買文檔就送您 01339828 或 11970985 I 長城微型汽車設計（制動系統(tǒng)設計） 摘 要 根據任務書的要求本 設計的制動方案 采用前盤后鼓， 且前輪制動器的形式為浮鉗盤式 制動器 ，后輪制動器的形式則為領從蹄式 制動器 。汽車作為在陸地 上行駛的現代重要交通工具，它由許多大部件來保證它的使用性能的，稱之為 “總成 ”組成，其中一個 非常重要的的總成就是制動系 統(tǒng) 。它 可以使在行駛中車輛進行制動，還可以使車輛留駐留原地。從此處也可得知汽車 制動系 統(tǒng)對于車輛行駛的安全性和可靠性的重大 作用。隨著社會的迅速發(fā) 展，高速公路網也在不果斷的擴展、車輛的速度的提升等，設計者必須把 與制動器性能相關 的問題都要考慮到， 否則設計出的制動系統(tǒng)不能滿足人們的要求 。 本設計主要任務是制動器的設計，以及分析制動性能是否能滿足設計要求，通過應用汽車設計與汽車結構的知識對汽車制動器進行設計，主要設計內容為制動器形式的選取、制動器主要參數的選取、主要零部件的分析、制動驅動結構的研究等。通過對上述的研究以及分析，確保該制動器的可行性。 本設計中的數據使用 成相應的 曲線 和表格 ，將某些量的關系表示出來進行分析。使用 裝配圖和零件圖的繪制，使所繪制的圖能夠準確的表達出各部件間的裝配關系 。 關鍵詞： 盤式 制動器 ，鼓式制動器，驅動機構 買文檔就送您 01339828 或 11970985 I to of of of as an of on of to of is in of It is in a of of of of is to be of is to a of by of of of in of of of of to of of to of to so of 買文檔就送您 01339828 或 11970985 01339828 或 11970985 I 目 錄 第一章 緒論 . 1 動系的意義 . 1 展現狀 . 1 計應達目標 . 2 計的要求 . 2 第二章 制動系統(tǒng)方案的分析 . 3 式制動器的分析 . 3 從蹄式 . 3 領從蹄式 . 4 向雙領蹄式 . 5 向增力式 . 6 向增力式 . 6 式制動器方案的選取 . 7 式制動器 . 8 式制動器的形式 . 8 式制動器的選取 . 10 第三章 制動過程中的動力學參數計算 . 11 要參數 . 11 步附著系數 . 11 動力與制動力分配系數 . 12 動減速度與制動距離的計算 . 16 步附著系數與附著系數的利用率 . 17 大制動力矩 . 18 第四章 制動系的主要參數 . 20 式制動器 . 20 動鼓直徑 D . 20 片包角 及寬度 b . 21 片起始角 0 . 22 買文檔就送您 01339828 或 11970985 動器中心到張開力作用線的距離 a . 23 動蹄支銷的坐標位置 k 與 c . 23 擦系數 f . 23 式制動器 . 24 動盤直徑 D . 24 動盤厚度 h . 24 塊內、外半徑 1R 2R . 24 塊工作面積 A. 24 第五章 主要零部件的結構 . 25 動鼓 . 25 動蹄 . 26 動底板 . 26 動蹄支 承 . 27 動輪缸 . 27 動鉗 . 28 動塊 . 28 擦材料 . 28 隙的調整方法 . 29 第六章 制動驅動機構 . 30 動機構的結構型式分析 . 30 單制動 . 30 力制動 . 30 服制動 . 31 動管路 . 32 動機構的分析 . 33 力制動系 . 33 動主缸直徑 . 33 板力 . 34 車計算 . 35 結 論 . 36 參考文獻 . 37 買文檔就送您 01339828 或 11970985 謝 . 38 買文檔就送您 01339828 或 11970985 1 第一章 緒 論 動系的意義 汽車的行駛、轉彎、泊車三個最基本的技藝之一，是由制動裝置來完成的。我們希冀輕踩踏板時，汽車就能安穩(wěn)的停泊在想要汽車停下來的地點。只有設計人員須充分考慮制動系的性能才有可能實現這一目標。 在汽車的幾大機構和系統(tǒng)中，其中五大系統(tǒng)中包括制動系統(tǒng)，由此可以看出制動系統(tǒng)在整部車中所占比例有多大，重要性有多高。制動系性能的優(yōu)良與整車的安全性是緊密聯系在一起的，它是一個對汽車的正常運動起到制約作用的裝置，其約束力與輪轂的轉動是相反的。現在在由各種原因導致人類受到不同程度傷害的事故中，由交通事故而造成的財產損失和人身安全受到危害的事件，在事故中占和大的比例，而在車輛相撞或者撞向其他事物的事故中，事故原因是出現在車輛制動系上的事件比例超過了三分之一。隨著社會的發(fā)展，人身安全受到的危害因素也在急劇增加，大家的安全意識也在提升，而這一追求的基礎就為汽車裝備一套可靠的制動系統(tǒng)。 展現狀 汽車在減速、加速、起步、停車這些操作中都涉及到制動系的應用，在這些操作中，假設制動器的功能較差，在頻繁的動用制動器，導致制動器磨損加快，最終出現故障，而發(fā)生交通事故。鼓一個好的制動器直接關系到我們的人身安全和財產安全，從這一點也可 以看出制動系在一輛車中的重要地位，制動其器性能的提高一直是發(fā)展汽車所需要解決的一個重大的難題。當車輛剎車時，因為車輛遭到的力是與行駛標的目的相反，所以能夠使汽車的速度從最初行駛的速度逐漸減小，甚至能夠使汽車中止不動。想要檢測出汽車中的一些細微的變化是很難的，所以想要在實驗中檢測就需要轉換思路，檢測有這一細微變化而引起的宏觀的變化量，這時檢測相應的宏觀的變化量就容易得都了，再由所得數據和現象去分析和推理，由于這一進程較為復雜，買文檔就送您 01339828 或 11970985 2 所以在實踐中一般只能樹立簡單模型剖析。從三方面來檢測： （ 1）制動間距和減速度 ； （ 2）抗熱衰退性能； （ 3）操作方向的穩(wěn)定性； 計應達目標 （ 1）制動效能好； （ 2）熱穩(wěn)定性好； （ 3）操縱性好； （ 4）水穩(wěn)定性好； （ 5）工作可靠。 計的要求 剖析與確定出制動系統(tǒng)機構的計劃，選取出有關制動器的重要參數并進行計算和制定出合理的制動驅動系統(tǒng)設計方案來進行設計。再采用計算機輔助系統(tǒng)來制動系統(tǒng)繪制裝配圖、布置圖和零件圖，最后撰寫說明書。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 3 第二章 制動系統(tǒng)方案的分析 式制動器的分析 鼓式制動器一種十分早就被人類采納的制動器模式，被廣 泛的應用，它一般是按其蹄的受力情況來進行分類的，鼓式制動器的一些狀態(tài)對制動器的制動效能的影響都是有差異的。幾種鼓式如圖 2示。 圖 2式制動器示意圖 結構形式不同的制動器主要區(qū)別是： （ 1）蹄片固定支點數和地點是有著差異。（ 2）它們張開安裝的模式和數量也是不一樣的。（ 3）汽車制動時兩蹄之間有無作用力。 由于當面的要素招致了不同模式的鼓式制動器的領、從蹄的數目有所不一樣，而且車輛的制動效能也有很大的差別。 從蹄式 如圖 2示，每個蹄都有一個支點，其中一個為領蹄，另一個為從蹄。若如圖中的箭頭表示汽車正轉，蹄 1 為領蹄，蹄 2 是從蹄。當汽車進行倒車買文檔就送您 01339828 或 11970985 4 時，那么制動器的領蹄與從蹄也就相對應的彼此對調了。制動鼓正或反轉，一直存在領、從蹄，這種類型的制動器稱之為領從蹄式制動器。領從蹄式的大部分性能評價為良好，因為它在不管是在正轉，還是在反轉時其性能都沒有什么變化，成本較低，且結構簡單，所以它仍然被廣泛。 圖 2從蹄式制動器 領從蹄式 制動鼓正轉時，兩蹄都為領蹄，稱為雙領蹄式制動器 1。顯然，汽車車輪反轉時，兩蹄又都變?yōu)閺奶悖ㄈ鐖D 2示）。每個蹄各采用單活塞輪缸來推 動，因為它是以中心作對稱布置的，所以兩蹄的作用力相互平衡，故這種也屬于平面式制動器。 其正向制動好，但反轉時，效果差，這種制動器常被應用于前輪制動，這是因車輪正轉時，前軸比后軸的軸荷要大，地面作用力也大于后軸，而車輪反相反。因其制動性能波動性幾乎合一忽略不計，故在一部分車輛中得到廣泛應用于，但用在后輪制動時，想用于用于駐車制動則需另外設中央制動才能使用。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 5 圖 2領從蹄式制動器 圖 2向雙領蹄式制動器 向雙領蹄式 雙從領式的制動鼓在正轉使時，每個蹄都為領蹄。它有 兩套制動裝置中心對稱分布，可提高制動穩(wěn)定性，在車輛反轉是，假設兩個制動蹄的支承點和作用力的作用力點的位置互換一下，那么久可能使得不論汽車是前進，還是買文檔就送您 01339828 或 11970985 6 后退汽車在制動時都有著一樣的制動效能。其制動效能穩(wěn)定性雖然是最好的，但制動效能卻是最差，所以很少被使用。 向增力式 如圖 2示，兩蹄下端相連接，第二制動蹄支承在其支承銷上，當前進時，因為兩蹄的法向反作用力不在同一直線上，不能彼此對消，迸發(fā)力矩，也叫非平衡式。雖然在汽車車輪正轉時制動的效果很好，比雙從領蹄式的還要高，但在反轉時，與上面所提 到的制動器的效能相比，它的要遠遠小于其他制動器。 圖 2向增力式制動器 向增力式 其活塞與單向增力式有所不同，它比單向式要多一個活塞，且支承銷是兩蹄一同共用的，如圖 2示。不管車輪是正轉還是反轉，其均為增力式。它被大多數的高速轎車所采用，且常作為剎車或駐車應用，但這兩種制動的過程不同。其也被用作中央制動器，由于它在制動過程中不會散發(fā)什么熱量，故不存在什么熱衰退性的問題。 由于它存在散熱難和排水難的問題，致時其效率很低。盡管不被大多數車輛采用，但其成本低的緣由，仍被某車采用，用于 后輪（小負荷）制動。買文檔就送您 01339828 或 11970985 7 圖 2向增力式制動器 式制動器方案的選取 從三個反面就可以看出制動器特殊的點，這三個方面其中一方面就是制動器效能，第二放方面就是效能波動程度，第三方面就是襯片磨損的均勻程度。摩擦是影重要系數的不同工作效能穩(wěn)定性的主要原因之一。 其效能不僅與 f 、結構參數和型式有關，還受其他影響。其制動減速度和制動間距用制動器因數 權衡，其表達式為 PF 1 （ 2 式中： 21, 示摩擦副間的摩擦力； 21,示摩擦副間的法向力，對均衡式的制動器有 : 21 ； f 表示摩擦副的莫擦系數； P 表示鼓式為蹄端作用力，盤式則為襯塊作用力。 同類型的制動器的 f 間的關系如圖 2示。 動效果也隨著改變，總之兩者呈現正比例的關系。因熱衰退和f 是會變化，所以 f 變化時， 動的效果就越好。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 8 圖 2曲線與 線的關系 考慮到制動器的制動的效果和抗熱衰退性，鼓式的間隙修整相對來說不是很復雜的，駐車制動的安裝也容易 1。選同兩活塞等徑的領從蹄式。 式制動器 式制動器的形式 按摩擦部件的構造來分，為鉗盤式和全盤式。 其制動塊為固定件，是不能隨便移動的，但可以隨活塞滑動，制動盤與襯塊兩者間的接觸面積與其他制動器的摩擦面相比較，它的接觸面非常小，稱點盤式，而另一種的圓盤為固定，但可旋轉，摩擦時 ，其接觸面積完全接觸向，這種形式有點想離合器，又稱離合器式。 多片盤式有以下幾種類型： 固定鉗式 制動鉗既不能轉動，也不能滑動，它被安置在轎車上的，想要它移動就必須安裝促動裝備來推動它，所以兩側備有液壓缸 1。制約汽車運動時，由液壓力推著襯塊向制動盤移動。也稱浮動活塞式。優(yōu)點如下：滑動元件件很買文檔就送您 01339828 或 11970985 9 少，只有活塞和制動塊兩個部件件，剛度可以很好的得到保障；結構及制造工藝簡單，易于制動器的改革創(chuàng)新。 圖 2定鉗式制動器 浮動鉗式 在減速或泊車時，活塞在液壓作用下將襯塊推向制動盤，而反作用力使得不能移動的的 襯塊滑向制動盤的外側，直到兩襯塊所遭到作用力相等才停下來。 擺動鉗式也屬于浮動鉗式的另外一種，只有一個液壓缸，鉗體與其支座相鉸接。制約汽車的運動時，襯塊在豎值平面內擺動，導致襯塊不可能均勻的與制動盤摩擦。所以將襯塊做成楔形的形狀。在使用過程中，襯塊慢慢被磨損，磨損到各處的厚度一樣時這個時候就應該更換了，否者就會出現事故。 浮動式的優(yōu)點：能更好的湊近輪轂；冷卻條件也十分好，所以油液的氣化性的可能性是十分小的；成本低；還可作為與駐車制動用。 安裝位置可在車軸的前面，也可以在車軸的后面。假設將制動鉗安置在車軸的前 面，那么能夠避免輪胎鑲嵌內側濺泥污；若是安置在車軸的后面，則能使制動時合成載荷較小。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 10 圖 2動鉗式制動器 盤式優(yōu)點： （ 1）制動效能穩(wěn)定性好； （ 2）操作穩(wěn)定性好； （ 3）安全可靠； （ 4）尺寸小、質量小、散熱好； （ 5）襯塊使用壽命長，因摩擦均勻； （ 6）換襯塊的操作很容易； （ 7）間隙小，協調時間短。 （ 8）間隙的調整很方便。 盤式的主要缺點： （ 1）難以完全防止塵埃和銹蝕。 （ 2）假設作為駐車制動使用時，則需添加手驅動結構，這樣一來就會變得復雜了。 （ 3）制動驅動中需另加助力器。 （ 4）使 用壽命短，需要使用高材質，成本高。 式制動器的選取 綜上所述 ， 從盤式制動器的優(yōu)缺點思索，前輪設計時選用浮動盤式制動器。買文檔就送您 01339828 或 11970985 11 第三章 制動過程中的動力學參數計算 要參數 整車質量： 空載 =800載 =1100心距前軸距離： 質心距后軸距離： b=心位置： 38軸距： L=2502距 : 前輪輪距 4001 后輪輪距 4002 最高車速： 160 輪胎： 165/70步附著系數 （ 1） 當 0 時：汽車前輪總是先抱死，這種情況屬于穩(wěn)固工況，方向盤不能轉動； （ 2）當 0 時：汽車后 輪總是先抱死，這很容易導致汽車甩尾而使汽車失去穩(wěn)定性； （ 3）當 0 時：汽車前后輪同時抱死，也屬于穩(wěn)固工況，但還是失去了轉向能力。 汽車在 值的路面上車輪同時抱死時，減速度為 ，即 q= 0 ,在其他 值的路面上，在即將抱死的情況下有 q 0 ,這也顯示出在同步系數 0 的路面上制動時，附著條件才得以被充分的利用。取 = 買文檔就送您 01339828 或 11970985 12 圖 3動力與制動力分配系數 如圖 3示，是汽車在水平的路面上正常行駛時可忽略滾動阻力偶和慣性阻力偶距后，汽車在水平路面所受力得到情況得到的。 圖 3動時汽車受力圖 買文檔就送您 01339828 或 11970985 13 因為正常行駛時的車速不是很高，所以分別對接地點取距計算 21, F 為 gz 1 gz 2 （ 3 式中： z 表示制動強度（ ）； G 表示汽車重力； L 表示汽車軸距； 1L 表示質心距前軸距離； 2 載時 38）； g 表示重力加速度。 如果在 值的路面上剎車，兩輪同時抱死時，地面作用的法向反作用力與各制動器制動力分別等于與各自相對應的的附著力 1。即： 2111 （ 3 22 得： z 式（ 3得 gz 1 gz 2（ 3 代入數據得： gz 2 gz 買文檔就送您 01339828 或 11970985 14 式（ 3式（ 3為直線方程，由上式可見，當 z 或者 變動時，值變化也增大，但 2小，而 1大。 汽車的地面總制動力為： 21（ 3 其中 z 為制動強度，出于安全考慮本次設計取 z=可得： )(1 )(2 （ 3 代入數據得： 1 1 3看出：汽車在 任一值的路面上減速或者準備停車時，地面附著力不是一個定值，而是與 q 或 關的一個函數。當汽車制動力不短缺時，可能有 3 種狀況： (1) 前輪抱死，后輪再抱死； (2) 后輪抱死，前輪再抱死； (3)兩輪同時抱死 1。 這 3 種情況中，附著條件得到最充分利 用得是第 3 種情況。 由式（ 3式（ 3知，在 為 任何值的路面上制動，兩輪同時抱死時，這種狀況附著力才被充分的利用，其被運用條件為買文檔就送您 01339828 或 11970985 15 2121 2121（ 3 式中：21, 211 , ； 21,別為前、后軸車輪 的地面制動力； G 為汽車重力； a,b 分別表示前、后軸距； 由式（ 3消去 后 得到的制動力21, 的函數，即 1122 2421 （ 3 式中： L 表示軸距。 將上式以21, 曲線簡稱 I 曲線，如圖 3示，若21, 曲線的發(fā)展趨勢調配，則可確保汽車在不同 值的路面上減速圖 3汽車的 I 曲線與 線 買文檔就送您 01339828 或 11970985 16 或泊車時，車輪同時抱死。某些兩軸式車輛中，且比例很大，這種車輛的制動力之比一定，制動力的分配用1來表示，該值為其分配系數 。 即 2112111F （ 3 又 ha 21（ 3 由上述兩式得 g (3代入數據得 6 g 動減速度與制動距離的計算 制動距離0車開始制動到汽車完全停下來的這一段距離，是安全性直接表現的一種形式。0f 、載荷等要素有關。 制動減速度動力和 在不同的路面所能達到的減速度（ 2/ ga （ 3 若兩輪都抱死，則 3 式中：s表示滑動附著系數； g 表示重力加速度， 2/8.9 。 則 2m a x /6 6 6 5.0 制動距離 買文檔就送您 01339828 或 11970985 17 m a （ 3 式中： 2 表示滯后時間，取 2 表示制動力增長所需求的時間，取 0 00 ； 代入數據得 查閱國外相關標準：制動減速度 a ， 載貨汽車為 ； 公式表達式 ： 115/ 。 代入數據得 2 ，滿足要求。 步附著系數與附著系數的利用率 由上述中的式（ 3 121 （ 3 式（ 3圖 3為通過坐標原點而且斜率為 1的一條斜線，它是一條實際分配線，其具備制動力分配系數為 ，這條線 被稱為 線。圖中 線與 I 曲線在點 B 處相交，在 B 點處有0，稱0為同步附著系數。 0的公式為： 0（ 3 兩輪制動器制動力是一個固定不變值的汽車，只有在 等于0的路面上剎車時，車輪同時抱死，當在不同 值的路面上泊車時，有 3 種情況出現： （ 1）若0， 線在 I 曲線下方，前輪先抱死，屬于穩(wěn)固工況，但方向盤不能轉動。 （ 2）若0， 線在 I 曲線上方，后輪先抱死，后軸有很大 的可能發(fā)生買文檔就送您 01339828 或 11970985 18 側滑，導致汽車沒有方向穩(wěn)定性。 （ 3）若0，車輪同時抱死，盡管也屬于是穩(wěn)定工況，但還是失去了轉向的能力。 由式（ 3： 5 6 為提高汽車安全的可靠性，在抱死前時的制動減速度時會有。汽車在0的路面上減速或者停止時，有 0 ，即0z，其中 z 為制動強度。 0這種情況的出現，而這一條件被使用程度是用它的利用率（附著力利用率） 來表示 （ 3 式中： 示地面總制動力； G 表示汽車重力； Z 表示制動強度。 若0，0z， 1 ，利用率最高。取 1 ，則 在不同載荷下，輕型車在 z 內，前輪先抱死； 在車輪還沒有抱死的情況下，在 z 的范圍內，必須滿足 z 。 本 次設計中， z （符合要求）。 大制動力矩 為了保證汽車在行駛過程中不因出現某些故障而導致車輛的安全受到危害，這就需要設計者設計出合理地制動力矩來制約車輛，在整車受到危害是停下來而避開。 最大制動力矩是在0時才取得的，其制動力與 21, F 成正比。由式買文檔就送您 01339828 或 11970985 19 （ 3得，雙軸式汽車附著力同時被充分應用的制動力之比為 ha （ 3 式中：0表示同步附著系數； a,b 表示質心離兩軸的距離； 式（ 3的比值： 轎車 貨車為 其制動力矩受到車輪制動力矩的限制，即 1 2 （ 3 式中：21, 制動器的制動力2211 , ； 1, 致車速較低，因而選擇較小0，為了保障在0的良好路面上制動時前輪和 后輪先后抱死，兩制動器的最大制動力矩為 1m a 3 m a a T （ 3 代入數據得： a 4 m a a 單個車輪制動器的最大制動力矩為上面計算結果的一半。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 20 第四章 制動系的主要參數 式制動器 動鼓直徑 D 輸入力 P 不變， D 值越大，它迸發(fā) 的制動力矩就會越大，由于尺寸大，其內部空間就會增大，那么它的散熱條件就很好。但 汽車質量的添加，不利于汽車的行駛， 制這 D 的大小 。制動鼓與輪輞間存在間隙，此間隙大于 ，有利熱量的隨風飄散，還可以防止因過熱而導致損壞輪胎。由間隙要求及輪輞尺寸的大學可求得 D 的尺寸大小。 D 與 比的范圍為： 轎車 車 車 D 一 比要小，一般小 125150貨汽車與客車的 D比 。對于深槽輪輞，因為其中間深陷比分的尺寸比輪輞名義直徑小得多，其間隙也有所減小。設計時可先由輪胎的規(guī)格先算出 ，再由 計算 D 的值 （見表 3 表 4動鼓最大內徑 輪輞直徑 /2 13 14 15 16 轎車 貨車 客車 180 20 240 260 0 240 260 300 320 制動鼓內徑尺寸符合 199 9309/ 規(guī)定。 初 15 英寸，得： r 3 8 。 而對應的制動鼓直徑 60 ， 81=足轎車對制動鼓直徑與輪輞直徑比的要求。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 21 片包角 及寬度 b 襯片的使用壽命與很多因數有關系，材料就是這些因數中的一種，但此處說的是其寬度，其實它的寬度 b 對它的使用壽命也是有一定影響的，其 的壽命就短， b 值過大，體積就會增加，也間接的增大了它本身的重量，這不僅 導致加工難度的提升，也增加了它的成本值。 在已知 與 b 值的基礎 上在加上已初定的 D 就可以求出了襯片的摩擦面積，即 23 6 0/2114.3 （ 4 式中： D 表示制動鼓內徑； b 表示摩擦襯片的寬度； 2,1 表示摩擦襯片的包角。 一 般值在 12090