轿车盘式制动器结构设计【毕业论文】【汽车专业】

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -I- 摘 要 汽车的设计与生产涉及到许多的领域，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。随着汽车的行驶速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能，长寿命的制动系统。 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，从制动系的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证。对各种形式的制动器的优缺点进行了比较后，在前盘后鼓得基础上改为前后都是盘式制动器，保持制动力分配系数的 稳定，改善了汽车的制动稳定性，简化了汽车的制动装置，减轻了整车质量，从而提高了汽车在行驶过程中的安全性与稳定性 。 选择了简单液压驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置，采用比例阀作为制动力的调节装置。 关键词 ： 制动钳 ； 制动盘 ； 制动轮缸 ；制动衬片 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -II- Abstract Automobile design and production are involved in many fields, its unique safety, economy, comfort and so many indicators, also raised taller requirement to the design. Automobile braking system is an important vehicle active safety system, and its performance depends on car has an important influence on road safety. As the vehicle of the speed and pavement situation was complex degree rise, more require high-performance, long life of brake system. In view of the importance of brake system, the design of the main content is a transport vehicles, the brake from brake system function and design, according to the requirement of design parameters, given the scheme comparison. On all forms of brake their advantages and disadvantages are discussed, based on HouGu have in QianPan instead of before and after are disc brakes, maintain braking force distribution coefficient, improves the stability of the braking stability and simplify the automobile braking device, reduce the vehicle quality, thereby improving the car while driving in the process of security and stability. Choose a simple hydraulic driving mechanism and double pipeline system, chose clearance automatic adjusting device, proportional valve as brake force adjusting device Keywords: brake disc； Brake wheel cylinder； Brake caliper； Braking facings formulations 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -III- 目录 摘 要 . I Abstract .II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 汽车工业在国民经济中的地位 . 1 1.2 汽车制动系概述 . 2 1.3 设计的意义 . 4 小结 . 5 第 2 章 制动器设计方案的论证和选择 . 6 2.1 制动器设计要求 . 6 2.2 制动器设计的一般原则 . 8 2.3 制动器方案分析 . 9 2.4 制动驱动机构的选择 . 9 2.5 制动管路的选择 . 10 2.6 鼓式 制动器与盘式制动器的比较分析 . 12 2.7 制动器间隙自动调整装置 . 16 小结 . 16 第 3 章 制动系的主要参数及其选择 . 17 3.1 制动力与制动力分配系数 . 17 3.2 同步附着系数 . 20 3.3 制动器的制动力矩 . 21 3.4 利用附着系数与制动效率 . 22 小结 . 24 第 4 章 制动器的设计计算 . 25 4.1 原始数据及主要技术参数 . 25 4.2 盘式制动器主要参数的确定 . 25 4.3 制动力矩与盘的压力。 . 27 4.4 制动轮缸直径的计算 . 28 4.5 紧急制动时踏板力的计算 . 28 4.6 制动踏板行程的计算 . 28 小结 . 29 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -IV- 第五章 制动器主要零部件结构设计与强度计算 . 30 5.1 制动盘 . 30 5.2 制动钳 . 30 5.3 制动块 . 30 5.4 摩擦材料 . 31 5.5 制动器的热容量和温升的核算 . 31 5.6 强度校核 . 32 小结 . 33 结论 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 36 附录 . 37 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -1- 第 1 章 绪论 1.1 汽车工业在国民经济中的地位 1. 汽车工业本身对国民经济的贡献及对相关工业的带动度 汽车产品是一个产业关联度高、波及效果广、对相关产业带动力大的产品，汽车工业波及到原材料、能源、建筑、商业、金融、交通 、 运输等个行业。 汽车工业的发展与原材料工业有着极为密切的关系。随着汽车工 业的发展，质轻、耐腐蚀、隔音、隔热、易成型、韧性好的塑料及复合材料越来越 多地代替传统的金属材料。汽车用涂料是在所在涂料中综合性能要求最高的涂料，国外涂料行业为满足汽车工业的发展及环保的要求，都把汽车用涂料作为涂料研究 的重点。汽车工业的发展，带动了石油化学、化学工业、轻工、纺织、建材等相关部门的发展 。 发展 汽车工业，有利于疏散过度密集的城市人口，促进郊区卫星城市的发展 ， 促进房地产行业、金融、第三产业等相关产业的发展。 2. “ 富国富民 ” ，增加国家财政收入的需要 汽车工业是一个精度要求高、综合性强、零部件数量多、加工深度较高、附加 价值很大的加工工业，一般附加值率高达 20% 40%，是创造社会财富、提高国民收入的重要产业。据统计，一部轿车的平均使用寿命为 9 年，期间交纳的消费 税、购置税、燃油税、养路费、保险费等各种税费差不多等于这一辆车的购置价格；一辆货车的各种税费约为购置价格的 3 倍 ，如果把这辆车在生产和流通中交纳的税费加在一起，将是一个更大的数目。 3. 汽车行业是重要的出口创汇产业 汽车是全球性产品，汽车工业是国际贸易型产业。 大批量出口，增加外汇收入。目前，全世界汽车年出口量已达 1600 万辆，汽车市场突破国家界限，由国家内部的垄断与竞争转向全球生产，销售的竞争，成为一个国家外汇收入的主要来源 4. 发展汽车工业有利于促进技术进步 汽车工业是技术密集产业，既可以自身的需要促进科技发展，又可将科技成果 大规模的应用于生产。本世纪先后出现的几次重大的新技术浪潮， 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -2- 汽车及其制造业不但没有受到冲击，相反从中受益匪浅。 20 世纪年代以来，电子技术已广泛应用于汽车产品，出现了汽车电子化的趋势。目前世界的机器人应用于汽车工业，而且由于用户的需求和资源、环保对汽车的要求日益提高，大量新材料、新技术在汽车工业率先应用，促进了科学技术的发展应用。 5. 发展汽车工业可创造更多的就业机会 汽车工业又是劳动密集型产业，其本身从生产到销售服务可以创造较高的就业率，而且其相关产业的发展连同汽车产品的使用、维修可以创造更多的就业机会。 6. 是提高人民生活水平的必 然要求 汽车具有快速、舒适、机动、灵活和随意等优点，在全世界得到广泛的应用和普及，成为现代生活的象征。在发达国家，轿车已成为千家万户的生活必需品。在美国，几乎平均每人一辆轿车。事实上，通过对世界发达工业国家和较为先进的发展中国家的汽车工业的发展历史研究，我们发现以下三点：一是各国轿车迅速普及均发生在各国经济发展最快的历史时期；二是国民经济的快速发展是促进汽车尤其是轿车工业发展的充要条件，轿车工业的发展反过来对国民经济的发展具有巨大的促进作用；三是轿车拥有率与人均之间有着密切的联系，随着人民收入水 平的提高逐渐进入家庭，轿车的发展将不以人的意志为转移。 1.2 汽车制动系概述 使 行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已经停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这 种可控制的对汽车进行制动的外力，统称为制动力。这样的一系列专门装置即成为制动系。 1. 制动系的功用：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或 -=-坡道上。 2. 制动系的组成 任何制动系都具有以下四个基本组成部分： 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -3- （ 1） 供能装置 包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部位称为制动能源。 （ 2） 控制装置 包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。 （ 3） 传动装置 包括将制动能量传输到制动器的各个部件 。 （ 4） 制动器 产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。 较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。 3. 制动系的类型 （ 1）按制动系的功用分类 1）行车制动系 使行使中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。 2）驻车制动系 是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。 3）第二制动系 在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系是汽车必须具备的。 4）辅助制动系 在汽 车长下坡时用以稳定车速的一套装置。 （ 2）按制动系的制动能源分类 1）人力制动系 以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动系。 2）动力制动系 完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 3）伺服制动系 兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。 按照制动能量的传输方式，制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动系，可称为组合式制动系。 汽车制动系统是一套用来使四个车轮减速或停止的零件。当驾驶员踩下制动踏板时，制动动作开始。踏板 装在顶端带销轴的杆件 上。踏板的运动促使推杆移动，移向主缸或离开主缸。 主缸安装在发动机室的隔板上，主缸是一个由驾驶员通过踏板操作的液压泵。当踏板被踩下，主缸迫使有压力的制动液通过液压管路到四个车轮的每个制动器。液压管路由钢管和软管组成。它们将压力液从主缸传递到车轮制动器。 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 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -4- 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。 图 1-1 汽车制动系统的基本部件 1.液压助力制 动器 2.主缸和防抱死装置 3.前盘式制动器 4.制动踏板 5.驻车制动杆 6.防抱死计算机 7.后盘式制动器 防止制动时车轮被抱死有利于提高汽车在制动过程中的转向操纵性和方向稳定性，缩短制动距离，所以近年来防抱死制动系统（ ABS）在汽车上得到了很快的发展和应用。此外，由于含有石棉的摩擦材料在石棉有致癌公害问题已被淘汰，取而代之的各种无石棉型材料相继研制成功。 1.3 设计的意义 一个国家汽车工业的发展水平反映出该国家的整体工业水平。要发展一个国家 的汽车工业，就汽车行业来说，汽车设计应处于一个举足轻重的位置。制动器的设计作为汽车设计的一个重要环节也是非常重要的，尤其是随着现代汽车技术的发展，道路条件的日益改善，车速越来越高，安全问题也愈受重视，制动器恰是影响汽车安全性的一个重要部件。因此，能够设计，制造 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -5- 出具有高制动性、可靠性的制动器是改善汽车设计的一个重要环节。 本次设计遵循以下原则：首先满足制动器效能，再考虑降低生产成本，减少体积和质量，在选择材料和机械加工方法中还要考虑环保问题。 本制动系采用 X 型双回路系统以提高制动系的可靠性，在一个回路失效时， 其制动效能仍可保持原制动效能的 50%。采用真空助力器，使操纵更轻便，减少驾驶员的疲劳。在前、后轮的制动力分配计算中采用了最新计算公式，使制动力分配更合理，提高了汽车的制动稳定性。 总之，通过本次设计，使制动器性能得到改善、成本降低，与此同时，还减少了制动器生产及使用过程中对周围环境的污染。 小结 汽车在人们的日常生活中的重要性，与其能带动经济发展的影响力。 阐 述了制动系的作用，制动系的组成有驻车制动、行车制动、应急制动、制动装置的基本结构。 本次设计在于改善汽车的制动系统，提高整车的制动性能，保证人 乘的安全性。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -6- 第 2 章 制动器设计方案的论证和选择 2.1 制动器设计要求 1 具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两相指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠的停驻的最大坡度来评定的。详见 GB/T7258-2004 制动距离：是指机动车在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板（或手触动制动手柄）时起至机动车停住时止机动车驶过的距离。 制动减速度：是指机动车制动时车速对时间的导数。 制动稳定性要求：是指制动过程中机动车的任何部位（不 计入车宽的部位除外）不允许超出规定宽度的试验通道的边缘线。 制动距离和制动稳定性要求 机动车类型 制动初速度 km/h 满载检验制动距离要求 m 空载检验制动距离要求m 试验通道宽度 m 三轮汽车 20 5.0 2.5 乘用车 50 20.0 19.0 2.5 总质量不大于 3500kg 的低速货车 30 9.0 8.0 2.5 其它总质量不大于 3500kg 的汽车 50 22.0 21.0 2.5 其它汽车、汽车列车 30 10.0 9.0 3.0 两轮摩托车 30 7.0 边三轮摩托车 30 8.0 2.5 正三轮摩托车 30 7.5 2.3 轻便摩托车 20 4.0 轮式拖拉机运输机组 20 6.5 6.0 3.0 手扶变型运输机 20 6.5 2.3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -7- 制动减速度和制动稳定性要求 机动车类型 制动初速度km/h 满载检验充分发出的平均减速度 m/s2 空载检验充分发出的平均减速度m/s2 试验通道宽度 m 三轮汽车 20 3.8 2.5 乘用车 50 5.9 6.2 2.5 总质量不大于 3500kg 的低速货车 30 5.2 5.6 2.5 其它总质量不大于 3500kg 的汽车 50 5.4 5.8 2.5 其它汽车、汽车列车 30 5.0 5.4 3.0 2. 工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路，当其中一套管路失效时，另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的 30%。行车和驻车制动装置可以有共同的制动器，而驱动机构则各自独立。 3. 在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。 4. 防止水和泥进入制动器工作表面。 5. 制动能力的热稳定性良好。 6. 操 作轻便，并具有良好的随动性。 7. 制动时，制动系产生的噪声应尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。 8. 作用滞后性应尽可能好。作用滞后性是指制动反应时间，以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价。 9. 摩擦片应有足够的使用寿命。 10. 摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。 11. 当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本供能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警装置。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -8- 2.2 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 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -9- 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 制动器方案分析 1. 制动器分为车轮制动器和中央制动器两种，后者制动通过传动轴或变速器输出轴。所有汽车都通过车轮制动器来进行行车制动。现在。由于车速提高，对应急制动的可靠性要求也更严。目前，在中、高级轿车及部分轻型货车上已取消了中央制动器。只有在少数重型车上还保留了气压驱动中央制动器，借以提高制动系的可靠性。 因此，在轻型客车上亦取消了中央制动 器，仅使用车轮制动器。 2. 耗散汽车能量方式的选择 就其耗散汽车能量的方式可分为：摩擦式、液力式和电磁式几种。电磁式制动器虽有作用滞后小、易于连接且接头可靠等优点，但因成本高而只在一部分重型汽车上用来做车轮制动器或缓速器。液力式制动器只用作缓速器。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器。 摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，分为鼓式、盘式和带式三种。 2.4 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。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -10- 但综合来看，油压制动还是可取的，且得到了广泛的应用。 2.5 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。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -11- 图 2-1 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。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -12- 2.6 鼓式制动器与盘式制动器的比较分析 a.鼓式制动器可分为：领从蹄式（ a 图）；双领蹄式（ b 图）；双向双领蹄式（ c 图）；双从蹄式（ d 图）；单向增力式（ e 图）；双向增力式（ f 图）： 双领蹄式制动器的缺点是由于制动鼓转向方向的改变，使制动效能下降很多； 双向双领蹄式制动器在前进、倒车制动时效能不变，故广泛用于中、轻型货车及部分轿车的前、后轮。但用作后轮制动器时需另设中央制动器； 双领蹄式和双向双领蹄式制动器中有两个轮缸，适于双回路制动系，但轮缸、管接头增多即造价高，且易发生泄漏及振动引起的破坏等现象。 领从蹄式制动器的阿效能及稳定性适中。前进，倒车时制动效能不变，结构简单，造价低，普遍用于中、重型货车上前、后轮制动器； 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -13- 增力式制动器，制动力矩较大。但其效能太不稳定，且需选用 摩擦性能较稳定的摩擦衬片。单项增力式制动器在倒车时效能大为降低，只有少数轻、中型货车，轿车上用于前轮制动器。 b.盘式制动器依据其固定元件的结构型式大体上可以分为两大类。 一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器有 2 4 个。这个制动块及其促东装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架上，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘是制动器。 另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形。使用这种固定元件，因其制动盘的全部工作面可同时与摩擦衬片接触的制动器称为全盘式制动器。 目前。钳 盘式制动器已愈来愈多的被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器主要用在重型汽车上用作车轮制动器。故轻型客车的前盘式制动器选用前盘式制动器。 钳盘式制动器主要有以下几种结构型式： 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -14- 固定钳式制动器，如图（ a）所示，制动盘两侧均有油缸。制动时，仅两侧油缸中的活塞驱使两侧制动块向盘面移动。这种制动器的主要优点是： 1. 除活塞和制动块外无其它滑动件，易于保证钳的刚度； 2. 结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多，容易实现从鼓式到盘式的改型； 3. 很能适应分路系统的要求； 就目前汽车发展趋势来看，随着汽车 性能要求的提高，固定钳结构上的缺点也日益明显。主要有以下几个方面： 1. 固定钳式至少要有两个油缸分置于制动盘两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管（桥管）来连通，这就使制动器的径向和轴向的 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -15- 尺寸都比较大，因而在车轮中布置比较困难； 2. 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，从而使制动器的制动效能受到影响； 3. 固定前盘式制动器为了要兼充驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳，或者采用盘鼓结合式制动器，其中用于驻车制动的鼓式制动器只能是双向增力式的，但这种 双向增力式制动器的调整不方便。 浮动钳式制动器可分为滑动钳式（图 b）和摆动钳式（图 c）。与固定钳式制动器相比较，其优点主要有以下几个方面： 1. 钳的外侧没有油缸，可以将制动器进一步移近轮毂。因此，在布置时比较容易； 2. 浮动钳没有跨越制动盘的油管或油道，减少了受热机会，且单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽减少而冷却条件较好等原因，所以其制动液汽化可能性较小； 3. 浮动钳的同一组制动块可兼用于行车和驻车制动； 4. 采用浮动钳可将油缸和活塞等紧密件减去一半，造价大为降低。这一点对大批量生产的汽车工业式十 分重要的。 目前各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式，前者的摩擦幅中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；后者的旋转元件则为圆盘转的制动盘，一段面为工作表面。 与鼓式制动器相比较，盘式制动器有如下优点： 1. 一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定。 2. 浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常。 3. 在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小。 4. 制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会像制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏扳行程过大。 5. 较易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。 与鼓式制动器比较，盘式制动器有如下缺点： 1. 效能较低，故用于液压制动系时所需制动促动管路压力较高，一班要用伺服装置。 2. 兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂，因而在后轮的应用受到限制。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -16- 2.7 制动器间隙自动调整装置 图 2-4 盘式制动器的活塞密封圈 a) 制动状态 b) 不制动状态 1-活塞 2-制动钳 3-密封圈 最简单的间隙自调方式是利用制动钳中橡胶 密封圈的极限弹性变形量来保持制动时为消除设定间隙所需设定活塞行程，当衬块磨损而导致所需的活塞行程大于时，活塞可在液压作用下克服密封圈的摩擦力继续前移实现完全制动为止。活塞与密封圈之间这一不可恢复的相对位移便衬尝了过量间隙。 小结 本章阐述了制动器设计的基本要求及一般原则要求。液压驱动机构的优点，制动管路有五种分路形式。 鼓式制动器可分为： 领从蹄式；双领蹄式；双向双领蹄式；双从蹄式；单向增力式；双向增力式。 钳盘式制动器可分为：固定钳式；滑动钳式；摆动钳式，并介绍了各自的优点。制动器间隙是通过橡胶密封圈的 变形来调整。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -17- 第 3 章 制动系的主要参数及其选择 3.1 制动力与制动力 分配系数 汽车制动时 ，若忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任一角速度 0 的车轮，其力矩平衡方程为 0eB rFTf （ 3-1） 式中：fT 制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方 向相反， m BF 地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称为地面制动力。其方向与汽车行驶方向相反， N； er 车轮有效半径， m。 令 eff rTF （ 3-2） 并称之为制动器制动力，它是轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，因此 又称为制动周缘力。fF与地面制动力 BF 的方向相反，当车轮角速度 0 时， 大小亦相等，且 Ff 取决于制动器的结构形式、结构尺寸、摩擦副的摩擦系 数与车轮有效半径等，并与制动踏板力成正比。当加大踏板力以加大fT时 Bf FF 和均随之增大。但地面制动力 BF 受附着条件的限制，其值不可能大于 附着力，即 FFB （ 3-3） 式中： 轮胎与地面间的附着系数 Z 地面对车轮的法向反力。 当制动器制动力和地面制动力达到附着力 的值时，车轮即被抱死并在地 面上滑移。 此后制动力矩表现为静摩擦力矩，而eff rTF 即成为与地面制 动力相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到车轮角速度为 0 以后，地面制动力达到附着力力后就不在增大， 而制动器制动力由于踏板力 的增大使摩擦 力矩增大而继续上升。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -18- 如上图所示 汽车在水平路面上 制动时的受力情况。对后轴车轮的接地点 取力 矩，得平衡式为 gtu hddmGLL 21 (3-4) 对前轴车轮的接地点取力矩，得平衡式为 gtu hddmGLLZ 12 (3-5) 式中： 1Z 汽车制动时水平地面对前轴车轮的法向反力， N； 2Z 汽车制动时水平地面对后轴车轮的法向反力， N； L 汽车轴距， mm； 1L 汽车 质心 离前轴的距离， mm； 2L 汽车质心离后轴的距离， mm； gh 汽车质心高度， mm； M 汽车质量， kg； G 汽车所受重力， N； tudd 汽车制动减速度， sm ； 根据上述汽车制动时的整车受力分析，考虑到汽车制 动时的轴荷转移及G=mg，则可求得汽车制动时水平地面对前、后轴车轮的法向反力 Z1， Z2 分别为 tug ddghLLGZ 21 （ 3-6） 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -19- tug ddghLLGZ 12 （ 3-7） 令 qgddtu ， q 称为制动强度，则汽车制动时水平地面对汽车前 、 后 轴车轮的法向反力 Z1， Z2 又可表达为 ggqhLLGZqhLLGZ1221 （ 3-8） 若在附着系数为 的路面上制动，前、后轴车轮均抱死，此时汽车总的地面制动力 21 BBB FFF 等于汽车前、后轴车轮的总的附着力 21 FFF ,亦等于作用于质心的制动惯性力，即有 GFF B （ 3-9） 汽车总的地面制动力为 GFFF BBB 21 =10815N 汽车在附着系数 为任一确定值的路面上制动时，各轴车轮附着力即极限制动力并非常数，而是制动强度 q 或总制动力的函数。当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，以及前、后车轮制动器制动力的分配、道路附着系数和坡度情况等，制动过程可能出现的情况 有 3种，即 （ 1）前轮先抱死拖滑，然后后轮 再抱死拖滑； （ 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑； （ 3）前、后轮同时抱死。 在上述 3种情况中，显然是第（ 3） 种情况的附着条件利用的最好。 由式（ 3-7），式（ 3-8）不难求得在任何附着系数 的路面上，前、后车轮同时抱死即前、后轴车轮附着力同时被充分利用的条件为 gFFFFBBff 2121 （ 3-10） 式中：1fF 前轴车轮的制动力； 2fF 后轴车轮的制动力； 1BF 前轴车轮地面制动力； 2BF 后轴车轮地面制动力； 前后制动器制动力的理想分配关系式为 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -20- 121222 2421fgfggf FhGLFGLhLhGF （ 3 11） 通常用前制动器制动力对汽车总制动器制动力之比来表明分配比例，即制动器制动力分配系数 ，它可表 示为 211ffff FFFF （ 3 12） 因为21 fff FFF ，所以 ff ff FF FF 121 （ 3-13） 整理式（ 3 4）得 121ffFF （ 3 14） 3.2 同步附着系数 具有固定的 线与 I线的交点处的附着系数 0 ,被称为同步附着系数。它表示具有固定 线的汽车只能在一种路面上实现前、后轮同时抱死。同步附着系数时由汽车结构参数决定的，它是反应汽车制动性能的一个参数。 同步附着系数说明，前后制动器制动力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附着系数的路面上才能保证前后轮同时抱死。 同步附着系数也可用解析方法求出。设汽车在同步附着系数的路面上制动，此时汽车前、后轮同时抱死 。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -21- 11221 ggff hLhLFF （ 3-15） 整理得： ghLL 20 （ 3-16） LhL g02 (3-17) 初选 7.00 则 0.69 3.3 制动器的制动力矩 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，则制动器的制动力矩为 RFfMu 02 （ 3-18） 式中， f为摩擦因数； Fo为单侧制动块对制动盘的压紧力； R为作用半径。对于常见的具有扇形摩擦表面的衬块，若其径向宽度不 很大， 取 R等于平均半径 Rm， 或有效半径 Re，在实际上 已经足够精确。 如图 3 1，平均半径为 Rm=( R1+ R2)/2 （ 3-19） 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -22- 式中， R1和 R2为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。 设衬块与制动盘之间的单位压 力为户，则在任意微元面积 RdRd上的摩擦力对制动盘中心的力矩为 fpR2dRd，而单侧制动块加于制动盘的制动力矩应为 单侧衬块加于制动盘的总摩擦力为 故有效半径为 Re=M /2fFo=2(R23-R13)/3(R22-R12) （ 3-20） 可见，有效半径 Re即是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离。上式也可写成 Re=4/31- R1 R2/( R1+ R2)2( R1+ R2)/2=4/31-m/(1+m)2 Rm 式中， m= R1/ R2 因为 m1， m/(1+m)2 Rm，且 m越小则两者差值越大。 应当指出，若 m过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦面上各不同半径处的滑磨速度相差太远，磨损将不均匀，因而单位压力分布均匀这一假设条件不能成立，则上述计算方法也就不适用。 m值一般不应小于 0 65。 制 动 盘 工 作 面 的 加 工 精 度 应 达 到 下 述 要 求 ： 平 面 度 允 差 为0 012mm，表面粗糙度为 Ra0.7 1.3 m，两摩擦表面的平行度不应大于 0 05mm，制动盘的端面圆跳动不应大于 0 03mm。通常制动盘采用摩擦性能良好的珠光体灰铸铁制造。为保证有足够的强度和耐磨性能，其牌号不应低于 HT250。 3.4 利用附着系数与制动效率 汽车制动减速度 zgddtu ，其中 z 被称为制动强度。由前述可知，若汽车在具有同步附着系数 0 的路面上制动，汽车的前、后轮将同时达到抱死的工况，此时的制动强度 0z 。在其他路面上制动时，既不出现前轮抱死也不发生后轮抱死的制动强度必然小于地面附着系数，即 0z 。就是说，只有在 0 的路面上，地面的附着条件才能被充分地利用。而在 0 的路面上，因出现前轮或后轮先抱死的现象，地面附着条件未被很好地被利用。为了定量说明地面附着条件的利用程 度，定义利用附着系数为 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -23- FziFxbii , 2,1i （ 3 21） 设汽车前轮刚要抱死或前、后轮同时刚要抱死时，汽车产生的减速度zgdtdu （或表示为 zdtdug 1 ），则由式（ 3 1）得前轮地面法向反作用力为 )( 21 gz zhLLmgF （ 3 22） 前轮制动器制动力和地面制动力为 m g zdtdumFF xb 11 （ 3 23） 将式（ 3 11）和式 (3 12)代入式（ 3 8），则 )(1 2111gzxbzhLLzFF （ 3 24） 同理可推导出后轮利用附着系数。 后轮刚要抱死时，后轮地面制动力和地面法向反作用力 m g zdtdumFF bx )1()1(22 （ 3 25） )( 12 gz zhLLmgF （ 3 26） 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -24- 将式（ 3 14）和式 (3 15)代入，则 )(1)1(1222gzxbzhLLzFF （ 3 27） 对于已知汽车总质量 m 、轴距 L 、质心位置 1L 、 2L 、 gh 等结构参数，则可绘制出利用附着系数 i 与制动强度 z 的关系曲线图。 附着效率 iE 是制动强度 z 和利用附着系数 i 之比。 它是也用于描述地面附着条件的利用程度，并说明实际制动力分配的合理性 。根据附着效率的定义，有 ghLLzE1121 （ 3 28） ghLLzE2222 )1( （ 3 29） 式中； 1E 和 2E 分别时前轴和后轴的附着效率。 小结 本章主要分析了制动力与制动力分配系数，同步附着系数，利用附着系数与制动效率。对制动器的制动力矩及平均有效半径进行了初步的计算。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -25- 第 4 章 制动器的设计计算 4.1 原始数据 及主要技术参数 装备质量 1091kg 满载质量 1545kg 轴荷分配 满载时 前轴 818kg 后轴 727kg 质心高度 空载时 550mm 满载时 580mm 轴距 2471mm 前轮距 1429mm 后轮距 1422mm 总长 4415mm 总高 1415mm 质心距前轴距离 1112mm 质心距后轴距离 1359mm 4.2 盘式制动器主要参数的确定 1 制动盘直径 D 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -26- 制动盘直径 D 希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，就可以降低制 动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径 D 受轮辋直径的限制。通常，制动盘的直径 D 选择为轮辋直径的70%90%。 初 取 318mm。 制动盘直径为 70% 79%轮辋直径 ， 根据轮辋提供给制动器的可利用空间，并本着制动盘直径尽可能大的原则及运动时不发生干涉。初选制动盘的直径 d 240mm。 2 制动盘厚度 h 制动盘的厚度直接影响着制动盘质量和工作时的温度。为使质量不致太大，制动盘厚度应取的适当小些；为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，又可在制动 盘的两工作面之间铸出通风孔道。通常，实心制动盘厚度可取为 10mm20mm；具有通风孔道的制动盘的两工作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为 20 mm50mm，但多采用 20 mm30mm。 本次设计选择通风式制动盘 h=20 3 摩擦衬块内半径 R1 与外半径 R2 推荐摩擦衬块外半径与内半径的比值不大于 1.5。若此比值偏大，工作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触面积将减小，最终导致制动力矩变化大。 根据制动盘直径可确定外径 R2=112 考虑到 R2/ R1 1.5，可选取 R1=76mm，则 R2/ R1=1.47 1.5 4 摩擦衬块工作面积 推荐根据摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在 1.6kg/c 3.5kg/c 范围内选取。 汽车满载质量为 1545kg。 86.1154585.31545 2 Acm 所以 A 选 78cm 2 。 初选摩擦系数 f =0.3,制动器间隙为 0.2mm. 5 摩擦块磨损均匀性验证 假设衬块的摩擦表面全部于制动盘接触，而且各处单位压力均匀，则制动器的制动力矩为 RfFM 2 （ 4-1） f 为摩擦因素 ,F0为单侧制动块对制动盘的压紧力， R 作用半径 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -27- 在实际的计算过程中， R 值我们取平均值 Rm 就可以了，设衬块的与制动盘之间的单位压力为 p,则在任意微元面积 RdRd 上的摩擦力对制动盘的中心的力矩为 fpR2dRd ,而单侧制动块加于制动盘的制动力矩应为： d R dfp RRR221M （ 4-2） 单侧衬块加于制动盘的总 摩擦力为： 21RR fpR dR dfF （ 4-3） 所以有效半径： mmRRRRfFM 95)(3)(22/R21223132e 平均半径为： mmRRR m 942 21 因为 Re -Rm =1mm, Rm 和 Re 之间相差不大，所以可以得出摩擦衬块和制动盘之间的单位压力分布均匀，摩擦块的磨损较为均匀 4.3 制动力矩与盘的压力 。 假设摩擦盘完全接触，而且各处的压力分布均匀。那 么盘式制动器制动力矩为： eRFfM 021 单侧制动块对盘的压力： 1677233532 2fFF 后轮制动器的制动力矩： mmNFfRM m 8.945821677943.022 02 同理前轮制动器的制动力矩为 210428.4 mmN 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -28- 4.4 制动轮缸 直径 的计算 制动轮缸对制动蹄 (块 )施加的张开力 Fo与轮缸直径 d和制动管路压力 p的关系为 )/(4 0 pFd （ 4-4） 制动智路压力一般不超过 10 12MPa，对盘式制动器可更高。压力越高，对管路 (首先是制动软管及管接头 )的密封性要求越严格，但驱动机构越紧凑。轮缸直径 d应在标准规定的尺寸系列中选取，详见GB7524 87附录 B表 B2。油压选取： 12MPa 所以 d=42mm 4.5 紧急制动时踏板力的计算 踏板力： 1p21k1pd4 20p F （ 4-5） 其中：操纵机构传动比 74ip ，取 5ip 制动主缸直径 mmd 280 mm， 总管路中油压 paPM 82.10 真空助力器的增力倍数 k 4 6，取 k 5。 效率 0.82 0.86，取 0.84 则 NFP 82.39472.22684.0 174 1511082.10)028.0(4 62 可见踏板力符合法律要求（ 350 550 范围）。符合法律的要求。而且操纵较为轻便。 4.6 制动 踏板行程的计算 制动踏板工作行程 02010 pp iS （ 4-6） 其中： pi （操纵机构传动比）取 4 7；主缸活塞行程： aS （ 0.8 1.2） 0d ，依机械设计手册（五）。第七章，液压缸。表 37.7 3.取 aS 25mm； 主缸推杆与活塞间隙： 01 0.2mm； 主缸活塞空行程： 022mm； 则： 7.1 8 98.1 0 7)22.025()74( PS mm. 法规要求不大于 150 200mm，故符合法规。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -29- 作用在制动手柄上最大的力，对于乘用车应不大于 400N，对商用车不大于 600N。制动手柄最大行程，对乘用车不大于 160mm，对商用车不大于 220mm。在这里，因为是乘用车，所以最大踏板形成取为 120mm，作用在制动手柄上最大的力取 300N，制动手柄最 大行程取 150mm。 小结 本章主要是对制动器 的主要零部件的尺寸进行了计算 ，同时又计算出前、后制动器的制动力矩，又对紧急制动时的踏板力进行了审核，制动踏板的行程也进行了估算。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -30- 第五 章 制动器主要零部件 结构设计与强度计 算 5.1 制动盘 制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或用添加 Cr， Ni 等的合金铸铁制成。其结构形状有平板形（用于全盘式制动器）和礼帽形（用于钳盘式制动器）两种。后一种的圆柱部分长度取决于布置尺寸。 制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，钳盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层 盘，这样可以大大地增加散热面积，降低温升约 20% 30%，但盘的整体较厚，一般在 20 mm 30 mm 之间 。而不带通风槽的轿车制动盘，其厚度约在 10 mm 20 mm 之间。 制动盘的工作表面应光洁平整，制造时应严格控制表面的跳动量、两侧表面的平行度（厚度差）即制动盘的不平衡量。 5.2 制动钳 制动钳由可锻铸铁 KTH-370 或 QT400-18 制造，也有用轻合金制造的，例如用铝合金压铸。可做成整体的，也可做成两部分并由螺栓连接。其外缘留有开口，以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度的刚 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在制动块的背板。有的将活塞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。活塞由铝合金制造或由刚制造。为了提高其耐磨性能，活塞的工作面进行镀铬处理。当制动钳体由铝合金制造时，减少传给制动液的热量则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。 制动钳在汽车上的安装位置可在车轴的前方或后方。制动钳位于车轴前可避免轮胎甩出来的泥、水进入制动钳 ，位于车轴后则可减小制动时轮毂轴承的合成载荷。 5.3 制动块 制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌或铆接或连接在一 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -31- 起。衬块多为扇形，也有矩形、正方形或长圆形的。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。为了避免制动时产生的热量传给制动钳而引起制动液气化和减小制动噪声，可在摩擦衬块与背板之间或在背板后粘（或喷涂）一层隔热减震垫（胶）。由于单位压力大和工作温度高等特点，摩擦衬块的磨损较快，因此其厚度较大。一般情况下，轻型汽车的摩擦块厚度在 7.5 mm 16 mm 之间，中、重型汽车的摩擦衬块的厚度在 14 mm 22 mm 之间。许多盘式制动器装有摩擦衬块达到磨损极限时的报警装置，以便能及时更换摩擦衬块。 5.4 摩擦材料 制动摩擦材料应具有高且稳定的摩擦系数，抗热衰退性能要好，不应在温升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降，材料应该有好的耐磨性，低的吸水（油、制动液）性，低的压缩率、低的热传导率和低的热膨胀率，高的抗压、抗拉、抗剪切、抗弯曲性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪音、不产生不良气味，应尽量采用污染小和对人体无害的材料。 当前在制动器中广泛采用模压材料，它 是以石棉纤维为主并与树脂粘合剂、调整摩擦性能的填充剂与噪音消除剂等混合后，在高温下模压而成。模压材料的挠性较差，故应按衬片或衬块的规格模压，其优点是可以选用各种不同的聚合树脂配料，使衬片或衬块具有不同的摩擦性能及其他性能。 另一种为编织材料，其挠性好，剪切后可直接铆到任何半径的制动蹄或制动块上。它有较高的摩擦系数，冲击强度比模压材料高 4 5 倍，但其耐热性差。 无石棉摩擦材料是以多种金属、有机、无机材料的纤维或粉末代替石棉作为增强材料，其他成分和制造方法与石棉模压材料大致相同。若金属纤维（多为钢纤维）和粉末的 含量在 40%以上，则称为半金属材料，这种材料在美、欧各国广泛用于轿车的盘式制动器上，已成为制动摩擦材料的主流。 选用摩擦材料时应考虑到：通常，摩擦系数愈高的材料其耐磨性愈差。因此，通过比较，选择半金属材料作为本设计的摩擦材料。 5.5 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下列条件： Qth C hd C d )( (5-1) 式中： dm 各制动盘的总质量，取 dm =12kg； 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -32- mh 与各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，取 mh =24kg； dc 制动盘材料的比热容，对铸铁 c=482J（ kgKg ）； hc 与制动 盘相连的受热金属件的比热容，取 hc =482J（ kgKg ）； t 制动盘的温升（一次由 av =30 km h 到完全停车的强烈制动，温升不应超过 15 co ），取 t =14co ； 24292814)2448212482()( th C hd C d Q满载汽车制动时由动能转变的热能，由于制动过程迅速，可以认为制动产生的热能全部为前、后制动器所吸收，并按前、后制动力的分配比率分配给前、后制动器，即 212VaaQ (5-2) )1(222 VaaQ (5-3) 式中： am 满载汽车总质量； Ma=1545 av 汽车制动时的初速度，可取 av =20m/s 汽车制动器制动力分配系数。 69.0 那么 2 1 3 2 1 02 4 2 9 2 82 1 3 2 1 02 69.0)20(154521 22 而VaaQ 符合要求。 5.6 强度校核 在计算制动块的摩擦力后，可求得连接支架与转向桥的螺栓的剪切应 力 22F 2 f N 4 5 9 8 3 . 5 4= = = = 7 6 . 2 2 M P a 1 6 0 M P a3 . 1 4 1 0 0d n d42 式中： f支架所受的力； n螺栓的数量，此处 n=2； d螺栓的直径。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -33- 因为 ，所以螺栓的强度符合要求。 小结 制动盘的材料为珠光体灰铸铁，制动钳的材料为可锻铸铁，制动块由背板和摩擦成块组成，现在的摩擦材料主要以石棉纤维为主 并与树脂粘合剂、调整摩擦性能的填充剂与噪音消除剂等混合。对制动器的热容量和温升进行了核算其强度也符合标准要求。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -34- 结论 本文是将捷达轿车的制动器在前盘后鼓得基础上改为前 后双盘的结构形式，对于制动盘，制动块以及制动钳体进行重新设计和研究。通过对制动力及力矩的重新计算分配，达到对制动器总体设计过程的全面了解， 为进一步提高制动器工作效能的稳定性，缩短制动器工作时间做出努力，已达到本设计的目的。所做工作及所得结论如下 ： 1、 通过对制动盘，制动块，以及制动轮缸进行重新的计算选择达到对设计制动系统的主要结构及部件的全面了解，分析了相关力及力矩的分配问题。 2、 应用盘式制动器与鼓式制动器的优缺点对汽车的相关结构进行改变， 提高了汽车在行驶过程中的安全性与稳定性。 本文因为时间有限及作者时间有限 ，还有一些设计不足及遗留地方。对于 驻 车制动 没有对其进行结构设计，还有一些其他方面的结构设计离实际运用还有一定差距。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -35- 致谢 衷心感谢我的导师 闫春利老师 ，本论文是在 闫春利老师 的精心指 导下完成的。从本论文的选题、展开到开始撰写，自始至终都得到了 闫春利 老师的悉心指导和热情关怀。 闫 老师为人师表、平易近人、 学识渊博 、 治学严谨。她 的珍贵品质和高尚人格使我受益匪浅。这些在我以后的学习和工作中必将产生深远的影响 ，是我深受裨益。谨向我的老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。 对于父母和 家人 的恩情 ， 我难以用言语 来表达，只有以勤奋 为本 ，努力工作，用丰硕的果实来回报他们并 感谢他们对我无私的关爱和支持。 最后向所有 支持和帮助过我的老师和同学表示感谢，并向 给予了我指导、关怀和帮助的人致以诚挚的谢意！ 向在百忙中评审本论文的专家 老师 表示感谢。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -36- 参考文献 1 王琴霄 捷达王构造维修手册 北京： 中国物资 出版社， 1990： 239 256 2 王望予汽车设计（第 4 版） 北京：机械工业出版社， 2004： 64 69 3 刘维信汽车 制动系的结构设计与计算 北京：清华大学出版社， 2001： 4 郭新华 汽车构造 （第二版） 北京： 高等教育 出版社， 2008： 394 415 5 陈家瑞汽车构造北京：机械工业出版社， 2000： 245 249 6 王宝玺，贾庆祥 汽车制造工艺学（第三版） 北京：机械工业出版社 ， 2009： 68 94 7 钟毅芳，吴昌林，唐增宝机械设计（第二版）武汉：华中科技大学出 版社， 2001： 87 96 8 余志生汽车理论（第三版）北京：机械工业出版社， 2000： 89 118 9 王望予 汽车设计（第 4 版）北京：机械工业出版社， 2010： 257 280 10 吴宗泽袖珍机械设计师手册北京：机 械工业出版社， 1998： 134 138 11 徐灏机械设计手册北京：机械工业出版社， 1998： 89 91 12 董丽霞，张平简明英汉汽车技术词典北京：人民交通出版社， 2003： 44 45 13 吴宗泽机械设计实用手册北京：化学工业出版社， 2004： 237 241 14 韩莉机械设计课程设计重庆：重庆大学出版社， 2004： 155 158 15 朱龙根简明机械零件设计手册北京：机械工业出版社， 1997： 172 175 16 刘品，李哲 机械精度设计与检测基础 哈尔滨：哈尔滨工业大 学出版， 2003： 38 40 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -37- 附录 Car rear parking brake is well known characteristics and maintenance parking brake, the car must have one of the braking device. Iveco second-generation products in vehicle brakes, parking brake is a mechanical control mechanism and the rear drum brake combination. Such a structure, so that not only after the brake drum brake and parking brake also played a role. With the use of rear disc brake, Turin-V vehicle parking brake with the rear brakes will be fixed in the form and change. If the rear wheels with drum brakes, while maintaining the basic structure of the original second-generation products； the use of a disc brake, rear wheel will have to configure a dedicated parking brake. On the disc brake is concerned, there is the structure with the parking brake disc brake, the parking braking force acts on the brake discs on both sides of the work surface, such a brake complex structure, relatively somewhat less reliable. Turin-V cars equipped with dual-piston sliding front disc brakes have specifically set up after the parking brake. The role of the parking brake force to the brake drum inner disk on the work surface, so that the brake disc has two separate friction surface, life can be improved, brake caliper is also simplified the structure. Turin-V car rear parking brake device manipulated by a mechanical parking brake and special climate of two parts (brake disc for the traffic, shared parking brake parts.) 1, mechanical control mechanism to maintain the basic structure of the original second-generation products, mainly composed of pieces with a handle, the first wire cable, ratchet plate, adjust the threaded sleeve, locking nut, after the wire cable and the guide disc and so on. 2, the special structure and principle of the parking brake disc brake 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -38- after the match with a special parking brake, parking brake after the special bottom bracket through eight holes, and the rear axle relative to the fixed axle shaft flange bolts. Before and after the friction shoe upper and lower ends are pulled tight against the return spring on the role of regulation under the pull pin and arm in the middle and the bottom through the active support underwriting phase. Slide the gear on the pin on the regulator can adjust the elongation or shortening the length of sales to adjust the friction inside the shoe and drum brake disc space. Role in pulling arm, it is subject to manipulation after the wire cable, when the pull the handbrake lever, the role will be the central axis of the pin pulling arm as a fulcrum, the friction shoe before and after distraction, so that the drum with an effective brake disc friction torque, and thus play a role in the private parking brake parking brake in the brake plate bracket, and another two holes for the installation of rear brake clamp assembly. After the band drum and wheel brake disc will be Yi, after the special parking brake, brake caliper assembly, and so orderly together. 3, special parking brake after the decomposition and synthesis in vehicle rear wheels when the removal of the Yi, a number of components such as rear brake disc, you can special parking brake on the decomposition and synthesis, the basic process steps are as follows: From the front Bu friction shoe, remove the return spring, spin off the short length adjustment, remove the friction between the support shoe underwriting folder, you can remove the friction shoe. Remove the branch underwriting, Hou Lasuo loose parking brake pull arm connected with the role, remove the effect of the second arm pull the wheel speed sensor mounting bracket removed, you can remove the sensor. Remove the axle casing under the flange and the eight mounting bolts, then remove the parking brake bottom bracket. according to the requirements of the drum brakes on the parts removed for cleaning checks, abandoned exceeded the difference of wear parts. synthesis by decomposition of the reverse steps. After synthesis, 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） -39- measured with a vernier caliper before the hind piece diameter, while toggle adjustment pin 1, the diameter value than 1720 , a small 0.4 1 mm. After the adjustment of parking brake parking brake because the brake after the non-autom