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鼓式制动器设计的参数化研究基于 械工程，河南理工大学， 国 摘要 本文运用 件的设计和研究上的制动器的类型参数。论基础离散化的原则，离散对制动鼓的结构图案。选取的典型特征制动器总成的三维参数化建模工作的各个部分，以构建一个模型来参数库调用。 2011下的 南的责任由发布 或同行审查 关键词：刹车 ; 数化，离散化 ;研究 制动器是汽车行业的关键部件。 随着社会的 快速发展和人民生活 水平的 提高 对 制动器 的设计汽车提出了更为严格的要求。不仅 要 满足制动的基本性能要求， 还要 满足环境保护的严格要求。本文主要研究在制动鼓上的参数化设计。 1，制动离散 随着参数的变化，在模板特点 下 可能出现的变化情况： 一）特征维护不变，只有通过受电弓的大小重现 ;二）结构特征性改变。 上述两种变化情况，在实际操作中，因为选择使用模拟目标 不同 大小， 所以模板 必须设计 的不是很大，因此，主要有第一类的情况下，在特性保修范围的大小变化。当参数变化是相当 大时 ，是第二种情况，申请建立模板必须全面描述模型。当然，如果一个模板更接近模型，它必须手动增 加的特点 就会减少 ，但这种模板 所 具有 的 代表性和典型性 相对 差一些 ;模板与待建模型 之间 有一定的差距，需要手动增加的特性是多方面的，但其代表性和典型性都好一些。这是一对相互矛盾的，在该构建体 中 应该找一个比较好的平衡点，这样既可以建立代表 模板，并加快零部件的设计速度。 然后根据一定的 分离 规则，分离各型号相应的刹车 零部件，从这些 部件中撤销 典型的特征，形成模板参数化设计要求。 需要遵守的规则有： 似元提取相同的特征。 独特有的部分进行特征提取。 行特征提取 时 ，应尽可能 撤销 相似的特征。 征提取， 考虑 其实现的可能性。 鼓式制动器离散化之后，组件如下： * 摩擦盘（大约两片） ; * 刹车蹄片（型） ; * on * 制动轮缸主体（类型）； * 活塞（类型）； * 皮碗（类型）； * 制动鼓（型）； * 制动底板（型）； * 变动的支承杆（类型）； * 弹簧（类型）； * 附件（衬套防尘套，活塞防尘套，泄气螺栓螺母，进油口防护罩，密封圈，螺栓防松橡皮筋保护，分离主缸离开油密密封环及各种弹簧等） 上述名单后仅是离散的组件统一名称，具体的就下命名，有许 多种特性不同的组件，这个请求分别建立模板，以满足下缸体名需求攻方设计，例如，具有至少 5个各种不同类型的气缸体，因此，必须单独建立的模板。虽然提取合理的制动带模板的一定的周期，而且还建立了许多特殊的特性组件模板，所以说从本质上来说，它是基于每个组件离散。选择模板离散元件后，并按照要求的尺寸制作新组件模型，再组装制动系统。 当每个组件为参数化，参数的整数必须严格控制，必须尽可能的使用尽可能少的参数来描述整个组件。当然 ,这里参数是指可以改变大小的，部件大多数尺寸需要使用这些成为可能，以改变驱动的大小（即变化为自变 量，写的是尺寸驱动函数形式），也就是引起了众多大小来进行连接，使整体联动，完成参数化建模工作。 本设计采用基于特征的参数化建模方法，实现了汽车制动零部件快速设计和自动设计。因此，需要明确以下一些具有特征的相关概念。 特征是高层次的抽象描述，设计师描述设计对象的功能，形状，结构，制造，装配，检测，管理和使用信息，并具有准确的项目的含义等的关系。特征模型用逻辑的相互依存，相互进行描述和表达的影响语义网络的特性实例和关系。与低层次的几何形状比较元件表面，侧面，所表达的几何实体的方法所 不同的是：该特性模型表达了高水平的具有功能意义的实体，如孔，槽等，其操作对象不是原始的几何元素，但为该产品的功能要素，在产品技术信息和管理信息，体现了设计者的意图。 特点是产品描述信息集。不同的应用领域和不同的对象，特征抽象和分类方法是不同的。通过分析机械产品的大量零部件蓝图信息和加工工艺信息，可构成成分特征划分为五个大类： 经营特色：随着组件管理相关通信集合，包括标题栏信息（例如组件名称，图表或插图编号，设计者，设计日期等），各组分的材料，并没有倾倒的信息，如粗糙度等。 技术特点 ：描述组件的性能和规格通信集合。 材料热处理特点：与元件材料及热处理通信集合，像材料的性能，热处理方式，硬度值的程度等有关。 精密特性：描述元件的形状，大小许可量变化通信集合，包括公差（尺寸公差和形状位置公差）和表面粗糙度。 形态特征：通信集合这都与描述元件的形状，大小，包括函数的形状，加工工艺造型，装配辅助形状有关。 组装特性：组件相关的方向，相互活性表面和协调关系。 在上述特征中，形状特征是描述元件或产品最重要的特征。其可分离主要特征和辅助特征，前者是用来描述结构对象的基本几何形状，后者 是其中进行表达的对象部分的形状特征。 为了描述中的特征之间的关系，可应用于特征类，特征实例的概念。特征类是关于类型特征的描述，是所有相同的信息特征的总结。该典型例子是具体特征后，特征属性的评价，特征是类的成员。其中特性类和典型例子有如下关系： 继承涉及的特征之一。构成层次关系，这是位于水平更高权限被称为超类特性，位于水平较低的水平上被称为亚组的特性。该子组特征可以继承的超类特征的属性和方法的，这种继承关系被称为关系。另一种继承关系的特征是类和这种特性的例子，这种关系被称为关系之间的关 系。例如，一些具体的圆柱是一个例子，圆柱特征类，它们之间反映的关系。 相邻关系。反映了形状特征之间的相互位置关系，与 示。间的构成邻接关系形状特征邻接条件可以共享。有关例如，阶梯轴，每相邻的两个轴部的之间的关系是 毗连关系 ，其中每个相邻表面条件可以共享。 从属关系是关于形状特征符合，或者连接的关系的描述，表明与 辅助 。下属形状特征依赖于形状特征是服从是存在的，就像是附着在圆柱斜边。 引用关系：特征描述类作为连接属性，它的相互引用，表示与重组。引用关系主要存在于引用的形状特征的精确特性，该材 料特性。 基于特征的描述产品的特性所作为建模的基本元素称为建模技术的方法。特征建模可能诱发大约分为三个种类的互动特性定义，识别和设计基于特征的图案。 互动特性的定义。使用现有的几何造型系统建立产品的几何模型，用户在图形交互计划流程定义特征的几何要素，并添加信息，例如特性参数或精度，规格，材料热处理等，以几何模型为属性。这种建模方法的自动化程度低，产品数据共享也是难实现的，在信息处理过程中很容易出现人为错误。 特征识别。它定义预先特性进行了比较几何模型，确定特征的具体类型和其他信息。通常 它是由通过以下步骤：（ 1）在搜索产品的几何形状的数据库相匹配地形特征的几何模型 ;（ 2）从其自己区分数据库撤回特征信息为：（ 3）定特性参数为：（ 4）完成对特征几何模型为：（ 5）结合了简单的特点，以成为新的特点。 基于特征的设计。用户直接定义了组件的几何实体的特性，不久之后在特征库预先定义特征实例化，例如取特征为基本单元建立特征模型，从而完成产品的定义和设计。 参数化设计是定义了几何图形的大小值并且赞同组参数的大小关系，提供给设计者进行几何造型使用。该参数的办法很简单，在参数和设计对 象的尺寸控制有明确的对应关系，设计结果修改接收驱动的大小。在生产中常用的 设计对象的结构形状，序列化的标准字母属于这种类型的产品。如图 1参数化设计系统的原理。 几何形状 方程 几何约束 案例匹配 应用示例 几何尺寸 参数化设计系统原理图 1 在参数设计的过程中，搜索从 后打开图形大小固定到参数化图形自动，新开发的参数绘图软件算法将被认为是有利的旧图表参数化改造。目前，这是最方法的参数化设计应用。关于系列化，通用化和标准化的定型产品（如模具，夹具，液压缸，组合机床，阀门等）的设计的数学模型和产品结构，运用一切都是相对固定不变的，只有产品混合尺寸有差异，结构尺寸的差异是造成年由相同数目和类 型数据取离散值的不同规格的产品设计。这类产品可以取代它的变化以及产品规格与相应的变量的基本参数，然后根据这些数据和基本参数，使用电脑自动查询图形数据库，通过在专用绘图软件自动设计图屏幕。如图 2的参数化设计过程。 3d 模型 读设计参数 参数化设计方法 修改设计参数 推导出新的三维模型 图 23型的参数化设计过程 3 三维实体参数化设计 参数化建模的主要思想是，以显示产品模型的形状特征与几何约束，数学方程和关系，从而设计具有类似的形状和功能。参数化实体建模的 关键是几何约束关系的提取和表达，解决方案以及参数化几何模型结构。多种几何约束关系，可以写一种特定格式的文件，包括联立方程组（即用户编程）中，输入电脑，驱动几何设计组。例如，确定一个立方体的约束条件 L， W， H 可形成使用多维数据集中的建筑面积和底面周长，面对人工智能知识的表达方式，这种方式将描述几何结构的体魄，几何和拓扑结构与步逻辑谓语形式的约束关系，将读取的知识库。一方面是知识的表达方式是改变到表单的标记来表示每一种类型的数据，求标记解决方案，而另一方面则增加了几何推理基础上的克制，求数值解，从而实现在更大 程度机械产品智能化设计。的三维参数化模型是两个主要的部分是由几何模型和约束信息组成。根据什么尺寸约束和拓扑信息模型结构的顺序，也就是它们之间的相互依存关系，参数化建模可分为两类先后。一种是几何约束作用于固定拓扑体质几何组织，几何约束值不会改变几何模型的拓扑结构，但改变了几何模型的标称尺寸。 这种参数化建模系统的引用 B 边界表示 作为其内部表达主要模式。另一种是解释了参数化模型的几何构成要素第一和它们之间的约束关系，但模型的拓扑结构是由约束关系决定。这种参数化建模系统采取南玻表达式作为内部的主要模式，可能会改变满 量程实体模型的拓扑结构，并有利于结构记录整个过程的程序形式。 4 制动鼓模型的建立范例 通过对制动鼓分离的部件的结构分析中，组件建模可以使用三种建模方法。 用部件的钣金建模 钣金建模和参数化的过程是类似的实体建模，通过二维原理图计划组件相关特性，加入了克制，并标记相关的大小。使用弧形侧板的工作模块，坑的操作，冲压消除等制作的三维实体模型。通过表达把主要参数与次要参数关联。像图 3 是 制动蹄片 的金属模型。 图 3 金属片的 3型参数化设计 罗塔范围怎么 定 ，例如弹簧使用 的规则的曲线函数建模版 取弹簧作为一个例子，首先分析每个点的弹簧的结构，并表示例如假设弹簧外环直径的基本功能，内孔直径，转弯等等的主要参数，然后编辑记录的规则功能在 X， Y，例如主参数的基础上， 径 80*t)*1=r1*80*t)+高 +r+l 移动这些规则曲线函数，可能会产生弹簧的中心路径曲线，再通过扫掠产生弹簧全实体模型，如图 4。 图 5 机箱的 3型参数化设计 参考文献 1关欣 ，沉峻峰，关人美，詹军 ;。鼓式制动器的多柔体 模与仿真。 汽车技术， 2007，（ 10）。 2梦洁。基于参数化技术的鼓式制动器设计系统的开发研究。河北工业大学， 2009，（ 6） :17 3关欣，沉峻峰，关人美，詹军 ;。鼓式制动器相关参数，其制动效能的影响。科学技术与工程， 2009，（ 4） 4张平。汽车鼓式制动器类型。 P2007，（ 6）。 5胥永康。汽车制动。汽车实用技术 2004，（ 1）。 作者 刘轰蒲（ 1964 - ），男，籍贯：南阳市，河南省。河南省数控技术教学团队的成 员。本科：河南工业职业技术学院机械工程系，副教授，学历的老师。研究方向：机械制造， 地址：河南工业职业技术学院机械工程系 473009 1876012由 海南大学负责发布 由 或同行审查。 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计（论文）中期报告 题目： 基于 小型轿车 鼓式制动器设计与运动仿真 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 齐亚磊 学 号 导 师 程文冬 2014年 3 月 15日 一 设计（论文）进展状况 1 在程老师的帮助下通过查阅相关资料，了解课题背景及发展，完成了撰写开题报告。完成了开题答辩。 2 在开题答辩完成后，对总体设计方案的设计进行了经一步的论证，具体如下 通过对各种方案的比较。及综合轿车性价比的考虑最终采用领从 蹄 式制动结构。 这段时间主要进行了数据的计算以及初步校核，基本上完成了装配图制作，三维图已进行了一部分，接下来进行装配图的修整，并完成三维图设计，及其运动仿真模拟，再画几张零件图，完成图纸任务，并着手设计说明书的撰写！ 3 鼓式制动器 主要参数的选择 ,具体的选择结果及依据如下： 制动系统主要参数数值 整车质量： 空载： 1070载： 1450心位置： 质心距前轴距离： 质心距后轴距离： 心高度： 空载时： 载时： 距： L=载后轴重 : m=750轮工作半径： 300胎规格： 185/605H 满载 时轴荷的分配： 前轴负荷 56%，后轴负荷 44% 空载时轴荷的分配： 前轴负荷 61%，后轴负荷 39% 制动鼓内径 D 输入力 P 一定时，制动鼓应有足够的壁厚，用来保证有较大的刚度和热容量，以减小制动时的温升同时考虑到负载及制动力据。 乘用车 D 选取的轮胎型号 185/60 4 D= 309 1999制 动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列的规定，从表 1 表 1 制动鼓最大内径 轮辋直径 /2 13 14 15 16 20， 动鼓最大内径 /车 180 200 240 260 货车 220 240 260 300 320 420 取 D=230制动鼓的厚度 n 轿车 7 12车 13 18 因此本设计取 7摩擦衬片宽度 b 和包角 而单个摩擦衬片的摩擦面积 A 又决定于制动鼓半径 R、衬片宽度 b 及包角，即 （ 1） 试验表明，摩擦衬片包角为： =90 100时，磨损最小，制动鼓温度最低，且不宜大角于 120。初选衬片包角 =100o 实验表明对于轿车 轿车单个制动器总的摩擦面积 A=（ 1002本次设计中取 2200 取 b=45 309 1999制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列的规定 b 取 40摩擦衬片起始角0即令 02/900 制动器中心到 张开力 P 作用线的距离 a 应使距离尽可能大，初取 a=右，则取 a=92制动蹄支承点位置坐标 k 和 c 使 k 尽可能小而 c 尽可能大。初取 k=25c=92衬片摩擦系数 f 保持摩擦系数 f =无大问题。，取 f = 鼓式制动器具体参数如下： D=230 n=7 b=45A=200f=100o a=92c=92k=254 车辆前后轮制动力的分析 其力矩平衡方程为 0 （ 2） 或式 m a x； 图 2 制动器制动力面制动力 式中 轮胎与地面间的附着系数 Z 地面对车轮的法向反力。 根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前，后轴车轮的法向反力 21,： )(21 （ 3） )(11 （ 4） 取一定值附着系数 =以在空，满载时由式上式可得前后制动法向力 Z 为以下数值 故 满载时： 383(2471 087(2471 空载时： 383(2471 087(2471 图 3 制动时的汽车受力图 汽车总的地面制动力为 21（ 5） 式中 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。 由以上两式可求得前，后车轮附着力为 221（ 6） 212（ 7） 前、后轴车轮附着力即地面最大制动力为 满载时 : 471 471 空载时 : 471 1 471 2 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是 2121（ 8） 122121 /（ 9） 式中 1 前轴车轮的制动器制动力，； 2 后轴车轮的制动器制动力，； 1 前轴车轮的地面制动力； 2 后轴车轮的地面制动力； 21, 地面对前，后轴车轮的法向反力； G 汽车重力； 21, 汽车质心离前，后轴距离； 汽车质心高度。 由（ 7）（ 8）式可知，前，后车轮同时抱死时，前，后制动器的制动力 1 函数。 由式上式中消去 ，得 212 22141 22gf f F h （ 9） 式中 L 汽车的轴距。 一定值，并以前制动与总制 动力之比来表明分配的比例，称为汽车制动器制动力分配系数 1211F （ 10） 前、后轮制动力分配系数 的确定 联立式（ 9）和式（ 10）可 得 =g2 （ 11） 式中 ：同步附着系数 车重心至后轴中心线的距离 L：轴距 车质心高度 带入数据得 满载时： 7 1 5 5 8 32 g 空载时： 7 1 5 6 8 32 g 图 4 大众捷达 轿车的 I 曲线与 线 同步附着系数 由式（ 10）可得表达式 112 （ 12） 上式在图 4 同步附着系数的计算公式 0 （ 13） 满载时： 8 7 120 L 空载 时： L 制动器最大制动力矩 双轴汽车前，后车轮附着力同时被充分利用或前，后同时抱死时的制动力之比为 122121 （ 14） 式中 , 21, 汽车质心离前，后轴距离； 同步附着系数 汽车质心高度 前，后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力矩为 21m a 15） m a a T （ 16） 1 2 单个车轮所产生的最大制动力据是 )471 单个后轮最大的制动力 F= 确定制动轮缸直径 制 动轮缸对制动蹄或制动块的作用力 制动轮缸中的液压力 2（ 17） p 考虑制动力调节装置作用下的轮缸或管路液压 = 8 12 p= 10 由 需能 ， 及张开力的计算公式： 与制动器因数定义 式可表示为： ew 4 2 （ 18） 42 需 （ 19） 轮缸直径应在 87 标准规定的尺寸系列中选取，缸直径的尺寸系列为： 6， 19， 22， 24， 25,28， 30， 32， 35， 38， 40， 45， 50， 55 取得 =22 初步完成 了鼓式制动器的装配图。 二 存在问题是 ： 1 对制动器的装配图的修改未完成 。 2三维图还为全部完成需要完善， 动仿真还不熟练，需要加紧学习。 3 对鼓式制动器主要零部件的校核没有完成有待继续完成。 4 制动器的主要零件图绘制未完成。 三 解决方法： 1 查阅相关资料对制动器进行经一步的合理设计完成装配图。 2 查阅有关力学计算及强度校核的资料准确分析制动器的受力。 3尽快学习 动仿真，并熟练掌握。 4 由 装配图拆图出 主要零部件图。 四 后期安排 1 对鼓式制动器剩余进行结构设计计算、力学校核； 2 完成鼓式制动器装配图的修改 3完成三维图的设计，做出运动仿真。 4 完成鼓式制动器的主要零部件图 5 撰写毕业论文 ， 整理所有图纸 6 整理此次设计的所有资料准备毕业答辩 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 指导教师签字： 年 月 日 第 1 页 共 8 页 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计 (论文 )开题报告 题目：基于 小型轿车 鼓式制动器设计与运动仿真 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 齐亚磊 学 号 导 师 程文冬 2013 年 11 月 28 日 第 2 页 共 8 页 一、毕业设计（论 文）综述 1 题目背景 随着国民经济的蓬勃发展，汽车已经成为人们日常生活中重要的交通运输工具。制动器是汽车的关键部件之一，其性能的好坏将直接影响汽车整车性能的优劣，危及驾驶人员的生命财产安全，因此 ,制动器的设计在整车设计中显得非常重要。 鼓式制动器作为制动器的一种，它的设计工作也是整车设计的重要部分。鼓式制动器主要由制动踏板、制动主缸、制动轮缸、制动鼓、制动底板、活塞、摩擦片等组成。 鼓式制动器分为领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增力式、双向增力式等几种 。就制动效能而言，自增力式制动器由于对摩 擦助势作用利用的最为充分而居首位，以下依次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式。但是蹄鼓之间的摩擦系数本身是一个不稳定的因素，随着蹄片材料、温度和表面状况有很大变化。自增力式制动器的效能对摩擦系数的依赖性最大，因而其制动效能的热稳定性最差。一般来说，在相同的散热条件下，制动效能越好的制动器，它的制动效能热稳定性就越差。 领从蹄式制动器的效能和稳定性，在各式制动器中居中游。前进、倒退行驶的主动效果不变；结构简单。成本低；便于附装驻车制动驱动机构、调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易。 由于领从蹄式制动器具有这些优点，现 代汽车广泛采用了领从蹄式制动器， 特别是轿车和轻型货车、客车的后轮制动器 。 制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统，既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力都能对汽车起到制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，使外界（主要是路面）对汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进 行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，相应的一系列专门的装置即称为制动装置。由此可见，汽车制动系对于汽车行驶的安全性，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。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，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。因此，许多制动法规对制动系提出了许多详细而具体的要求。 鼓式制动也叫块式制动，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计 1902 年就已经使用在马车上了，直到 1920 年左右才开始在汽车工业 广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块 (刹 第 3 页 共 8 页 车蹄 )位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。 相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。另外，鼓式制动器在使用一段时间后，要定期调校刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉 。当然，鼓式制动器也并非一无是处，它造价便宜，而且符合传统设计。 四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。 汽车制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的部件。一般制动器都 是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者 的旋转角速度降低，同时依靠 车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器，都称为摩擦 制动器。目前，汽车所用的制动器几乎全部都是摩擦制动器，即利用固定元件与旋转元 件表面的摩擦而产生制动力矩。 摩擦制动器分为鼓式和盘式两大类。前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作 表面为圆柱面；后者的旋转元件为圆盘状的制动盘，以端面为工作面。 旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称 为车轮制动器，一般用于行车制动，也有兼用于 应急制动和驻车制动系。旋转元件固装 在传动系的传动轴上，其制动力矩须经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器趁为中央制动器，一般只用于驻车制动或缓速制动。 现在，由于复杂的工况，人们对制动系统的要求不断提高，于是防抱死制动系统（ 附着力控制系统（ 速普及。在许多车辆上将成为标准设备。防抱死制动系统加上附着力控制成为另一个电子控制系统，增加了现代汽车的复杂性。 动时方向稳定性好、制动距离短、改善轮胎磨损等优点。 主要部件有：液压调节器、轮速传感器、和用于处理信 号、控制及触发信号灯和液压调节器中执行器的 动器的设计应参照对车辆的要求和系统本身的强制性法规。 就与车辆结构有关方 面而言，车辆的质心位置和前、后桥间规定的制动力分配，决定了在不同的路面和轮胎 的附着条件下，车轮在抱死以前，所能向它施加的最大制动力。 设计好的车轮制动器必须满足下列要求： 一致的效能； 平滑、渐进的响应； 低污染、耐腐蚀； 高度可靠； 耐久性； 第 4 页 共 8 页 耐磨损； 容易保养。 鼓式制动器有内张型和外束型两种。前者的制动鼓以内圆柱面为工作表面，在汽车上应用广 泛；后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面，目前只有极少数汽车用作驻车制动器。内张型鼓式制动器都采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。位于制动鼓内部的制动蹄在一端承受促动力时，可绕其另一端的支点向外旋转，压靠到制动鼓内圆柱面上，产生摩擦力矩（制动力矩）。凡对蹄端加力使蹄转动的装置，统称为制动蹄促动装置。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。也正是因为这个原因，盘式制动 器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故低端车一般还是使用前盘后鼓式。 双向增力式制动器因两蹄片均为领蹄，所以制动器效能稳定性比较差。除此之外，两蹄片上单位压力不等，故磨损不均匀，寿命不同。调整间隙工作与单向增力式一样比较困难。因只有一个轮缸，故制动器不适合用于有的双回路驱动机构。 汽车上一般都设有脚制动和手制动两套独立的制动机构。使用制动的目的是强制汽车迅速减速直至停车，或在下坡时维持一定车速，另外，还可用来使停歇的汽车可靠地保持在原地不溜滑。在行车中，正确使用制动，不 仅有利于保证行车安全，而且有利于节约燃料，减少轮胎磨损，防止机件损坏。驾驶员按照自己的目的或针对已发现的情况，为停车采取的提前减速制动措施，称预见性制动。方法是迅速抬起油门踏板，充分利用发动机的牵制作用，同时轻踩制动踏板，使汽车降低车速。当汽车接近停止时，踏下离合器踏板，将变速器挡位置于空挡，将车平稳地停在预定的位置上。自刹作用：鼓式刹车有良好的自刹作用，由于刹车来令片外张，车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度 (当然不会大到让你很容易看得出来 )刹车来令片外张力 (刹车制动力 )越大，则情形就越明显，因此，一般 大型车辆还是使用鼓式刹车，除了成本较低外，大型车与小型车的鼓刹，差别可能祗有大型采气动辅助，而小型车采真空辅助来帮助刹车。 成本较低：鼓式刹车制造技术层次较低，也是最先用于刹车系统，因此制造成本要比碟式刹车低。 捷达 轿车后轮鼓式制动器为 领从蹄式 。领从蹄式制动器的每块蹄片都有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的同一端。张开装置有两种形式，第一种用凸轮或楔块式张开装置。其中，平衡凸块式和楔块式张开装置中的制动凸轮和制动楔块是浮动的，故能保证作用在两蹄上的张开力相等。非平衡式的制动凸轮的中心是固定的，所以不能 保证作用在两蹄上的张开力相等。第二种用两个活塞直径相等的轮缸（液压驱动），可保证作用在两蹄上的张开力相等。领从蹄式的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 第 5 页 共 8 页 附装驻车制动驱动机构；易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。但领从蹄式制动器也有两蹄片上的单位压力不等（在两蹄上摩擦衬片面积相同的条件下），因而两蹄片衬片磨损不均匀、寿命不同的缺点。此外，因只有一个轮缸，两蹄必须在同一驱动回路作用下工作。领从蹄式制动器得到广泛应用，特别是乘用车和总质量较小的商用车的后轮制动器用得较多 。 二 主要研究解决的问题 : 1熟悉鼓式制动器的原理和构造； 2对制动器的机构进行分析，确定各项参数； 3设计制动器制动力调节装置； 4设计传动机构与踏板机构； 5画出零件图和装配图； 6一份设计说明书； 7阅读文献资料，包括中英文，最后翻译一篇英文资料（不少于五千字）。 完成鼓式制动器类型的确定：完成制动鼓 制动底板 制动蹄片 回位弹簧的设计；完成组装成总成的分析设计。 查阅相关资料得 捷达轿车 的一些主要技术参数如下： 制动总泵 制动助力器 9前轮制动器制动钳活塞直径 48 制动盘直径 239动盘厚度 12 制动摩擦衬片厚度 14包括底板 ) 后轮制动器制动鼓直径 180 车轮制动分泵直径 动摩擦衬片厚度 (铆接 ) 5 制动摩擦衬片宽度 30、后制动力分配比 4 1 制动距离 :30km/h 初速时： 6m ; 50km/h 初速时： 0km/h 初速时 :40m 驻车制动：满载，在 20%坡道上，在手制动 杆端部 38用力 400N，驻车。 三 研究的主要方法 : 文献法，实验法，行动法 四 具体内容： 对鼓式制动器的结构型式进行选择；根据整车参数，设计鼓式制动器各参数的具体数值，包括制动鼓、制动底板、制动轮缸等主要部件的设计；对汽车制动性能有着重要影响的制动系参数有：制动力及其分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率、最大制动力矩、利用附着系数、制动效率、制动器因数、制动蹄因数等。鼓式制动器的结构参数有制动鼓直径 D 或半径 R、制动蹄摩擦衬片的包角、制动蹄摩擦衬片宽度 b、摩擦衬片起始角 0、张开力 P 的作用线至制动器中心的距离、制动蹄支销中心的坐标位置与及摩擦片摩擦系数。 第 6 页 共 8 页 汽车制动性能的可靠与否，直接影响到汽车行使的安全和其他使用性能的发挥。重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，因此，汽车的制动性很重要。汽车的制动性主要由三方面来评价： 1）制动效能，即制动距离与减速度。指在良好路面上，汽车以一定初速（现在一般是 80m/s）制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能最基本的评价指标； 2）制动效能的恒定性，即抗热衰退性能。制动过程实际是把汽车行驶的动能通过制动器吸收 转换为热能，因此，制动器温度升高后能否保持在冷状态时的制动效能，是设计制动器是要考虑的一个重要问题。此外，还有涉水行使后，制动器还存在水衰退问题； 3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑骗、侧滑以及失去转向能力的性能。制动时的方向稳定性常用制动时汽车按给定路径行使能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力，则汽车将偏离原来路径。由于本人能力及条件有限，评价本次设计的制动性能，只用理论计算的制动距离，与国家标准进行衡量。 本次设计的工作重点是制动鼓、制动底板、制动轮缸等主要部件的设计。工作量为设 计说明书不少于 1 万字，工程图纸一张 图纸，若干张零件图，折算后工作总量不少于 2 张 图纸； 确定仿真模拟方案，再用 行仿真模拟！ 五 具体实施方案： 1、对鼓式制动器的型式进行选择； 2、根据整车参数，初步设计制动器各参数的具体数值，计算制动距离与国家标准进行比较合格与否，若不合格则改变参数； 3、制动器的设计计算； 4、制动蹄摩擦面的压力分布规律及径向变形规律； 5、制动蹄片上的制动力矩 6、制动器因数的分析计算； 7、摩擦衬片的摩损特性计算； 8、制动器热容量和温升的核算； 9、制动 器主要零部件的结构设计与强度计算； 10、制动驱动机构的结构型式选择与设计计算； 11、制动力分配的调节装置； 六 进度安排 第 1； 了解 ，资料收集，完成开题报告。 第 3：分析收集到的资料，提出最优设计方案，进行相关计算。 加紧学习 积累初步仿真模拟理论实践知识。 第 6：绘制制动器总装配图及零部件图的草图。 确立基本仿真模拟方案，用出初步模型。 第 7 页 共 8 页 第 9：绘制制动器的总装配图及零件图，撰写设计说明书。 完善并确定仿真模拟。 第 11：完成设计，提交指导老师审核修改 。 第 14 周： 提交系里评阅并修改，准备答辩。 第 15 周： 毕业设计答辩。 七 参考文献 : 1 刘惟信 清华大学出版社， 2001 2 手册编委会 . 汽车工程手册 人民交通出版社 3 余志生 . 汽车理论 . 机械工业出版社 4 刘惟信 . 汽车制动系的结构分析与设计计算 . 清华大学出版社 . 2004 5 方泳龙 . 汽车制动理论与设计 2005 6 刘惟信 . 汽车制动系的结构分析与设计计算 . 清华大学出版社 7（美）埃克霍恩 克林恩乔克 . 汽车制动系统 1998 8 齐志鹏 . 人民邮电出版社 . 汽车制动系统的结构原理与检修 9 肖永清 ,杨忠敏 . 汽车制动系统的使用与维修 2004 10 周明衡 . 离合器、制动器选用手册 . 化学工业出版社 11 杨培元 . 液压系统设计简明手册 1993 12 吴宗泽主编 机械工业出版社， 2002 13 王望予主编 第 3 版 )2000 14 王世刚，张春宜，徐起 贺主编 哈尔滨工程大学出版社， 2001 15 龚溎义主编 第三版 )2001 16 顾伯良 唐振声等译 . 车工程手册 1999 17 成大先主编 第三卷 )(第三版 )2002 18 of . 19 C. K. K. H. 20 of of G 第 8 页 共 8 页 指导教师意见（ 对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 本科毕业设计（论文） 题目：基于 X 小型轿车鼓式制动 器设计与运动仿真 I 基于 摘 要 近年来我国汽车市场迅速发展，特别是轿车汽车发展的方向。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。本设计就领从蹄式鼓式制动器进行了相关的设计和计算，并根据 维软件进行设计装配及仿真。 本说明书主要介绍了捷达轿车后轮鼓式制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并对鼓式制动器和盘 式制动器的结构及优缺点进行分析。设计计算确定前盘、后鼓式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式。绘制出了后制动器装配图、制动鼓零件图以及制动蹄零件图。最终对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。另外在设计的同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等因素。 通过本次设计的计算结果表明设计出的制动系统是合理的、符合标准的。其满足结构简单、成本低、工作可靠等要求。 关键词： 件；仿真；制动；鼓式制动器 G n s in is an in on in G of by on to of of of to of in of is of is UG 要符号表 P 张开力 N 法向反力 Q 推力 m 质量 同步附着系数 q 制动强度 T 制动力矩 地面 制动力 制动器制动力 附着力 有效半径 Z 地面对车轮的法向反力 G 重力 g 重力加速度 制动力分配系数 D 直径 b 宽度 摩擦衬片包角 A 面积 R 半径 0 摩擦衬片起始角 摩擦系数 t 时间 C 比热容 L 汽车制动时动能转变的热能 V 速度 J 制动减速度 录 1 绪论 . 1 动器设计的意义 . 1 动器研究现状 . 2 次设计鼓式制动器应达到的目标 . 2 次鼓式制动器的设计要求 . 2 2 鼓式制动器的选择 . 3 式制动器形式方案分析 . 3 动器的结构型式及选择 . 3 式制动器整体方案 . 8 式制动器装配注意事项 . 9 3 鼓式制动器的设计计算 . 11 达轿车的主要参数数值 . 11 步附着系数的分析 . 11 辆前后轮制动力的分析 . 11 动器制动力分配系数 . 15 式制动器的主要参数及其确定 . 17 动鼓内径 D . 17 擦村片宽度 b 和包角 . 18 擦衬片起始角 0 . 19 动器中心到张开力 用线的距离 e. 19 动蹄支承点位置坐标 a 和 c . 20 擦片摩擦系数 . 20 动器主要零部件的结构设计 . 21 动鼓 . 21 动蹄 . 21 动底板 . 21 动蹄的支承 . 21 动轮缸 . 22 动器受力分析及最大制动力的确定 . 22 动器受力分析 . 22 动器最大制动力矩 . 23 4 校核 . 25 V 动器的热容量和温升的核算 . 25 动器的校核 . 26 车制动的计算 . 26 车可能停驻的极限上坡路倾斜角 . 26 车可能停驻的极限下坡路倾斜角 . 27 动减速度和制动距离 . 27 5 基于 鼓式制动器结构设计 . 30 G 软件介绍 . 30 G 技术 . 30 势 . 30 要功能 . 30 式制动器的三维设计 . 31 动器制动鼓设计 . 31 动蹄的设计 . 32 动器底板的设计 . 34 动轮缸 . 34 式制动器摩擦材料的选择 . 35 式制动器的整体设计 . 35 式制动器运动仿真分析 . 36 型的建立与简化 . 36 动仿真中各运动部件的分析 . 37 总 结 . 42 参考文献 . 43 致 谢 . 43 毕业设计（论文）知识产权声明 . 44 毕业设计（论文）独创性声明 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪论 动器设计的意义 随着国民经济的蓬勃发 展，汽车已经成为人们日常生活中重要的交通运输工具。制动器是汽车的关键部件之一，其性能的好坏将直接影响汽车整车性能的优劣，影响驾驶人员的生命财产安全，因此 ,制动器的设计在整车设计中显得非常重要。 汽车制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的部件。一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器，都称为摩擦制动器。目前，汽车所用的制动器几乎全部 都是摩擦制动器，即利用固定元件与旋转元件表面的摩擦而产生制动力矩。摩擦制动器分为鼓式和盘式两大类。前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；后者的旋转元件为圆盘状的制动盘，以端面为工作面。 旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器，一般用于行车制动，也有兼用于应急制动和驻车制动系。旋转元件固装在传动系的传动轴上，其制动力矩须经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器称为中央制动器，一般只用于驻车制动或缓速制动。 鼓式制动器作为制动器的一种，它的设计工作也是整 车设计的重要部分。鼓式制动器主要由制动踏板、制动主缸、制动轮缸、制动鼓、制动底板、活塞、摩擦片等组成。 相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。另外，鼓式制动器在使用一段时间后，要定期调校刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然，鼓式制动器也并非一无是处，它造 价便宜，而且符合传统设计。 四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。 设计好的车轮制动器必须满足下列西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 2 要求：一致的效能；平滑、渐进的响应；低污染、耐腐蚀；高度可靠；耐久性；耐磨损；容易保养。 动器研究现状 汽车在行驶过程中需要频繁的进行制动操作，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 ,从而使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器的分析和设计 ,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。 次设计鼓式制动器应达到的目标 （ 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 次鼓式制动器的设计要求 汽车制动器的设计是一项综合性、系统性的设计，它涉及到制动系统的整体设计和零件设计，设计要求中体现了既有对整体的要求，又有对各零件各自性能的要求。对制动系整体性能，除了上面所说的以外，还有使用性能良好，故障少等要求。对零部件除了能实现各自功能外，还要求它与其他组装起来的配合能力 ，协作能力良好，因此，在制动器设计前，应先提出制动系统综合设计方案。根据对制动器的要求，并配合制动器的结构形式的特点，参考近年来制动器设计趋势 ,综合设计题目要求等。 3 2 鼓式制动器的选择 式制动器形式方案分析 汽车制动器几乎都是机械摩擦式，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。为更好的实现制动，现代轿车大多采用了前盘后鼓的设计方案。 动器的结构型式及选择 除了辅助制动装置是利用发动机排气或其他缓速措施对下长坡的汽车进行减缓或稳定车速外，汽车制动器几乎 都是机械摩擦式的，即是利用固定元件与旋转元件工作表面间的摩擦而产生制动力矩使汽车减速或停车的。 摩擦式制动器按其旋转元件的形状又可分为鼓式和盘式两大类。 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衬片的制动蹄，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突缘上 (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。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作某些汽车的中央制动器，现代汽车已很少采用。由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在汽车上已很少采用，所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，而通常所说的鼓式制动器即是指这种内张型鼓式结构。 盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放 且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用作各种汽车的中央制动器。 车轮制动器主要用作行车制动装置，有的也兼作驻车制动之用；而中央制动器则仅用于驻车制动，当然也可起应急制动的作用。 鼓式制动器和盘式制动器的结构型式也有多种，其主要结构型式如下图所示： 鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类 (如图 它们的制动效能、制 4 图 制动器的结构型 式 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。 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。 鼓式制动器按蹄的属性分为： a. 领从蹄式制动器 如图 2.2(a)、 (b)所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前 5 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改变，变为反向旋转，随之领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反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。由图 2.2(a)、 (b)可见，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。 图 鼓式制动器简图 (a)领从蹄式（用凸轮张开）； (b)领从蹄式（用制动轮缸张开）； (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； 对于两蹄的张开力 2=P 的领从蹄式制动器结构，如图 2.2(b)所示，两蹄压紧制动鼓的法向力应相等。但当制动鼓旋转并制动时，领蹄由于摩擦力矩的“增势”作用，使其进一步压紧制动鼓而使其所受的法向反力加大；从蹄由于摩擦力矩的“减势”作用而使其所受的法向反力减小。这样，由于两蹄所受的法向反力不等，不能相互平衡，其差值要由车轮轮毂轴承承受。这种制动时两蹄法向反力 6 不能相互平衡的制动器也称为非平衡式制动器。液压或楔块驱动的领从蹄式制动器均为非平衡式结构，也叫做简单非平衡式制动器。非平衡式制动器将对轮毂轴承造成 附加径向载荷，而且领蹄摩擦衬片表面的单位压力大于从蹄的，磨损较严重。为使衬片寿命均衡，可将从蹄的摩擦衬片包角适当地减小。 对于如图 2.2(a)所示具有定心凸轮张开装置的领从蹄式制动器，在制动时，凸轮机构保证了两蹄等位移，因此作用于两蹄上的法向反力和由此产生的制动力矩应分别相等，而作用于两蹄的张开力 不等，且必然有 车轮，其力矩平衡方程为 : 0 ( 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。 令 （ 并称之为 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，因此又称为制动周缘力。F 的 方向相反，当车轮角速度 0 时，大小亦相等，且寸、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或气压成正比。当加大踏板力以加大fT，F 均随之增大。但地面制动力 着附着条件的限制，其值不可能大于附着力F， 即 （ m a x（ 式中 : 轮胎与地面间的附着系数； Z 地面对车轮的法向反力。 当制动器制动力 地 面制动力 到附着力 F 值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩 表现为静摩擦力矩，而 即成为与 平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到 =0 以后，地面制动力 到附着力 F 值后就不再增大，而制动器制动力 于踏板力 增大使摩擦力矩 大而继续上升 (见图 根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前、后轴车轮的法向反力 ： )( 21 g （ )( 12 g （ 式中 :G 汽车所受重力； 13 L 汽车轴距； 1L 汽车质心离前轴距离； 2L 汽车质心离后轴距离； 汽车质心高度； g 重力加速度； 汽车制动减速度。 图 制动器制动力 面制动力 踏板力 关系 汽车总的地面制动力为 21（ 式中 :q 制动强度，亦称比减速度或比制动力； 1 前后轴车轮的地面制动力。 由以上两式可求得前、后轴车轮附着力为 : )()( 221 （ )()( 112 （ 上式表明：汽车在附着系数 为任意确定值的 路面上制动时，各轴附着力即 14 极限制动力并非为常数，而是制动强度 q 或总制动力 函数。当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，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三种，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。 在以上三种情况中，显然是最后一种情况的附着条件利用得最好。 2121 （ ()(/ 122121 （ 式中 :1 前轴车轮的制动器制动力， 111 f ； 2 后轴车轮的制动器制动力， 222 f ； 1 前轴车轮的地面制动力； 2 后轴车轮的地面制动力； 1Z ， 2Z 地面对前、后轴车轮的法向反力； G 汽车重力； 1L ， 2L 汽车质心离前、后轴距离； 汽车质心高度。 因所设计的捷达轿车为轻型轿车后轮鼓式制动器，而现代轿车的行使状况较好，特别是高级公路的高速要求，同步附着系数可选取 则： 9 9 4 5 N 由式 难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。 由式 ： （ 由式 ： B （ 则 : 15 图 某轿车的 I 曲线和 线 动器制动力分配系数 （ 1） 分配系数 （ 1221 （ 21 （ 可得 : 211 122 2即： g 2 （ 16 其中 : L L 2471L 550 取 得到 : g 2 2 4 7 15 5 8 3 （ 2） 同步附着系数 0 （ 5 5 8 37 1 7 1 将 代入下式得 gZ 21 （ 5 0 gZ 22 （ 7 2 5 0 在同步附着系数前后轮同时抱死的路面上行驶时所得到的地面制动力 前轮 ： 01 11 （ 01m a （ N 后轮： 02 22 （ 02m a （ N 17 式制动器的主要参数及其确定 制动鼓应有足够的壁厚，用来保证有较大的刚度和热容量，以 减小制动时的温升。 动鼓内径 D 输入力 0F 一定时，制动鼓内径越大，制动力矩越大，且散热能力也越强。但增大 D(图 轮辋内径限制。制动鼓与轮辋之间应保持足够 图 鼓式制动器的几何参数 的间隙，通常要求该间隙不小于 20则不仅制动鼓散热条件太差， 18 而且轮辋受热后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。制动鼓直径与轮辋直径之比的范围如下： 乘用车： 64.0 车： 70.0 0 依据轮胎型号： 185/605H 于是， 得轮辋直径 r =25.4 55.6 （ 1 取 D 则制动鼓内径直径： D=（ 照 中 华人民共和国专业标准 309 1999 制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列 取 D=230动鼓壁厚的选取主要是从刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有助于增大热容量，但试验表明，壁厚从 11至 20擦表面平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为 7 12、重型货车为 13 18 由于本设计的对象是轿车，所以选取制动鼓壁厚为 7 擦村片宽度 b 和包角 摩擦村片宽度尺寸 b 的选取对摩擦衬片的使用寿命有影响。衬片宽度尺寸取窄些，则磨损速度快，衬片 寿命短；若衬片宽度尺寸取宽些，则质量大，不易加工，并且增加了成本。 试验表明，摩擦衬片包角 =90 100时，磨损最小，制动鼓温度最低，且制动效能最高。 角减小虽然有利于散热，但单位压力过高将加速磨损。实际上包角两端处单位压力最小，因此过分延伸衬片的两端以加大包角，对减小单位压力的作用不大，而且将使制动不平顺，容易使制动器发生自锁。因此，包角一般不宜大于 120。 取 =100 摩擦衬片宽度 b 较大可以降低单位压力、减少磨损，但过大则不易保证与制动鼓全面接触。通常是根据在紧急制动时
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