盘式制动器制动系设计[奥迪A8]（全套含CAD图纸）
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院 毕业设计（论文） 题 目 盘式制动器制动系设计 专 业 车辆工程 学 号 1079311124 学 生 侯越 指 导 教 师 邹玉凤 答 辩 日 期 哈工大华德学院 哈工大华德学院毕业设计（论文）评语 姓名： 侯越 学号： 1079311124 专业： 车辆工程 毕业设计（论文）题目： 盘式制动器制动系设计 工 作起止日期： _2010_年 _10_月 _11_日起 _2010_ 年 _12_月 _28_ 日止 指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见： _ 指导教师签字： 指导教师职称： 评阅人评阅意见： _ _ _ _ 评阅教师签字： _ 评阅教师职称： _ 答辩委员会评语： _ 根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定： 学生 毕业设计（论文 ）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语： _ 答辩委员会主任（签字）： 职称： _ 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 年 月 日 哈工大华德学院毕业设计（论文）任务书 姓 名： 侯越 院 （系）： 汽车工程系 专 业： 车辆工程 班 号： 0793111 任务起至日期： 2010 年 10 月 10 日至 2010 年 12 月 28 日 毕业设计（论文）题目： 盘式制动器制动系设计 立题的目的和意义： 制动系的功用是强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上 ）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密集度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。 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。 任何一套制动装置都由制动器和制动驱动机构两部分组成。 自 2009 年以来，国内乘用车制动器技术应用发生了较大变化。以往配装在中高端车型上技术含量较高的盘式制动器，其产品线开始向中低端车型延伸，经济型车在制动安全技术上得到了全面升级。这充分体现了盘式制动器相比鼓式制动器的有点还是很明显的。另外，盘式制动器可以方便地 与 统配合，避免刹车暴死现象发生。所以前后盘式制动器轿车目前销量前景呈直线上升趋势。 本文将以奥迪 参照完成前通风盘式后盘式轿车制动系的设计 技术要求与主要内容： 设计内容包括汽车制动器的功能与设计要求，结构方案的分析， 制动力的分配， 制动器主要零件的选择及主要参数的选取，制动器各种参数的计算，主要零件的装配尺寸链的分析计算。 方案论证及结构形式的选择，是本设计的一项主要内容，它包括 通风盘式与普通盘式两种应用类型 ，并详细 分析通风盘式制动器相比实心盘式制动器的优点 ；还包括制动管路分析与选择 。 进度安排： 第 8 周 9 周 学生组织资料 第 9 周 提交开题报告 第 13 周 中期自检 第 14 周 系中期检查 完成计算部分 第 1517 周 图纸 第 17 周 结题验收 ，上交毕业设计 同组设计者及分工： 指导教师签字 _ 年 月 日 系（ 教研室 ） 主任意见： 系（教研室） 主任签字 _ 年 月 日 摘 要 汽车制 动 系统直接影 响 着汽车行驶的 安 全性和停车 的 可靠性。随着 高 速 公 路 的迅 速 发展 和 车速 的 提高 以 及车 流 密度 的 日益 正 大 ， 为 了 保证 行 车安 全 、 停车 可 靠，汽车制 动 系的可靠 性 显得日益 重 要。也只有 制 动性能良 好 、制 动 系 工 作可 靠 的汽 车 ，才 能 充分 发 挥其 动 力性 能 。 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 字：盘 式 制动 器 ；制 动 系 统 ；同 步 系 数 of of of in to of in to to as of of in in a of so a of to up to of of of of in of of of of on of 目 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 言 . 1 计 任务 . 3 动 器的 发 展过 程 . 3 第 2 章 制 动 器的 结 构形 式 及选择 . 4 式 制动 器 的结 构 形式 及 选择 . 固 定 钳式 盘 式制 动 器 . 浮 动 钳式 盘 式制 动 器 . 动 盘的 分 类及 选 择 . 6 迪 轿 车盘 式 制动 器 的结 构 与工 作 原理 . 7 第 3 章 制 动 器的 主 要参 数 及其 选 择 . 9 动 力与 制 动力 分 配系 数 . 9 步 附着 系 数 . 15 动 强度 和 附着 系 数利 用 率 . 动 器最 大 制动 力 矩 . 18 用 附着 系 数与 制 动效 率 . 20 动 器因 数 . 式 制动 器 主要 参 数与 摩 擦系 数 的确 定 . 23 第 4 章 制 动 器的 设 计计算 . 25 擦 衬块 的 磨损 特 性计 算 . 25 动 器热 容 量和 温 升的 核 算 . 式 制动 器 制动 力 矩计 算 . 28 第 5 章 制 动 器主 要 部件 的 结构 设 计与 计 算 . 动 盘 . 31 动 钳 . 31 动 块 . 32 块 警报 装 置设 计 . 32 擦 材 料 . 动 器间 隙 . 固 摩擦 片 铆钉 的 剪切 应 力验 算 . 33 第 6 章 制 动 驱动 机 构的 型 式选 择 与设 计 计算 . 35 服 制动 器 的结 构 形式 选 择 . 动 管路 的 多回 路 系统 . 36 结 论 . 38 致 谢 . 39 参 考 文献 . 录 1. 41 附 录 2. 43 第 1 章 绪 论 言 现 在 ， 盘 式 制 动 器 在 汽 车 上 已 经 越 来 越 多 的 被 采 用 ， 特 别 是 在 轿 车 上 被 广泛 使 用。由此引 起 盘式制动 器 市场的增 加 ， 鼓式制动 器 的被代替 。 鉴于 此 本 设 计主 要 是通 过 研究 来 使自 己 增加 知 识 ， 并 尝 试独 立 完成 生 产设 计 的过 程 。 由于 本 人能力有限 ， 设计中错 误 与不妥之 处 在所难免， 恳 请各位导 师 批评 指 正 。 制 动 系的 功 用是 强 制行 驶 中的汽 车 减速 或 停车 、 使下 坡 行驶 的 汽车 车 速 保持 稳 定以及使已 停 驶的汽车 在 原地（包 括 在斜坡上） 驻 留不动的 机 构。 随 着高 速 公路的迅速 发 展和车速 的 提高以及 车 流密集度的 日 益增大， 为 了保 证 行 车 安全 ， 汽车 制 动系 的 工作 可 靠性 显 得日 益 重要 。 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 。 任 何 一套 制 动装 置 都由 制 动器 和 制动 驱 动机 构 两部 分 组成 。 目前广 泛 使用的是摩 擦 式制动器，摩 擦 式制动器就 其 摩擦副的结构 形 式 可分 为 鼓式、盘式 和 带式三种 。 其中盘式 应 用较为广泛 。 盘式制动 器 的摩 擦 力产 生 于同汽车固 定 部位相连 的 部件与一 个 或几个制动 盘 两端之间 。 其中 摩 擦材料 仅 能覆盖制动 盘 工作表面的 一 小部分的盘 式 制动器称为 钳 盘式制 动 器 ； 摩擦 材 料覆 盖 制动 盘 全部 工 作表 面 的盘 式 制动 称 为全 盘 式制 动 器 。 与 鼓 式制 动 器相 比 ，盘 式 制动 器 的优 点 如下 ： 1 热 稳 定性 好 。 2 水 稳 定性 好 。 3 制 动 稳定 性 好 4 制 动 力矩 与 汽车 前 进和 后 退等 行 驶状 态 无关 。 5 在 输 出同 样 大小 的 制动 力 矩条 件 下 ， 盘 式 制动 器 的结 构 尺寸 和 质量 比 鼓 式 的 要小 。 6 盘 式 制动 器 的摩 擦 衬块 比 鼓式 制 动器 的 摩擦 衬 片在 磨 损后 更 易更 换 ， 结 构 也 较简 单 ，维 修 、保 养 容易 。 7 制 动 盘与 摩 擦衬 块 间的 间 隙小 （ ， 因 此缩 短 可油 缸 活 塞 的 操作 时 间， 并 使制 动 驱动 机 构的 力 传动 比 有增 大 的可 能 。 8 制 动 盘的 热 膨胀 不 会像 制 动鼓 热 膨胀 那 样引 起 制动 踏 板行 程 损 失 ， 这 也 使 得 间隙 自 动调 整 装置 的 设计 可 以简 化 。 9 易 于 构成 多 回路 制 动驱 动 系 统 ， 使 系 统有 较 好的 可 靠性 与 安 全 性 ， 以 保 证 汽 车在 任 何车 速 下各 车 轮都 能 均匀 一 致地 平 稳制 动 。 10 能 方 便地 实 现制 动 器磨 损 报警 ， 以便 能 及时 地 更换 摩 擦衬 块 。 盘式制动 器又分为通 风 盘式制动器与 实 心盘式制动 器 。通风盘式制 动 器 由于 为 了通风散热 ， 在制动盘 的 两个工作 面 之间铸造出 通 风孔道使 散 热能 力 更强 ， 不容易产生 热 衰退，多 用 于马力较 大 的汽车。而 实 心盘式制 动 器用 于 马力 相 对较小的车 型 ，散热能 力 相对较差 。 当长时间连 续 踩刹车， 通 风盘 式 可以 迅 速把摩擦产 生 的热散掉 ， 使刹车性 能 不至于因为 温 度升高而 变 差， 从 而保 证 了行车安全 。 但是由于 盘 片重量增 加 ，可能油耗 、 维修成本 等 也相 应 增 加 ，而 实 心盘 则 不能 长 时间 踩 刹车 ， 但是 使 用成 本 、维 修 成本 相 对低 些 。 同时当 汽 车前后同时 采 用盘式制动器 时 汽车的稳定 性 更好，由于成 本 的 原 因 现阶 段 仅在 中 高档 汽 车中 应 用 ， 但 其 在汽 车 中的 普 及已 经 成为 必 然趋 势 。 （一）生产现 状 制动 器 据 相 关 数 据统 计 ，目 前 我 国 乘用 车 中刹 车 制 动 器用 鼓 式制 动 器 约 占 20% 左右 ， 并且鼓式制 动 器目前已 经 退出前轮 制 动。目前鼓 式 制动器只 有 在商 用 车 上 还占 有 绝大 的 比例 ， 采用 的 是气 压 鼓式 制 动系 统 。 制动 器 2000 年 以 来 ， 我 国 盘式 制 动器 市 场需 求 增 长 速度 发 展非 常 快 。 从 中 国 汽 车 工 业协 会 统 计 的 情况 来 看 ， 2000 年 我 国盘 式 制动 器 的产 量 只 有 套 ， 到 2004 年 迅 速增 长 到 套 ，增 长 7 倍 多 ，年 平 均增 长 率高 达 2007 年增 长 至 1000 万套 左 右。过 去 5 年里 ， 我国盘 式 制动器 应 用的增 长 非 常 迅 速 。 （二）进出口情 况 2000 年 以 来 ， 我 国 汽车 制 动器 产 品进 出 口 规 模增 长 迅 速 。 2005 年 与 2000 年 相 比， 出 口金 额 从 26700 万 美 元增 长 到 美 元， 增 长 了 3 倍 。 计 任 务 设计内 容 包括汽车制 动 器的功能与设 计 要求，结构 方 案的分析，制 动 力 的 分 配 ， 制 动 器主 要 零件 的 选择 及 主要 参 数 的 选取 ， 制 动 器各 种 参数 的 计 算 ， 主 要 零件 的 装配 尺 寸链 的 分析 计 算 。 动 器的 发 展过 程 自 2009 年 以 来 ， 国 内 乘用 车 制动 器 技术 应 用 发 生了 较 大变 化 。 以 往 配 装 在 中 高端 车 型上 技 术 吧 制 动 安全 技 术上 得 到了 全 面升级 。 这 充 分体 现 了盘 式 制动 器 相比鼓式制 动 器的有点 还 是很明显 的 。另外，盘 式 制动器可 以 方便 地 与 统 配 合 ， 避 免 刹车 暴 死现 象 发生 。 所 以 前后 盘 式制 动 器轿 车 目 前 销 量 前 景呈 直 线上 升 趋势 。 本 章 小 结 盘式制 动 器相比较鼓 式 制动器有 着明 显 的优点，但 是 由于成本的原 因 使 得盘 式 制动器只局 限 在高中档 轿 车中使用 ， 所以盘式制 动 器的发展 前 景是 非 常好 的 而且现在有 着 完善的制 作 工艺未来 盘 式制动器取 代 鼓式制动 器 成为 必 然 的 趋势 。 第 2 章 制 动 器的 结 构形 式 及选 择 式 制动 器 的结 构 形式 及 选 择 按 摩 擦副 中 的固 定 摩擦 元 件的 结 构来 分 ， 盘 式 制动 器 分为 钳 盘式 和 全 盘 是 制 动器 两 大类 。 钳 盘 式制 动 器摩 擦 元件 是 两块 带 有摩 擦 衬块 的 制动 块 ， 后 者 装在 以 螺 栓 固 定 于 转 向节 或 桥壳 上 的 制 动钳 体 内， 如 图 2 示 。 两 块制 动 块之 间 装 有 作为 旋 转元件的制 动 盘， 制动 盘 式以螺栓 固 定在轮毂上 。 制动块的 摩 擦衬 块 与 制 动盘 的 接触 面 积很 小 ，在 盘 上所 占 的中 心 角一 般 仅约 为 30 50 ， 故 这 种 盘式 制 动器 又 称为 点 盘式 制 动器 。 其 结 构较 简 单 ， 质 量 小 ， 散 热 性较 好 ， 且借 助 于制动盘的 离 心力作用 易 将泥水、 污 物等甩掉， 维 修方便。 但 因摩 擦 衬块 的 面积较小， 制 动时其单 位 压力很高 ， 摩擦面的温 度 较高，因 此 ，对 摩 擦 材 料的 要 求也 较 高 。 图 2固定 钳 盘式制动 器 1 缘 ;2 ;3 簧 ;4 ;5 6 承 销 ;78 ;9 片 ;10 全盘式 制 动器的固定 摩 擦元件和旋转 元 件居委圆盘 形 ，制动时各盘 摩 擦 表面 全 部接触。器 工 作原理犹 如 离合器， 故 亦称为离合 器 式制动器 。 用的 较 多的 是 多片全盘式 制 动器，以 便 获得较大 的 制动力。但 这 种制动器 的 散热 性 能 较 差， 为 此， 多 采用 油 冷式 ， 结构 复 杂 。 按 制 动钳 的 结构 形 式， 钳 盘式 制动器 又 分为 固 定钳 式 和浮 动 钳式 两 种 。 定钳式盘式制动 器 固 定 钳式 盘 式 制 动器 如 图 2 示 ， 其 制 动钳 体 固 定 在转 向 节 （或 桥 壳 ） 上， 在 制动前提上 有 两个液压 油 缸，其中 各 装有一个活 塞 。当压力 有 也进 入 两个 油 缸活塞外腔 时 ，推动两 个 活塞向内 将 位于制动盘 两 侧的制动 块 总成 压 紧到 制 动盘上，从 而 将车轮制 动 。当放松 制 动踏板使油 液 压力减小 时 ，回 位 弹簧 则 将两制动块 总 成及活塞 推 离制动盘 。 这种结构型 式 又称为对 置 活塞 式 或 浮 动活 塞 式固 定 钳式 盘 式制 动 器 。 动钳式盘式制动 器 浮 动 钳式 盘 式 制 动器 的 制动 钳 体是 浮 动的 。 其 浮 动方 式 有 两 种 ， 如 图 2 a） 所 示 ， 一 种 是制 动 钳 体 可作 平 行滑 动 ， 另 一 种的 制 动 钳 体可 绕 一支 承 销 摆动 。 故有滑动钳 式 盘式制动 器 和摆动钳 式 盘式制动器 之 分。但它 们 的制 动 油缸 都 是单侧的， 且 与油缸同 侧 的制动块 总 成为活动的 ， 而另一侧 的 制动 块 总成 则 固定在钳体 上 。制动时 在 油液压力 作 用下，活塞 推 动该侧活 动 的制 动 块总 成 压向制动盘 的 另一侧， 直 到两侧的 制 动块总成的 受 力均等为 止 。对 摆 动钳 式 盘式制动器 来 说，钳体 不 是滑动而 是 在与制动盘 垂 直的平面 内 摆动 。 这 就 要 求 制动 摩 擦衬 块 为 楔 形的 ， 摩擦 表 面 对 其背 面 的倾 斜 角 为 6 左 右 ， 如 图 2b） 所 示 。 在 使 用 过 程 中 ， 摩 擦衬 块 最 贱 磨 损 到 各 处 残 存厚 度 均 匀 （ 一 般约 为 1后 即应 更 换 。 图 2浮动 钳 式盘式制动 器 工作原理 图 （ a） 滑动 钳 式盘式制动 器 （ b）摆 动 钳式盘式制 动 器 1 ； 2 体； 3 总成； 4 警报装置 的 制动 块 总成： 5 6 支 架 ； 7 综合 以 上各项，参 照 所选定的车 型 ，确定本设 计 中采用滑动 钳 式盘式制 动 器 的 结构 形 式 。 动 盘的 分 类及 选 择 制 动 盘分 为 实心 盘 式和 通 风盘 式 。 实心盘 式 制动器的制 动 盘尺寸较小， 而 且盘上没有 通 风孔，长时间 刹 车 容易 产 生热衰减， 而 且过水后 容 易产生短 暂 的刹车不灵 现 象。相对 来 说造 价 更 便 宜， 但 刹车 能 力比 鼓 式刹 车 强很 多 。 通风盘 式 制动器的制 动 盘尺寸较大， 且 盘上有规则 布 置的通风孔， 长 距 离 刹 车热 衰 减较 少 ，刹 车 灵敏 ， 但造 价 较贵 ， 工艺 较 复 杂 本 设 计中 采 用的 是 前通 风 盘后 实 心盘 式 制动 器 的设 计 。 迪 轿 车盘 式 制动 器 的结 构 与工 作 原 理 奥 迪 轿车盘 式 制动器采用单杠浮 动 钳式结构，制动 器 由制动盘 、 制 动 钳、 导 向销 、 制动 块 液压 缸 组成 。 图 2某轿 车 钳式盘式制 动 器的结构 图 当汽车 制 动时在油液 压 力作用下，活 塞 推动该侧活 动 的制动块总成 压 靠 到制 动 盘，而反作 用 力则推动 钳 体连同固 定 在其上的制 动 块总成压 向 制动 盘 的 另 一侧 直 到两 侧 的制 动 块总 成 的压 力 平均 为 止完 成 抱死 。 本 章 小 结 现阶段 的 盘式制动 器 中 有钳盘式和全 盘 式。一般轿 车 普遍使用钳盘 式 制 动 器 ，而 全 盘式 制 动器 只 有在 货 车或 特 种车 中 使用 。 钳盘式 制 动器分为固 定 式和浮动式， 浮 动式又包括 滑 动钳式和摆动 钳 式 两种 。 有的盘式制 动 器上有通 风 孔被称作 通 风盘式制动 器 ，没有通 风 孔的 成 为 实 心盘 式 制动 器 。 根 据 本设 计 中所 选 定的 车 型 ， 设 计 中采 用 前通 风 盘式 后 实心 盘 式制 动 器 ， 且 均 采用 滑 动钳 式 。 第 3 章 制 动 器的 主 要参 数 及其 选 择 奥 迪 轿 车设 计 参 数 空车 质量 ： 1740 载 质量 ：2265 距 ： 3074 心距前 轴 距离 ： 1500 心距后 轴 距离 ： 1574 心高度 ： 386 轮 有效 半径： 340 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 阻力距和汽 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 FB 0 （ 3 式 中 ： T f 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 ， 地 面 作用 于 车轮 上 的制 动 力 ， 即 地 面与 轮 胎之 间 的摩 擦 力 ， 其 方 向 与 汽车 行 驶方 向 相反 ， N; 车 轮 有效 半 径， m。 T f F f 3 F f 与 地 面 制 动 力 方 向 相 反 ， 当 车 轮 角 速 度 0 时 ， 大 小 亦 相 等 ， 且 F f 仅 由 制动 器 参数 所 决定 。 即 F f 取 决 于制 动 器的 结 构形 式 、结 构 尺寸 、 摩 擦副 的 摩擦系数及 车 轮有效半 径 等，并与 制 动踏板力即 制 动系的液 压 与气 压 2 成 正 比 。 当 加 大踏 板 力以 加 大 T f 时 ， F f 和 随 之增大 。 但 地 面制 动 力 附 着 条件 的 限制 ， 其值 不 可能 大 于附 着 力 F ， 即 F Z （ 3 或 FB F Z（ 3 式 中 ： 车 轮 与地 面 间的 附 着系 数 ； Z 地 面 与车 轮 的法 向 反力 。 图 3动 力 F f 、地 面 制动 力 图 3制动 时 的汽车受力 图 踏板 力 关 系 图 3 示 为 汽 车 在 水 平 路 面 上制 动 时 的 受 力 情 况 。 图 中忽 略 了 空 气 阻 力、 旋 转质量减速 时 汽车的惯 性 力偶矩以 及 汽车的滚动 阻 力偶距。 另 外， 在 以下 的 分析中还忽 略 了制动时 车 轮边滚边 滑 动的情况， 且 附着系数 只 取一 个 定 值 。 根据图 给 出的汽车制 动 时的整车受力 情 况，并对后 轴 车轮 的接地点取 力 矩 ， 的平 衡 式 为 Z L m du h 1 dt g 对 前 轴车 轮 的接 地 点取 力 矩， 得 平衡 式 为 2L m hg 中 ： 汽 车 制动 时 水平 地 面对 前 轴车 轮 的法 向 反力 ， N； Z 2 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 ， 汽 车 质心 离 前轴 距 离， 汽 车 质心 离 后轴 距 离 ， 汽 车 质心 高 度 ， G 汽 车 所受 重 力， N； m 汽 车 质量， 汽 车 制动 减 速度 ， m/s 2 。 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 式 中 g 为 重 力 加 速 度 （ m/s 2 ） ， 则 可 求 得 汽车 制 动时 水 平 地 面对 前 、 后 轴 车轮 的 法向 反 力 Z 2 分 别 为 G (L g )Z G (L （ 3 2 L 1 g 令 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 向 反 力 Z 2 又 可 表达 为 G ( L （ 3 Z G (L 2 L 1g 若在 附 着系数 为 的路 面 上制动 ， 前、后 轮 均抱死 （ 同时抱死 或 先后 抱 死均 可 ） ，此 时 汽车总 的 地面制动 力 ) 等于 汽 车前、 后 轴车轮 的 总 的 附着 力 F ( F F ) ,亦 等 于作 用 于质 心 的制 动 惯性 力 m 如 图 ） ， 即 1 2 F或 G m du dt g 入 式（ 3， 则 得水 平 地面 作 用域 前 、 后 轴车 轮 的法 向 反作 用 力的 另 一 种 形 式 ： G ( L （ 3 Z G (L h )汽 车 总的 地 面制 动 力 为 2 L 1 g F F F G 3 B 2 g 中 ： q 制 动 强度 ， 亦称 比 减速 度 或比 制 动力 ： 前 后 轴车 轮 的地 面 制动 力 。 由 式 （ 3式（ 3及 式（ 3可 求出 前 、后 轴 车轮 的 附着 力 为 F1 (G FB L G (L L 2 （ 3 F (G F ) (L 2 L B L L 2 g 当汽车 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 拖滑 。 在 上 述 3 种 情 况中 ， 显然 是 第（ 3） 种 情况 的 附着 条 件利 用 得最 好 。 由 式（ 3， 式 （ 3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 F f 1 F f 2 G （ 3 F f 1 / F f 2 ( /(式 中 ; F f 1 前 轴 车轮 的 制动 器 制动 力 ， F f 1 F f 2 后 轴 车轮 的 制动 器 制动 力 ， F f 2 Z 2 ； 前 轴 车轮 的 地面 制 动力 ； 后 轴 车轮 的 地面 制 动力 ； Z 2 地 面 对前 、 后轴 车 轮的 法 向反 力 ； G 汽 车 重力 ； 汽 车 质心 离 前、 后 轴的 距 离 ； 汽 车 质心 高 度 。 由 式 （ 3中 消 去 得 2 2 G h 1 1 G 4 F f 2 F f 2F f 1 （ 3 2 g 式 中 ： L 汽 车 的轴 距 。 将 上 式绘 成 以 F f 1 , F f 2 为 坐 标的 曲 线 ， 即 为 理想 的前 、 后 轮 制动 器 制动 力 分配曲线，简 称 I 曲线，如 图 3示。如果汽车前、后 轮 制动 力 F f 1 , F f 2 能 按 I 曲 线 的规律 分 配， 则 可保证 汽 车在 任 一附着 系 数 的 路 面上制 动 时， 均 可使 前 、后车轮同 时 抱死。然 而 ，目前大 多 数两轴汽车 尤 其是货车 的 前、 后 制 动 器制 动 力之 比 值为 一 定值 ， 并 以 前制 动 器制 动 力制 动 力 F f 1 与 汽 车的 制 动 器 制 动 力 F f 之 比 来表 明 分配 的 比例 ， 称为 汽 车制 动 器制 动 力分 配 系 数 ， 即 F f 1 F f F f 1 F f 1 F f 2 （ 3 图 3某载 货 汽车 的 I 曲线 与 曲 线 综 上 所述 求 得 ， 制 动 时地 面 对前 、 后轴车 轮的 法 向反 力 ： Z 1740 (1574 1 3074 Z 1740 (1500 2 3074 汽 车 总的 地 面制 动 力 ： 1740 前 、 后轴 的 附着 力 ： F (G F ) (l 1740 (1574 386) 7161N 1 L B L L 2 G (l 1740 (1500 386) 2 L 1 强度 ： 3074 du q dt g 车 重力 ： G 1740 17052 N 前 、 后轴 车 轮制 动 器制 动 力 ： F f 1 F f 2 前 、 后轴 单 侧制 动 块对 制 动盘 的 压紧 力 计算 ： 4 01 4 动 力分 配 系数 ： 步 附着 系 数 由 式 （ 3可 得 F f 1 f F f 2 F f 1 1 （ 3 式 （ 3 图 3为一 条 通过坐标原 点 且斜率 为 (1 ) / 的直线 ， 它是具有制动 器 制动力分配系数 为 的汽车的实际 前 、后制动器的制动力 分 配 线 ， 简 称 线 。 图 中 线 与 I 曲 线 交 于 B 点 ,可 求 出 B 点 处 的附 着 系 数 0 ， 则 称 线 与 I 线 交 点处 的 附着 系数 0 为 同 步附 着 系数 。 轮 胎 与地 面 的附 着 系数 取 得 ： 0 着 系数 利 用率 ： q （ 3 G 式 中 ： 汽 车 总的 地 面制 动 力 G 汽 车 所受 重 力 q 制 动 强 度 得 出 ： q 1 当 0 时 ， q 0 ， 1 ， 利 用率 最 高 。 动 强度 和 附着 系 数利 用 率 前 面 的 式 （ 3， （ 3已 分 别给 出 了 制 动强 度 q 和 附 着系 数 利 用 率 的 定 义 式， 下 面再 讨 论一 下 当 0 ， 0 和 0 时 的 q 和 。 根 据 所选 定 的同 步 附着 系 数 0 ， 可 由式（ 3和 式（ 3求 得 0 h g L 0 L （ 3 （ 3 式 中 ： L 汽 车 轴距 ， L L 2 进 而 求 得 F F G (L h )q （ 3 L 2 0 F (1 ) ) G (L h )q （ 3 B 2 B L 1 0 0 时 ， 可 能 得到 的 最大 总 之动 力 取决 于 前轮 刚 刚首 选 抱死 的 条 件 ， 即 F1 。 由 式（ 3， 式 （ 3， 式 （ 3和 式（ 3得 (0 ) 3 L q 2 (0 ) 3 2 (0 ) 3 当 0 时 ， 可 能 得到 的 最大 总 制动 力 取决 于 后轮 刚 刚首 选 抱死 的 条 件 ， 即 F2 。 由 式 （ 3， 式 （ 3， 式 （ 3和 式 （ 3得 (0 ) 3 L q 1 ( 0 ) 3 1 (0 )3对 于 值 恒 定的 汽 车 ， 为 使 其在 常 遇附 着 系数 范 围 内 不 致 过 低 ， 其 0 值 总 是 选得小 于 可能遇 到 的最大 附 着系数 。 因此在 0 的 良 好路面 上 紧急 制 动 时 ，总 是 后轮 先 抱 死 动 器最 大 制动 力 矩 为保证 汽 车有良好的 制 动效能和稳定 性 ，应合理地 确 定前、后轮制 动 器 的 制 动力 矩 。 最大制 动 力式在汽车 附 着质量被完全 利 用得条件下 获 得的，这是制 动 力 与 地 面作 用 于 车 轮的 法 向反 力 Z 2 成 正 比 。 由 式 （ 3可 知 ， 双 轴 汽车前 、 后 车 轮附 着 力同 时 被充 分 利用 或 前、 后 轮同 时 抱死 的 制动 力 之比 为 F f 1 F f 2 2 0 0 中 ： 汽 车 质心 离 前、 后 轴的 距 离 ； 0 同 步 附着 系 数 ； 汽 车 质心 高 度 。 通 常 ，上 式 的比 值 ：轿 车 约 为 设 计中 制 动力 之 比 为 制 动 器所 能 产生 的 制动 力 矩， 受 车轮 的 计算 力 矩所 制约， 即 T f 1 F f 1 f 2 F f 2 中 ： F f 1 前 轴 制动 器 的制 动 力 ， F f 1 F f 2 后 轴 制动 器 的制 动 力 ， F f 2 Z 2 作 用 于前 轴 车轮 上 的地 面 法向 反 力 ； Z 2 作 用 于后 轴 车轮 上 的地 面 法向 反 力 ； 车 轮 有效 半 径 。 对 于 常遇 的 道路 条 件较差 、 车 速 较低 因 而选 取 了较 小 的同 步 附着 系数 0 值 的 汽车 ， 为了保 证 在 0 的 良 好路 面 上 （ 能 够制 动 到后轴 车 轮 和前轴车轮 先 后抱死滑移（此时制 动 强 度 q ） ，前、后轴 的 车轮制动器 所 能 产 生的 最 大制 动 力矩 为 T f 1 Z1G ( （ 3 1 （ 3 f 2 T f 1 选取 较 大 0 值 的 各类 汽 车， 则 应从 保 证汽 车 制动 时 的稳 定 性出发 ， 来 确 定各 轴 的最 大 制动 力 矩。 当 0 时 ，相 应 的极 限 制动 强 度 q ，故 所 需 的 后轴 和 前轴 的 最大 制 动力 矩 为 T G f 2 ( （ 3 T f 1 1 T f 2 3 式 中 ： 该 车 所?摘要汽车制动系统直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。随着高速 公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益正大，为了保证行车安全、停车可靠，汽车制动系的可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动 系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。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 了 ， 速 散热，提 高制动效 。 制动器 的 ， 制动效能、制动效能稳定 性、制动间 调整简便性、制动器的 和 量及 。在 及系的动器效能 的动力的 “，以及制动器要 的制动器行 “。 盘式制动器制动系统系?” of of of in to of in to as of of in in a of so a of to up to of of of of in of of of of on of ? 摘要. . . . . . 动器的发展 . 3 制动器的 构 式及 . 盘式制动器的 构 式及 . 式盘式制动器. 式盘式制动器. 制动盘的分 及 . 车盘式制动器的 构工作 . 7 制动器的要 及其 . 制动力制动力分 系. 着系. 动 度和 着系 . 制动器. 着系制动效 . 动器 . 盘式制动器要 系的 定. 23 制动器的 “. 的 特性 “. 动器热容量和温 的“. 盘式制动器制动力 “. 28 制 动 器 要 的 构 “. 制动盘. 动 . 动 . 32? . . 制动器间 . 的 切应力验“. 33 6 制动驱动机构的 式 “. 伺服制动器的 构 式 . 制动管路的 回路系统. 36. 38致谢. 39文献. 41 . 43? 现在，盘式制动器在汽车上已经越来越 的被采，特别是在 车上被 广泛使。 此起盘式制动器市场的增 ，鼓式制动器的被代替。鉴于此 要是 研究来使自己增 知识，并尝试独立完成生 的 。于 人能力有限， 错误不妥之处在所难免，恳请各位导师批评指 正。制动系的功是 制行驶的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在 地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密集度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。制动系至少应有两套独立的制动 ，即行车制动 和驻车制动 。何 套制动 都 制动器和制动驱动机构两 分组成。 前广泛使的是式制动器，式制动器就其副的 构 式可分为鼓式、盘式和带式三种。其盘式应较为广泛。盘式制动器的力 生于汽车 定 位相连的 个或几个制动盘两端之间。其仅能覆盖制动盘工作表面的 分的盘式制动器称为 盘式制动器覆盖制动盘全 工作表面的盘式制动称为全盘式制动器。鼓式制动器相比，盘式制动器的优点如下 热稳定性好。水稳定性好。 制动稳定性好制动力汽车前和驶状态无。在输出样大 的制动力条下，盘式制动器的 构 和 量比鼓式的要 。6 盘式制动器的 比鼓式制动器的 在 构也较简单，维修、保养容易。7 制动盘 间的间 （ 此缩短可油缸活 塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。8 制动盘的热 不 制动鼓热 样起制动 行 ，这也?动调整 的 可以简 。易于构成 回路制动驱动系统，使系统有较好的可靠性安全性，以保证汽车在 何车速下各车 都能 致地 稳制动。 能方便地 现制动器 ，以便能及时地更换 。 盘式制动器又分为 盘式制动器 盘式制动器。 盘式制动器于为了 散热，在制动盘的两个工作面之间 造出 使散热能力更 ，不容易 生热 退， 于 力较大的汽车。而 盘式制动器于力相 较 的车 ，散热能力相 较 。 时间连 车， 盘式可以迅速 生的热散 ，使 车性能不至于 为温度 高而 ， 而保证了行车安全。 是 于盘 重量增 ，可能油 、维修成 也相应增 ，而 盘 不能 时间 车， 是使成 、维修成 相 些。时 汽车前采盘式制动器时汽车的稳定性更好， 于成 的现仅在高汽车应， 其在汽车的及已经成为（ ）生 相“统 ，前车 车制动器鼓式制动器0%，并且鼓式制动器前已经退出前 制动。前鼓式制动器只有在车上还的比，采的是 鼓式制动系统。以来，盘式制动器市场增 速度发展”快。 汽 车工 统 的 况来，2000 盘式制动器的 量只有 ， 2004 迅速增 ，增 7 ， 增 高 2007 增 至 1000 套 。 5 ，盘式制动器应的增 ” 迅速。（）出 况2000 以来，汽车制动器 出增 迅速。2005 2000相比，出 26700 增 ，增 了 3 。? 内容包括汽车制动器的功能 要， 构方 的分，制动力 的分 ，制动器要的 及要 的动器各种 的 “，要的 的分 “。动器的发展 自 2009 以来，内车制动器 应发生了较大 。以 在高端车 上 制动安全 上得了全面 。这充分 现了盘式 制动器相比鼓式制动器的有点还是 显的。 ，盘式制动器可以方便地 统 ， 免 车 现 发生。所以前前 量前 直上 盘式制动器相比较鼓式制动器有着 显的优点， 是 于成 的 使得盘式制动器只 限在高 车使，所以盘式制动器的发展前 是”好的而且现在有着完的制作工 来盘式制动器? 制动器的 构 式及 式制动器的 构 式及 副的 定的 构来分，盘式制动器分为 盘式和全盘是制动器两大 。盘式制动器是两 带有 的制动 ，在以 定于 或 上的制动 内，如 2 。两 制动 之间 有 作为的制动盘，制动盘式以 定在 上。制动 的 制动盘的接 面 ，在盘上所 仅0 50 ， 这种盘式制动器又称为点盘式制动器。其 构较简单， 量 ，散热性较好，且于制动盘的 力作易 泥水、 ，维修方便。 的面 较 ，制动时其单位力 高，面的温度较高， 此， 的要也较高。2定 盘式制动器1- 凸缘;2- 辐;5- 67810盘式制动器的 定和居委圆盘 ，制动时各盘? 。器工作 犹如 器，亦称为 器式制动器。的较的是 全盘式制动器，以便获得较大的制动力。 这种制动器的散热性能较 ，为此， 采油冷式， 构复杂。 制动 的 构 式， 盘式制动器又分为 定 式和 动 式两种。 式盘式制动器定 式盘式制动器如 2 ，其制动 定在 （或 ）上，在制动前提上有两个液油缸，其各 有 个活塞。 力有也入 两个油缸活塞 腔时，推动两个活塞内 位于制动盘两侧的制动 总成 制动盘上， 而 车 制动。 放松制动 使油液力减 时，回位 弹簧 两制动 总成及活塞推制动盘。这种 构 式又称为 活塞式 或 动活塞式 定 式盘式制动器。 式盘式制动器动 式盘式制动器的制动 是 动的。其 动方式有两种，如 2-2（a）所 ， 种是制动 可作 行滑动， 种的制动 可绕 支承 摆动。有滑动 式盘式制动器和摆动 式盘式制动器之分。 它们的制动油缸都是单侧的，且油缸侧的制动 总成为活动的，而 侧的制动 总成 定在 上。制动时在油液力作下，活塞推动该侧活动的制动总成制动盘的 侧，直两侧的制动 总成的受力 为止。 摆动 式盘式制动器来说， 不是滑动而是在制动盘垂直的 面内摆动。这就要制动 为楔 的，表面 其背面的倾斜为 6 ，如 2-2（b）所 。在使 ， 各处残存厚度 （ mm）?动 式盘式制动器工作 （a） 滑动 式盘式制动器（b）摆动 式盘式制动器13成4 的制动 总成5架 7上各项， 照所定的车 ， 定 采滑动 式盘式制动器的 构 式。动盘的分 及 制动盘分为 盘式和 盘式。 盘式制动器的制动盘 较 ，而且盘上没有 ， 时间 车容易 生热 减，而且 水短暂的 车不灵现 。相 来说造价更便宜， 车能力比鼓式 车 。盘式制动器的制动盘 较大，且盘上有 布的 ， 距 车热 减较少， 车灵敏， 造价较贵，工 较复杂?的是前 盘盘式制动器的 。 车盘式制动器的 构工作 车盘式制动器采单杠 动 式 构，制动器 制动盘、制动 、导 、制动 液缸组成。2某 车 式盘式制动器的 构 汽车制动时在油液力作下，活塞推动该侧活动的制动 总成靠制动盘，而反作力 推动 连 定在其上的制动 总成制动盘?侧直两侧的制动 总成的力 为止完成抱 。现的盘式制动器有 盘式和全盘式。 车遍使 盘式制动器，而全盘式制动器只有在货车或特种车使。盘式制动器分为 定式和 动式， 动式又包括滑动 式和摆动 式两种。有的盘式制动器上有 被称作 盘式制动器，没有 的成为 盘式制动器。根“ 所定的车 ， 采前 盘式盘式制动器，且 采滑动 式。? 制动器的要 及其 车 空车 量1740载 量2265距3074距前轴距1500距1574高度386 有效半径动力制动力分 系汽车制动时，若忽略路面 车 的滚动阻力距和汽车回 量的惯性力， 速度0 的车 ，其力 衡方 为 FB 0 （3T f 制动器 车 作的制动力，即制动器的力，其方车 方相反，B 地面作于车 上的制动力，即地面 胎之间的力，其方汽车行驶方相反，N;车 有效半径，m。T fF f f 地面制动力 方相反， 车 速度0 时，大 亦相 ，且 F f 仅 制动器 所决定。即 F f 式、 构 、 副的系及车 有效半径 ，并制动 力即制动系的液2? 大 力以 大T f 时，F f 和 之增大。 地面制动力 着条的限制，其值不可能大于 着力 F ，即 F Z （3FB F Z （3车 地面间的 着系Z 地面车 的法反力。3动力 F f 、地面制动力 3制动时的汽车受力 力 系3 为汽车在水 路面上制动时的受力 况。 忽略了空 阻力、 量减速时汽车的惯性力偶以及汽车的滚动阻力偶距。 ，在以下的分还忽略了制动时车 边滚边滑动的 况，且 着系只定值。 根“ 给出的汽车制动时的整车受力 况，并 接地点的 衡式为Z L m du h1 dt 接地点得 衡式为?L m 汽车制动时水 地面 前轴车 的法反力，NZ 2 汽车制动时水 地面 法反力，NL 汽车轴距，1 汽车 前轴距，2 汽车 mm汽车 高度， 汽车所受重力，Nm 汽车 量，kg汽车制动减速度，m/s 2 。述汽车制动时的整车受力分， 汽车制动时的轴荷移及G 式 g 为重力 速度（m/s 2 ）， 可得汽车制动时水 地面 前、法反力 Z 2 分别为 (L g )Z G (L （3 L 1 g 令 q 称为制动 度， 汽车制动时水 地面 汽车前、1 ， Z 2 又可表为? ( L （3 G (L 2 L 1 g 若在 着系为的路面上制动，前、抱 （时抱 或先此时汽车总的地面制动力 ) 于汽车前、 总的 着力 F ( F F ) ,亦 于作于 的制动惯性力 m 如），即 1 2 F或 G m du g 得水 地面作域前、法反作力的 种 式G ( L （3 G (L h )汽车总的地面制动力为2 L 1 g F F F G 2 g q 制动 度，亦称比减速度或比制动力 前地面制动力。式（3式（3式（3出前、 着力为? (L L 2 （3 (G ) (L 2 L B g 汽车的制动力足够时，根“汽车前、以及前、 路 着系和坡度 况 ，制动 可能出现的况有 3 种，即（1） 前 先抱 拖滑，抱 拖滑（2） 抱 拖滑，抱 拖滑（3） 前、时抱 拖滑。在上述 3 种 况，显是（3）种 况的 着条得（3式（3得在 何 着系的路面上，前、时抱 即前、着力时被充分的条为F f 1 F f 2 G （3 f 1 / F f 2 ( /(式; F f 1 前轴车 的制动器制动力， F f 1 F f 2 制动器制动力， F f 2 Z 2 前轴车 的地面制动力 地面制动力 Z 2 地面 前、法反力G 汽车重力 汽车 前、汽车 高度。式（3消得12 ?G h? 2? G 4 F f 2 F f 2F f 1 （3 g 式 L 汽车的轴距。上式绘成以 F f 1 , F f 2 为坐标的曲，即为 想的前、动器制动力 分 曲，简称 I 曲，如 3 。如果汽车前、动力 F f 1 ,F f 2 能 I 曲的律分 ， 可保证汽车在 着系的路面上制动时， 可使前、时抱 。而，前大 两轴汽车尤其是货车的前、值，并以前制动器制动力制动力 F f 1 汽车的制动器制动力 F f 之比来表 分 的比，称为汽车制动器制动力分 系 ，即F f 1 F f F f 1F f 1 F 某载货汽车的 I 曲 曲上所述得， 制动时地面 前、法反力Z 1740 (1574 1 3074? 1740 (1500 2 3074汽车总的地面制动力 1740 前、力F (G ) (l 1740 (1574 386) 7161N1 L B G (l 1740 (1500 386) 2 L 13074du q dt g 1740 17052 N前、动器制动力F f 1 F f 2 前、制动盘的力 “ 4 4 着系式（3得?f 1 f?f 2F f 1 1 （3（3 3为 条 坐标 点且斜 为 (1 ) / 的直，它是具有制动器制动力分 系为 的汽车的 际前、，简称 。 I 曲交于 B 点,可出 B 点处的 着系 0，称 I 交点处的 着系0 为 着系。胎地面的 着系0 q （3 式 汽车总的地面制动力G 汽车所受重力q 制动 度 得出 q 1 0 时， q 0 ， 1 ， 动 度和 着系 前面的式（3（3分别给出了制动 度 q 和 着系 的 定义式，下面再讨 下 0 ，0 和0 时的 q 和。根“所定的 着系0 ，可 式（3式（3得? 0 h g 0 L（33 L 汽车轴距， L L 2而得F F G (L h )q （31 B L 2 0 F (1 ) ) G (L h )q （3 2 B L 1 0 g 0 时，可能得的刚首抱 的条，即 F1 。 式（3式（3式（3式（3 (0 ) q 2 (0 ) (0 )0 时，可能得的刚首抱 的条，即 F2 。 式（3式（3式（3式（3 (0 ) q 1 ( 0 )? (0 ) 值恒定的汽车，为使其在遇 着
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