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毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 年 月 日 迄今已进行 周剩余 周 学生姓名 系部 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否 外聘 是否 题目名称 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 存在问题及努力方向 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 陈光 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆工程 指导教师姓名 姚佳岩 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 汽车 制动系统的 设计 一、设计（论文） 目的、意义 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力都能够对汽车起制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。汽车上装设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车某些部分施加一定的力，对汽车进 行一定程度的强制制动。 因此， 制动系统 的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的 制动 极其重要。通过制动系统 设计熟悉汽车 制动系统 的结构、性能及设计过程。 课题综合运用了机械设计、工程材料、汽车设计、汽车构造、 图等知识。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） 设计 内容 （ 1） 制动系统 的结构形式选择 （ 2） 制动驱动机构 的基本参数选 择与设计计算 （ 3） 汽车制动力矩 的设计与计算 （ 4） 制动力 的设计与计算 （ 5）用 装配图和零件图。 技术 要求 （研究方法） （ 1） 充分利用图书馆及现有的资源收集资料，调研了解 制动系统 的组成、功用，掌握 解国内外 制动系统 的发展状况 （ 2） 到生产车间及实验室 了解 制动系统 的构造，各零部件的装配位置 （ 3） 编写课题研究大纲和开题报告 （ 4） 选择基本参数并对各参数进行设计与计算 （ 5） 遵守设计进度的安排，设计结构要合理、 图要规范、说明书按毕业设计的要求编 写， 书写规范，保质保量的完成毕业设计的任务。 、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 号图纸一张 件图若干 总计三张零号图纸 说明书一份，字数不少于 字 四、设计 （论文） 进度安排 （ 1）收集资料，调研， 撰 写开题报告 第一周 （ 2）周四交开题报告，实习了解 制动系统 的构造 第二周 （ 3）完成各参数的设计、计算和校核工作，至少应有装配图的草图 第三周 （ 4）中期检查，画装配图和零件图 第八周 （ 5）画装配图和零件图，编写说明书 第九周 （ 6）交毕业设计说明书和装配图、零件图，修改 第十二周 （ 7） 毕业设计指导教师审核 第十三周 （ 8） 毕业设计修改 第十四周 （ 9） 毕业设计评阅教师 评阅或 预审 第十五周 (10)毕业设计修改 第十六周 (11)毕业设计答辩 第十七周 五、主要参考资料 1陈家瑞 . 汽车构造 民交通出版社， 2006 2张洪欣 北京：机械工业出版社 1998 3龚溎义 课程设计图册 等教育出版社， 1989 4余志生 京：机械工业出版社， 2000 5机械设计手册联合编写组编 学工业出版社， 2004 6汽车工程手册编辑委员会 京：人民交通出版社， 2001 7刘惟信 北京 :清华大学出版社 ,2001 8王望予 第 3 版 机械工业出版社 ,2000 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 优秀毕业设计（论文）推荐表 题 目 汽车制动系统设计 类别 设计 学生姓名 陈光 系、专业、班级 汽车与交通工程学院 车辆 07 指导教师 姚佳岩 职 称 副教授 设计成果明细： 答辩委员会评语： 答辩委员会主任 签字 （盖章）： 系部公章： 年 月 日 备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文或毕业设计 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 汽车制动系统设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆 07 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 开题报告撰写要求 一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究目的 和意义 ； 2. 文献综述（ 课题 研究 现状及分析）； 3. 基本内容 、 拟解决的主要问题 ； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。 二、“开题报告”撰写规范 请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求 。 字数应在 4000 字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆工程 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 汽车制动系 统的设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 当今，随着高速公路路网的不断发展、汽车车速的提高以及车流密度的增大，对汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要。因为只有制动效能好、制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。 汽车制动系统种类很多，形式多样。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。它们的工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。伴随着节能和清洁能源汽车的研 究开发，汽车动力系统发生了很大的改变，出现了很多新的结构型式和功能形式。新型动力系统的出现也要求制动系统结构型式和功能形式发生相应的改变。 汽车制动系统的发展是和汽车性能的提高及汽车结构型式的变化密切相关的，制动系统的每个组成部分都发生了很大变化 。目前的 汽车制动系统主要由能装置 、 控制装置 、 传动装置 、 制动器组成 。其中 供能装置包括供给、调节制动所需能量以及各个部件，产生制动能量的部分称为制动能源 ； 控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的部件；传动装置包括把制动能量传递到制动器的各个部件；制动器 是 产生阻碍 车辆运动或者运动趋势的力的部件，也包括辅助制动系统中的部件 。 现代的制动系统还包括制动力调节装置和报警装置，压力保护装置等辅助装置。 供能装置主要是指制动能源，制动能源有人力制动、伺服制动、动力制动或者上述任两者的结合使用。人力制动是开始有制动系统时的制动能源，它有机械式制动、液压式制动两种形式。机械式制动主要用于驻车制动系统中，驻车制动系统中要求用机械锁止方法保证汽车在原地停止不动，在任何情况下不至于滑动。液压式制动是通过制动踏板推动制动主缸，进而使制动器进入工作状态。控制装置的发展最早 是由 人力制动 ，通过机械的连接产生制动动作。发展到人力控制制动，通过踩制动踏板启动制动，再由传力装置把制动踏板力传到真空助力器，经过真空助力器的助力扩大后，传递到制动主缸产生液压力，然后通过油路把液压力传递到每个轮缸，开始制动。随着清洁能源汽车和电动汽车的研究应用，以及电子技术在汽车上面的广泛应用，制动系统的控制装置也出现了电子化的趋势，其中电制动完全改变了制动系统的控制和管理，会使汽车制动系统发生革命性的变化，它采用电子控制，可以更加准确、更高效率地实现制动。传动装置的发展的初期 人力制动时代是采用机械式的传动装置，气 (液 )压制动是利用气 (液 )压力和连接管路把制动力传递到制动器。电子制动则是利用制动电机产生制动力直接作用到制动器，它的控制信号来自控制单元 (用信号线传递制动信号和制动力信息。 制动器是制动 系统 的主要组成部分，目前汽车制动器基本都是摩擦式制动器，按照摩擦副中旋转元件的不同，分为鼓式和盘式两大类制动器。鼓式制动器又有领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式制动器等结构型式。盘式制动器有固定钳式，浮动钳式，浮动钳式包括滑动钳式和摆动钳盘式两种型式。滑动钳式是目前使用广 泛的一种盘式制动器。由于盘式制动器热和水稳定性以及抗衰减性能较鼓式制动器好，可靠性和安全性也好，而得到广泛应用。但是盘式制动器效能低，无法完全防止尘污和锈蚀，兼做驻车制动时需要较为复杂的手驱动机构，因而在后轮上的应用受到限制，很多车是采用前盘后鼓的制动系统组成。电 动汽车和混合动力汽车上具有再生制动能力的电机，在回收制动能量时起制动作用，它引入了新型的制动器。作为一种新的制动器型式，势必引起制动器型式的变革。电制动系统制动器是基于传统的制动器，也分为盘式电制动器和鼓式电制动器，鼓式电制动器由于制动热衰减性大等 缺点，将来汽车上会以盘式电制动器为主。 车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。 已经普遍应用的液压制动现在已经是非常成熟的技术，随着人们对制动性能要求的提高，防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功能逐渐融人到制动系统当中，需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功能，这就使得制动系统结构复杂化，增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度，制动系统要求结构更加简洁，功能更加 全面和可靠，制动系统的管理也成为必须要面对的问题，电子技术的应用是大势所趋。从制动系统的供能装置、控制装置、传动装置、制动器 4 个组成部分的发展历程来看，都不同程度地实现了电子化。人作为控制能源，启动制动系统，发出制动企图；制动能源来自储存在蓄电池或其它供能装置；采用全新的电子制动器和集中控制的电子控制单元 (行制动系统的整体控制，每个制动器有各自的控制单元。机械连接逐渐减少，制动踏板和制动器之间动力传递分离开来，取而代之的是电线连接，电线传递能量，数据线传递信号，所以这种制动又叫做线控制动。这是自从 汽车上得到广泛应用以来制动系统又一次飞跃式发展。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 （ 1） 制动系统 的结构形式选择 （ 2） 制动驱动机构 的基本参数选择与设计计算 （ 3）汽车制动力矩的设计与计算 （ 4）制动力的设计与计算 （ 5）用 装配图和零件图，总计三张零号图纸 （ 1） 设计的制 动系统要适应有关标准的法规的规定。 （ 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。 （ 3）制动时要保持汽车的操纵稳定性。 （ 4）制动时不应产生振动和噪声，各元件与悬架、转向装置不产生运动干涉。 （ 5）制动系统需要满足全天候使用的要求。 （ 6）制动系的机件应使用寿命长，制造成本低，维修方便。 三、技术路线（研究方法） 收集资料，进行调研 完成开题报告 确定总体设计方案 盘式制动器的设计及计算 制动器零部件的结构设计与强度计算 液压制动驱动机构的设计及计算 制动系统的主要参数确定及计算 完成课题设计研究 绘制设计图 制动系统主要参数的确定 制动力与制动力分配系数 同步附着系数 制动强度和附着率利用率 制动器最大力矩 摩擦衬块的磨损特性计算 制动器热容量和温升特性的核算 盘式制动器制动力矩的计算 制动器主要零部件的结构设计 制动器主要零部件的强度计算 制动器轮缸直径与工作容积 制动主缸的直径与 工作容积 完成说明书 四、进度安排 （ 1）收集资料，调研， 撰 写开题报告 第一周 （ 2）周四交开题报告，实习了解 制动系统 的构造 第二周 （ 3）完成各参数的设计、计算和校核工作，至少应有装配图的草图 第三周 （ 4）中期检查，画装配图和零件图 第八周 （ 5）画装配图和零件图，编写说明书 第九周 （ 6）交毕业设 计说明书和装配图、零件图，修改 第十二周 （ 7） 毕业设计指导教师审核 第十三周 （ 8） 毕业设计修改 第十四周 （ 9） 毕业设计评阅教师 评阅或 预审 第十五周 (10)毕业设计修改 第十六周 (11)毕业设计答辩 第十七周 五、 参考文献 1陈家瑞 . 汽车构造 M 民交通出版社， 2006 2龚溎义 M等教育出版社， 1989 3余志生 M，北京：机械工业出版社， 2000 4机械设计手册联合编写组编 M，化学工业出版社， 2004 5汽车工程手册编辑委员会 M，北京： 人民交通出版社， 2001 6刘惟信 M清华大学出版社 ,2001 7王望予 M 版 机械工业出版社 ,2000 8齐志权 ,刘昭度 ,马岳峰 ,崔海峰 ;汽车制动防抱系统参考车速确定方法 J2005(11) 9王仁广 、 刘昭度 、 齐志权 、 崔海峰 考速度的确定方法 J2006(3) 10孙恒、陈作模、葛文杰主编 第 7 版 M等教育出版社， 2006 11武小林 J2005（ 5） 12濮良贵、 纪名刚主编 第八版 M. 北京：高等教育出版社， 2006 13张国忠 . 现代设计方法在汽车设计中的应用 M. 沈阳：东北大学出版社 ,2002 14刘岩 、 丁玉兰 、 张成宝 J2000(2) 15毕再新 J2003(4) 16 ,2005 17 i, M. 2005 六、备注 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 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。 本说明书主要设计了哈飞赛豹轿车制动系统。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，它还对 前后制动器、制动主缸进行设计计算，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；制动主缸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 is be is to an it is by of of is in a is of by to of is to of be to of In its to of of of a 龙江工程学院本科生毕业设计 1 目 录 摘要 . . 第 1 章 绪论 . 1 . 1 . 1 . 5 第 2 章 制动系统总体方案的确定 . 7 动系统的分类及作用 . 7 动系统的主要参数的确定及计算 . 8 动力与制动力分配系数 . 8 步附着系数 . 9 动器最大制动力矩 . 9 动器因数 . 10 章小结 . 11 第 3 章 制动驱动机构的设计 . 12 动驱动机构的结构型式选择 . 12 压制动驱动机构的设计计算 . 13 动轮缸直径与工作容积 . 13 动主缸直径与工作容积 . 14 动踏板力与踏板的行程 . 14 章小结 . 15 第 4 章 制动器设计和计算 . 16 动器方案确定 . 16 . 16 . 18 、盘式制动器的主要参数的确定 . 19 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 式制动器的结构参数和摩擦系数 . 19 式制动器主要参数的确定 . 20 动器的设计与计算 . 21 动蹄摩擦面的压力分布规律及径向变形规律 . 21 动蹄 片上的制动力矩 . 22 擦衬块的磨损特性计算 . 23 动器热容量和温升的核算 . 25 式制动器制动力矩的计算 . 26 . 27 动器主要零部件的结构设计 . 28 动鼓 . 28 动蹄 . 29 动底板 . 30 动蹄的支承 . 30 动轮缸 . 30 动盘 . 30 动钳 . 31 动块 . 31 擦材料 . 31 动器间隙的调整方法及响应机构 . 31 章小结 . 32 结论 . 33 参考文献 . 34 致谢 . 35 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 第 1 章 绪 论 车制动系的研究的目的和意义 汽车制动系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已停止的汽车停在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构，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。也只有制动性能良好，制动系工作可靠的汽车才能充分发挥其性能。 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中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下断坡时保持适当的稳定的车速。其驱动机构常采用双回路或多回路机构，以保证 其工作可靠。 驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其发生故障。 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，它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计制动的作用。 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，可使汽车下长坡时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。 车制动系统的研究现状和发展趋势 1） 制动控制系统的历史 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，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机 械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，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。林肯公司也于 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。 莱斯勒的四轮液压制动器于 1924 年问世。通用和福特分别于 1934 年和 1939 年采用了液压制动技术。到 20 世纪 50 年代，液压助力制动器才成为现实。 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就是防抱制 动系统 (实用和推广。 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。防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器 (电子计算机 )与压力调节器。传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置，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。 2） 制动控制系统的现状 当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动 (能后，传统的 “油液制动系统 ”仍然占有优势地位。 但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于 “智能汽车 ”的新技术使基本的制动器显得微不足道。 传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。而其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。 目前，车辆防抱制动控制系统 (发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实 用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。 滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率，另一个难点是车辆速度的测量问题，它应是低成本可靠的技术，并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为目标的 言，控制精度并不是十分突出的问题，并且达到高精度的控制也比较困难；因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失 控。防抱系统要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。 因此，发展鲁棒性的 制系统成为关键。现在，多种鲁棒控制系统应用到控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外，增益调度 制、黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统，是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制，与系统的模型无关，具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性，但调整控制参数比较困难，无理论而言，基本上是靠试凑的方法。然而对大多数基于目标值的控制而言，控制规律有一定的规律。 车轮的驱动打滑与 制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时，因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑。此时，车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定，车轮切向力也减少，影响加速性能。由此看出，防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率，所以在 基础上发展了驱动防滑系统 ( 有在极端情况下 (车轮完全抱死 )才会控制制动，在部分制动时，电子制动使可控制单个制动缸压力，因此反应时间缩短，确保在任一瞬间得到正确的制动压力。近几年电子技术及计算机控制技术的飞速发展为 发展带来了机遇。德国自 20世纪 80 年代以来率先发展了 统并投入市场，在 研究与发展过程中走到了世界的前列。 3） 制动控制系统的发展 今天， 经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备 。 车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。 经过了一百多年的发展，汽车制动系统的形式已经基本固定下来。随着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。如凯西 司在一辆实验车上安装了 一种电 动系统，该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用 4 个比例阀和电力电子控制装置， 司的 能考虑到基本制动、 引力控制、巡航控制制动干预等情况，而不需另外增加任何一种附加装置。 统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力，从而使制动距离缩短 5%。一种完全无油液、完全的电路制动 开发使传统的液压制动装置成为历史。 4) 全电路制动 (未来制动控制系统的 L 发展方向。全电制动不同于传统的制动系统，因为其传递 的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，缩短制动反应时间。全电制动的结构如图 2 所示。其主要包含以下部分： (a)电制动器。其结构和液压制动器基本类似，有盘式和鼓式两种，作动器是电动机； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 (b)电制动控制单元 (接收制动踏板发出的信号，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，无级转向系统，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； (c)轮速传感器。准确、可靠、及时地获得车轮的速度； (d)线束。给系统传递能源和电控制信号； (e)电源。为整个电制动系统提供能源。与其他系统共用。可以是各种电源，也包括再生能源。 从结构上可以看出这种全电路制动系统具有其他传统制动控制系统无法比拟的优点： (a)整个制动系统结构简单，省去了传统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； (b)制动响应时间短，提高制动性能； (c)无制动液，维护简单； (d)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； (e)采用电线连接，系统耐久性能良好； (f)易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能。 全电制动控制系统是一个全新的系统，给制动控制系统带来了巨大的变革，为将来的车辆智能控制提供条件。但是，要想全面推广，还有不少问题需要解决： 电制动控制系统首先用在混合动力制动系统车辆上，采用液压制动和电制动两种制动系统。这种混合制动系统是全电制动系统的过渡方案。由于两套制动系统共存，使结构复杂，成本偏高。 随着技术的进步，上述的各种问题会逐步得到解决，全电制动控制系统会真正代替传统的 以液压为主的制动控制系统。 5) 结论 综上所述，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降 。 汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个，并将逐渐代替常规的控制系统， 实现车辆控制的智能化。 但是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。 车制动系统的设计要求 本设计研究的主要内容：设计完成汽车制动系统，包括制动系统的类型选择、总体布置形式，制动系统各零部件的结构设计和性能分析。 设计要求： （ 1）各项性能指标除应满足设计任务书的规 定和国家要求、法规制定的有关要求外，也要考虑到我的制动系统应符合现在国内汽车市场的低成本和高性能的要求。 （ 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器和制动距离两项指标来评定的。制动距离直接影响着汽车的行驶安全性。 （ 3）工作可靠。为此，设计两套系统：行车制动系统和驻车制动系统，且它们的驱动机构是独立的，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。 （ 4）制动效能热稳定性好。汽车的高速制动、短时间的频繁重复制动，尤其使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。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，都是提高抗热衰退的措施。 （ 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。一般规定在出水后反复制动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。 （ 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。通过 调节前后轮的制动油压来实现。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；同一车轴上的左、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；当后轮抱死而侧滑甩尾时，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过 15%时，会黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 在制动时发生汽车跑偏。 （ 7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人 机工程学要 求，即操作仪方便性好，操纵轻便、舒适，减少疲劳。 （ 8）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要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。 （ 9）制动时不应产生振动和噪声。 （ 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；制动系中应有必要的安全装置，在行驶中挂车一旦脱挂，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）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和从放开踏板至完全解除制动的时间。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 2 章 制动系统总体方案的确定 动系统的分类及作用 制动系统按功用分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统和辅助制动系统。汽车制动系至少应有前两套制动系统，而重型汽车或者经常在山区行驶的汽车要增设应急制动系统及辅助制动系统。 行车制动系统用于使行驶中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，以保证其工作可靠。 驻车制动系统使已停驶的汽车驻留在原地不动的一套装置。应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。 应急制动系统也叫第二制动系统，是在用于行车制动系统发生意外故障而失效时，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。应急系统也不是每车必备的，因为普通的手力驻车装置也可起到应急制动的作用。 辅助制动系统通常安装在常行驶于山区的汽车上，利用发动机排气或者电涡流制动等的辅助制动装置，可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持车速，并减轻或解除行车制动器的 负荷。 按制动系统的制动能源分类 （ 1） 人力制动系统 以驾驶员的肌体作为惟一制动能源的制动系统。 （ 2） 动力制动系统 完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系统。 （ 3） 伺服制动系统 兼用人力和发动机进行制动的制动系统。 人力目前仍是国内中低档车最为适合的制动能源，它符合了降低成本同时又有可靠的性能保证。所以我选择人力为我的制动系统的能源。 按照能量的传输方式，制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式。在行车制动系统上我选用液压式，反应迅速，性能好。而在驻车制动系统上我选用机械式，性 能稳定，故障少。 通过以上的分析，本次设计主要围绕行车制动系统和驻车制动系统来设计，而应急系统为了节省成本就利用现有的驻车系统来代替。本次设计的汽车使用范围是在城市内行驶，所以不设计辅助制动系统（如图 示）。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 图 体布置图 动系统的主要参数的确定及计算 在制动器设计中需预先给定的整车参数有： 表 动系统整车参数 整车质量 空载 满载 1420850心位置 a b 心高度 空载 满载 轴 距 他 最高车速 车轮工作半径 轮 胎 同步附着系数 180km/h 37085/65 =对汽车制动性能有重要影响的制动系参数有：制动力及其分配系数、同步附着系数、制动器最大制动力矩与制动器因数等。 动力与制动力分配系数 根据公式： （ 得： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 步附着系数 同步附着系数是汽车制动性能的一个重要参数，由汽车结构参数所决定的。它是制动器动力分配系数为 的汽车的实际前、后制动器制动力分配线，简称 线，与汽车理想的前、后制动器动力分配曲线 I 线的交点。对于前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在附着系数等于同步附着系数0的路面上，汽车前、后车轮才会同时抱死，当汽车在不同 植的路面上制动时，可能出现以下 3种情况。 （ 1）当0时：制动时 总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，单失去转向能力。 （ 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：制动时前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也失去转向能力。 现代的道路条件大为改善，汽车行驶速度也大为提高，因此汽车因制动时后轮先抱死的后果十分严重。由于车速高，它不仅会引起侧滑甩尾甚至会发生调头而丧失操纵稳定性，因此后轮先抱死的情况十分严重，所以现在各类汽车 的0值都均有增大趋势。轿车0 车0 20 （ 故取0= 制动器最 大制动力矩 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 （ 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； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 q= )( 0 = ( =后轴= =10 轮的制动力矩为 2/ =10 轴= = 10 =10 轮的制动力矩为 10 /2=10 制动器因数 制动器因数定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即 式中：制动器的摩擦力矩； R 制动盘或制动鼓的作用半径； P 输入力，一般取加于两制动蹄的张开力的平均值输入力。 对于钳盘式制动器，设两侧制动块对制动盘的压紧力均为 P，即制动盘在其两侧的作用半径上所受的摩擦力为 2f P ,此 处 f 为盘与制动衬块饿摩擦系数，于钳盘式制动器的制动器因数为 2 （ f 取 对于鼓式制动器，当12P P P时，则有 12 B F B F如图 假设在张力 P 的作用下，制动蹄的摩擦衬片与鼓之间作用力的合力 点上。这一法向力引起作用于制动蹄衬片上的摩擦力为 f 为摩擦系数。a,b,c,h,为结构尺寸。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 图 力图 对领题绕支点 0P h N b （ 由上式得到领蹄的 制动蹄因数为 11TN f h （ 代入参数得：1制动鼓逆转时，上述制动蹄则又成为从蹄，这时摩擦力 方向相反，用上述分析方法，同样可得出从蹄绕支点 0P h N b （ 由上式得从蹄的制动蹄因数为 21TN f h （ 代入参数得：2章小结 本章先选定了要设计的制动系统的类型。然后确定了本设计的汽车的技术参数，通过这些参数，计算出了要设计的制动系统的制动力、制动力分配系数、同步附着系数、制动器最大制动力矩、制动器因数等重要参数。 这些参数是保证该制动系统正常工作的前提。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 第 3 章 制动驱动机构的设计 动驱动机构的结构型式选择 简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源而力的传递方式，又有机械式和液压式。我的驻车制动系统为机械式，行车制动系统为液压式。 驻车制动系统的机械式为杆系传力，其机构简单，造价低廉，而且性能稳定。由驾驶员拉动手柄，通过钢丝绳传递力到后驻车制动器，产生驻车效果。 行车制动系统为液压式，作用滞后时间 作压力 10作原理可用如图 3示的一种简单的液压制动系 统工作原理示意图来说明。一个以内圆柱面为工作表面的金属制动鼓 8 固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板11 上有两个支承销 12，支承着两个弧形制动蹄 10 的下端。制动蹄的外圆柱面上装有摩擦片 9。制动底板上还还装有液压制动轮缸 6，用油管 5与装在车驾上的液压制动主缸 4相连通。主缸活塞 3可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。 制动踏板；推杆；制动活塞； 制动主缸；油管； 制动轮缸；轮缸活塞；制动鼓；摩擦片；制动蹄； 制动底板；支承销；制动蹄回位弹簧 图 3制动装置原理图 工作原理为：驾驶员踩下踏板时，作用力由活塞推杆 2传给活塞 3，活塞就移动，克服主缸内部的作用力，油液由主缸流出经油管 5 到达制动器的轮缸，使制动轮缸活塞推动制动蹄产生制动。钳盘式制动器原理一样。 为防止空气进入制动系油液系统，当放松制动踏板时，制动系的油液系统应保持黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 一定的剩余压力（ 。 压制动驱动机构的设计计算 动轮缸直径与工作容积 前轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 2（ 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=812 p=10据轿车使用与维护手册得 P=19625N 6 2 520据 因此轮缸直径为 50 一个轮缸的工作容积 24 （ 式中： 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 （ 取 =2 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 112 3925全部轮缸的工作容积 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 （ 式中： m 轮缸的数目； V=2 2826+2 3925=13502动主缸直径与工作容积 制动主缸应有的工作容积 （ 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=13502车的制动主缸的工作容积可取为13502=14852.2 缸直径4（ 一般 )m= 4根据 准规定的尺寸中选取 ,因此主缸直径为 28 ms=8 制动踏板力与踏板的行程 制动踏板力 2 114d p i （ 式中：制动主缸活塞直径； p 制动管路的液压； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 制动踏板机构传动比，21r =4； 制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取 = 求得： 662 710N 500以需要加装真空助力器 。 p / （ 式中： I ：真空助力比，取 4。 /1710/4=500以符合要求 )( 21 （ 式中： 1m 主缸中 推杆与活塞的间隙，取 2 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的行程，取 2 求得： )2228(4 28150合设计要求。 章小结 这一章进行了液压驱动机构的设计，通过对不同的制动能源的利弊分析，选用了液压式作为这套制动系统的行车制动的能源，又选用了机械式作为驻车制动的能源。然后开始了对液压制动驱动结构的计算包括制动轮缸、制 动主缸、真空助力器、踏板的行程与制动踏板力、油管和油管接头等一些重要元件。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 第 4 章 制动器设计和计算 汽车制动器几乎均为机械摩擦式，通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力，以使汽车减速或停车。 汽车制动器按其在汽车上的位置分为车轮制动器和中央制动器。前者安装在车轮处，并用脚踩制动踏板进行操纵，故又称为脚制动；后者安装在传动系的某轴上，并用手拉操纵杆进行操纵，故又成为手制动。车轮制动器一般应用于行车制动，也有兼用第二制动和驻车制 动。中央制动器一般只用于驻车制动和缓速制动。 动器方案确定 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，它已经广泛用干各类汽车上。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型式。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路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，并利用制动鼓的外因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 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 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）双领蹄式制动器 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。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 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 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