高性能賽車盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算分析含NX三維及8張CAD圖
高性能賽車盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算分析含NX三維及8張CAD圖,性能,機(jī)能,賽車,制動器,結(jié)構(gòu)設(shè)計,計算,分析,nx,三維,cad
摘 要
汽車行業(yè)的飛速發(fā)展使得更多家庭的生活提供了方便，同時小轎車也逐步成為人們代步的工具。而越來越多的汽車在道路上行駛必將導(dǎo)致交通的擁堵，同時對于汽車緊急停車減速慢行的要求也越來越高，因此對于汽車行業(yè)來說整車的安全性能是一個車型成功與否的關(guān)鍵。而整車的安全性能中，制動系統(tǒng)又是真?zhèn)€安全性能中最重要的一部分，因此對于制動器的設(shè)計尤為重要。
本設(shè)計中主要是對高性能轎車的制動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計中主要對盤式制動器的結(jié)構(gòu)/制動主缸等進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計階段首先通過查閱圖書資料及現(xiàn)場生產(chǎn)實習(xí)，明白盤式制動器的結(jié)構(gòu)原理及工作原理。同時通過基礎(chǔ)車型的基本數(shù)據(jù)對制動器的制動力、摩擦力，制動主缸等主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算。利用CAD制圖軟件對制動器進(jìn)行繪制，最終完成設(shè)計說明書。
關(guān)鍵字：制動；盤式制動器；制圖； 安全性能；
ABSTRACT
The rapid development of the automobile industry has provided more convenience for more family life. Meanwhile, cars have gradually become a tool for people to walk instead. And more and more cars driving on the road will lead to traffic congestion. At the same time, the demand for slow slowing of car emergency stop is becoming higher and higher. Therefore, the safety performance of the car industry is the key to the success of a vehicle. In the vehicle safety performance, the braking system is the most important part of the real safety performance, so it is particularly important for the design of the brake.
In this design, the braking system of car is mainly designed. The design of disc brake structure and brake master cylinder is mainly designed. In the design stage, the structure and working principle of the disc brake are first understood through consulting the library materials and field production practice. At the same time, through the basic data of the basic vehicle, the braking force, friction force, brake master cylinder and other main parameters of the brake are designed and calculated. The CAD is used to draw the brake and finish the design instruction.
Key words: brake; disc brake; drawing; safety performance;
30
目 錄
摘 要 2
ABSTRACT 3
第1章 緒 論 6
1.1制動系統(tǒng)的簡介 6
1.1.1制動系的組成部分 6
1.1.2 制動系的分類 7
1.2制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 7
1.2.1制動的發(fā)展趨勢 7
1.2.2制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀 8
1.2.3制動系統(tǒng)的研究方向 8
1.3課題研究的目的與意義 9
1.4 研究的方法及技術(shù)路線 10
1.4.1研究方法 10
1.4.2研究技術(shù)路線 10
1.5 研究主要內(nèi)容和設(shè)計要求 10
第2章 制動器設(shè)計方案的分析 11
2.1 制動系統(tǒng)的功用 11
2.2 設(shè)計參數(shù)的分析 12
2.2.1 分配基礎(chǔ)制動力 12
2.2.2 同步附著系數(shù)的選擇 13
2.2.3 制動力矩的計算 13
2.2.4 制動因數(shù)的確定 14
第3章 盤式制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
3.1 操縱形式的設(shè)計 14
3.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 15
3.2.1 制動輪缸的計算 15
3.2.2 制動主缸的計算 16
3.2.3 制動力的計算 17
第4章 制動器的結(jié)構(gòu)分析 19
4.1 盤式制動器結(jié)構(gòu)分析 19
4.2 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 20
4.2.1制動盤直徑設(shè)計 20
4.2.2.制動盤厚度設(shè)計 20
4.2.3.摩擦襯塊設(shè)計 20
4.3 制動器壓力的計算 20
4.3.1磨損特性分析 20
4.3.2熱容量的核算 21
4.3.3 制動力矩的計算 22
4.4駐車制動的計算 24
4．5制動鉗的結(jié)構(gòu)分析 25
4.6 制動盤的結(jié)構(gòu)分析 25
4.6.1 制動盤 25
4.6.2 摩擦材料 26
4.7制動輪缸的設(shè)計 26
第5章 三維模型的建立 26
5.1 主要零部件的建模 26
5.2 裝配圖的建立 27
結(jié) 論 28
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 31
第1章 緒 論
1.1制動系統(tǒng)的簡介
使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為制動；汽車上裝設(shè)的一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，對汽車進(jìn)行一定程度的制動，這種可控制的對汽車進(jìn)行制動的外力稱為制動力；這樣的一系列專門裝置即稱為制動系。
這種用以使行駛中的汽車減速甚至停車的制動系稱為行車制動系；用以使已停駛的汽車駐留原地不動的裝置，稱為駐車制動系。這兩個制動系是每輛汽車必須具備的。
圖1.1 汽車制動系組成
1-制動助力器； 2-制動燈開關(guān)； 3-駐車制動與行車制動警示燈； 4-駐車制動接觸裝置；
5-后輪制動器； 6-制動燈； 7-駐車制動踏板； 8-制動踏板；
9制動主缸；10-制動鉗；11-發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管； 12-低壓管； 13-制動盤
1.1.1制動系的組成部分
供能裝置：包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。
控制裝置：包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。
傳動裝置：包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯母鱾€部件
制動器：產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的力（制動力）的部件，其中包括輔助制動系中的緩速裝置。
1.1.2 制動系的分類
按制動能源來分類，行車制動系可分為，以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系稱為人力制動系；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)行制動的則是動力制動系，其制動源可以是發(fā)動機(jī)驅(qū)動的空氣壓縮機(jī)或油泵；兼用人力和發(fā)動機(jī)動力進(jìn)行制動的制動系稱為伺服制動系。
駐車制動系可以是人力式或動力式。專門用于掛車的還有慣性制動系和重力制動系。按照制動能量的傳輸方式，制動系可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。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。
制動系統(tǒng)是評價汽車安全性的一個重要因素，也是汽車的重要組成部分之一。當(dāng)今汽車行業(yè)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，人類對汽車的性能要求也越來越高。一款安全、輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制動系統(tǒng)可以大大提高汽車的性能。這也是汽車設(shè)計人員不斷追求的目標(biāo)。
1.2制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.2.1制動的發(fā)展趨勢
最原始的制動控制僅僅是駕駛員操縱一組簡單的機(jī)械裝置向制動器施加力。此時，車輛質(zhì)量相對較低，車速較低。盡管機(jī)械制動已經(jīng)達(dá)到了車輛制動的要求，但隨著汽車質(zhì)量的提高，機(jī)械制動非常必要。 。此時，真空助力裝置開始出現(xiàn)。 1932年，凱迪拉克2860千克V16重2860千克，配備直徑為419.1毫米的鼓式制動器和由制動踏板控制的真空輔助裝置。 1932年，林肯公司還推出了V12汽車，該汽車使用帶四根軟電纜的鼓式制動器來控制真空助力器。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是軍車和軍工技術(shù)的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是機(jī)械制動后的又一重大創(chuàng)新。 Duesenberg Eight汽車率先使用汽車液壓制動器?？巳R斯勒的四個液壓制動器于1924年問世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術(shù)。到了20世紀(jì)50年代，液壓制動器已經(jīng)成為現(xiàn)實。
在20世紀(jì)80年代后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最重要的成就就是ABS的實用和普及。 ABS集成了微電子技術(shù)，精密加工技術(shù)和液壓控制技術(shù)。它是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品。其安裝極大地提高了車輛的主動安全性和可操作性。防鎖裝置一般由三部分組成：傳感器，控制器（電子計??算機(jī)）和壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接收控制裝置的運(yùn)動參數(shù)，如車輪角速度，角加速度，速度等。計算控制裝置并與指定值進(jìn)行比較，以向壓力調(diào)節(jié)器發(fā)送指令。
1.2.2制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀
在考慮基本制動功能時，液壓控制仍然是最可靠和經(jīng)濟(jì)的方法。即使增加了防抱死制動（ABS）功能，傳統(tǒng)的“油壓制動系統(tǒng)”仍然占據(jù)有利的位置。但就復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性而言，增加的牽引力控制，車輛穩(wěn)定性控制以及正在考慮用于“智能汽車”的一些新技術(shù)使得基本剎車看似微不足道。
傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做同樣的事情，即均勻分配油壓。當(dāng)制動踏板降低時，主缸將相同數(shù)量的油送到通向每個制動器的管線，并通過比例閥平衡它。 ABS或其他制動干預(yù)系統(tǒng)根據(jù)每個制動器的需要調(diào)整油壓。
目前，車輛防抱死制動控制系統(tǒng)（ABS）已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的產(chǎn)品，并已被廣泛應(yīng)用于各種車輛。但是，這些產(chǎn)品基本上是基于車輪添加，降低閾值和參考滑動率方法設(shè)計的。雖然該方法簡單實用，但難以調(diào)試。不同的車輛需要不同的匹配技術(shù)，并在許多不同的道路上被驗證。理論上，整個控制過程的車輪滑移率不能保持在最佳滑移率下，并且不能達(dá)到最佳制動效果。
滑動率控制的難點在于確定各種路況下的最佳滑移率。另一個難點是測量車輛速度。它應(yīng)該是一種低成本和可靠的技術(shù)，最終可以發(fā)展成為使用的產(chǎn)品。對于以滑轉(zhuǎn)率為目標(biāo)的ABS，控制精度不是一個非常突出的問題，并且很難實現(xiàn)高精度控制。由于道路和車輛運(yùn)動狀態(tài)的變化很大，對各種干擾的影響較大，所以重要的問題是控制的穩(wěn)定性，即系統(tǒng)的魯棒性，應(yīng)保持各種不同種。在條件下，它不會失控。防鎖系統(tǒng)要求高可靠性，否則會導(dǎo)致人員傷亡和車輛損壞。
因此，強(qiáng)大的ABS控制系統(tǒng)的開發(fā)成為關(guān)鍵。現(xiàn)在，各種強(qiáng)大的控制系統(tǒng)被應(yīng)用于ABS的控制邏輯。除傳統(tǒng)的邏輯門限方法外，增益調(diào)度PID控制，變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制是常用的魯棒控制系統(tǒng)。模糊控制方法是基于經(jīng)驗控制規(guī)則，與系統(tǒng)模型無關(guān)，具有良好的魯棒性和控制規(guī)則的靈活性，但難以調(diào)整控制參數(shù)，沒有理論，基本上是一種試驗方法和錯誤。但是，對于大多數(shù)基于目標(biāo)價值的控制，存在一定的控制規(guī)律。
1.2.3制動系統(tǒng)的研究方向
如今，車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴(kuò)大控制范圍，增加控制功能;另一方面采用最優(yōu)控制理論實現(xiàn)伺服控制和高精度控制。
經(jīng)過100多年的發(fā)展，車輛制動系統(tǒng)的形式已基本確定。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，車輛制動系統(tǒng)的形式將發(fā)生變化。如果Casey Hayes（K-H）在實驗車上安裝了電子液壓（EH）制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機(jī)制。通過使用4個比例閥和電力電子控制裝置，K-H的EBM可以考慮基本制動，ABS，牽引力控制，巡航控制和制動干預(yù)，而無需增加額外的附加裝置。 EBM系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢在于它可以比標(biāo)準(zhǔn)制動器更有效地分配基本制動力，從而將制動距離減少5％。全無油完整回路制動BBW（Brake-By-Wire）的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為歷史
綜上所述，現(xiàn)代汽車的制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制的方向發(fā)展。由于其極大的優(yōu)越性，所有的電子制動控制將取代傳統(tǒng)的液壓制動控制系統(tǒng)。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)尤其是VLSI的發(fā)展，電子元件的成本和尺寸正在減小。
汽車電子制動控制系統(tǒng)將與汽車電子懸架系統(tǒng)，汽車主動方向搖擺穩(wěn)定系統(tǒng)，電子導(dǎo)航系統(tǒng)，無人駕駛系統(tǒng)等其他汽車電子系統(tǒng)集成，并成為一體化的汽車電子控制系統(tǒng)。未來的汽車中沒有獨立的制動控制系統(tǒng)?？刂茊卧性贓CU中，逐漸取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受到整個汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約。汽車的現(xiàn)有市場和潛在市場具有巨大的吸引力。各種先進(jìn)的電子技術(shù)，生物技術(shù)，信息技術(shù)和各種智能技術(shù)已應(yīng)用于汽車制動控制系統(tǒng)。同時，各種國際，國內(nèi)的法律法規(guī)也需要改進(jìn)，所以配備新制動技術(shù)的車輛將真正應(yīng)用于汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。
1.3課題研究的目的與意義
制動系統(tǒng)主要是每一輛汽車必備的系統(tǒng)，如今中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展從而使得中國的公路建設(shè)逐漸形成交通運(yùn)輸網(wǎng)。而且國家為了滿足人們的需求，為生活帶來方便對于高速公路的限速也越來也高，部分路段已經(jīng)達(dá)到120Km/h。而對于車廠來說研發(fā)出高性能，速度快的汽車更是目前趨勢。但是無論速度多快，可以在緊急情況下緊急停車及減速才是最重要的。因此這關(guān)系到人身的安全。
在每一輛車上市及量產(chǎn)之前都必須對汽車進(jìn)行可靠性道路測試及國家法規(guī)申報，而這些項目中必不可少的是制動時間及制動距離的測試。這就是制動器的作用。
對于任何一輛汽車來說兩套獨立的制動機(jī)構(gòu)是必不可少的。主要包含行車制動和駐車制動兩種。
行車制動裝置主要是用于行駛中的汽車在遇到各種路況及緊急情況時可以減速或者停車。這個機(jī)構(gòu)主要靠駕駛員的腳踏板來控制。
而駐車制動主要是車輛在停止熄火，或者半坡啟動時為避免汽車溜車而采取的制動裝置。目前的駐車制動裝置主要有手動駐車、電子駐車、自動駐車等等幾種。這個機(jī)構(gòu)主要靠駕駛員的手動操作或者車輛的電子控制系統(tǒng)自動識別來實現(xiàn)。在一些山區(qū)或者坡路上駐車制動是必不可少的[1]。
此外在一些特殊車輛上還有應(yīng)急制動、輔助制動等等機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)，這些都是為了保證車輛及人身的安全，因此對于制動系統(tǒng)及制動器的設(shè)計與研究尤為重要。是汽車的必備系統(tǒng)。
1.4 研究的方法及技術(shù)路線
1.4.1研究方法
（1）通過查閱相關(guān)資料，掌握鉆井機(jī)的主要參數(shù)。
（2）充分考慮已有盤式制動器的優(yōu)缺點來確定盤式制動器的總體設(shè)計方案，對現(xiàn)有裝置的不足進(jìn)行分析。
（3）對設(shè)計的盤式制動器進(jìn)行修改和優(yōu)化，最終設(shè)計出能滿足要求的盤式制動器。
1.4.2研究技術(shù)路線
（1）根據(jù)題目和原始數(shù)據(jù)查看相關(guān)資料，了解當(dāng)今國內(nèi)外盤式制動器的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報告。
（2）根據(jù)產(chǎn)品功能和技術(shù)要求提出多種設(shè)計方案，對各種方案進(jìn)行綜合評價，從中選擇較好的方案，再對所選擇的方案做進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，最終確定總體設(shè)計方案。
（3）具體設(shè)計盤式制動器的驅(qū)動裝置、工作裝置等。
（4）對所設(shè)計的機(jī)械結(jié)構(gòu)中的重要零件進(jìn)行校核計算，保證設(shè)計的合理性和可行性。；
（5）繪制零件圖、裝配圖，完成要求的圖紙量；
（6）整理各項設(shè)計資料，撰寫論文。
1.5 研究主要內(nèi)容和設(shè)計要求
對于不同車型，不同的制動器有著不同的設(shè)計要求，針對本設(shè)計的汽車盤式制動器而言主要的設(shè)計要求如下：
（1）所設(shè)計的制動器各項性能指標(biāo)及結(jié)構(gòu)要滿足國家技術(shù)指標(biāo)要求及法規(guī)認(rèn)證的要求；
（2）制動器要求足夠的制動能效，在車輛各種使用工況下可以滿足車輛所需的制動力，保證車輛可以減速及緊急制動；
（3）制動器的工作要可靠，有足夠的耐久性。在車輛三包期及后期的使用過程中可以保證制動性能；
（4）制動器的結(jié)構(gòu)要簡單且便于維護(hù)，以便降低制造成本，提高制動效能及時間；
（5）針對制動拉索及操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計要保證駕駛員操作方便，便于在緊急情況下采取制動措施；
此外針對本次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的主要內(nèi)容如下：
（1）通過查閱圖書館及電子資料了解制動器的工作原理及基本設(shè)計思路，為后期的設(shè)計奠定基礎(chǔ)；
（2）通過主機(jī)廠及4S店的現(xiàn)場實習(xí)了解盤式制動器的結(jié)構(gòu)及主要零部件工作性能；
（3）根據(jù)基礎(chǔ)車型的主要參數(shù)對制動器的制動力矩、操縱力矩、摩擦力矩進(jìn)行計算；
（4）利用計算數(shù)據(jù)結(jié)合整車的布置及參數(shù)繪制制動器二維總裝圖及主要零部件圖；
（5）整理計算及資料、根據(jù)設(shè)計圖紙完成設(shè)計說明書論文的編寫；
第2章 制動器設(shè)計方案的分析
2.1 制動系統(tǒng)的功用
根據(jù)不同類型的制動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)主要包括制動系統(tǒng)，駐車制動系統(tǒng)，緊急制動系統(tǒng)，輔助制動系統(tǒng)等多種類型。 同時，任何車輛必須至少有兩個制動系統(tǒng)。
同時，根據(jù)制動力的方式，制動系統(tǒng)也可以有幾種[2]，如機(jī)械結(jié)構(gòu)，液壓結(jié)構(gòu)，氣動結(jié)構(gòu)和電子控制。
根據(jù)這種設(shè)計的型號和實際情況，制動器的類型是用于車輛制動器制動器的盤式制動器，并且該設(shè)計的類型被選為液壓機(jī)構(gòu)。 主要車輛制動系統(tǒng)示意圖如下：
圖2.1 總體布置圖
2.2 設(shè)計參數(shù)的分析
在制動器設(shè)計中本設(shè)計設(shè)計基于高性能轎車轎車的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，主要技術(shù)參數(shù)如下：
表2.1 制動系統(tǒng)整車參數(shù)
長*寬*高（mm）
4825*1860*1480
最高車速（km/h）
215
軸距（mm）
2815
前/后輪距（mm）
1590/1572
整備質(zhì)量（kg）
1580
最大扭矩（N.m）
245
最大功率（kw）
123
輪胎規(guī)格
225/55 R17
車輪工作半徑(mm)
370
同步附著系數(shù)
=0.6
質(zhì)心位置（m）
1.38
質(zhì)心高度（m）
0.85
而對汽車制動性能有重要影響的制動系參數(shù)有：制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動器最大制動力矩與制動器因數(shù)等，本設(shè)計也主要圍繞這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。
2.2.1 分配基礎(chǔ)制動力
根據(jù)公式： （2.1）
得：
式中：L2為質(zhì)心位置； hg為質(zhì)心高度； L為軸距
2.2.2 同步附著系數(shù)的選擇
同步附著系數(shù)是車輛制動性能的重要參數(shù)，由車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。制動力分配系數(shù)的實際前后制動器的制動力分配線與車輛理想的前后制動力分配曲線的交點I線與交點。對于前后制動器制動力比例固定的車輛，只有在粘附系數(shù)等于同步附著系數(shù)的道路上，車輛前后輪才會同時鎖定。當(dāng)汽車在不同路面上制動時，可能會出現(xiàn)以下3種情況。
（1）：剎車前前輪始終鎖定。這是一個穩(wěn)定的工作條件。
（2）當(dāng)時制動器一直鎖定時，后橋首先被鎖定，容易發(fā)生后軸打滑，導(dǎo)致車輛失去方向穩(wěn)定性。
（3）當(dāng)時：制動時前輪和后輪鎖定在一起，這是一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，但也失去了轉(zhuǎn)向能力。
現(xiàn)代化的道路條件得到了很大的改善，汽車的速度也有了很大的提高。因此，在制動時鎖定后輪的后果非常嚴(yán)重。由于車速高，不僅會導(dǎo)致側(cè)滑尾翼抖動，甚至失去控制穩(wěn)定性，所以后輪的情況非常嚴(yán)重，所以現(xiàn)在各種車型的價格都呈上升趨勢。汽車0.6;貨運(yùn)車0.5 [3]。
（2.2）
故取=0.6
2.2.3 制動力矩的計算
由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩：
（2.3）
式中：Φ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)；
q——制動強(qiáng)度；
——車輪有效半徑；
——最大制動力矩；
G——汽車滿載質(zhì)量；
L——汽車軸距；
q===0.66
制動力矩為1010N.m
2.2.4 制動因數(shù)的確定
制動器因數(shù)定義為在制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即
（2.4）
式中：—制動器的摩擦力矩；
—制動盤的作用半徑；
—輸入力，一般取加于兩制動蹄的張開力的平均值輸入力。
對于鉗盤式制動器，設(shè)兩側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力均為P，即制動盤在其兩側(cè)的作用半徑上所受的摩擦力為2,此處為盤與制動襯塊餓摩擦系數(shù)，于鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為
（2.5）
f——取0.5
得BF=2×0.5=1
第3章 盤式制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 操縱形式的設(shè)計
簡單簡單的制動系統(tǒng)是人體制動系統(tǒng)，它是駕駛員將制動踏板或手柄上的力作為制動踏板的力源的方式，并且還具有機(jī)械和液壓類型。我的駐車制動系統(tǒng)是機(jī)械式的，制動系統(tǒng)是液壓的。
該駐車制動系統(tǒng)的機(jī)械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，性能穩(wěn)定。駕駛員拉動手柄并通過鋼絲繩將力傳遞至后駐車制動器以產(chǎn)生駐車效果。
制動系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動，滯后時間為0.2S，工作壓力為10MPa。工作原理可以通過圖3-1所示液壓制動系統(tǒng)工作原理的簡單示意圖來說明。內(nèi)圓柱面作為工作面的金屬制動鼓固定在八輪的輪轂上，與車輪一起轉(zhuǎn)動。在固定制動底板11上有兩個支撐銷12，支撐兩個弧形制動蹄10的下端。制動蹄的外圓筒裝配有摩擦板9.制動器底板還設(shè)置有液壓制動輪缸6，其通過油管5與安裝在車輛上的液壓制動主缸4連接。主缸活塞3可由駕駛員通過制動踏板機(jī)構(gòu)操作。
１制動踏板；２推桿；３制動活塞；４制動主缸；５油管；
６制動輪缸；７輪缸活塞；８制動鼓；９摩擦片；１０制動蹄；
１１制動底板；１２支承銷；１３制動蹄回位彈簧
圖3-1 制動裝置原理圖
工作原理為：駕駛員踩下踏板時，作用力由活塞推桿2傳給活塞3，活塞就移動，克服主缸內(nèi)部的作用力，油液由主缸流出經(jīng)油管5到達(dá)制動器的輪缸，使制動輪缸活塞推動制動蹄產(chǎn)生制動。鉗盤式制動器原理一樣。
為防止空氣進(jìn)入制動系油液系統(tǒng)，當(dāng)放松制動踏板時，制動系的油液系統(tǒng)應(yīng)保持一定的剩余壓力（0.5kg/cm）。
3.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算
3.2.1 制動輪缸的計算
前輪制動輪缸直徑與工作容積的設(shè)計計算
（3.1）
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，p=8Mp～12Mp.取p=10Mp
查Santana3000轎車使用與維護(hù)手冊得
P=19625N
得=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
（3.2）
式中：——一個輪缸活塞的直徑；
n ———輪缸活塞的數(shù)目；
δ——一個輪缸完全制動時的行程：
（3.3）
取δ=2mm
——消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。
——由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。
，——分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。
得一個輪缸的工作容積=3925mm
全部輪缸的工作容積
（3.4）
式中：m——輪缸的數(shù)目；
V=2V+2V=22826+23925=13502mm
3.2.2 制動主缸的計算
制動主缸應(yīng)有的工作容積
（3.5）
式中：V——全部輪缸的總的工作容積；
——制動軟管在掖壓下變形而引起的容積增量；
V=13502mm
轎車的制動主缸的工作容積可取為=1.1V=1.1×13502=14852.2 mm
主缸直徑和活塞行程S
（3.6）
一般S=(0.8-1.2)d
取S= d
得===26.65mm
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。
==28mm
3.2.3 制動力的計算
制動踏板力可用下式驗算：
（3.7）
式中：—制動主缸活塞直徑；
—制動管路的液壓；
—制動踏板機(jī)構(gòu)傳動比，=4；
h—制動踏板機(jī)構(gòu)及制動主缸的機(jī)械效率，可取h=0.9。
求得：=1710N500N-700N
所以需要加裝真空助力器。
（3.8）
式中：：真空助力比，取4。
=1710/4=427.5N500N-700N
所以符合要求
（3.9）
式中：—主缸中推桿與活塞的間隙，取2mm ；
—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的行程，取2mm 。
求得：=128mm＜150mm，符合設(shè)計要求。
第4章 制動器的結(jié)構(gòu)分析
汽車剎車幾乎都是機(jī)械摩擦式。 通過將固定元件應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)元件，制動扭矩被施加以降低后者的旋轉(zhuǎn)角速度。 同時，車輪的制動力由車輪和路面的附著產(chǎn)生，使車輛減速或停止。
汽車制動器根據(jù)其在車輛上的位置分為車輪制動器和中央制動器。 前者安裝在車輪上，由腳踏制動踏板操作，也稱為腳踏制動器; 后者安裝在傳動系統(tǒng)的軸上并用手操作，因此它再次成為手制動。 車輪制動通常應(yīng)用于車輛制動以及第二次制動和停車制動。 中央制動器通常僅用于駐車制動和低速制動。
4.1 盤式制動器結(jié)構(gòu)分析
盤式制盤式剎車按摩摩擦副的結(jié)構(gòu)分為卡鉗盤和全盤式兩大類。
（1）鉗板
根據(jù)制動鉗的結(jié)構(gòu)類型，鉗式制動器可分為固定鉗盤式制動器，浮動盤式制動器等。
（1）固定卡鉗盤式制動器：該制動器中的制動鉗未固定，制動盤與車輪連接并在制動鉗體開口槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。它具有以下優(yōu)點：除活塞和制動塊外沒有其他滑動部件。確保制動鉗的剛性很容易;結(jié)構(gòu)和制造過程與一般的鼓式制動器沒有多大區(qū)別。實現(xiàn)從鼓式制動器到盤式制動器的改革是很容易的，并且可以很好地適應(yīng)多回路制動系統(tǒng)的要求。
2.浮動盤式制動器：制動器具有以下優(yōu)點：盤內(nèi)只有液壓缸，軸向尺寸小，制動器可進(jìn)一步靠近輪轂;油路或油管沒有跨越制動盤和液壓缸的良好冷卻條件，所以制動液蒸發(fā)的可能性很小;成本低;浮動夾緊制動塊低。它也可以用于停車制動。
（2）全盤
在全盤式制動器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件和固定元件都是圓形板。制動時各盤摩擦面全部接觸，作用原理與摩擦離合器相同。由于制動器散熱條件差，其應(yīng)用范圍并不廣泛。
通過對盤式和鼓式制動器的分析比較，可以得出盤式制動器和鼓式制動器具有以下突出優(yōu)點：
（1）制動器的穩(wěn)定性良好。效率因子與摩擦系數(shù)之間關(guān)系的K-p曲線是平衡的，因此對摩擦系數(shù)的要求可以放寬，因此摩擦表面對溫度和水的敏感性較低。因此，當(dāng)車輛高速行駛時，可以保證制動的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）當(dāng)盤式制動器制動時，盤式制動器的減速度與制動管路的壓力線性相關(guān)，而鼓式制動器是非線性的。
（3）鼓式平衡差時輸出轉(zhuǎn)矩平衡。
（4）制動盤通風(fēng)冷卻效果好，帶通風(fēng)孔的制動盤散熱效果好，熱穩(wěn)定性好，剎車踏板力小。
（5）車輛的速度對踏板力影響很小。
結(jié)合上述優(yōu)點和缺點，設(shè)計了浮動盤式制動器。
4.2 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計
4.2.1制動盤直徑設(shè)計
制動盤直徑D希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯快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%～79%。所以求得制動盤直徑D=256mm 。
4.2.2.制動盤厚度設(shè)計
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 mm，但多采用20 mm～30 mm。 取h=20mm 。
4.2.3.摩擦襯塊設(shè)計
推薦摩擦襯塊的外半徑與內(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，最終會導(dǎo)致制動力矩變化大。
摩擦襯塊厚度取14mm,推薦根據(jù)制動摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在1.6kg/～3.5 kg/內(nèi)選取。摩擦面積取76cm。
4.3 制動器壓力的計算
4.3.1磨損特性分析
摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。
汽車的制動過程，是將其機(jī)械能（動能、勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴(yán)重。
雙軸汽車的單個前輪制動器的比能量耗散率分別為
（4.1）
式中：：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動時，；
：汽車總質(zhì)量；
，：汽車制動初速度與終速度，/；計算時轎車取27.8/；
：制動時間，；按下式計算
t==27.8/6=4.6
：制動減速度，， 0.6×106；
，：前制動器襯片的摩擦面積；=7600mm,質(zhì)量在1.5—2.5/t的轎車摩擦襯片面積在200-300cm,
故取=30000mm
：制動力分配系數(shù)。
則 ==5.7
轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0，故符合要求。
4.3.2熱容量的核算
制動器熱容量和溫升是否滿足下列條件：
（4.2）
式中：—各制動盤的總質(zhì)量；
—與各制動盤相連的受熱金屬件（如輪轂、輪輻、輪輞、制動鉗體等）的總質(zhì)量；
—制動盤材料的比熱容，對鑄鐵c=482，對鋁合金c=880；
—與制動盤相連的受熱金屬件的比熱容；
—制動盤的溫升（一次=30km/h到完全停車的強(qiáng)烈制動，溫升不應(yīng)超過15）；
L—滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能，由于制動過程迅速，可以認(rèn)為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按制動力的分配比率給前、后制動器，即
（4.3）
式中：—滿載汽車總質(zhì)量；
—汽車制動時的初速度，可取=；
b—汽車制動器制動力分配系數(shù)。
式中的=5kg, =20kg.將其他已知的參數(shù)代入式（4-8）得：前輪鉗盤式制動器的熱容量和溫升都滿足。
4.3.3 制動力矩的計算
盤式制動器的計算用簡圖4-1若襯塊表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力
分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為
圖4.1盤式制動器的計算用簡圖
式中：—摩擦系數(shù)；
—單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力；
—作用半徑。
對于常見的扇形摩擦襯塊，其徑向尺寸不大了，R為平均半徑或有效半徑已足夠精確。平均半徑為
（4.4）
式中；—扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。
所以盤式制動器的力矩方程為：，是關(guān)于活塞給予制動塊對制動盤的壓緊力的一個直線函數(shù)。
根據(jù)圖4.4，在任一單元面積上的摩擦力對盤中心的力矩為，式中q為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動塊作用于制動盤上的制動力矩為
（4.5）
單側(cè)襯塊給予制動盤的總摩擦力為
（4.6）
得有效半徑為
（4.7）
令，則有
（4.8）
因，故當(dāng)。但當(dāng)m過小即扇形的徑向?qū)挾冗^大時，襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計算方法失效。
4.4駐車制動的計算
汽車在上坡路上停駐時的受力簡圖如圖4-2由該圖得出汽車上坡停駐時的后軸附著力為
（4.9）
同樣求出汽車下頗停駐的后軸車輪的附著力為
（4.10）
根據(jù)后軸車輪附著力與后輪駐車制動的制動力相等的條件可求得汽車在上坡路和下坡路上停駐的坡度極限傾角，即由
（4.11）
求得汽車在上坡時可能停駐的極限上坡路傾角為
（4.12）
代入汽車參數(shù)，求得23.22
汽車在下坡時可能停駐的極限下坡路傾角為
（4.13）
代入汽車參數(shù)，求得16.83
一般要求各類汽車的最大停駐坡度不應(yīng)小于16%～20%。
圖4.2 駐車制動計算模型
汽車后軸的單個后輪駐車制動器的制動力矩的最大上限為：
T= （4.14）
代入汽車參數(shù)求得T=760.68。
4．5制動鉗的結(jié)構(gòu)分析
制動制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制成，也由輕合金制成，如鋁合金鑄造。它可以做成一個整體，可以做成由螺栓連接的兩半，在外邊緣留下一個開口，這樣就可以檢查或更換制動塊，而無需拆除重新定位。制動鉗應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和剛度。一般來說，制動缸在夾體內(nèi)制造，制動盤制動缸的直徑比鼓式制動器的直徑大得多。為了減少傳遞給制動液的熱量，杯形活塞的開口端大部分靠在制動塊的背板上?；钊灿射X合金制成或由鋼制成。為了提高其耐磨性，活塞的工作面鍍鉻。
制動鉗在汽車上的安裝位置可以在車軸的前部或后部。制動鉗位于軸的前方，以避免輪胎拋出的泥漿和水進(jìn)入制動鉗。軸定位后，輪轂軸承的合成負(fù)荷可以降低。載荷。
4.6 制動盤的結(jié)構(gòu)分析
4.6.1 制動盤
制動制動盤通常由珠光體灰鑄鐵制成。 它的結(jié)構(gòu)和形狀有兩種板和帽子。 后者的長度取決于布局的大小。
制動盤在工作時不僅承受作用在制動塊上的法向力和切向力，還承受熱負(fù)荷。 為了提高冷卻效果，夾盤式制動器的制動盤在中間有一個帶有徑向通風(fēng)槽的雙板，可以大大增加散熱面積，減少20％?30％左右的溫升， 但光盤的整體厚度很厚。 國產(chǎn)進(jìn)口車型 - 奧迪，桑塔納，富康汽車和切諾基吉普都配備了帶通風(fēng)槽的制動盤。 制動盤的厚度在20到22.5之間。 沒有通風(fēng)車的汽車制動盤通常厚度約為10?13。
4.6.2 摩擦材料
制動摩擦材料的摩擦系數(shù)只應(yīng)具有一定的角度和穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，耐熱性能下降較好，摩擦系數(shù)在溫度上升到一定值后不應(yīng)急劇下降。材料應(yīng)具有良好的耐磨性，低吸水性（油，制動液），低壓縮率和低導(dǎo)熱性（摩擦片塊為300攝氏度的加熱板：在30分鐘的作用后，背板的溫度不超過190攝氏度）和低熱膨脹率，高壓縮性，抗打擊性，抗剪切性，抗彎曲性和抗沖擊性。制動時不應(yīng)產(chǎn)生噪音和臭味。
目前，模壓材料廣泛用于制動巾。與石棉纖維主要與樹脂粘合劑混合，并調(diào)節(jié)填充損耗（無機(jī)粉末和橡膠，聚合物樹脂等）的摩擦性能后，在高溫工廠進(jìn)行成型。模塑材料的柔韌性差，因此應(yīng)根據(jù)襯里或襯里塊的規(guī)格進(jìn)行模塑。其優(yōu)點是可以使用不同種類的聚合物樹脂來使襯里或襯里具有不同的摩擦性能和其他性能。該設(shè)計用于模塑材料。材料。
4.7制動輪缸的設(shè)計
制動輪缸是液壓制動系統(tǒng)采用的活塞制動蹄開啟機(jī)構(gòu)。 其結(jié)構(gòu)簡單，方便布置在車輪制動器中。 輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。 圓柱體是一個通孔，需要無聊。 活塞由鋁合金制成。 活塞的外端用鋼槽頂塊壓制，以將制動蹄的端部或端部接頭支撐在插入槽中。 輪缸的工作室由安裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面上的橡膠杯密封。 大多數(shù)制動輪缸具有兩個相同直徑的活塞; 少數(shù)有四個直徑相等的活塞; 雙環(huán)式制動器的兩個蹄由一個單活塞制動缸驅(qū)動。 本設(shè)計中使用的設(shè)計是HT250。
第5章 三維模型的建立
5.1 主要零部件的建模
利用命令繪制草圖，然后利用命令拉伸實體；同時命令對塊進(jìn)行圓形整列；最后利用倒角命令倒角。完成制動盤的繪制，結(jié)果如下：
利用命令繪制草圖，然后利用命令拉伸實體；結(jié)果如下：
5.2 裝配圖的建立
進(jìn)入裝配仿真模塊，利用命令對繪制的零件進(jìn)行添加，同時利用對添加的部件進(jìn)行約束。完成整個機(jī)構(gòu)的裝配，結(jié)果如下：
結(jié) 論
轉(zhuǎn)眼間，緊張而又充實的大學(xué)四年即將畫上圓滿的句號。這也意味著，有可能我的學(xué)生生涯就此結(jié)束，雖然自己以后會慢慢的進(jìn)入工作崗位，逐步成熟，但大學(xué)也是人這一生中學(xué)生生涯中最重要的時光，也是人生當(dāng)中一個重要的轉(zhuǎn)折點，初中的自己還有點幼稚，高中的自己只想著考個好大學(xué)就好，而大學(xué)不僅僅是學(xué)習(xí)，也是一個小社會，你從這個小社會中逐漸的學(xué)會如何待人接物。而現(xiàn)在，畢業(yè)設(shè)計完成后，意味著自己大學(xué)的最后一份試卷的完成。
在此時此刻，我最想感謝的是我的親人，同學(xué)。我能取得很好的成績離不開你們的默默支持。是你們在我的生活中，學(xué)習(xí)中給予我鼓勵，引導(dǎo)我走想正確的道路；是你們在我學(xué)習(xí)中出現(xiàn)困惑的時候，不辭辛勞仔仔細(xì)細(xì)的給我講解題目；是你們在我找工作迷茫的時候，給予我指點，讓我這道自己的方向，目標(biāo)是啥；是你們與我共同度過了人生中四年最美好的春夏秋冬。
經(jīng)過幾個月的不斷努力，查找資料，最后到整個也涉及的完成，我克服了一個又一個的困難。從一開始的無從下手，到最后的作品呈現(xiàn)，都離不開我的指導(dǎo)老師的幫助。在此，我要特別的感謝我的指導(dǎo)老師，是他對我設(shè)計產(chǎn)品的不斷指點，才讓我的設(shè)計作品完整的展現(xiàn)在大家面前。每一次，老師都會利用他的休息時間來給我指點，每次我都能有所收獲，一次次的進(jìn)步，一次次的修改論文。我的論文還有不足之處，但也是盡我所能達(dá)到的最優(yōu)狀態(tài)，感謝老師的不辭辛苦，在您的指導(dǎo)下，才有我的今天。
最后，感謝各位評閱人員，你們辛苦啦。在此，衷心的感謝我的親人、同學(xué)、老師，在你們的幫助下才有我的今天。希望你們在以后的生活中身體健康、工作順利。
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致 謝
轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)四年匆匆而過，時間是短暫的，但是其點點滴滴卻一輩子留在我的記憶中。依然記得自己剛步入大學(xué)時候的迷茫；與舍友一塊去探秘美麗的校園；在自己生病的時候，舍友陪我看病、給我送飯的場景；在自己遇到生活上或者學(xué)習(xí)上的困難時候，老師不斷地在精神上給予引導(dǎo)；現(xiàn)在的我只想對你們說聲感謝！感謝生命種有你們。
我的舍友們，是你們陪伴我走過大學(xué)四年的時光，陪我走過人生中最輝煌的時刻，同時也是我最青春年華的時候。因為某些事情意見不合，我們也曾爭吵過，但說過鬧過之后我們還是最親密的。但同時，你們也是教會我做事最多的人，我們一塊學(xué)習(xí)，一塊生活，一塊玩耍，一塊旅游，在這些經(jīng)歷中，我們逐步成為最親密的朋友關(guān)系。也許，以后我們會生活在天南海北，但是，我們的心是在一起的。對于我來說，你們不是我人生歲月中的過客，而是親人。
我的老師們，是您教會我如何在大學(xué)這個小社會為人處事，告訴我如何處理處理好人與人之間的關(guān)系。是您用生動，有趣的課堂氛圍來讓我們記住書本上的知識。您的知識，帶給了我很大的啟示也給予我提供了工作上的就業(yè)機(jī)會。本次畢業(yè)設(shè)計的完成離不開您的悉心指導(dǎo)，在此我要感謝指導(dǎo)的我畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)XX老師，是您認(rèn)真負(fù)責(zé)的監(jiān)督我完成畢業(yè)設(shè)計，也給予我在遇到難點時給予我解決問題的思路與路徑，讓我少走了很多的彎路。
最后，我還要感謝我的家人，是你們在我的背后默默支持著我，讓我沒有后顧之憂的學(xué)習(xí)，生活。父母永遠(yuǎn)是孩子最好的依靠，感謝我擁有的幸福家庭，感謝你們將我送入大學(xué)學(xué)府，在以后的生活、工作中，我會牢記你們的教誨，真誠做人，誠實做事。
最后，再次感謝在我大學(xué)生涯中出現(xiàn)的每一位人，是你們見證了我的成長，是你們見證了我的青春，感謝你們，感恩生命中的每一位人。
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