汽车车制动系统设计

PAGEI摘要随着社会的飞速发展，科技越来越发达，世界也变得越来越小了，造成这个现象的基本原因就是交通工具的发展和普及，尤其是汽车的应用，灵活高速的汽车给我们的生活带来了极大便利。一方面，轿车变的越来越重、动力越来越大；另一方面，人们越来越强调汽车驾乘的舒适性和安全性。因而，作为能保证汽车安全行驶的组成部分之一—制动系，有必要对它的组成构件进行设计计算。本文系统详细的介绍了汽车制动系的结构型式及其主要构件的设计计算，阐述了制动器的两种结构型式的选择和各自的工作原理、制动系的主要参数及其选择、制动器主要零部件的结构设计和分析计算、制动驱动结构的结构型式选择与设计计算。并且通过以上的比较分析，在经济可靠的基础上选择归纳了伊兰特轿车制动系主要构件的结构与参数，予以最为合理的配置。其中重点介绍了汽车车制动系的主要构件——浮钳盘式制动器、液压双回路制动主缸的分析计算。关键词：汽车；制动系统；盘式制动器；液压驱动；驻车制动PAGEIIABSTRACTAsthesocietyismakinggreatprogress,scientifictechnologybecomesmoreandmoredeveloped,andtheworldbecomessmallerandsmaller.Thebasiccauseofthisisthedevelopmentandpopularizationoftransportations,especiallytheapplicationofautomobiles,whichbringgreatconveniencetoourlives.Ononehand,whatthecarchangesisheavierandheavier,motiveforceisgreaterandgreater;Ontheotherhand,peopleemphasizecomfortablenessandsecuritythattheautomobiledrivesmoreandmore.Therefore,asguaranteeingoneofthecomponentsthattheautomobilegoessafely--thebrakesystem,itisnecessarytocarryonexhaustivedesigningcalculation.Thistextmainlyintroducesthestructurepatternofthebrakesystemanditsdesigningcalculationofmaindepartments,andexplainstwokindsofstructurepatternsandchoosingandone'sownoperationprincipleofthebrake,mainparameterofthebrakesysteminthedepartmentandchoosing,structuraldesignandcalculationofthemainsparepartofthebrake,applyingthebrakeurgesthestructurepatternofthestructuretochooseanddesignandcalculate,makestheregulationdevicethatpowerdistributes.Throughcomparativeanalysisoftheabove,isitsumupElantraapplythebrakestructureandparameter,departmentofmainmembertochooseonthebasisofthethingthateconomyisreliable,inordertoreachanddisposebest.Especially,itintroducesthemainmemberofthedepartmentofthebrakesystemamongthem--Floatpincersrecordsoftypebrake,hydraulicpressurepairsofmeetingwayapplythebrakeanalysisofmastercylindercalculatewithanti-lockbrakingsystem,urgeslipresistancesystematictheoryanalyse.Andhavecheckedtorubingthefrictioncharacteristiclinedwithsliceattheendofthethesis.Keyword:Automobile；Thebrakesystem；Diskbrake；Hydraulicdrive；ParkingbrakePAGE29目录TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II第1章绪论 31.1课题背景及目的 31.2国内外研究现状 31.3课题研究方法 51.4本设计的主要内容 5第2章总体设计方案 62.1制动能源的选择 72.2行车制动系 82.3制动管路的布置及原理 82.3.1制动原理和工作过程 82.4制动器的结构方案分析 82.5本章小结 9第3章制动系主要参数确定 103.1基本参数 103.2同步附着系数的确定 103.3制动器最大制动力矩确定 123.4盘式制动器的主要参数选择 123.5.1制动盘直径D 133.5.2制动盘厚度h 143.5.3摩擦衬块外半径R2和内半径R1 143.5.4摩擦块工作面积A 153.6本章小结 16第4章制动器的设计与计算 174.1盘式制动器制动力矩计算 174.2驻车制动的制动力矩计算 174.3制动衬片的耐磨性计算 184.4本章小结 20第5章液压制动驱动机构的设计计算 215.1制动驱动机构的形式 215.2分路系统 215.3液压制动驱动机构的设计计算 225.3.1制动轮缸直径d的确定 225.3.2制动主缸直径d0的确定 225.4制动主缸设计 255.4．1主缸活塞的确定 255.4．2主缸残余压力P0 255.4．3主缸结构设计 265.4．4制动力分配调节装置的选取 275.5真空助力器的设计计算 275.6制动踏板力 295.6．1制动踏板工作行程Sp 295.7制动器的主要结构元件 305.7.1摩擦衬块 305.7.2支承 305.7.3制动轮缸 305.7.4制动盘 315.7.5制动钳 315.7.6制动块 315.8本章小结 31结论 32参考文献 33致谢 34附录A 35附录B 38第1章绪论1.1课题背景及目的汽车制动系的功用是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；使汽车可靠地停在原地或坡道上。因此，必须充分考虑制动系统的控制机构和制动执行机构的各种性能，然后进行汽车的制动系统的设计以满足汽车安全行驶的要求。据有关资料的介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。因此制动系统设计是汽车设计中重要的环节之一。1.2国内外研究现状从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就起着决定性作用。汽车的制动系统种类很多，传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。液压制动技术是如今最成熟、最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数乘用车上。汽车液压制动系统可以分为行车制动、辅助制动、伺服制动等，主要制动部件包括制动踏板机构、真空助力器、制动主缸、制动软管、比例阀、制动器和制动警示灯等。在制动系统，真空助力器、制动主缸和刹车制动器是最为重要的部分。目前，汽车所用都制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器的主要优点是刹车蹄片磨损较少,成本较低,便于维修、由于鼓式制动器的绝对制动力远远高于盘式制动器,所以普遍用于后轮驱动的卡车上.鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器。其制动效能依次降低，最低是盘式制动器；但制动效能稳定性却是依次增高，盘式制动器最高。与鼓式制动器相比，盘式制动器具有以下突出优点:(l)热稳定性好,盘式制动器无自增力作用，因而与有自增力的鼓式制动器相比(尤其是领从蹄式)，制动器效能受摩擦系数的影响较小，即制动效能稳定。鼓式制动器受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与制动蹄中部接触，从而降低了制动效能。而盘式制动器中制动盘的轴向热膨胀极小，径向热膨胀根本与性能无关，故不会因此而降低制动效能。(2)水稳定性好，盘式制动器中摩擦块对制动盘的单位压力较高，易于将水挤出。在车轮涉水后，制动效能变化较小，且由于离心力的作用及衬块对制动盘的摩擦作用，出水后只需一二次制动，性能即可恢复。而鼓式制动器则需多次甚至10余次制动，性能方能恢复。(3)反应灵敏盘式制动器刹车片与制动盘之间的间隙相对与鼓式制动器来说要小;此外，鼓式制动器制动行程要比盘式制动器的长，制动鼓热膨胀也会引起制动踏板行程损失，使得制动反应时间变长，而制动盘不存在此现象，故反应较之鼓式制动器更加灵敏。(4)散热性好盘式制动器的制动盘采用的是通风盘结构，再加上盘式制动器相对开放的结构，散热性能良好。(5)在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量较小。(6)制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象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板行程过大。(7)容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。除了以上制动性能的优势外，盘式制动器在使用中还有噪音低，符合环保要求;振动小，改善了乘坐舒适性等优点。由于具备稳定可靠的制动性能，盘式制动器大大改善了汽车高速制动时的方向稳定性，因此取代传统的鼓式制动器已成为现代制动器发展的必然趋势。其中盘式制动器体积较小，提供的制动力矩也相对较小，一般用于轿车等轻型车辆上，尤其是轿车，盘式制动器几乎已经成为现代轿车的标准配置之一。而气压盘式制动器体积相对较大，提供的制动力矩也较大，故大量应用于客车等中重型车辆上，发展前景非常广阔。前轮上，一些高级轿车前后轮均采用了盘式制动器。在一些大客车和重型汽车上也得到了广泛应用。目前，西方发达国家轿车配置盘式制动器的比例几乎达到100%。在一些中重型车辆上面，2000年左右，气压盘式制动器就已经成为欧美国家城市公交车辆的标配，载重车辆的后桥安装率也超过了50%。目前欧美国家生产盘式制动器比较著名的有Boseh，TRW，叭厄bco，Bendix和众orr等。我国汽车工业起步较晚，故应用盘式制动器的时间较晚，上世纪80年代虽在一些轿车上开始应用，但大多数是引进国外成品或散件。近些年来，由于我国汽车行业发展迅猛，尤其是轿车等乘用车辆通过与外国公司的合作发展非常之快，也带动了液压盘式制动器的发展，目前国内生产液压盘式制动器的技术及工艺相对较为成熟，也具备了自主研发能力，规模相对较大的一些公司有武汉元丰，浙江亚太，浙江万安等。ADB在我国应用则更晚，国内最大的ADB供应商武汉元丰刁‘成立于1998年。目前ADB形成量产规模的也只有武汉元丰和浙江万安两家。上述几家，公司虽然都有一定规模，但是与欧美发达国家公司相比，差距仍然较大。发达国家盘式制动器的发展目前己进入双盘式制动器和机电一体化的阶汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路结构，以保证其工作可靠。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮；而驻车制动则多采用手制动杆操纵利用车轮制动器进行制动。利用车轮制动器时，绝大部分驻车制动器用来制动俩个后轮，行车制动和驻车制动这两套制动装置，必须具有独立的制动驱动机构，而且每车必备。行车制动装置的驱动机构分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸、制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、储气筒、控制阀和制动气室等。现代汽车由于车速的提高，对应急制动的可靠性要求更严格，因此在中、高级轿车和部分轻型商用车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。随着电子技术的飞速发展，汽车防抱死制动系统在技术上已经成熟，开始在汽车上普及。它是基于汽车轮胎与路面兼得附着特性而开发的高技术制动系统。它能有效的防止汽车在应急制动时由于车轮抱死使汽车失去方向稳定性而出现侧滑或失去转向能力的危险，并缩短制动距离，从而提高了汽车高速行驶的安全性。1.3课题研究方法根据课题内容，任务要求深入了解汽车制动系统的构造及工作原理；并收集相关紧凑型轿车制动系统设计资料；参考现有研究成果，并进行深入的学习和分析，借鉴经验；同时学习有关汽车零部件设计准则；充分学习和利用画图软件，并再次学习机械制图，画出符合标准的设计图纸，通过自己的研究分析；发挥自己的设计能力并通过试验最终确定制动系统设计方案。1.4本设计主要内容（1）确定制动系各参数，分析其制动性能;（2）制动器的设计计算；（3）液压制动驱动机构的设计计算；（4）制动系统图纸设计。第2章总体设计方案汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制动性直接关系到行使安全性，是汽车行使的重要保障。随着高速公路迅速的发展和车流密度的日益增大，出现了频繁的交通事故。因此，改善汽车的制动性始终是汽车设计制造和使用部门的主要任务。制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行使直至停车；在下坡行使时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证前两项功能，后者用来保证第三项功能。设计汽车制动系应满足如下主要要求[2]：（1）应能适应有关标准和法规的规定；（2）具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能。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项指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度来评定的。详见QC/T239-1997；（3）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，而驱动机构应各自独立。行车制动装置都用脚操纵，其他制动装置多为手操纵；（4）制动效能的热稳定性好。具体要求详见QC/T582-1999；（5）制动效能的水稳定性好；（6）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵稳定性和方向稳定性。有关方向稳定性的评价标准，详见QC/T239-1997；（7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人-机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便、舒适、能减少疲劳；（8）作用滞后的时间要尽可能短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间和从放开踏板至完全解除制动的时间；（9）制动时不产生振动和噪声；（10）转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或转向时不会引起自行制动；（11）应有音响或光信号等警报装置，以便及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；（12）用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减少制动时飞散到大气中的有害人体的石棉纤维；（13）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。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存在石棉有公害问题，已被逐渐淘汰，取而代之的各种无石棉材料相继研制成功。本次设计前后轮均采用盘式制动器,液压制动,对角交叉式双管路液压制动系统。盘式制动器采用浮动钳盘式。2.1制动能源的选择经过同多种类型的车辆比较，如下制动能源：表2.1制动能源比较供能装置传能装置型式制动能源工作介质型式工作介质气压伺服制动系驾驶员体力与发动机动力空气液压制动系制动液真空伺服制动系是由发动机驱动的空气压缩机提供压缩空气作为动力源，伺服气压一般可达0.05～0.07MPa。真空伺服制动系多用于总质量在1.1～1.35t以上的轿车及装载质量在6t以下的轻、中型载货汽车上；气压伺服制动系则广泛用于装载质量为6～12t的中、重型货车以及极少数高级轿车上。液压制动用于行车制动装置。液压制动的优点是：作用滞后时间短，（0.1～0.3s）;工作压力高（可达10～20M），因而轮缸尺寸小，可以安装在制动器内部，直接作为制动蹄的张开机构（或制动块的压紧机构），而不需要制动臂等传动件，使之结构简单，质量小；机械效率较高（液压系统有自润滑作用）。液压制动的主要缺点是：过度受热后，部分制动液汽化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动系统的效能降低，甚至完全失效。液压制动广泛应用在乘用车和总质量不大的商用车上。2.2行车制动系制动系统用作强制行使中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构多采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。目前，盘式制动器已广泛应用于轿车，一些高性能轿车上用于全部车轮。四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在轿车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。2.3制动管路的布置及原理交叉式(X型):前、后轮制动管路各成独立的回路系统，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。其特点是管路布置较为简单，直行制动时任一回路失效，剩余的总制动力都能总制动力都能保持正常值的50%。这种法案适用于主销偏移距为负值（达20mm）的汽车上。这时，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善汽车稳定性。2.3.1制动原理要使行使中的汽车减速，驾驶员应踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞，使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，并通过两个轮缸活塞推动两制动蹄绕支撑销转动，上端向两边分开而其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。这样，不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓作用一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力，同时路面也对车轮作用一个向后的反作用力，即制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架和车身，迫使整个汽车产生一定的减速度。制动力越大，制动减速度越大。当放开制动踏板时，复位弹簧即将制动蹄拉回复位，摩擦力矩和制动力消失，制动作用即行终止。2.4制动器的结构方案分析制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式。目前广泛使用的是摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式，盘式和带式三种。带式制动器只用作中央制动器，本文不做介绍。按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式两类。钳盘式根据制动钳结构的不同，分固定钳式和浮动钳式。对两中类型进行比较，浮动钳盘式具有如下优点：在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管，家之液压缸；冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低。所以，本设计采用浮动钳式盘式制动器。经过对不同制动器优、缺点的比较，参考同类车型，本设计前后轮均采用钳盘式制动器。2.5本章小结本章确定了制动系统方案为行车制动系统采用液压制动控制机构，前后轮制动器均为钳盘式制动器。回路系统采用对角交叉式双管路液压制动系统。第3章制动系主要参数确定3.1基本参数表3.1制动系主要参数空载满载汽车质量1250kg1750kg轴荷分配前轴685kg904kg后轴565kg846kg质心高度hg0=570mmhg1=530mm轴距2610ｍm前制动器通风盘式后制动器盘式前轮胎规格185/65R15后轮胎规格185/65R153.2同步附着系数的确定汽车制动时，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，则对任意角速度＞0的车轮，其力矩平衡方程为[2]（3.1）式中：—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，N•m；―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；―车轮有效半径，m。（3.2）称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力。n—轮缸中的活塞数目，mm；—第i个轮缸活塞在完全制动时的行程，前轮盘式：d=38mm，n=1，得=EQ\F(π,4)×1×382=1133.54mm3后轮盘式：d=25mm,n=1,得=EQ\F(π,4)×322×1=803.62mm3全部轮缸的总工作容积:V=2（V1+V2）=3874.76mm3所有轮缸的工作容积为，式中m为轮缸数目[2]。对于乘用车，v0=1.1v在初步设计时，制动主缸的工作容积可取为V0=1.1V=4246.23mm3考虑汽车制动时，制动软管受管路中压力的影响而产生容积增量等因素，则取主缸的工作容积为制动轮缸工作容积的1.1倍。双回路制动主缸第一制动腔的工作容积和第二制动腔的工作容积的计算公式分别为：（5.4）（5.5）式中——分别为主缸第一活塞、第二活塞的有效形行程，由公式5.4和5.5得：（5.6）制动踏板的工作行程计算公式为；（5.7）式中——制动踏板机构的传动比参考同类车型及相关标准我们取。——主缸活塞推杆顶端与第一活塞的轴向间隙，一般取。、——主缸第一活塞与第二活塞的空行程，一般。根据有关规定，制动踏板行程为：轿车：应不大于100——150；货车：应不大于50——200。这里我们取=120。由公式（5.7）得：由公式（5——3）得：把代入公式5.4得：参照相关标准我们取：由我们取：5.4制动主缸设计要求在设计制动主缸时应该考虑要否补偿孔和在放开制动踏板时主缸活塞原始位置的定位以及在制动管路中是否必须有或不准有残余压力[9]。在前盘式后鼓式的双回路制动系统中，由于盘式制动器制动块与制动盘之间的间隙较小且其油缸活塞的回位仅靠橡胶密封圈的弹力而无强力的回位弹簧，所以盘式制动器开始起制动作用与制动回路中压力开始升高几乎是同时发生的，因此，通往盘式制动器的管路应与双腔制动主缸装有较弱回位弹簧的那一工作腔相接。由于同样原因，在解除制动时，在通往盘式制动器的管路中不允许有残余液压，而通往鼓式制动器的管路在放开制动踏板时必须保有残余压力，为此在与其相通的制动主缸工作腔的出口应装上止回阀。制动主缸由灰铸铁制造，也可采用低碳钢冷挤成形；活塞可由灰铸铁、铝合金或中碳钢制造。5.4.1 主缸活塞回位弹簧力的确定为保证主缸能够连续有效的工作，主缸活塞的回位弹簧应能保证主缸活塞及时返回工作初始位置，这就要求确定适当的活塞回位弹簧力，否则，若回位弹簧力较大时，活塞回位过快，制动液易汽化，产生气穴现象；若回位弹簧力较小时，活塞回位慢，汽车制动解除迟缓。当第一活塞处于初始工作状态时，其回位弹簧力一般取；当第一活塞达到最大有效工作行程时，要求其回位弹簧的作用力。同理，第二活塞回位弹簧的作用力，一般要求；，但两个活塞回位弹簧的作用力都不得超过222N。同时还应该做到使第一活塞的回位时间在0.3～0.5s的最佳范围内。可是,主缸的第一活塞在有效行程内完全返回到初始工作位置所需要的时间是在1.5s内。5.4.2 主缸的残余压力为防止汽车在非制动状态下空气侵入制动管路,而要求管路中保持足够的高于外部大气压的残余压力.对于盘式制动器,由于其轮缸活塞是依靠轮缸中密封圈的较小变形力回位,所以在轮缸中不宜有残余压力存在,即。5.4.3 主缸的结构设计当制动主缸直径和主缸第一活塞的有效行程、第二活塞的有效行程确定之后，可按下列顺序对各部件进行设计。选定橡胶制动主皮碗、皮圈（副皮碗）→第一活塞、第二活塞→活塞回位弹簧→残留阀总成→主缸缸体→主缸活塞推杆、油管接头、密封垫圈、弹性挡圈、护罩、贮油罐等。各部件的设计要点是：1.橡胶制动主皮碗、皮圈（副皮碗），应优先选用标准橡胶件。皮碗、皮圈的唇口直径一般比主缸直径大1.5mm左右。2.主缸活塞的材料为硬铝棒或铸铝。活塞的滑动外圆柱面直径公称尺寸与相应的主缸直径的公称尺寸相同，其精度为eT，表面粗糙度不得高于0.8μm.3.主缸缸体通常采用灰铸铁HT20——40或铸造铝合金件缸孔尺寸精度为H9，其表面粗糙度不得高于m，刚体上排液孔的罗纹精度为6H，供液孔的螺纹精度为7H。制动主缸通过缸体上供液孔、溢流孔和活塞上6个Φ1.7mm过油孔的有机配合，构成主缸的自动调节制动液供给系统，以保障制动系统始终充满制动液。对于鼓式制动器，通过装配在缸体排液孔部位的残留阀总成能使制动管路和制动轮缸中保持一定的残余压力。这可使制动踏板自由行程最小，使制动轮缸中皮碗密封唇始终压在轮缸孔壁上，以免空气侵入。对于盘式制动器，轮缸内不得有残余压力，否则制动盘和制动钳的摩擦衬块将经常处于摩擦状态，使解除制动的汽车还处于轻微制动状态。因此，与盘式制动器配合使用的双回路制动主缸在缸体的排液孔部位不得装配残留阀。对于串联式双回路制动主缸来说，由于主缸的第二活塞是浮动的，为保证主缸制动性能准确可靠，需要在缸体的适当位置装置限位螺钉，对第二活塞的工作初始位置进行限位。在进行主缸缸体内腔空深度尺寸设计时，应保证第一活塞、第二活塞在主缸腔内通过最大有效行程使汽车达到完全制动，为此，除了能对制动轮缸和管路系统供给充足的制动液外，还应保证两个活塞的回位弹簧均不得被压死。4.在主缸活塞上装配厚度为0.2mm的薄弹簧缸片制的制动主皮碗垫圈，可防止活塞返回时从Φ1.7mm的6个孔通过的制动液将橡胶皮碗冲击坏，大大提高橡胶主皮碗的使用寿命。1—空心螺栓；2—进油管接头；3—主缸缸体；4—后缸密封圈；5—挡圈；6—后缸活塞；7—后活塞皮碗；8—后缸弹簧；9—出油阀；10—回油阀；11—限位螺钉；12—前活塞皮碗；13—前缸弹簧图5-1串联双腔制动主缸5.4.4制动力分配调节装置的选取由于惯性比例阀能使车辆获得较佳的制动压力比特性，并能在多种负载工况下均可获得较为理想的制动平衡曲线。5.5真空助力器的设计计算如图5-2所示：1-推杆；2-回位弹簧；3-单向阀；4-活塞；5-膜片；6-空气过滤器；7-通大气孔；8-操纵杆；9-柱塞；10-推盘；11-放气孔；A，B-气室图5-2真空助力器结构图在发动机工作时，真空单向阀（3）被吸开后，加力器室左、右两腔产生相等的真空度。刚踩下制动踏板时，膜片座尚未运动，踏板力经踏板本身的杠杆作用放大后，传到操纵杆（8），使压缩空气阀座弹簧连同空气阀座一起左移，推动制动主缸推杆（1），使制动主缸内的制动液具有一定压力流入制动轮缸。在此过程中，阀门在弹簧的作用下随同空气阀座也左移，待与膜片座上的真空阀座接触时，真空阀即关闭。这时加力气室左、右腔隔绝。推杆（8）继续前移，使空气阀座离开阀门，即空气阀开启。于是，外界空气即经滤芯、控制阀和通道B充入加力气室右腔。加力气室左、右两腔形成压力差，该压力差的作用力除小部分用以克服回位弹簧（2）的张力外，大部分经膜片座传到制动主缸推杆（1）上。在踩制动踏板的过程中，空气经开启的空气阀不断进入加力气室的右腔，膜片座不断左移。当制动踏板停留在某一位置时，膜片座左移到使空气阀关闭时为止就不再移动。这时真空阀和空气阀都关闭，膜片左、右气压处于平衡状态。放开制动踏板，弹簧立即将操纵杆（8）和空气阀座拉向右边，使阀门离开真空阀座，于是又回到不工作时的状态。由下列公式：式中：―输入力，N；―输出力，N；―助力比；p―真空度为66.7±1.3kPa。参考同类型车，选取参数，计算得真空助力器的有效直径为116mm,助力比为4，为10mm，为6.75mm。5.6制动踏板力的计算制动踏板力为（5.8）式中，—踏板机构的传动比；—踏板机构的机械效率，可取=0.85～0.95，设计中取为0.95；制动踏板力应满足以下要求：踏板力一般不应超过500N～700N。设计时制动踏板力可在500～700N的范围内选取[2]。在设计中，取=3，=0.95，p=12M;所以：=694.3N5.6.1制动踏板工作行程=（）（5.9）式中：—主缸中活塞与推杆的间隙一般取=1.5～2.0mm；—主缸活塞的空行程，mm。=（）=3（20+2+3）=75在确定主缸容积时应考虑到制动器零件的弹性变形和热变形以及用于制动驱动系统信号指示的制动液体积，因此，制动踏板的全行程（至于地面相碰的行程）应大于正常工作行程，制动器调整正常时的踏板工作行程约为踏板全行程的40%～60%，以便保证在制动管路中获得给定的压力。=轿车的踏板全行程不应超过100mm～150mm。5.7制动器的主要结构元件5.7.1摩擦衬块摩擦衬块的材料应满足如下要求[14]：（1）具有一定的稳定的摩擦因数；（2）具有良好的耐磨性；（3）要用尽可能小的压缩率和膨胀率；（4）制动时不易产生噪声，对环境无污染；（5）应采用对人体无害的摩擦材料；（6）有较高的耐挤压强度和冲击强度，以及足够的抗剪切能力；（7）应将摩擦衬块的导热率控制在一定范围。由金属纤维、粘结剂和摩擦性能调节剂组成的半金属摩阻材料，具有较高的耐热性和耐磨性，特别是因为没有石棉粉尘公害，近年来得到广泛应用[15]。5.7.2支承二自由度制动蹄的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了使具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动鼓的工作表面同轴心，应使支承位置可调。如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁（KTH370-12）或球墨铸铁（QT400-18）件。青铜偏心轮可保持制动蹄腹板上的支承孔的完好性并防止这些零件的腐蚀磨损。具有长支承销的支承能可靠地保持制动蹄的正确安装位置，避免侧向偏摆。有时制动底板上附加一压紧装置，使制动蹄中部靠向制动底板，而在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开槽供制动蹄腹板张开端插入，以保持制动蹄的正确位置。5.7.3制动轮缸是液压制动系统采用的活塞式制动蹄张开机构，其结构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体有灰铸铁HT250制成。其缸筒为通孔，需搪磨。活塞由铝合金制造。活塞外段压有钢制的开槽顶块，以支承插入槽中的制动蹄腹板端部或端部接头。轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面的橡胶皮碗密封。多数制动轮缸有两个等直径活塞，少数有四个等直径活塞。5.7.4制动盘制动盘一般由珠光体灰铸铁制成，其结构有平板形和礼帽形两种。后一种的圆柱部分长度取决于布置尺寸。为了改善冷却条件，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，但盘的整体厚度加大。制动盘的工作表面应光滑平整。两侧表面不平行度不应大于0.008mm，盘面摆差不应大于0.1mm。5.7.5制动钳制动钳由可锻铸铁KTH370-12或球墨铸铁QT400-18制造，也有用合金制造的，可作成整体的，也可作成两办并由螺栓连接。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。制动钳体应有高的刚度和强度。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。活塞铸铝合金或钢制造。为了提高耐磨性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。当制动钳由铝合金制造时，减少传给制动液的热量成为必须解决的问题。为此，应减小活塞与制动背块的接触面积，有时也可采用非金属活塞。5.7.6制动块制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接嵌压在一起。衬块多为扇形，也有矩形、正方形或长圆形。活塞应能压住尽可能多的衬块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板有钢板制成。许多盘式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置，以便即使更换摩擦衬片。5.8本章小结本章对液压制动驱动机构进行了设计计算，首先根据制动器张开力和压紧力可计算制动轮缸的活塞直径，然后根据轮缸的活塞直径计算制动主缸的活塞直径和行程，然后选取合适的制动力分配调节装置。结论综合以上各章分析研究，我们了解到了汽车制动系的工作原理和基本构造，掌握了汽车制动系的结构型式与设计计算方法，明确了汽车制动系各组成构件的工作原理、结构型式及其性能分析方法。清楚了浮盘式制动器的结构型式和工作原理以及它完成制动的整个过程，经过最终计算，确定了伊兰特汽车制动系统的主要设计参数，确定了前轮为浮动钳盘式制动器，制动盘为通风盘式及其设计尺寸。后轮为浮动盘式制动器，制动盘为实心盘式。制动驱动机构设计为真空助力式伺服制动系统，同时制动管路布置为交叉式液压双回路形式。制动主缸设计为串列双腔制动主缸，驻车制动为后轮盘鼓式。具体的设计参数如以上各章节所述。在本论文的设计计算过程中，参考查阅了很多相关的书籍，以使整个系统的设计更具可行性。设计的目的在于最终能投入实践，因此，在整个的设计过程中，由于参数的选取存在误差，使得整个设计得出的零部件尺寸与实际相差很大。经过多次改动，重复计算，对制动效能的校核，最终得出与实际比较接近的设计方案。参考文献[1]臧杰，阎岩．汽车构造．北京：机械工业出版社，2005[2]刘惟信.汽车制动系统的结构分析与设计计算北京：清华大学出版社，2004：20—50.[3]王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社，2006：257—285.[4]余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社，2006年：89.[5]陈家瑞.汽车构造（下），机械工业出版社：2005年8月，第四版.293—294.[6]刘品，李哲.机械精度设计与检测基础.哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2005：51—55.[7]刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001：450—461.[8]程国华.汽车制动系统发展漫谈：汽车运用，2003年第6期.[9]朱旬，金海东.轿车制动主缸结构浅析：汽车研究与开发，1999年第2期.[10]陈步童.微型汽车制动系统常见故障诊断与检修：无锡职业技术学院学报，2003.4期.[11]凤勇.汽车机械基础.北京：人民交通出版社，2005年9月，第一版.51.[12]全国文献工作标准化技术委员会.GB/T12676-1999中国标准书号[S].北京：中国标准出版社，1999.[13]全国文献工作标准化技术委员会.GB5763-1998中国标准书号[S].北京：中国标准出版社，1998.[14]JournalofMaterialsEngineeringandPerformance，Microstructureanddetachmentmechanismoffrictionlayersonthesurfaceofbrakeshoes2003：1.12,No.l.[15]Influenceofthestateofthematingfrictionelementsofthedrumbrakeontheouterthermalfield：Engineeringtransaction,2002，vo1．50：No.1-2.致谢本毕业设计论文是臧杰老师的悉心指导下完成的，她在繁忙的教学工作中，以其严谨的治学作风、丰富的科研经验、渊博的理论知识，言传身教，在学习上给我了极大的教诲和启迪，使设计沿着正确的方向进行；同时老师宽容、和蔼、坦诚的人格魅力，也将使我终身受益，为我以后的人生道路树立了榜样，在此向臧老师致以衷心的感谢。同时，我也要非常感谢所有在我毕业设计时帮助或鼓励过我的同学和朋友，谢谢他们在我迷茫时给予我及时的指教和勉励，更要感谢第四答辩组的各位老师。总之，正是各位老师和同学的帮助，加上我不懈的努力，才使我的毕业设计得以顺利的完成。最后，再次感谢我所有的老师、同学和朋友，谢谢你们的帮助。附录AHydraulicBrakeSystemsWhenyousteponthebrakepedal,youexpectthevehicletostop.Thebrakepedaloperatesahydraulicthatisusedfortworeasons.First,fluidunderpressurecanbecarriedtoallpartsofthevehiclebysmallhosesormetallineswithouttakingupalotofroomofcausingroutingproblems.Second,thehydraulicfluidoffersagreatmechanicaladvantage-littlefootpressureisrequiredonthepedal,butagreatdealofpressureisgeneratedatthewheels.Thebrakepedalislinkedtoapistoninthebrakemastercylindercontainingasmallpistonandafluidreservoir.Modernmastercylindersareactuallytwoseparatecylinders.Suchasystemiscalledadualcircuit,becausethefrontcylinderisconnectedtothefrontbrakesandtherearcylindertotherearbrakes.(Somevehiclesareconnecteddiagonally).Thetwocylindersareactuallyseparated,allowingforemergencystoppingpowershouldonepartofthesystemfail.Theentirehydraulicsystemfromthemastercylindertothewheelsisfullofhydraulicbrakefluid.Whenthebrakepedalisdepressed,thepistoninthemastercylinderareforcedtomove,exertingtremendousforceonthefluidinthelines.Thefluidhasnowheretogo,andforcesthewheelcylinderpistons(drumbrakes)orcaliperpistons(discbrakes)toexertpressureonthebrakeshoesorpads.Thefrictionbetweenthebrakeshoeandwheeldrumorthebrakepadandrotor(disc)slowsthevehicheandeventuallystopsit.Alsoattachedtothebrakepedalsiaswitchthatlightsthebrakelightsasthepedalisdepressed.Thelightsstayonuntilthebrakepedalisreleasedandreturnstoitsnormalposition.Eachwheelcylinderinadrumbrakesystemcontainstwopistons,oneateitherend,whichpushoutwardinoppositedirections.Indiscbrakesystems,thewheelcylindersarepartofthecaliper(therecanbeasmanyasfourorasfewasone).Whetherdiscordrumtype,allpistonsusesometypeofrubbersealtopreventleakagearoundthepiston,andarubberdustbootsealstheouterofthewheelcylindersagainstdirtandmoisture.Whenthebrakepedalisreleased,aspringpushesthemastercylinderpistonsbacktotheirnormalpositions.Checkvalvesinthemastercylinderpistonallowfluidtoflowtowardthewheelcylindersorcalipersasthepistonreturns.Thenasthebrakeshoereturnspringspullthebrakeshoesbacktothereleasedposition,excessfluidreturnstothemastercylinderthroughcompensatingports,whichhavebeenuncoveredasthepistonsmoveback.Anyfluidthathasleakedfromthesystemwillalsobereplacedthroughthecompensatingports.Alldualcircuitbrakesystemsuseaswitchtoactivatealight,warningofbrakefailure.Theswitchsilocatedinavalvemountednearthemastercylinder.Apistoninthevalvereveivespressureoneachendfromthefrontandrearbrakecircuits.Whenthepressuresarebalanced,thepistonremainsstationary,butwhenonecircuithasaleak,greaterpressureduringtheapplicationofthebrakeswillforcethepistontoonesideortheother,closingtheswitchandactivatingthewarninglight.Thelightcanalsobeactivatedbytheignitionswitchduringenginestartingorbytheparkingbrake.Frontdisc,reardrumbrakesystemsalsohaveameteringvalvetopreventthefrontdiscbrakesfromengagingbeforetherearbrakeshavecontactedthedrums.Thisensuresthatthefrontbrakeswillnotnormallybeusedalonetostopthevehicle.Aproportioningvalveisalsousedtolimitpressuretotherearbrakestopreventrearwheellock-upduringhardbraking.Brakeshoesandpadsareconstructedinasimilar.Thepadorshoeiscomposedofametalbackingplateandaprictionlining.Theliningiseitherbonded(glued)tothemetal,orriveted.Generally,rivetedliningsprovidesuperiorperformance,butgoodqualitybondedliningsareperfectlyadequate.Frictionmaterialswillvarybetweenmanufacturersandtypeofpadandthematerialcompoundmaybereferredtoasasbestos,organic,semi-metallic,metallic.Thedifferencebetweenthesecompoundsliesinthetypesandpercentagesoffrictionmaterialsused,materialbindersandperformancemodifiers.Generallyspeaking,organicandnon-metallicasbestoscompoundbrakesarequiet,easyonrotorsandprovidegoodfeel.Butthiscomesattheexpenseofhightemperatureoperation,sotheymaynotbeyourbestchoiceforheavydutyuseormountiandriving.Inmostcases,theseliningswillwearsomewhatfasterthanmetalliccompoundpads,soyouwillusuallyreplacethemmoreoften.But,whenusingthesepads,rotorstendtolastlonger.Semi-metallicormetalliccompoundbrakeliningswillvaryinperformancebasedonthemetalliccontentsofthecompound.Again,generallyspeaking,thehigherthemetalliccontent,thebetterthefrictionmaterialwillresistheat.Thismakesthemmoreappropriateforheavydutyapplications,butattheexpenseofbrakingperformancebeforethepadreachesoperatingtemperature.Thefirstfewapplicationsonacoldmorningmaynotgivestrongbraking.Also,metallicsandsemi-metallicsaremorelikelytosqueal,Inmostcases,metalliccompoundslastlongerthannon-metallicpads,buttheytendtocausemorewearontherotors.Ifyouusemetallicpads,expecttoreplacetherotorsmoreoften.Whendecidingwhattypeofbrakeliningisrightforyou,keepinmindthattoday’smoderncarshavebrakematerialswhicharematchedtotheexpectedvehicle’sperformancecapabilities.ChangingthematerialfromOEMspecificationcouldadverselyaddectbrakefeelorresponsiveness.Beforechangingthebrakematerials,talktoyourdeakerorpartssuppliertohelpdecidewhatismostappropriateforyourapplication.Remenberthatuseapplicationssuchastowing,stopandgodriving,drivingdownmountainroads,andracingmayrequireachangetoahigherperformancematerial.Somemoreexoticmaterialsarealsousedinbrakelinings,amongwhichareKevlarandcarboncompounds.Thesematerialshavethecapabilityofextremelygoodperformancefortowing,mountaindrivingorracing.Wearcharacteristicscanbesimilartoeitherapplicationstendtowearlikemetalliclinings,whilemanyofthestreetapplicationsaremorelikethenon-metallics.附录B液压制动系统

当踩下制动踏板，您希望该车辆停下。液压制动踏板控制两个部分。首先，在液压作用下，由于采用细小的软管或金属线因此不必占用很大的空间。其次，液压机构提供了一个很大的优势，由一个很小的力踩在制动踏板上，会产生很大的力作用于车轮上。制动踏板连接在充满制动液的制动液压缸的活塞上，液压缸由活塞和油箱组成。现代主缸其实是两个独立的腔体。这种结构称之为双回路系统，因为前腔连接到前制动器与后腔连接到后制动器。（有些车辆是对角连接）。两个腔实际是分离的，允许紧急制动时一个系统失效另一个系统起作用。整个液压系统是从主缸到车轮都充满制动液。当制动踏板放松时，活塞在总泵中移动，在整个液压回路中产生压力。回路中充满液压力，强制轮（鼓式制动器）或（盘式制动器）压迫制动蹄或制动盘。压力压迫制动蹄或制动片作用于制动鼓或制动盘最终是车辆停止。此外，制动踏板控制一个灯的开关，刹车灯的踏板放松时，开关回到正常位置而灯灭。每一个鼓式制动器包含两个活塞，二个并排放置，向相反方向推动施加制动力。盘式制动器中，轮缸都是制动钳（有的可能有多达4个或是1个）的一部分。所有活塞都使用某种类型的橡胶密封，防止液压液泄漏出活塞，以及用橡胶密封防尘或污垢和水分进入轮缸。当制动踏板被释放，弹簧推动总泵活塞移动到总泵活塞在正常位置。回流阀允许液体流向轮缸或流回制动总缸。当制动液流向制动轮缸，多余的液体回流，补偿已被活塞移动距离的液压油。液压油若泄露也由回油阀回流。所有双回路制动系统使用一个开关来激活，并监控液压油的压力。开关阀门位于警告位置安装在主缸主阀门附近。活塞每次从前回路和后回路之间循环。当结束制动是压力是平衡的，活塞位置是稳定的，但是当一个回路有泄漏，在更大的制动系统压力下将迫使偏向活塞一方或另一方，关闭开关，就启动警示灯.点火开关起动发动机时或驻车制动时报警灯也是被激活的。前盘，后鼓制动系统也有一个计量阀，以防止前，后制动器有制动间隙。用以确保前盘式制动器一般不会单独使用，停止汽车。压力控制阀也可以用来限制压力，以防止在后轮制动中锁定。制动蹄和制动片使用相似材料。制动蹄或制动块由金属信号板和摩擦衬片组成。衬片是由粘结剂(被胶合)粘结或铆接的。通常，铆接的衬片效果比较好，但是粘结的衬片是更能充分表现摩擦材料的性能。摩擦材料在不同的制造商中生产是不同的，并且大致的类型可被分为：石棉类，有机类，半金属类，金属类。在不同的类型中成分和成分的百分比是不同的。一般来说，有机和非金属石棉化合物是常用的，容易在电子设备中有好的表现。但是对于高温操作来，他们可能不是您的耐用或山地驾驶的最佳的选择。在许多情况下，这些衬片将比有些金属化合物片更快速磨损，因此您经常得将替换他们。但是，当使用这些制动衬片时，电子设备将有更长的寿命。半金属刹车片或金属化合物的表现因成分的不同而有所不同。一般来说，金属含量越高，性能越好，摩擦材料的散热性将越好。所以使它们更适合重型汽车使用，但是，金属和半金属为更容易发生啸叫，在大多数情况下，金属化合物比非金属片更容易发生啸叫。因此需要更经常更换衬片。当你想确定什么类型的刹车片是适合你，请记住，在今天现代汽车制动系统是汽车的预期相匹配的表现性能之一。原始设备制造商从规格材质到刹车材料感觉并不能给你提供帮助。所以在你改变刹车材料前，先谈谈你的零件供应商，以帮助决定什么是最适合您的刹车片。记住若你经常使用例如拖曳，停止并且频繁驾驶，行驶在山路和赛跑也许都对性能材料有更高的要求因此需要你经常更换刹车片。一些特殊的材料也用在刹车片中，其中有芳纶，碳材料。这些材料具有极其良好的刹车性能，山区驾驶或在赛场上驾驶都表现很好。耐磨性可能更胜于金属材料，而许多的其他性能更像非金属。目录第一章总论 11.1项目背景 11.1.1项目名称及承办单位 11.1.2承办单位 11.1.3项目建设地点 11.1.4可行性研究报告编制单位 11.2报告编制依据和研究范围 11.2.1报告编制依据 11.2.2研究范围 21.3承办单位概况 21.4项目提出背景及必要性 31.4.1项目提出的背景 31.4.2项目建设的必要性 41.5项目概况 51.5.1建设地点 51.5.2建设规模与产品方案 51.5.3项目投资与效益概况 5HYPERL