轎車盤式制動系統(tǒng)設(shè)計含開題及4張CAD圖

轎車盤式制動系統(tǒng)設(shè)計含開題及4張CAD圖,轎車,制動,系統(tǒng),設(shè)計,開題,cad XX XX文設(shè)計（論文）開題報告 論文題目：轎車盤式制動器設(shè)計 專 業(yè)：XX 指導(dǎo)教師：XX 學(xué)生姓名：XX 學(xué) 號：XX 畢業(yè)時間：20XX年6月 XXX 一、選題依據(jù)（目的、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、學(xué)術(shù)準備情況、研究思路及方法） 1、目的、意義 汽車是現(xiàn)在交通工具中用的最多、最普遍、也是運用最方便的交通工具。汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤上一個重要系統(tǒng)，它是制約汽車運動的裝置，而制動器又是制動系統(tǒng)中直接作用汽車運動的一個關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全部件。 隨著車輛技術(shù)的進步和汽車行駛速度的提高，車輛制動器在車輛的安全方面表現(xiàn)得越來越明顯。目前汽車制動器主要分為鼓式和盤式兩種，按照制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置，用工作時產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達到車輛制動減速，或直至停車的目的。鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。其剎車鼓的設(shè)計1902年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用。然而隨著汽車速度的提高和對制動性能的要求越來越高，現(xiàn)代乘用車的車輪除了使用鋁合金車圈來降低運行溫度外，還傾向于采用綜合性能較好的盤式制動器。盤式制動器逐漸開始取代了鼓式制動器在汽車上應(yīng)用。 因此設(shè)計一個性能穩(wěn)定同時安全可靠地盤式制動器很重要，并且通過盤式制動器設(shè)計計算，有助于初步掌握汽車新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計的方法，培養(yǎng)了汽車零部件的設(shè)計能力，提高了綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力，具有十分重要的意義。 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外汽車研發(fā)機構(gòu)經(jīng)過多年的研究和試驗，氣壓盤式制動器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動器，并將其廣泛使用在新型的載重汽車上。現(xiàn)在一些歐洲汽車公司制造的汽車上，均已開始大量使用氣壓盤式制動器。目前關(guān)于汽車制動的研究主要集中在制動控制方面，今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達國家汽車的標準設(shè)備。而且為了降低自重和經(jīng)營成本，盤式制動器不僅用于主車的前后橋上，也裝配于掛車車橋。2000年，國外裝配盤式制動器的車橋已占到了所有車橋總成的一半以上。盤式制動器經(jīng)過這幾年的不斷開發(fā)，不斷改進，發(fā)展非常迅猛。自從戴—克裝有Schmitz公司制造的22．5英寸盤式制動器以來，各公司都開發(fā)出自己的系列產(chǎn)品。世界著名的Wabco制動器制造公司為掛車已經(jīng)開發(fā)出第二代19．5英寸盤式制動器PAN 19-1。該盤式制動器在保證功能和質(zhì)量的前提下，對自重進行了優(yōu)化，據(jù)說，與裝有22．5英寸的標準制動器的車橋相比，重量差達48kg。Wabco的PAN 19-1盤式制動器不僅被SAF公司開發(fā)的SKRB9019掛午橋采用，也被Trenkamp+Gehle公司的Protec 2掛車橋采用。Haldex公司現(xiàn)已開發(fā)出了17.5英寸、19.5英寸和22．5英寸三種規(guī)格的盤式制動器， 以滿足市場的各種需求。為民提高質(zhì)量和降低自重，公司對產(chǎn)品作了一些改動，特別在重量上進行了優(yōu)化處理。Haldex公司22.5英寸盤式制動器DB20也被SAF安裝在9t級掛車橋SKRB9022上，奔馳公司的TE 5掛車橋也安裝了Haldex公司的制動鉗。BPW還與Knorr公司合作，研制出一種新的盤式制動器，在這種盤式制動器上，固定制動鉗是從側(cè)面用螺栓連接，改變了一貫軸向用螺栓連接的方式。固定制動鉗螺栓采用全長螺紋。該盤式制動器重量減輕8～10kg。另外電子技術(shù)也進入了車橋總成。在裝有盤式制動器的車橋上，為了防止貨車因盤式制動器磨損引發(fā)制動失靈，德國BPW公司還開發(fā)了稱為“E—Base—軸(橋)”的一種電子報警系統(tǒng)。該小盒子它收集如輪胎氣壓，摩擦片磨損、制動溫度等一些參數(shù)，然后傳送給駕駛員或運輸公司，可監(jiān)視制動摩擦片的磨損情況。一旦發(fā)現(xiàn)制動摩擦片需要送維修站處理時，它可立即告知。該裝置可在無電源時工作，可安裝在掛車以外的任何地方，并與監(jiān)視制動摩擦片的傳感器連線，以黃、紅報警燈顯示制動摩擦片損壞程度。“E—Base—軸(橋)”還可與牽引車的CAN-Bus系統(tǒng)通過一個簡單的接口對接。另外，Knorr和Schmitz Cargoboll公司合作開發(fā)了一種鞍式掛車用的電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)(ESP)。當橋的一側(cè)負荷減輕，使用ABS時可能引發(fā)翻車。為了防止此類事故發(fā)生，利用該系統(tǒng)就能極早測出車輪打滑，并能預(yù)防控制另一側(cè)的車輪制動。測出、計算到控制過程在0.4秒鐘內(nèi)就能完成，極大地防止了汽車側(cè)翻，從而提高了制動器的其它功能。制動器的核心部件是中央控制和調(diào)節(jié)模塊。這個模塊擁有掛車制動的所有功能如ALS、ABS和向CAN—Bus發(fā)送信號。該系統(tǒng)已安裝在Rotos橋中。奔馳和BPW公司已推出了樣品。 因為發(fā)達國家的汽車工業(yè)水平要比國內(nèi)領(lǐng)先20年左右，所以國內(nèi)制動器實驗技術(shù)也就相對的落后了。但隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術(shù)的進入，以及對國外先進技術(shù)的消化吸收和自護創(chuàng)新，我國的制動器實驗技術(shù)也去的了巨大的進步，特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性，滿足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。 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，即前輪盤式制動，后車輪鼓式制動。因汽車在制動過程中，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。但隨著高速公路等級的提高，前后輪都用盤式制動器是趨勢。 3、學(xué)術(shù)準備情況 已查閱相關(guān)論文期刊： 《汽車設(shè)計》 劉惟信 清華大學(xué)出版社 2001.7 《汽車構(gòu)造》第二版 陳家瑞 機械工業(yè)出版社 2005.1 《汽車底盤構(gòu)造與維修》 董寶承 機械工業(yè)出版社 2005.9 《簡明材料力學(xué)》 劉鴻文 高等教育出版社 1997：254~259 從中得知盤式制動器存在著磨損快、使用壽命低、難以完全防止塵污和銹蝕等缺點，本次設(shè)計從這些缺點出發(fā)，進行改進。 4、本選題研究思路及方法 本文對盤式制動器抗衰退性進行了分析和討論，因為制動盤的面積大，制動效能受摩擦系數(shù)的影響較小，浸水后效能降低較少，所以盤式制動器有抗機械衰退、摩擦材料性能衰退、熱制動衰退、水衰退等?，F(xiàn)在有些盤式制動器內(nèi)部開了小孔，這樣就進一步加快散熱，并且減輕了盤式制動器的質(zhì)量。 二、論文結(jié)構(gòu)框架 1、論文提綱 轎車盤式制動器設(shè)計 摘要 汽車制動系統(tǒng)是汽車最重要的主動安全系統(tǒng)，制動器則是制動系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其性能好壞直接影響汽車的安全。盤式制動器作為鼓式制動器的替代產(chǎn)品，具有熱穩(wěn)定性好、反應(yīng)靈敏等優(yōu)勢，但是盤式制動器本身也存在一些問題，并且鼓式制動器存在的一些問題，雖然盤式制動器有一定程度改善，但并未得到完全解決，如熱衰退、制動噪聲等。 本文開篇闡明了盤式制動器發(fā)展與現(xiàn)狀，然后是設(shè)計的背景，性質(zhì)及任務(wù)。通過對轎車盤式制動器的深入學(xué)習和設(shè)計實踐，主要是對轎車盤式制動器的零部件結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計計算，更好地學(xué)習并掌握盤式制動器的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計計算的相關(guān)知識和方法。介紹了盤式制動器的各種類型，性能等，分析了盤式制動器和摩擦襯片的特性。 關(guān)鍵詞：盤式制動器;　設(shè)計;性能分析；摩擦襯片 目錄 摘要 Abstract 第1章 緒論 1.1 制動系統(tǒng)設(shè)計的意義 1.2 制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 1.3 本次制動系統(tǒng)應(yīng)達到的目標 1.4 各種盤式制動器的特點 1.5 盤式制動器發(fā)展方向 1.6 制動器材料的選擇 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 2.2 制動驅(qū)動機構(gòu)的機構(gòu)形式選擇 2.3 液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇 2.4 液壓制動主缸的設(shè)計方案 第3章 盤式制動器概述 3.1盤式制動器原理及特點 3.2 盤式制動器的主要元件 3.3 盤式制動器操縱機構(gòu) 第4章 制動系統(tǒng)設(shè)計計算 4.1 制動系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 4.2 制動器有關(guān)計算 4.3 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 第5章 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 5.1 前輪制動輪缸直徑 的確定 5.2 制動主缸直徑的確定 5.3 制動踏板力 和制動踏板工作行程 第6章 制動性能分析 6.1 制動性能評價指標 6.2 制動效能 6.3 制動效能的恒定性 6.4 制動時汽車方向的穩(wěn)定性 6.5 制動器制動力分配曲線分析 6.6 制動減速度和制動距離 6.7 摩擦襯塊的磨損特性計算 第7章 總結(jié) 致謝 2、參考文獻 三、論文寫作安排 第1周：以論文題目為核心，收集相關(guān)資料。 第2周：對已搜集好的資料進行整理，分析論文的可行性、實際性，進行開題報告。 第3周：確定制動器的型式、結(jié)構(gòu)、傳動比。 第4周：典型零部件的設(shè)計及計算，校核。 第5-6周：結(jié)構(gòu)分析設(shè)計，繪制CAD總圖。 第7-10周：編制、撰寫設(shè)計說明書。 第11-13周：修改說明書及設(shè)計圖紙，準備答辯。 四、審核意見 指導(dǎo)教師意見： 1、通過 2、完善后通過 3、未通過 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 系部（專業(yè)）意見： 1、通過 2、完善后通過 3、未通過 負責人（簽字） 年 月 日 7 8 ,,,轎車盤式制動系統(tǒng)設(shè)計,,,,,,,,,,目 錄 CONTENTS,,,,2,,3,目 錄,緒論,,選題背景,研究思路及方法,設(shè)計流程,總結(jié),致謝,,,,,緒論,隨著汽車速度的提高和對制動性能的要求越來越高，盤式制動器現(xiàn)已逐步取代了鼓式制動器在汽車上的應(yīng)用，因此設(shè)計一個性能穩(wěn)定同時又安全可靠的盤式制動器非常重要。通過查閱相關(guān)資料得知，現(xiàn)如今的盤式制動器存在著磨損快、使用壽命低等缺點，本次設(shè)計就從這些缺點出發(fā)，將盤式制動器與鼓式制動器進行對比，找出其優(yōu)缺點，并對制動盤、制動塊等材料進行選擇，設(shè)計出一個安全可靠又經(jīng)濟實惠的制動器，最后分析其制動性能是否達到預(yù)期的要求。,,4,目 錄,緒論,,選題背景,研究思路及方法,設(shè)計流程,總結(jié),致謝,,,選題背景,國外汽車研發(fā)機構(gòu)經(jīng)過多年的研究和試驗，盤式制動器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動器，并將其廣泛使用在新型的載重汽車上?，F(xiàn)在一些歐洲汽車公司制造的汽車上，均已開始大量使用氣壓盤式制動器。國內(nèi)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，即前輪盤式制動，后車輪鼓式制動。,,5,目 錄,緒論,,選題背景,研究思路及方法,設(shè)計流程,總結(jié),致謝,,,3、確定部件的設(shè)計,2、選擇合適的制動系統(tǒng),1、查閱相關(guān)資料,4、制動性能的分析,6,,,制動系統(tǒng)的選擇,制動系統(tǒng)根據(jù)其驅(qū)動機構(gòu)的不同，分為簡單制動系統(tǒng)、動力制動系統(tǒng)和伺服制動系統(tǒng)，因為動力制動系統(tǒng)和伺服制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且其中的精密零件較多，所以這兩種制動系統(tǒng)一般只用在工程用的重型汽車和一些高檔汽車上面，本次設(shè)計所選用的是簡單液壓制動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，精密零件少，經(jīng)濟實惠。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,,7,,,,制動盤,制動盤為禮帽形，采用的材料是HT250，本次設(shè)計制動盤的直徑為轎車車輪輪輞直徑的72%，因為車輪輪輞規(guī)格為14英寸，因此本次設(shè)計制動盤的直徑為256mm。制動盤的厚度一般為1050mm,本次設(shè)計選用厚度為14mm。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,8,,,,制動鉗總體,1、制動鉗體 2、活塞 3、內(nèi)側(cè)制動塊,制動鉗體采用的是可鍛鑄鐵KTH370-12，制動輪缸在制動鉗體中直接加工出來，活塞是由鋁合金制成，放在制動輪缸內(nèi)，其上要有橡膠密封圈，來保證輪缸的密封性，防止制動液的泄漏。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,9,,,,制動塊,1、制動塊底板 2、摩擦襯塊,制動塊包括摩擦襯塊和底板兩個部分，兩部分直接牢固的壓嵌在一起。制動塊的底板用鋼板制成，摩擦襯塊要有很高的耐摩擦性、抗熱衰退性、抗壓、抗彎曲性能和抗沖擊性能，本次設(shè)計所采用的的是無石棉摩擦材料。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,10,,,,液壓制動機構(gòu)的設(shè)計,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,11,,,,液壓分路系統(tǒng)的選擇,本次設(shè)計采用的是X型回路系統(tǒng)，X型回路的特點是其優(yōu)點是前、后輪的制動管路是對角連接的，前輪一側(cè)制動器與后輪另一側(cè)的制動器屬于一個回路，在制動過程中若是某一條回路失效，剩余的另一條回路仍然能夠正常運行，并且能夠保證剩余的制動力維持在正常運作時的50%以上，安全性高。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,12,,,液壓制動主缸的設(shè)計,本次設(shè)計的主缸為串聯(lián)雙缸式，其優(yōu)點是若是其中的一個缸體發(fā)生漏油時，另一個缸體也能夠正常運行，使汽車完成制動，提高安全性。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,13,,制動性能分析,通過對制動減速度和最大制動距離的計算，得出本，次設(shè)計的制動器符合標準。并且計算了本次設(shè)計摩擦襯塊的磨損特性，得出制動器能量的耗散率小于國家規(guī)定標準，因此本次設(shè)計符合要求。,,目 錄,緒論,選題背景,總結(jié),致謝,研究思路及方法,,設(shè)計流程,14,,目 錄,緒論,選題背景,致謝,研究思路及方法,設(shè)計流程,設(shè)計流程,,總結(jié),,本次設(shè)計是轎車盤式制動系統(tǒng)，是保證車輛安全的不可或缺的一部分。在本次設(shè)計中，我先對兩種不同的制動器優(yōu)缺點進行比較，擇其優(yōu)點選擇浮鉗盤式制動器；然后選擇液壓制動系統(tǒng)為本次設(shè)計的制動系統(tǒng)，并根據(jù)給出的汽車參數(shù)計算并設(shè)計盤式制動器主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)；最后再分析其制動性能是否達到標準。 在本次設(shè)計中以盤式制動器的作用和意義為主線，來確定較為合理的方案和參數(shù)，使制動器的合理性、經(jīng)濟性、可靠性和安全性得到保證。,,,,感謝各位老師聆聽,Thanks for listenling!,,,,,,, XX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 論文題目：轎車盤式制動系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)：XX 班 級：2XX 學(xué)生姓名：XX 學(xué) 號：XX 指導(dǎo)教師：XX 答辯日期：20XX年6月9日 XXX 摘要 一輛汽車安全與否,制動系統(tǒng)起到至關(guān)重要作用，而制動器又是制動系統(tǒng)中核心所在，所以，制動器性能好壞直接影響汽車安全。盤式制動器具有反應(yīng)靈敏、熱穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單便于制造等優(yōu)點，所以盤式制動器已經(jīng)逐步取代鼓式制動器。但是盤式制動器也存在著一些問題，如制動噪聲、熱衰退等，這些問題也存在于鼓式制動器中，盤式制動器雖然對其進行一定程度的改善，但并未完全解決。 在設(shè)計中根據(jù)轎車盤式制動特點，對制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行進一步研究和設(shè)計。首先查閱相關(guān)文獻資料，了解汽車制動原理，然后根據(jù)其原理選擇簡單液壓制動系統(tǒng)作為其制動系統(tǒng)，并根據(jù)汽車相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，對制動器主要零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)進行選型和設(shè)計計算，最后通過制動性能分析計算得出制動器制動效果較好，強度高，使用壽命得到增加。 關(guān)鍵詞：盤式制動器；結(jié)構(gòu)選型；制動性能分析 - III - Abstract A car is safe or not, its braking system plays a very important role, while the brake is the core in the braking system, therefore, the brake performance will directly influence the vehicle safety. Disc brakes have the advantages of sensitive reaction, good thermal stability, simple structure and easy to manufacture, so disc brakes have gradually replaced the traditional drum brakes. However, there are some problems in disc brakes, such as brake noise, heat decline and so on. These problems also exist in drum brakes. Although disc brakes have improved to a certain extent, they have not been completely solved. In the design according to the characteristics of disc brake car, for further research and design of braking system structure. First of all, consult the relevant literature, understand the principle of automobile braking, and then choose the simple hydraulic brake system as its brake system according to its principle, and according to the related structural parameters of the car, select and calculate the structural parameters of the main parts of the brake. Finally, the brake brake is calculated and calculated through the analysis and calculation of the braking performance. The effect is good, the intensity is high, and the service life is increased. Keywords: disc brakes; Structure selection; Braking performance analysis III - III - 目 錄 摘要 I Abstract II 前言 1 第1章 緒論 2 1.1 制動系統(tǒng)研究的目的及目前發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2 設(shè)計的預(yù)期目標 2 1.3 盤式制動器的發(fā)展方向 2 第2章 制動器的類別 4 2.1 鼓式制動器 4 2.2 盤式制動器 5 第3章 制動系統(tǒng)方案的分析與選擇 7 3.1 簡單制動系統(tǒng) 7 3.2 動力制動系統(tǒng) 7 3.3 伺服制動系統(tǒng) 8 第4章 盤式制動器概述 9 4.1 盤式制動器的原理及特點 9 4.2 盤式制動器的組成 10 4.2.1 制動盤 10 4.2.2 制動塊 10 4.2.3 制動鉗 11 4.3 盤式制動器的控制機構(gòu) 11 4.4 制動器材料的選擇 12 第5章 制動系統(tǒng)設(shè)計計算 13 5.1 汽車的相關(guān)參數(shù) 13 5.2 制動器相關(guān)計算 14 5.2.1 同步附著系數(shù)分析取值 14 5.2.2 前后制動力矩分配系數(shù)β 14 5.2.3 確定制動器制動力矩 14 5.3 盤式制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 15 5.3.1 制動盤直徑D 15 5.3.2 制動盤厚度 15 5.3.3 摩擦襯塊的內(nèi)外半徑確定 15 5.3.4 摩擦襯塊的工作面積 16 5.3.5 摩擦襯塊的摩擦系數(shù)? 16 5.4 盤式制動器制動力計算 17 5.5 盤式制動器主要零部件材料的選擇 17 5.5.1 制動盤 17 5.5.2 制動鉗 18 5.5.3 制動塊 18 5.5.4 制動輪缸 18 5.5.5 摩擦材料 18 第6章 液壓制動機構(gòu)設(shè)計計算 19 6.1 選擇液壓分路系統(tǒng) 19 6.2 液壓制動主缸的設(shè)計 20 6.3 確定前、后輪制動輪缸直徑d 21 6.4 確定制動主缸直徑d0 22 6.5 制動踏板力Fp和制動踏板工作行程Sp 22 第7章 制動性能分析 24 7.1 制動減速度j和制動距離S 24 7.2 摩擦襯塊的磨損特性計算 24 結(jié) 論 26 參考文獻 27 致 謝 28 - 35 - 前言 汽車作為當今社會最普通最方便的交通工具，它的安全性和可靠性是最重要的，因此汽車需要有適應(yīng)各種路面的能力。為了使汽車能夠在各種路面上都能夠安全可靠的行駛，汽車的制動系統(tǒng)尤為重要。一輛汽車擁有一個非常優(yōu)秀的制動系統(tǒng)，他的駕駛員也會有一個非常舒適的開車體驗，并且好的制動系統(tǒng)也會提高汽車的整體安全性能，能夠更有效的保護車內(nèi)人員的安全。 本文所設(shè)計的盤式制動器是時下最流行的制動器，與傳統(tǒng)的鼓式制動器相比，盤式制動器有更優(yōu)秀的制動性能。盤式制動器主要是利用制動鉗與制動盤之間的摩擦襯塊相互作用產(chǎn)生摩擦力，來使汽車能夠降低速度或讓停止的汽車不產(chǎn)生移動。盤式制動器還分為全盤式和鉗盤式兩大類。 在楊碩老師的精心指導(dǎo)下，通過查閱相關(guān)的書籍資料和手冊而完成的。楊老師在設(shè)計中全程輔導(dǎo)，并提出許多寶貴建議，對此對楊老師表示真摯的謝意。 第1章 緒論 1.1制動系統(tǒng)研究的目的及目前發(fā)展現(xiàn)狀 汽車作為當今社會最普通最方便的交通工具，它的安全性和可靠性時最重要的，因此汽車需要有適應(yīng)各種路面的能力。為了使汽車能夠在各種路面上都能夠安全可靠的行駛，汽車的制動系統(tǒng)尤為重要。 制動系統(tǒng)，其實說白了就是人們平時所說的剎車。當一輛汽車用以一定的速度在某一道路上行駛時，如果司機要是想讓這輛行駛中的汽車的速度降下來的話，這就需要這輛汽車的剎車了，也就是制動系統(tǒng)，駕駛員利用腳踩汽車內(nèi)的剎車踏板，通過一些汽車上的裝置，最后達到一種能夠讓行駛中的汽車的速度減下來的目的。 自從德國人卡爾本茨研制出世界上第一輛汽車以來，汽車從出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有著將近200年的發(fā)展史了，在這期間汽車的本身是在不停地發(fā)展，而汽車的制動系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，本次的設(shè)計是轎車盤式制動器的設(shè)計，盤式制動器就是目前非常流行的一種制動器，它的結(jié)構(gòu)比以前的鼓式制動器要更為優(yōu)秀，因此盤式制動器在目前汽車上的應(yīng)用非常廣泛。 1.2設(shè)計的預(yù)期目標 （1）制動效能良好。 （2）具有良好的熱穩(wěn)定性。 （3）制動時汽車應(yīng)穩(wěn)定操控。 1.3 盤式制動器的發(fā)展方向 隨著汽車控制技術(shù)的發(fā)展，盤式制動器應(yīng)向以下幾個方向發(fā)展： （1）控制能力提高，從車輛安全性方面考慮，盤式制動器的制動能力要進一步加大，因此，盤式制動器的功率要加大，帶速要提高，制動齒合面對于盤式制動器制動距離要加大。 （2）增加功能。達到一機多用。 （3）對盤式制動器的結(jié)構(gòu)進行一定的修改，采用一定的安全措施，可以做到單向制動或者雙向制動，達到一機多用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。  第2章 制動器的類別 當前汽車的制動一般是利用安裝在汽車車輪上面的制動器來完成的，而制動器工作的原理是利用液壓裝置所提供的壓力推動制動器上面的摩擦裝置向安裝在汽車車輪上面隨著汽車車輪旋轉(zhuǎn)的固定元件移動，使兩者接觸，這樣就會產(chǎn)生一個與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反的力，制動器就是根據(jù)這個力來達到讓汽車減速或停止的目的。 像這種利用兩個裝置相互接觸產(chǎn)生與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反的力的制動器，我們通常叫做機械摩擦式制動器。目前這種形式的制動器大體上分為鼓式制動器和盤式制動器兩個種類。 2.1 鼓式制動器 鼓式制動器，顧名思義，就是一種非?！肮爬稀钡闹苿悠?，因為其是世界上出現(xiàn)最早的機械制動器。早在1902年，就已經(jīng)有人將這種鼓式制動器安裝在馬車上面了，直到今天，鼓式制動器已經(jīng)普遍用在各種汽車上面了。 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)一般分為制動鼓和制動蹄片，在汽車制動的時候，鼓式制動器的制動蹄片會向著制動鼓移動，然后二者會相互壓靠，這樣機會得到一個阻止車輪轉(zhuǎn)動的摩擦力，通過這個力來達到使讓這個汽車減速制動的一個目的。 鼓式制動器一般有兩種不同的類型，一種制動器上面帶有一條制動帶，在其制動的時候這條制動帶是作為整個制動器的摩擦元件，制動帶上面的摩擦原件與制動鼓的外表面接觸，產(chǎn)生制動力使汽車制動，因為這種制動器的制動帶，所以這種制動器又叫做帶式制動器；另一種鼓式制動器的摩擦元件兩個漫圓形的摩擦片，因為它的形狀好像是一個馬蹄，所以這種制動器也叫做蹄式制動器。 在現(xiàn)在的一些大型客車或貨車上，一般用到的都是這種蹄式制動器，而帶式制動器一般只用在一些汽車的駐車制動器上面。因此，我們通常所說的故曬制動器就是指這種蹄式制動器。而這種蹄式制動器又因為其摩擦元件受到的力有所不同，分為以下幾種類型： （1）領(lǐng)從蹄式制動器 這種制動器有兩個摩擦元件，這兩個元件的運動方向是相反的，其中一個與車輪的運動方向相同，叫做領(lǐng)蹄；另一個與汽車車輪運動方向相反，叫做從蹄。 （2）單向雙領(lǐng)蹄式制動器 這種制動器的特點就在于它的兩個摩擦元件上，這兩個制動蹄既可以作為領(lǐng)蹄，也可以作為從蹄，與車輪的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。 （3）自增力式制動器 這種制動器的優(yōu)點就在于其制動效能非常高，無論汽車是正向行駛還是倒車，都能夠達到一種自增力的作用。 以上幾種制動器都屬于鼓式制動器，雖然現(xiàn)在盤式制動器的運用要比鼓式制動器廣泛的多，但是由于鼓式制動器出現(xiàn)的早，并且要比一般的盤式制動器的成本要低許多，所以在一些低端的汽車上仍然能夠看到鼓式制動器的影子。 2.2 盤式制動器 盤式制動器在目前來看要比鼓式制動器應(yīng)用的廣泛的多。在盤式制動器中，其與制動盤相接觸的結(jié)構(gòu)也有兩種不同的形式，根據(jù)這一特點又將盤式制動器分成了以下兩個類別： （1）鉗盤式制動器 這種制動器在轎車和小型的貨運汽車上面運用的非常非常多，因為這種制動器的結(jié)構(gòu)簡單，而且其功能也是非常強大，在人們的現(xiàn)實生活中，它既可以做到保證駕駛員在汽車制動時的安全情況，又能做到經(jīng)濟實惠的原則，因此這種鉗盤式制動器在目前是最流行的一種制動器。 鉗盤式制動器的制動鉗也有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，一個叫做浮鉗盤式制動器，這種制動器的特點就在于它的摩擦元件也就是制動鉗是可以活動的，在汽車制動時，浮鉗盤式制動器的制動鉗就會朝著安裝在汽車車輪上面的固定的制動盤移動，因為這種制動器的制動鉗分為左右兩個部分，因此在汽車制動時左右兩側(cè)的摩擦塊就會將中間的制動盤緊緊夾住，這樣就會達到降低汽車速度，制動的效果；另外一種鉗盤式制動器叫做定鉗盤式制動器，顧名思義，就是制動器上面的制動鉗是固定不動的，這種制動器的優(yōu)點就在于結(jié)構(gòu)和制造的工藝與之前的鼓式制動器非常相似，有利于適應(yīng)各種回路制動系統(tǒng)的要求。 （2）全盤式制動器 這種制動器并沒用非常廣泛的應(yīng)用在汽車上，只是在一些非常大的重型汽車上面才有可能見到它的身影。這是因為這種制動器的散熱性能非常差，并且在制動時還會產(chǎn)生非常刺耳的噪聲，所以在設(shè)計中不采用這種全盤式制動器。 在設(shè)計中所采用的是浮鉗盤式制動器，因為這種制動器的結(jié)構(gòu)簡單，在維修和保養(yǎng)方面也比較容易進行，而且浮鉗盤式制動器與全盤式制動器相比，二者的制動效能一樣，但是這種浮鉗盤式制動器它的散熱性能要比全盤式制動器好得多，而且浮鉗盤式制動器在制動過程中也不會有很大的刺耳的噪音產(chǎn)生，因此這種制動器現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在轎車上面了。 盤式制動器與傳統(tǒng)的鼓式制動器相比，因為所受到的摩擦系數(shù)的影響很小，所以盤式制動器的制動效能要比鼓式制動器穩(wěn)定的多，所以綜上所述，前后輪均選用浮鉗盤式制動器。  第3章 制動系統(tǒng)方案的分析與選擇 制動系統(tǒng)是汽車制動器的最核心的系統(tǒng)。在制動系統(tǒng)中，制動驅(qū)動的結(jié)構(gòu)也有所不同。因為向制動機構(gòu)提供的力的來源各不相同，因此，根據(jù)經(jīng)驗通常把制動系統(tǒng)分為以下幾個類別： 3.1 簡單制動系統(tǒng) 簡單制動系統(tǒng)，首先其最大的特點就是“簡單”，因為其力的來源最為簡單，就是駕駛員自己本身使用的力，因此，這種制動系又可以叫做人力制動系。 由于駕駛員并不是直接作用力在制動器上，而是通過手柄、踏板等結(jié)構(gòu)來傳遞力的，因此，這種傳遞力的方法又有機械傳動和液壓傳動兩種。這種利用液壓力來傳遞駕駛員的作用力的系統(tǒng)，又叫做液壓傳動系統(tǒng)，此系統(tǒng)的優(yōu)點就在于其本身的結(jié)構(gòu)非常簡單，可以直接在制動器的內(nèi)部進行安裝，并且這種液壓制動系統(tǒng)的反應(yīng)速度也是非?？斓模苿訒r的滯后時間很短，因此安全性也高，并且它的價格也是非常經(jīng)濟實惠的。 這種液壓制動系統(tǒng)以前在轎車、輕型貨車和部分中型貨車上面應(yīng)用的很多，但是這種液壓制動系統(tǒng)的力傳動比有限，因此而限制了其在汽車上的適用范圍，而且，當汽車長時間制動時，其制動器的溫度會升高，當液壓管路受熱過度時，在管路內(nèi)部就會產(chǎn)生氣泡，此時液壓油的傳輸就會受到影響，使制動效能降低甚至失效；而且在外界溫度非常低的時候，在管路內(nèi)部的制動液就會變得更加粘稠，這樣也會降低制動效能。因此，這種液壓制動系統(tǒng)在現(xiàn)如今已經(jīng)很少在轎車和小型汽車上面應(yīng)用了，大多數(shù)都在微型汽車上面所應(yīng)用。 3.2 動力制動系統(tǒng) 這種制動系統(tǒng)與上面所說的人力制動系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別就是向制動器提供力的來源不同。動力制動系統(tǒng)是利用發(fā)動機所產(chǎn)生的力來為制動器提供能源。汽車發(fā)動機是作為最初始的力源，通過發(fā)動機向油泵或者氣體壓縮機提供能量，然后通過與制動器相連的氣體或者液體管道，向制動器提供能量，從而達到使制動器工作，汽車制動的目的。在動力制動系統(tǒng)中，駕駛員的作用只是通過扶手或者制動踏板來控制發(fā)動機是否向制動器提供能源，并不是直接控制制動器。 因為在動力制動系統(tǒng)中，其主要能源有空氣和液壓油兩種形式，所以這種動力制動系統(tǒng)又可以細分為液壓動力制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)這兩種形式。無論是液壓制動系統(tǒng)還是氣壓制動系統(tǒng)，它的制動效能都不是人力制動系統(tǒng)能比的，而且這種動力制動系統(tǒng)的反應(yīng)能力也要比人力制動系統(tǒng)迅速，駕駛員操縱起來也會更為省力。但是由于這種制動系統(tǒng)本身要求較高，其本身的精密零件非常多而且結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，出現(xiàn)損壞不易維修，而且在氣壓制動系統(tǒng)中，對氣缸和氣體運輸管路的密封性的要求也很高，因此這種動力制動系統(tǒng)的造價非常的高，現(xiàn)如今基本上只應(yīng)用于一些非常高檔轎車或者是一些大型工廠或礦場里的重型作業(yè)車上面，在我們平時的生活中很少見到。 3.3伺服制動系統(tǒng) 伺服制動系統(tǒng)比之前介紹的簡單制動系統(tǒng)和動力制動系統(tǒng)要更為穩(wěn)定，功能更加全面，因為此系統(tǒng)包含了前面兩種系統(tǒng)的特點，其動力源既可以是駕駛員本身的人力，也可以是發(fā)動機提供的動力。伺服制動系統(tǒng)的構(gòu)造較為復(fù)雜，是在原來的簡單人力制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上額外增加了一副動力制動系統(tǒng)，這樣做的目的就是能夠保證在汽車制動的時候，若是其中的動力制動系統(tǒng)失靈，其制動力還可以利用駕駛員直接供給，可以達到一種雙保險的效果。 綜合上面介紹的幾種制動系統(tǒng)，設(shè)計的盤式制動器所選擇的制動系統(tǒng)為簡單液壓制動系統(tǒng)。  第4章 盤式制動器概述 4.1盤式制動器的原理及特點 圖4.1盤式制動器零件圖 1.制動鉗總體 2.制動鉗支架 3.墊圈 4、4A、5、6.螺栓 6A、6B.導(dǎo)向銷 7、8.防震彈簧 9.放氣螺釘 10.防塵罩 11.制動盤 12.制動盤固定銷 13.防濺盤 14.螺釘 15.彈簧墊圈 16.制動蹄 17.導(dǎo)向銷 18.活塞密封圈 如圖4.1所示，盤式制動器的主要結(jié)構(gòu)包括制動盤、制動鉗、油缸和輸油管路，制動盤直接安裝在汽車車輪上，隨著車輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，以制動盤的端面作為摩擦面，在制動盤的兩側(cè)有一個鉗形的支架，在支架上面的兩側(cè)各安有一個制動塊，這個安有制動塊的鉗形支架叫做制動鉗，油缸安裝在制動器底板上，不隨著車輪進行轉(zhuǎn)動，摩擦襯片安裝在制動鉗上，分別在制動盤兩側(cè)。當汽車制動時，油缸的活塞受到油管道輸送來的液壓力的作用，推動制動鉗摩擦片向制動盤運動，直到與制動盤接觸，產(chǎn)生摩擦力，使車輛減速停止。 4.2盤式制動器的組成 4.2.1 制動盤 （1）制動盤直徑D 在選取制動盤直徑的時候，最好是能做到盡可能的取大一些。因為盤式制動器制動時的有效半徑和制動盤的直徑有著直接的聯(lián)系，制動盤的直徑越大，它的有效半徑也就越大，根據(jù)壓強和面積的關(guān)系可知，在同一壓強下，面積越大，所受到的壓力就越小，所以，有效半徑越大，其工作的有效面積就越大，這個時候制動盤所受到的單位壓力就會越小，而且工作時所產(chǎn)生的溫度也會有所降低。但是由于盤式制動器是安裝在汽車車輪上面的，其大小就會受到汽車車輪大小的限制，一般制動盤直徑D取車輪直徑的70%-79%為佳。 （2）制動盤厚度h 制動盤的厚度h主要影響的是汽車在制動過程中所產(chǎn)生的溫度和和制動器本身的質(zhì)量大小，按常理來講，制動盤的厚度應(yīng)該是越小越好，因為這樣可以減小制動盤的質(zhì)量，降低造價，不過，在汽車制動時會產(chǎn)生很高的溫度，要是制動盤的厚度要是太小的話，非常容易因為溫度過高而損壞，因此制動盤厚度又不能太小。制動盤的厚度一般取值范圍是10mm-50mm，為了能夠更好的散熱，我們通常會在制動盤中間加工一個孔，叫做通風孔，而這種帶有通風孔的制動盤叫做通風式制動盤，其厚度h取值一般為20mm-30mm。 （3）制動盤的安裝與維修 在一輛汽車上，制動盤是旋轉(zhuǎn)部件，安裝在車輪輪轂上，與車輪形成一個旋轉(zhuǎn)體。制動盤的有效半徑指的是從制動盤的中心到摩擦稱塊磨合中心的距離。根據(jù)杠桿原理可知，在摩擦力相同的情況下，制動盤的有效半徑越大，則制動力越大。制動盤的磨損極限厚度為8毫米，若制動盤的厚度低于這個標準，則需要更換制動盤。 4.2.2 制動塊 所謂的制動塊，就是指制動鉗壓向制動盤時，固定在制動盤上面的摩擦材料，是由底板和摩擦稱塊組成，工作時二者壓嵌在一起。摩擦稱塊一般為扇形，其外半徑不能超過內(nèi)半徑的1.5倍，因為如果二者的比值過大，在制動時襯塊的內(nèi)外兩側(cè)的磨損就會不均勻，這樣就會使襯塊更容易損壞，不利于保養(yǎng)。 由于制動器是利用摩擦力來達到減速效果的，所以制動器的摩擦材料必須要有很高的耐摩擦性，而且摩擦時還會產(chǎn)生很高的溫度，所以抗熱衰退性能要好，以保證在高溫下仍然能夠正常運轉(zhuǎn)。 當摩擦襯塊使用時間過長，摩擦材料用盡時，底板與制動盤會直接接觸，這樣就會喪失制動效果，制動盤就會損壞，維修比較麻煩而且費用也很貴。因此，一般在汽車的底盤上還會安裝專門的顯示摩擦襯塊磨損指標的指示器，就是當摩擦襯塊已經(jīng)磨損到剩余量很少時，指示器就會與制動盤接觸，當司機腳踏制動板時，就會發(fā)出異常的響聲，并且磨損指示器指示燈會亮，提醒駕駛?cè)藛T應(yīng)該及時更換摩擦稱塊。 4.2.3 制動鉗 制動鉗是整個制動器上的一個重要裝置。浮鉗盤式制動器與氣壓或油壓管路相連，工作時通過氣壓或油壓作用，使制動盤兩側(cè)的鉗體向制動盤移動，最終與制動盤上的摩擦襯塊接觸，產(chǎn)生夾緊力來進行制動。根據(jù)其工作特性可知，制動鉗的剛度要求要很高。 4.3 盤式制動器的控制機構(gòu) 制動踏板連接著一些桿件與制動元件，制動松開時，回位彈簧使踏板自動回位。左右輪的制動器由一個連接板相連，這樣可以做到同時控制兩輪。當汽車在一條斜坡上或者需要進行固定作業(yè)時，為了防止汽車位置發(fā)生變化，在操縱機構(gòu)中都安裝有停車鎖定裝置，此裝置可以將已經(jīng)踏下的制動踏板卡住，防止其回位，使制動器能夠在沒有駕駛員操控的情況下長時間的處于制動狀態(tài)。 盤式制動器的制動踏板的自由行程比帶式和蹄式制動器踏板的自由行程大一些，這是因為盤式制動器的制動盤和制動鉗之間的間隙小，要是自由行程太小的話，駕駛員踏下踏板時就會發(fā)生剛踏下踏板就已經(jīng)開始制動了，這樣就會加快摩擦襯快的磨損速度，不利于維護與保養(yǎng)。在制動時，左右兩側(cè)車輪的制動踏板行程必須一致，否則在緊急制動時就會發(fā)生汽車偏轉(zhuǎn)從而引發(fā)交通事故。 汽車在直線行駛時，需要注意的是先分離制動器再進行制動。 4.4制動器材料的選擇 根據(jù)汽車的行駛狀況可知制動器的工作條件，因此制動器要選用鋼材來制造。但是由于汽車的盤式的制動器一般在實際工作中都會產(chǎn)出熱量，長時間會產(chǎn)生一定高溫，就像我們平時所見坡度很長的下坡路，都會多次頻繁制動盤式制動器，經(jīng)過數(shù)據(jù)實驗得出摩擦溫度達到300~400℃，但是有時在高溫天氣實際情況摩擦溫度達到650℃【1】。則在畢業(yè)設(shè)計課題中，一定要采用耐高溫的材料來彌補以前制動器的不足之處；盤式制動器是利用制動盤和制動壓塊之間的摩擦來進行制動的，所以還應(yīng)具有一定的耐摩擦性；為了增加盤式制動器的工作性能，設(shè)計中其的直徑盡可能采用較大的數(shù)值，保證了制動器的有效的工作面積，在一定程度上也可以減小制動鉗之間的夾緊力，以及減輕襯塊之間一定的單位壓力，還有降低襯塊的溫度。同時設(shè)計的盤式制動器是面對廣大用戶，在材料選取方面上應(yīng)該考慮到經(jīng)濟價值問題，所以應(yīng)該采用常見的材料。 在這樣的常見的材料中，又因為根據(jù)其材料本身的化學(xué)成分、成型方法等的不同，這些材料又會被分為許許多多的不同的種類，比如碳素鋼按照鋼本身的含碳量又會被分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；按照加工方法的不同又會被分為鍛造鋼、鑄造鋼等；按照其不同的用處又可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼等等。因此，本次畢業(yè)設(shè)計綜合了各種可能，最終選定采用結(jié)構(gòu)鋼來作為本次盤式制動器設(shè)計的主要材料。  第5章 制動系統(tǒng)設(shè)計計算 5.1 汽車的相關(guān)參數(shù) 汽車的相關(guān)參數(shù)如表5.1所示。 表5.1 汽車相關(guān)主要參數(shù) 編號 名稱 符號 數(shù)值 單位 1 質(zhì)量 M0 320.000 kg 2 重力 G 3136.000 N 3 質(zhì)心高 hg 300.000 mm 4 軸距 L 1600.000 mm 5 質(zhì)心至前軸的距離 a 848.000 mm 6 質(zhì)心至后軸的距離 b 752.000 mm 7 前軸負荷 Wf 1473.920 N 8 后軸負荷 Wr 1662.080 N 輪胎相關(guān)參數(shù)如表5.2所示。 表5.2輪胎相關(guān)參數(shù) 規(guī)格 180/530R14 標準輪輞內(nèi)距 8 輪胎外徑(mm inch) 533.21 輪胎接地面寬(mm inch) 185.73 輪胎半徑(mm) 244 輪胎周長 1626 5.2 制動器相關(guān)計算 5.2.1同步附著系數(shù)分析取值 汽車在同步系數(shù)為φ的路面上制動時，為了達到制動時的前后輪能夠同時抱死，因此φ0=φ，此時汽車的制動減速度是dudt=qg=φ0g,就是q=φ0，q是制動強度。而且當汽車在其他的附著系數(shù)的路面上制動時，q<φ0，這也就是說只有在φ0=φ的路面上，地面的附著條件才能夠得到最充分的利用。根據(jù)相關(guān)資料查出干燥的瀝青路面φ=0.7，因此φ0=φ=0.7。 5.2.2前后制動力矩分配系數(shù)β 根據(jù)公式： φ0=Lβ-bhg (5-1) 得到： β=φ0hg+bL=0.7×0.3+0.7521.6=0.60 (5-2) 5.2.3 確定制動器制動力矩 當前后輪同時抱死拖滑，此時所需的前橋制動力矩為 Mμ1=GL（b+φhg）φre (5-3) 式中 G——汽車本身重力； L——軸距； b——汽車質(zhì)心到前軸的距離； hg——汽車質(zhì)心的高度； φ——附著系數(shù)； re——輪胎有效半徑。 當φ=φ0=0.7時， Mμ1=GLb+φhgφre=31361.6×0.752+0.7×0.3×0.7×0.237=313Nm 即 Mμ1=313Nm 因為 β=Mμ1Mμ2=32 (5-4) 所以 Mμ2=209Nm 5.3盤式制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 5.3.1制動盤直徑D 在選取制動盤直徑的時候，最好是能做到盡可能的取大一些。因為盤式制動器制動時的有效半徑和制動盤的直徑有著直接的聯(lián)系，制動盤的直徑越大，它的有效半徑也就越大，根據(jù)壓強和面積的關(guān)系可知，在同一壓強下，面積越大，所受到的壓力就越小，所以，有效半徑越大，其工作的有效面積就越大，這個時候制動盤所受到的單位壓力就會越小，而且工作時所產(chǎn)生的溫度也會有所降低。但是由于盤式制動器是安裝在汽車車輪上面的，其大小就會受到汽車車輪大小的限制，一般制動盤直徑D取車輪直徑的70%~79%為佳。本次設(shè)計制動盤直徑D選取為輪輞直徑的70%，即D=14×25.4×72%=256.032mm。取256mm。 5.3.2制動盤厚度 由于制動盤的厚度影響制動盤的質(zhì)量和工作時的溫度升高，所以制動盤厚度不應(yīng)該過大，這樣可以減少制動盤的質(zhì)量，不過汽車在制動過程中會產(chǎn)生高溫，為了降低制動盤的溫度，制動盤厚度又不能太小。所以，一般制動盤厚度可選擇的范圍是10mm~50mm。制動盤可以做成實心的，但是實心的制動盤散熱不好，所以需要在制動盤中間鑄出通風口道，這種通風式制動盤厚度一般選用20mm~30mm。本次設(shè)計所采用的是實心制動盤，厚度h=14mm。 5.3.3摩擦襯塊的內(nèi)外半徑確定 如圖5.1所示，摩擦襯塊為扇形，其外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不應(yīng)大于1.5，根據(jù)數(shù)據(jù)給出，制動器的直徑D=342mm，則取有效半徑為直徑的67%，為230mm，此時摩擦襯塊R2=115mm，因為R2R1=1.5，所以R1=77mm。 圖5.1 摩擦襯塊 5.3.4摩擦襯塊的工作面積 因為摩擦襯塊的形狀是扇形，所以選定其到圓心的夾角為60°，根據(jù)公式可得前輪摩擦襯塊的工作面積 A=π（R22-R12）×60°360°=π（11.52-7.72）×60°360°=48cm2 同理可求得后輪摩擦襯塊的工作面積為32cm2。 5.3.5摩擦襯塊的摩擦系數(shù)? 制動器的摩擦材料必須要有很高的耐摩擦性，而且摩擦時還會產(chǎn)生很高的溫度，所以抗熱衰退性能要好，以保證在高溫下仍然能夠正常運轉(zhuǎn)。摩擦系數(shù)越高的材料，他的耐摩擦性能就越差，因此制動器設(shè)計時所選擇的摩擦材料不一定是摩擦系數(shù)很高的材料。目前國內(nèi)生產(chǎn)的摩擦材料的摩擦系數(shù)在溫度很低時，仍能夠保持摩擦系數(shù)?=0.35~0.40，符合要求，因此本次設(shè)計選取的摩擦系數(shù)?=0.35。 綜上所述所得的參數(shù)如表5.3所示 表5.3制動器基本參數(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 /mm /mm /mm /mm /cm2 前輪 256 96 14 9 48 后輪 256 96 14 9 32 5.4盤式制動器制動力計算 在理想狀態(tài)下，摩擦襯塊的摩擦表面與制動盤完全接觸，并且所受到的壓力分布均勻，此時制動器的制動力矩為 Μμ=2?F0R (5-5) 式中 ?——摩擦因數(shù)； F0——單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力； R——作用半徑。 一般情況下，在扇形摩擦襯塊中，作用半徑R等于摩擦襯塊的平均半徑R，摩擦襯塊的平均半徑R為 R = R1+R22=115+772=96mm (5-6) 式中R1和R2分別為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。 在前輪制動器中，制動力F0為 F0=Mμ2?R=156.52×0.35×0.096=2329N (5-7) 在后輪制動器中，制動力F0為 F0=Μμ2?R=104.52×0.35×0.096=1555N (5-8) 5.5盤式制動器主要零部件材料的選擇 5.5.1制動盤 因為采用的是浮鉗盤式制動器，所以制動盤為禮帽形制動盤。由于制動器是利用摩擦力來達到制動效果的，因此制動盤在工作時既有著制動塊帶來的力，又得承受著摩擦所產(chǎn)生的高溫，所以為了加強制動器的冷卻效果，制動盤鑄造成中間有通風通道的雙層盤式結(jié)構(gòu)，這樣可以降低20%-30%的溫度。制動盤的材料一般采用珠光體灰鑄鐵或者是添加Cr、Ni等合金鑄鐵制成的，在設(shè)計中采用的材料是HT250。 5.5.2制動鉗 制動鉗一般采用的是可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18材料來制造，在制動鉗的外緣上留有一個開口，其目的是方便檢查和更換制動塊。制動鉗的剛度和強度要很高。 5.5.3制動塊 制動塊包括摩擦襯塊和底板兩個部分，兩部分直接牢固的壓嵌在一起。制動塊的底板用鋼板制成，并且還要安裝摩擦襯塊的磨損達到極限時的警報裝置，提醒司機及時更換摩擦襯塊。 5.5.4制動輪缸 制動輪缸在制動鉗體中直接加工出來，其缸體也是由灰鑄鐵HT250制成。制動缸的活塞開口靠在制動塊的底板上，根據(jù)其工作條件可知，制動輪缸的活塞需要有較高的耐磨性，而且質(zhì)量也不能過大，因此活塞采用的材料是鋁合金，并且在其表面需要鍍一層鉻，來提高耐磨性。活塞上還要安裝橡膠密封圈，用來保證輪缸的密封性。 5.5.5摩擦材料 制動器的摩擦材料必須要有很高的耐摩擦性，而且摩擦時還會產(chǎn)生很高的溫度，所以抗熱衰退性能要好，以保證在高溫下仍然能夠正常運轉(zhuǎn)。摩擦材料還應(yīng)該具有較高的抗壓、抗彎曲性能和抗沖擊性能，而且在汽車制動時，當摩擦塊與制動盤接觸時，不能發(fā)出刺耳的噪音和刺鼻的氣味，目前制動器的摩擦材料一般采用的是模壓材料。  第6章 液壓制動機構(gòu)設(shè)計計算 6.1選擇液壓分路系統(tǒng) 分路系統(tǒng)是指一輛車上的所有制動器的液壓或氣壓管路分為兩個或者更多的相互獨立的回路，若是其中的一個失效了，還會有其他的回路繼續(xù)使用，這樣就大大提高了汽車制動的安全性和可靠性。 如圖6.1所示，雙軸汽車的雙回路系統(tǒng)布置形式一般有以下幾種： a）II型——一軸對一軸，即前軸與后軸制動器各用一個回路； b)X型——交叉型，即前、后輪的制動管路是對角連接的，前軸一側(cè)車輪的制動器與后軸相對一側(cè)車輪的制動器屬于同一個回路； c)HI型——前制動器左右兩輪的半數(shù)輪缸和后制動器的所有輪缸屬于一個獨立的回路，剩下的前輪的輪缸屬于另一個回路； d)LL型——兩個回路分別對兩側(cè)前輪的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器起作用； e)HH型——每個回路都是只對每個前、后制動器的半數(shù)輪缸起作用。 圖6.1 液壓分路系統(tǒng)形式 以上5種回路型式，HI型、HH型、LL型結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 II型結(jié)構(gòu)比較簡單，在II型回路中若是后制動回路失效，那么前輪一旦抱死，汽車就會喪失轉(zhuǎn)彎制動的能力。對于前輪驅(qū)動的汽車來說，因為前輪驅(qū)動的汽車前輪制動器要比后輪的制動器強，當前制動回路失效，后輪的制動回路的制動力就會比正常時的制動力的一半還小，此時制動力嚴重不足，而且此時踏板力要是過大，還會使后輪抱死，汽車容易產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象。 X型的回路結(jié)構(gòu)也非常簡單，并且在制動過程中若是某一回路失效，剩下的制動力仍然能夠保持在正常值的50%，因此剩余的制動力也足夠了。不過要是某一管路失效，則此型式下的制動力將不對稱，此時汽車的前輪就會向著制動力大的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，汽車就會喪失穩(wěn)定性。因此，X型回路適合主銷偏移距為負值的汽車，此時，不平衡的制動力會使車輪反方向轉(zhuǎn)動，能夠調(diào)整汽車的穩(wěn)定性。 根據(jù)對以上幾種分路系統(tǒng)的分析，本次設(shè)計最終選擇X型管路。 6.2液壓制動主缸的設(shè)計 本次設(shè)計所采用的是制動主缸為串聯(lián)雙缸式的雙回路系統(tǒng)，因為這種雙回路制動系統(tǒng)能夠提高汽車的安全性。 串聯(lián)式制動主缸相當于兩個單腔制動主缸串聯(lián)在一起，存儲在油罐中的液壓油，首先要流入液壓制動主缸的前后工作腔里，然后在油壓的作用下，制動主缸里的液壓油分別通過前后制動器的輸油管路，經(jīng)過各自的輸油閥后流入前后制動器的輪缸里面，然后進行制動。 當制動主缸不工作的時候，前、后兩個工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自的旁通孔和補償孔之間。 如果汽車需要制動，那么此時駕駛員就會踩下制動踏板，在這個時候駕駛員對制動踏板所使用的力就會沿著踏板的傳動機構(gòu)傳遞到推桿上，推桿會推動后缸的活塞向前移動，此時后缸工作腔內(nèi)部的皮碗就會堵住腔內(nèi)的進油口，這時由于儲油罐會繼續(xù)持續(xù)的向主缸內(nèi)輸送液壓油，而其出油口又被堵住，因此后缸腔內(nèi)油壓就會升高，借助此壓力，通過后腔彈簧使前缸的活塞也向前移動，在經(jīng)過與制動鉗相連的輸油管路，推動制動鉗向制動盤靠近，最終達到汽車制動的效果。 松開制動踏板，踏板下的回位彈簧會使制動踏板回位，此時制動主缸和輪缸就會由于失去了力的作用，其內(nèi)部的彈簧也會推動各自的活塞回位，管路內(nèi)的液壓油利用彈簧的推力就會流回儲油罐中，此時制動鉗就會張開，制動盤失去夾緊力，解除制動。 當迅速放開制動踏板時，由于油液的粘性和管路阻力的影響，油液不能及時流回主缸并填充因活塞右移而讓出的空間，因而在旁通孔開啟之前，壓油腔中產(chǎn)生一定的真空度。此時進油腔液壓高于壓油腔，因而進油腔的油液便從前、后缸活塞的前密封皮碗的邊緣與缸壁間的間隙流入各自的壓油腔以填補真空。與此同時，儲液室中的油液經(jīng)補償孔流入各自的進油腔?；钊耆珡?fù)位后，旁通孔已開放，由制動管路繼續(xù)流回主缸而顯多余的油液便可經(jīng)前、后缸的旁通孔流回儲液室。液壓系統(tǒng)中因密封不良而產(chǎn)生的制動液漏泄，和因溫度變化而引起的制動液膨脹或收縮，都可以通過補償孔和旁通孔得到補償。 當前腔連接的制動管路發(fā)生損壞漏油時，則在踩下制動踏板時，由于前腔損壞，其密封性失效，所以在前腔中不會產(chǎn)生液壓壓力，只有在后腔才能產(chǎn)生液壓壓力。此時前后兩腔就會存在壓力差，在液壓差的作用下，前腔活塞就會迅速前移到前缸活塞的最前端，直接頂?shù)街鞲左w上，此后，后缸工作腔中液壓才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，則在踩下制動踏板時，剛開始只是后缸的活塞前移，此時并不能推動前缸的活塞，這是因為后缸工作腔中并沒有產(chǎn)生液壓力，但是當后缸活塞直接頂?shù)角案谆钊麜r，前缸活塞就會被推動前移，使前缸工作腔產(chǎn)生液壓力，從而進行制動。 因此，采用這種串聯(lián)雙缸式為主缸的雙回路液壓系統(tǒng)，無論系統(tǒng)中的哪一條回路失效，剩下的另外一條回路仍然能夠正常運行，是汽車完成制動，這樣就會提高汽車的安全性。 6.3確定前、后輪制動輪缸直徑d 根據(jù)公式可知 d=4F0πp (6-1) 式中 F0——制動塊的張力 P——制動管路內(nèi)部的壓力 因為制動管路壓力一般不超過10～12MPa，所以取p=10MPa。則 d=4×232910×106=0.031m=31mm (6-2) 由于輪缸直徑d是標準尺寸，應(yīng)該在規(guī)定的尺寸系列中選取（HG2865-1997),其中有 19mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm【19】，因此取前輪制動輪缸直徑d為32mm. 同理可以得出后輪制動輪缸直徑d=25mm。因此取后輪制動輪缸直徑為25mm. 6.4確定制動主缸直徑d0 根據(jù)公式可知第i個輪缸的工作容積為： Vi=π41ndi2δi (6-3) 式中 di——第i個輪缸活塞的直徑； N——輪缸中活塞的數(shù)目； δi——第i個輪缸活塞在完全制動時的行程。 此處取δ=2mm. 則一個前輪輪缸的工作容積為V前=π411322×2=1608mm3 一個后輪輪缸的工作容積為V后=π411252×2=981mm3 所有輪缸的總工作容積為V=1mVi，式中m為輪缸數(shù)目。 制動主缸應(yīng)有的工作容積為V0=V+V'，式中V'為制動軟管的變形容積。 通過查閱資料可知V0=1.1V 所以V=2（V前+V后）=2（1608+981）=5178 mm3 V0=V+V'=1.1V=5696 mm3 (6-4) 主缸活塞行程S0和活塞直徑d0為 V0=π4d02S0 (6-5) 取S0=d0，所以 V0=π4d0 3 d0=34V0π=19.35mm (6-6) 因為主缸的直徑d0應(yīng)符合QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列，具體為19mm、22mm、28mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm【20】。所以取d0=22mm。 6.5制動踏板力Fp和制動踏板工作行程Sp 制動踏板力Fp為： Fp=π4d0 2p1ip(1η) (6-7) 式中 d0——制動主缸活塞直徑； p——制動管路的液壓； ip——探班機構(gòu)的傳動比； η——踏板機構(gòu)及液壓主缸的機械效率，可取η=0.82～0.86。此處取ip=4，η =0.85。 根據(jù)資料可知制動踏板力最大一般為500N，所以 Fp=π4d0 2p1ip(1η)=π4×（0.022）2×106×14×10.85=112N<500N 因此符合設(shè)計要求。 制動踏板工作行程Sp為 Sp=ip(S0+δm1+δm2) (6-8) 式中δm1為主缸中推桿與活塞間的間隙，取2mm; δm2為主缸活塞空行程，即主缸活塞從不工作時的極限位置到使其皮碗完全堵上主缸上的通孔所經(jīng)過的行程，也取2mm。通過資料查詢可知最大踏板行程不應(yīng)大于150mm，所以 Sp=ip(S0+δm1+δm2)=4×（22+2+2）=104mm<150mm 符合設(shè)計要求。  第7章 制動性能分析 制動性能主要從以下三個方面進行分析: （1）制動效能，即制動距離和制動減速度。就是指汽車在良好路面上直線行駛，從汽車以一定初速制動到停車時的制動的總距離；或制動時汽車的減速度。汽車的制動距離越小或者制動減速度越大，則汽車的制動效能就越好。 （2）制動效能的恒定性，就是汽車在高速行駛或者下長坡連續(xù)制動時制動效能的保持程度，包括抗熱衰退性能和抗水衰退性能。抗熱衰退性能是指制動器在溫度升高后制動效能的保持程度；抗水衰退性能是指汽車在涉水行駛后制動效能的保持程度。 （3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性，就是指制動時汽車按給定路徑行駛的能力。若在制動時汽車發(fā)生跑偏、側(cè)滑或者失去轉(zhuǎn)向能力，那么汽車就會偏離原來的路徑，則說明汽車的方向穩(wěn)定性不好。 7.1 制動減速度j和制動距離S 評定一個制動器制動性能的好壞，可以從其最大制動減速度和最小制動距離中看出。在本次設(shè)計中，假定汽車在水平的路面上平直行使，并且不考慮路面附著條件，則此時制動器將產(chǎn)生全部的制動力，這時最大制動減速度j=φ0g=0.7g 最小制動距離S=13.6τ2 ’+τ2 ‘’2×100+100225.92×0.7g=13.6×0.2+0.2×100+100225.92×0.7×9.8=67m<80m，因此符合要求。 7.2摩擦襯塊的磨損特性計算 因為影響摩擦襯塊的磨損特性的因素有很多方面，因此在理論上計算磨損性能極為困難。但試驗表明，影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。因此從能量的角度來看，汽車制動過程就是將汽車的機械能（動能和勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟⒌倪^程。當汽車在緊急制動時，制動器幾乎承擔了汽車的全部動能耗散的任務(wù)。此時，由于制動時間很短，還沒有等到產(chǎn)生的熱量散發(fā)到空氣中就會被制動器吸收，這就會導(dǎo)致制動器的溫度升高，這就是制動器的能量負荷。能量負荷越大，則襯片（襯塊）的磨損越嚴重。對于盤式制動器的襯塊，其單位面積上的能量負荷比鼓式制動器襯片大許多倍，所以制動盤的表面溫度比制動鼓的高。 各種汽車的總質(zhì)量及其制動襯塊的摩擦面積各不相同，因而有必要用一種相對的量作為評價能量負荷的指標。目前，各國常用的指標是比能量消散率，即單位時間內(nèi)襯塊單位摩擦面積耗散的能量，通常所用的計量單位為Wmm2。比能量耗散率有時也稱為單位功負荷，或簡稱能量負荷。 制動器能量耗散率為： e=δma(v1 2-v2 2)4tA1β (7-1) t= v1-v2j (7-2) 式中 ma——汽車總質(zhì)量； δ——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； v1、v2——制動初始速度和終速度（ms）； t——制動時間； A——制動襯塊摩擦面積； β——制動力分配系數(shù)。 緊急制動停車時，取δ=1，所以 e=mav1 24tA1β (7-3) 根據(jù)相關(guān)文獻可知，轎車的盤式制動器在上述的v1和j的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于6Wmm2。 (7-4) <6 (7-5) 所以符合要求。 結(jié) 論 制動器是保證車輛安全重要部分，從制動器出現(xiàn)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，但是對于大學(xué)生來說，這其中還有這許多知識值得學(xué)習。 在設(shè)計中采用分層設(shè)計： （1）確定工作方案和傳動原理 查閱相關(guān)資料，了解盤式制動系統(tǒng)工作原理，將現(xiàn)有設(shè)計方案整理分類，去粗取精，然后通過將各種不同類型制動器進行對比分析，最終確定選擇浮鉗盤式制動器。 （2）選擇制動系統(tǒng) 對比分析選擇簡單液壓制動系統(tǒng)，制動主缸為串聯(lián)雙缸式，制動管路分布為X型分布。 （3）確定制動器主要零部件參數(shù) 根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)，對制動器主要零部件結(jié)構(gòu)和材料進行設(shè)計計算，如制動盤、制動鉗、制動塊等，設(shè)計符合規(guī)定標準，材料選擇符合強度要求。 （4）確定制動參數(shù) 根據(jù)公式計算制動力，有效制動面積，制動主缸和輪缸容積，查閱國家標準，確定油缸直徑和容積，使制動器符合要求。 （5）制動性能分析 計算制動減速度和制動距離，得出制動性能符合標準。 在設(shè)計中以盤式制動器的作用和意義為主線，來確定較為合理方案和參數(shù)，使制動器合理性、經(jīng)濟性、可靠性和安全性得到保證。  參考文獻 【1】劉惟信.汽車設(shè)計【M】.北京:清華大學(xué)出版社,2001:158-200. 【2】朱永梅,張碩【M】.北京:科學(xué)出版社.2017:12-15. 【3】張金柱.汽車原理與構(gòu)造.彩色版【M】.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016:40-61. 【4】姬小梅.汽車盤式制動器的維護與保養(yǎng)【J】.知識文庫,2016(15). 【5】成大先.機械設(shè)計手冊.第六版【M】.化學(xué)工業(yè)出版社,2016:182-184. 【6】陳紀民.汽車底盤構(gòu)造與維修.第二版【M】.北京:中國勞動社會保障出版社,2018:32-81. 【7】鮑久圣.pod-盤式制動器摩擦學(xué)性能測試與智能預(yù)測技術(shù)【M】.北京:科學(xué)出版社有限責任公司,2017,12-17. 【8】劉鴻文.簡明材料力學(xué)【M】.北京:高等教育出版社,1997,254-259. 【9】陳殿云,張淑芬,楊民獻.工程力學(xué)【M】.蘭州:蘭州大學(xué)出版設(shè),2003,182-196. 【10】樓君.關(guān)于汽車盤式制動器抖動分析及改進【J】.工程技術(shù):引文版,2016,(12):279-279. 【11】濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計.第七版【M】.北京:高等教育出版社,2005:109-111 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