畢 業(yè) 設 計（論 文）設計(論文) 題目： 汽車盤式制動器設計 學生姓名：二級學院：班 級：提交日期：I目 錄摘 要 IIIAbstract IV1 緒 論 11.1 制動系統(tǒng)簡介 .11.2 制動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 .22 制動器結(jié)構(gòu)分析與設計原則 .42.1 功用與分類 .42.1.1 功用 .42.1.2 盤式制動器基本類型 .42.2 盤式制動器的類型 .52.3 設計制動器的原則 .63 制動器設計與計算過程 .73.1 某型家用轎車參考數(shù)據(jù) .73.2 制動器設計 .73.2.1 制動盤 .73.2.2 制動鉗 .73.2.3 制動塊 .83.2.4 摩擦材料 .83.2.5 制動間隙 .93.3 同步附著系數(shù) 103.4 制動器的效能因數(shù) 123.5 受力分析與力矩計算 123.5.1 制動器受力分析 123.4.2 制動器制動力矩的計算 133.6 摩擦襯塊的摩擦特性 14II4 液壓機構(gòu)的計算 164.1 液壓制動機構(gòu) 164.2 雙回路制動系統(tǒng) 175 熱容量核算與技術(shù)分析 195.1 熱容量與溫升的核算 195.2 制動器技術(shù)要求 205.2.1 制動盤技術(shù)要求 205.2.2 制動鉗技術(shù)要求 205.2.3 輪轂總成技術(shù)要求 216 結(jié) 論 .22參考文獻 23致 謝 .24摘要III汽車盤式制動器設計摘 要在當代社會中安全從來都是人們最關(guān)注的話題。而在汽車中，汽車制動系統(tǒng)就是汽車駕駛安全的一大重要保證。如果在汽車行駛過程中制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那駕駛者的人身安全將會遇到很大的威脅，這個后果將是難以想象的。本次論文設計的是汽車盤式制動器，盤式制動器具有質(zhì)量輕、散熱快、結(jié)構(gòu)簡練、調(diào)整難度不大等優(yōu)點。設計時需先確定制動盤、制動鉗、制動塊的尺寸和選用材料，還需選擇合適的同步附著系數(shù)、制動效能因素、摩擦襯塊的摩擦特性等。再計算制動器的制動力矩、制動輪缸內(nèi)的壓力等從而確定制動輪缸直徑、制動主缸。當設計完時,還需對設計的制動器進行嚴謹?shù)男：藱z查，保證設計的制動器能夠安全上路。關(guān)鍵詞：制動系統(tǒng);盤式制動器;設計與計算;液壓系統(tǒng)Abstract IVAutomobile disc brake designAbstractIn the modern society, security has always been the most concerned about. In the car, the car braking system is a major guarantee for the safety of the car driving. And can work reliably under harsh conditions of rain and dust. If you are in the process of automobile braking system failure, then your personal safety will be a great crisis, the consequences will be you can not imagine. This paper designs the automobile disc brake, which has the advantages of light weight, fast heat dissipation, simple structure and less difficulty. In the design, it is necessary to determine the size and selection of the brake disc, brake caliper, brake block, and select the appropriate synchronous adhesion coefficient, braking efficiency factor, friction characteristics of friction lining. Then calculate the brake torque, brake wheel cylinder pressure and so on to determine the brake wheel cylinder diameter, brake master cylinder. When the design is finished, it is necessary to carry out a rigorous check of the design of the brake, to ensure that the design of the brake can be safely on the road. Key word： Brake System; Disc Brake; Design and Calculation;Hydraulic System1 緒論 11 緒 論1.1 制動系統(tǒng)簡介使快速行駛的汽車降低行駛速度，使運動的汽車能夠停下來，使汽車在下坡道時能夠保持穩(wěn)定的速度，以及能夠使靜止的汽車在一定的外力作用下保持不動，這些都可以統(tǒng)稱為制動。在汽車上有專門為此設計的裝置，能夠根據(jù)駕駛?cè)藛T對當前道路與交通情況的判斷，借助路面的摩擦對汽車車輪產(chǎn)生力，所產(chǎn)生的力可對汽車車輪進行強行制動，我們稱這種力為制動力，汽車上這樣的系統(tǒng)稱為制動系統(tǒng)。在制動系中，能夠讓飛速行駛的汽車減速并停下來的制動系稱為行車制動系；使已經(jīng)停止不動的汽車能夠在一定的外力下繼續(xù)穩(wěn)定的停在原地的制動系統(tǒng)稱為駐車制動系。每輛汽車上都必須具備的這兩種制動系，缺一不可。圖 1.1 某型轎車制動系結(jié)構(gòu)圖由以下這四個基本部分就能組成一個可完成工作的完整制動系（看上圖）供能部件：提供與調(diào)整汽車在進行參與制動工作時所需的能量?？刂撇考嚎刂浦苿悠鞴ぷ鲿r所進行的制動成果與制動行為。傳動部件：將能量提供裝置所產(chǎn)生的能量傳遞給制動器，讓其工作。制動器：能夠在汽車需要進行制動時產(chǎn)生足夠的制動力，阻止車輛繼續(xù)運動的部件。1 緒論 2依照制動能源產(chǎn)生方式來分類行車制動系有以下類型：人力式制動系：依靠駕駛?cè)藛T的肌體來進行制動的制動系。動力式制動系：依靠發(fā)動機所產(chǎn)生的動力通過一些裝置轉(zhuǎn)換成氣壓或液壓形式的勢能來進行制動的制動系。私服制動系：其動力源可以是發(fā)動機所產(chǎn)生的能量也可以是駕駛?cè)藛T肌體所產(chǎn)生的能量的制動系 。駐車制動系也分為人力式或動力式。駐車制動系如依照傳遞能量的方式的不同來進行分類，就有：機械式，氣、液壓式，電磁式等。其中這些不同傳能類型的駐車系是可以相互搭配、組合起來使用，這就是組合式制動系，使用起來更加的安全可靠?，F(xiàn)在人們買車最看重的無非是油耗和安全，通常評級一輛汽車安全性能的方法有很多，其中制動系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性能是最能體現(xiàn)汽車安全的指標。制動系統(tǒng)也是汽車上必不可少且十分重要的部分。在現(xiàn)如今，整個汽車產(chǎn)業(yè)行業(yè)已經(jīng)發(fā)展到非常發(fā)達的地步，因此人們對一部汽車從購買到后續(xù)保養(yǎng)的要求也越來越多，購買一部安全、環(huán)保、漂亮、舒適、經(jīng)濟、售后服務好的汽車是人們理想的追求，其中安全是最重要的，這也是所有汽車設計人員為之追求的目標。1.2 制動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀現(xiàn)在隨著科技的進步，鼓式制動器在家用轎車上已經(jīng)應用得越來越少了，現(xiàn)在應用的最多的是盤式和鼓式相結(jié)合的形式或者都是盤式。盤式制動器的生產(chǎn)經(jīng)濟成本隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高已經(jīng)有了很大的降低，但是與鼓式制動器相比在成本上還是高出很多?，F(xiàn)在研發(fā)人員已經(jīng)研發(fā)出了新一代的制動器：氣壓式制動器，它的性能變得更加的優(yōu)越，內(nèi)襯的使用壽命也更長，保養(yǎng)技術(shù)也有了進一步的提升。在未來，汽車制動器發(fā)展的重點將會是浮鉗式盤式制動器。特別是安裝在前輪上的通風盤式制動器又將是重點中的重點。而在商用車上所應用的氣壓式雙盤式制動器也慢慢的變成一種發(fā)展趨勢。另外，也隨著 BBW（Brake-by-Wire）技術(shù)的發(fā)展，盤式電動制動器也有了很大的發(fā)展價值，此技術(shù)可以更加精確地控制制動系統(tǒng)的制動過程，使車輛能夠更加安全可靠的制動?，F(xiàn)在，隨著新材料的不斷開發(fā)，摩擦材料也在慢慢向有機材料轉(zhuǎn)變。有機材料的大量使用促使盤式制動器的發(fā)展處在一個迅猛的速度上。其中最好的成果就是在更高的制動溫度下制動器還能進行相當于常溫狀態(tài)下的穩(wěn)定可靠制動。當制動溫度得到很大的提升時，速度也將會得到進一步的提高，這就增加了人們對極限的追求。并不是有所制動器都能在這么高的溫度下進行制動的，鼓式制動器由于其發(fā)展的瓶頸，它的制動工作溫度是不可能達到這么高的高度的。因此人們對鼓式制動器的研發(fā)已經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)移到盤式制1 緒論 3動器的研發(fā)上，鼓式的歷史任務已經(jīng)接近尾聲。在材料的選擇上面。上個世紀八十年代前。由于科技并不是十分發(fā)達的情況下，石棉樹脂被國內(nèi)外制造商大量的用來做為摩擦材料，但是使用了一段時間后人們就發(fā)現(xiàn)石棉在摩擦的過程中時會產(chǎn)生粉塵并且通過化驗得知粉塵危害，人們吸入這些有毒的粉塵后會對心肺功能產(chǎn)生嚴重的損害，而且這些有毒的粉塵落到土壤和水體中就會對其生態(tài)環(huán)境造成很大的危害。并且隨著車速的不斷提升人們發(fā)現(xiàn)石棉樹脂在溫度較高的工作環(huán)境下，其強度、摩擦系數(shù)、耐磨性等重要性能均出現(xiàn)明顯的降幅。因此石棉材質(zhì)已經(jīng)開始慢慢滿足不了高車速的制動了的。現(xiàn)在，各大汽車公司的研發(fā)人員已經(jīng)開發(fā)出新一代的摩擦材料：無石棉有機物片。研發(fā)人員將玻璃纖維、芳綸纖維或其他纖維（碳、陶瓷等）作為其增強材料。NAO日本的汽車制造商開發(fā)出陶瓷剎車片，它與我們傳統(tǒng)的剎車片最大的區(qū)別就是其內(nèi)部沒有金屬材質(zhì)。在傳統(tǒng)的剎車片中，大摩擦力必須擁有金屬材質(zhì)的支持，雖然能使制動力大大的提高，但也會使剎車片與制動盤磨損嚴重，并會產(chǎn)生很刺耳的聲音，不利于汽車舒適的追求。由于陶瓷剎車片沒有金屬的存在，這就會是尖銳的聲音有了明顯的減低，也符合人們對舒適性的追求，但在速度較高的情況下進行制動時，制動力會顯得有些力不從心。在新材料開發(fā)出現(xiàn)之前，NAO 將是現(xiàn)在摩擦材料的發(fā)展的重點之一，也相信在不久的將來研發(fā)人員也會解決其在高速制動時制動力不足的問題。隨著全球電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車也在電子化與集成化的道路上的不斷前進著。電子制動控制技術(shù)發(fā)展已經(jīng)日趨成熟。其巨大的優(yōu)點也慢慢展現(xiàn)出來，在不久的將來其傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)將全部被全電動制動控制所取代。同時，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展和電子元器件的成本的降低，使得汽車電子系統(tǒng)的成本也有了很大的降低。未來，汽車電子制動控制系統(tǒng)將會與汽車上的其他電子系統(tǒng)以相互結(jié)合形成集成大規(guī)模汽車電子控制系統(tǒng)。汽車將不會在有一個個相互獨立的控制系統(tǒng)，各控制單元將集中在一個巨大的集成電路控制器中，實現(xiàn)車輛控制的智能化將不是遐想。2 制動器結(jié)構(gòu)分析與設計原則 42 制動器結(jié)構(gòu)分析與設計原則2.1 功用及分類2.1.1 功用制動器的最主要的功能就是控制與限制汽車的運動趨勢。具體來說就是以下三種：1.使在處于運行狀態(tài)下的汽車速度降低直到完全靜止。2.使汽車在下長坡時能夠控制住車速，保證安全。3.使汽車能夠在傾斜或者水平的路面上禁止不動。2.1.2 盤式制動器基本類型1.多片全盤式：摩擦副中的旋轉(zhuǎn)與固定元件均為圓盤形，工作時各盤工作表面完全接觸，其原理與摩擦離合器相同。2.固定卡盤式：其制動鉗是固定不動的，制動盤與車輪相聯(lián)并在制動鉗體開口槽中轉(zhuǎn)動3.浮動卡盤式：其制動鉗體是浮動的，浮動方式分為滑動與擺動兩種。圖 2.1 某型定鉗盤式制動器2 制動器結(jié)構(gòu)分析與設計原則 5圖 2.2 某型浮鉗盤式制動器2.2 盤式制動器的類型盤式制動器制動時就是一副摩擦副，由于其固定部件的不同，有鉗盤式和全盤式兩種。其內(nèi)部制動鉗的結(jié)構(gòu)也有所不同，也可分為固定式和浮動式兩種。 固定鉗盤式制動器最早在上個世紀五十年代初就開始應用在汽車車輪上了。由于盤式的內(nèi)部零部件只有活塞和制動塊這兩個零部件，這樣就很容易確保鉗在工作時的剛度。慢慢的由于人們意識到安全對駕駛的重要性，汽車安全性能的的發(fā)展也在不斷地加快腳步，以求滿足人們挑剔的眼光。因此，固定鉗盤式已經(jīng)開始慢慢的滿足不了人們對安全的要求，開發(fā)新的制動器迫在眉睫。在浮動卡鉗出現(xiàn)后，由于其性能的優(yōu)良很快收到人們的青睞，并使其能夠快速發(fā)展。我們先來分析一下其結(jié)構(gòu)組織的優(yōu)劣性，在固定式上需要分別設置 2 個固定的氣缸，所以必須將其連接在內(nèi)部油路或外接油通道上的管道，這些管路會使制動器的徑向和軸向尺寸增大，也提高了布置的難度。而浮動卡鉗的外側(cè)無需設置任何油缸，所以外側(cè)不需要多余的油路，并且可以使制動器進一步的靠近車輪輪轂，降低了制動器的尺寸。而當駕駛條件不好或負荷較大時，制動時溫度會很高，由于固定鉗有油管，這樣容易使制動液溫度過高而發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。浮動鉗由于沒有穿過制動盤的油路，降低了制動液受熱的機會。因此，浮動鉗的制動溫度可比固定鉗的溫度低四五十度，并且浮動鉗的組成部件較少，需要的零件就少，制造時的成本也就降低了不少，但由于制動鉗是浮動的，工作時的振動會很容易產(chǎn)生磨損和噪音，在未來如能減低這些磨損和噪聲將使此款制動器的性能變得更加的完美。全盤式制動器由兩個小圓盤組成，圓盤分別是的摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件。并且全盤式2 制動器結(jié)構(gòu)分析與設計原則 6與汽車離合器特別相似，因此也被稱為離合器式制動器。當在工作狀態(tài)時，摩擦元件與旋轉(zhuǎn)元件是緊緊貼合在一起，為了獲得更大的制動力，會增加摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件的片數(shù)，這也稱為多片式。但由于此制動器散熱性能很差，需要采用油冷才能降低溫度，而且結(jié)構(gòu)更為復雜，在汽車上應用較少。2.3 設計制動器的原則1.當汽車在路面狀況很好的情況下行駛，在出現(xiàn)以外狀況時能讓車以一定的初始速度降到汽車完全停止時的制動距離，我們稱為制動器的效能。在制動盤的工作半徑所能得到的摩擦力除以輸入力得到的值稱為制動效率因素，這能比較不同形式制動器制動效能的好壞。 2.高速運動的汽車或在行駛時需在一個較長的坡上進行連續(xù)制動，此時車輛制動時會產(chǎn)生的很大的熱量，而此時制動性能狀態(tài)所能的保持程度我們稱之為效能恒定性。摩擦副所使用的制造材料，摩擦副表面溫度的高低與水分的濕度在很大程度上都會影響到摩擦因素。由于汽車制動是會產(chǎn)生很大的熱量，因此能夠讓制動材料在高溫環(huán)境中繼續(xù)保持其在低溫環(huán)境中的制動性能是未來研發(fā)人員需要克服的重要問題3.在日常生活中，汽車需要保養(yǎng)，當在保養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)制動間隙變化較大，此時就需要調(diào)整制動器間隙，因為間隙在一段時間后就會有所改變，所以間隙的調(diào)整將會較為頻繁，因此必須保證在調(diào)整間隙時操作的方便性。4.現(xiàn)在，隨著車輛速度的不斷提高，人們追求極限的本能也會蠢蠢欲動，駕駛車輛時會不由自主的加快速度（需注意安全），因此行駛時操縱穩(wěn)定性變得尤為重要。提高穩(wěn)定就需要提高輪胎的尺寸，輪胎尺寸提高了就不能保證在汽車需要制動時能否產(chǎn)生足夠的制動力矩。因此解決穩(wěn)定性和制動力矩之間的矛盾也是眼前很重要的話題。5.制動噪聲有兩種，低頻噪音（1kHz 以下）和高頻噪音（1-11kHz）。由于制動盤在制動時會共振，低頻噪音由此產(chǎn)生。制動壓力與盤表面溫度是產(chǎn)生共振的最大原因。摩擦片與襯塊之間的振動是產(chǎn)生高頻噪音的主要原因。雖然為了舒適性噪聲可以降到很低但是這也會導致制動力矩不足和踏板行程增加，所以在消除噪音時需經(jīng)過精密的計算才能確定通過什么方式消除噪音才會不影響制動力矩。3 制動器的設計與計算過程 73 制動器設計與計算過程3.1 某型家用轎車參考數(shù)據(jù)表 3.1轎車空載的質(zhì)量 kg103轎車滿載的質(zhì)量 47轎車兩軸距離 m25質(zhì)心距前軸的距離質(zhì)心距后軸的距離 136質(zhì)心的高度 493.2 制動器設計3.2.1 制動盤大多數(shù)制動盤生產(chǎn)商會采用珠光體灰鑄鐵來制造。禮帽形結(jié)構(gòu)多用于鉗盤式制動器。并且研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)在盤中間鑄造徑向槽，可以使降熱性能大大提高，但這樣做并不是沒有缺點，這會使盤變厚并且重量增加，在高檔車上應用會較。本次所選轎車不屬于高端轎車行列而是普通家用型轎車，所以我們設計時將采用實心制動盤。制動盤用添加Cr，Ni 等的合金鑄鐵制成。選擇輪轂直徑的 作為制動盤的直徑，%79~0輪轂的直徑： ，m32制動盤的直徑： ，D56?制動盤的內(nèi)徑： ，d1制動盤的厚度： （多選在 之間）h4m20~13.2.2 制動鉗可鍛鑄鐵 或球墨鑄鐵 也是絕大數(shù)制動鉗生產(chǎn)商的選擇，這兩12370?KTH1840?QT種材料可以為制動鉗體提供較高的強度和剛度。鉗體需有一個小型油缸，這油缸常用的生產(chǎn)方式有兩種；一：直接在鉗體中加工出，二：先制造出油缸在嵌入鉗體中。在制動過程中為了減少對制動液的熱量傳播，會將杯形活塞的開口端由制動塊后板支撐住?；蛘邔⒒钊拈_口端為設計為階梯狀，從而在同一平面上形成兩個但比較小的半圓環(huán)形端面?；钊c制動背板之間的接觸面積也是可以減小的，或者不采用金屬材質(zhì)的活塞而用別的非金屬材質(zhì)的活塞。如用鋁合金就為活塞的制作材料時，需將制成的活塞表面進行3 制動器的設計與計算過程 8鍍鉻處理。剎車鉗也可以用鋁合金制成。 圖 3.1 某型家用轎車制動器1:橡膠襯套 2:螺栓 3:導向鋼套 4:塑料套 5:制動鉗支架 6:彈簧片7:內(nèi)外摩擦襯片 8:活塞防塵罩 9:油封 10:前制動輪缸活塞 11:制動鉗體 12:制動圓盤3.2.3 制動塊制動塊由兩個零部件組成，后板與摩擦襯塊，制作也相對簡單只需直接將兩者壓在一起即可。為了避免襯塊由于長時間的使用而產(chǎn)生卷皮并引發(fā)刺耳的尖鳴聲，必須將襯塊表面盡量多的壓在活塞的工作面上。在一些高端車型上會為制動塊配置一個報警裝置，從安全角度來說，這是為了提醒駕駛者您汽車的制動片磨損過度需及時更換。。mh10?3.2.4 摩擦材料從安全方面考慮，高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，和擁有良好的抗熱衰退性是所選用材料所必須具備的，并且此材料不能出現(xiàn)在高溫環(huán)境下摩擦系數(shù)會急劇降低的問題。其余還需注意的就是所選材料的吸水性要差，要耐磨、耐沖擊、耐擠壓，制動工作過程中不會產(chǎn)生特別尖銳的聲音和有毒塵埃。本次設計將采用棉纖維與酚醛樹脂為制動材料，酚醛樹脂有良好的耐熱性和機械性且易于獲得價格便宜。填充物選為橡膠、聚酯和無機粉等，這些材質(zhì)可以降低噪聲分貝。由于摩擦系數(shù)與耐磨性是成反比的。從安全角度來說，選擇摩擦系數(shù)時不能太高也不能太低，經(jīng)過考慮本次設計摩擦因數(shù) f 。3.0?3 制動器的設計與計算過程 93.2.5 制動間隙汽車上的輪胎在不工作時是可以自由轉(zhuǎn)動的，也就是說制動盤在不工作時也是可以自由轉(zhuǎn)動，為了讓制動盤能夠自由的轉(zhuǎn)動就必須使制動盤和襯片之間就存有一定的間隙。通過查資料可以得知盤式的制動盤與襯塊之間的間隙為 （一邊為m3.0~1.）。但也由于制動盤與摩擦襯片間存有一定的間隙，腳踏板或手柄的行m15.0~.程就會增加，因此在設計時選擇間隙的大小需通過一定的計算才能得出一個的合理距離。并且由于在工作的過程中襯片會受熱和受到?jīng)_擊和擠壓因而產(chǎn)生變形，因此當確立下來的間隙還不用完全確定，必須通過多次的試驗，才能最終確定一個合理的間隙大小。這次設計選定間隙為 0.2mm。由于兩者間是摩擦副，因此磨損會比較大，由于磨損會使兩者在工作一定時間后兩者之間的間隙增大，因此有必要設置一個間隙調(diào)整裝置，既方便調(diào)節(jié)也便于間隙能夠長時間保持在合理的范圍內(nèi)。3 制動器的設計與計算過程 103.3 同步附著系數(shù)理想的前后制動器分配曲線圖 3.2 某型家用汽車的 l 線和 B 線通過查閱汽車受力分析的資料可以得出，在汽車制動時，當前、后輪同時鎖死，這種條件下對粘附條件的使用及方向穩(wěn)定性等均有幫助的，而此時前、后制動輪制動力之和的關(guān)系曲線是最理想的前、后制動輪制動力分配曲線。在各種情況的路面上，前、后輪制動器制動力之和等于粘附力，并且前后輪制動器各自的制動力分別等于各自的粘附力，這是前、后輪同時抱死的必要條件。有上述文字可得出：（3-1）1zfF??（3-2）2（3-3）Gff?1G：重力 ：前輪產(chǎn)生的制動力 ：后輪產(chǎn)生的制動力1fF2fF： 地面對前輪所產(chǎn)生的法向反作用力1z：地面對后輪所產(chǎn)生的法向反作用力2由： 結(jié)合以上公式??LhlGFgz/12???3 制動器的設計與計算過程 11可得出： (3-4)???????? ????12122 //41fgfggf FhGlLFhlGF化簡后得出： (3-5)??LH//?:汽車軸距距離L:汽車質(zhì)心到前軸的直線距離1l:汽車質(zhì)心到后軸的直線距離2:粘附系數(shù)?汽車前輪制動器所產(chǎn)生的制動力與后輪制動器所產(chǎn)生的制動力之比通常為一個固定值，通常用前輪制動器所產(chǎn)生制動力與所產(chǎn)生的總制動力之比來表示分配的比例，我們稱此比例為制動器動力分配系數(shù)，用 來表示，?(3-6)ffF/1?:汽車制動器所產(chǎn)生的總制動力之和fF由此可得出： ??/1/21?ffF將 畫為一條通過原點的直線，??2f??直線的斜率為： ?/?tga這條線我們稱之為實際前、后制動器所產(chǎn)生制動力的分配曲線，簡稱 線。?現(xiàn)代的轎車的多在高速和國道行駛，路面的行駛狀況比較好，并且我們設計的是輕型轎車的盤式制動器。同步附著系數(shù)可選的比較大 ，因此選擇的附著系數(shù)為??6.0??7.0??（3-7)9./1?ffF?(3-8)2f?， (3-9)GFff???21 Nf 1084.47.01 ??通過對上面公式進行計算可以得出： NFf69571?f372線上的任一點表示著在該粘附系數(shù)的地面上行駛時前、后輪制動器制動時所應該I具有的數(shù)值，有圖上可知當 線與 線（滿載）交與一點時，這時候同步粘附系數(shù)就為??。這數(shù)值由汽車的參數(shù)所決定，并且評定汽車制動性能好壞的參數(shù)中此參數(shù)有很.0?大的說服力。 69.02475.13602 ????Lhlg??3 制動器的設計與計算過程 123.4 制動器的效能因數(shù)制動器的效能因數(shù)：當汽車制動器在單位輸入作用力的作用下，所能輸出的力或力矩。用（BEF）表示。效能因數(shù) fk2?：制動襯塊實際上的增益數(shù)值f我們?nèi)? 即 3.0?f6.03.5 受力分析與力矩計算3.5.1 制動器受力分析以汽車后輪與地面的接觸點為切點求力矩：（3-10）dtumhGlLFgz/21??：地面對前輪所產(chǎn)生的法向反作用力 1zF：汽車的質(zhì)量m：重力 G：汽車質(zhì)心距地面的垂直高度距離gh：汽車質(zhì)心距前軸的直線距離 2l：汽車的減速度dtu/以汽車前輪與地面的接觸點為切點求力矩：（3-11)dtumhGlLFgf /12??由上面公式可得出前、后輪上的力矩平衡式：02211??txbfRT假設 tttR?21：前、后輪制動器對各自車輪的制動力矩。,fT由以上公式可得出 21fff?制動器制動力：輪緣戰(zhàn)勝制動器摩擦力矩的阻礙所需的力。表示有 ??fFeffRT/?從上面計算我們可以知道，制動器的結(jié)構(gòu)型式與尺寸大小，里面摩擦副的摩擦系數(shù)，車輪的直徑都與制動器制動力的大小有這密不可分的關(guān)聯(lián)，并且制動力還與踏板力成正比例。汽車車輪對路面制動力的大小不僅與制動器制動力有關(guān)還與路面的粘附條件有關(guān)。3 制動器的設計與計算過程 13如果需要足夠大的路面制動力不但需要有足夠的制動器制動力還需有能提供高粘附力的地面。路面制動力的最大值： ???zxbFma3.5.2 制動器制動力矩的計算在現(xiàn)實中襯塊表面不會與制動盤表面完全的接觸，因此當我們假設襯塊的工作表面與制動盤的工作表面完全接觸，并且所受到的單位壓力是均勻分布的，由此的可以得出制動器制動力矩為：（3-12） fNRTf2?：單邊的襯塊對制動盤的壓緊力N：制動盤的工作半徑R：兩者接觸時的摩擦系數(shù) 取f 3.0f圖 3.3 制動器計算使用圖絕大多數(shù)的襯塊是扇子形平面，當徑向?qū)挾炔凰愫艽髸r， 就選擇內(nèi)、外半徑平均R半徑 ， . mR??2/1R??：襯塊表面的內(nèi)半徑、襯塊表面的外半徑21,3 制動器的設計與計算過程 14此次設計的制動盤直徑大小為： mR256?襯塊外徑大小為： ，172襯塊內(nèi)徑大小為： ，10。合格5.1/2??R NN25.739465??所以 mfRTmf ???8.10.13.02Rm621??3.6 摩擦襯塊的摩擦特性摩擦表面的溫度和摩擦力是影響摩擦的最大因素。比能量耗散率是對制動器消耗能量評價的重要標準。比能量耗散率（能量負荷）：表示單位摩擦面積的襯塊在單位時間內(nèi)消耗的能量。兩軸汽車的前輪制動器比能量消耗率為 ??26.8.9213.05179cmA???（3-13）114/tAvea???（3-14）??jt/2：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)?：總重量am：前制動襯塊的摩擦面積（在 之間， ）1A 2/5.361cmkg?21?A：汽車制動時的始速度與末速度。取2,v ??shV/8.7/0?：制動所用時長t：制動過程的減速度，計算時取=0.6gj：制動分配系數(shù)?由 2/cmkgAfN??所以 6.8.9/3.025179摩擦襯塊最小的面積為 26.6，為方便計算選摩擦面積為 23c摩擦襯塊傾斜角度： ????4.36/2???x3 制動器的設計與計算過程 15得出 ?52?x當遇到緊急制動時， （3-15）?121tAvmea?因為 ??stjv3.46.0/8271?????? 624.10.7.823.46/.08.2714 ??????e符合要求比能量耗散率是不能夠大于 。比能量耗散率與制動襯塊的磨損速率成正2/0.mW比，而且比能量耗散率太高易使制動盤的產(chǎn)生裂紋，較少了制動盤的使用壽命。4 液壓機構(gòu)的計算 164 液壓機構(gòu)的計算4.1 液壓制動機構(gòu)輪缸半徑以及制動輪缸中液壓壓力與制動輪缸對制動塊的作用力 關(guān)系式為:P（4-16） ??Pdw2?：制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或管路中的液壓壓力， 。? aaM12~8?由于制動時需要壓力，但制動時制動管路中液壓壓力是不能超過 ，盤式制P動器中壓力可能會較高。管路中的液壓壓力越高輪缸直徑卻越小。因此這對制動軟管、管接頭的耐壓性、強度和接頭的密封性的要求就更高。 ??142???pmpikdF輪缸直徑在相關(guān)規(guī)定標準的尺寸中選取，其直徑的尺寸系列有：14.5,16,17.5,19,20.5,22,24,26,28,30,32,35,38,42,46,50,56.選取油壓為 ，MPa1056?d傳動比在 之間：7~4pi5?pi主缸的直徑 ，mo28?? NFp 68.349~1.8.047110.62 ????大管路中的油壓壓力： MPa?真空助力器的增力倍數(shù) ，~4k5k油液傳動效率 ，取9.085.?.?可見踏板力符合要求，不超過（500~700），這樣既能滿足使用要求而且操作也相當?shù)目旖莘奖恪???142???pmPikdF剎車腳踏板的工作行程： ??21psiS??：機構(gòu)的傳動比pi 7~4：主缸活塞的工作行程 mS mSdm4;.~800??主缸的活塞桿與活塞之間的間隙： 1主缸活塞空行程： m2.0?????Sp 4.183~.02.47~???4 液壓機構(gòu)的計算 17?? NFP 68.39~1.8.07~150128.046?????汽車的最大踏板行程，對乘用車而言應 ,對商用車而言mSp5?。此外，作用在制動手柄上的最大力，對乘用車應該不大于 ，對商用mSp180? 40車應該不大于 。制動手柄最大行程對乘用車而言不大于 ,對商用車而言不大N6 16于 。因此符合規(guī)定。24.2 雙回路制動系統(tǒng)為了使汽車在行駛的過程中更加的的安全，在本次設計采用雙回路制動系統(tǒng)。雙回路制動系統(tǒng)利用兩個各自獨立的雙腔制動主缸，通過自己的管路分別控制制動器，其最大的特點是當其中一主缸管路損壞時，另一主缸還可繼續(xù)進行工作。其制動主缸為串列式雙腔制動主缸，其實就是串列在一起的單腔式制動主缸。以前汽車中多采用單腔式，但在行駛過程中如果單腔式制動主缸出現(xiàn)故障，那汽車將無法進行制動，其后果就會不堪設想，因此現(xiàn)在單腔式已經(jīng)慢慢放棄應用在汽車上。圖 4.1 制動主缸工作原理圖串列式制動主缸通俗點說就是串聯(lián)兩個單腔制動主缸一起使用。在制動時儲油罐中的油液由于壓力變大會通過主缸的前、后油腔的進油螺栓進入腔中。當有油進入腔內(nèi)時就會產(chǎn)生油壓。當主缸不制動時，前、后工作腔內(nèi)的活塞頭與皮碗會擋住進油孔，使油液不會進入腔中，也就不會產(chǎn)生油壓。當制動器制動后無需再進行制動時，各自都有回位彈簧，在彈簧力的作用下使制動踏板機構(gòu)、主缸的前、后活塞和輪缸活塞回到原位，制動液通過管路回到儲油罐中，停4 液壓機構(gòu)的計算 18止制動。只要不遇到連接前、后腔的管路同時損壞，那么此制動系統(tǒng)就可以繼續(xù)使用。假設連接前腔的制動管路損壞時，只需過一段時間讓后腔蓄滿油壓就可使前腔繼續(xù)參與制動工作。當連接后腔的管路損壞時，相同的道理，在前腔蓄滿壓力時，后腔也可繼續(xù)參與制動。由此可以得出結(jié)論，雙回路液壓制動系可在制動系統(tǒng)有一路失效時，仍可保證另一回路可以繼續(xù)工作，雖然這會使踏板行程增加，使汽車制動距離增長，但能在關(guān)鍵時候保護乘員的安全。5 熱容量核算與技術(shù)分析 195 熱容量核算與技術(shù)分析5.1 熱容量與溫升的核算核算熱容量和溫升是否滿足以下條件：（5-1）??Ltcmhd???：制動盤的總質(zhì)量；初定dmkg14?：與制動盤相連的受熱金屬部件（如輪轂，制動鉗體等）的總質(zhì)量；初定hkg25?：制動盤材料的比熱容，鑄鐵： ,dc ??KkJcd?/82鋁合金： ??KkgJcgd???/4820：與制動盤相連的受熱金屬部件的比熱容h h/：制動盤的溫升（初定 ）。t?℃14?t????Jtcmhd 263175842?????：汽車滿載制動時所產(chǎn)生的能量，由于此過程發(fā)生在一瞬間，產(chǎn)生的能量在這一L瞬間基本不會散去，因此我們可以大概的認為制動時所產(chǎn)生的全部能量全部被前、后輪制動器所吸收，并且是依照前、后制動力的分配比率分配給前、后輪制動器。由此可得出（5-2）2/1amL???（5-3）??2?：汽車滿載時的質(zhì)量 amkga470：制動的初速度 ?s/?：制動力分配系數(shù) ?3.??JvmLa 21460/73.021/21 ??因為 ，因此熱容量與溫升符合相關(guān)要求。2460317?5 熱容量核算與技術(shù)分析 205.2 制動器技術(shù)要求5.2.1 制動盤技術(shù)要求1：制動塊的工作面上需要保持干凈與干燥，在其運送與裝配過程中不能被油污、泥土等其他污垢沾染。2：制動盤裝車時，在擰好輻板螺栓后，上緊力矩為 。mN?80~7制動盤兩個面的摩擦表面擺動量 10.?抗拉強度 mNb/205??制動盤硬度 ，在制動盤的同一摩擦表面的硬度變化量 ,不同HB3~18 HB15?摩擦表面的硬度變化量 ?制動盤振動平衡量 kg?7.3：制動盤鑄造所用材料：HT2505.2.2 制動鉗技術(shù)要求1：在裝配前，需要先將零部件清洗干凈并吹干，必須使用不會對橡膠產(chǎn)生腐蝕作用的清洗劑來清洗橡膠件，嚴禁使用礦物油，裝配缸體是要注意缸體內(nèi)是否混入其他雜物，如有雜物需清理干凈在進行裝配。2：在裝配活塞、密封圈前，要在鉗體內(nèi)孔和活塞上涂上規(guī)定的潤滑液，防止裝配時損傷工作面。裝配活塞防塵罩前，要在活塞內(nèi)側(cè)雙環(huán)狀處涂抹適量的 7502 號硅脂。裝配活塞式的過程中，如果遇到活塞推不進去的情況，千萬不能強行操作，要緩慢的推入，防止損壞密封圈。3：在裝配軸銷與支架以及軸銷套時，配合面要涂上橡膠潤滑脂 GZ85011，軸銷套內(nèi)部以及密封處也要涂上橡膠潤滑脂 GZ85011.4：制動鉗要符合（轎車制動鉗總成性能要求及臺架試驗方法）5：制動鉗進油口處的螺紋規(guī)格是 hM610??6：當制動鉗與制動盤裝配完成后，要在制動鉗總成中建立 的液壓壓力，然后MPa10卸除壓力，制動盤用手旋轉(zhuǎn) 圈。還需要用厚薄規(guī)來測量制動片與制動盤之間間隙的8~5大小，間隙大小應該在： 之間。還要檢查制動盤拖滯扭矩 。m2.10. mN??57：同一臺車的左右制動鉗必須裝配同一生產(chǎn)制造商所生產(chǎn)的制動襯片。5 熱容量核算與技術(shù)分析 215.2.3 輪轂總成技術(shù)要求1：輪轂材料： 。Cr402：輪轂軸承試驗的條件：在 的作用下的疲勞耐久試驗相當于NF591,221?10 萬公里的疲勞耐久試驗。軸承不能有磨損、被破壞等現(xiàn)象。在實驗的過程中軸承升高的溫度不能超過 .o323：油封的耐久性試驗：在常溫下，用符合 JISZ8901 8 級混合比為 5％的泥水向轉(zhuǎn)速為 的油封噴射一小時，再停止噴泥水一小時，這時轉(zhuǎn)速提升到 。min/0r min/10r再噴射泥水一小時。不會有泥水通過油封進入軸承。4：軸向游隙在 之間。軸承內(nèi)要事先填充適量的油脂。要使用能滿m025.~1.足輪轂軸承實驗條件的油脂。5：輻板螺栓要壓緊如到位，用 的扭矩檢測時不能使之轉(zhuǎn)動。N?16：輻板螺栓機械性能為 10 級，100％磁力探傷無裂紋，探傷后要進行退磁處理。6 結(jié)論 226 結(jié) 論在這次畢設中，我所設計的是某型轎車的盤式制動器，盤式制動器它所擁有的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、安全性等是相當?shù)膬?yōu)秀，因此也使它成為現(xiàn)在汽車上的標配制動器。相比于鼓式，盤式能使駕駛者的安全得到了很大的提升，降低了出事故的幾率。并且其使用壽命更長，也能在更加惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定的工作。本次設計主要設計了盤式制動器中的制動盤、制動鉗、摩擦襯塊等制動器的主要元件。并且為方便調(diào)節(jié)，選擇了合理的制動間隙，而且為了提高汽車的安全性與穩(wěn)定性，此次制動主缸采用了現(xiàn)在比較先進的串聯(lián)雙腔式液壓主缸；制動管路現(xiàn)在比較流行的 X型雙管路。相信在未來，由于科技的不斷進步，有更多的新材料與新技術(shù)應用到制動器中，可以使摩擦材料更加的穩(wěn)定，制動器更加輕便且散熱迅速，制動系統(tǒng)能夠更加的穩(wěn)定、智能、環(huán)保。參考文獻23參考文獻[1]王望予.汽車設計[M].第四版.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8[2]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2005.1[3]余志生.汽車原理[M].第四版.北京：機械工業(yè)出版社，2006.5[4]劉惟信.汽車設計[M].第一版.北京：科學出版社，2001.7[5]李鳳平，張士慶（等）.機械制圖[M].第三版.沈陽：東北大學出版社，2003.9 [6]韓正銅，王天煜.機械進度設計與檢測[M].第一版.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.8 [7]過學迅（等）.汽車設計[M].第一版.北京;人民交通出版社，2005.8 [8]周明衡.離合器、制動器[M].第一版.北京：化工工業(yè)出版社，2003.5[9]余志生.汽車理論[M].第五版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.1[10]劉惟信.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設計計算[M].北京：清華大學出版社，2004.9[11] 濮良貴，紀名剛. 機械設計[M]．高等教育出版社，2005[12] 孫桓，陳作模. 機械原理[M]．高等教育出版社，2005[13]陳家瑞.汽車構(gòu)造下冊[M]第三版.北京;機械工業(yè)出版社，2009.6[14]黃金陵.汽車車身設計[M].第一版.北京：機械工業(yè)出版社，2008.6[15]郭列琰.智能檢測式液壓制動器的研制[D].西安科技大學碩士學位論文，2006.4致謝24致 謝轉(zhuǎn)瞬間，進行了近三個月的畢業(yè)設計就要結(jié)束了，畢業(yè)設計相當于一場理論與實際相結(jié)合的考試。為準備這場“考試”，我們需要提前準備很多的資料，學習考試的技巧，鍛煉遇到難題時的解答能力和整場考試用時的分析能力。這次“考試”讓我學到了很多。在此次”考試”過程中,我也有遇到灰心、沮喪、難過的時候，這時候我的同學和老師給了我很大幫助，特別是我的指導老師諸鑫瑞老師，當我需要難題和困難時，都會抽出他的休息時間幫我解決問題，在此我對諸老師表達我最誠摯的謝意。也十分感謝在我大學四年期間教導過得我的各位任課老師。最后感謝為我提供了這么優(yōu)越學習環(huán)境的金陵科技學院，是它讓我四年大學生涯中有一個溫暖的棲息之地，也帶給我這么多的好朋友。