轻型商用车轻型车制动系统设计液压双回路前盘后鼓式制动器（全套含CAD图纸）
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毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 系部 汽车工程 专业、班级 车辆工程 指导教师姓名 职称 教授 从事 专业 汽车运用 是否 外聘 是 否 题目名称 轻型商用车制动系统设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 （ 1） 调研，资料收集，完成开题报告 ； （ 2） 搜集制动系统的相关国家标准，分 析制动系统设计的过程 ； （ 3） 确 定了制动系统工作方案的设计，并且通过相关的 分析 和计算 完成了制动器结构的基本参数的确定 。 （ 4）部分制动器装配图绘制 鼓式制动器 图、 盘式制动器的及与制动系统相关的制动主缸、制动真空助力器、感载比例阀的选择。 存在问题及努力方向 在绘制鼓式制动器 过程中制动器尺寸的选取不协调，因此应该调整相应的制动器零部件尺寸使制动器尺寸既能满足装配的要求又能满足制动强度的要求。 学生签字： 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 轻型商用车 轻型车制动系统设计 一、设计（论文）目的、意义 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。 通过本题目的设计，本人可综合运用汽车构造、汽车理论、汽车设计、专用车辆设计、液压传动等课程的知识，达到综合训练的效果。由于本题目模拟工程一线实际情况，自己通过毕业设计可与工程实践直接接触，可达到面向工程一线的应用型本科要求，并可为自己 就业提供帮助。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 以现有资料为基础，结合实际情况设计计算制动器的结构参数及对其进行校核计算。对各种结构件进行分析计算。另外，对现有结构进行改进、完善，争取达到设计的合理化、最优化。 三、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 （一）计算说明部分 1、 制动系统方案的选择 2、制动力矩的计算； 3、 鼓式制动器计算及校核； 4、制动主缸和轮缸的设计计算； 5、 制动操纵机构的计算； （ 二）图纸部 分 1、 鼓式 制动器装配图（ 张）； 2、管路布置零件图（ 张）； 3、制动鼓 （ 张）； 4、制动蹄（ 张）； 5、制动轮缸（ 张）； 6、盘式制动器装配图 （ 张） ； 四、 进度安排 1、调研 第一周 （ 3 月 2 号 3 月 8 号） 2、开题报告、文献综述 第二周 （ 3 月 9 号 3 月 15 号） 3、 制动方案确定 第三周 （ 3 月 16 号 3 月 22 号） 4、制动器设计计算 第四周 至 第五周 （ 3 月 23 号 4 月 5 号 ） 5、 制动主缸、轮缸的设计计算 第六周 至 第七周 （ 4 月 6 号 4 月 12 号） 6、制动管路布置 第八周 （ 4 月 13 号 3 月 19 号） 7、 中期检查答辩 第九周 （ 4 月 20 号 4 月 26 号） 8、完成装配图 第十周 至 第十一周 （ 4 月 27 号 5 月 10 号） 9、 完成零件图 第十二周 至 第十三周 （ 5 月 11 号 5 月 24 号） 10、完成设计说明书 第十四周 （ 5 月 25 号 5 月 31 号） 11、 审查图纸、计算及设计说明书 第十五周 （ 6 月 1 号 6 月 7 号） 12、修改图纸、计算及设计说明书 第十六周 （ 6 月 8 号 6 月 14 号） 13、毕业答辩 第十七周 （ 6 月 15 号 6 月 21 号） 五、 参考文献 1 方泳龙 北京： 国防工业出版社， 2005： 1 20. 2 刘惟信 京 ：清华大学出版社， 2004： 20 50. 3 王望予 北京 ：机械工业出版社， 2006： 257 285. 4 余志生 北京 ：机械工业出版社， 2006 年： 89. 5 陈家瑞 ），机械工业出版社： 2005 年 8 月，第四版 294. 6 刘品，李哲 哈尔滨 ：哈尔滨工业出版社， 2005： 51 55. 7刘惟信 北京 ：清华大学出版社， 2001： 450 461. 8程国华 车运用， 2003 年第 6 期 . 9朱 旬，金海东 车研究与开发， 1999 年第 2 期 . 10陈步童 锡职业技术学院学报， . 11 凤勇 北京 ：人民交通出版社， 2005 年 9 月，第一版 12全国文献工作标准化技术委员会 12676国标准书号 S国标准出版社，1999. 13 全国文献工作标准化技术委 员会 763国标准书号 S国标准出版社， 1 998. 14of on of 003： 15 of of of on 2002， 50： 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 1 he is in If be of on a as as in of of on of on to or by of is to it is is by a or is is of is is to s to at to in “by to 2 of in or in by a of at to or or at or or or so is In is a is a in to a in s is is to At or or or or or in or is on of a r so as is a no If a of or to as as of to it a of a to to to a of in as at up as as of at If a a is to If is a be to a it of an a is to of or to is on is a of To to To of it a of a A or is on of to to of or of a or by or is in in is of to to to or If is to is to of is to it is is by a is is A is in be of to he a be be to in of it is or of to on or a on an of in 990s. a to of be by a if So to of to at a of in or An if of a a is to a to to at is to a at a In to in do to or a At to if in to A on a in )， is a A is at to of a a to is is is a a a as of an is in o in to s be is to If is to to it or it it by of a a of is by by by a to or is it is to a is to 6 汽车制动系统 制动系统是汽车中最重要的系统。 如果制动失灵，结果可能是损失惨重的。制动器实际就是能量转换装置，它将汽车的动能（动量）转化成热能（热量）。当驾驶员踩下制动踏板，所产生的制动力是汽车运动时动力的 10倍。制动系统能对四个刹车系统中的每个施加数千磅的力。 每辆汽车上使用两个完全独立的制动系统，即行车制动器和驻车制动器。 行车制动器起到减速、停车、或保持车辆正常行驶。制动器是由司机用脚踩、松制动器踏板来控制的。驻车制动器 的主要作用就是当车内无人的时候，汽车能够保持静止。当独立的驻车制动器 踏板或手杆，被安装时，驻车制动器就会被机械地操作。 制动系统是由下列基本的成分组成 :位于发动机罩下方，而且直接地被连接到制动踏板的“制动主缸”把驾驶员脚的机械力转变为液压力。钢制的“制动管路”和有柔性的“制动软管”把制动主缸连接到每个轮子的“制动轮缸”上。 制动液 ， 特别地设计为的是工作在极端的情况，填充在系统中。“制动盘”和“衬块”是被制动轮缸推动接触“圆盘”和“回转体”如此引起缓慢的拖拉运动 ， (希望 )使汽车减慢速度。 典型的制动系统 布置有前后盘式，前盘后鼓式，各个车轮上的制动器通过一套管路系统连接到制动主缸上。 基本上讲，所有的汽车制动器都是摩擦制动器。当司机刹车时，控制装置会迫使制动蹄，或制动衬片与车轮处的旋转的制动鼓或制动盘接触。接触后产生的摩擦使车轮转动减慢或停止，这就是汽车的制动。 在最基本的制动系统中，有一个制动主缸，这个主缸内部填充制动液，并包含两个部分，每个部分里都有一个活塞，两个活塞都连接驾驶室里的制动踏板。当制动踏板被踩下时，制动液会从制动主缸流入轮缸。在轮缸中，制动液推动制动蹄或制动衬片与旋转的制动鼓或制动盘接触。 静止的制动蹄或制动衬片与旋转的制动鼓或制动盘之间产生摩擦力使汽车的运动逐渐减缓或停止。 制动液的装置位于主缸的顶部。目前大多数的车都有一个容易看见的装制动液的装置，为的是不用打开盖子就可以看得见制动液的油面。随着制动踏板的运动制动液就会缓慢的下降，正常情况下是这样的。如果制动液在很短的时间内下降得明显或者下降了三分之二，那么就要尽快的检查你的制动系统了。保持制动液装置充满制动液除非你需要维修它，制动液必须保持很高的沸点。位于在空气中的制动液就会吸收空气中的潮气引起制动液低于沸点。 7 制动液通过一系列的管路从主 缸到达各车轮。橡胶软管只用在需要弹力的地方，比如应用在前轮。在车的行进中上下来回运动。系统的其它部分在所有的连接点上都应用了无腐蚀性的无缝钢管。如果钢线需要修理的话，最好的方法就是代替这条线。如果这不符合实际，那么为了制动系统可以用特殊的装置修理它。你不可以用铜管来修理制动系。它们是危险也是不正确的。 鼓式制动器包括制动鼓，一个轮缸，回拉弹簧，一个制动底版，两个带摩擦层的制动蹄。制动底版固定在轮轴外部的法兰或转向节。制动鼓固定在轮毂上。制动鼓的内部表面与制动蹄的内层之间有空隙。要使用制动器时，司机就要踩下踏 板，这时轮缸扩大制动片，对其施加压力，是制动蹄触碰制动鼓。制动鼓与摩擦片之间产生的摩擦制动了车轮，从而使汽车停止。要释放制动器时，司机松开踏板，回拉弹簧拉回制动片，这样车轮会自由转动。 盘式制动器包括制动盘而不是鼓，在它的两面上各有一个薄的制动片或叫盘式制动器的制动片。制动片是靠挤住旋转的制动盘来停住汽车。制动主缸里流出的制动液迫使活塞向里部的金属盘移动，这便使摩擦片紧紧地贴住制动盘。这时制动片与制动盘产生的摩擦使汽车减速、停止，出现了制动行为。活塞分金属或塑料。盘式制动器主要有三种，即：浮动卡钳型、固定卡 钳型和滑动卡钳型。浮动卡钳型和滑动卡钳型盘式制动器使用单活塞。固定卡钳型盘式制动器既可以使用两个活塞有可以使用四个活塞。 制动系统是由机械能，液压能或气压能装置驱动的。在机械杠杆适合所有的汽车的驻车制动器中使用。当踩下制动踏板时，杠杆就会推动制动器主缸的活塞给制动液施加压力，制动液通过油管流入轮缸。制动液的压力施加到轮缸活塞以使制动片被压到制动鼓或制动盘上。如果松开踏板，活塞回到原来的位置上，回拉弹簧拉回制动片，制动液返回制动主缸，这样制动停止。 驻动制动器的主要作用是车内无人时，使汽车静止不动。如果车内安 装的是独立的驻车制动器，那么驻车制动器是由司机手动的控制。驻车制动器正常是当车已经停止时使用的。向后拉手闸，并把手柄卡在正确的位置上。现在，即使离开汽车也不用害怕它会自己滑走。如果司机要再次启车时，他必须在松开手杆之前按下按钮。在行车制动器失灵的情况下，手闸必须能停住车。正因为这样，手闸与脚闸分开，手闸使用的是绳索或杠杆而不是液力系统。 防抱死制动系统是使汽车制动更安全、更方便的制动装置，它既有调节制动系统的压力来防止车轮被完全抱死的功能，又有防止轮胎在滑的路面上行驶或紧急停车时的滑动。 8 防抱死制动系统最早 应用在航空飞行器上，而且在二十世纪 90 年代一些国内的汽车内也安装了这种系统。近来，几个汽车制造商引进了更为复杂的防抱死系统。欧洲使用这种系统已有几十年的时间，通过对其的调查，一位汽车制造商坦言，如果所有的汽车都安装上防抱死制动系统，那么交通事故的发生率会降低 同时，一些权威人士预测这种系统会提高汽车的安全性。 防抱死制动系统可以在一秒钟内调节几次制动时车轮上的受力，使车轮的滑移受到控制，而且所有的系统基本上都以相同的方式完成。每个车轮都会有一个传感器，电子控制装置能连续检测来自车轮传感器传来的脉冲 电信号，并将它们处理转换成和轮速成正比的数值；如果其中一个传感器的信号不断下降，那么这就表明了相应的轮胎趋于抱死，这时电子控制装置向该车轮的制动器发出降低压力的指令。当信号显示车轮转速恢复正常时，电子控制装置会增加制动器的液压。这种循环像司机一样调节制动器，但它的速度更快，达到了每秒循环数次。 防抱死制动系统除了上面基本操作，还有两个特点。首先，当制动系统的压力上升到使轮胎抱死或即将抱死的时候，防抱死制动系统才会启动；当制动系统在正常情况下，防抱死制动系统停止运作。其次，如果防抱死制动系统有问题时，制动器会 独立地继续运行。但控制板上的指示灯亮起提醒司机系统出现问题。 目前欧洲汽车生产商，如：宝马、奔驰、宝时捷等广泛使用的是波许（ 抱死制动系统。这种系统基本组成包括车轮转速传感器，电子控制装置和调节装置。 每个有一个向电子控制装置发出车轮转动情况的信号的传感器，它一般由磁感应传感头和齿圈组成。前面的传感器安在轮毂上，齿圈安在轮网上。后面的传感器安在后部的监测系统上，齿圈安在轮轴上。传感器本身是缠绕电磁核的电线圈，电磁核才线圈的周围产生磁场。当齿圈的齿移动到磁场时，就会改变线圈的电流。电子控制装置会监 测这种变化，然后判断车轮是否即将抱死。 电子控制装置有三个作用，即：信号的处理，编辑和安全防护。信号的处理起到转换器的作用，它是将接受的脉冲电信号处理转换成数值，为编辑做准备。编辑就是分析这些数值，计算出需要制动压力。如果检测出车轮即将抱死，电控装置就会计算出数值向调节装置发出指令。 调节装置 当接受到电子控制装置的指令后，液压执行装置会调节制动轮缸的液压的大小。调节装置能保持或减小来自制动主缸的液压，而装置本身是不能启用制动器的。这种装置有三个高速率的电磁阀，两个油液存储器和一个带有内外检测阀的传动泵。调 节装置中的电子连接器隐藏在塑料盖下。 9 每个电磁阀都是其独立控制的，并作用于前轮。后部的制动轮缸受到一个电磁阀控制，并依照 防抱死制动系统运行时，电子控制装置会使电磁阀循环运作，这样既能收回又能释放制动器的压力。当压力释放时，它会释放到液压单元。前部的制动器电路有一个单元。存储器低压存储器，它在低压下存储油液，直到回流泵打开，油液流经制动轮缸进入制动主缸。 本科学生毕业设计 轻型 商用 车制动系统设计 系部名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： s he 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆工程 指导教师姓名 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 轻型 商用 车制动系统设计 一、 课题研究 现状 ,选题的 目的、 依据和意义 1、 研究现状 随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，发达国家正在将大量先进技术应用到提高商用车的制动性能方面。除了传统的制动防抱死系统（ 驱动防滑系统（ 电子控制系统（ 、巡航控制系统（ 系统外，制动系统的零部件如空压机、制动器 灯技术领域也日益模块化、高可靠性发展。近几年伴随着中国商用车的迅猛发展，其制动系统也发生着深刻的变化，主要体现在制动系统总体性能的逐步提高和电子化的应用 等 方面。 我国目前将 1999汽车制动系统结构、性能和实验方法 、 2004机动性运行安全技术条件、 13594 2003机动车和挂车防爆制动性能和试验报告 2001营运车辆综合性能要求和检验方法等 作为汽车制动标准中最为重要的汽车制动系统的强制性标准。它 们 对汽车行车制动、应急制动和驻车制动系统的结 构、性能要求和评价方法做出了明确的规定。其中，有关应急制动、制动系统部分失效时的剩余制动性能和行车制动系统双回路控制的规定对商用车安全性的提高更具有重要的意义。 2、 目的 、 依据 和意义 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。 本题目的是根据整车参数进行汽车前后轴载荷计算；前后轴所需最大制动力矩计算；前后轴制动力矩分配理想曲线的分析以及制动系统中主要组成部件的计算、分析以及确定各部件的设计方案 ， 以使汽车制动系统的零部件满足汽车制动的需要。 使前后轴制动力分配符合或接近理想制动力分配的要求，从而 提高汽车制动时 的制动效能以及制动效能的稳定 性， 提高汽车的行驶安全性。 过本次设计 可综合运用汽车构造、汽车理论、汽车设计、专用车辆设计液压传动等课程的知识，达到综合训练的效果。 对汽车制动系统各部分的组成及功用有了更深入的了解。由于本题目模拟工程一线实际情况，自己通过毕业设 计可与工程实践直接接触，可达到面向工程一线的应用型本科要求 。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、 研究的 基本 内容 （ 1） 汽车制动器的 类型及 工作原理 （ 2） 汽车制动器的设计 校核 方法 （ 3） 汽车制动系统的驱动形式 （ 4） 汽车前后轮制动力的分配 2、 拟 解决的主要问题 （ 1） 根据设计要求选择制动系统方案 及制动驱动方式 （ 2） 根据计算的制动力矩设计 制动器 （ 3）对设计的制动器零部件进行强度 校核 （ 4） 合理分配前后轮制动器制动力使其符合或接近理想要求 三、 技术路线（研究方法） 汽车制动系统设计相关资料 收集 制动器结构形式的选择 制动系主要参数的确定 制动器 设计及计算 制动器 主要零部件的设计计算 汽车理想制动状态计算分析 理论最大制动力矩计算分析 行车制动器设计计算分析 驻车制动器设计计算分析 制动器设计校核计算分析 制动驱动机构结构形式选择及计算分析 四、 进度安排 1、 调研 第一周 （ 3 月 2 号 3 月 8 号） 2、 开题报告、文献综述 第二周 （ 3 月 9 号 3 月 15 号） 3、 制动方案确定 第三周 （ 3 月 16 号 3 月 22 号） 4、 制动器设计计算 第四周 至 第五周 （ 3 月 23 号 4 月 5 号） 5、 制动主缸、轮缸的设计计算 第六周 至 第七周 （ 4 月 6 号 4 月 12 号） 6、 制动管路布置 第八周 （ 4 月 13 号 3 月 19 号） 7、 中期检查答辩 第九周 （ 4 月 20 号 4 月 26 号） 8、完成装配图 第十周 至 第十一周 （ 4 月 27 号 5 月 10 号） 9、 完成零件图 第十二周 至 第十三周 （ 5 月 11 号 5 月 24 号） 10、 完成设计说明书 第十四周 （ 5 月 25 号 5 月 31 号） 11、 审查图纸、计算及设计说明书 第十五周 （ 6 月 1 号 6 月 7 号） 12、 修改图纸、计算及设计说明书 第十六周 （ 6 月 8 号 6 月 14 号） 13、 毕业答辩 第十七周 （ 6 月 15 号 6 月 21 号） 五、 参考文献 1 方泳龙 北京： 国防工业出版社， 2005： 1 20. 2 刘惟信 京 ：清华大学出版社， 2004： 20 50. 3 王望予 北京 ：机械工业出版社， 2006： 257 285. 4 余志生 北京 ：机械工业出版社， 2006 年： 89. 5 陈家瑞 ），机械工业出版社： 2005 年 8 月，第四版 294. 6 刘品，李哲 哈尔滨 ：哈尔滨工业出版社， 2005： 51 55. 7刘惟信 北京 ：清华大学出版社， 2001： 450 461. 8程国华 车运用， 2003 年第 6 期 . 9朱 旬，金海东 车研究与开发， 1999 年第 2 期 . 10陈步童 锡职业技术学院学报， . 11 凤勇 北京 ：人民交通出版社， 2005 年 9 月，第一版 12全国文献工作标准化技术委员会 12676国标准书号 S国标准出版社，1999. 13 全国文献工作标准化技术委员会 763国标准书号 S国标准出版社， 1998. 14of on of 003： 15 of of of on 2002， 50： 六、备注 指导教 师意见： 签字 ： 年 月 日 要 国内汽车市场迅速发展， 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 根据已有的 辆的数据对制动系统进行设计 。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 ；制动管路 he of of is of of to a to is we In of to to to to of a to of of on of of s to of is At of s of 摘 要 国内汽车市场迅速发展，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。 本说明书主要根据已有的 辆的数据对制动系统进行设计。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；制动管路 he of of is of of to a to is we In of to to to to of a to of of on of of s to of is At of s of 目 录 摘要 . . 第 1 章 绪论 . 1 动系统设计的意义 . 1 动系统研究现状 . 1 动系统设计内容 . 2 动系统设计要求 . 2 第 2 章 制动系统总体方案设计 . 3 动器的结构型式的选择 . 3 动驱动机构的结构型式的方案比较选择 . 5 动管路的多回路系统 . 7 章小结 . 9 第 3 章 制动器设计计算 . 10 型商用车的主要技术参数 . 10 动系统的主要参数及其选择 . 11 步附着系数 . 11 动强度和附着系数利用率 . 12 动器最大的制动力矩 . 14 动器因数和制动蹄 因数 . 15 动器的结构参数与摩擦系数 . 18 式制动器的结构参数 . 18 式制动器的结构参数 . 20 动器的设计计算 . 21 动蹄摩擦面的压力分布规律 . 21 动器因数及摩擦力矩分析计算 . 24 动蹄片上的制动力矩 . 25 擦衬片的磨损特性计算 . 31 动器的热容量和温升的核算 . 32 车制动计算 . 33 动器主要零件的结构设计 . 34 动鼓 . 34 动蹄 . 35 动底板 . 35 动蹄的支承 . 35 动轮缸 . 36 动盘 . 36 动钳 . 36 动块 . 37 擦材料 . 37 动摩擦衬片 . 37 动器间隙 . 38 动蹄支承销剪切应力计算 . 39 章小结 . 40 第 4 章 制动 驱动机构 的设计计算 . 42 缸直径与工作容积 . 42 式制动器直径与工作容积 . 42 式制动器直径与工作容积 . 43 动主缸直径与工作容积 . 43 动轮缸活塞宽度与缸筒的壁厚 . 44 式制动轮缸活塞宽度与缸筒壁厚 . 44 式制动器活塞宽度与缸筒壁厚 . 45 动主缸行程的计算 . 45 动主缸活塞宽度与缸筒的壁厚 . 46 动主缸活塞宽度 . 46 动主缸筒的壁厚 . 46 动踏板力与踏板行程 . 46 空助力器 . 48 空助力器的选择 . 48 动液的选择与使用 . 49 动力分配的调节装置 . 49 载比例阀 . 50 章小结 . 51 结论 . 52 参考文献 . 53 致谢 . 54 附录 1 . 55 附录 2 . 60 1 摘 要 国内汽车市场迅速发展，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。 本说明书主要根据已有的 辆的数据对制动系统进行设计。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；制动管路 2 he of of is of of to a to is we In of to to to to of a to of of on of of s to of is At of s of 目 录 摘要 . . 第 1 章 绪论 . 1 动系统设计的意义 . 1 动系统研究现状 . 1 动系统设计内容 . 2 动系统设计要求 . 2 第 2 章 制动系统总体方案设计 . 3 动器的结构型式的选择 . 3 动驱动机构的结构型式的方案比较选择 . 5 动管路的多回路系统 . 7 章小结 . 9 第 3 章 制动器设计计算 . 10 型商用车的主要技术参数 . 10 动系统的主要参数及其选择 . 11 步附着系数 . 11 动强度和附着系数利用率 . 12 动器最大的制动力矩 . 14 动器因数和制动蹄因数 . 15 动器的结构参数与摩擦系数 . 18 式制动器的结构参数 . 18 式制动器的结构参数 . 20 动器的设计计算 . 21 动蹄摩擦面的压力分布规律 . 21 动器因数及摩擦力矩分析计算 . 24 4 动蹄片上的制动力矩 . 25 擦衬片的磨损特性计算 . 31 动器的热容量和温升的核算 . 32 车制动计算 . 33 动器主要零件的结构设计 . 34 动鼓 . 34 动蹄 . 35 动底板 . 35 动蹄的支承 . 35 动轮缸 . 36 动盘 . 36 动钳 . 36 动块 . 37 擦材料 . 37 动摩擦衬片 . 37 动器间隙 . 38 动蹄支承销剪切应力计算 . 39 章小结 . 40 第 4 章 制动驱动机构的设计计算 . 42 缸直径与工作容积 . 42 式制动器直径与工作容积 . 42 式制动器直径与工作容积 . 43 动主缸直径与工作容积 . 43 动轮缸活塞宽度与缸筒的壁厚 . 44 式制动轮缸活塞宽度与缸筒壁厚 . 44 式制动器活塞宽度与缸筒壁厚 . 45 动主缸行程的计算 . 45 动主缸活塞宽度与缸筒的壁厚 . 46 动主缸活塞宽度 . 46 动主缸筒的壁厚 . 46 动踏板力与踏 板行程 . 46 空助力器 . 48 5 空助力器的选择 . 48 动液的选择与使用 . 49 动力分配的调节装置 . 49 载比例阀 . 50 章小结 . 51 结论 . 52 参考文献 . 53 致谢 . 54 附录 1 . 55 附录 2 . 60 6 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键 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 。 通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定 汽车 制动系统的设计方案，进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 型双回路的制动管路以保证制动的可靠性；采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 零 ， 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。 7 动系统 设计 内容 （ 1） 研究、确定制动控制采用气压方式还是液压（真空助力、真空增压或油气 混合）方式 （ 2）研究、确定制动系统的构成 1） 设计制动系统示意图。 2） 驻车制动采用的形式。 3） 是否需要有辅助制动 。 （ 3）汽车必需制动力及其前后分配的确定 前提条件一经确定，与前项的系统的研究、确定的同时，研究汽车必需的制动力 并把它们适当地分配到前后轴上，确定每个车轮制动器必需的制动力。 （ 4） 确定制动器制动力、摩擦片寿命及构造、参数 制动器必需制动力求出后，考虑摩擦片寿命和由轮胎尺寸等所限制的空间，选定制动器的型式、构造和参数，绘制布置图，进行制动力制动力矩计算、摩擦磨损计算。 （ 5） 制动器零件设计 零件设计、材料、强度、耐久 性及装配性等的研究确定，进行工作图设计。 （ 6） 制动操纵系统设计 制动系操纵部件（阀类、加力器、制动气室等）的研究、选定或设计，操纵机构设计； （ 7） 管路设计 管路布置、设计。 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，并对制动器进行三维建模 。 8 第 2 章 制动系统总体方案 设计 汽车 制动系统总体方案设计，主要涉及制动器的结构型式选择 ，制动驱动机构 的结构型式选择，制动 管路布置结构型式的选择等三个方面。本章将就这三个方面 的问题进行分析论证。 动器的结构型式 的 选择 车轮制动器主要用于行车制动系统，有时也兼作驻车制动之用。制动器主要有摩擦式、液力式、和电磁式等三种形式。电磁式制动器虽有作用滞后性好、易于连接而且接头可靠等优点，但因成本太高，只在一部分总质量较大的商用车上用作车轮制动器或缓速器；液力式制动器一般只用缓速器。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器 2。 摩擦式制动器按摩擦副结构不同，可以分为鼓式、盘式和带式三种。带式只用于中央制动器；鼓式和 盘式应用最为广泛。鼓式制动器广泛应用于商用车，同时鼓式制动器结构简单、制造成本低 。 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。 内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，后者又安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的凸缘上 (对车轮制动器 )或变速器壳或与其相固定的支架上(对中央制动器 )； 其旋转摩擦元件为固定在轮毂上或变速器第二轴后端的制动鼓，并利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦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，并利用制动鼓的外圆柱表面和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。 现 外束型鼓式制动器主要用于中央制动器的设计 1。 相对于鼓式制动器盘式制动器具有以下优点： （ 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 制动力矩的条件下，盘式 制动器的结构尺寸和质量比鼓式制动器的要小； 9 （ 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，结构也比较简单，维修、保养容易； （ 7） 制动盘与摩擦衬块间的间隙小，一 次缩短了油缸活塞的操作时间，并使驱动机构的力传动比有增大的可能； （ 8） 制动盘的热膨胀量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机构的设计可以简化； （ 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，能及时地更换摩擦衬片。 作为一款轻型载货商用车， 出于制造 维修成本 以及制动效能等 方面考虑，采用 前盘后 鼓式制动器 。 鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类 (见图 它们的制动效能、制动鼓的受力平衡状况以及车轮旋转方向对制动效能的影响均不同 2。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） （ f） （ a）领从蹄式（凸轮张开）；（ b）领从蹄式（制动轮缸张开）；（ c）双领蹄式（非双向， 平衡式）； （ d）双向双领蹄式；（ e）单向增力式；（ f）双向增力式 图 式制动器简图 制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的旋转方向是否一致，有领蹄和从蹄之分。制动蹄张开的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。 10 领从蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；易于调整蹄片之间的间隙。因此得到广泛的应用，特别是用于乘用车和总质量较小的商用车的后轮制动器 2。 轻型 商用车总质量较小， 因此 采用 结构 简单，成本低的 领从蹄式鼓式制动器。 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制动器和全盘制动器两大类。 全盘制动器的固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦便面全部接触。这种制动器的散热性差，为此，多采用油冷式，结构复杂。 前盘式制动器按制动钳的结构形式可分为固定钳盘和浮动钳盘两种。其中浮动前盘式制动器只在制动盘的一侧装油缸，其结构简单，造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可将制动器进一步移近轮毂，同一组制动块客兼用于行车制动和驻车制动。因此作为轻型商用车前制动器采用浮动前盘式制动器。 动驱动机构的结构型式的方案比较选择 根据制动力源的不同 ， 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 表 表 动驱动机构的结构型式 制动力源 力的传递方式 用途 型式 制动力源 工作介质 型式 工作介质 简单制动系 （人力制动系） 司机体力 机械式 杆系或钢丝 绳 仅限于驻车制动 液压式 制动液 部分微型汽车的行 车制动 动力制动系 气压动力 制动系 发动机动力 空气 气压式 空气 中、重 型汽车的行车制动 气压 空气、制动 液 液压动力 制动系 制动液 液压式 制动液 伺服制动系 真空伺服 制动系 司机体力与发动机动力 空气 液压式 制动液 轿车，微、轻、中型汽车的行车制动 气压 制动系 空气 液压伺服 制动系 制动液 简单制动单靠驾驶员施加的踏板力或手柄力作为制动力源，故亦称人力制动。其中，又分为机械式和液压式两种。机械式完全靠杆系传力，由于其机械效率低，传动11 比小，润滑点多，且难以保证前、后轴制动力的正确比例和左、右轮制动力的均衡，所 以在汽车的行车制动装置中已被淘汰。但因其结构简单，成本低，工作可靠 (故障少 )，还广泛地应用于中、小型汽车的驻车制动装置中 2。 液压式简单制动 (通常简称为液压制动 )用于行车制动装置。液压制动的优点是：作用滞后时间较短 (工作压力高 (可达 10 20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，使制动系效能降低，甚至完全失效。液压制动曾广泛应用在轿车、轻型货车及一部分中型货车上 。 动力制动即利用发动机的动力转化而成，并表现为气压或液压形式的势能作为汽车制动的全部力源。驾驶员施加于踏板或手柄上的力，仅用于回路中控制元件的操纵。因此，简单制动中的踏板力和踏板行程之间的反比例关系，在动力制动中便不复存在，从而可使踏板力较小，同时又有适当的踏板行程。 气压制动是应用最多的动力制动之一。其主要优点为操纵轻便、工作可靠、不易出故障、维修保养方便；此外，其气源除供制动用外，还可以供其它装 置使用。其主要缺点是必须有空气压缩机、贮气筒、制动阀等装置，使结构复杂、笨重、成本高；管路中压力的建立和撤除都较慢，即作用滞后时间较长 (因而增加了空驶距离和停车距离，为此在制动阀到制动气室和贮气筒的距离过远的情况下，有必要加设气动的第二级元件 继动阀 (亦称加速阀 )以及快放阀；管路工作压力低，而制动气室的直径必须设计得大些，且只能置于制动器外部，再通过杆件和凸轮或楔块驱动制动蹄，这就增加了簧下质量；制动气室排气有很大噪声。气压制动在总质量 8t 以上的货 车和客车上得到广泛应用。由于主、挂车的摘和挂都很方便，所以汽车列车也多用气压制动 。 用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源而构成的气顶液制动，也是动力制动。它兼有液压制动和气压制动的主要优点，因气压系统管路短，作用滞后时间也较短。但因结构复杂、质量大、成本高，所以主要用在重型汽车上。 全液压动力制动，用发动机驱动液压泵产生的液压作为制动力源，有闭式 (常压式 )与开式 (常流式 )两种。 开式 (常流式 )系统在不制动时，制动液在无负荷情况下由液压泵经制动阀到贮液罐不断循环流动；而在制动时，则借阀的节流而 产生所需的液压并传人轮缸。 闭式回路因平时总保持着高液压，对密封的要求较高，但对制动操纵的反应比开12 式的快。在液压泵出故障时，开式的即不起制动作用，而闭式的还有可能利用蓄能器的压力继续进行若干次制动。 全液压动力制动除了有一般液压制动系的优点以外，还有制动能力强、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，即使产生汽化现象也没有什么影响等好处。但结构相当复杂，精密件多，对系统的密封性要求也较高，目前应用并不广泛。 各种形式的动力制动在动力系统失效时，制动作用即全部丧失。 伺服制动的制动能源是人力和发动机并用。正常情况 下其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，在伺服系统失效时，还可以全靠人力驱动液压系统以产生一定程度的制动力，因而从中级以上的轿车到重型货车，都广泛采用伺服制动。 按伺服力源不同，伺服制动有真空伺服制动、空气伺服制动和液压伺服制动三类。 真空伺服制动与空气伺服制动的工作原理基本一致，但伺服动力源的相对压力不同。真空伺服制动的伺服用真空度 (负压 )一般可达 气伺服制动的伺服气压一般能达到 在输出力相同的条件下， 空气伺服气室直径比真空伺服气室的小得多。但是 ，空气伺服系统其它组成部分却较真空伺服系统复杂得多。真空伺服制动多用于总质量在 上的轿车和装载质量在 6t 以下的轻、中型货车，空气伺服制动则广泛用于装载质量为 6t 12t 的中、重型货车，以及少数几种高级轿车上。 质量 次设计采用 真空助力式 伺服制动系统。 动管路的多回路系统 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，即应是双管路的。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 失效后，其他完好的回路仍能可靠地工作。 根据 2582004 规定制动系统部分管路失效的情况下，应能有一定的制动力。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） 1双腔制动主缸； 2双回路系统的一个分路； 3双回路的另一分路 图 轴汽车液压双回路系统的 5 种分路方案 13 图 双轴汽车的液压式制动驱动机构的双回路系统的五种分路方案图。选择分路方案时主要是考虑其制动效能的损失程度 、制动力的不对称情况和回路系统的复杂程度等。 图 2.2(a)为前、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 型。其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。在各类汽车上都有采用，但在货车上用得最广泛。这一分路方案若后轮制动管路失效，则一旦前轮抱死就会失去转弯制动能力。对于前驱动的轿车，当前轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将显著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导致汽车甩尾。 图 2.2(b)为前、后 轮制动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一个回路，称交叉型，简称 X 型。其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。所以具有这种分路方案的汽车，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，所以多用于中、小型 轿车。 图 2.2(c)的每侧前制动器的半数轮缸与全部后制动器轮缸构成一个
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