全套设计_捷达汽车浮动钳盘式制动器制动器设计
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精品文档摘 要 汽车制动系统是汽车各个系统中最为重要的。如果制动系统失灵，那么结果将会是毁灭性的。制动器实际上是一个能量转化装置，这种转化实际上是把汽车的动能转换为汽车的热能挥发出去，当制动器制动时，驱动程序来命令十倍于以往的力来使汽车停止下来。制动系统可以发挥上千磅的压力来分配给四个制动器。 盘式制动器又称为碟式制动器，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。由制动器设计的一般原则，综合考虑制动效能、制动效能稳定性、制动间隙调整简便性、制动器的尺寸和质量及噪声等诸多因素设计本产品。在设计中涉及到同步系数的选取、制动器效能因素的选取、制动力矩的计算，以及制动器主要元件选取，最后对设计的制动器进行校核计算。关键词：制动系统，盘式制动器,同步系数Abstract The braking system is the most important system in car. If the brakes fail, the result can be disastrous. brakes are actually energy conversion devices, which convert the kinetic energy of the vehicle into thermal energy .when stepping on the brakes, the drivers commands a stopping force ten times as powerful as the force that puts the car in motion. the braking system can exert thousands of pounds of pressure on each of the four brakes. The disc brake is called the small dish type brake, this kind of brake radiates quickly, the weight light, the structure simple, the adjustment is convenient, specially when high load the performance is good, applies the brake the effect to be stable, moreover did not fear the spate attack, under the winter and the bad state of roads the driving, the disc type applies the brake compared to the drum type to apply the brake to stop easily in the short time the vehicle. On some disc brake disc has also opened many eyelets, accelerates to ventilate the radiation, enhances the brake efficiency. The principle of the design to the brake system. Synthesize the consideration of the effect to the brake system, the stability of the effect to the brake system, the simple and convenient of the brake cleft adjusting, the size and quantity of the brake system, the same of the brake system and so on to design the product. In this design, adhere to synchronously the coefficient selects by examinations, affect factor selects of the brake system. The calculation of the brake moment, and the selects of the important parts of the brake system , check the whole design at last.Keywords：brake system , disc brake,Synchronous coefficient 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1盘式制动器的介绍与特点11.2国内汽车盘式制动器应用情况2第2章 制动器的结构与设计原则42.1 汽车盘式制动器42.2 捷达轿车盘式制动器的结构与工作原理52.3 制动器设计的一般原则72.3.1制动驱动机构的选择82.3.2制动管路的选择8本章小结10第3章 制动器设计113.1盘式制动器主要元件113.1.1制动盘113.1.2制动钳123.1.3制动块133.1.4摩擦材料133.1.5制动器间隙133.2同步附着系数的选取143.3制动器效能因数163.4制动器受力分析与力矩计算163.4.1制动受力分析163.4.2制动力矩的计算173.5摩擦衬块的摩擦特性183.6制动器液压驱动机构的设计计算20本章小结21第4章 校核与技术要求224.1制动器的热容量和温升的核算224.2制动器的调试234.2.1制动盘的技术要求234.2.2制动钳技术总成要求234.2.3前轮轮毂总成技术要求244.3总成装配拆卸与检查的技术要求25本章小结26结 论27致 谢28参考文献29附录1 译文30附录2 英文参考资料31值得下载精品文档摘 要 汽车制动系统是汽车各个系统中最为重要的。如果制动系统失灵，那么结果将会是毁灭性的。制动器实际上是一个能量转化装置，这种转化实际上是把汽车的动能转换为汽车的热能挥发出去，当制动器制动时，驱动程序来命令十倍于以往的力来使汽车停止下来。制动系统可以发挥上千磅的压力来分配给四个制动器。 盘式制动器又称为碟式制动器，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。由制动器设计的一般原则，综合考虑制动效能、制动效能稳定性、制动间隙调整简便性、制动器的尺寸和质量及噪声等诸多因素设计本产品。在设计中涉及到同步系数的选取、制动器效能因素的选取、制动力矩的计算，以及制动器主要元件选取，最后对设计的制动器进行校核计算。关键词：制动系统，盘式制动器,同步系数Abstract The braking system is the most important system in car. If the brakes fail, the result can be disastrous. brakes are actually energy conversion devices, which convert the kinetic energy of the vehicle into thermal energy .when stepping on the brakes, the drivers commands a stopping force ten times as powerful as the force that puts the car in motion. the braking system can exert thousands of pounds of pressure on each of the four brakes. The disc brake is called the small dish type brake, this kind of brake radiates quickly, the weight light, the structure simple, the adjustment is convenient, specially when high load the performance is good, applies the brake the effect to be stable, moreover did not fear the spate attack, under the winter and the bad state of roads the driving, the disc type applies the brake compared to the drum type to apply the brake to stop easily in the short time the vehicle. On some disc brake disc has also opened many eyelets, accelerates to ventilate the radiation, enhances the brake efficiency. The principle of the design to the brake system. Synthesize the consideration of the effect to the brake system, the stability of the effect to the brake system, the simple and convenient of the brake cleft adjusting, the size and quantity of the brake system, the same of the brake system and so on to design the product. In this design, adhere to synchronously the coefficient selects by examinations, affect factor selects of the brake system. The calculation of the brake moment, and the selects of the important parts of the brake system , check the whole design at last.Keywords：brake system , disc brake,Synchronous coefficient 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1盘式制动器的介绍与特点11.2国内汽车盘式制动器应用情况2第2章 制动器的结构与设计原则42.1 汽车盘式制动器42.2 捷达轿车盘式制动器的结构与工作原理52.3 制动器设计的一般原则72.3.1制动驱动机构的选择82.3.2制动管路的选择8本章小结10第3章 制动器设计113.1盘式制动器主要元件113.1.1制动盘113.1.2制动钳123.1.3制动块133.1.4摩擦材料133.1.5制动器间隙133.2同步附着系数的选取143.3制动器效能因数163.4制动器受力分析与力矩计算163.4.1制动受力分析163.4.2制动力矩的计算173.5摩擦衬块的摩擦特性183.6制动器液压驱动机构的设计计算20本章小结21第4章 校核与技术要求224.1制动器的热容量和温升的核算224.2制动器的调试234.2.1制动盘的技术要求234.2.2制动钳技术总成要求234.2.3前轮轮毂总成技术要求244.3总成装配拆卸与检查的技术要求25本章小结26结 论27致 谢28参考文献29附录1 译文30附录2 英文参考资料31目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1 课题背景1第2章 方案选择32.1 方案选择32.2 单元电路的设计52.2.1 解码电路5本章小结10结 论21致 谢22参考文献23附录1 译文24附录2 英文参考资料27值得下载第1章 绪论1.1盘式制动器的介绍与特点 现在，盘式制动器在汽车上已经越来越多地被采用，特别是在轿车上已被广泛采用。盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，在各种路面都有良好的制动表现，其制动效能远高于鼓式制动器，而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器。 汽车制动系可分为行车、驻车、应急、辅助内部分装置。任何制动装置都具有供能装置、控制装置、传动装置和制动器四个部分组成。较为完善的制动系还具有制动力调节装置，以及报警装置、压力保持装置。 盘式制动器多用于汽车的前轮，有不少车辆四个车轮都用盘式制动器。制动盘装在轮级上、与车轮及轮胎一起转动。当驾驶员进行制动时，主缸的液体压力传递到盘式制动器。该压力推动摩擦衬片靠到制动盘上，阻止制动盘转动。 现在，盘式制动器在汽车上已经越来越多地被采用，特别是在轿车上已被广泛采用，在很多中高级轿车上，前后轮都已经采用盘式制动器。盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，在各种路面都有良好的制动表现，其制动效能远高于鼓式制动器，而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器。 按摩擦副中固定元件结构，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式。 固定钳盘式在汽车上用的最早（50年代就开始使用），优点是：除活塞和制动块外无滑动件，这易保证钳的刚度，易实现从鼓式到盘式的改进，也能适用分路系统的要求。 近年来，由于汽车性能要求的提高，固定钳盘式的缺点，暴露较明显，因而导致浮动钳（特别是滑动钳）的迅速发展。首先，固定钳至少要有两个油缸分置于制动盘两侧，所以须有横跨的内部油道或外部油道来连通，这就使制动器的径向和轴向尺寸加大，布置也较难；而浮动钳的外侧无油缸，可将制动器进一步移进轮毂；其次，在严酷的使用条件下，固定钳容易使制动液温度过高而汽化，浮动钳由于没有跨越制动盘的油道或油管，减少了受热机会。所以制动温度可以比固定钳低30-50，又采用浮动钳可将活塞和油缸等精密件减去一半，造价大为降低。1.2国内汽车盘式制动器应用情况 随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采应用盘式制动器配置才逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。 1）在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮鼓式制动的混合匹配方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分轿车(中档类如夏利、吉利、神龙富康、捷 达)、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、SUV及皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。2004年我国共产此类车计110万辆以上。但随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别上国家安全法规的强制实施，前后轮都用盘式制动器是趋势。 2）在大型客车方面：气压盘式制动器产品技术先进性明显，可靠性总体良好，具有创新性和技术标准的集成性。欧美国家自上世纪90年代初开始将盘式制动器用于大型公交车。至2000年，盘式制动器（前后制动均为盘式）已经成为欧美国家城市公交车的标准配置。我国从1997年开始在大客车和载重车上推广盘式制动器及 ABS防抱死系统，因进口产品价格太高，主要用于高端产品。2004年7月1日交通部强制在7-12米高型客车上 “必须”配备后，国产盘式制动器得以大行其道。北京公交电车公司、上海公交、武汉公交、长沙公交、深圳公交、广州公交等公司，都在使用为大客车匹配的气压盘式制动器。生产厂家主要有：宇通公司2004年产20000多辆客车，其中使用盘式制动器的客车已占一半多；宇通公司自制底盘部份是由二汽在EQ153前后桥基础升级更改的，每年有10000多套。二汽东风车桥用EQ153前后桥改型匹配气压盘式制动器的前后桥总成约占6000套以上，是宇通公司最大的气压盘式制动器桥供应商。宇通公司每年需在一汽采客车底盘3000多台，一汽客底2004年供了2000多台，其中带盘式制动器占一半以上。如一汽客底采用4E前转向系统配置气压盘式制动器前桥、11吨420后桥装在6100（10米）豪华客车上； 7吨盘式前桥与13吨435后桥配装在6120（12米）豪华客车上等，都是宇通公司市场前景较好，利润附加值很高的车型。江苏金龙客车的7-9米高型客车客车采用湖桥供带盘式制动器的车桥2004年在5500台左右。厦门金龙客车10-12米高型客车以上客车、丹东黄海客车10-12米高型客车、安徽凯斯鲍尔等等国内知名的大型厂家均已在批量生产带盘式制动器的高档客车。 3）重型汽车方面：作为重型汽车行业应用型新技术，气压盘式制动器的已经属成熟产品，目前具有广泛应用的前景。2004年3月红岩公司率先在国内重卡行业中完成了对气压盘式制动器总成的开发。2005年元月份中国重汽卡车事业部在提升和改进卡车底盘的过程中，在桥箱事业部配合下，将22.5英寸气压盘式制动器成功“嫁接”到了重汽斯太尔重卡车前桥 上。气压盘式制动器在重汽斯太尔卡车前桥上的成功“嫁接”，解决了令整车厂及用户困扰已久的传统鼓式制动器制动啸叫、频繁制动时制动蹄片易磨损、雨天制动效能降低等一系列问题。气压盘式制动器首次在斯太尔卡车前桥上的应用，也为今后开发重汽高速卡车提供了经验和技术储备。与此同时陕西重汽、北汽福田、一汽解放、东风公司、江淮汽车等国内大型汽车厂均完成了盘式制动器在重型汽车方面的前期型试试验及技术贮备工作，盘式制动器在某些方面可以说成为未来重卡制动系统匹配发展的新趋势。综合以上各项，参照所给参数以现代汽车上实际采用的型式，确定设计的浮动钳盘式制动器在市场是有很大的开发前景的。第2章 制动器的结构与设计原则2.1 汽车盘式制动器 按摩擦副中固定元件结构，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式。 固定钳盘式在汽车上用的最早（50年代就开始使用），优点是：除活塞和制动块外无滑动件，这易保证钳的刚度，易实现从鼓式到盘式的改进，也能适用分路系统的要求。 近年来，由于汽车性能要求的提高，固定钳盘式的缺点，暴露较明显，因而导致浮动钳（特别是滑动钳）的迅速发展。首先，固定钳至少要有两个油缸分置于制动盘两侧，所以须有横跨的内部油道或外部油道来连通，这就使制动器的径向和轴向尺寸加大，布置也较难；而浮动钳的外侧无油缸，可将制动器进一步移进轮毂；其次，在严酷的使用条件下，固定钳容易使制动液温度过高而汽化，浮动钳由于没有跨越制动盘的油道或油管，减少了受热机会。所以制动温度可以比固定钳低30-50度，又采用浮动钳可将活塞和油缸等精密件减去一半，造价大为降低。 综合以上各项，参照所给参数以现代汽车上实际采用的型式，确定本设计的前轮制动器为浮动钳盘式制动器。2.2 捷达轿车盘式制动器的结构与工作原理 捷达轿车盘式制动器采用单缸浮动钳式结构，制动器由制动盘、制动钳、车轮轴承及制动摩擦罩盘组成（如图2.1所示）。 图2.1 捷达前轮盘式制动器 1车轮螺栓 2制动盘 3挡尘盘螺栓 4挡尘盘 5转向节 6弹簧片 7制动衬块 8制动钳壳体 9套筒（下） 10衬套（下） 11隔离衬套（下）12隔离衬套（上） 13紧固螺栓（下） 14紧固螺栓（上） 15衬套（上） 16套筒（上） 图2.2 捷达前轮盘式制动器 1支架 2制动钳壳体 3活塞防尘罩 4活塞密封圈 5螺栓 6导套 7导向销防尘罩 8活塞 9止动弹簧 10放气螺栓 11外侧摩擦块12内侧摩擦块 13制动盘 浮钳盘式制动钳的工作原理：如图2.2所示，制动钳壳体2用螺栓5与支架1相连接，螺栓5兼作导向销。支架1固定在前悬架焊接总成(亦称车轮轴承壳体)的法兰板上，壳体2可沿导向销与支架作轴向相对移动。支架固定在车轴上，摩擦块11和12布置在制动盘13的两侧。制动分泵8设在制动钳内。制动时，制动钳内油缸活塞8在液压力作用下推动内摩擦块12，压靠到制动盘内侧表面后，作用于分泵底部的液压力使制动钳壳体在导向销上移动，推动外摩擦块11压向制动盘的外侧表面。内、外摩擦块在液压作用下，将制动盘的两侧面紧紧夹住。由于制动盘是紧固在前轮毂上的，因此实现了前轮的制动。 前制动器的制动间隙是自动调节的。它是利用分泵活塞密封圈4的弹性变形来实现的。制动时，橡胶密封圈变形，制动一结束，密封圈恢复原状，活塞在弹性作用下回到原位。在制动盘和内、外摩擦块磨损后引起制动间隙变大，超过活塞8的设定行程时，活塞在制动液压力作用下克服密封圈的摩擦阻力继续向前移，直到完全制动为止。活塞和密封圈之间的相对位移补偿了过量的间隙，制动间隙一般单边为0.05-0.15mm。内、外摩擦块的材料采用以石棉为主、混合树脂并与树脂结合的材料与钢板牢牢粘在一起制成的。2.3 制动器设计的一般原则 1 制动器效能，指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。在评比不同结构形式的制动器效能时，常用一种称为制动效能因数的无因次指标。制动效能因数的定义为：在制动鼓和制动盘的作用半径上所得到的摩擦利于输入力之比。 2 制动器效能恒定性，即汽车高速行使或下长坡连续制动时汽车制动效能保持的程度。如前所述，影响摩擦因数的因素包括摩擦副材料、摩擦副表面温度和水湿程度。因为制动过程是及时把汽车行驶的动能通过制动器吸收转化为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷状态时的制动效能，已成为设计汽车制动器时要考虑的一个重要问题。由于领蹄的效能因数大于从蹄，稳定性却比从蹄差，因此各种鼓式制动器的效能因数取决于两蹄的效能因数，故就整个鼓式制动器而言，也在不同程度上存在着效能本身与其稳定性的矛盾。而盘式制动器的制动效能最为稳定。要求制动器的热稳定性好，除选择其效能因数对摩擦系数敏感性较低的制动器类型外，还要求摩擦材料有较好的抗热衰退性和恢复性，并且应使制动鼓（制动盘）有足够的热容量和散热能力。 3 制动器间隙调整，是汽车保养作业较为频繁的项目之一。故选择调整装置的结构形式和安装位置必须保证调整操作方便。最好采用间隙自动装置。 4 制动器的尺寸和质量。随着现代汽车车速的日益提高，处于汽车行驶稳定性的考虑，轮胎尺寸往往选择较小。这样，为了保证所要求的制动力矩而确定的制动鼓（制动盘）直径就可能过大而难以在轮毂内安装。因而应选择尺寸小而效能高的制动器形式。对于高速轿车，为提高制动时的稳定性，在前悬架（独立悬架）设计中，一般采用较小的主销偏移距。为此，前制动器位置有时不得不外移到更靠近轮毂，导致其布置困难。车轮制动器为非簧载质量，故应尽可能减轻其质量，以改善行驶平顺性。 5 噪音的减轻。制动噪音的现象很复杂。大致来说，冬冬噪音分为低频好高频良种。在低频噪音中，常遇到的是制动时停车的喀擦声，这主要是由制动鼓或者制动钳的共振造成的。高频噪声一般可通过制动蹄或制动盘共振产生。或者是由于摩擦衬片或衬块弹性震动造成的。 影响的噪声的主要因素是摩擦材料的摩擦特性，即动摩擦系数对摩擦速度的变化关系。动摩擦系数随速度的增高而减低的程度愈大，愈易激发震动而产生噪声。此外，制动器输入压力越大，噪声也越大，而压力高大一定程度以后则不再有噪声。制动温度对噪声也有影响。在制动器的设计中采取某种措施，可以在相当的程度上消除某种噪声，特别是低频噪声。对高频的建交省的消除，目前还比较困难。应当注意，为消除噪声而采取的某种措施，有可能产生制动力矩的下降和踏板行程损失等副作用。 2.3.1制动驱动机构的选择液压式驱动机构：优点：a.制动时可以得到必要安全性，因为液压系统内系统内压力相等，左右轮制动同时进行；b.易保证制动力正确分配到前、后轮，因为前、后轮分泵可以做出不同直径；c.车振或悬架变形不发生自行制动；d.不须润滑和时常调整；缺点：a当管路一处泄漏，则系统失效；b低温油液变浓，高温则汽化； c不可长时间制动。但综合来看，油压制动还是可取的，且得到了广泛的应用。2.3.2制动管路的选择 出于取安全上的考虑，汽车制动应至少有两套独立的驱动制动器的管路。汽车的双回路制动系统有以下常见的五种分路型式： 1 一轴对一轴（）型，（图a），前轴制动器与后桥制动器各用一个回路； 2 交叉（X）型，前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属一个回路； 3 一轴半对半轴（HI）型（图c），每侧前制动器的半数轮缸和全部后制动器轮缸属于一个回路，其余的前轮缸则属于另一个回路； 4 半轴一轮对半轴一轮（LL）型（图d），两个回路分别对两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器作用； 5 双半轴对双半轴（HH）型（图e），每个回路均只对每个前后制动器的半数轮缸起作用。 图2.3 不同的双管路系统布置 其中型的管路布置最为简单，成本较低，目前在各种汽车特别是在货车上用的最广泛。但这种型式后制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯能力。 X型的结构也很简单。直行制动时任何一回路失效，剩余总制动力都能保持正常值的50。但一旦某一管路损坏则造成制动力不对称，使汽车丧生稳定性。因此该方案适用于主销偏移距为负值的汽车上，以改善汽车稳定性。 HI、HH、LL型的结构都较为复杂，本次设计不予考虑。X型的布置方案可适于本次设计。本章小结 本章主要介绍：汽车盘式制动器分类，捷达轿车浮动钳盘式制动器的结构与工作原理。叙述了制动器设计的一般原则以及驱动机构的选择、制动管路的选择。通过查阅资料、书籍使我更深的了解了盘式制动器的结构也工作原理，掌握了基本的设计方向。第3章 制动器设计捷达型轿车设计参数：空车质量：1030kg满载质量：1470kg轴距：2475mm质心距前轴距离：1114mm质心距后轴距离：1361mm质心高度：495mm3.1盘式制动器主要元件3.1.1制动盘 制动盘一般由珠光体灰铸铁制成，钳盘式制动器用礼帽形结构，其圆柱部分长度取决与布置尺寸为了改善冷却，有的钳盘式制动器的制动盘铸成中间有径向通风槽的双层盘，可大大增加散热面积，但盘的整体厚度较大，由于此次设计的捷达车型属于质量一般的轿车，所以设计时选择实心制动盘式设计方案。 制动盘直径直径一般为轮毂直径的70%-79%，捷达轮毂初取320mm 则制动盘直径初选D=256mm 制动盘内径选取d=157mm 捷达所选制动盘厚度初选为h=14mm （多选1020 mm之间）3.1.2制动钳 制动钳由可锻铸铁KT H37012或球墨铸铁QT40018制造，制动钳体应有高的强度和刚度。一般多在钳体中加工出制动油缸，也有将单独制造的油缸装嵌入钳体中的。为了减少传给制动液的热量，多将杯形活塞的开口端顶靠制动块的背板。有的活塞的开口端部切成阶梯状，形成两个相对且在同一平面内的小半圆环形端面。活塞由铸铝合金或钢制造。为了提高耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。当制动钳体由铝合金制造时，减少传给制动液的热量成为必须解决的问题。为此，应减小活塞与制动块背板的接触面积，有时也可采用非金属活塞。 图3.1 捷达轿车前轮制动器1-橡胶衬套 2-螺栓 3-导向钢套 4-塑料套 5-制动钳支架 6-弹簧片 7-内外摩擦衬片 8-活塞防尘罩 9-油封 10-前制动轮缸活塞 11-制动钳体 12-制动盘3.1.3制动块 制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接压嵌在一起。活塞应能压住尽量多的制动块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板由钢板制成。许多盘式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置，以便及时更换摩擦衬片。 初选摩擦片厚度为10mm3.1.4摩擦材料 制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用少污染和对人体无害的摩擦材料。捷达选取以石棉纤维为主并与树脂粘结剂，调整摩擦性能的填充物（由无机粉末及橡胶，聚合树脂等配成为石磨）等混合而成。 各种摩擦材料摩擦系数的稳定值约为0.30.5，少数可达0.7。设计计算制动器时一般取0.30.35。选用摩擦材料时应注意，一般说来，摩擦系数愈高的材料其耐磨性愈差。 初选时摩擦系数选择为f=0.33.1.5制动器间隙 为保证制动盘能自由转动。一般，盘式制动器的为0.10.3mm 初选制动器间隙为0.2mm3.2同步附着系数的选取 理想的前后制动器分配曲线（I线）如下：图3.2某载货汽车的线与线 通过对汽车的受力分析可知，制动时前后轮同时抱死，对附着条件的利用，制动时汽车的方向稳定性等均有利，此时的前后轮制动器制动力和的关系曲线，称为理想的前后轮制动器制动力分配曲线。 在任何附着系数的路面上，前后轮同时抱死的条件是：前后轮制动器制动力之和等于附着力；并且前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即： (3-1) (3-2) (3-3)式中： 重力 前、后制动力地面对前、后轮法向反作用力将： 代入得： (3-4)简化得： (3-5)式中： 轴距 汽车质心距前轴距离 汽车质心距后轴距离 附着系数 现在不少汽车的前后制动器制动力之比为一固定值，常用前制动力与总制动力之比来表明分配比例，称为制动器动力分配系数，用表示，即： (3-6)式中：汽车制动器总制动力所以 若用为一直线通过坐标原点，且其斜率为： 这条直线称为实际前后制动器制动力分配曲线，简称线。因为所设计捷达为轻型轿车的盘式制动器的，而现代轿车的行使状况较好，特别是高级公路的高速要求，同步附着系数可选大些（），在此，选取，则： 所以由 (3-7) (3-8)与 ， (3-9)由(3-7，8，9)得 I线上任一点代表在该附着系数的路面上前后制动器，制动时应有的数值，图中线与I线（满载）交与B点，此时同步附着系数=0.7。它由汽车结构参数决定，是反映汽车制动性能的一个参数。在同步附着系数的路面上制动上制动时才能使前后车轮同时抱死。3.3制动器效能因数 制动器在单位输入压力或力的作用下，所输出的力或力矩称为制动器效能因数（BEF）来表示，它器而言，其效能因数为k=2f. F制动衬块实际上是增益系数。有如前节的分析所知： 对钳盘式制动与盘之间的摩擦系数 在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取f=0.3可使得结果接近实际。k=0.63.4制动器受力分析与力矩计算3.4.1制动受力分析对后轮接地点取力矩得： (3-10)式中:地面对前轮的法向反作用力 汽车重力 汽车质心距前轴距离 汽车质量 汽车质心高度 汽车减速度同理， 对前轮有 (3-11)可以写出前后轮上力矩平衡式为: 认为 前后轮制动器对车轮作用的制动力矩。并且：在轮缘克服制动器摩擦力矩所需要的力称为制动器制动力，用表示，有： 由此可知，制动器制动力由制动器结构参数决定，即取决于制动器的型式，结构尺寸，制动器，摩擦副的摩擦系数及车轮半径，并且与制动踏板力，即制动系的液压或空气成正比。制动过程中地面制动力，制动器制动力附着力的关系。汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受到地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。最大地面制动力： 3.4.2制动力矩的计算 盘式制动器的计算用如图3.3所示，假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器制动力矩为： (3-12)式中：N单侧制动块对制动盘的压紧力 R作用半径 f摩擦系数 取f=0.3 图3.3 盘式制动器的计算用图 对于常见的具有扇面摩擦表面的衬块，若其径向宽度不是很大，取R等于平均半径，。其中为摩擦衬片表面的内半径和外半径。（一般外半径与内半径的比值不大于1.5）初选外径略小于制动盘直径（256 mm），即初选摩擦片外径=127mm，摩擦片内径初选=105 mm，=1.211.5 合格而 所以 图3.4 钳盘式制动器的作用半径计算用图3.5摩擦衬块的摩擦特性 影响磨损的的最重要的因素时摩擦表面的温度和摩擦力。 制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。比能量耗散又称为单位功负荷或能量负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量。双轴汽车的单个前轮制动器的比能量耗散率为 (3-13) (3-14)式中：汽车回转质量换算系数； 汽车总质量； 汽车制动初速度与终速度。计算时轿车取V=100km/h(27.8m/s) 制动减速度，计算时取=0.6g； 制动时间 前制动衬片的摩擦面积；（初选在1.6-3.5kg/cm2 初选=2） 制动分配系数。由 则 cm2计算出的面积为摩擦片最小面积，初选摩擦面积为36cm2摩擦衬片角度计算由公式： 求得 X=52在紧急制动到时，并可近似地认为，则有 (3.15)由 秒合适 轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0Wmm2。比能量耗散率过高，不仅会加速制动衬片(衬块)的磨损，而且可能引起制动鼓或盘的龟裂。3.6制动器液压驱动机构的设计计算 制动轮缸对制动蹄或制动块的作用力P与轮缸直径及制动轮缸中的液压之间有如下关系式： (3.16)式中：考虑制动力调节装置作用下的轮缸或管路液压，。制动管路液压在制动时一般不超过812，对盘式制动器可更高。压力越高则轮缸直径就越小，但对管路尤其是制动软管及管接头提出了更高的要求，对软管的耐压性、强度以及接头的密封性的要求就更加严格。轮缸直径应该应在GB752487标准规定的尺寸系列中选取，轮缸直径的尺寸系列为：14.5,16,17.5,19,20.5,22,24,26,28,30,32,35,38,42,46,50,56。所以油压=10MPa,d=56mm。踏板力：式中：操纵机构传动比，取,取 制动主缸直径mm， 总管路中油压p10MPa 真空助力器的增力倍数 ，取k5。 效率0.850.95，取0.88则 ： 可见踏板力符合法律要求不超过（500700范围）。符合法律的要求。而且操纵较为轻便。制动踏板工作行程 ：式中：操纵机构传动比取47； 主缸活塞行程： ;mm主缸推杆与活塞间隙： mm；主缸活塞空行程： mm；则： 法规要求不大于150200mm，故符合法规。本章小结 本章主要设计了盘式制动器的主要原件：1制动钳、2制动盘、3制动块4摩擦材料、5制动间隙。计算了同步附着系数的选取、制动效能因数的选取。对制动器的受力分析与计算、摩擦衬块的摩擦特性分析计算。通过对盘式制动器的主要原件的设计计算，使我掌握了设计制动器的主要原件计算过程以及分析方法。第4章 校核与技术要求4.1制动器的热容量和温升的核算应核算制动器的热容量和温升是否满足如下条件： (4-1)式中:制动盘的总质量；初选=14kg 与制动盘相连的受热金属件(如轮毂、轮辐、轮辋、制动钳体等)的总质量；初选=25kg 制动盘材料的比热容，对铸铁=482J(kgK)，对铝合金=880J(kgK)；=482J(kgK) 与制动盘相连的受热金属件的比热容；=482J(kgK) 制动鼓(盘)的温升(一次由=30kmh到完全停车的强烈制动，初选=14 温升不应超过15)；J L满载汽车制动时由动能转变的热能，因制动过程迅速，可以认为制动生成的热能全部为前、后制动器所吸收，并按前、后轴制动力的分配比率分配给前、后制动器，即 (4-2) (4-3) 式中:满载汽车总质量；=1470kg 汽车制动时的初速度，可取m/s； 汽车制动器制动力分配系数，=0.73 J而263172214620符合要求,所以制动器的热容量与升温符合要求。4.2制动器的调试4.2.1制动盘的技术要求1、制动块接触面上须清洁干燥，在装配、运输过程中不得粘有油污。2、制动盘装上整车后，上紧辐板螺栓后，上紧力矩7080Nm。制动盘 两摩擦表面的摆动量不大于0.10。3、制动盘材料：HT250 GB9439-88。4.2.2制动钳技术总成要求1、装配前，零部件应洗净吹干，橡胶件应使用对其不产生腐蚀作用的清洗剂，严禁使用矿物油，装配中缸体内不得混入杂物。2、装配活塞、密封圈前，在钳体内孔及活塞上涂以规定的制动液，以防止损伤工作面。装配活塞防尘罩前，在其内侧双环状处涂以适量的7502号硅脂（ZBE40002-86）。活塞密封圈用橡胶润滑脂，在70oC温度下浸渍12小时，装配时全部涂上橡胶润滑脂GZ85011。装配活塞时，必须注意活塞密封圈不允许强行装入，应用手将活塞缓缓推入钳体缸孔内。3、装配轴销与支架及轴销套时，配合面应涂橡胶润滑脂GZ85011，轴销套内部及密封处亦应涂橡胶润滑脂GZ85011。4、性能要求:制动钳总成应符合GB/T592-1999的规定。5、制动钳进油口螺纹规格为M101-6h。6、制动钳总成及制动盘装配后，在制动钳总成中建立10MPa的夜压，然后解除压力，旋转制动盘5圈。用厚薄规检验两制动蹄片与制动盘的间隙，间隙的和应在:0.10mm0.25mm之间。同时检查制动盘拖滞扭矩5Nm。7、同台车左/右制动钳总成中应装配同一生产厂家的制动衬片。8、制动钳总成中制动衬片应符合GB5763-1998汽车用制动器衬片的规定。4.2.3前轮轮毂总成技术要求1、前轮轮毂材料；40Cr。2、前轮轮毂轴承试验条件：F1=2955N（恒定），F2=591N（交变）作用下疲劳耐久试验相当于10万公里疲劳耐久试验后，轴承不能有烧伤、卡滞、损坏等异常现象。轴承在试验过程中温升不超过232oC。3、轮毂轴承油封耐久性试验：泥水应符合JISZ8901 8级混合比5%，向油封喷泥水1小时，转速300r/min，停止喷泥水1小时，转速1000r/min，温度：室温。试验100小时后不应有泥水通过油封进入轴承。4、轴向游隙：0.01mm0.025mm。轴承内预先填充适量油脂。油脂性能应满足轮毂轴承试验条件的要求。5、辐板螺栓应压入到位，压入后在150Nm扭矩作用下不能转动。6、辐板螺栓材料：35CrMo，机械性能等级：9.8级。100%磁力探伤无裂纹，探后退慈处理。 4.3总成装配拆卸与检查的技术要求制动器总成的装配程序简图：轮毂制动盘螺栓制动盘组件前盘制动器总成转向节螺钉制动钳部件防尘罩导向螺钉放气塞防尘胶套摩擦衬块固定钳浮动钳部件防 尘 罩浮动钳密 封 环活 塞浮动钳组件衬套拆卸的步骤：拆卸体的一般步骤：1 从总泵中吸取约占一半的制动液，以免推出活塞时，制动液溢出；2 拧动支架紧固螺栓，取下整个钳体（浮动钳体，固定钳体）总成；3 从固定支架上，滑动并取下摩擦衬块；4 滑动浮动钳，使其从导轨上脱出；5 检查沿活塞周围的部位是否有液体流出及防尘罩是否完好。根据需要修理钳体，或更换防尘罩；6 彻底清洗各配合表面；更换衬片的一般步骤：1 通过浮动钳体背部的开口可观察衬片的磨损状况，（当衬块磨损指示灯提示司机时）如衬块厚度仅剩5mm左右时，应及时将衬块更换；2 拆衬块的步骤与1中（1）（2）相同；3 装入新的衬块后，按相反的顺序装回总成中；4 注意衬块的吊钩必须涂些润滑油，以便装到支架滑轨时，运动顺当。当重新装配时，应将新的制动液充入并注满到总泵油池规定高度。这时管路中可能有气泡，可稍稍拧动板气螺钉，触动制动踏板，将气体放出。 清洗和检查。1 清洗和检查活塞的刮伤，凹坑、腐蚀和镀层的麻点，根据需要更换活塞，不得使用磨合刮擦的方法清洗活塞；2 从钳体通道吹入压缩空气，检查钳孔的刮伤、凹坑和腐蚀，用氧化粉末清洗活塞孔，然后用变性酒精清洗，并用压缩空气吹干；3 检查各处防尘罩、密封环、衬套、倒销表面有无破损，擦伤；4 检查放气螺塞（特别是锥面）有无锈蚀；5 测量制动盘的厚度，如发现磨损严重，或表面出现热裂纹，应更换；6 若更换制动盘，应在装上轮毂后且安装在转向节之后，再校验其端面全跳动值及不平衡度；7 活塞清洗后不应涂润滑油，应涂制动液再装入活塞孔，导销检查后，涂润滑油再装入衬套中；8 整个总成装配完后，摩擦衬块与制动盘间隙为0.2mm。 本章小结 本章主要是对制动器的热容量的温升的校核与计算。说明了制动器的调试以及安装拆卸的要求。结 论 本次设计的捷达前盘式制动器，由于盘式制动器它的热热稳定性与水稳定性好，所以在当前与不久的将来将会有很好的发展与应用，比起现在比较广泛使用的鼓式制动器，盘式制动器不论是在制动距离还是在制动稳定性方面都有很大的优势，从而大大的提高的汽车的安全性，降低了事故的几率。 在本次设计中借鉴参考了一些国外的先进的盘式制动器的设计理念。由于能力有限和时间的仓促设计中存在一些不足和需要改进的地方。 此次设计的盘式制动器还有待解决的问题： 第一：机械机构设计的不够紧凑，制动器稳定性稍差。 第二：由于条件有限设计时对捷达前盘制动器没有进行更为细致的了解。 第三：盘式制动器成本问题有待实际考证。 本次设计主要设计了制动盘、制动钳、摩擦衬块等制动器的主要元件。掌握了制动器的设计方法，设计思路。更加深入的了解了制动系的结构。学会了制动力和制动力矩的分析及计算。 此次设计的捷达前盘式制动器可以更好的提高其驾驶者的安全性。减少由于制动器失效所带来的交通事故，更好地满足安全驾驶的需要。随着制动器设计的完善和研究成本的降低，盘式制动器在不久的将来必将应用到每一个车辆上。该制动器在汽车领域的应用与其所能带来的经济效益和社会效益将会是相当可观的。致 谢 在本次论文设计过程中，丁柏群导师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三个月中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢 参考文献1 刘惟信汽车设计北京：清华大学
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