鼓式制动器毕业设计.pdf

I 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 题 目 汽车后轮鼓式制动系统设计 专 业 车辆工程 班 级 07 车辆 2 班 姓 名 霍前钊 学 号 1608070211 指导教师 陈丰 日 期 2010 年 12 月 II 目录 引言 1 第 1 章 概况及现状分析 1 1 1 制动系统的设计意义 1 1 2 制动系统的研究现状 2 1 3 本次制动系统应达到的目标 2 1 4 本次制动系统设计要求 2 第 2 章 总体方案分析 3 2 1 汽车制动系统的组成 3 2 2 制动系的作用 3 2 3 制动系的分类 3 2 4 制动器的结构 3 2 5 鼓式制动器整体方案分析 3 2 6 领从蹄式制动器 4 2 7 液压制动主缸的设计方案 5 第 3 章 鼓式制动器主要零部件的结构设计 7 3 1 摩擦材料 7 3 2 制动鼓 7 3 3 制动蹄 8 3 4 制动底板 8 3 5 制动轮缸 9 第 4 章 鼓式制动系统主要参数值及其选择 10 4 1 制动系统的主要参数值 10 4 2 制动器有关计算 11 第 5 章 液压制动驱动机构的设计计算 14 5 1 后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 14 5 2 制动主缸与工作容积设计计算 14 5 3 制动踏板力与踏板行程 15 第 6 章 制动性能分析 17 6 1 制动性能评价指标 17 6 2 制动效能 17 6 3 制动效能的恒定性 17 6 4 制动时汽车的方向稳定性 17 6 5 制动距离 S 18 6 6 摩擦衬片 衬块 的磨损特性计算 18 III 第 7 章 总 结 21 致 谢 22 附件 鼓式制动器装配图 23 1 汽车后轮鼓式制动系统设计 摘要 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 制动系统 是汽车主动安全的重要系统之一 如何开发出高性能的制动系统 为安全行驶提供保障是 我们要解决的主要问题 另外 随着汽车市场竞争的加剧 如何缩短产品开发周期 提高 设计效率 降低成本等 提高产品的市场竞争力 已经成为企业成功的关键 本说明书主要介绍了 santana2000 轿车制动系统的设计 首先介绍了汽车制动系统的 发展 结构 分类 并对鼓式制动器结构及优缺点进行分析 除此之外 它还介绍了后轮 鼓式制动器 制动主缸的设计计算 主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过 程 关键字 汽车 制动器 鼓式制动器 引言 随着社会经济的发展 汽车已经使人们出行不可缺少的交通工具 生活的提高 大 家的要求就不断的提高 对汽车的要求也在提高 最主要方面是尽可能提高车速 但高 车速必须以安全为前提 影响行车安全有很多种因素 其中汽车的制动系统可谓是汽车 安全性能中首要的系统 汽车的制动器就是这个系统中的主要执行器 其作用是显而易 见的 因此作为保证安全的重要装置 制动器 已日益引起人们的广泛注意 目前汽 车制动器有两种形式 鼓式制动器和盘式制动器 本次设计任务是桑塔纳 2000 鼓式制动 器设计 第 1 章 概况及现状分析 1 1 制动系统的设计意义 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 本 次毕业设计题目为 Santana2000 轿车制动系统设计 通过查阅相关的资料 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 2 动效能以保证汽车的安全性 本系统采用 X 型双回路的制动管路以保证制动的可靠性 采用真空助力器使其操纵轻便 同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料 1 2 制动系统的研究现状 车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作 由于制动性能的好坏直接关系到交通和人 身安全 因此制动性能是车辆非常重要的性能之一 改善汽车的制动性能始终是汽车设计 制造和使用部门的重要任务 当车辆制动时 由于车辆受到与行驶方向相反的外力 所以才 导致汽车的速度逐渐减小至 0 对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析 和设计 因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础 由于这一过程较为复杂 因 此一般在实际中只能建立简化模型分析 通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分 析和评价 1 制动效能 即制动距离与制动减速度 2 制动效能的恒定性 即抗热衰退性 3 制动时汽车的方向稳定性 目前 对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行 由于在汽车道路试验中车 轮扭矩不易测量 因此 多数有关传动系 制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路 上行驶 其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据 在汽车道路试验中 如果能够方便 地测量出车轮上扭矩的变化 则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据 和性能评价 1 3 本次制动系统应达到的目标 1 具有良好的制动效能 2 具有良好的制动效能的稳定性 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 本次制动系统设计要求 制定出制动系统的结构方案 确定计算制动系统的主要设计参数制动器主要参数设 计和液压驱动系统的参数计算 利用计算机辅助设计绘制装配图 布置图和零件图 最 终进行制动力分配编程 对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析 3 第 2 章 总体方案分析 2 1 汽车制动系统的组成 制动系统有四个基本部分组成 供能装置 控制装置 传动装置和制动器 2 2 制动系的作用 制动系统的作用 为了在技术上保证汽车的安全行驶 提高汽车的平均行驶车速 以提高运输生产率 在各种汽车上都设有专用的制动机构 使行驶中的汽车减低速度甚 至停车或使已经停下来的汽车保持不动 2 3 制动系的分类 制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器 2 4 制动器的结构 鼓式制动器主要由制动底板 销轴 拉簧 压杆 制动杆 带杠杆装置的制动蹄 支架 止挡板 铆钉 检测孔 压簧 夹紧销 弹簧座 带斜楔支承的制动蹄 摩擦片 斜楔支承 楔形块 制动轮缸等组成 2 5 鼓式制动器整体方案分析 鼓式制动器组成 旋转部分 制动鼓 固定部分 制动底板 制动蹄 张开机构 轮缸 定位调整 调整凸轮 偏心支承销 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓 固定元件是制动蹄 制动时制动蹄在促动装置作 用下向外旋转 外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上 对鼓产生制动摩擦力矩 凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置 制动蹄促动装置有轮缸 凸 轮和楔 以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器 以凸轮作为促动 装置的制动器称为凸轮式制动器 用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器 4 2 6 领从蹄式制动器 其特点是两个制动蹄各有一个支点 一个蹄在轮缸促动力作用下张开时的旋转方向 与制动鼓的旋转方向一致 称为领蹄 另一个蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向 相反 称为从蹄 领蹄在摩擦力的作用下 蹄和鼓之间的正压力较大 制动作用较强 从蹄在摩擦力的作用下 蹄和鼓之间的正压力较小 制动作用较弱 两个制动蹄受到的轮缸促动力相等 称为等促动力制动器 领从蹄式制动器的两个制动蹄作用在制动鼓上的法向反力大小不等 这种制动器称 为非平衡式制动器 如图 2 1 图 2 1 领从蹄式制动器 桑塔纳 2000 型轿车的制动系统在原有桑塔纳轿车制动系统的基础上 进行了优化设 计和改进 优化了制动系统的布置 使制动力在前后轴分配更合理 采用了比桑塔纳轿 车更大直径自调式的鼓式后制动器 增大了制动总泵和分泵的直径 采用了带串联式制 动总泵的真空原理的制动助力器 这些改进使桑塔纳 2000 型轿车的制动效率得到提高 制动距离缩短 而且仍保证其良好的制动方向稳定性 桑塔纳 2000 型轿车制动系统布置型式如 2 2 所示 制动系统的布置仍采用 X 型 即双管路对角线布置 其特点是每套管路连接一个前轮和对角线上的一个后轮 系统中 两个回路中任一回路失效 剩余制动力仍能保持正常总制动力的一半 即使正常工作回 路一边的制动器抱死拖滑 失效回路一边未被制动的车轮仍能传递侧向力 由于桑塔纳 2000 型轿车前悬架主销为负偏移距 使转向节轴线与路面的交点位于轮中心平面的外 5 侧 能自动产生偏心力矩 当一回路失效 单管制动时 对角线上前后轮制动力不等 形成绕车辆重心轴回转的力矩 该力矩与前面提到的偏心力矩方向相反 相互抵消 保 证了单管制动时的方向稳定性 2 7 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 一些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 轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸 如图 2 3 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 图 2 2 桑塔纳 2000 轿车真空助力伺服制动系示意图 1 制动踏板机构 2 控制阀 3 真空伺服气室 4 制动主缸 5 储液罐 6 制动信号灯液压开关 7 真空单向阀 8 真空供能管路 9 左前轮缸 10 左后轮缸 11 右前轮缸 12 右后轮缸 6 当踩下制动踏板时 踏板传动机构通过制动推杆推动后腔活塞前移 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 2 3 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 起先只有后缸活塞前移 而不能推动前缸活塞 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 7 第 3 章 鼓式制动器主要零部件的结构设计 3 1 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 当前 在制动器巾广泛采用着模压材料 它是以石棉纤维为主并均树脂粘站剂 调 整摩擦性能的填充刑 出无机粉粒及橡胶 聚合树脂等配成 勺噪声消除别 主要成分为石 墨 等混合后 在高温厂模压成型的 模压材料的挠性较差 故应佐按衬片或衬块规格模 压 其优点是可以选用各种不同的聚合树脂配料 使衬片或衬块具有不同的摩擦性能及 其他性能 本次设计采用的是模压材料 3 2 制动鼓 制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量 制动时温升不应超过极限值 制动鼓材 料应与摩擦衬片相匹配 以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀 制动鼓相对于轮毂的对中是圆柱表面的配合来定位 并在两者装配紧固后精加工制 动鼓内工作表面 以保证两者的轴线重合 两者装配后还需进行动平衡 其许用不平衡 度对轿车为 15N cm 20 N cm 对货车为 30 N cm 40 N cm 微型轿车要求其制动 鼓工作表面的圆度和同轴度公差 0 03mm 径向跳动量 0 O 5mm 静不平衡度 1 5N cm 制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑 壁厚取大些也有利于增大其热 容量 但试验表明 壁厚由 ll mm 增至 20 mm 时 摩擦表面的平均最高温度变化并不大 一般铸造制动鼓的壁厚 轿车为 7mm 12mm 中 重型载货汽车为 13mm 18mm 制动鼓 在闭口一侧外缘可开小孔 用于检查制动器间隙 本次设计采用的材料是 HT20 40 8 图 3 1 制动鼓零件图 3 3 制动蹄 制动蹄腹板和翼缘的厚度 轿车的约为 3mm 5mm 货车的约为 5mm 8mm 摩擦衬片 的厚度 轿车多为 4 5mm 5mm 货车多为 8mm 以上 衬片可铆接或粘贴在制动蹄上 粘贴的允许其磨损厚度较大 使用寿命增长 但不易更换衬片 铆接的噪声较小 本次 制动蹄采用的材料为 HT200 图 3 2 制动蹄与摩擦片 3 4 制动底板 制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体 应保证各安装零件相互间的正确 位置 制功底板承受着制动器工作时的制动反力矩 因此它应有足够的刚度 为此 由 钢板冲压成形的制动底板均只有凹凸起伏的形状 重型汽车则采用可联铸铁 KTH370 12 的制动底板 刚度不足会使制动力矩减小 踏板行程加大 衬片磨损也不均匀 本次设 计采用 45 号钢 9 图 3 3 制动底板 3 5 制动轮缸 制功轮缸为液压制动系采用的活塞式制动蹄张开机构 其结构简单 在车轮制动器 中布置方便 轮缸的缸体由灰铸铁 HT250 制成 其缸简为通孔 需镗磨 活塞由铝合金 制造 活塞外端压有钢制的开槽顶块 以支承插人槽中的制动蹄腹板端部或端部接头 轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封 多数制 动轮缸有两个等直径活塞 少数有四个等直径活塞 双领路式制动器的两蹄则各用一个 单活塞制动轮缸推动 本次设计采用的是 HT250 10 第 4 章 鼓式制动系统主要参数值及其选择 4 1 制动系统的主要参数值 4 1 1 相关主要技术参数 整车质量 空载 1550kg 满载 2000kg 质心位置 a 1 35m b 1 25m 质心高度 空载 hg 0 95m 满载 hg 0 85m 轴 距 L 2 6m 轮 距 L0 1 8m 最高车速 160km h 车轮工作半径 370mm 轮 胎 195 60R14 85H 同步附着系数 0 6 4 1 2 同步附着系数的分析 1 当 0 时 制动时总是前轮先抱死 这是一种稳定工况 但丧失了转向能力 2 当 0 时 制动时总是后轮先抱死 这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向 稳定性 3 当 0 时 制动时汽车前 后轮同时抱死 是一种稳定工况 但也丧失了转向 能力 分析表明 汽车在同步附着系数为 的路面上制动 前 后车轮同时抱死 时 其制 动减速度为gqg dt du 0 即 0 q q为制动强度 而在其他附着系数 的路面上制 动时 达到前轮或后轮即将抱死的制动强度q 这表明只有在 0 的路面上 地面 的附着条件才可以得到充分利用 根据相关资料查出轿车 0 0 6 故取 0 0 6 11 4 2 制动器有关计算 4 2 1 确定前后轴制动力矩分配系数 根据公式 L hL g02 3 1 得 67 0 6 2 85 06 025 1 4 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 eg rqhL L G M 1max2 3 2 式中 该车所能遇到的最大附着系数 q 制动强度 e r 车轮有效半径 max2 M 后轴最大制动力矩 G 汽车满载质量 L 汽车轴距 其中 q g ha a 0 85 0 6 07 0 35 1 7 035 1 0 66 3 3 故后轴 max2 M 3707 0 85 066 035 1 6 2 20000 1 57 6 10 Nmm 后轮的制动力矩为2 1057 1 6 0 785 6 10 Nmm 前轴 max1 M T max1f max2 1 f T 0 67 1 0 67 1 57 6 10 3 2 6 10 Nmm 前轮的制动力矩为 3 2 6 10 2 1 6 6 10 Nmm 4 2 3 后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取 1 制动鼓直径 D 轮胎规格为 195 60R14 85H 轮辋为 14in 轮辋直径 in 12 13 14 15 16 制动鼓内 径 mm 轿车 180 200 240 260 货车 220 240 260 300 320 12 查表得制动鼓内径 D内 240mm Dr 14mm3564 25 根据轿车 D r D在 0 64 0 74 之间选取 取 D r D 0 7 D 249mm 2 制动蹄摩擦衬片的包角 和宽度 b 制动蹄摩擦衬片的包角 在 90 120范围内选取 取 100 根据单个制动器总的衬片米厂面积 A取 200 300 2 cm 取 A 300 2 cm b D 0 18 b 0 1845249 mm 3 摩擦衬片初始角 0 的选取 根据 2 90 0 90 100 2 40 4 张开力 P 作用线至制动器中心的距离 a 根据 a 0 8R 得 a 0 8 124 5 99 6mm 制动蹄支撑销中心的坐标位置 k 与 c 根据 c 0 8R 得 c 0 8 124 5 99 6mm 5 摩擦片摩擦系数 选择摩擦片时 不仅希望其摩擦系数要高些 而且还要求其热稳定行好 受温度 和压力的影响小 不宜单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数 应提高对摩擦系数的稳定 性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求 在假设的理想条件下计算制 动器的制动力矩 取 f 0 3 可使计算结果接近实际值 另外 在选择摩擦材料时 应 尽量采用减少污染和对人体无害的材料 所以选择摩擦系数 f 0 3 13 4 2 4 后轮鼓式制动器制动因数计算 1 领蹄制动蹄因数 h R b c 鼓式制动器简化受力图 p 根据公式 b c f f b h BFT 1 1 3 5 h b 2 c b 0 8 得 8 03 01 3 0 2 1T BF 0 79 2 从蹄制动蹄因数 根据公式 b c f f b h BFT 1 2 3 6 得 8 03 01 3 0 2 2T BF 0 48 14 第 5 章 液压制动驱动机构的设计计算 5 1 后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 根据公式 p P dw 2 5 1 式中 p 考虑到制动力调节装置作用下的轮缸或灌录液压 p 8Mp 12Mp 取 p 10Mp 查 Santana2000 轿车使用与维护手册得 P 7065N 6 101014 3 7065 2 w d 30mm 根据 GB7524 87 标准规定的尺寸中选取 因此轮缸直径为 30mm 一个轮缸的工作容积 w V 根据公式 n ww dV 1 2 4 5 2 式中 w d 一个轮缸活塞的直径 n 轮缸活塞的数目 一个轮缸完全制动时的行程 4321 初步设计时 可取 2mm 2 5mm 2mm 1 消除制动蹄与制动鼓间的间隙所需的轮缸活塞行程 2 由于摩擦衬片变形而引起的轮缸活塞 3 4 分别为鼓式制动器的变形与制动鼓的变形而引起的轮缸活塞行程 得一个轮缸的工作容积 2 1 2 1 230 4 14 3 w V 2826mm 3 5 2 制动主缸与工作容积设计计算 制动主缸应有的工作容积 VVVm 15 式中 V 全部轮缸的总的工作容积 V 制动软管在掖压下变形而引起的容积增量 V 13502mm 3 轿车的制动主缸的工作容积可取为 m V 1 1V 1 1 13502 14852 2 mm 3 主缸直径 m d和活塞行程 Sm 根据公式 mmm sdV 2 4 5 3 一般 Sm 0 8 1 2 dm 取 Sm dm 得 m d 3 4 m V 3 4 14 3 2 14852 26 65mm 根据 GB7524 87 标准规定的尺寸中选取 因此主缸直径为 28mm m s m d 28mm 5 3 制动踏板力与踏板行程 5 3 1 制动踏板力 p F 根据公式 11 4 2 p mp i pdF 5 4 式中 m d 制动主缸活塞直径 P 制动管路的液压 p i 制动踏板机构传动比 取 p i 4 制动踏板机构及制动主缸的机械效率 可取 0 85 0 95 取 0 9 根据上式得 662 10 9 0 1 4 1 101028 4 14 3 p F 1710N 500N 700N 所以需要加装真空助力器 IFF Pp 16 式中 I 真空助力比 取 4 P F 1710 4 427 5N 500N 700N 所以符合要求 5 3 2 制动踏板工作行程 p x 21mmmpp six 5 5 式中 1m 主缸推杆与活塞的间隙 一般取 1 5 2mm 取 1m 2mm 2m 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 2228 4 p x 128mm 150mm 符合设计要求 17 第 6 章 制动性能分析 任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成 汽车的制动性是指汽车在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维 持一定车速的能力 6 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 6 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 制动距离越小 制动减速度越 大 汽车的制动效能就越好 6 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 6 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 18 方向稳定性是从制动跑偏 侧滑以及失去转向能力等方面考验 制动跑偏的原因有两个 1 汽车左右车轮 特别是转向轴左右车轮制动器制动力不相等 2 制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调 互相干涉 前者是由于制动调整误差造成的 是非系统的 而后者是属于系统性误差 侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象 最危险的情 况是在高速制动时后轴发生侧滑 防止后轴发生侧滑应使前后轴同时抱死或前轴先抱死 后轴始终不抱死 理论上分析如下 真正的评价是靠实验的 6 5 制动距离 S 在匀减速度制动时 制动距离 S 为 S 1 3 6 t 1 2 t 1 1 2 2 Va Va 2 254 式中 t 1 2 消除蹄与制动鼓间隙时间 取 0 1s t 1 1 2 制动力增长过程所需时间取 0 2s 故 S 1 3 6 0 1 0 2 2 30 30 2 254 0 7 7 2m 轿车的最大制动距离为 ST 0 1V V 2 150 V 取 30km 小时 ST 0 130 30 2 150 9m S ST 所以符合要求 6 6 摩擦衬片 衬块 的磨损特性计算 摩擦衬片的磨损与摩擦副的材质 表面加工情况 温度 压力以及相对滑磨速度等 多种因素有关 因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的 但试验表明 摩擦表面的 温度 压力 摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素 汽车的制动过程 是将其机械能 动能 势能 的一部分转变为热量而耗散的过程 在制动强度很大的紧急制动过程中 制动器几乎承担了耗散汽车全部动力的任务 此时 由于在短时间内制动摩擦产生的热量来不及逸散到大气中 致使制动器温度升高 此即 所谓制动器的能量负荷 能量负荷愈大 则摩擦衬片 衬块 的磨损亦愈严重 1 比能量耗散率 双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为 19 22 12 1 1 1 22 a m vv e tA 22 12 2 2 1 1 22 a m vv e tA 式中 汽车回转质量换算系数 紧急制动时0 2 v 1 a m 汽车总质量 1 v 2 v 汽车制动初速度与终速度 m s 计算时轿车取 27 8m s t 制动时间 s 按下式计算 t j vv 21 27 8 6 4 6s j 制动减速度 2 sm gj 6 00 6 10 6 2 sm 1 A 2 A 前 后制动器衬片的摩擦面积 1 A 7600mm 2 质量在 1 5 2 5 t 的轿车摩擦衬片面积在 200 300cm 2 故取 2 A 30000mm 2 制动力分配系数 则 1 2 1 1 22 1 tA vm e a 67 0 76006 422 8 271550 2 5 7 2 mmw 轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大于 6 0 2 mmw 故符合要求 1 22 1 2 2 1 2 tA vm e a 67 01 300006 422 8 271550 2 0 7 2 mmw 轿车鼓式制动器的比能量耗散率应不大于 1 8 2 mmw 故符合要求 2 比滑磨功 f L 磨损和热的性能指标可用衬片在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位 衬片面积的滑磨功 即比滑磨功 f L来衡量 20 2 2 max f aa f L A vm L 式中 a m 汽车总质量 A 车轮制动器各制动衬片的总摩擦面积 A 21 22AA 2 cm 2763002 752cm 2 maxa v smhkmva 44 160 max f L 许用比滑磨功 轿车取 1000J 2 cm 1500J 2 cm L f 7522 441550 2 1497J 2 cm 1000J 2 cm 1500J 2 cm 故符合要求 21 第 7 章 总 结 本次设计的桑塔纳 2000 鼓式制动器是使车辆以适当的减速度降速行驶直至停车 或遇到紧急状况时 再最短的时间内使车辆降速直至停车 由于车辆在行驶的时候 具有很大的惯性 因此在制动的时候需要很长的制动距离 鼓式制动器是较早应用 在汽车上的 制动效果好 应用广泛 随着汽车事业的不断发展 提高车辆的安全性 研究出了盘式制动器 更好的改善了车辆的制动能力 现在大部分车辆上都是前盘式后 鼔式 这样的搭配大大的提高了车辆的制动能力 从而缩短了车辆的制动距离 减少 了危险的发生 在本次设计中借鉴参考了一些国外的先进的制动器的设计理念 由于能力有限和时 间的仓促设计中存在一些不足和需要改进的地方 设计还有待解决的问题 第一 机械机构设计的不够紧凑 稳定性稍差 第二 制动性能没有进行仿真分析 第三 由于条件有限本次设计的桑塔纳 2000 鼓式制动器还不够完善 在以后的时间里我会继续完善系统的设计合理性 此次设计的桑塔纳 2000 鼓式制动器可以更好的提高制动的安全性 该制动器在制动 时对其机构的损失较小 这样可以提高经济性 为了提高鼓式制动器使用性和经济性 目前正在不断的改进技术和提高制动性能 使鼓式制动器在汽车制动器领域能得到更广 泛的应用 提高汽车的驾驶安全性和车辆的成本 22 致 谢 转眼间 近一学期的毕业设计就要结束了 毕业设计是专业教学计划中的最后一 个教学环节 也是理论联系实际 实践性很强的一个教学环节 通过这样的一个教学 环节 一方面培养学生能够独立运用所学的知识与技能解决本专业范围内一项有实际 意义的设计制造 科研实验 生产管理等课题 另一方面也是培养学生综合分析问题 的能力 独立解决问题的能力 为毕业后参加工作打下良好的基础 在设计期间遇到了很多具体问题 通过老师和同学们的帮助 这些问题得以即使 的解决 我特别要感谢陈丰老师 他给了我大量的指导 并为我们提供了良好的实习 环境 让我学到了知识 掌握了设计的方法 也获得了实践锻炼的机会 在我遇到困 难的时候陈丰老师总是能耐心的帮我解答 并且带我去参观实物 拆装制动器 了解 其结构及工作原理 为我能顺利完成毕业设计提供了非常必要的帮助 在此对陈丰老 师的帮助表示最诚挚的谢意 进行了毕业设计后 离毕业的日子也就不远了 能够圆满完成毕业设计是我们所 有毕业生的心愿 这必将成为大学时代美好的回忆 同时更能带给我们成就感 使自 己面对今后的工作时更加有信心 这次毕业设计的收获是巨大的 这不仅仅是由于自 己的努力 更重要的还有指导老师 以及同学们的帮助 在此我再次向帮助过我的人 表示深深的谢意 23 附件 鼓式制动器装配图 24 参考文献 1 刘惟信 汽车设计 北京 清华大学出版社 2001 2 余志生 汽车理论 北京 机械工业出版社 2000 3 陈家瑞 汽车构造 北京 人民交通出版社 1999 4 中国 CNKI 论文数据库 5 刘惟信 汽车制动系统的结构分析与设计计算 北京 清华大学出版社 2004 6 崔 靖 汽车构造 陕西 陕西科学技术出版社 1984 7 王望予 汽车设计 北京 机械工业出版社 2004