【车辆工程类】盘式汽车制动器设计【8张CAD图纸】【优秀】【毕业论文说明书】
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【车辆工程类】盘式汽车制动器设计【8张CAD图纸】【优秀】【毕业论文说明书】,车辆,工程,汽车,制动器,设计,cad,图纸,优秀,优良,毕业论文,说明书,仿单
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河南理工大学万方科技学院 本科毕业设计（论文）中期检查表 指导教师： 李延锋 职称： 副教授 所在系部（单位）： 机械与动力工程系 教研室（研究室）： 机设教研室 题 目 盘式汽车制动器 学生姓名 丁新飞 专业班级 07 机设 1 班 学号 0720150053 一、选题质量 1）该选题是 盘式汽车制动器 设计 ，涉及了本科机械设计专业的很多相关内容。 2） 本设计不仅是对我大学期间所学知识的检验，也是对动手动脑能力的 锻炼。 3）题目的难易程度很适中，对我们既是一个挑战也是一个很好的锻炼提高过程。 4）题目的工作量：要求完成 3 张以上的 纸， 40 页说明书一份。 5）选题紧密结合生产和实践， 不仅是符合专业设计要求，也对我未来从事的汽车设计制造工作有很大帮助 。 二、开题报告完成情况 经过老师的指导，我从图书馆借阅了相关图书，还从网络下载了有关资料。从汽车基本 原理学起，再到汽车底盘，汽车制动系统，最后是盘式汽车制动系统的设计。我已经完成制 动盘的选型和计算、制动衬块的设计、制动器的安装。 三、阶段性成果 完成了起始的方案确定，设计步骤的详细划分，对整个设计做到心中有数。尤其制动驱动机构和安装固定的设计是整个设计的核心，花费了大量的时间，查阅了很多相关的书籍，最终确定了相关方案，是本次设计的一个重大收获。 四、存在主要问题 由于缺乏经验，总是不能查到足够的资料，常常不知如何继续进行下去。 由于设计汽车专业知识，在设计过程中，需要补充对汽车基础理论知识的学习，这占用 了一部分时间和精力。 由于盘式汽车制动器属于先进技术，相关资料不充分，很难查到相关标准，我需要根据 通用机械的相关标准进行变通 设计。 五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语 指导教师： （签名） 年 月 日 河南理工大学万方科技学院 本科 毕业设计（论文）开题报告 题目名称 盘式汽车制动器 学生姓名 丁新飞 专业班级 07 机设 1 班 学号 0720150053 一、选题的目的和意义 盘式汽车制动器是让行驶的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定。以及使已经停驶的汽车保持不动。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，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交 通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力。对汽车进行一定程度的强制制动。 二、国内外研究综述 在国外，经过几十年来的发展，生产气（液）压盘式制动器的技术目前已经比较成熟，形成了系列产品。例如：博世（ 司、 动器制造公司、阿文美驰公司等每年的产量都在 50 万台以上；在欧、美、日等发达国家，已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。我国在此项目上起步较晚，大部分是随着欧系、日系轿车的引进而上马的轿车、微型车用液压盘式制动器，各厂家产品单一，配套市场狭窄。气 压盘式制动器则大部分是在 1999 2002 年间汽车热中上马的生产厂家。目前国内已形成 4 个大型制动器生产基地，分别为辽宁省的营口、安徽省的芜湖和浙江温州的瑞安以及余姚三七市镇。真正形成规模化生产企业如武汉元丰、淅江万向、一汽四环等。随着制动器及 华量产体制的不断巩固，相关产品开始向海外出口，近年来出口量看好。 三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法： 所用技术：在这次设计中将采用机械图形设计软件 行绘图，并参考相关设计和专业书籍，进行设计。 方法：首先对产品进行总体设计，确定 系统的要求，选择工作原理；其次，计算和确定主要尺寸，绘制部件装配图和总图；最后，绘制全部零件工作图，编写说明书。如果 设计的过程中如果发现遗漏我还会及时补充上去。 四 、主要参考文献与资料获得情况 1. 主要参考文献如下 : 叉车构造、使用、维修一本通 江华 械工业出版社 汽车设计张洪欣 械工业出版社 汽车地盘董宝承 械工业出版社 汽车构造陈家瑞 械工业出版社 工程力学陈殿云、张淑芬、杨敏献 州大学出版社 工程制图侯守明 国电力出版社 简明材料力学刘鸿文 等教育出版社 理论力学哈尔滨工业大学理论力学教研室 机械设计西北工 业大学机械原理及机械零件教研室 机械设计学黄靖远、高志、陈祝林：机械工业出版社 2资料获取情况如下： 从学校图书馆借阅相关图书； 从网上搜索相关资料，例如在学校图书馆网页上下载相关文献 或 期刊； 在设计过程中遇到难题时向指导老师和专业 老师请教 ； 五、毕业设计（论文）进度安排： 1） 1 5 周：课程设计。 2） 6 8 周：生产实习、期间还收集部分资料。 3） 9 10 周：写开题报告，进行毕业设计的基本计算。 4） 11 13 周：排版整理毕业设计说明书和用 件进行绘图。 5） 14 15 周：对毕业设计进行修改、完善，准备答辩。 六 、指导教师审批意见 指导教师： （签名） 年 月 日 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 1 - 摘 要 制动器，是汽车上最重要的系统之一，也是汽车驾驶者最应重视的一个方面。汽车的制动可分为盘式制动和鼓式制动。本文通过对盘式制动器制动原理的分析，在原始资料的基础上，通过对制动器制动时的受力分析，确定了制动力矩、摩擦盘尺寸、踏板操纵力及踏板操纵行程等制动器基本参数；通过对制动器结构的分析，设计了摩擦盘的结构、压盘的结构、制动器弹簧的结构和操纵机构等；并根据要求设计制动器的渐开线花键，选取花键类型为矩形花键，并校核了花键的强度，结果为花键强度够用。本次设计的盘式制 动器符合制动器设计的理论要求，能保证汽车在行驶中的制动及紧急制动，并能保证在坡道上安全制动。因此，达到了制动器能保证驾驶员的行车安全的目的。 关键词 盘式制动器，操纵机构，汽车 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 2 - F is of in it be by be of on is to of of of of of of of is of in a in of s 南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 3 - 目录 前言 .一章 盘式制动器概述 . - 8 - 式制动器发展历史 . - 8 - . - 10 - 式制动器主要元件的 概述 . - 19 - 动盘 . - 19 动摩擦衬块 . - 21 - 式制动器操纵机构 . - 22 - 第二章 盘式 制动器设计 . - 24 - 动器设计中的分析 . - 24 - 动器的基本参数 . - 25 - 动力矩 的确 定 . 定摩擦盘尺寸 . - 27 - 动器的磨损验算 . - 29 - 板操纵力 . - 30 - 板操纵行程计算 . - 37 - 动器操纵机构设计 . - 38 - 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 4 - 第三章 盘式制动器摩擦盘的设计 . - 40 - 擦盘结构 . - 40 - 擦材料类型 . - 41 - 第四章 盘式制动器压盘的设计 . - 48 - 盘的结构 . - 48 - 盘的球槽 . - 49 - 第五章 盘式制动器弹簧 . - 52 - . - 52 - 柱螺旋弹簧的制造 . - 53 - 柱螺旋弹簧参数 . - 55 - 第六章 盘式制动器花键设计 . - 57 - 键的类型、特点和应用 . - 57 - 键参数的确定与强度校核 . - 58 - 总结 . - 62 - 参考文献 . - 62 - 致 谢 . - 65 - 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 5 - 前言 汽车上用以使外界 (主要是路面 )在汽车某些部分 (主要是车轮 )施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置统称为制动系统。其作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下 (包括在坡道上 )稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳 定。 随着科学技术的发展，汽车工业追求更高的标准来满足社会发展的需要，当今汽车发展的主题是：经济性、可靠性、安全性，并符合环保要求。速度与安全，是一对矛盾，要好好地解决这个问题，就要从多方面考虑，其中之一就是汽车必须具备性能良好的制动性能。 高速公路的发展，说明社会的经济在腾飞。可是高速行车和车流密度的加大，出现了频繁的交通事故，因此，保证行车安全已成为现今汽车设计中一项十分引人关注的问题。对汽车制动 系统 结构及制动性能的要求有逐步提高的趋势。当汽车转向经过不同路面或会车时，都必须使车速降低，特别是遇有障碍物 或行人，或其他车辆时，更需要在尽可能短的时间，短的距离内将车速降低，甚至为零。如果汽车不具备这一性能，高速行驶就不可能实现。汽车在下长坡时，由于重力的作用，有不河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 6 - 断加速到危险的程度的趋势，此时应将车速限制在一定的安全值以内，并且保持稳定。此外，对已停驶，特别是在坡道上停驻的汽车，应使之可靠地原地不动，当常用制动器发生故障时，通常用驻车制动装置作为第二制动系。 虽然每万车辆造成的死亡率呈下降趋势，但每 10 万人口死亡率却呈上升趋势。在这些交通事故中，由于制动系统故障造成的交通事故也时有发生。 2010 年由 于制动系统故障造成的交通事故及损失情况 ： 在 2010 年 11 月召开的全国公安交通管理工作会议透露的最新统计数字， 2010 年前 10 个月，全国 共发生交通 事故 379， 200 起，死亡2010 年由于制动系统故障造成的交通事故及损失情况 故障原因 事故次数（次） 死亡人数（人） 受伤人数（人） 直接经济 损失 （元） 制动失效 4， 663 1， 023 4， 256 38， 645， 167 制动不良 7， 633 2， 656 5， 447 39， 413， 006 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 7 - 80， 339 人。在货车发生的交通事故中，除去排在第一位的违章驾驶以外，最主要的原因就是车辆机械故障了，而在各种车辆机械故障中，制动失灵占有相当高的比例。 综上所述，制动 器 对汽车来说是至关重要的。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 8 - 第一章 盘式制动器概述 式制动器发展历史 现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，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，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机 械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重要。从而开始出现了真空助力装置。 1932 年生产重量为 286016 车四轮采用直径 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助力器的鼓式制动器。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。 率先使用了轿车液压制动器，克莱斯勒的四轮液压制动器于 1924 年问世， 美国通用汽车公司 和福特 汽车 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，液压助力制动器才成为现实。经过 80 多年的发展，液压制动技术是如今最成熟、河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 9 - 最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数乘用车上。 汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。凡利用固定元件与旋转元件 工作 表面的摩擦而产生制动力矩的制动器称为摩擦制动器。目前各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。 鼓式 制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；盘式制动器的旋转元件则为旋转的制动盘，以端面为工作表面。 鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器。其制动效能依次降低，最低是盘式制动器；但制动效能稳定性却是依次增高，盘式制动器最高。也正是因为这个原因，盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故低端车一般还是使用前 鼓式。 盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。其固定元 件则有多种结构型式，大体分两类。 一类 是 固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形。使用这种固定元件，因而其制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触的制动器称为全 盘 式制动器 ；另一类 是河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 10 - 工作面积不大的摩擦块与其金属背块组成的制动块，每个制动器有 2 这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称制动钳 ， 这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器 。前 者只有少数汽车用 （主要是重型汽车）；后 者越来越多被各级轿车和货车使用 。 式制动器原理及特点 图 1力式盘式制动器零件图 1、 2 压盘 3、 7 摩擦盘 4 半轴壳 5 半轴 6 回位弹簧 8 中间壳体 9 调整螺栓 10 斜拉杆 11 调节叉 12 拉杆 13 压盘凸肩 14 壳体肩台 上图是运输车辆增力式盘式制动器零件图。在差速器的每一侧半轴河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 11 - 上，用花键安装着两个粘有摩擦衬面的摩擦盘 3 和 7，它们能在花键轴上来回滑动，是制动器的旋转部分。在两摩擦盘之间有一对可锻铸铁的圆形压盘 1 和 2，它们的表面支承在半轴壳 4 的三个凸肩上，并能在较小的弧度内转动。两压盘内侧面的五个卵圆形凹坑中装有五个钢球，两压盘用三根弹簧 6 拉紧。在中间盖 8 和摩擦盘 4 上，与摩擦盘相 对着的表面经过加工。摩擦盘与压盘间，以及摩擦盘与半轴壳和中间盖间，在不制动时都有一定间隙。制动时，制动踏板通过斜拉杆使两压盘相对转动，此时凹坑中夹着的五个钢球就从坑底向坑边滚动，将两压盘挤开，两压盘就将旋转着的两个摩擦盘分别推向半轴壳和中间盖，使各相对摩擦表面间产生摩擦扭矩，最终将半轴制动。如果放松制动踏板，则弹簧6 又将两压盘拉紧复原，使钢球进入坑底，恢复了摩擦盘两侧的间隙。 盘式制动器在上述制动过程中有增力作用。当摩擦盘顺时针旋转时；作用在压盘上的摩擦扭矩将使它们跟随旋转，但当压盘 1 由于其凸起 13 受到半轴 壳上的凸肩 14 的限制而不能转动时，压盘 2 则在摩擦扭矩的作用下将相对于压盘 1 作顺时针转动，协助钢球继续将两压盘挤开，使操纵省力。当摩擦盘反时针旋转时，和上述过程相似地起增力作用。因此不管运输车辆前进还是倒退，制动时盘式制动器都有增力作用。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 12 - 盘式制动器 与传统的鼓式制动器的比较： 盘式制动器在液 （气）压的控制下制动力大且稳定，其制动效能远高于鼓式制动器。鼓式制动器，由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。盘 式制动盘直接裸露在空气中，散热性很好。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器。在轿车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。随着材料科学的发展及成本的降低，盘式制动器将逐步取代鼓式制动器。 在输出同样大小的制动力矩的条件下，盘式动器的质量和外形尺寸要比鼓式制动器的小。 盘式的摩擦块比鼓式的摩擦衬片在摩损后更易更换，结构简单，维修保养容易。 制动盘与摩擦块的间隙小（ 这就缩短了活塞的操作时间，并使制驱 动机构的力传动比有增大的可能。 制动盘的热膨胀不会像制动鼓膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也使间隙自动调整装置结构设计得于简化。同时在制动盘上铸有加强河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 13 - 筋，以提高制动盘的强度和铸造的工艺性能。另在制动盘上开了许多小孔，加速通风散热、提高制动效率。 易于构成多回路制动驱动系统，使系统有较好的可靠性和安全性。以保证汽车在任何车速下各车轮都不得能均匀一致地平稳制动。 能方便地实现制动器摩损报警，以便于工作及时更换摩擦片。 盘式制动器在汽车的应用上：一般是由于受车轮轮毂的外形尺寸限制，在小型车上大量 使用的是液压盘式制动器，以配合整车的液压制动回路的匹配；随着汽车工业技术的发展，特别是重型汽车轿车化的配置要求，重型车使用气压盘式制动器已经十分普遍，欧洲汽车公司制造的汽车上，均已开始大量使用气压盘式制动器总成。 国外盘式制动器研发情况介绍 6: 国外汽车研发机构经过多年的研究和试验，气压盘式制动器在所有的主要性能方面都优于传统的鼓式制动器，并将其广泛使用在新型的载重汽车上。现在一些欧洲汽车公司制造的汽车上，均已开始大量使用气压盘式制动器总成（这种气压盘式车轮制动器装配组装在汽车的前后车河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 14 - 桥总成上）。气 压盘式制动器与传统的鼓式制动器相比在制动性能等方面的有明显的优势，主要表现在以下几个方面。 1）制动力和安全性：在间断制动状态下，鼓式与盘式制动器的制动能力相差不大。但盘式制动器在制动响应和制动控制方面的表现更好一些。但在连续制动过程中，两种制动器的差别很大。在长距离的坡路上驶下（如下山），盘式制动器在固定的制动压力下，完全不失去初始性能，汽车能全程保持一定的速度行驶。相反，装有鼓式制动器的汽车，为保持速度，须逐渐增加制动压力。持续制动后，在同等制动压力下，盘式制动器产生的制动力只是略有下降，而鼓式制动 器的制动力下降非常大，这两种制性动器的安全因数有着很大的差别。 2）结构和成本：盘式制动器系统包括盘、衬垫、缸和卡钳，其零件数少于鼓式制动器系统，同类车型相比其总成的总质量比鼓式制动器低 18%。盘式制动器总成可以作为一个完整的部件送到车桥装配线，此部件即包括了盘式制动器的所有零件。这样就有一个特别的优越性，就是可以把所有机械功能预调好的、经过试验的装置提供给用户，因而产品的责任有了明确规定。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 15 - 3）维修保养：盘式制动器的整套操作机构密封在外壳中，经润滑以延长其寿命。所以盘式制动器几乎是无需维修的，维修 主要是更换磨损零件，即衬垫和盘。而且，更换衬垫所需的时间也比更换鼓式制动器材套所需的时间少 80%。这意味着不仅可以节省维修成本，还能大大缩短非运营时间。 4）电子制动控制系统（ 盘式制动器由于采用简单且相当成熟的操作机构，因而具有特别高的效率。其提供的制动灵敏性使 以缩短制动距离，提高车辆的稳定性和磨损率。盘式制动器在响应方面的特性，表现在每个车轮制动相差很小，每个车轴的左右车轮 国内汽车盘式制动器应用情况 : 随着我国汽车工业技术的发展，特别是轿 车工业的发展，合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采应用盘式制动器配置才逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 16 - 1）在轿车、微型车、轻卡、 皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70% 80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮 鼓式制动的混合匹配方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分轿车（中档类如夏利、吉利、神龙富康、上海华普、捷达）、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、 皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。 2004 年我国共 产此类车计 110万辆以上。但随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别上国家安全法规的强制实施，前后轮都用盘式制动器是趋势。 2）在大型客车方面：气压盘式制动器产品技术先进性明显，可靠性总体良好，具有创新性和技术标准的集成性。欧美国家自上世纪 90河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 17 - 年代初开始将盘式制动器用于大型公交车。至 2000 年，盘式制动器（前后制动均为盘式）已经成为欧美国家城市公交车的标准配置。我国从1997 年开始在大客车和载重车上推广盘式制动器及 抱死系统，因进口产品价格太高，主要用于高端产品。 2004 年 7 月 1 日交通部强制在 7高 型客车上 “必须 ”配备后，国产盘式制动器得以大行其道。北京公交电车公司、上海公交、武汉公交、长沙公交、深圳公交、广州公交等公司，都在使用为大客车匹配的气压盘式制动器。 生产厂家主要有：宇通公司 2004 年产 20000 多辆客车，其中使用盘式制动器的客车已占一半多；宇通公司自制底盘部份是由二汽在后桥基础升级更改的，每年有 10000 多套。二汽东风车桥用后桥改型匹配气压盘式制动器的前后桥总成约占 6000 套以上，是宇通公司最大的气压盘式制动器桥供应商。宇通公司每年需在一汽采客 车底盘 3000 多台，一汽客底 2004 年供了 2000 多台，其中带盘式制动器占一半以上。如一汽客底采用 4E 前转向系统配置气压盘式制动器前桥、 11 吨 420 后桥装在 6100 豪华客车上； 7 吨盘式前桥与 13 吨435 后桥配装在 6120 豪华客车上等，都是宇通公司市场前景较好，利润附加值很高的车型。江苏金龙客车的 7高 型客车客车采用湖桥河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 18 - 供带盘式制动器的车桥 2004 年在 5500 台左右。厦门金龙客车 10高 型客车以上客车、丹东黄海客车 10高 型客车、安徽凯斯鲍尔等等国内知名的大型厂家均已在批量生产带盘式制动 器的高档客车。 3）重型汽车方面：作为重型汽车行业应用型新技术，气压盘式制动器的已经属成熟产品，目前具有广泛应用的前景。 2004 年 3 月红岩公司率先在国内重卡行业中完成了对气压盘式制动器总成的开发。2005 年元月份中国重汽卡车事业部在提升和改进卡车底盘的过程中，在桥箱事业部配合下，将 寸气压盘式制动器成功 “嫁接 ”到了重汽斯太尔重卡车前桥上。气压盘式制动器在重汽斯太尔卡车前桥上的成功 “嫁接 ”，解决了令整车厂及用户困扰已久的传统鼓式制动器制动啸叫、频繁制动时制动蹄片易磨损、雨天制动效能降低等一系列问题 。气压盘式制动器首次在斯太尔卡车前桥上的应用，也为今后开发重汽高速卡车提供了经验和技术储备。与此同时陕西重汽、北汽福田、一汽解放、东风公司、江淮汽车等国内大型汽车厂均完成了盘式制动器在重型汽车方面的前期型试试验及技术贮备工作，盘式制动器在某些方面可以说成为未来重卡制动系统匹配发展的新趋势。之间的磨损分配均匀。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 19 - 在国外，经过几十年来的发展，生产气（液）压盘式制动器的技术目前 已 经比较成熟，形成了系列产品。例如：博世（ 司、动器制造公司、阿文美驰公司等每年的产量都在 50 万台以上；在欧、美 、日等发达国家，已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。我国在此项目上起步较晚，大部分是随着欧系、日系轿车的引进而上马的轿车、微型车用液压盘式制动器，各厂家产品单一，配套市场狭窄。气压盘式制动器则大部分是在19992002 年间汽车热中上马的生产厂家。目前国内已形成 4 个大型制动器生产基地，分别为辽宁省的营口、安徽省的芜湖和浙江温州的瑞安以及余姚三七市镇。真正形成规模化生产企业如武汉元丰、淅江万向、一汽四环等。随着制动器及 华量产体制的不断巩固，相关产品开始向海外出口，近年来 出口量看好。 式制动器主要元件的 概述 动盘 1、制动盘直径 D 制动盘直径 D 应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 20 - 可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的 70一 79。总质量大于 21 。 2、制动盘厚度 h 制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成 实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为 10 20通风式制动盘厚度取为 20 50采用较多的是 20 30在高速运动下紧急制动 , 制动盘会形成热变形 , 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热性能 , 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘 , 这样可使制动盘温度降低20 % 30 %2 。 3、制动盘的安装 制动盘安装在轮毂上 , 与车轮形成整体旋转。制动盘是旋转部件 , 与摩擦衬块之间只有微小的间隙。从制动盘中心到摩擦衬块磨合中心称为制动盘有效半径。根据杠杆原理 ,如摩擦力相同 ,则制动盘的有效半径越大 , 制动力就越大。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 21 - 4、制动盘的维修 制动盘都是标准设计，以使在制动盘使用期限内保持制动表面各项指标的允差，这些指标是平行度、平面度以及横向摆差。保持关于制动表面形状的精度的允差，有助于尽量减少制动粗暴及踏板脉动。 制动盘表面粗糙度必须保持在 60 m 特定范围内，或者更 小些。需要控制制动表面粗糙度，尽量减少踏板费力、过大的制动衰退、反常性能的问题。控制表面粗糙度同样能提高摩擦衬片的寿命。 每当维修制动摩擦块或卡钳、或者换位车轮或为了其他类型工作而拆卸车轮，总要检查盘式制动器制动盘。不要忘记，伴随盘式制动器制动盘而发生的许多问题，一般用肉眼检查一下，可能不是很明显的。制动盘厚度、平行度、摆差、平面度。以及刮痕深度等，只能用准确的测量仪和千分尺进行测量。精密的测量工具及现代的精加工设备，对维修好制动盘来说，是至关重要的。 动摩擦衬块 摩擦衬块是指钳夹活塞 推动挤压在制动盘上的摩擦材料。摩擦衬块分为摩擦材料和底板 ,两者直接压嵌在一起。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 22 - 摩擦衬块外半径只与内半径及推荐摩擦衬块外半径2此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。 对于盘式制动器衬块工作面积 A，推荐根据制动衬块单位面积占有的汽车质量在 。 由于摩擦 ,摩擦衬块会产生磨损。摩擦材料使用完后 , 底板和制动盘直接接触会丧失制动效果 , 损坏制动盘。制动盘损坏后 ,修理费用十分昂贵。 为避免损坏制动盘 ,过去 ,用户靠定期车检来确定摩擦衬块的剩余量 ; 后来 , 在底板上安装摩擦衬块磨损指示器 , 当摩擦衬块已磨损到剩余量很少时 , 指示器与制动盘接触 , 当司机踏制动踏板时 , 就发出异常的声响 ; 现在有一种更加准确提醒摩擦衬块磨损的方法 , 即安装电子式磨损指示器 , 当摩擦衬块磨损后 , 磨损指示器中的线路断掉 ,警示灯亮 3 。 式制动器操纵机构 制动踏板通过一些杆件与制动元件相连。当摩擦衬面磨损后，为了河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 23 - 调整踏板的自由行程，有一些杆件的长度是可调的，如利用调节叉来调节长度。左右制动器的踏板可用连接板连接，以便同时制动两驱动轮。当松开制动时，制动踏板都应该有回位弹簧使其自动回位。为使运输车辆能在斜坡上停车或在作固定作业时不让其随意移动位置，在操纵机构中都有停车锁定装置，它能卡住已踏下的制动踏板，使其不能回位，以使制动器能在没有驾驶员操纵的情况下长时间地处于制动状态 9。 带式和蹄式制动器踏板的自由行 程一般为 40 80盘式制动器踏板的自由行程稍大些，这是因为盘式制动器的旋转元件和制动元件间的总间隙较小，如果自由行程过小，驾驶员一踏下踏板就已开始了制动，这样易使摩擦衬面加速磨损。如果用作直线行驶中降速或停车，则必须先分离主离合器然后再制动。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 24 - 第二章 盘式 制动器 的 设计 动器设计中的分析 在制动器的设计中，许的表面单位压力和制动器结构的合理布置等决定的，一般不考虑对加力效果的影响，当摩擦材料选定后，系数也是一个既定的数值。因此要使制动器满足一定的加力效果，关键在于合理的确定球槽斜角。 可以看出，当球槽斜角减少时，加力系数变大，操纵省力。但是，的减少受到自刹的限制。如果较小，则只要压盘与摩擦片开始接触后，不需要驾驶员的操纵力，制动器就会自行制动，这是我们不希望的。因此，不自刹的条件为 2： ( (2式中 的距离。 加力系数愈大，表示操纵力减少愈多。但必须指出，加力系数并不河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 25 - 代表操纵力实际减少的比例。因为实际操纵力取决于主拉杆的拉力 p ，即1不是1中1的拉力；2 的拉力。 从以上分析看出，盘式制动器之所以结构紧凑，在于它在同样体积下 可获得较多的摩擦面积。它的加力效果显著，使操纵力很小。并与被制动轴的转动方向无关。由于摩擦面上的压力分布比较均匀，因此磨损均匀，延长了摩擦片的寿命，减少了调整次数。压力分布均匀对于减少结构尺寸也很有利（因为摩擦片的磨损取决于最大的单位压力及单位摩滑功）。此外，在盘式制动器中各径向力相互平衡，减少了轴和轴承上的载荷。 动器的基本参数 动力矩 的确定 1、 车辆在行驶中制动 所选车型为长城皮卡（小型货车），汽车主要参数： 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 26 - 汽车总重（满载）： 2100 距： 1950 心高度（满载）： 700 心位置（质心距驱动轴水平距离）： 780 步附着系数： 动器与制动轮的传动比： 动轮轮胎动力半径： m 1()2 ( )s h 0 . 7 2 1 0 0 1 0 0 . 6 2 5 (1 . 9 5 0 . 7 8 )2 4 . 8 4 6 (1 . 9 5 0 . 7 0 . 7 ) =m (2 式中 车辆整机使用质量 ,100 车辆驱动附着系数 , = 车辆驱动轮胎动力半径 , 车辆轴距 ,L=1950 a 车辆质心纵坐标 , a=780 h 车辆质心高度坐标 ,h=700 制动器至驱动轮的传动比 , 2、 车辆在坡道上停车 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 27 - 汽车上坡停驻时，后桥附着力为： =ma*g* *（ *+*） 汽车在下坡停驻时，后桥附着力为： =ma*g* *（ *） 汽车在上坡路上停驻时的受力简图 3： 2( s i n c o s )2s a g f 2 1 0 0 1 0 ( s i n 2 0 0 . 0 2 c o s 2 0 ) 0 . 6 2 52 4 . 8 4 6 =438 (2式中 a 坡道停车时坡度角 ,a =20c ； f 车辆滚动阻力系数 ,f = 取大值m 作为制动器计算力矩。 定摩擦盘尺寸 摩擦盘的外径2算时假设单位压力 q 是均匀的，摩擦面上的单位压力可用下式计算 4： 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 28 - q =2221()i R R = q = (2在实际设计中，摩擦力的合力半径似地可以按内外径的平均值进行计算，即 21 ()2 2若令 c =12R 入式（ 2，可得： q =3222(1 ) (1 )c c (2根据上述关系，便可按下式求得： 32 22( 1 ) ( 1 )i c c q (2国 内 的 一 般 运 输 车 辆 q 7 时，每端的死圈约为 1 。弹簧丝的直径 d 簧的两支承端面可不必磨平。 d弹簧两支承端面则需磨平。磨平部分应不少于元周长的 34，端头厚度一 般不小于8d，端面粗糙度应低于 。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 53 - 圆柱螺旋拉伸弹簧空载时，各圈应相互并拢。另外，为了节省轴向工作空间，并保证弹簧在空载时各圈相互压紧，常在卷绕的过程中，同时使弹簧丝绕其本身的轴线产生扭转。这样制成的弹簧，各圈相互间即具有一定的压紧力，弹簧丝中也产生了一定的预应力，故称为有预应力的拉伸弹簧。这种弹簧一定要在外加的拉力大于初拉力 F 后，各圈才开始分离，故可较无预应力的拉伸弹簧节省轴向的工作空间。拉伸弹簧的端部制 有挂钩，以便安装和加载。但因在挂钩过渡处产生很大的弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径 d 10弹簧中 13。 柱螺旋弹簧的制造 螺旋弹簧的制造工艺包括：卷制、挂钩的制作或端面圈的精加工、热处理、工艺性试验和强压处理等。 卷制分冷卷及热卷两种。冷卷用于经预先热处理后拉成的直径d(8 10)弹簧丝；直径较大的弹簧丝制作的强力弹簧则用热卷 。热卷时的温度随弹簧丝的粗细在 800 1000C 的范围内选择 23。 对于重要的压缩弹簧，为了保证两端的承压面与其轴线垂直，应将端面圈在专用的磨床上磨平。对于拉伸弹簧和扭转弹簧，为了便于联接河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 54 - 和加载，两端应制有挂钩或杆臂。弹簧制成后，如再进行一次强压处理，一般可提高其承载能力的 25%。 弹簧在完成上述工序后，均应进行热处理。冷卷后的弹簧只做回火处理，以消除卷制时产生的内应力。热卷是需经淬火及中温回火处理 。热处理后的弹簧，表面不应出现显著的脱碳层。 此外，弹簧还需要进行工艺实验和根据弹簧的技术条件的规定进行精度、冲击、疲劳等试验，以检验弹簧是否符合技术要求。特别指出的是，弹簧的持久强度和抗冲击强度，在很大程度上取决于弹簧丝的表面状况，所以弹簧丝表面必须光洁，无裂纹和伤痕等缺陷。表面脱碳会严重影响材料的疲劳强度和抗冲击性能。 为了提高承载能力，还可在弹簧制成后进行强压处理或喷丸处理。强压处理是使弹簧在超过极限载荷作用下持续 6 48h，以便在弹簧丝截面的表层高 应力区产生塑形变形和有益的与工作应力反向的残余应力，使弹簧在工作时的最大应力下降，从而提高弹簧的承载能力。但用于长期振动、高温或腐蚀性介质中的弹簧，不宜进行强压处理 18。 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 55 - 柱螺旋弹簧参数 为了使弹簧能够正常可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。 在本次的运输车辆制动器设计中用到了五种圆柱螺旋弹簧，分别为压盘回位弹簧、踏板回位弹簧等，现将这五种弹簧的各种参数列为表5示： 表 5簧参数 名称 参数 压盘回 位弹簧 锁 定 爪扭簧 踏板回 位弹簧 差速锁 摇臂扭簧 差速锁拔叉回位弹簧 材 料 弹簧钢 丝 弹簧钢 丝 弹簧钢 丝 弹簧钢 丝 弹簧钢 丝 弹簧丝直径 4 弹簧外径 21 4 簧内径 5 3 0 由长度 7 130 7 55 向 任意 左 任意 右 任意 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 56 - 工作圈数 3 1 12 2512 3 7 总圈数 验高度 192 32 实验载荷 （公斤） 南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 57 - 第六章 盘式制动器花键设计 键的类型、特点和应用 花键连接可用于静连接或动连接。按其齿形的不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，均已标准化。 花键连接是由外花键和内花键组成，工作时依靠键齿的侧面来传递转矩。由于它是多齿传递载荷，所以花键连接的承受能力高，同时齿槽较浅，故对轴的削弱较小，且定心与导向性良好，但其加工复杂，需要专用设备。花键联接适用于定心精度要求高，载荷大或轮毂经常作轴向滑移的联接。 渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角有 30 和 45 两种，齿顶高分别为 处 m 为模数。压力角为 45 的渐开线花键，由于齿形钝而短，与压力角为 30 的渐开线花键相比，对连接件的削弱较少，但齿的工作面高度较小，故承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接 13 。 在本设计中摩擦盘的轮毂就采用了分度圆压力角有 30 的渐开线花河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 58 - 键联接形式。 键参数的确定与强度校核 （ 1）结合考虑现有刀具，这里初步定为齿数4 8 （ 2） 查阅简明机械零件设计手册 ,表 82 渐开线花键的尺寸系列，依据直径5 5 和齿数4 8 可以确定模数m= 3） 查阅简明机械零件设计手册 ,表 82 渐开线花键联接的要素、代号及公式，可知：分度圆压力角 =30；理论工作齿高h=m；分度圆直径55分度圆弧齿厚as= （ 4） 定心方式：一般情况下，推荐优先采用齿形定中心，因为这种定心方式对中性好，能获得多数齿同时接触。按外径定中心，（如径向负荷较大，齿形配合又需选用动配合的传动机构）。这种定心方式：d=m(z+外花键齿顶倒角深度 f=获得较大定位面积，推荐模数 m 不小于 开线花键参数如表 6示： 表 6开线花键参数 河南理工 大学万方科技学院本科毕业论文 - 59 - 标号 参数 a b 孔 轴 孔 轴 齿数
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