盘式制动器制动系统设计

1XXX 大学本科生毕业设计（论文）HX7200 制动系设计学生姓名：_学 号：_班 级: _专 业：_指导教师：_2015 年 4 月2目 录目 录 .2摘 要 .4Abstract .5第 1 章 绪 论 .61.1 本课题研究背景 .61.2 制动系统的研究现状 .81.3 本课题的设计内容 .9第 2 章 制动系统总体方案设计 .102.1 制动器的结构型式的选择 .102.2 制动驱动机构的结构型式的方案比较选择 .112.3 制动管路的多回路系统 .13第 3 章 制动器设计计算 .163.1 HX7200 车的主要技术参数 .163.2 制动系统的主要参数及其选择 .163.2.1 同步附着系数 .163.2.2 制动强度和附着系数利用率 .183.3 制动器因数和制动蹄因数 .213.4 制动器的结构参数与摩擦系数 .213.4.1 盘式制动器的结构参数 .213.5 制动器的设计计算 .223.5.1 制动蹄摩擦面的压力分布规律 .223.5.2 制动器因数及摩擦力矩分析计算 .253.5.3 制动蹄片上的制动力矩 .273.6 摩擦衬片的磨损特性计算 .283.7 制动器的热容量和温升的核算 .293.8 驻车制动计算 .303.9 制动器主要零件的结构设计 .323.9.1.制动盘 .323.9.2 制动钳 .323.9.3 制动块 .323.9.4 摩擦材料 .323.9.5 制动摩擦衬片 .33第 4 章 制动驱动机构的设计计算 .334.1 轮缸直径与工作容积 .334.1.1 盘式制动器直径与工作容积 .344.2 制动主缸直径与工作容积 .354.3 制动轮缸活塞宽度与缸筒的壁厚 .354.3.1 盘式制动轮缸活塞宽度与缸筒壁厚 .354.3.2 盘式制动器活塞宽度与缸筒壁厚 .364.7 真空助力器 .364.7.1 真空助力器的选择 .364.8 制动液的选择与使用 .3834.9 制动力分配的调节装置 .384.9.1 感载比例阀 .38第 5 章 结 论 .39参考文献 .40致 谢 .414摘 要国内汽车市场迅速发展，随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此，如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。本说明书主要根据已有的 HX7200 车辆的数据对制动系统进行设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并通过对盘式制动器的结构及优缺点进行分析。采用液压双回路盘式制动器。对主要部件进行了设计。关键词：汽车制动系统；盘式制动器；液压5AbstractThe rapid development of the domestic auto market, with the increase in car ownership, and security problems are more and more attention, and the brake system is an important system of vehicle active safety. Therefore, how to design a high-performance braking system, to provide protection for safe driving is the main problem we must solve. In addition, with the auto market competition, how to shorten the product development cycle, improve the design efficiency, reduce the cost, improve the market competitiveness of products, has become the key to business success.This paper mainly based on the braking system design of HX7200 vehicle existing data. It first introduces the development of automobile brake system, the structure, classification, and the structure of the disc brake and the advantages and disadvantages are analyzed. Hydraulic dual circuit brake disc. The main components of the design.Keywords: automobile brake disc brake; hydraulic system;6第 1 章 绪 论1.1 本课题研究背景汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。汽车的制动性是汽车的主要性能之一。自从汽车诞生之日起，汽车的制动性就显得至关重要；并且随着汽车技术的发展和汽车行驶车速的提高，其重要性也显得越来越明显。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。汽车制动性就是指汽车行驶时能在短距离内停车并且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力，以及汽车在一定坡道上能长时间停车不动的驻车制动器性能。汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面来评价。 1、 制动效能： 即制动距离与制动减速度，是指在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度，是制动性能最基本的评价指标。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系，它指的是汽车空档时以一定初速，从驾驶员踩着制动踏板开始到汽车停止为止所驶过的距离。制动距离与制动踏板力以及路面附着条件有关。制动减速度反映了地面制动力，因此它与制动器制动力（车轮滚动时）及附着力（车轮抱死拖滑时）有关。由于各种汽车动力性不同，对制动效能的要求也就不同：一般轿车、轻型货车的行驶速度高，所以要求其制动效能也高；而重型货车行驶速度相对较低，其制动效能的要求也就稍低一些。 2、 制动效能的恒定性： 制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转化为热能，汽车在繁重的工作条件下制动时（例如下长坡长时间、连续制动）或高速制动时，制动器温度常在300C 以上，有时甚至达到 600-700C，制动器温度上升后，摩擦力矩将显著下降，这种现象就称为制动器的热衰退。所以制动器温度升高后，能否保持在冷状态时的制动效能已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度，称为抗热衰退性能。制动器抗热衰退性能一般用一系列连7续制动时制动效能的保持程度来衡量。根据国际标准草案 ISODIS6597，要求以一定车速连续制动 15 次，每次的制动强度为 3ms 2，最后的制动效能应不低于规定的冷试验制动效能（5.8ms 2）的 60（在制动踏板力相同的条件下） 。制动器抗热衰退性能与制动器材料和制动器的结构型式有关。 此外，汽车在涉水行驶后，制动器还存在水衰退的问题。当汽车涉水时，水进入制动器，短时间内制动效能的降低称为水衰退。汽车应该在短时间内迅速恢复原有的制动效能。3、制动时汽车的方向稳定性： 即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。制动过程中，有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力而使汽车失去控制离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车辆行驶轨道、下沟、滑下山坡的危险情况。一般把汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力称为制动时汽车的方向稳定性。制动时方向稳定性合格的车辆在试验过程中不允许产生不可控制的效应使它离开一定宽度的试验通道。 制动时汽车自动向左或向右偏驶称为“制动跑偏” 。造成汽车制动时跑偏的原因有两个：一是汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器动力不相等；二是制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调（互相干涉） 。其中第一个原因是制造、调整误差造成的，汽车究竟向左还是向右跑偏，要根据具体的情况而定；而第二个原因是设计造成的，制动时汽车总是向左（或向右）一方跑偏。侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。其中最危险的情况是在告诉制动时发生后轴侧滑，此时汽车常发生不规则的急剧回转运动而失去控制，严重时甚至可使汽车调头。 前轮失去转向能力是指汽车的弯道制动时，汽车不再按原来弯道行驶而是沿弯道切线方向驶出，和直线行驶制动时转动方向盘汽车仍按直线方向行驶的现象。 侧滑和跑偏是有联系的，严重的跑偏会引起后轴侧滑，而易于发生侧滑的汽车也有加剧跑偏的趋势。失去转向能力和后轴侧滑也是有联系的，一般汽车如果后轴不会侧滑，前轮就可能失去转向能力；后轴侧滑，则前轮常仍有转向能力。由实验和理论分析得出一个结论，制动时若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能出现后轴侧滑；若能使前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死、后轴车轮抱死或不抱死，则能防止后轴侧滑。不过若前轴车轮抱死，汽车将失去转向能力。 制动跑偏、侧滑和前轮失去转向能力是造成交通事故的重要原因。一些国家对交通事故的统计表明，发生人身伤亡的交通事故中，在潮湿路面上约有 13 与侧滑有关；在冰雪路面上有 70-80与侧滑有关。而根据对侧滑事故的分析，发现有850是由制动引起的。因此，从保证汽车制动时的方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑?鸦其次，应尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后轴车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况是，防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动的状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。因此，各国都制订了一些规范来对汽车制动器的制动性提出要求。 1.2 制动系统的研究现状制动器有两种型式：盘式制动器和鼓式制动器。前面提到，制动过程是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转化为热能，而高温会使制动器出现热衰退现象，因此，制动器的散热能力至关重要。 鼓式制动器是最早的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用于各类汽车上。但由于结构问题使它在制动过程中散热性能差和排水性能差，容易导致制动效率下降，因此在近三十年中，在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。典型的鼓式制动器主要由底板、制动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵） 、回位弹簧、定位销等零部件组成。底板安装在车轴的固定位置上，它是固定不动的，上面装有制动蹄、轮缸、回位弹簧、定位销，承受制动时的旋转扭力。每一个鼓有一对制动蹄，制动蹄上有摩擦衬片。制动鼓则是安装在轮毂上，是随车轮一起旋转的部件，它是由一定份量的铸铁做成，形状似圆鼓状。当制动时，轮缸活塞推动制动压迫制动鼓，制动鼓受到摩擦减速，迫使车轮停止转动。 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动；分泵固定在制动器的底板上固定不动；制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样（图四） 。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。当然盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用，所以只能适用于轻型车上。车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和9人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐渐减小至零，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价：（1）制动效能:即制动距离与制动减速度；（2）制动效能的恒定性：即抗热衰退性；（3）制动时汽车的方向稳定性；目前，对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行，由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量，因此，多数有关传动系!制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上行驶，其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据，在汽车道路试验中，如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化，则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。1.3 本课题的设计内容制定出制动系统的结构方案，确定制动系统的主要设计参数：已知 HX7200 的发动机最大功率 107/6400KW/rpm，最大扭矩 178/4800Nm/rpm。为 HX7200 设计制动系，完成其总装配图、部分零件图和分总成图；10第 2 章 制动系统总体方案设计汽车制动系统总体方案设计，主要涉及制动器的结构型式选择，制动驱动机构的结构型式选择，制动管路布置结构型式的选择等三个方面。本章将就这三个方面的问题进行分析论证。2.1 制动器的结构型式的选择车轮制动器主要用于行车制动系统，有时也兼作驻车制动之用。制动器主要有摩擦式、液力式、和电磁式等三种形式