基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計(jì)

1、開題報(bào)告學(xué)生姓名專業(yè)班級指導(dǎo)教師姓名職稱工作單位課題來源教師自擬課題課題性質(zhì)應(yīng)用設(shè)計(jì)課題名稱基于sol idworks的汽車盤式制動器的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的 科學(xué)依據(jù)(科學(xué)意 義和應(yīng)用前 景，國內(nèi)外研 究概況，目前 技術(shù)現(xiàn)狀、水 平和發(fā)展趨勢 等)一.科學(xué)意義和應(yīng)用前景隨著工業(yè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的生存環(huán)境與 生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化。消費(fèi)者對產(chǎn)品的個(gè)性化和多樣化提出了更 高的要求，導(dǎo)致多批量小訂單的生產(chǎn)模式逐漸增多，制造業(yè)為了提高門 己在行業(yè)內(nèi)的競爭力必須縮短產(chǎn)品的生命周期。根據(jù)市場對工業(yè)制動器 產(chǎn)品個(gè)性化、多元化的需求，1：業(yè)制動器產(chǎn)品的制造模式正朝著以降低 產(chǎn)品成本、快速響應(yīng)客

2、戶的需求方向發(fā)展。藝設(shè)計(jì)是.業(yè)制動器制造 過程中最重要的環(huán)節(jié)，工藝設(shè)計(jì)的信息化程度也因此成為決定汽車企業(yè) n身的競爭力和市場地位關(guān)鍵性因素。以汽干盤式制動器為研究對象， 開發(fā)能夠滿足其實(shí)際工藝設(shè)計(jì)的參數(shù)化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。國內(nèi)外研究概況(1)我國二十世紀(jì)末開始了盤式制動器技術(shù)的研究1：作，相對戶國夕卜 有些滯后。在國家重大項(xiàng)目的支持下，機(jī)械制造技術(shù)迅猛發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了 從無到有質(zhì)的飛躍。二.技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)機(jī)械制造技術(shù)相對比較成熟，應(yīng)用比較廣泛，但車用盤式制動 器技術(shù)才剛剛起步。三.水平和發(fā)展趨勢目前市場上的盤式制動器系統(tǒng)大多都是國外的專利發(fā)明，昂貴的造 價(jià)很難完全滿足企業(yè)加工制造業(yè)的實(shí)際需求。盡管不同的

3、企業(yè)對盤式 制動器的功能要求存在很大的差別，但在相同的行業(yè)中產(chǎn)品在工藝設(shè) 計(jì)方法和管理方法上存在較大的相似性，三維CAD的推廣和廣泛應(yīng)用對 傳統(tǒng)的I：藝設(shè)計(jì)方式和1：藝資源及加工制造產(chǎn)生了極大的影響，基于三 維CAD的機(jī)械加1:工藝設(shè)計(jì)、匚具裝卡設(shè)計(jì)成為工業(yè)信息化新的需求， 因此急切需求開發(fā)基于solidworks的相關(guān)設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果(具體設(shè)計(jì)內(nèi)容 和重點(diǎn)解決的技 術(shù)問題、預(yù)期成 果和提供的形 式)擬采取設(shè)計(jì)方 法和技術(shù)支持 (設(shè)計(jì)方案、技 術(shù)要求、實(shí)臉方 法和步驟、可能 遇到的問題和解 決辦法等)首先應(yīng)用三維軟件設(shè)計(jì)某給定的汽車盤式制動器，然后對制動器模型 的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行

4、優(yōu)化選型，繪制優(yōu)化選型的二維圖，并進(jìn)行尺寸標(biāo)注二.預(yù)期成果(1)能夠熟練運(yùn)用二維和三維軟件解決實(shí)際工作中的問題(2)制動器的三維圖和二維圖(3)撰寫發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠豁?xiàng)(4)設(shè)計(jì)說明書1、通過實(shí)習(xí)調(diào)查收集資料2、利用網(wǎng)絡(luò)資源等，行閱相關(guān)參考文獻(xiàn) 3、利用solidworks三維設(shè)計(jì)軟件4、理論分析與實(shí)際數(shù)據(jù)相結(jié)合，在學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物參考5、積極聽取指導(dǎo)老師的意見和建議一.主要儀器某給定汽車發(fā)動機(jī)的盤式制動器二.設(shè)計(jì)環(huán)境、該制動器主要用于某轎乍的制動系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù) 三.協(xié)作條件期目標(biāo)和已具查閱制動器相關(guān)文獻(xiàn) 備的條件（包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀 器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán) 境及協(xié)作條件

5、等）2017.22017. 3熟悉課題2017. 32017. 4數(shù)據(jù)杳閱及計(jì)算設(shè)計(jì)過程2017. 4一一2017. 5三維圖的繪制過程及優(yōu)化過程2017. 52017. 6整理設(shè)計(jì)說明書各環(huán)節(jié)擬定階 段性工作進(jìn)度 （以周為單位）開題報(bào)告審定紀(jì)要時(shí)間地點(diǎn)主持人參會教師姓名職務(wù)（職稱）姓名職務(wù)（職稱）論證情況摘要記錄入：指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教 研 室 意 見教研室主任簽名： 年 月 日摘要本設(shè)計(jì)的標(biāo)題為基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計(jì)。在充沛理解制 動器的構(gòu)造及工作原理的基礎(chǔ)上借助多方面的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證再選定相干參 數(shù)并進(jìn)行計(jì)算確定詳細(xì)參數(shù)如下：制動力分配；前

6、軸制動力8尸4486. 3 N后軸制動力及=9405. 2 N同步附著系數(shù)：由二0.7制動器效能因數(shù)；k=0.6制動力矩：制動力矩是制動器發(fā)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該 車所能遇到的最大附著系數(shù)外制動強(qiáng)度仍軍輪有效半徑L；汽車滿載質(zhì)量 G：汽車軸距小 經(jīng)過計(jì)算得出：前輪的制動力矩為及二1358. 15N-m后輪制 動力矩也=497. 2 N m由以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算確定主要零部件尺寸和最后對制動系統(tǒng)功能 要求進(jìn)行校驗(yàn)，并用solidworks繪制出來制動器零件的基本模型和制動器 的裝配總成關(guān)鍵詞：制動性能 solidworks盤式制動揩AbstractTlie topic of tl

7、iis design for the design of the fiont wheel brake a intermediate cartliis design selects tlie front disc brakeciisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstra

8、te the selected parameters and the calculation to detemiine tlie specific parameters are as follows:Tlie braking force clistributioii;fiont axle braking force Fui =44863 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.Tlie syiiclironous adhesion coefficient: 德=0.7Brake effiency factor:k=0.6Brake torque:Br

9、ake torque is generated by tlie brake, torque force car to slow down or stopanaximum adliesion coefficient can meet the veliicle severity of braking q； the effective radius re;Tlie car loaded with quality G;the veliicle wheelbase L; cal dilation the front wheel brake toeque =1358.15 Nmjhe rear wheel

10、 brake toeqiie Mu2=497.2 N inTlie design calculation of main parts size and material from the above parameters.the brake system perfonnance requirements of applications.and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.Keywords； braking perfonnance solidworks

11、disc brake第一章緒論91.1 制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義91.2 制動器的發(fā)展歷程91.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應(yīng)用10第二章制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則122.1 汽車制動系功用及分類122.2 盤式制動器的分類與介紹1223 1制動效能142.3.2 制動效能穩(wěn)定性142.3.4 制動器的尺寸及質(zhì)量142.3.5 噪音的減輕15第三章 制動器設(shè)計(jì)163.1 設(shè)計(jì)參數(shù)163.2 盤式制動器主要元件 163.2.1 制動盤163.2.2 2.2制動塊183.2.3 制動鉗193.2.4 襯塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì)203.2.5 摩擦材料203.2.6 制動器間隙及調(diào)整203.3 制動器制動力分配分析203.

12、4 同步附著系數(shù)的選取213. 5制動器效能因數(shù)223. 6制動器制動力矩的計(jì)算223.7制動系統(tǒng)性能要求233.7.2制動減速度J的要求233.7.3制動距離S的要求243.7.4制動力矩的要求 243.7.5對車輪制動器的比能量耗散率的要求243.7.6對比摩擦力的要求243.7.7 對熱流密度的要求243.7.8對襯塊吸收功率的要求243.7.9對平均摩擦力f Pm的要求253.7.10要求制動能力的熱穩(wěn)定性好253.7.11操縱輕便253.7.12緊急制動時(shí)踏板力的計(jì)算253.7.13制動踏板行程的計(jì)算253. 8摩擦襯片的磨損特性26第四章校核284.1制動器的熱容量和溫升的核算28

13、結(jié)論30Sttt31參考文獻(xiàn)32附錄34結(jié)論35參考文獻(xiàn)36致謝 38附錄：.411、總裝配模型2、各零件模型3、總裝配模型爆炸視圖第一章緒論1.1 制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義汽車是現(xiàn)代交通工具中用的最多最廣泛也是最便利的交通運(yùn)輸工具。汽車底 盤上的一個(gè)重要系統(tǒng)就是汽車制動系，他是制約汽車運(yùn)動的存在。而制動器乂是 制動系統(tǒng)中直接作用制約汽車運(yùn)動的一個(gè)重要裝置是汽車上最關(guān)鍵的安裝。汽車 的制動功能能間接影響汽車的行駛安全。隨著公路業(yè)的開展和車流密度的日益增 大人們對安全性、牢靠性要求越來越高為保障人身和車輛平安、必須為汽車裝備 非?？煽康膭x車系統(tǒng)。經(jīng)過查閱相干的材料，應(yīng)用專業(yè)根底實(shí)踐和專業(yè)常識進(jìn)行部件的

14、設(shè)計(jì)計(jì)算和 構(gòu)造設(shè)計(jì)使其完成以下要求：具備足夠的制動效能以保障汽車的安全性；同時(shí)在 材質(zhì)的使用上應(yīng)盡量應(yīng)用對環(huán)境無害的材料。1.2 制動器的發(fā)展歷程制動器分年輪制動器和中央制動器兩種，后者制動傳動軸或變速器輸出軸。 因?yàn)橹醒胫苿悠髟趹?yīng)急制動時(shí)可能形成傳動軸超載，如今大多數(shù)不在后輪制動器 上附加手動機(jī)械式驅(qū)動機(jī)構(gòu)使之兼起駐車制動及應(yīng)急制動時(shí)用。從耗散能量的形式分制動器有摩擦式液力式電磁式及渦流式。人們曾經(jīng)把全息照相引入到制動器的振動和噪聲研討中并取得了大批的碩 果。全息照相技術(shù)向人們展現(xiàn)了制動過程中振動的真實(shí)狀態(tài)，使得樹立與實(shí)踐相 結(jié)合的振動的數(shù)學(xué)模型成為了現(xiàn)實(shí)。這些都對制動盤的設(shè)計(jì)和分析提供了

15、基礎(chǔ)。在對汽車進(jìn)行剖析、整合和檢測時(shí)須要給出系統(tǒng)的動態(tài)特性。此時(shí)理論系統(tǒng) 應(yīng)該尚未實(shí)現(xiàn)，或許處于環(huán)保性、技術(shù)性等要素的顧慮沒法通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考證往 往須要借助于系統(tǒng)仿真來完成這一研究。簡而言之系統(tǒng)仿真是指使用計(jì)算機(jī)來運(yùn) 轉(zhuǎn)仿真模型模擬實(shí)踐系統(tǒng)的運(yùn)行形態(tài)及隨時(shí)間變更的進(jìn)程并經(jīng)過對仿真運(yùn)行過 程的查看和統(tǒng)計(jì)得出被仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果參數(shù)和總體特性以此來推斷和預(yù)計(jì) 真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)和實(shí)際功能。采用仿真方法研究汽車的各項(xiàng)性能時(shí)需對汽車作適當(dāng)?shù)暮喕缓髴?yīng)用簡化 模型展開設(shè)計(jì)剖析。伴著水平簡化的變化一定會使設(shè)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況之間存在 一些程度的差距。汽車系統(tǒng)是很復(fù)雜的，對其整車、零部件以及各總成的數(shù)據(jù)模 型

16、和力學(xué)模型進(jìn)行分析模擬同時(shí)要確保一定的精確性，所需要的計(jì)算是很大的， 這在很大程度上體現(xiàn)了計(jì)算和處理能力。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件對數(shù)據(jù)的處理能力有了天翻地覆的提高和技術(shù)口新J異的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)普遍地用于汽車的研發(fā)和設(shè)計(jì)制造中。虛擬樣機(jī)技術(shù)為 處理制動器振動的主要誘因的技術(shù)問題，迅速成為的一種方便、高效的方法。1.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應(yīng)用合資企業(yè)的引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入汽車上采使用盤式制動器配置逐漸在 我國造成規(guī)模是隨著我國汽不工業(yè)技術(shù)的開展開始的。特別是轎車工業(yè)的開展， 在改善乘車者的舒適性、完善整車性能、尊重人們不斷提高的生活物質(zhì)要求、保 護(hù)安全、改善生活環(huán)境條件等方面都發(fā)揮了很大的功用

17、。(1)在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方而：在從經(jīng)濟(jì)與適用的角度考慮通 常采用了混合的制動方式即前軍.輪盤式制動后車輪鼓式制動。廠家為了減去成本 采用了前輪盤式制動后輪鼓式制動的混合裝配方式是由于轎車在制動過程中一 般慣性的作用前輪的負(fù)荷通常占汽車全部重量的：0%80%導(dǎo)致前輪制動壓力要 比后輪大很多。這類前制動器以液壓盤式制動器為主，為采用液壓油作傳輸介質(zhì), 以液壓總泵為動力源，后制動器與液壓式雙泵雙作用缸制動蹄相結(jié)合。采用前盤 后鼓式混合制動器這完全是出于成本上的考慮也是基于汽車在緊急制動時(shí)軸荷 前移對前輪制動效能的要求比較苛刻。目前采用混合制動器舔車(如夏利、吉利、 南京依維柯、神龍

18、富康、上海華普、捷達(dá)、長安之星、江鈴、昌河、豐田海獅、 天津華利、江鈴全順、東風(fēng)小霸王、瑞風(fēng))。2007年我國共產(chǎn)此類車計(jì)130萬輛以 上。前后輪都用盤式制動器是大勢所趨，尤其是隨著高速公路等級的提高、乘車 品質(zhì)的提高甚至是國家安全法規(guī)的強(qiáng)制施行。(2)在大型客車上：氣壓盤式制動器技術(shù)規(guī)范的集成性、明顯可靠性、總體良 好具備創(chuàng)新性和產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性。盤式制動器用于大型公交車在歐美國度自上世 紀(jì)90年代便己使用。盤式制動器至2000年己經(jīng)成為歐美國家城市公交軍的標(biāo)準(zhǔn)。 我國從1997年開始在客車和貨車上使用防抱死ABS系統(tǒng)及盤式制動器。2004年， 月1日交通部要求在712米高【型客車上 應(yīng)該裝備

19、后國產(chǎn)盤式制動器所以開始 普及。長沙公交電車公司、深圳公交、廣州公交、武漢公交、上海公交等公司全 部在應(yīng)用為客車裝配的氣壓盤式制動器。宇通公司2004年自制底盤部份是由二汽 在EQ153前后橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的每年有10000多套，盤式制動器的客車的使用率已占一 半多；宇通公司最大的氣壓盤式制動器橋合作商二汽東風(fēng)車橋用EQ153.氣壓盤式 制動器的前后橋總成約生產(chǎn)6000套以上。一汽2004年供了2000多臺其中帶盤式制 動器占宇通公司每年客車底盤3000多臺一半以上。宇通公司市場前景較好利潤附 加值很高的車型如一汽客底使用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高端客車上

20、；7噸盤式前橋與13噸435后橋配裝在6120豪華客車 上等等。江蘇金龍客車的7-9米高II型客車客車使用湖橋供帶盤式制動器的車橋 2004年大概在5500臺。國際有名的大型廠家比如度門金龍客軍10-12米高II型客 車以上客車、丹東黃海客車10-12米高H型客車、安徽凱斯鮑爾等等均已在批量 制造帶盤式制動器的豪華客車。(3)重型汽車方面：現(xiàn)作為重型汽車行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)擁有很多的運(yùn)用前景氣 壓盤式制動器的現(xiàn)已屬成熟產(chǎn)品。2004年3月完成了對氣壓盤式制動器總成的開 發(fā)的紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中取得領(lǐng)先。2006年元月份將21. 5英寸盤式制 動器成功安裝到了重卡車前橋上由中國重汽卡車事業(yè)部

21、在改設(shè)計(jì)和改裝卡車底 盤的過程中在橋箱事業(yè)部合作下成功達(dá)成。令整車廠及客戶困擾已久的先進(jìn)鼓式 制動器制動嘯叫、頻繁制動時(shí)制動蹄片易磨損、雨天制動效能降低等一系列難題 氣壓盤式制動器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功連接解決了。11第二章制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則2.1汽車制動系功用及分類功用(1)使汽車減速直至停止：(2)使汽車下坡時(shí)不至超過一定速度:(3)使汽車能可靠地停放在斜坡上。盤式制動器基本分為三類：(1)多片全盤式制動器；(2)固定卡盤式制動器：(3)浮動卡盤式制動器。2. 2盤式制動器的分類與介紹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。按制動鉗結(jié)構(gòu) 形式分鉗盤式制動器可分為固定

22、鉗盤式和浮鉗盤式。固定鉗盤式制動器結(jié)構(gòu)如圖 2.1所示。浮鉗盤式制動器結(jié)構(gòu)如圖2. 3所示。此開杭大工業(yè)有it早業(yè)杳攵14圖2.1固定鉗盤式制動器制動鉗圖2. 3浮鉗盤式制動器此"航火工業(yè)有垸耳業(yè)金12. 3.1制動效能制動器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩稱為制動器效能。常用 一種稱為制動器效能因素的無因次指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。制動器效能因素定義為在制動 鼓或盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。就鉗盤式制動器而言如圖2. 6所示兩側(cè)制動塊尺寸對制動盤壓緊力F0制動 盤之間兩個(gè)作用半徑上所受摩擦力為2Ff=2fF。此外f為制動襯塊與制動盤之間 的摩擦系數(shù)。所以鉗盤式制動器效能因

23、素為：k = 2Ff/Fo = 21Fo/Fo = 2f（2. 1）式中A制動器效能因素M-一制動力矩&輸入力顯然有n個(gè)旋轉(zhuǎn)制動盤的多片全盤效能因數(shù)為k= 2nf2. 3. 2制動效能穩(wěn)定性制動效能穩(wěn)定性取決于其效能因數(shù)A對摩擦系數(shù)f的敏感性（dA/df）。而f 是一個(gè)不穩(wěn)定因數(shù)。影響摩擦系數(shù)的因數(shù)除摩擦副材料外主要是摩擦副表面溫度 和水濕程度其中經(jīng)常起作用的是溫度因而制動器熱穩(wěn)定性尤為重要。從上面分析 可知盤式制動器效能穩(wěn)定。所以應(yīng)效能因數(shù)A對/'敏感性低的制動型式還要摩擦材料有好的抗衰退性和 恢復(fù)性還應(yīng)使制動盤（鼓）有足夠的熱容量及散熱能力。2. 3.4制動器的尺寸及質(zhì)隨著

24、 車速的提高行車穩(wěn)定性就很重要這就導(dǎo)致了輪胎尺寸要小為保證足夠 制動力矩往往制動器難以以在輪轂內(nèi)安裝這就要求設(shè)計(jì)若在小型化輕量化的前 提下通過精心設(shè)計(jì)達(dá)到所需制動力矩。此開航大工業(yè)有垸其業(yè)企1圖2. 6制動塊受力分析2. 3. 5噪音的減輕制動噪聲大致分為兩種低頻（1 Hz以下）和高頻（1-11 kHz）。低頻主要是 制動盤或鼓共振所導(dǎo)致。摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素輸入壓力溫度也有影響。在制動器設(shè) 計(jì)中可用某些結(jié)構(gòu)消除特別是低頻噪聲不過應(yīng)注意到這些措施有可能導(dǎo)致制動 力矩下降和踏板行程損失加大等副作用由。24第三章制動器設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)本次設(shè)計(jì)參數(shù)如下。整車質(zhì)量：空載：1650 k

25、g滿載:2025 kg質(zhì)心位置：空載：產(chǎn)1094. 8 mm5乙=1642. 2 mm滿載：a=£j=1231. 65 nun6,尸 1505. 35 mm質(zhì)心高度：空載：力廣600nun滿載：力廣550mm軸 距：£=2737 mm輪 距：輪距1585/1587 mm （前/后）最高車速：180 km/h車輪工作半徑：390 nun輪轂尺寸：R17 97V輪轂直徑：431.8 mm輪缸直徑：54 mm輪 胎：225/553. 2盤式制動器主要元件3.2.1制動盤盤式制動器的制動盤有兩個(gè)主要部分：輪轂和制動表面。輪轂是安裝車輪的部位內(nèi)裝 有軸承。制動表面是制動盤兩側(cè)的加工表

26、面。它被加匚得很仔細(xì)為制動摩擦塊提供摩擦接 觸面。整個(gè)制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動盤裝車輪的一側(cè)稱為 外側(cè)另一側(cè)朝向車輪中心稱為內(nèi)側(cè)。按輪轂結(jié)構(gòu)分類制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個(gè)整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中 輪轂與制動盤的其余部分鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個(gè)獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過 輪轂再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是制動 盤便宜些。制動面磨損超過加工極限時(shí)能很容易更換。本設(shè)計(jì)采用的是第二種型式。制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，鉗盤式制動器用禮帽形結(jié)構(gòu)其IMI柱部分長度取決與 布置尺寸為了改善冷卻有的

27、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(jì)的車型屬于中級轎車所以設(shè)計(jì)時(shí)選擇 帶有通風(fēng)口制動盤式設(shè)計(jì)方案。制動盤用添加CrNi等的合金鑄鐵制成。制動盤在工作時(shí)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)槽的轎車制動盤其厚度約在10 mm13 mm之間。本次設(shè)計(jì)采用 的材料為HT250。(1)制動盤直徑D制動盤直徑D希望盡量大些這時(shí)制動盤的有效半徑得以增大就可以降低制動鉗的夾 緊力

28、降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑D受輪毅直徑的限制通常制動盤 的直徑D選擇為輪毅直徑的70%，9%,總質(zhì)量大于2 t的車輛應(yīng)取其上限。通常制造商 在保持有效的制動性能的情況下盡可能將零件做的小些輕些。輪棚直徑為17英寸又因?yàn)?M=2025 kgo在本設(shè)計(jì)中，制動盤直徑為：D=70%79M)廠0. 79 xl7 x20, 2=301-341. 122 mm取D=340 mm根據(jù)尺寸所作三維圖如圖3.1所示。圖3.1制動盤(2)制動盤厚度力為使質(zhì)量不致太大制動盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些;為了降低制動工作時(shí)的溫升制動盤厚 度乂不宜過小。制動盤可以制成實(shí)心的而為了通風(fēng)散熱可以在制動盤的兩工作面

29、之間鑄出 通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動盤在兩個(gè)制動表面之間鑄有冷卻葉片。車輪轉(zhuǎn)動時(shí)盤內(nèi)扇形葉片的 選擇了空氣循環(huán)有效的冷卻制動。通常實(shí)心制動盤厚度為10mm20mm具有通風(fēng)孔道的 制動盤厚度取為20 mm50 mm但多采用20mm3cmm。在本設(shè)計(jì)中選用通風(fēng)制動盤式制動盤力取22 mmo圖形如如圖3. 2所示圖3. 2制動盤(3)摩擦襯塊外半徑是與內(nèi)半徑品推薦摩擦襯塊外半徑后與內(nèi)半徑尼的比值不大于1. 5o在本設(shè)計(jì)中取外半徑為弋165 mm & = 1.5 ,則內(nèi)半徑尼=110 mm。(4)內(nèi)通軸直徑初選為65 mm(5)摩擦襯塊工作面積力摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量:在1. 6 kg/cn

30、f3. 5 kg/cm2,選取二作面積為 72. 32 cm2<i4<158. 2 cm2 o本次取襯塊的夾角夕為70°。摩擦襯塊的工作面積出70A=(R；-R2)x2x x2 = 36968.6 mm2 A 取 369 cm2'3603. 2. 2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。制動塊背板由鋼板制成。許多盤 式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置以便及時(shí)更換摩擦襯片。初選摩擦片厚度為10 mm。所作三維圖如圖3. 3所示。圖3. 3制動塊3. 2. 3制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370 12或球墨鑄鐵QT400-18制造制動鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和

31、 剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸也有將單獨(dú)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(gè)相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。活塞由鑄鋁合金或鋼制造制動鉗體 形態(tài)如圖3. 4和3. 5所示。圖3.4制動鉗體a圖3. 5制動鉗體b3. 2. 4襯塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì)摩擦片的最大磨損厚度為7 mm當(dāng)摩擦片大于mm時(shí)制動盤與制動塊背板上的警告片 相摩擦這樣就使得連接于制動塊觸點(diǎn)上的警告燈亮起。從而起到了報(bào)警的作用。3. 2. 5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

32、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(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕稇?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。本次選取以是棉纖 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(jī)粉末及橡膠聚合樹脂等配成為石 磨)等混合而成。初選時(shí)摩擦系數(shù)選擇為戶0.3。3. 2. 6制動器間隙及調(diào)整制動鼓與摩擦襯片之間或制動盤與摩擦襯片之間在未制動的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙以 保證制動鼓(制動盤)能自由轉(zhuǎn)動。一般鼓式制動器的設(shè)定間隙為0.20.5 mm：盤式制動 器的為0.10.3 mm (單側(cè)0. 05 mm0. 15 mm)。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程 損失因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制

33、動過程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形因此制 動器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。在本設(shè)計(jì)中：盤式制動器取間隙為0.2 min o3.3 制動器制動力分配分析對于一般汽卑而言根據(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(dāng)制動器制動力足夠時(shí)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(shí)抱死拖滑。所以前、后制動器制動力分配將影響汽車制動時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度是 設(shè)計(jì)汽車制動系必須妥善處理的問題。3.4 同步附著系數(shù)的選E通過對汽車的受力分析可知制動時(shí)前后輪同時(shí)抱死對附著條件的利

34、用制動時(shí)汽不的 方向穩(wěn)定性等均有利此時(shí)的前后輪制動器制動力凡和及的關(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(shí)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：Fui+Fg(3.1)V21a 、N /LGFui=Fzi(3.2)Fu2=。Fw(3.3)AB圖3.6受力分析圖查表得空載時(shí)前軸載荷占軍重的60%后軸占40%滿載時(shí)前軸載荷占車重的55%后軸占45%由力矩平衡知ZMA=0(3.4)其中：G重力幾，心前后制動力(3. 5)五2地面對前后輪法向反作用力 前后制動器的理想制動力的分配關(guān)系式為 % =共+- (G

35、b/Hg + 2Ful j其中心一一軸距;a一一汽車質(zhì)心距前軸距離；b一一汽車質(zhì)心距后軸距離中一一附著系數(shù)現(xiàn)在不少汽乍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B表示即：外凡/(3. 6)式中凡一一汽車制動器總制動力所以FMFf (1 - ) /£(3.7)若用凡刁8 (凡,)為一直線通過坐標(biāo)原點(diǎn)且其斜率為：笆8 = (1-4)/尸(3.8)將(3-4)代入(3-6得)因?yàn)樗O(shè)計(jì)的轎車制動器為輕型轎車的盤式制動器而現(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)可選大些在此選取由二0. 7由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù)代入

36、數(shù)據(jù)得分配系數(shù)B =0. 691所以：0 二心691(3. 9)凡二屆+及(3. 10)F企Ff eGF垃F(xiàn)R7 X2025 x9. 8=13891. 5 N (3. 11)由(3. 7、9、10、11)得及=4486. 3 N正19405. 2 N3. 5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) 來表示其效能因數(shù)為九U制動襯塊實(shí)際上是增益系數(shù)。有如前節(jié)的分析所知：在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動器的制動力矩取后0. 3可使得結(jié)果接近實(shí)際。k=0. 63. 6制動器制動力矩的計(jì)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:(3. 12)30式中：

37、(p：該車所能遇到的最大附著系數(shù):Q：制動強(qiáng)度：re：車輪有效半徑；M壯皿：后軸最大制動力矩;a汽車滿載質(zhì)量:L：汽車軸距：其中7=a(p1.0948x0.75”U. / Ja + (p-用)xhg 1.0948+(0.75- 0.7)x 0.55(3. 13)故后軸M “2 max.20250-2.737(1.23165 -0.73x0.55)x0.75x0.2159 =994. 5 N m后輪的制動力矩為994. 5/2=497. 2 N-m前軸x994. 5=2716. 3 N m(3. 14)前輪的制動力矩為2716. 3/2=1358. 15 N m3.7制動系統(tǒng)性能要求對制動系統(tǒng)的

38、要求有：足夠的制動能力包括行軍制動和駐乍制動：行午制動至少有兩 套獨(dú)立的驅(qū)動器的管路：用任意制動速度制動汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性: 防止水和污泥進(jìn)入制動器工作表面：要求制動能力的熱穩(wěn)定性好；操縱輕便。3. 7. 2制動減速度的要求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(jià)。假設(shè)汽車是在水平的堅(jiān)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(chǎn)生。此時(shí) j =/(re xm)(3. 15)式中M也汽車前、后輪制動力矩的總合。M總二Mu1 +Mu2 =2716. 3+994. 5=3710. 8 N m q =43L 8 nun-0. 432 mm汽車總重折20

39、25 kg代入數(shù)據(jù)得下7.6 m/s?轎車制動減速度應(yīng)在大于5 m/s?,所以符合要求。3. 7. 3制動距離S的要求在勻減速度制動時(shí)制動距離S為5=1/3. 6 (冰 為/2) " /(25. 92J)(3.16)式中七一一消除制動盤與襯塊間隙時(shí)間，取0. 1 st2-一制動力增長過程所需時(shí)間，取0.2 s片30 km/h故 41/3.6 (0. 1+ 0. 2/2) 30+ 302 / (25. 92X7. 6) =5. 82 m轎車的最大制動距離為：SfO. m/150Si=Q. lx3O+3O：/15O=9 m5<St所以符合要求。3. 7. 4制動力矩的要求設(shè)計(jì)的制動

40、器的制動力矩應(yīng)足夠滿足其實(shí)際所需的力矩。3. 7. 5對車輪制動器的比能耗散率的要求輕型轎車制動減速度取0.6g,此時(shí)比能量耗散率不得大于6.0 w/mml3. 7. 6對比摩擦力的要求根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定對鼓式制動器而言在上二。68時(shí)£ K0.4&i/n】nf但對盤式制動器 而言可取大些。3. 7. 7對熱流密度的要求熱流密度一般不能大于41 cal/cm?防止制動盤出現(xiàn)熱裂紋。3.7.8對襯塊吸收功率qp的要求應(yīng)小于1. 85 kw/h防止制動盤出現(xiàn)熱衰退。3. 7. 9對平均摩擦力f Pm的要求f p.的值不能大于2480 Kpa防止出現(xiàn)過大摩擦。3. 7. 10要求制動能

41、力的熱穩(wěn)定性好汽乍下長坡連續(xù)和緩制動都可能由于制動器溫度過高而導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低這稱為熱 衰退。制動器衰退后經(jīng)過一段時(shí)間制動的緩和由于溫度下降和摩擦材料表面得到磨合其制 動能力可從新恢復(fù)。3. 7. 11操縱輕便緊急制動只占制動總數(shù)的（510） %最大制動踏板力只允許比離合器踏板大。最大踏 板力一般為500 N （新車）700N （貨車）。手柄拉力在應(yīng)急制動時(shí)以不大于400500 N 為宜；駐車制動不應(yīng)大于500 N （轎車）700 N （貨車）。3. 7. 12緊急制動時(shí)踏板力的計(jì)算4=t*o2 P r v" -踏板力： 4 卜2p （3. 17）其中：操縱機(jī)構(gòu)傳動比ip =47?。?/p>

42、=5制動主缸白.徑4二28 mm總管路中油壓p= 10. 82 MP.真空助力器的增力倍數(shù)A=46取4=5。效率q=0. 82-0. 86 取"=0. 84則 Fp = -（0.028）3x10.82 x 106 xix x= 226.72 394.82 N45 47 0.84可見踏板力符合法律要求（350550范圍）。符合法律的要求。而且操縱較為輕便。3. 7. 13制動踏板行程的計(jì)算制動踏板工作行程Sp=ipG% + 4i + 4J（3. 18）其中：ip （操縱機(jī)構(gòu)傳動比）取47；主缸活塞行程：S.二（0.8-1. 2） 4依機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（五）。第七章液壓缸。表37. 73.取

43、S=25 mm：主缸推桿與活塞間隙：41 =0. 2 mm；主缸活塞空行程：甌=2 mm；則得制動踏板行程為（47） x （25 mm+0. 2 mm+2 mm） =108. 8-190.4 mm法規(guī)要求不大于150200 mm故符合法規(guī)要求。3. 8摩擦襯片的磨損特性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(shí)由于在 短時(shí)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。(1)比能量耗散率比能量耗散乂稱為單

44、位功負(fù)荷或能量負(fù)荷它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的 能量叫雙軸汽車的單個(gè)前輪制動器的比能量耗散率為6 =n、b符-%力/4tAi(3. 19)t = (vi-v2)/j(3.20)式中5 一一汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)b二1；G汽車總質(zhì)量；匕、汽車制動初速度與終速度。計(jì)算時(shí)轎車取%27.8 m/s,J 一一制動減速度計(jì)算時(shí)取J =0. 6g；制動時(shí)間按下式計(jì)算兇= 4.6s 0.6g由一一前制動襯片的摩擦面積：P 一一制動分配系數(shù)。hl|1 nivf c 1650x27.82 crec 、 ” J )則 p =_x v 1 p =x0.732=l. 37 Wnrni"2 2tA 2x2

45、x4.6x36900轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.。w/mm：o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。(2)比滑磨功心磨損和熱的性能指標(biāo)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(設(shè)車輛的動能都消耗在制動器的滑磨功上)即比滑磨功來衡量：L 誓LJ(3.21)2%式中：憶：汽車總質(zhì)量：車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積初選 =370 cm2& = 2A +2& cnr =2x370 + 369x2=1478 cm2 ：匕=180 km/h=50 m/s；Lf：許用比滑磨功轎車取1000 J/cm?15

46、00 J/ cm3£.1650x51 =1395.5 J/cm?屬于 1000 J/ cm?1500 J/ c/的范圍內(nèi) 2x1478故符合要求。此"就大工業(yè)學(xué)it其業(yè)杳久第四章校核4.1制動器的熱容和溫升的核算應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件：(md +1】4%)& >L(4.(1)式中：1nd制動盤的總質(zhì)量；初選1nd =20 kg1nh一與制動盤相連的受熱金屬件(如輪轂、輪輻、輪相、制動鉗體等)的總質(zhì)量：初選1噸二30 kgcd一一制動盤材料的比熱容對鑄鐵Cd =482 J / (kgK)對鋁合金c=880 J / (kg K) ； cd =4

47、82 J/(kg K)與一一與制動盤相連的受熱金屈件的比熱容：ch =482 J/ (kg K)t 一一制動鼓(盤)的溫升(一次由4二20 km/h到完全停車的強(qiáng)烈制動初 選僅二14溫升不應(yīng)超過15)；(ncd +nihch)At =(482x20+482x30)xl4 = 33740C JL一一滿載汽車制動時(shí)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2Ll=mp(4.2)(4.3) -2式中 叫滿載汽車總質(zhì)量；111a=2025 kg匕一一汽車制動時(shí)的初速度可取匕=20 m/s：P 一一汽車制動器制動力分配

48、系數(shù)0. 732匕二叫工夕二 2025x(20f x° 732 = 29646c J 而 3374002296460 符合要求 22所以制動器的熱容量與升溫符合要求。最后由計(jì)算分析所得結(jié)果繪制出盤式制動器總成裝配圖如圖4.1所示圖1.1盤式制動器總成裝配圖32此"樁夭工業(yè)有歸其業(yè)杳久結(jié)論本次設(shè)計(jì)的是轎車前輪盤式制動器，由于盤式制動器它的熱熱穩(wěn)定性與水穩(wěn) 定性較好，所以在當(dāng)前與不久的將來將會有更好的發(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(jì)中借鑒參考了一

49、些國外的先進(jìn)的盤式制動器的設(shè)計(jì)理念。通過對 轎車制動系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行分析，確定了前輪為浮鉗盤式制動器，并進(jìn)行了結(jié) 構(gòu)分析及設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制出了前輪制動器裝配圖、制動盤的零件圖相關(guān)評價(jià)指 標(biāo)也完全符合。最后設(shè)計(jì)的轎車制動器基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。但是由于能力有限設(shè)計(jì)中還存在一些不足和需要改進(jìn)的地方。此次設(shè)計(jì)的盤式制動器還有待解決的問題：由于個(gè)人能力有限，對盤式制動 器的外形設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步改進(jìn)對于制動器和汽車整體的布局方面可能存在問題。 在制動器的外形美觀方面有所欠缺。此次設(shè)計(jì)的轎車前輪盤式制動器可以更好的提高駕駛者的安全性。減少由于 制動器失效所帶來的交通事故更好地滿足安全駕駛的需要。33致謝本

50、次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是大學(xué)期間的最后一次學(xué)習(xí)，也是最為系統(tǒng)的一次學(xué) 習(xí)，更多的可以說是一次探索和嘗試在摸索中學(xué)到了許多有價(jià)值的實(shí)用的知識。 比如說如何查閱相關(guān)資料設(shè)計(jì)一個(gè)常見的機(jī)械部件的程序及其步驟，一個(gè)正規(guī)的 論文的格式是怎樣的，特別是SolidWorks三維軟件作圖技巧的學(xué)習(xí)與掌握在作 圖期間可以掌握大量的機(jī)械結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識通過不斷的練習(xí)使自己信心倍增。在次我要特別感謝的是我的指導(dǎo)老師何老師，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中他始終關(guān)心 著我的工作的進(jìn)程，并給予大量細(xì)心的指導(dǎo)使我的設(shè)計(jì)得以順利進(jìn)行并從中汲取 許多有用的知識收獲是巨大的。因此我要向何濤老師表示最誠摯的謝意。39參考文獻(xiàn)余志生.汽車?yán)碚揗北京機(jī)械工業(yè)出版社，2000陳家瑞汽車構(gòu)造M機(jī)械工業(yè)出版社2004劉惟信.機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)M清華大學(xué)出版社.19944張靜雙，吳永梅讖義等汽車制動器設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的研究與開發(fā)J中國學(xué)術(shù)期 2004,26(5):20-24吳永海.汽車液壓制動系設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J機(jī)床與液壓,20076谷曼汽車制動器綜合制動性能實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)J機(jī)械制造,20087董士琦.基于ANSYS的汽車制動盤模態(tài)分析J科技風(fēng),2010陳燕.汽車制