微型載貨汽車盤式制動器設(shè)計

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1、第1章緒 論 1.1研究的目的和意義 盤式制動器具有散熱性好、制動效能穩(wěn)定、抗水衰退能力強、易于保養(yǎng)和維修等優(yōu) 點,可廣泛使用于飛機(jī)、鐵路、車輛和工程機(jī)械。對盤式制動器的早期研究側(cè)重于試驗 研究其摩擦特性，隨著用戶對其制動性能和使用壽命要求的不斷提高 ，有關(guān)其基礎(chǔ)理論 和使用方面的研究也在深入進(jìn)行。 高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動，制動器的摩擦將會產(chǎn)生大量的熱，使制動器 溫度急劇上升，這些熱如果不能很好地散出，就會大大影響制動性能，出現(xiàn)所謂的制 動效能熱衰退現(xiàn)象，制動器直接關(guān)乎生命。因此，制動器的設(shè)計是汽車的設(shè)計過程中 非常重要的一環(huán)，確定制動器結(jié)構(gòu)類型，設(shè)計制動器中傳動的主要零部件，

2、對主要零 部件進(jìn)行校核，對優(yōu)化汽車制動性能和經(jīng)濟(jì)性能，培養(yǎng)我們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計能力及規(guī)范的 設(shè)計程序具有重要意義，使我們在機(jī)械加工工藝規(guī)程編制、編寫技術(shù)文件及查閱技術(shù) 文獻(xiàn)等各個方面受到一次綜合性的訓(xùn)練， 通過零件圖、裝配圖繪制，使我們對AutoCAD 繪制軟件的使用能力得到進(jìn)一步的提高。 1.2制動系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 汽車制動系是汽車總要組成部分，其作用是將行駛中的汽車減速或停車。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。也只有制動性良好、制動系工作可

3、靠的汽車，才能從份發(fā)揮其動 力性能。 汽車制動系至少應(yīng)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(yīng)急制動裝置及輔助制動裝置；牽引汽車還應(yīng)有 自動制動裝置。 汽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(dāng) 的穩(wěn)定車速。構(gòu)常采用雙回路或多回路機(jī)構(gòu)，以保證其工作可靠。 駐車制動裝置用于汽車可靠而無時間限制的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(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動機(jī)構(gòu)而不是用液壓或氣壓驅(qū) 動，以免其產(chǎn)生故障。 應(yīng)急制動裝置用于當(dāng)行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效時， 則可以用機(jī)械力源（如

4、 強力壓縮彈簧)實現(xiàn)汽車制動。應(yīng)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(yīng)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(yīng)急制動的作用。 輔助制動裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動機(jī)排氣制動或電渦流制動等的輔 助制動裝置，可使汽車下長坡時間而維持地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車 制動器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量不大于5t可客車上和總質(zhì)量不大于12t的載貨汽車上 裝備這種輔助制動-減速裝置。 汽車制動系應(yīng)滿足如下要求。 (1) 應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。 各項性能指標(biāo)除應(yīng)滿足規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn)、 法規(guī)制 定的有關(guān)要求外、也應(yīng)考

5、慮銷售對象所在對象在國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求； (2) 具有足夠的制動效能，包括行車制東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兩項指標(biāo)來評定的。 從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近 年來，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。 汽車制動系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動式、 液壓式、氣一液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置，用工作時 產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達(dá)到車輛制動減速，或直至停車的目 的。伴隨著節(jié)

6、能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn) 了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能形式。新型動力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和功 能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。例如電動汽車沒有內(nèi)燃機(jī)，無法為真空助力器提供真空源， 一種解決方案是利用電動真空泵為真空助力器提供真空。 汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展是和汽 車性能的提高及汽車結(jié)構(gòu)型式的變化密切相關(guān)的，制動系統(tǒng)的每個組成部分都發(fā)生了 很大變化⑴。 汽車制動系統(tǒng)的組成制動系統(tǒng)主要由下面的4個部分組成： (1) 供能裝置：也就是制動能源，包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及各個部件，產(chǎn) 生制動能量的部分稱為制動能源； (2) 控制裝置：包括產(chǎn)生制動動作和控制制動

7、效果的部件； (3) 傳動裝置：包括把制動能量傳遞到制動器的各個部件； (4) 制動器：產(chǎn)生阻礙車輛運動或者運動趨勢的力的部件， 也包括輔助制動系統(tǒng)中 的部件?，F(xiàn)代的制動系統(tǒng)還包括制動力調(diào)節(jié)裝置和報警裝置，壓力保護(hù)裝置等輔助裝 置。 制動器的發(fā)展：制動器是制動的主要組成部分，目前汽車制動器基本都是摩擦式 制動器，按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同，分為鼓式和盤式兩大類制動器。鼓式制動器 又有領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式 制動器等結(jié)構(gòu)型式。盤式制動器有固定鉗式，浮動鉗式，浮動鉗式包括滑動鉗式和擺 動鉗盤式兩種型式。滑動鉗式是目前使用廣泛的一種盤式制動器

8、。由于盤式制動器熱 和水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動器好， 可靠性和安全性也好，而得到廣泛使用。 但是盤式制動器效能低，無法完全防止塵污和銹蝕，兼做駐車制動時需要較為復(fù)雜的 手驅(qū)動機(jī)構(gòu)，因而在后輪上的使用受到限制，很多車是采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)組成。 電動汽車和混合動力汽車上具有再生制動能力的電機(jī)， 在回收制動能量時起制動作用， 它引入了新型的制動器。作為一種新的制動器型式，勢必引起制動器型式的變革。電 制動系統(tǒng)制動器是基于傳統(tǒng)的制動器，也分為盤式電制動器和鼓式電制動器，鼓式電 制動器由于制動熱衰減性大等缺點，將來汽車上會以盤式電制動器為主。 制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：已經(jīng)普遍使用的液壓制動現(xiàn)

9、在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨 著人們對制動性能要求的提高，防抱死制動系統(tǒng)、驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控 制程序、主動避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動系統(tǒng)當(dāng)中，需要在制動系統(tǒng)上添加很多 附加裝置來實現(xiàn)這些功能，這就使得制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了液壓回路泄漏的可 能以及裝配、維修的難度，制動系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡潔，功能更加全面和可靠，制動 系統(tǒng)的管理也成為必須要面對的問題，電子技術(shù)的使用是大勢所趨。 隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是轎車工業(yè)的發(fā)展，合資企業(yè)的引進(jìn)，國外先進(jìn) 技術(shù)的進(jìn)入，汽車上采用盤式制動器配置正逐步在我國形成規(guī)模。特別是在提高整車 性能、保障安全、提高乘車者的舒適性等方面都發(fā)揮了很大

10、的作用。以下就盤式制動 器在我國各類車型上的運用狀況做一個簡單的分析： (1) 在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟(jì)和實用的角度出發(fā)，一 般采用了混合的制動形式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。因轎車在制動過程 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%,所以前輪制動 力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤式制動，后輪鼓式制動的混 合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮。 (2) 在大型客車方面：氣壓盤式制動器產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性明顯， 可靠性總體良好，具 有創(chuàng)新性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的集成性。我國從1997年開始在大客車和載

11、重車上推廣盤式制動 器及ABS防抱死系統(tǒng)，因進(jìn)口產(chǎn)品價格太高，主要用于高端產(chǎn)品。 2004年7月1日 交通部強制在7—12米高U型客車上 必須”配備后，國產(chǎn)盤式制動器得以大行其道。 北京公交電車公司、上海公交、武漢公交、長沙公交、深圳公交、廣州公交等公司， 都在使用為大客車匹配的氣壓盤式制動器。 (3) 重型汽車方面：作為重型汽車行業(yè)使用型新技術(shù)，氣壓盤式制動器已經(jīng)屬于成 熟產(chǎn)品，目前具有廣泛使用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中完成 了對氣壓盤式制動器總成的開發(fā)。2005年元月份中國重汽卡車事業(yè)部在提升和改進(jìn)卡 車底盤的過程中，在橋箱事業(yè)部配合下，將 22.5英寸氣壓

12、盤式制動器成功 嫁接”到了 重汽斯太爾重卡車前橋上。氣壓盤式制動器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功 嫁接”， 解決了令整車廠及用戶困擾已久的傳統(tǒng)鼓式制動器制動嘯叫、頻繁制動時制動蹄片易 磨損、雨天制動效能降低等一系列問題。氣壓盤式制動器首次在斯太爾卡車前橋上的 使用，也為今后開發(fā)重汽高速卡車提供了經(jīng)驗和技術(shù)儲備。和此同時陜西重汽、北汽 福田、一汽解放、東風(fēng)公司、江淮汽車等國內(nèi)大型汽車廠均完成了盤式制動器在重型 汽車方面的前期試驗及技術(shù)貯備工作，盤式制動器在某些方面可以說成為未來重卡制 動系統(tǒng)匹配發(fā)展的新趨勢⑴。 1.3制動系統(tǒng)指標(biāo) 車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動操作，由于制動性能的好壞直接關(guān)

13、系到交通和 人身安全，因此制動性能是車輛非常重要的性能之一，改善汽車的制動性能始終是汽 車設(shè)計制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動時，由于車輛受到和行駛方向相反的 外力，所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至 0，對這一過程中車輛受力情況的分析有助 于制動系統(tǒng)的分析和設(shè)計，因此制動過程受力情況分析是車輛試驗和設(shè)計的基礎(chǔ)，由于 這一過程較為復(fù)雜，因此一般在實際中只能建立簡化模型分析， 通常人們主要從三個方 面來對制動過程進(jìn)行分析和評價[2]: (1) 制動效能：即制動距離和制動減速度； (2) 制動效能的恒定性，即抗熱衰退性； (3) 制動時汽車的方向穩(wěn)定性。 目前，對于整車制動系統(tǒng)的研究主要通

14、過路試或臺架進(jìn)行，由于在汽車道路試驗 中車輪扭矩不易測量，因此，多數(shù)有關(guān)傳動系！制動系的試驗均通過間接測量來進(jìn)行汽 車在道路上行駛，其車輪和地面的作用力是汽車運動變化的根據(jù)，在汽車道路試驗中， 如果能夠方便地測量出車輪上扭矩的變化，則可為汽車整車制動系統(tǒng)性能研究提供更 全面的試驗數(shù)據(jù)和性能評價。 眾所周知，剎車時不能一腳踩死，而應(yīng)分步剎車，一踩一松，直至汽車停下，但 遇到急剎時，常需要汽車緊急停下來，很想一腳到底就把汽車停下，這時由于車輪容 易發(fā)生抱死不轉(zhuǎn)動，從而使汽車發(fā)生危險工況，比如前輪抱死引起汽車失去轉(zhuǎn)彎能力， 后輪抱死容易發(fā)生甩尾事故等等。制動系統(tǒng)具體指標(biāo)如下 [3]: (1) 具

15、有良好的制動效能； (2) 具有良好的制動效能的穩(wěn)定性； (3) 制動時汽車操縱穩(wěn)定性好； (4) 制動效能的熱穩(wěn)定性好。 1.4主要設(shè)計內(nèi)容 制定出制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，液壓驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)計算，確定制動系統(tǒng)和制動器主 要的參數(shù)設(shè)計、參數(shù)計算，并依據(jù)制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求得出主要零部件的 尺寸，利用計算機(jī)輔助設(shè)計繪制裝配圖，布置圖和零件圖。最終進(jìn)行制動力分配，對 設(shè)計出的制動系統(tǒng)的各項指標(biāo)進(jìn)行評價分析。 第2章制動系統(tǒng)方案的選擇 2.1制動形式方案分析 汽車制動器幾乎均為機(jī)械摩擦式，即利用旋轉(zhuǎn)元件和固定元件兩工作表面間的摩 擦產(chǎn)生的制動力矩使汽車減速或停車。一般摩擦式制動器按

16、其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓 式和盤式兩大類。 1、鼓式制動器 鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛 用于各類汽車上。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)張型鼓式制動器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袖套管的凸緣上，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鼓上。制動時，利用制動 鼓的圓柱內(nèi)表面和制動蹄摩擦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，

17、其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面和制動帶摩擦片 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，帶式制動器曾經(jīng)用作一些汽車的中央制動器，但現(xiàn)代汽車已很少采 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)⑻。 鼓式制動器按蹄的類型分為： (1)領(lǐng)從蹄式制動器 領(lǐng)從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)和倒車時 的制動性能不變，且結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，也便于附裝駐車制動機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍 廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。 (2)雙領(lǐng)蹄式制動

18、器 雙領(lǐng)蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時則變?yōu)殡p從蹄式，使制動效能大 降。這種結(jié)構(gòu)常用于中級轎車的前輪制動器，這是因為這類汽車前進(jìn)制動時，前軸的 動軸荷及附著力大于后軸，而倒車時則相反。 (3) 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 當(dāng)制動鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時，兩制動助均為領(lǐng)蹄的制動器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制 動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在汽車前進(jìn)及倒車時的制動 性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制 動器時，則需另設(shè)中央制動器用于駐車制動。 (4) 單向增力式制動器 單向增力式制動器在汽車前進(jìn)制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，

19、但在倒車制動時，其制動效能卻是最低的。因此，它僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車 上作為前輪制動器。 (5) 雙向增力式制動器 雙向增力式制動器也廣泛用作汽車的中央制動器， 因為駐車制動要求制動器正向、 反向的制動效能都很高，而且駐車制動若不用于應(yīng)急制動時也不會產(chǎn)生高溫，故其熱 衰退問題并不突出。 2、盤式制動器 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兩類。 鉗盤式制動器的固定摩擦元件是制動塊，裝在和車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn) 的制動鉗中。制動襯塊和制動盤接觸面很小，在盤上的中心角一般在 30C -50 C,故 這種盤式制動器又稱為點盤式制動器。 全盤式制動器

20、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，故又稱離合器式制動器。全盤式中用得較多的是多 片全盤式制動器。多片全盤式制動器既可用做車輪制動器，也可用做緩行器。從成本 和使用情況考慮我選擇鉗盤式制動器。 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)不同，分為以下幾種 ： 1. 固定鉗式 制動鉗固定不動，制動盤兩側(cè)均有液壓缸。制動時僅兩側(cè)液壓缸中的制動塊向盤 面移動。這種形式稱為對置活塞式或浮動活塞式。 2. 浮動鉗式 (1)滑動鉗式 而反 制動鉗可以相對于制動盤作軸向滑動，其中只在制動盤的內(nèi)側(cè)置有液壓缸，外側(cè) 的制動塊固裝在鉗體上。制動時活塞在液壓作用下

21、使活動制動塊壓靠到制動盤，作用力則推動制動鉗體連同固定制動塊壓向制動塊壓向制動盤的另一側(cè)，直到兩制動 塊受力相等為止。 （2）擺動鉗式 它也是單側(cè)液壓缸結(jié)構(gòu)，制動鉗體和固定于車軸上的支座連接。為實現(xiàn)制動，鉗 體不是滑動而是在和制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。顯然，制動塊不可能全面而均勻地磨 損。為此，有必要將襯塊預(yù)先做成楔形（摩擦面對背面的傾斜角為 6°左右）。在使用 過程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻（一般為 1mm左右）后即應(yīng)更換。 固定鉗式制動器的優(yōu)點有：至少有兩個液壓缸分置于制動盤兩側(cè)，因而必須用跨越 制動盤的內(nèi)部油道或外部油管來連接。這一方面式制動器的徑向和軸向尺寸增大，增 加

22、了在汽車上的布置難度；另一方面增加了受熱機(jī)會，使制動液溫度過高而汽化；固 定鉗式制動器要兼做駐車制動器，必須在主制動鉗上另外付裝一套供駐車制動用的輔 助制動鉗，或是采用盤鼓結(jié)合后輪制動器。輔助制動鉗結(jié)構(gòu)比較簡單、摩擦襯塊面積 小。盤鼓結(jié)合式制動器中，鼓式制動器直徑尺寸較小，常采用雙向增力式制動器。和 輔助制動鉗式比較，它能產(chǎn)生可靠的駐車制動力矩。 浮動鉗式制動器的優(yōu)點有：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能更 進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動盤的油道或油管，加之液壓缸冷卻條件好，所以制動 液汽化的可能性?。怀杀镜?；浮動鉗的制動塊可兼用做駐車制動。 綜合以上優(yōu)缺點最終確定本次設(shè)計采用滑動

23、鉗式盤式制動器。 盤式制動器工作原理 2.2制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇 根據(jù)制動力原的不同，制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)可分為簡單制動、動力制動以及伺服制動三 大類型。而力的傳遞方式又有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和氣壓 一液壓式的區(qū)別。 簡單制動系 簡單制動系即人力制動系，是靠司機(jī)作用于制動踏板上或手柄上的力作為制動力 原。而傳力方式有、又有機(jī)械式和液壓式兩種。 機(jī)械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，工作可靠，但機(jī)械效率 低，因此僅用于中、小型汽車的駐車制動裝置中。 液壓式的簡單制動系通常簡稱為液壓制動系，用于行車制動裝置。其優(yōu)點是作用 滯后時間短（0.1s-0.3s），工作壓力大（

24、可達(dá)10 MPa— 12MPa），缸徑尺寸小，可布置在 制動器內(nèi)部作為制動蹄的張開機(jī)構(gòu)或制動塊的壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量 小、造價低。但其有限的力傳動比限制了它在汽車上的使用范圍。另外，液壓管路在 過度受熱時會形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“氣阻”，使制動效能降低甚至失效； 而當(dāng)氣溫過低時（-25C和更低時），由于制動液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以 及當(dāng)有局部損壞時，使整個系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。液壓式簡單制動系曾廣泛用于轎車、 輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。但由于其操縱較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高 操縱輕便性的要求，故當(dāng)前僅多用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車上已極少采用 ⑷。

25、 動力制動系 動力制動系是以發(fā)動機(jī)動力形成的氣壓或液壓勢能作為汽車制動的全部力源進(jìn)行 制動，而司機(jī)作用于制動踏板或手柄上的力僅用于對制動回路中控制元件的操縱。在 簡單制動系中的踏板力和其行程間的反比例關(guān)系在動力制動系中便不復(fù)存在，因此， 此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭? 動力制動系有氣壓制動系、氣頂液式制動系和全液壓動力制動系 3種。 1、氣壓制動系 氣壓制動系是動力制動系最常見的型式，由于可獲得較大的制動驅(qū)動力，且主車 和被拖的掛車以及汽車列車之間制動驅(qū)動系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡單、連接和斷開均很 方便，因此被廣泛用于總質(zhì)量為 8t以上尤其是15t以上的載貨汽車、越野汽車和客車

26、上。但氣壓制動系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲氣筒、制動閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨 重、輪廓尺寸大、造價高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時間較長 （0.3s —0.9s），因此，當(dāng)制動閥到制動氣室和儲氣罐的距離較遠(yuǎn)時，有必要加設(shè)氣動的第二 級控制元件繼動閥（即加速閥）以及快放閥；管路工作壓力較低 （一般為0.5MPa— 0.7MPa），因而制動氣室的直徑大，只能置于制動器之外，再通過桿件及凸輪或楔塊 驅(qū)動制動蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外，制動氣室排氣時也有較大噪聲。 2、 氣頂液式制動系 氣頂液式制動系是動力制動系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制 動系統(tǒng)主缸的驅(qū)動力源的

27、一種制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。它兼有液壓制動和氣壓制動的主要優(yōu)點。 由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時間也較短。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造 價高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為 9t— 11t的中型汽車上也有所采用。 3、 全液壓動力制動系 全液壓動力制動系除具有一般液壓制動系統(tǒng)的優(yōu)點外，還具有操縱輕便、制動反 應(yīng)快、制動能力強、受氣阻影響較小、易于采用制動力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可 和動力轉(zhuǎn)向、液壓懸架、舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共用液壓泵和儲油罐等優(yōu)點。但其 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛使用，目前僅用 于某些高級轎車、大型客車以及極少數(shù)的重型礦用自卸汽車上。

28、 伺服制動系 伺服制動系是在人力液壓制動系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套其他能源提供的助力裝置。使 人力和動力可兼用，即兼用人力和發(fā)動機(jī)動力作為制功能源的制動系。 在正常情況下, 其輸出工作壓力主要動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動力伺服系統(tǒng)失效時，仍可全由人力驅(qū) 動液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動力。因此，在中級以上的轎車及輕、中型客、貨汽車 上得到了廣泛的使用。 按伺服系統(tǒng)能源的不同，又有真空伺服制動系、氣壓伺服制動系和液壓伺服制動 系之分。其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能）、氣壓能和液壓能。所以選擇液壓伺服 制系統(tǒng)[5] 0 2.3液壓分路系統(tǒng)形式的選擇 為了提高制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制

29、動驅(qū)動機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩 套獨立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說應(yīng)將汽車的全部行車制動器的液壓或氣 壓管路分成兩個或多個相互獨立的回路，以便當(dāng)一個回路發(fā)生故障失效時，其他完好 的回路仍能可靠地工作。 0—廠-口 ￡ I I I I [WH] （a） U型回路 （b）X型回路 （c）KI型回路 （d）LL型回路 （e）HH型回路 圖2.2液壓分路系統(tǒng)的形式 2.3.1 II型回路 前、后輪制動管路各成獨立的回路系統(tǒng)，即一軸對一軸的分路型式，簡稱 II型。 其特點是管路布置最為簡單，可和傳統(tǒng)的單輪缸 （或單制動氣室）鼓式制動器相配合， 成本較低。這種分路布置方案在各類汽車上均

30、有采用，但在貨車上用得最廣泛。這一 分路方案總后輪制動管路失效，則一旦前輪制動抱死就會失去轉(zhuǎn)彎制動能力。對于前 輪驅(qū)動的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動時，制動效能將明顯降低并小于正常 情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過大的踏板力會使后輪抱死而導(dǎo)致 汽車甩尾。 2.3.2 X型回路 后輪制功管路呈對角連接的兩個獨立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動器和后 橋的對側(cè)車輪制動器同屬于一個回路， 稱交叉型，簡稱X型。其特點是結(jié)構(gòu)也很簡單， 一回路失效時仍能保持50%的制動效能，并且制動力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有 變化，保證了制動時和整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時前、后各有一側(cè)車輪有制動作

31、用，使 制動力不對稱，導(dǎo)致前輪將朝制動起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動，使汽車失去方向穩(wěn) 定性。因此，采用這種分路力案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值 （至20mm），這樣， 不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。 其他類型回路 左、右前輪制動器的半數(shù)輪缸和全部后輪制動器輪缸構(gòu)成一個獨立的回路，而兩 前輪制動器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路，可看成是一軸半對半個軸的分路型式，簡稱 KI型。 兩個獨立的問路分別為兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器所組成，即 半個軸和一輪對另半個軸和另一輪的瑚式，簡稱 LL型。 兩個獨立的回路均由每個前、后制動器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個軸對前、

32、 后半個軸的分路型式，簡稱HH型。這種型式的雙回路系統(tǒng)的制功效能最好。HI、LL、 HH型的織構(gòu)均較復(fù)雜。LL型和HH型在任一回路失效時，前、后制動力的比值均和 正常情況下相同，且剩余的總制動力可達(dá)到正常值的 50%左占。HL型單用回路，即 一軸半時剩余制動力較大，但此時和 LL型一樣，在緊急制動時后輪極易先抱死 ⑹。 綜合以上各個管路的優(yōu)缺點最終選擇 X型管路。 2.4液壓制動主缸的選擇 為了提高汽車的行駛安全性，根據(jù)交通法規(guī)的要求，一些轎車的行車制動裝置均 采用了雙回路制動系統(tǒng)。雙回路制動系統(tǒng)的制動主缸為串列雙腔制動主缸，單腔制動 主缸已被淘汰。 轎車制動主缸采用串列雙腔制動主

33、缸。如圖 2.2所示，該主缸相當(dāng)于兩個單腔制 動主缸串聯(lián)在一起而構(gòu)成。儲液罐中的制動液經(jīng)每一腔的進(jìn)油螺栓和各自旁通孔、補 償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓，分別經(jīng)各自得出油閥 和各自的管路傳到前、后制動器的輪缸。 主缸不制動時，前、后兩工作腔內(nèi)的活塞頭部和皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自得 旁通孔和補償孔之間。 當(dāng)踩下制動踏板時，踏板傳動機(jī)構(gòu)通過制動推桿推動后腔活塞前移，到皮碗掩蓋 住旁通孔后，此腔油壓升高。在液壓和后腔彈簧力的作用下，推動前腔活塞前移，前 腔壓力也隨之升高。當(dāng)繼續(xù)踩下制動踏板時，前、后腔的液壓繼續(xù)提高，使前、后制 動器制動⑺。 圖2.2制動主缸工

34、作原理圖 撤出踏板力后，制動踏板機(jī)構(gòu)、主缸前、后腔活塞和輪缸活塞在各自的回位彈簧 作用下回位，管路中的制動液在壓力作用下推開回油閥流回主缸，于是解除制動。 若和前腔連接的制動管路損壞漏油時，則踩下制動踏板時，只有后腔中能建立液 壓，前腔中無壓力。此時在液壓差作用下，前腔活塞迅速前移到活塞前端頂?shù)街鞲赘?體上。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動所需的值。若和后腔連接的制動管 路損壞漏油時，則踩下制動踏板時，起先只有后缸活塞前移，而不能推動前缸活塞， 因后缸工作腔中不能建立液壓。但在后腔活塞直接頂觸前缸活塞時，前缸活塞前移， 使前缸工作腔建立必要的液壓而制動。 由此可見，采用這種主缸的雙

35、回路液壓制動系，當(dāng)制動系統(tǒng)中任一回路失效時, 串聯(lián)雙腔制動主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，導(dǎo)致汽車制動距離增 長，制動力減小。大大提高了工作的可靠性。 2.5本章小結(jié) 本章主要對制動器的形式，即盤式和鼓式進(jìn)行對比分析，分析了盤式和鼓式制動 器的優(yōu)缺點和主要的使用方向。最終選擇浮動鉗式盤式制動器。然后又分析了 3種制 動驅(qū)動系統(tǒng)即簡單制動、動力制動以及伺服制動，分析它們的結(jié)構(gòu)最終選擇簡單式液 壓伺服系統(tǒng)。最后對液壓分路系統(tǒng)即U型回路、 X型回路、KI型回路、LL型回路、 HH型回路進(jìn)行分析，最終選擇了 X型液壓回路。 第3章盤式制動器設(shè)計 3.1制動系統(tǒng)主要參數(shù) 主

36、要技術(shù)參數(shù) 整車質(zhì)量：空載：1550kg 滿載：2000kg 質(zhì)心位置：a=1.35m b=1.25m 質(zhì)心高度：空載：hg=0.95m 滿載：hg=0.85m 軸 距：L=2.6m 輪 距：L0=1.8m 最高車速：160km/h 滿載時車輪半徑：370mm 輪 胎：195/60R14 85H 同步附著系數(shù)：0=0.6同步附著系數(shù)的分析： (1) 當(dāng)0時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； (2) 當(dāng) > 0時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方 向穩(wěn)定性； (3) 當(dāng) =0時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工

37、況，但也喪失了轉(zhuǎn) 向能力。 分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為 '的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制 動減速度為dudt二qg =，即q「0，q為制動強度。而在其他附著系數(shù) 的路面上 制動時，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動強度 q V「這表明只有在 =0的路面上， 地面的附著條件才可以得到充分利用 ⑹。 根據(jù)相關(guān)資料查出轎車;：0 -0.6，故取0 =0.6 3.2制動器計算 1、確定前后軸制動力矩分配系數(shù) (3.1) 據(jù)公式：一士 ，0hg L 得: 1.25 0.6 0.85 2.6 2、制動器制動力矩的確定 由輪胎和路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附

38、著力矩: (3.2) G 卅 M 2max = [(J -qhg)譏 式中：① 該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q――制動強度; 車輪有效半徑mm； M H2m a — 后軸最大制動力矩N/mm ; G――汽車滿載質(zhì)量N; L 汽車軸距m。 其中q= a? ar- ;：0)hg = =0.66 故后軸M .2max = =20000 (1.35 _ 0.66 0.85) 0.7 370=1.57 106 Nmm 2.6 1.35 (0.7 - 0.6) 0.85 后輪的制動力矩為1.57 106 /2=0.785 106 Nmm 刖軸 M|.1m

39、ax= 2Tf1max= M 2max =0.67/(1-0.67) 1.57 10 =3.2 10 Nmm 前輪的制動力矩為3.2 106/2=1.6 106Nmm 3、制動盤直徑 制動盤的直徑D希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，但制動盤受輪 輞直徑的限制。通常為輪輞直徑的 70%?79%[9] 4、制動盤厚度選擇 制動盤厚度直接影響制動盤質(zhì)量和工作時的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚 度應(yīng)取小些；為了降低制動時的溫升，制動盤厚度不宜過小。通常，實心制動盤厚度 可取為10 mm?20 mm；只有通風(fēng)孔道的制動盤的兩丁作面之間的尺寸，即制動盤的 厚度取為20 mm?50

40、 mm,但多采用20 mm?30 mm。 5、 摩擦襯塊內(nèi)半徑和外半徑 摩擦襯塊的外半徑R2和內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時摩 擦襯塊外緣和內(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 終會導(dǎo)致制動力矩變化大。 6、 摩擦襯塊工作面積 根據(jù)制動摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在 1.6kg/cm2?3.5 kg/cm2內(nèi)選取。 表2.1為一些國產(chǎn)汽車前輪盤式制動器的主要參數(shù)。 表2.1盤式制動器參數(shù) 廠牌 型號 制動盤外 徑/mm 工作半徑 /mm 制動盤厚 度/mm 摩擦襯塊厚 度/mm 摩擦面積 2 /cm 云雀

41、 GHK70 60 212 86 10 9 65.4 奧拓 SC7080 215 91 10 15.5 60 桑塔納 2000 256 106 20 14 76 奧迪 100 256 104 22 14 96 表2.2為根據(jù)表2.1和設(shè)計需要，零件所選的尺寸 表2.2設(shè)計零件所選尺寸 制動盤外徑 工作半徑 制動盤厚度 摩擦襯塊厚度 摩擦面積 256mm 106mm 24mm 14mm 76cm2 3.3制動器制動因數(shù)計算 前輪盤式制動效能因數(shù)： 制動因數(shù)又稱制動效能因數(shù)。器實質(zhì)是制動器在單位輸入壓力

42、或力的作用下所能 輸出的力或力矩，用于比較不同結(jié)構(gòu)型式的制動效能。制動器因數(shù)可定義為在制動盤 的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力和輸入力之比，即 BF=2f (3.3) 式中：f—摩擦系數(shù)，取0.5。 得 BF=2X0.5=1 3.4制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、制動盤 制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加 cr, Ni等的合金鑄鐵制成。制動盤在 工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻 效果，鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加 散熱面積，降低溫升約20% — 30%,但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車 制動

43、盤，其厚度約在10mm — 13mm之間。本次設(shè)計采用的材料為 HT250[10]。 2、 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370 —12或球墨鑄鐵QT400—18制造，也有用輕合金制造 的，例如用鋁合金壓鑄。 3、 制動塊 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。 4、 摩擦材料 制動摩擦材料應(yīng)只有角而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某 一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水 （油、制動液）率， 低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率（要求摩擦襯塊么300E的加熱板上：作用30min后，背板 的溫度不越過190°C ）和低的熱膨脹率，

44、高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購性能和耐沖 擊性能；制動時應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用污染小印對人體人害的 庫擦材料。 當(dāng)前，制動襯塊廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào) 整摩擦性能的填充刑（出無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成）勺噪聲消除別（主要成分為 石墨）等混合后，在高溫廠模壓成型的。模壓材料的撓性較差?故應(yīng)佐按襯片或襯塊規(guī) 格模壓。其優(yōu)點是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦 性能及其他性能。本次設(shè)計采用的是模壓材料。 3.5本章小結(jié) 本章主要對盤式制動器的參數(shù)進(jìn)行計算。計算了制動盤的大小尺寸，前后軸載荷 的分配，同步附著系數(shù)，制動

45、力矩，摩擦系數(shù)等。根據(jù)計算確定了盤式制動器主要零 件的制造參數(shù)。 第4章液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 4.1前輪盤式制動器液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu) I p p=8Mp ?12Mp. 式中：p――考慮到制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓, 取 p=10Mp 查Santana2000轎車使用和維護(hù)手冊得 P=19625N 得dw 19625 3.14 10 106 =50mm 根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取，因此輪缸直徑為50mm 一個輪缸的工作容積Vw n (4.2) 根據(jù)公式Vw ； dW： 4 1 式中：dw——一個輪缸活塞的直徑mm； n——輪缸活塞

46、的數(shù)目； S 個輪缸完全制動時的行程 mm。 :(4.3) 取 S =2mm 式中：；-1 ――消除制動蹄和制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程； ■2 ――由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞； 3 , -4 ――分別為鼓式制動器的變形和制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行 程。 3 14 1 得一個輪缸的工作容積Vw= ——7 502 2 =3925mm3 4 1 全部輪缸的工作容積 m 根據(jù)公式V = 7 Vw (4.4) 1 式中：m——輪缸的數(shù)目。 V=2V w1 +2V w2 =2 2826+2 3925=13502mm3 4.2制動主缸和工作容積設(shè)計計算 式

47、中：V――全部輪缸的總的工作容積; V ■——制動軟管在掖壓下變形而引起的容積增量； V=13502mm3 轎車的制動主缸的工作容積可取為 Vm=1.1V=1.1 >13502=14852.2 mm5 主缸直徑d m和活塞行程S m 根據(jù)公式：Vm dm,sm 4 一般 Sm=(0.8-1.2)dm 取 Sm= dm =26.65mm (4.6) 得九=3 ji 14852.2 3.14 根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取，因此主缸直徑為28mm。 Sm = dm =28mm 4.3制動踏板力和踏板行程 1、制動踏板力 H 2 1 1 Fp dm

48、P (4.7) 4 L 式中： dm 制動主缸活塞直徑mm； P――制動管路的液壓Pa； ip 制動踏板機(jī)構(gòu)傳動比；取ip =4 ”一一制動踏板機(jī)構(gòu)及制動主缸的機(jī)械效率，可取 n =0.85?0.95。 取=0.9。 根據(jù)上式得： Fp 二314 282 10 106 - — 10^=1710N ' 500N-700N p 4 4 0.9 所以需要加裝真空助力器 式中：I——真空助力比，取4

49、 FP =1710/4=427.5N<500N-700N 所以符合要求 2、制動踏板工作行程 式中： Xp 二 ip(Sm 'ml ■ ■■- m2) (4?9) :-m1 主缸推桿和活塞的間隙，一般取 1.5?2mm；?。簃1 =2mm “2 ――主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全 封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程。 根據(jù)上式得：Xp =4(28 2 2)=l28mmv 150mm 符合設(shè)計要求［11］。 4.4本章小結(jié) 本章對液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了計算。通過計算去定了制動器液壓驅(qū)動

50、機(jī)構(gòu)尺寸, 又計算了制動主缸的工作容積，后計算了制動踏板力和踏板行程。 第5章制動性能分析 任何一套制動裝置都是由制動器和制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)兩部分組成。 汽車的制動性是指汽車在行駛中能利用外力強制地降低車速至停車或下長坡時能 維持一定車速的能力。 5.1制動性能評價指標(biāo)、制動效能以及恒定性 1、制動性能評價指標(biāo) 汽車制動性能主要由以下三個方面來評價： (1) 制動效能，即制動距離和制動減速度； “ 料 就購 2O13/5/1O1MS 修改日期:2013/5/1015:49 卜 ?m^4qqll64171457 ^0^：2013/5/1019;51 jp E^+qqll64171457 樓朋毗 2013/5/1019:49 7 裝配圖+qqll6417145 7 .dwg 翹 AutoCAD 刪 大小:au KG