微型載貨汽車盤式制動器設計【含7張CAD圖紙和文檔全套】【LB3】

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SY-025-BY-1 畢業(yè)設計（論文）題目審定表 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 助理 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 微型載貨汽車盤式制動器設計 課題適用專業(yè) 車輛工程 課題類型 Z 課題簡介：（主要內容、意義、現(xiàn)有條件、預期成果及表現(xiàn)形式。） 主要內容：利用所選定的汽車軸距L，車輪滾動半徑r，汽車空、滿載時的總質量ma，軸荷分配G1及質心位置hg，質心距前、后軸距離L1等，對制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度、附著系數(shù)利用率、最大制動力矩與制動器因數(shù)等進行選擇及設計計算，完成微型載貨汽車盤式制動器結構的設計，并對主要零部件進行校核。 技術要求：在充分了解并掌握微型載貨汽車盤式制動器結構及工作原理的基礎上，設計出結構合理、經(jīng)濟實用、安全穩(wěn)定的盤式制動器。主要技術指標：制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度、附著系數(shù)利用率、最大制動力矩與制動器因數(shù)。 預期成果：完成基于CAD對微型載貨汽車盤式制動器設計。 表現(xiàn)形式：設計計算過程說明書及完整的設計圖紙與數(shù)據(jù)文件。 指導教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對學生能力培養(yǎng)及全面訓練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或實際價值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預計工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預計難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學指導委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日 注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產（社會）實際；Y.實驗室建設；Z.其它。 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 陳國軍 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程06-6 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 助理 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 微型載貨汽車盤式制動器設計 一、設計（論文）目的、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,可廣泛應用于飛機、鐵路、車輛和工程機械。對盤式制動器的早期研究側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,有關其基礎理論與應用方面的研究也在深入進行。 我們知道，高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動，制動器的摩擦將會產生大量的熱，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，制動器直接關乎生命。因此，制動器的設計是汽車的設計過程中非常重要的一環(huán)，確定制動器結構類型，設計制動器中傳動的主要零部件，對主要零部件進行校核，對優(yōu)化汽車制動性能和經(jīng)濟性能，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)脑O計能力及規(guī)范的設計程序具有重要意義。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 設計內容：利用所選定的汽車軸距L，車輪滾動半徑r，汽車空、滿載時的總質量ma，軸荷分配G1及質心位置hg，質心距前、后軸距離L1等，對制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度、附著系數(shù)利用率、最大制動力矩與制動器因數(shù)等進行選擇及設計計算，完成微型載貨汽車盤式制動器結構的設計，并對主要零部件進行校核。 技術要求：在充分了解并掌握微型載貨汽車盤式制動器結構及工作原理的基礎上，設計出結構合理、經(jīng)濟實用、安全穩(wěn)定的盤式制動器。主要技術指標：制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度、附著系數(shù)利用率、最大制動力矩與制動器因數(shù)。 要求：在充分了解并掌握機盤式制動器結構及工作原理的基礎上，依據(jù)題目設計出結構合理、經(jīng)濟實用、安全穩(wěn)定的盤式制動器。設計說明書要結構合理，書寫規(guī)范。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 1. 盤式制動器總裝配圖（A0一張）； 2. 盤式制動器的部件圖、零件圖（A2若干張）； 3. 撰寫設計說明書一份（1.5萬字以上）。 四、設計（論文）進度安排 1. 調研，收集資料，撰寫開題報告，進行開題答辯 第1～2周(3月1日-3月14日) 2. 微型載貨汽車盤式制動器的方案設計 第3～4 周(3月15日-3月28日) 3. 繪制盤式制動器草圖，完成設計就算，進行中期檢查 第5～8 周(3月29日-4月25日) 4. 繪制總裝配圖及零部件圖 第9～11 周(4月26日-5月16日) 5. 撰寫設計說明書并完善圖紙設計提交指導老師審核 第12周(5月17日-5月23日) 6. 畢業(yè)設計評閱教師評閱、本人修改，準備答辯 第13周(5月24日-5月30日) 7. 畢業(yè)設計預答辯 第14周(5月31日-6月6日) 8. 畢業(yè)設計修改 第15～16 周(6月7日-6月20日) 9. 畢業(yè)設計答辯 第17周(6月21日-6月27日) 五、主要參考資料 [1] 葛振亮,吳永根,袁春靜.汽車盤式制動器的研究進展[J].公路與汽運，2006.2. [2] 成林,張文明.礦用汽車鉗盤式制動器優(yōu)化設計[J]].礦業(yè)研究與開發(fā)，2008.2. [3] 鮑文良.汽車車輪制動器的改進設計[J].機械工程師，2004.4. [4] 張靜雙,鄧兆祥,楊善臣.汽車制動器三維參數(shù)化的設計技術分析[J].重慶大學學報，2003.5. [5] 劉惟信.汽車設計[M].北京.清華大學出版社.2001. [6] 唐金松.簡明機械設計手冊[M].上海科學技術出版社，2000. [7] 王望予.汽車設計[M].機械工業(yè)出版社，2004.8. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 陳國軍 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程06-6 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 助理 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 微型載貨汽車盤式制動器設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 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,可廣泛應用于飛機、鐵路、車輛和工程機械。對盤式制動器的早期研究側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,有關其基礎理論與應用方面的研究也在深入進行。 2、目的、依據(jù)和意義 高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動，制動器的摩擦將會產生大量的熱，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，制動器直接關乎生命。因此，制動器的設計是汽車的設計過程中非常重要的一環(huán)，確定制動器結構類型，設計制動器中傳動的主要零部件，對主要零部件進行校核，對優(yōu)化汽車制動性能和經(jīng)濟性能，培養(yǎng)我們嚴謹?shù)脑O計能力及規(guī)范的設計程序具有重要意義，使我們在機械加工工藝規(guī)程編制、編寫技術文件及查閱技術文獻等各個方面受到一次綜合性的訓練，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一步的提高。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、設計內容：利用所選定的汽車軸距L，車輪滾動半徑r，汽車空、滿載時的總質量ma，軸荷分配G1及質心位置hg，質心距前、后軸距離L1等，對制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度、附著系數(shù)利用率、最大制動力矩與制動器因數(shù)等進行選擇及設計計算，完成微型載貨汽車盤式制動器結構的設計，并對主要零部件進行校核。 技術要求：在充分了解并掌握微型載貨汽車盤式制動器結構及工作原理的基礎上，設計出結構合理、經(jīng)濟實用、安全穩(wěn)定的盤式制動器。主要技術指標：制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度、附著系數(shù)利用率、最大制動力矩與制動器因數(shù)。 要求：在充分了解并掌握機盤式制動器結構及工作原理的基礎上，依據(jù)題目設計出結構合理、經(jīng)濟實用、安全穩(wěn)定的盤式制動器。設計說明書要結構合理，書寫規(guī)范。 2、擬解決的主要問題 （1）總體方案設計、二維結構設計及校核設計； （2）AutoCAD完成盤式制動器零件圖； 三、技術路線（研究方法） 調研、收集資料及總體方案論證 ↓ 盤式制動器的類型 ↓ 主要參數(shù)計算及校核 ↓ 繪制草圖 ↓ 是否合理 ↓ 使用AutoCAD繪制圖紙 四、進度安排 1. 調研，收集資料，撰寫開題報告，進行開題答辯 第1～2周(3月1日-3月14日) 2. 微型載貨汽車盤式制動器的方案設計 第3～4 周(3月15日-3月28日) 3. 繪制盤式制動器草圖，完成設計就算，進行中期檢查 第5～8 周(3月29日-4月25日) 4. 繪制總裝配圖及零部件圖 第9～11 周(4月26日-5月16日) 5. 撰寫設計說明書并完善圖紙設計提交指導老師審核 第12周(5月17日-5月23日) 6. 畢業(yè)設計評閱教師評閱、本人修改，準備答辯 第13周(5月24日-5月30日) 7. 畢業(yè)設計預答辯 第14周(5月31日-6月6日) 8. 畢業(yè)設計修改 第15～16 周(6月7日-6月20日) 9. 畢業(yè)設計答辯 第17周(6月21日-6月27日) 五、參考文獻 [1] 葛振亮,吳永根,袁春靜.汽車盤式制動器的研究進展[J].公路與汽運，2006.2. [2] 成林,張文明.礦用汽車鉗盤式制動器優(yōu)化設計[J]].礦業(yè)研究與開發(fā)，2008.2. [3] 鮑文良.汽車車輪制動器的改進設計[J].機械工程師，2004.4. [4] 張靜雙,鄧兆祥,楊善臣.汽車制動器三維參數(shù)化的設計技術分析[J].重慶大學學報，2003.5. [5] 劉惟信.汽車設計[M].北京.清華大學出版社.2001. [6] 唐金松.簡明機械設計手冊[M].上海科學技術出版社，2000. [7] 王望予.汽車設計[M].機械工業(yè)出版社，2004.8. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 地點 土木樓209 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2010年4月20日 迄今已進行 8 周剩余 8 周 學生姓名 陳國軍 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B06- 6班 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 助理 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 微型貨車盤式制動器設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內容 待完成主要內容 1. 收集資料，撰寫開題報告。 2. 根據(jù)微型貨車盤式制動器的特點，進行方案設計。 3. 對剎車盤、制動鉗、液壓油路各部分零件進行了設計計算。 4. 對零部件進行了校核。 5. 繪制微型貨車盤式制動器草圖和各零部件草圖。 1. 繪制總裝配圖、部件圖和各零件圖。 2. 完善設計并提交老師審核。 3. 撰寫設計說明書。 存在問題及努力方向 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-6 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 陳國軍 系部 汽車與交通 工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程 車輛06-6 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 助理 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 微型載貨汽車盤式制動器設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　 　 　 　 　 　　 指導教師簽字： 年 月 日 SY-025-BY-7 畢業(yè)設計評閱人評分表 學生 姓名 陳國軍 專業(yè) 班級 車輛工程 車輛06-6 指導教 師姓名 孫遠濤 職稱 助理實驗師 題目 微型載貨汽車盤式制動器設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 25 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　　 　 　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 評閱人簽字 ： 年 月 日 SY-025-BY-8 畢業(yè)設計答辯評分表 學生 姓名 陳國軍 專業(yè) 班級 車輛工程06-6 指導 教師 孫遠濤 職 稱 助理實驗師 題目 微型載貨汽車盤式制動器設計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結合程度 10 2 設計（實驗）能力、對實驗結果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設計說明書撰寫水平、圖紙質量，設計的規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設計自述情況 20 7 畢業(yè)設計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 　 　 　 　 　 　 　 　 　 答辯組長簽字： 年 月 日 SY-025-BY-9 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 陳國軍 性別 男 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 車輛06-6 設計（論文）題目 微型載貨汽車盤式制動器設計 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 助理 實驗師 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 注：1、指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內容的評價。 SY-025-BY-10 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 微型載貨汽車盤式制動器設計 類別 畢業(yè)設計 學生姓名 陳國軍 系、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院 車輛工程 車輛06-6 指導教師 孫遠濤 職 稱 助理實驗師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 盤式制動器具有重量輕、磨損小、維修方便等優(yōu)點，在汽車新技術領域已被廣為關注。歐美等發(fā)達國家和地區(qū)在商用車及掛車上已率先采用了盤式制動器。根據(jù)制動力的作用不同，盤式制動器分為雙活塞和單活塞兩種結構形式，由于單活塞盤式制動器具有結構緊湊、自重輕和高穩(wěn)定性等優(yōu)勢，因而更適于在各種重型卡車、客車及掛車上配置。威伯科公司研發(fā)的單活塞盤式制動器，已廣泛使用到MAN、VOLVO、IVECO等著名公司生產的重型車輛中，并主要在歐、美洲及亞太地區(qū)實現(xiàn)140多萬套的銷量。新型單活塞盤式制動器從傳統(tǒng)的雙活塞盤式制動器結構中的脫穎而出，必將會成為汽車盤式制動領域的新寵。 汽車制動系統(tǒng)技術是由鼓式制動系統(tǒng)向盤式制動系統(tǒng)發(fā)展，主要原因是由于盤式制動器與鼓式制動器比較有以下優(yōu)點：1、熱穩(wěn)定性好；2、水穩(wěn)定行好；3、制動力矩與汽車運動方向無關；4、易于構成雙回路制動系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性；5、尺寸小，質量小，靜熱良好；6、更換襯塊簡單容易；7、襯塊與制動盤之間的間隙??；8、易于實現(xiàn)間隙自動調整。 但是，目前在中高級轎車上前后輪都已經(jīng)采用盤式制動器。不過，時下我們開的大部分轎車（如夏利、富康、捷達等）。采用還不完全是盤式制動器，而是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，車身前傾，因此對前輪制動的要求比較大。一般來說，前輪用盤式就夠用了，但是我們知道高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動。制動器的摩擦將會產生大量的熱使制動器溫度急劇上升。這些熱如果不能很好散出，就會大大影響制動性能，出現(xiàn)所謂的制動效能衰退現(xiàn)象。制動器直接關乎生命，僅從這一點上，就應該改進正在使用前盤后鼓混合制動器的汽車。 關鍵詞：汽車主動安全；制動系統(tǒng)；盤式制動器；鼓式制動器；制動效能 ABSTRACT Disc brake with a light weight, wear small, easy maintenance, etc. In the car in the field of new technologies has been widespread concern。Europe and the United States and other developed countries and regions in the commercial vehicle and the trailer has been at the forefront of disc brake。According to the braking force of a different role，Two-piston disc brake and is divided into two single-piston structure，As the single-piston disc brakes with a compact，Light weight and high stability, and other advantages，And therefore more suitable for a variety of heavy-duty trucks、Bus and trailer on the configuration。Wei Boke of research and development of single-piston disc brake，Has been widely used to MAN, VOLVO, IVECO, and other well-known companies in the production of heavy vehicles，And mainly in Europe, the Americas and the Asia-Pacific region to achieve more than 140 million units sold，New single-piston disc brake from the traditional two-piston disc brake in the structure stand out, the car is bound to become a new favorite in the field of disc brake. Automotive braking systems technology by drum braking system to the development of disc braking system，The main reason is due to brake disc and drum brake has the following advantages compared with：1.、Thermal stability ；2 、water stability of the merciful ；3、brake torque direction of the movement has nothing to do with the car；4、constitutes a two-circuit braking system has high reliability and security；5、small size, the quality of small；6、blocks lining the replacement of simple and easy；7、disc brake lining block with the small gap between the；8、easy to achieve automatic gap adjustment. But，At present, Qian Houlun in the high-class cars have been used on the disc brake. However, today we have opened most of the car (such as Xiali, Fukang, Jetta, etc.). Is not fully used disc brake. Is not fully used disc brakes, but brake Qianpanhougu mixed, largely because of cost considerations, At the same time, because the car is in the emergency brake, the car forward, the front-wheel brake on the requirements of companies in this sector. In general, front-wheel disc with enough spent ，But we know that a high-speed cars, due to the frequent use of braking. The brake friction will have a lot of heat so that the brake temperature rises rapidly. If they can not shed heat, it will greatly affect the braking performance Will greatly affect the braking performance，The braking performance of the so-called recession.Brake directly related to lifeFrom this point, it should improve Qianpanhougu are using hybrid car brakes. Keyword：Disc Brake;Brake pads; Disc brakes；Drum brakes；Braking efficiency III 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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,可廣泛應用于飛機、鐵路、車輛和工程機械。對盤式制動器的早期研究側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,有關其基礎理論與應用方面的研究也在深入進行。 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，制動器直接關乎生命。因此，制動器的設計是汽車的設計過程中非常重要的一環(huán)，確定制動器結構類型，設計制動器中傳動的主要零部件，對主要零部件進行校核，對優(yōu)化汽車制動性能和經(jīng)濟性能，培養(yǎng)我們嚴謹?shù)脑O計能力及規(guī)范的設計程序具有重要意義，使我們在機械加工工藝規(guī)程編制、編寫技術文件及查閱技術文獻等各個方面受到一次綜合性的訓練，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一步的提高。 1.2 制動系統(tǒng)國內外現(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、制動系工作可靠的汽車，才能從份發(fā)揮其動力性能。 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。 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?shù)姆€(wěn)定車速。構常采用雙回路或多回路機構，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。駐車制動裝置應采用機械式驅動機構而不是用液壓或氣壓驅動，以免其產生故障。 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，則可以用機械力源（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。 輔助制動裝置用在山區(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荷。通常，在總質量不大于5t可客車上和總質量不大于12t的載貨汽車上裝備這種輔助制動-減速裝置。 汽車制動系應滿足如下要求。 (1)應能適應有關標準和法規(guī)的規(guī)定。各項性能指標除應滿足規(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[1]。 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、調節(jié)制動所需能量以及各個部件，產生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制動效果的部件； (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。 現(xiàn)代的制動系統(tǒng)還包括制動力調節(jié)裝置和報警裝置，壓力保護裝置等輔助裝置。 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(jīng)普遍應用的液壓制動現(xiàn)在已經(jīng)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。 隨著我國汽車工業(yè)技術的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術的進入，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，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%—80%，所以前輪制動力要比后輪大。生產廠家為了節(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：氣壓盤式制動器產品技術先進性明顯，可靠性總體良好，具有創(chuàng)新性和技術標準的集成性。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)，因進口產品價格太高，主要用于高端產品。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)應用型新技術，氣壓盤式制動器已經(jīng)屬于成熟產品，目前具有廣泛應用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國內重卡行業(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用，也為今后開發(fā)重汽高速卡車提供了經(jīng)驗和技術儲備。與此同時陜西重汽、北汽福田、一汽解放、東風公司、江淮汽車等國內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[1]。 1.3 制動系統(tǒng)指標 車輛在行駛過程中要頻繁進行制動操作，由于制動性能的好壞直接關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計制造和使用部門的重要任務。當車輛制動時，由于車輛受到與行駛方向相反的外力，所以才導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)的分析和設計，因此制動過程受力情況分析是車輛試驗和設計的基礎,由于這一過程較為復雜,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行分析和評價[2]： (1)制動效能:即制動距離與制動減速度； (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)的研究主要通過路試或臺架進行，由于在汽車道路試驗中車輪扭矩不易測量，因此，多數(shù)有關傳動系!制動系的試驗均通過間接測量來進行汽車在道路上行駛,其車輪與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)具體指標如下[3]： (1)具有良好的制動效能； (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 主要設計內容 制定出制動系統(tǒng)的結構方案，液壓驅動系統(tǒng)參數(shù)計算，確定制動系統(tǒng)和制動器主要的參數(shù)設計、參數(shù)計算，并依據(jù)制動器主要零件的結構設計要求得出主要零部件的尺寸，利用計算機輔助設計繪制裝配圖，布置圖和零件圖。最終進行制動力分配，對設計出的制動系統(tǒng)的各項指標進行評價分析。 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械摩擦式，即利用旋轉元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產生的制動力矩使汽車減速或停車。一般摩擦式制動器按其旋轉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張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結構型式。內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表面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產生摩擦力矩，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，其旋轉摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內圓弧面作為一對摩擦表面，產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張型鼓式結構[3]。 鼓式制動器按蹄的類型分為： (1) 領從蹄式制動器 領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與倒車時的制動性能不變，且結構簡單，造價較低，也便于附裝駐車制動機構，故這種結構仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。 (2) 雙領蹄式制動器 雙領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。這種結構常用于中級轎車的前輪制動器，這是因為這類汽車前進制動時，前軸的動軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時則相反。 (3)雙向雙領蹄式制動器 當制動鼓正向和反向旋轉時，兩制動助均為領蹄的制動器則稱為雙向雙領蹄式制動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領蹄式制動器在汽車前進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制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，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急制動時也不會產生高溫，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構不同，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，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉的制動鉗中。制動襯塊與制動盤接觸面很小，在盤上的中心角一般在30℃-50℃，故這種盤式制動器又稱為點盤式制動器。 全盤式制動器中摩擦副的旋轉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構不同，分為以下幾種: 1. 固定鉗式 制動鉗固定不動，制動盤兩側均有液壓缸。制動時僅兩側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 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側置有液壓缸，外側的制動塊固裝在鉗體上。制動時活塞在液壓作用下使活動制動塊壓靠到制動盤， 而反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，直到兩制動塊受力相等為止。 (2)擺動鉗式 它也是單側液壓缸結構，制動鉗體與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與制動盤垂直的平面內擺動。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，因而必須用跨越制動盤的內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，增加了在汽車上的布置難度；另一方面增加了受熱機會，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，或是采用盤鼓結合后輪制動器。輔助制動鉗結構比較簡單、摩擦襯塊面積小。盤鼓結合式制動器中，鼓式制動器直徑尺寸較小，常采用雙向增力式制動器。與輔助制動鉗式比較，它能產生可靠的駐車制動力矩。 浮動鉗式制動器的優(yōu)點有：僅在盤的內側有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能更進一步靠近輪轂；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??；成本低；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計采用滑動鉗式盤式制動器。 圖2.1 盤式制動器工作原理 2.2 制動驅動機構的結構形式選擇 根據(jù)制動力原的不同，制動驅動機構可分為簡單制動、動力制動以及伺服制動三大類型。而力的傳遞方式又有機械式、液壓式、氣壓式和氣壓—液壓式的區(qū)別。 2.2.1簡單制動系 簡單制動系即人力制動系，是靠司機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、又有機械式和液壓式兩種。 機械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結構簡單，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(可達10 MPa—12MPa)，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。另外，液壓管路在過度受熱時會形成氣泡而影響傳輸，即產生所謂“氣阻”，使制動效能降低甚至失效；而當氣溫過低時(-25℃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，不能適應現(xiàn)代汽車提高操縱輕便性的要求，故當前僅多用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車上已極少采用[4]。 2.2.2動力制動系 動力制動系是以發(fā)動機動力形成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，此處的踏板力較小且可有適當?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動力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動驅動系統(tǒng)的連接裝置結構簡單、連接和斷開均很方便，因此被廣泛用于總質量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車、越野汽車和客車上。但氣壓制動系必須采用空氣壓縮機、儲氣筒、制動閥等裝置，使其結構復雜、笨重、輪廓尺寸大、造價高；管路中氣壓的產生和撤除均較慢，作用滯后時間較長(0.3s—0.9s)，因此，當制動閥到制動氣室和儲氣罐的距離較遠時，有必要加設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動制動蹄，使非簧載質量增大；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)主缸的驅動力源的一種制動驅動機構。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，其結構復雜、質量大、造價高，故主要用于重型汽車上，一部分總質量為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、制動反應快、制動能力強、受氣阻影響較小、易于采用制動力調節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動力轉向、液壓懸架、舉升機構及其他輔助設備共用液壓泵和儲油罐等優(yōu)點。但其結構復雜、精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應用，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。 2.2.3 伺服制動系 伺服制動系是在人力液壓制動系的基礎上加設一套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、貨汽車上得到了廣泛的應用。 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(負氣壓能)、氣壓能和液壓能。所以選擇液壓伺服制系統(tǒng)[5]。 2.3 液壓分路系統(tǒng)形式的選擇 為了提高制動驅動機構的工作可靠性，保證行車安全，制動驅動機構至少應有兩套獨立的系統(tǒng)，即應是雙回路系統(tǒng)，也就是說應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。 (a)Ⅱ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，可與傳統(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彎制動能力。對于前輪驅動的轎車，當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，由于后橋負荷小于前軸，則過大的踏板力會使后輪抱死而導致汽車甩尾。 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)，即前軸的一側車輪制動器與后橋的對側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(shù)和同步附著系數(shù)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。因此，采用這種分路力案的汽車，其主銷偏移距應取負值(至20mm)，這樣，不平衡的制動力使車輪反向轉動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。 2.3.3 其他類型回路 左、右前輪制動器的半數(shù)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(shù)輪缸構成另一回路，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，即半個軸與一輪對另半個軸與另一輪的瑚式，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、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％左占。HL型單用回路，即一軸半時剩余制動力較大，但此時與LL型一樣，在緊急制動時后輪極易先抱死[6]。 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缸。如圖2.2所示，該主缸相當于兩個單腔制動主缸串聯(lián)在一起而構成。儲液罐中的制動液經(jīng)每一腔的進油螺栓和各自旁通孔、補償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內產生的油壓，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[7]。 圖2.2 制動主缸工作原理圖 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，管路中的制動液在壓力作用下推開回油閥流回主缸，于是解除制動。 若與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)街鞲赘左w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，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 本章主要對制動器的形式，即盤式和鼓式進行對比分析，分析了盤式和鼓式制動器的優(yōu)缺點和主要的應用方向。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，分析它們的結構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Ⅱ型回路、X型回路、KI型回路、LL型回路 、HH型回路進行分析，最終選擇了X型液壓回路。 第3章 盤式制動器設計 3.1 制動系統(tǒng)主要參數(shù) 主要技術參數(shù) 整車質量：空載：1550kg 滿載：2000kg 質心位置：a=1.35m b=1.25m 質心高度：空載：hg=0.95m 滿載：hg=0.85m 軸 距：L=2.6m 輪 距: L=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)：=0.6同步附著系數(shù)的分析： (1)當＜時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉向能力； (2)當＞時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； (3)當＝時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉向能力。 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，即，為制動強度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動時，達到前輪或后輪即將抱死的制動強度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用[8]。 根據(jù)相關資料查出轎車0.6，故取=0.6。 3.2 制動器計算 1、確定前后軸制動力矩分配系數(shù) 據(jù)公式： (3.1） 得： 2、制動器制動力矩的確定 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： (3.2） 式中：Φ——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； ——后軸最大制動力矩N/mm； G——汽車滿載質量N； L——汽車軸距m。 其中q===0.66 故后軸==1.57Nmm 后輪的制動力矩為=0.785Nmm 前軸= 2T==0.67/(1-0.67)1.57=3.2Nmm 前輪的制動力矩為3.2/2=1.6Nmm 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量和工作時的溫升。為使質量不致太大，制動盤厚度應取小些；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。 5、摩擦襯塊內半徑與外半徑 摩擦襯塊的外半徑R2與內半徑R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內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量在1.6kg/～3.5 kg/內選取。 表2.1為一些國產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/cm 云雀 GHK7060 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和設計需要，零件所選的尺寸。 表2.2設計零件所選尺寸 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 76cm 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)。器實質是制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于比較不同結構型式的制動效能。制動器因數(shù)可定義為在制動盤的作用半徑上所產生的摩擦力與輸入力之比，即 BF=2f (3.3） 式中：f—摩擦系數(shù)，取0.5。 得BF=2×0.5=1 3.4 制動器主要零部件的結構設計 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。而一般不帶通風槽的轎車制動盤，其厚度約在l0mm—13mm之間。本次設計采用的材料為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 制動摩擦材料應只有角而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應有好的耐磨性，低的吸水(油、制動液)率，低的壓縮率、低的熱傳導率(要求摩擦襯塊么300℃的加熱板上：作用30min后，背板的溫度不越過190℃)和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購性能和耐沖擊性能；制動時應不產生噪聲、不產生不良氣味，應盡量采用污染小印對人體人害的庫擦材料。 當前，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、調整摩擦性能的填充刑(出無機粉粒及橡膠、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。本次設計采用的是模壓材料。 3.5 本章小結 本章主要對盤式制動器的參數(shù)進行計算。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 液壓制動驅動機構的設計 4.1 前輪盤式制動器液壓驅動機構 根據(jù)公式 (4.1） 式中：p——考慮到制動力調節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp～12Mp.取p=10Mp 查Santana2000轎車使用與維護手冊得 P=19625N 得=50mm 根據(jù)GB7524-87標準規(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 根據(jù)公式 (4.2） 式中：——一個輪缸活塞的直徑mm； n ——輪缸活塞的數(shù)目； δ——一個輪缸完全制動時的行程mm。 (4.3） 取δ=2mm 式中：——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 根據(jù)公式 (4.4） 式中：m——輪缸的數(shù)目。 V=2V+2V=22826+23925=13502mm 4.2 制動主缸與工作容積設計計算 (4.5） 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 根據(jù)公式： (4.6） 一般S=(0.8-1.2)d 取S= d 得===26.65mm 根據(jù)GB7524-87標準規(guī)定的尺寸中選取,因此主缸直徑為28mm。 ==28mm 4.3 制動踏板力與踏板行程 1、制動踏板力 (4.7） 式中：——制動主缸活塞直徑mm； P——制動管路的液壓Pa； ——制動踏板機構傳動比；取=4 ——制動踏板機構及制動主缸的機械效率，可取=0.85～0.95。 取=0.9。 根據(jù)上式得：=1710N500N-700N 所以需要加裝真空助力器。 (4.8） 式中：——真空助力比，取4。 =1710/4=427.5N<500N-700N 所以符合要求 2、制動踏板工作行程 (4.9） 式中：——主缸推桿與活塞的間隙，一般取1.5～2mm；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所經(jīng)過的行程。 根據(jù)上式得：=128mm＜150mm 符合設計要求[11]。 4.4 本章小結 本章對液壓制動驅動機構進行了計算。通過計算去定了制動器液壓驅動機構尺寸，又計算了制動主缸的工作容積，后計算了制動踏板力與踏板行程。 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動機構兩部分組成。 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、制動效能以及恒定性 1、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； (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[12]。 2、制動效能 制動效能是指在良好路面上，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。制動效能是制動性能中最基本的評價指標。制動距離越小，制動減速度越大，汽車的制動效能就越好。 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。 5.2制動時汽車的方向穩(wěn)定性、制動力分配曲線分析 1、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。 制動過程中汽車維持直線行駛，或按預定彎道行駛的能力稱為方向穩(wěn)定性。影響方向穩(wěn)定性的包括制動跑偏、后軸側滑或前輪失去轉向能力三種情況。制動時發(fā)生跑偏、側滑或失去轉向能力時，汽車將偏離給定的行駛路徑。因此，常用制動時汽車按給定路徑行駛的能力來評價汽車制動時的方向穩(wěn)定性，對制動距離和制動減速度兩指標測試時都要求了其試驗通道的寬度[13]。 方向穩(wěn)定性是從制動跑偏、側滑以及失去轉向能力等方面考驗。 制動跑偏的原因有兩個： (1)汽車左右車輪，特別是轉向軸左右車輪制動器制動力不相等； (2)制動時懸架導向桿系與轉向系拉桿在運動學上的不協(xié)調(互相干涉）。 前者是由于制動調整誤差造成的，是非系統(tǒng)的。而后者是屬于系統(tǒng)性誤差。 側滑是指汽車制動時某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動的現(xiàn)象。最危險的情況是在高速制動時后軸發(fā)生側滑。防止后軸發(fā)生側滑應使前后軸同時抱死或前軸先抱死后軸始終不抱死。 理論上分析如下，真正的評價是靠實驗的。 2、制動器制動力分配曲線分析 對于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)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。 根據(jù)所給參數(shù)及制動力分配系數(shù)，應用MATLAB編制出制動力分配曲線如下： 當I線與β線相交時，前、后輪同時抱死。 當I線在β線下方時，前輪先抱死。 當I線在β線上方時，后輪先抱死 通過該圖可以看出相關參數(shù)和制動力分配系數(shù)的合理性[14]。 圖 5.1 制動力分配曲線 5.3制動減速度，制動距離 1、制動減速度 制動系的作用效果，可以用最大制動減速度及最小制動距離來評價。 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= （5.1） 式中M總：汽車前、后輪制動力矩的總合。 M總= M+ M=785+1600=2385N·m （5.2） 式中：r——滾動半徑 r=370mm Ga——汽車總重 Ga=2000kg 代入數(shù)據(jù)得=(785+1600)/0.377×2000=6.16m/s 轎車制動減速度應在5.8-7m/s,所以符合要求。 2、制動距離 在勻減速度制動時，制動距離S為 S=1/3.6(t+ t/2）Va+ Va/254 （5.3） 式中：t——消除蹄與制動鼓間隙時間，取0.1s t——制動力增長過程所需時間取0.2s 故S=1/3.6(0.1+ 0.2/2）30+ 30/254×0.7=7.2m 轎車的最大制動距離為：S=0.1V+V/150 V取30km/小時。 S=0.1+30/150=9m S< S=9m 所以符合要求。 5.4摩擦襯襯塊的磨損特性計算 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(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素[15]。 汽車的制動過程，是將其機械能(動能、勢能）的一部分轉變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務。此時由于在短時間內制動摩擦產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荷。能量負荷愈大，則摩擦襯片(襯塊)的磨損亦愈嚴重。 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： （5.4） 式中：——汽車回轉質量換算系數(shù)，緊急制動時，； ——汽車總質量Kg； ，——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、后制動器襯片的摩擦面積mm； =7600mm,質量在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 W/mm2 轎車盤式制動器的比能量耗散率應不大于6.0 W/mm2，故符合要求。 ==0.7 W/mm2 轎車鼓式制動器的比能量耗散率應不大于1.8 W/mm2，故符合要求[16]。 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： （5.5） 式中：——汽車總質量Kg; ——車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積， ==752cm； —— []——許用比滑磨功，轎車取1000J/～1500J/。 L =1497J/≤1000J/～1500J/ 故符合要求。 5.5本章小結 本章主要對所設計的制動器進行制動性能、制動效能、制動恒定性、制動穩(wěn)定性、制動減速度、制動距離等方面進行評定。又對摩擦襯塊的磨損特性進行計算，校核是否符合設計要求。 結 論 隨著我國汽車工業(yè)技術的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術的進入，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)揮了很大的作用。 本設計主要是以松花江微型汽車的參數(shù)為依據(jù)對微型載貨汽車制動系統(tǒng)的結構和形式進行分析后，對制動系統(tǒng)的前制動器，制動管路布置，制動主缸進行了設計及計算，并繪制出了前制動器裝配圖、制動主缸示意圖、制動管路布置圖，繪制出實際汽車制動力分配曲線。 為了提高汽車的安全性和舒適性，設計的制動器經(jīng)過理論和實際分析采用了前盤式制動器；串聯(lián)雙腔的液壓主缸；采用X型雙管路制動系統(tǒng)。其他相關評價指標也完全符合。最后設計的汽車制動系統(tǒng)基本達到了預期的目標。 預計未來幾年，隨著我國公路交通條件的改善，高等級公路的發(fā)展，新法則要求的實施，車輛性能的不斷提高，盤式制動器作為新型的能提高汽車主動安全性的產品將會得到快速的推廣和應用，有著廣闊市場前景。現(xiàn)在汽車盤式制動器的研究和開發(fā)應注重的問題主要是：提高制動器的制動效能、防止塵污和銹蝕、減輕重量、簡化結構、降低成本、向電子報警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展，以及實用性更強與壽命更長等。 參考文獻 [1]劉偉迪.制動系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 [J].汽車發(fā)展：2001,(3),13-14. 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Warrendale ,PA，USA：Society of Autmotuve Engineers．Inc. ,1996.  致 謝 為期三個月的畢業(yè)設計生活結束了,回頭看看自己在這幾個月內的身影,回頭看看自己走過的路,有辛酸也有甘甜,總的來說收獲不少。 本次設計的課題是：微型貨車盤式制動器制動系統(tǒng)設計，這對我們來說完全是一個新的課題，免不了有時感到很茫然。通過到工廠里去看實物，通過孫遠濤老師的講解，加上自己看書，終于把設計的思路搞清楚了。對于具體的細節(jié)問題，涉及到一些經(jīng)驗方面的問題，指導老師總是不厭其煩的講解，直到我聽懂為止，我被孫遠濤老師的這種敬業(yè)精神深深感動。 通過這次畢業(yè)設計，使我將三年半來學到的知識進行了一次大總結，一次大檢查，特別是機械設計、工程制圖、機械原理等基礎知識，進行了一次徹底的復習。以前只是應付考試，現(xiàn)在要自己設計一個產品出來，才感覺到自己學的知識是遠遠不夠的。有句話叫做：活到老，學到老。說得一點沒錯！處處有我的恩師，處處有我要學習的知識！ 在設計過程中，孫遠濤老師時刻關注我們設計進度，及時幫我們克服所遇到的困難。在老師的教導下使我們知道了不管是在以后的工作還是學習中，都要保持治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，這點是我終生難忘的，并將永遠激勵我奮發(fā)向上。值此畢業(yè)設計完成之際，謹向我的指導老師表示衷心的感