汽車制動系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

摘要目前，汽車的制動系統(tǒng)種類有很多，本設(shè)計主要從節(jié)約成本，并保證制動效能和制動穩(wěn)定性的前提下，采用技術(shù)較為成熟的液壓制動技術(shù)。根據(jù)盤式和鼓式各自的性能特點，選用了前盤后鼓的設(shè)計方案。制動驅(qū)動形式為液壓驅(qū)動形式，前后式（Ⅱ式）雙回路制動控制系統(tǒng)。再根據(jù)制動系統(tǒng)的原始參數(shù)，分別對鼓式和盤式中的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了求解設(shè)計，包括制動系統(tǒng)中的摩擦襯片，制動輪缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)等。然后計算了制動器受到的最大制動力，讓最大制動力與確定出的同步附著系數(shù)比較是否滿足條件，還有制動效能和制動距離的檢驗。其后用最大制動力進(jìn)行液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，包括制動主缸等，并通過踏板行程和踏板力進(jìn)行檢驗。最后是制動器主要結(jié)構(gòu)元件的要求和補充以及對自動間隙調(diào)整機構(gòu)的設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計題目為汽車制動系統(tǒng)總體設(shè)計，以保證其制動性能的可靠性。關(guān)鍵詞：行車制動；駐車制動；鼓式制動器；盤式制動器；液壓驅(qū)動AbstractNow,therearemanykindsofautomobilebrakesystem.Thisdesign’stechnologyisrelativelymaturehydraulicbraketechnologyfromcostsavings,andensurethebrakingefficiencyandstabilityofthepremise.Accordingtotheperformancecharacteristicsaboutthebrakediscandthebrakedrum,thisdesignschemechoosethatthebrakediscinthefrontandthebrakedrumintherear.Thedriveformofbrakesystemishydraulicdrive,thedoubleline(Ⅱtype)brakingcontrolsysteminthefrontandrear.Accordingtotheoriginalparametersofbrakingsystem,structureparametersofthedrumandstructureparametersofthedisc,separatelytosolvethedesign,includingfrictionlining,thestructureparametersofwheelcylinder.ThenIcalculatethebrake’smaximumbrakingforcebyit,andverifythebrakingperformanceandbrakingdistance.Followed,Ideterminethestructureparametersofhydraulicbrakedrivemechanismwiththemaximumbrakingforce,includingbrakemastercylinder,andsoon.Andthestructureparametersofhydraulicbrakedrivemechanismisverifiedbythepedalstrokeandpedalforce.Finally,Iintroducetherequirementofthebrake’smainstructuralcomponentsaswellastodesignbrakeclearanceofautomaticadjustingmechanism,thisgraduationdesigntopicforautomobilebrakesystemoveralldesign,toensureitsreliablebrakingperformance.Keywords：Brake；Parkingbrake；Drumbrake；Discbrakes；Hydraulicdrive目錄TOC\o"1-4"\h\z\u25195摘要 i22682Abstract ii4007目錄 iii8159第1章緒論 121851.1課題背景及意義 157051.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 268511.3選定方案前應(yīng)解決的問題： 4136531.4課題研究方法 466691.5本設(shè)計應(yīng)解決的難點 52378第2章總體設(shè)計方案 5295272.1制動能源的比較分析 776942.2駐車制動系 8293802.3行車制動系 919912.4制動管路的布置及原理 1067152.4.1制動管路的布置示意圖（II型） 1034772.4.2制動原理和工作過程 1155912.5制動器的結(jié)構(gòu)方案分析 1328374本章小結(jié) 151146第3章制動系主要參數(shù)確定 16163443.1基本參數(shù) 16159493.2鼓式制動器的主要參數(shù)選擇 162403.2.1制動鼓內(nèi)徑D 16204723.2.2摩擦襯片寬度b和包角β 17274503.2.3制動器中心到張開力P作用線和距離a 18227373.2.4制動蹄支撐點的位置坐標(biāo)k與c 1922123.2.5摩擦片摩擦系數(shù) 19110963.3盤式制動器的主要參數(shù)選擇 2063733.3.1制動盤直徑D 20191253.3.2制動盤厚度h 2050043.3.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑 20299803.3.4摩擦襯塊工作面積A 2222365本章小結(jié) 2210808第四章制動器的設(shè)計與計算 22229134.1制動器摩擦面的壓力分布規(guī)律 22220304.2制動器制動效能計算 23315794.3同步附著系數(shù)的確定 24194604.4制動器最大制動力矩確定 2692274.5單個制動器制動力矩的計算 27232634.5.1同一制動器各蹄產(chǎn)生的制動力矩 27253044.5.2盤式制動器制動力矩計算 31189394.6駐車制動的制動力矩計算 32189714.7制動襯片的耐磨性計算 34207514.8制動距離的計算 3728264本章小結(jié) 3826419第5章液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 3951175.1制動驅(qū)動機構(gòu)的形式 39274045.2分路系統(tǒng) 4094175.3液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 41300155.3.1制動輪缸直徑d的確定 4170485.3.2制動主缸直徑的確定 42285745.3.3制動踏板力FP 44135005.3.4制動踏板工作行程SP 4578575.3.5制動主缸 46318965.3.6制動力分配調(diào)節(jié)裝置的選取 46308505.4制動器的主要結(jié)構(gòu)元件 47187075.4.1制動鼓 47150685.4.2制動蹄 47270705.4.3摩擦襯（片）塊 4811105.4.4制動底板 48253565.4.5支承 4938075.4.6制動輪缸 49310295.4.7制動盤 50245015.4.8制動鉗 50119975.4.9制動塊 51158965.5自動間隙調(diào)整機構(gòu) 51106585.6鼓式制動器工作過程 5516805.7盤式制動器工作過程 5731379本章小結(jié) 58467結(jié)論 5930506參考文獻(xiàn) 605905外文資料 6212760中文譯文 815037致謝 93第1章緒論1.1課題背景及意義從2000年開始，中國汽車市場進(jìn)入到黃金10年。汽車保有量從1600萬輛攀升到1億多輛。汽車市場由小變大，2010年成為全球第一大汽車市場，比原先普遍預(yù)測的2015年提早了5年。2013年，美國的底特律汽車城宣布破產(chǎn)了，這不僅不代表汽車行業(yè)的衰落，反而更加展露出汽車的迅速發(fā)展，不僅僅是戰(zhàn)略還有技術(shù)。隨著人民生活水平提高和人們對物質(zhì)的急劇需求，汽車保有量的也在猛速增加。由于交通事故的頻發(fā)，也為我們帶來夢靨，所以安全是汽車首要問題。眾所周知，汽車制動系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動系統(tǒng)的控制機構(gòu)和制動執(zhí)行機構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動系統(tǒng)的設(shè)計以滿足汽車安全行駛的要求。由有關(guān)部門調(diào)查，在汽車事故中由制動系統(tǒng)故障引起的事故約為總數(shù)的45%?？梢姡苿酉到y(tǒng)在保證行車安全中的重要性。此外，制動系統(tǒng)的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運輸效率，也就是保證運輸經(jīng)濟效益的重要因素。因此制動系統(tǒng)設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一。在這個擁擠的交通和激烈市場的背景下，生產(chǎn)能保證良好的制動性能和較低的成本的制動系統(tǒng)至關(guān)重要。本次設(shè)計就是通過資料的查閱，以及對知識的梳理總結(jié)，在趙老師的幫助下達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。我的設(shè)計目標(biāo)：1.具有良好的制動性能及其穩(wěn)定性；2.制動時汽車操縱穩(wěn)定性好；3.制動效能的熱穩(wěn)定性好。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀汽車的制動系統(tǒng)是車輛的主動安全之一。自汽車誕生時起，其就起著決定性作用。汽車的制動系統(tǒng)有很多種類，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)型式有機械式、氣動式、液壓式、氣液混合式。液壓制動技術(shù)是如今最成熟、最經(jīng)濟的制動技術(shù)，并應(yīng)用在當(dāng)前絕大多數(shù)汽車上[1]。汽車液壓制動系統(tǒng)可以分為行車制動、輔助制動、伺服制動等，主要制動部件包括制動踏板機構(gòu)、真空助力器、制動主缸、制動軟管、比例閥、制動器和制動警示燈等。在制動系統(tǒng)，真空助力器、制動主缸和剎車制動器是最為重要的部分。目前，汽車所用都制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤式制動器的主要優(yōu)點是在高速剎車時能迅速制動，散熱效果好于鼓式剎車,制動效能的恒定性好,便于安裝像ABS那樣的高級電子設(shè)備。鼓式制動器的主要優(yōu)點是剎車蹄片磨損較少,成本較低,方便維修、由于鼓式制動器的絕對制動力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于盤式制動器,所以普遍用于后輪驅(qū)動的卡車上。鼓式制動器根據(jù)其結(jié)構(gòu)都不同，又分為：雙向自增力蹄式制動器、雙領(lǐng)蹄式制動器、領(lǐng)從蹄式制動器、雙從蹄式制動器。其制動效能依次降低，最低是盤式制動器；但制動效能穩(wěn)定性卻是依次增高，盤式制動器最高。也正是因為這個原因，盤式制動器被普遍使用。但由于為了提高其制動效能而必須加制動增力系統(tǒng)，使其造價較高，故輕型車一般還是使用前盤后鼓式[2]。汽車制動系至少應(yīng)有兩套獨立的制動裝置，即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，并使汽車在下短坡時保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動機構(gòu)常采用雙回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動裝置用于使汽車可靠而無時間限制地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(yīng)采用機械式驅(qū)動機構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動，以免其產(chǎn)生故障。任何一套制動裝置均由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)兩部分組成。行車制動是用腳踩下制動踏板來操縱車輪制動器來制動全部車輪；而駐車制動則多采用手制動桿操縱利用車輪制動器進(jìn)行制動。利用車輪制動器時，絕大部分駐車制動器用來制動倆個后輪，行車制動和駐車制動這兩套制動裝置，必須具有獨立的制動驅(qū)動機構(gòu)，而且每車必備。行車制動裝置的驅(qū)動機構(gòu)分為液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時還應(yīng)有制動主缸、制動輪缸以及管路；用氣壓操縱時還應(yīng)有空氣壓縮機、氣路管道、儲氣筒、控制閥和制動氣室等?，F(xiàn)代汽車由于車速的提高，對于應(yīng)急制動時的可靠性要求更嚴(yán)格，因此在中、高級轎車和部分輕型商用車上，多在后輪制動器上附加手操縱的機械式驅(qū)動機構(gòu)，使之兼起駐車制動和應(yīng)急制動的作用，從而取消了中央制動器。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面兼得附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動系統(tǒng)。它能有效的防止汽車在應(yīng)急制動時由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的危險，并縮短制動距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。1.3選定方案前應(yīng)解決的問題：1,由于專業(yè)基礎(chǔ)知識不夠扎實，設(shè)計經(jīng)驗欠缺，參考資料收集不夠全面，設(shè)計主題思路還不是很清晰，對于有些簡單的問題解決的不夠精準(zhǔn)，同時欠缺仿真軟件的支持，無法確定其設(shè)計效果。并且有較多的相關(guān)知識綜合運用，在設(shè)計計算過程中，運用不是很熟練，計算過程不是很順利，需要對欠缺的知識補習(xí)，彌補不足。2,由于涉及汽車專業(yè)知識，在設(shè)計過程中，需要補充對汽車基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)。3,用CAD進(jìn)行繪圖時，軟件操作不是很熟練，畫圖速度緩慢，需要在平時多加練習(xí)。1.4課題研究方法首先對選題的目的和意義進(jìn)行了闡述與分析，讓我明確了自己設(shè)計的機構(gòu)是作什么用的，其在車輛安全方面的重要性。其次是對其在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r做了分析，了解了當(dāng)今汽車制動器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。這對于本次設(shè)計的不足，需要改進(jìn)的地方，使我受到了啟發(fā)。在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下，收集并整理了大量的相關(guān)信息，又通過互聯(lián)網(wǎng)查閱到了比較多的相關(guān)資料，初步對汽車制動器的結(jié)構(gòu)形式、管路布置、制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及各個部件型式做出了選擇，并收集相關(guān)緊湊型轎車制動系統(tǒng)設(shè)計資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗；同時學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計能力并通過試驗最終確定制動系統(tǒng)設(shè)計方案。1.5本設(shè)計應(yīng)解決的難點（1）確定制動系各參數(shù)，分析其制動性能;（2）制動器的設(shè)計計算；（3）液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算；（4）制動系統(tǒng)圖紙設(shè)計。第2章總體設(shè)計方案汽車的制動性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。制動性是汽車的主動安全主要性能之一，隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動性始終是汽車設(shè)計制造和使用部門的主要任務(wù)。汽車制動系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。制動系至少應(yīng)有兩套獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置。前者用來保證前兩項功能，后者用來保證第三項功能。設(shè)計汽車制動系應(yīng)滿足如下主要要求[3]：（1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定；（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。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩項指標(biāo)來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評定的。詳見QC/T239-1997《貨車、客車制動器性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)》。（3）工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機構(gòu)應(yīng)各自獨立。行車制動裝置都用腳操縱，其他制動裝置多為手操縱；（4）制動效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見QC/T582-1999《轎車制動器性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)》；（5）制動效能的水穩(wěn)定性好；（6）在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評價標(biāo)準(zhǔn)，詳見QC/T239-1997《貨車、客車制動器性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)》；（7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人-機工程學(xué)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(dá)到給定制動效能水平所需的時間和從放開踏板至完全解除制動的時間；（9）制動時不產(chǎn)生振動和噪聲；（10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運動干涉，在車輪跳動或轉(zhuǎn)向時不會引起自行制動；（11）應(yīng)有音響或光信號等警報裝置，以便及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動機件的故障和功能失效；（12）用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減少制動時飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維[4]；（13）磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機構(gòu)。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(zhuǎn)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)（ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功。本次設(shè)計采用前盤后鼓式制動器,液壓制動,II式(前后式)雙回路制動控制系統(tǒng)。采用真空助力器.其中鼓式制動器采用一般常用的領(lǐng)從蹄式,為一個自由度.灰鑄鐵制動鼓[5]。制動鼓內(nèi)徑尺寸、摩擦襯片寬度尺寸參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T309-1999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》選取。盤式制動器采用浮動鉗盤式.制動盤直徑取輪輞直徑的70%。通風(fēng)式制動盤厚度取20mm。具體的制動系統(tǒng)設(shè)計計算過程依據(jù)汽車設(shè)計教材進(jìn)行。2.1制動能源的比較分析經(jīng)過同多種類型的車輛制動能源比較，如表2.1所示：表2.1制動能源比較供能裝置傳能裝置型式制動能源工作介質(zhì)型式工作介質(zhì)氣壓伺服制動系駕駛員體力與發(fā)動機動力空氣液壓制動系制動液真空伺服制動系是由發(fā)動機驅(qū)動的空氣壓縮機提供壓縮空氣作為動力源，伺服氣壓一般可達(dá)0.05～0.07MPa。真空伺服制動系多用于總質(zhì)量在1.1～1.35t以上的轎車及裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型載貨汽車上；氣壓伺服制動系則廣泛用于裝載質(zhì)量為6～12t的中、重型貨車以及極少數(shù)高級轎車上。液壓制動用于行車制動裝置。液壓制動的優(yōu)點是：作用滯后時間短，（0.1～0.3s）;工作壓力高（可達(dá)10～20M），因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動器內(nèi)部，直接作為制動蹄的張開機構(gòu)（或制動塊的壓緊機構(gòu)），而不需要制動臂等傳動件，使之結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量??；機械效率較高（液壓系統(tǒng)有自潤滑作用）。液壓制動的主要缺點是：過度受熱后，部分制動液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動系統(tǒng)的效能降低，甚至完全失效。液壓制動廣泛應(yīng)用在乘用車和總質(zhì)量不大的商用車上。2.2駐車制動系駐車制動系統(tǒng)用于使汽車可靠而無時間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上，同時也有助于汽車在斜坡上起步的一套專門裝置。駐車制動系統(tǒng)應(yīng)采用機械式驅(qū)動機構(gòu)而不用液壓或氣壓式，以免其產(chǎn)生故障。通過類比采用手動駐車制動操縱桿、駐車制動杠桿作用于后輪，作為后輪駐車制動器。后輪駐車制動：輪缸或輪制動器，（對領(lǐng)叢蹄制動器，只需附加一個駐車制動推桿和一個駐車杠桿即可）使用駐車制動時，由人搬動駐車制動操縱桿，通過操縱纜繩。平衡臂和拉桿（拉繩）拉動駐車制動杠桿使兩蹄張開。2.3行車制動系行車制動系統(tǒng)用作強制行使中的汽車減速或停車，并使汽車在下短坡時保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動機構(gòu)多采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。目前，盤式制動器已廣泛應(yīng)用于轎車，但除了在一些高性能轎車上用于全部車輪以外，大都只用作前輪制動器，而與后輪的鼓式制動器配合，以期汽車有較高的制動時的方向穩(wěn)定性。在貨車上，盤式制動器也有采用。四輪轎車在制動過程中，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%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動方式。2.4制動管路的布置及原理II式(前后式):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，一條回路連接前橋(軸)車輪制動器,另一條回路連接后橋(軸)車輪制動器,如圖（2.1）所示。前橋車輪制動器與后橋車輪制動器各用一個回路。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。在各類汽車上都有采用。通過分析，II式(前后式)制動器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，因此采用的就是II式(前后式)雙回路制動系。2.4.1制動管路的布置示意圖（II型）如圖2.1所示2.4.2制動原理和工作過程以鼓式制動器為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖（2.2）所示，工作原理如下：要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個輪缸活塞推動兩制動蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動蹄就對旋轉(zhuǎn)的制動鼓作用一個摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個向前的周緣力，同時路面也對車輪作用一個向后的反作用力，即制動力。制動力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動力越大，制動減速度越大。當(dāng)放開制動踏板時，復(fù)位彈簧即將制動蹄拉回復(fù)位，摩擦力和制動力消失，制動作用即行終止。2.5制動器的結(jié)構(gòu)方案分析通常，汽車所用制動器一般都采用摩擦式的，也就是阻止汽車運動的制動力矩來源于固定元件和旋轉(zhuǎn)工作表面之間的摩擦。主要是盤式制動器和鼓式制動器兩種形式。鼓式制動器的選用：鼓式制動器是靠制動塊在制動輪上壓緊產(chǎn)生摩擦來實現(xiàn)剎車的。鼓式制動器的形式有很多種，如領(lǐng)從蹄式制動器、單向雙領(lǐng)蹄式制動器、雙向雙領(lǐng)蹄式制動器、單向自增力式制動器、雙向自增力式制動器、凸輪式制動器、楔式制動器。它們都各有利弊，其中領(lǐng)從蹄式制動器發(fā)展較早，且其效能和效能穩(wěn)定性在各式制動器中均居于中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動效果不變；便于附裝駐車制動驅(qū)動機構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動鼓之間的間隙；且有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點。但領(lǐng)從蹄式制動器也有兩蹄片的壓力不等（在兩制動蹄上的摩擦襯片面積相等的條件下），因而兩蹄片磨損不均勻、壽命不同的缺點。此外，因只有一個輪缸，兩制動蹄必須在同一驅(qū)動回路下工作。因此，本設(shè)計采用由定位銷定位的一個自由度的非平衡式的領(lǐng)從蹄式制動器。盤式制動器的選用：盤式制動器又叫做碟式制動器，一般是由液壓控制，主要的部件有制動盤、制動鉗、固定器，制動輪缸等組成。按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式兩類。全盤式制動器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸。用得較多的是多片全盤式制動器，以便獲得較大的制動力。但這種制動器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為固定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器。定鉗盤式制動器的制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿著制動盤軸線方向移動，因此必須在制動盤的兩側(cè)都安裝制動塊的促動裝置，以便于將兩側(cè)的制動塊分別壓向制動盤。定鉗盤式制動器在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝有一個活塞。當(dāng)壓力油液進(jìn)入兩個油缸活塞外腔時，推動兩個活塞向內(nèi)將位于制動盤兩側(cè)的制動塊總成壓緊到制動盤上，從而將車輪制動。當(dāng)放松制動踏板使油液壓力減小時，回位彈簧又將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。這種型式也稱為對置活塞式或浮動活塞式。定鉗盤式制動器的缺點就是：（1）制動盤的兩側(cè)各有液壓缸，使制動鉗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（2）液壓缸分裝于制動盤的兩側(cè)，制動液必須跨越制動盤的鉗內(nèi)油道或者外部的油管。（3）熱負(fù)荷較大，液壓缸和跨越制動盤的鉗內(nèi)制動管路或者是外部油管內(nèi)的制動液容易氣化。（4）若想兼用于駐車制動裝置，則必須添加一個機械促動的駐車制動鉗。由于上述的種種原因，定鉗盤式制動裝置已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代轎車的發(fā)展趨勢，也逐漸的在70年代以后讓位于浮鉗盤式制動器。浮鉗盤式制動器只在制動盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動，在兼行車和駐車制動的情況下不需要加設(shè)駐車制動鉗，只需要在行車制動鉗液壓缸的附近加裝一些用于推動液壓缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可。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，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動液溫度比用固定鉗時低30℃～50℃，氣化的可能性較小。但由于制動鉗體是浮動的，必須設(shè)法減少滑動處或擺動中心處的摩擦、磨損和噪聲。經(jīng)過對不同制動器優(yōu)、缺點的比較，參考同類型車，本設(shè)計采用前盤（浮動鉗式）后鼓（支承銷領(lǐng)叢蹄式）的制動系統(tǒng)。本章小結(jié)本章確定了制動系統(tǒng)方案為行車制動系統(tǒng)采用液壓制動控制機構(gòu)，前軸制動器為浮動鉗盤式制動器，后軸采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動器?；芈废到y(tǒng)采用一軸對一軸式雙回路控制系統(tǒng)。駐車制動系統(tǒng)控制機構(gòu)為機械式，由鼓式制動器兼做駐車制動器。制動系主要參數(shù)確定3.1基本參數(shù)表3.1制動系主要參數(shù)空載滿載汽車質(zhì)量2230kg4110kg軸荷分配前軸1070.4kg1233kg后軸1159.6kg2877kg質(zhì)心高度hg0=850mmHg1=750mm軸距3100mm前制動器浮動鉗盤式后制動器鼓式領(lǐng)叢蹄式3.2鼓式制動器的主要參數(shù)選擇在有關(guān)的整車總布置參數(shù)和制動器的結(jié)構(gòu)形式確定以后，就可以參考已有的同類型、同等級汽車的同類制動器，對制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選。3.2.1制動鼓內(nèi)徑D當(dāng)輸出力一定時，制動鼓的內(nèi)徑越大，制動力矩也越大，散熱性能也越好。但制動鼓的內(nèi)徑D尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且直徑的增大也使制動鼓的質(zhì)量增大，使汽車的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動鼓與輪輞之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙，此間隙一般不小于20～30mm,以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動鼓直徑的尺寸。另外，制動鼓直徑與輪輞直徑之比為，汽車考慮其用途及行駛的平穩(wěn)性和爬坡能力，初選17inch的輪胎（例如輪胎型號205/55R17），由則D=321.5mm，根據(jù)QC/T309-1999《制動鼓工作及制動蹄片寬度尺寸系列》取D=320mmR=160mm。3.2.2摩擦襯片寬度b和包角β摩擦襯片的包角可在900～1200范圍內(nèi)選取，試驗表明，摩擦襯片包角在900～1200時，磨損最小，制動鼓溫度也最低，且制動效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角一般不宜大于1200，因過大不僅不利于散熱，而且易使制動作永不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過大則不易保證與制動鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動時使單位壓力不超過2.5M的條件來選擇襯片寬度的。設(shè)計時應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇寬度值。另外，根據(jù)國外統(tǒng)計資料可知，單個鼓式制動器總的摩擦襯片面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大。而單個摩擦襯片的面積又決定與制動鼓的半徑，襯片寬度及包角。即:（3.7）式中，包角以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。制動器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動時產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。a、參考同類汽車選取，一般b/D=0.16～0.26,取0.25，由QC/T309-1999則選的b=65mmb、取領(lǐng)蹄包角從蹄包角=320×EQ3.14×65（100+110）/360=36302mm2c、摩擦襯片起始角，一般將襯片布置在制動蹄的中央，即令：有時為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點對稱布置，以改善制動效能和磨損的均勻性。3.2.3制動器中心到張開力P作用線和距離a在保證輪缸能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件，應(yīng)使距離a盡可能大，以提高制動效能。初步設(shè)計可取a=0.8R故a=128mm。3.2.4制動蹄支撐點的位置坐標(biāo)k與c應(yīng)在保證兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的條件下，應(yīng)使k盡可能小而c盡可能大，設(shè)計可定c=0.8R=128mm,并也應(yīng)在保證制動效能的條件下k盡可能大而c盡可能大小,參考同類車型，初步設(shè)計時可定:k=22mm。3.2.5摩擦片摩擦系數(shù)選擇摩擦片時不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單獨地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性要求，后者對蹄式制動器是非常重要的。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5之間，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性越差。所以在制動器設(shè)計時并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國產(chǎn)的摩擦片材料溫度低于250度時，保持摩擦系數(shù)在0.3～0.4已無大問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，取0.3可使計算結(jié)果接近實際。另外，在選擇摩擦材料時應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。3.3盤式制動器的主要參數(shù)選擇3.3.1制動盤直徑D制動盤直徑D應(yīng)盡量取大些，這樣，制動盤的有效半徑增大，可以減小制動鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。通常D=0.70～0.79Dr，本車總質(zhì)量大于2t，故取上限，即因此，D=320mm。3.3.2制動盤厚度h制動盤厚度對制動盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動盤厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過小。制動盤可以做成實心的，也可以通風(fēng)式的，本車從增大散熱通風(fēng)的角度在制動盤中間鑄出通風(fēng)孔道。一般通風(fēng)式制動盤厚度可取為20~50mm，采用較多的是20~30mm，這里選取為20mm,通風(fēng)式。3.3.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑推薦摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑的比值不大于1.5.若此值偏大，工作時襯塊外緣與內(nèi)側(cè)圓周的速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終導(dǎo)致制動力矩變化大。所以參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為：，平均半徑為=125有效半徑為=126.66令則有選取半徑滿足式＞假設(shè)成立，滿足要求。3.3.4摩擦襯塊工作面積A在確定盤式制動器制動襯塊的工作面積時，根據(jù)制動襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6～3.5kg/,A=120cm2。本章小結(jié)本章確定了制動器的基本參數(shù)，首先計算出制動力分配系數(shù)及同步附著系數(shù)，然后進(jìn)一步確定制動器的最大制動力矩，確定了鼓式制動器的主要參數(shù)，包括制動鼓直徑、摩擦襯片寬度及包角、制動器中心到張開力作用線的距離、制動蹄支撐銷中心的位置、摩擦片的摩擦系數(shù)，盤式制動器主要參數(shù)包括制動盤直徑、制動盤厚度、摩擦襯塊內(nèi)外半徑、摩擦塊工作面積。第四章制動器的設(shè)計與計算4.1制動器摩擦面的壓力分布規(guī)律從前面的分析可知，制動器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動器因數(shù)有很大的影響。掌握制動蹄表面的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動器因數(shù)。在理論上對制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時，通常作如下一些假定：（1）制動蹄、鼓為絕對剛性；（2）在外力作用下，使力僅發(fā)生在摩擦襯片上；（3）壓力與變形符合胡克定律。對于繞支承銷轉(zhuǎn)動的制動蹄，制動蹄片上的壓力符合正弦分布。4.2制動器制動效能計算制動器效能因數(shù)，表示制動器的效能，其實質(zhì)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，用于評比不同結(jié)構(gòu)形式的制動器的效能領(lǐng)蹄：==0.6486從蹄：==0.5581則BF=+=1.20674.3同步附著系數(shù)的確定汽車制動時，若忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對任意角速度＞0的車輪，其力矩平衡方程為（3.1）式中：—制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N?m；―地面作用于車輪上的制動力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動力，其方向與汽車行駛方向相反，N；―車輪有效半徑，m。令（3.2）稱之為制動器制動力，它是在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力。一般汽車根據(jù)前、后輪制動力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動力足夠時，制動過程出現(xiàn)前后輪同時抱死拖滑時附著條件利用最好[6]。任何附著系數(shù)路面上前后同時抱死的條件為（=0.85）：(3.3)（3.4）式中：G-汽車重力；—前制動器制動力，N；—后制動器制動力，N；—質(zhì)心到前軸的距離，mm；—質(zhì)心到后軸的距離，mm。得：=1275N=1825N一般常用制動器制動力分配系數(shù)來表示分配比例前、后制動器制動力分配的比例影響到汽車制動時方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定值首先就要選取同步附著系數(shù)。一般來說，我們總是希望前輪先抱死（）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦以及我國道路條件，車速不高，所以本車型取0.5左右為宜。由得為保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，ECE的制動法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內(nèi)，必須滿足q[7]。4.4制動器最大制動力矩確定應(yīng)合理地確定前、后輪制動器的制動力矩，以保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性。雙軸汽車前后車輪附著力同時被充分利用或前后車輪同時抱死的制動力之比為通常上式的比值為轎車1.3到1.6，貨車為0.5到0.7。因此可知前后制動器比值符合要求最大制動力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時制動力與地面作用于車輪的法向力成正比。計算公式如下（3.5）（3.6）式中：—該車所能遇到的最大附著系數(shù)0.85；—車輪有效半徑為360mm；4.5單個制動器制動力矩的計算4.5.1同一制動器各蹄產(chǎn)生的制動力矩在計算鼓式制動器時，必須建立制動蹄對制動鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動力矩之間的關(guān)系，具體符號如圖所示：其計算公式如下對于增勢蹄：（4.1）（4.2）其中：為壓力分布不均勻時蹄片上的最大壓力（其中）。=182.63對于減勢蹄：式中：，為壓力分布不均勻時蹄片上的最大壓力。同理：=179.35增勢蹄的制動力矩=減勢蹄的制動力矩制動鼓上的制動力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即液壓驅(qū)動的制動器由于，故所需的張開力為P===1882.83計算蹄式制動器必須檢查蹄有無自鎖的可能。蹄式制動器的自鎖條件為即式成立，則不會自鎖。故此蹄式制動器不會自鎖。4.5.2盤式制動器制動力矩計算現(xiàn)假設(shè)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計算公式為（4.3）式中：單個制動器的制動力矩=317964.84—摩擦系數(shù)—單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力R—作用半徑（摩擦襯塊的作用半徑R==125mm）盤式制動器單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力為對于常見的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔缓艽?，取R等于平均半徑或有效半徑，在實際中已經(jīng)足夠精確。有效半徑是扇形表面的面積中心至制動盤中心的距離，如下式所示==[1-]式中，m=因為m<1,<,故>,且m越小，則兩者差值越大。應(yīng)當(dāng)指出，若m過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大，襯塊摩擦面上各不同半徑處的滑摩速度相差太遠(yuǎn)，磨損將不均勻，因而單位壓力分布這一假設(shè)條件不能成立，則上述計算方法也就不使用，m值一般不應(yīng)小于0.65。制動盤工作面的加工精度應(yīng)達(dá)到下述要求：平面度公差為0.012mm，表面粗糙度值為0.7~1.3m，兩摩擦表面的平行度公差不應(yīng)大于0.05mm，制動盤的端面圓跳動公差不應(yīng)大于0,03mm。通常制動盤采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制造。為保證足夠的強度和耐磨性能，其牌號不應(yīng)低于HT250。4.6駐車制動的制動力矩計算通過受力分析，可以得出汽車在上、下坡停駐時的后橋附著力分別為：上坡（4.4）下坡（4.5）汽車停駐的最大坡度可根據(jù)后軸上的附著力與制動力相等求得：滿載：上坡下坡空載：上坡下坡滿載時，上下坡后橋附著力為：上坡下坡空載時，上下坡后橋附著力分別為：上坡下坡4.7制動襯片的耐磨性計算摩擦襯片（塊）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械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳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(dān)了耗散汽車全部動能的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器的溫度升高，此即所謂的制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，摩擦襯片（塊）的磨損越嚴(yán)重。制動器的能量負(fù)荷以其比能量耗散率作為評價指標(biāo)。它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量。單位為。雙軸汽車的制動器的比能量耗散率分別為前輪（4.6）后輪（4.7）式中：—汽車總質(zhì)量，kg；—汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；、—制動初速度和減速度，m/s；J—制動減速度m/s2；t—制動時間，s；、—前后制動襯片（塊）的摩擦面積,mm2；—制動力分配系數(shù)雙軸汽車的制動器的比能量耗散率分別為：前輪（4.8）后輪（4.9）在緊急制動到停車的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，對于乘用車，制動速度，故據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，鼓式制動器的比能量耗散率以不大于1.8w/為宜，盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0,計算時取減速度j=0.6g。磨損特性指標(biāo)也可用襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來衡量。越大，則磨損越嚴(yán)重。前輪（4.10）后輪（4.11）式中：—單個制動器的制動力矩，N?m；R—制動鼓半徑（或襯塊平均半徑），mm；A—單個制動器的襯片（塊）摩擦面積mm2注：在j=0.6g時，鼓式制動器的許可比摩擦力應(yīng)該不大于0.48N/。前輪后輪滿足題意。4.8制動距離的計算分析制動距離是，需要對制動距離過程有一個全面的了解。圖4.1是駕駛員在接受緊急制動信號后，制動踏板力、汽車制動減速度與制動時間的關(guān)系曲線[8]。圖4.1汽車制動過程駕駛員接到緊急停車信號時，并沒有立即行動,而要經(jīng)過τ`1后才意識到應(yīng)進(jìn)行緊急制動，并移動右腳，再經(jīng)過τ〞1后才踩著制動踏板。從a點到b點所經(jīng)過的時間稱為駕駛員反映時間。這段時間一般為0.3～1.0s。在b點以后，隨著駕駛員踩踏板的動作，踏板力迅速增大，至d點到達(dá)最大值。不過由于制動蹄是由回位彈簧拉著，蹄片與制動鼓間存在間隙，所以要經(jīng)過τ〞2，即至c點，地面制動力才起作用，使汽車開始產(chǎn)生減速度。由c點到e點是制動器制動力增長過程所需的時間?？偡Q為制動器的作用時間。制動器作用時間一方面取決于駕駛員踩踏板的速度，另外更重要的是受制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的影響。一般在0.2～0.9s之間。由e到f為持續(xù)制動時間，其減速度基本不變。到f點式駕駛員松開踏板，但制動力的消除還需要一段時間，一般在0.2～1.0s之間。從制動的全過程來看，總共包括駕駛員見到信號后作出行動反映、制動器起作用、持續(xù)制動和放松制動器四個階段。一般所指制動距離是開始踩著制動踏板到完全停車的距離。故總的制動距離為（4.12）式中：取0.85故總的制動距離為=18.5m＜19m因此本設(shè)計滿足GB\7258-2004?機動車運行安全技術(shù)條件?關(guān)于制動距離的規(guī)定[9]。從式中可以看出，決定汽車制動距離的主要因素是：制動器起作用的時間、最大制動減速度即附著力以及起始制動車速。附著力越大、起始制動車速越低，制動距離越短。本章小結(jié)本章對制動器的設(shè)計進(jìn)行了計算，首先分析了制動器摩擦面的壓力分布規(guī)律，并分別計算了鼓式制動器和盤式制動器的制動力矩，同時計算了駐車制動時所需的制動力矩，然后對摩擦襯片的耐磨性進(jìn)行了計算，最后計算了制動距離，以確保其符合相關(guān)法規(guī)的要求。第5章液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算制動驅(qū)動機構(gòu)用于將駕駛員或其他動力源的制動作用力傳給制動器，使之產(chǎn)生制動力矩。5.1制動驅(qū)動機構(gòu)的形式制動驅(qū)動驅(qū)動機構(gòu)將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動器，使之產(chǎn)生制動力矩。根據(jù)制動力源的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)一般可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。通過對各種驅(qū)動機構(gòu)不同形式優(yōu)缺點的比較，本設(shè)計采用真空助力的伺服驅(qū)動機構(gòu)。伺服制動系是在人力液壓制動系中增加由其他能源提供的助力裝置，使人力與動力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時，仍可由人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的制動力。因此，在1.6L以上的乘用車到各種商用車。都廣泛采用伺服制動。真空伺服制動系是利用發(fā)動機進(jìn)氣管中節(jié)氣門后的真空度（負(fù)壓，一般可達(dá)0.05～0.07M）作動力源。按照助力特點，伺服制動系又可分為助力式和增壓式兩種。助力式伺服制動系如圖2.1所示，伺服氣室位于制動踏板與制動主缸之間，其控制閥直接由踏板通過推桿操縱，因此又稱為直動式伺服制動系。司機通過踏板直接控制伺服動力的大小，并與之共同推動主缸活塞，使主缸產(chǎn)生更高的液壓通向盤式制動器的油缸和鼓式制動器的輪缸。由真空伺服氣室、制動主缸和控制閥組成的總成稱為真空助力器。5.2分路系統(tǒng)為了提高制動工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動器的液壓或氣壓管路分為兩個或多個互相獨立的回路，其中一個回路失效后，仍可利用其他完好的回路進(jìn)行制動。雙軸汽車的雙回路制動系統(tǒng)有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中，II型回路的布置較為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸（或單制動氣室）鼓式制動器配合使用，成本較低。目前在各類汽車上應(yīng)用廣泛。X型的結(jié)構(gòu)也很簡單。直行制動時任一回路失效，剩余的總制動力都能保持正常值的50%。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(fù)荷的適應(yīng)性。但是，一旦某一管路損壞造成制動力不對稱，此時車輪將朝制動力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動，使汽車喪失穩(wěn)定性。所以，具有這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值，這樣，不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。HI、HH、LL型結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。所以本設(shè)計經(jīng)過對比，采用II型回路。5.3液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)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(gòu)傳動比以及采用增壓助力裝置的必要性，必須進(jìn)行如下設(shè)計計算。5.3.1制動輪缸直徑d的確定制動輪缸對制動蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動管路關(guān)系為d=（5.1）其中：—，N；p—制動管路壓力，M。制動管路液壓在制動時一般不超過10～12M，對盤式制動器可再取高些。壓力越高，輪缸直徑就越小，但對管路特別是制動軟管及管接頭則提出了更高的要求，對軟管的耐壓性、強度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：19，22，24，25，28，30，32，35，38，40，45，50，55mm。由于制動管路液壓的限制，初選=15M,=12M，則根據(jù)制動輪缸對制動蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動管路關(guān)系：d=得：前輪缸直徑18.9mm，根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為19mm;將半徑帶入式（5.1）中計算得管路壓力為=14.9M同理得后輪缸直徑d2=21.2mm，由國標(biāo)QC/T311-1999取為22mm,將半徑帶入式（5.1）計算的管路壓力為=11.15M。壓力比為：制動力分配調(diào)節(jié)裝置選用慣性比例閥GPF-1，其要求壓力比為。5.3.2制動主缸直徑的確定第i個輪缸的工作容積為（5.2）其中：—第i個輪缸活塞的直徑，mm；n—輪缸中的活塞數(shù)目，mm；—第i個輪缸活塞在完全制動時的行程，初步設(shè)計時，對鼓式制動器可取2.0～2.5mm。盤式：d=19mm，n=1，得=EQ\F(π,4)×2.5×192=1192.825mm3鼓式：d=22mm,n=1,得=EQ\F(π,4)×222×2.5=1592.83mm3全部輪缸的總工作容積:V=2（V1+V2）=2x(1192.825+1592.83)=5571.35mm3所有輪缸的工作容積為，式中m為輪缸數(shù)目[10]。對于乘用車，v0=1.1v在初步設(shè)計時，制動主缸的工作容積可取為V0=1.1V=1.35571.35=5447.42主缸活塞行程和活塞直徑為（5.3）一般=0.8～1.2，本設(shè)計取得：，主缸的直徑應(yīng)符合系列尺寸，主缸直徑的系列尺寸為：19，22，26，28，32，35，38,40,45。根據(jù)QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列根據(jù)QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列，取為19mm。通常，汽車液壓驅(qū)動機構(gòu)的制動輪缸直徑與制動主缸的直徑之比=0.9~1.2。較小時，其活塞直徑及相應(yīng)的踏板行程便要加大。=22/22=1，滿足題意。5.3.3制動踏板力FP制動踏板力為（5.4）式中：——制動主缸活塞直徑；P——制動管路的液壓；——制動踏板機構(gòu)傳動比；取=4——制動踏板機構(gòu)及制動主缸的機械效率，可取=0.85～0.86。取=0.86，則由5.3式得：=843.40N500N.所以需要加裝真空助力器。制動踏板力應(yīng)滿足以下要求：最大踏板力一般為500N(乘用車)或700N（商用車）。設(shè)計時，制動踏板力可在200N-350N的范圍內(nèi)選取。則式中：：真空助力比，取4。=843.40/4=210.85N<500N，所以符合要求。5.3.4制動踏板工作行程SP=（）（5.5）式中：—主缸中活塞與推桿的間隙一般取=1.5～2.0mm；—主缸活塞的空行程（mm）。=（）=4（19+2+3）=96mm在確定主缸容積時應(yīng)考慮到制動器零件的彈性變形和熱變形以及用于制動驅(qū)動系統(tǒng)信號指示的制動液體積，因此，制動踏板的全行程（至于地面相碰的行程）應(yīng)大于正常工作行程，制動器調(diào)整正常時的踏板工作行程約為踏板全行程的40%～60%，以便保證在制動管路中獲得給定的壓力。=貨車的踏板全行程不應(yīng)超過170mm～180mm。為了避免空氣進(jìn)入制動管路，在主缸活塞回位彈簧的計算中，應(yīng)保證在踏板放開后，制動管路中仍能保持0.05～0.14M的殘余液壓。5.3.5制動主缸在設(shè)計制動主缸時應(yīng)該考慮要否補償孔和在放開制動踏板時主缸活塞原始位置的定位以及在制動管路中是否必須有或不準(zhǔn)有殘余壓力[11]。在前盤式后鼓式的雙回路制動系統(tǒng)中，由于盤式制動器制動塊與制動盤之間的間隙較小且其油缸活塞的回位僅靠橡膠密封圈的彈力而無強力的回位彈簧，所以盤式制動器開始起制動作用與制動回路中壓力開始升高幾乎是同時發(fā)生的，因此，通往盤式制動器的管路應(yīng)與雙腔制動主缸裝有較弱回位彈簧的那一工作腔相接。由于同樣原因，在解除制動時，在通往盤式制動器的管路中不允許有殘余液壓，而通往鼓式制動器的管路在放開制動踏板時必須保有殘余壓力，為此在與其相通的制動主缸工作腔的出口應(yīng)裝上止回閥。制動主缸由灰鑄鐵制造，也可采用低碳鋼冷擠成形；活塞可由灰鑄鐵、鋁合金或中碳鋼制造。5.3.6制動力分配調(diào)節(jié)裝置的選取由于慣性比例閥能使車輛獲得較佳的制動壓力比特性，并能在多種負(fù)載工況下均可獲得較為理想的制動平衡曲線。此閥結(jié)構(gòu)簡單，在車上的安裝位置和拆卸維修也很靈活方便，還具備與各種制動系統(tǒng)都能配套的優(yōu)點，因此本設(shè)計選用慣性比例閥[12]。慣性比例閥（GPF-1）的制動液壓進(jìn)出壓力比為。5.4制動器的主要結(jié)構(gòu)元件5.4.1制動鼓制動鼓應(yīng)有足夠的強度，剛度和熱容量，與摩擦襯片的材料相配合，又應(yīng)當(dāng)有較高的摩擦因數(shù)。制動鼓有鑄造和組合式兩種。鑄造制動鼓多選用灰鑄鐵制造，具有機械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點。為防止制動鼓工作時受載變形，常在制動鼓的外圓周部分鑄有加強肋，用來加強剛度和增加散熱效果。精確計算制動鼓的壁厚既復(fù)雜又困難，所以常根據(jù)經(jīng)驗選取，設(shè)計中為11mm。5.4.2制動蹄乘用車和總質(zhì)量較小的商用車的制動蹄，廣泛采用T形鋼碾壓或用鋼板焊接制成；總質(zhì)量較小的汽車的鋼板制成的制動蹄腹板上往往開一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，其目的是使襯片磨損較為均勻，并減小制動時的尖叫聲。制動蹄腹板和翼緣的厚度，乘用車為5～8mm.本設(shè)計取6mm。制動蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點在于襯片更換前允許磨損的剛度較大，缺點是工藝復(fù)雜，且不易更換襯片。鉚接的優(yōu)點是噪聲小。設(shè)計中選用粘接襯片。5.4.3摩擦襯（片）塊摩擦襯（片）塊的材料應(yīng)滿足如下要求：（1）具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)；（2）具有良好的耐磨性；（3）要用盡可能小的壓縮率和膨脹率；（4）制動時不易產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境無污染；（5）應(yīng)采用對人體無害的摩擦材料；（6）有較高的耐擠壓強度和沖擊強度，以及足夠的抗剪切能力；（7）應(yīng)將摩擦襯塊的導(dǎo)熱率控制在一定范圍。由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因為沒有石棉粉塵公害，近年來得到廣泛應(yīng)用。5.4.4制動底板制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制動底板承受著制動器工作時的制動反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板都具有凹凸起伏的形狀。5.4.5支承二自由度制動蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵（KTH370-12）或球墨鑄鐵（QT400-18）件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。具有長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時制動底板上附加一壓緊裝置，使制動蹄中部靠向制動底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置[13]。5.4.6制動輪缸是液壓制動系統(tǒng)采用的活塞式制動蹄張開機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體有灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需搪磨?；钊射X合金制造?；钊舛螇河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個等直徑活塞，少數(shù)有四個等直徑活塞。5.4.7制動盤制動盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，其結(jié)構(gòu)有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，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，但盤的整體厚度加大。制動盤的工作表面應(yīng)光滑平整。兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm，盤面擺差不應(yīng)大于0.1mm。5.4.8制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制造，也有用合金制造的，可作成整體的，也可作成兩辦并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應(yīng)有高的剛度和強度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸嵌入鉗體的。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。活塞鑄鋁合金或鋼制造。為了提高耐磨性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動鉗由鋁合金制造時，減少傳給制動液的熱量成為必須解決的問題。為此，應(yīng)減小活塞與制動背塊的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。5.4.9制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接嵌壓在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形?；钊麘?yīng)能壓住盡可能多的襯塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板有鋼板制成。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時的警報裝置，以便即使更換摩擦襯片。5.5自動間隙調(diào)整機構(gòu)制動鼓（盤）與摩擦襯片（塊）之間在未制動的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動鼓（盤）能自由轉(zhuǎn)動。一般，鼓式制動器的設(shè)定間隙為0.2～0.5mm，盤式制動器的為0.1～0.3mm，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。考慮到在制動過程中的摩擦副可能產(chǎn)生機械變形和熱變形，因此，制動器在冷卻條件下的間隙應(yīng)通過試驗來確定。另外，制動器在工作過程中會因為摩擦襯片（塊）的磨損而加大，因此，制動器必須設(shè)有間隙調(diào)整機構(gòu)。關(guān)于支承銷式鼓式制動器的間隙調(diào)整為：可采用不同方法及其相應(yīng)機構(gòu)調(diào)節(jié)制動鼓與摩擦襯片之間的間隙。第一種方法：借助于裝在制動底板上的調(diào)整凸輪和偏心支承銷用手調(diào)節(jié)制動蹄的原始安裝位置以得到所要求的間隙。凸輪工作表面螺旋線的半徑增量和支承銷的偏心量應(yīng)超過襯片的厚度。第二種方法：借助于自動調(diào)整裝置使制動蹄定位于間隙量所要求的原始位置。采用這類間隙自動調(diào)整裝置，不需人去精細(xì)調(diào)整，只需進(jìn)行一次完全制動即可自動調(diào)整到設(shè)計的間隙，且在行車過程中可隨時補償過量間隙。但是過量間隙的產(chǎn)生并非全由襯片或襯塊磨損所致，也會由于制動器元件的變形尤其是熱膨脹造成。由于一次調(diào)準(zhǔn)式的對后一部分的間隙也隨時進(jìn)行補償，因而往往導(dǎo)致調(diào)整過量，使冷卻狀態(tài)下的間隙過小。因鼓式制動器的熱變形導(dǎo)致的過量間隙遠(yuǎn)較盤式的為大，故在采用一次調(diào)準(zhǔn)式的自動裝置時只得加大設(shè)定間隙量以留出足夠的熱膨脹量，這就加大了踏板的行程損失。因此，當(dāng)前的鼓式制動器已很少采用一次調(diào)準(zhǔn)式而多采用階躍式的自動調(diào)整裝置。本設(shè)計所采用的間隙調(diào)整方法為在制動輪缸上采取措施實現(xiàn)工作間隙的自動調(diào)整，如下圖。借助于彈性限位摩擦環(huán)限制制動后制動蹄的返程量。限位摩擦環(huán)裝在活塞槽中，它們之間留有軸向間隙，如圖5.6所示用以限定不制動時制動蹄的內(nèi)極限位置的限位摩擦環(huán)2，裝在輪缸活塞3內(nèi)端的環(huán)槽中，活塞上的環(huán)槽或螺旋槽的寬度大于限位摩擦環(huán)厚度?；钊鄬τ谀Σ镰h(huán)的最大軸向位移量即為二者之間的間隙。間隙應(yīng)等于在制動器間隙為設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值時施行完全制動所需的輪缸活塞行程。制動時，輪缸活塞外移，若制動器間隙由于各種原因增大到超過設(shè)定值，則活塞外移到0時，仍不能實現(xiàn)完全制動，但只要輪缸將活塞連同摩擦環(huán)繼續(xù)推出，直到實現(xiàn)完全制動。這樣，在解除制動時，制動蹄只能回復(fù)到活塞與處于新位置的限位摩擦環(huán)接觸為止，即制動器間隙為設(shè)定值。5.6鼓式制動器工作過程鼓式制動器主要由底板、制動鼓、制動蹄、輪缸（制動分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。底板安裝在車軸的固定位置上，它是固定不動的，上面裝有制動蹄、輪缸、回位彈簧、定位銷，承受制動時的旋轉(zhuǎn)扭力。每一個鼓有一對制動蹄，制動蹄上有摩擦襯片。制動鼓則是安裝在輪轂上，是隨車輪一起旋轉(zhuǎn)的部件，它是由一定份量的鑄鐵做成，形狀似園鼓狀。當(dāng)行車制動時，踩下制動踏板，通過推桿和主缸活塞作用，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入制動輪缸8，并通過兩個輪缸活塞7推動兩制動蹄2和11繞支撐銷17轉(zhuǎn)動，上端向兩邊分開而其摩擦片3壓緊在制動鼓14的內(nèi)圓面上。這樣，固定不動的制動蹄就對旋轉(zhuǎn)的制動鼓作用一個摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個向前的周緣力，同時路面也對車輪作用一個向后的反作用力，即制動力。制動力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個汽車產(chǎn)生一定的減速度。當(dāng)放開制動踏板時，管內(nèi)油液壓力降低，制動蹄回位彈簧4即將制動蹄2和11拉回到有效的制動位置，同時活塞7也向初始位置滑動，到達(dá)有效制動位置時停止。摩擦力矩和制動力消失，制動作用即行終止。當(dāng)駐車制動時，手剎制動拉索拉動駐車制動杠桿12，圍繞銷軸9轉(zhuǎn)動，同時推動駐車制動推桿5，使制動蹄2與制動鼓14壓緊，產(chǎn)生靜摩擦，使車保持不動。松開手剎時，制動蹄回位彈簧4將制動蹄2拉回原位。駐車制動推桿內(nèi)、外彈簧6和10的作用是始終保持推桿與制動蹄緊密接觸，同時也起到一定的拉緊、回位作用。15P11414圖5.3盤式制動器1110913125.7盤式制動器工作過程15P11414圖5.3盤式制動器111091312本次設(shè)計盤式制動器如圖5.3所示。其特點是只在制動盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置液壓缸，而外側(cè)的制動塊則附著在鉗體上，制動鉗體通過導(dǎo)向銷與車橋相連