西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 I 汽車盤式制動器設(shè)計 摘要 ： 本文主要是介紹盤式制動器的分類以及各種盤式制動器的優(yōu)缺點，對所選車型制動器的選用方案進行了選擇，針對盤式制動器做了主要的設(shè)計計算，同時分析了汽車在各種附著系數(shù)道路上的制動過程，對前后制動力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)、利用附著系數(shù)、制動效率等做了計算。在滿足制動法規(guī)要求及設(shè)計原則要求的前提下，提高了汽車的制動性能。 關(guān)鍵詞 ：盤式制動器 ； 制動力分配系數(shù) ； 同步附著系數(shù) ； 利用附著系數(shù) ； 制動效率 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 is of of of of do of in a of on of of of of of he of 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 錄 第 1 章 緒論 . 5 動器的作用 . 5 動器的種類 . 5 動器的組成 . 6 動器的新發(fā)展 . 7 制動器的要求 . 7 作任務(wù)及要求 . 9 動器研究方案 . 10 第 2 章 制動器機構(gòu)形式的選擇 .案選擇的依據(jù) .動器的種類 .式制動器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 . 12 式制動器與鼓式制動器優(yōu)缺點比較 . 15 閣六代車型制動器結(jié)構(gòu)的最終方案 . 16 第 3 章 制動器主要參數(shù)及其選擇 . 17 閣六代基本參數(shù)確定 . 17 滾動半徑 . 17 、滿載時的軸荷分配 . 17 、滿載時的質(zhì)心高度 . 18 動力與制動力分配系數(shù) . 18 步附著系數(shù)計算 . 22 動器最大制動力矩 . 25 用附著系數(shù)和制動效率 . 26 用附著系數(shù) . 27 動效率 . 28 動器制動性能核算 . 29 第 4 章 制動器主要零件的設(shè)計計算與校核 . 30 動盤主要參數(shù)確定 . 30 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 制動盤直徑 D. 30 動盤厚度 h. 30 擦襯塊主要參數(shù)的確定 . 30 擦襯塊內(nèi)半徑和外半徑 . 30 擦襯塊有效半徑 . 31 擦襯塊的面積和磨損特性計算 . 32 擦襯塊參數(shù)設(shè)計校核 . 34 車制動計算與校核 . 35 壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 . 37 動輪缸直徑 d 與工作容積 V. 37 動主缸直徑與工作容積 . 38 動踏板力 . 39 板工作行程 . 39 第 5 章 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 40 動盤 . 40 動盤材料及要求 . 40 動盤分類及比較 . 40 動鉗 . 41 動塊 . 42 擦材料 . 42 式制動器工作間隙的調(diào)整 . 44 總 結(jié) . 45 致 謝 . 46 參考文獻 . 47 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 5 第 1 章 緒論 動器的作用 汽車制動系是用于使行駛中的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地 (包括在斜坡上 )駐留不動的機構(gòu)。汽車制動系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全、停車可靠，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性能良好、制動系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。 動器的種類 汽車制動系 至少應有兩套獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置；重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應急制動裝置及輔助制動裝置，牽引汽車還應有自動制動裝置。 行車制動裝置用于使行駛中的汽車強制減速或停車，并使汽車在下短坡時保持適當?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動機構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。 駐車制動裝置用于使汽車可靠而無時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。駐車制動裝置應采用機械式驅(qū)動機構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動，以免其產(chǎn)生故障。 應急制動裝置用于當行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效 時，則可利用其機械力源 (如強力壓縮彈簧 )實現(xiàn)汽車制動。應急制動裝置不必是獨立的制動系統(tǒng)，它可利用行車制動裝置或駐車制動裝置的某些制動器件。應急制動裝置也不是每車必備的。因為普通的手力駐車制動器也可以起到應急制動的作用。 輔動裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動機排氣制動或電渦流制動等的輔助制動裝置，可使汽車下長坡時長時間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動器的負荷。通常，在總質(zhì)量大于 5t 的客車上和總質(zhì)量大于 12t 的載貨汽車上裝備這種輔助制動 自動制動裝置用于當掛車與牽引汽車連接的制 動管路滲漏或斷開時，能使掛車自動制動。 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 6 動器的組成 制動器的組成任何一套制動裝置均由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)兩部分組成 (如圖 1示 )。制動器有鼓式與盤式之分。行車制動是用腳踩下制動踏板操縱車輪制動器來制動全部車輪；而駐車制動則多采用手制動桿操縱 (但也有用腳踏板操縱的，見圖 1且利用專設(shè)的中央制動器或利用車輪制動器進行制動。利用車輪制動器時，絕大部分駐車制動器用來制動兩個后輪，有些前輪驅(qū)動的車輛裝有前輪駐車制動器。中央制動器位于變速器之后的傳動系中，用于制動變速器的第二軸或傳動軸。行車制動 和駐車制動這兩套制動裝置，必須具有獨立的制動驅(qū)動機構(gòu)，而且每車必備。行車制動裝置的驅(qū)動機構(gòu)分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時還應有制動主缸、制動輪缸以及管路；用氣壓操縱時還應有空氣壓縮機、氣路管道、儲氣罐、控制閥和制動器室。 1 （ a） 前后輪均安裝盤式制動器；（ b）前輪盤式制動器，后輪鼓式制動器 123456 78 910111213 圖 1車制動系統(tǒng)組成 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 7 動器的新發(fā)展 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動系統(tǒng) (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間的附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動系統(tǒng)。它能有效地防止汽車在應急制動時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，并縮短制動距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。 近年來還出現(xiàn)了集 能和其他擴展功能于一體的電子控制制動系統(tǒng) (電子制動助力系統(tǒng) (前者適用于重型汽車和汽車列車，它是用電子控制方式代替氣壓控制方式，可根據(jù)制動踏板行程、車輪載荷以及制動摩擦片的磨損情況來調(diào)節(jié)各車輪的制動氣室壓力。它不但可以較大地減少制動反應時間，縮短制動距離，提高牽引車和掛車的制動協(xié)調(diào)性，還能使制動力分配更為合理；后者 (即制動助力系統(tǒng) )適用于轎車，即當出現(xiàn)緊急狀況而駕駛員又未能及時地對制動踏板施加足夠大的力時，該系統(tǒng)能自動地加以識別并觸發(fā)電磁閥。使真空助力器在極短時間 內(nèi)實現(xiàn)助力作用，從而實現(xiàn)顯著地縮短制動距離的目的。 為了防止汽車發(fā)生追尾碰撞事故，一些汽車生產(chǎn)大國都在致力于車距報警及防追尾碰撞系統(tǒng)的研究。這種系統(tǒng)是用激光雷達或用微波雷達對前方車輛等障礙物進行監(jiān)測，若測出實際車距小于安全車距，則會發(fā)出警報；若駕駛員仍無反應，則會自動地對汽車施行制動。在部分轎車上已開始裝用這種系統(tǒng)。 為了節(jié)省燃油消耗，減少排放并減輕制動器的工作負荷，制動能回收系統(tǒng)早已成為一個研究課題，以便將制動能儲存起來，在需要時再釋放出來加以利用。以前這項研究主要針對城市公共汽車，多采用飛輪儲能和液 壓儲能方式，但由于種種原因未能推廣應用。近年來，隨著電動汽車及混合動力汽車的研制已取得突破性的進展，制動能回收系統(tǒng)又為一些電動汽車所采用，在減速或下坡時可將驅(qū)動電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，使之產(chǎn)生制動作用；同時可用發(fā)出的電流使蓄電池充電，以節(jié)省能源，增加電動汽車和混合動力汽車的行駛里程。 2 制動器的要求 汽車制動系應滿足如下要求。 1、 應能適應有關(guān)標準和法規(guī)的規(guī)定。各項性能指標除應滿足設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定和國家標準、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應考慮銷售對象所在國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 8 2、 具有足夠的 制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。行車制動效能是由在一定的制動初速度下及最大踏板力下的制動減速度和制動距離駐坡效能是以汽車在良好的路面上能可靠而無時間限制地停駐的最大坡度 ( )來衡量的，一般應大于 25。 3、 工作可靠。為此，汽車至少應有行車制動和駐車制動兩套制動裝置，且它們的制動驅(qū)動機構(gòu)應是各自獨立的，而行車制動裝置的制動驅(qū)動機構(gòu)至少應有兩套獨立的管路，當其中一套失效時，另一套應保證汽車制動效能不低于正常值的30；駐車制動裝置應采用工作可靠的機械式制動驅(qū)動機構(gòu)。 4、 制動效能的熱穩(wěn)定性好。汽 車的高速制動、短時間的頻繁重復制動，尤其是下長坡時的連續(xù)制動，均會引起制動器的溫升過快，溫度過高。特別是下長坡時的獨立的管路可使制動器摩擦副的溫度達到 300 400有時甚至高達700。此時，制動器的摩擦系數(shù)會急劇減小，使制動效能迅速下降而發(fā)生所謂的熱衰退現(xiàn)象。制動器發(fā)熱衰退，經(jīng)過散熱、降溫和一定次數(shù)的緩和使用，使摩擦表面得到磨合，其制動效能重新恢復，這稱為熱恢復。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。 5、 制動效能的水穩(wěn)定性好 。制動器摩擦表面浸水后，會因水的潤滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的 “水衰退 ”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復制動 5 15 次，即應恢復其制動效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復迅速。另外也應防止泥沙、污物等進入制動器摩擦副工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水和泥沙進入而采用封閉制動器的措施。 6、 制動時的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動，汽車均不應失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此。汽車前、后輪制動器的制動力矩應有適當?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一車 軸上的左、右車輪制動器的制動力矩應相同。否則當前輪抱死而側(cè)滑時，將失去操縱性；當后輪抱死而側(cè)滑甩尾時，會失去方向穩(wěn)定性；當左、右輪的制動力矩差值超過 15時，會在制動時發(fā)生汽車跑偏。 7、 制動踏板和手柄的位置和行程符合人 機工程學要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。踏板行程：對轎車應不大于 150貨車應不西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 9 大于 170中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。制動手柄行程應不大于160200國法規(guī)規(guī)定，制動的最大踏板力一般為 500N(轎車 ) 700N(貨車 )。設(shè)計時，緊急 制動 (約占制動總次數(shù)的 5 10 )踏板力的選取范圍：轎車為200N 300N 貨車為 350N 550N采用伺服制動或動力制動裝置時取其小值。應急制動時的手柄拉力以不大于 400N 500N 為宜；駐車制動的手柄拉力應不大于500N(轎車 ) 700N(貨車 )。 8、 作用滯后的時間要盡可能短，包括從制動踏板開始動作至達到給定制動效能水平所需的時間 (制動滯后時間 )和從放開踏板至完全解除制動的時間 (解除制動滯后時間 )。 9、 制動時不應產(chǎn)生振動和噪聲。 10、 與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運動干涉，在車輪跳動或汽車轉(zhuǎn)向時 不會引起自行制動。 11、 制動系中應有音響或光信號等警報裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動機件的故障和功能失效；制動系中也應有必要的安全裝置，例如一旦主、掛車之間的連接制動管路損壞，應有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置 。 12、 能全天候使用。氣溫高時液壓制動管路不應有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時，氣制動管路不應出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。 13、 制動系的機件應使用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應考慮到環(huán)保要求，應力求減小制動時飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維 3 作任務(wù)及要求 通過學習了解、查閱資料設(shè)計 本田雅閣六 代 的前后制動器， 本車型 的基本參數(shù)見表 1 1： 表 1 1 本田雅閣六代 (前置前驅(qū) ） 參數(shù) 長 寬 高 47957851455距 2715備質(zhì)量 1423大功率 110輪距 1555大扭矩 206n m 后輪距 1535胎尺寸 195/65心高度（空載） 640高車速 190km/h 質(zhì)心高度（滿載） 670載總質(zhì)量 2505南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 10 根據(jù)所給乘用車的技術(shù)參數(shù)及性能參數(shù)，并綜合考慮制動器的設(shè)計要求，如下： 1、 具有足 夠的制動效能； 2、 工作可靠； 3、 在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱性和方向穩(wěn)定性； 4、 防止水和污泥進入制動器工作表面； 5、 制動能力的熱穩(wěn)定性良好； 6、 操縱輕便，并具有良好的隨動性； 7、 制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有還的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害； 8、 作用滯后性應盡可能好； 9、 摩擦襯片應有足夠的使用壽命； 10、 摩擦副磨損后，應有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機構(gòu)； 11、 當制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并是使基本功能遭 到破壞時，汽車制動系應有音響或光信號等報警提示。 結(jié)合以上參數(shù)及要求，適當考慮經(jīng)濟因素，設(shè)計一款合適的汽車制動器并通過繪圖軟件將該制動器進行建模。 動器研究方案 1、 制動器的結(jié)構(gòu)方案分析及選擇。分析該乘用車制動器的設(shè)計要求，通過比較、計算以及查閱相關(guān)資料，選出適合的結(jié)構(gòu)方案 ； 2、 制動系的主要參數(shù)及其選擇。選擇制動力、制動力分配系數(shù)、制動強度、最大制動力矩等 ； 3、 制動器的設(shè)計和計算。根據(jù)所選方案與參數(shù)，分析計算制動器的制動因數(shù)、摩擦襯塊的磨損特性，核算制動器熱容量和溫升等 ； 4、 制動器主要零部件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 ； 5、 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計計算 ； 6、 綜合上述設(shè)計與計算，用繪圖軟件繪制該制動器的零部件圖及總布置圖 。 小結(jié)：本章簡述了制動器的作用、組成以及發(fā)展，并對設(shè)計所用的車型進行選擇，根據(jù)所選車型的各個參數(shù)提出了對制動器的設(shè)計提出了要求。最后，制定了設(shè)計制動器的大致方案。 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 11 第 2 章 制動器機構(gòu)形式的選擇 案選擇的依據(jù) 制動系統(tǒng)方案的選定，依據(jù)所參考汽車的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和制動性能來初步的選定。還必須考慮本課題對制動器提出的要求，參考同類型車輛的制動系統(tǒng)機構(gòu)，再滿足制 動系統(tǒng)性能要求的前提下，同時還應考慮社會及市場的需求、是否符合生產(chǎn)發(fā)展水平和成本的因素。 動器的種類 汽車制動器按其在汽車上的位置分為車輪制動器和中央制動器。前者安裝在車輪處，并用腳踩制動踏板進行操縱，故又稱為腳制動；后者安裝在傳動系的某軸上，例如變速器或分動器第二軸的后端或傳動軸的前端，并用手拉操縱桿進行操縱，故又稱為手制動。 摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。 鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動疊的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦 蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上（對車輪制動器）或變速器、分動器殼或與其相固定的支架上（對中央制動器），其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均固定在輪轂上，而中央制動器的制動鼓則固定在變速器或分動器的第二軸后端。制動時，利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦蹄片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面與制動帶 摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動器通常簡稱為帶式制動器，而且在現(xiàn)代汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。 盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是一個垂向安放且以兩側(cè)表面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動塊。制動時，當制動盤西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 12 被兩側(cè)的制動塊夾緊時，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦 力矩。盤式制動器常用作轎車的車輪制動器，也可用作各種汽車的中央制動器。 3 車輪制動器主要用作行車制動裝置，有的也兼作駐車制動之用。 鼓式制動器和盤式制動器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要結(jié)構(gòu)型式 (如圖 2 示。 圖 2動器的結(jié)構(gòu)選型 式制動器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式制動器兩大類。 鉗盤式制動器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動鉗體中。兩塊制動塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動盤，制動盤用 螺栓固定于輪轂上。制動塊的摩擦襯塊與制動盤的接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅約 30 50，因此這種盤式制動器又稱為點盤式制西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 13 動器。其結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量小，散熱性較好，且借助于制動盤的離心力作用易于將泥水、污物等甩掉，維修也方便。但由于摩擦襯塊的面積較小，制動時其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，故對摩擦材料的要求較高。 1 轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼） 2 調(diào)整墊片 3 活塞 4 制動塊總成 5 6 制動鉗體 7 輪輞 8 回位彈簧 9 制動盤 10 輪轂 圖 2定鉗式 盤 式制動器 全盤 式制動器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸。其工作原理如摩擦離合器，故又稱為離合器式制動器。用得較多的是多片全盤式制動器，以便獲得較大的制動力。但這種制動器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復雜 4。 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為以下幾種： 1、固定鉗式盤式制動器 如圖 2示，在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝有一個活塞。當壓力油液進入兩個油缸活塞外腔時，推動兩個活塞向內(nèi)將位于制動盤兩側(cè)的制動塊總成壓緊到制動盤上，從而將車輪制動。當放松制動踏板使油液壓力 減小時，回位彈簧又將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。這種型式也稱為對置活塞式或浮動活塞式固定鉗式盤式制動器。 2、浮動鉗式盤式制動器 浮動鉗式盤式制動器的制動鉗體是浮動的。其浮動方式有兩種，一種是制動鉗體可作平行滑動；另一種是制動鉗體可繞一支承銷擺動 (見圖 2因而有滑動鉗式盤式制動器和擺動鉗式盤式制動器之分。但它們的制動油缸均為單側(cè)的，且西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 14 與油缸同側(cè)的制動塊總成是活動的，而另一側(cè)的制動塊總成則固定在鉗體上。制動時在油液壓力作用下，活塞推動該側(cè)活動的制動塊總成壓靠到制動盤，而反作用力則推動制動鉗體連同固 定于其上的制動塊總成壓向制動盤的另一側(cè)，直到兩側(cè)的制動塊總成受力均等為止。對擺動鉗式盤式制動器來說，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。這樣就要求制動摩擦襯塊應預先做成楔形的 (摩擦表面對背面的傾斜角為 6左右 )。在使用過程中，摩擦襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻 (一般約為 l 即應更換。 (a)滑動鉗式盤式制動器 (b)擺動鉗式盤式制動器 1 制動盤 ;2 制動鉗體 ;3 制動塊總成 ;4 帶磨損警報裝置的制動塊總成 ; 5 活塞 ; 6 制 動鉗支架 ; 7 導向銷 圖 2動鉗式盤式制動器工作原理圖 固定鉗式盤式制動器在汽車上的應用是早于浮動鉗式的，其制動鉗的剛度好，除活塞和制動塊外無其他滑動件，但由于需采用兩個油缸分置于制動盤的兩側(cè)，使結(jié)構(gòu)尺寸較大，布置較困難；需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高；制動熱經(jīng)制動鉗體上的油路傳給制動油液，易使其由于溫度過高而產(chǎn)生氣泡影響制動效果。另外，由于兩側(cè)制動塊均靠活塞推動，難于兼用于由機械操縱的駐車制動，必須另加裝一套駐車制動用的輔助制動鉗，或是采用盤鼓結(jié)合式后輪制動器，其中作為駐車用的鼓式制動器由于 直徑較小，只能是雙向增力式的，這種 “盤中鼓 ”的結(jié)構(gòu)很緊湊，但雙向增力式制動器的調(diào)整不方便 5。 浮動鉗式盤式制動器只在制動盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動器進一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動。浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了油液的受熱機西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 15 會，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，也增大了油缸的散熱面積，因此制動油液溫度比固定鉗式的低 30 50，汽化的可能性較小。但由于制動鉗體是 浮動的，必須設(shè)法減少滑動處或擺動中心處的摩擦、磨損和噪聲 6。 式制動器 與鼓式制動器 優(yōu)缺點比較 1、 熱穩(wěn)定性較好。這是因為制動盤對摩擦襯塊無摩擦增力作用，還因為制動摩擦襯塊的尺寸不長，其工作表面的面積僅為制動盤面積的 12 6，故散熱性較好。 2、 水穩(wěn)定性較好。因為制動襯塊對盤的單位壓力高，易將水擠出，同時在離心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對盤的擦拭作用，因而，出水后只需經(jīng)一、二次制動即能恢復正常；而鼓式制動器則需經(jīng)過十余次制動方能恢復正常制動效能。 3、 制動穩(wěn)定性好。盤式制動 器的制動力矩與制動油缸的活塞推力及摩擦系數(shù)成線性關(guān)系，再加上無自行增勢作用，因此在制動過程中制動力矩增長較和緩，與鼓式制動器相比，能保證高的制動穩(wěn)定性。 4、 制動力矩與汽車前進和后退行駛無關(guān)。 5、 在輸出同樣大小的制動力矩的條件下，盤式制動器的質(zhì)量和尺寸比鼓式要小。 6、 盤式的摩擦襯塊比鼓式的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡單，維修保養(yǎng)容易。 7、 制動盤與摩擦襯塊間的間隙小 (這就縮短了油缸活塞的操作時間，并使制動驅(qū)動機構(gòu)的力傳動比有增大的可能。 8、 制動盤的熱膨脹不會像 制動鼓熱膨脹那樣引起制動踏板行程損失，這也使間隙自動調(diào)整裝置的設(shè)計可以簡化。 9、 易于構(gòu)成多回路制動驅(qū)動系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性和安全性，以保證汽車在任何車速下各車輪都能均勻一致地平穩(wěn)制動。 10、 能方便地實現(xiàn)制動器磨損報警，以便及時更換摩擦襯塊。 盤式制動器的主要缺點是難以完全防止塵污和銹蝕 (但封閉的多片全盤式制動器除外 )；兼作駐車制動器時，所需附加的駐車制動驅(qū)動機構(gòu)較復雜，因此有的汽車采用前輪為盤式后輪為鼓式的制動系統(tǒng)；另外，由于無自行增勢作用，制動效能較低，中型轎車西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 16 采用時需加力裝置 7。 閣六代 車型制動器結(jié)構(gòu)的最終 方案 汽車制動簡單來講，就是利用摩擦將動能轉(zhuǎn)換成熱能，使汽車失去動能而停止下來。因此，散熱對 制動系統(tǒng) 是十分重要的。如果制動系統(tǒng)經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，就會阻礙能量的轉(zhuǎn)換過程，造成制動性能下降。越是跑得快的汽車，制動起來所產(chǎn)生的熱量越大，對制動性能的影響也越大。解決好散熱問題，對提高汽車的制動性能也就起了事倍功半的作用。所以，現(xiàn)代轎車的車輪除了使用鋁合金 車圈來降低運行溫度外，還傾向于采用散熱性能較好的盤式制動器 。 3 當然，盤式制動器也有自己的缺陷。例如對制動器和制動管路的制造要求較高，摩擦片的耗損量較大，成本貴 ， 而且由于摩擦片的面積小，相對摩擦的工作面也較小，需要的制動液壓高，必須要有助力裝置的車輛才能使用。而 鼓式制動器 成本相對低廉，比較經(jīng)濟。 四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的 70% 80%，因此前輪制動力要比后輪大。轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前輪盤式制動，后輪鼓式制動的方式。但隨著轎車車速的不斷提高，近年來采用盤式制動器的轎車日益增多，一般都采用了盤式制動器。 縱觀現(xiàn)代汽車市場，隨著人類對汽車安全性能重視的加劇，為了保持制動力系數(shù)的穩(wěn)定性以及考慮到盤式制動器的優(yōu)點，在 乘用車 車領(lǐng)域盤式制動器已基本取代鼓式制動器，特別是浮動鉗盤式。根據(jù)制動盤的不同，盤式制動器還可分為普通盤式和通風盤式。 普通盤式我們比較容易理 解，就是實心的。通風盤式就是空心的，顧名思義具有 通 風功效，指的是汽車在行使當中產(chǎn)生的離心力能使空氣對流，達到散熱的目的，這是由盤式碟片的特殊構(gòu)造決定的。從外表看，它在圓周上有許多通向圓心的洞空，這些洞空是經(jīng)一種特殊工藝 （ 制造而成，因此比普通盤式散熱效果要好許多。由于制造工藝與成本的關(guān)系，一般中高級轎車中普遍采用前通風盤、后普通盤的制動片。如 分高級轎車采用前后通風盤 8。 綜合其制動性能與其成本，本次乘用車設(shè) 計，前后輪均采用定鉗式 （ 水平對置 ） 盤式制動器。其中前輪制動盤選擇通風盤，后輪選擇普通盤，并且在后輪上設(shè)置駐車制動傳動裝置 。 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 17 第 3 章 制動器主要參數(shù)及其選擇 盤式制動器設(shè)計的一般流程為：根據(jù)設(shè)計要求，所給數(shù)據(jù)，依據(jù)國家標準確定出整車總布置參數(shù)。在有關(guān)的整車總布置參數(shù)及制動器結(jié)構(gòu)型式確定之后，根據(jù)已給參數(shù)并參考已有的同等級汽車的同類型制動器，初選制動器的主要參數(shù)，并據(jù)以進行制動器結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計；然后進行制動力矩和磨損性能的驗算，并與所要求的數(shù)據(jù)比較，直到達到設(shè)計要求。 之后再根據(jù)各項演算和比較的結(jié)果，對初選的 參數(shù)進行必要的修改，直到基本性能參數(shù)能滿足使用要求為止；最后進行詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析。 閣六代基本參數(shù)確定 滾動半徑 閣六 轎車采用輪胎規(guī)格為 195/651V 其中名義斷面寬度為195平率為 65%，輪轂名義直徑為 15 英寸，換算過來為 1581 故車輪滾動半徑為 381+219565%） 2=空 、 滿載時質(zhì)心距前軸距離 1L ， 1L ；空 、 滿載時質(zhì)心距后軸距離 2L ， 2L 空載時 ， 1L =1080 2L =1635 滿載時， 1L =13452L =1370 、 滿載時的軸荷分配 空載時 ， 前軸負 荷： 5 71 4 2 32 7 1 51 6 3 521 (3 1) 后軸負荷 ： 6 61 4 2 32 7 1 51 0 8 012 (3 2) 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 18 滿載時，前軸負荷 ： 181 4 2 32 7 1 51 3 7 021 (3 3) 后軸負荷 ： 041 4 2 32 7 1 51 3 4 512 (3 4) 、 滿載時的質(zhì)心高度 空載時， 70 滿載時， 40動力與制動力分配系數(shù) 汽車制動時，如果忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度 0 的車輪，其力矩平衡方程為 : 0 5) 式中動器對車輪作用的制動力矩，即制 動器的摩擦力矩，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力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱地面制動力，其方向與汽車行駛方向相反， N； 車輪有效半徑， m。 令 (3 6) 并稱之為制動器制動力，F(xiàn) 的方向相反，當車輪角速度 0時，大小亦相等，且寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動踏板力即制動系的液壓或氣壓成比例。當加大踏板力以加大fT，F(xiàn) 均隨之增大。但地面制動力 其值不可能大于附著力F，即 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 19 (3 7) 或 m 8) 式中 為 輪胎與地面間的附著系數(shù)； Z 為 地面對車輪的法向反力， N。 當制動器制動力值時，車輪即被抱死并在地面 上滑移。此后制動力矩即成為與制動到 =0 以后，地面制動力 到附著力制動器制動力F 的增大使摩擦力矩 1。圖 3 1 制動過程中地面制動力、制動器制動力及附著力的關(guān)系 根據(jù)汽車制動時的整車受力分析如圖 3 2，考慮到制動時的軸荷轉(zhuǎn)移，可求西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 20 得地面對前、后軸車輪的法向反力1Z，2 )(21 g (3 9 1) )( 12 g (3 9 2) 式中 G 為 汽車所受重力， N； L 為 汽車軸距 ,車質(zhì)心離前軸距離，車質(zhì)心離后軸的距離， g 為 重力加速度， m/ 圖 3 2 制動時的汽車受力圖 汽車總的地面制動力為 ： 21(3 10) 式中 q（ 為 制動強度，亦稱比減速度或比制動力； 1后軸車輪的地面制動力， N。 由以上兩式可求得前、后軸車輪附著力為 ： )()( 221 (3 11) )()( 112 (3 12) 上式表明：汽車在 附著系數(shù) 為任意確定值的路面上制動時，各軸附著力即極西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 21 限制動力并非為常數(shù)，而是制動強度 q 或總制動力汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 1、 前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑