毕业设计-汽车制动器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能 其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响 ，如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。 鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容就是运输车辆中的制动器， 目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分 成鼓式 、 盘式和带式三种。 其中 ； 盘式 制动器较为广泛。 盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部工作表面盘式制动器称为全盘式制动器。现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛，仅有个别大吨位矿用自卸车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器，以及全盘式制动器。 钳盘制动器和浮钳盘式制动器。 式制动器分为定钳盘式 定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在其两侧均设有加压机构。浮钳盘式制动 器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借其本身的浮动，而在制动盘的另一侧产生压紧力。又分为制动钳可相对于制动钳可相对于制动盘轴向滑动钳盘式制动器；与制动钳可在垂直于制动盘的平面内摆动的摆动钳盘式制动器。 关键词 ： 制动系统 ； 盘式制动器 ； 重要 安全系统 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 摘要 . 2 1 盘式制动器概述 . 5 式制动器 原理及特点 . 5 盘式制动器 的主要元件 . 6 制动盘 . 6 制动摩擦衬块 . 7 盘式制动器 操纵机构 . 8 2 盘式制动器 设计 . 9 制动器设计中的分析 . 9 制动器的基本参数 . 9 先确定制动力矩. 10 确定摩擦盘尺寸 . 10 制动器的磨损验算 . 11 踏板操纵力 . 12 踏板操纵行程 算 . 16 制动器机构设计 . 17 3 盘式制动器摩擦盘设计 . 19 摩擦盘结构 . 19 摩擦材料类型 . 19 4 盘式制动器压盘的设计 . 22 压盘的结构 . 22 压盘的球槽 . 23 5 盘式制动器弹簧 . 25 柱螺旋弹簧的结构 . 25 圆柱螺旋弹簧的 制造 . 26 圆柱螺旋弹簧 参数 . 26 6 盘式制动器花键设计 . 28 键类型特点及应用 . 28 花键参数的确定与强度校核 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 7 结论 . 31 参考文献 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第一章 盘式制动器概述 式制动 器原理及特点 图 力 式 盘 式 制 动 器 零 件 图 1、 2 压盘 3、 7 摩 擦 盘 4 半轴壳 5 半轴 6 回 位 弹 簧 8 中 间 壳 体 9 调 整 螺 栓 10 斜拉杆 11 调节叉 12 拉杆 13 压 盘 凸 肩 14 壳 体 肩 台 上 图 是运输车辆 增力式 盘式制动器 零件图 。在差速器的每一侧半轴上，用花键安装着两个粘有摩擦衬面的摩擦盘 3 和 7，它们能在花键轴上来回滑动，是制动器的旋转部分。在两摩擦盘之间有一对可锻铸铁 的圆形压盘 1 和 2，它们的表面支 承在半轴壳 4 的三个凸肩上，并能在较小的弧度内转动。两压盘内侧面的五个卵圆形凹坑中装有五个 钢 球，两压盘用三根弹簧 6 拉紧。在中间盖 8 和 摩擦盘 4 上，与摩擦盘相对着的表面经过加工。摩擦盘与压盘 间，以及 摩擦盘与半轴壳和中间盖间，在不制动时都有一定间隙。制动时，制动踏板通过斜拉杆使两压盘相对转动，此时凹坑中夹着的五个 钢 球就从坑底向坑边滚动，将两压盘挤开，两压盘就将旋转着的两个摩擦盘分别推向半轴壳和中间盖，使各相对摩擦表面间产生摩擦扭矩 ，最终将半轴制动。如果放松制动踏板，则弹簧 6 又将两压盘拉紧复原，使 钢 球进入坑底，恢复了摩擦盘两侧的间隙。 盘式制动器在上述制动过程中有增力作用。当摩擦盘顺时针旋转买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 时；作用在压盘上的摩擦扭矩将使它们跟随旋转，但当压盘 1 由于其凸起 13 受到 半轴壳上的凸肩 14 的限制而不 能转动时，压盘 2 则在摩擦扭矩的作用下将相对于压盘 1 作顺时针转动，协助 钢 球继续将两压盘挤开，使操纵省力。当摩擦盘反时针旋转时，和上述过程相似地起增力作用。因此不管运输车辆前进还是倒退，制动时盘式制动器都有增力作用。 与带式和蹄式制动器相比，盘式制动器除了结构复杂外有一系列优点：如结构紧凑 ，操纵省力，制动效果好，衬面磨损较均匀，间隙不需调整，封闭性好不易进泥水，且散热容易，故使用寿命较长等。这些特点使它得到越来越广泛的应用。 式制动器的主要元件 动盘 一 、 制动盘直径 D 制 动盘直径 D 应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的 70一 79。总质量大于 2t 的汽车应取上限 1 。 二 、 制动盘厚度 h 制动盘厚度 对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为 10 20通风式制动盘厚度取为 20 50采用较多的是 20 30 在高速运动下紧急制动 , 制动盘会形成热变形 , 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热性能 , 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘 , 这样可使制动盘温度降低 20 % 30 %2 。 三 、 制动盘的安装 制动盘安装在轮毂上 , 与车轮形成整体旋转。制动盘 是旋转部件 , 与摩擦衬块之间只有微小的间隙。从制动盘中心到摩擦衬块磨合中心买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 称为制动盘有效半径。根据杠杆原理 ,如摩擦力相同 ,则制动盘的有效半径越大 , 制动力就越大。 四 、 制动盘的维修 制动盘都是 标准设计，以使在制动盘使用期限内保持制动表面各项指标的允差，这些指标是平行度、平面度以及横向摆差。保持关于制动表面形状的精度的允差，有助于尽量减少制动粗暴及踏板脉动。 制动盘表面粗糙度必须保持在 60 m 特定范围内，或者更小些。需要控制制动表面粗糙度，尽量减少踏板费力、过大的制动衰退、反常性能的问题。控制表面粗糙 度同样能提高摩擦衬片的寿命。 每当维修制动摩擦块或卡钳、或者换位车轮或为了其他类型工作而拆卸车轮，总要检查盘式制动器制动盘。不要忘记，伴随盘式制动器制动盘而发生的许多问题，一般用肉眼检查一下，可能不是很明显的。制动盘厚度、平行度、摆差、平面度。以及刮痕深度等，只能用准确的测量仪和千分尺进行测量。精密的测量工具及现代的精加工设备，对维修好制动盘来说，是至关重要的。 动摩擦衬块 摩擦衬块是指钳夹活塞推动挤压在制动盘上的摩擦材料。摩擦衬块分为摩擦材料和底板 ,两者直接压嵌在一起。 摩擦衬块外半 径只与内半径及 推荐摩擦衬块外半径2此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。 对于盘式制动器衬块工作面积 A，推荐根据制动衬块单位面积占有的汽车质量在 。 由于摩擦 ,摩擦衬块会产生磨损。摩擦材料使用完后 , 底板和制动盘直接接触会丧失制动效果 , 损坏制动盘。制动盘损坏后 ,修理费用十分昂贵。 为避免损坏制动盘 ,过去 ,用户靠定期车检来确定摩擦衬块的剩余量 ; 后来 , 在底板上安装摩擦衬块磨损指示器 , 当摩擦衬块已磨损到剩余量很少时 , 指示器与制动盘接触 , 当司机踏制动踏板时 , 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 就发出异常的声响 ; 现在有一种更加准确提醒摩擦衬块磨损的方法 , 即安装电子式磨损指示器 , 当摩擦衬块磨损后 , 磨损指示器中的线路断掉 ,警示灯亮 3 。 式制动 器操纵机构 在一般拖拉机上，制动操纵机构几乎都是 机械式的。制动踏板通过一些杆件与制动元件相连。 当摩擦衬面磨损后，为了调整踏板的自由行程，有一些杆件的长度是可调的，如利用调节叉来调节长度。左右制动器的踏板可用 连接板连接，以便同时制动两驱动轮。当松开制动时，制动踏板都应该有回位弹簧使其自动回位。为使运输车辆能在斜坡上停车或在作固定作业时不让其随意移动位置，在操纵机构中都有停车锁定装置，它能卡住已踏下的制动踏板，使其不能回位，以使制动器能在没有驾驶员操纵的情况下长时间地处于 制动状态 9 。 带式和蹄式制动 器踏板的自由行程一般为 40 80盘式制动器踏板的自由行程稍大些，这是因为盘式制动器的旋转元件和制动元件间的总间隙较小，如果自由行程过小，驾驶员稍一踏下踏板就已开始了制动，这样易使摩擦衬面加速磨损。左右踏板的行程必须一致，否则拖拉机在紧急制动时会容易发生偏转而发生安全事故。 如果 用作直线行驶中降速或停车，则必须注意首先分离主离合器然后再制动；如果用作协助履带拖拉机转向，则必须注意首先分离慢速侧的转向离合器，然后再制动该侧驱动轮。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第二章 盘式制动器设计 动器设计中的分析 在制动器的设计中，许的表面单位压力和制动器结构的合理布置等决定的，一般不考虑对加力效果的影响，当摩擦材料选定后，系数 也是一个既定的数值。因此要使制动器满足一定的加力效果，关键在于合理的确定球槽 斜角。 可以看出，当球槽斜角减少时，加力系数变大，操纵省力。但是，的减少受到自刹的限制。如果较小，则只要压盘与摩擦片开始接触后，不需要驾驶员的操纵力，制动器就会自行制动，这是我们不希望的。因此，不自刹的条件为： ( (2式中 至中心 O 的距离。 加力系数愈大，表示操纵力减少愈多。但必须指出，加力系数并不代表操纵力实际减少的比例。因为实际操纵力取决于主拉杆的拉力p ，即 1p 与 2p 的合力，而不是 1p 与 2p 的 代数和。其中 1p 为斜拉杆对压盘 1 的拉力；2 的拉力。 从以上分析看出，盘式制动器之所以结构紧凑，在于它在同样体积下可获得较多的摩擦面积。它的加力效果显著，使操纵力很小。并与被制动轴的转动方向无关。由于摩擦面上的压力分布比较均匀，因此磨损均匀，延长了摩擦片的寿命，减少了调整次数。压力分布均匀对于减少结构尺寸也很有利（因为摩擦片的磨损取决于最大的单位压力及单位摩滑功）。此外，在盘式制动器中各径向力相互平衡，减少了轴和轴承上的载荷。 动器的基本参 数 确定制动力矩纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 一 、 车辆在行驶中制动 1()2 ( )s h 0 . 7 2 1 0 0 1 0 0 . 6 2 5 (1 . 9 5 0 . 7 8 )2 4 . 8 4 6 (1 . 9 5 0 . 7 0 . 7 ) =m (2 式中 车辆整机使用质量 ,100 车辆驱动附着系数 , = 车辆驱动轮胎动力半径 , 车辆轴距 ,L=1950 a 车辆质心纵坐标 , a=780 h 车辆质心高度坐标 ,h=700 制动器至驱动轮的传动比 , 二 、 车辆在坡道上停车 2( s i n c o s )2s a g f 2 1 0 0 1 0 ( s i n 2 0 0 . 0 2 c o s 2 0 ) 0 . 6 2 52 4 . 8 4 6 =438 (2式中 a 坡道停车时坡度角 ,a =20c ； f 车辆滚动阻力系数 , f = 取大值作为制动器计算力矩 。 定摩擦盘尺寸 摩擦盘的外径2算时假设单位压力 q 是均匀的，摩擦面上的单位压力可用下式计算： q =2221()i R R = q = (2在实际设计中，摩擦力的合力半径似地可以按内外径的平均值进行计算，即 21 ()2 2若令 c =12R 入式 （ 2后，可得： q =3222(1 ) (1 )c c (2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 根据上述关系，便可按下式求得： 32 22( 1 ) ( 1 )i c c q (2国 内 的 一 般 运 输 车 辆 q 300000 500000 2/里q=300000 2/数 c 的数值一般在 围内选择，这里选为 c =以，有 32 22( 1 ) ( 1 )i c c q =3 252 4 5 4 . 53 . 1 4 0 . 3 4 ( 1 0 . 5 5 ) ( 1 0 . 5 5 ) 3 1 0 90.6 式中： 摩擦片的干摩擦系数 , = i 摩擦面对数 ,i =4。 12R 按上述方法求得的1阅国内运输车辆盘式制动器的有关参数，现对11R=50R=90 动器的 磨损验算 由 （ 2式可得出： 压紧力 Q =120 ) i = 4545000 . 5 0 . 3 ( 5 0 9 0 ) 4 = 5411N (2单位压力 q =2221() =2 2 654113 . 1 4 ( 9 0 5 0 ) 1 0 =307722 N/2 单位滑 磨 功 p = 式中 V V =2= 3 0 . 0 9 2 0 0 02 9 3 9303 8 8= (2式中 发动机标定转速 ,2000r/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 变速箱最高档的传动比 , 2938； 中央传动比 , 398。 所以，有 p = =303228 m s 单位压力 q 是制动器工作寿命的重要参数，取得过大，制动器易磨损，但 q 值过小将增大制动器的尺寸，对于一般的国内运输车辆要求 q 300000 500000 2/上述中验算的 q =307722 2/合适。 在求得1应验算单位滑 磨 功 A。 单位摩滑功按摩擦片外圆来计算，因为该处圆周速度最高。 对于一般的国内运输车辆要求p m s ，上述中验算满足要求，故合适。 板操纵力 钢 球对压盘的作用力通过球槽的法线方向，该力可分为轴向力和圆周力，其关系为： （ 图 示受力： 图 球 受 力 分 析 图 gP= 2 式中 钢 球的圆周力 在轴向压力 Q 的作用下，摩擦表面之间将产生摩擦力矩即制动力矩数值为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 rM= 2 式中 摩擦因数 ； 摩擦力合力的作用半径 。 由于每个压盘只具有一个摩擦面，故所受的摩擦力矩为这就可以求得每个压盘的力矩平衡关系。 对于压盘 1，（ 图 示 ： 图 盘 1 受 力 分 析 图 1F LR=gP 2 式中 1F斜拉杆对压盘 1 的拉力 ； 拉杆的拉 力至中心 O 的距离 。 对于压盘 2，（ 图 示 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 盘 2 受 力 分 析 图 2 2 式中 2F斜拉杆对压盘 2 的拉力 ，单位 N ； F 壳体凸肩对压盘 2 的反力 ，单位 N ； 作用力 F 至中心 O 的距离 ，单位 在摩擦片未磨损时，压盘从初始位置只转过极小的角度就靠住了壳体的凸肩，可近似地认为拉力 合力 P 通过中 o（ 图 示 。根据压盘总成的力矩平衡关系，可以得出： 2 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 盘 总 成 的 受 力 分 析 图 将此式代入式 （ 2后看出，这时1F=2F，由于因此： 斜拉杆的 拉力1F=2F= () R (2图 式 制 动 器 杆 件 运 动 关 系 图 如图 ：根据正弦定理得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 00s in s 斜拉杆长度 00 00s i n 1 0 3 s i n 3 9 7 1 . 5s i n s i n 6 5m m 则 0 0s i n 1 0 3 s i n 4 0a r c s i n 6 7 . 87 1 . 5xR l 1F=2F= () R = 001 0 3 c o s 3 9 7 1 . 5 c o s 6 5 =1399 N 新车时主拉杆的拉力 3F=21F （ 2 =2 1399 =1057 N 两踏板上的操纵力 23F/2 1057/33N (2式中 1 球槽斜角 ,1=33 30 ； 钢 球至制动器中心的距离 , 0 0 初始中心 角，0= 039 ； 0 斜拉杆的倾角0=65 ； 压 盘 上 与 斜 拉 杆 连 接 的 销 孔 中 心 至 轴 线 的 距离 ,03 操纵机构传动比 , 板操纵 行程 算 踏板自由行程0A 及操纵机构传动比 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 即： 0A2 由于 且 +l 0+l 综上可得：有关系式 +l = 001 0 3 c o s 4 0 7 1 . 5 c o s 6 7 . 8 =106OA= 0+l = 001 0 3 c o s 3 9 7 1 . 5 c o s 6 5 = 106= 动器操纵机构设计 操纵机构的设计主要是决定斜拉杆的位置和尺寸，进行操纵力和制动行程（即自由行程）的计算并确定操纵机构的传动比。 斜拉杆的位置和尺寸主要是取决于L 和 等参数的大小。这些参数对操纵力和制动行程有直接的影响。 结构不紧凑，因此不宜增大据对国产拖拉机的统计，当L、 L 不变时，所取初始中心角 愈大，则制动后斜拉杆的倾角也较大，故操纵省力。但随着 增加，若 不变，则要求斜拉杆长度 L 愈长，使结构不紧凑，因此 要求选择适当，一般在 39 40左右选取，现选取为 =39。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 必须指出，当摩擦面磨损后，自由行程增加，就要进行调整。在调整之后，初始中心角 减少，这说明盘式制动器的操纵力将随着摩擦面的磨损而愈来愈大。 操纵机构的设计必须避免运动的干涉，因此要求与压盘的运动相应的主拉杆必须有摆动的 可能性；斜拉杆不应 防碍压盘的轴向位移。为此，主拉杆上一般具有球面运动副，两个斜拉杆相铰接处应有足够的端面间隙来适应轴向 移动的要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 第 三 章 盘式制动器摩擦盘 的设计 擦盘结构 本次设计采用的是石棉纤维类摩擦材料，用胶合的方法将摩擦衬片胶在 2 3 毫米的摩擦盘上。这种结构摩擦材料可得充分利用（衬片磨损不受铆钉头的限制），也不易产生裂缝，但更换衬片较为困难，摩擦盘轮毂的结构采用点焊式，结构和制造都较简单，但轮毂宽度不大，因而花键受力较大。 查阅盘式制动器摩 擦盘的一些数据（长度单位： 摩擦衬片： 材料石棉离合器片 外径 180 厚度 擦盘总成： 厚度 13 两侧面平面度允差 面跳动允差 如图 3示 制动器 摩擦盘结构图 图 3动器 摩 擦 盘 结 构 图 擦材料 类型 制动器中的一个回转零件一般为钢铁制造的，而与回转零件相接买文档就送您 纸全