3噸柴油動力貨車設計車架、制動系設計

3噸柴油動力貨車設計（車架、制動系設計）

摘要

設計任務是：3噸柴油動力貨車車架與制動系統(tǒng)。根據(jù)本次設計

的任務分別對各種類型的車架、制動器進行結構型式分析，確定設計

方案。

車架設計部分：采用邊梁式前后等寬車架，由于車架的作用是增

加車身的強度和剛度，以承受彎曲和扭曲載荷。本部設計的重點是其

結構設計，重點對其縱橫梁的布置，確定其尺寸參數(shù)，給出了強度計

算方法并作精確的校核計算，對車架應力作了分析，驗證了車架強度

和剛度。

制動系統(tǒng)設計部分：通過制動器的各個主要部件的受力分析及制

動力的大小和車輪尺寸確定制動蹄片的大小及制動輪缸的直徑；制動

器均采用鼓式制動器：前制動器是雙領蹄式制動器，后制動器是領從

蹄式制動器，其驅動機構采用雙回路結構；駐車制動采用手動駐車，

其驅動機構是機械式驅動機構。通過理論的推倒計算，并根據(jù)總體參

數(shù)和制動器的結構參數(shù)，對該車的制動性能等做細致的分析。

關鍵詞：車架，制動系統(tǒng)，制動器，行車制動，駐車制動。

THREETONDIESEL-POWEREDLORRY

DESIGN(FRAME>BRAKINGSYSTEMDESIGN)

ABSTRACT

Thetasksofdesignare:3tondiesel-poweredlorryframeand

brakingsystemdesign.Accordingtothedesignoftherespectivetasks

ofalltypesofframe,brakestructuralpatternanalysis,design.

Framedesign:usingsiderailtypeframewhichisthesame

lengthbetweenfrontandafter,theframeistheroleofthebodyto

increasestrengthandrigidity,andtowithstandbendingandtwisting

load.Thissectionisdesignedtofocusonthestructuraldesign,

focusingonitsverticalbeamsettings,todetermineitssize,giventhe

strengthcalculationmethodforprecisecalculationsandchecksmade

ontheframestressanalysis,testthestrengthandstiffnessofthe

frame.

BrakingSystemdesign:Brakethrougheachofthemajor

componentsofthebrakingforceandAnalysisofthesizeanddimension

ofthewheelbrakepadsandroundbrakecylinderdiametersize;The

vehiclebrakebrakesformsistheformerfloatingcaliperbrake,the

brakesafterleadingfromthefootbrake,drivedouble-loopstructure;

Parkingbrakemanuallyinthecar,driveamechanicaldrive.Through

theoreticaltotheimplementation,accordingtotheoverallparameters

andstructuralparametersbrake,ofthecar*sbrakingperformanceso

meticulousanalysis.

KEYWORDS:frame,brakingsystem,brakes,servicebrake,parking

brake.

目錄

第一章前言......................................4

第二章車架設計...................................5

§2.1概述.......................................5

§2.2車架的結構設計.............................5

§2.3車架的制造工藝及材料....................8

§2.4車架的計算.................................9

§2.5車架實驗.................................15

第三章制動系統(tǒng)設計.............................17

§3.1概述...................................17

§3.2制動器的結構設計...........................18

§3.3制動器的設計計算..........................22

§3.4制動驅動機構及其設計計算..................31

§3.5應急制動和駐車制動的計算.................34

§3.6制動器主要零件的結構設計.................36

第四章總結....................................38

參考文獻.........................................39

致謝.............................................40

英文資料..........................................41

譯文............................................48

第一章前言

自1886年第一輛汽車產(chǎn)生以來，汽車工業(yè)從無到有，迅速發(fā)展，

產(chǎn)量大幅度的增加，技術月新日異。汽車的種類也不斷的增多，功能

也在不斷增加，其性能得到不斷的提高，因此汽車車架和制動系統(tǒng)的

性能要求就會更高些，以適應其特點的要求。

車輛的主要的總成，部件等都安裝在車架上，車架是個重要的承

載總成，它還承受各機構產(chǎn)生的反作用力和行駛中的動載荷，因此，

車架的設計要求有高的強度和剛度，盡量結構簡單，輕量化。制動系

統(tǒng)性能的好壞直接影響汽車的安全制動，所以設計時要盡量提高其制

動器的制動性能，以保證汽車制動的安全性。

本次設計的主要任務是設計3噸柴油動力貨車的車架和制動系統(tǒng)

的設計，通過對汽車車架和制動系的結構分析，和參數(shù)的選擇，最終

確定其布置設計方案。

車架設計部分，重點對車架的結構形式進行分析，選擇車架形式，初

選其主要的結構尺寸，然后根據(jù)車架在實際的運行過程中的受力狀況

進行強度和剛度校核，最終確定其結構尺寸。同樣制動系統(tǒng)的設計本

著結構設計簡單，經(jīng)濟使用的原則，其行車制動均選擇鼓式制動器，

駐車制動采用結構簡單的機械式后輪駐車制動。

在設計的過程中，我得到李老師和馬老師的幫助，并且參考了不

少的專業(yè)書籍和行業(yè)雜志和標準，在此一并感謝。

第二章車架設計

§2.1概述

車架是汽車的裝配基體和承載基體，其功用是支撐連接汽車的各

總成或零部件，將它組成完整的汽車。同時，車架還承受來自車內(nèi)外

的各種載荷。

為了車架完成上述功能，通常對車架有如下要求：

（-）要求有足夠的強度，保證在各個復雜受力的情況下車架

不受破壞。要求有足夠的疲勞強度以保證其有足夠的可靠性與壽命，

縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應有嚴重的變形和開列。

（二）要求有足夠的彎曲強度。保證汽車在各個受力復雜的使

用條件下，安裝在車架上的各總成不致因為車架的變形而早期損壞或

失去正常的工作能力。車架的最大彎曲撓度通常應不大于10mm。

（三）要求有適當?shù)呐まD剛度。當汽車行駛于不平路面時，為

了保證汽車對路面不平度的適應性，提高汽車的平順性和通過能力，

要求車架具有合適的扭轉剛度。但車架扭轉剛度不宜過大，否則使車

架和懸架系統(tǒng)的載荷增大并使汽車輪胎的接地性變差，使通過性變

壞。通常在使用中其軸間扭角約為1°/m?

（四）要求盡量減輕質量。保證強度，剛度的前提下，車架的

自身質量應盡可能的小，以減小整車質量，因此，車架應按等強度的

原則進行設計。通常要求車架的質量應小于整車整備質量的10%。從

被動安全性考慮，乘用車車架應具有易于吸收撞擊能量的特點。此外，

車架設計時還應該考慮車型系列化及改裝車等方面的要求。

§2.2車架的結構設計

§2.2.1車架的結構型式

根據(jù)縱梁的結構的特點，車架可分為以下幾種結構型式：

（-）周邊式車架

該車架的目的主要是盡可能的降低地板的高度，這種車架前后兩

端縱梁收縮，中部縱梁加寬，前端寬度取決于前輪的最大轉向角，后

端的寬度取決于后輪距，中部的寬度取決于車門門檻梁的內(nèi)壁寬。這

種車架的最大的特點是：前后狹窄端通過所謂的緩沖臂或抗扭盒與中

部縱梁焊接相連，前緩沖臂位于前圍板下部傾斜踏板前方，后緩沖臂

位于后座下方。由于它是一種曲柄式結構，容許緩沖臂有一定程度的

彈性變形，它可以吸收來自不平路面的沖擊和降低車內(nèi)的噪音。其缺

點：結構復雜而且成本較高。所以周邊式車架廣泛用于中高級以上轎

車。

（二）X型車架

由于車架的中部為汽車縱向對稱平面上的一根矩形斷面的空心

脊梁，其前后端焊以叉型梁，形成俯視圖上的X形狀。其目的可以提

高車架的抗扭剛度。但是地板中間的凸包拱起太大，影響后座乘客擱

腳，此外由于制造工藝較復雜，所以用的并不太廣。

（三）梯形車架

又稱邊兩式車架，是由兩根互相平行的縱梁和若干根橫梁組成。

其彎曲剛度較大，而當承受扭矩時，各部分同時產(chǎn)生彎曲和轉矩。其

優(yōu)點是便于安裝車身，車箱和布置其他總成，易于汽車的改裝和變型，

因此被廣泛的用在載貨汽車，越野汽車，特種車輛等車上。

該車架寬度有三種形式：

（1）前窄后寬

對前輪轉向和轉向拉桿留出足夠的空間，往往采用這種型式

（2）前寬后窄

由于重型貨車車輛后軸載荷大，輪胎和鋼板彈簧都加寬，同時又

有安裝尺寸大的發(fā)動機，所以只好減少前輪的轉向角，使車架成為前

寬后窄的形式。

（3）前后等寬

只要總布置允許，應盡量采用這種方法，因為在沖壓不等寬的縱

梁時，容易在轉折處的上下冀面上產(chǎn)生“波紋區(qū)”引起引力集中致使

早期出現(xiàn)裂紋或斷裂。同時，前后等寬車架制造工藝簡單。

本次設計的是3噸柴油貨車的車架，根據(jù)貨車的特點，由以上車

架型式的分析，應力求結構簡單制造容易，各總成安裝方便，可選用

前后等寬的結構型式。

§2.2.2車架的結構設計

（一）縱梁的結構

縱梁是車架的主要承載元件，也是車架中最大的加工件，其形狀

力求簡單。其長度大體與總車長度相當，車架總長6400mm。本車架設

計選擇了扭轉剛度較大、橫截而高度相對較小的上、下翼而和腹板均

為平直的等直矩形截面縱梁（非標型鋼）。

（二）橫梁的結構

橫梁將左右縱梁聯(lián)在一起，構成一完整的車架，并保證車架有足

夠的扭轉剛度，限制其變形和降低某些部位的應力。橫梁還起著支撐

某些總成的作用。因此?車架橫梁的布置及結構型式.首先必須滿足整

車兌布置的要求。

（三）橫梁與縱梁的連接

選擇橫梁的斷面形狀時既要考慮其受載情況又要考慮其支撐總

成的支撐方便封閉斷面梁和管梁的扭轉剛度大，宜用于需要加強扭轉

剛度處。

正確選擇和合理的設計橫梁和縱梁的節(jié)點結構是橫梁設計的重

要問題.常見橫梁與縱梁的連接方式有以下幾種形式：（見圖2-1）

1.縱梁2.連接板3.橫梁

圖2-1橫梁與縱梁的聯(lián)接

（1）橫梁和上下翼緣相連接（圖2-la）

該種連接方式優(yōu)點是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點是當車架產(chǎn)

生較大扭轉變形時，縱梁上下翼面應力將大幅度增加，易引起縱梁上

下翼面的早期損壞。由于車架前后兩端扭轉變形較小，因此本車架前

后兩端采用了該種連接方式為了提高縱梁的扭轉剛度采用了縱向連

接尺寸較大的連接板。

（2）橫梁和縱梁的腹板相連接（圖2-lb）

橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)

生自由蹺曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以避免縱梁上下

翼面早期損壞。本車架中部變形較大，因此在中部的兩個橫梁采用該

種連接方式。

（3）橫梁同時和縱梁的任意翼緣以及腹板相連接（圖2-lc）

橫梁同時與縱梁的腹板及上或下翼板相連，此種連接方式兼有以

上兩種方式連接的特點，但作用在縱梁上的力直接傳遞到橫梁上，對

橫梁的強度要求較高。由于該車平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上

的兩根橫梁連接，因此，這兩根橫梁與縱梁共同承受平衡懸架傳遞過

來的垂直力（反）和縱向力（牽引力、制動力）。

（4）橫梁在縱梁上的固定方法

橫梁在縱梁上的固定可分為釧接，焊接和螺栓連接等幾種方法。

硼接的成本低，適合大量生產(chǎn)，在此情況下橫梁的彎曲剛度取決于釧

釘?shù)臄?shù)量及其布置。

焊接能保證有很高的彎曲剛度，且連接牢固，不致有松動危險，

但要求較高的焊接質量，合理的焊接夾具，適用于小批量生產(chǎn)和閉口

截面車架。

螺栓連接主要采用在某些為了適應各種特殊使用條件的汽車車

架上，以使裝在車架上的某些部件得以互換或拆卸。其缺點在長期的

使用中，容易松動。

為了降低成本和適于批量生產(chǎn)，本車架縱梁和橫梁的連接方式采

用鉀接。

§2.3車架的制造工藝及材料

車架材料應具有足夠的屈服極限和疲勞極限，低的應力集中敏感

性，良好的冷沖壓性和焊接性能低碳和中碳低合金鋼能滿足這些要

求。車架材料與所選定的制造工藝密切相關。拉伸尺寸較大或形狀復

雜的沖壓件需要采用沖壓性能好的低碳鋼或低碳合金鋼08、09MnL、

09MnREL等鋼板制造；拉伸尺寸不大，形狀有不復雜的沖壓件常采用

強度稍高的20、25、46MnL、09SiVL、lOTiL等鋼板制造。有的重型

貨車、自卸車、越野車為了提高車架強度，減小質量而采用中碳合金

鋼板熱壓成型，在經(jīng)過熱處理，例如采用30Ti鋼板的縱梁經(jīng)正火后

抗拉強度既由450MPa(HB156)提高到480?620MPa(HB170)o鋼板

經(jīng)冷沖壓成型后，其疲勞強度降低，靜強度提高，延伸率較小的材料

的降低幅度更大，常用車架材料在沖壓成型后的疲勞強度為140?

160MPao

貨車根據(jù)其裝載質量的不同輕、中型貨車縱梁的鋼板厚度為

5.0~7.0mm,重型貨車沖壓縱梁的鋼板厚度為7.0?9.0mm,槽型鋼斷

面縱梁上、下翼緣的寬度尺寸約為其腹板高度尺寸的35%?50%。

車架的縱橫梁和其它3零件制造，多采用鋼板的冷沖壓工藝在大

型壓力機上沖孔及形成；也有采用槽鋼、工字鋼、管料等型材料制造

的，貨車車架的組裝多采用冷鉀工藝，必需時也可采用特制的放松螺

栓聯(lián)接，為了保證車架的裝配尺寸，組裝時必須有可靠的定位和夾緊，

特別應保證有關總成在車架聲的定位尺寸及支承點的相對位置精度。

我國汽車行業(yè)多用16MnL作為車架的縱、橫梁板材，這種低碳合

金鋼熱扎錦鋼板的屈服極限和強度極限都比普通碳素鋼結構鋼高得

多，能保證車架在惡劣條件下可靠地工作。對于形狀復雜或要求深度

壓延的橫梁可采用普通碳素鋼。用16MnL或碳素鋼制造的車架均不進

行熱處理。

所以，本車架縱橫梁均采用16MnL0

§2.4車架的計算

§2.4.1車架的受載分析

汽車的使用條件復雜，其受力情況也十分復雜，隨著汽車使用條

件的變化，車架上的載荷變化也很大。車架的載荷大致可以分為以下

幾種：

（-）靜載荷

靜載荷是指汽車靜止時，車架所承受的懸架彈簧以上部分載荷，

它包括：車架質量，車身質量。安裝在車架上的各總成與附屬的質量

以及有效載荷（乘客或貨物的總質量）的總和。

（二）對稱的垂直動載荷

這種載荷是當汽車在平坦的道路上以較高車速行駛時產(chǎn)生的。其

大小與作用在車架上的靜載荷及其分部有關，還取決于靜載荷作用處

的垂直振動加速度大小，路面的反作用力使車架承受對稱垂直動載

荷。這種載荷使車架產(chǎn)生彎曲變形。

（三）斜對稱的動載荷

這種載荷是當汽車在崎嶇不平的道路上行駛時產(chǎn)生的。此時汽車

的前后幾個車輪可能不在同一平面上，從而使車架連同車身一同歪

斜，其大小與路面不平的程度以及車身，車架和懸架的剛度有關。這

種動載荷會使車架產(chǎn)生扭轉變形。

（四）其他載荷

汽車轉彎行駛時，離心力將使汽車受到側向力的作用：汽車加速

或制動時，慣性力會導致車架前后部載荷的重新分配；當一前輪正面

撞在路面凸包上時，將使車架產(chǎn)生水平方向的剪切變形；安裝在車架

上的各總成（如發(fā)動機，轉向搖臂及減震器）工作時所產(chǎn)生的力；由

于載荷作用線不通過縱梁截面的彎曲中心（如油箱，備胎和懸架等）

而使縱梁產(chǎn)生附加的局部轉矩。

綜上所述，汽車車架實際上受到空間力系的作用，受載情況錯綜

復雜，而車架縱梁與橫梁的截面形狀和接合特點又是多樣的，這樣使

得汽車的車架受載更加復雜化。

§2.4.2車架的設計計算

車架是一個復雜的薄壁框架結構，在車架設計的初期階段，可對

車架縱梁進行簡化的彎曲強度計算，以次來確定車架的斷面尺寸。下

面進行車架的簡化計算：

彎曲強度計算的基本假設：

（一）因為車架的左右是對稱的，左右的縱梁受力相差不大，故

認為縱梁是支撐在汽車前后軸上的簡支梁。

（-）空車時的簧上質量（包括車架質量在內(nèi)）均勻的分布在左

右二縱梁的全長上，其值可以根據(jù)汽車底盤結構的統(tǒng)計數(shù)據(jù)大致計

算。一般對于輕型和中型載貨汽車來說，簧上質量約為空車質量的

2/3；汽車的有效載荷均勻的分布在車廂全長上。

（三）所有的作用力均通過縱梁截面的彎曲中心。實際上，縱梁

的某些部位會由于安裝外伸部件而產(chǎn)生局部扭轉，在設計時通常在此

安裝一根橫梁，使得這種對縱梁的扭轉變?yōu)閷M梁的彎矩。故這種假

定不會造成明顯的計算誤差。

通過上述假設，將車架由一個靜不定的平面框架結構，簡化成為

一個位于支座上的靜定結構。

§2.4.3縱梁的彎矩計算

要計算車架縱梁的彎矩，先計算車架的前后支反作用力：

F[=^-[ms（L-2b）+me（C-2C^]

4/（2-1）

式中：耳一前輪中心支座對任意縱梁（左縱梁或右縱梁）的反作用

力，N;

L----縱梁總長，mm；

I-----汽車的軸距，mm；

b-----縱梁后端到后軸之間的距離，mm；

g------重力加速度，9.8m//；

圖2-3車架上的載荷的均布情況

C2——車廂后端到后軸之間的距離，mm;

ms------空車時的簧上質量(含車架自身的重量)，kg；

也-------汽車的裝載質量，kg;

C-----車廂總長，mmo

L=6400mm,/=3650mm,^=1735mm,c=4500mm,G=i795mm,

"=2000kg,”=6000kg,Ci=2705mm0將上述值代入式

(2-1),得：

1

耳------x[(6400-2x1735)x19600+(4500-2x1795)x58800]=7598.4N

4x3650

在計算縱梁彎矩時，將總量分成兩段區(qū)域，每一區(qū)段的均部載荷

可簡化為作用于區(qū)段中點的集中力。縱梁各端面上的彎矩計算采用彎

矩差法，可使計算工作量大大減少。彎矩差法認為：縱梁上某一端面

上的彎矩為該端面之前所有力對這點的轉矩之和。

(-)駕駛室長度段縱梁的彎矩計算

在該段內(nèi)，根據(jù)彎矩差法，則有：

G,

M=F.xx—-+(2-2)

式中：Mx----縱梁上某一截面的彎矩，Nmm;

x——截面到前輪中心的距離，mm;

。——車架縱梁前端到前輪中心的距離，mm。

(二)駕駛室后端到后軸段縱梁彎矩的計算

在該區(qū)段內(nèi)，根據(jù)彎矩差法，縱梁某一斷面的彎矩為：

M.r=￡xx-務(x+a)-[G-(L-x)-(2-3)

式中：心-------縱梁某一截面的彎矩，Nmm;

x------截面到前輪中心的距離，mm;

G-----車廂前端到后輪中心的距離，mm。

縱梁某一斷面上的剪力為該斷面之前所有力的和。

2=6一等(“+")一笑［4一"一處］

(2-4)

式中：。、——縱梁某段面上的剪力，No

由上可知，縱梁的最大彎矩一定發(fā)生在該段縱梁內(nèi)。其位置可采用求

對工求導數(shù)并令其為零的辦法得到。

GaG(l-C)

Zr.-----s---1-----e--------(-(2-5)

'L

得x=1515mm.

由上式求得縱梁發(fā)生最大彎矩的位置，將x=1515mm代入彎矩計

算公式，則可求得總量受到的最大彎矩“ma。

6

得M,re(x=5.5xlON-mm?

縱梁受到的最大的剪力則發(fā)生在汽車后軸附近。當％=/=3650mm

時，剪應力最大，其最大剪應力為。a為

Cmax=K-簧G

2L(2-6)

則2最=-3368.998N

以上是僅考慮汽車靜載工況下，總量斷面彎矩和剪力的計算。實

際上，汽車行駛時還受到各種動載荷的作用。因此，汽車行駛時實際

受到的最大彎矩和最大剪力Qdma為

""max=11kdMmax(2-7)

Qdmax二〃kdM2(2-8)

式中kd------動載系數(shù)，對于轎車，客車砥=1.75,載貨汽車的=2.5,

越野汽車心=3.0。疲勞安全系數(shù)〃=115~1.40。

即為

Mde=L15X2.5X5.5X1°6=15.8X106N.mm

Qdma=1.15<2.W3368.第8968.

§2.4.4縱梁的抗彎截面系數(shù)的計算

車架的縱梁和橫梁截面系數(shù)W按材料力學的方法計算。

對于環(huán)矩形截面，

BH3-b^

TWI7=-------------

6H(2-9)

其中：B,矩形環(huán)斷面外寬，82.5mm；H,矩形環(huán)斷面外高，150mm；

b,矩形環(huán)斷面內(nèi)寬，77.5mm；h,矩形環(huán)斷面內(nèi)高，140mm；

6H———150。1

§2.4.5彎曲應力計算

縱梁斷面的最大彎曲應力b為：

M

(2-10)

=W

/曰15800000一2\

得：CT--------=216.18(N/mnr)

73086.1')

按上式求得的彎矩應力不應大于材料的許用應力許用應力可按

下式計算：

[a]=

w(2-11)

式中4------材料的屈服極限，對于16Mn材料，5=34°~36(M匕

〃-----安全系數(shù)，一般安全系數(shù)取1.15~1.40。

則得

[5=35例.4=258N/m病)

則有bw[b]；

所以，該車架的彎曲強度可靠。即可確定其截面尺寸。

§2.4.6車架的剛度計算

為保證車輛及其各總成，裝置能正常可靠的工作，汽車車架縱梁

在其全長的范圍內(nèi)的垂直彎曲變形量，必須滿足相應的剛度要求：

Wax=（/"/）＜3=85X1CT?CM

式中：yma---------縱梁前，后支承中心處承受IOOON集中載荷時的最大

垂直撓度，cm：

1--------汽車的軸距，m;

/-----縱梁截面的慣性矩，C/0

本車架縱梁截面的慣性矩為：

[=BH；：bh3-591.3（cm4）

qA《

ym,x,#3=0?0822洞]盧0.08

所以，車架的縱梁的剛度足夠。

§2.5車架實驗

車架的實驗內(nèi)容包括：應力測定、剛度測定、可靠性測定與耐久

性臺架試驗、隨整車進行的可靠性道路試驗或試車場試驗以及使用實

驗等。

（一）車架的應力測定

對車架的應力測定可較快的得出其應力分布情況，找出薄弱環(huán)節(jié)

和產(chǎn)生的原因以及改進后的效果。除了要進行靜彎曲和靜扭轉的應力

測定外，還以整車在道路模擬實驗臺上、試車場以及在使用條件下進

行動應力測定。這對車架的設計定型很有指導作用。

（二）車架的剛度測定

包括對車架的彎曲剛度及扭轉剛度進行測定。

測定車架的彎曲剛度時，是在前后軸處設置剛性支承并模擬實際

負荷情況加載。

測定車架的扭轉剛度時應注意車架在實驗臺上的緊固情況，以避

免實驗裝置對其剛度產(chǎn)生影響。

（三）可靠性與耐久性能臺架試驗

包括車架彎曲疲勞試驗和扭轉疲勞試驗。等副疲勞試驗臺是較為

簡單的實驗裝置，有機械式，液壓式，和激振式的，常用作進行車架

對比實驗。程控疲勞試驗臺能更好地模擬車架在實際使用中的載荷狀

況。后者也常用于整車狀態(tài)下的疲勞試驗。

（四）隨整車進行的可靠性道路試驗或試車場實驗以及使用實驗

讓滿載的汽車行駛于試車場的專門路段上來進行車架的疲勞試

驗和扭轉疲勞試驗。

第三章制動系統(tǒng)設計

§3.1概述

（一）制動系的組成

制動系是由制動器和制動驅動機構組成。

制動裝置可分為行車，駐車，應急，輔助制動4種裝置。制動系

統(tǒng)至少有兩套獨立穩(wěn)定的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝

置。

行車制動裝置使行駛的汽車減速或停車，并且使汽車在下坡時保

持是適當?shù)姆€(wěn)定車速。其驅動機構常采用雙回路或多回路結構，保證

工作可靠。

駐車制動裝置用于汽車可靠的停在原地，它有助于汽車在坡路上

起步。其驅動機構常采用機械式，而不用氣壓或液壓驅動機構，避免

產(chǎn)生故障。

應急制動裝置用于行車制動裝置發(fā)生意外故障失效時，利用機械

源控制的應急制動裝置實現(xiàn)汽車制動，同時在人力的控制下它還能兼

做駐車制動裝置。

輔助制動裝置通過裝設緩速器等輔助制動，實現(xiàn)汽車下長坡時，

保持穩(wěn)定車速的作用，減輕或解除行車制動裝置的負荷。

本次設計主要采用了行車制動裝置和駐車制動裝置兩套裝置。

（二）制動系的基本功用：

（1）使汽車迅速減速直至停車；

（2）使汽車在下長坡時保持穩(wěn)定的車速；

（3）使汽車可靠的停在原地（包括坡路上）。

（三）制動系的設計要求

（1）足夠的制動力。制動力包括行車制動能力和駐車制動能力。

行車制動能力是用一定制動初速度或最大制動踏板力下的制動減速

度和制動距離兩項指標評定。駐坡制動能力是汽車在良好的路面上能

可靠停駐的最大坡度。一般不小于20L

(2)可靠性好。制動系各零部件工作可靠。汽車至少有行車和

駐車制動兩套制動裝置，行車制動裝置至少有兩套獨立的制動驅動管

路。其中一條管路失效時，另一條管路應保證制動能力不低于原規(guī)定

制的30%。制動系應設立必要的安全設備和報警裝置。

(3)制動操縱穩(wěn)定性好。汽車以任何速度制動都不應該喪失操

作性和方向穩(wěn)定性。汽車前后輪制動力矩分配比例合適，最好能隨各

軸間載荷轉移情況變化而變化；同一軸上左右輪制動器的制動力矩應

相同，避免制動時某一車輪先抱死側滑，造成汽車無法操縱，喪失方

向穩(wěn)定性，或甩尾，跑偏，甚至掉頭等危險情況。

(4)操縱輕便。要求制動踏板和手柄的位置和行程要符合人機

工程學要求，要求操縱制動系所需要的力不應過大。

(5)作用滯后時間短。作用滯后時間包括產(chǎn)生制動和解除制動

的滯后時間，要求滯后時間盡可能的短。

(6)制動熱穩(wěn)定性好。制動器摩擦片的抗熱衰退能力要高，受

熱恢復較快。

(7)制動水穩(wěn)定性好。能防止水和污泥進入制動器表面，摩擦

片浸水后恢復摩擦系數(shù)能力要好。

(8)減少公害。制動系及輪胎的工作噪音要低。制動襯片的材

料在制造和使用的過程中，盡量減少對環(huán)境的污染。

§3.2制動器的結構設計。

制動器按制動對象分為車輪制動器和中央制動器，后者制動傳動

軸或變速器輸出軸。所有汽車都用車輪制動器作為行車制動器。

制動器有摩擦式、液力式和電磁式等幾種。電磁式制動器雖有作

用滯后小、易于連接且接頭可靠等優(yōu)點，但因成本高而只在一部分重

型汽車上用來做車輪制動器或緩速器。液力式制動器只用作緩速器。

目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。

摩擦式制動器按摩擦副的結構形式不同，分為鼓式、盤式和帶式

三種。帶式只用作中央制動器。以鼓式，盤式制動器應用最廣泛。

(-)鼓式制動器的結構分析

鼓式制動器主要有制動鼓，制動蹄，傳力杠桿和驅動裝置組成。

帶摩擦片的制動蹄作為固定元件，大多采用兩個蹄，并以錢支點的形

式安裝于鼓內(nèi)，制動的過程中2個襯塊都以90°~13(5的角度緊貼于制

動輪表面上。制動器工作時，摩擦所產(chǎn)生的熱量大部分由制動鼓向外

散出，為承受較大的熱應力，制動鼓應有足夠的質量。制動鼓在非工

作狀態(tài)，其摩擦片與制動鼓之間應有合適的間隙。

制動蹄有不同的張開裝置：液壓輪缸式，凸輪式，楔塊式，還有

用氣動或電動方式作為制動蹄驅動裝置。

鼓式制動器按制動蹄的屬性可分為領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙

領蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式等幾種，如圖2—1所示。

圖3-1鼓式制動器示意圖

不同形式鼓式制動器的主要區(qū)別有：①蹄片固定支點的數(shù)量和位

置不同。②張開裝置的形式與數(shù)量不同。③制動時兩塊蹄片之間有無

相互作用。因蹄片的固定支點和張開力位置不同，使不同形式鼓式制

動器的領、從蹄數(shù)量有差別，并使制動效能不同。

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。在評比不同形式制動器的效能時，常用一種稱為制動器效

能因數(shù)的無因次指標。制動器效能因數(shù)的定義為，在制動鼓或制動盤

的作用半徑只上所得到的摩擦力(Mp/R)與輸入力線之比