0136-Santana2000轿车制动系统设计【全套7张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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摘 要
国内汽车市场迅速发展，而轿车是汽车发展的方向。然而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。
本说明书主要介绍了santana2000轿车制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。最终确定方案采用液压双回路前盘后鼓式制动器。除此之外，它还介绍了前后制动器、制动主缸的设计计算，主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过程。
关键字：制动；鼓式制动器；盘式制动器；液压
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开 题 报 告 题目 车制动系统设计 开 题 报 告 一、毕业设计（论文）的来源， 理论或实际应用意义 来源于现有的实际车型。 从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。它不仅是衡量汽车好坏的一个指标 ,重要的是它还关系到 乘车人员的生命安全问题 所以研究制动系统对于开拓市场 ,增加汽车销量也有重要作用 !汽车制动系统种类很多，形式多样。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。它们的工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。 000 作为轿车，要求制动系统制动平顺，制动距离更短，制动过程中避免因制动效能过高而导致的车轮抱死的情况，满足汽车的安全性和乘员舒适性，因此制动系统的 良好设计有利于提高汽车的整体性能。 二、题目主要内容和预期达到的目标 1内容 1） 主要技术参数：参数 车制动系统的技术参数 整车质量：空载： 1550满载： 2000距： 轮距 质心位置 :a= b= 载 ) 载 ) 最高车速 :160km/h 2）前后制动器装配图各 1 张 3）制动主缸装配图 1 张 4）制动管路布置图 1 张 （注）开题报告要点： 1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义 。 2、题目主要内容及预期达到的目标。3、拟采用哪些方法及手段。 4、完成题目所需要的实验或实习条件。 5、完成题目的工作计划等。 （开题报告不够用时可另附同格式 ） 开 题 报 告 5）制动力分配编程 . 6)零件图 23 张 . 7)说明书 1 份 8) 翻译外文文献 2000 单词 2预期达到的目标 通过查阅相关资料 ,运用专业基础理论和专业知识，确定 车制动系统的设计发案 ,进行部件的设计计算和结构设计 为今后实际工作打下基础 . 三、 方案论证及采用的方法和手段 1） 型式确定 制动器主要有摩擦式，液力式，电池式等几种形式，现在广泛应用的为摩擦式制动器。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。应用较为广泛的为鼓式和盘式。 鼓式制动器分为单向双领蹄动器、双向双领蹄制动器、领从蹄制动器、双从蹄制动器、单向增力式制动器，双向增力式制动器。单向双领蹄动器和双向双领蹄制动器因结构都较为复杂，因此生产成本较高。领从式应用较广，在乘用车和总质量较小的的商用车的后轮制动器用得较多。双从制动效能最低，很少采用。单向增力式只有一 个轮缸，不适合双回路机构。双向增力式制动效能稳定行较差。故选用领从式制动器。 盘式制动器分为钳盘式和全盘式两类，钳盘又分为固定钳和浮动钳 , 盘式制动器特点为（ 1）完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）（ 2）兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。（ 3）在制动驱动机构中必须装有助力器（ 4）因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命短，需要用高材质的衬块等缺点。 为轿车要求制动 系统制动平顺，制动距离更短，满足汽车的安全性和乘员舒适性，因此选用前盘后鼓式。鼓式选择领从蹄式，盘 式选择钳盘式。 2）制动管路的确定 为提高制动的可靠行，汽车上均采用多个制动管路。 制动管路有一轴对一轴型，前轴 开 题 报 告 制动器与后桥制动器各用一个回路。交叉型，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。一轴半对半轴型，两侧前制动器的半数轮缸和全部后制动器轮缸属一个回路，其于的前轮轮缸则属另一回路。半轴一轮对半轴一轮即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起作用，在任一回路失效时，前后制动力比值均与正常情况下相同，剩余总制动力可以达到正常值的一半。双半轴对双半 轴型，每个回路均只对每个前后制动器的半数轮缸起作用。 综合以上各个回路的优缺点本次设计 选择的制动管路是交叉型，即 X 型 回路失效时仍能保持 50%的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定行。所以，值得注意的就是采用这种方案的汽车其主销偏移距应取负值，这样不平衡的制动力使车轮反方向转动，改善了汽车的方向稳定行。 3)制动驱动机构的结构型式选择 根据 动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动，动力制动，伺服制动。 （ 1）简单制动有机械式和液压式两种。机械式结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中小型汽车的驻车制动装置中。液压式曾广泛用于轿车，轻型及以下的货车和部分中型货车上，但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车上己极少采用。 （ 2）动力制动有气压制动，气顶液式制动，全液压制动。气压制动是动力制动最常见型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与 被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接结构简单，因此被广泛用于总质量 8t 以上的载货汽车，越野车和客车上。气顶液式制动系统结构复杂，质量大，造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为 9中型汽车上也有所采用。全液压制动结构复杂，精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车，大型客车以及少数的重型矿用自卸汽车上。 （ 3）伺服制动系统分真空伺服制动系统，气压伺服制动系统，液压伺服制动。真空伺服制动是利用发动机进气管中节气门后的真空度作动力源。一般的柴油车若采用伺 服制动系统时，则需要专门的真空源 由发动机驱动的真空泵或喷吸器构成。气压伺服制动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 开 题 报 告 气压伺服制动系统的组成部分比真空伺服复杂的多。上的轿车及装载质量在 6t 以下的轻中型载货汽车上；气压伺服制动系统则广泛用于装载质量为 6t 12t 的中重型载货汽车以及少数高级轿车上。液压伺服制动系统是以发动机驱动液压油泵产生的高压油液为伺服能源，且基本上均为助力式的。由 于这种制动系统的工作压力很高，因此可大大地减小伺服机构的尺寸，且制动反应快，但对零部件的加工精密度和密封性能要求很高。其仅用于高级轿车。 通过以上对各种制动驱动机构结构型式的比较分析，衡量其优缺点，及其适用的车型最后选定液压伺服制动系统为本次设计的制动驱动机构。 4）部件型式的确定 （ 1）制动主缸 制动主缸由灰铸铁制造，也可以才用低碳钢冷挤成型；活塞可用灰铸铁，铝合金或中碳钢制造。主缸的作用是将驾驶员踩到制动踏板上的压力传递到四个车轮的制动器以使汽车停车。主缸将驾驶员在踏板上的机械压力转变为液压力，在车轮制 动器处液压力转变为机械力。主缸利用液体不可压缩原理，将驾驶员的踏板运动传送到车轮制动器。主缸由储液罐和主缸体构成。储液罐提供处缸工作的制动液。现在的所有储液罐都是分体设计，即两个独立的活塞有两个独立的储液区域。分体设计分别为前轮和后轮，或一个前轮一个后轮的液压系统供液，以防一个液压系统失效影响另一个液压系统。本设计采用双体设计的液压主缸，即双腔液压主缸。 （ 2）制动轮缸 后轮鼓式制动器制动轮缸是液压活塞式制动蹄张开机构，其机构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁 成，其缸筒为通孔，需搪 磨，活塞由铝合金制造，活塞外端压有钢制的开槽顶块，以支承插入槽中的制动蹄腹板的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封。 （ 3）制动鼓 制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配，应能保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀故我选用由钢板冲压成型的辐板与铸铁鼓筒部分铸、成一体的组合式制动鼓。制动蹄选用 T 形钢辗压成的制动蹄。制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置，制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度，为此我选用具有凹凸起伏形状的钢板冲压成型的制动底板。摩擦材 料采用模压 。 开 题 报 告 材料，它是以石棉纤维为主并与树胶粘结剂，调整摩擦性能的填充剂与噪声消除剂等混合后，在高温下模压成型的。模压材料的挠性较差故应安衬片或衬块规格模压，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和其他性能。 综合以上特点总结出制动鼓选材应该有足够的强度，刚度和热容量，与摩擦衬片材料相配合，又应当有较高的摩擦因数。 段 采用 图软件， 于制动器的制动力距分配计算编程。 四、完成题目所需要的实验或实习条件 I 摘 要 国内汽车市场迅速发展，而 轿车 是汽车发展的方向。然而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 主要介绍了 先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行 分析。最终确定方案 采用液压双回路前盘后鼓式制动器。除此之外，它还介绍了 前后制动器、制动主缸的 设计计算，主要部件的参数选择 及制动管路布置 形式等 的设计过程。 关键字： 制动；鼓式制动器；盘式制动器；液压 he of is an of of is of of to a to is we In of to to to to of a to of of of of of s to of is At of s of 录 第 1 章 绪 论 . 1 动系统设计的意义 . 1 动系统研究现状 . 1 次制动系统应达到的目标 . 2 次制动系统设计要求 . 2 第 2 章 制动系统方案论证分析与选择 . 3 动器形式方案分析 . 3 式制动器 . 3 式制动器 . 5 动驱动机构的结构形式选择 . 6 单制动系 . 6 力制动系 . 7 服制动系 . 8 压分路系统的形式的选择 . 8 I 型回路 . 8 型回路 . 9 他类型回路 . 9 压制动主缸的设计方案 . 9 第 3 章 制动系统设计计算 . 11 动系统主要参数数值 . 11 关主要技术参数 . 11 步附着系数的分析 . 11 动器有关计算 . 12 定前后轴制动力矩分配系数 . 12 动器制动力矩的 确定 . 12 轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取 . 12 轮盘式制动器主要参数确定 . 13 动器制动因数计算 . 15 轮盘式制动效能因数 . 15 轮鼓式制动器效能因数 . 15 动器主要零部件的结构设计 . 16 第 4 章 液压制动驱动机构的设计计算 . 19 轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 . 19 轮盘式制动器液压驱动机构计算 . 20 动主缸与工作容积设计计算 . 21 动踏板力与踏板行程 . 21 动踏板力. 21 动踏板工作行程 . 22 第 5 章 制动性能分析 . 23 动性能评价指标 . 23 动效能 . 23 动效能的恒定性 . 23 动时汽车的方向稳定性 . 23 动器制动力分配曲线分析 . 24 动减速度 j . 25 动距离 S . 25 擦衬片（衬块）的磨损特性计算 . 26 车制动计算 . 27 第 6 章 总 论 . 29 参考文献 . 30 致 谢 . 31 附 录 1 . 32 附 录 2 . 40 1 第 1章 绪 论 动系统设计的 意义 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健装置，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 。本次 毕业设计题目为 动系统设计 。 通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定 行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；本系统采用 用真空助力器 使其操纵轻便；同时 在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料 。 动 系统 研究现状 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 0,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 2 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 。 次制动系统应达到的目标 1）具有良好的制动效能 2）具有良好的制动效能的稳定性 3）制动时汽车操纵稳定性好 4）制动效能的热稳定性好 次制动系统设计 要求 制定出制动系统的结构方案， 确定 计算制动系统的主要设计参数 制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。 利用计算机辅助设计绘制装配图， 布置图和 零件图。 最终进行制动力分配编程，对 设计出的制动系统的各项 指标进行评价分析 。 3 第 2章 制动系统 方案论证分析与选择 动器形式方案分析 汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件与固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。 一般摩擦式制动器按其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。 式制动器 鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用干各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸 缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外因柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式 制动器就是指这种内张型鼓式结构。鼓式制动器按蹄的类型分为： 1、 领从 蹄 式 制 动器 如图所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向 (制动鼓正向旋转 )，则 蹄 1为领蹄，蹄 2为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反方向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩 4 擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增 势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。 领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。 2、 双领蹄式制 动器 若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动 蹄又 都变为从 蹄 故它又可称为单向双领 蹄 式制动器。如图 2 5(c)所示，两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动，两套制动 蹄、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的，因此，两 蹄 对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。 双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及 附着力大于后轴，而倒车时则相反。 3、 双向双领蹄式制动器 当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领 蹄 的制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能不变，因此广泛用于中、轻型载货 汽车和部分轿车的前、后车轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动器用于驻车制动。 4、 单向增 力 式制 动 器 单向增力式制动器如图所示 两 蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端 5 制动底板上的支承销上。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。 5、 双向增力式制动器 将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支 承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器。对双向增力式制动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。 双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。双向增力式制动器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。 但由 于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在 轿 车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较 小 的后轮和驻车制动。 本次设计最终采用的是 领从 蹄 式 制 动器 。 式制动器 盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。 （ 1）钳盘式 钳 盘式制动器按制动 钳 的结构型式又可分为定 钳 盘式制动器、浮 钳 盘式制动器 等。 定 钳 盘式制动器 ： 这种制动器中的制动 钳 固定不动，制动盘与车轮相联并在制动 钳 体开口槽中旋转。 具 有下列优点 ： 除 活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度 ； 结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现从鼓式制动器到盘式制动器的改革 ； 能很好地适应多回路制动系的要求 。 浮动盘式制动器： 这种制动器 具有以下优点：仅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加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。 6 （ 2）全盘式 在全盘式制动 器 中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为 圆 形盘，制动时各盘摩擦表面全 部 接触，其作用原理与摩擦式离合 器 相同。由 于这种制动 器 散热条件较差，其应用远没有浮 钳 盘式制动器广泛。 通过对盘式、鼓式制动器的分析比较可以得出 盘式制动器 与鼓式制动器比较有如下均一些突出优点 : （ 1） 制动稳定性好 系数关系的 以对摩 擦系 数的要求可以放宽，因而对制 动时摩擦面间为温度、水的影响敏感度就低。所以在汽车高速行 驶时均能保证制动的稳定性和可靠性。 （ 2） 盘式制动器制动时，汽车减速度与 制 动管路压力是线性关系，而鼓式制动器却是 非 线性关系。 （ 3）输 出力矩平衡 （ 4） 制动盘的通风冷却较好，带通风 孔 的制动盘的散热效果尤佳，故热稳定性好，制动时 所需踏板力也较小 。 （ 5） 车速对踏板力的影响较小 。 综合以上优缺点最终确定本次设计采用前盘后鼓式 。 前盘选用 浮动盘式制动器，后鼓采用领从蹄式制动器。 动驱动机构的结构形式选择 根据制动力原的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动以及伺服制动三大类型。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式和气压 单制动系 简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动塌板上或手柄上的力作为制动力原。而传力方式有、又有机械式和液压式两种。 机械式的靠杆系或钢丝绳 传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。 液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短 (o 1s o 3s)，工作压力大 (可达 10 12缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即产生所谓“汽阻”，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时 ( 更低时 )，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。 7 液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车亡已极少采用。 力制动系 动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此 处的踏板力较小 且 可有适当的踏板行程。 动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系 3种。 1）、气压制动系 气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为 8t 以上尤其是 15野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长 (o 3s o 9s)， 因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件 继动阀 (即加速阀 )以及快放阀；管路工作压力较低 (一般为 o 5o 7因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。 2）、 气顶液式制动系 气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然 ，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为 9t 11 3）、 全液压动力制动系 全液压动力制动系除具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上 。 8 服制 动系 伺服制动系是在人力液压 制动系的基础上加设一套出其他能源提供的助力装置使人力与动力可兼用，即兼用人力和发动机动力作为制功能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要出动力伺服系统产生， 而 在动力伺服系统失效时，仍可全 由 人力驱动液压系统产生一定 程 度的制动力 。因此， 在 中 级以上的轿车及轻、中型客、货汽车上得到了广泛的应用。 按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系 之 分。其伺服能源分别为真空能 (负气压能 )、气压能和液压能。 压分路系统的形式的选择 为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制 动驱动机构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部行车制动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其他完好的回路仍能可靠地工作。 I 型 回路 前、后轮制动管路 各 成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式，简称 特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸 (或单制动气室 )鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用， 但 在货车上用得最广泛。这一分路方案总后轮制动管路失效，则一 旦 前轮制动抱死就会 失 去转弯制动能力。对于前轮驱动的轿 车，当前轮管路失效而仅由 后 轮制动时，制动效能将明显降低并小于正常情况下的一半，另外，由于 后 桥负荷小于前轴，则过大的踏板力会使后轮抱死而导致汽车甩尾。 9 型回路 后轮制功管路呈对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器 同属 于一个回路，称交叉型，简称 特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持 50的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证 了 制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动 ，使汽车失去方向稳定性。因此，采用这种分路力案的汽车，其主 销 偏移距应取负值 (至 20 这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善 了 汽车的方向稳定性。 他类型回路 左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路型式，简称 两个独立的问路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的瑚式，简称 两个独立的回路均由每个 前 、后制动器的半数缸所组成，即前、后半个 轴 对前 、后半个 轴 的分路型式，简 称 这种型式的双回路系统的制功效能最好。 任一 回 路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的 50左占。 一轴半时剩余制动力较大，但此时与 紧急制动时后轮极易先抱死。 综合以上各个管路的优缺点最终选择 液压制动主缸的设计方案 为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求， 一些轿 车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸 ，单腔制动主缸已被淘汰。 轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸。 如图 2 3所示， 该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的 进油 螺栓和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各 自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。 主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。 10 当踩下制动踏板时，踏板传动机构通过制动推杆推动后腔活塞前移，到皮碗掩盖住旁通孔后，此腔油压升高。在液压和后腔弹簧力的作用下，推动前腔活塞前移 ，前腔压力也随之升高。当继续踩下制动踏板时，前、后腔的液压继续提高，使前、后制动器制动。 图 2 3 制动主缸工作原理图 撤出踏板力后，制动踏板机构、主缸前、后腔活塞和轮缸活塞在各自的回位弹簧作用下回位，管路中的制动液在压力作用下推开回油阀流回主缸，于是解除制动。 若与前腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞迅速前移到活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后缸工作腔中的液压方能升高到制动所 需的值。若与后腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，起先只有后缸活塞前移，而不能推动前缸活塞，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后腔活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。 由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串联双腔制动主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。大大提高了工作的可靠性。 11 第 3章 制动系统 设计计算 动系统主要 参数数值 关主要技术 参数 整车质量： 空载： 1550载： 2000心位置： a=b=心高度： 空载： 载： 距： L= 距 : 高车速： 160km/h 车轮工作半径： 370 胎： 195/605H 同步附着系数：0= 同步附着系数的分析 (1)当 0时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力； (2)当 0时：制 动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性； (3)当 0时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。 分析表明，汽车 在同步附着系数为 的路面上制动 (前、后车轮同时抱死 )时，其制动减速度为 ，即0q， q 为制动强度。而在其他附着系数 的路面上制动时，达到前轮或后轮即将 抱 死的制动强度 q 这表明只有在 0的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。 根据相关资料查出轿车0 取0=12 动器 有关计算 定前后轴制动力矩分配系数 根据公式： （ 3 得： 动器制动力矩的确定 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： eg )( 1m a （ 3 式中： 该车所能遇到的最大附着系数； q 制动强度； 车轮有效半径； 后轴最大制动力矩； G 汽车满载质量； L 汽车轴距； 其中 q= )( 0 = ( = （ 3 故 后轴= =10 轮的制动力矩为 2/ =10 轴= = 10 =10 轮的制动力矩为 10 /2=10 后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取 1、 制动鼓直径 D 轮胎规格为 195/605H 轮辋为 14 13 轮辋直径 /2 13 14 15 16 制动鼓内径 /车 180 200 240 260 车 220 240 260 300 320 查表得制动鼓内径 40r =14 根据 轿车 D/ 取 D/ =249 2、 制动蹄摩擦衬片的包角和宽度 b 制动蹄摩擦衬片的包角在 = 90 120 范围内选取。 取 = 100 根据单个制动器总的衬片米厂面积 A 取 200 300 2取 A=300 2b/D=b=5249 、摩擦衬片初始角0的选取 根据 )2/(900 = 90 -（ 100 /2） = 40 4、 张开力 a 根据 a=： a=动蹄支撑销 中心的坐标位置 k与 c 根据 c=： c=、 摩擦片摩擦系数 选择摩擦片时，不仅希望其摩擦系数要高些，而且还要求其热稳定行好，受温度和压力的影响小。不宜单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求。在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取 f=外，在选择摩擦材料时，应尽量采用减少污染和对人体无害的材料。 所以 选择摩擦系数 f= 前轮盘式制动器主要参数确定 1、 制动盘直径 D 14 制动盘的直径 D 希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，但制动盘受轮辋直径的限制。通常 为轮辋直 径的 70% 79%。 2、 制动盘厚度选择 制动盘厚度直接影响制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取小些；为了降低制动时的温升，制动盘厚度不宜过小。 通常，实心制动盘厚度可取为 10 20 有通风孔道的制动盘的两丁作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为 20 50 多采用 20 30 3、 摩擦衬块内半径 2 摩擦衬块的外半径 内半径 比值不大 于 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，最终会导致制动力矩变化大。 4、 摩擦衬块工作面积 A 推荐 根据制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在 2 3.5 2选取。 下面的表格给出 了 一些国产汽车前轮盘式制动器的主要参数。 车牌 车型 制动盘外径 /作半径/动盘厚度 /擦衬块厚度 /擦面积/云雀 12 86 10 9 拓 15 91 10 0 桑塔纳 2000 256 106 20 14 76 奥迪 100 256 104 22 14 96 根据以上表格查出 制动盘外径 工作半径 制动盘厚度 摩擦衬块厚度 摩擦面积 25606046 15 动器制动因数计算 轮盘式制动效能因数 根据公式 f f 取 轮鼓式制动器效能因数 1、 领蹄制动蹄因数： 制 动 器 简 化 受 力 图3 h/b=2;c/b= 、从蹄制动蹄因数： 根据公式3 16 得 动器 主要零部件的结构设计 1、 制动盘 制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或用添加 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大大地增加散热面积，降低温升约 20一 30，但盘的整体厚度较厚。而一般不带通风槽的轿车制动盘，其厚度约在 13本次设计采用的材料为 2、 制 动钳 制动钳由可锻铸铁 2或球墨铸铁 8制造，也有用轻合金制造的，例如用铝 合金压铸。 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粘接在一起。 4、 摩擦材料 制动摩擦材料应只有角而稳定的摩擦系数，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，材料应有好的耐磨性，低的吸水 (油、制动液 )率，低的压缩率、低的热传导率 (要求摩擦衬块么 300的加热板上：作用 30板的温度不越过 190 )和低的热膨胀率，高的抗压、抗打、抗剪切、抗弯购性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪声、不产生不良气味，应尽量采用污染小印对人体人害的库擦材料。 当前，在制动器 巾广泛采用着模压材料，它是
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