0285-轻型汽车底盘鼓式液压制动器设计【全套5张CAD图+说明书】
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轻型汽车底盘鼓式制动器设计
摘要：汽车作为陆地上的现代重要交通工具，由许多保证其性能的大部件，即所谓“总成”组成，制动系就是其中一个重要的总成，它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的快速发展和车流密度的日益增大，交通事故也不断增加。据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。制动系既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。由此可见，汽车制动系对于汽车行驶的安全性，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。
当今，随着高速公路网的不断扩展、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。只有制动性能良好和制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。由此可见，制动系是汽车非常重要的组成部分，从而对汽车制动系的机构分析与设计计算也就显得非常重要了。
论文中采用的是前鼓后鼓的制动系方案并且前轮采用双领蹄式制动器，后轮采用领从蹄式制动器，兼顾了制动器效能因数和制动器效能的稳定性。它的工作原理是利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势，亦即由制动踏板的踏板力通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩，从而产生制动力，使车轮减速直至停车。
论文第一章介绍了汽车制动系发展情况和制动系统的组成。第二章主要讲述了汽车的总体设计。第三章讲述了鼓式制动系的主要形式及其方案的选取。第四章分析计算了制动器制动过程中动力学参数的计算。第五章讲述了鼓式制动器的结构参数和主要零部件的设计。第六章是关于鼓式制动器的设计计算。第七章是制动器驱动机构的设计与计算。第八章是鼓式制动器主要零部件的强度分析。
关键词：鼓式制动器 ； 驱动机构 ； 制动参数
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南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 轻型汽车底盘鼓式制动器设计 设计（论文）题目来源 自选课题 设计（论文）题目类型 工程设计类 起止时间 2010 2011、设计（论文）依据及研究意义： 进入 21 世纪以后，随着经济建设的迅速发展和交通的不断便利 ， 汽车 的应用越来越广泛。 制动系统是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车的安全性。由于汽车本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，汽车行驶的安全性，很大程度上取决于汽车制动装 置工作的可靠性。所以研究设计制动器是非常有必要的，意义是重大的。 本设计题目来源于实际生产，是用于 各种类型的汽车制动器的 设计。 在充分理解制动器的组成 供能装置 控制装置 传动装置 制动器 这四个部分组成 ,从而设计出结构更合理 ,成本更低廉的制动器。 二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线） (1) 微型汽车鼓式制动器的选型及方 案论证 查阅文献，了解各种鼓式制动器的分类相关技术参数和运行所需的条件，比较其优缺点，结合实际，完成鼓式制动器的选型和方案论证 鼓式制动器的制动效能和散热性 比盘式制动器 都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块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。另外，鼓式制动器在使用一段时间后，要定期调校刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然，鼓式制动器也并 非一无是处，它造价便宜，而且符合传统设计。 四轮 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%前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。 由此可知，微型汽车鼓式制动器一般用于后轮，它可以与驻车制动组合在一起，便于设计和生产。 （ 2）鼓式制动器 的 方案论证 （ 3）汽车总体参数的选择及计算 包括总体设计应满足的基本要求，汽车形式的确定，汽车质量参数的确定，汽车主要尺寸的确定，汽车性能参数的确定， 发动机的选择和轮胎的选择 （ 4）制动过程的动力学参数的计算 制动过程车轮所受的制动力，制动距离与制动减速度，同步附着系数与附着系数利用率的计算。 制动器的最大制动力矩，制动器和制动蹄因素 （ 5） 完成鼓式制动器的结构及主要零部件设计 鼓式制动器的结构参数，主要零部件的设计（制动蹄，制动鼓，摩擦衬片，摩擦材料，蹄与鼓之间的间隙自动调整装置，制动支承装置，制动轮缸，张开机构） （ 6）鼓式制动器的设计计算 驻车制动能力，中央制动器，压力沿衬片长度方向的分布规律，制动蹄片上的制动力矩，摩擦衬片磨损特性以及制动因素的 计算 （ 7）鼓式制动器驱动机构分析与计算 驱动机构的方案选择，制动管路的选择，液压驱动机构的设计计算 （ 8）鼓式制动器主要零部件强度分析 制动蹄支承销剪切应力计算，紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算 根据设计手册及相关资料完成相关的计算并 撰写详细的设计说明书。 三、设计（论文）的研究重点及难点： 重点： （ 1） 鼓式制动器的方案设计 鼓式制动器的结构形式有领从蹄式制动器，单向领从蹄式制动器，双向领从蹄式制动器，双从蹄式制动器，单向增力式制动器，双向增力式制动器。 考虑到制动器的效能因素和制动器的效能的稳定性，且 领从蹄式制动器的蹄片与制动鼓之间的间隙易于调整，便于附装驻车制动装置，所以本设计微型汽车的后轮采用制动轮缸具有两个等直径活塞的领从蹄式车轮制动器，前轮采用单向领从蹄式制动器 （ 2）制动器的主要零部件和制动器的设计以及它们的强度考虑 （ 3）制动器的驱动机构的设计 难点 （ 1） 制动过程中的动力学参数计算，制动器零部件的强度计算， （ 2）制动中，液压驱动机构的设计计算 制动管路的选择，制动轮缸直径的确定，制动主缸直径 D 的确定，制动踏板力 F,制动踏板工作行程 S 和真空助力器的设计计算 四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 本项目利用学过的专业知识和图书馆的资料以及网络的资料对 鼓式制动器有个完整的了解，熟悉 鼓式制动器及驱动 机构的工作原理以及结构参数，对 鼓式制动器的 设计有个初步的了解。 安排计划如下： 1. 下达毕业设计（论文）任务。 2. 编写南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告，搜集资料（书籍和案例）、阅读资料、外文翻译。 3. 完成微 型汽车鼓式制动器方案论证及设计。 4 完成微型汽车鼓式制动器结构形式的选择。 5 完成制动器制动过程的动力学参数计算。 6. 完成制动器的机构和主要零部件的设计。 7. 完成鼓式制动器的设计及计算。 8. 完成零部件强度的相关的计算分析，撰写详细的设计说明书。 9. 整理毕业论文及图纸，准备答辩。 五、进行设计（论文）所需条件： 1 足的学习设计时间，对微型汽车鼓式制动器有大体的认识和了解。 2 。 3 车构造与原理、汽车鼓式制动器、汽车设计材料力学、机械原理、机械设计、互换性与技术测量、机械制图等。 六、主要参考文献 1 刘惟信编著 北京 :清华大学出版社 ,2004 2 张洪欣主编 北京：机械工业出版社 ,1998 3 迪特马尔 鲍曼 ； 汉尼尔 施密特 ； 赫伯特 福勒特 ； 弗里德尔 凯勒 中国专利 :20024 行业标准 北京：机械工业出版社 ,20075 张平 . 汽车鼓式制动器 P. 中国专利 :0076 王宣锋 硕士学位论文 哈尔滨工业大学 ,2006 7 梁萍主编 成都：西南交通大学出版社 8 汽车工程手册编辑委员会 北京：人民交通出版社， 2002 9 谢进，万朝燕，杜力杰主编 北京：高等教育出版社 ,2004 10 机械工程材料，于永泗，齐民编，大连理工大学出版社， 2007。 11 濮良贵、纪名刚 主编 . 机械 设计（第 8 版） . 北京：高等教育出版社，2006 12 孙恒、陈作模、葛文杰 主编 . 机械原理（第 7 版） . 北京：高等教育出版社， 2001 13 成大先主编 行本） 学工业出版社， 14 液压与气压传动（第二版） 高等教育出版社 15 互换性与技术测量 华中科技大学出版社 16 汽车构造与原理 （下册 底盘 车身 ） 第 2 版 机械工业出版社 17 ,2008. 18 of ,2007. 19 ,2006. 七、指导教师意见 签名： 年 月 日 南华大学船山学院毕业设计（论文） 南 华 大 学 毕业设计 (论文 )综述 报 告 题 目 轻型汽车底盘鼓式制动器设计 学院名称 南华大学船山学院 指导教师 罗 金 良 职 称 副 教 授 班 级 机械 072 班 学 号 20079410211 学生姓名 李 确 2011 年 5 月 29 日 南华大学船山学院毕业设计（论文） 1. 本设计（ 课题 ） 研究的 目的和 意义 汽车的“行驶”、“转弯”、“停车” 3 个最基本的机能之一的停车机能，是由制动装置来完成的。我们希望轻轻的踩下制动踏板时，汽车就能很平稳的停在所需要停车的地方。为了达到这一目的，必须充分考虑制动系统的控制机构和制动执行机构的各种性能。 制动系统是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的快速发展和车流密度的日益增大，交通事故也不断增加。据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的 45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。 虽然近几年从德国大众、法国雷诺、美国通用等国外汽车公司引进了轿车，不少零配件的国产率也比较高，但引进的主要是总成和零配件，没有引进开发技术，至于轻型货车的开发技术引进就更少了，所以我国自行开发轻型货车及其轿车的能力，跟汽车发达国家相比差距还很大。 近年来，我国出版过一些汽车制动方面的专著，但从数量上和深度上都远远不能满足汽车工业运输业发展的要求。特别是在 汽车制动系统的开发设计方面与汽车发达国家相比水平差距甚远，许多尖端技术问题对我们来说迄今还不太了解。所以对于研究设计制动器来说，在我国有着非常重要的影响。 2. 本设计（ 课题 ）国内外研究历史与现状 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。 在第一方面， 能的扩充除 ，同时把悬架和转向控制扩展进来，使 仅仅是防抱死系统，而成为更综合的 车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将 着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展，将产生电子控制系统之间的联系网络，从而产生一些新的功能，如：采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率；在制动过程中，通过输入一个驱动命令给电子悬架系统，能防止车辆的俯仰。 在第二个方面，一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术，已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。 不能解决汽车制动中的所有问题。因此由一步发展演 变成电子控制制动系统 (这将是控制系统发展的一个重要的方向。 南华大学船山学院毕业设计（论文） 但是 想在实际中应用开来，并不是一个简单的问题。除技术外，系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。 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 液 (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。 3. 目前存在的主要问题 电子制动首先应用到飞机上，目前处于向汽车领域应用的研究和改进阶段，随着技术进步，各种问题会逐步得到解决，电制动系统最终会取代传统的以液压为主的制动控制系统以及电液复合制动系统。电制动或者线控制动 (未来制动系统发展的方向。电 制动器和电制动控制单元、制动力模拟器是其重要组成部分，反馈制动力给制动踏板产生制动感觉。从结构上，电制动具有其它传统制动无法比拟的优点： (1)结构简单，系统质量较传统制动系统降低很多，从而减少了整车质量； (2)制动响应时间短，提高制动性能，缩短制动距离； (3)系统中不存在制动液，维护容易、简单，采用电线连接，系统的耐久性能良好； (4)系统总成的制造、装配、调试、标定更快，易于采用模块化结构； (5)已经开发出具有容错功能的适用于汽车的网络通讯协议如 ， 通讯协议可以应用到电制 动系统中。 (6)易于进行改进和功能的增加，可以并入汽车 讯网络进行集中管理和共享信息。 对于大部分人来说，电制动系统是全新的制动系统，它为将来的智能化车辆提供了条件。基于现在的技术条件，要全面应用电制动，还有很多问题需要面对： (1)驱动能源问题，采用电子制动需要较多的电能，一个盘式制动器峰值需要 驱动能量，目前 12V 的车辆电力系统无法提供这么大的能量，未来的车辆动力系统需要采用高压电，加大能源供应，以满足各系统能量的需求，同时解决好高压电的安全问题； (2)没计制动系统时必须要考虑的是制动系 统的失效问题，电制动不存在主动的备用制动系统，不论是 感器、还是制动器本身、线束失效，都能使制动系统保证制动的基本性能，除了 以采用冗余设计外，实现电制动的一个关键技术是相同失效时的信息交流协议如 等的研究应用； (3)实现和汽车底盘其他控制系统的集成，仍有待研究； (4)采用电制动后整车质量有所减少，但是非簧载质量可能会有所增加，这是要注意的； 南华大学船山学院毕业设计（论文） (5)制动器在持续制动或高强度制动过程会产生高温，这对电机和传动装置的性能和散热提出了高的要求。 (6)成本比原有液压制动系统高，提高电制动系统的性价比是需要解决的问题。 随着技术的进步，上述的各种问题会逐步得到解决。戴姆勒 测控一体化制动系统 安装在奔驰乘用车上，它是一种功能强大的机电一体化的系统，在汽车运行中，系统感知制动踏板的动作，并把相关信息传递给控制单元，控制单元发出指令给执行器进行各车轮的制动，它可以根据制动踏板的加速度来识别驾驶员是否正在进行紧急制动并做出迅速反应，缩短制动距离，这种系统会增加驾驶者的安全感和舒适感，使停车过程平顺。可以预见不久的将来 会有更多的电制动系统得到装车应用。 4. 本设计（ 课题 ）拟解决的关键问题和研究方法 根据设计要求，本设计中采用了前轮采用双领蹄式制动器，后轮采用领从蹄式制动器，驻车制动采用中央带式制动器，紧急制动是驻车制动和行车制动相结合的制动方式。驱动形式采用加真空助力器的液压驱动。 设计中制动系的每一部分的的设计均按照相关要求进行，并且进行了验证和校核，在制动距离，制动减速度，制动器主要零部件的选取等等方面均满足要求，达到了设计的预期要求。虽然本设计中在每一个单独的设计部分满足要求，但是汽车是一个相当复杂的整体，在设 计过程中对于汽车整个制动性能部分和其它部件的匹配或者影响考虑的不够，所以难免对于汽车的制动性能这一块有一定影响 本设计对制动器进行了优选，使它更适用。 5. 参考文献 1. 迪特马尔 鲍曼 ； 汉尼尔 施密特 ； 赫伯特 福勒特 ； 弗里德尔 凯勒 中国专利 :. 行业标准 北京：机械工业出版社 ,. 张平 . 汽车鼓式制动器 P. 中国专利 :4. 王宣锋 硕士学位论文 哈尔滨工业大学 ,2006 5. 徐永康 汽车实用技术， 2004， 01： 4750 6. 王望予主编 北京：机械工业出版社 . 余志生主编 2 版） 械工业版社 . 陈家瑞主编 4 版） 民交通出版社 ,2002 9. 制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列 309 1999 南华大学船山学院毕业设计（论文） 10. 梁萍主编 成都：西南交通大学出版社 1. 汽车工程手册编辑委员会 北京：人民交通出版社， 2002 12. 谢进，万朝燕，杜力杰主编 北京：高等教育出版社 ,2004 13. 机械工程材料，于永泗，齐民编，大连理工大学出版社， 2007。 14. 濮良贵、纪名刚 主编 . 机械设计（第 8 版） . 北京：高等教育出版社， 2006 15. 孙恒、陈作模、葛文杰 主编 . 机械原理（第 7 版） . 北京：高等教育出版社， 2001 16. 成大先主编 行本） 学工业出版社， 17. 液压与气压传动（第二版） 高等教育出版社 18. 互换性与技术测量 华中科技大学出版社 19. 汽车构造与原理 （下册 底盘 车身 ） 第 2 版 机械工业出版社 20. 刘惟信编著 设计计算 清华大学出版社 ,2004 21. 张洪欣主编 北京：机械工业出版社 ,1998 22. ,2008. 23. of ,2007. 24. ,2006. 签名： 年 月 日 附 录 1 英文原文 AD to in of to to AD it 0, he AD is an is in 5 AD AD is to to AD of t in AD 1, AD he of of of to I I , , go to a of to AD Is to a to of to 2, AD of of he is of U a is a to of is to to on of to a of a ts to is a on of , to to to to of to a as to of U a of AD of in to up of of at of of to of of AD is of is of i of is i in of of to of is of is E, in of is is to of AD is is a it be to of of in is of to is a It is of of of of is a to of of to up is a of a, It is an go a of is to or to to to of to AD or a to a It is to is of or U a to up of of AD to up of in AD of to AD AD is as to to or of 3, AD of AD of to to of , a a of E, , a a of of as to it of of to in U a to , to U a D to to of of to to a t ; to or or is to or U I of AD at to At to if is in as a on or a a, to at of of of a is a of to of is an of in in in 4, AM of to to to AM in , of I of (1) , to C 2) to (3) to 4) to 5) 6) of ,(7) NC of AD in AM of to of of to as , V of in In AM E) of of to of to is by is on of at is to of E it at of to of 5, AD is of a of It is up a of a of of or up to by in to t is a to to in a 987, of is to to do of of be to of up is a to to to to of LA is at of is of is by DM of is in of is of OM of or is is as a is LS to if is in to to in on to to in of in of of in is at to of Is a to , U to in or s in or to or in or in to to of to to of U to or is to on a or If ND to TL to AD LI to of AD to of to 6, AD AD is in on U gat 毕业设计 ( 论文 ) 任务 书 题 目： 轻型汽车底盘鼓式制动器设计 设计（论文）内容及要求： 一、 设计（论文）内容 1、分析汽车的运行状况，制定确定制动器的设计方案； 2、完成鼓式制动器的总图设计； 3、完成制动主油缸总图的设计及计算； 4、绘制主管路系统图； 5、完成相关的强度校核及计算，撰写详细的设计说明书； 主要技术要 求： 整车质量：空载： 1550载： 2000心位置： a=b= 质心高度：空载： 满载： 距： L= 轮距 : 最高车速： 115km/h； 车轮工作半径： 370 轮胎： 同步附着系数： 0=、 要求： 1、设计说明书书写格式要求：须打印，并符合下列装订顺序： (1) 毕业设计任务书； (2) 开题报告： (3) 中文摘要； (4) 英文摘要； (5) 目录； (6)绪论：(7)正文； (8) 结论； (9)参考文献 (或资料 )； (10) 谢辞； (11)附录。 2、文字要求：文字要通顺，语言流畅，书写工整，无错别字。 3、图纸要求：图面整洁，布局合理。线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字与注释必须使用工程字书写，必须采用最新的国家标准。 4、工艺规程必须正确，符合工程实际要求。 5、工作量要求：毕业设计说明书不少于 字， 6000 字的文献综述，毕业设计图纸工作量应该在 3 张零号图以上，其中手工绘图一张 1 号图以上。 6、翻译科技外文资料一篇 (汉字 3000 字以 上 )。 7、参考文献：应查阅文献 15 篇以上，其中有 5 种以上期刊，外文资料 2 篇以上。 三、 进度安排 20101229 20110116 收集相关参考资料，完成科技外文资料的翻译； 20110118 20110227 熟悉参考资料，完成开题报告； 20110228 20110420 绘制所有设计图纸 ， 完成相关的计算工作； 20110421 20110510 撰写毕业设计说明书 ， 准备答辩； 20110510 20110520 毕业答辩 四、 主要参考文献 1 刘惟信编著 北京 :清华大学出版社 ,2004 2 张洪欣主编 北京：机械工业出版社 ,1998 3 王宣锋 硕士学位论文 哈尔滨工业大学 ,2006 4 徐永康 汽车实用技术， 2004， 01： 4750 5 王望予主编 北京：机械工业出版社 6 余志生主编 2 版） 械工业版社 7 陈家瑞主编 4 版） 民交通出版社 ,2002 8 制动鼓工作直径及制动蹄片宽 度尺寸系列 309 1999 9 汽车工程手册编辑委员会 北京：人民交通出版社， 2002 10 汽车构造与原理 （下册 底盘 车身 ） 第 2 版 机械工业出版社 11 ,2008. 12 of ,2007. 13 ,2006. 指导教师： 年 月 日 毕业设计 (论文 ) 题 目 轻型汽车底盘鼓式制动器设计 i 轻型汽车底盘鼓式制动器设计 摘要 ： 汽车作为陆地上的现代重要交通工具，由许多保证其性能的大部件，即所谓“总成”组成，制动系就是其中一个重要的总成 ，它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的快速发展和车流密度的日益增大，交通事故也不断增加。据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的 45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。 此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。 制动系既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。由此可见，汽车制动系对于汽车行驶的安全性，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。 当今，随着高速公路网的不断扩展、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。只有制动性能良好和制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。由此可见，制动系是汽车非常重要的组成部分，从而对汽车制动系 的机构分析与设计计算也就显得非常重要了。 论文中采用的是前鼓后鼓的制动系方案并且前轮采用双领蹄式制动器，后轮采用领从蹄式制动器，兼顾了制动器效能因数和制动器效能的稳定性。它的工作原理是 利用与车身 (或车架 )相连的非旋转元件和与车轮 (或传动轴 )相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势 ，亦即由制动踏板的踏板力 通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩，从而产生制动 力 ，使车轮减速直至停车。 论文第一章介绍了汽车制动系发展情况和制动系统的 组成 。第二章主要讲述了汽车的总体设计。第三章讲述了鼓式制动系的主要形式及其方案的选取。第四章分析计算了制动器制动过程中动力学参数的计算。第五章讲述了鼓式制动器的结构参数和主要零部件的设计。第六章是关于鼓式制动器的设计计算。第七章是制动器驱动机构的设计与计算。第八章是鼓式制动器主要零部件的强度分析。 关键词 ： 鼓式制动器 ； 驱动机构 ； 制动参数 s an of of is of of to on as a of by 5%. So is an to In a on of an It a to be in an in of of on of to to of is a of its to of of in of of is to or or to of to of or by of a so to in of to in to of of I on of II is of V is of of of of I of II is of is on of : 录 1 绪论 . 1 . 1 . 1 2 汽车总体参数的选择及计算 . 3 体设计应满足的基本要求 . 3 . 4 . 5 . 6 . 9 . 9 . 14 3 鼓式制动器的方案选择 . 16 式制动器的结构形式 . 16 . 17 . 20 . 21 . 22 . 22 . 23 . 24 . 24 . 25 4 制动过程的动力学参数 的计算 . 26 . 26 算 . 26 算 . 33 最大制动力矩 . 35 v . 38 5 制动器的结构及主要零部件设计 . 42 式制动器的结构参数 . 42 设计 . 46 . 44 . 46 . 47 . 48 . 49 . 50 . 50 . 51 6 鼓式制动器的设计计算 . 51 车制动能力的计算 . 51 央制动器的计算 . 53 . 54 动蹄片上的制动力矩 . 56 擦衬片磨损特性计算 . 60 动因素的计算 . 61 从蹄制动器的制动因数 . 62 制动器的制动因数 . 63 7 制动器驱动机构分析与计算 . 62 动机构的方案选择 . 66 动管路的选择 . 66 压驱动机构的设计计算 . 68 d 的确定 . 68 d 的确定 . 68 . 70 制动踏板工作行程 . 71 . 71 8 鼓式制动器主要零部件强度分析 . 74 动蹄支承销剪切应力计算 . 74 验算 . 75 结论 . 77 参考文献 . 78 谢辞 . 79 附录 . 80 1 1 绪论 车制动系统的发展概况 从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重 要性表现得越来越明显。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。例如电动汽车没有内燃机，无法为真空助力器提供真空源，一种解决方案是利用电动真空泵为真空助力器提供 真空。 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。 车制动系统的组成 制动系统主要由下面的 4 个部分组成： (1)供能装置：也就是制动能源，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； (2)控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的部件； (3)传动装置：包括把制动能量传递到制动器的各个部件； (4)制动器：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。 供能装置的发展 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。伺服制动兼用人力和发动机作为制动 2 能源，正常情况下制动能量由动力伺服系统供给，动力伺服系统失效时可由人力供给 制动能量，这时伺服制动就变为人力制动。伺服制动可用气压能、真空能 (负气压能 )以及液压能作为伺服能量，形成各种形式的助力器。动力制动系统的制动能源是发动机所驱动的油泵或者气泵，人力仅作为控制来源，可分为气压制动、气顶液制动、液压制动。其中气压制动是发展最早的一种动力制动系统。它用空气压缩机提供气压，气顶液制动是用气压推动液压动作，产生制动作用。液压制动是目前得到广泛应用的一种制动系统，技术已经非常成熟。目前正在发展的电液复合制动以及电子制动中使用了电机作为制动能源，人力踩制动踏板作为控制来源。 控制装置的发展 最早的人力制动，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 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。 制动器的发展 制动器是制动的主要组成部分，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。 3 2 汽车总体参数的选择及 计算 体设计应满足的基本要求 由动力装置、 底 盘、车身、电器及仪表等四部分组成的汽车，是用来载送人员和货物的运输工具。 汽车主要在宽度有限的道路上行驶 ，同时与汽车比较，还有人、自行车、摩托车等弱势群体也在使用同一道路，因此存在交通隐患。为了在有限的道路上容纳更多的车辆运行、减少交通事故以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需要予以限制。 使用汽车加快了人得生活节奏，提高了工作效率，出门远行也更方便； 与使用火车、飞机、船舶等交通工具 相 比较，受到的约束减少了很多。 因此，更多的人愿意选择汽车作为交通工具。几十年来，汽车的保有量始终居高不下，凡是人类密集的地方，汽车也密集，由此而引起的环境污染问题也日益严重。 共同保护好人类的生存环境已经受到全世界的重视，各国政府普遍采用制定相关法规的形式来从事交通方面的管理工作。 交通工具具有在自然环境条件下使用的特点，汽车也不例外。自然环境的变化因素很多，有些还没有规律，如温度、湿度、雾、白昼与黑夜、干燥的硬路面与泥泞深浅不定的软路面等等，要求汽车能适应这些环境而安全地行驶 ，就必须制定有关法规强制企业执行，这也是工程技术人员从事设计的工作依据之一。 进行汽车总体设计工作应满足如下基本要求： （ 1） 汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。 （ 2） 严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。 （ 3） 尽最大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化、系列化。 （ 4） 进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 （ 5） 拆装与维修方便。 我国制定的有关方面的法规、标准正在得到不断的完善，它们中有些是结合我国具体条件制定的，有些是参照国外的法规 、标准制定的。这些法规、标准涉及的面很广，如有关汽车外廓尺寸标准（ 1989 汽车外廓尺寸限界）、汽车的污染物排放标准以及有关公路法规对汽车轴荷限定的要求等等。在进行总体设计工作时，要特别注意正在实施的强制性标准，我国目前已有 40 项，随着时间的迁移还会有变化。这些强制性标准与汽车类型有关 ，设计师要严格遵守。 4 车形式的确定 汽车的分类按照 2001 将汽车分为乘用车和商用车。乘用车是指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行礼或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内的最多不 超过 9 个座位。它也可以牵引一辆挂车。 商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车，且商用车又有客车、半牵引挂车、货车之分。 不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式、以及布置形式上有区别。 （ 1） 轴数 汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎负荷能力以及汽车的结构等。 包括乘用车以及汽车总质量小于 19t 的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。总质量在 19t26t 的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车宜采用四轴或四轴以上的形式。 由于本设计中汽车的装载质量是两吨，其总质量小于 19t，所以采用两轴的布置方案。 （ 2） 驱动形式 汽车驱动形式有 42、 44、 62、 64、 66、 84、 88 等， 其 中第一个数字代表汽车的车轮总数，第二个数字表示驱动轮数。 乘用车和总质量小些的商用车，多采用结构简单、制造成本低的 42 驱动形式。 总质量在 19t 以上至 26t 的公路运输车，用 64 或 62 的型式，总质量更大的公路运输车则采用 84 型式。 所以本设计采用 42 的 驱动形式。 (3)布置形式 货车可以按照驾驶室与发动机相对位置不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可按发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。 平头式货车的发动机位于驾驶室内，其主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能好；不需要发动机罩和翼子板，汽车整备质量减小，驾驶员视野得到明显改善，采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车货箱与整车的俯视面积之比比较高。平头式货车得到广泛的应用。 所以本设计采用平头式的布置形式，并且采用发动机前置后桥驱动。 5 车质量参数的确定 汽车 的质量参数包括整车整备质量 0m 、载客量、装载质量、质量系数 0m 、汽车总质量 轴荷分配等。 （ 1） 整车整备质量 0m 整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随行工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时额整车质量。其对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。 （ 2） 装载质量 汽车的装载质量是指在硬质良好的路面上行驶时所允许的额定装载质量。商用货车装载质量的 确定首先应与企业产品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。 本设计中给出了装载质量 2t。 （ 3） 质量系数 0m 质量系数 0m 是指 汽车装载质量与整车整备 质量的比值，即0m /m。 该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，0m值越大，说明该汽车的设计水平和工艺水平 越先进 。 参考同类型的汽车的质量系数值（表 ，综合选定本设计中的质量系数值 0 表 同类型汽车的质量系数0m汽车类型 0m货车 轻型 0 10 中型 1 35 重型 1 70 由此可以确定整车整备质量 0m ， 0 2t。 （ 4） 汽车的总质量 汽车总质量备齐全，并按照规定装满客，货时的整车质量。 商用 货车的总质量 整备质量 0m 、装载质量 驾驶员以及随行人员质 量三部分组成，即 10 65m m n 中， 1n 为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。 代入数据， n=2，0 2t，可得到总质量 t。 6 （ 5） 轴荷分配 汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。 轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。从各轮胎 磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的负荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性，为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小，因此，可以得出作为很重要的轴荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这就要 求设计时应根据对整车的性能要求，使用条件等，合理地选择轴荷分配 。 各类汽车的轴荷分配见表 表 类汽车的轴荷分配 车型 满载 空载 前轴 后轴 前轴 后轴 乘 用 车 发动机前置前轮驱动 发动机前置后轮驱动 发动机后置后轮驱动 47% 60% 45% 50% 40% 46% 40% 53% 50% 55% 54% 60% 56% 66% 51% 56% 38% 50% 34% 44% 44% 49% 50% 62% 商 用 货 车 42 后轮单胎 42 后轮双胎，长、短头式 42 后轮双胎，平头式 64 后轮双胎 32% 40% 25% 27% 30% 35% 19% 25% 60% 68% 73% 75% 65% 70% 75% 81% 50% 59% 44% 49% 48% 54% 31% 37% 41% 50% 51% 56% 46% 52% 63% 69% 本设计选择 42 后轮双胎，平头式 的数据进行计算。 车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸参数有外廓尺寸，轴距，轮距，前悬，后悬，货车车头长度和车厢尺寸等。 （ 1） 外廓尺寸 汽车的长、宽、高称为汽车的外廓尺寸。在公共路上和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受有相关法规限制不能随意确定，而非公路用车辆可以不接受法规限制。 车外廓尺寸限界规定如下：货车，整体式客车总长不应超过 7 12m，单铰链式客车不超过 18m，半挂汽车列车不超过 挂汽车不超过 20m，不包括后视镜，汽车宽不超过 载，顶窗关闭状态下，汽车不超过 4m，后视镜等单侧外 伸量不得超过最大宽度处 250窗，换气装置开启时不得超出车高 300 影响乘用车总高 因素有轴间底部离地高 地板及下部零件高 室内高 车顶造型高度 。轴间底部离地高 大于最小离地 间隙 般在 间。车顶造型高度 约在 围内变化。因此综合考虑，选择此轻型货车的外廓尺寸为 5 4 0 0 m m 1 9 0 0 m m 2 1 0 0 m m（ 长 宽 高 ）。 汽车的质心高度参考同类型轻型货车可以选择空载时的质心高度为710载时的质心高度取为 930 （ 2） 轴距 轴距 L 对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距小时，上述指标均减小。此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。轴距过短，会带来一系列缺点，车厢长度不足或后悬过长，制动或上坡时轴荷转移过大，使汽车的制动性和操纵稳定性变坏，车身纵向角震动过大，此外还会导致万向节传动的夹角过大等问题。 表 表 各类汽车的轴距和轮 距 车型 汽车总质量t 轴距 L 轮距 B 用车（ 4 1700. 1150. 2300. 1300. 3600. 1700. 4500. 1840 2000 综合各方面数据选择轻型货车的轴距 L=3300 （ 1） 前轮距 1B 和后轮距 2B 改变汽车轮距 车宽度，总质量，倾斜刚度，最小转弯直径等因素发生变化。增大轮距则车厢内宽度随之增大，并有利于增加侧倾刚度，汽车横向稳定性变好；但是汽车的总宽和总质量及最小转弯 半径等增加，并导致汽车的比功率、比转矩指标下降，机动性变坏。 受汽车总宽度不超过 限制，轮距不宜过大，在选定前轮距 1B 范围内， 8 应能布置下发动机，车架，前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架，车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距 2B 时，应考虑车架两纵梁之间的宽度，悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有的必要的间隙。 根据表 择此轻型汽车的 121450 （ 2） 前悬 后悬 前悬尺寸对汽车通过性，碰撞安全性，驾驶员视野，前钢板弹簧长度，上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选前悬尺寸，应当在保证能布置下个总成，部件的同时应尽可能短些。对于平头式车，考虑到正面碰撞能有足够多的结构部件吸收碰撞能量，保护前排乘员的安全，这又要求前悬有一定的尺寸。 选择此轻型货车的前悬 800 后悬尺寸对汽车通过性，汽 车追尾时的安全性，货厢长度或行李箱长度，汽车造型等都有影响，并取决于轴距和轴荷分配的要求。总质量在 货车后悬一般在 间。 此轻型货车的后悬 1300R a L L （ 3） 货车车头长度 货车车头长度是指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。长头型货车车头长度尺寸一般在 间，平头型货车一般在 间 。 选择此轻型货车的车头长度为 1400 车性能参数的确定 （ 1）动力性参数 汽车动力性参数包 括最高车速 加速时间 t、上坡能力、比功率和比转矩等。 最高车速 随着道路条件的改善，特别是高速公路的修建，汽车尤其是发动机大些的乘用车最高车速有逐渐提高的趋势。而此设计中任务书给定的最高车速15 km/t。 加速时间 t 汽车在平直的良好的路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用去的时间，称为加速时间。对于最高车速 00 km/t 的汽车，加速时间常用加速到 100km/h 所需的时间来评价。 上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数 表示汽车上坡能力。此设计中任务书给定的 。 汽车比功率 比转矩 比功率 汽车所装发动机的 标定的最大功率汽车最大总质量 比，即 m ax/b e m 。它可以综合反映汽车的动力性，比功率大的汽车加速性能、速度性能要好于 比功率小的汽车。我国 1997 9 机动车运行安全技术条件规定： kW/t，而其它机动车 kW/t。比转矩 汽车所装发动机的最大转矩汽车总质量 比， b e m 。它能反映汽车的牵引能力。 货车总质量在 间，则比功率在 15 25kw/t 的范围内，比转矩在 38 44N m/t 的范围内。 初取 20kW/t， 40N m/t，则 （ 2）燃油经济性参数 汽车的燃油经济性用汽车在水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里燃油消耗量来评价。该值越小燃油经济性越好。 本设计中取百公里燃油消耗量为 100t （ 3）汽车最小转弯直径 汽车最小转弯直径 任务书中给定的值为 （ 4） 通过性几何参数 总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙 接近角1 ，离去角2 ，纵向通过半径 1 等。 表 车通过性的几何参数 车型 /( ) 2 /( ) 1 /m 4 2 货车 180300 4060 2545 算可得 250初取1 =44 ， 2 =30 ， 1 = （ 5） 操纵稳定性参数 转向特性参数 为 了保证有良好的操纵稳定性，汽车 具有一定程度的不足转向。 通常用汽车以 向心加速度沿定圆转向时，前、后轮侧偏角之差 (1 2 )作为评价参数。此参数 1 3为宜 ， 取 1 2 =2。 （ 6） 车身侧倾角 汽车以 身侧倾角控制在 3以内较好，最大不允许超过 7。 （ 7） 制动前俯角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以 速度制动时，车身的前俯角不大于 动机的选择 （ 1） 发动机形式的 选择 10 当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。它分为汽油机、柴油机两类。 与汽油机比较，柴油机具有较好的燃油经济性，使用成本低，在相同的续驶里程内，可 以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到 15 23，而汽油机一般控制在 8 10；柴油 机热效率高达 38 ，而汽油机为 30；柴油机工作可靠，寿命长，排污量少。 柴油机的主要缺点是：由于提高了压缩比，要求活塞和缸盖的间隙尽可能小，加工精度 比汽油机要求更高；因自燃产生的爆发压力很大，因此要求柴油机各部分的结构强度比汽油机高，使尺寸和质量加大，振动与噪声大。 柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有 日益增多的趋势。 根据发动机气缸排列形式不同，发动机有直列、水平对置和 缸直列式排 列具有结构简单、宽度窄、布置方便等优点。但当发动机缸数多时，长度尺寸过长，在汽车上布置困难，因此直列式适用于
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