某国产轿车制动系设计本科生毕业论文.doc

题目：国产某轿车制动系设计 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用a4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘 要国内汽车市场迅速发展,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。汽车制动系使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。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。本说明书主要介绍了一款国产轿车制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的结构、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。关键词：制动、盘式制动器、鼓式制动器、设计参数、制动性能39abstract domestic automobile market developing quickly, however, with the increase of the auto possession, bring security is more and more attention, and brake system is the important car active safety system one. the brake is a moving car slow down or stop, make the downhill cars speed stability and make already in place of the car they offend (including in slope) stay fixed institution. with the rapid development of the highway speed and the improvement of traffic density and increases day by day, in order to guarantee safety, car brake system reliability of work appear increasingly important. also only brake performance is good, brake system reliable car and fully play its dynamic performance this manual mainly introduces the design of the car brake system flying across. first this paper reviewed the automobile braking system structure, classification, and through to the drum brake disc brake and the structure and the advantages and disadvantages are analyzed. ultimately determine the scheme adopts hydraulic double circuit with disk and drum brake system.key words: brake、disk brake 、drum brake、 design parameters、 braking performance目 录第1章 绪论11.1 研究的目的和主要工作内容11.2 国内外制动系统技术概况及可行性方法1第2章 制动系统方案论证分析与选择32.1 制动器形式方案分析及工作原理32.1.1 鼓式制动器32.2 盘式制动器与鼓式制动器优缺52.2.2 盘式制动器也存在一些不足之处：63.1 参考车型制动系相关主要参数数值73.2 制动力及制动力矩分配系数73.4 制动器制动力及制动力矩的计算123.5 制动强度和附着系数利用率123.6 制动器制动力分配曲线分析133.7 制动器制动因数143.7.1 前轮盘式制动效能因数14第四章 制动器结构参数154.1 后轮鼓式制动器参数154.1.1 制动鼓直径154.1.2制动蹄摩擦衬片包角和宽度b164.1.3摩擦衬片起始角184.1.4 张力f 的作用线到制动器中心的距离a184.1.5制动蹄支承销中心位置k 和c184.1.6 后轮鼓式制动器效能因数194.2 制动器主要结构元件设计194.2.1 制动鼓194.2.2 制动蹄204.2.3 制动底板204.2.4 制动蹄的支承销204.2.5 制动轮缸214.2.6 摩擦材料214.3前轮盘式制动器主要结构参数214.3.1 制动盘直径214.3.2 制动盘厚度h224.3.3摩擦衬块外半径与内半径224.3.4 内通轴直径224.3.5 摩擦衬块工作面积a224.4 盘式制动器主要零部件的结构设计234.4.1 制动钳234.4.2 制动块234.4.3 摩擦材料23第五章 校核255.1 制动器磨损特性热容量及温升255.1.1 制动器磨损特性计算255.1.2 制动器的热容量和温升的核算265.2 盘式制动器制动力矩的校核275.3 制动性能分析计算以及校核295.3.1 制动性能评价指标295.3.2制动减速度和制动距离计算29第六章 液压制动驱动机构的设计计算326.1前轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算326.1.1前轮制动轮缸直径326.1.2前轮制动轮缸工作容积的设计计算326.2 后轮制动器轮缸直径与工作容积的设计计算336.2.1后轮制动轮缸直径336.2.2 后轮制动轮缸工作容积336.3制动主缸与工作容积设计计算：346.3.1制动主缸应有的工作容积346.3.2主缸直径和活塞行程s346.4制动踏板力与踏板行程356.4.1制动踏板力356.4.2制动踏板工作行程35第七章 结 论37致 谢38参考文献39第1章 绪论1.1 研究的目的和主要工作内容 人的生命和财产安全与轿车的安全性能息息相关,而轿车安全性的一个重要衡量标准标准是轿车的制动性能。要保证轿车具有较高的制动性能前提是对车的制动系统进行可靠合理的设计。本文研究对象为某国产轿车的制动系统,对轿车的制动系统建立模型,并在符合国家法规要求的前提下,计算和设计轿车制动系统相关参数。主要工作内容包括以下几个部分: (1)队国内外目前制动系统设计技术研究状况进行介绍, 对制动系统设计的工作的具体内容以及可行性方法阐述分析。(2)详细的说明了制动系统的各个组成部分结构型式以及各个组成部分的基本工作原理。(3)对制动系统的功用进行了阐述同时对制动性能的评价方法进行了说明，阐述和归纳轿车制动系统设计要求并且对我国法规在轿车制动系方面的规定进行了说明。(4)对汽车的制动曲线，理想制动力分配，前、后轴的制动力，利用附着系数和斜坡停车制动器的制动转矩和制动能力分析。(5)选取某一轿车为设计对象，对其制动系统进行了设计计算，并分析研究计算结果，然后为了达到使轿车制动力分配、制动时减速度及斜坡驻车能力完全符合我国法规要求的目的进行结构参数调整。 1.2 国内外制动系统技术概况及可行性方法 国外汽车工业上世纪70 年代就已进入自动化阶段，优化设计、计算机数字仿真、可靠性设计等一系列现代话设计方法取代了传统汽车设计方法。进入21世纪以来，我国大力进行高级别公路建设，因此，轿车的行驶速度在不断提高，而且汽车保有量持续增加，所以现在对汽车特别是轿车制动性能的要求日趋严格。中国现行的汽车制动性能要求标准以及法规政策正逐渐与国际接轨。近年在汽车制动系统研究成果方面国内学者取得了丰硕的成果。 通常选取两方面对轿车制动系统进行设计：首先是设计选取结构参数，其中包含确定制动力分配的过程；其次是预测分析整车制动性能。布置多样、结构复杂、零部件多、计算方法差异大等是轿车制动系统特点，这些特点导致进行制动系统设计要做大量工作。手工操作在传统的设计工作中是主要方式，为了使制动性能结果达到理想的效果，一般调整修改、试算的工作要进行多次，经过繁琐的工作最终才能得出与设计初衷相近的设计方案，然后还需要进行样车制动试验，再分析其主要参数和性能判别结果是否满足要求。然而现在借助计算机进行设计工作，可以在最开始分析汽车制动性能、重要相关参数，这样既能保证数据的准确性而且工作简便迅捷，此外还能建立汽车制动过程中力以及稳定性的数学模型，模拟实际制动过程。因此对于提高设计效率、提高工作结果的可视性、缩短新产品开发周期，特别是在提高整车制动性能方面计算机工具具有非常重的要意义。第2章 制动系统方案论证分析与选择2.1 制动器形式方案分析及工作原理几乎所有汽车都使用机械摩擦式制动器，这种制动器的工作原理是利用固定元件与旋转元件工作表面间的相互摩擦产生的制动力矩将动能转化为热能从而使汽车减速。按其旋转元件的形状差异摩擦式制动器被分为鼓式和盘式两种。使行驶中的轿车减速或停车，使轿车下坡时车速保持稳定以及使轿车在原地（包括在上下坡上时）驻留不动是制动系统的基本功用。2.1.1 鼓式制动器如图21鼓式制动器工作原理图所示。现对其结构及工作原理进行阐释。由图 2-1 可以看出，金属制动鼓 8 的内圆柱面是其工作表面，它随车轮转动，因为它被固定在车轮的轮毂上。制动底板 11与车身相固结，所以是固定不动的。有两个支承销12安装在制动底板上，两个弧形制动蹄 10 的下端与支承销连接，由支撑销支承着。摩擦片 9被安装在制动蹄两侧外圆柱面上。制动轮缸 6 用油管 5 与制动主缸 4 连通，制动轮缸装在制动底板上，制动主缸安装在车架上，所以两者之间位置相对固定。驾驶员通过踩踏制动踏板1，制动力经由主缸活塞 3与推杆 2 相作用到主缸上继而传递到制动器上。 图 2-1 鼓式制动器工作原理示意图1.制动力踏板 2.推杆 3.主缸活塞 4.制动主缸 5.液压油管 6.鼓式制动器制动轮缸 7.轮缸活塞 8.制动鼓 9.外侧摩擦片 10.制动蹄片 11.制动底板 12.支承销 13.制动蹄回位弹簧为了不影响与制动鼓固定的车轮的自由旋转，在制动系不工作时，要求制动鼓的工作表面与制动蹄的外圆柱面间存在一定间隙，。当制动时，制动踏板 1被驾驶员踩下，推杆 2 推动主缸活塞 3，制动主缸 4 内的制动液被强制压入制动轮缸 6内，之后制动蹄被轮缸活塞推动绕支撑销转动，从而制动鼓8的内表面与摩擦片的工作表面相互接触。之后，一个摩擦力矩在制动蹄10与相对其转着的制动鼓8之间产生。制动鼓与车轮固结，所以这个摩擦力矩同样作用在车轮上，车轮和地面间存在附着作用，地面受到车轮一个向前的边缘力，同时车轮也受到地面对其产生的一个向后的反作用力，即制动力。通过车轮、车桥等将制动力传给车架和车身，从而汽车产生一定的减速度，即制动系统发挥了作用。当松开制动踏板时，制动蹄被回位弹簧13拉回原位，制动蹄与制动鼓之间产生间隙，摩擦力矩消失，同时地面与车轮之间的制动力也不再存在，即制动作用终止。2.1.2 盘式制动器 盘式可分为全盘式和钳盘式，分类依据是制动器摩擦片面积的不同。而根据固定元件的差异，钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两种。盘式制动器的各主要部件是制动盘、油缸、制动钳、油管等。这种制动器的摩擦副是旋转工作的制动盘的端面和固定在车架上的制动块构成。制动块由摩擦材料与其金属底板组和而成，制动块及其张紧装置装在制动钳中，制动钳横跨制动盘两侧。固定在车轮上的制动盘随车轮转动。油缸固定在制动器底版上，制动钳上有两个摩擦片，它们分别装在制动盘的两侧。油管输来的液压作用压迫油缸的活塞，从而使摩擦片向制动盘运动，最终相接触而发生摩擦制动。图 2-2 钳盘式制动器示意图1.制动盘 2.制动钳 3.活塞 4.油缸 5.油管 6.导向销7.车桥2.2 盘式制动器与鼓式制动器优缺2.2.1 盘式制动器的优点： (1)热稳定性好。摩擦助势作用在制动盘与摩擦衬块间不存在，因而摩擦因数对制动器效能稳定性的影响几乎可以忽略；此外，摩擦衬块的尺寸不大，产生的热量可以迅速排出。(2)水稳定性好。制动衬块作用在制动盘两侧较大的压力，能够使上面的水很快排出，同时制动盘高速旋转产生的离心力可以将水甩出，另外衬块可以经过一两次制动即可将制动盘上的水擦拭干净。(3) 相同结构尺寸和质量的制动器，盘式比鼓式的可以输出更大的制动力矩。(4) 制动盘在液压缸作用力方向上的热膨胀量很小，制动器间隙没有明显变化，制动稳定性好。(5) 间隙自动调整装置设计简便，易于修理更换。(6) 制动稳定性好：制动过程中制动力矩的增长较缓，无增力作用，能保证较高的制动稳定性。(7) 汽车前进或者倒退对制动力矩没有影响。(8) 可以提高制动系统的可靠性与安全性，因为盘式制动器可以组成多回路制动系统，因而车轮制动平稳。(9) 磨损报警器检测量可以较直观准确的测得，故磨损过度时可以及时发现。2.2.2 盘式制动器也存在一些不足之处：(1) 尘污和锈蚀问题是大部分盘式制动器难以解决的问题。(2) 若后轮采用盘式制动器，驻车制动器要增加相当复杂的传动机构才可使用。(3) 需要安装液压伺服系统来提供额外的压力，来弥补盘式制动器无自增力，制动效能低的缺陷。 现在的轿车，多数采用四轮全盘式制动器，但是驻车制动若不是采用中央制动系统，在后轮的盘式制动器中要加装一个小的鼓式制动器（dih,韩国车和日本车采用较多），用来提供驻车制动力。此外货车和一部分低端轿车仍然采用鼓式制动器，故鼓式制动器的设计仍然具有研究价值。 第三章 制动系统主要参数及其设计计算 3.1 参考车型制动系相关主要参数数值 本设计选取的某国产轿车其前后轴采用的分别是浮钳盘式制动器和领从蹄鼓式制动器。整车质量： 空载： 1210kg 满载： 1660 kg质心位置： 满载 =1.356 m空载=1.4m质心高度： 空载：=0.9m 满载：=0.8m 轴 距： l=2.656m 轮 距: 轮 距 1.414/1.422 m（前/后）车轮工作半径：390mm 轮毂尺寸： 6j x 14轮 胎： 195/60 r143.2 制动力及制动力矩分配系数由汽车理论可知：汽车制动时，若忽略路面对车轮滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任一角度0的车轮，其力矩平衡方程为-=0 式中： 制动器的摩擦力矩，是作用在车轮上的由制动器施加的制动力矩，与车轮旋转方向相反， 轮胎之间与地面的摩擦力，地面施加给车轮的制动力，又称地面制动力，与汽车行驶方向相反，n； 车轮有效半径，m。 = 为制动器产生的制动力，它是动器摩擦力矩作用在轮胎周缘所产生的力，因此又称为制动周缘力。方向与地面制动力的方向相反，当车轮角速度0时，与相等，且的大小与其他因素无关，仅由制动器结构参数决定。即制动器结构形式，尺寸，摩擦副的摩擦系数及车轮半径等决定着，并与制动系的液压压力成正比。当踏板力增加是也增大，和同样随之增大。但路面附着条件限制着地面制动力不能一直增加，不可能大于附着力，即 =z 或 = z 其中 地面与轮胎之间的附着系数； z 地面对车轮的法向反力。 当制动器制动力和地面制动力直线增加，当它们的值等于附着力值时，车轮会抱死拖滑，不再滚动。抱死之后制动力矩即不再变化，表现为静摩擦力矩，而=/与相平衡，作为周缘力的极限值阻止车轮再旋转。当制动到车轮角速度=0以后，地面制动力就不再增大，而由于踏板力增大使得制动器制动力继续上升（如图图3.1所示）。图 3.1 制动器制动力，地面制动力与踏板力的关系在汽车制动过程中，对整车进行受力分析，考虑到在制动时的轴荷略有转移，求得地面对前、后轴轮的法向反力,为： z1= z2= 式中：g 汽车所受重力，n； l 汽车轴距，mm； 汽车质心离前轴距离，mm； 汽车质心离后轴距离，mm； 汽车质心高度，mm； 附着系数。取一定值附着系数=0.6；所以在空，满载时可得前后制动反力z为以下数值 满载时：前轮 =11245.5n 后轮 =5022.5n 空载时：前轮 =8464.9n 后轮 =3393.1n以上求得的法向反力结果如表3.1所示 表3.1 汽车前后轴法向反力车辆工况前轴法向反力，n后轴法向反力,n汽车空载8464.93393.1汽车满载11245.55022.5 汽车总的地面制动力为 = 式中q= 制动强度，亦称比减速度或比制动力；考虑到制动强度q=0.35以下的制动次数占总制动次数的90%以上，为安全考虑此处取制动强度q=0.5 前后轴车轮所受的地面制动力。 故可推到出前后车轮附着力即地面最大制动力为 由已知条件可得得前、后轴车轮附着力为故 满载时：前轮 =6453.3n 后轮 =3307.5n 空载时：前轮 =4955.7n 后轮 =1891n 以上求得的前、后轴车轮附着力结果如表3.2所示 3.2 前、后轴车轮附着力车辆工况前轴车轮附着力，n后轴车轮附着力,n汽车空载4955.71891汽车满载6453.33307.5表 可得分配系数= 满载时： 满载时： =0.69 空载时： =0.73在没有超出地面附着条件的前提下，地面制动力大小等于制动周缘力的大小，因此又称为制动力分配系数。又由于满载和空载时的理想分配曲线非常接近，故应采用结构简单的非感载式比例阀，同时整个制动系应加装abs防抱死制动系统。 3.3 同步附着系数分析(1)当时：制动过程中只有前轮抱死或前轮先抱死，汽车基本上沿直线减速停车，这是一种稳定工况，但转向能力丧失了；(2)当时：制动过程中总是后轮比前轮先抱死，这时后轴容易发生侧滑而导致汽车失去方向稳定性；(3)当时：汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但同样丧失了转向能力。研究表明，当汽车在同步附着系数为的路面上进行制动时，其产生的制动减速度为，为制动强度。前后制动器制动力分别等于各自的附着力，且它们的和等于附着力。而在路面附着系数不是的路面上制动时，在前轮或后轮快要抱死时，制动强度，这说明了只有在的路面上，才可充分利用地面的附着条件。取一附着系数值=0.63.4 制动器制动力及制动力矩的计算在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的条件下汽车达到最佳制动效果是所需的后轴和前轴的最大制动力矩为： 前轴最大制动力矩： 轮胎有效滚动半径： re=19560%+(1425.4)/2=0.3m 后轴最大制动力矩： 即： 前轮双轮制动力 后轮双轮制动力 =0.3m -车轮有效半径 -该设计车辆所能遇到的最大附着系数 = 0.758 -汽车制动器制动力分配系数 3.5 制动强度和附着系数利用率 一条通过坐标原点斜率为的直线，它是具有制动器制动力分配系数的汽车的实际前，后制动器制动力分配线，简称线。线与i曲线交于一点，同步附着系数为线与i线交线处的附着系数。它是汽车制动性能的一个重要参数,是由汽车结构参数所决定。同步附着系数的计算公式是： 0= 满载时： 0=(2.6560.69-1.356)/0.8=0.6 空载时： 0=(2.6560.73-1.356)/0.9=0.65则制动强度 满载时： 空载时： 附着系数利用率 满载时 空载时3.6 制动器制动力分配曲线分析对于一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况：1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。3）前、后轮同时抱死拖滑。所以，前、后制动器制动力分配将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，是设计汽车制动系必须妥善处理的问题。 图5.1 轿车制动力分配曲线根据所给参数及制动力分配系数，应用matlab编制出制动力分配曲线如下：当i线与线相交时，前、后轮同时抱死。当i线在线下方时，前轮先抱死。当i线在线上方时，后轮先抱死。通过该图可以看出相关参数和制动力分配系数的合理性。3.7 制动器制动因数3.7.1 前轮盘式制动效能因数 根据公式bf=2f f取0.5 前轮盘式制动器 bf=20.5=1.0制动器大多使用摩擦系数的稳定值约为0.30.5的摩擦材料，少数会使用达到0.7的。一般说来材料的耐磨性与材料的摩擦系数成反比。当使用温度低于250时，国产的制动摩擦片材料可以保持摩擦系数f=0.350.40。此处的盘式制动器摩擦材料摩擦系数选0.5，在接下来的鼓式制动器设计中其摩擦材料的摩擦系数取0.3。第四章 制动器结构参数4.1 后轮鼓式制动器参数4.1.1 制动鼓直径 若输入力f保持不变，则制动力矩和制动器的散热性能随制动鼓的直径变大而增大和变好。但轮辋内径限制了制动鼓的直径的尺寸，且制动鼓直径的增大意味着制动鼓的质量也会随之变大，制动鼓固结在车轴上，如果质量增加则汽车非悬挂质量会变的很大，这将会使汽车的行驶平顺性变差。同时为了便于散热，轮辋与制动鼓外表面之间的间隙应不小于20mm30mm，这样轮胎因为轮辋过热而损坏的情况即可避免。制动鼓的壁厚应该足够，这样可以保证制动鼓的刚度和热容量比较大，制动时的温升不会太大。另外，为了保证加工精度，其直径越小越好，因为制动鼓刚度随其直径增大而减小。故设计时通常规定制动鼓直径与轮辋直径的比值范围如下： 轿车 =0.640.74 货车 =0.700.83专业标准 qc/t3091999制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列规定的制动鼓直径系列，如表3.3所示 3.3 制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列轮辋直径/in1213141516制动鼓内径/mm轿车180200240260-货车220240260300320该车轮辋直径=14*25.4=355.6mm所以=227.584263.144，故可取d=240mm 4.1.2制动蹄摩擦衬片包角和宽度b 摩擦衬片的使用寿命受摩擦衬片的宽度尺寸b 的影响。选取衬片宽度b较小的缺点是磨损速度快，则衬片寿命短；若选取的衬片宽度b 较大，缺点是质量大，不易加工，并且成本增加了。 衬片的摩擦面积为=b,其中为制动鼓半径。制动时所受单位面积的正压力和能量负荷随制动器所有蹄片的摩擦总面积的增大而越小，从而磨损特性越好。根据资料统计分析，如表3.4所示，汽车总质量越大单个车轮鼓式制动器的衬片面积越小。表 3.4 制动器衬片摩擦面积 制动蹄摩擦衬片包角一般在=90120范围内选取。另外有试验研究表明，若摩擦衬片包角取在 90100之间时，磨损最小，制动鼓温升最小，且产生的制动效果最好。然而若包角90，则散热性变好，但由于接触面变小致使压强过高，磨损加剧；若包角过大，则会制动蹄摩擦衬片中间压强大，两端小，不仅导致单位压力效果减小，而且导致制动不平顺，故包角不可取的大于 120。该设计取为100。本文研究车型总质量为m =1660kg=1.66t。由上表可以分析得到，该车单个制动器总的衬片摩擦面积为=200300。由公式=b可以得出，衬片宽度b=47.7695.51cm。专业标准 qc/t3091999制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列规定了制动器摩擦衬片的宽度系列如表3.5所示。 表3.5 制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列 故摩擦衬片宽度可取 b =75cm。4.1.3摩擦衬片起始角图 3.3 鼓式制动器的主要结构参数示意图 如图3.3所示，一般情况下，在制动蹄外周的中央装上摩擦衬片，所以摩擦衬片的起始角可由公式求得。但是有时，在最大压力点两侧装置摩擦衬片，这样可以适应压强分布变化的情况，从而改善制动效能和磨损均匀性。 故该设计的摩擦衬片起始角=4.1.4 张力f 的作用线到制动器中心的距离a 最大程度的增大张力f 的作用线到制动器中心的距离a，可以把制动效能提高。为了达到这个目的，要把制动轮缸布置在制动鼓内。初步设计时常取距离a=0.8,故初步取a=0.8120=96mm。4.1.5制动蹄支承销中心位置k 和c在两蹄支承端面不互相干涉的前提下，使c尽可能大而k尽可能小。初步设计时，也可取c=0.8。故 c = 96mm。这里取 k = 20mm。4.1.6 后轮鼓式制动器效能因数 1） 领蹄制动蹄因数：图 3.2 鼓式制动器受力简化图根据公式 h/b=2;c/b=0.8得2） 从蹄制动蹄因数：根据公式 得=0.48所以这个领从蹄制动器的制动因数=1.274.2 制动器主要结构元件设计4.2.1 制动鼓选取热容量较大的材料制作制动鼓，防止温升超过材料极限，还要保证制动鼓的刚度，减少制动鼓变形对制动效果的影响。同时为了确保高的摩擦系数，制动鼓材料应与摩擦衬片材料相匹配，这样工作表面磨损比较均匀使用寿命较长。轮毂的圆柱表面与制动鼓配合定位，为了使这两者的轴线重合，要在两者装配紧固后对制动鼓内工作表面进行精加工。两者装配后还需进行动平衡。货车许用不平衡度为30 ncm40 ncm；轿车许用不平衡度为15ncm20 ncm；。微型轿车要求其制动鼓工作表面的圆度和同轴度公差0.03mm，径向跳动量00 5mm，静不平衡度15n.cm。刚度和强度要求影响着制动鼓壁厚的选取。热容量随壁厚增加而增大，但试验表明，摩擦表面的最高温度在壁厚由11mm增至20 mm时变很小。一般制动鼓的壁厚：轿车为7mm12mm；中、重型载货汽车为13mm18mm。为了便于检查制动器间隙，通常会在制动鼓的闭口一侧外缘开个小孔。4.2.2 制动蹄碾压t形钢的方法多用于轿车的和轻型载货汽车制动蹄的制作，或者通过冲压焊接钢板来制成。制动蹄结构尺寸和断面形状的设计应保证其具有高的刚度，但为了使制动蹄摩擦衬片与制动鼓之间具有均匀的压力，有时在制动蹄腹板上开一两条径向槽，目的是使蹄的弯曲刚度小一些，这样制动时噪声较小且磨损较为均匀。制动蹄腹板和翼缘的厚度，货车的约为5mm8mm，轿车的约为3mm5mm。摩擦衬片的厚度，货车多为8mm以上，轿车多为45mm5mm。铆接或粘贴是衬片与制动蹄连接的常用方法，粘贴的优点是允许的磨损厚度较大，使用寿命增长，缺点是不易更换衬片；铆接具有的噪声较小的特点。本次制动蹄采用的材料为ht200。4.2.3 制动底板除制动鼓外的各个制动器零件都会安装在制动底板上，要保证个零件之间相互配合位置的精确。足够的刚度才能保证制功底板能够承受制动反力矩。为此，除了凹凸起伏的形状由钢板冲压成形的制动底板不准有别的形状。刚度不足会产生一系列的不良后果，如制动力矩减小，衬片磨损不均匀及踏板行程加大等。本次设计采用45号钢。 4.2.4 制动蹄的支承销结构简单是二自由度制动蹄的支承销的特点，制动蹄相对制动鼓可以进行自行定位。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，支承位置应设计成可调，这样才能达到通过调节使制动蹄工作表面与制动鼓工作表面同轴心的目的。例如，采用偏心支承销或偏心轮就可以使位置可调。支承销由高频淬火的45号钢制成。其支座为可锻铸铁(kth37012)或球墨铸铁(qt40018)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。长支承销能保证制动蹄的正确安装，避免侧向偏摆的问题发生。在制动底板上的压紧装置，能把制动蹄中部压向制动底板；制动蹄腹板张开端可从在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开的槽插入，以保持制动蹄的正确位置。4.2.5 制动轮缸活塞式制动蹄张开机构具有结构简单的特点，可以很方便的布置在车轮制动器中。选取铸铁ht250作为轮缸的缸体的制作材料。它的缸筒是需要镗磨的通孔。活塞由铝合金制造。钢制的开槽顶块压在活塞外端，被用来作为插人槽中的制动蹄腹板端部或端部接头的支撑。装在活塞上的橡胶密封圈将轮缸的工作腔密封。制动轮缸多数有两个等直径活塞；少数有四个等直径活塞。本次设计采用的是ht250。4.2.6 摩擦材料 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=0.3可使计算结果接近实际值。另外，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。 由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害问题，已被淘汰，取而代之的无石棉材料。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，则成为半金属摩擦材料，这种材料在欧美各国广泛用于轿车的盘式制动器上，已成为摩擦材料的主流。4.3前轮盘式制动器主要结构参数4.3.1 制动盘直径如果把制动盘直径做的大些，制动盘的有效半径就会变大，这样就可在保证同样制动力的前提下，降低制动钳的夹紧力，从而摩擦衬块的单位压力和工作温度也会降低。但轮毅直径限制了制动盘直径的大小，一般选择为轮毂直径的70%90%为制动盘的直径，汽车总质量大于2t的车取90%。通常，制造商在保持有效的制动性能的情况下，尽可能将零件做的小些，轻些。轮辋直径为14英寸，又因为m=1660kg。 在本设计中,取=256mm4.3.2 制动盘厚度h制动盘质量和工作时的温升受到制动盘厚度h的直接影响。为了减轻制动盘质量，其厚度值不可取得过大;但同时为了使制动工作时的温升不会过大，其厚度值又不可过小。通常，实心制动盘厚度为l0mm 20mm。在本设计中所选用实心制动盘，其厚度h取14mm。4.3.3摩擦衬块外半径与内半径根据汽车设计要求摩擦衬块外半径与内半径的比值应该小于等于1.5。若比值过大，制动过程中衬块的外缘与内缘速度相差较多，导致材料磨损不均匀，导致接触面积越来越小，最终将导致制动力矩变的比原设计小很多。在本设计中取外半径为r2=129mm,内半径r1=105mm。符合设计要求4.3.4 内通轴直径 初选为68mm 4.3.5 摩擦衬块工作面积a单位面积的摩擦衬块占有的汽车质量在范围内选取，为60.89a110.7。在本设计中取衬块的夹角为50。摩擦衬块的工作面积a：，a取98。4.4 盘式制动器主要零部件的结构设计4.4.1 制动钳 锻铸铁kth370一12或球墨铸铁qt400一18可以作为制动钳的制造材料。钳体的整体构造可以做两半然后由螺栓连接也可以做成整体。为了方便检查或更换制动块而不需要拆下制动钳，通常其外缘留有开口。制动钳需要承受较高的剪切力所以应有高的强度，此外钳体的变形对制动稳定性的影响很大所以应该有较高的刚度。制动油缸一般多在钳体中加工出，也可在钳体中嵌入单独制造的油缸。鼓式制动器中的轮缸一般比钳盘式制动器油缸直径比小得多，日本轿车钳盘式制动器油缸的直径最大可68.1mm（单缸）或45.4mm，客车和货车可达82.5mm或79.4mm。杯形活塞的开口端一般会顶靠制动块的背板，这样可以减少传给制动液的热量，减少热量对制动液压的影响。一般选铸铝合金或钢作为活塞的制造材料。镀铬处理的活塞的工作表面，具有较高的耐磨性。当制动钳体由铝合金制造时，减小活塞与制动背板的接触面积，可以解决传给制动液的热量较多的问题，也可以采用非金属活塞从而避免这个问题。制动钳在汽车上的安装位置可在车轴的前方或车轴的后方。位于车轴前可避免轮胎甩出来的泥、水进入制动钳，位于车轴后则可减少制动时轮毂轴承的合成载荷。 4.4.2 制动块 背板和摩擦衬块直接牢固地压嵌或铆接或粘接而构成了摩擦衬块。衬块的形状多为扇形，但也有使用矩形或正方形的制动器。如果活塞压住的制动块面积较小，衬块可能会发生卷角而引起刺耳的尖锐声音，这种情况要避免。制动块背板由钢板制成。在衬块与背板之间喷涂一层隔热减震胶，可以减少制动时产生的热量传给制动钳，从而避免制动液气话和减小制动噪声。摩擦衬块的工作环境较为恶劣，经常会有较高的温度和较大的压力，所以摩擦衬块的磨损较快，因此设计时要保证它的厚度较大。根据资料显示，日本轿车和轻型汽车摩擦衬块的厚度在7.5mm16mm 之间，中、重型汽车的摩擦衬块在14mm22mm之间。盘式制动器大都装有警报装置，在摩擦衬块磨损达到极限时报警，可以及时更换摩擦衬块，避免事故发生。 4.4.3 摩擦材料要选用具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好的材料作为摩擦材料，材料的摩擦系数不能在温度升高到某一数值后而急剧下降，同时材料还应具有好的耐磨性，低的吸水性，低压缩率、膨胀特性和良好的隔热性，具有抗压、抗拉、抗剪切、抗弯曲性能和耐冲击性能较高的特性；材料与制动盘之间摩擦时噪声较小且不产生有害气体。根据设计标准和国家法规，制动器摩擦材料不应含有石棉材料。第五章 校核5.1 制动器磨损特性热容量及温升摩擦副的材质、表面加工情况、温度以及压力等多种因素都对衬片的磨损有影响。所以要定量的计算磨损性能是不太可能的。机械能在汽车制动过程中转变成热量而耗散。在紧急制动时，由于在短时间内产生了大量的热量，制动器温度会迅速升高。此即所谓的制动器的能量负荷。摩擦衬片的磨损随能量负荷的增大而加剧。能量耗散作为制动器的能量负荷评价指标。单位功负荷或能量负荷称为比能量耗散率，表示单位时间内在单位摩擦面积上所耗散的能量，其单位为w/mm2。 5.1.1 制动器磨损特性计算 汽车的单个前轮和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为 式中，为汽车总质量；为汽车回转质量系数；为制动初速度和终速度（m/s）；为制动减速度()；为制动时间（s）；、是前、后制动器衬片的摩擦面积（）；为制动力分配系数。 在紧急制动直到到停车的过程中，,可认为，故 据有关文献推荐，乘用车的盘式制动器在v1=100km/h(27.8m/s)，在制动减速度j=0.6g的条件下，比能量耗散率应小于等于6.0w/mm2。比能量过高不仅引起衬块的磨损加速，且龟裂这一现象有可能更早的出现在制动盘或制动鼓上。本设计采用的是前盘后鼓，再给说明书中仅计算前轮衬块的摩擦特性。 t=(v1-v2)/j= (27.8-0)/6=4.63s e1=mav1/4ta1 =（166027.820.69）/（44.639802） =4.886.0w/mm25.1.2 制动器的热容量和温升的核算判断制动器的热容量和温升是否符合要求的判别条件如下： 式中： 各制动鼓(盘)的总质量；跟各制动鼓(盘)接触的受热金属件(如制动钳体、轮毂、轮辐、轮辋等)的总质量；制动鼓(盘)材料为铸铁，其比热容为c=482j(kgk)，对铝合金c=880j(kgk)；与制动鼓(盘