摘 要
目前，汽車的制動(dòng)系統(tǒng)種類有很多，本設(shè)計(jì)主要從節(jié)約成本，并保證制動(dòng)效能和制動(dòng)穩(wěn)定性的前提下，采用技術(shù)較為成熟的液壓制動(dòng)技術(shù)。
根據(jù)盤式和鼓式各自的性能特點(diǎn)，選用了前盤后鼓的設(shè)計(jì)方案。制動(dòng)驅(qū)動(dòng)形式為液壓驅(qū)動(dòng)形式，前后式（Ⅱ式）雙回路制動(dòng)控制系統(tǒng)。再根據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)的原始參數(shù)，分別對(duì)鼓式和盤式中的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了求解設(shè)計(jì)，包括制動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦襯片，制動(dòng)輪缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)等。然后計(jì)算了制動(dòng)器受到的最大制動(dòng)力，讓最大制動(dòng)力與確定出的同步附著系數(shù)比較是否滿足條件，還有制動(dòng)效能和制動(dòng)距離的檢驗(yàn)。其后用最大制動(dòng)力進(jìn)行液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，包括制動(dòng)主缸等，并通過踏板行程和踏板力進(jìn)行檢驗(yàn)。最后是制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)元件的要求和補(bǔ)充以及對(duì)自動(dòng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為汽車制動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，以保證其制動(dòng)性能的可靠性。
關(guān)鍵詞：行車制動(dòng)；駐車制動(dòng)；鼓式制動(dòng)器；盤式制動(dòng)器；液壓驅(qū)動(dòng)
Abstract
Now, there are many kinds of automobile brake system.This design’s technology is relatively mature hydraulic brake technology from cost savings,and ensure the braking efficiency and stability of the premise.
According to the performance characteristics about the brake disc and the brake drum, this design scheme choose that the brake disc in the front and the brake drum in the rear . The drive form of brake system is hydraulic drive,the double line (Ⅱ type) braking control system in the front and rear. According to the original parameters of braking system ,structure parameters of the drum and structure parameters of the disc , separately to solve the design , including friction lining, the structure parameters of wheel cylinder. Then I calculate the brake’s maximum braking force by it, and verify the braking performance and braking distance. Followed,I determine the structure parameters of hydraulic brake drive mechanism with the maximum braking force, including brake master cylinder, and so on. And the structure parameters of hydraulic brake drive mechanism is verified by the pedal stroke and pedal force.Finally, I introduce the requirement of the brake’s main structural components as well as to design brake clearance of automatic adjusting mechanism,this graduation design topic for automobile brake system overall design,to ensure its reliable braking performance.
Key words：Brake；Parking brake；Drum brake；Disc brakes；Hydraulic drive
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
目 錄 iii
第1章 緒 論 1
1.1 課題背景及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3選定方案前應(yīng)解決的問題： 4
1.4課題研究方法 4
1.5 本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的難點(diǎn) 5
第2章 總體設(shè)計(jì)方案 5
2.1 制動(dòng)能源的比較分析 7
2.2 駐車制動(dòng)系 8
2.3 行車制動(dòng)系 9
2.4 制動(dòng)管路的布置及原理 10
2.4.1 制動(dòng)管路的布置示意圖（II型） 10
2.4.2 制動(dòng)原理和工作過程 11
2.5 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 13
本章小結(jié) 15
第3章 制動(dòng)系主要參數(shù)確定 16
3.1 基本參數(shù) 16
3.2鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇 16
3.2.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D 16
3.2.2 摩擦襯片寬度b和包角β 17
3.2.3 制動(dòng)器中心到張開力P作用線和距離a 18
3.2.4 制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)的位置坐標(biāo)k 與 c 19
3.2.5摩擦片摩擦系數(shù) 19
3.3盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇 20
3.3.1制動(dòng)盤直徑D 20
3.3.2 制動(dòng)盤厚度h 20
3.3.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑 20
3.3.4摩擦襯塊工作面積A 22
本章小結(jié) 22
第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22
4.1 制動(dòng)器摩擦面的壓力分布規(guī)律 22
4.2制動(dòng)器制動(dòng)效能計(jì)算 23
4.3 同步附著系數(shù)的確定 24
4.4 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定 26
4.5單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 27
4.5.1 同一制動(dòng)器各蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩 27
4.5.2 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算 31
4.6駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算 32
4.7 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算 34
4.8制動(dòng)距離的計(jì)算 37
本章小結(jié) 38
第5章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 39
5.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式 39
5.2 分路系統(tǒng) 40
5.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 41
5.3.1 制動(dòng)輪缸直徑d的確定 41
5.3.2 制動(dòng)主缸直徑的確定 42
5.3.3 制動(dòng)踏板力FP 44
5.3.4 制動(dòng)踏板工作行程SP 45
5.3.5 制動(dòng)主缸 46
5.3.6制動(dòng)力分配調(diào)節(jié)裝置的選取 46
5.4 制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件 47
5.4.1 制動(dòng)鼓 47
5.4.2 制動(dòng)蹄 47
5.4.3 摩擦襯（片）塊 48
5.4.4 制動(dòng)底板 48
5.4.5 支承 49
5.4.6 制動(dòng)輪缸 49
5.4.7 制動(dòng)盤 50
5.4.8 制動(dòng)鉗 50
5.4.9 制動(dòng)塊 51
5.5 自動(dòng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 51
5.6 鼓式制動(dòng)器工作過程 55
5.7 盤式制動(dòng)器工作過程 57
本章小結(jié) 58
結(jié) 論 59
參考文獻(xiàn) 60
外文資料 62
中文譯文 81
致 謝 93
x
第1章 緒 論
1.1 課題背景及意義
從2000年開始，中國汽車市場(chǎng)進(jìn)入到黃金10年。汽車保有量從1600萬輛攀升到1億多輛。汽車市場(chǎng)由小變大，2010年成為全球第一大汽車市場(chǎng)，比原先普遍預(yù)測(cè)的2015年提早了5年。2013年，美國的底特律汽車城宣布破產(chǎn)了，這不僅不代表汽車行業(yè)的衰落，反而更加展露出汽車的迅速發(fā)展，不僅僅是戰(zhàn)略還有技術(shù)。隨著人民生活水平提高和人們對(duì)物質(zhì)的急劇需求，汽車保有量的也在猛速增加。由于交通事故的頻發(fā)，也為我們帶來夢(mèng)靨，所以安全是汽車首要問題。眾所周知，汽車制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動(dòng)系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以滿足汽車安全行駛的要求。由有關(guān)部門調(diào)查，在汽車事故中由制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故約為總數(shù)的45%。可見，制動(dòng)系統(tǒng)在保證行車安全中的重要性。此外，制動(dòng)系統(tǒng)的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。因此制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。在這個(gè)擁擠的交通和激烈市場(chǎng)的背景下，生產(chǎn)能保證良好的制動(dòng)性能和較低的成本的制動(dòng)系統(tǒng)至關(guān)重要。本次設(shè)計(jì)就是通過資料的查閱，以及對(duì)知識(shí)的梳理總結(jié)，
1
3
在趙老師的幫助下達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。我的設(shè)計(jì)目標(biāo)：1.具有良好的制動(dòng)性能及其穩(wěn)定性；2.制動(dòng)時(shí)汽車操縱穩(wěn)定性好；3.制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
汽車的制動(dòng)系統(tǒng)是車輛的主動(dòng)安全之一。自汽車誕生時(shí)起，其就起著決定性作用。汽車的制動(dòng)系統(tǒng)有很多種類，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)型式有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣液混合式。液壓制動(dòng)技術(shù)是如今最成熟、最經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)技術(shù)，并應(yīng)用在當(dāng)前絕大多數(shù)汽車上[1]。汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)可以分為行車制動(dòng)、輔助制動(dòng)、伺服制動(dòng)等，主要制動(dòng)部件包括制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)、真空助力器、制動(dòng)主缸、制動(dòng)軟管、比例閥、制動(dòng)器和制動(dòng)警示燈等。在制動(dòng)系統(tǒng)，真空助力器、制動(dòng)主缸和剎車制動(dòng)器是最為重要的部分。目前，汽車所用都制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是在高速剎車時(shí)能迅速制動(dòng)，散熱效果好于鼓式剎車,制動(dòng)效能的恒定性好,便于安裝像ABS那樣的高級(jí)電子設(shè)備。鼓式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較少,成本較低,方便維修、由于鼓式制動(dòng)器的絕對(duì)制動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于盤式制動(dòng)器,所以普遍用于后輪驅(qū)動(dòng)的卡車上。鼓式制動(dòng)器根據(jù)其結(jié)構(gòu)都不同，又分為：雙向自增力蹄式制動(dòng)器、雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器、雙從蹄式制動(dòng)器。其制動(dòng)效能依次降低，最低是盤式制動(dòng)器；但制動(dòng)效能穩(wěn)定性卻是依次增高，盤式制動(dòng)器最高。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，盤式制動(dòng)器被普遍使用。但由于為了提高其制動(dòng)效能而必須加制動(dòng)增力系統(tǒng)，使其造價(jià)較高，故輕型車一般還是使用前盤后鼓式[2]。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。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)常采用雙回路結(jié)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)，以免其產(chǎn)生故障。
任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。行車制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板來操縱車輪制動(dòng)器來制動(dòng)全部車輪；而駐車制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱利用車輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。利用車輪制動(dòng)器時(shí)，絕大部分駐車制動(dòng)器用來制動(dòng)倆個(gè)后輪，行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置，必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、儲(chǔ)氣筒、控制閥和制動(dòng)氣室等。
現(xiàn)代汽車由于車速的提高，對(duì)于應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的可靠性要求更嚴(yán)格，因此在中、高級(jí)轎車和部分輕型商用車上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面兼得附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動(dòng)系統(tǒng)。它能有效的防止汽車在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的危險(xiǎn)，并縮短制動(dòng)距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。
1.3選定方案前應(yīng)解決的問題：
1,由于專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)欠缺，參考資料收集不夠全面，設(shè)計(jì)主題思路還不是很清晰，對(duì)于有些簡(jiǎn)單的問題解決的不夠精準(zhǔn)，同時(shí)欠缺仿真軟件的支持，無法確定其設(shè)計(jì)效果。并且有較多的相關(guān)知識(shí)綜合運(yùn)用，在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，運(yùn)用不是很熟練，計(jì)算過程不是很順利，需要對(duì)欠缺的知識(shí)補(bǔ)習(xí)，彌補(bǔ)不足。
2,由于涉及汽車專業(yè)知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，需要補(bǔ)充對(duì)汽車基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。
3,用CAD進(jìn)行繪圖時(shí)，軟件操作不是很熟練，畫圖速度緩慢，需要在平時(shí)多加練習(xí)。
1.4課題研究方法
首先對(duì)選題的目的和意義進(jìn)行了闡述與分析，讓我明確了自己設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是作什么用的，其在車輛安全方面的重要性。其次是對(duì)其在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r做了分析，了解了當(dāng)今汽車制動(dòng)器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。這對(duì)于本次設(shè)計(jì)的不足，需要改進(jìn)的地方，使我受到了啟發(fā)。在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下，收集并整理了大量的相關(guān)信息，又通過互聯(lián)網(wǎng)查閱到了比較多的相關(guān)資料，初步對(duì)汽車制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式、管路布置、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及各個(gè)部件型式做出了選擇，并收集相關(guān)緊湊型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過試驗(yàn)最終確定制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
1.5 本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的難點(diǎn)
（1）確定制動(dòng)系各參數(shù)，分析其制動(dòng)性能;
（2）制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）制動(dòng)系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。
第2章 總體設(shè)計(jì)方案
汽車的制動(dòng)性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。制動(dòng)性是汽車的主動(dòng)安全主要性能之一，隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動(dòng)性始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的主要任務(wù)。
汽車制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。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。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者用來保證第三項(xiàng)功能。
設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下主要要求[3]：
（1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定；
（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)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評(píng)定的。詳見QC/T239-1997《貨車、客車制動(dòng)器性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)》。
（3）工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱；
（4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見QC/T582-1999《轎車制動(dòng)器性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)》；
（5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好；
（6）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見QC/T239-1997《貨車、客車制動(dòng)器性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)》；
（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，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞；
（8）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）制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲；
（10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)；
（11）應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；
（12）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)力求減少制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維[4]；
（13）磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。
防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功。
本次設(shè)計(jì)采用前盤后鼓式制動(dòng)器,液壓制動(dòng), II式(前后式)雙回路制動(dòng)控制系統(tǒng)。采用真空助力器.其中鼓式制動(dòng)器采用一般常用的領(lǐng)從蹄式,為一個(gè)自由度.灰鑄鐵制動(dòng)鼓[5]。制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸、摩擦襯片寬度尺寸參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T309-1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》選取。盤式制動(dòng)器采用浮動(dòng)鉗盤式.制動(dòng)盤直徑取輪輞直徑的70%。通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度取20mm。具體的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算過程依據(jù)汽車設(shè)計(jì)教材進(jìn)行。
2.1 制動(dòng)能源的比較分析
經(jīng)過同多種類型的車輛制動(dòng)能源比較，如表2.1所示：
表2.1 制動(dòng)能源比較
供能裝置
傳能裝置
型式
制動(dòng)能源
工作介質(zhì)
型式
工作介質(zhì)
氣壓伺服制動(dòng)系
駕駛員體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力
空氣
液壓制動(dòng)系
制動(dòng)液
真空伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，伺服氣壓一般可達(dá)0.05～0.07MPa。 真空伺服制動(dòng)系多用于總質(zhì)量在1.1～1.35t以上的轎車及裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型載貨汽車上；氣壓伺服制動(dòng)系則廣泛用于裝載質(zhì)量為6～12t的中、重型貨車以及極少數(shù)高級(jí)轎車上。
液壓制動(dòng)用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間短，（0.1～0.3s）;工作壓力高（可達(dá)10～20M），因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)（或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)），而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量??；機(jī)械效率較高（液壓系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用）。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：過度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系統(tǒng)的效能降低，甚至完全失效。液壓制動(dòng)廣泛應(yīng)用在乘用車和總質(zhì)量不大的商用車上。
2.2 駐車制動(dòng)系
駐車制動(dòng)系統(tǒng)用于使汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上，同時(shí)也有助于汽車在斜坡上起步的一套專門裝置。駐車制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓式，以免其產(chǎn)生故障。
通過類比采用手動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿、駐車制動(dòng)杠桿作用于后輪，作為后輪駐車制動(dòng)器。
后輪駐車制動(dòng)：輪缸或輪制動(dòng)器，（對(duì)領(lǐng)叢蹄制動(dòng)器，只需附加一個(gè)駐車制動(dòng)推桿和一個(gè)駐車杠桿即可）使用駐車制動(dòng)時(shí)，由人搬動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿，通過操縱纜繩。平衡臂和拉桿（拉繩）拉動(dòng)駐車制動(dòng)杠桿使兩蹄張開。
2.3 行車制動(dòng)系
行車制動(dòng)系統(tǒng)用作強(qiáng)制行使中的汽車減速或停車，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)多采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。
目前，盤式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于轎車，但除了在一些高性能轎車上用于全部車輪以外，大都只用作前輪制動(dòng)器，而與后輪的鼓式制動(dòng)器配合，以期汽車有較高的制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。在貨車上，盤式制動(dòng)器也有采用。四輪轎車在制動(dòng)過程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式。
2.4 制動(dòng)管路的布置及原理
II式(前后式): 前、后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路型式，一條回路連接前橋(軸)車輪制動(dòng)器,另一條回路連接后橋(軸)車輪制動(dòng)器,如圖（2.1）所示。前橋車輪制動(dòng)器與后橋車輪制動(dòng)器各用一個(gè)回路。其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動(dòng)氣室)鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。在各類汽車上都有采用。通過分析，II式(前后式)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，因此采用的就是II式(前后式)雙回路制動(dòng)系。
2.4.1 制動(dòng)管路的布置示意圖（II型）
如圖2.1所示
2.4.2 制動(dòng)原理和工作過程
以鼓式制動(dòng)器為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖（2.2）所示，工作原理如下：要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。制動(dòng)力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動(dòng)力越大，制動(dòng)減速度越大。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。
2.5 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析
通常，汽車所用制動(dòng)器一般都采用摩擦式的，也就是阻止汽車運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力矩來源于固定元件和旋轉(zhuǎn)工作表面之間的摩擦。主要是盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器兩種形式。
鼓式制動(dòng)器的選用：
鼓式制動(dòng)器是靠制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊產(chǎn)生摩擦來實(shí)現(xiàn)剎車的。鼓式制動(dòng)器的形式有很多種，如領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器、單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、單向自增力式制動(dòng)器、雙向自增力式制動(dòng)器、凸輪式制動(dòng)器、楔式制動(dòng)器。它們都各有利弊，其中領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器發(fā)展較早，且其效能和效能穩(wěn)定性在各式制動(dòng)器中均居于中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙；且有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。但領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器也有兩蹄片的壓力不等（在兩制動(dòng)蹄上的摩擦襯片面積相等的條件下），因而兩蹄片磨損不均勻、壽命不同的缺點(diǎn)。此外，因只有一個(gè)輪缸，兩制動(dòng)蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路下工作。因此，本設(shè)計(jì)采用由定位銷定位的一個(gè)自由度的非平衡式的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。
盤式制動(dòng)器的選用：
盤式制動(dòng)器又叫做碟式制動(dòng)器，一般是由液壓控制，主要的部件有制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、固定器，制動(dòng)輪缸等組成。按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動(dòng)器分為鉗盤式和全盤式兩類。全盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸。用得較多的是多片全盤式制動(dòng)器，以便獲得較大的制動(dòng)力。但這種制動(dòng)器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為固定鉗盤式制動(dòng)器和浮鉗盤式制動(dòng)器。定鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿著制動(dòng)盤軸線方向移動(dòng)，因此必須在制動(dòng)盤的兩側(cè)都 安裝制動(dòng)塊的促動(dòng)裝置，以便于將兩側(cè)的制動(dòng)塊分別壓向制動(dòng)盤。定鉗盤式制動(dòng)器在制動(dòng)鉗體上有兩個(gè)液壓油缸，其中各裝有一個(gè)活塞。當(dāng)壓力油液進(jìn)入兩個(gè)油缸活塞外腔時(shí)，推動(dòng)兩個(gè)活塞向內(nèi)將位于制動(dòng)盤兩側(cè)的制動(dòng)塊總成壓緊到制動(dòng)盤上，從而將車輪制動(dòng)。當(dāng)放松制動(dòng)踏板使油液壓力減小時(shí)，回位彈簧又將兩制動(dòng)塊總成及活塞推離制動(dòng)盤。這種型式也稱為對(duì)置活塞式或浮動(dòng)活塞式。
定鉗盤式制動(dòng)器的缺點(diǎn)就是：
（1）制動(dòng)盤的兩側(cè)各有液壓缸，使制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
（2）液壓缸分裝于制動(dòng)盤的兩側(cè)，制動(dòng)液必須跨越制動(dòng)盤的鉗內(nèi)油道或者外部的油管。
（3）熱負(fù)荷較大，液壓缸和跨越制動(dòng)盤的鉗內(nèi)制動(dòng)管路或者是外部油管內(nèi)的制動(dòng)液容易氣化。
（4）若想兼用于駐車制動(dòng)裝置，則必須添加一個(gè)機(jī)械促動(dòng)的駐車制動(dòng)鉗。
由于上述的種種原因，定鉗盤式制動(dòng)裝置已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代轎車的發(fā)展趨勢(shì)，也逐漸的在70年代以后讓位于浮鉗盤式制動(dòng)器。
浮鉗盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動(dòng)器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)，在兼行車和駐車制動(dòng)的情況下不需要加設(shè)駐車制動(dòng)鉗，只需要在行車制動(dòng)鉗液壓缸的附近加裝一些用于推動(dòng)液壓缸活塞的駐車制動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)零件即可。浮動(dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，減少了受熱機(jī)會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長(zhǎng)，也增大了油缸的散熱面積，因此制動(dòng)液溫度比用固定鉗時(shí)低30℃～50℃，氣化的可能性較小。但由于制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的，必須設(shè)法減少滑動(dòng)處或擺動(dòng)中心處的摩擦、磨損和噪聲。
經(jīng)過對(duì)不同制動(dòng)器優(yōu)、缺點(diǎn)的比較，參考同類型車，本設(shè)計(jì)采用前盤（浮動(dòng)鉗式）后鼓（支承銷領(lǐng)叢蹄式）的制動(dòng)系統(tǒng)。
本章小結(jié)
本章確定了制動(dòng)系統(tǒng)方案為行車制動(dòng)系統(tǒng)采用液壓制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，前軸制動(dòng)器為浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器，后軸采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器?；芈废到y(tǒng)采用一軸對(duì)一軸式雙回路控制系統(tǒng)。駐車制動(dòng)系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)為機(jī)械式，由鼓式制動(dòng)器兼做駐車制動(dòng)器。
第3章 制動(dòng)系主要參數(shù)確定
3.1 基本參數(shù)
表3.1 制動(dòng)系主要參數(shù)
空載
滿載
汽車質(zhì)量
2230kg
4110kg
軸荷分配
前軸
1070.4kg
1233kg
后軸
1159.6kg
2877kg
質(zhì)心高度
hg0=850mm
Hg1=750mm
軸距
3100 mm
前制動(dòng)器
浮動(dòng)鉗盤式
后制動(dòng)器
鼓式領(lǐng)叢蹄式
3.2鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇
在有關(guān)的整車總布置參數(shù)和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式確定以后，就可以參考已有的同類型、同等級(jí)汽車的同類制動(dòng)器，對(duì)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選。
3.2.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D
當(dāng)輸出力一定時(shí)，制動(dòng)鼓的內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩也越大，散熱性能也越好。但制動(dòng)鼓的內(nèi)徑D尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且直徑的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增大，使汽車的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙，此間隙一般不小于20～30mm,以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動(dòng)鼓直徑的尺寸。另外，制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比為，汽車考慮其用途及行駛的平穩(wěn)性和爬坡能力，初選17inch的輪胎（例如輪胎型號(hào)205/55R17），由則D=321.5mm，根據(jù)QC/T309-1999《制動(dòng)鼓工作及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》取D=320mm R=160mm。
3.2.2 摩擦襯片寬度b和包角β
摩擦襯片的包角可在900～1200范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角在900～1200時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度也最低，且制動(dòng)效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角一般不宜大于1200，因過大不僅不利于散熱，而且易使制動(dòng)作永不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。
摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過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)使單位壓力不超過2.5 M的條件來選擇襯片寬度的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇寬度值。另外，根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式制動(dòng)器總的摩擦襯片面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大。而單個(gè)摩擦襯片的面積又決定與制動(dòng)鼓的半徑，襯片寬度及包角。即:
（3.7）
式中，包角以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。
制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。
a、參考同類汽車選取，一般b/D=0.16～0.26,取0.25，由QC/T309-1999則選的b=65mm
b、取領(lǐng)蹄包角 從蹄包角
=320×3.14×65（100+110）/360
= 36302mm2
c、摩擦襯片起始角，一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即
令：
有時(shí)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。
3.2.3 制動(dòng)器中心到張開力P作用線和距離a
在保證輪缸能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件，應(yīng)使距離a盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)可取
a=0.8R
故a=128mm。
3.2.4 制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)的位置坐標(biāo)k 與 c
應(yīng)在保證兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的條件下，應(yīng)使k盡可能小而c盡可能大，設(shè)計(jì)可定
c=0.8R =128 mm,
并也應(yīng)在保證制動(dòng)效能的條件下k盡可能大而c盡可能大小,參考同類車型，初步設(shè)計(jì)時(shí)可定: k=22mm。
3.2.5摩擦片摩擦系數(shù)
選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單獨(dú)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0.3～0.5之間，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性越差。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。當(dāng)前國產(chǎn)的摩擦片材料溫度低于250度時(shí)，保持摩擦系數(shù)在0 .3～0.4已無大問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取0.3可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際。另外，在選擇摩擦材料時(shí)應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無害的材料。
3.3盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇
3.3.1制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡量取大些，這樣，制動(dòng)盤的有效半徑增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。通常D=0.70～0.79Dr，本車總質(zhì)量大于2t，故取上限，即
因此， D =320mm。
3.3.2 制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動(dòng)盤厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過小。制動(dòng)盤可以做成實(shí)心的，也可以通風(fēng)式的，本車從增大散熱通風(fēng)的角度在制動(dòng)盤中間鑄出通風(fēng)孔道。一般通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度可取為20~50mm，采用較多的是20~30mm，這里選取為20mm,通風(fēng)式。
3.3.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑
推薦摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑的比值不大于1.5.若此值偏大，工作時(shí)襯塊外緣與內(nèi)側(cè)圓周的速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。所以參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為：
，
平均半徑為
=125
有效半徑為
=126.66
令
則有
選取半徑滿足式＞
假設(shè)成立，滿足要求。
3.3.4摩擦襯塊工作面積A
在確定盤式制動(dòng)器制動(dòng)襯塊的工作面積時(shí)，根據(jù)制動(dòng)襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6～3.5kg/, A =120cm2。
本章小結(jié)
本章確定了制動(dòng)器的基本參數(shù)，首先計(jì)算出制動(dòng)力分配系數(shù)及同步附著系數(shù)，然后進(jìn)一步確定制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩，確定了鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)，包括制動(dòng)鼓直徑、摩擦襯片寬度及包角、制動(dòng)器中心到張開力作用線的距離、制動(dòng)蹄支撐銷中心的位置、摩擦片的摩擦系數(shù)，盤式制動(dòng)器主要參數(shù)包括制動(dòng)盤直徑、制動(dòng)盤厚度、摩擦襯塊內(nèi)外半徑、
摩擦塊工作面積。
第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 制動(dòng)器摩擦面的壓力分布規(guī)律
從前面的分析可知，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)器因數(shù)有很大的影響。掌握制動(dòng)蹄表面的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動(dòng)器因數(shù)。在理論上對(duì)制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時(shí)，通常作如下一些假定：
（1）制動(dòng)蹄、鼓為絕對(duì)剛性；
（2）在外力作用下，使力僅發(fā)生在摩擦襯片上；
（3）壓力與變形符合胡克定律。
對(duì)于繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄片上的壓力符合正弦分布。
4.2制動(dòng)器制動(dòng)效能計(jì)算
制動(dòng)器效能因數(shù)，表示制動(dòng)器的效能，其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評(píng)比不同結(jié)構(gòu)形式的制動(dòng)器的效能
領(lǐng)蹄：
==0.6486
從蹄：
==0.5581
則
BF=+=1.2067
4.3 同步附著系數(shù)的確定
汽車制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì) 車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任意角速度＞0的車輪，其力矩平衡方程為
（3.1）
式中：—制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N?m；
―地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反，N；
―車輪有效半徑，m。
令
（3.2）
稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力。
一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程出現(xiàn)前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好[6]。
任何附著系數(shù)路面上前后同時(shí)抱死的條件為（=0.85）：
(3.3) （3.4）
式中：G-汽車重力；
—前制動(dòng)器制動(dòng)力，N；
—后制動(dòng)器制動(dòng)力，N；
—質(zhì)心到前軸的距離，mm；
—質(zhì)心到后軸的距離，mm。
得： =1275N =1825N
一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)來表示分配比例
前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例影響到汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定值首先就要選取同步附著系數(shù)。一般來說，我們總是希望前輪先抱死（）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦以及我國道路條件，車速不高，所以本車型取0.5左右為宜。
由
得
為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，ECE的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內(nèi)，必須滿足q[7]。
4.4 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定
應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。
雙軸汽車前后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前后車輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為
通常上式的比值為轎車1.3 到1.6，貨車為0.5到0.7。因此可知前后制動(dòng)器比值符合要求
最大制動(dòng)力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力成正比。計(jì)算公式如下
（3.5）
（3.6） 式中： —該車所能遇到的最大附著系數(shù)0.85；
—車輪有效半徑為360mm；
4.5單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算
4.5.1 同一制動(dòng)器各蹄產(chǎn)生的制動(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，具體符號(hào)如圖所示：
其計(jì)算公式如下
對(duì)于增勢(shì)蹄：
（4.1） （4.2）
其中： 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力（其中）。
=182.63
對(duì)于減勢(shì)蹄：
式中： ， 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。同理：
=179.35
增勢(shì)蹄的制動(dòng)力矩
=
減勢(shì)蹄的制動(dòng)力矩
制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即
液壓驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器由于，故所需的張開力為
P==
=1882.83
計(jì)算蹄式制動(dòng)器必須檢查蹄有無自鎖的可能。蹄式制動(dòng)器的自鎖條件為
即式
成立，則不會(huì)自鎖。
故此蹄式制動(dòng)器不會(huì)自鎖。
4.5.2 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算
現(xiàn)假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩計(jì)算公式為
（4.3）
式中：?jiǎn)蝹€(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩=317964.84
—摩擦系數(shù)
—單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力
R—作用半徑 （摩擦襯塊的作用半徑R==125mm）
盤式制動(dòng)器單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力為
對(duì)于常見的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔缓艽?，取R等于平均半徑或有效半徑，在實(shí)際中已經(jīng)足夠精確。有效半徑是扇形表面的面積中心至制動(dòng)盤中心的距離，如下式所示
==[1-] 式中，m=
因?yàn)閙<1,<,故>,且m越小，則兩者差值越大。
應(yīng)當(dāng)指出，若m過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大，襯塊摩擦面上各不同半徑處的滑摩速度相差太遠(yuǎn)，磨損將不均勻，因而單位壓力分布這一假設(shè)條件不能成立，則上述計(jì)算方法也就不使用，m值一般不應(yīng)小于0.65。
制動(dòng)盤工作面的加工精度應(yīng)達(dá)到下述要求：平面度公差為0.012mm，表面粗糙度值為0.7~1.3m，兩摩擦表面的平行度公差不應(yīng)大于0.05mm，制動(dòng)盤的端面圓跳動(dòng)公差不應(yīng)大于0,03mm。通常制動(dòng)盤采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制造。為保證足夠的強(qiáng)度和耐磨性能，其牌號(hào)不應(yīng)低于HT250。
4.6駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算
通過受力分析，可以得出汽車在上、下坡停駐時(shí)的后橋附著力分別為：
上坡
（4.4）
下坡
（4.5）
汽車停駐的最大坡度可根據(jù)后軸上的附著力與制動(dòng)力相等求得：
滿載：上坡
下坡
空載：上坡
下坡
滿載時(shí)，上下坡后橋附著力為：
上坡
下坡
空載時(shí)，上下坡后橋附著力分別為：
上坡
下坡
4.7 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算
摩擦襯片（塊）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)過程是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)能的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器的溫度升高，此即所謂的制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，摩擦襯片（塊）的磨損越嚴(yán)重。
制動(dòng)器的能量負(fù)荷以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量。單位為。
雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為
前輪
（4.6）
后輪
（4.7）
式中：—汽車總質(zhì)量，kg；
—汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；
、—制動(dòng)初速度和減速度，m/s；
J—制動(dòng)減速度m/s2；
t—制動(dòng)時(shí)間，s；
、—前后制動(dòng)襯片（塊）的摩擦面積,mm2；
—制動(dòng)力分配系數(shù)
雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為：
前輪
（4.8） 后輪
（4.9）
在緊急制動(dòng)到停車的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，對(duì)于乘用車， 制動(dòng)速度，
故
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1.8w/為宜，盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0, 計(jì)算時(shí)取減速度j=0.6g。
磨損特性指標(biāo)也可用襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來衡量。越大，則磨損越嚴(yán)重。
前輪
（4.10）
后輪
（4.11）
式中：—單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，N?m；
R—制動(dòng)鼓半徑（或襯塊平均半徑），mm；
A—單個(gè)制動(dòng)器的襯片（塊）摩擦面積mm2
注：在j=0.6g時(shí)，鼓式制動(dòng)器的許可比摩擦力應(yīng)該不大于0.48 N/。
前輪
后輪
滿足題意。
4.8制動(dòng)距離的計(jì)算
分析制動(dòng)距離是，需要對(duì)制動(dòng)距離過程有一個(gè)全面的了解。圖4.1是駕駛員在接受緊急制動(dòng)信號(hào)后，制動(dòng)踏板力、汽車制動(dòng)減速度與
制動(dòng)時(shí)間的關(guān)系曲線[8]。
圖4.1汽車制動(dòng)過程
駕駛員接到緊急停車信號(hào)時(shí)，并沒有立即行動(dòng),而要經(jīng)過τ`1后才意識(shí)到應(yīng)進(jìn)行緊急制動(dòng)，并移動(dòng)右腳，再經(jīng)過τ〞1后才踩著制動(dòng)踏板。從a點(diǎn)到b點(diǎn)所經(jīng)過的時(shí)間稱為駕駛員反映時(shí)間。這段時(shí)間一般為0.3～1.0s。在b點(diǎn)以后，隨著駕駛員踩踏板的動(dòng)作，踏板力迅速增大，至d點(diǎn)到達(dá)最大值。不過由于制動(dòng)蹄是由回位彈簧拉著，蹄片與制動(dòng)鼓間存在間隙，所以要經(jīng)過τ〞2，即至c點(diǎn)，地面制動(dòng)力才起作用，
使汽車開始產(chǎn)生減速度。由c點(diǎn)到e點(diǎn)是制動(dòng)器制動(dòng)力增長(zhǎng)過程所需的時(shí)間?？偡Q為制動(dòng)器的作用時(shí)間。制動(dòng)器作用時(shí)間一方面取決于駕駛員踩踏板的速度，另外更重要的是受制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的影響。一般在0.2～0.9s之間。由e到f為持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，其減速度基本不變。到f點(diǎn)式駕駛員松開踏板，但制動(dòng)力的消除還需要一段時(shí)間，一般在0.2～1.0s之間。從制動(dòng)的全過程來看，總共包括駕駛員見到信號(hào)后作出行動(dòng)反映、制動(dòng)器起作用、持續(xù)制動(dòng)和放松制動(dòng)器四個(gè)階段。一般所指制動(dòng)距離是開始踩著制動(dòng)踏板到完全停車的距離。故總的制動(dòng)距離為
（4.12）
式中： 取0.85
故總的制動(dòng)距離為
=18.5m＜19m
因此本設(shè)計(jì)滿足GB\7258-2004?機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件?關(guān)于制動(dòng)距離的規(guī)定[9]。
從式中可以看出，決定汽車制動(dòng)距離的主要因素是：制動(dòng)器起作用的時(shí)間、最大制動(dòng)減速度即附著力以及起始制動(dòng)車速。附著力越大、起始制動(dòng)車速越低，制動(dòng)距離越短。
本章小結(jié)
本章對(duì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了計(jì)算，首先分析了制動(dòng)器摩擦面的壓力分布規(guī)律，并分別計(jì)算了鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，同時(shí)計(jì)
算了駐車制動(dòng)時(shí)所需的制動(dòng)力矩，然后對(duì)摩擦襯片的耐磨性進(jìn)行了計(jì)算，最后計(jì)算了制動(dòng)距離，以確保其符合相關(guān)法規(guī)的要求。
第5章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將駕駛員或其他動(dòng)力源的制動(dòng)作用力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。
5.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。通過對(duì)各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同形式優(yōu)缺點(diǎn)的比較，本設(shè)計(jì)采用真空助力的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的制動(dòng)力。因此，在1.6L以上的乘用車到各種商用車。都廣泛采用伺服制動(dòng)。
真空伺服制動(dòng)系是利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管中節(jié)氣門后的真空度（負(fù)壓，一般可達(dá)0.05～0.07M）作動(dòng)力源。
按照助力特點(diǎn)，伺服制動(dòng)系又可分為助力式和增壓式兩種。助力式伺服制動(dòng)系如圖2.1所示，伺服氣室位于制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸之間，其控制閥直接由踏板通過推桿操縱，因此又稱為直動(dòng)式伺服制動(dòng)系。司機(jī)通過踏板直接控制伺服動(dòng)力的大小，并與之共同推動(dòng)主缸活塞，使主缸產(chǎn)生更高的液壓通向盤式制動(dòng)器的油缸和鼓式制動(dòng)器的輪缸。由真空伺服氣室、制動(dòng)主缸和控制閥組成的總成稱為真空助力器。
5.2 分路系統(tǒng)
為了提高制動(dòng)工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多個(gè)互相獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其他完好的回路進(jìn)行制動(dòng)。
雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中，II型回路的布置較為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸（或單制動(dòng)氣室）鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低。目前在各類汽車上應(yīng)用廣泛。
X型的結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效，剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的50%。并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。但是，一旦某一管路損壞造成制動(dòng)力不對(duì)稱，此時(shí)車輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車喪失穩(wěn)定性。所以，具有這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。
HI、HH、LL型結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。所以本設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)比，采用II型回路。
5.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
為了確定制動(dòng)主缸和輪缸直徑、制動(dòng)踏板上的力、踏板行程、踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比以及采用增壓助力裝置的必要性，必須進(jìn)行如下設(shè)計(jì)計(jì)算。
5.3.1 制動(dòng)輪缸直徑d的確定
制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路關(guān)系為
d= （5.1）
其中：—，N；
p—制動(dòng)管路壓力，M。
制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過10～12 M，對(duì)盤式制動(dòng)器可再取高些。壓力越高，輪缸直徑就越小，但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)軟管的耐壓性、強(qiáng)度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。
輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：19，22，24，25，28，30，32，35，38，40，45，50，55mm。
由于制動(dòng)管路液壓的限制，初選=15 M,=12 M，則根據(jù)制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路關(guān)系： d=
得：前輪缸直徑18.9mm，根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為19mm;將半徑帶入式（5.1）中計(jì)算得管路壓力為
=14.9 M
同理得后輪缸直徑d2=21.2mm，由國標(biāo)QC/T311-1999取為22mm,將半徑帶入式（5.1）計(jì)算的管路壓力為=11.15 M。
壓力比為：
制動(dòng)力分配調(diào)節(jié)裝置選用慣性比例閥GPF-1，其要求壓力比為。
5.3.2 制動(dòng)主缸直徑的確定
第i個(gè)輪缸的工作容積為
（5.2）
其中：—第i個(gè)輪缸活塞的直徑，mm；
n—輪缸中的活塞數(shù)目，mm；
—第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程，初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鼓式制動(dòng)器可取2.0～2.5mm。
盤式：d = 19mm ，n=1，得
= ×2.5 ×192=1192.825 mm3
鼓式：d = 22mm ,n=1, 得
= ×222×2.5=1592.83 mm3
全部輪缸的總工作容積:
V = 2（V1 + V2 ）
= 2x(1192.825 + 1592.83)
=5571.35mm3
所有輪缸的工作容積為，式中m為輪缸數(shù)目[10]。對(duì)于乘用車，v0=1.1v在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為
V0=1.1V
=1.35571.35
=5447.42
主缸活塞行程和活塞直徑為
（5.3）
一般=0.8～1.2，本設(shè)計(jì)取
得：，主缸的直徑應(yīng)符合系列尺寸，主缸直徑的系列尺寸為：19，22，26，2