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毕业设计（论文）任务书 学生姓名 施航远 系部 汽车工程系 专业、班级 指导教师姓名 王猛 职称 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 汽车制动系设计 一、设计（论文）目的、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键装置，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 。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 1 制动系总体方案的设计 2 盘式制动器设计 3 鼓式制动器设计 4 驻车制动器设计 5 制动驱动机构的设计 6 撰写说明书不低于一万字。 8 参 7 考文献不低于 10 篇，其中英文资料不少于 2 篇。 三、设计（论文）完成后应提交的成果 （一）计算说明部分 空满载时制动器制动力、制动器最大制动力矩、制动性能核算。 鼓式制动器：制动鼓内径，摩擦片宽度和包角，摩擦衬片。 （二）图纸部分 零号装配图纸 2 张 四、设计（论文）进度安排 2011 年 10 月 21 日系主任及指导教师（车辆）进行学生开题答辩。 2011 年 11 月 18 日设计中期自检工作 2011 年 11 月 25 日系主任及指导教师（车辆）对全系毕业设计进行中期检查， 中期检查时要求图纸草图全部完成。 2011 年 12 月 9 日系主任及指导教师（车辆）进行结题检查，结题时要求正是图纸完成并签字，论文草稿完成。 2011 年 12 月 19 日上午 11 点前，学生上交毕业设计论文全部材料。 2011 年 12 月 26 日，论文送回下午发给学生。 2011 年 12 月 29、 30 日 参加毕业设计答辩。 五、主要参考资料 汽车构造、汽车设计、有关制动器的标准或法规、机械设计、汽车理论、汽车制动系统的结构原理与检修等 六 、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 附 录 1 汽车制动系统 制动系统是汽车中最重要的系统。 如果制动失灵，结果可能是损失惨重的。制动器实际就是能量转换装置，它将汽车的动能（动量）转化成热能（热量）。当驾驶员踩下制动踏板，所产生的制动力是汽车运动时动力的 10 倍。制动系统能对四个刹车系统中的每个施加数千磅的力。 每辆汽车上使用两个完全独立的制动系统，即行车制动器和驻车制动器。 行车制动器起到减速、停车、或保持车辆正常行驶。制动器是由司机用脚踩、松制动器踏板来控制的。驻车制动器的主要作用就是当车内无人的时候，汽车能够保持静止。当独立的驻车制动器 踏板或手杆，被安装时，驻车制动器就会被机械地操作。 制动系统是由下列基本的成分组成 :位于发动机罩下方，而且直接地被连接到制动踏板的“制动主缸”把驾驶员脚的机械力转变为液压力。钢制的“制动管路”和有柔性的“制动软管”把制动主缸连接到每个轮子的“制动轮缸”上。 制动液 , 特别地设计为的是工作在极端的情况，填充在系统中。“制动盘”和“衬块”是被制动轮缸推动接触“圆盘”和“回转体”如此引起缓慢的拖拉运动 , (希望 )使汽车减慢速度。 典型的制动系统布置有前后盘式，前盘后鼓式，各个车轮上的制动器通过一套管路系统连接到 制动主缸上。 基本上讲，所有的汽车制动器都是摩擦制动器。当司机刹车时，控制装置会迫使制动蹄，或制动衬片与车轮处的旋转的制动鼓或制动盘接触。接触后产生的摩擦使车轮转动减慢或停止，这就是汽车的制动。 在最基本的制动系统中，有一个制动主缸，这个主缸内部填充制动液，并包含两个部分，每个部分里都有一个活塞，两个活塞都连接驾驶室里的制动踏板。当制动踏板被踩下时，制动液会从制动主缸流入轮缸。在轮缸中，制动液推动制动蹄或制动衬片与旋转的制动鼓或制动盘接触。静止的制动蹄或制动衬片与旋转的制动鼓或制动盘之间产生摩擦力使汽车的运 动逐渐减缓或停止。 制动液的装置位于主缸的顶部。目前大多数的车都有一个容易看见的装制动液的装置，为的是不用打开盖子就可以看得见制动液的油面。随着制动踏板的运动制动液就会缓慢的下降，正常情况下是这样的。如果制动液在很短的时间内下降得明显或者下降了三分之二，那么就要尽快的检查你的制动系统了。保持制动液装置充 满制动液除非你需要维修它，制动液必须保持很高的沸点。位于在空气中的制动液就会吸收空气中的潮气引起制动液低于沸点。 制动液通过一系列的管路从主缸到达各车轮。橡胶软管只用在需要弹力的地方，比如应用在前轮。在车的行 进中上下来回运动。系统的其它部分在所有的连接点上都应用了无腐蚀性的无缝钢管。如果钢线需要修理的话，最好的方法就是代替这条线。如果这不符合实际，那么为了制动系统可以用特殊的装置修理它。你不可以用铜管来修理制动系。它们是危险也是不正确的。 鼓式制动器包括制动鼓，一个轮缸，回拉弹簧，一个制动底版，两个带摩擦层的制动蹄。制动底版固定在轮轴外部的法兰或转向节。制动鼓固定在轮毂上。制动鼓的内部表面与制动蹄的内层之间有空隙。要使用制动器时，司机就要踩下踏板，这时轮缸扩大制动片，对其施加压力，是制动蹄触碰制动鼓。制动鼓与摩 擦片之间产生的摩擦制动了车轮，从而使汽车停止。要释放制动器时，司机松开踏板，回拉弹簧拉回制动片，这样车轮会自由转动。 盘式制动器包括制动盘而不是鼓，在它的两面上各有一个薄的制动片或叫盘式制动器的制动片。制动片是靠挤住旋转的制动盘来停住汽车。制动主缸里流出的制动液迫使活塞向里部的金属盘移动，这便使摩擦片紧紧地贴住制动盘。这时制动片与制动盘产生的摩擦使汽车减速、停止，出现了制动行为。活塞分金属或塑料。盘式制动器主要有三种，即：浮动卡钳型、固定卡钳型和滑动卡钳型。浮动卡钳型和滑动卡钳型盘式制动器使用单活塞。固定卡 钳型盘式制动器既可以使用两个活塞有可以使用四个活塞。 制动系统是由机械能，液压能或气压能装置驱动的。在机械杠杆适合所有的汽车的驻车制动器中使用。当踩下制动踏板时，杠杆就会推动制动器主缸的活塞给制动液施加压力，制动液通过油管流入轮缸。制动液的压力施加到轮缸活塞以使制动片被压到制动鼓或制动盘上。如果松开踏板，活塞回到原来的位置上，回拉弹簧拉回制动片，制动液返回制动主缸，这样制动停止。 驻动制动器的主要作用是车内无人时，使汽车静止不动。如果车内安装的是独立的驻车制动器，那么驻车制动器是由司机手动的控制。驻车制动器 正常是当车已经停止时使用的。向后拉手闸，并把手柄卡在正确的位置上。现在，即使离开汽车也不用害怕它会自己滑走。如果司机要再次启车时，他必须在松开手杆之前按下按钮。在行车制动器失灵的情况下，手闸必须能停住车。正因为这样，手闸与脚闸分开，手闸使用的是绳索或杠杆而不是液力系统。 防抱死制动系统是使汽车制动更安全、更方便的制动装置，它既有调节制动系统的压力来防止车轮被完全抱死的功能，又有防止轮胎在滑的路面上行驶或紧急停车时的滑动。 防抱死制动系统最早应用在航空飞行器上，而且在二十世纪 90 年代一些国内的汽车内也安装了 这种系统。近来，几个汽车制造商引进了更为复杂的防抱死系统。欧洲使用这种系统已有几十年的时间，通过对其的调查，一位汽车制造商坦言，如果所有的汽车都安装上防抱死制动系统，那么交通事故的发生率会降低 同时，一些权威人士预测这种系统会提高汽车的安全性。 防抱死制动系统可以在一秒钟内调节几次制动时车轮上的受力，使车轮的滑移受到控制，而且所有的系统基本上都以相同的方式完成。每个车轮都会有一个传感器，电子控制装置能连续检测来自车轮传感器传来的脉冲电信号，并将它们处理转换成和轮速成正比的数值；如果其中一个传感器的信 号不断下降，那么这就表明了相应的轮胎趋于抱死，这时电子控制装置向该车轮的制动器发出降低压力的指令。当信号显示车轮转速恢复正常时，电子控制装置会增加制动器的液压。这种循环像司机一样调节制动器，但它的速度更快，达到了每秒循环数次。 防抱死制动系统除了上面基本操作，还有两个特点。首先，当制动系统的压力上升到使轮胎抱死或即将抱死的时候，防抱死制动系统才会启动；当制动系统在正常情况下，防抱死制动系统停止运作。其次，如果防抱死制动系统有问题时，制动器会独立地继续运行。但控制板上的指示灯亮起提醒司机系统出现问题。 目前欧 洲汽车生产商，如：宝马、奔驰、宝时捷等广泛使用的是波许（ 抱死制动系统。这种系统基本组成包括车轮转速传感器，电子控制装置和调节装置。 每个有一个向电子控制装置发出车轮转动情况的信号的传感器，它一般由磁感应传感头和齿圈组成。前面的传感器安在轮毂上，齿圈安在轮网上。后面的传感器安在后部的监测系统上，齿圈安在轮轴上。传感器本身是缠绕电磁核的电线圈，电磁核才线圈的周围产生磁场。当齿圈的齿移动到磁场时，就会改变线圈的电流。电子控制装置会监测这种变化，然后判断车轮是否即将抱死。 电子控制装置有三个作用，即： 信号的处理，编辑和安全防护。信号的处理起到转换器的作用，它是将接受的脉冲电信号处理转换成数值，为编辑做准备。编辑就是分析这些数值，计算出需要制动压力。如果检测出车轮即将抱死，电控装置就会计算出数值向调节装置发出指令。 调节装置 当接受到电子控制装置的指令后，液压执行装置会调节制动轮缸的液压的大小。调节装置能保持或减小来自制动主缸的液压，而装置本身是不能启用制动器的。这种装置有三个高速率的电磁阀，两个油液存储器和一个带有内外检测阀的传动泵。调节装置中的电子连接器隐藏在塑料盖下。 每个电磁阀都是其独立控制的，并 作用于前轮。后部的制动轮缸受到一个电磁 阀控制，并依照 防抱死制动系统运行时，电子控制装置会使电磁阀循环运作，这样既能收回又能释放制动器的压力。当压力释放时，它会释放到液压单元。前部的制动器电路有一个单元。存储器低压存储器，它在低压下存储油液，直到回流泵打开，油液流经制动轮缸进入制动主缸。 附录 2 he is in If be of on a as as in of of on of on to or by of is to it is is by a or is is of is is to s to at to in “by to of in or in by a of at to or or at or or or so is In is a is a in to a in s is is to At or or or or or in or is on of a r so as is a no If a of or to as as of to it a of a to to to a of in as at up as as of at If a a is to If is a be to a it of an a is to of or to is on is a of To to To of it a of a A or is on of to to of or of a or by or is in in is of to to to or If is to is to of is to it is is by a is is A is in be of to he a be be to in of it is or of to on or a on an of in 990s. a to of be by a if So to of to at a of in or An if of a a is to a to to at is to a at a In to in do to or a At to if in to A on a in ), is a A is at to of a a to is is is a a a as of an is in o in to s be is to If is to to it or it it by of a a of is by by by a to or is it is to a is to 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 I 摘 要 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，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。本说明书主要介绍了捷达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。最终确定方案采用液压双回路前盘后鼓式制动器。除此之外，它还介绍了前后制动器、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： 制动；鼓式制动器；盘式制动器；液压 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 by in to of of of of s to of is At of s of 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 录 摘 要 . I . 1 章 绪 论 . 1 动系统绪论 . 1 车制动系应满足如下要求： . 2 第 2 章 制动系统方案论证分析与选择 . 5 动器形式方案分析 . 5 式制动器 . 5 式制 动器 . 8 动驱动机构的结构形式选择 . 9 单制动系 . 9 力制动系 . 9 服制动系 . 10 压分路系统的形式的选择 . 11 第 3 章 制动系统设计计算 . 13 动系统主要参数数值 . 13 关主要技术参数 . 13 步附着系数的分析 . 13 动器有关计算 . 14 定前后轴制动力矩分配系数 . 14 动器制动力矩的确定 . 14 轮制动器的结 构参数与摩擦系数的选取 . 15 轮盘式制动器主要参数确定 . 16 动器制动因数计算 . 17 动器主要零部件的结构设计 . 17 第 4 章液压制动驱动机构的设计计算 . 21 轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 . 21 轮盘式制动器液压驱动机构计算 . 22 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 动主缸与工作容积设计计算 . 23 动踏板力与踏板行程 . 23 动踏板力. 23 动踏板工作行程 . 24 第五章制动性能分析 . 25 动性能评价指标 . 25 动效能 . 25 动效能的恒定性 . 25 动时汽车的方向稳定性 . 25 动器制动力分配曲线分析 . 26 动减速度 j . 26 动距离 S . 27 擦衬片（衬块）的磨损特性计算 . 27 车制动计算 . 29 结 论 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 1 第 1 章 绪 论 动系统绪论 汽车制动系功用是使汽车以适当的减速度降速行驶至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。汽车制动系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 动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性良好、制动系工作可靠性的汽车，才能充分发挥其动力性能。 汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车还应有自动制动装置。 行车制动装置用于使行驶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，以保证其工作的可靠。 驻车制动装置用 于 汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在斜坡上起步。驻车制动装置应采用 机械式驱动结构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。 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，他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急制动的作用。 辅助制动装置用在山区行驶的汽车上，利用发动机排气制动或电涡流制动等的辅助制动装置，可使汽车下坡长时间而持续地减低或保持稳定车速，并减轻或解除行车制动器的负荷。通常，在总质量 5t 的客车上和总质 量大于 12t 的载货汽车上装备这种辅助制动 任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮；而驻车制动 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 2 则多采用手制动操纵，且利用专设的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。利用车轮制动器时，绝大部分驻车制动器用来制动两个后轮。行车制动和驻车制动这两套装置，必须具有独立的制动驱动机构，而且每车必备。行车制动分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸、制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有压缩机、气路管路、储气筒 、控制阀和制动气室等。 以前，大多数汽车的驻车制动和应急制动都采用中央制动器，其优点是制动位于主减速器之前的变速器的第二轴或传动轴，所需的制动力矩较小，容易适应手操纵力小的特点。但在用作应急制动时，则往往会是传动轴超载。 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、高级轿车和部分总质量在下的载货汽车上，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。重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设独立的由气压控制而以强力弹簧作 为制动力源的应急兼驻车制动驱动机构，也不再设置中央制动器。但也有一些重型汽车除了采用上述措施外，还保留了由气压驱动的中央制动器，以便提高制动系的可靠性。 车制动系应满足如下要求： 1 应能适应有关标准和法规的规定 各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象所在国家和地区的法规和用户要求。 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度和制动距离两项指标来评定的。 驻坡 制动 效能是以 汽车在良好的路面上能可靠而无时间限制地停驻的最大坡度 (%)来衡量的，一般应大于 25%。 3 工作可靠 为此，汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动系统，且它们的制动驱动机构应是各自独立的，而行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的 30%；驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 3 4 制动效能的热稳定性好 汽车的高速制动、短时间的频繁重复制动，尤其是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。特别是下长坡时的频繁制动，可使制动器 摩擦副的温度升高达到 300 400 ，有时甚至温度高达 700 。此时，制动摩擦副的摩擦系数会急剧减小，使制动效能迅速下降而发生所谓的热衰退现象。制动器发生热衰退后，经过散热、降温和一定次数的和缓使用，使摩擦表面得到磨合，其制动效能可重新恢复，这称为热恢复。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，会因为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、污物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。某些越野汽车为了防止水和泥沙进人而采用封闭制动器的措施。 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 。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；同一轴上左、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；后轮抱死而侧滑甩尾，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动 力矩差值超过15%时，会发生制动时汽车跑偏。 7 制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学要求 即操作方便性好，操纵轻便、舒适能减少疲劳。踏板行程：对货车应不大于170中考虑了摩擦衬片的容许磨损量。制动手柄行程应不大于 16000国法规规定，货车制动的最大踏板力一般 为 500N（轿车） 车） 。 8 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 (制动滞后时间 )和从放开踏板至完全解除制动的时间 (解除制动滞后时问 )。 9 制动时不应产生震动和噪声 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 4 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 制动报警装置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；制动系中也应有必要的安全装置，例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，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 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的要求， 应力求减小制动时飞散到大气中的有害人体的石棉纤维。 对汽车制动器的性能要求可详见 5 及 准。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 5 第 2 章 制动系统方案论证分析与选择 动器形式方案分析 汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件与固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。一般摩擦式制动器按其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。 式制动器 鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用于各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓 式制动器和外束型鼓式制动器两种结构形式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦 力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。鼓式制动器按蹄的类型分为： 1、领从蹄式制动器 如图 2-1(a)所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向 (制动鼓正向旋转 )，则蹄 1 为领蹄，蹄 2 为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反方向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动 器称为领从蹄式制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 6 向反力减小。 领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。 2、领蹄式制动器 若在汽车前进时两制动蹄均为 领蹄的制动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。如图 2-1(b)所示，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作对称布置的，因此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。 双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及附着力大于后轴，而倒车时则相反。 3、双向双领蹄式制 动器 如图 2-1(c)当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能不变，因此广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、后车轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动器用于驻车制动。 4、单向增力式制动器 如图 2d）单向增力式制动器如图所示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。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的 制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。 5、双向增力式制动器 如图 2e）将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器。对双向增力式制动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动共用的 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 7 制动器，但行车制动是由液压经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纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。双向增力式制动器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。 但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在轿车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。本次设计最终采用的是领从蹄式制动器。 (a) (b) (c) (d) (e) 图 2哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 8 式制动器 盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。 （ 1）钳盘式 钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。 定钳盘式制动器：这种制动器中的制动 钳固定不动，制动盘与车轮相联并在制动钳体开口槽中旋转。具有下列优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现从鼓式制动器到盘式制动器的改革；能很好地适应多回路制动系的要求。 浮动盘式制动器：这种制动器具有以下优点：仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。 （ 2）全盘式 在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均 为圆形盘，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远没有浮钳盘式制动器广泛。 通过对盘式、鼓式制动器的分析比较可以得出盘式制动器与鼓式制动器比较有如下均一些突出优点 : （ 1）制动稳定性好 线变化平衡，所以对摩擦系数的要求可以放宽，因而对制动时摩擦面间为温度、水的影响敏感度就低。所以在汽车高速行驶时均能保证制动的稳定性和可靠性。 （ 2）盘式制动器制动时，汽车减速度与制动管路压力是线性关系，而鼓式制动器却是非线性关系。 （ 3）输出力矩平衡 （ 4）制动盘的通风冷却较好，带通风孔的制动盘的散热效果尤佳，故热稳定性好，制动时所需踏板力也较小。 （ 5）车速对踏板力的影响较小。 综合以上优缺点最终确定本次设计采用前盘后鼓式。前盘选用浮动盘式制动 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 9 器，后鼓采用领从蹄式制动器。 动驱动机构的结构形式选择 根据制动力原的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动以及伺服制动三大类型。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式和气压 单制动系 简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动塌板上或 手柄上的力作为制动力原。而传力方式有、又有机械式和液压式两种。 机械式的靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。 液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短 (工作压力大 (可达 1012缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气 泡而影响传输，即产生所谓“汽阻”，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时 (更低时 )，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车亡已极少采用。 力制动系 动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中 控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。 动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系 3 种。 (1)气压制动系 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 10 气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为 8t 以上尤其是 15t 以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨 重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长 (因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件 继动阀 (即加速阀 )以及快放阀；管路工作压力较低 (一般为 因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。 (2)气顶液式制动系 气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱 动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为 9t 11t 的中型汽车上也有所采用。 (3） 全液压动力制动系 全液压动力制动系除具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅 用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。 服制动系 伺服制动系是在人力液压制动系的基础上加设一套出其他能源提供的助力装置使人力与动力可兼用，即兼用人力和发动机动力作为制功能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要出动力伺服系统产生，而在动力伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货汽车上得到了广泛的应用。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 11 按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系之分。其伺服能源分别为真空能 (负气压 能 )、气压能和液压能。 压分路系统的形式的选择 图 2压分路系统形式 为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动机构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部行车制动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其他完好的回路仍能可靠地工作。 回路 前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式，简称 特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸 (或单制动气 室 )鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。这一分路方案总后轮制动管路失效，则一旦前轮制动抱死就会失去转弯制动能力。对于前轮驱动的轿车，当前轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将明显降低并小于正常情况下的一半，另外，由于后桥负荷小于前轴，则过大的踏板力会使后轮抱死而导致汽车甩尾。 2. X 型回路 后轮制功管路呈对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 12 后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路，称交叉型，简称 X 型。其特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持 50的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。因此，采用这种分路力案的汽车，其主销偏移距应取负值(至 20 这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定性 左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路型式，简称 。 两 个独立的问路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的瑚式，简称 。 两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后半个轴对前、后半个轴的分路型式，简称 。这种型式的双回路系统的制功效能最好。 L、 的织构均较复杂。 与 在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的 50左占。 单用回路，即一轴半时剩余制动力较大，但此时与 一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。 综合以上各个管路 的优缺点最终选择 X 型管路。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 13 第 3 章 制动系统设计计算 动系统主要参数数值 关主要技术参数 表 3众捷达轿车参数配置 基本参数 数值 空载汽车质量 1550载汽车质量 2000心位置 载质心高度 0,95m 满载质心高度 距 轮距 轮距 高车速 160km/h 轮胎 195/605H 同步附着系数 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， 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 14 其制动减速度为 ，即0q， 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 取0=动器有关计算 定前后轴制动力矩分配系数 根据公式： (3 得： 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 )( 1m a (3式中： 该车所能遇到的最大附着系数； q 制动强度； 车轮有效半径； 后轴最大制动力矩； G 汽车满载质量； L 汽车轴距； 其中 q= )( 0 = ( = 故后轴= =10 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 15 后轮的制动力矩为 2/ =10 轴= = 10 =10 轮的制动力矩为 10 /2=10 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 195/605H 轮辋为 14 表 3车与货车制动鼓内径最大值 轮辋直径 /2 13 14 15 16 制动鼓内径 /车 180 200 240 260 车 220 240 260 300 320 查表得制动鼓内径 40r =14 根据轿车 D/ 取 D/ =249 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取 A=300 2b/D=b=5249 、摩擦衬片初始角0的选取 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 16 根据 )2/(900 = 90 -（ 100 /2） = 40 4、 张开力 a 根据 a=： a=动蹄支撑销中心的坐标位置 k与 c 根据 c=： c=、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=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=轮盘式制动器主要参数确定 1、 制动盘直径 D 制动盘的直径 时制动盘的有效半径得以增大，但制动盘受轮辋直径的限制。通常为轮辋直径的 70% 79%。 2、 制动盘厚度选择 制动盘厚度直接影响制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取小些 ；为了降低制动时的温升，制动盘厚度不宜过小。通常，实心制动盘厚度可取为 10 20 有通风孔道的制动盘的两丁作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为 20 50 多采用 20 30 3、摩擦衬块内半径 2 摩擦衬块的外半径 内半径 比值不大于 此比值偏大，工作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。 4、摩擦衬块工作面积 A 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 17 推荐根据制动摩擦衬块 单位面积占有的汽车质量在 2 3.5 2选取。 动器制动因数计算 前轮盘式制动效能因数 根据公式 f f 取 后轮鼓式制动器效能因数 1、领蹄制动蹄因数： 图 3据公式h/b=2;c/b= 、从蹄制动蹄因数： 根据公式得 动器主要零部件的结构设计 1、制动盘 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 18 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。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。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 20一 30，但盘的整体厚度较厚。而一般不带通风槽的轿车制动盘，其厚度约在 13间。本次设计采用的材料为 制动钳 制动钳由可锻铸铁 12 或球墨铸 铁 18 制造，也有用轻合金制造的，例如用铝合金压铸。 3、制动块 制动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。 4、摩擦材料 制动摩擦材料应有稳定的摩擦系数，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