捷達轎車盤式制動器的設(shè)計【含CAD圖紙和說明書】
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摘 要
汽車制動系統(tǒng)是汽車各個系統(tǒng)中最為重要的。如果制動系統(tǒng)失靈，那么結(jié)果將會是毀滅性的。制動器實際上是一個能量轉(zhuǎn)化裝置，這種轉(zhuǎn)化實際上是把汽車的動能轉(zhuǎn)換為汽車的熱能揮發(fā)出去，當(dāng)制動器制動時，驅(qū)動程序來命令十倍于以往的力來使汽車停止下來。制動系統(tǒng)可以發(fā)揮上千磅的壓力來分配給四個制動器。
盤式制動器又稱為碟式制動器，這種制動器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡單、調(diào)整方便，特別是高負(fù)載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。有些盤式制動器的制動盤上還開了許多小孔，加速通風(fēng)散熱，提高制動效率。由制動器設(shè)計的一般原則，綜合考慮制動效能、制動效能穩(wěn)定性、制動間隙調(diào)整簡便性、制動器的尺寸和質(zhì)量及噪聲等諸多因素設(shè)計本產(chǎn)品。在設(shè)計中涉及到同步系數(shù)的選取、制動器效能因素的選取、制動力矩的計算，以及制動器主要元件選取，最后對設(shè)計的制動器進行校核計算。
關(guān)鍵詞：制動系統(tǒng)，盤式制動器,同步系數(shù)
Abstract
The braking system is the most important system in car. If the brakes fail, the result can be disastrous. brakes are actually energy conversion devices, which convert the kinetic energy of the vehicle into thermal energy .when stepping on the brakes, the drivers commands a stopping force ten times as powerful as the force that puts the car in motion. the braking system can exert thousands of pounds of pressure on each of the four brakes.
The disc brake is called the small dish type brake, this kind of brake radiates quickly, the weight light, the structure simple, the adjustment is convenient, specially when high load the performance is good, applies the brake the effect to be stable, moreover did not fear the spate attack, under the winter and the bad state of roads the driving, the disc type applies the brake compared to the drum type to apply the brake to stop easily in the short time the vehicle. On some disc brake disc has also opened many eyelets, accelerates to ventilate the radiation, enhances the brake efficiency. The principle of the design to the brake system. Synthesize the consideration of the effect to the brake system, the stability of the effect to the brake system, the simple and convenient of the brake cleft adjusting, the size and quantity of the brake system, the same of the brake system and so on to design the product. In this design, adhere to synchronously the coefficient selects by examinations, affect factor selects of the brake system. The calculation of the brake moment, and the selects of the important parts of the brake system , check the whole design at last.
Keywords：brake system , disc brake,Synchronous coefficient
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1盤式制動器的介紹與特點 1
1.2國內(nèi)汽車盤式制動器應(yīng)用情況 2
第2章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則 4
2.1 汽車盤式制動器 4
2.2 捷達轎車盤式制動器的結(jié)構(gòu)與工作原理 5
2.3 制動器設(shè)計的一般原則 7
2.3.1制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇 8
2.3.2制動管路的選擇 8
本章小結(jié) 10
第3章 制動器設(shè)計 11
3.1盤式制動器主要元件 11
3.1.1制動盤 11
3.1.2制動鉗 12
3.1.3制動塊 13
3.1.4摩擦材料 13
3.1.5制動器間隙 13
3.2同步附著系數(shù)的選取 14
3.3制動器效能因數(shù) 16
3.4制動器受力分析與力矩計算 16
3.4.1制動受力分析 16
3.4.2制動力矩的計算 17
3.5摩擦襯塊的摩擦特性 18
3.6制動器液壓驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 20
本章小結(jié) 21
第4章 校核與技術(shù)要求 22
4.1制動器的熱容量和溫升的核算 22
4.2制動器的調(diào)試 23
4.2.1制動盤的技術(shù)要求 23
4.2.2制動鉗技術(shù)總成要求 23
4.2.3前輪輪轂總成技術(shù)要求 24
4.3總成裝配拆卸與檢查的技術(shù)要求 25
本章小結(jié) 26
結(jié) 論 27
致 謝 28
參考文獻 29
附錄1 譯文 30
附錄2 英文參考資料 31
目 錄
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
第2章 方案選擇 3
2.1 方案選擇 3
2.2 單元電路的設(shè)計 5
2.2.1 解碼電路 5
本章小結(jié) 10
結(jié) 論 21
致 謝 22
參考文獻 23
附錄1 譯文 24
附錄2 英文參考資料 27
-33-
第1章 緒論
1.1盤式制動器的介紹與特點
現(xiàn)在，盤式制動器在汽車上已經(jīng)越來越多地被采用，特別是在轎車上已被廣泛采用。盤式制動器在液力助力下制動力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動表現(xiàn)，其制動效能遠高于鼓式制動器，而且空氣直接通過盤式制動盤，故盤式制動器的散熱性很好。但是盤式制動器結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器來說比較復(fù)雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價高于鼓式制動器。
汽車制動系可分為行車、駐車、應(yīng)急、輔助內(nèi)部分裝置。任何制動裝置都具有供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器四個部分組成。較為完善的制動系還具有制動力調(diào)節(jié)裝置，以及報警裝置、壓力保持裝置。
盤式制動器多用于汽車的前輪，有不少車輛四個車輪都用盤式制動器。制動盤裝在輪級上、與車輪及輪胎一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)駕駛員進行制動時，主缸的液體壓力傳遞到盤式制動器。該壓力推動摩擦襯片靠到制動盤上，阻止制動盤轉(zhuǎn)動。
現(xiàn)在，盤式制動器在汽車上已經(jīng)越來越多地被采用，特別是在轎車上已被廣泛采用，在很多中高級轎車上，前后輪都已經(jīng)采用盤式制動器。盤式制動器在液力助力下制動力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動表現(xiàn)，其制動效能遠高于鼓式制動器，而且空氣直接通過盤式制動盤，故盤式制動器的散熱性很好。但是盤式制動器結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器來說比較復(fù)雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價高于鼓式制動器。
按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)，盤式制動器可分為鉗盤式和全盤式。
固定鉗盤式在汽車上用的最早（50年代就開始使用），優(yōu)點是：除活塞和制動塊外無滑動件，這易保證鉗的剛度，易實現(xiàn)從鼓式到盤式的改進，也能適用分路系統(tǒng)的要求。
近年來，由于汽車性能要求的提高，固定鉗盤式的缺點，暴露較明顯，因而導(dǎo)致浮動鉗（特別是滑動鉗）的迅速發(fā)展。首先，固定鉗至少要有兩個油缸分置于制動盤兩側(cè)，所以須有橫跨的內(nèi)部油道或外部油道來連通，這就使制動器的徑向和軸向尺寸加大，布置也較難；而浮動鉗的外側(cè)無油缸，可將制動器進一步移進輪轂；其次，在嚴(yán)酷的使用條件下，固定鉗容易使制動液溫度過高而汽化，浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會。所以制動溫度可以比固定鉗低30-50℃，又采用浮動鉗可將活塞和油缸等精密件減去一半，造價大為降低。
1.2國內(nèi)汽車盤式制動器應(yīng)用情況
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，國外先進技術(shù)的進入，汽車上采應(yīng)用盤式制動器配置才逐步在我國形成規(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，滿足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。
1）在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟與實用的角度出發(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，同時也是因為汽車在緊急制動時，軸荷前移，對前輪制動性能的要求比較高，這類前制動器主要以液壓盤式制動器為主流，采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動力源，后制動器以液壓式雙泵雙作用缸制動蹄匹配。目前大部分轎車(中檔類如夏利、吉利、神龍富康、捷 達)、微型車（長安之星、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順）、高端輕卡（東風(fēng)小霸王、江鈴、瑞風(fēng)、南京依維柯）、SUV及皮卡（湖南長豐、江鈴皮卡）等采用前盤后鼓式混合制動器。2004年我國共產(chǎn)此類車計110萬輛以上。但隨著高速公路等級的提高，乘車檔次的上升，特別上國家安全法規(guī)的強制實施，前后輪都用盤式制動器是趨勢。
2）在大型客車方面：氣壓盤式制動器產(chǎn)品技術(shù)先進性明顯，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。歐美國家自上世紀(jì)90年代初開始將盤式制動器用于大型公交車。至2000年，盤式制動器（前后制動均為盤式）已經(jīng)成為歐美國家城市公交車的標(biāo)準(zhǔn)配置。我國從1997年開始在大客車和載重車上推廣盤式制動器及 ABS防抱死系統(tǒng)，因進口產(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Ⅱ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。生產(chǎn)廠家主要有：宇通公司2004年產(chǎn)20000多輛客車，其中使用盤式制動器的客車已占一半多；宇通公司自制底盤部份是由二汽在EQ153前后橋基礎(chǔ)升級更改的，每年有10000多套。二汽東風(fēng)車橋用EQ153前后橋改型匹配氣壓盤式制動器的前后橋總成約占6000套以上，是宇通公司最大的氣壓盤式制動器橋供應(yīng)商。宇通公司每年需在一汽采客車底盤3000多臺，一汽客底2004年供了2000多臺，其中帶盤式制動器占一半以上。如一汽客底采用4E前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置氣壓盤式制動器前橋、11噸420后橋裝在6100（10米）豪華客車上； 7噸盤式前橋與13噸435后橋配裝在6120（12米）豪華客車上等，都是宇通公司市場前景較好，利潤附加值很高的車型。江蘇金龍客車的7-9米高Ⅱ型客車客車采用湖橋供帶盤式制動器的車橋2004年在5500臺左右。廈門金龍客車10-12米高Ⅱ型客車以上客車、丹東黃海客車10-12米高Ⅱ型客車、安徽凱斯鮑爾等等國內(nèi)知名的大型廠家均已在批量生產(chǎn)帶盤式制動器的高檔客車。
3）重型汽車方面：作為重型汽車行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)，氣壓盤式制動器的已經(jīng)屬成熟產(chǎn)品，目前具有廣泛應(yīng)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應(yīng)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。與此同時陜西重汽、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型試試驗及技術(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。
綜合以上各項，參照所給參數(shù)以現(xiàn)代汽車上實際采用的型式，確定設(shè)計的浮動鉗盤式制動器在市場是有很大的開發(fā)前景的。
第2章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則
2.1 汽車盤式制動器
按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)，盤式制動器可分為鉗盤式和全盤式。
固定鉗盤式在汽車上用的最早（50年代就開始使用），優(yōu)點是：除活塞和制動塊外無滑動件，這易保證鉗的剛度，易實現(xiàn)從鼓式到盤式的改進，也能適用分路系統(tǒng)的要求。
近年來，由于汽車性能要求的提高，固定鉗盤式的缺點，暴露較明顯，因而導(dǎo)致浮動鉗（特別是滑動鉗）的迅速發(fā)展。首先，固定鉗至少要有兩個油缸分置于制動盤兩側(cè)，所以須有橫跨的內(nèi)部油道或外部油道來連通，這就使制動器的徑向和軸向尺寸加大，布置也較難；而浮動鉗的外側(cè)無油缸，可將制動器進一步移進輪轂；其次，在嚴(yán)酷的使用條件下，固定鉗容易使制動液溫度過高而汽化，浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會。所以制動溫度可以比固定鉗低30-50度，又采用浮動鉗可將活塞和油缸等精密件減去一半，造價大為降低。
綜合以上各項，參照所給參數(shù)以現(xiàn)代汽車上實際采用的型式，確定本設(shè)計的前輪制動器為浮動鉗盤式制動器。
2.2 捷達轎車盤式制動器的結(jié)構(gòu)與工作原理
捷達轎車盤式制動器采用單缸浮動鉗式結(jié)構(gòu)，制動器由制動盤、制動鉗、車輪軸承及制動摩擦罩盤組成（如圖2.1所示）。
圖2.1 捷達前輪盤式制動器
1—車輪螺栓 2—制動盤 3—擋塵盤螺栓 4—擋塵盤 5—轉(zhuǎn)向節(jié)
6—彈簧片 7—制動襯塊 8—制動鉗殼體 9—套筒（下） 10—襯套（下）
11—隔離襯套（下）12—隔離襯套（上） 13—緊固螺栓（下）
14—緊固螺栓（上） 15—襯套（上） 16—套筒（上）
圖2.2 捷達前輪盤式制動器
1—支架 2—制動鉗殼體 3—活塞防塵罩 4—活塞密封圈 5—螺栓
6—導(dǎo)套 7—導(dǎo)向銷防塵罩 8—活塞 9—止動彈簧 10—放氣螺栓
11—外側(cè)摩擦塊12—內(nèi)側(cè)摩擦塊 13—制動盤
浮鉗盤式制動鉗的工作原理：如圖2.2所示，制動鉗殼體2用螺栓5與支架1相連接，螺栓5兼作導(dǎo)向銷。支架1固定在前懸架焊接總成(亦稱車輪軸承殼體)的法蘭板上，殼體2可沿導(dǎo)向銷與支架作軸向相對移動。支架固定在車軸上，摩擦塊11和12布置在制動盤13的兩側(cè)。制動分泵8設(shè)在制動鉗內(nèi)。制動時，制動鉗內(nèi)油缸活塞8在液壓力作用下推動內(nèi)摩擦塊12，壓靠到制動盤內(nèi)側(cè)表面后，作用于分泵底部的液壓力使制動鉗殼體在導(dǎo)向銷上移動，推動外摩擦塊11壓向制動盤的外側(cè)表面。內(nèi)、外摩擦塊在液壓作用下，將制動盤的兩側(cè)面緊緊夾住。由于制動盤是緊固在前輪轂上的，因此實現(xiàn)了前輪的制動。
前制動器的制動間隙是自動調(diào)節(jié)的。它是利用分泵活塞密封圈4的彈性變形來實現(xiàn)的。制動時，橡膠密封圈變形，制動一結(jié)束，密封圈恢復(fù)原狀，活塞在彈性作用下回到原位。在制動盤和內(nèi)、外摩擦塊磨損后引起制動間隙變大，超過活塞8的設(shè)定行程時，活塞在制動液壓力作用下克服密封圈的摩擦阻力繼續(xù)向前移，直到完全制動為止?；钊兔芊馊χg的相對位移補償了過量的間隙，制動間隙一般單邊為0.05-0.15mm。內(nèi)、外摩擦塊的材料采用以石棉為主、混合樹脂并與樹脂結(jié)合的材料與鋼板牢牢粘在一起制成的。
2.3 制動器設(shè)計的一般原則
1 制動器效能，指在良好路面上，汽車以一定初速度制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。在評比不同結(jié)構(gòu)形式的制動器效能時，常用一種稱為制動效能因數(shù)的無因次指標(biāo)。制動效能因數(shù)的定義為：在制動鼓和制動盤的作用半徑上所得到的摩擦利于輸入力之比。
2 制動器效能恒定性，即汽車高速行使或下長坡連續(xù)制動時汽車制動效能保持的程度。如前所述，影響摩擦因數(shù)的因素包括摩擦副材料、摩擦副表面溫度和水濕程度。因為制動過程是及時把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉(zhuǎn)化為熱能，所以制動器溫度升高后能否保持在冷狀態(tài)時的制動效能，已成為設(shè)計汽車制動器時要考慮的一個重要問題。由于領(lǐng)蹄的效能因數(shù)大于從蹄，穩(wěn)定性卻比從蹄差，因此各種鼓式制動器的效能因數(shù)取決于兩蹄的效能因數(shù)，故就整個鼓式制動器而言，也在不同程度上存在著效能本身與其穩(wěn)定性的矛盾。而盤式制動器的制動效能最為穩(wěn)定。
要求制動器的熱穩(wěn)定性好，除選擇其效能因數(shù)對摩擦系數(shù)敏感性較低的制動器類型外，還要求摩擦材料有較好的抗熱衰退性和恢復(fù)性，并且應(yīng)使制動鼓（制動盤）有足夠的熱容量和散熱能力。
3 制動器間隙調(diào)整，是汽車保養(yǎng)作業(yè)較為頻繁的項目之一。故選擇調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置必須保證調(diào)整操作方便。最好采用間隙自動裝置。
4 制動器的尺寸和質(zhì)量。隨著現(xiàn)代汽車車速的日益提高，處于汽車行駛穩(wěn)定性的考慮，輪胎尺寸往往選擇較小。這樣，為了保證所要求的制動力矩而確定的制動鼓（制動盤）直徑就可能過大而難以在輪轂內(nèi)安裝。因而應(yīng)選擇尺寸小而效能高的制動器形式。對于高速轎車，為提高制動時的穩(wěn)定性，在前懸架（獨立懸架）設(shè)計中，一般采用較小的主銷偏移距。為此，前制動器位置有時不得不外移到更靠近輪轂，導(dǎo)致其布置困難。車輪制動器為非簧載質(zhì)量，故應(yīng)盡可能減輕其質(zhì)量，以改善行駛平順性。
5 噪音的減輕。制動噪音的現(xiàn)象很復(fù)雜。大致來說，冬冬噪音分為低頻好高頻良種。在低頻噪音中，常遇到的是制動時停車的喀擦聲，這主要是由制動鼓或者制動鉗的共振造成的。高頻噪聲一般可通過制動蹄或制動盤共振產(chǎn)生。或者是由于摩擦襯片或襯塊彈性震動造成的。
影響的噪聲的主要因素是摩擦材料的摩擦特性，即動摩擦系數(shù)對摩擦速度的變化關(guān)系。動摩擦系數(shù)隨速度的增高而減低的程度愈大，愈易激發(fā)震動而產(chǎn)生噪聲。此外，制動器輸入壓力越大，噪聲也越大，而壓力高大一定程度以后則不再有噪聲。制動溫度對噪聲也有影響。在制動器的設(shè)計中采取某種措施，可以在相當(dāng)?shù)某潭壬舷撤N噪聲，特別是低頻噪聲。對高頻的建交省的消除，目前還比較困難。應(yīng)當(dāng)注意，為消除噪聲而采取的某種措施，有可能產(chǎn)生制動力矩的下降和踏板行程損失等副作用。
2.3.1制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇
液壓式驅(qū)動機構(gòu)：
優(yōu)點：
a.制動時可以得到必要安全性，因為液壓系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)壓力相等，左右輪制動同時進行；
b.易保證制動力正確分配到前、后輪，因為前、后輪分泵可以做出不同直徑；
c.車振或懸架變形不發(fā)生自行制動；
d.不須潤滑和時常調(diào)整；
缺點：
a當(dāng)管路一處泄漏，則系統(tǒng)失效；
b低溫油液變濃，高溫則汽化；
c不可長時間制動。
但綜合來看，油壓制動還是可取的，且得到了廣泛的應(yīng)用。
2.3.2制動管路的選擇
出于取安全上的考慮，汽車制動應(yīng)至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路。汽車的雙回路制動系統(tǒng)有以下常見的五種分路型式：
1 一軸對一軸（Ⅱ）型，（圖a），前軸制動器與后橋制動器各用一個回路；
2 交叉（X）型，前軸的一側(cè)車輪制動器與后橋的對側(cè)車輪制動器同屬一個回路；
3 一軸半對半軸（HI）型（圖c），每側(cè)前制動器的半數(shù)輪缸和全部后制動器輪缸屬于一個回路，其余的前輪缸則屬于另一個回路；
4 半軸一輪對半軸一輪（LL）型（圖d），兩個回路分別對兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器作用；
5 雙半軸對雙半軸（HH）型（圖e），每個回路均只對每個前后制動器的半數(shù)輪缸起作用。
圖2.3 不同的雙管路系統(tǒng)布置
其中Ⅱ型的管路布置最為簡單，成本較低，目前在各種汽車特別是在貨車上用的最廣泛。但這種型式后制動回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎能力。
X型的結(jié)構(gòu)也很簡單。直行制動時任何一回路失效，剩余總制動力都能保持正常值的50％。但一旦某一管路損壞則造成制動力不對稱，使汽車喪生穩(wěn)定性。因此該方案適用于主銷偏移距為負(fù)值的汽車上，以改善汽車穩(wěn)定性。
HI、HH、LL型的結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，本次設(shè)計不予考慮。X型的布置方案可適于本次設(shè)計。
本章小結(jié)
本章主要介紹：汽車盤式制動器分類，捷達轎車浮動鉗盤式制動器的結(jié)構(gòu)與工作原理。敘述了制動器設(shè)計的一般原則以及驅(qū)動機構(gòu)的選擇、制動管路的選擇。通過查閱資料、書籍使我更深的了解了盤式制動器的結(jié)構(gòu)也工作原理，掌握了基本的設(shè)計方向。
第3章 制動器設(shè)計
捷達型轎車設(shè)計參數(shù)：
空車質(zhì)量：1030kg
滿載質(zhì)量：1470kg
軸距：2475mm
質(zhì)心距前軸距離：1114mm
質(zhì)心距后軸距離：1361mm
質(zhì)心高度：495mm
3.1盤式制動器主要元件
3.1.1制動盤
制動盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，鉗盤式制動器用禮帽形結(jié)構(gòu)，其圓柱部分長度取決與布置尺寸為了改善冷卻，有的鉗盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度較大，由于此次設(shè)計的捷達車型屬于質(zhì)量一般的轎車，所以設(shè)計時選擇實心制動盤式設(shè)計方案。
制動盤直徑直徑一般為輪轂直徑的70%-79%，捷達輪轂初取320mm
則制動盤直徑初選D=256mm
制動盤內(nèi)徑選取d=157mm
捷達所選制動盤厚度初選為h=14mm （多選10—20 mm之間）
3.1.2制動鉗
制動鉗由可鍛鑄鐵KT H370—12或球墨鑄鐵QT400—18制造，制動鉗體應(yīng)有高的強度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的活塞的開口端部切成階梯狀，形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊设T鋁合金或鋼制造。為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進行鍍鉻處理。當(dāng)制動鉗體由鋁合金制造時，減少傳給制動液的熱量成為必須解決的問題。為此，應(yīng)減小活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。
圖3.1 捷達轎車前輪制動器
1-橡膠襯套 2-螺栓 3-導(dǎo)向鋼套 4-塑料套 5-制動鉗支架
6-彈簧片 7-內(nèi)外摩擦襯片 8-活塞防塵罩 9-油封
10-前制動輪缸活塞 11-制動鉗體 12-制動盤
3.1.3制動塊
制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接壓嵌在一起?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達極限時的警報裝置，以便及時更換摩擦襯片。
初選摩擦片厚度為10mm
3.1.4摩擦材料
制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動時不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。捷達選取以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑，調(diào)整摩擦性能的填充物（由無機粉末及橡膠，聚合樹脂等配成為石磨）等混合而成。
各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達0.7。設(shè)計計算制動器時一般取0.3～0.35。選用摩擦材料時應(yīng)注意，一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。
初選時摩擦系數(shù)選擇為f=0.3
3.1.5制動器間隙
為保證制動盤能自由轉(zhuǎn)動。一般，盤式制動器的為0.1～0.3mm
初選制動器間隙為0.2mm
3.2同步附著系數(shù)的選取
理想的前后制動器分配曲線（I線）如下：
圖3.2某載貨汽車的Ⅰ線與β線
通過對汽車的受力分析可知，制動時前后輪同時抱死，對附著條件的利用，制動時汽車的方向穩(wěn)定性等均有利，此時的前后輪制動器制動力和的關(guān)系曲線，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(shù)的路面上，前后輪同時抱死的條件是：前后輪制動器制動力之和等于附著力；并且前后輪制動器制動力分別等于各自的附著力，即：
(3-1)
(3-2)
(3-3)
式中： ——重力
——前、后制動力
——地面對前、后輪法向反作用力
將：
代入
得：
(3-4)
簡化得： (3-5)
式中： ——軸距
——汽車質(zhì)心距前軸距離
——汽車質(zhì)心距后軸距離
——附著系數(shù)
現(xiàn)在不少汽車的前后制動器制動力之比為一固定值，常用前制動力與總制動力之比來表明分配比例，稱為制動器動力分配系數(shù)，用β表示，即：
(3-6)
式中：——汽車制動器總制動力
所以
若用為一直線通過坐標(biāo)原點，且其斜率為：
這條直線稱為實際前后制動器制動力分配曲線，簡稱β線。
因為所設(shè)計捷達為輕型轎車的盤式制動器的，而現(xiàn)代轎車的行使?fàn)顩r較好，特別是高級公路的高速要求，同步附著系數(shù)可選大些（），在此，選取，則：
所以由 (3-7)
(3-8)
與 ， (3-9)
由(3-7，8，9)得
I線上任一點代表在該附著系數(shù)的路面上前后制動器，制動時應(yīng)有的數(shù)值，圖中β線與I線（滿載）交與B點，此時同步附著系數(shù)=0.7。它由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，是反映汽車制動性能的一個參數(shù)。在同步附著系數(shù)的路面上制動上制動時才能使前后車輪同時抱死。
3.3制動器效能因數(shù)
制動器在單位輸入壓力或力的作用下，所輸出的力或力矩稱為制動器效能因數(shù)（BEF）來表示，它器而言，其效能因數(shù)為k=2f.
F——制動襯塊實際上是增益系數(shù)。有如前節(jié)的分析所知：
對鉗盤式制動與盤之間的摩擦系數(shù)
在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，取f=0.3可使得結(jié)果接近實際。
k=0.6
3.4制動器受力分析與力矩計算
3.4.1制動受力分析
對后輪接地點取力矩得：
(3-10)
式中:——地面對前輪的法向反作用力
——汽車重力
——汽車質(zhì)心距前軸距離
——汽車質(zhì)量
——汽車質(zhì)心高度
——汽車減速度
同理， 對前輪有 (3-11)
可以寫出前后輪上力矩平衡式為:
認(rèn)為
——前后輪制動器對車輪作用的制動力矩。并且：
在輪緣克服制動器摩擦力矩所需要的力稱為制動器制動力，用表示，有：
由此可知，制動器制動力由制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，即取決于制動器的型式，結(jié)構(gòu)尺寸，制動器，摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪半徑，并且與制動踏板力，即制動系的液壓或空氣成正比。
制動過程中地面制動力，制動器制動力附著力的關(guān)系。
汽車的地面制動力首先取決于制動器制動力，但同時又受到地面附著條件的限制，所以只有汽車具有足夠的制動器動力，同時地面又能提供高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力。
最大地面制動力：
3.4.2制動力矩的計算
盤式制動器的計算用如圖3.3所示，假定襯塊的摩擦表面全部與制動盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動器制動力矩為：
(3-12)
式中：N——單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力
R——作用半徑
f——摩擦系數(shù) 取f=0.3
圖3.3 盤式制動器的計算用圖
對于常見的具有扇面摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔皇呛艽螅等于平均半徑，。其中為摩擦襯片表面的內(nèi)半徑和外半徑。
（一般外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1.5）
初選外徑略小于制動盤直徑（256 mm），即初選摩擦片外徑=127mm，摩擦片內(nèi)徑初選=105 mm，=1.211.5 合格
而
所以
圖3.4 鉗盤式制動器的作用半徑計算用圖
3.5摩擦襯塊的摩擦特性
影響磨損的的最重要的因素時摩擦表面的溫度和摩擦力。
制動器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評價指標(biāo)。比能量耗散又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量。
雙軸汽車的單個前輪制動器的比能量耗散率為
(3-13)
(3-14)
式中：——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；
——汽車總質(zhì)量；
——汽車制動初速度與終速度。計算時轎車取V=100km/h(27.8m/s)
——制動減速度，計算時取=0.6g；
——制動時間
——前制動襯片的摩擦面積；（初選在1.6-3.5kg/cm2 初選=2）
——制動分配系數(shù)。
由
則 cm2
計算出的面積為摩擦片最小面積，初選摩擦面積為36cm2
摩擦襯片角度計算由公式：
求得 X=52°
在緊急制動到時，并可近似地認(rèn)為，則有
(3.15)
由
秒
合適
轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0W／mm2。比能量耗散率過高，不僅會加速制動襯片(襯塊)的磨損，而且可能引起制動鼓或盤的龜裂。
3.6制動器液壓驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算
制動輪缸對制動蹄或制動塊的作用力P與輪缸直徑及制動輪缸中的液壓之間有如下關(guān)系式：
(3.16)
式中：——考慮制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或管路液壓，。
制動管路液壓在制動時一般不超過812，對盤式制動器可更高。壓力越高則輪缸直徑就越小，但對管路尤其是制動軟管及管接頭提出了更高的要求，對軟管的耐壓性、強度以及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。
輪缸直徑應(yīng)該應(yīng)在GB7524—87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：
14.5,16,17.5,19,20.5,22,24,26,28,30,32,35,38,42,46,50,56。
所以油壓=10MPa,d=56mm。
踏板力：
式中：操縱機構(gòu)傳動比，取,取
制動主缸直徑mm，
總管路中油壓p＝10MPa
真空助力器的增力倍數(shù) ，取k＝5。
效率η＝0.850.95，取η＝0.88
則 ：
可見踏板力符合法律要求不超過（500700范圍）。符合法律的要求。而且操縱較為輕便。
制動踏板工作行程 ：
式中：——操縱機構(gòu)傳動比取47；
——主缸活塞行程： ;mm
主缸推桿與活塞間隙： mm；
主缸活塞空行程： mm；
則：
法規(guī)要求不大于150200mm，故符合法規(guī)。
本章小結(jié)
本章主要設(shè)計了盤式制動器的主要原件：1制動鉗、2制動盤、3制動塊4摩擦材料、5制動間隙。計算了同步附著系數(shù)的選取、制動效能因數(shù)的選取。對制動器的受力分析與計算、摩擦襯塊的摩擦特性分析計算。通過對盤式制動器的主要原件的設(shè)計計算，使我掌握了設(shè)計制動器的主要原件計算過程以及分析方法。
第4章 校核與技術(shù)要求
4.1制動器的熱容量和溫升的核算
應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件：
(4-1)
式中:——制動盤的總質(zhì)量；初選=14kg
——與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；初選=25kg
——制動盤材料的比熱容，對鑄鐵=482J／(kg·K)，對鋁合金
=880J／(kg·K)；=482J／(kg·K)
——與制動盤相連的受熱金屬件的比熱容；=482J／(kg·K)
——制動鼓(盤)的溫升(一次由=30km／h到完全停車的強烈制動，初選=14℃ 溫升不應(yīng)超過15℃)；
J
L——滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動過程迅速，可以認(rèn)為制動生成的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按前、后軸制動力的分配比率分配給前、后制動器，即
(4-2)
(4-3)
式中:——滿載汽車總質(zhì)量；=1470kg
——汽車制動時的初速度，可取m/s；
——汽車制動器制動力分配系數(shù)，=0.73
J
而263172214620符合要求,所以制動器的熱容量與升溫符合要求。
4.2制動器的調(diào)試
4.2.1制動盤的技術(shù)要求
1、制動塊接觸面上須清潔干燥，在裝配、運輸過程中不得粘有油污。
2、制動盤裝上整車后，上緊輻板螺栓后，上緊力矩70～80N·m。制動盤 兩摩擦表面的擺動量不大于0.10。
3、制動盤材料：HT250 GB9439-88。
4.2.2制動鉗技術(shù)總成要求
1、裝配前，零部件應(yīng)洗凈吹干，橡膠件應(yīng)使用對其不產(chǎn)生腐蝕作用的清洗劑，嚴(yán)禁使用礦物油，裝配中缸體內(nèi)不得混入雜物。
2、裝配活塞、密封圈前，在鉗體內(nèi)孔及活塞上涂以規(guī)定的制動液，以防止損傷工作面。裝配活塞防塵罩前，在其內(nèi)側(cè)雙環(huán)狀處涂以適量的7502號硅脂（ZBE40002-86）。活塞密封圈用橡膠潤滑脂，在70oC溫度下浸漬12小時，裝配時全部涂上橡膠潤滑脂GZ85011。裝配活塞時，必須注意活塞密封圈不允許強行裝入，應(yīng)用手將活塞緩緩?fù)迫脬Q體缸孔內(nèi)。
3、裝配軸銷與支架及軸銷套時，配合面應(yīng)涂橡膠潤滑脂GZ85011，軸銷套內(nèi)部及密封處亦應(yīng)涂橡膠潤滑脂GZ85011。
4、性能要求:制動鉗總成應(yīng)符合GB/T592-1999<<轎車制動鉗總成性能要求及臺架試驗方法>>的規(guī)定。
5、制動鉗進油口螺紋規(guī)格為M10×1-6h。
6、制動鉗總成及制動盤裝配后，在制動鉗總成中建立10MPa的夜壓，然后解除壓力，旋轉(zhuǎn)制動盤5圈。用厚薄規(guī)檢驗兩制動蹄片與制動盤的間隙，間隙的和應(yīng)在:0.10mm～0.25mm之間。同時檢查制動盤拖滯扭矩≤5N·m。
7、同臺車左/右制動鉗總成中應(yīng)裝配同一生產(chǎn)廠家的制動襯片。
8、制動鉗總成中制動襯片應(yīng)符合GB5763-1998《汽車用制動器襯片》的規(guī)定。
4.2.3前輪輪轂總成技術(shù)要求
1、前輪輪轂材料；40Cr。
2、前輪輪轂軸承試驗條件：F1=2955N（恒定），F(xiàn)2=591N（交變）作用下疲勞耐久試驗相當(dāng)于10萬公里疲勞耐久試驗后，軸承不能有燒傷、卡滯、損壞等異?，F(xiàn)象。軸承在試驗過程中溫升不超過232oC。
3、輪轂軸承油封耐久性試驗：泥水應(yīng)符合JISZ8901 8級混合比5%，向油封噴泥水1小時，轉(zhuǎn)速300r/min，停止噴泥水1小時，轉(zhuǎn)速1000r/min，溫度：室溫。試驗100小時后不應(yīng)有泥水通過油封進入軸承。
4、軸向游隙：0.01mm～0.025mm。軸承內(nèi)預(yù)先填充適量油脂。油脂性能應(yīng)滿足輪轂軸承試驗條件的要求。
5、輻板螺栓應(yīng)壓入到位，壓入后在150N·m扭矩作用下不能轉(zhuǎn)動。
6、輻板螺栓材料：35CrMo，機械性能等級：9.8級。100%磁力探傷無裂紋，探后退慈處理。
4.3總成裝配拆卸與檢查的技術(shù)要求
制動器總成的裝配程序簡圖：
輪轂
制動盤
螺栓
制動盤組件
前盤制動
器總成
轉(zhuǎn)向節(jié)
螺釘
制動鉗部件
防塵罩
導(dǎo)向螺釘
放氣塞
防塵膠套
摩擦襯塊
固定鉗
浮動鉗部件
防 塵 罩
浮動鉗
密 封 環(huán)
活 塞
浮動鉗組件
襯套
拆卸的步驟：
拆卸體的一般步驟：
1 從總泵中吸取約占一半的制動液，以免推出活塞時，制動液溢出；
2 擰動支架緊固螺栓，取下整個鉗體（浮動鉗體，固定鉗體）總成；
3 從固定支架上，滑動并取下摩擦襯塊；
4 滑動浮動鉗，使其從導(dǎo)軌上脫出；
5 檢查沿活塞周圍的部位是否有液體流出及防塵罩是否完好。根據(jù)需要修理鉗體，或更換防塵罩；
6 徹底清洗各配合表面；
更換襯片的一般步驟：
1 通過浮動鉗體背部的開口可觀察襯片的磨損狀況，（當(dāng)襯塊磨損指示燈提示司機時）如襯塊厚度僅剩5mm左右時，應(yīng)及時將襯塊更換；
2 拆襯塊的步驟與1中（1）—（2）相同；
3 裝入新的襯塊后，按相反的順序裝回總成中；
4 注意襯塊的吊鉤必須涂些潤滑油，以便裝到支架滑軌時，運動順當(dāng)。
當(dāng)重新裝配時，應(yīng)將新的制動液充入并注滿到總泵油池規(guī)定高度。這時管路中可能有氣泡，可稍稍擰動板氣螺釘，觸動制動踏板，將氣體放出。
清洗和檢查。
1 清洗和檢查活塞的刮傷，凹坑、腐蝕和鍍層的麻點，根據(jù)需要更換活塞，不得使用磨合刮擦的方法清洗活塞；
2 從鉗體通道吹入壓縮空氣，檢查鉗孔的刮傷、凹坑和腐蝕，用氧化粉末清洗活塞孔，然后用變性酒精清洗，并用壓縮空氣吹干；
3 檢查各處防塵罩、密封環(huán)、襯套、倒銷表面有無破損，擦傷；
4 檢查放氣螺塞（特別是錐面）有無銹蝕；
5 測量制動盤的厚度，如發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重，或表面出現(xiàn)熱裂紋，應(yīng)更換；
6 若更換制動盤，應(yīng)在裝上輪轂后且安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)之后，再校驗其端面全跳動值及不平衡度；
7 活塞清洗后不應(yīng)涂潤滑油，應(yīng)涂制動液再裝入活塞孔，導(dǎo)銷檢查后，涂潤滑油再裝入襯套中；
8 整個總成裝配完后，摩擦襯塊與制動盤間隙為0.2mm。
本章小結(jié)
本章主要是對制動器的熱容量的溫升的校核與計算。說明了制動器的調(diào)試以及安裝拆卸的要求。
結(jié) 論
本次設(shè)計的捷達前盤式制動器，由于盤式制動器它的熱熱穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性好，所以在當(dāng)前與不久的將來將會有很好的發(fā)展與應(yīng)用，比起現(xiàn)在比較廣泛使用的鼓式制動器，盤式制動器不論是在制動距離還是在制動穩(wěn)定性方面都有很大的優(yōu)勢，從而大大的提高的汽車的安全性，降低了事故的幾率。
在本次設(shè)計中借鑒參考了一些國外的先進的盤式制動器的設(shè)計理念。由于能力有限和時間的倉促設(shè)計中存在一些不足和需要改進的地方。
此次設(shè)計的盤式制動器還有待解決的問題：
第一：機械機構(gòu)設(shè)計的不夠緊湊，制動器穩(wěn)定性稍差。
第二：由于條件有限設(shè)計時對捷達前盤制動器沒有進行更為細(xì)致的了解。
第三：盤式制動器成本問題有待實際考證。
本次設(shè)計主要設(shè)計了制動盤、制動鉗、摩擦襯塊等制動器的主要元件。掌握了制動器的設(shè)計方法，設(shè)計思路。更加深入的了解了制動系的結(jié)構(gòu)。學(xué)會了制動力和制動力矩的分析及計算。
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