福特福克斯轿车前轮制动器设计与装配设计【三维图】设计说明书毕业论文文档

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）毕业设计（论文）任务书 1.毕业设计（论文）题目： 福特福克斯轿车前轮制动器设计与装配仿真 2.题目背景和意义： 制动系统是汽车底盘中重要的组成部件，其结构设计直接影响汽车的安全性和操控性，尤其是前轮制动器，承担着主要的车辆制动任务，根据福特福克斯轿车整车尺寸参数、主要行驶参数和运动要求，对其前轮制动系统进行整体结构设计，目的在于实现汽车在各种路况下进行良好的制动，保证其安全性、操控性与稳定性。 3. 设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：1、了解汽车制动系统的现状，熟悉其发展状况，掌握汽车制动系统的详细构造和工作原理； 2、根据微型客车的性能要求，对前制动系统的制动钳、制动盘、制动缸等进行结构设计，实现汽车的制动功能并满足操控性要求； 3、运用Auto CAD软件绘制制动系统总装配图与零件图； 4、运用PROE等三维软件实现制动系统的装配仿真。5、撰写1.5万字以上的毕业设计论文。4、主要技术指标：车型：福特福克斯；轴距：2640mm；前轮距：11553 mm；最大功率：94 kw；最高时速：160 km/h；轮胎型号：205/55R16。5.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：第1周第3周：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告； 第4周第6周：进行制动器主要部件的设计与计算； 第7周第8周：完成制动系统的结构设计计算； 第9周第12周：运用CAD软件绘制总装配图零件图； 第13周第15周：完成毕业论文。 第16周第16周：打印并交主审教师审阅，准备答辩。 6. 毕业设计（论文）的工作量要求：6.1 实验（时数）*或实习（天数）： 学生根据自身情况确定实习时间和地点； 6.2 图纸（幅面和张数）*： 二维图折2张0#图纸 6.3 其他要求：论文字数1.5万字左右，参考文献数目不少于18篇（外文文献不少于3篇） 指导教师签名： 年 月 日学生签名： 年 月 日系主任审批： 年 月 日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。2 带*可根据学科特点选填。福特福克斯轿车前轮制动器设计与装配仿真摘 要在社会需求不断增长的现代社会，科技日新月异，这直接对汽车行业的发展起到了重大的推动作用。而伴随着汽车产业高速进步，广大人民群众对汽车行驶中的各种安全问题也有了更为深刻的人事和更为严格的要求。而汽车在行驶过程中对乘客安全的重要保障之一便是汽车的制动系统。汽车的制动系统对于汽车的安全有着直接的影响，这就导致现代汽车行业对汽车的制动性能提出了更为严格的要求，只有汽车的的制动性能有更为可靠的保证，发挥它应该具有的性能，汽车的安全才能有更加充分的保证，驾驶员的生命权益才能得到保护。现代汽车大多使用的是通风型的盘式制动器，这种通风型盘式制动器也可以叫做碟式制动器。和其他的各种各样的制动器相比通风盘式制动器制动效果更好，它两面均可传热，制动盘已冷却，结构简单，尺寸和质量更小，维修更加方便，容易实现间隙的自动调整。本次设计是基于某款车型的基本结构参数综合汽车制动性能以及成本效率，设计出来的。要求能够使车体运行时能够正常制动，安全可靠。可以发挥制动器应有的性能，保证汽车的行驶。安全在设计过程中还要做出该产品的CAD图纸和它的爆炸图。关键字：汽车前轮制动系统 ，盘式制动器， CAD 装配仿真。Design and assembly simulation of front wheel brake for Ford Fawkes carAbstractIn the modern society with increasing social demand, technology has changed with each passing day, which has played a major role in promoting the development of the automotive industry. With the rapid development of the automotive industry, people have more stringent requirements for the safety of system of the car. performance of the modern automobile industry of automobile made more stringent requirements, only the automobile braking performance is more reliable guarantee for the performance, it should have, the automobile safety can be more fully guaranteed the drivers life rights and interests can be protected.Most modern cars Better ventilation effect compared with other disc brake brake, the brake disc is on both sides of heat, adjustment of clearance. The design is based on the basic structural parameters of a car model, integrated vehicle braking performance and cost efficiency. The utility model can ensure normal braking when the car body is running, and is safe and reliable. It can give full play to the performance of the brake and ensure the running safety of the car. During the design process, the CAD assembly drawing and the simple three-dimensional assembly simulation can be completed.Keywords: CAD braking system disc brakes Assembly simulation目 录1 绪论11.1制动器的作用11.2制动的器种类11.3制动器的组成21.4制动器国内外发展简述21.5车型参数与设计任务42 制动系统方案的确定62.1盘式制动器的几种类型62.2制动器结构形式的选择83 制动系统各主要参数的计算93.1制动盘主要参数93.1.1制动盘直径选择93.1.2制动盘厚度h的确认93.2摩擦块主要参数的计算93.2.1摩擦衬块内半径93.2.2摩擦块有效半径103.2.3摩擦块整体面积113.2.4摩擦衬块摩擦系数f113.3制动器的相关参数113.3.1同步附着系113.3.2确定前后制动力矩分配系数123.3.3盘式制动器最大制动力矩123.3.4盘式制动器的制动力123.4摩擦块磨损特性133.5 制动器的温升和热容量144 制动器主要零部件的结构设计164.1制动盘的设计164.2制动钳164.3制动块174.4衬块警报装置设计174.5摩擦材料184.6制动器间隙184.7紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算184.8制动轮缸195 液压制动驱动机构的设计205.1制动轮缸直径205.2计算前轮制动轮缸工作容积205.3驻车制动计算216 结论23参考文献24致 谢25毕业论文（设计）知识产权声明26毕业设计（论文）独创性声明27IV需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）1 绪论1.1 制动器的作用汽车制动系统可以使一个移动汽车减速甚至停止，使下坡速度和稳定性得到提高，使汽车已停止持有一系列机构不动的一系列系统机构。制动器是作用于汽车的，它的力的方向和汽车的方向还有行驶方向是完全反过来的。轮胎滚动有阻力，汽车上下陡坡会产生阻力，而空气所带来的阻力更是无处不在这些力实际上都能够为汽车制动，但问题在于这些力有还是没有方向是怎样的是大还是小都是随机的不能够人为控制。所以汽车一定要安装一系列特殊的机械结构使得开车时驾驶员能够随机应变的根据具体的情况来给汽车的某部分在外界施加一定的力，那辆车可以得到足够的刹车力。本系列汽车制动装置专用于汽车制动系统汽车的制动系统非常关键，他能够直接的影响到汽车的制动可靠性和行驶安全性，随着现代交通网络的日益强大和汽车生产成本的不断降低，在路上行驶的汽车越来越多，这时候，汽车的制动系统是否能够起到应有的作用就显得尤为重要。只有汽车制动系统的发展才能确保驾驶员的人身安全和财产安全，只有拥有良好制动系统的车辆才会被大众所购买。无论对于厂家还是驾驶员来说，制动系统都是至关重要的。1.2 制动的器种类现在的汽车制动系统本质上分为四部分：一个能量供应装置、一个控制装置、一个传动装置和一个制动装置。根据该系统的可分为四大类:停车制动系统、制动系统、辅助制动系统和二级制动系统。它是所谓的摩擦力制动器，使用一个固定的元件和能够稳定的绕轴旋转的另一个元件来产生摩擦。如果按国际上目前的标准，各种类型的摩擦制动器可以分为两类：鼓型和盘型。旋转组件的位置制动鼓，摩擦是与工作表面的圆柱面进行的是鼓式制动器，旋转元件为盘形制动盘，以端面为工作表面的，可以称为盘式制动器。在这一次的设计中，根据已有资料进行分析可以发现需要我们设计的是汽车前轮盘式制动器。而按照盘式制动器所对应的固定元件的结构来分，盘式制动器能够大概的分成两种：全盘式盘式制动器以及定盘式盘式制动器27需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）1.3 制动器的组成制动器的结构并不复杂，可以简单的吧它分为制动器的駆动机构和制动器两个部分。目前市面上的汽车制动器可以大致的分为鼓式和盘式两种。鼓式制动器使用脚踏板与手制动杠杆（也有用踏板操作），并使用一个特定的车轮的中央刹车制动器，前轮的四轮驱动的驻车制动。中央制动器，位于传动齿轮变速器之后的传动系统中，作用于第二轴或驱动轴的制动。行车制动、停车制动这两个制动系统要独立驱动，并且每辆车都必须具备这两套驱动。行车制动的驱动装置有两种，分别是液压式和气压式。在使用液压式驱动时，系统中应该还具有制动轮缸，制动主缸以及管路；用气压式驱动时系统中应包括空气压缩机、气体管道、油箱、控制阀和制动气室。1.4 制动器国内外发展简述 制动系统是所有汽车的底盘都必不可少的一部分。空气制动器是所有汽车制动的鼻祖。气动制动装置驱动发动机的压缩机，使压缩空气的压力变成机械推力，使车轮制动。驾驶员可以根据不同的制动要求控制刹车踏板，释放不同的压缩空气，然后调整气压，以获得所需的制动力。气动制动器的形式迅速发展到液压制动。主要原因是气动制动器消耗发动机的动力，结构复杂，制动不灵活。液压制动装置利用制动液将制动踏板力改变为油 压，然后通过管路进入车轮制动器，然后将液压压力改变到制动蹄开口的机械推力。液压制动气动制动器具有许多优点：一是制动灵敏灵敏，结构简单，使用方便，无需动力消耗，对新型制动系统更为重要，为电液防止滑动的控制系统提供了实现的可能性。但与此同时液压制动系统的缺点也十分的明显：操作比较困难，制动功率不大，制动液的流动性十分之差，对温度也过于敏感，遇到了高温十分容易产生强大的气阻，而且一旦有空气进入到了管道中，或者液压管漏油了，就会大大的降低制动效能，甚至使其失去制动功能。 多年来，在提高制动效率、安全性、可靠性和可维护性的牵引力下，现代汽车制动技术的不断改进和创新从未停止。流体制动技术领域开创了一个新的流派。动态的流变系统到了现在还是一个新的制动理论还处在阶段的概念，使磁流变液和新材料变流品种，在外加电场或磁场调节粘度的迅速变化的情况下，即使从液体到固体。在系统的运动板之间形成剪切力，从而导致制动力矩受到阻碍。由电流支配的电场称为电流变化，称为磁流变液，它由磁场支配。这种现象被称为温斯洛效应。制动盘和静盘充满流变体。无制动，流变体不工作，动盘可自由移动。制动时，在电场的作用下，流变体的粘度迅速变化，从而在动盘与动盘之间形成剪切力，从而产生防止动盘转动的制动力矩。与机械摩擦制动相比，流变系统的显著优点是制动平稳、效率高。目前已应用于汽车制动。其缺点是结构复杂，能否应用于汽车取决于该研究能否取得一些重大的突破。 车辆的制动过程本质上来说就是把动能转化为热能的过程。从机电制动的一些方法来说，利用电磁场原理使得汽车制动，称为电磁制动器。在驱动轮中，当发电机被储存在制动轮的过程中作为电机制动时，反向点击反向电压，车轮产生电磁转矩相反的旋转方向，从而达到减少停车的目的。在制动过程中，机械能转换为电能，可以反馈给电源。这个假设符合能量守恒原理，在理论上是可行的。在实验室的理想状态下是可行的，这将是一个伟大的，革命性的创新，电磁汽车制动技术，意味着这种制动器将不再使用摩擦力来实现制动的目的，而是使用电磁来进行制动，并能够十分有效地利用在汽车行驶过程中逸散出来的能量。当代汽车制动技术在发展中取得了很多显著的成果，回顾汽车安全技术的发展史汽车的制动性能一直都是汽车安全的重要指标之一，直接影响着汽车的安全性。人类安全意识的提高，对汽车制动提出了新的要求。在21世纪随着各种高尖端科学的大力发展，人们生活水平和消费水平大大提高，汽车的发展有了科学技术的保障和人们需求的推动，汽车制动器也将迎来一次更新换代。现代汽车制动技术的发展基本上都围绕着以下几个方面：（1）环保、节能的汽车制动系统。节能环保是汽车制动技术发展的前提。汽车制动系统的节能和环保包括车辆的节能和环保和制动系统的节能环保。研究和开发再生制动的高端技术，充分利用能源，回收利用能源，节约能源，避免摩擦刹车产生的尘污染，减少摩擦所产生的的噪音污染，使我们的生活远离噪音污染。（2）应用各种新型材料的汽车制动系统。当前社会，材料科学实际上正在飞速发展的关键科学技术领域。在汽车制动系统中新型的制动器的诞生离不开各种新型的材料，这些材料能够大大提升汽车制动系统的各个指标，并将继续促进汽车制动科学技术的发展和性能。高分子材料、纳米材料、复合材料等使得在生产新的制动器时有了更加多元化的选择，无论是追求环保还是追求制动器寿命的极限与性能的极限都离不开新材料的支持。（3）汽车制动系统的的信息化、高度智能化。所谓智能化汽车制动就是在现代高度发达的智能化技术以及集成化技术的支持下制动技术与控制技术相互融合相互影响，产生的能够适应各种极端环境要求和制动系的工作环境特点，经由电脑的智能控制，实现对汽车制动器制动力的实时操控，使得汽车在极端环境下或者遇到突发事件时能够随机应变的控制制动力，能够完美的解决汽车的有效制动、安全性能、和可维修性能等等一系列的问题。（4）高性能、低成本、轻量化的汽车制动装置。追求性能的优越，刹车精度高，摩擦发出的噪音更加小，使用寿命更加的长，重量和体积更加的小生产的成本更加的低一直是现在制动技术发展的方向。想要满足以上的众多要求，在现在就应该对制动系统的结构加以创新，对制动器的材料加以优化，加大对耐高温材料的研发以及能够降低生产成本的各种研究加以支持。制动器的研究能够推动汽车行业的发展也能够减少各种安全事故的发生。不仅如此汽车制动技术的发展也会影响到我们的生活质量，毕竟刹车声也是目前城市噪音污染的一大来源。 在当代社会，各种高尖端科学技术都有了长足的发展，汽车制动技术也不例外，自诞生起他已经发展了很长的一段时间在一某些特定的领域内汽车制动技术已经发展到了非常高的一个水平。但是相比起国外的制动器技术国内的相关研究由于历史局限，起步虽晚，但是发展极为迅速。虽然现在与国外的差距仍然很大，但是只要国内的相关工作人员能够紧跟国际步伐吸收消化他们的先进经验技术，深入研究，加大制动器整体研究水平，我国的制动器也将迈向一个全新的水平。 1.5 车型参数与设计任务对福特福克斯汽车的前轮制动系统进行结构设计，运用AutoCAD软件绘制制动器总装配图与零件图，实现汽车的制动功能根据老师所给的课题任务书中的参数以及相关资料作出车型参数表如下图。表1.1参数表参数名称数值单位汽车布置前置前驱总长4480mm总宽1840mm轴距2640mm前轮距1536mm后轮距1531mm整备质量1355kg总质量1730kg发动机型式汽油4缸排量1.999L最大功率104.0/6000Kw最大转矩180/4000Nm压缩比10.8根据以上数据查询资料可得知：质心高度：hg=0.6m；则福特福克斯汽车前轴的负荷率为55，所以福特福克斯型汽车的质心到前后轴的距离为1188mm，该车型轮胎的有效半径为315.75mm。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）2 制动系统方案的确定2.1 盘式制动器的几种类型这次的设计主要是为了设计基于福特福克斯轿车的性能，够有效为其进行制动的前轮盘式制动器，现在简单的介绍一下盘式制动器的大致分类。一般来说，盘式制动器摩擦副中的旋转元件为金属材质的端面盘。它是盘式制动器的制动动力来源被称为制动盘。而盘式制动器的固定元件有多种结构形式。根据固定部件的不同结构，盘式制动器可大致分为两种，即整体式制动器和钳式制动器。 钳盘式制动器中的制动器为固定型的元件，他的制动钳汽车的车轴相互连接，他的制动钳不能够绕着车轴的轴线而他的制动器就固定在他的制动钳中。钳盘式制动器的制动衬块和制动盘的接触面积十分之小所以这种制动器也可以叫做点盘式制动器。全盘式制动器中，他的作用原理和离合器类似，且摩擦元件和固定元件都是圆盘形的所以这种制动器也可以叫做离合器制动器这种制动器有很多类型，一般来说比较常见的是多篇全盘式制动器。这种制动器也可以用来做减速器。 浮钳式盘式制动器和定钳式盘式制动器的最大区别就在于他们的制动钳的结构形式不一样。浮钳式盘式制动器，就像它的名字那样，他的制动钳是可以来回浮动的，可以轴向移动相对于制动盘。在制动盘的内侧有一个带着油缸的制动钳，外刹车块附在钳体上，制动时轴向与制动卡钳移动。浮动钳盘式制动器的结构组成如图1.1所示。在进行汽车制动时，活塞元件在液压摩擦板和F力作用下，将左压力移到制动盘4上。同时，F液压推动制动钳体1向右侧移动，制动盘上的横向摩擦和压力为4。橡胶衬套2在工作时能够改变自己的形态并借此来消除制动间隙，与此同时他还可以防止导销被外物所污染。当停止制动的时候，橡胶衬套2可以改变自己的形态来释放弹力以此来帮助外制动块离开制动盘。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）（a）滑动钳式盘式制动器（b）摆动式盘式制动器1-制动盘 2-制动钳体 3-制动块总成 4-带磨损警报装置的制动块总成 5-活塞 6-制动钳支架 7-导销图1.1浮动钳式盘式制动结构器简图定钳盘式制动器，制动钳盘式制动器卡钳安装在固定轴旋转，既不制动盘沿轴向方向移动，必须装在制动盘的制动装置的两侧（如等效圆柱轮缸），使双方的制动压力的制动盘。如图1-2所示，制动卡钳身上有两个液压缸，每一个液压缸都装有活塞。当压力油进入二缸活塞的外腔时，将两个活塞向内推，制动盘两侧的刹车块总压到制动盘上，制动车轮。当制动踏板放松油压降低时，返回弹簧和制动块总成和活塞推离制动盘。1-转向节 2-调整垫片 3-活塞 4-制动块总成 5-导向支撑销 6-制动钳体 7-轮辐 8-回位弹簧 9-制动盘 10-轮殻图1.2 固定钳式盘式制动器结构简图2.2 制动器结构形式的选择全盘制动目前社会上只有很少的一部分汽车在使用，且使用该种制动器的车辆大部分都是重型车辆。车轮制动钳盘式制动器，定钳盘式驱动器它又有以下缺点：他的制动钳与浮动式盘式制动器相比非常的复杂而且他制动盘的两边都地需要有制动缸过于复杂的结构使得定钳盘式制动器的体积变得十分巨大，而现代汽车的车轮普遍比较小，采用这样的大制动器会导致散热能力别的非常之差在制动负荷过大的时候油缸的外筒中的制动液非常容易蒸发；和停车制动，必须安装额外的专业驻车制动钳。所以，结合这一次的任务要求以及这些制动器的特点，使用发展趋势以及经济成本，能够满足本次设计任务需求的就是滑动钳盘式制动器。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）3 制动系统各主要参数的计算3.1 制动盘主要参数3.1.1 制动盘直径选择该车型的轮胎规格为205/55 R16为已知条件。经过查表可以得到轮辋Dr=406mm。制动盘直径D应尽量取大值，所以制动盘的实际有效半径增大，这样可以降低制动钳的夹力，从而能够使得衬块工作时的温度和压力得到大幅度的降低。因为轮辋的直径是有限的为了更好的散热制动盘的直径选为轮辋的最后综上所述选取制动盘直径：3.1.2 制动盘厚度h的确认制动盘越厚则制动盘的工作温度越低，反之亦然。且制动盘的厚度对整个制动系统的质量也有着非常巨大的影响。一方面要控制制动盘的质量，所以制动盘不能取得太大，两一方面也要靠考虑到制动盘的散热所以制动盘的厚度也不能取得太小。而一般如果不铸出通风口则制动盘的厚度可以取到10-20mm。如果要铸出通风口的话制动盘的厚度可以取到20-50mm。综合考虑车型问题此次制动盘选用实心的，制动盘厚度取为h=18mm3.2 摩擦块主要参数的计算3.2.1 摩擦衬块内半径一般来说，摩擦衬块的外半径和内半径是有一个比值的，这个比值一般不大于1.5.若果说这个比值比较大，那么在制动器工作时产快的内外侧运动的速度会相差许多，对造成制动盘磨损的不均匀，实际工作时的摩擦面积变小，最后导致制动力变小制动效率变低所以这次的内外半径之比选为: （3.1）又因为摩擦衬块的外半径要小于制动盘半径。则 （3.2） R1=1401.5=95mm （3.3） 综上所述则R1=95mm，R2=145mm。因为本次设计的摩擦衬块是扇形的，他的径向尺寸不是很大，所以可以用平均半径来表示如图所示： 图1.3摩擦衬块 所以平均半径： （3.4）3.2.2 摩擦块有效半径制动盘表面的面积中心到制动盘中心的实际距离就是所谓的有效半径Re如下所示： （3.5）其中，令m=R1/R2。则前制动器制动衬块有效半径：=121.6mm （3.6）3.2.3 摩擦块整体面积在根据摩擦块的单位面积来计算他所占有的汽车的总体质量来计算摩擦衬块的实际工作面积时，查表可得推荐面积为1.6-1.5kg/2。长安福特福克斯总质M=1730Kg，汽车的前轴负荷率55%，则 （3.8） 取A=1003.2.4 摩擦衬块摩擦系数f在选取摩擦衬块的材料时，不仅仅应该考虑该材料的摩擦系数，还应该考虑到这种材料的热稳定性。这种材料受温度和压力的影响一定要小，值得注意的是不能单纯的追求摩擦系数高，而是应该注意材料摩擦系数在各种极端条件下的稳定性，这对汽车制动来说十分重要一般来说，制动材料的摩擦系数在0.3到0.35之间。有一少部分材料的摩擦系数达到了0.7.通常来说摩擦系数越高则该材料的耐磨性就越差。所以在选择制动器材料时要注意摩擦衬板的寿命问题。在理想的条件下，选择目前国产制动摩擦材料，选择的摩擦系数为r=0.35.在选择摩擦材料时还应注意要尽量选择环保形的对人体无毒害作用的材料。3.3 制动器的相关参数3.3.1 同步附着系 (1)当时：在汽车制动时，前轮抱死，则汽车失去改变方向的能力。（2）当时：在汽车制动时，后轮抱死，此时后轴极易发生侧滑。（3）当时：在汽车制动时，前后轮同时抱死，汽车失去改变方向的能力上述结果中（1）（3）为稳定工况根据大数据显示，当汽车处于的路面上时进行制动（3），其制动减速度为 （3.9）则制动强度q=,而在其他附着系数的路面上制动时，并不能保证制动器处于正常的工况中，由此，查阅资料可以得到轿车的应在下列范围内：轿车=0.650.80；为方便计算取整值=0.7。3.3.2 确定前后制动力矩分配系数根据公式: =（0.70.6+1.452）/2.64=0.70 (3.10)3.3.3 盘式制动器最大制动力矩如应急制动时，如果汽车的前后轮同时抱死，则汽车制动所需要的制动力矩如下： （3.11）式中，G表示汽车本身重力；L为汽车的轴距；为汽车质心的高度；为附着系数；为轮胎有效半径。当=0.7时，=(17300/2.64)（1.584+0.70.6）0.70.31575=2953.25N/m所以3.3.4 盘式制动器的制动力如果理想状态下摩擦块的的表面和制动盘能够完全的接触在一起并且在制动盘表面压力平均分配，那么制动器的力矩如下： （3.12） 其中f是摩擦系数，f=0.35；R是实际有效半径。F0是单侧的制动块对于制动盘所施加的一个压力。根据前面计算的结果可知Rm =120mm;Re=121.6mm对于前制动器 =1476.625N/m；所以 =1476.625/(20.350.121)=16841.78N3.4 摩擦块磨损特性温度，摩擦力，转速，制动盘的工艺水准及其材料甚至于汽车的载重都可以影响摩擦衬块的磨损特性。它的这种情况就导致了想要精准无误的计算出它的性能几乎就是一个不可能完成的任务。但是，实际上对摩擦衬块的磨损情况影响最为关键的指标还是温度和摩擦力实际上在汽车制动的时候从动能转化为热能的那一部分是非常巨大的，也就是说汽车制动从某方面来说就是散热，而且为了安全考虑，汽车的制动时间有着严格的规定，在极短的时间内，大量的热能根本无法被稀释到空气中，也就是说在这极短的时间内，制动器会有十分巨大的温度升高，这就是制动器的能量负荷。摩擦衬块的磨损程度和时间都和这种所谓的能量负荷有很大的关系。而且这次设计的是盘式制动器，盘式制动器在体积上来说要比鼓式小得多，所以说相同时间内单位面积上的能量负荷也就要比鼓式制动器大得多，也就是说盘式制动器在制动时的温升跟鼓式制动器相比要高得多。汽车的种类有很多，不同的汽车就有着不同的制动系统，就算制动系统相同制动器的结构也不尽相同，就算制动器的结构相同但是由于汽车质量的不同，制动盘的大小也不相同，就算大小相同摩擦块也不同。所以有必要建立起一个统一的标准。目前，各国常用的指标是比能量消散率，即单位时间内衬块单位摩擦面积耗散的能量，通常所用的计量单位为。比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷。双轴汽车的单个前轮制动器比能量耗散率分别为： （3.13） （3.14）其中的代表着汽车的总质量；汽车回转质量系数是；汽车的初速度表示汽车的终速度用表示；（）的代表着制动减速；制动时间为t，制动摩擦块的面积为；为制动力分配系数。在紧急制动直到汽车速度为零的情况下，=0，并可认为，故=27.8/(0.69.8)=4.73s查资料可得不同自重的汽车制动盘所能承受的能量散耗率也不同，而如果说汽车的能量散耗率超过了他所能承受的最大值的话会导致制动器的制动装置过早的结束使用寿命发生龟裂甚至造成制动失灵爆胎等严重事故。 =（(173027.82)/（44.7310000）0.70=4.95 W/mm2根据本车的自重查表可得该车的能量耗散率应不大于6.0W/mm，4.95w/mm26.0Wmm2所以该制动盘符合要求。单位摩擦面积的制动力摩擦力也是制动盘磨损特性的重要指标之一，这个指标可以称作比摩擦力。越大，那么制动盘的磨损就越严重。汽车单个制动器的比摩擦力如下式： (3.15) 式中，制动器的制动力矩用来表示；制动鼓半径用R来表示（衬块平均半径或有效半径）；制动器摩擦面积用A来表示。=1476.625/(121.6100)=0.21N/mm2=0.21/0.35=0.6N/mm2所以该制动器符合要求。3.5 制动器的温升和热容量当制动器的温升以及热容量都能够负荷该式则证明制动器符合要求： （3.16）式中： 各制动盘的总质量；与各制动盘相连的受热金属件的总质量；制动盘材料的比热容，对铸铁c=482J(kgK)，对铝合金 c=880J(kgK)；与制动盘相连的受热金属件的比热容；制动鼓(盘)的温升L1满载汽车制动时由动能转变的热能，因制动过程迅速，可以认为制后制动器，即 （3.17） （3.18）式中：满载汽车总质量；汽车制动时的初速度，可取；汽车制动器制动力分配系数。以=30km/h（8.33m/s），取满载时的值=0.7来计算，=15，则 =17308.338.330.7/2=42014.14J =23.147.8（296/2）2-（136/2）215+（136/2）2-（120 /2）2 （36+4）+（136/2）2-（60/2）26=15.53kg（铸铁、钢的密度，7.8g/mm）式中D1 制动盘直径，取D1=296mm； D2制动盘圆柱外径，取D2=145mm；d2制动盘圆柱外径，取d2=120mm；H1制动盘厚度，取H1=15mm；H2制动盘制动毂厚度，取H2=6mm； O2制动毂中心孔直径，取O2=60mm；l2制动盘制动毂厚度，取l2=36mm。由=15.5348215=112281.9J可以得到，制动器的热容量符合国际标准。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）4 制动器主要零部件的结构设计4.1 制动盘的设计制动盘的主体材料大多采用珠光体灰铸铁，现在有有用特殊合金来制作制动盘主体的情况。制动盘的形状有很多种，但目前常见的有平板型和礼帽型两种这两种制动盘分别适用于全盘式制动器和钳盘式制动器。制动盘在制动中承受着十分据地的力，与此同时他还承受着十分大的热量所以制动盘不仅材料要好好选择他的结构也有特殊的地方，为了使制动盘能够更好的散热，制动盘可以在上面打孔或者做成双层的，这样可以使得制动盘的散热面积大大提高使得散热效率能够提高2030。这次为福特福克斯汽车设计的制动盘在装到车上后副班螺栓的拧紧力矩大约是51N.m制动盘两边的摩擦表面的摆动量要小于0.10。这一次设计中制动盘的材料为QT600-3、GB1348。4.2 制动钳锻铸铁KTH370-12和球墨铸铁QT400-18都是铸造制动钳的可选材料，当然制动钳也可以由一些轻合金来制作。从使用的角度来看，制动钳可以做成一个整体也可以分开制作，如果要分开制作那么可以分成两部分可以方便拆卸和检查。制动盘的要求很高，制动钳的要求更高它要有非常高的强度，在制作制动油缸的时候，常用的方法是将其加工在制动钳钳体上。也有一小部分是先做出一个独立的油缸，然后再将其整合到制动钳的钳体上鼓式制动器也有油缸，但是比盘式制动器的油缸要小得多。为了提高制动器的散热能力一般会将活塞的开口放在制动块的跟前，活塞因为要经常的做活塞运动为了加强他的耐磨性活塞的表面是要进行硬化处理的一般来说常用的手段是给活塞的表面镀上一层烙来保护活塞。在特殊情况下为了防止制动油缸里的制动液温度过高而蒸发的情况，也可以采用其他非金属材料来制成活塞。制动钳安装的位置也对其性能有着很大的影响，制动钳可以安装在汽车车轴的前后两侧，如果安装在汽车车轴的前面那么对于防止在车辆行驶中由于轮胎转动而导致的进水进灰进泥问题有着很大的防范作用，如果安装在汽车车轴的后方，那么在车辆进行制动的时候轴承所承受的压力会减少很多。所以一般来说都是根据实际的车型来确定制动钳安装位置的。这次设计的福特福克斯前轮制动器的制动钳选择为整体式。整个钳体的制作材料为球墨铸铁。活塞的材料采用铝合金，制动钳在汽车车轴的前方安置。4.3 制动块摩擦衬块和背板，这二者一起构成了制动器的制动块。这二者一般采用压嵌或者铆接在一起，也有一部分制动块是直接粘在一起的。衬块的形状多种多样，有圆形，扇形，正方形等等，其中最长见的就是扇形的衬块。在设计活塞的时候应该使活塞接触面能够尽可能多的和制动块相接触，这样做可以防止衬块卷起而导致的噪音污染。背板的材料大多为钢制。由于在制动器使用中会产生大量的热量，所以为了防止液压油的气化和减少噪音污染在背板和摩擦衬块之间一般会有一层隔热涂料，也有的是隔热垫。摩擦衬块是整个制动盘中磨损率最大的部件，所以说一般为了减少浪费它的厚度一般较厚。摩擦衬块的磨损率高且其在制动过程中起关键作用，所以有必要在制动器内设计安装衬块报警装置。这样可以有效的防止因摩擦衬块的过度磨损而导致的各种事故发生4.4 衬块警报装置设计1-制动盘;2-摩擦衬块;3-制动块背板;4-铆钉;5-警告片;6-警告灯;7-触点图1.4 盘式制动器的报警装置在这一次的设计中采用单触点式报警系统，预设的摩擦片最大磨损厚度为7.2mm，当摩擦片大于7.2mm时，制动盘与制动块背板上的警告片相接触，这样就使得触点上的警告灯亮起报警。4.5 摩擦材料制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，还要有很高的挤压和冲击耐性；最重要的是摩擦材料一定要是环保材料，在制动时不产生噪音污染和刺鼻气味，应尽量采用对环境污染低和对人体无害的摩擦材料，以驾驶员的生命安全为第一位。在汽车制动装置上使用的摩擦材料的摩擦系数一般为0.30.5，有一部分可达0.7。设计汽车制动器的时候大多选取摩擦系数在0.30.35之间的材料。在选取膜材材料的时候不能只追求摩擦系数的高值，因为一般材料的摩擦系数和耐磨性成反比4.6 制动器间隙此次设计的钳盘式制动器的制动间隙很小单侧只有0.050.15mm，制动盘在受温度的影响而体积变大的时候制动间隙几乎不变所以钳盘式制动器一般采用一次调准式间隙自调装置。在这一次的设计中制动间隙选为0.14mm4.7 紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算已知铆钉的数目n，铆钉的直径d和铆钉的材料则其剪切应力： (4.1)式中：铆钉材料的许用剪切应力。选用GB/T17880.5-19994.8 制动轮缸在本次设计中，采用单活塞式的制动轮缸，主要是由于这种形式的轮缸的装配十分方便可以有效地节约成本。该轮缸的缸体材质为灰铸铁HT250，采用通孔型的缸筒，这种缸筒在镗磨后才可以正常使用。活塞的材料为铝合金可以有效的减少轮缸的重量而且轮缸的强度也有了一定的保障。采用隔热性能极强的橡胶来作为工作腔的密封圈也是为散热考虑。该制动轮缸自重轻强度高耐热性能好十分符合本次设计的要求。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）5 液压制动驱动机构的设计在本次设计中，采用单活塞式的制动轮缸，主要是由于这种形式的轮缸的装配十分方便可以有效地节约成本。该轮缸的缸体材质为灰铸铁HT250，采用通孔型的缸筒，这种缸筒在镗磨后才可以正常使用。活塞的材料为铝合金可以有效的减少轮缸的重量而且轮缸的强度也有了一定的保障。采用隔热性能极强的橡胶来作为工作腔的密封圈也是为散热考虑。该制动轮缸自重轻强度高耐热性能好十分符合本次设计的要求。5.1 制动轮缸直径制动轮缸对制动块的作用力F0与轮缸直径d及轮缸液压p的关系如下式所示： （5.1）其中， p为制动轮缸中制动液的压力;活动管路的压力一般不超过最小不小于10MPa最大不大于12MPa，取最小值p=10MPa。对盘式制动器时制动液的压力比较高。要提高制动液的压力就必须减小制动轮缸的直径，所以说，提高制动液的压力实际上对制动软管等管道的要求也要相应的提高只有这样才能够使得制动器整体的质量得到保证，也对制动器软管的耐压性、管体强度及管接头的密封性提出了更为严格精准的要求。这里根据制动器的最大制动力矩来计算则有：制动器液压轮缸的直径应该根据实际情况在标准表（HG2865-1997)中选择最适合的在这里,根据计算取最佳佳结果所以汽车前轮制动器制动轮缸d=45mm。5.2 计算前轮制动轮缸工作容积第个轮缸的工作容积为： （5.2）需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）在上述公式中，第个轮缸活塞的直径使用来表示；代表活塞数；为第个活塞在完全制动时的行程，此处取mm.所以一个前轮轮缸的工作容积为3189mm2取=10Mpa来计算制动轮缸工作面积：则制动块对制动盘的压紧力：N=16000N制动器制的动力矩为Tf=2fNRM=1562Nm固符合制动力矩要求。5.3 驻车制动计算汽车驻车制动是保证汽车能够稳定的停在倾斜路面，确保汽车的安全，其受力如图4-2所示图4-2 汽车坡道驻车制动示意图图4.2驻车制动示意图1)汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角 （5.3） =18 式中：车轮与轮面摩擦系数，取0.6； 汽车质心至前轴间距离； 轴距； 汽车质心高度。按照标准，汽车的最大停驻坡高度应不小于16%20%，所以该制动器符合要求。2）汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角 =16按照标准，汽车的最大停驻坡高度应不小于16%20%，所以该制动器符合要求。 需要全套设计联系Q 97666224（说