乘用车后轮盘式制动器设计（全套含CAD图纸）
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本科毕业设计（论文） 题目： 乘用车后轮盘式制动器设计 学 院： 机电与车辆工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 （工程机械） 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 时 间： 乘用车后轮盘式制动器设计 本科毕业设计（论文）原创性声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名（亲笔）： 年 月 日 科毕业设计（论文）版权 使用授权书 本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间毕业设计（论文）工作的知识产权单位属重庆交通大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权重庆交通大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文）。 作者签名（亲笔）： 年 月 日 导师签名（亲笔）： 年 月 日 乘用车后轮盘式制动器设计 I 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。 本文主要是介绍盘式制动器的分类以及各种盘式制动器的优缺点，对所选车型制动器的选用方案进行了选择，针对盘式制动器做了主要的设计计算， 同时分析了汽车在各种附着系数道路上的制动过程，对前后制动力分配系数和同步附着系数、利用附着系数、制动效率等做了计算。在满足制动法规要求及设计原则要求的前提下，提高了汽车的制动性能。 关键词： 制动器；盘式制动器； 制动力分配系数； 同步 附着 系数 乘用车后轮盘式制动器设计 he of of is of of to a to is we In of to to to to of a to of is as as of to to to on in of on of of to of of so on In of of 用车后轮盘式制动器设计 目 录 摘 要 . I . 绪 论 . 1 动系 统研究意义 ： . 1 动系统研究现状： . 1 题主要内容： . 3 题研究方案： . 4 2 制动器的结构形式选择 . 5 . 5 . 5 乘用车 制动器结构的最终选择 . 7 构和工作原理 . 8 3 制动器 主要参数及其选择 . 9 用车 的主要技术参数 . 9 . 9 . 14 . 16 . 17 . 19 4 制动器的制动参数设计计算 . 20 . 20 . 20 . 20 . 21 动器的热容量和温升核算 . 24 . 25 5 制动器主要零部件的结构设计 . 27 动盘 . 27 乘用车后轮盘式制动器设计 . 28 h. 28 . 28 . 28 . 29 . 30 . 30 . 31 . 31 . 32 . 33 S . 33 . 33 结 论 . 35 致 谢 . 37 参考文献 . 38 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 1 1 绪 论 动系 统研究意义 ： 轿车的构设和产出涉及到许多范围，对构设提出了更高的要求。轿车制动相关的系统是轿车行驶的重要 系统，其职能的好坏对汽车的正常行驶有着重要影响。跟着轿车的速率和路面境况变化，须要高效能、长命的制动器。其效能的好坏对轿车的行驶有着巨大影响。 轿车是当代用得最多的交通器材。轿车制动系是轿车底盘上的一个主要系统，目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式制动器和盘式制动器两大 类。 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。汽车制动过程实际上是一个能量转换过程，它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。高速行驶的汽车如果频繁使用制动器，制 动器因摩擦会产生大量的热量，使制动器温度急剧升高，如果不能及时的为制动器散热，它的效率会大大降低影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象。 它是制约汽车运动的东西，而制动器又是制动部分直接作用轿车的一个部分，因而它是汽车上最重要的安全件。 轿车在过程中要多次进行制动，因为制动部分的好坏直接关系到安全，所以制动部分对轿车是十分重要的，改造轿车的制动效能终究是轿车设计制造机构的重要任务。 动系统研究现状： 随着我国汽车工业技术的发展 ,特别是轿车工业的发展 ,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采 应用盘式制动器配置才逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。 在轿车、微型车、轻卡、 从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70% 80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮鼓式制动的混合匹配方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本 上的重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 2 考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分 轿车、微型车、高端轻卡、 2004 年我国共产此类车计 110万辆以上。但随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别上国家安全法规的强制实施，前后轮都用盘式制动器是趋势。 在大型客车方面：气压盘式制动器产品技术先进性明显，可靠性总体良好，具有创新性和技术标准的集成性 。欧美国家自上世纪 90 年代初开始将盘式制动器用于大型公交车。至 2000 年，盘式制动器（前后制动均为盘式）已经成为欧美国家城市公交车的标准配置。我国从 1997 年开始在大客车和载重车上推广盘式制动器及 抱死系统，因进口产品价格太高，主要用于高端产品。 2004 年 7 月 1 日交通部强制在 7高型客车上 “必须”配备后，国产盘式制动器得以大行其道。北京公交电车公司、上海公交、武汉公交、长沙公交、深圳公交、广州公交等公司，都在使用为大客车匹配的气压盘式制动器。生产厂家主要有：宇通公司 2004 年产 20000 多辆客车，其中使用盘式制动器的客车已占一半多；宇通公司自制底盘部份是由二汽在 年有 10000 多套。二汽东风车桥用 后桥改型匹配气压盘式制动器的前后桥总成约占 6000 套以上，是宇通公司最大的气压盘式制动器桥供应商。宇通公司每年需在一汽采客车底盘 3000 多台，一汽客底 2004 年供了 2000 多台，其中带盘式制动器占一半以上。如一汽客底采用 4E 前转向系统配置气压盘式制动器前桥、 11 吨 420 后桥装在 6100（ 10米）豪华客车上； 7 吨盘式前桥与 13 吨 435 后桥配装在 6120（ 12 米）豪华客车上等，都是宇通公司市场前景较好，利润附加值很高的车型。江苏金龙客车的 7客车客车采用湖桥供带盘式制动器的车桥 2004年在 5500台左右。厦门金龙客车 10高型客车以上客车、丹东黄海客车 10客车、安徽凯斯鲍尔等等国内知名的大型厂家均已在批量生产带盘式制动器的高档客车。 重型汽车方面：作为重型汽车行业应用型新技术，气压盘式制动器的已经属成熟产品，目前具有广泛应用的前景。 2004 年 3 月红岩公司率先在国内重卡行业中完成了对气压盘式制动器总成的开发。 2005 年元月份中 国重汽卡车事业部在提升和改进卡车底盘的过程中，在桥箱事业部配合下，将 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 3 寸气压盘式制动器成功嫁接到了重汽斯太尔重卡车前桥上。气压盘式制动器在重汽斯太尔卡车前桥上的成功“嫁接”，解决了令整车厂及用户困扰已久的传统鼓式制动器制动啸叫、频繁制动时制动蹄片易磨损、雨天制动效能降低等一系列问题。气压盘式制动器首次在斯太尔卡车前桥上的应用，也为今后开发重汽高速卡车提供了经验和技术储备。与此同时陕西重汽、北汽福田、一汽解放、东风公司、江淮汽车等国内大型汽车厂均完成了盘式制动器在重型汽车方面的前期型试试验及技术贮备工 作，盘式制动器在某些方面可以说成为未来重卡制动系统匹配发展的新趋势 。 综合以上各项，参照所给参数以现代汽车上实际采用的型式，确定设计的浮动钳盘式制动器在市场是有很大的开发前景的。 题主要内容： 题目简介： 主要设计 参数 有 ： 满载质量 2550备质量 1750动机最大功率 103动机最大扭矩 186Nm、制动距离 （ 初速 50km/h： 14m） 、轮胎 215/55 轴距 2960前轮 1550轮 1555 根据所给 乘用 车的技术参数及性能参数，并综合考虑制动器的设计要求， 如下： （ 1）具有足够的制动效能。 （ 2）工作可靠。 （ 3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。 （ 4）防止水和污泥进入制动器工作表面。 （ 5）制动能力的热稳定性良好。 （ 6）操纵轻便，并具有良好的随动性。 （ 7）制动时，制动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有还的石棉纤维等物质，以减少公害。 （ 8）作用滞后性应尽可能好。 （ 9）摩擦衬片应有足够的使用寿命。 （ 10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。 （ 11）当制动驱 动装置的任何元件发生故障并是使基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 4 结合以上参数及要求，适当考虑经济因素，设计一款合适的汽车制动器并通过绘图软件将该制动器布置图绘出。 题研究方案： （ 1）制动器的结构方案分析及选择。分析该商务车制动器的设计要求，通过比较、计算以及查阅相关资料，选出适合的结构方案。 （ 2）制动系的主要参数及其选择。选择制动力、制动力分配系数、制动强度、最大制动力矩等。 （ 3）制动器的设计和计算。根据所选方案与参数，分析计算制动器的制动因数、摩擦衬块的磨损特性， 核算制动器热容量和温升等 。 （ 4）制动器主要零部件的结构设计与计算 。 （ 5）制动驱动机构的结构形式选择与设计计算 。 （ 6）综合上述设计与计算，用绘图软件绘制该制动器的零部件图及总布置图 。 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 5 2 制动器的结构形式选择 车盘式制动器 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： 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，一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动。故有滑动和摆动之分，其中滑动应用的较多。它们的制动油缸均为单侧的，且与油缸同侧的制动块总成是活动的，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，活塞推动活动制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固 定制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两制动块总成受力均等为止。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。这样就要求制动摩擦衬块应预先做成楔形的 (摩擦表面对背面的倾斜角为6左右 )。在使用过程中，摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀 (一般约为 l 即应更换。 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。 （ 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。 动器设计的一般原则 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 6 1 制动器效能，指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。在评比不同结构形式的制动器效能时，常用一种称为制动效能因数的无因次指标。制动效能因数的定义为：在制动鼓和制动盘的作用半径上所得到的摩擦利于输入力之比。 2 制动器效能恒定性，即汽车高速行使或下长坡连续制动时汽车制动效能保持的程度。如前所述，影响摩擦因数的因素包括摩擦副 材料、摩擦副表面温度和水湿程度。因为制动过程是及时把汽车行驶的动能通过制动器吸收转化为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷状态时的制动效能，已成为设计汽车制动器时要考虑的一个重要问题。由于领蹄的效能因数大于从蹄，稳定性却比从蹄差，因此各种鼓式制动器的效能因数取决于两蹄的效能因数，故就整个鼓式制动器而言，也在不同程度上存在着效能本身与其稳定性的矛盾。而盘式制动器的制动效能最为稳定。 要求制动器的热稳定性好，除选择其效能因数对摩擦系数敏感性较低的制动器类型外，还要求摩擦材料有较好的抗热衰退性和恢复性，并且应使 制动鼓（制动盘）有足够的热容量和散热能力。 3 制动器间隙调整，是汽车保养作业较为频繁的项目之一。故选择调整装置的结构形式和安装位置必须保证调整操作方便。最好采用间隙自动装置。 4 制动器的尺寸和质量。随着现代汽车车速的日益提高，处于汽车行驶稳定性的考虑，轮胎尺寸往往选择较小。这样，为了保证所要求的制动力矩而确定的制动鼓（制动盘）直径就可能过大而难以在轮毂内安装。因而应选择尺寸小而效能高的制动器形式 。 5 噪音的减轻。制动噪音的现象很复杂。大致来说，噪音分为低频高频两种。在低频噪音中，常遇到的是制动时停车的 喀擦声，这主要是由制动鼓或者制动钳的共振造成的。高频噪声一般可通过制动蹄或制动盘共振产生。或者是由于摩擦衬片或衬块弹性震动造成的。 影响的噪声的主要因素是摩擦材料的摩擦特性，即动摩擦系数对摩擦速度的变化关系。动摩擦系数随速度的增高而减低的程度愈大，愈易激发震动而产生噪声。此外，制动器输入压力越大，噪声也越大，而压力高大一定程度以后则不再有噪声。制动温度对噪声也有影响。在制动器的设计中采取某种措施，可以在相当的程度上消除某种噪声，特别是低频噪声。对高频的建重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 7 交省的消除，目前还比较困难。应当注意，为消除噪声而采取 的某种措施，有可能产生制动力矩的下降和踏板行程损失等副作用。 乘用车 制动器结构的最终选择 汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。因此，散热对 制动系统 是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动性能下降。越是跑得快的汽车，制动起来所产生的热量越大，对制动性能的影响也越大。解决好散热问题，对提高汽车的制动 性能也就起了事倍功半的作用。所以，现代轿车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外，还倾向于采用散热性能较好的盘式制动器 。 当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵 ， 而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而 鼓式制动器 成本相对低廉，比较经济。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% 80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。但随着轿车车速的不断提高，近年来采用盘式制动器的轿车日益增多，尤其是中高级轿车，一般都采用了盘式制动器。 纵观市场，随着人类对汽车安全性能重视的加剧，为了保持制动力系数的稳定性以及考虑到盘式制动器的优点，在 乘用车 领域盘式制动器已基本取代鼓式制动器，特别是浮动钳盘式。根据制动盘的不同，盘式制动器还可分为普通盘式和通风盘式。 普通盘式我们比较容易理解，就是实心的 。通风盘式就是空心的，顾名思义具有 通 风功效，指的是汽车在行使当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的，这是由盘式碟片的特殊构造决定的。从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞空，这些洞空是经一种特殊工艺（ 造而成，因此比普通盘式散热效果要好许多。由于制造工艺与成本的关系，一般中高级轿车中普遍采用前通风盘、后普通盘的制动片。如 分高级轿车采用前后通风盘。值得一提的是，在前轮使用通风盘正在逐步取代使用实心盘。 止甩尾，对前刹的散热要求很高，所以一般前轮都会采用通风盘 。 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 8 综上所述，本次 乘用 车设计，采用浮动钳盘式制动器。选 用 普通盘，并且在后轮上设置驻车制动传动装置。 车盘式制动器 结构和工作原理 浮钳盘式制动钳的工作原理：制动钳壳体用螺栓与支架相连接，螺栓兼作导向销。支架固定在前悬架焊接总成 (亦称车轮轴承壳体 )的法兰板上，壳体可沿导向销与支架作轴向相对移动。支架固定在车轴上，摩擦块布置在制动盘的两侧。制动分泵设在制动钳内。制动时，制动钳内油缸活塞在液压力作用下推动内摩擦块，压靠到 制动盘内侧表面后，作用于分泵底部的液压力使制动钳壳体在导向销上移动，推动外摩擦块压向制动盘的外侧表面。内、外摩擦块在液压作用下，将制动盘的两侧面紧紧夹住。由于制动盘是紧固在后 轮毂上的，因此实现 了后 轮的制动。 后 制动器的制动间隙是自动调节的。它是利用分泵活塞密封圈的弹性变形来实现的。制动时，橡胶密封圈变形，制动一结束，密封圈恢复原状，活塞在弹性作用下回到原位。在制动盘和内、外摩擦块磨损后引起制动间隙变大，超过活塞的设定行程时，活塞在制动液压力作用下克服密封圈的摩擦阻力继续向前移，直到完全制动为止。活塞和密封圈 之间的相对位移补偿了过量的间隙，制动间隙一般单边为 、外摩擦块的材料采用以石棉为主、混合树脂并与树脂结合的材料与钢板通过螺栓连接在一起制成的。 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 9 3 制动器 主要参数及其选择 用车 的主要技术参数 盘式制动器设计的一般流程为：根据设计要求，所给数据，依据国家标准确定出整车总布置参数。在有关的整车总布置参数及制动器结构型式确定之后，根据已给参数并参考已有的同等级汽车的同类型制动器，初选制动器的主要参数，并据以进行制动器结构的初步设计；然后进行制动力矩和磨损性能的验算，并与所要求 的数据比较，直到达到设计要求。 之后再根据各项演算和比较的结果，对初选的参数进行必要的修改，直到基本性能参数能满足使用要求为止；最后进行详细的结构设计和分析。 在制动器设计中需预先给定的整车参数如表 示 。 表 用车 整车参数 已知参数 轴距 L（ 2960 整车整备质量（ 1750 满载质量（ 2550 最大扭矩 (Nm) 186 质心高度（ 空载： 690 ；满载： 685 质心到前轴的距离 （ 空载 ： 1425 ； 满载 ： 1471 质心到后轴的距离 （ 空载 ： 1535 ； 满载 ： 1489 前轴载荷 （ 空载 ： 842 ； 满载 ： 1267 后轴载荷 （ 空载 ： 908 ； 满载 ： 1283 动力与制动力分配系数 汽车制动时，如果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，则任一角速度 0 的车轮，其力矩平衡方程为 0 (3重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 10 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 。 假设当时速 0km/h=s，至汽车停止时速度 。刹车距离 s=14m。由 FB= s/2 由前后轮分配可知： (假设 ) 前轮的其中一个轮 B 后轮的其中一个轮 1 5 7 1F 2B 轮胎有效半径 215(21r e 因此，由公式 (3得 ; f 令 (3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，又称为制动周缘力。 地面制动力 方向相反，当车轮角速度 0 时，大小也相等。 决于制动器的结构型式 、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成正比。当加大踏板力以加大 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 （ 3 m a 3 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 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 11 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（图 。 图 动力与踏板力 关系 图 根据汽车制动时的整车受力分析（图 并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 Z,Z 为 )GZ 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 12 )GZ (3中： G 汽车所受重力； L 汽车轴距； 汽车质心离前轴距离； 汽车质心离后轴距离； 2L 汽车质心高度； g 重力加速度； 汽车制动减速度。 算得 ; 汽车总的地面制动力为 （ 3 式中： )q 制动强度 ，亦称比减速度或比制动力； F,F 2 前后轴车轮的地面制动力。 由式（ 3式（ 3得前、后轴车轮附着力 )G) )G) （ 3 在此取附着系数 ，因此求得 4 7F, 6 4 6 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。 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 13 第（ 3）种情况的附着条件利用得最好。由式 (式 (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是： )（ 3 式中 ：1 前轴车轮的制动器制动力， 1 ； 2 后轴车轮的制动器制动力， 2 ； 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。 由式 (3前、后车轮同时抱死时，前、后轮制动器的制动力1 的函数。式 (3消去 ，得 )3 式中： L 汽车的轴距。 图 汽车的 曲线 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 14 将上式绘成以1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. 3 所示。如果汽车前、后制动器的制动力1 曲线的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数 的路面上制动时，都能使前、后车轮同时抱死。目前大多数两轴汽车的前、后制动器制动力之比值为一定值，并以前制动1比表明分配的比例，称为汽车制动器制动力分配系数 ： （ 3 由于在附着条件所限定的范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力，故 通称为制动力分配系数。 在本设计中： 由式（ 3 6 4 61 ； 2 ； 所以， 步附着系数 由式 (3表达1f 2f （ 3 上式在图 是一条通过坐标原点且斜率为 (1- )/ 的直线，是汽车实际前、后制动器制动力分配线， 简称 线。图中 线与 I 曲线交于 B 点， B 点处的附着系数 0,则称 0为 同步附着系数 。它是汽车制动性能的一个重要参数，由汽车结构参数所决定。 同步附着系数的计算公式是： 。 求得 。 对于前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在附着系数 等于同步附着系数0的路面上，前、后车轮制动器才会同时抱死。当汽车在不同 值的路面上制动时，可能有以下情况： (1)当 0， 线位于 I 曲线上方，制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑使汽车失去方向稳定性。 (3)当0，制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也失去转向能力。 为了防止汽车的前轮失去转向能力和后轮产生侧滑，希望在制动过程中，在即将出现车轮 抱死但尚无任何车轮抱死时的制动减速度，为该车可能产生的最高减速度。分析表明，汽车在同步附着系数0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 抱死时的制动强度 q ， 这表明只有在 0的路面上，地面的附着条件才得到充分利用。附着条件的利用情况用 附着系数利用率 (附着力利用率 ) 表示： 3 算得 式中： 汽车总的地面制动力； G 汽车所受重力； q 制动强度。 当 =0时， q =0， =1,利用率最高。 直至 20世纪 50 年代，当时道路条件还不很好 ，汽车行驶速度也不很高，后轮抱死侧滑的后果也不显得像前轮抱死丧失转向能力那样严重，因此往往将0值定得较低，即处于常遇附着系数范围的中间偏低区段。但当今道路条件大为改善，汽车行驶速度也大为提高，因而汽车因制动时后轮先抱死引起的后果十分严重。由于车速高，它不仅会引起侧滑甩尾甚至会调头而丧失操纵稳定性。后轮先抱死的情况是最不希望发生的。因此各类轿车和一般载货汽车的 0值有增大的趋势。 如何选择同步附着系数 0，是采用恒定前后制动力分配比的汽车制动系设计中的一个较重要的问题。在汽车总重和质心位置已定的条件下 ， 0的数值就决定了前后制动力的分配比。 0 的选择与很多因数有关。首先，所选的 0 应使得在常用路面上，附着系数利用率较高。具体而言，若主要是在较好的路面上行驶，则选的 0值可偏高重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 16 些，反之可偏低些。从紧急制动的观点出发， 0值宜取高些。汽车若常带挂车行驶或常在山区行驶， 0值宜取低些。此外， 0的选择还与汽车的操纵性、稳定性的具体要求有关，与汽车的载荷情况也有关。总之， 0的选择是一个综合性的问题，上述各因数对 0的要求往往是相互矛盾的。因此，不可能选一尽善尽美的 0值，只有根据具体条件的不同，而有不同的侧重点。 根据设计经 验，空满载的同步附着系数0和0应在下列范围内：轿车：型客车、轻型货车： 型客车及中重型货车： 现代汽车多装有比例阀或感载比例阀等制动力调节装置，可根据制动强度、载荷等因素来改变前、后制动器制动力的比值，使之接近于理想制动力分配曲线。 为保证汽车制动时的方向稳定性和有足够的附着系数利用率，联合国欧洲经济委员会 (制动法规规定，在各种载荷情况下，轿车在 q 他汽车在 q 范围内，前轮均应 能先抱死；在车轮尚未抱死的情况下，在 范围内，必须满足 q 由式（ 3知 q=足。 动强度和附着系数利用率 上面已给出了制动强度 q 和附着系数利用率 的定义式。下面再讨论一下当 = 0 、 0 时的 q 和 。 根据所定的同步附着系数 0 ，由式 （ 3式 （ 3得 L hL L （ 3 进而求得 q)（ 3 q)G)1(FF （ 3 当 0时： ， ，故 93 ， q ； 1 。 当 0时：可能得到的最大总制动力取决于前轮刚刚首先抱死的条件 ，即 。由式（ 3式（ 3式（ 3式（ 3 重庆交通大学 2017 届机械设计制造及其自动化（工程机械）毕业设计 17 h)( （ 3 h)( （ 3
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