毕业设计（论文）-奇瑞旗云轿车制动系统设计.doc

本科生毕业设计（论文）摘 要制动系统是汽车主动安全的重要系统之一，随着国内汽车市场迅速发展，而轿车是汽车发展的方向，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，因此，如何开发出高性能的制动系统对保障汽车安全行驶至关重要。制动系统设计是根据整车主要参数和相关车型，制定出制动系统的结构方案，设计计算确定前、后盘式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式。本次设计在对旗云轿车制动系统结构进行分析的基础上，根据旗云轿车制动系统的设计要求，绘制出了前、后制动器装配图、制动主缸装配图、制动管路布置图。最终对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析，在设计的同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等因素。结果表明设计出的制动系统是合理的、符合国家标准的。关键词：旗云轿车；制动；盘式制动器；制动主缸；液压系统AbstractThe braking system is one of important safety systems. The rapid development of the domestic vehicle market, the saloon car is an important tendency of vehicle development. However, with increasing of vehicle amount, security issues are arising from increasingly attracting attention. Therefore, how to design a high-performance braking system has become a key problem for automobile safety riding. Through analyzing the main parameters of the entire vehicle, referring to the relative vehicle types, the braking system design starts from determination of the brake structure scheme, and calculates and determines the main dimension and structural type of the front, rear brakes, brake master cylinder. Based on the structural analysis and the design requirements of the braking system of the Qiyun cars, following the above design procedure, we therefore draw the engineering drawings of the front and rear disc brakes, the master brake cylinder, the diagram of the brake pipelines. Furthermore, each evaluation criterion of the designed system is analyzed for checking whether it satisfy the requirements. Some factors, such as simple structure, low costs, and environmental protection, etc., are considered in this thesis. The result shows that the designed braking system is reasonable and accurate, comparing with the related national standards. Key words：Qiyun car；brake；disc brake；master cylinder；hydraulic pressure system 目 录第1章 绪 论11.1 汽车制动系统设计的意义11.2 汽车制动系统设计的目的11.3 汽车制动系统设计的要求21.4 汽车制动系统的组成21.5制动系统类型21.6 制动系工作原理3第2章 汽车制动系统设计过程与分析52.1 盘式制动器的应用52.2 盘式制动器的优点52.3 盘式制动器结构形式62.4 制动驱动机构的结构型式与选择82.4.1简单制动系82.4.2动力制动系92.4.3伺服制动系102.5 液压分路系统的形式与选择102.6 液压制动主缸的设计方案11第3章 制动系统主要参数的确定133.1 旗云轿车主要技术参数133.2 同步附着系数的的确定133.3 前、后轮制动力分配系数的确定143.4 盘式制动器主要参数的确定143.5 制动器最大制动力的确定153.6 制动器制动因数计算163.7 盘式制动器摩擦衬块的设计计算163.8 制动器主要零部件的结构设计17第4章 液压制动驱动机构的设计计算194.1 前、后轮盘式制动器制动力矩的计算194.2 盘式制动器制动轮缸直径d的确定194.3 制动主缸直径d的计算204.4 制动踏板力214.5 制动踏板工作行程21第5章 制动性能计算和评价分析235.1 制动性能评价指标235.1.1 制动减速度235.1.2 制动距离S235.2 制动效能245.3 制动效能的恒定性245.4 制动时汽车的方向稳定性245.5 驻车制动计算255.6 前、后制动器制动力分配255.6.1 地面对前、后车轮的法向反作用力265.6.2 理想的前、后制动器制动力分配曲线265.6.3 实际的前、后制动器制动力分配曲线265.7 摩擦衬片（衬块）的磨损特性计算27第6章 总 论29参考文献30致 谢31附 录132附 录2.45IV第1章 绪 论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，停车可靠，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。汽车制动系统的作用是使行驶中的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车保持不动的机构。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下段坡时保持适当的稳定车速。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停住在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。1.1 汽车制动系统设计的意义汽车的制动性能是汽车主动安全性能中最重要的性能之一。它主要是给安全行驶提供保证，其中制动器性能的优劣将直接影响汽车整车性能的优劣，直接关系到驾乘人员的生命财产安全，重大交通事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑和失去转向能力等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车安全行驶的重要保障，而汽车的制动性能是由汽车的制动系统决定的。汽车的制动过程是很复杂的，它与汽车总布置和制动系各参数选择有关。因此，制动器的设计在整车设计中显得非常重要。1.2 汽车制动系统设计的目的1) 通过对设计方法的研究，了解旗云轿车制动系统的结构并能够提出创新的设计.2) 通过对制动系统结构的分析，比较不同制动器之间制动性能的优劣，并通过这些分析能够对制动器进行优化的选择。3) 希望通过本文的分析，为进一步深入研究奠定基础。 1.3 汽车制动系统设计的要求汽车制动系统的设计必须满足以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；采用两套独立的制动管路以保证制动的可靠性；采用真空助力伺服系统使其操纵轻便及获得较大的作用力；同时还要保证制动时有较好的热稳定性，噪声尽可能的小。1.4 汽车制动系统的组成汽车制动系统由四部分组成：1) 功能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善全能介质状态的各种部件。2) 控制装置：包括产生制动动作和控制效果的各种部件。3) 传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件。4) 制动器：产生阻碍车辆的运动或制动力的部件，其中也包括辅助制动系统中缓速装置。1.5制动系统类型1) 按制动系统的功用分类：a) 行车制动系统：使形式中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。他是在行车过程中经常使用的。b) 驻车制动系统：是停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。c) 第二制动系统：在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中第二制动系统也是汽车必须具备的。d) 辅助制动系统：为在下长坡时保持稳定车速，避免超速失事，并减轻或能解除行车制动装置的负荷，汽车可装有辅助制动系统。2) 按制动系统的制动能源分类：a) 人力制动系统：以驾驶员的肌体作为唯一的制动能源的制动系统。b) 动力制动系统：完全依靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系统。c) 伺服制动系统：兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。 1.6 制动系工作原理本设计采用前、后盘式、间隙可调式的制动器，如图11所示。图11液压制动系统示意图1-制动踏板；2-推杆；3-主缸活塞；4-制动主缸；5-油管；6-导向销；7-制动钳体；8-活塞；9-活塞密封圈；10-活动制动块；11-固定制动块；12-制动盘；13-制动钳支架制动钳支架13固定在转向节上，制动钳体7与支架13可沿导向销6轴向滑动。制动时，活塞8在液压力P1作用下，将活塞制动块10推向制动盘12。与此同时，作用在钳体7上的反作用力P2推动制动钳体沿导向销6向右移动，使固定在制动钳体上的制动块11压靠在制动盘上。于是制动盘两侧的摩擦块在P1和P2力的作用下夹紧制动盘，使之在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩，促使汽车制动。图12活塞密封圈工作情况图制动器间隙自动调整通过图12说明。制动时，制动液被压入油缸中。活塞8在液压作用下移向制动盘，并通过垫圈和压圈将制动块压靠到制动盘上。在活塞移动过程当中，橡胶密封圈的刃边在摩擦作用下随活塞移动，使密封圈产生弹性变形。相应于极限摩擦力的密封圈极限变形量，应等于制动器间隙为设定值时的完全制动行程。解除制动时，活塞连同垫圈和压圈在密封圈的弹力作用下退回，直到密封圈变形完全消失为止。此时摩擦块与制动盘之间的间隙即为设定间隙。若制动器存在过量间隙，则制动时活塞密封圈变形量达到极限值之后，活塞仍可在液压作用下，克服密封圈的摩擦力而继续移动，直到实现完全制动为止。但解除制动后，制动器间隙即恢复到设定值，因活塞密封圈将活塞拉回的距离仍然等于。由此可见，活塞密封圈能兼起活塞复位弹簧和一次调准式间隙自调装置的作用。第2章 汽车制动系统设计过程与分析汽车制动系统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，设计要求中既体现了对整体的要求，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，在制动系统设计前，应先提出制动系统综合设计方案。2.1 盘式制动器的应用盘式制动器尤其是浮动钳式盘式制动器已十分广泛地用于轿车上，但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮外，大都只用作前轮制动而雨后轮的鼓式制动器配合。以获得汽车在较高车速下制动时的方向稳定性。有些高性能轿车的前后轮均采用了盘式制动器，主要是为了保持制动力分配系数的稳定。2.2 盘式制动器的优点1)热稳定性较好。这是因为制动盘对摩擦衬块无摩擦增力作用，还因为制动摩擦衬块的尺寸不长，其工作表面的面积仅为制动盘面积的126，故散热性较好。2)水稳定性较好。因为制动衬块对盘的单位压力高，易将水挤出，同时在离心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上衬块对盘的摩擦作用，因而，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常；而鼓式制动器则需经过十余次制动方能恢复正常制动效能。3)制动稳定性好。盘式制动器的制动力矩与制动油缸的活塞推力及摩擦系数成线性关系，再加上无自行增势作用，因此在制动过程中制动力矩增加缓慢，与鼓式制动器相比，能保证高的制动稳定性。4)制动力矩与汽车前进和后退行驶无关。5)在输出同样大小的制动力矩的条件下，盘式制动器的质量和尺寸比鼓式要小。6)盘式的摩擦衬块比鼓式的摩擦衬片在磨损后更易更换，结构也较简单，维修保养容易。7)制动盘与摩擦衬块间的间隙小(0.050.15mm)，这就缩短了油缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。8)制动盘的热膨胀不会像制动鼓热膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也使间隙自动调整装置的设计可以简化。9)易于构成多回路制动驱动系统，使系统有较好的可靠性和安全性，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。2.3 盘式制动器结构形式盘式制动器的旋转元件是一个垂直安放且以两侧表面为工作表面的制动盘，其固定摩擦元件是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。制动时，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。按摩擦副中固定摩擦元件的结构来分，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式制动器两大类。钳盘式制动器的固定摩擦元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。它目前则越来越多的被广泛地被轿车和货车用做车轮制动器，全盘式制动器只有少数汽车采用为车轮制动器。其结构简单，质量小，散热性较好。全盘式制动器摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形。制动时制动盘摩擦片间的摩擦面全部接触。其工作原理犹如摩擦离合器，故亦称为离合器式制动器。全盘式制动器用的较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。但这种制动器的散热性能较差，结构较复杂。一般只用于重型汽车。按制动钳的结构型式，钳盘式制动器又可分为固定钳式和浮动钳式两种。（1） 固定钳式盘式制动器固定钳式盘式制动器如图21 a）所示，其制动钳体固定在转向节上，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧则将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种结构型式称为浮动活塞式固定钳式盘式制动器。固定钳盘式制动器在汽车上的应用较浮动钳式的要早，其制动钳的刚度好，除活塞和制动块外无其他滑动件。但由于需采用两个油缸并分置于制动盘的两侧，使结构尺寸较大，布置也较困难；需两组高精度的液压缸和活塞，成本较高；制动产生的热经制动钳体上的油路传到制动油液，易使其由于温度过高而产生气泡，影响制动效果。另外，由于两侧制动块均靠活塞推动，很难兼用于由机械操纵的驻车制动，必须另加装一套驻车制动用的辅助制动钳，或是采用盘鼓结合式后轮制动器，其中作为驻车用的鼓式制动器由于直径较小，只能是双向增力式的。这种“盘中鼓”的结构很紧凑，但双向增力式制动器的调整不方便。图21钳盘式制动器示意图a)固定钳盘式制动器；b)滑动钳盘式制动器；c）摆动钳盘式制动器（2）浮动钳式盘式制动器浮动钳盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器两种，如图21 b)和c)所示。它们的制动油缸都是单侧的，且与油缸同侧的制动块总成为活动的，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，活塞推动该侧活动的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于其上的制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动块总成的受力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在于与制动盘垂直的平面内摆动。这就要求制动摩擦衬片为楔形的，摩擦表面对其背面的倾斜角为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1mm）后即应更换。当浮动钳式盘式制动器兼用作行车制动器和驻车制动器时，可不必加设驻车制动用的制动钳，而只需在行车制动钳的液压油缸附近加装一些用于推动液压油缸活塞的驻车制动用的机械传动件即可。浮动钳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，同一组制动块可兼用于行车制动和驻车制动。由于浮动钳没有跨越制动盘的油道和油管，减少了油液的受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较少，使冷却条件较好。另外，单侧油缸的活塞比两侧油缸的活塞要长，也增大了油缸的散热面积，因此制动油液温度比固定钳式的低3050，汽化的可能性较小。但由于制动钳体为浮动的，必须设法减少滑动处或摆动中心处的摩擦，磨损和噪声。由于传统的中级轿车大多都采用前盘后鼓式制动器。而滑动钳盘式制动器有结构紧凑，制动块磨损均匀的优点，因此本设计前轮采用了滑动钳盘式制动器。考虑到汽车在停车时不滑溜，因此后轮采用DBA浮动钳盘式制动器，兼起驻车制动器的作用。2.4 制动驱动机构的结构型式与选择制动驱动机构用于将驾驶员或其它力源的力传给制动器，使之产生需要的制动转矩。制动系统工作的可靠性在很大程度上取决于制动驱动机构的结构和性能。所以首先保证制动驱动机构工作可靠性；其次是制动力的产生和撤除都应尽可能快，充分发挥汽车的制动性能；再次是制动驱动机构操纵轻便省力；最后是加在踏板上的力和踩下踏板的距离应该与制动器中产生的制动力矩有一定的比例关系。保证汽车在最理想的情况下产生制动力矩。根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可以分为人力制动、动力制动和伺服制动三大类。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式和气压-液压式的区别。2.4.1简单制动系人力制动系又叫简单制动系，是靠驾驶员作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源，而力的传递方式又有机械式和液压式两种。机械式的靠杆系或钢丝绳传力，结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中小型汽车的驻车制动器。由于驻车制动器必须可靠的保证汽车在原地停驻并在任何情况下不致于自动滑行。实现这个功能一般都用机械锁止方式来实现，因为这种方式结构简单、经济性好，所以中级轿车的驻车制动系统几乎都采用了机械传动装置。液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短(0.1s0.3s)，工作压力大(可达10MPa12MPa)，缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即产生所谓“气阻”，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时(-25和更低时)，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性能降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车早已极少采用。2.4.2动力制动系动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系3种。（1）气压制动系气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长(0.3s0.9s)，因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低(一般为0.5MPa0.7MPa)，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。（2）气顶液式制动系气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t11t的中型汽车上也有所采用。（3）全液压动力制动系全液压动力制动系除了具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。2.4.3伺服制动系伺服制动系是在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置，使人力与动力并用。在正常情况下，其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，而在伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货车上得到了广泛的应用。按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系之分。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。在中级轿车制动系驱动机构设计中，通过计算所需的制动力仅靠人力来实现是不够的。所以选择加装了真空助力式液压伺服制动系来弥补制动力不足的问题。2.5 液压分路系统的形式与选择为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动架构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部洗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，以便当一个回路发生故障失效时，其它完好的回路仍能可靠的工作。下图为双轴汽车的液压式制动驱动机构的双回路系统的5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。（a） （b） （c） （d） （e）图22双轴汽车液压双回路系统的5种分路方案图1双腔制动主缸2双回路系统的一个回路3双回路系统的另一分路图22（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形式，简称II型。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。图22（b）为前后制动管路曾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于一个回路称交叉型，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。但采用这种分路方案的汽车，其主销偏移距应取负值（至20mm），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23（c）的左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路形式，简称HI型。图24（d）的两个独立的回路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的式，简称LL型。图25（e）的两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后轴对前、后半个轴的分路形式，简称HH型。这种形式的双回路制动效能最好。HI，LL，HH型的结构均较复杂。LL型与HH型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的50%左右。HI型单用回路3，即一轴半时剩余制动力较大，但此时与LL型一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。综合各个方面的因素和比较各回路形式的优缺点。选择了HH型回路。2.6 液压制动主缸的设计方案为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求，中级轿车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰。中级轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸。如图23所示，该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的进油螺栓13和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。当踩下制动踏板时，踏板传动机构通过制动推杆5推动后腔活塞10前移，到皮碗掩盖住旁通孔后，此腔油压升高。在液压和后腔弹簧力的作用下，推动前腔活塞16前移，前腔压力也随之升高。当继续踩下制动踏板时，前、后腔的液压继续提高，使前、后制动器制动。 图23 制动主缸工作原理图 撤出踏板力后，制动踏板机构、主缸前、后腔活塞和轮缸活塞在各自的回位弹簧作用下回位，管路中的制动液在压力作用下推开回油阀流回主缸，于是解除制动。若与前腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞16迅速前移到活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后缸工作腔中的液压方能升高到制动所需的值。若与后腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，起先只有后缸活塞10前移，而不能推动前缸活塞16，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后腔活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串联双腔制动主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。大大提高了工作的可靠性。第3章 制动系统主要参数的确定3.1 旗云轿车主要技术参数汽车总质量：空载时G=1000kg 满载时G=1575kg载荷分配：前轴满载质量G=780kg后轴满载质量G=695kg 前轴空载质量G=670kg后轴空载质量G=430kg非簧载质量：前轴非簧载质量90kg 后轴非簧载质量100kg 重心高度：满载时=700mm空载时=720mm质心距前轴距离：满载时L=1584mm空载时L=1392mm质心距后轴距离：满载时L=1028mm空载时L=1230mm前轮距：1505mm 后轮距：1489mm轴距：L=2468mm车轮滚动半径：=0.280m3.2 同步附着系数的的确定轿车制动制动力分配系数采用恒定值得设计方法。欲使汽车制动时的总制动力和减速度达到最大值，应使前、后轮有可能被制动同步抱死滑移，这时各轴理想制动力关系为F+F=G F/ F=（L2-G）/(L1-hg)式中：F：前轴车轮的制动器制动力 F：后轴车轮的制动器制动力G：汽车重力L1：汽车质心至前轴中心线的距离L2：汽车质心至后轴中心线的距离：汽车质心高度由上式可知，前后轮同时抱死时前、后轮制动器制动力是的函数，如图所示，图上的I曲线即为轿车的前后轮同时抱死的前后轮制动器制动力的分配曲线（理想的前后轮制动器制动力分配曲线）。如果汽车前后轮制动器制动力能按I曲线的要求匹配，则能保证汽车在不同的附着系数的路面制动时，前后轮同时抱死。然而，目前大多数汽车的前后制动器制动力之比为定值。常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动力分配系数，并以符号 来表示，即= F/ F当汽车在不同值的路面上制动时，可能有以下3种情况。1)当时，线在I线下方，制动时总是前轮先抱死。这是一种稳定工况，但在制动时汽车有可能丧失转向能力，附着条件没有充分利用。2)当时，线在I线上方，制动时总是后轮先抱死，因而容易发生后轴侧滑使汽车失去方向稳定性。3）当=时，前、后轮同时抱死，是一种稳定的工况，但也失去转向能力。前、后制动器的制动器制动力分配系数影响到汽车制动时方向稳定性和附着条件利用程度。要确定值首先要选取同步附着系数。根据汽车知识手册查表，中级轿车的同步附着系数取为0.75。3.3 前、后轮制动力分配系数的确定根据公式：=（L+）/L得：式中 ：同步附着系数L：汽车重心至后轴中心线的距离L：轴距:汽车质心高度3.4 盘式制动器主要参数的确定1）制动盘直径D根据制动盘的直径D为轮辋直径的70%79%，因此前轮制动盘直径D取轮辋直径的76%，后轮制动盘直径D取轮辋直径的70%。通过查找,奇瑞旗云轿车的轮胎规格为185/60R14，可知轮辋直径为1424.5=343mm所以，前轮制动盘直径D=3430.76=261mm后轮制动盘直径D=3430.70=240mm2） 制动盘厚度选择通常，实心制动盘厚度可取为10 mm20 mm；只有通风孔道的制动盘的两工作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为20 mm50 mm，但多采用20 mm30 mm。本设计采用实心盘，前、后盘的厚度h都取为10mm。3）摩擦衬块内半径与外半径摩擦衬块的外半径与内半径的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。根据/1.5通过分析，前盘取摩擦衬块内半径为=91mm，外半径为=138mm。 后盘取摩擦衬块内半径为=85mm，外半径为=122mm。4）摩擦衬块工作面积A通过查看汽车知识手册和参考相近车型制动衬块的工作面积，本设计前盘制动器面积取A=96cm,后盘制动器面积取A=76cm,厚度均取10mm。3.5 制动器最大制动力的确定为保证汽车有良好的制动效能和稳定性，应合理的确定前、后轮制动器制动力矩。对于选取较大的各类汽车，应从保证汽车制动时的稳定性出发，来确定各轴的最大制动力矩。当时，相应的极限制动强度q，故所需的后轴和前轴的最大制动力矩为T=Z=（L1-q）rT=其中 q=则 T=Nm TNm3.6 制动器制动因数计算对于钳盘式制动器，设两侧制动块对制动盘的压紧力均为P，则制动盘在其两侧工作面的作用半径上所受的摩擦力为2fP，此处f为盘与制动衬块间的摩擦系数f，摩擦系数f一般都取0.350.5之间，因此取f=0.5，于是钳盘式制动器的制动器因数为 20.513.7 盘式制动器摩擦衬块的设计计算对于常见的扇形摩擦衬块，如果其径向尺寸不大，则取R为平均半径Rm或有效半径指Re已足够精确。平均半径：前制动器 后制动器扇形摩接衬块的内半径和外半径；有效半径：前制动器 取0.66 =116 后制动器 取0.73.8 制动器主要零部件的结构设计1）制动盘制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或用添加Cr，Ni等的合金铸铁制成。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，钳盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层盘这样可大大地增加散热面积，降低温升约2030，但盘的整体厚度较厚。而一般不带通风槽的轿车制动盘，其厚度约在l0mm13mm之间。制动盘的工作表面应光滑平整。两侧表面不平行度不应大于0.008mm，盘面摆差不应大于0.1mm。制动盘的设计选用珠光体灰铸铁HT250材料。2） 制动钳制动钳由可锻铸铁KTH37012或球墨铸铁QT40018制造，也有用轻合金制造的，例如用铝合金压铸。由于可锻铸铁制造方便，所以制动钳的设计选用可锻铸铁。3）制动块制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌或铆接或粘接在一起。制动块选用背板和摩擦衬块粘接在一起。4）摩擦材料制动摩擦材料应只有角而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能要好，不应在温升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降，材料应有好的耐磨性，低的吸水(油、制动液)率，低的压缩率、低的热传导率(要求摩擦衬块么300的加热板上：作用30min后，背板的温度不越过190)和低的热膨胀率，高的抗压、抗打、抗剪切、抗弯购性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪声、不产生不良气味，应尽量采用污染小印对人体人害的库擦材料。无石棉材料是以多种金属、有机、无机材料的纤维或粉末代替石棉作为增强材料，其他成分和制造方法与石棉模压摩擦材料大致相同。这种摩擦材料在欧美各国广泛用于轿车的盘式制动器上，已成为制动摩擦材料的主流。基于它的优点，摩擦材料选用无石棉材料。5）制动器间隙制动鼓(制动盘)与摩擦衬片(摩擦衬块)之间在未制动的状态下应有工作作间隙，以保证制动鼓(制动盘)能自由转动。一般，鼓式制动器的设定间隙为0.20.5mm；盘式制动器的为0.10.3mm。此间隙的存在会导致踏板或手柄的行程损失，因而间隙量应尽量小。考虑到在制动过程中摩擦副可能产生机械变形和热变形，因此制动器在冷却状态下应有的间隙应通过试验来确定。另外，制动器在工作过程中会因为摩擦衬片(衬块)的磨损而加大，因此制动器设有间隙自动调整机构。本次设计制动器间隙取0.1mm。第4章 液压制动驱动机构的设计计算4.1 前、后轮盘式制动器制动力矩的计算若衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为T=2式中 ：摩擦系数，取0.5：单侧制动块对制动盘的压紧力R：作用半径前轮制动轮缸直径取d=42mm,由 式中 p:考虑制动力调节装置作用下的轮缸或管路液压，p=8MPa12MPa。取p=12MPaN=P=()=()T=2后轴制动轮缸直径取d=35mm, p=12MPaN=P=()=()T=24.2 盘式制动器制动轮缸直径d的确定前轮盘式制动器制动轮缸直径：式中： ：单个制动器制动力； ：盘式制动器制动效能因素；取0.6 ：制动盘直径。 根据GB7524-87标准规定，前轮轮缸直径取42后轮盘式制动器制动轮缸直径：、根据GB7524-87标准规定，后轮轮缸直径取35。4.3 制动主缸直径d的计算1）一个轮缸的工作容积式中：一个轮缸活塞的直径； ：轮缸的活塞数目； ：一个轮缸活塞在完全制动时的行程，初选2.5。前轮一个轮缸工作容积 后轮一个轮缸工作容积 2）所有轮缸的总工作容积3）制动主缸的工作容积4)制动主缸直径式中 ：主缸工作容积； ：主缸活塞直径； ：活塞行程， ，取。 根据GB7524-87的系列尺寸，取26系列。式中：制动主缸活塞行程=26mm4.4 制动踏板力根据公式： 式中：制动主缸活塞直径； P制动管路的液压； 制动踏板机构传动比；取=4； 制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取=0.850.95。根据上式得：这样就需要增加伺服制动系，选用真空助力机构。式中： ：真空助力比，取4。故符合要求。4.5 制动踏板工作行程 式中：主缸推杆与活塞的间隙，一般取1.52mm；取2mm。 主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的极限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所经过的行程；根据上式得：=120mm150mm符合设计要求。 第5章 制动性能计算和评价分析5.1 制动性能评价指标汽车制动性能主要由以下三个方面来评价：1）制动效能，即制动距离和制动减速度；2）制动效能的稳定性，即抗衰退性能；3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。5.1.1 制动减速度假设汽车是在水平的，坚硬的道路上行驶，并且不考虑路面附着条件，因此制动力是由制动器产生。此时=式中 ：汽车前、后轴制动转矩的总合。代入数据得考虑附着条件，对制动减速度进行验算成立，故符合条件。5.1.2 制动距离S在匀减速度制动时，制动距离S:S=式中，S以计；为经验系数，对于轿车取0.1；为制动初速度，以计，以计。根据汽车知识手册可知，取，安全制动距离=制动距离+反应距离。查表可知，安全制动距离=31.5+22=53.5。则故符合国家标准。5.2 制动效能制动效能是指在良好路面上，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。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。本次所设计的中级轿车制动系统设计在经过前述的参数选择和设计计算后，经过汽车标准手册的验证，保证了轿车所能达到的性能，计算结果符合要求。5.3 制动效能的恒定性制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。本次设计的制动器是用珠光体灰铸铁制成制动盘，无石棉作为摩擦材料，正常制动时，摩擦副的温度在200左右。5.4 制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性，常用制动时汽车给定路径行驶的能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力。则汽车将偏离原来的路径。制动过程中汽车维持直线行驶，或按预定弯道行驶的能力称为方向稳定性。影响方向稳定性的包括制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力三种情况。制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，汽车将偏离给定的行驶路径。因此，常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价汽车制动时的方向稳定性，对制动距离和制动减速度两指标测试时都要求了其试验通道的宽度。制动跑偏的原因主要是左、右轮特别是左、右转向轮制动力不相等引起的，通过维修和调整可以减轻，以致消除跑偏现象。因此，国标GB7258-2004对制动力平衡做了具体要求:在制动力增长全过程中同时测得的左右轮制动力差的最大值，与全过程中测得的该轴左右轮最大制动力中大者之比，对前轴不应大于20%，对后轴(及其它轴)在轴制动力不小于该轴轴荷的60%时不应大于24%;当后轴(及其它轴)制动力小于该轴轴荷的60%时，在制动力增长全过程中同时测得的左右轮制动力差的最大值不应大于该轴轴荷的80%。侧滑是指车轮连带车轴的侧向滑移，这常常是由于紧急制动车轮被抱死后，侧向附着系数趋于零，使胎面丧失了抵抗侧滑的能力造成的。只要各车轮制动力稍不平衡，车辆就出现甩尾、回转，完全失去了方向操纵稳定性。一般情况下，若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑;前轴车轮比后轴车轮先抱死拖滑或前后轴车轮同时抱死，则能防止后轴侧滑，但前轴车轮抱死后将失去转向能力。因此，从保证汽车方向稳定性的角度考虑，最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前后车轮都处于滚动状态。5.5 驻车制动计算1)汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角 = =33.59式中：车轮与轮面摩擦系数，取0.8； ：汽车质心至前轴间距离，； ：轴距，； ：汽车质心高度，。最大停驻坡高度应不小于16%20%，故符合要求。2）汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角 最大停驻坡高度应不小于16%20%，故符合要求。5.6 前、后制动器制动力分配对于一般汽车而言，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