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内容简介：

毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 2011 年 4 月 20 日 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 叶春晖 院系 汽车 与交通工程 学院 专业、班级 车辆工程 指导教师姓名 安永东 职称 副教授 从事 专业 车辆 工程 是否外聘 是 否 题目名称 车用盘式电磁制动器设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 1、 进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定 的认识和 了解 。完成开题报告。 2、 初步确定设计的总体 方案，讨论确定方案 ； 对电磁制动器的各组成部分进行初步 设计 。 3、 提交设计草稿，进行讨论，修定 。 1、详细设计制动器，设计非标件，绘制 制动器装配图及及零件图。 2、 提交正式设计，教师审核 。 3、 按照审核意见进行修改 。 4、 整理所有材料，装订成册，准备答辩 。 存在问题及努力方向 1. 制动力的传递 2. 对增力机构的 析 3. 使用 电磁制动器进行仿真分析 学生签字： 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 叶春晖 院系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆 07导教师姓名 安永东 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 车用盘式 电磁制动器设计 一、设计（论文） 目的、意义 电磁制动器作为一种新型制动器。它主要通过控制器发出的制动信号以电流的形式通过电磁体，利用改变通入电磁体的电流来改变制动器的制动力。由于电磁制动器具有与传统制动器的不同特点和要求，它涉及到对电磁制动器的性能、环境及材料等诸多因素的综合分析和比较， 本文 根据电磁制动器的 特点和要求， 以 制动器功能 为目标，设计一种电磁制动器，为开发和研制电磁制动器提供理论基础。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） （一）主要设计内容 设计一种盘式汽车电磁制动器。首先确定总体方案，以电磁铁作为动力源，通过机械增力机构将电磁力放大并推动摩擦衬块产生制动力。要求所设计的电磁力通过放大能满足所需制动力要求。具体完成：方案设计；电磁力的计算；制动盘的设计；增力机构的设计计算。 （二）主要技术指标、要求 整车质量： 1100轮滚动半径 286 根据所给基本参数计算制动力，确定各制动 盘、制动间隙、电磁力等参数。 三、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 1、设计说明书一份， 字以上； 2、 盘式电磁制动器结构装配图 一张、增力机构及制动盘等零件图若干张。制动器性能仿真及结果分析 小论文一篇。 共 折合三张 纸。 四、设计 （论文） 进度安排 1、 进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定 的认识和 了解 。完成开题报告 。第 1 （ 2 月 28 日 3 月 11 日） 2、 初步确定设计的总体方案，讨论确定方案 ； 对 电磁制动器 的 各组成部分 进行初步 设计 。 第3 （ 3 月 14 日 4 月 8 日） 3、 提交设 计草稿，进行讨论，修定 。 第 7 周 （ 4 月 11 日 4 月 15 日） 4、详细设计 制动器， 设计非标件， 绘制 制动器装配图及 及 零件图 。 第 8 （ 4 月 18 日 5月 20 日） 5、 提交正式设计，教师审核 。 第 13 （ 5 月 23 日 6 月 3 日） 6、 按照审核意见进行修改 。 第 15 周 （ 6 月 6 日 6 月 10 日） 7、 整理所有材料，装订成册，准备答辩 。 第 16 周 （ 6 月 13 日 6 月 17 日） 五、主要参考资料 1江洪 统开发，机械工程学报， 2吕应明 市轨道交通， 2007 3刘韶庆 械工程学报， 4宁晓斌，张文明等。用虚拟样机技术分析鼓式制动器的振动。有色金属 2003(5)： 105 107 5王铎，赵经文等。理论力学。北京：高等教育出版社， 1997 6 J， Y 13 of 002，45： 1 939 7 of 1 252， 2， 5， 1995， 284 294 8刘锦阳，洪嘉振。计算碰撞力的方法。上海交通大学学报， 1999(6)： 727 730 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 附录 A on of on on A is to is to to In is of be as or in a on A to A be or of is in of in of do of of in a of of is in a on to of no of of or of of be is in on In in to a a or or on or In on in In is a in of to of of is A of to a a It is in a is in of a of is by of in is to to As to of of in to to of is to a in is it a a is a to of a or to in on of is it to of is As is to on or in it to on of is of of to is to to of to on or is of to of As to a of a of of a In do 附录 B 外文翻译： 盘式制动器 许多汽车所有四个车轮 ， 盘式制动器是用 在 大多数轿车的前轮上。 制动盘安装在轮毂上随着轮胎和车轮转动。 当 汽车制动时 ，液压主缸推动摩擦片 使其 停止转动 。 在盘式制动器 的 转 动部件中 ， 制动盘 通常是 使用 铸铁 制造 。 轮毂和制动盘 可制造为一体或两部分。 制动盘 的每个面 都要 加工 为 制动 表 面。一 块防护板 ，安装在转向节 上 ，保护 制动盘不被飞溅物污染 。 制动盘 可以是 实心 或 有 通风 孔 。 拥 有通风 孔的制动盘表面之间设有散热片 。这种结构大大提高了 制动盘的 散热 面积。此外，当车轮在运动时，这些风扇型 散热片 在 制动盘 旋转 时 增 大 空气流通 并 提供更有效的 制动 冷却。盘式制动器不 会受热变形 ，即使快速 、强制制动 ，原因 就 是 制动盘 的快速冷却。 液压和摩擦部件都 安 装在 制动钳总成中 。 制动钳 跨越 轮毂和制动盘 外径。当制动器作用时 ，通过活塞 推动制动块 在夹紧 制动盘 的 过程中产生 压力。由于 在制动过程中液 压 压力 等于应用于 制动盘两侧 ， 制动盘 没有出现 变形 ，无论 过程的压力多大和持续时间 。也有许多 种制动钳 ，但他们都可以分为两大类：移动和固定卡钳。 固定式 卡 钳 是固定在一个固定的设计位置上。在移动 式设计中 ， 制动 卡钳相对于制动盘 移动。 大多数晚期 制造的汽车 使用移动 式卡钳 。 在 设计 中 采用一个 单独的 液压活塞和能够在制动过程中滑动或摆动的卡钳 。 在滑动设计中卡钳 在 导向销上 移动。在摆动式 设计 中 ， 卡钳在垂直表面内摆动 。这两种设计的工作方式基本相同。 在单活塞浮动卡钳 中 ，单活塞卡钳大 多 是 由 一个单一的铸 件构成 ，其中包含一个大 型 钻孔 作为 铸件的内侧部分。内侧是指卡钳安装 时 靠近汽车铸 件 的一面。制动液 入口孔和 排气 孔的加工成的卡钳内侧部分，直接连接到活塞孔。 制动钳 缸包含一个活塞和密封 圈 。该密封 圈 具有矩形截面。它坐 落在一个在缸 体的 加工孔槽。适合的密封活塞周围的外径，并提供了活塞与缸壁液压密封件。长方形的密封 圈 提供 制动盘和制动块 之间的间隙自动调整。当 汽车制动时 ， 密封圈在活塞给予的摩擦力作用下变形 。当 液压 压力释放，密封放松，并 变 回其原来的长方形，回缩进入气缸的正常运行提供足够的间隙活塞。由于制动器衬片的磨损，活塞行程往往超过了密封 圈地 挠度限制 。 因此，活塞密封 圈能够 精确 对 衬片的磨损进行补偿。 加工活塞的顶部孔 安装一个 密封防尘 罩 。在许多卡钳活塞是钢 制造的 ，精密研磨，镀铬和镍，给它一个非常艰难和持久的表面。一些制造商使 用的是塑料活塞。 这远远比钢轻 ,提供一个更轻的制动系统 。活塞的塑料绝缘良好，并防止 传递 制动液的热量。每个 钳 包含两个 背板和摩擦衬块 组件。他们 粘接或 铆接或 压嵌在一起 ，并在卡钳 中 安装在 制动盘的两 侧。最接近 汽车中心的制动衬块 被称为内侧 制动 衬 块 。另一 侧称为 外侧 制动 衬 块 。 正如已经提到的，浮动卡钳是在两个 导向销上 固定。在 汽车制动时 ，活塞后面的 液 体压力增加。压力施加 在 活塞的底部 和气缸底部 。 作 用于活塞的压力传递到内侧 制动衬块上 ，迫使 制动盘与 内侧 制动块摩擦 。 作 用于气缸孔底部的压力迫使 制动卡钳 向着内侧端的 导向销 移动。由于 制动钳的移动 ，使外侧 制动衬块与制动盘接触 ，迫使 外侧制动衬块 对 制动盘摩擦 。 随着制动 压力 的 积 累 ， 内外制动块反相压紧制动盘 ，使汽车停了下来。 制动压力释放实际上会产生一个 相对 活塞和卡钳非常轻微的运动。 在释放的工程中 ，活塞 及制动卡钳 只是 进入 到一个放松和释放 的 位置。在 释放 的位置， 制动衬块从制动盘的 表面 收回 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 车用盘式 电磁制动器的仿真分析 叶春晖 （黑龙江工程学院） 摘 要： 本文 利用 件中的 块对所设计的车用盘式电磁制动器建立了数学仿真模型，并进行仿真分析，为这种技术的设计和实现提供了理论依据。 关键词： 电磁制动器； 建模与 仿真； to of of 当今 很多汽车公司在概念车的设计中都采用了线控技术， 线传操控技术的核心是智能机电 传动装置 ， 这些装置将原先操控车辆的机械手段改由线传电子控制。一切的命令都通过电子信号进行传递，最终转变为机械动作。另一方面，车辆的反馈信息也通过电子信号反映给驾驶者，使得其可以对车辆状况了如指掌 。线控将是未来汽车的核心内容，这将要求汽车的各个组成部分发生革命性的变化，在汽车的制动系统部分就得到了充分的体现，如电磁制动器 就是制动系统的一个发展方向。本文 对所设计的车用盘式电磁制动器 进行仿真分析。 1 电磁制动器的 结构 汽车电磁制动器是一种新型非接触式制动器，它利用电磁阻力的原理将汽车的动能转化为热能耗散在空气中，使汽车获得 减速度。其制动效能和工作可靠性、持久性都高于其他传统的汽车制动系统，是国际上汽车制动系统的发展方向。 汽车电磁制动器是根据电磁铁原理，利用电磁吸力将电能转化为机械能，然后使制动盘两侧的制动块夹紧制动盘，从而使车轮制动。 设计的电磁制动器如图 1 所示。 此汽车制动器的结构与传统液压浮动钳盘式制动器的结构基本相同：制动盘以螺栓固定在轮毂上，带有摩擦衬块的制动块装在制动钳体内，制动块只可以沿轴向滑动，但不能转动；汽车制动时，给电磁线圈供电，使其通一定量的电流，电磁铁产生电磁吸力。电磁铁产生的电磁力比较小，不足以使汽 车制动，利用增力机构将力放大，利黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 用液压缸使制动力同时均匀地作用在两侧的摩擦衬块上，与制动盘摩擦，产生所需的制动效果。 电磁 制动系统中，电磁体的电磁力与电磁体线圈中的通电电流和匝数有关，基本上与安匝数成线性关系。当线圈的匝数一定时，改变线圈中的通电电流，电磁体的磁力随之改变。不同于普通的摩擦制动器，电磁制动器不需要压力调节器，而直接控制电流。由于使用电流调节器代替了压力调节器，所以减少了系统的非线性。 图 1 电磁制动器 2 汽车系统模型的建立 汽车的整车模型，可以采用牛顿力学建立各个刚体的运动学模型。在对电 磁制动器进行仿真时，采用单轮汽车模型如图 2 所示，为使模型简化，为使制动器制动性能的研究更容易且不受其他条件干扰。对控对象做如下假设： （ 1） 汽车的的质量分布均匀； （ 2） 汽车在平坦的路面上行驶，忽略空气阻力和车轮的滚动阻力； （ 3）忽略侧向力； （ 4）不考虑制动过程的震动和由此引起的法向载荷的变化； （ 5）不考虑汽车由于绕直线旋转或其他车轮 不均匀制动而造成的运动动力学。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 图 2 单轮汽车模型 车轮运动方程： 221 （ 1） 式中 I 车轮转动惯量； 车轮角速度； T 制动力矩； R 车轮滚动半径 定义滑移率为： 1（ 2） 式中 滑移率 v 车身速度 3 电磁体子系统仿真模块 的 建立 电磁体 中电磁线圈 缠绕在电磁铁上，可以将看做电感元件。通电时，电感元件中的电流不能发生跃变 。其电流变化公式为： )1( （ 3） 式中 时间常数 ，； I 最大电流； L 电感元件参数，N 线圈匝数， 378N 磁通， 电磁铁是利用通电的铁芯线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，衔铁即被释放。 电磁吸力可根据吸力近似计算公式计算： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 22 10)( （ 4） 式中 S 空气隙截面积， 200186.0 ； 空气隙长度； 。 代入计算数据，建立电磁体子系统仿真模块 ，如图 3 所示。 图 3 电磁体子系统仿真模块 4 增力机构子系统仿真模块 的 建立 增力机构 的增力系数 与衔铁位置相关， 汽 车电磁制动器开始制动时，气隙长度会随之变化，变化的电磁吸力： 2 028 （ 5） 式中 0 磁路中材料的磁导率 ， 0 建模时，需要注意，气隙长度不能大于 增力机构的 增力比在一定程度上与角度成线性关系。 增力机构 的增力系数为 ： i(6) 代入计算数据，建立电磁体子系统仿真模块，如图 4 所示。 图 4 增力机构系统仿真模块 5 单轮汽车子系统仿真模块 的 建立 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 单轮 汽车自系统模型以制动器制动力矩和纵向附着系数为输入， 得到 车身速度和车轮角速度， 并将车身速度和车轮轮速送入滑移率计算模块中 ，以滑移率为输出。 221 式中 ， 车轮滚动半径 ,建立 车轮轮速计算仿真模块 ，如图 5。 图 5 车轮轮速计算仿真模块 根据加速度、速度、位移关系 公式 ，可建立 车速位移计算仿真模块 ，如图 6。 (7) 8) 9) 图 6 车 速 、 位移 计算仿真模块 根据公式 （ 2） 可以建立滑移率计算仿真模块，如图 7。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 图 7 滑移率 计算仿真模块 联立车轮轮速计算仿真模块、车速、位移计算仿真模块和滑移率计算仿真模块 ，即可获得 单轮汽车子系统仿真模块 。如图 8。 图 8 单轮汽车子系统 仿真模块 6 轮胎子系统仿真模块的建立 汽车行驶路面为沥青路面。轮胎的 真子系统是根据轮胎力学模型建立的，它以滑移率为输入，经过轮胎模型块后，输出纵向附着系数，并在汽车制动系统中作为单轮汽车模型的输入。 222 （ 10） 式中 附着系数 ； 最佳滑移率， 2.0 h 峰值附着系数， 9.0h； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 S 车轮滑移率 。 建立 轮胎子系统仿真模块 ，如图 9。 图 9 轮胎 子系统 仿真模块 7 电磁制动器仿真模块的建立 图 10 电磁制动器仿真 模型 （一） 联立电磁体子系统仿真模块、增力机构系统仿真模块、单轮汽车子系统仿真模块和轮胎子系统仿真模块 ，便可建立最终的电磁制动器仿真模型 。 仿真模型如图 10，图11 所示。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 图 11 电磁制动器仿真 模型 （二） 设置系统仿真时间为 5s， 运 行 仿真系统模型， 得到 仿真结果 电流变化曲线 、 制动力矩变化曲线 、 汽车车轮轮速曲线 、 滑移率曲线 、 汽车速度变化曲线 以及 制动位移曲线 。仿真结果 如图 12 图 17 所示。 图 12 电流变化曲线 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 图 13 制动力矩变化曲线 图 14 汽车车轮轮速曲线 图 15 滑移率变化曲线 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 图 16 汽车速度变化曲线 图 17 制动位移曲线 由图 12、图 13 可知， 在汽车开始制动大约 ，电磁铁电流达到最大值，此时电磁吸力最大，得到所需制动力矩。 由图 14、图 15 可知，在大 约 ，汽车车轮线速度降为 0。此时汽车滑移率为1，会出现车轮抱死现象，可使用 置在汽车制动过程中通过控制电流大小来控制和调节汽车的制动力，使车轮轮速与车身速度一起缓慢下降，防止车轮抱死的现象发生，以获得最佳制动效能。 由图 16 可知，汽车从速度 0 至 停止运动，共用时 汽车减速过程，减速度近似恒定。 由图 17 可知，汽车制动位移约为 符合 258动车运行安全技术条件中所规定的，乘用车制动规范对制动器制动性的要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 所得仿真数据与计算数据略有不同，分析原因在于参数的选取以及计算设计过程中所产生的误差所造成。 8 结论 本 文基于 所设计的电磁盘式制动器建立了仿真模型，并进行仿真分析，得到了 制动器的性能 仿真分析曲线。 此仿真模型具有很好的可移植性，可作为车辆系统动态仿真的子系统；并可进一步与控制系统相结合，形成完整的仿真系统，用于测试控制算法。 参考文献 1王中鲜主编 模与仿真应用 M. 北京：机械工业出版社， 2姚俊，马松辉 模与仿真 M安电子科技大学出版社 ，3李永，宋健 M民交通出版社， 2010 4. 998. 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 车用盘式电磁制动器设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 1 班 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 2011 年 2 月 28 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业 、班级 车辆工程 07 1 班 指导教师姓名 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 车用盘式电磁制动器设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、研究现状 汽车制动系统在汽车的安全方面扮演至关重要的角色。早期的制动控制操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力 ,那时的汽车比较小，速度较低，机械制动虽已满足需要，但随着汽车自身质量的增加 ,开始出现真空助力装置。 1932 年生产的质量为 2860凯迪拉克 鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置 。美国林肯汽车公司也于 1932 年推出 车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。随着科学技术及汽车工业的发展，汽车制动有了新突破。液压制动是继机械制动的又一重大革新。 率先使用了液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于 1924 年问世，美国通用和福特公司分别于 1934 年和 1939 年采用了液压制动技术。到 20 世纪 50 年代，液压动力制动器才成为现实。在液压鼓式制动器出现若干年后，人们又发现了液压钳盘式制动器。由液压控制，主要部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用 合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动卡钳上的两个摩擦片分别装在制动器两侧。 20 世纪 80 年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就是 实用与推广。 微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱死装置一般包括三部分：传感器、控制器与压力调节器。传感器接受运动参数给控制装置。控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。规模集成电路和超大规模集成电路的出 现，以及电子信息处理技术的高速发展， 成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。 1992 年 000 万，世界汽车 装有率超过 20%。一些国家已制定法规，使 为汽车的标准配置。传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当踩下制动踏板时，主缸将等量的油液送到通往每个制动器的管路，通过比例阀使前后制动力平衡。而 按照每个制动器的需要对油液压力进行调解。 随着人们对制动性能要求的不断提高， 引力控制系统、电子稳定性控制程序、主动碰撞技术等功 能融入制动系统中，越来越多的附加机构安装在制动系统上，使得制动系统更加复杂，也增加了液压管路泄漏的隐患以及装配维修的难度。因此结构更简捷，功能更可靠的汽车制动系统呼之欲出。 电磁制动器系统是一个全新的系统，为将来的汽车智能控制提供条件。电磁制动控制因其巨大的优越性，必将取代传统的以液压为主的制动控制系统。其主要包括以下部分： （ 1）电磁制动器 其结构和液压制动器基本相似，有盘式和鼓式两种；电磁制动器是电磁制动系统的关键部分，正是由于它的加入，使得制动系统节省了很多液压管路和液压油，减少了污染漏油等。电磁 制动器的控制单元（ 收制动器踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统，自动变速系统，无极转向系统，悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成，所以 得兼顾这些系统的控制。 （ 2）车速传感器 准确、可靠、及时地获得车轮的速度。 （ 3）线束 给系统传递能源和电控制信号。 （ 4）电源 为整个电控制系统提供能源，也可以与其他系统共用。 从结构上 可以看出这种电磁制动系统具有其他传动制动系统无法比拟的优点： （ 1）整个汽车制动系统结构简单，省去了传统汽车制动系统中的制动油箱、制动主缸，助力装置、液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低。 （ 2）制动响应时间短，提高了制动性能。 （ 3）无制动液，维护简单。 （ 4）系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构。 （ 5）采用电线连接，系统耐久性能好。 （ 6）易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能。 对于汽车电磁制动器的最早研究和应用都是拖挂车上的汽车电磁制动器。早在 1942 年，美国的司就申请了主要用于拖车的汽车电磁制动器的结构专利。国外著名汽车制造商和专业制动器生产企业在这方面也表现得十分活跃。随后半个多世纪，国外的电气汽车制动系统研发工作开展迅速深入，其中用电磁力驱动的汽车电磁制动器已经进入实用状态，但这种汽车电磁制动器大部分都应用于拖车的制动系统中。同时各国都对汽车电磁制动器进行不断改进，主要表现在电磁体和控制器两部分。而对控制器的改进主要集中在拖挂车中主车与拖车的制动力匹配上。近几年，国外的汽车电磁制动器的发展较缓慢，基本保持了 20 世纪的形式，只是在此基础上不断完善，努 力使汽车电磁制动器能够适应普遍汽车的行车制动。为使汽车电磁制动器能在汽车上广泛应用，需研究电磁体的特性、制动器的性能及电磁制动器控制器的控制策略。国外厂商在近几年内开始研制具有 能的汽车电磁制动器控件器。国内汽车电磁制动器的研究起步远远落后于国外。近几年国内部分学者开始致力于这方面的研究，其中江苏大学在这方面的研究较为突出。另外，有些汽车配件企业和一些中外合资企业涉及汽车电磁制动器及其零部件的制造，但基本上都是采用国外的商业成品技术。 国内关于汽车电磁制动器的专利申请保护内容，基本上跟国外 50 年前的技 术相同，与目前国际同类技术相差甚远。所以自 20 世纪 90 年代，尤其是加入 ，我国汽车工业才得以突飞猛进的 发展，人们生活水平随着经济建设的发展不断得到提高，人均拥有汽车量大大增加，而城市用汽车的数量更是与日俱增，为此研究适用于城市工况的汽车电磁制动器应运而生。其次，汽车电磁制动器的制动力是电磁铁的线圈通电后产生的，由于不再靠液压油产生制动力，因此不再适用液压油，也节省了液压制动管路，取而代之的是线束，这一变革使得电磁制动器更易于与 汽车上的电子装置集成，且相对于制动主缸、液压阀及制动管路，线束的维修 与更换都要简单得多。另外，由于使用线束代替机械液压制动装置及制动管路，也减少了制动时的非线性和制动力矩相对于制动力的迟滞效应，因此汽车电磁制动器代替液压制动器将成为必然。 2、选题目的和意义 电磁制动器系统是一个全新的系统，为将来的汽车智能控制提供条件。汽车电磁制动系统取代了传统的液压制动机构，不再使用液压油，减少了液压燃油的危险，提高了安全性，也减轻了汽车的质量；电磁制动系统中采用了转速反馈控制系统，显著改善了制动力矩和防滑性能，缩短了制动距离，提高了轮胎和制动装置的使用寿命。而且，电磁制动系统的制动效率 优于液压系统。电磁制动系统将是机动车制动系统发展的新方向。 现在汽车工业已全球化，自主研发性能优越、可靠性高、成本低的汽车电磁制动器，将使我国的汽车电磁制动器产业抛弃高价购买国外技术，拥有自己的先进技术，大大提高中国汽车业在全球的市场竞争力。因此，研发具有自主知识产权的汽车电磁制动器，对赶超国际先进水平，提高我国汽车制动产品的市场竞争力具有现实意义。同时，汽车电磁制动器的普遍应用将会带来巨大的经济和社会效益。 电磁制动器作为一种新型制动器。它主要通过控制器发出的制动信号以电流的形式通过电磁体，利用改变通入电 磁体的电流来改变制动器的制动力。由于电磁制动器具有与传统制动器的不同特点和要求，它涉及到对电磁制动器的性能、环境及材料等诸多因素的综合分析和比较，本文根据电磁制动器的特点和要求，以制动器功能为目标，设计一种电磁制动器，为开发和研制电磁制动器提供理论基础。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、研究的 基本 内容 （ 1）汽车电磁制动器的结构设计。 （ 2）研究电磁体的动态工作特性。 （ 3）建立汽车电磁制动器的力学模型并加以分析，建立仿真模型。 （ 4）使用 件中的 具箱对电 磁制动器进行仿真分析。 2、 拟解决的主要问题 （ 1） 如何解决电磁力的准确计算与控制 ,根据所需的制动力矩确定出电磁铁的相关参数。 （ 2） 如何设计制动系统的增力机构，实现制动力的放大与传递 。 （ 3）电磁制动器制动盘的设计。 三、技术路线（研究方法） 四、进度安排 1、 进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定 的认识和 了解 。完成开题报告。第 1 （ 2 月 28 日 3 月 11 日） 2、 初步确定设计的总体方案，讨论确定方案 ；对电磁制动器的各组成部分进行初步 设计。 第 3 3 月 14 日 4 月 8 日） 3、 提交设计草稿，进行讨论，修定 。 第 7 周 （ 4 月 11 日 4 月 15 日） 4、详细设计制动器，设计非标件，绘制制动器装配图及及零件图。 第 8 （ 4 月 18 日 5月 20 日） 5、 提交正式设计，教师审核 。 第 13 （ 5 月 23 日 6 月 3 日） 6、 按照审核意见进行修改 。 第 15 周 （ 6 月 6 日 6 月 10 日） 7、 整理所有材料，装订成册，准备答辩 。 第 16 周 （ 6 月 13 日 6 月 17 日） 制动器主要等参数的确定 制动器增力结构的设计与计算 电磁铁机构的设计 制动器性能仿真及结果分析 总体方案的确定 增力机构的仿真分析 参数的修正 五、 参考文献 1刘锦阳，洪嘉振 J，上海交通大学学报， 1999(6)： 727 730 2李永，宋健 M民交通出版社， 2010 3刘惟信 M华大学出版社， 2001 4刘惟信 M华大学出版社， 2004 5李仲兴，张赫等 J，机械工程学报， 6钱剑安，魏巍 压电器 J， 2006,3 7王望予主编 北京：机械工业出版社 M， 2004 8余志生主编 北京：机械工 业出版社 M， 2009 9江洪 统开发 J，机械工程学报， 10吕应明 议 J，城市轨道交通， 2007 11刘韶庆 J，机械工程学报， 12宁晓 斌，张文明等 J，有色金属， 13王铎，赵经文等 M等教育出版社， 1997 14 of J. 002， 45:19315 K. of et 995,1252(2):284六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 本科 学 生 毕业设计 车用盘式电磁制动器设计 院系名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 黑龙江工程学院本科生毕业设计 要 车辆制动系统在车辆的安全方面就起着决定性作用。汽车的制动系统种类很多，传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。 液压制动技术是如今最成熟、最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数乘用车上。 目前，汽车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 ,便于安装像 盘式电磁制动器是一种以电控制的摩擦型制动器，目前主要应用于拖车尤其是房车制动上，但是随着汽车的发展，高动力性能的汽车技术的突破，汽车制动系统也将发生变化，而电磁制动器则是利用电磁阻力的原理将汽车动能转化为热量消耗实现制动，电磁制动器的安全性，灵活 性，简单性，可操作性，将会是汽车制动系统的发展方向，由于盘式电磁制动器的控制原理，结构与技术成熟的液压盘式制动器相似，所以加工技术方便，通过对盘式电磁制动器的设计与计算可以得到满足汽车制动时候的制动效果，从而实现汽车的安全制动。 但是目前国内研究仍处于起步阶段，对电磁制动器的设计与研究停留在房车和拖车上，对于微型汽车的电磁制动器的设计研究较少，本文提出一种微型汽车电磁制动器方案，以电磁铁作为动力源，通过机械增力机构将电磁力放大并推动摩擦衬块产生制动 ,以达到制动目的，并对设计的电磁制动器进行 仿 真分析。 关键词： 电磁制动器；电磁体；盘式制动器；制动系统；增力机构； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 he in to a of of of is to on be of at to as is a in on a s in is of to to of be of to of to so to of be of in to in in a as to in to of 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘 要 . . 1 章 绪论 . 1 题背景及目的 . 1 内外研究现状 . 2 计应解决的难点 . 4 第 2 章 制动器主要参数的设计计算 . 5 . 5 . 5 . 6 . 7 . 7 h . 7 . 8 . 8 . 8 . 9 第 3 章 制动器主要零件的 结构设计 . 10 . 10 . 10 . 11 . 11 . 12 . 13 第 4 章 增力机构的设计与计算 . 14 黑龙江工程学院本科生毕业设计 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 18 . 20 . 22 . 25 第 5 章 电磁体的设计计算 . 26 . 27 . 27 . 28 . 28 面积 . 28 . 29 . 29 . 30 第 6 章 电磁制动器的仿真分析 . 31 . 31 . 32 . 33 . 36 结 论 . 38 参考文献 . 39 致 谢 . 40 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 题背景及目的 汽车制动系统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停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。汽车制动系统直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性，汽车制动系统的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好，制动系统工作可靠的汽车，才能充分发挥出其动力性能。汽车制动系统依操纵和驱动制动力源的不同，有四种基本组合的方式即：机械式、气压式、液压式和电气式。其中电气式汽车制动系统又可分为电磁式、电动式和电液 式。气压式机构复杂，有气泵、气筒、制动阀、制动气室及管路等一整套设备，制动系统不论是否制动，气泵都要随发动机运转，消耗发动机的动力，若汽车停放的时间较长，管路密封不严，重新开动还要重启，这就增加了不必要的消耗。液压式所需的操纵力大，若要求制动力矩较大时，需要增力，不但要增加结构复杂程度，有的还消耗发动机的动力。机械式大多用在拖拉机及拖车上，它所需要的制动力大，制动强度低，左右制动不容易调整同步。这三种形式的制动机构都存在着不同程度的反应时间慢的缺点。 机械式多用于汽车的驻车制动系统：气压式和液压式以及这两种 方式的结合，目前在汽车行车制动中占主导地位，电气式的突出优点在于 : （ 1）结构简单，使用、安装、维护方便。 （ 2）可靠性高。用电缆代替管路，可方便地通过增加冗余电路来达到提高汽车制动系统可靠性的目的。用电气式取代液压式，防止液压的气阻现象，增加了汽车制动系统的可靠性。 （ 3）集成方便。未来汽车上的电子装置将越来越多。电控转向、 子驱动控制、主动悬架、电子稳定装置都非常容易与电气制动系统集成在一起。电子控制器可根据需要设计不同回路的控制器，对汽车实施单回路、双回路和多回路制动，也可对某个车轮单独制动。 （ 4）易实现 制计算机发车的电信号不用经过电子 液压，再液压 机械的复杂转换，提高了控制动作的准确性和可靠性。 （ 5）代表制动器的发展趋势。电磁制动系统出了具有一般电制动系统的优点外，还有其他的一些特点：与现有汽车制动系统兼容性好，安装、拆卸方便；没有液压油的污染问题，有利于环保。所以它适合作为汽车的制动系统。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 电磁制动器系统是一个全新的系统，为将来的汽车智能控制提供条件。汽车电磁制动系统取代了传统的液压制动机构，不再使用液压油，减少了液压燃油的危险，提高了安全性，也减轻了汽车的质量；电磁制 动系统中采用了转速反馈控制系统，显著改善了制动力矩和防滑性能，缩短了制动距离，提高了轮胎和制动装置的使用寿命。而且，电磁制动系统的制动效率优于液压系统。电磁制动系统将是机动车制动系统发展的新方向。 现在汽车工业已全球化，自主研发性能优越、可靠性高、成本低的汽车电磁制动器，将使我国的汽车电磁制动器产业抛弃高价购买国外技术，拥有自己的先进技术，大大提高中国汽车业在全球的市场竞争力。因此，研发具有自主知识产权的汽车电磁制动器，对赶超国际先进水平，提高我国汽车制动产品的市场竞争力具有现实意义。同时，汽车电磁制动器的 普遍应用将会带来巨大的经济和社会效益。 电磁制动器作为一种新型制动器。它主要通过控制器发出的制动信号以电流的形式通过电磁体，利用改变通入电磁体的电流来改变制动器的制动力。由于电磁制动器具有与传统制动器的不同特点和要求，它涉及到对电磁制动器的性能、环境及材料等诸多因素的综合分析和比较，本文根据电磁制动器的特点和要求，以制动器功能为目标，设计一种电磁制动器，为开发和研制电磁制动器提供理论基础。 内外研究现状 汽车制动系统在汽车的安全方面扮演至关重要的角色。早期的制动控制操纵一组简单的机械装置向 制动器施加作用力 ,那时的汽车比较小，速度较低，机械制动虽已满足需要，但随着汽车自身质量的增加 ,开始出现真空助力装置。 1932 年生产的质量为2860凯迪拉克 四轮采用直径 鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。美国林肯汽车公司也于 1932 年推出 车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。随着科学技术及汽车工业的发展，汽车制动有了新突破。液压制动是继机械制动的又一重大革新 。 率先使用了液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于 1924 年 问世，美国通用和福特公司分别于 1934年和 1939 年采用了液压制动技术。到 20 世纪 50 年代，液压动力制动器才成为现实。在液压鼓式制动器出现若干年后，人们又发现了液压钳盘式制动器。由液压控制，主要部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动卡钳上的两个摩擦片分别装在制动器两侧。 20 世纪 80 年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的 成就是 实用与推广。 微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的 高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 防抱死装置一般包括三部分：传感器、控制器与压力调节器。传感器接受运动参数给控制装置。控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。规模集成电路和超大规模集成电路的出现，以及电子信息处理技术的高速发展， 本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。 随着人们对制动性能要求的不断提高， 引力控制系统、电子稳定性控制程序、主动碰撞技术等功能融入制动系统中，越来越多的附加机构安装在制动系统上，使得制动系统更加复杂，也 增加了液压管路泄漏的隐患以及装配维修的难度。因此结构更简捷，功能更可靠的汽车制动系统呼之欲出。 电磁制动器系统是一个全新的系统，为将来的汽车智能控制提供条件。电磁制动控制因其巨大的优越性，必将取代传统的以液压为主的制动控制系统。其主要包括以下部分： （ 1）电磁制动器 其结构和液压制动器基本相似，有盘式和鼓式两种；电磁制动器是电磁制动系统的关键部分，正是由于它的加入，使得制动系统节省了很多液压管路和液压油，减少了污染漏油等。电磁制动器的控制单元（ 收制动器踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制 动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统，自动变速系统，无极转向系统，悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成，所以 得兼顾这些系统的控制。 （ 2）车速传感器 准确、可靠、及时地获得车轮的速度。 （ 3）线束 给系统传递能源和电控制信号。 （ 4）电源 为整个电控制系统提供能源，也可以与其他系统共用。 从结构上可以看出这种电磁制动系统具有其他传动制动系统无法比拟的优点： （ 1）整个汽车制 动系统结构简单，省去了传统汽车制动系统中的制动油箱、制动主缸，助力装置、液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低。 （ 2）制动响应时间短，提高了制动性能。 （ 3）无制动液，维护简单。 （ 4）系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构。 （ 5）采用电线连接，系统耐久性能好。 （ 6）易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能。 对于汽车电磁制动器的最早研究和应用都是拖挂车上的汽车电磁制动器。早在 1942年，美国的 司就申请了主要用于拖车的汽车电磁制动器的结构专利。国外著名汽车制造商 和专业制动器生产企业在这方面也表现得十分活跃。随后半个多世纪，黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 国外的电气汽车制动系统研发工作开展迅速深入，其中用电磁力驱动的汽车电磁制动器已经进入实用状态，但这种汽车电磁制动器大部分都应用于拖车的制动系统中。同时各国都对汽车电磁制动器进行不断改进，主要表现在电磁体和控制器两部分。而对控制器的改进主要集中在拖挂车中主车与拖车的制动力匹配上。近几 年，国外的汽车电磁制动器的发展较缓慢，基本保持了 20 世纪的形式，只是在此基础上不断完善，努力使汽车电磁制动器能够适应普遍汽车的行车制动。为使汽车电磁制动器能在汽车上广泛 应用，需研究电磁体的特性、制动器的性能及电磁制动器控制器的控制策略。国外厂商在近几年内开始研制具有 能的汽车电磁制动器控件器。国内汽车电磁制动器的研究起步远远落后于国外。近几年国内部分学者开始致力于这方面的研究，其中江苏大学在这方面的研究较为突出。另外，有些汽车配件企业和一些中外合资企业涉及汽车电磁制动器及其零部件的制造，但基本上都是采 用国外的商业成品技术。 国内关于汽车电磁制动器的专利申请保护内容，基本上跟国外 50 年前的技术相同，与目前国际同类技术相差甚远。所以自 20 世纪 90 年代，尤其是加入 ，我国汽车工业才得以突飞猛进的发展，人们生活水平随着经济建设的发展不断得到提高，人均拥有汽车量大大增加，而城市用汽车的数量更是与日俱增，为此研究适用于城市工况的汽车电磁制动器应运而生。其次，汽车电磁制动器的制动力是电磁铁的线圈通电后产生的，由于不再靠液压油产生制动力，因此不再适用液压油，也节省了液压制动管路，取而代之的是线束，这一变革使得电磁制动器更易于与 汽 车上的电子装置集成，且相对于制动主缸、液压阀及制动管路，线束的维修与更换都要简单得多。另外，由于使用线束代替机械液压制动装置及制动管路，也减少了 制动时的非线性和制动力矩相对于制动力的迟滞效应，因此汽车电磁制动器代替液压制动器将成为必然 1 。 计应解决的难点 （ 1） 电磁制动器的结构设计 ； （ 2）制动器参数的设计计算； （ 3）增力机构的设计计算，实现制动力的放大与传递； （ 4） 电磁体的设计计算； （ 5）电磁制动器的仿真分析 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章 制动器主要参数的设计计算 本参数的确定 已知汽车质量： 1100轮滚动半径： 286 根据 258动车运行安全技术条件 中所规定的，乘用车制动规范对制动器制动性的要求，汽车在制动过程中，制动初速度为 50km/h 时，汽车制动距离不得大于 22m。 动距离的计算 分析制动距离是，需要对制动距离过程有一个全面的了解。图 动压力、汽车制动减速度与制动时间的关系曲线。 图 驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动 ,而要经过 1 后才意识到应进行紧急制动，并移动右脚，再经过 1 后才踩着制动踏板。从 a 点到 b 点所经过的时间111 称为驾驶员反映时间。 1 一般为 间。在 b 点以后，随着驾驶员踩踏板的动作，制动压力迅速增大，至 d 点到达最大值。不过由于制动衬块与制动盘之间存在间隙，所以要经过 2 ，即至 c 点，制动力才起作用，使汽车开始产生减速度。由 c 点到 e 点是制动器制动力增长过程所需的时间 2 。 222 总称为制动黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 器的作用时间。制动器作用时间一方面取决于驾驶员踩踏板的速度，另外更重要的是受制动系统结构形式的影响。 2 一般为 间。由 e到 其减速度基本不变。到 f 点式驾驶员松开踏板，但制动力的消除还需要一段时间 4 。从制动的全过程来看 ，总共包括驾驶员见到信号后作出行动反映、制动器起作用、持续制动和放松制动器四个阶段。一般所指制动距离是开始踩着制动踏板到完全停车的距离。故总的制动距离为： (20022 （ 式中： 2 制动系统反应时间，取 ； 2 制动作用时间，取 2 ； 0u 制动初速度， 00 ； a 制动加速度，取路面附着系数为 2/ 。 故总的制动距离为 s 2 ）（ 因此设计满足 258动车运行安全技术条件中关于制动器制动性能的规定。 从式中可以看出，决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用的时间、最大制动减速度、附着力以及起始制动车速。 附着力越大、起始制动车速越低，制动距离越短 2 。 动力矩的计算 车轮滚动周长： ( 在制动距离内车轮转过的圈数： 制动过程中车轮转过总的角度 ： = （ 车子的总动能为： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 106 1 12. 668913. 8911000 （ 制动力分配系数： 2111 （ 式中： 1F 前轴车轮的制动器制动力； 2F 后轴车轮的制动器制动力 汽车总制动器制动力。 通常，轿车的 值取 每个前轮要分担的动能为 : 33%602E 1 （ 每个后轮要分担的动能为 : 22%402E 2 （ 则每个前轮所需总制动力矩为 : 7111 （ 每个后轮所需总制动力矩为 : （ 后轮制动器制动负荷较小，所以电磁盘式制动器的设计以制动负荷较大的前制动器设计为例 3 。 式制动器的主要参数选择 动盘直径 D 制动盘直径 D 应尽量取大些，这样制动盘的有效半径增大，可以减小制动钳的夹紧力，降低衬块的单位压力和工作温度。 制动盘直 径受轮辋直径的限制。 通常 ，制动盘的直径为轮辋直径的 70% 79%。查阅轮胎规格，滚动半径为 286轮胎，轮辋尺寸为 14 1mm ， 则轮辋直径为 制动盘直径 0 8 ， 取 80 。 动盘厚度 h 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 制动盘 的 厚度对制动盘的质量和温升有影响。为使质量小些，厚度不宜太大，为了减少温升，厚度又不宜过小。 通常实心制动盘厚度可取 1020有通风孔道的制动盘多采用 2030设计选用厚度为 22 擦衬块内半径 2 制动 衬 块由摩擦块和金属背板构成，两者直接牢固地压嵌或粘合在一起，轻型汽车摩擦块厚度在 16间，取厚度为 10 块 的外半径 与内半径之比不大于 比值偏大，摩擦衬块外缘内缘速度相差较大，磨损不均匀，接触 面积将减小，导致制动力矩变化大。选取 衬 块内半径 01 ,外半径 2 ，选取 衬 块圆心角为 80o 4 。 擦衬块工作面积 A 22122 92 （ 在确定盘式制动器制动衬块的工作面积时， 根据制动衬快单位面积占有的汽车质量， 推荐在 围内选取。 50 . 50 . 61100 （ 求得单位衬块面积占有汽车质量 2/34.2 ，符合设计要求。 动衬块上压紧力的计算 单侧制动衬块作用于制动盘上的制动力矩为： )(322 3132 （ 压紧力： （ 式中： q 摩擦衬块与制动盘之间单位面积上的压力； f 摩擦片摩擦系数，取 35.0f 。 94)(43)(92313221228 )(3 31322122 压缸的设计计算 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 制动器工作时，内侧制动衬块与外侧制动衬块，同时压靠在制动盘两侧，使制动盘停止转动。在电磁制动器中，为了使经增力机构放大的电磁力， 能够顺利地作用在制动盘两侧，在设计中，选用液压缸，液压缸两侧油压相等，在制动过程中液压缸只起到传力作用。汽车制动时，在油压的作用下，活塞推动内侧制动衬块压靠到制动盘上，而反作用力则推动制动钳体连同固定与其上的外侧制动衬块压想制动盘的另一侧，直到制动盘两侧的制动衬块受力均等为止。 液压缸的工作容积： 32 （ 式中： l 制动间隙； d 制动钳体中活塞的直径，取 d=33 液压 缸直径应在 524 87 标准规定的尺寸中选取，选取液压缸直径为 16 章小结 本章确定了制动器的基本参数，首先选取制动力分配系数，然后进一步确定制动器的制动力矩，确定了盘式制动器主要参数包括制动盘直径、制动盘厚度、摩擦衬块内半径外半径、摩擦块工作面积，制动间隙。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 第 3 章 制动器主要零件的结构设计 动盘的结构设计 制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或 用添加 的合金铸铁制成。其结构形状有平板形（用于全盘式制动器）和礼帽形（用于钳盘式制动器）两种。礼帽形制动盘的圆柱部分长度取决于布置尺寸。 制动盘在工作时不仅承受着制动衬块作用的法向力和切向力，而且承受着热载荷。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 20% 30%，但盘的整体厚度较厚。国产引进车型 奥迪、桑塔纳 2000、富康（ ）轿车和切诺基吉普车均采用带有通风槽的制动盘，其 厚度在 20间。而一般不带通风槽的轿车制动盘，其厚度约在 1013间。 制动盘的工作表面应光洁平整，制造时应严格控制表面的跳动量、两侧表面的平行度（厚度差）及制动盘的不平衡量。有的文献认为：制动盘两侧表面不平行度不应大于 的表面摆差不应大与 动盘表面粗糙度不应大于 在本设计中采用带有通风槽的礼帽形制动盘。 动钳的结构设计 按照制动钳的结构形式， 可分为固定钳式和浮动钳式两种。 固定式制动钳体固定在转向节或桥壳上，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。当放松制动踏板时，回位弹簧将两侧制动衬块总成及活塞推离制动盘。 浮动钳式的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，一种是制动钳体可作平行滑动，另一种的制动钳体可绕一支撑销摆动。故有滑动钳式与摆动钳式之分。但它们的制动油缸都是单侧的，且与油缸同侧的制动衬块总成为活动的，而另一侧的制动衬块总成 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衬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衬块总成压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动衬块总成的受力均等为止。对摆动式制动钳来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。这就要求制动摩擦衬块为楔形的，摩擦表面对其背面的倾斜率为 06 左右。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 制动钳由可锻铸铁 球墨铸铁 造，也有用轻合金制造的，例如用铝合金压铸。可做成整体的，也可以做成两半并由螺栓连接 。其外缘留有开口，以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动衬块。制动钳体应有高的强度和刚度。一般多在钳体中加工出制动油缸，也有将单独制造的油缸装嵌入钳体中的。钳盘式制动器油缸直径比鼓式制动器中的轮缸大得多，单缸）或 缸），客车和货车可达 缸）或 缸）。为了减少传给制动液的热量，多将杯形活塞的开口端顶靠制动衬块的背板。有的将活塞开口端部切成阶梯状，形成两个相对且在同一平面内的小半圆环形端面。活塞由铸铝合金制造或由钢制造。 为了提高其耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。当制动钳体由铝合金制造时，减少传动给制动液的热量则成为必须解决的问题。为此，应减小活塞与制动衬块背板的接触面积，有时，也可采用非金属活塞。 制动钳在汽车上的安装位置可在车轴的恰恰前方或后方。制动钳位于车方轴前可避免轮胎甩出来的泥、水进入制动钳，位于车轴后方则可减小制动时轮毂轴承的合成载荷。在设计中采用整体的单缸浮动式制动钳。 动衬块的结构设计 制动衬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。衬块多为扇形，也有举行、正方形或长圆形的 。活塞应能压住尽量多的制动衬块面积，以免衬块发生卷角而一起尖叫声。制动块背板由钢板制成。为了避免制动时产生的热量传给制动钳而引起制动液气化和减小制动噪声，可在摩擦衬块与背板之间或在背板后粘（或喷涂）一层隔热减振垫（胶）。由于单位压力大和工作温度高等原因，摩擦衬块的磨损较快，因此其厚度较大。据统计，16间，中、重型汽车的摩擦衬块的厚度在 1422间。一些盘式制动 器装有摩擦衬块磨损达到极限时的报警装置，以便能及时更换制动衬块。设计中的制动衬块厚度为 15板与摩擦衬片粘接在一起。 擦材料的选择 制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，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（要求制动衬块在 加热板上作用 30，背板的温度不超过 和低的热膨胀率，高的抗压、抗拉、抗剪切、抗 弯曲性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪声、不产生不良气味，应尽量采用污染小和对人体无害的摩擦材料。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 当前，在制动器中广泛采用这模压材料，它是以石棉纤维为主并与树脂粘结剂、调整摩擦性能的填充剂（由无机粉粒及橡胶、聚合树脂等配成）与噪声消除剂（主要成分为石墨）等混合后，在高温下模压成型的。模压材料的挠性较差，故应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它性能。 另一种为编织材料，它是用长纤维石棉与铜丝或锌丝的合丝编织的布，浸以树脂结合剂经干燥后辊压制成。其 挠性好，剪切后可以直接铆到任何半径的制动蹄或制动带上。在 度下，它具有较高的摩擦系数（ 4.0f ），冲击强度比模压材料高 4 5倍。但其耐热性差，