毕业设计（论文）任务书
题目名称santana2000轿车制动器设计
一、设计（论文）目的、意义
意义：
汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关健装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。
目的：运用专业基础理论和专业知识，确定Santana2000轿车制动系统的设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性、可靠性、以及操纵轻便。另外，制动器涵盖大量的机械零件、部件等，因此制动器设计涉及的机械零部件及元件及为广泛，通过对制动器的设计，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
1、整车性能参数
整车质量载/满载 1550kg/ 2000kg
质心位置 a=1.35m? b=1.25m
轮距前/后1535mm/1531mm
质心高度空载：hg=0.95m 满载：hg=0.85m
最高车速215 km/时
轴距L=2.6m
轮距L=1.8m
最高车速60km/h
轮胎规格195/60R14 85H
车轮工作半径370mm
同步附着系数=0.6
2、拟使用解决方法
查阅相关资料，根据所给参数，确定制动操作方式和制动系统的方案
研究确定制动系统的构成
确定制动器动力、摩擦片寿命以及构造和相关参数
制动器主要零部件结构设计
制动器操作系统设计
制动系统相关性能急速
三、设计（论文）完成后应提交的成果
1、绘制制动器总装图、制动盘装配图以及各主要零件的零件图，图纸总量不少于3张A0.
2、完成设计说明书一份，字说不少于1.5万字。
四、设计（论文）进度安排
1、调研、资料收集，编写文稿提纲，完成开题报告。第1-2周（2月28～3月13）
2、方案选定：拟定需解决的主要问题。第3-4周（3月16～4月10）
3、具体零部件设计。第5-8周（4月13～4月17）
4、完善相关图纸及校核计算。第9-12周（4月20～5月22）
5、编写及修改论文。第13-14周（5月25～6月5）
6、论文评阅及调整。第15周（6月8～6月12）
7、校核、打印、装订，准备答辩。第16周（6月15～6月19）
五、主要参考资料
汽车教材：汽车构造、汽车发动机原理、汽车设计等；
设计手册类书籍：汽车设计手册、机械设计手册等；
期刊文献资料：中国期刊网中标准件库开发相关资料；（关键词：制动器、轿车）
新闻及网络资料等。
摘 要
汽车发展至今所用制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器的主要优点是在高速刹车时能迅速制动，散热效果优于鼓式刹车,制动效能的恒定性好,鼓式制动器的主要优点是刹车蹄片磨损较少,成本较低,便于维修、由于鼓式制动器的绝对制动力远远高于盘式制动器,所以普遍用于后轮驱动的卡车上，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，故轻型车一般还是使用前盘后鼓式。因为本次设计为轿车的设计，故采用前盘后鼓式。
本说明书主要设计了santana2000轿车制动器。首先介绍了汽车制动系统的发展、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。最终确定方案采用前盘后鼓式制动器。除此之外，还对前后制动器及主要部件的参数进行了选择和计算。同时也对santana2000后轮鼓式中的驻车制动器进行了参数的选择和计算。
关键词：制动；鼓式制动器；盘式制动器；制动盘；制动鼓
ABSTRACT
Car development has been the brakes are almost friction type, can be divided into two categories: drum and disc. The main advantage of the disc brake is on the braking can quickly braking, cooling effect is better than that of drum brake, braking performance of constant qualitative good, drum brakes, the main advantage is the brake shoe piece of wear less, low cost, convenient in maintenance, because of drum brake system of absolute power far higher than disc brakes, so commonly used to rear wheel drive the truck on but because in order to improve its efficiency and must be put on the brake braking force system, make the increased cost is higher, so general or use QianPan units HouGu type. Because the design for the design of the car is adopted, QianPan HouGu type.
This manual mainly designed santana2000 cars brake. First this paper reviewed the automobile braking system development, structure, classification, and through to the drum brake disc brake and the structure of the advantages and disadvantages and analyzed. Final QianPan scheme adopts the HouGu type brake. In addition, the brakes and before and after the parameters of the main parts of the selection and calculation. At the same time santana2000 rear wheels of the car brake drum in the parameter selection and calculation.
Keywords: Brake; Drum brake; Disc brakes; Brake disc; Brake drum
目 录
摘 要Ⅰ
AbstactⅡ
第1章 绪 论1
1.1汽车制动器的研究的目的和意义1
1.2国内外研究现状1
1.3 对汽车制动器的研究主要内容和设计要求3
1.4 设计目标4
第2章 制动器总体方案的确定5
2.1 制动器的分类以及其作用5
2.2 制动器的主要参数的确定及计算6
2.2.1 制动力与制动力分配系数6
2.2.2 同步附着系数6
2.2.3 制动器最大制动力矩7
2.2.4 制动器因数8
2.3本章小结10
第3章 鼓式制动器的结构型式及选择11
3.1鼓式制动器的分类11
3.1.1领从蹄式制动器11
3.1.2 双领蹄式制动器12
3.1.3双向双领蹄式制动器13
3.1.4 单向增力式制动器14
3.1.5 双向增力式制动器14
3.2鼓式制动器的结构参数和摩擦系数15
3.3制动蹄摩擦面的压力分布规律及径向变形规律16
3.4制动蹄片上的制动力矩17
3.5摩擦衬块的磨损特性计算18
3.6制动蹄21
3.7制动底板21
3.8制动鼓21
3.9制动轮缸23
3.10驻车制动计算23
3.11本章小结24
第4章 盘式制动器的设计与计算25
4.1 盘式制动器主要参数的确定25
4.2 摩擦衬块的磨损特性计算25
4.3 盘式制动器制动力矩的计算27
4.4 制动盘29
4.5 制动块29
4.6 摩擦材料29
4.7 制动器间隙的调整方法及响应机构29
4.8本章小结30
结 论31
参考文献32
致 谢33
附录1 英文参考资料34
附录2 译文36
第1章 绪 论
1.1汽车制动器的研究的目的和意义
汽车制动器是用于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止的汽车停在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构，汽车制动器直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。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，汽车制动器的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好，制动器工作可靠的汽车才能充分发挥其性能。
应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可利用其机械力源（如强力压缩弹簧）实现汽车制动。应急制动装置不必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备的，因为普通的手力驻车制动器也可以起到应计制动的作用。
1.2国内外研究现状
目前，汽车所用都制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。
盘式制动器：盘式制动器主要优点是在高速刹车时能迅速制动，散热效果优于鼓式刹车,制动效能的恒定性好,便于安装像ABS那样的高级电子设备。
在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在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(中档类如夏利、吉利、神龙富康捷达)、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、SUV及皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。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 ABS防抱死系统，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---12米高Ⅱ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EQ153前后桥基础升级更改的，每年有10000多套。二汽东风车桥用EQ153前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7-9米高Ⅱ型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10-12米高Ⅱ型客车以上客车、丹东黄海客车10-12米高Ⅱ型客车、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[15]。
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。
鼓式制动器：鼓式制动器的主要优点是刹车蹄片磨损较少,成本较低,便于维修、由于鼓式制动器的绝对制动力远远高于盘式制动器,所以普遍用于后轮驱动的卡车上. 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。
对于制动效能而言，最低是盘式制动器；但制动效能稳定性却是盘式制动器最高。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，而 Santana2000作为乘用轿车他的安全性、舒适性、稳定性都要有所考虑而又因为它要批量生产所以要有较好的经济性，所以santana2000采用前盘后鼓式制动器 [1]。
现代汽车由于车速的提高，对应急制动的可靠性要求更严格，因此在中、高级轿车和部分轻型商用车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。
随着电子技术的飞速发展，汽车防抱死制动系统在技术上已经成熟，开始在汽车上普及。它是基于汽车轮胎与路面兼得附着特性而开发的高技术制动系统。它能有效的防止汽车在应急制动时由于车轮抱死使汽车失去方向稳定性而出现侧滑或失去转向能力的危险，并缩短制动距离，从而提高了汽车高速行驶的安全性。
1.3 对汽车制动器的研究主要内容和设计要求
本设计研究的主要内容：设计完成汽车制动系统，包括制动系统的类型选择、总体布置形式，制动系统各零部件的结构设计和性能分析。
设计要求：
（1）各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家要求、法规制定的有关要求外，也要考虑到我的制动系统应符合现在国内汽车市场的低成本和高性能的要求。
（2）具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动效能是由在一定的制动初速度下及最大踏板力下的制动减速器和制动距离两项指标来评定的。制动距离直接影响着汽车的行驶安全性 [2]。
（3）工作可靠。
（4）制动效能热稳定性好。汽车的高速制动、短时间的频繁重复制动，尤其使下长坡时的连续制动，均会引起制动器的温升过快，温度过高。提高摩擦材料的高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘的热容量，改善其散热性或采用强制冷却装置，都是提高抗热衰退的措施。
（5）制动效能的水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后，会因水的润滑作用而使摩擦副的摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象。一般规定在出水后反复制动5～15次，即应恢复其制动效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。另外也应防止泥沙等进入制动器摩擦副工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。 （6）制动时的汽车操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车均不应失去操纵性和方向稳定性。通过ABS来调节前后轮的制动油压来实现。为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一车轴上的左、右车轮制动器的制动力矩应相同。否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；当后轮抱死而侧滑甩尾时，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过15%时，会在制动时发生汽车跑偏 [2]。
（7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人—机工程学要求，即操作仪方便性好，操纵轻便、舒适，减少疲劳。
（8）制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。
（9）制动时不应产生振动和噪声。
（10）与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。
（11）制动系中应有音响或光信号等警报装置，以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中应有必要的安全装置，在行驶中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。
（12）能全天候使用。气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时，气制动管路不应出现结冰现象。
（13）作用滞后的时间要尽可能短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间和从放开踏板至完全解除制动的时间。
1.4 设计目标
Santana2000作为乘用车，最重要的就是其制动时的安全性，其次就是其舒适性、稳定性。本制动器的设计的目的就是达到上述目标。让制动距尽量短的情况下不感觉到颠簸，尽量做到稳定。
第2章 制动器总体方案的确定
2.1 制动器的分类以及其作用
制动系统按功用分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统和辅助制动系统。汽车制动系至少应有前两套制动系统，而重型汽车或者经常在山区行驶的汽车要增设应急制动系统及辅助制动系统。
行车制动器用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。
驻车制动器已停驶的汽车驻留在原地不动的一套装置。应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。
应急制动系统也叫第二制动系统，是在用于行车制动系统发生意外故障而失效时，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。应急系统也不是每车必备的，因为普通的手力驻车装置也可起到应急制动的作用。
辅助制动系统通常安装在常行驶于山区的汽车上，利用发动机排气或者电涡流制动等的辅助制动装置，可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持车速，并减轻或解除行车制动器的负荷。
按制动系统的制动能源分类
人力制动系统—以驾驶员的肌体作为惟一制动能源的制动系统。
动力制动系统—完全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。
伺服制动系统—兼用人力和发动机进行制动的制动系统。
人力目前仍是国内中低档车最为适合的制动能源，它符合了降低成本同时又有可靠的性能保证。所以我选择人力为我的制动系统的能源。
按照能量的传输方式，制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式。在行车制动系统上我选用液压式，反应迅速，性能好。而在驻车制动系统上我选用机械式，性能稳定，故障少。
通过以上的分析，本次设计主要围绕行车制动系统和驻车制动系统来设计，而应急系统为了节省成本就利用现有的驻车系统来代替。本次设计的汽车使用范围是在城市内行驶，而且只属于制动器的设计，所以不设计辅助制动系统。
2.2 制动器的主要参数的确定及计算
经过预先在网上对santana2000轿车的查询，对轿车的基本数据有了大概的了解然后由指导老师的给定和本人的一些意见最终定了以下数据；
表2.1 制动系统整车参数
整车质量
空载
满载
1550kg
2000kg
质心位置
a
b
1.35m
1.25m
质心高度
空载
满载
轴 距
0.95m
0.85m
2.6m
其 他
最高车速
车轮工作半径
轮 胎
同步附着系数
160km/h
370mm
195/60R14 85H
=0.6
参考文献
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