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1、 I 摘 要 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(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) ,它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)健裝置，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(dòng)系統(tǒng)。 本說明書主要 設(shè)計(jì)了 哈飛賽豹 轎車制動(dòng)系統(tǒng)。首先介紹了 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、分類，并通過對鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的結(jié) 構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)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(dòng)器。除此之
2、外，它還對 前后制動(dòng)器、制動(dòng)主缸進(jìn)行 設(shè)計(jì)計(jì)算，主要部件的參數(shù)選擇及制動(dòng)管路布置形式等的設(shè)計(jì)過程。 關(guān)鍵字： 制動(dòng)；鼓式制動(dòng)器；盤式制動(dòng)器；液壓 ； 制動(dòng)主缸 is be is to an it is by of of is in a is of by to of is to of be to of In its to of of of a 1 目 錄 摘 要 . I . 錄 . 1 第 1 章 緒 論 . 3 車制動(dòng)系的研究的目的和意義 . 3 車制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 3 車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 7 第 2 章 制動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定 . 9 動(dòng)系統(tǒng)的分類及作用 . 9 動(dòng)系統(tǒng)
3、的主要參數(shù)的確定及計(jì)算 . 10 動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) . 10 步附著系數(shù) . 11 動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 . 11 動(dòng)器因數(shù) . 12 章小結(jié) . 13 第 3 章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 14 動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 . 14 壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 15 動(dòng)輪缸直徑與工作容積 . 15 動(dòng)主缸直徑與工作容積 . 16 動(dòng)踏板力與踏板的行程 . 16 章小結(jié) . 17 第 4 章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)和計(jì)算 . 18 動(dòng)器方案確定 . 18 式制動(dòng)器 . 18 式制動(dòng)器 . 20 、盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)的確定 . 21 式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù) . 21 式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 . 22
4、動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 23 動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律及徑向變形規(guī)律 . 23 動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 . 24 擦襯塊的磨損特性計(jì)算 . 25 動(dòng)器熱容量和溫升的核算 . 27 式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 . 28 車制動(dòng)計(jì)算 . 29 2 動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 30 動(dòng)鼓 . 30 動(dòng)蹄 . 31 動(dòng)底板 . 32 動(dòng)蹄的支承 . 32 動(dòng)輪缸 . 32 動(dòng)盤 . 32 動(dòng)鉗 . 33 動(dòng)塊 . 33 擦材料 . 33 動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及響應(yīng)機(jī)構(gòu) . 33 章 小結(jié) . 34 結(jié) 論 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 致 謝 . 37 附 錄 . 38 3 第 1 章 緒 論 車制動(dòng)系的 研究
5、 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
6、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
7、動(dòng)裝置，可使汽車下長坡時(shí)長時(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。 車制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 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，助力裝置對機(jī)械制動(dòng)器來說已顯得十分必要。這時(shí)，開始出現(xiàn)真空助力裝置。 1932 年生產(chǎn)的質(zhì)量為 2860凱迪拉克 四輪采用直徑 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 車，該車采用通過四根軟索控制真空加力器的鼓式制動(dòng)器。 4 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及汽
8、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。 萊斯勒的四輪液壓制動(dòng)器于 1924 年問世。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) (實(shí)用和推廣。 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
9、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) (能后，傳統(tǒng)的 “油液制動(dòng)系統(tǒng) ”仍然占有優(yōu)勢地位。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，并通過一個(gè)比例閥使前后平衡。而其他一種制動(dòng)干預(yù)系統(tǒng)則按照每個(gè)制動(dòng)器的需要時(shí)對油液壓力進(jìn)行調(diào)
10、節(jié)。 目前，車輛防抱制動(dòng)控制系統(tǒng) (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、減速門限及參考滑移率方法設(shè)計(jì)的。方法雖然簡單實(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；從理論上來說，整個(gè)控制過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。 滑移率控制的難點(diǎn)在于確定各種路況下的最佳滑移率，另一個(gè)難點(diǎn)是車輛速度的測量問題，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。對以滑移率為目標(biāo)的 言，控制精度并不是十分突出的問題，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
11、較大，所以重要的問題在于控制的穩(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 制系統(tǒng)成為關(guān)鍵?，F(xiàn)在，多種魯棒控制系統(tǒng)應(yīng)用到控制邏輯中來。除傳統(tǒng)的 邏輯門限方法是以比較為目的外，增益調(diào)度 制、 5 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，無理論而言，基本上是靠試湊的方法。然而對大多數(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)抱死是很類似的問題。在
12、汽車起動(dòng)或加速時(shí)，因驅(qū)動(dòng)力過大而使驅(qū)動(dòng)輪高速旋轉(zhuǎn)、超過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 基礎(chǔ)上發(fā)展了驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng) ( 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 發(fā)展帶來了機(jī)遇。德國自 20世紀(jì) 80 年代以來率先發(fā)展了 統(tǒng)并投入市場，在 研究與發(fā)展過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， 經(jīng)成為歐美 和
13、日本等發(fā)達(dá)國家汽車的標(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。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 司在一輛實(shí)驗(yàn)車上安裝了一種電 動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動(dòng)器的操作機(jī)理。通過采用 4 個(gè)比例閥和電力電子控制裝置， 司的 能考慮到基本制動(dòng)、 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。 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
14、 5%。一種完全無油液、完全的電路制動(dòng) 開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)裝置成為歷史。 4) 全電路制動(dòng) (未來制動(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，有盤式和鼓式兩種，作動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)； 6 (b)電制動(dòng)控制單元 (接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號，控制制動(dòng)器制動(dòng)；接收駐車制動(dòng)信號，控制駐車制動(dòng)；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、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)
15、，自動(dòng)變速系統(tǒng)，無級轉(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 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； (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?？梢允歉鞣N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)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)： (a)整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，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)無制動(dòng)液，維護(hù)簡單； (d)系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，
16、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)帶來了巨大的變革，為將來的車輛智能控制提供條件。但是，要想全面推廣，還有不少問題需要解決： 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)
17、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)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子 7 控制系統(tǒng)，未來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)，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
18、應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來。同時(shí)需要各種國際及國內(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。 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)書的規(guī)定和國家要求、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(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)來評定的。制動(dòng)
19、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)，尤其使下長坡時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，均會(huì)引起制動(dòng)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(dòng)鼓、盤的熱容量，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
20、后，會(huì)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(fù)制動(dòng)5 15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 調(diào)節(jié)前后輪的制動(dòng)油壓來實(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
21、輪的制動(dòng)力矩差值超過 15%時(shí)，會(huì) 8 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，制造成本低；對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
22、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 踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間。 9 第 2 章 制動(dòng)系統(tǒng) 總體方案的確定 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
23、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，可使汽車下長坡時(shí)長時(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)
24、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)來代替。本次設(shè)計(jì)的汽車使用 范圍是 在城市內(nèi)行駛
25、， 所以不設(shè)計(jì)輔助制動(dòng)系統(tǒng)（如圖 示）。 10 圖 體布置圖 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 動(dòng)系統(tǒng)整車參數(shù) 整車質(zhì)量 空載 滿載 1420850心位置 a b 心高度 空載 滿載 軸 距 他 最高車速 車輪工作半徑 輪 胎 同步附著系數(shù) 180km/h 37085/65 =對汽車制動(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。 動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 根據(jù)公式： （ 得： 11 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 的汽車的實(shí)際
26、前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分 配線，簡稱 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)0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 植的路面上制動(dòng)時(shí)，可能出現(xiàn)以下 3種情況。 （ 1）當(dāng)0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)0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)0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
27、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0值都均有增大趨勢。轎車0 車0 20 （ 故取0= 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： eg )( 1m a （ 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； 12 q= )( 0 = ( =后軸= =10 輪的制動(dòng)力矩 為 2/ =10 軸= = 10 =10 輪的制動(dòng)力矩為 10 /2=10 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)盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即
28、 式中：制動(dòng)器的摩擦力矩； R 制動(dòng) 盤或制動(dòng)鼓的作用半徑； P 輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開力的平均值輸入力。 對于鉗盤式制動(dòng)器，設(shè)兩側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力均為 P，即制動(dòng)盤在其兩側(cè)的作用半徑上所受的摩擦力為 2f P ,此處 f 為盤與制動(dòng)襯塊餓摩擦系數(shù)，于鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 2 （ f 取 對于鼓式制動(dòng)器，當(dāng)12P P P時(shí)，則有 12 B F B F如圖 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 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 f 為摩擦系數(shù)。a,b,c,h,為結(jié)構(gòu)尺寸。 13 圖 力圖 對領(lǐng)題繞支點(diǎn) 0P h N f c N b
29、（ 由上式得到領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為 11TN f h （ 代入?yún)?shù)得：1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 方向相反，用上述分析方法，同樣可得出從蹄繞支點(diǎn) 0P h N f c N b （ 由上式得從蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為 21TN f h （ 代入?yún)?shù)得：2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。 14 第 3 章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 簡單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系
30、，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)簡單，造價(jià)低廉，而且性能穩(wěn)定。由駕駛員拉動(dòng)手柄，通過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 作壓力 10作原理可用如圖 3示的一種簡單的液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理示意圖來說明。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
31、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可由駕駛員通過制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)來操縱。 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 15 一定的剩余壓力（ 。 壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)輪缸直
32、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 2（ 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=812 p=10據(jù) 轎車使用與維護(hù)手冊得 P=19625N 6 2 520據(jù) 因此輪缸直徑為 50 一個(gè)輪缸的工作容積 24 （ 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： 4321 （ 取 =2 消除制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。 2 由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。 3 ， 4 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 112 3925全部輪缸的工作容積 16 （ 式中： m 輪缸
33、的數(shù)目； V=2 2826+2 3925=13502動(dòng)主缸直徑與工作容積 制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積 （ 式中： V 全部輪缸的總的工作容積； V 制動(dòng)軟管在掖壓下變形而引起的容積增量； V=13502車的制動(dòng)主缸的工作容積 可取為13502=14852.2 缸直徑4（ 一般 )m= 4根據(jù) 準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取 ,因此主缸直徑為 28 ms=8 制動(dòng)踏板力與踏板的行程 制動(dòng)踏板力 2 114d p i （ 式中：制動(dòng)主缸活塞直徑； p 制動(dòng)管路的液壓； 17 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，21r =4； 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率，可取 = 求得： 662 710N 500以需要加裝真空助力器。 p / （ 式中： I ：真空助力比，取 4。 /1710/4=500以符合要求 )( 21
捷達(dá)轎車前盤后鼓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
