1.5噸級(jí)的輕型汽車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)

摘要制動(dòng)系統(tǒng)影響著汽車的駕駛安全。隨著技術(shù)的提高和輕量化的要求，用以達(dá)到節(jié)約能源和降低排放的的目的，越來越多的小型汽車使用盤式制動(dòng)器。本次設(shè)計(jì)就所選車型及載荷進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)和計(jì)算，本次設(shè)計(jì)的是總重量1.5噸級(jí)的輕型汽車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)，通過分析盤式與鼓式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合所選車型確定前后輪都采用浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器。根據(jù)相關(guān)要求計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，制動(dòng)制動(dòng)減速度，校核制動(dòng)效能、駐車制動(dòng)坡度、襯片的磨損特性等，根據(jù)參數(shù)和技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出符合汽車制動(dòng)性要求的制動(dòng)器。本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)管路選擇Ⅱ系統(tǒng)，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用伺服制動(dòng)的形式，采取自動(dòng)調(diào)整間隙裝置，在主參數(shù)確定的條件下進(jìn)行小零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三維繪圖由電腦軟件完成。關(guān)鍵詞：盤式制動(dòng)器制動(dòng)效能制動(dòng)盤制動(dòng)襯片ABSTRACTBrakingsystemisveryimportantforautomobilesdrivingsafety.Withtheimprovementoftechnologyandtherequirementoflightweight,inordertosaveenergyandreduceemissions,moreandmoresmallcarsusediscbrakes.Thisdesigncarriesontherelateddesignandcalculationontheselectedvehicletypeandload.Thisdesignisthediscbrakedesignoflightvehiclewithatotalweightof1.5tons.Byanalyzingtheadvantagesanddisadvantagesofdiscanddrumbrakes,combinedwiththeselectedvehicletype,itisdeterminedthatthefrontandrearwheelsareallequippedwithfloatingcaliperdiscbrakes.Accordingtotherelevantrequirements,thebrakingmoment,brakingdeceleration,brakingefficiency,parkingbrakegradientandwearcharacteristicsofliningsarecalculated.Accordingtotheparametersandtechnicalrequirements,thebrakethatmeetstherequirementsofautomobilebrakingperformanceisdesigned.ThedesignofthedrivingpipelineselectionIIsystem,thebrakedrivemechanismintheformofservobraking,usingautomaticclearanceadjustmentdevice,undertheconditionofdeterminingthemainparametersofthestructuredesignofsmallparts,thethree-dimensionaldrawingiscompletedbycomputersoftware.Keywords:discbrakebrakeefficiencybrakediscbrakefacing目錄1.緒論 .緒論1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義汽車是現(xiàn)在家庭最方便的交通工具，隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的人擁有汽車，車流密度越來越高，在城市駕駛要頻繁制動(dòng)，因此要保證汽車有良好的制動(dòng)力，保證制動(dòng)效果，在頻繁制動(dòng)不易失效，磨損后有一定的自動(dòng)調(diào)整能力，使駕駛員操作輕便舒適。汽車的制動(dòng)性能是安全駕駛的保障，因此進(jìn)行制動(dòng)器的設(shè)計(jì)是不可缺少的。近年來，隨著環(huán)保要求，汽車越來越輕量化，以達(dá)到節(jié)省材料和降排放的目的，越來越多的國(guó)家發(fā)展新能源和輕量化型汽車。我們也要與時(shí)俱進(jìn)，不斷升級(jí)自我，以適應(yīng)現(xiàn)在時(shí)代的發(fā)展，所以，掌握一些必要的輕型汽車制動(dòng)器的分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、優(yōu)化對(duì)于我們學(xué)生來說很重要。1.2設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的要求（1）具有很好的制動(dòng)效能，能及時(shí)停車,在越來越繁忙的交通上，隨時(shí)停車是城市上下班高峰常見的，一旦剎車不及時(shí)，輕則愛車受損，重則人員傷亡，因此高速有效的制動(dòng)器是非常有必要的。（2）具有很好的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，不因長(zhǎng)時(shí)間工作或者涉水等影響失效，目前道路四通八達(dá)，也有很多車友喜歡自駕出行，經(jīng)常去野外要駕駛在山路上，經(jīng)常要下坡踩制動(dòng)器，因此設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)要經(jīng)得住長(zhǎng)時(shí)間的比較高強(qiáng)度的考驗(yàn)，盡量避免熱衰退導(dǎo)致失效：同理，雨天路滑，雨水對(duì)制動(dòng)器也會(huì)有一定的潤(rùn)滑作用，這對(duì)制動(dòng)器是非常不利的影響，因此我們做出來的制動(dòng)器要有快速消除這種不好影響的能力，保證其工作高效穩(wěn)定。（3）制動(dòng)時(shí)要穩(wěn)定，汽車不跑偏、不失去轉(zhuǎn)向能力?，F(xiàn)在道路越修越好，汽車的車速也越來越快，對(duì)高速行駛的汽車，穩(wěn)定非常重要，跑偏一點(diǎn)點(diǎn)就有可能沖出道路，造成嚴(yán)重的災(zāi)難性后果，因此制動(dòng)器工作時(shí)，不應(yīng)該干涉汽車的行駛方向，保證駕駛的穩(wěn)定。（4）滿足在有坡度的道路長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定停車。汽車需要停車，而且不能保證所有的停車地方都是水平的，因此需要有一定的傾斜駐坡能力。（5）滯后時(shí)間要短。因?yàn)楝F(xiàn)在車速很快，除了駕駛員快速反應(yīng)外，制動(dòng)系統(tǒng)也應(yīng)該快速的根據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)的制動(dòng)，松開踏板應(yīng)該快速回位解除制動(dòng)。（6）應(yīng)該符合人機(jī)工程學(xué)，操作輕便，讓駕駛員在使用過程中比較舒適，因此踏板的行程不應(yīng)過大，根據(jù)規(guī)范，一般小于150mm。（7）和懸架，轉(zhuǎn)向等車輪附近的系統(tǒng)不干涉，不影響其他系統(tǒng)的正常工作。（8）制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該能適應(yīng)多種環(huán)境，不能因?yàn)榄h(huán)境溫度的變化而失效。（9）最好擁有失效報(bào)警的電子系統(tǒng)，當(dāng)管路發(fā)生泄漏，傳遞到制動(dòng)器的力不足以產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力時(shí)，應(yīng)當(dāng)報(bào)警，使駕駛員提前意識(shí)到發(fā)生了故障，及時(shí)送去維修，不把有問題的車輛開上公路。（10）使用壽命應(yīng)該足夠長(zhǎng)，對(duì)于消耗零件，應(yīng)該考慮消耗率，避免過度磨損制動(dòng)盤。（11）應(yīng)該使用環(huán)保材料，襯片不應(yīng)該使用對(duì)環(huán)境和人體有害的石棉，其他金屬部件在報(bào)廢之后可以重新回收利用。1.3制動(dòng)系統(tǒng)的組成制動(dòng)系統(tǒng)一般分為制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分，制動(dòng)器一般是盤式或者鼓式，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)和動(dòng)力源的不一樣一般分做三種：簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)。行車制動(dòng)是駕駛員踩下制動(dòng)踏板，通過傳遞機(jī)構(gòu)向制動(dòng)器傳達(dá)力。駐車制動(dòng)通常采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，通常使用后軸車輪來制動(dòng)，近些年來，隨著電控技術(shù)的發(fā)展，越來越多的車輛在駐車時(shí)采用四輪同時(shí)制動(dòng)的方式來獲取最大的制動(dòng)力。為了保障安全，汽車一般擁有兩套獨(dú)立的管路系統(tǒng)保障其中一個(gè)失效的話，另一套還能發(fā)揮作用。在大型車上，尤其是經(jīng)常跑山區(qū)的貨車，應(yīng)當(dāng)多裝一套輔助制動(dòng)系統(tǒng)，防止制動(dòng)器太熱，導(dǎo)致失效無法制動(dòng)。相對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)單的機(jī)械制動(dòng)，使用液壓應(yīng)該有制動(dòng)主缸，油管，制動(dòng)輪缸等，使用氣壓的應(yīng)該有把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)化的空氣壓縮機(jī)，儲(chǔ)存氣罐等等，使用不同的方案具體結(jié)構(gòu)的形式不近相同。如圖1.1所示，這是某汽車的制動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖。圖1.11.4制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展概況從數(shù)據(jù)來看，我們的汽車數(shù)量非常多，優(yōu)勝劣汰，所以汽車的設(shè)計(jì)也在與時(shí)俱進(jìn)，從目前了解的資料來看，實(shí)際應(yīng)用汽車主要還是傳統(tǒng)的制動(dòng)系設(shè)計(jì)，電子控制技術(shù)雖然也在發(fā)展，但是因?yàn)橐恍﹩栴}現(xiàn)在暫時(shí)無法得到解決而無法應(yīng)用。首先是驅(qū)動(dòng)能源問題，因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)需要比較大的力來使汽車停止，需要的能量比較高，如果采用電子制動(dòng)，需要很大的電能，單個(gè)盤式制動(dòng)器峰值功率大概1KW，四個(gè)制動(dòng)器就是4KW，目前12V的汽車電路系統(tǒng)，電流高達(dá)333A，加上其他的用電系統(tǒng)，用電功率十分的高。如果要使用的話，線束及發(fā)電機(jī)等機(jī)構(gòu)就會(huì)很大，大大加重了汽車的質(zhì)量，這對(duì)輕量化設(shè)計(jì)是非常矛盾的。其次就是制動(dòng)器在連續(xù)制動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生高溫，對(duì)電路系統(tǒng)的電線絕緣，以及產(chǎn)生制動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。目前技術(shù)還不是很成熟，因此前面的研發(fā)投資是很大的，不利于企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)，影響發(fā)展。因此即使現(xiàn)在電子技術(shù)發(fā)達(dá)，電制動(dòng)系統(tǒng)還是沒有能普及。目前，主要實(shí)用的發(fā)展趨勢(shì)是輕量化，質(zhì)量較輕的車油耗更少，污染排放少，更符合目前的環(huán)保趨勢(shì)，對(duì)于電動(dòng)汽車，輕量化對(duì)其續(xù)航有一定的幫助，因此使用新型材料，做更加合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，是當(dāng)前發(fā)展的現(xiàn)況。低噪音，汽車制動(dòng)摩擦難免會(huì)產(chǎn)生噪音，研究表明，噪音會(huì)嚴(yán)重影響人們的生活，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要注意噪音的控制，使用新型材料，盡管噪音是無法消除的，但是降低制動(dòng)器產(chǎn)生的噪音還是設(shè)計(jì)的優(yōu)化趨勢(shì)。隨著時(shí)代的發(fā)展，我們對(duì)汽車的要求也越來越高，以前ABS大多數(shù)是中高端汽車的標(biāo)配，它有效的防止緊急制動(dòng)時(shí)車輪抱死而發(fā)生意外。目前也有比較多低級(jí)汽車也能用上，為了讓車企在銷售時(shí)更具有性價(jià)比，我們需有效的降低成本，因此防抱死系統(tǒng)的降成本問題也值得我們?nèi)ニ伎?，因此進(jìn)行汽車制動(dòng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和優(yōu)化設(shè)計(jì)是很有必要的。汽車的能量回收也是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ恼n題，汽車制動(dòng)時(shí)，大量的動(dòng)力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的熱能，這個(gè)過程造成了大量的能量損耗，而且過熱不僅會(huì)影響制動(dòng)，還使摩擦材料磨損更加嚴(yán)重，因此如果可以把這部分能量回收起來重新利用，提高汽車的能量利用率，達(dá)到節(jié)能的效果。隨著現(xiàn)在新能源車的發(fā)展，我們可以在車上裝一個(gè)電機(jī)，在下坡或者需要制動(dòng)時(shí)，通過機(jī)構(gòu)把發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪相連接進(jìn)行發(fā)電，得到的電力可以供車上用電器使用，在新能源電車上，可以把產(chǎn)生的電能充到電池儲(chǔ)存起來，延長(zhǎng)續(xù)航里程，一舉多得。隨著5G的發(fā)展，越來越多的的企業(yè)推出無人駕駛技術(shù)，這中間的智能識(shí)別判斷系統(tǒng)很重要。即使在普通汽車上，我們可以通過傳感器和攝像頭，通過車載電腦把收到的信息分析，智能判斷是否需要?jiǎng)x車。我們都知道機(jī)器的反應(yīng)速度比我們?nèi)丝?，而且不?huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間工作而像人類那樣產(chǎn)生疲勞。我們可以安裝傳感器，當(dāng)汽車距離較近是時(shí)發(fā)出警告，如果駕駛員對(duì)警告長(zhǎng)時(shí)間沒有反應(yīng)，自動(dòng)系統(tǒng)可以適當(dāng)減速，避免發(fā)生碰撞危險(xiǎn)，這也是未來的一些發(fā)展趨勢(shì)。相信技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，我們的制動(dòng)系統(tǒng)更加完善，車輛更智能。2.制動(dòng)器的方案論證分析和選型2.1制動(dòng)器選擇的依據(jù)很多因素都影響著制動(dòng)系統(tǒng)的選擇，我們一般根據(jù)汽車的結(jié)構(gòu)，載荷，使用的環(huán)境等，進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)際使用中，我們應(yīng)該考慮實(shí)際的路面狀況，需要設(shè)計(jì)出滿足多種狀況的合理的制動(dòng)器。另外，我們應(yīng)該考慮實(shí)際的應(yīng)用，考慮相關(guān)成本問題，要考慮所使用的材料不應(yīng)該對(duì)環(huán)境有害等因素。2.2制動(dòng)器的類型目前在汽車上大量使用的制動(dòng)器都是摩擦式。摩擦式按結(jié)構(gòu)一般可以分為鼓式、盤式和帶式三種。目前帶式制動(dòng)器一般在傳動(dòng)軸上的中央制動(dòng)器；而常見鼓式和盤式也有很多不同的種類，常見的分類如下圖2.1所示：圖2.1汽車制動(dòng)器幾乎都是摩擦式，利用與車輪連接的旋轉(zhuǎn)部件與固定部件的兩個(gè)工作表面的摩擦產(chǎn)生摩擦力矩使汽車進(jìn)行制動(dòng)。一般按照發(fā)生摩擦的位置和結(jié)構(gòu)的不同分為鼓式和盤式兩大類。2.1.1鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器按摩擦塊的工作運(yùn)動(dòng)方向分為內(nèi)張型和外束型兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)形式，而外束式也叫做帶式制動(dòng)器，現(xiàn)在汽車上僅用在一些汽車的中央制動(dòng)器。和盤式相比，因?yàn)楣氖浇Y(jié)構(gòu)的先天不足，制動(dòng)鼓比較封閉，容易排水不及時(shí)，影響制動(dòng)，而且鼓式通風(fēng)性能不如浮鉗盤式制動(dòng)器，所以散熱沒有盤式好，容易過熱失效。常見鼓式的結(jié)構(gòu)如下圖2.2所示：圖2.22.1.2盤式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器的原理是：由制動(dòng)盤兩邊的制動(dòng)襯片在促動(dòng)裝置的作用下壓向制動(dòng)盤產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)而達(dá)到制動(dòng)效果。按照具體結(jié)構(gòu)不同，一般分可為鉗盤式和全盤式制動(dòng)器。1.鉗盤式制動(dòng)器鉗盤式制動(dòng)器按按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)形式不同分為固定鉗式和浮動(dòng)鉗式制動(dòng)器，一般如圖2.3所示：圖2.3（1）固定鉗盤式制動(dòng)器：如圖2.4，這一類的制動(dòng)器它的卡鉗靜止不動(dòng)，工作時(shí)卡鉗兩側(cè)的液壓缸推動(dòng)制動(dòng)塊向制動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)，以形成摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：卡鉗本身不需要滑動(dòng)或者擺動(dòng)，可以很好的保證制動(dòng)鉗的強(qiáng)度。但是這種結(jié)構(gòu)的制動(dòng)器不可以當(dāng)作駐車制動(dòng)，需要加一個(gè)輔助的制動(dòng)器，所以可以和鼓式制動(dòng)器相結(jié)合輔助駐車制動(dòng)，所以在鼓式向盤式過渡時(shí)，使用這種結(jié)構(gòu)好。結(jié)構(gòu)和制造工藝與鼓式制動(dòng)器差不多，容易實(shí)現(xiàn)不同類型制動(dòng)器的過渡和改造，由于有兩個(gè)液壓缸，更容易的配合多回路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但是因?yàn)閱蝹€(gè)缸的制動(dòng)器發(fā)展也很成熟了，這種需要兩個(gè)制動(dòng)器進(jìn)行駐車的繁瑣一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)被現(xiàn)在的低成本時(shí)代所淘汰了，一般在一些需要高強(qiáng)度制動(dòng)的賽車但是不需要兼顧日常駐車的還有使用這種定鉗的盤式制動(dòng)器。圖2.4（2）浮鉗盤式制動(dòng)器：如圖2.5，這種制動(dòng)器僅內(nèi)側(cè)有液壓缸，只有這一側(cè)的襯塊隨著活塞活動(dòng)，向外一邊的制動(dòng)塊固定在卡鉗上在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，液壓力驅(qū)動(dòng)活塞使靠近活塞的制動(dòng)塊向制動(dòng)盤移動(dòng)，在反作用力下，使外面的制動(dòng)塊壓向制動(dòng)盤的另外一側(cè)，直到受力均勻，制動(dòng)塊夾緊制動(dòng)盤，產(chǎn)生制動(dòng)力。這種機(jī)構(gòu)僅在內(nèi)側(cè)擁有液壓缸，所以軸向尺寸小。不需要在卡鉗內(nèi)設(shè)置往外側(cè)的油道，所以不用擔(dān)心制動(dòng)升溫時(shí)液壓油氣化進(jìn)而對(duì)制動(dòng)產(chǎn)生不好的影響，少一個(gè)液壓缸，因此可以減少成本，而且可以兼用駐車制動(dòng)，不需要獨(dú)立設(shè)計(jì)駐車用的鼓式制動(dòng)器，花費(fèi)少，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。圖2.42.全盤式制動(dòng)器在全盤制動(dòng)器中，摩擦部件和盤都是圓形，制動(dòng)時(shí)摩擦整個(gè)圓表面全部接觸，工作原理與摩擦離合器的原理相同。全盤式現(xiàn)在使用的大多是多片全盤式，但是這種制動(dòng)器零件比較多，結(jié)構(gòu)繁瑣，而且散熱比較差，所以這種原理的制動(dòng)器在常用汽車上使用比較少。綜合現(xiàn)在的發(fā)展和分析，盤式制動(dòng)器有這些優(yōu)點(diǎn)：（1）熱穩(wěn)定性好，制動(dòng)盤高速旋轉(zhuǎn)，通風(fēng)能帶走大量的熱，散熱好，沒有像制動(dòng)鼓那樣受熱膨脹，產(chǎn)生機(jī)械衰退現(xiàn)象。（2）水穩(wěn)定性好，容易排水，現(xiàn)在大多數(shù)用的鉗盤式制動(dòng)器不是全包，離心力的作用把水帶走，涉水后很快就能恢復(fù)正常。（3）制動(dòng)力與汽車的前進(jìn)后退不相干。（4）盤式的大小比鼓式小，可以做到質(zhì)量小。（5）制動(dòng)襯塊與盤之間的間隙非常小，作用時(shí)間快。（6）襯塊小，拆卸方便，維護(hù)更換簡(jiǎn)便（7）由于半開放，可以更直觀的看到磨損的情況，便于及時(shí)更換，避免過度磨損而導(dǎo)致可能發(fā)生事故。綜上所述，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的參考車型的基本參數(shù)，以及現(xiàn)在小型汽車制動(dòng)器的使用情況，因?yàn)樾⌒蛙嚨乃俣榷急容^快，制動(dòng)時(shí)動(dòng)能比較高，這樣在制動(dòng)器工作時(shí)大量的熱量聚集制動(dòng)器上，因此我們需要很好的散熱條件，保證制動(dòng)效果。因?yàn)檐囁倏?，我們希望制?dòng)時(shí)方向盡量的穩(wěn)定，所以綜合兩種制動(dòng)器的相關(guān)信息，我這次設(shè)計(jì)的是前后都是空心盤的盤式制動(dòng)器。3.制動(dòng)力的分析和計(jì)算3.1參考車型的基本參數(shù)名稱數(shù)值軸距2750mm整備質(zhì)量1110kg滿載總重量1435kg滿載前軸分配質(zhì)量788kg滿載后軸分配質(zhì)量647kg滿載時(shí)質(zhì)心高度550mm空載時(shí)質(zhì)心高度650mm滿載時(shí)質(zhì)心與前軸距離1240mm滿載時(shí)質(zhì)心與后軸距離1510mm輪胎規(guī)格185/65R15表3.1根據(jù)所選車輛的輪胎規(guī)格為185/65R15，查詢相關(guān)資料，它的斷面寬度是185mm，扁平率65%，輪輞的直徑是15英寸，則15×25.4=381mm。因此車輪的滾動(dòng)半徑的計(jì)算為：re=(185×65%×2+15×25.)÷3.2地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力和附著系數(shù)的關(guān)系根據(jù)理論力學(xué)的學(xué)習(xí)，我們可以得到以下的車輪受力情況，如圖所示圖3.1汽車制動(dòng)時(shí)，如果忽略路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力矩與汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩，從力矩平衡可以得到:FXb其中FXb為地面制動(dòng)力，Tμ在制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器的制動(dòng)力用Fμ表示。制動(dòng)器制動(dòng)力的大小是制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，摩擦材料摩擦系數(shù)還有壓緊襯片的壓力等因素決定的，產(chǎn)生的制動(dòng)力矩越大，對(duì)車輪的反作用力越大。采用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器，踏板力越大，制動(dòng)力越大，成線性正比關(guān)系。踏板力Fp、地面制動(dòng)力FXb和附著力FFXb或者FXbmax地面附著力受到附著系數(shù)的影響，不可能一直增大，當(dāng)?shù)孛娓街_(dá)到最大時(shí)，汽車獲得最大的制動(dòng)力，車輪出現(xiàn)抱死不轉(zhuǎn)的拖滑。但是制動(dòng)器的制動(dòng)力可以隨著制動(dòng)踏板給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力加大而繼續(xù)上升，直到達(dá)到設(shè)計(jì)制動(dòng)器的最大制動(dòng)力。它們的關(guān)系圖如圖3.2：圖3.2忽視空氣阻力和制動(dòng)時(shí)的汽車慣性等外部影響，我們可以得到一個(gè)汽車在制動(dòng)時(shí)的受力圖，如圖3.3：圖3.3可以求得地面對(duì)汽車前后輪的法向反力FZ1FZ2在公式里，F(xiàn)是地面對(duì)車輪的法向反力，N;G是汽車受到的重力，N;a是汽車質(zhì)量中心到前軸距，mm;m為汽車的滿載質(zhì)量，kg;hg是質(zhì)心的高度,mm。汽車在不同的路面行駛，發(fā)生制動(dòng)，汽車的所有輪胎都抱死的情況下，此時(shí)汽車受到最大的地面給車輪的反作用力，F(xiàn)=Gφ或dudt=φgFz1Fz2設(shè)計(jì)中，使每個(gè)車輪都能達(dá)到最大的地面附著利用效果，可以認(rèn)為是理想的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)汽車前后車輪都抱死，制動(dòng)器制動(dòng)力等于附著力，此時(shí)的制動(dòng)力有以下的關(guān)系式：Fμ1Fμ1FZ2把上面的3.63.7公式代入3.83.93.10可以得到：Fμ1Fμ1消掉φ可以得到Fμ2以公式3.14繪制曲線，這就是理想的前、后輪的制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，I曲線。目前大多數(shù)汽車的前后制動(dòng)力之比是確定的數(shù)，，一般是前制動(dòng)力與總制動(dòng)力的比，叫做制動(dòng)器分配系數(shù)：β=FFμFμ1=βFFμ1設(shè)Fμ2=A(tanα=這條曲線就是實(shí)際的前、后制動(dòng)力的實(shí)際分配曲線，叫做β線利用計(jì)算機(jī)Excel表格進(jìn)行出圖表，使Fμ1從0開始，每次增加1000N直到120000N，代入公式3.14，可以得到以下的I曲線的圖。通過Fμ1、具體如圖3.4所示：圖3.4這是汽車在固定的φ值的路面上的理想分配曲線，然而理想是很美好的，現(xiàn)實(shí)的汽車不可能總在同一種路面上行駛，因此路面的附著系數(shù)是隨時(shí)變化的，我們需要根據(jù)汽車的具體行駛路面做具體的分析。3.3同步附著系數(shù)的分析與選擇由汽車?yán)碚撜n本我們知道同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是：φ0同步附著系數(shù)表明，制動(dòng)力分配比值一定的汽車只有在φ=φ（1）當(dāng)φ<φ0（2）當(dāng)φ>φ（3）當(dāng)φ=φ在我們的學(xué)習(xí)中，我們知道車輪抱死對(duì)汽車行駛穩(wěn)定都是不好的，最好的結(jié)果就是保證車輪運(yùn)動(dòng)，最大制動(dòng)到即將抱死的時(shí)刻，使汽車能夠達(dá)到最大而穩(wěn)定的制動(dòng)強(qiáng)度，因此需要我們盡可能好的選擇φ0目前的公路條件越來越好，汽車的行駛速度也快，因此側(cè)滑是很危險(xiǎn)的，所以我們要盡可能的避免發(fā)生這種情況。φ0的取值是一個(gè)綜合性的問題，從我設(shè)計(jì)需要的角度，我選取的φ0比較大，防止側(cè)滑發(fā)生。通過查詢大量的資料，我發(fā)現(xiàn)小車一般的同步附著系數(shù)選取范圍是0.65-0.8左右，因此我這次設(shè)計(jì)的φβ=代入數(shù)據(jù)得β=0.7因?yàn)楝F(xiàn)在的小轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等主要結(jié)構(gòu)都安裝在前倉，汽車的質(zhì)心也比較靠前，制動(dòng)時(shí)前輪受到的力更大。而且汽車在制動(dòng)過程中，因?yàn)閼T性的作用，前輪的負(fù)荷更加大，尤其是速度比較快的時(shí)候，慣性更大，前軸有可能達(dá)到70%或更多的負(fù)荷，因此我計(jì)算出的分配系數(shù)0.7，把70%的制動(dòng)力給到了前軸，更加容易滿足因?yàn)閼T性造成前輪需要更大制動(dòng)力的情況，設(shè)計(jì)合理。3.4最大制動(dòng)力矩汽車在獲得最大的附著利用的情況下得到最大的制動(dòng)力，這個(gè)時(shí)候前后車輪都抱死，這時(shí)候的計(jì)算公式為：Tf1maxTf2max其中φ是汽車能達(dá)到的最大附著系數(shù)我們的車輛在路面良好的道路上行駛，所以φ=0.8，所以前后軸都抱死的時(shí)候獲得最大的制動(dòng)力矩。車輪的有效半徑為311mm，代入車輛的數(shù)據(jù)得TT3.5利用附著系數(shù)和制動(dòng)效率為了汽車的穩(wěn)定性，我們要盡量避免出現(xiàn)車輪抱死的危險(xiǎn)情況，所以我們把即將出現(xiàn)車輪抱死的時(shí)候的制動(dòng)減速度最為制動(dòng)器能產(chǎn)生的最高減速度。汽車在同步附著系數(shù)的的路面上行駛，發(fā)生制動(dòng)時(shí)，前輪，后輪都能同時(shí)抱死，這個(gè)時(shí)候的制動(dòng)強(qiáng)度q=φ0，說明在這種路上的附著力利用效率最大。但是很多時(shí)候我們都不能完美的在同步附著系數(shù)的路上，因此制動(dòng)強(qiáng)度都比地面附著系數(shù)小，即q<φ，為了制動(dòng)力分配更合理，我們需要讓?duì)涨拜S的利用附著系數(shù)公式：設(shè)汽車的最高減速度為dudtFμ1由FZ1所以前軸利用附著系數(shù)φf同理后軸FXbFZ2所以后軸利用附著系數(shù)φr=FXb2因?yàn)槁访姒?0.8，比φ0根據(jù)資料，汽車的前軸制動(dòng)效率的公式是：Ef同理，后軸為：Er利用3.22–3.29的公式，通過學(xué)習(xí)和參考一些相關(guān)資料，我們利用計(jì)算機(jī)可以得到在不同的φ值和不同制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)的利用附著系數(shù)和制動(dòng)效率的值，把它們描繪成圖，并結(jié)合ECE法規(guī)，可以得到一個(gè)綜合的圖像，如圖3.1所示：其中，ECE制動(dòng)法規(guī)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，φ=0.2?0.8的各類汽車，制動(dòng)強(qiáng)度要滿足q≥0.1+0.85(φ?0.2)對(duì)轎車來說，q在0.3-0.4范圍，后軸利用附著系數(shù)曲線低于直線φ=q+0.05的情況下，后軸利用附著系數(shù)曲線可以在前軸曲線上。圖3.1根據(jù)所得到的圖像，我們可以看到所有的曲線都在ECE法規(guī)范圍內(nèi)，說明設(shè)計(jì)的制動(dòng)器制動(dòng)力分配比較合理，能夠滿足ECE法規(guī)的要求。4.制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)4.1.1制動(dòng)盤的材料和結(jié)構(gòu)制動(dòng)盤一般是由摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵或者合金鑄鐵制成的，通常采用的牌號(hào)不低于HT250以保證足夠的強(qiáng)度和摩擦性能。這次設(shè)計(jì)用的制動(dòng)盤由灰鑄鐵鑄造而成，制動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)有平板式的，一般和全盤式制動(dòng)器使用，還有一種是禮帽的形式，這種一般與浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器配合使用。因?yàn)槲疫x用的制動(dòng)器是浮動(dòng)鉗盤式，所以制動(dòng)盤采用禮帽的結(jié)構(gòu)。通過螺栓去和輪轂相連接，為了更好的散熱，使用通風(fēng)式。因?yàn)橹苿?dòng)盤與襯塊之間的間隙很小，因此制動(dòng)盤需要精加工，表面粗糙度一般小于0.06mm。4.1.2制動(dòng)盤的直徑D制動(dòng)盤的直徑要大一點(diǎn)，這樣摩擦的面積就會(huì)大一些，在達(dá)到相同制動(dòng)力矩的情況下，壓緊力可以小一些，也為了散熱。當(dāng)然制動(dòng)盤不可能太大，它要與輪輞相匹配，一般設(shè)計(jì)的取值為輪轂的70%-79%，我這次設(shè)計(jì)的輕型汽車的質(zhì)量為1.5噸，質(zhì)量相對(duì)較小，因此選擇75%，根據(jù)車輪的型號(hào)為185/65R15，輪輞直徑15英寸，因此D=15x25.4x75%=285.75mm，根據(jù)查行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7019-2013，我們選用直徑280mm的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)盤。表4.14.1.3制動(dòng)盤的厚度為了散熱，我們希望散熱面積盡量大一些，但是考慮輕量化，制動(dòng)盤質(zhì)量不應(yīng)該太大，因此要衡量好散熱和質(zhì)量上的考慮。制動(dòng)盤通常有實(shí)心和空心的，雖然實(shí)心盤厚度可以小一些，但是多一點(diǎn)通風(fēng)道的空心盤散熱更佳。因?yàn)榭紤]更好的散熱，本次選用的是在制動(dòng)盤是通風(fēng)式，根據(jù)行業(yè)慣例采用較多的是20~30mm，我選用的是30mm的通風(fēng)制動(dòng)盤。4.1.4制動(dòng)襯塊的參數(shù)以前的襯塊采用石棉纖維與樹脂粘結(jié)劑，配合其他的一些調(diào)整摩擦性能的材料一起混合而成，然而由于石棉帶來較大的環(huán)境污染并且對(duì)人體有毒害，已經(jīng)被禁用。因此，宜采用無石棉，無重金屬的新摩擦材料來制造制動(dòng)塊。摩擦襯片的摩擦工作面積的推薦值在1.6-3.5kg/cm2，為了更好的制動(dòng)效果，我選擇上極限，即3.5kg/cm2，因此工作面積A=1435÷3.5=410cm2。即單個(gè)制動(dòng)襯塊的面積為410÷8=51.25cm2。圖4.1因?yàn)橹苿?dòng)盤直徑280mm，因此襯塊的外半徑R2可以取135mm，內(nèi)外徑的比值不宜偏大，偏大容易導(dǎo)致磨損不均勻，導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大，因此推薦外半徑與內(nèi)半徑比值不大于1.5，根據(jù)所得的工作面積，以及外徑，并選取常見的扇形襯片，選襯片的角度為60°，得R1=92mm，R襯塊的厚度根據(jù)GB5763-2008《汽車用制動(dòng)襯片》標(biāo)準(zhǔn)，取厚度為13mm,公差為±0.4mm。我這次設(shè)計(jì)的是擺動(dòng)盤式制動(dòng)器，因此襯塊是楔形，傾斜角為6°。對(duì)于扇形的摩擦襯片，其平均半徑Rm=R1+R22扇形表面積中心到制動(dòng)盤中心的距離的計(jì)算為R其中m=R1/代入數(shù)據(jù)，得Re襯塊的作用半徑一般等于平均半徑或者有效半徑。由于制動(dòng)時(shí)摩擦?xí)挂r塊的摩擦材料磨損，為了避免摩擦材料耗盡而使底板與制動(dòng)盤接觸，造成制動(dòng)盤磨損，因此要定期檢查剩余量?，F(xiàn)代汽車一般安裝電子傳感器，當(dāng)襯塊磨損到警報(bào)值使，傳感器發(fā)出信號(hào)，提醒司機(jī)注意要更換，避免底板摩擦制動(dòng)盤，造成損壞。4.2工作間隙的調(diào)整盤式的工作間隙很小，在0.05mm到0.15mm，而且過熱發(fā)生膨脹時(shí)也是向徑向方向，基本不會(huì)產(chǎn)生影響。最簡(jiǎn)單的調(diào)整結(jié)構(gòu)就是活塞與殼體之間有一個(gè)密封和回位作用的斜角橡膠圈，制動(dòng)時(shí)，膠圈發(fā)生形變，而且這個(gè)能力是比較有限的，只能回復(fù)設(shè)定的間隙值。如果襯片磨損，壓力就會(huì)把活塞向前推，密封圈因?yàn)槭艿礁左w上開槽的限制，不會(huì)向前移動(dòng)，等壓力消失時(shí)，活塞就會(huì)恢復(fù)密封圈的變形量，就是剛剛開始設(shè)定的間隙。這個(gè)過程會(huì)因?yàn)橐r片不斷磨損活塞不斷的慢慢靠近制動(dòng)盤。為了保證良好的制動(dòng)效能和合理的制動(dòng)間隙，應(yīng)當(dāng)定期檢查車輛的制動(dòng)系統(tǒng)以保證安全。4.3襯片摩損特性的計(jì)算襯片的磨損受很多因素的影響，理論上要計(jì)算磨損性能是很困難的。實(shí)驗(yàn)表明，影響磨損的最主要因素是摩擦表明的溫度和摩擦力。我們知道制動(dòng)器工作時(shí)，把大量的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦的熱能，工作時(shí)襯塊的溫度就會(huì)急速上升，因此我們需要快速散熱，需要選擇散熱能力好，而且在制動(dòng)器溫度上升是盡可能少的發(fā)生形變高溫材料，使制動(dòng)器即使在短時(shí)間較高溫度下也能穩(wěn)定工作。制動(dòng)器短時(shí)間內(nèi)溫度上升越大，負(fù)荷越大，制動(dòng)器的摩擦襯片磨損就越嚴(yán)重。一般通過比能量耗散率這個(gè)世界上常用的指標(biāo)來進(jìn)行校核。雙軸汽車單個(gè)前輪和后輪的比能量耗散率的計(jì)算方法為：根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)汽車制動(dòng)的初速度，乘用車取V1=100km/h即27.8m/s，緊急制動(dòng)至停車，則V據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，計(jì)算時(shí)取減速度，制動(dòng)時(shí)按照汽車緊急剎車到停車的時(shí)間計(jì)算：。將數(shù)據(jù)帶入公式得：汽車比能量耗散率不宜太高，過高會(huì)使襯塊磨損過快，降低襯塊壽命，增加維護(hù)成本。一般要求盤式制動(dòng)器的比能量耗散率要小于6W/mm2，我們計(jì)算得出前輪盤式制動(dòng)器的比能量耗散率為：，后輪盤式制動(dòng)器的比能量耗散率：。本次設(shè)計(jì)的前后制動(dòng)器的比能量耗散率都在要求范圍內(nèi)。5.制動(dòng)器性能分析5.1制動(dòng)效能的計(jì)算汽車的制動(dòng)性主要有三個(gè)方面的評(píng)價(jià)，分別是制動(dòng)效能，制動(dòng)效能的恒定性和制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。通過汽車?yán)碚撜n本的學(xué)習(xí)，我們比較容易計(jì)算的是制動(dòng)效能，可以通過相關(guān)公式計(jì)算制動(dòng)時(shí)的減速度和制動(dòng)距離。制動(dòng)效能表示汽車制動(dòng)時(shí)減低車速直到完全停止的能力，這個(gè)涉及到制動(dòng)踏板踩下到發(fā)生減速度的時(shí)間，跟汽車行駛的路面附著系數(shù)息息相關(guān)。我們得到最大的減速度的時(shí)候，表明汽車完全利用了地面的反作用力，由此我們可以得到最大的制動(dòng)力的最大制動(dòng)減速度amax=dva所以根據(jù)相關(guān)公式，可以得到制動(dòng)的距離SS=在這個(gè)式子里，t1表示制動(dòng)器滯后的時(shí)間，t2是制動(dòng)力增加到最大所需要的時(shí)間，所以它們加起來t1+tS=按照標(biāo)準(zhǔn)，在φ≥0.7的路面上，任何載荷的汽車在初始速度50km/h的情況下進(jìn)行最大制動(dòng)力的緊急制動(dòng)，制動(dòng)距離不應(yīng)該大于20m，制動(dòng)減速度要大于5.9m/s由這條公式的運(yùn)算過程，我們不難看到如果可以縮短反應(yīng)時(shí)間或者增大制動(dòng)減速度，都可以使最終的制動(dòng)距離減小。但是因?yàn)槁访婺軌蚍答伒淖饔昧退緳C(jī)的反應(yīng)時(shí)間是有限的，我們很難提高減速度，但是我們可以通過優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)，可以有效降低制動(dòng)器作用的滯后時(shí)間，提高制動(dòng)器的反應(yīng)性能?？梢酝ㄟ^驗(yàn)算，當(dāng)我們把式中的反應(yīng)時(shí)間縮短到0.2s時(shí)，汽車緊急制動(dòng)的距離S=這樣就意味著汽車從行駛到停止減少了4米，這樣可以給駕駛員有更多的反應(yīng)空間。改進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少滯后時(shí)間，是縮短制動(dòng)距離的一項(xiàng)有效措施。5.2汽車駐車制動(dòng)的計(jì)算校核如圖5.1所示，這是汽車在上坡路上駐停時(shí)的受力圖情況：圖5.1根據(jù)圖片受力情況的分析，我們可以得出汽車在上坡停駐時(shí)后橋的附著力：F同理，亦可以推導(dǎo)出汽車在下坡停駐時(shí)后橋的附著力：F根據(jù)后軸車輪附著力與制動(dòng)力相等的條件，可求得汽車在上坡和下坡路上的縱向穩(wěn)定性的極限坡度傾角α和α1m求得汽車在上坡路上停駐的極限傾角為α=arctan同理，也可以推導(dǎo)出汽車在下坡路上停駐的極限傾角：α其中，汽車是在良好的城市路面，所以φ取0.8.按照規(guī)范，汽車的最大停駐坡度應(yīng)當(dāng)大于9.1°?11.3°，因此，根據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果，該制動(dòng)器滿足一般要求。本章小結(jié)：通過計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)效能，汽車在坡度的路面上停止不動(dòng)的極限角度，我們可以得到結(jié)論，這個(gè)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)是符合相關(guān)要求的，能夠滿足現(xiàn)狀下的安全法規(guī)，安全性有保證。6.制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算6.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是把人或其他動(dòng)力源的力通過一些裝置，如油管或鋼絲等機(jī)械構(gòu)造把力傳遞到制動(dòng)器上，通過制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)力矩。按照產(chǎn)生控制或者驅(qū)動(dòng)的輔助動(dòng)力的不同，一般分為三大類，簡(jiǎn)單制動(dòng)，動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)。簡(jiǎn)單制動(dòng)是最常見的一種方式，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率非常低，被大量應(yīng)用在駐車制動(dòng)上。由于僅靠人力驅(qū)動(dòng)，在質(zhì)量大的車上無法保證制動(dòng)力，而且在結(jié)構(gòu)上，如果采用機(jī)械的方式，由于機(jī)械傳遞效率較低，傳動(dòng)比小，要保證正確的前、后軸制動(dòng)力比和左、右平衡是很困難的，所以因?yàn)檫@些原因，在汽車行車制動(dòng)系統(tǒng)里已經(jīng)不再使用了。只用作小型汽車的駐車制動(dòng)。簡(jiǎn)單制動(dòng)的液壓形式由人力直接對(duì)液壓缸施加力，通過液壓油向制動(dòng)器傳遞力矩，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間短，有自潤(rùn)滑的作用。但是由于管路較長(zhǎng)，壓力較大，駕駛員操作起來不輕松，不夠簡(jiǎn)便，而且制動(dòng)液過度受熱會(huì)產(chǎn)生氣化，極大的影響制動(dòng)效果，甚至發(fā)生失效，由于不夠安全，以及操作不夠省力，基本沒有新型車采用這種形式。動(dòng)力制動(dòng)由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，駕駛員通過制動(dòng)踏板控制回路的控制部件來控制輸出到制動(dòng)器上的力。氣壓制動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便，工作可靠，維修保養(yǎng)方便，其氣壓除了制動(dòng)可以用還可以用在汽笛上，但是其缺點(diǎn)也比較明顯，需要?dú)怏w壓縮機(jī)及其儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，質(zhì)量較大，成本較高。因?yàn)闅怏w具有可壓縮的性質(zhì)，作用時(shí)間比液壓稍微慢一點(diǎn)。因?yàn)闅怏w力源機(jī)構(gòu)比較大，通常用在質(zhì)量8噸以上的商用車上，因?yàn)闅饴愤B接簡(jiǎn)便，汽車列車也多采用這種形式。氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)靠氣壓推動(dòng)制動(dòng)液來進(jìn)行制動(dòng)，兼顧氣壓與液壓兩者的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要兩套系統(tǒng)協(xié)同作用，成本高，全液壓動(dòng)力制動(dòng)主要有兩種形式，開式和閉式。由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)液的流動(dòng)，閉式要保持高液壓，一旦發(fā)生泄漏，影響制動(dòng)的安全性。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較多的精密部件，應(yīng)用比較少，僅一些高級(jí)車輛或特種車輛會(huì)用到。伺服制動(dòng)是一直可以把人產(chǎn)生的踏板力和發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力結(jié)合起來一起傳遞到制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這樣做的好處是當(dāng)動(dòng)力助力發(fā)生故障失效時(shí)，可以僅靠人力驅(qū)動(dòng)也產(chǎn)生一定的制動(dòng)力來保證安全。主要分為三種形式：真空伺服制動(dòng)系統(tǒng)，空氣伺服制動(dòng)系統(tǒng)和液壓伺服制動(dòng)。前兩個(gè)的工作原理類似，區(qū)別在于真空伺服是采用真空負(fù)壓力，空氣伺服采用高壓空氣的正壓力。液壓伺服制動(dòng)由于要充滿高壓制動(dòng)液，對(duì)結(jié)構(gòu)管路要求較高，因此成本比較高，但是液壓具有比氣壓更短的作用滯后時(shí)間，因此多用于高級(jí)轎車。綜上分析所述，結(jié)合所選的車型，綜合使用情況和成本上的一些基本問題，這次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用真空伺服的方式。6.2制動(dòng)管路系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)汽車的行駛安全極其重要，因此其管路系統(tǒng)也一樣需要做到安全可靠，即采用分路系統(tǒng)，全車的氣壓或者液壓系統(tǒng)采用兩個(gè)或更多獨(dú)立回路系統(tǒng)，好處是當(dāng)其中一個(gè)系統(tǒng)失效時(shí)，另一套還能正常發(fā)揮作用，確保行車制動(dòng)安全。目前常見的雙軸汽車的回路系統(tǒng)常見形式如圖6.1所示：圖6.1其中圖(a)，是一軸對(duì)一軸（Ⅱ）型，前軸制動(dòng)器用一條管路系統(tǒng)，后軸制動(dòng)器用另一條管路系統(tǒng)，如圖，因?yàn)槠洳贾眯问轿覀冃蜗蠓Q之為Ⅱ型。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置容易與車架相配合。圖（b）如圖所示，它的布置形式像字母X一樣，車輪對(duì)側(cè)的制動(dòng)器使用同一套管路，這樣做的好處是如果有一條管路發(fā)生故障，另外一條管路可以保證50%的的制動(dòng)力，從而保證安全。缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力不對(duì)稱，高速行駛時(shí)容易發(fā)生事故。圖（c）前輪與兩條制動(dòng)管路相連接，后軸僅與另一條管路相連接，從布置形式上看起來像字母HI，因此也稱為HI型。圖（d）兩個(gè)回路同時(shí)對(duì)前輪起作用，對(duì)后輪兩個(gè)管路分別控制一側(cè)，稱之為L(zhǎng)L型管路圖（e）每個(gè)回路均對(duì)前、后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸產(chǎn)生作用，如圖稱之為HH型。每種管路均有它們的特點(diǎn)，共同的特點(diǎn)都是有一個(gè)回路失效時(shí)，另一個(gè)也能發(fā)揮作用，都符合汽車設(shè)計(jì)的要求，其中II型因?yàn)榉浅：?jiǎn)單，可以與傳統(tǒng)的制動(dòng)器配合使用，因而使整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)花的錢比較少，得到了大量的應(yīng)用。X型因?yàn)楣收蠒?huì)導(dǎo)致制動(dòng)力不平衡，制動(dòng)方向穩(wěn)定性不夠好，因此僅用于主銷偏移距為負(fù)20mm以上的車輛，車輪反轉(zhuǎn)，達(dá)到相對(duì)平衡。HI、HH、LL型，它們的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是即使失效了一個(gè)回路，制動(dòng)效果也比較好。綜上所述，結(jié)合所選車型，綜合其優(yōu)缺點(diǎn)，參考經(jīng)濟(jì)性，因此這次設(shè)計(jì)我選用的是簡(jiǎn)單的II型回路。6.3制動(dòng)輪缸的直徑假設(shè)整個(gè)制動(dòng)器都能發(fā)生充分的摩擦，壓力均勻分布，所以有制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為M對(duì)于這條公式，f是摩擦襯片的摩擦系數(shù)，我們希望得到足夠的摩擦力，但是并不是越大越好，容易磨損制動(dòng)盤，一般取0.4。F0因?yàn)槭菃蝹€(gè)的液壓缸的制動(dòng)器，所以制動(dòng)器的最大力矩等于液壓缸的力矩，根據(jù)第三章計(jì)算得前軸最大制動(dòng)器制動(dòng)力矩：

T后軸最大制動(dòng)器制動(dòng)力矩：T所以有F0=Tfmax制動(dòng)輪缸的直徑用D表示，它與輪缸對(duì)制動(dòng)塊的制動(dòng)力F和輪缸中的液壓力p的關(guān)系如下：D=管路壓力一般是10-12MPa，通常我們采用12MPa即可。代入數(shù)據(jù)，可以得到前輪的直徑D1=53.98mm根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)的尺寸系列有19mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm，因此我們選用的尺寸前制動(dòng)器的的直徑是D1=55mm6.4制動(dòng)主缸的直徑一個(gè)輪缸時(shí)的工作容積有以下計(jì)算Vi=π4D2δ，在盤式制動(dòng)器一般取δ=0.5mm主缸活塞的行程S0和活塞直徑dV一般S0=(0.8?1.2)d6.5制動(dòng)踏板力制動(dòng)踏板力公式為：F=根據(jù)一般制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為4~7，我們選用i=5，機(jī)械效率取0.85，在12MPa的液壓管路下，代入數(shù)據(jù)，得到最大的踏板力結(jié)果為800N。我們可以看到比一般的乘用車的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)500N要大，駕駛員操作需要的力很大，所以這個(gè)制動(dòng)器應(yīng)該要使用助力裝置讓駕駛員不感到吃力的情況使制動(dòng)器到達(dá)最大的制動(dòng)力。助力大小選這500N，所以這個(gè)制動(dòng)踏板的力為300N，符合設(shè)計(jì)常規(guī)取值200N～350N。6.6制動(dòng)踏板的行程SS=i(根據(jù)6.4主缸的活塞行程S0=19mm，主缸推桿和活塞的間隙一般取δ01=1.5-2.0mm，我選取2mm，活塞的空行程δ本章小結(jié)，通過對(duì)比各個(gè)管路的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇簡(jiǎn)單常用的II型管路。根據(jù)第三章、第四章計(jì)算的最大制動(dòng)力矩和制動(dòng)器的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)計(jì)算公式，得出液壓缸的尺寸，制動(dòng)踏板的力和行程，通過大量的參考資料和設(shè)計(jì)慣例，得出設(shè)計(jì)的制動(dòng)器符合設(shè)計(jì)要求?？偨Y(jié)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們能力的一次測(cè)試，在這次設(shè)計(jì)里，我主要根據(jù)選擇的總重量1.5噸的車輛，根據(jù)參考車型查詢大量的資料，通過比較各個(gè)結(jié)構(gòu)的好處和缺點(diǎn)，選擇了合適自己設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)類型。通過力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)汽車所受到的路面反力，通過力的作用是相互的計(jì)算出制動(dòng)器的制動(dòng)力計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，制動(dòng)制動(dòng)減速度，校核制動(dòng)效能、駐車制動(dòng)坡度、襯片的磨損特性等。通過查詢相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，對(duì)所算得的力進(jìn)行相關(guān)校核，通過對(duì)比，得出設(shè)計(jì)的制動(dòng)器是符合相關(guān)法規(guī)的結(jié)論。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過程中也遇到了重重困難，在設(shè)計(jì)中主要遇到的困難是制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)的選取，因?yàn)檫@兩個(gè)系數(shù)關(guān)系著很多計(jì)算，一旦選取不合理，將導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)也會(huì)不符合規(guī)范。在這個(gè)選擇上，我積極和組內(nèi)的同學(xué)和老師溝通討論，老師叫我通過matlab程序進(jìn)行優(yōu)化，但是由于自身學(xué)習(xí)不夠好，沒有能夠很好的完成這個(gè)問題。通過這次，我深刻認(rèn)識(shí)到自己缺點(diǎn)，以后將更加勤快努力的學(xué)習(xí)。在做三維圖的時(shí)候，平時(shí)的訓(xùn)練比較少，對(duì)軟件不夠熟悉，在畫圖的時(shí)候比較慢，這也是我需要努力做好的地方，為了以后的工作，我會(huì)加倍努力的學(xué)好本專業(yè)的軟件知識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我有許多感悟。首先是知識(shí)學(xué)到的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，都說活到老學(xué)到老，通過這次檢驗(yàn)，把我很多的不足都顯現(xiàn)了出來，這樣我就可以根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)，也為我后面的工作奠定的很好的基礎(chǔ)。其次是在過程中，我與組內(nèi)的同學(xué)溝