畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）設(shè)計(論文) 題目： 轎車盤式制動器設(shè)計 學(xué)生姓名：二級學(xué)院：班 級： 提交日期：目錄II目 錄摘 要 .IVAbstractV1 緒 論 .61.1 制動系統(tǒng)概述 .61.2 制動器研究現(xiàn)狀 .61.3 國內(nèi)汽車盤式制動器應(yīng)用情況 .62 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 .82.1 汽車盤式制動器 .82.2 制動器系統(tǒng)組成 .92.2.1 制動系統(tǒng)組成 92.2.2 制動系的類型 92.3 制動器設(shè)計的基本要求和原則 102.3.1 制動器設(shè)計要求 .102.3.2 制動器設(shè)計的原則 .112.4 制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的確定 122.5 制動管路的選擇 133 制動器設(shè)計與計算 143.1 制動器間系自動調(diào)整裝置 14目錄III3.2 制動力與制動力分配系數(shù) 143.3 同步附著系數(shù)的選擇 173.4 制動器的制動力矩 173.5 利用附著系數(shù)與制動效率 183.6 原始數(shù)據(jù)及主要技術(shù)參數(shù) 193.7 制動力矩與盤的壓力 214 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 224.1 制動輪缸直徑 的確定 22d4.2 制動踏板力 和制動踏板工作行程 22pFpS目錄IV5 校核與技術(shù)要求 235.1 各部件強(qiáng)度與制動效能 235.2 制動器的熱容量和溫升的核算 245.3 強(qiáng)度校核 25結(jié)論 .26參考文獻(xiàn) .27致謝 .28摘要V摘 要汽車制動系統(tǒng)是汽車行駛的一個重要主動安全系統(tǒng)，其性能的好壞對汽車的行駛安全有著重要影響。隨著汽車的行駛速度和路面情況復(fù)雜程度的提高，更需要高性能，長壽命的制動系統(tǒng)。本次設(shè)計的主要內(nèi)容是轎車盤式制動器設(shè)計。依據(jù)給定設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行前后雙盤式制動器設(shè)計，對制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)、制動管路進(jìn)行選擇。改善汽車制動穩(wěn)定性，提高汽車行駛中的安全性。關(guān)鍵詞：制動鉗; 制動盤; 制動輪缸;制動襯片AbstractVIAbstractAutomobile brake system is an important safety system for a vehicle, which has a significant impact on vehicle safety travel. With the improvement in the level of complex of vehicle speed and road, cars need more high performance and long life of the brake system.Automobile disc brake design is the main content of this design. According to the given design parameters, dual front and rear disc brake design, in order to on the brake drive mechanism and a braking pipeline to choose. Improve the vehicle braking stability and driving safety.Keywords: brake disc； Brake wheel cylinder; Brake caliper; Braking facings formulations 第一章 緒論71 緒 論1.1 制動系統(tǒng)概述制動系統(tǒng)的功用是使汽車能在行駛中減速或者停車；在下坡行駛時，使汽車保持穩(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或者坡道上。一般來說汽車制動系統(tǒng)包括行車制動裝置和駐車制動裝置兩套獨(dú)立的裝置。前者用來保證前兩項功能，后者則用來保證第三項功能。除此以外，有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動、輔助制動和自動制動裝置。應(yīng)急制動裝置利用機(jī)械力源進(jìn)行制動。在某些采用動力制動或伺服制動的汽車上，一旦發(fā)生蓄壓裝置壓力過低等故障時，可用應(yīng)急制動裝置實現(xiàn)汽車制動。同時，在人力控制下它還能兼作駐車制動。輔助制動裝置能實現(xiàn)汽車下長坡時，持續(xù)地減速或保持穩(wěn)定的車速，并減輕行車制動裝置的負(fù)荷。自動制動裝置可實現(xiàn)當(dāng)掛車與牽引車連接的制動管路滲漏或斷開時，使掛車自動制動。1.2 制動器研究現(xiàn)狀從汽車出現(xiàn)以來，制動器在汽車行駛安全方面就至關(guān)重要。如今汽車技術(shù)發(fā)展和速度的提高，這種重要性就變的越來越明顯。汽車制動系統(tǒng)的種類越來越多，形式越來越多樣化。其中機(jī)械式、液壓式、氣動式、氣-液混合式是傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置在工作時產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗汽車所具有的動能，以達(dá)到汽車制動減速，或直接停車的目的。機(jī)械式制動器目前主要使用盤式和鼓式制動器。如今盤式制動器的使用經(jīng)濟(jì)性雖有所提高，但是還是比鼓式制動器貴得多。而盤式制動器的性能更好，使用時間更久，修理方便，保養(yǎng)簡單。摩擦材料方面，現(xiàn)在主要向有機(jī)材料類型轉(zhuǎn)變，這對盤式制動器的發(fā)展是一個契機(jī)，使盤式制動器能在較高溫度下運(yùn)行，而鼓式制動器材料是無法承受這樣的溫度。鼓式制動器已經(jīng)發(fā)展到了最高的限度。因此，汽車制動器的未來發(fā)展重點是盤式制動器。第一章 緒論81.3 國內(nèi)汽車盤式制動器應(yīng)用情況盤式制動器因為受到汽車輪轂的尺寸限制，所以在小型車上用液壓式，而大型車用氣壓式。1. 轎車、微型車車等小型車汽車在制動的時候會產(chǎn)生慣性力，由于前部車輪受到的慣性力比后部車輪大。所以廠商多用前盤后鼓來制造以減少成本。而且在汽車緊急制動的時候，車軸受力會前移，前輪對制動要求高。因此前制動器用液壓盤式制動器，后制動器用液壓式分泵雙作用缸制動蹄做匹配。不過因為道路等級提高，坐車要求也提高，主要是強(qiáng)制的國家法則實施，以后將會使用前后均盤式的制動器。2. 大型客車氣壓盤式制動器由發(fā)展初期的高成本逐漸降低，雖然它一次性成本投入比較大，但它后期維護(hù)成本低。并且因為它制動平穩(wěn)，噪音小的等突出優(yōu)勢，使得它成為大型客車的主流制動器。3. 重型汽車在重型車上，盤式制動器已經(jīng)是成熟的產(chǎn)品，并且許多廠商完成了技術(shù)儲備和試驗?？梢哉f重型汽車方面的發(fā)展趨勢就是盤式制動器。第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 92 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則2.1 汽車盤式制動器1. 盤式制動器概述按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)分兩種：鉗盤式和全盤式。鉗盤式制動器的固定摩擦元件是制動塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動鉗中。制動襯塊與制動盤接觸面很小，在盤上所占的中心角一般僅 30°-50°，所以又稱為點盤式制動器。全盤式制動器中摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸，作用原理如同離合器故又稱為離合器式制動器。這里主要介紹鉗盤式里的定鉗式和浮鉗式 2 種。1）定鉗盤式制動器圖 2-1 定鉗盤式制動器示意圖1.制動盤 2.活塞 3.摩擦塊 4.進(jìn)油口 5.制動鉗體 6.車橋部如圖 2-1 所示，跨置在制動盤 1 上的制動鉗體 5 固定安裝在車橋 6 上，其內(nèi)部的兩個活塞 2 分別位于制動盤 1 兩側(cè)。制動時，制動液從制動泵勁油口 4進(jìn)入嵌體想通的兩個液壓腔中，將兩側(cè)的制動塊 3 壓向制動盤 1，從而產(chǎn)生制動。2）浮鉗盤式制動器第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 10圖 2-2 浮鉗盤式制動器示意圖1.制動盤 2.制動鉗體 3.摩擦塊 4.活塞 5.進(jìn)油口 6.導(dǎo)向銷 7.車橋如圖 2-2 所示，通過導(dǎo)向銷 6 將制動鉗體 2 與汽車車橋 7 相連，其可以在制動盤 1 軸向進(jìn)行移動。制動鉗體只在制動盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置油缸，而外側(cè)的制動塊則附裝在鉗體上。制動時，制動液從油口 5 進(jìn)入到油缸，推動活塞 4 向右移動，并壓到制動盤 1 上。同時使得制動鉗體 2 整體向左移動，直至制動盤右側(cè)摩擦塊壓到制動盤 1 上夾住，從而產(chǎn)生制動。2.盤式制動器的特點相比鼓式有不少的優(yōu)點，主要是效率穩(wěn)定；受水影響較小，只需進(jìn)行幾次制動即能恢復(fù)正常；而且在力矩一樣的情況下，體積和質(zhì)量都比較小；不像制動鼓受熱膨脹那樣，會讓間隙變大，從而導(dǎo)致行程過大，它的熱膨脹很??；間隙容易自我調(diào)節(jié)，保養(yǎng)和維修比較簡便。相對鉗式制動器，盤式的散熱性能更好。不足之處便是效能低，管路壓力較高，一般要裝伺服裝置。目前，盤式制動器主要用在轎車上，不過除了一些高檔高性能車會全部使用盤式制動器外，其他車比較多的使用前盤后鼓式。在貨車上，也越來越多使用盤式制動器。2.2 制動器系統(tǒng)組成2.2.1 制動系統(tǒng)組成制動系都由下面 4 個基本的部分組成：第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 11（1）功能裝置——主要包含提供、調(diào)整制動時所要的能量和改變、改善傳送能量的狀態(tài)的各種部件。其中，發(fā)出能量的部件或部位叫做制動能源。（2）控制裝置——產(chǎn)生制動動作和效果的部件。（3）傳動裝置——將制動時產(chǎn)生的能量運(yùn)輸?shù)剿璨课?。?）制動器——控制汽車速度的部件，包含緩速裝置（輔助制動里的一種） 。2.2.2 制動系的類型（1）按制動系的功用分類1）行車制動系——使行駛中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。2）駐車制動系——是以停止的汽車駐留在原地不動的一套裝置。3）第二制動系——在行車制動系失效的情況下，保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車的一套裝置。在許多國家的制動法規(guī)中規(guī)定，第二制動系是汽車必須具備的。4）輔助制動系——在汽車長下坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。（2）按制動系的制動能源分類1）人力制動系——以駕駛員的肢體作為唯一的制動能源的制動系。2）動力制動系——完全靠由發(fā)動機(jī)的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢能進(jìn)行制動的制動系。3）伺服制動系——兼用人力和發(fā)動機(jī)動力進(jìn)行制動的制動系。按照制動能量的傳輸方式，制動系又可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁等。同時采用兩種以上傳能方式的制動系，可稱為組合式制動系。2.3 制動器設(shè)計的基本要求和原則2.3.1 制動器設(shè)計要求1.要有足夠的制動能量效能。在一定的制動起始速度下的車速減速度和距第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 12離能判定它的剎車制動能力；駐坡能力是指汽車在優(yōu)良路面上可以可靠穩(wěn)固的停留的最大的坡度判定。制動距離：指的是在預(yù)定初速度下緊急制動，從駕駛員腳接觸制動踏板時到汽車停下不動時汽車駛過的距離。制動減速度：制動后速度變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值。制動穩(wěn)定性要求：指制動過程中，汽車的任何部位不能超過規(guī)定寬度的試驗通道的邊緣線。制動距離和制動穩(wěn)定性機(jī)動車類型制動初速度km/h滿載檢驗制動距離要求m空載檢驗制動距離要求m試驗通道寬度 m三輪汽車 20 ≤5.0 2.5乘用車 50 ≤20.0 ≤19.0 2.5總質(zhì)量不大于 3500kg 的低速貨車 30 ≤9.0 ≤8.0 2.5其它總質(zhì)量不大于 3500kg 的汽車 50 ≤22.0 ≤21.0 2.5其它汽車、汽車列車 30 ≤10.0 ≤9.0 3.0兩輪摩托車 30 ≤7.0 ——邊三輪摩托車 30 ≤8.0 2.5正三輪摩托車 30 ≤7.5 2.3輕便摩托車 20 ≤4.0 ——輪式拖拉機(jī)運(yùn)輸機(jī)組 20 ≤6.5 ≤6.0 3.0手扶變型運(yùn)輸機(jī) 20 ≤6.5 2.3制動減速度和制動穩(wěn)定性機(jī)動車類型制動初速度km/h滿載檢驗充分發(fā)出的平均減速度m/s2空載檢驗充分發(fā)出的平均減速度m/s2試驗通道寬度 m三輪汽車 20 ≥3.8 2.5乘用車 50 ≥5.9 ≥6.2 2.5總質(zhì)量不大于 3500kg 的低 30 ≥5.2 ≥5.6 2.5第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 13速貨車其它總質(zhì)量不大于 3500kg 的汽車 50 ≥5.4 ≥5.8 2.5其它汽車、汽車列車 30 ≥5.0 ≥5.4 3.02. 工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動制動器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的 30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機(jī)構(gòu)則各自獨(dú)立。3. 在一定速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。4. 減少水和泥進(jìn)入制動器工作表面。5. 制動能力的熱穩(wěn)定性良好。6. 操作輕便，并具有良好的隨動性。7. 制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲應(yīng)盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。8. 作用滯后性要盡可能好。9. 摩擦塊應(yīng)有足夠的使用壽命。10. 摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除由磨損產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)或調(diào)整間隙容易，最好附帶自動調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。11. 當(dāng)制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本供能遭到破壞時，汽車制動系應(yīng)有報警裝置。2.3.2 制動器設(shè)計的原則1. 制動器效能，主要指汽車在路況較好的道路上，在一定初始速度下，減速至停車時的制動距離或者制動時的減速度。制動效能因數(shù)的定義為：在制動塊和制動盤的作用半徑上所得到的摩擦利于輸入力之比。2. 制動器效能恒定性，即汽車高速行使情況下或連續(xù)制動的長距離下坡能保持正常制動的程度。如前所述，影響摩擦因數(shù)包括摩擦材料、摩擦表面溫度、水濕度。在設(shè)計汽車制動系統(tǒng)時要考慮，其能否在高溫下保持冷態(tài)、常態(tài)時的第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 14制動效率。相對于鼓式制動器，盤式制動器的制動效能最為穩(wěn)定。3. 制動器間隙調(diào)整，選擇調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置必須保證調(diào)整操作方便。最好采用間隙自動裝置。4. 制動器的尺寸和質(zhì)量，由于汽車車速的逐漸提高，輪胎尺寸往往較小，以保證行駛平穩(wěn)。為了保證制動力矩而確定的制動盤直徑就可能過大而不便安裝。因此要選擇尺寸大小適當(dāng)。在高速轎車上，為提高制動時的平穩(wěn)性，一般在前懸掛的主銷軸上使用較小的偏移距。為此，前制動器位置有時不得不外移靠近輪轂，導(dǎo)致其布置困難。并要可能減輕其質(zhì)量，以改善行駛平穩(wěn)性。5. 噪音的減輕，制動噪音的現(xiàn)象很復(fù)雜，主要分為低頻和高頻兩種。在低頻噪音中，通常是制動時或停車的喀擦聲，通常是由制動鉗的共振造成的。高頻噪聲一般通過制動盤共振產(chǎn)生，或者是由于摩擦塊彈性震動造成的。影響噪聲的主要因素是動摩擦系數(shù)對摩擦速度的變化關(guān)系。動摩擦系數(shù)隨汽車速度的變化而變化，容易激發(fā)振動。另外，制動器產(chǎn)生的壓力越大，噪聲就越大，但是達(dá)到一定程度就無噪聲了。制動溫度對噪聲也有影響?？梢栽O(shè)計中采取一些措施，來消除某些噪聲，主要是低頻噪聲。對高頻噪聲的消除，如今較困難。但要注意，消除噪聲的一些方法會產(chǎn)生降低制動效率等其他不良作用。 2.4 制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的確定制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式完全由桿系傳力，傳動比小，潤滑點多，且難以保證前、后軸的制動力正確比例和左、右輪制動力均衡。相比之下液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：1.因為液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力相等，左右輪同時制動，所以能得到必要的安全性；2.易做出不同的分泵直徑，并且保證制動力的正確分配；3.不在任何情況下自動制動；4.無需經(jīng)常調(diào)整，不用潤滑。缺點：第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 151.管路有泄漏就會失效；2.低溫油液變濃，高溫則汽化； 3.長時間制動會失效。因此本次設(shè)計選用液壓制動機(jī)構(gòu)。2.5 制動管路的選擇為了安全考慮，汽車必須要配備兩套或以上的獨(dú)立的能控制制動器的管路油道。多回路制動系一般有下面的幾種分路，如圖 2-3：1.圖 a 是單對單型，前軸的制動和后軸的制動用各自的回路，II 型；2.圖 b 是交叉型，是前方一側(cè)的車輪和后方對應(yīng)一側(cè)的共用一個回路，X型；3.圖 c 是三對一型，前軸半數(shù)輪缸和后軸全部輪缸屬于一個回路，剩下的前輪剛屬于另一回路，Hl 型；4.圖 d 是一半對一半型，每個回路分別對兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器起作用，LL 型；5.圖 e 是雙半對雙半型，每一個回路只對每個前、后制動器的一半輪起作用，HH 型。6.圖 f 是單側(cè)對單側(cè)，每個回路只對一側(cè)的前、后制動器起作用，H 型。第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 16圖 2-3 不同的雙管路系統(tǒng)布置因為成本低的而且結(jié)構(gòu)簡單的原因，所以 II 型用的比較多，特別是貨車上面用的更多。但它后部制動容易失效，然后前輪抱死會立即失去轉(zhuǎn)彎能力。X 型其實很簡單，不管哪個回路損壞都可以保持正常值的 50%。不過損壞后會導(dǎo)致制動力的不勻稱，會讓汽車穩(wěn)定性喪失。所以還是用在有負(fù)偏移主銷軸的汽車上。還有三種都比較復(fù)雜就不考慮的，本文使用 X 型。第三章 制動器的設(shè)計與計算173 制動器設(shè)計與計算3.1 制動器間系自動調(diào)整裝置盤式制動器最簡單的間隙自調(diào)方式是利用制動鉗中橡膠密封圈的極限彈性變形量來保持制動時為消除設(shè)定間隙所需設(shè)定活塞行程 ，當(dāng)襯塊磨損而導(dǎo)致?所需的活塞行程大于 時，活塞可在液壓作用下克服密封圈的摩擦力繼續(xù)前移?實現(xiàn)完全制動為止?；钊c密封圈之間這一不可恢復(fù)的相對位移便補(bǔ)償了過量間隙。3.2 制動力與制動力分配系數(shù)汽車在制動時無視地面的阻力等其它因素，則其任意角速度的車輪的力矩平衡方程為（3-1）0??eBfrFT式中： ——它是汽車的車輪制動時力的力矩，它與車輪轉(zhuǎn)動方向相反，叫作fT制動摩擦力矩， ；m?N——它是地面制動力，是路面對汽車車輪的阻力，摩擦力。與汽車行BF駛方向相反，N；——汽車車輪的有效半徑，mm。er則（3-2）effrTF?式中： ——制動器制動力，又叫做周緣力。fF跟 方向相反，當(dāng)汽車車輪的角速度 時，大小相等，而且 是跟fB 0??fF制動的形狀樣子、結(jié)構(gòu)大小、摩擦系數(shù)還有車輪的有效半徑等等有關(guān)。如果加大力踩制動踏板來增大 時， 均隨之增大。它的數(shù)值不能比附著力的值fTBfF和大，主要是路面制動會有路況限制，即（3-3）zB???第三章 制動器的設(shè)計與計算18式中： ——附著系數(shù)。 ?——路面對車輪法向反力。zF——附著力，表示車輪與路面附著情況。?當(dāng)在汽車制動的時候制動力達(dá)到附著力的值時，車輪就會在地上滑移抱死，之后就為摩擦力矩了，而 就會變成一個與路面制動力平等的力來阻止車effrTF?輪旋轉(zhuǎn)的周緣力。如果制動到車輪靜止以后，路面的阻力會到達(dá)附著力的大小后不變，而制動器的力還是會根據(jù)踏板力變化而變化。圖 3-1 汽車受力圖如圖 3-1 所示，汽車在水平路面上制動時受到的力的情況。對汽車后輪的觸點獲得力矩，得到平衡方程式為（3-4）gtuzhdmGLF??21對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為（3-5）gtuzhdLF??12式中： ——汽車制動的時候，路面對前輪的法向反力，N；1zF——汽車制動的時候，路面對后輪的法向反力，N；2z——軸距，mm；L——汽車質(zhì)量的中心到前軸的距離，mm；1第三章 制動器的設(shè)計與計算19——汽車質(zhì)量的中心到后軸的距離，mm；2L——汽車質(zhì)心高度，mm；ghm——汽車質(zhì)量，kg；G——汽車所受重力，N；——汽車制動時的減速度， ；tudsm由上面的概述，對汽車整體進(jìn)行制動力分析，要考慮汽車制動、軸重和傳遞軸荷及 ，則就能算出汽車制動的時候，水平路面對汽車前輪，后輪的法向mg?G反力 為21zF，（3-6）????????tugzdhLGF21（3-7）???????tugz12令 ， 為制動強(qiáng)度，汽車制動的時候地面對汽車前后車輪的反向法力qgdtu?表達(dá)為21zF，（3-8）??gzzqhLGF???1221當(dāng)在 （附著力系數(shù)）的路面上制動的時候，前面的車輪和后面的車輪都?抱死時，這時候的制動總力 就等于汽車前面的車輪和后面的車??21BB?輪的總附著力 ,也就是等于中心的慣性力，即??21?F??（3-9）?GFB?汽車在任何固定附著系數(shù) 值的路面上制動的時候，每個車輪的極限的制第三章 制動器的設(shè)計與計算20動力是一個關(guān)于制動強(qiáng)度和制動總力的函數(shù)。如果汽車的各輪制動力足夠的情況下，因為軸荷分配不同，制動力分配不同，路況情況等。有以下幾種狀況，即（1）先是前輪抱死，然后是后輪抱死；（2）先是后輪抱死，然后是前輪抱死；（3）所有車輪一起抱死?？梢钥闯龅谌N的附著條件最好。在任何 的路面上，前面的車輪和后面的車輪一起抱死的時候，附著力被?利用的很充分的條件是（3-10）?GFFBff ??2121式中： ——前輪的制動力；1fF——后輪的制動力；2f——前輪地面制動力；1B——后輪地面制動力；2F前后制動器制動力的理想分配關(guān)系式為（3-?????? ??????????1212241fgfggf FhGLLhG11）通常用前制動器制動力對汽車總制動器制動力之比來表明分配比例，即制動器制動力分配系數(shù) ?，它可表示為（3-12）fF1??因為 ，所以21fffF??第三章 制動器的設(shè)計與計算21（3-??fffF???1213）整理式（3-13）得（3-14）???12fF3.3 同步附著系數(shù)的選擇具有固定的 β 線與 I 線的交點處附著系數(shù) 0?，被稱為同步附著系數(shù)。它是指有有固定的 線的汽車，只能在一種路面上發(fā)生前后輪同時抱死的情況。?而且汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)能決定同步附著系數(shù)，能體現(xiàn)汽車的制動的能力的參數(shù)。它說明的是，汽車的前后輪的制動力固定的情況下，只能在一種同步附著系數(shù)路面上，能保證所有車輪一起抱死。也能用解析的方法把同步附著系數(shù)求出來。假設(shè)汽車在此路面上制動，這時候的車輪全部抱死。（3-15）?????112gfhLF整理得： （3-16）g20（3-17）Lhg02????初選 ， 則 0.69。7.0???3.4 制動器的制動力矩假設(shè)摩擦塊的表面全部與制動盤觸碰，而且各個位置的壓力均勻，則制動力矩為第三章 制動器的設(shè)計與計算22（ 3-18）RfFMu02?式中： ——制動器制動力矩；?M——摩擦因數(shù)；f——側(cè)面的單塊摩擦塊對制動盤的壓力；0F——摩擦塊工作半徑。R如果對正常規(guī)格的扇形的摩擦面的摩擦塊來說，它的徑向的寬度不夠的話，則取 等于 平均半徑， 或 有 效 半 徑 ， 就 已 經(jīng) 足 夠 的 精 準(zhǔn) 了 。RmeR平 均 半 徑 公 式 為（ 3-19）21m??式 中 ： ——摩 擦 塊 的 扇 形 面 的 內(nèi) 部 半 徑 ；1R——摩 擦 塊 的 扇 形 面 的 外 部 半 徑 。2就 是 扇 形 的 表 面 的 中 心 到 制 動 盤 的 中 央 的 距 離 ， 如 下 式 所 示e（ 3-20）me RR?????????)1(234)(3221式 中 ： ，21mR?， ， 且 m越 小 則 兩 者 差 值 越 大 。 如 果 m太 小 ，??M4??eR?扇 形 的 徑 向 尺 寸 的 寬 度 就 會 太 大 ， 會 導(dǎo) 致 摩 擦 塊 摩 擦 面 上 的 摩 擦 速 度 不 一 樣 ，就 會 磨 損 不 均 ， 上 面 的 計 算 方 法 也 就 不 能 使 用 。 所 以 m一 般 都 不 應(yīng) 該 大 于等 于 0.65 。制 動 盤 的 工 作 表 面 加 工 精 度 要 滿 足 ： 平 面 度 公 差 為 0.012mm， 表 面 粗糙 度 范 圍 ， 兩 個 摩 擦 的 表 面 等 平 行 度 不 大 于 ， 制 動 盤mRa?3.17? 5的 端 面 圓 跳 動 不 大 于 。 所 以 一 般 制 動 盤 用 抗 磨 性 好 的 珠 光 體 灰 鑄 鐵0制 作 。 牌 號 不 能 低 于 HT250 保 證 強(qiáng) 度 耐 磨 性 好 。第三章 制動器的設(shè)計與計算233.5 利用附著系數(shù)與制動效率是汽車制動減速度， 為汽車制動器制動強(qiáng)度。前述可知，汽車在qgdtu?q同步附著系數(shù) 0?的路面上制動的時候，前后輪一起抱死，此時的制動強(qiáng)度。但是在別的路況上行駛就不會出現(xiàn)這情況，必須制動強(qiáng)度小于路面的0?q附著系數(shù)，即 。所以當(dāng)路面的 時，路面的附著才會被利用充分。而0?q0??在 路面，附著不能被利用充分，主要是會出現(xiàn)抱死的原因。所以定義附0??著系數(shù)（3－21）)2,1(?iFzxbi?假如汽車的前后車輪即將要鎖死的時候，汽車減速度 （或表示為qgdtu?），則由式（3－6）得前輪路面法向反力為qdtug??1（3－22）)(21gzqhLmF??前輪路面制動力為（3－23）gqdFtuxb??1將式（3－22）和式(3－23)代入式（3－21），則（3－24）)(121gzxbqhLF????同理可得，能求出后輪的附著系數(shù)。后輪剛要抱死時，后輪地面制動力和地面法向反作用力第三章 制動器的設(shè)計與計算24（3－25）mgqdFtuxb )1()1(2???（3－26）)(12gZhL將式（3－25）和式(3－26)代入（3-21），則（3－27）)(12gzxbqhLF????對于已知汽車總質(zhì)量 m、軸距 L、質(zhì)心位置 1、 2、 g等結(jié)構(gòu)參數(shù)，可繪制出附著系數(shù) i?跟制動強(qiáng)度 的關(guān)系曲線圖。附著效率 iE是制動強(qiáng)度 和利q q用附著系數(shù) i之比。這是用路面的附著條件的使用情況來說明確切的制動力的分配是否合理。根據(jù)附著效率的定義，有（3－28）ghLqE121????（3－29）g22)(??式中； 1E和 2分別是前軸和后軸的附著效率。3.6 原始數(shù)據(jù)及主要技術(shù)參數(shù)汽車質(zhì)量：1091kg；滿載時質(zhì)量：1545kg；軸荷的分配（滿載）：前軸 818kg、后軸 727kg；質(zhì)心高度：空載 550mm、滿載 580mm；輪距：前輪 1429mm、后輪 1422mm；總長/總高：4415mm/1415mm；第三章 制動器的設(shè)計與計算25質(zhì)心距前軸/后軸距離：1112mm/1359mm； 1.制動盤直徑 D制動盤半徑需盡量大，可以降低夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑 D 受輪輞直徑的限制。通常，制動盤的直徑 D 選擇為輪輞直徑的 70%~90%。車輪初取 318mm。制動盤的半徑要是輪輞半徑的百分之七十到七十九，因為要給制動器留更多的空間，制動盤的大小在工作的時候不產(chǎn)生干涉，所以選外側(cè)直徑為D=240mm，內(nèi)側(cè)直徑為 d=108mm。2．制動盤厚度 h 制動盤的厚度直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時的溫度。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應(yīng)取的小些；由于溫度會在工作的時候提高，為了降低溫度，所以又不能太薄。為了更好的散熱可以在工作面間打通風(fēng)孔。通常，實心制動盤厚度可取為 10mm~20mm;具有通風(fēng)孔道的制動盤的它尺寸要控制在厚 20~50mm，但多采用 20~30mm。本次設(shè)計選擇通風(fēng)式制動盤 h=20㎜3．摩擦襯塊內(nèi)半徑 與外半徑1R2推薦摩擦襯塊外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于 1.5。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會不均勻，接觸面積將減小，最終導(dǎo)致制動力矩變化大。根據(jù)制動盤直徑可確定外徑 =112㎜2R考慮到 ，可選取 =76mm，則5.12?R1 5.14712??4．摩擦襯塊工作面積推薦根據(jù)摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在 范圍22/5.3~/6.1cmkgckg內(nèi)選取。即滿足（3-30）)(.25.32cmnA?式中：m——汽車總質(zhì)量；n——摩擦塊數(shù)量；第三章 制動器的設(shè)計與計算26A——摩擦襯塊工作面積。由（3-30）可得出： 。)(7.1208.52cmA?選取摩擦面積 A 為 36 ，初選摩擦系數(shù) ，制動間隙為 0.2mm。2c3.?f根據(jù)所求工作面積，可求出摩擦襯塊工作面積扇形角 。?由公式：R??)(36021??可求出： 。?5．摩擦塊磨損均勻性驗證由式（3-20)可得有效半徑為 mRe95)(32213??由式（3-19）可得平均半徑為 Rm9421??因為 能知道摩擦塊跟制動盤的單位上的受力均勻，所以摩擦Rm1e??塊的磨損會平均。3.7 制動力矩與盤的壓力假設(shè)摩擦塊與盤完全接觸，而且各處的壓力分布均勻。那么盤式制動器制動力矩為： eRFfM??021?后輪制動力為： NFff 3286)1(2???單側(cè)制動塊對盤的壓力：第三章 制動器的設(shè)計與計算27??1643280fF后輪制動器的制動力矩： mNFfRMm ?????40 103.9643.22?同理前輪制動器的制動力矩為 。·15?第四章 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算284 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算4.1 制動輪缸直徑 的確定d制 動 輪 缸 對 制 動 塊 施 加 的 作 用 力 與 輪 缸 直 徑 d和 制 動 管 路 壓 力 p的 關(guān)0F系 為（ 4-1）??02d?制 動 管 路 壓 力 一 般 不 超 過 10—12MPa， 對 盤 式 制 動 器 可 更 高 。 壓 力 越 高 ，對 管 路 (首 先 是 制 動 軟 管 及 管 接 頭 )的 密 封 性 要 求 越 嚴(yán) 格 ， 但 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 越 緊湊 。 輪 缸 直 徑 d應(yīng) 在 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 的 尺 寸 系 列 中 選 取 ， 詳 見 GB7524—87附 錄 B表 B2。 油 壓 選 取 ： 12MPa 所 以 d=42mm4.2 制動踏板力 和制動踏板工作行程pFpS踏板力： （4-2）??12kd420p???＝其中：操縱機(jī)構(gòu)傳動比 ，取7~4ip?5ip＝制動主缸直徑 ，md280總管路中油壓 aPM?.1真空助力器的增力倍數(shù) k=4~6 ，取 k=5。效率 ，取86.0~2.??84.0??則 NFP 82.394~7.26.17~51.).(4 ??? ?在范圍 350-550 內(nèi)，看得出符合要求，而且能省力的操控。制動踏板工作行程： （4-3）??0210???Sip其中：操縱機(jī)構(gòu)的傳動比: ； 74?主缸活塞的行程:一般 =（0.8-1.2） ，取 ；00dmS250?主缸推桿和活塞的間隙: ；m2.1??第四章 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算29主缸活塞的空行程: ；m20??則： ，在法規(guī)范圍 150-mSP 7.189~.).5()7~4(???200mm 內(nèi)，符合要求。第五章 校核與技術(shù)要求305 校核與技術(shù)要求5.1 各部件強(qiáng)度與制動效能1. 制動盤制動盤會使用合金鑄鐵并添加 來制作，也有使用珠光體灰鑄鐵。一NiCr、般結(jié)構(gòu)樣式有平板和帽子型的，帽子型上的圓柱長主要看裝配時的尺寸。因為制動的時候，摩擦塊會被法向力和切向力擾亂，熱負(fù)荷也會影響。所以要加大與空氣接觸的面積，提高降溫效果。因此會做成里面帶徑向槽的雙層盤來通風(fēng)，能提高冷卻性能 20%-30%，但會顯得比較厚。2. 制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵 KTH-370 或 QT400-18 制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。油缸的位置，有是加工在鉗體的內(nèi)部，也有單獨(dú)嵌入鉗體。并且活塞的頂斷開口處會頂在制動塊的背面，以便減少制動液受到熱量的影響。有的會將活塞開口端部切成階梯狀，形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊射X合金制作或者鋼制作而成。會給活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理，這樣能提高耐磨性。當(dāng)制動鉗體由鋁合金制造而成時，減少傳給制動液的熱量就成為必須解決的問題，所以采用非金屬制作的活塞或者降低接觸的面積。3. 制動塊制動塊是有摩擦塊跟背板組建而成，它們兩個主要是靠壓嵌或者鉚接來連接的。摩擦塊有很多形狀有扇形，也有矩形、正方形或長圓形的。因為要避免摩擦塊卷角而造成尖銳的噪聲，所以活塞盡可能多的壓住制動塊。而且可以在摩擦塊跟背板接觸的地方涂層隔熱減震墊，來減少剎車的時候產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗導(dǎo)致剎車液汽化而產(chǎn)生的噪聲。由于單位壓力大和工作溫度高等特點，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。許多盤式制動器裝有摩擦襯塊達(dá)到磨損極限時的報警裝置，以便能及時更換摩擦襯塊。4. 摩擦材料需要制動摩擦材料要有高穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，而且剛熱性衰退能力要好，不會在溫度高到一定后繼續(xù)下降，要有高抗壓、抗拉、抗剪切抗彎曲性能和耐沖