毕业设计（论文）-轿车制动系统设计.doc

中北大学2017届毕业设计说明书毕业设计说明书轿车制动系统设计机械与动力工程学院学生姓名： 学号： 车辆工程学 院： 专 业： 指导教师： 2017年 6月轿车制动系统设计摘 要制动系统是汽车主动安全系统中的重要组成部分，其功用是为了让汽车在行驶过程中按照驾驶员的意愿减速直到停止，以及在某个特定位置或者坡道保持足够长时间的静止状态。良好的制动性能是汽车发展其优良的行驶性能的主要保障。随着现代社会的快速发展，汽车逐步进入到大众家庭，汽车的安全性能也引起了人们的高度重视，所以制动系统的工作可靠性就显得十分重要。本说明书主要介绍了轿车制动系统的设计，首先介绍了汽车制动系统的研究意义、发展现状和设计的目的。其后分析了鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点以及液压机构的方案分析，确定了采用简单人力液压双回路前后盘式制动器。随后介绍了对制动器的主要参数进行了计算、选择相应的制动器的主要零部件，并对液压制动机构进行了分析计算，最后对制动器的制动性能进行了分析与校核的设计过程。关键字： 制动系统，盘式制动器，液压全套图纸加扣 3012250582Design of Car Braking SystemAbstractThe braking system is an important part of the active safety system of the vehicle, and its function is to allow the car to decelerate in accordance with the drivers wishes during the course of travel and stop at a particular location or ramp for a sufficient period of time. Good braking performance is the main guarantee for the development of its excellent driving performance. With the rapid development of modern society, the car gradually into the public family, the safety performance of the car also aroused great attention, so the reliability of the brake system is very important. This manual introduces the design of the car brake system, first introduced the car brake system research significance, development status and design purposes. Then, the structure, advantages and disadvantages of the drum brakes and the disc brakes are analyzed, and the scheme of the hydraulic mechanism is analyzed. The disc brake with simple manpower hydraulic double circuit is determined. Then the main parameters of the brake are calculated, the main components of the corresponding brake are selected, and the hydraulic brake mechanism is analyzed and calculated. Finally, the braking process of the brake is analyzed and checked.Keywords: braking system, disc brake, hydraulic目 录1 绪论11.1 制动系统设计的意义11.2 制动系统研究现状11.3 制动系统应该达到的目标11.4.2 制动测试21.4.3 刹车踏板超程开关21.4.4 刹车灯22 制动系统的概述42.1 分类与组成42.2 制动系统的一般工作原理42.3 制动器62.3.1 鼓式制动器62.3.2 盘式制动器92.4 人力制动系统122.4.1 机械制动系统122.4.2 人力液压制动系统122.5 伺服制动系统122.5.1 助力式伺服制动系统132.5.2 增压式伺服制动系 142.6 动力制动系统142.6.1 气压制动系统142.7 气顶液制动系与全液压动力制动系152.7.1 气顶液制动系152.7.2 全液压动力制动系 153 制动系统设计计算183.1 制动系统的主要参数数值183.1.1 相关主要参数183.1.2 同步附着系数的分析18I3.2 制动器有关的计算193.2.1 前后制动力矩分配系数的确定193.2.2 制动器制动力矩的确定193.2.3 盘式制动器主要参数确定193.2.4 盘式制动器制动力的计算213.3 制动器主要零部件的机构设计224 液压制动驱动机构的设计计算244.1 前轮制动轮缸直径的确定244.2 制动主缸直径的确定244.3 制动踏板力和制动踏板工作行程255 制动性能分析275.1 制动性能评价指标275.2 制动效能275.3 制动效能的恒定性275.4 制动时汽车的方向稳定性275.6 制动减速度j和制动距离S285.7 摩擦衬块的磨损特性计算295.8 驻车制动计算30结论32参考文献33致谢3411 绪论 1.1 制动系统设计的意义 汽车制动系统的功能是以适当的减速度使车辆减速停止；在下坡时保持车速稳定；保持车辆到位或斜坡。因此，制动系统必须充分考虑制动执行器的控制机构和性能，然后汽车的制动系统设计符合汽车安全要求。查阅资料，汽车制动系统故障所引起交通事故占具45%的汽车本身造成的交通事故。事实表明，保持交通安全与制动系统密不可分。此外，制动系统与确保运输的经济效益也有很重要的关系，由于它直接影响车辆的平均速度和车辆的运输效率。因此，制动系统的设计在汽车设计中占有重要地位1。1.2 制动系统研究现状 在汽车行驶过程中，车辆经受与行进方向相反的方向的外力，汽车的速度逐渐下降，直到汽车停下来。在制动系统的分析和设计中，对汽车的所有作用力都有很大的影响，因而制动中的受力情况是汽车试验和设计的基础，这一过程也比较繁琐，因此一般在实际中要建立简化模型来进行分析，人们通常从以下几个放面来进行分析评价：1)制动效能；2）制动效能的恒定性：即热衰退性；3）制动时汽车的方向稳定性； 目前，汽车制动系统的研究和实验主要由道路试验或台架进行，车道扭矩在道路试验中不容易测量，因此大多数关于制动系统的研究都是通过间接测量来的到所需要的数据2。如果可以轻松的测出车轮扭矩，汽车的制动性能更为方便的进行研究。1.3 制动系统应该达到的目标 1）具有良好的制动效能； 2）具有良好的制动效能稳定性； 3）制动时汽车操纵稳定性好； 4）制动效能的热稳定性好；1.4 制动时的规则和要求1.4.1 制动系统概况 刹车系统是汽车所必须的系统。它作用在所有车轮上面，并且只受一个控制器操纵。 1）刹车系统一定要有两套液压回路，并且是独立的，用来防止系统泄露或者失效时，起码还有两轮还保留着有用的制动力。每个液压回路一定要有其专有的储油罐。 2）只有一个刹车作用时，有限的滑移差是可以允许的。 3）在下面的测试中，刹车系统必须能够抱死全部四个轮。 4）线控制动是禁止的。 5）刹车线不存在保护塑料是不允许的。 6）碎片屏蔽保护制动系统免受传动故障或者小碰撞（导致小碎片破坏制动系统）。 7）从轿车的侧方看，轿车簧上部分上的刹车系统的所有部分都不能伸到车架或者承载式车身的下表面以下。1.4.2 制动测试 在汽车制动的过程中测试刹车系统。汽车需要按照要求可以使四轮停止滑动，然后不发生跑偏，并且能在制动性能检查官员规定的加速赛终点停车。1.4.3 刹车踏板超程开关 1）轿车上一定要装有一个刹车踏板超程开关。如果刹车踏板超程引发刹车系统不发挥作用时，必须可以启动该开关并关闭发动机。这个开关必须彻底断绝点火，同时斩断传给每一个电动燃油泵的电力。 2）不断地启用这个开关不能使供给这些部件的动力发挥作用，而且它也要做成无法重置的设计。 3）只有用相似的部件才能代替这个开关，不能用依靠逻辑程序控制器、发动机控制单元，或者有相似作用的数字控制器来替代。1.4.4 刹车灯 1）轿车一定要配备有起码15w，或从后面看到清晰可见的红色刹车灯的效果。如果使用了LED（发光二极管）作为光源，使其在非常强的日光下可以清晰可见。 2）刹车灯必须安装在两轮之间的中线并垂直方向上和车手的肩膀高度一般高，而且在侧方，在轿车中线附近。 2 制动系统的概述 汽车中使用的一系列专用设备在车辆的某些部分（主要是车轮）上施加一定程度的力（主要是道路）的制动系统。它的功能是根据司机的要求，汽车可以被迫减速甚至停车。使各种道路条件（包括坡道）停车平稳，并保持稳定的下坡速度3。2.1 分类与组成 （1）按制动系统的作用制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等4。用于降低汽车速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统4，将驻车的停车系统系统则称为驻车制动系统4。制动系统失效的情况下汽车仍能缓慢的减速或停车的制动系统称为应急制动系统4。在驾驶期间，辅助制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能停止车辆的制动系统，称为辅助制动系统5。上述制动系统中，每辆汽车都需要行车制动系统和驻车制动系统。（2）按制动操纵能源制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等6。司机刹车的身体为唯一能源的制动系统，称为人力制动系统6。从功率完全转化成势能，为气动或液压制动系统的系统称为动力制动系统6，人力资源和动力制动的制动系统称为伺服制动和辅助制动系统6。（3）按制动能量的传输方式 制动系统可分为机械、液压、气压、电磁等。制动系统采用同步传输方式两种或两种以上的称为组合式制动系统7。2.2 制动系统的一般工作原理一般的制动系统的功能是：防止车轮的旋转或者旋转趋势是在车身（或框架）的非旋转元件与车轮（或驱动轴）的旋转元件的摩擦来完成。 如下图来说明制动系统的工作原理。图2.1 制动系统工作原理示意图1.制动踏板 2.推杆 3.主缸活塞 4.制动主缸 5.油管 6.制动轮缸 7.轮缸活塞8.制动鼓 9.摩擦片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.制动蹄回位弹簧内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在轮辋上并和车轮转动。制动底板上有两个固定的支承销，支承着两个曲线制动蹄的下端。在制动蹄的外表面上设有摩擦盘，制动底板上设有液压制动轮缸，通过油管5连接在车架上的液压制动主缸。活塞3在主缸中可由驾驶员通过制动踏板机构操作。当驾驶员踩刹车的制动活塞压缩过程中，在液压的作用下轮缸活塞将制动蹄压在制动鼓上，使制动鼓减速或保持平稳。下图显示了汽车典型制动系统的组成。由此看来，制动系统通常由制动控制机构和制动器两部分组成。图2.2 轿车典型制动系统组成示意图1.前轮盘式制动器 2.制动总泵 3.真空助力器 4.制动踏板机构5.后轮毂式制动器 6.制动组合阀 7.制动警示灯 （1）制动操纵机产生制动动作、制动效果控制，将制动能量传输到制动器的每一部分，如图中的2、3、4、6以及制动轮缸和制动管路。（2）制动器 阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。汽车常用的制动器是由静止元件与旋转元件工作表面之间的摩擦引起的制动力矩称为摩擦制动。有两种结构型式：鼓式制动器和盘式制动器。2.3 制动器2.3.1 鼓式制动器 1.制动器的概述一般制动器在旋转元件上施加制动力矩以降低后者的旋转角速度，并且取决于车轮与地面的附着力，使车轮上的制动力使车辆减速。每个制动元件的工作元件之间的固定和旋转表面摩擦产生制动力矩，这种制动器称为摩擦制动器。目前汽车用的摩擦制动器可分为两大类：鼓式和盘式8。旋转元件固定在车轮或半轴上，即车轮制动器的制动力矩直接影响两侧车轮。旋转元件固定在传动系的驱动轴上，中央制动器的制动力矩通过驱动桥分配给两侧车轮9。2. 领从蹄式制动器下图为领从蹄式制动器示图，设制动鼓正向旋转如图中箭头所示。图2.3 领从蹄式制动器示意图1.领蹄 2.从蹄 3、4.支点 5.制动鼓 6.制动轮缸 在箭头方向上，支承点3在制动蹄1的前端，制动轮缸6施加力作用在制动蹄1后端，以便制动蹄打开时，旋转方向与制动鼓的旋转方向相同。领蹄具有这种性能。相反，支承点4在制动蹄2的后端，力加在制动蹄2的前端，制动蹄打开时，旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。从蹄具有这种性质。下图为领从蹄式制动器受力示意图：图2.4 领从蹄式制动器受力示意图如图所示，在制动时候，两个活塞施加的推压力相等。在制动时，领蹄1绕支承点3和从蹄2绕支承点4旋转，在促动力FS的作用下压靠在旋转着的制动鼓5上，即对两制动蹄分别作用着反作用力N1和N2，以及相应的T1和T2切向反力，支点3和4的支点反力S1和S2平衡着两蹄上的这些力。由此可以看出，由切向合力T1所引起的绕支点3的力矩与促动力FS在同一支点的力矩的方向是相同的。所以力T1的结果是使领蹄1在制动鼓上压得更紧并且力T1也更大。因此具有“增势”作用即为领蹄。与之相反，具有“减势”作用即为从蹄。所以制动力矩（二制动蹄对制动鼓所施加的）不相等。倒车制动时，虽然蹄2变成领蹄，蹄1变成从蹄，但倒车时候制动器的制动效能与前进的时候制动器的制动性能是相同的。在领从式制动器中，制动鼓上的作用力N1和N2的大小不一样，所以在制动过程中制动鼓会产生额外的径向力。其中制动鼓所受来自二蹄的法向力不能平衡的制动器称为非平衡式制动器。以上介绍的各种鼓式制动器各有利弊。在制动效能方面，在相同的条件（基本结构参数和轮缸工作压力）下，由于摩擦作用的充分充分利用自增力式制动器排在第一位，其次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式。但蹄鼓之间具有不稳定的摩擦系数，随不一样的制动鼓和摩擦片的材料、温度和表面状况（如是否沾水、沾油、是否有烧结现象等）会产生很大范围波动。自增力制动器的性能取决于摩擦系数，因此其热稳定性是最差的10。在制动过程中，在某些情况下自增力式制动器制动力矩快速增长。为了便于兼充驻车制动器，轿车后轮主要采用双向自增式制动器。因为单向自增力式制动器反向制动并不是需要前轮制动，目前中、轻型汽车的前轮多采用单向自增力式制动器。为确保制动可靠性，多数豪华轿车多采用双从领蹄式制动器，虽然它的制动效能最低，但其具有良好的效能稳定性的优点，因而被采用。领从蹄制动器开发较早，其效能及效能稳定性均居中，且具有结构简单等优点，在各种汽车中依然被广泛应用。2.3.2 盘式制动器 1.盘式制动器概述 盘式制动器摩擦副中的旋转元件是一个端面工作的金属圆盘，称为制动盘。 其固定元件的结构有多种型式，可分为两类。一种是由摩擦块和它的金属衬垫组成的制动器块，每个制动器块由2-4个组成。这些制动块及其驱动装置安装在制动盘两侧的夹式支架上，统称为制动钳。这种钳盘式制动器是由制动盘和制动钳组成的。另一类固定元件的金属垫板和摩擦片也呈圆盘形状，全盘式制动器的制动盘的所有工作面可同时与摩擦片接触。中央制动器即时钳盘式制动器过去形式，但现在各级轿车和货车的车轮制动器越来越多的采用钳盘式制动器。只有少数汽车用全盘式制动器作为车轮制动器，主要是重型汽车。钳盘式制动器主要分为两类：定钳盘式和浮钳盘式11。盘式制动器结构图如下图所示：图2.5 盘式制动器结构图2.定钳盘式制动器定钳盘式制动器的结构示意图见下图：图2.6 定钳盘式制动器示意图1.制动盘 2.活塞 3.摩擦块 4.进油口 5.制动钳体 6.车桥部制动盘1上的制动卡钳5固定安装在车轴6上，轴1不能在制动盘轴的方向上旋转或移动，两个活塞2分别安装在制动盘的两侧。当制动时，制动油由制动主泵（制动主缸）通过油进口4送入两个相连的液压室，制动块3压到制动盘1上产生制动。这种制动器具有结构复杂的缺点，多缸。油缸安装在制动盘的两侧，必须与制动盘上的油道或外油管相连，使卡钳过大。本实用新型不易安装在现代汽车轮辋上，热负荷大，油管内的制动液或刹车盘上的油路容易受热汽化。必须安装机械促动的驻车制动钳才能兼用于驻车制动。3.浮钳盘式制动器浮钳盘式制动器示意图如下：图2.7浮钳盘式制动器示意图1.制动盘 2.制动钳体 3.摩擦块 4.活塞 5.进油口 6.导向销 7.车桥夹紧体2通过导向销6连接到轴7，并且可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳只设置制动盘内侧的油缸，外制动块与夹紧体相连接。制动时，液压油通过进油口5进入制动缸，活塞4和摩擦块右推，对制动盘的压力，使气缸和制动钳体一起沿销向左移动，直到制动盘右边的摩擦块压靠在制动盘上使制动盘加紧然后制动。与定钳盘式制动器相比，浮钳盘式制动器的轴向和径向尺寸较小，制动液不太可能汽化。另外，浮钳盘式制动器在运行和停车制动时，只能在驱动制动钳附近的气缸中添加一些以促进气缸活塞驻车制动的机械传动部件。因此，自20世纪70年代以来，浮钳盘式制动器逐渐取代定钳盘式制动器。4. 盘式制动器的特点与鼓式制动器相比，盘式制动器的优点如下:无摩擦作用,因此制动效能受摩擦系数的影响较小.即具有稳定的效能,浸水后效果较差,而且制动一两次后才能恢复正常。在输出制动力矩相同时候，通常具有较小的尺寸和质量，制动盘在厚度方向的热膨胀很小，制动间隙随热膨胀的增大而不显著增加，使制动踏板行程过大，更容易实现自动调节间隙。更容易进行其他维护和维修操作。对于钳盘式制动器，具有散热良好的优点是因为它的制动盘外露12。盘式制动器存在制动效率低的缺点，因此液压制动系统需要较高的制动驱动压力，通常采用伺服系统。目前，盘式制动器在轿车上已广泛应用。但在一些高性能轿车上盘式制动器应用于所有车轮，大多数的轿车只有前轮采用制动器。盘式制动器也有在货车上使用，但是并没有广泛普及。2.4 人力制动系统2.4.1 机械制动系统机械式行车制动已全部被淘汰。机械制动系统仅用于驻车制动。驻车制动系统与行车制动系统共享后轮制动器。也可以是专用的中央制动器。2.4.2 人力液压制动系统轿车的制动系统采用液压传动装置，它主要由四部分组成，包括制动主缸(制动总泵)、液压管路、后轮鼓式制动器中的制动轮缸(制动分泵)、前轮钳盘式制动器中的液压缸13。液压式双管路传动装置的布置形式：当一条管道损坏时，另一条管道仍能正常工作，保证了汽车制动系统的可靠性。 两桥制动器独立制动：当一套管路故障时，另一套管路仍能发挥一定的制动效能。正常时的50大于当前制动效能13。相同制动器两个轮缸独立制动，前后制动器对角独立制动，自制动踏板到轮缸活塞的制动系统传动比，等于踏板机构杠杆比乘以轮缸直径同主缸直径之比13。 传动比越大，踏板力越小，踏板行程却因此而越大，使得制动操作不便13。液压制动系统要求有更好的传动比，以确保制动踏板的载荷较小，踏板行程不太大。在人力液压制动系中，制动器允许磨损量的踏板全行程应该被考虑，其值不应超过150(轿车)180mm(货车)。当制动器间隙适当调整时，踏板工作行程不应超过整个行程的5060。最大踏板力，一般不应大于350(轿车)550N(货车)14。2.5 伺服制动系统伺服制动系统在人力液压制动系的基础上增加一套制动伺服系统，即同时用人体和发动机作为制动能源的制动系14。伺服制动系统主要分为两类，分别为助力式（直接操纵式）和增压式（间接操纵式）14。助力式（直接操纵式）制动踏板机构直接操纵伺服系统控制装置，在液压主缸中使用其输出力，以补充踏板力不足14。增压式（间接操纵式）主缸输出的液压操纵伺服系统，其具有制动踏板机构，并且中间传动液缸（辅助缸）被伺服系统的输出力与主缸液压共同作用，使主缸液压远远低于该液缸输出到轮缸的液压14。按伺服能量的行驶分类：真空伺服式，真空能（负气压能）气压伺服式，气压能液压伺服式，液压能142.5.1 助力式伺服制动系统 1真空助力伺服制动系在液压制动装置中，装有真空助力器，它安装在主缸与踏板之间，利用发动机运转时产生的真空度来增大驾驶员在制动踏板上的操纵力15。 (1)不制动时 真空助力器不工作，弹簧15将推杆12与柱塞18推到后极限位置，使真空阀开启，阀门9通过弹簧16压靠在大气阀座10上，使大气阀关闭。伺服气室前后两腔与大气隔绝，防止空气进入，通过通道A、控制阀腔和通道B互相连接。当发动机启动和真空单向阀被吸出时，伺服气室在左右两个腔室之间具有一定的真空度15。 （2）制动时 将制动踏板降低时，伺服气室一开始就不工作了，隔膜阀座8是固定的，使得从踏板机构的控制力可以推动控制阀推杆12和控制阀柱塞18相对于隔膜阀座前进，当柱塞与橡胶反应板7之间的间隙消除，控制力是通过反应盘传送到主缸推杆2，使制动主缸的液压压力提高到每个轮缸，并通过了司机15。随同控制阀柱塞18前移的同时，推杆12通过弹簧真空阀9压到阀座8上并关闭，隔离A腔和B腔的气室。此外，大气阀阀座10与真空阀9分开，并且外部空气通过空气阀的开口和空气通道进入B腔。当空气进入时，在伺服室隔膜的两侧发生压力差，以产生驱动穿过隔膜座8和橡胶反应板7的驱动，以推动制动总泵推杆2向左移动。 此时，推杆2上的力F应是伺服室内活塞的推力和活塞推力之和，但后者比前者大得多，并多次增加制动缸的液压输出。 在此过程中，隔膜20与阀座8向前移动，直到阀9再次与大空阀座10接触。因此，在任何平衡状态下，伺服室后腔的稳定真空随着踏板行程的增加而增加。驾驶员所施加在踏板机构上的力不仅要驱动控制阀，而且要在制动主缸中产生一定液压，而且可以使作用在伺服气室上的力平衡，并且成正比。这样，通过踏板力的大小来增加驱动力来感知作用在伺服室上的力的大小。 2.5.2 增压式伺服制动系 1.真空增压伺服制动系 比人力液压制动系来，真空增压伺服制动系多一套真空伺服系统真空增压器-由辅助缸、控制阀和真空伺服气室等三部分组成15。 在辅助缸的活塞4上施加两个力：主缸的液压力和伺服室产生的推力。因此，辅助缸左腔和每个气缸的压力都高于主缸的压力15。2.6 动力制动系统动力制动系-制动初始能源唯一并且为汽车发动机。 制动能量是空气压缩机或液压泵。在动力制动系统中，能量由驾驶员的身体控制。 动力制动系： 气压制动系 能量供给装置和驱动装置是气动的。控制装置主要由制动踏板机构和制动阀等组成，串联在踏板机构和制动阀之间的是液压控制驱动装置16。 气顶液制动系能量供能装置、控制装置也是气压式的，但其传动装置包括气压式和液压式两部分16。 全液压动力制动系 除了制动踏板机构，能量源、控制和传动装置都是液压形式的。16。 2.6.1 气压制动系统 当踩下制动踏板时，杠杆机构操作着制动阀，与本腔的出气口相通的是制动阀上下两腔的进气口，使进入后制动气室和前制动气室来自于储气筒8前、后腔的压缩空气，能够使制动器高效率进入到工作当中。当制动踏板放松时，制动气室的大气通过制动阀进入，用这种方式来停止制动。制动器产生的制动力矩随着制动气室内建立的气压增大而增大。制动器需要能够逐步运动，制动阀应具有随动作用。 在采用动力制动系的情况下，驾驶员所施加的踏板力只用来操纵控制装置，而不能像采用人力制动系时那样直接造成制动器促动装置的工作压力。气压系统各元件之间的连接管路(由钢管、橡胶软管和各种管接头组成)有三种： 供能管路-在能量供应单元、组件（空气压缩机、空气罐）和能量供应装置和控制装置（例如制动阀）之间的连接管； 促动管路-控制装置和制动促动装置（如制动室）管道之间的连接管道； 操纵管路-控制装置与另一个控制装置之间的连接管道15。 解放CAl091型汽车制动系中只有一个气压控制装置制动阀，故无操纵管路。2.7 气顶液制动系与全液压动力制动系2.7.1 气顶液制动系液压系统工作压力远高于气动系统，因此液压系统各部件的尺寸和质量要比气动系统的相应零件小得多。中型以上汽车适宜用气压制动系，重型的货车和客车尤为显著。工作滞后时间的气动制动系统大约是液压制动系统的三倍。为了使气压系统和液压系统的优点同时利用，部分重型汽车采用了气顶液式动力制动系。能量供能装置和控制装置都是气压式的，传动装置则是气压液压组合式的16。2.7.2 全液压动力制动系 该动力制动装置是以液压能被储能器所储存的或限制液流循环流动而引起的液压作用。制动系统的液压系统的类型是在大气压力下（关闭）和恒流（开放式）两种，它们的能量来源是液压泵由发动机驱动的汽车。目前，汽车全液压动力制动系统是一种多功能的大气压型制动系统，它能节约液压能量，以备在发动机或液压泵停止运转，或是泵油管路损坏的情况下，仍能进行若干次完全制动16。2.8 液压分路系统的形式的选择图2.8液压分路系统形式为了提高制动传动机构的可靠性，保证行车安全，制动驱动机构至少应有两个独立的系统，即双回路系统。1.II型回路前后制动管路是独立的回路系统，称为“II”型。其特点是管系最简单，采用传统的单轮缸（或单鼓式制动器、制动室），成本低。在所有汽车上都适用这种分路布置方案，但应用最为广泛的是在货车上。在这一分路方案中，如果后轮制动管路失效，那么前轮制动一旦抱死汽车就会失去转向制动能力。对于前轮驱动的轿车，前轮管路失灵而只有后轮制动时，制动性能将大大降低，不到正常情况的一半左右，此外，由于后桥载荷小于前桥，踏板力就会过大，会造成后轮抱死挺力而导致汽车甩尾8。2. X型回路后轮电源线对角连接到两个独立的回路系统，即前轴的一侧、车轮制动器和后轴侧轮制动器，属于一个回路称为十字型，称为X型。它的结构也很简单，当第一回路失效时制动效能仍能保持50左右，并且制动力的分配系数和同步附着系数不会产生变化，保证车辆在制动过程中，负荷的适应性。此时，前后轮两侧都有制动作用，使得制动力不对称，导致前轮将制动，车轮侧绕主销转动，使汽车失去了稳定的方向。因此，采用这种分路方案的汽车的主销的偏移量应为负（20毫米），以使不平衡的制动力使车轮反向旋转，从而提高车辆的方向稳定性。8。3.其他类型回路前轮的左、右半制动轮缸和所有的后轮制动轮缸形成一个独立的回路，而另一半的前制动轮的气缸形成另一个回路，可以看作是一种半轴的分流轴，简称KI型8。两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成的两个独立的问路，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的轴式，简称LL型8。两个独立回路由前后制动半缸组成，即前、后半个轴分别对应前、后半个轴的分路型式，简称HH型。这种双回路系统能够有更好的效果。HI、LL、HH型他们的结构都比较复杂。LL型与HH型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均正常的情况下，且正常值的50左占即是其剩余的总制动力。单用回路的HL型，即剩余制动力在一轴半时比较大，在这个时候和LL型相同，后轮在紧急制动时非常容易先抱死8。最终综合以上各个管路的优缺点选择X型管路作为设计方案。3 制动系统设计计算3.1 制动系统的主要参数数值3.1.1 相关主要参数 1.汽车相关主要参数 表3.1 汽车相关主要参数基本参数数值空载汽车质量1550kg 满载汽车质量 2000kg质心位置1.35m空载质心高度 0,95m 满载质心高度0.85m轴距 2.6前轮距 1.8m后轮距 1.8m 最高车速 160km/h轮胎195/60R14 85H同步附着系数 0.63.1.2 同步附着系数的分析 （1）当0时，当制动后轮首先抱死时，这是很容易使后轴发生侧滑，然后使汽车失去方向稳定性8； （3）当=0时，当制动汽车前后轮都抱死时，是一种稳定的状态，但是也会使转向能力丧失8。 分析结构表明，汽车在同步附着系数为的路面上制动时（前后轮同时抱死的时候），其制动减速度，即，q为制动强度。然而，当路面上有其他附着系数的制动时，前轮或后轮即将抱死所需要的制动强度，这表示汽车只有在的路面上，才能充分地利用地面附着条件8。 根据毕业设计任务书取。3.2 制动器有关的计算3.2.1 前后制动力矩分配系数的确定 根据公式： 式（3.1）得到： 式（3.2）3.2.2 制动器制动力矩的确定 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： 式（3.3） 式中：最大附着系数； 制动强度； 车轮有效半径； 后轴最大制动力矩； 汽车满载质量； 汽车轴距； 其中 式（3.4）故后轴 后轮的制动力矩为前轴前轮的制动力矩3.2.3 盘式制动器主要参数确定 （1）制动盘直径D 制动盘直径D应尽可能大，制动盘有效半径增大，制动钳夹紧力可降低，衬块压力和工作温度也会降低。制动盘的直径由于受轮辋直径的限制，通常选为轮辋直径的70%79%。汽车取上限其总质量应大于2t5。所以取轮辋直径的70%为制动盘直径D，即。（2）制动盘厚度的选择制动盘的厚度对制动盘的质量和运行过程中的温升有影响。由于制动盘质量较低，其厚度不可能很大；温度的降低，制动盘厚度影响较小。制动盘可成实心，或在制动盘的中部设有通风孔，便于散热通风，通常固体制动盘厚度为10 20mm，通风式制动盘厚度为20 50mm，而更多的是20 30mm。盘式制动器在紧急制动下高速运动时会产生热变形，在颤抖6。因此，采用实心制动盘设计来设计制动器，厚度。（3） 摩擦衬块内半径R1和外半径R2 摩擦衬垫（如图3-1所示）指的是摩擦材料，夹紧活塞并将其推向制动盘。摩擦衬块分为两种：摩擦材料和底板。摩擦块的外半径R2和半径的比值不大于1.5。如果比值过大，且外衬内圆周的速度差过大，导致磨损不均匀，接触面积减小，制动力矩变化过大6。因制动器直径D=248mm，则摩擦块，取，所以。图3.1 摩擦衬块（4） 摩擦衬块的工作面积盘式制动器摩擦衬块的工作面积A根据制动衬块单位面积占有的汽车质量在1.6-3.5kg/cm2范围选择。（5）摩擦衬块摩擦系数f 选用摩擦片不仅要求摩擦系数高，而且要求稳定性好，受温度和压力的影响较小。为了提高摩擦系数的稳定性，降低制动对摩擦系数正常偏差的敏感度，后者对蹄式制动器的制动非常重要。所有类型的制动摩擦材料的摩擦系数的值是稳定的约0.30.5，有的可以达到0.7。因此，在选择摩擦材料时，采用了减少污染和对人体造成危害的材料。因此，摩擦系数被选择为0.3。(6) 制动器的制动效能因数 根据公式 式（3.5） 得 3.2.4 盘式制动器制动力的计算 假设衬块和制动盘的摩擦面在整个单元内均匀分布，并彼此充分接触，那么制动器的制动力矩为 式（3.6） 普通的衬块具有较小的径向宽度和扇形摩擦面，然后R是平均半径或有效半径。 平均半径为 有效半径的计算，如下式所示： 式（3.7） 式中，。 因为m1,(1+m)21/4,故，m越小，那么两者差值越大。如果m过小，扇形的径向宽度过大，每个半径的衬块摩擦面上的磨削速度太远，磨损不均匀，因此，如果单位压力分布是均匀的，则计算是不适用的8。m值通常不应小于0.65。对于前制动器 式（3.8）所以 对于后制动器 式（3.9） 所以3.3 制动器主要零部件的机构设计 （1）制动盘 制动盘通常由珠光体灰铸铁制成，或由合金铸铁如铬或镍制成。制动盘既承受作用于制动块上的法向力和切向力，又承受热负荷。为了提高冷却效果，对盘式制动器的制动盘铸造成一个具有径向通风槽双层盘，使散热面积可大大增加，而温度上升约降低20-30%，但盘的整体厚度。但一般没有通风板的汽车制动盘，其厚度约在10-13mm。本次设计采用的材料为HT25012。（2）制动钳可锻铸铁制动kth370 12或球墨铸铁QT400-18生产制动钳，也可用轻合金制造的，例如用铝合金压铸12。（3）制动块 刹车块由垫板和摩擦衬板两部分组成，两个衬板都牢固地压紧、铆接或粘合在一起12。 （4）摩擦材料 制动摩擦材料应具有稳定的摩擦系数、抗热衰退性好，不应在温度升高后，摩擦系数急剧下降一定值时，材料的耐磨性应良好，吸水率低（油、制动液）的热传导率，低压缩率、低利率和低的热膨胀率、抗压强度高、抗剪、抗弯、抗冲击、制动应尽可能低的污染和对人体无害的摩擦材料的使用不会产生异味，无噪音。目前，制动器广泛采用模压材料12。 （5）制动轮缸制动轮缸采用单活塞式制动轮缸，方便安装在制动器中。轮缸的缸体用灰铸铁HT250。气缸是一个通孔，需要镗磨。活塞由铝合金制成。活塞的外端用钢槽顶压，以支撑闸瓦、槽中的极端部分或端部接头。轮缸工作腔由活塞上的橡胶密封圈或活塞内端面的橡胶碗密封。本次设计采用的材料是HT25012。 4 液压制动驱动机构的设计计算4.1 前轮制动轮缸直径的确定轮缸直径和制动压力与制动轮缸对制动块施加的张开力的关系为 式（4.1） 制动管路压力一般不超过1012MPa。取。 式（4.2） 轮缸直径的标准尺寸系列选择（hg2865-1997）,取前轮轮缸直径为50mm。 同样，后轮轮缸直径 因而取后轮轮缸直径为30mm。4.2 制动主缸直径的确定 第i个轮缸的工作容积为： 式（4.3） 在设计中，取。 前轮轮缸的工作容积为mm3。 后轮轮缸的工作容积为mm3。 是总的轮缸工作容积。制动主缸工作容积为，式中为制动软管的变形面积9。可查阅资料得到制动主缸工作容积9。 所以mm3， mm3； 式（4.4） 主缸活塞形程和活塞直径为 式（4.5） 一般。这里取。 所以 式（4.6） 选择在QC / t311-1999指定尺寸系列主缸直径，所以取。4.3 制动踏板力和制动踏板工作行程 制动踏板力为： 式（4.7） 为踏板机构与液压主缸的机械效率，可取。这里取，。 制动踏板力应满足下列要求；最大踏板力通常是500n（客车）或700n（商用车）。在设计时，制动踏板力可以测量之间的200N 350N9。 所以 所以需要加装真空助力器。 式（4.8） 式中： ：真空助力比，取4。 =1710/4=427.5N500N-700N 符合设计要求。 制动踏板工作行程为 式（4.9） 制动踏板允许磨损量的踏板行程的40%60%是制动调整时踏板的工作行程。 计算主缸活塞回位弹簧时，在0.05 0.14mpa残余压力保持在刹车线为了避免空气进入制动管路，确保松开踏板9。 踏板最大行程不得超过100 150mm为乘用车和商用车不超过180mm9。 符合设计要求。.5 制动性能分析 制动器和制动驱动机构两部分组成制动装置。 当一辆汽车在行驶时通过减速或制动的能力，直到下一个长时间保持一定速度时才是汽车的制动性。5.1 制动性能评价指标 汽车的制动性能主要从下面三个方面来评价： 1）制动效能，即制动距离和制动减速度8。 2）制动性能的恒定性，即抗热震性8。 3）制动时，汽车处于稳定的方向，即制动时，汽车不会出现跑偏、侧滑，而失去转向性能的能力8。5.2 制动效能 制动效率是指车辆在良好的道路上的减速度，在一定的初始速度下制动至停车或制动的停车距离9。效率是制动性能最基本的评价指标9。5.3 制动效能的恒定性 制动效率的恒定性主要是指抗热震性。由于车辆的吸收过程，制动能量由制动力转化为热，因此制动温度升高后制动器的制动效率保持在冷态状态是制动器设计中需要考虑的重要问题。5.4 制动时汽车的方向稳定性 评估汽车的方向稳定性通常是通过制动车辆给定的路径来