又成為手制動(dòng)。車輪制動(dòng)器一般應(yīng)用于行車制動(dòng)，也有兼用第二制動(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)。4.1 制動(dòng)器方案確定4.1.1鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤(pán)式制動(dòng)器還沒(méi)有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)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(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪鼓上。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦路片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外因柱表面與制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為：（1）領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器汽車倒車時(shí)制動(dòng)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(duì)調(diào)了。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)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(shì)”作用，故又稱為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開(kāi)制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減勢(shì)”作用，故又稱為減勢(shì)蹄?！霸鰟?shì)”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢(shì)”作用使從蹄所受的法向反力減小。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)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(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)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(dòng)器及轎車的后輪制動(dòng)器。（2）雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器若在汽車前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，則稱為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。顯然，當(dāng)汽車倒車時(shí)這種制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動(dòng)器。雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降。這種結(jié)構(gòu)常用于中級(jí)轎車的前輪制動(dòng)器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，前軸的動(dòng)軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反。（3）雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動(dòng)助均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動(dòng)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(dòng)器時(shí)，則需另設(shè)中央制動(dòng)器用于駐車制動(dòng)。（4）單向增力式制動(dòng)器單向增力式制動(dòng)器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷上。由于制動(dòng)時(shí)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(dòng)器。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)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(dòng)器。（5）雙向增力式制動(dòng)器將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換用雙活塞式制動(dòng)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(dòng)器。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。雙向增力式制動(dòng)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(dòng)與駐車制動(dòng)共用的制動(dòng)器，但行車制動(dòng)是由液壓經(jīng)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開(kāi)力進(jìn)行制動(dòng)，而駐車制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過(guò)鋼索拉繩及杠桿等機(jī)械操縱系統(tǒng)進(jìn)行操縱。雙向增力式制動(dòng)器也廣泛用作汽車的中央制動(dòng)器，因?yàn)轳v車制動(dòng)要求制動(dòng)器正向、反向的制動(dòng)效能都很高，而且駐車制動(dòng)若不用于應(yīng)急制動(dòng)時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問(wèn)題并不突出。但由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題使它在制動(dòng)過(guò)程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤(pán)式制動(dòng)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(dòng)負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動(dòng)。所以本次設(shè)計(jì)最終采用的是雙向曾力式制動(dòng)器。4.1.2盤(pán)式制動(dòng)器盤(pán)式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式兩大類。（1）鉗盤(pán)式鉗盤(pán)式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤(pán)式制動(dòng)器、浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器等。定鉗盤(pán)式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤(pán)與車輪相聯(lián)并在制動(dòng)鉗體開(kāi)口槽中旋轉(zhuǎn)。具有下列優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)其他滑動(dòng)件，易于保證制動(dòng)鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式制動(dòng)器到盤(pán)式制動(dòng)器的改革；能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系的要求。浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤(pán)的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性?。怀杀镜?；浮動(dòng)鉗的制動(dòng)塊可兼用于駐車制動(dòng)。（2）全盤(pán)式在全盤(pán)式制動(dòng)器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓形盤(pán)，制動(dòng)時(shí)各盤(pán)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(dòng)器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)沒(méi)有浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器廣泛。通過(guò)對(duì)盤(pán)式、鼓式制動(dòng)器的分析比較可以得出盤(pán)式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器比較有如下均一些突出優(yōu)點(diǎn):（1）制動(dòng)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(duì)摩擦系數(shù)的要求可以放寬，因而對(duì)制動(dòng)時(shí)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(shí)均能保證制動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性。（2）盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，汽車減速度與制動(dòng)管路壓力是線性關(guān)系，而鼓式制動(dòng)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(dòng)盤(pán)的通風(fēng)冷卻較好，帶通風(fēng)孔的制動(dòng)盤(pán)的散熱效果尤佳，故熱穩(wěn)定性好，制動(dòng)時(shí)所需踏板力也較小。（5）車速對(duì)踏板力的影響較小。綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定本次設(shè)計(jì)采用前盤(pán)后鼓式。前盤(pán)選用浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器，后鼓采用雙向曾力式制動(dòng)器。4.2 鼓、盤(pán)式制動(dòng)器的主要參數(shù)的確定4.2.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù)1結(jié)構(gòu)參數(shù)(1)制動(dòng)鼓直徑D或半徑R當(dāng)輸入力P一定時(shí)，制動(dòng)鼓的直徑越大，則制動(dòng)力矩就越大，且使制動(dòng)器的散熱性能越好。但直徑D的尺寸受到輪輞直徑的限制，而且D的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增加，使汽車的非懸掛質(zhì)量增加，不利于汽車的平順性。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)有一定的間隙，此間隙一般不應(yīng)小于20mm30mm，以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過(guò)熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動(dòng)鼓D的尺寸。另外，制動(dòng)鼓直徑D與輪輞直徑之比的一般范圍為；轎車 =0.640.74貨車 =0.700.83轎車制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小125mm150mm 。綜上取得制動(dòng)鼓內(nèi)徑D=220mm ，輪輞直徑=350mm 。制動(dòng)鼓外徑269mm。（2）制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角b及寬度b如圖41所示，包角b通常在b=范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角b=時(shí)磨損最小，制動(dòng)鼓的溫度也最低，而制動(dòng)效能則最高。再減小b雖有利于散熱，但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損。包角b也不宜大于，因?yàn)檫^(guò)大不僅不利于散熱，而且易使制動(dòng)作用不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。選取b=。摩擦襯片寬度b較大可以降低單位壓力、減少磨損，但b的尺寸過(guò)大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使其單位壓力不超過(guò)2.5MPa的條件來(lái)選擇襯片寬度b的。選取b=45mm 。（3）摩擦襯片起始角摩擦襯片起始角通常為了適應(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，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。取圖4.1 制動(dòng)蹄摩擦襯片參數(shù)（4）張開(kāi)力的作用線至制動(dòng)器中線的距離a 在滿足制動(dòng)輪缸或凸輪能布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離a盡可能地大，以提高其制動(dòng)效能。a=0.8R左右，求得a=99.6mm 。（5）制動(dòng)蹄支削中心的坐標(biāo)位置k與c制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸k應(yīng)盡可能地小，以使尺寸c盡可能地大，初步設(shè)計(jì)可取c=0.8R左右，取c=99.6mm 。2摩擦片摩擦系數(shù)選擇摩擦片時(shí)，不僅要希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其穩(wěn)定性好。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(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.30.5，少數(shù)可達(dá)到0.7。一般來(lái)說(shuō)，摩擦系數(shù)愈高的材料，起耐磨性愈差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)，并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。選取f=0.3。4.2.2 盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定1.制動(dòng)盤(pán)直徑D制動(dòng)盤(pán)直徑D希望盡量大些，這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得以增大，就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力，降低摩擦襯快的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤(pán)直徑D受輪輞直徑的限制。通常，制動(dòng)盤(pán)的直徑D選擇為輪輞直徑的70%79%。所以求得制動(dòng)盤(pán)直徑D=256mm 。2.制動(dòng)盤(pán)厚度h制動(dòng)盤(pán)厚度直接影響制動(dòng)盤(pán)質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤(pán)厚度應(yīng)取小些；為了降低制動(dòng)時(shí)的溫升，制動(dòng)盤(pán)厚度不宜過(guò)小。通常，實(shí)心制動(dòng)盤(pán)厚度可取為10 mm20 mm；只有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤(pán)的兩丁作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤(pán)的厚度取為20 mm50 mm，但多采用20 mm30 mm。 取h=20mm 。3.摩擦襯塊內(nèi)半徑與外半徑推薦摩擦襯塊的外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時(shí)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(huì)不均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。4.摩擦襯塊厚度與摩擦面積摩擦襯塊厚度取14mm,推薦根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在1.6kg/3.5 kg/內(nèi)選取。摩擦面積取76cm。4.3 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.3.1 制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律及徑向變形規(guī)律由前面的分析可知，制動(dòng)器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對(duì)制動(dòng)蹄因數(shù)BF有很大影響。掌握制動(dòng)蹄摩擦面上的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動(dòng)器因數(shù)。但用分析方法精確計(jì)算沿蹄片長(zhǎng)度方向上的壓力分布規(guī)律比較困難，因?yàn)槌四Σ烈r片有彈性變形外，制動(dòng)蹄、制動(dòng)鼓以及支承也會(huì)有彈性變形，但與摩擦襯片的變形量相比，則相對(duì)很小。故在通常的近似計(jì)算中只考慮襯片徑向變形的影響，其他零件變形的影響較小，可忽略不計(jì)。即通常作以下一些假定。（1） 制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄為絕對(duì)剛性體；（2） 在外力作用下，變形僅發(fā)生在摩擦襯片上；（3） 壓力與變形符合虎克定律?？筛鶕?jù)圖4-2來(lái)分析計(jì)算具有一個(gè)自由度的增勢(shì)蹄摩擦襯片的徑向變形規(guī)律和壓力分布規(guī)律。此時(shí)摩擦襯片在張開(kāi)力和摩擦力的作用下，繞支承銷中心轉(zhuǎn)動(dòng)dg角。摩擦襯片表面任意點(diǎn)沿制動(dòng)蹄轉(zhuǎn)動(dòng)的切線方向餓變形即為線段，其徑向變形分量是線段在半徑延長(zhǎng)線上的投影，即線段。由于dg角很小，可以認(rèn)為=90則所求的摩擦襯片的徑向變形為 （4.1）圖4.2摩擦襯片的徑向變形規(guī)律和壓力分布考慮到，則由等腰三角形可知 （4.2）代入上式，得摩擦襯片的徑向變形和壓力分別為 （4.3）通過(guò)上式可看出摩擦片的徑向變形和壓力都是關(guān)于張開(kāi)角a的正弦函數(shù)。4.3.2 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩在計(jì)算鼓式制動(dòng)器時(shí)，必須建立制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩之間的關(guān)系。增勢(shì)蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩可表達(dá)如下： （4.4）式中：摩擦系數(shù)（前面以選擇0.3）； 單元法向力的合力；摩擦力的作用半徑。如圖4-3求得力與張開(kāi)力的關(guān)系式，寫(xiě)出制動(dòng)蹄上力的平衡力方程式： （4.5）圖4.3 制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的壓緊力關(guān)系式中：支承反力在軸上的投影； 軸與力的作用線之間的夾角。對(duì)式（4.5）求解，得 （4.6）將式（4.6）代入（4.4），得增勢(shì)蹄的制動(dòng)力矩為 = （4.7）所以增勢(shì)蹄的力矩是關(guān)于的直線函數(shù)。對(duì)于減勢(shì)蹄同上。4.3.3 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)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(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)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(dòng)過(guò)程，是將其機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)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(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 （4.8） （4.9）式中：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)，； ：汽車總質(zhì)量； ，：汽車制動(dòng)初速度與終速度，/；計(jì)算時(shí)轎車取27.8/； ：制動(dòng)時(shí)間，；按下式計(jì)算 t=27.8/6=4.6 ：制動(dòng)減速度， 0.6106； ，：前、后制動(dòng)器襯片的摩擦面積；=7600mm,質(zhì)量在1.52.5/t的轎車摩擦襯片面積在200-300cm,故取=30000mm ：制動(dòng)力分配系數(shù)。則 =5.7轎車盤(pán)式制動(dòng)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(dòng)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(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)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(lái)衡量： （4.10）式中：汽車總質(zhì)量 ：車輪制動(dòng)器各制動(dòng)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。4.3.4 制動(dòng)器熱容量和溫升的核算制動(dòng)器熱容量和溫升是否滿足下列條件： （4.11）式中：各制動(dòng)鼓（盤(pán)）的總質(zhì)量； 與各制動(dòng)鼓（盤(pán)）相連的受熱金屬件（如輪轂、輪輻、輪輞、制動(dòng)鉗體等）的總質(zhì)量； 制動(dòng)鼓（盤(pán)）材料的比熱容，對(duì)鑄鐵c=482，對(duì)鋁合金c=880； 與制動(dòng)鼓（盤(pán)）相連的受熱金屬件的比熱容； 制動(dòng)鼓（盤(pán)）的溫升（一次=30km/h到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過(guò)15）； L滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，由于制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后制動(dòng)力的分配比率給前、后制動(dòng)器，即 （4.12）式中：滿載汽車總質(zhì)量； 汽車制動(dòng)時(shí)的初速度，可取=； b汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。式中的=5kg, =20kg.將其他已知的參數(shù)代入式（4-8）得：前輪鉗盤(pán)式制動(dòng)器和后鼓式制動(dòng)器的熱容量和溫升都滿足。4.3.5 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖4-4若襯塊表面與制動(dòng)盤(pán)接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 圖4.4 盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖式中：摩擦系數(shù)； 單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力； 作用半徑。對(duì)于常見(jiàn)的扇形摩擦襯塊，其徑向尺寸不大了，R為平均半徑或有效半徑已足夠精確。平均半徑為 （4.13）式中；扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。所以盤(pán)式制動(dòng)器的力矩方程為：，是關(guān)于活塞給予制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力的一個(gè)直線函數(shù)。根據(jù)圖4.4，在任一單元面積上的摩擦力對(duì)盤(pán)中心的力矩為，式中q為襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤(pán)上的制動(dòng)力矩為 （4.14）單側(cè)襯塊給予制動(dòng)盤(pán)的總摩擦力為 （4.15）得有效半徑為 （4.16）令，則有 （4.17）因，故當(dāng)。但當(dāng)m過(guò)小即扇形的徑向?qū)挾冗^(guò)大時(shí)，襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計(jì)算方法失效。4.3.6駐車制動(dòng)計(jì)算汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力簡(jiǎn)圖如圖4-5由該圖得出汽車上坡停駐時(shí)的后軸附著力為 （4.18）同樣求出汽車下頗停駐的后軸車輪的附著力為 （4.19）根據(jù)后軸車輪附著力與后輪駐車制動(dòng)的制動(dòng)力相等的條件可求得汽車在上坡路和下坡路上停駐的坡度極限傾角，即由 （4.20）求得汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 （4.21）代入汽車參數(shù)，求得23.22汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 （4.22）代入汽車參數(shù)，求得16.83 一般要求各類汽車的最大停駐坡度不應(yīng)小于16%20%