双排座轻型货车液压制动器(3t)

1、泰山学院本科毕业设计双排座轻型货车y压制动器（3t）所 在 学 院机械与工程学院专 业 名 称机械设计制造及其自动化申请学士学位所属学科 工 学年级二q一一级学生姓名、学号 孙玉杰 2011170250指导教师姓名、职称 季绍琨 副教授完 成 日 期 二。一三年五月摘要摘要随着我国经济的快速发展，建设的高速公路随之增加，使得汽车的车速将越 来越高，这就要求制动系统工作时有稳定的可靠性，只有这样才能保证行车的安 全。制动系统中主要部件就是制动器，通过它可以产生阻止车辆运动或运动趋势 的力，从而使车辆速度减下来或使汽车保持静止。因此，本次设计具有实际的意 义。本次设计首先对轻型货车进行相关的分析，

2、然后对制动器的主要尺寸和结构 形式，液压缸的相关尺寸做出合理的设计。止匕外，在设计的过程中还要尽量做到 使其结构简单、工作可靠、成本低，最终使得设计出的制动器符合国家的相关标 准。关键词：轻型货车 制动系统 鼓式制动器iabstractabstractwith the continuous development of the highway, the car will become more and more high-speed, the work of the increasing reliability requirements of the braking system, the b

3、raking system is one of the most important system in the automotive. the braking system is reliable to guaranteedriving safety, and the brake is used to prevent the vehicle motion or movement of the trend components of automobile brake system. therefore,this has the practical significance of this de

4、sign.this design is mainly on the analysis of light trucks, main size and structure of the brake to make reasonable design. another factor has the advantagesof simple structure, reliable work, low cost has been considered in the design at the same time. finally makes the brake designed in accordance

5、 with the relevant national standards.keywords: light truck brakesysterm drumbrakeii目录目录1 .引言 12 .货车制动器类型的确定 22.1 货车制动器形式的选择 22.2 鼓式制动器的类型 22.3 盘式制动器的缺点 22.4 制动驱动机构的结构形式 22.4.1 简单制动系 22.4.2 动力制动系 32.4.3 伺服制动系 33 .货车制动系统主要参数的确定 33.1 轻型货车主要设计参数 33.2 制动时汽车受力分析 43.3 同步附着系数的确定 53.4 前后轮制动系数的确定 73.5 制动鼓主要参

6、数的确定 73.6 制动器制动力矩的确定 83.7 制动器制动因数计算 83.8 鼓式制动器零部件的结构设计 84 .液压制动驱动机构的设计计算 94.1 制动轮缸直径的确定 104.2 制动主缸直径的计算 104.3 制动踏板力的确定 114.4 制动踏板工作行程的确定 115 .总结 11参考文献 12致谢 13iii泰山学院本科毕业设计1 .引言在当下的科技背景下，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。在汽车的发展过程中，出现了速度与安全这一对矛盾，要解决 这一矛盾应该从多方面考虑，其中的一个方法就是让汽车保持良好的动性能。现代汽车制动器是从原始的机械控制装置演

7、化而来的，最原始的制动方法就 是驾驶员通过一些简单的机械装置向制动器施加作用力， 由于汽车重量小，速度 低，故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。汽车液压制动系统主要的制动部件包括制动踏板机构、真空助力器、制动主 缸、制动软管、比例阀、制动器和制动警示灯等。在制动系统，真空助力器、制 动主缸和刹车制动器是最为重要的部分， 另外，随着技术的日趋完善出现了汽车 防抱死制动系统（abs）。本次设计的原理如下图所示：制动系统工作原理制动系统的工作原理图为了使汽车在行驶过程中的速度降下来， 驾驶员应踩下制动踏板，通过推杆 来带动主缸里面的活塞运

8、动，主缸内的压力油在活塞的作用下流入轮缸， 推动轮 缸里面两个活塞，从而带动两制动蹄绕支撑销转动。当制动蹄转动的时候它上端 就会向两边张开，使得摩擦片紧紧地压在在制动鼓的内圆面上。 这样的话，制动 鼓就会受到来自摩擦片上的摩擦力矩， 方向与车轮行驶方向相反。该力矩通过制 动鼓传递到车轮上，在车轮与路面附着的作用下，路面对车轮施加一个向后的反作用力，即制动力。当松开制动踏板时，制动蹄在复位弹簧的作用下恢复原位， 摩擦力矩和制动力消失，制动作用自行终止。本次设计的大体过程是：首先查阅一下相关的国标得出汽车刹车到停止的运 动距离，进而推算出所需的制动力，并设计出制动器的尺寸，确定出制动缸和制 动主缸

9、的直径，最后选择制动器的材料，完成本次设计。本次设计的优点：尺寸结构能够满足汽车制动性的要求， 可靠性强，制动效 能因数比较稳定。2 .货车制动器类型的确定2.1 货车制动器形式的选择1）制动系按制动能量的传输方式可分为机械式、液压式、气压式、电磁式 等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。本次设计的轻型货车采用的是液压式制动系统。2）大多数制动器都是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，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动 力以使汽车减速。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 制动器都成为摩擦制动器。摩擦制动器就其

10、摩擦副的结构型式可分为鼓式和盘式 两大类。其区别在于前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓， 其圆柱面为工作表面； 后者的摩擦副中的旋转元件为圆盘形制动盘，其端面为工作表面。本次设计轻型货车制动器为鼓式液压制动器。2.2 鼓式制动器的类型鼓式制动器有内张型和外束型两种。前者的制动鼓以内圆为工作表面，应用 广泛。后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面，应用较少。根据制动蹄的不同可以分为领从蹄式制动器。2.3 盘式制动器的缺点1）效能较低。2）难以完全防止尘污和锈蚀。3）兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂。 因此我们选用鼓式制动器。2.4 制动驱动机构的结构形式制动驱动机构的结构形式

11、按照制动能源类型的不同可以分为简单制动、动力制动和伺服制动。2.4.1 简单制动系简单制动系即人力制动系，制动能源仅仅是驾驶员的肌体。按其传动装置的 结构形式，人力制动系统有机械式和液压式两种。机械式结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，传动比小，润滑点 多，且难以保证前后轴制动力的正确比例和左右轮制动力的均衡，所以在汽车的行车制动装置中已被淘汰。但由于这种方式结构简单、价格便宜，常广泛地应用 于中，小型汽车的驻车制动器中。液压制动用于行车制动装置，制动的优点是作用滞后时间短(0.1s0.3s),工 作压力大(可达10mpa12mpa),缸径尺寸小，可以安装在制动器内部作为制动 蹄的张开

12、机构或制动块的压紧机构，从而就减少了非载重质量。它的缺点是过度 受热后会有一部分制动液液化，在管路中形成气泡，严重影响液压油传输，使制 动系效能降低，甚至完全失效，液压制动广泛应用在轿车，轻型货车及一部分中 型货车上。2.4.2 动力制动系动力制动系统中，用以进行制动的能量是空气压缩机产生的气压能或由液压 泵产生的液压能，而空气压缩机或液压泵则由汽车发动机驱动，所以动力制动系统是以汽车发动机为惟一的制动初始能源的。但就制动系统的范围而言，可认为 制动能源是空气压缩机或液压泵。动力制动系统中，驾驶员的肌体仅为控制能源， 而不是制动能源。动力制动系统有气压制动系统、气顶液制动系统和全液压动力制动系

13、统。(1)气压制动系气压制动系是发展最早的一种动力制动系统，其供能装置和传动装置全部是 气压的。具控制装置大多数是由制动踏板机构和气动阀等气压控制元件组成，也有的在踏板机构和制动阀之间还串联有液压式操纵传动装置。我国生产的中型以上货车或客车一般都采用了气压制动系统。(2)气顶液式制动系气顶液式制动系的供能装置、控制装置与气压制动系的相同，但其传动装置 则包括气压式和液压式两部分。因此，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。主要用于重型汽车上。(3)全液压动力制动系全液压动力制动系中，除制动踏板机构以外，其供能、控制和传动装置全是 液压模式的。它本身

14、除了有液压系统的特点外，相比而言还有制动时反应较快、 制动能力较强优势。但其结构复杂、精密件多，目前应用还不是很广泛。通常只 是应用在一些比较高档轿车上。2.4.3 伺服制动系伺服制动系通过在人力液压制动系中加上助力装置，使人力与动力并用。该制动系在轻、中型客、货车以及中级以上的轿车应用的比较广泛。综上所述，经过比较与分析，本次设计轻型货车采用液压传动。3 .货车制动系统主要参数的确定3.1 轻型货车主要设计参数整车质量：空载时，2200kg;满载时，5200kg轴距l : 3.6m轮距b: 1.5m质心位置：l1=2.0m l2=1.6m ,重心高度：hg=0.74m(空载)hg=0.82m

15、 (满载)轮胎规格：7.0-164泰山学院本科毕业设计3.2 制动时汽车受力分析对于一般汽车而言，在制动器制动力足够情况下，制动过程可能出现如下三 种情况：1）前面的车轮先抱死（即停止转动）拖滑，而后后面的车轮抱死拖滑。2）后面的车轮先抱死拖滑，而后前轮抱死拖滑。3）前面和后面的车轮同时抱死拖滑。情况1）在刹车的过程中汽车会丧失转向能力而且不能充分的利用附着条件，是稳定工况；情况2）汽车的后轴可能出现侧滑，附着利用率也较低，是不稳定工况；情况3）可以避免侧滑，同时当前轮处于最大制动强度的状况下汽车才会失去转向能力，和前两种情况相比，附着条件利用率较好。图3-1制动时汽车的受力图图3-1所示为，

16、把图中的汽车所受的各个力分别对前轮和后轮的接地点取矩，整理得地面对前轮和后轮的法向作用力为fz1 =g（l2 zhg）/l（3-1）fz2 =g（l1 -zhg）/l在任何附着系数中的路面上，想要做到前轮和后轮一块抱死就应该让：前轮和后轮上所施加的制动力的总和等于路面所提供的附着力，并且前轮和后轮的上的制动力等于地面对其各个轮的附着力，即fui = fzi(3-2)fu2 = fz2由此可得，年毛片炉小一个+到便可以作出理想的前后轮制3-2理想的前后轮制动器制动力分配曲线一一i曲线ful163.3 同步附着系数的确定通常情况下，汽车前轮和后轮制动器制动力不能按i曲线的要求来分配。而是用制动器制

17、动力分配系数p来表示,（所谓的制动器制动力分配系数是指前制动器的制动力和总制动器的制动力的比值），即,a)式中，fn为总制动器白制动力，f曲为前制动器的制动力；且f-fw+fw, fwf -1为后制动器的制动力0(3-4)若用fm2=b（fn ）表示，则fm2=b（fn）为一直线，此直线通过原点且斜率为 称这条直线为实际前后制动器制动力的分配线。tan -二(3-5)把理想的前轮和后轮制动器制动力分配曲线和实际的前后轮制动器制动力分配 曲线画在同一坐标系中如图所示，20如33-3货车的p线图和i线图图中p线与i曲线相交于某一点，该点数值表示的含义是同步附着系数。它说明,在实际情况下汽车的前轮和

18、后轮的制动力之比是一固定的值时，只有在该附着系 数下制动时才能使汽车的前轮和后轮一块抱死拖滑。同步附着系数可以用解析法求得，设汽车在同步附着系数路面上制动，此时前后 轮同时抱死，得l2 ohghg1l1 - 0hg整理，得当汽车在不同中值的路面上制动时，可能有以下 3种情况1）当中 /时，p线在i线下方，在此情况下制动时汽车前面的车轮先抱死 拖滑，在制动的过程中汽车可能会失去转向的能力， 地面的附着条件也未能得到 充分的利用。2）当中，时，p线在i线上方，在此情况下制动时汽车后面的车轮先抱死拖滑，在制动的过程中汽车的后轴发生侧滑， 是一种非常危险的状况，要尽量避 免发生。3）当中=物时，前、后

19、轮同时抱死，是一种稳定的工况，但也失去转向能 力。前、后制动器的制动器制动力分配系数影响到汽车制动时方向稳定性和附着条件利用程度。要确定p值首先要选取同步附着系数 伙。根据汽车知识手册查表得一般货车取0 =0.65-0.7。本次轻型货车设计取0 =0.7。3.4 前后轮制动系数的确定根据公式：制动力分配系数p= （l2+5。=g） /l得：=（1600+0.7 820） /3600=0.63.5 制动鼓主要参数的确定1）制动鼓直径d轿车 d/dr=0.64-0.74 货车 d/dr=0.70-0.83这里选 d/dr=0.8dr=16 x25.4=406.4mm d=0.8 x 406.4=3

20、25.12mm所以，前后轮制动鼓直径d=330mm2）摩擦衬片宽度b和包角9制动鼓半径r确定后，摩擦衬片的宽度b和包角8便决定了衬片的摩擦面积 ap, ap越大则制动时所受单位面积的正压力和能量负荷越小，从而磨损特性越好。ap随汽车总重而增加，给定的轻型总重量g=5200x 9.8/1000=50.96kn。查汽车设计课本得 ap=150-250 （cm ）。所以选取ap=220cm由ap=rb得b=85mm摩擦衬片起始角a0,000-0 =90 - =90 -45 =4523）制动器中心到张开力p作用线白距离e在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离e尽可能大，以提高制动效能

21、。取e=0.8r=130.048mm4）制动蹄支承点位置坐标a和ca 取 0.8r=130.048mm c=30mm3.6 制动器制动力矩的确定m 1 = gl( l2+ * hg)中 r e一 1一m 2 =- m 1轮胎规格：7.00-16,得re=203.2mmmi = g (l2+中 hg)邛 re =52000/3.6 (1.6+0.7 (x82) 07 0.2088=4589.7nm 1 _ 1后轴制动力矩m 2 =-一个前轮的制动力矩 m 1/2=2294.85 nmm 产(1-0.604) /0.604x 4589.7=3009.2 nm一个后轮的制动力矩 m 2 /2=150

22、4.6 nm3.7 制动器制动因数计算制动器效能因数就是在制动鼓或制动盘的作用半径上所得到的摩擦力与输入力 之比。3.8 鼓式制动器零部件的结构设计3.9 擦衬片摩擦衬片选择应满足以下条件：具有稳定的摩擦因数，有良好的耐磨性。要尽可 能小的压缩率和膨胀率。制动时不易产生噪音，对环境无污染。应采用对人体无 害的摩擦材料。有较高的耐挤压强度和冲击强度， 和抗剪切能力。摩擦衬块的热 导率应控制在一定范围内。2）制动底板制动底板是制动鼓外制动器各零件的安装基体，并且保证各安装零件相互间的正 确位置，制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度，为此 本次设计选用具有凹凸起伏形状的钢板冲压成

23、型的制动底板。3)摩擦材料对汽车的摩擦材料有如下要求：(1)具有高而稳定的摩擦系数，热衰退应该较为缓和，不能在温升到某一值后， 摩擦系数骤然下降。(2)耐磨性好。(3)吸水性和吸油率低。(4)有较高的耐挤压强度和冲压强度。(5)制动时不发生噪声和臭气。(6)尽量采用减少污染和对人体无害的摩擦材料。摩擦材料目前广泛采用的是模压材料， 模压材料是将石棉纤维与树胶粘结剂，由 无机粉粒及橡胶聚合树脂等配成的用以调态摩擦性能的填充剂， 以及主要成分为 石墨的噪声消除剂等混合后，在高温下保持较高的机械强度。另一种为编织材料，其冲击强度比模压材料高45倍。但耐磨性差。只适用于轻、 中型汽车的鼓式和带式制动器

24、。各种摩擦材料的磨损系数的稳定性为 0.30.5。计算制动器制动力矩时，一般取值0.3基于石棉纤维它的优点，本次设计摩擦材料选用石棉材料。4 .液压制动驱动机构的设计计算4.1 制动轮缸直径d的确定1）后轮鼓式制动器制动轮缸直径：制动力矩m.2 =kt d2 p4又 m2=2m-2 =3009.2nm所以 d=26.4mm轮缸直径d应按标准gb7524-87规定的尺寸系列中选取故取 d=28mm。一个轮缸工作容积23vi= -d2；】n= - 282 2=2463 mm44nv =v 1m =2 2463=4926 mm32）前轮鼓式制动器制动轮缸直径：制动力矩m j = kt d2 p4又

25、m1=2m-i=4589.7nm所以 d=21.86mm同理取d=25mm。一个轮缸工作容积vi= d2口= 252 2 2=1963.5mm344后轴上所有轮缸工作容积nv= 1vi =2 1963.5=3927mm3 d-一个轮缸活塞的直径n-轮缸中活塞的数目 -一个轮缸活塞在完全制动时的行程，对鼓式制动器可取2mm4.2 制动主缸直径d0的计算考虑到制动软管容积变形，则制动主缸应有的工作容积为v 0=1.3 v所以 v 0=1.3 8853=11508.9 mm3.二.2 八v 0 = d 0 s04s0=（0.81.2） d0常取s0 = d0 （so是活塞的运动行程）,得 d0=24

26、.5mm d0取 28mmo4.3 制动踏板力fp根据公式：fd（2 p -p 40 ip式中：d0 制动主缸活塞直径；p制动管路的液压，p=8mpa12mpa。取p=10mpaip 制动踏板机构传动比；取ip =6；”制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取 =0.850.95。根据上式得：l二,211fp= d0 pp4 0ipl 二 22”fp = 282 10 1/0.85 1/6 =1207.4n44.4制动踏板工作行程spsp =ip（s。、,.01 s）式中：与1主缸推杆与活塞的间隙，一般取 1.52mm；取1.5mm。-02 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

27、完全封堵主缸上的旁通孔所经过的行程；取 1.5mm根据上式得：sp =6(24.5+1.5+1.5)=165mm v ( 150-200) mm 符合设计要求。5.总结通过这次毕业设计，让我充分运用了平时所学的专业课的知识， 此外还查阅 了大量的相关资料，在获益匪浅的同时也深感到自己知识的不足， 需要做的还很 多。机械设计是一门综合性的学科，它涉及到各个方面。在设计的过程中不仅要 考虑到所设计的产品的性能还要对产品的成本， 材料等方方面面进行考量。在完 成毕业设计的过程中遇到了不少的难题， 而且有不少是自己没有涉及过的，起初 的时候心里感到挺苦闷的，但慢慢的静下心去查阅资料时发现攻破前进道路上

28、一 个个难题时是件很惬意充实的事情，它不仅培养了自己分析问题解决问题的能力 还对自己的耐性是种磨砺。本次毕业设计从最初的选题，开题，直到完成设计。其间，查找资料，老师 指导，与同学交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。但在毕业设计也暴露出自己很多不足比如专业基础掌握不足，缺乏综合应用专业知识的能 力，对材料的不了解，对绘图软件掌握不牢固等等。止匕外，在这次设计的过程中，我所在的小组交流密切，在互帮互助中共同进 步，在合作的过程中不仅学到了知识还增进了同学间的友谊。 相信自己在以后的 工作学习中也会运用本次设计的经验，团结同事，增强团队意识，提高工作效率。参考文献1陈家瑞.汽车构造m.北京：人民交通出版社,2005, 214-310.2王望予.汽车设计 第4版m.