方案论证-GD6342微型客车制动系设计.doc

机电工程学院毕业设计方案论证报告 设计题目:GD6342微型客车设计制动系设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 车辆工程1204 指导教师： 2016 年 3月 7 日目 次1项目来源及研究的意义12制动系概述13制动器技术研究进展和现状14制动器功能25制动器设计要求26制动器类型分析及选择36.1鼓式制动器36.2盘式制动器36.3最佳制动器类型选择37盘式制动器结构分析37.1定钳盘式制动器37.2浮钳盘式制动器47.3盘式制动器选择48鼓式制动器结构分析58.1领从蹄式制动器58.2单向双领蹄式制动器58.3双向双领蹄式制动器58.4双从蹄式制动器68.5单向自增力式制动器68.6双向自增力式制动器68.7最佳制动器结构选择6论证结果6参考资料71 项目来源及研究的意义 20世纪90年代以来，我国制动器行业主要以生产鼓式制动器为主。2013年全国汽车销量增长率达到13.9%，重新回到两位数增速。继上年销量首次突破1900万辆之后，全年销量再创新高，达到2198万辆。为国内汽车零配件配套创造了不可忽视的大市场，对于本土制动器供应商而言更是不容错失、实现突飞猛进的重大机会。因此，国内汽车制动器生产商应把握战略机遇，提高品牌知名度及美誉度，争取更多国内外采购商的认可。随着外资企业向中国生产转移及本土零部件企业研发取得进展，技术性更高的气压盘式制动器、ABS的量产将向前推进。然而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%，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。不过对于车速不高重型车或客车来说，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，造价便宜，而且符合传统设计因此许多重型车和客车至今仍使用四轮鼓式的设计。所以鼓式制动器仍占有一定市场份额。鼓式制动器也有很多明显的缺点，比如位于制动蹄上摩擦片会有不均匀的摩擦压力，有相当不稳定的制动效能，制动后制动器的热量散去较慢，浸水后的制动器，制动效果很难再次恢复等。由此可见，鼓式制动器目前还存在一定的缺陷，为了克服这些缺点并充分发挥鼓式制动器的制动性能是当今人们需要积极面对的一个问题。这就是本次毕业设计的更深一层次的意义所在。而目前的是对汽车设计这一整体过程进行实践学习。2 制动系概述汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；盘式制动器的旋转元件则为旋转的制动盘，以端面为工作表面。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。用来让轮胎与地面加大摩擦系数的设备，主要分为鼓式和碟式，也是用来驻车用的，鼓式迅间制动力度大，但发热后制动力下降得快；碟式制动技术性大，迅间制动力不够鼓式的大，但发热后还是可以保持较为良好的制动效果，而且高级的碟式刹车有6个刹车泵，可以做好很好的制动较果，所以现代小车都是采用碟式制动器。3 制动器技术研究进展和现状从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现的越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的汽车质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的要求，但随着汽车质量的增加，助力装置对机械制动器来说显得十分重要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。随着科学技术和汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展车辆制动有了新突破，液压制动时继机械制动的又一重大革新。另外，近年来则出现了一些全新的制动器结构形式，如磁粉制动器、湿式多盘制动器、电力液压制动臂型盘式制动器、湿式盘式弹簧制动器等。对于关键磁性介质磁粉，选用了抗氧化性强、耐磨、耐高温、流动性好的军工磁粉；磁毂组件选用了超级电工纯铁DT4，保证了空转力矩小、重复控制精度高的性能要求；在热容量和散热等方面，采用了双侧带散热风扇，设计了散热风道等，使得该技术有着极好的应用前景。尽管对蹄鼓式制动器的设计研究取得了一定的成绩，但是对传统蹄鼓式制动器的设计仍然有着不可替代的基础性和研发性作用，也可为后续设计提供理论参考。4 制动器功能制动器的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停车在原地或坡道上。制动器应最少有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证前两项功能，后者用来保证第三项功能。5 制动器设计要求1 具有足够的制动效能。2 工作可靠。3 在任何速度制动时，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害的石棉纤维的物质，以减少公害。8 作用滞后性应尽可能好。作用滞后性是指制动反应时间，以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需要的时间来评价。对于汽车列车，不超过0.8s。9 摩擦衬片（块）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。当制动系破坏时有音响或信号灯提示。6 制动器类型分析及选择6.1鼓式制动器鼓式制动器的“铁鼓”与车轮由螺栓连接紧固为一体，“鼓身”内侧有两片半月形的制动蹄片，与鼓身之间的间隙很小，踩下制动踏板或者拉起手刹时，制动蹄盘会被压在鼓身的内侧，制动蹄片与鼓身之间产生摩擦力，从而产生制动效果。鼓式制动器散热效果差，下长坡连续使用时的高温会使制动效率下降。但成本低，磨损少，维修方便，绝对制动力较大，所以，仍然会被经济型轿车所采用。6.2盘式制动器盘式制动器中，制动圆盘与车轮连接，圆盘的边缘部分，处于一个带有制动片的钳子的钳口内，在踩下制动踏板或者拉起手刹的时候，这个制动卡钳便会从圆盘的两个侧面，对称地夹住盘面，从而达到制动的目的。与鼓式制动器相比盘式制动器热稳定性好受热时径向膨胀与性能无关，故无机械衰退问题。水稳定性好，制动块对盘的单位压力高，易将水挤出。另一方面尺寸小，散热性好。主要缺点是：难以完全防止尘污和锈蚀，在制动驱动机构中必须装用助力器。因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低成本较大。6.3制动器类型选择本次设计的是GD6342微型客车，因为吨位不是很大，而且需要持续稳定的制动能力，不需要太大的制动力，故盘式制动器可以满足制动力要求。另外如果使用制动鼓试图停下一辆高速汽车，就会发现它的局限性：它会热衰减，制动鼓摩擦生热，导致膨胀，制动蹄必须要向外移动以便接触到制动鼓，这意味着必须深入踩下制动踏板，材料摩擦发热产生的气体也被困在制动蹄和制动鼓内部，减弱了制动能力。盘式制动的一个优点就是摩擦片和制动盘摩擦产生的粉末会很快被甩出，热量也会被制动盘更快的散发出去，从而可获得更好的制动表现。而鼓式制动在这方面显然相对较弱。但是客车后轮对制动力要求较低，出于经济性考虑，所以后轮可以采用鼓式制动器。由于盘式制动的反应快速，有能力做高频率的刹车动作，因此许多款车采用盘式刹车与ABS系统以及VSC、TCS等系统搭配，以满足此类系统需要快速运作的需求。综上所述，本次设计选择前盘后鼓式制动器。7盘式制动器结构分析由于考虑到散热等条件，本次设计只考虑钳盘式制动器。钳盘式制动器是由旋转元件（制动盘）和固定元件（制动钳）组成。7.1定钳盘式制动器定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线方向移动，因而其中必须在制动盘两侧都装设制动块促动装置（相当于制动轮缸的油缸），以便分别将两侧的制动块压向制动盘。7.2浮钳盘式制动器浮钳盘式的制动钳支架固定值转向节上，制动钳体可沿导向销相对支架轴向滑动。制动时，活塞在液压力的作用下，将活动制动块推向制动盘。与此同时，作用在制动钳体上的反作用力推动制动钳体沿导销向有移动，使固定在制动钳体上的制动块压靠在制动盘上。于是制动盘两侧的摩擦块在压力作用下夹紧制动盘，使之前在制动盘上产生与运动相反的制动力矩，促使汽车制动。 7.3盘式制动器选择与定钳盘式制动器相比，浮钳盘式制动器的单侧油缸结构不需要跨越制动器的油盘，故不仅轴向尺寸和径向尺寸较小，有可能布置的更接近车轮轮毂，而且制动液受热汽化的机会比较少。此外，浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下，不用加设驻车制动钳，只需在行车制动钳油缸附近加装一些用于推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。所以，本次设计选用浮钳盘式制动器。8鼓式制动器结构分析 鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类（见下图），它们的制动效能，制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。8.1 领从蹄式制动器当汽车前进时，若两制动蹄均为领蹄的制动器，称为双领蹄式制动器。但这种制动器在汽车倒车时，两制动蹄又都变为从蹄，因此，它又称为单向领蹄式制动器。两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄，制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心为对称布置的，因此两蹄对鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，到那由于在前进和后退时的制动性能不变，结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动，故广泛用于中、重型载货汽车的前后轮及轿车的后轮制动。8.2单向双领蹄式制动器双领蹄式制动器有高的正向制动效能，倒车时则变为从蹄式，使制动效能大降。中级轿车的前制动器常用这种型式，这是由于这类汽车前进制动时，前轴的制动轴荷及附着力大于后轴，而倒车时则相反，采用这种结构作为前轮制动器并与从蹄式后轮制动器向匹配，则可较容易地获得所希望的前后制动力分配，并使前后轮制动器的许多零件有相同的尺寸。它不用于后轮还由于有两个相互成中心对称的制动轮缸，难于附加驻车制动驱动机构。 8.3 双向双领蹄式制动器制动鼓正向和反向旋转时两制动蹄均为领蹄的制动器，称为双向双领蹄式制动器。其两蹄的两端均为浮式支承，不是支承在支承销上，而是支承在两个活塞制动轮缸的支座上或其他张开装置的支座上当制动时，油压使两个制动轮缸的两侧活塞或其他张开装置的两侧均向外移动，使两制动蹄均压紧在制动鼓的内圆柱面上。制动鼓靠摩擦力带动两制动蹄转过一小角度，使两制动蹄的转动方向均与制动鼓的转向方向一致；当制动鼓反向旋转时，其过程类同但方向相反。因此，制动鼓在正向，反向旋转时两制动蹄均为领蹄，故称双向双领蹄式制动器，它也属于平衡式制动器。由于这种制动器在汽车前进和倒退时的性能不变，故广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前后轮，但用作后轮制动器时，需另设中央制动器。8.4 双从蹄式制动器 双从蹄式制动器具有两个对称的轮缸，最宜布置双回路制动系统。虽然制动效能最低，但却有最良好的效能稳定性，因而还是有少数贵轿车为保证制动可靠性而采用。 8.5 单向自增力式制动器两蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端制动底板上的支承销上。当汽车前进时，第一制动蹄被单活塞的制动轮缸推压到制动鼓的内圆柱面上。制动鼓靠摩擦力带动第一制动蹄转过一小角度，进而经顶杆推动第二制动蹄也压向制动鼓的工作表面并支承在其上端的支承销上。显然，第一制动蹄为一增势的领蹄，而第二制动蹄不仅是一个增势领蹄，而且经顶杆传给它的推力Q要比制动轮缸给第一制动蹄的推力P大很多，使第二制动蹄的制动力矩比第一制动蹄的制动力矩大2-3倍之多。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此属于一种非平衡式制动器。这种制动器在车前进时，其制动效能很高，且高于前述各种制动器，但在倒车时，其制动效能却说最低的，因此用于少数轻、中型货车和轿车上作前轮制动器。8.6 双向自增力式制动器双向增力式制动器在高级轿车上用得较多，而且往往将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器，但行车制动是由液压通过制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操作手柄通过钢索拉绳及杠杆等操纵。另外，它也广泛用于汽车中央制动器，因为驻车制动要求制动器正、反向的知道效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时不会产生高温，因而热衰退问题并不突出。8.7最佳制动器结构选择虽然领从蹄式制动器的效能及稳定性在各式制动器中均处于中等水平，但由于其在汽车前进和倒车时的制动效能不变，结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。故仍广泛用作载货汽车的前、后轮以及轿车的后轮制动器。根据设计车型的特点及制动要求，并考虑到使结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构等因素，选用领从蹄式制动器作为本次设计的后轮