(畢業(yè)設計)普拉多越野車制動系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

本科生畢業(yè)設計(論文)摘 要汽車作為陸地上的現(xiàn)代重要交通工具，由許多保證其使用性能的大部件，即所謂“總成”組成，制動系就是一個重要的總成。它即可以使行駛中的汽車減速，又可保證汽車能駐留原地不動。由此可見，汽車制動系對于汽車行駛的安全性和停車的可靠性起重要的保證作用。本次設計主要是對普拉多越野車制動系統(tǒng)結構進行分析的基礎上，根據對越野車車制動系統(tǒng)的要求，設計出合理的符合國家標準和行業(yè)標準的制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)設計是通過對整車主要參數的分析，初步制定出制動系統(tǒng)的結構方案，經過設計計算確定前、后盤式制動器、制動主缸的主要尺寸和結構形式。根據計算的數據論證初步制定的制動系統(tǒng)結構方案的合理性，重新制定了整個汽車制動系統(tǒng)的結構方案，繪制出了前、后制動器裝配圖、制動主缸裝配圖、制動管路布置圖。最終對設計出的制動系統(tǒng)的各項指標進行評價分析，確定是否達到要求。而且利用計算機輔助設計，保證了設計尺寸的準確性。另外在設計的同時考慮了其結構簡單、成本低、環(huán)保等因素。計算結果表明設計出的制動系統(tǒng)是合理的、符合標準的。關鍵詞：普拉多越野車；制動系統(tǒng)設計；盤式制動器；制動主缸；制動管路； AbstractVehicle on the ground as an important modern means of transport ,to ensure its use by many of the major components,namely , the so-callde “assembly” composed of braking system is an important assembly. That is, it can slow down a moving car, but also ensure that cars can be fixed presence in situ. This shows that the vehicle braking system for cars travelling on the safety and reliability of stopping play an important role in the guarantee. Based on the structural analysis and the design requirements of Prado SUVs braking system, a braking system design is performed in this thesis, according to the national and professional standardsThrough analyzing the main parameters of the entire vehicle, the braking system design starts from initial determination of the structure scheme. By calculating and determining the main dimension and structural type of the front、rear disc brake，brake master cylinder，we reapply the structural scheme for the entire braking system of the sample car, and therefore draw the engineering drawings of the front and rear brakes, the master brake cylinder, the diagram of the brake piplines. Furthermore, each target of the designed system is analyzed for checking whether it meets the requirements. In addition, the computer-aided design method is used here for guaranteeing the accuracy of designed dimension. Meanwhile, some factors are considered in this thesis, such as simple structure, low costs, and environmental protection, etc. The result shows that the design is reasonable and accurate, comparing with the related national standards.Key words: Prado SUV; braking system design; disc brake; brake master cylinder; Brake pipe目 錄第1章 緒論51.1 制動系統(tǒng)的功用51.2 制動系統(tǒng)的類型51.3 制動系統(tǒng)工作原理61.4 汽車制動系統(tǒng)的組成71.5 汽車制動系統(tǒng)的設計要求8第2章 制動系統(tǒng)設計方案92.1 制動器結構形式方案92.2 液壓制動管路布置方案112.3 制動主缸的設計方案122.4 制動驅動機構形式方案132.4.1 簡單制動系132.4.2 動力制動系142.4.3 伺服制動系14第3章 制動系統(tǒng)主要參數的確定153.1 普拉多越野車主要技術參數：153.2 盤式制動器主要參數的確定153.3 同步附著系數的確定163.4 前、后輪制動力分配系數的確定173.5 制動器最大制動力矩的確定17第4章 制動器的設計與計算184.1 前、后輪盤式制動器制動力矩的計算184.2 制動減速性能計算184.2.1 制動減速度184.2.2 制動距離194.2.3 制動襯片的耐磨計算194.2.4 駐車制動計算20第5章 制動驅動機構的設計計算215.1 制動輪缸直徑的確定215.2 制動輪缸工作容積計算215.3 制動主缸工作容積與直徑的計算225.4 制動踏板力225.5 制動踏板行程23第6章 評價分析246.1 汽車制動性能評價指標246.2 制動效能246.3 制動效能的恒定性246.4 前、后制動器制動力分配246.4.1 地面對前、后車輪的法向作用力256.4.2 理想的前、后制動器制動力分配曲線256.5 制動時汽車的方向穩(wěn)定性266.6 制動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢26第7章 結論30參考文獻31第8章 致謝32 第1章 緒論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。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。目前各類汽車所用的摩擦制動器可分為鼓式和盤式兩大類.前者的摩擦幅中的旋轉元件為制動鼓,其工作表面為圓柱面；后者的旋轉元件則為圓盤狀的制動盤，以端面為工作表面。汽車制動系至少應有行車制動裝置和駐車制動裝置。行車制動裝置用于使行駛中的汽車強制減速或停車，并使汽車在下段坡時保持適當的穩(wěn)定車速。駐車制動裝置用于使汽車可靠而無時間限制地停住在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在坡路上起步。防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離,所以近年來防抱死制動系統(tǒng)在汽車上得到了很快的發(fā)展和應用。此外含有石棉的摩擦材料存在石棉有致癌公害問題已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功。1.1 制動系統(tǒng)的功用根據需要使汽車減速或在最短的距離內停車，以保證行車的安全。使駕駛員敢于發(fā)揮出汽車的高速行駛能力，從而提高汽車運輸的生產率；又能使汽車可靠地停放在坡道上。1.2 制動系統(tǒng)的類型1按制動系統(tǒng)的功用分類：1）行駛制動系統(tǒng)：使行駛中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。它是在行車過程中經常使用的。2）駐車制動系統(tǒng)：使已停駛的汽車駐留原地不動的一套裝置。3）第二制動系統(tǒng)：在行車制動系統(tǒng)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)定第二制動系統(tǒng)也是汽車必須具備的。4）輔助制動系統(tǒng)：在汽車下長坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。2按照制動系統(tǒng)的制動能源來分類：1）人力制動系統(tǒng)：以駕駛員的肌體作為惟一的制動能源的制動系統(tǒng)。2）動力制動系統(tǒng)：完全靠由發(fā)動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的制動系統(tǒng)。3）伺服制動系統(tǒng)：兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系統(tǒng)。 3汽車的制動系按照能量的傳輸方式，可分為機械式，液壓式，氣壓式和電磁式等，同時采用兩者以上的傳能方式的制動系可稱為組合式制動系。4汽車制動系按照傳能介質的循環(huán)形式，可以為單回路制動系和雙回路制動系。1.3 制動系統(tǒng)工作原理 本設計要求前后盤式制動器因此用盤式制動系統(tǒng)來說明制動原理。下面是簡單的液壓制動系示意圖1-1.圖1-1 液壓制動系統(tǒng)示意圖1-制動踏板；2-推桿；3-主缸活塞；4-制動主缸；5-油管；6-導向銷；7-制動鉗體；8-活塞；9-活塞密封圈；10-活動制動塊；11-固定制動塊；12-制動盤；13-制動鉗支架制動鉗支架13固定在轉向節(jié)上，制動鉗體7與支架13可沿導向銷6軸向滑動。制動時，活塞8在液壓力P1作用下，將活塞制動塊10推向制動盤12。作用在鉗體7上的反作用力P2推動制動鉗體沿導向銷6向右移動，使固定在制動鉗體上的制動塊11壓靠在制動盤上。于是制動盤兩側的摩擦塊在P1和P2力的作用下夾緊制動盤，使之在制動盤上產生與運動方向相反的制動力矩，使汽車制動。制動器間隙自動調整通過圖1-2說明。制動時，制動液被壓入油缸中。活塞8在液壓作用下移向制動盤，并通過墊圈和壓圈將制動塊壓靠到制動盤上。在活塞移動過程當中，橡膠密封圈的刃邊在摩擦作用下隨活塞移動，使密封圈產生彈性變形。相應于極限摩擦力的密封圈極限變形量，應等于制動器間隙為設定值時的完全制動行程。解除制動時，活塞連同墊圈和壓圈在密封圈的彈力作用下退回，直到密封圈變形完全消失為止。此時摩擦塊與制動盤之間間隙即為設定間隙。若制動器存在過量間隙，則制動時活塞密封圈變形量達到極限值之后，活塞仍可在液壓作用下，克服密封圈的摩擦力而繼續(xù)移動，直到實現(xiàn)完全制動為止。但解除制動后，制動器間隙即恢復到設定值，因活塞密封圈將活塞拉回的距離仍 圖1-2 活塞密封圈工作情況圖然等于。由此可見，活塞密封圈能兼起活塞復位彈簧和一次調準式間隙自調裝置的作用。1.4 汽車制動系統(tǒng)的組成任何制動系統(tǒng)都有以下四個基本組成部分：1）供能裝置：包括供給、調節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質狀態(tài)的各種零件，其中生產制動能量的部分稱為制動能源。2）控制裝置：包括產生制動動作和控制動作和效果的各種部件，制動踏板機構即是最簡單的一種控制裝置。3）傳動裝置：包括將制動能量傳輸到制動器的各個部件。如制動主缸和制動輪缸。4）制動器：產生阻礙車輛運動或運動趨勢的力的部件，其中也包括輔助制動系中的緩速裝置。較為完善的制動系統(tǒng)還具有制動力調節(jié)裝置，壓力保護裝置等。1.5 汽車制動系統(tǒng)的設計要求GB126761999對汽車制動裝置必須具有的功能提出了具體要求。汽車制動系應滿足如下要求。1）應能適應有關標準和法律法規(guī)的規(guī)定。各項性能指標除滿足設計任務書的規(guī)定和國家標準，法規(guī)制定的有關要求外，也應考慮銷售的對象所在國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。2）具有足夠的制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。3）工作可靠。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。5）制動效能的水穩(wěn)定性好。制動器摩擦表面進水后，會出現(xiàn)所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復制動5制動系統(tǒng)設計方案15次后，即應恢復其制動效能。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摩擦。6）制動時的汽車操控穩(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的比例，最好能隨軸間載荷轉移情況而變化；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滑時，將失去操縱性；當后輪抱死而側滑甩尾時，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。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要的時間和從放開踏板至完全解除制動的時間。9）制動時不應產生噪聲和振動。10）與懸架、轉向裝置不產生運動干涉，在車輪跳動或汽車轉向時不會引起自行制動。11）制動系中應有音響或光信號等報警裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅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。12）能全天候使用。13）制動系的機件應是由壽命長，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。第2章 制動系統(tǒng)設計方案汽車制動系統(tǒng)的設計是一項綜合性、系統(tǒng)性的設計，它涉及到制動系統(tǒng)的整體設計和零件設計，設計要求中體現(xiàn)了既有對整體的要求，又有對各零件各自性能的要求。對制動系整體性能，除了上面所說的以外，還有使用性能良好，故障少等要求。對零部件除了能實現(xiàn)各自功能外，還要求它與其他組裝起來的配合能力，協(xié)作能力良好，因此，在制動系統(tǒng)設計前，應先提出制動系統(tǒng)綜合設計方案。根據對制動系統(tǒng)的要求，并配合制動系統(tǒng)得結構形式的特點，參考近年來制動系統(tǒng)設計趨勢，綜合設計題目要求等。普拉多越野車的制動系設計方案確定如下：2.1 制動器結構形式方案盤式制動器摩擦副中的旋轉元件是以端面工作的金屬圓盤，被稱為制動盤。 盤式制動器的旋轉元件是一個垂向安放且以兩側表面為工作表面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側并帶有摩擦片的制動塊。制動時，當制動盤被兩側的制動塊夾緊時，摩擦表面便產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。其固定元件則有著多種結構型式，大體上可分為兩類。一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊，每個制動器中有24個。這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側的夾鉗形支架中，總稱為制動鉗。這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤式制動器。另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形，制動盤的全部工作面可同時與摩擦片接觸，這種制動器稱為全盤式制動器。 全盤式制動器的旋轉件也是以端面工作的金屬圓盤，其固定元件是呈圓盤形的金色背板和摩擦片。工作時制動盤和摩擦片間的摩擦面間的摩擦面全部接觸。鉗盤式制動器過去只用做中央制動器，但目前則越來越多的被廣泛地被轎車和貨車用做車輪制動器，全盤式制動器只有少數汽車采用為車輪制動器，個別情況下還可作為緩速器。按制動鉗的結構形式，鉗盤式制動器又可分為固定鉗式和浮動鉗式兩種。1）固定鉗式盤式制動器固定鉗式盤式制動器如圖2-1中a）圖所示，其制動鉗體固定在轉向節(jié)上，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外腔時，推動兩個活塞向內將位于制動鉗兩側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，回味彈簧則將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。固定鉗盤式制動器在汽車上的應用較浮動鉗式的要早，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并分置于制動盤的兩側，使結構尺寸較大，布置也較困難；需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高；制動產生的熱經制動鉗體上的油路傳到制動油液，易使其由于溫度過高而產生氣泡，影響制動效果。另外，由于兩側制動塊均靠活塞推動，很難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”的結構很緊湊，但雙向增力式制動器的調整不方便。圖2-1鉗盤式制動器示意圖a)定鉗盤式制動器；b)滑動鉗盤式制動器；c）擺動鉗盤式制動器2）浮動鉗式盤式制動器浮動鉗盤式制動器的制動鉗體是浮動的。其浮動方式有兩種，如圖b)滑動鉗盤式制動器c)擺動鉗盤式制動器。它們的制動油缸都是單側的，且與油缸同側的制動塊總成為活動的，而另一側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，直到兩側的制動塊總成的受力均等為止。對擺動鉗式盤式制動器來說，鉗體不是滑動而是在于與制動盤垂直的平面內擺動。這就要求制動摩擦襯片為楔形的，摩擦表面對其背面的傾斜角為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為1mm后既應更換。當浮動鉗式盤式制動器兼用作行車制動器和駐車制動器時，可不必加設駐車制動用的制動鉗，而只需在行車制動鉗的液壓油缸附近加裝一些用于推動液壓油缸活塞的駐車制動用的機械傳動件即可。浮動鉗盤式制動器只在制動盤的一側裝油缸，其結構簡單，造價低廉，易于布置，結構尺寸緊湊可將制動器進一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車制動和駐車制動由于浮動鉗沒有跨越制動盤的油道和油管，減少了油液的受熱機會，單側油缸又位于盤的內側，受車輪遮蔽較少，使冷卻條件較好。另外，單側油缸的活塞比兩側油缸的活塞要長， 圖2-2 盤式制動器結構圖也增大了油缸的散0熱面積，因此制動油液溫度比定鉗式的低3050，汽化的可能性較小。但由于制動鉗體為浮動的，必須設法減少滑動處或擺動中心處的摩擦，磨損和噪聲。經過前面各式制動器的優(yōu)缺點的比較后，由于滑動鉗盤式制動器有結構緊湊，制動塊磨損均勻的優(yōu)點，前輪采用了滑動鉗盤式制動器。后輪采用DBA浮動鉗盤式制動器，兼起駐車制動器的作用。2.2 液壓制動管路布置方案為了提高制動驅動機構的工作可靠性，保證行車安全，制動驅動架構至少應有兩套獨立的系統(tǒng)，即應是雙管路制動系統(tǒng)，也就是說應將汽車的全部制動的液壓或氣壓管路分成兩個或更多個相互獨立的回路，以便當一個回路發(fā)生故障失效時，其它完好的回路仍能可靠的工作。圖2-3為雙軸汽車的液壓式制動驅動機構的雙回路系統(tǒng)的5種分路方案圖。選擇分路方案時，主要是考慮其制動效能的損失程度、制動力的不對稱情況和回路系統(tǒng)的復雜程度等。圖（a）為前、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形式。其特點是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸鼓式制動器相配合，成本較低。圖（b）為前后制動管路曾對角連接的兩個獨立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側車輪制動器與后橋的對測車輪制動器同屬于一個回路稱交叉型，簡稱X型。其特點是結構也很簡單，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和同步附著系數沒有變化，保證了制動時與整車負荷的適應性。此時前、后各有一側車輪有制動作用，使制動力不對稱，導致前輪將朝制動起作用車輪的一側繞主銷轉動，使汽車失去方向穩(wěn)定性。圖（c）的左、右前輪制動器的半數輪缸與全部后輪制動器輪缸構成一個獨立的回路，而兩前輪制動器的另半數輪缸構成另一回路，可看成是一軸半對半個軸的分路形式，簡稱HI型。圖（d）的兩個獨立的回路分別為兩側前輪制動器的半數輪缸和一個后輪制動器所組成，即半個軸與一輪對另半個軸與另一輪的形式，簡稱LL型。圖（e）的兩個獨立的回路均由每個前、后制動器的半數缸所組成，即前、后軸對前、后半個軸的分路形式，簡稱HH型。這種形式的雙回路制動效能最好。HI，LL，HH型的結構均較復雜。LL型與HH型在任一回路失效時，前、后制動力的比值均與正常情況下相同，且剩余的總制動力可達到正常值的50%左右。HI型單用回路3，即一軸辦時剩余制動力較大，但此時與LL型一樣，在緊急制動時后輪急易先抱死。綜合各方面的因素和比較各回路形式的優(yōu)缺點。選擇了X型回路。 圖a) 圖b) 圖c) 圖d) 圖e)圖2-3 雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的5種分路方案圖1雙腔制動主缸2雙回路系統(tǒng)的一個回路3雙回路系統(tǒng)的另一分路2.3 制動主缸的設計方案為了提高汽車的行駛安全性，根據交通法規(guī)的要求，現(xiàn)代汽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。本設計制動主缸采用串列雙腔制動主缸。該主缸相當于兩個單腔制動主缸串聯(lián)在一起而構成。儲蓄罐中的油經每一腔的空心螺栓和各自旁通孔、補償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內產生的油壓，分別經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、后兩工作腔內的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內各自得旁通孔和補償孔之間。當踩下制動踏板時，踏板傳動機構通過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。撤出踏板力后，制動踏板機構、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，管路中的制動液借其壓力推開回油閥留回主缸，于是解除制動。若與前腔相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到主缸缸體上。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動所需的值。若與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，采用這種主缸的雙回路液壓制動系，當制動系統(tǒng)中任一回路失效時，主缸仍能工作，只是所需踏板行程加大，導致汽車制動距離增長，制動力減小。2.4 制動驅動機構形式方案制動驅動機構將來自駕駛員或是其它力源的力傳給制動器，使之產生需要的制動轉矩。制動系工作的可靠性在很大程度上取決于制動驅動機構的結構和性能。所以對制動驅動機構首先要求工作可靠；其次是制動轉矩的產生和撤除都應盡可能快，充分發(fā)揮汽車的制動性能；再次是操縱輕便省力；最后是加在踏板上的力 和踩下踏板的距離應該與制動器中產生的制動轉矩有一定的比例關系。根據制動力源的不同，制動驅動機構一般可以分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。2.4.1 簡單制動系簡單制動系即人力制動系，是靠駕駛員作用于制動踏板上或手柄上的力作為制動力源，而力的傳遞方式又有機械式和液壓式兩種。機械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，結構簡單，造價低廉，工作可靠，但機械效率低，因此僅用于中小型汽車的駐車制動器。由于駐車制動系必須可靠的保證汽車在原地停駐并在任何情況下不致自動滑行。這一點只有用機械鎖止方式才能實現(xiàn)，所以普拉多越野車的駐車制動系采用了機械傳動裝置。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（0.1s0.3s），工作壓力大（可達10MPa12MPa），缸徑尺寸小，可布置在制動器內部作為制動蹄的張開機構或制動塊的壓緊機構，使之結構簡單，緊湊，質量小，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。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。但由于其操縱架構較沉重，不能適應現(xiàn)代汽車提高操縱輕便性的要求，故當前僅用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車上已極少采用。2.4.2 動力制動系動力制動系是以發(fā)動機動力形式的氣壓或液壓勢能作為汽車制動的全部力源進行制動，而司機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與其行程間的反比例關系在動力制動系中便不復存在，因此，此處的踏板較小且可有適當的踏板行程。2.4.3 伺服制動系伺服制動系在人力液壓制動系的基礎上加設一套由其他能源提供的助力裝置，使人力與動力可兼用，即兼用人力和發(fā)動機動力作為制動能源的制動系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統(tǒng)產生，而在動力伺服系統(tǒng)失效時，仍可全由人力驅動液壓系統(tǒng)產生一定程度的制動力。因此，在中級以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到廣泛的應用。普拉多越野車制動驅動機構設計當中，通過計算所需的制動力僅靠人力是不夠,所以我選擇加裝了液壓伺服制動系來彌補制動力不足的問題。第3章 制動系統(tǒng)主要參數的確定3.1 普拉多越野車主要技術參數：汽車總質量：空載時G=2190kg 滿載時G=2650kg軸距：L=2790mm載荷分配：前軸滿載質量G=1450kg后軸滿載質量G=1440kg 前軸空載質量G=1180kg后軸空載質量G=900kg重心高度：滿載時hga=820mm空載時hgo=840mm質心距前軸距離：空載時L=1255mm滿載時L=1505mm質心距后軸距離：空載時L=1470mm滿載時L=1220mm車輪滾動半徑：r=298mm汽車最高行駛速度：V=180km/h3.2 盤式制動器主要參數的確定1）制動盤直徑D由于普拉多越野車的輪胎規(guī)格為245/70R16，可知輪輞直徑為1625.4=406.4mm制動盤直徑通常為輪輞直徑的70%-79%前制動盤直徑D選擇輪輞直徑的74%,則D=300mm。后制動盤直徑 D取290mm。2）制動盤厚度h制動盤厚度直接影響制動盤質量，實心制動盤厚度可取10mm20mm,本設計選擇了實心制動盤，厚度為12mm。3）摩擦襯塊內半徑R與外半徑R推薦摩擦襯塊內半徑R與外半徑R比值不大于1.5。如取R=140mm，R=100mm4）摩擦材料無石棉材料是以多種金屬、有機、無機材料的纖維或粉末代替石棉作為增強材料，其他成分和制造方法與石棉模壓摩擦材料大致相同。這種摩擦材料在歐美各國廣泛用于轎車的盤式制動器上，已成為制動摩擦材料的主流。3.3 同步附著系數的確定制動制動力分配系數采用恒定值得設計方法。欲使汽車制動時的總制動力和減速度達到最大值，應使前、后輪有可能被制動同步抱死滑移，這時各軸理想制動力關系為 F+F=G 3-1 F/ F=（L2-G）/(L1-hg) 3-2式中：F：前制動器制動力 F：后制動器制動力G：汽車重力L1：汽車質心至前軸中心線的距離L2：汽車質心至后軸中心線的距離hg：汽車質心高度由上式可知，前后輪同時抱死時前、后輪制動器制動力是的函數，如圖所示，圖上的I曲線即為普拉多越野車的前后輪同時抱死的前后輪制動器制動力的分配曲線（理想的前后輪制動器制動力分配曲線）。如果汽車前后輪制動器制動力能按I曲線的要求匹配，則能保證汽車在不同的附著系數的路面制動時，前后輪同時抱死。然而，目前大多數汽車的前后制動器制動力之比為定值。常用前制動器制動力與汽車總制動力之比來表明分配的比例，稱為制動器制動力分配系數，并以符號 來表示，即= F/ F前、后制動器制動器制動力分配系數影響到汽車制動時方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定值首先要選取同步附著系數。同步附著系數取0.5。3.4 前、后輪制動力分配系數的確定=（L+hg）/L =（1220+0.5820）/2790 =0.6式中 ：同步附著系數L：汽車重心至后軸中心線的距離L：軸距Hg:汽車質心高度3.5 制動器最大制動力矩的確定為保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性，應合理的確定前、后輪制動器制動力矩。對于常遇道路條件較差選取較小的各類汽車，為了保證的良好路面上能夠制動到后軸和前軸先后抱死滑移(此時制動強度q=),前后軸的車論制動器所能產生的最大制動力矩為 T=Z=（L+hg）r 3-3 T= 3-4 則 T =T=第4章 制動器的設計與計算4.1 前、后輪盤式制動器制動力矩的計算若襯塊的摩擦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 T=2 4-1式中 ：摩擦系數，取0.5：單側制動塊對制動盤的壓緊力R：作用半徑，取R=R=120mm前輪制動輪缸直徑取d=50mm,由 d=2 4-2式中 p:考慮制動力調節(jié)裝置作用下的輪缸或管路液壓，p=8MPa12MPa。取p=12MPaN=P=()=()T=2后軸制動輪缸直徑d=45mm, p=12MPaN=P=()=()T=24.2 制動減速性能計算4.2.1 制動減速度假設汽車是在水平的，堅硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動力是由制動器產生。此時 = 4-3式中 ：汽車前、后軸制動轉矩的總合。代入數據得=(2654300+2148900)9.8/26509.8298=6.08考慮附著條件，對制動減速度進行驗算=成立，故符合條件。4.2.2 制動距離在勻減速度制動時，制動距離S: S= 4-4式中，S以計；為經驗系數，對于越野車取0.1；為制動初速度，以計，取；以計。則S=0.180+80/（3.626.08）=48.650.44.2.3 制動襯片的耐磨計算摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質，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，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、摩擦系數和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。1）比能量耗散率雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為 4-5 4-6式中：汽車回轉質量換算系數，緊急制動時，； ：汽車總質量； ，：汽車制動初速度與終速度，/；計算時越野車取27.8/； ：制動時間，；按下式計算 ：制動減速度，=0.69.8=5.88； ，：前、后制動器襯片的摩擦面積(200-300)； ：制動力分配系數。則 轎車盤式制動器的比能量耗散率應不大于6.0，故符合要求。2）比滑磨功磨損和熱的性能指標可用襯片在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功，即比滑磨功來衡量： 4-7式中：汽車總質量 ：車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積，； ：許用比滑磨功，轎車取1000J/1500 J/。 J/1000 J/故符合要求。4.2.4 駐車制動計算1)汽車可能停駐的極限上坡路傾斜角 4-8 = =25.6式中：車輪與輪面摩擦系數，取0.7； ：汽車質心至前軸間距離，； ：軸距，； ：汽車質心高度，。最大駐坡高度應不小于，故符合要求。2）汽車可能停駐的極限下坡路傾斜角 4-9 = =17.2 不小于，故符合要求。第5章 制動驅動機構的設計計算為了確定制動主缸和輪缸直徑、制動踏板上的力、踏板行程、踏板機構傳動比以及采用助力裝置的必要性，必須進行如下的設計計算。5.1 制動輪缸直徑的確定前輪盤式制動器制動輪缸直徑： 5-1 式中： ：單個制動器制動力； ：盤式制動器制動效能因素； ：制動盤半徑。 =15707根據GB7524-87標準規(guī)定，前輪缸直徑取50后輪盤式制動器制動輪缸直徑：取后輪輪缸直徑45。5.2 制動輪缸工作容積計算1）一個輪缸的工作容積 5-2式中：一個輪缸活塞的直徑； ：輪缸的活塞數目； ：一個輪缸活塞在完全制動時的行程，初選1。前輪輪缸工作容積 后輪輪缸工作容積 2）所有輪缸的總工作容積5.3 制動主缸工作容積與直徑的計算制動主缸的工作容積制動主缸直徑 5-3式中 ：主缸工作容積； ：主缸活塞直徑； ：活塞行程， ，取。根據GB7524-87的系列尺寸，取28系列。5.4 制動踏板力制動踏板力可用下式驗算 5-4式中： ：制動主缸活塞直徑； ：制動管路的液壓 ； ：制動踏板機構及制動主缸的機械效率，取0.86這樣就需要增加伺服制動系，選用真空助力機構。 5-5 式中： ：真空助力比，取4。 故符合要求。5.5 制動踏板行程 5-6式中： ：踏板機構傳動比，取=4； ：主缸中推桿與活塞間隙，取； ：主缸活塞行程，取。故符合要求。第6章 評價分析6.1 汽車制動性能評價指標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；2）制動效能的穩(wěn)定性，即抗衰退性能；汽車高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度，稱為抗熱衰退性能。若汽車涉水行駛后，制動器還存在水衰退問題。3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性，即制動時汽車不發(fā)生跑偏、側滑、以及失去轉向能力的性能。6.2 制動效能制動效能是指在良好路面上，汽車在一定初速度制動到停車的制動距離或制動減速度。制動效能是制動性能中最基本的評價指標。本次設計的普拉多越野車制動系設計在經過前述的設計計算參數選擇確定后，經過嚴密的推理，有根據的推論，保證了其要達到的性能，計算結果符合要求。6.3 制動效能的恒定性制動效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。汽車在高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度。因為制動過程實際上是把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉換為熱能，所以制動器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時的制動效能，已成為設計制動器時要考慮的一個重要問題。本次設計的制動器是用珠光體灰鑄鐵制成制動盤，無石棉作為摩擦材料，正常制動時，摩擦副的溫度在200左右。6.4 前、后制動器制動力分配對于一般汽車而言，根據其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及路面附著系數和坡度等因素，當制動器制動力足夠時，制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況：1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。3）前、后輪同時抱死拖滑。所以，前、后制動器制動力分配的比例關系將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設計汽車制動系必須妥善處理的問題。6.4.1 地面對前、后車輪的法向作用力在分析前、后制動器制動力分配比例以前，必須先了解在制動時地面作用于前、后車輪的法向反作用力。地面對前輪法向反作用力為地面對后輪的法向反作用力6.4.2 理想的前、后制動器制動力分配曲線制動時前、后車輪同時抱死，對附著條件的利用、制動時汽車的方向穩(wěn)定性均較為有利。此時的前、后輪制動器制動力和的曲線關系，常稱為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線。在任何附著系數的道路上，前、后輪同時抱死的條件是：前、后制動器制動力之和等于附著力，并且前、后輪制動力分配等于各自的附著力，即消去變量，得由上式畫成的曲線，即前、后輪同時抱死時，前、后制動器制動力的關系曲線。綜合上述，仔細嚴謹地分析論證，所設計的越野車制動系統(tǒng)在保證制動性能達到要求，可以實現(xiàn)。通過合理選擇同步附著系數，計算制動器制動力分配曲線，把它們進行比較、分析、論證。通過這些工作，描述了地面附著條件的利用程度，說明了實際制動力分配的合理性與可行性。6.5 制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動時汽車的方向穩(wěn)定性，常用制動時汽車給定路徑行駛的能力來評價。若制動時發(fā)生跑偏、側滑或失去轉向能力。則汽車將偏離原來的路徑。6.6 制動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關重要的角色。近年來，隨著車輛技術的進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)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置。用工作時產生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達到車輛制動減速或直至停車的目的。伴隨著節(jié)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)了很多新的結構型式和功能形式，新型動力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動系統(tǒng)結構型式和功能形式發(fā)生相應的改變，例如電動汽車沒有內燃機，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構型式的變化密切相關的，制動系統(tǒng)的每個組成部分都發(fā)生了很大變化。供能裝置的發(fā)展供能裝置主要是指制動能源，制動能源有人力制動、伺服制動、動力制動或者上述任兩者的結合使用。人力制動是開始有制動系統(tǒng)時的制動能源，它有機械式制動、液壓式制動兩種形式。機械式制動主要用于駐車制動系統(tǒng)中，駐車制動系統(tǒng)中要求用機械鎖止方法保證汽車在原地停止不動，在任何情況下不至于滑動。液壓式制動是通過制動踏板推動制動主缸，進而使制動器進入工作狀態(tài)。伺服制動兼用人力和發(fā)動機作為制動能源，正常情況下制動能量由動力伺服系統(tǒng)供給。動力伺服系統(tǒng)失效時可由人力供給制動能量，這時伺服制動就變?yōu)槿肆χ苿印Ｋ欧苿涌捎脷鈮耗?、真空?負氣壓能)以及液壓能作為伺服能量。形成各種形式的助力器。動力制動系統(tǒng)的制動能源是發(fā)動機所驅動的油泵或者氣泵，人力僅作為控制來源。可分為氣壓制動、氣頂液制動、液壓制動。其中氣壓制動是發(fā)展最早的一種動力制動系統(tǒng)。它用空氣壓縮機提供氣壓，氣頂液制動是用氣壓推動液壓動作，產生制動作用。液壓制動是目前得到廣泛應用的一種制動系統(tǒng)。技術已經非常成熟。目前正在發(fā)展的電液復合制動以及電子制動中使用了電機作為制動能源，人力踩制動踏板作為控制來源?？刂蒲b置的發(fā)展最早的人力制動通過機械的連接產生制動動作。發(fā)展到人力控制制動，通過踩制動踏板啟動制動。再由傳力裝置把制動踏板力傳到真空助力器，經過真空助力器的助力擴大后，傳遞到制動主缸產生液壓力。然后通過油路把液壓力傳遞到每個輪缸，開始制動。隨著清潔能源汽車和電動汽車的研究應用，以及電子技術在汽車上面的廣泛應用。制動系統(tǒng)的控制裝置也出現(xiàn)了電子化的趨勢，其中電制動完全改變了制動系統(tǒng)的控制和管理。會使汽車制動系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化，它采用電子控制?？梢愿訙蚀_、更高效率地實現(xiàn)制動。傳動裝置的發(fā)展人力制動時代是采用機械式的傳動裝置，氣(液)壓制動是利用氣(液)壓力和連接管路把制動力傳遞到制動器。電子制動則是利用制動電機產生制動力直接作用到制動器，它的控制信號來自控制單元(ECU)，用信號線傳遞制動信號和制動力信息。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。鼓式制動器又有領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動器等結構型式。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?；瑒鱼Q式是目前使用廣泛的一種盤式制動器。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，而得到廣泛應用。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雜的手驅動機構，因而在后輪上的應用受到限制。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，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)展趨勢已經普遍應用的液壓制動現(xiàn)在已經是非常成熟的技術。隨著人們對制動性能要求的提高，防抱死制動系統(tǒng)、驅動防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動避撞技術等功能逐漸融人到制動系統(tǒng)當中，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)結構復雜化，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)要求結構更加簡潔，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。電子技術的應用是大勢所趨。從制動系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個組成部分的發(fā)展歷程來看.都不同程度地實現(xiàn)了電子化。人作為控制能源。啟動制動系統(tǒng)，發(fā)出制動企圖；制動能源來自儲存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動器和集中控制的電子控制單元(ECU)進行制動系統(tǒng)的整體控制，每個制動器有各自的控制單元。機械連接逐漸減少，制動踏板和制動器之間動力傳遞分離開來，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數據線傳遞信號，所以這種制動又叫做線控制動。這是自從ABS在汽車上得到廣泛應用以來制動系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。電液復合制動系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動向電子制動的一種有效的過渡方案。采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。這種制動系統(tǒng)既應用了傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)以保證足夠的制動效能和安全性，又利用再生制動電機回收制動能量和提供制動力矩。提高汽車的燃料經濟性，同時降低排放.減少污染。但是由于兩套制動系統(tǒng)同時存在.結構復雜、成本偏高。結構的復雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現(xiàn)故障的可能性，維護和保養(yǎng)難度增加。電制動的優(yōu)缺點和存在的問題電子制動首先應用到飛機上，目前處于向汽車領域應用的研究和改進階段。隨著技術進步。各種問題會逐步得到解決。電制動系統(tǒng)最終會取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)以及電液復合制動系統(tǒng)。電制動或者線控制動(BBW)是未來制動系統(tǒng)發(fā)展的方向。電制動器和電制動控制單元、制動力模擬器是其重要組成部分，反饋制動力給制動踏板產生制動感覺。對于大部分人來說，電制動系統(tǒng)是全新的制動系統(tǒng)，它為將來的智能化車輛提供了條件?；诂F(xiàn)在的技術條件，要全面應用電制動，還有很多問題需要面對：1)驅動能源問題采用電子制動需要較多的電能，一個盤式制動器峰值需要lkW的驅動能量，目前12V的車輛電力系統(tǒng)無法提供這么大的能量，未來的車輛動力系統(tǒng)需要采用高壓電，加大能源供應，以滿足各系統(tǒng)能量的需求，同時解決好高壓電的安全問題；2)沒計制動系統(tǒng)時必須要考慮的是制動系統(tǒng)的失效問題.電制動不存在主動的備用制動系統(tǒng)。不論是ECU、傳感器、還是制動器本身、線束失效，都能使制動系統(tǒng)保證制動的基本性能.除了ECU可以采用冗余設計外。實現(xiàn)電制動的一個關鍵技術是相同失效時的信息交流協(xié)議如TTP/C等的研究應用；3)實現(xiàn)和汽車底盤其他控制系統(tǒng)的集成.仍有待研究；4)采用電制動后整車質量有所減少，但是非簧載質量可能會有所增加。這是要注意的；5)制動器在持續(xù)制動或高強度制動過程會產生高溫，這對電機和傳動裝置的性能和散熱提出了高的要求。6)成本比原有液壓制動系統(tǒng)高。提高電制動系統(tǒng)的性價比是需要解決的問題。隨著技術的進步，上述的各種問題會逐步得到解決。戴姆勒-克萊斯勒汽車公司已經把一種電制動系統(tǒng)測控一體化制動系統(tǒng)安裝在奔馳乘用車上，它是一種功能強大的機電一體化的系統(tǒng)。在汽車運行中，系統(tǒng)感知制動踏板的動作。并把相關信息傳遞給控制單元。控制單元發(fā)出指令給執(zhí)行器進行各車輪的制動，它可以根據制動踏板的加速度來識別駕駛員