汽车制动器课程设计说明书

1、学号成绩吉林大学输海李曉汽车构造课程设计说明书设计名称：设计时间 2011年10-12月系 另寸 机电工程系专业汽车服务工程班级姓名指导教师2011目录、任务分配1.二、制动器原理介绍3三、制动器种类5四、鼓式制动器工作原理详解，10五、课程设计计算过程15六、总体布局错误！未定义书签七、总结；.19八、参考资料：20精品文档一、任务分配序号制动器类 型车重（吨）前后重量分 配轮胎型号当时速 为XKm/h 时最大紧 急杀H车 距离（m）31.2560%、40%175/75R148024二、制动器原理介绍制动器就是刹车。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。 制动器主要由制动架、

2、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自 动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对 安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用。制动器分类制动器分为行车制动器（脚刹），驻车制动器（手刹）。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在前进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车 制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防

3、止前滑）。制动系分类 摩擦式制动器。靠制动件与运动件之间的摩擦力制动。 非摩擦式制动器。制动器的结构形式主要有磁粉制动器（利用磁粉磁化所产生的剪力来制动）、磁涡流制动器（通过调节励磁电流来调节制动力矩的大小）以及水涡 流制动器等。制动系统的一般工作原理是，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。可用一种简单的液压制动系统示意图来说明制动系统的工作原理。一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固 定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆 面上装有摩擦片。制动底

4、板上还装有液压制动轮缸，用油管与装在车架上的液压制动 主缸相连通。主缸中的活塞可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。当驾驶员踏下制动 踏板，使活塞压缩制动液时，轮缸活塞在液压的作用下将制动蹄片压向制动鼓，使制 动鼓减小转动速度，或保持不动。使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称 为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求 决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的 主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨 性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材 料等，后者有皮

5、革、橡胶、木材和石棉等。液力制动器有摩擦式、液力式和电磁式等几种。电磁式制动器虽有作用滞后小、易于连接 且接头可靠等优点，但因成本高而只在一部分重型汽车上用来做车轮制动器或缓速器。 式制动器只用作缓速器。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，分为鼓式、盘式和带式三种。带式只用作中央制动器。三、制动器种类.鼓式制动器I-调整楔2-推杆3-制动蹄4-连接弹簧5-上回位弹簧6-弹簧座7-手制动拉杆8-下回位 弹簧9-车轮制动缸10-制动底板II 旋塞12-制动摩擦片13-弹簧鼓式制动也叫块式制动，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统。 鼓式制

6、动器总成的主要零部件有： 制动鼓和轮毅总成、制动蹄总成、 制动底板、液压轮缸、制动蹄回位弹簧/压紧装置、调节机构和驻车制动机构。为制动车轮、 制动鼓和制动蹄提供摩擦表面， 制动鼓的内圆周是一加工过的制动表面。 车轮通过螺母和双 头螺栓安装到制动鼓轮毅上。该轮毂安放在允许车轮总成转动的车轮轴承上。各种鼓式制动器的示意图如下：1、领从蹄式2、双领蹄式4、双从蹄式3、双向领从蹄式5、单向增力式6、双向增力式对于重型车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此 许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。鼓式刹车优点自刹作用：鼓式刹车有良好的自刹作用，由于刹车来令片外张，车轮旋转连带着

7、外张的刹车鼓扭曲一个角度（当然不会大到让你很容易看得出来）刹车来令片外张力（刹车制动力）越大，则情形就越明显，因此，一般大型车辆还是使用鼓式刹车，除 了成本较低外，大型车与小型车的鼓刹，差别可能只有大型车采用气动辅助，而小型 车采真空辅助来帮助刹车。成本较低：鼓式刹车制造技术层次较低，也是最先用于刹车系统，因此制造成本要比碟式刹车低。鼓式刹车缺点由于鼓式刹车刹车来令片密封于刹车鼓内，造成刹车来令片磨损后的碎削无法散去，影响刹车鼓与来令片的接触面而影响刹车性能。鼓刹最大的缺点是下雨天沾了雨水后 会打滑，造成刹车失灵这才是其最可怕的。鼓式制动器有内张型和外束型两种内张型鼓式制动器都采用带摩擦片的制

8、动蹄作为固 定元件。位于制动鼓内部的制动蹄在一段承受促动力时， 可绕其另一端的支点向外旋转， 靠到制动鼓内圆面上，产生摩擦力矩。凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置。 可分为轮缸式制动器、凸轮式制动器和用楔形作为促动装置的楔式制动器。鼓式制动器分为领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增力式、双向增力式等几种。不同形式鼓式制动器的主要区别有：蹄片固定支点的数量和位置不同。张开装置的形式与数量不同。制动时两块蹄片之间有无相互作用。因蹄片的固定支 点和张开力位置不同，使不同形式鼓式制动器的领、从蹄数量有差别，并使制动效 能不同。1 .领从蹄式领从蹄式制动器的每块蹄片都有自己的固

9、定支点，而且两固定支点位于两蹄的同一端。领从蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易。但领从蹄式制动器也有两蹄片上的单位压力不等（在两蹄上摩擦衬片面积相同的条件下），故两蹄 衬片磨损 不均匀，寿命 不同的缺 点。此外，因 只有一个轮缸，两蹄必 须在同一驱动 回路作用 下工作。领从 蹄式制动 器得到广 泛应用，特别 是轿 车和 轻型货车、客 车的后轮 制动器 用得较多。2 .双领蹄式双领蹄式制动器的两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不 同端，领蹄的固定端在下方

10、，从蹄的固定端在上方。每块蹄片有各自独立的张开装置， 且位于与固定支点相对应的一方。这种制动器适用于前进制动时前轴动轴荷及附着力大于后轴，而倒车制动时则 相反的汽车前轮上。它之所以不用于后轮，还因为两个互相成中心对称的轮缸，难 以附加驻车制动驱动机构。图82机秋式张开装置J卄平循。轮式 b）半衡凸块式c）樓块式3 .双向双领蹄式双向双领蹄式制动器的结构特点是两蹄片浮动，用各有两个活塞的两轮缸张开 蹄片。无论是前进或者是倒退制动时，这种制动器的两块蹄片始终为领蹄，所以制动 效能相当高，而且不变。这种制动器得到比较广泛应用。如用于后轮，则需另设中 央驻车制动器。4 .双从蹄式双从蹄式制动器的两蹄片

11、各有一个固定支点，而且两固定支点位于两蹄片的不 同端，并用各有一个活塞的两轮缸张开蹄片。双从蹄式制动器的制动器效能稳定性最好，但因制动器效能最低，所以很少采 用。5单向增力式单向增力式制动器的两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆相互连接成一 体，制动器仅有一个轮缸用来产生推力张开蹄片。少数轻、中型货车用来作前制动器。6 双向增力式双向增力式制动器的两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共享支点，支点 下方有一轮缸，内装两个活塞用来同时驱动张开两蹄片，两蹄片下方经推杆连接成 一体。二.盘式制动器按摩擦副中固定组件的结构不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式两类。钳盘式制动器 （图8 4）的固定摩擦组

12、件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车 轴轴线旋转的制动钳中。制动衬块与制动盘接触面很小，在盘上所占的中心角一般 仅30 '50 '，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。Q)忻cj宙憎盘式制动器斥克圏亦述定审式”骨动甜玄 “ :E址讳盘钳盘式制动器按制动钳的结构不同，有以下几种。1 固定钳式如图8 4a所示，制动钳固定不动，制动盘两侧均有液压缸。制动时仅两侧液压 缸中的制动块向盘面移动。这种形式也称为对置活塞式或浮动活塞式。2.浮动钳式a.滑动钳式如图8 4b所示，制动钳可以相对于制动盘做轴向滑动，其中只在制动盘的内侧置有液压缸，外侧的制动块固装在钳体上。制动时活塞在液压作用下使

13、 活动制动块压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘 的另一侧，直到两制动块受力均等为止。b.摆动钳式如图8 4c所示，它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定于车轴上的支座铰接。为实现制动，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。与鼓式制动器比较，盘式制动器有如下优点：1）热稳定性好。原因是一般无自行增力作用，衬块摩擦表面压力分布较鼓式中的衬片更为均匀。此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄中部 接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退。制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀 根本与性能无关，故无机械衰退问题。因此，前轮采用盘式制动器，汽车制动时不易跑偏。2）水稳

14、定性好。制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，因而浸水后效能降 低不多；又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一、二次制动即 能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。3）制动力矩与汽车运动方向无关。4）易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。5）尺寸小、质量小、散热良好。6）压力在制动衬块上分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。7）更换衬块工作简单容易。8）衬块与制动盘之间的间隙小（0 . 05 0. 15mm）,这就缩短了制动协调时间。9）易于实现间隙自动调整。盘式制动器的缺点：1）难以完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）。2）兼作，驻车制动器时，所需附

15、加的手驱动机构比较复杂。3）在制动驱动机构中必须装用助力器。4）因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。盘式 制动器在轿车前轮上得到广泛的应用。四、鼓式制动器工作原理详解制动蹄压住旋转表面。鼓式制动器的工作原理与盘式制动器的工作原理基本相同: 个表面被称作鼓。鼓式制动器©:Tow 乩111图1.鼓式制动器的位置许多车的后车轮上装有鼓式制动器，而前车轮上装有盘式制动器。 鼓式制动器具有的 元件比盘式制动器的多，而且维修难度更大，但是鼓式制动器的制造成本低， 并且易于与紧 急制动系统结合。我们将了解鼓式制动器的工作原理、检查紧急制动器的安装情况并找出鼓式制动器所需

16、的维修类别。图2.已将鼓安装到位的鼓式制动器图3.未将鼓安装到位的鼓式制动器我们将鼓式制动器进行分解，并分别说明各个元件的作用。鼓式制动器与紧急制动杆相连制动缸活窒緊急制动 机构调节器 机构制动蹄图4.鼓式制动器的各个元件与盘式制动器一样，鼓式制动器也带有两个制动蹄和一个活塞。但是鼓式制动器还带有一个调节器机构、一个紧急制动机构和大量弹簧。图5仅显示了提供制动力的元件。鼓式制动器如何工作图5.运行中的鼓式制动器当您踩下制动踏板时，活塞会推动制动蹄靠紧鼓。这一点很容易理解，但是为什么需要这些弹簧呢？这就是鼓式制动器比较复杂的地方。许多鼓式制动器都是自作用的。图5中显示，当制动蹄与鼓发生接触时，会

17、出现某种楔入动作，其效果是借助更大的制动力将制动蹄压入鼓 中。楔入动作提供的额外制动力， 可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用的更小的活塞。但是，由于存在楔入动作，在松开制动器时，必须使制动蹄脱离鼓。这就是需要一些弹簧的原因。其他弹簧有助于将制动蹄固定到位，并在调节臂驱动之后使它返回。为了让鼓式制动器正常工作，制动蹄必须与鼓靠近， 但又不能接触鼓。如果制动蹄与鼓相隔太远（例如，由于制动蹄已磨损），那么活塞需要更多的制动液才能完成这段距离的行程，。可以看到，当衬块磨损时，制动蹄和鼓之间将产生更多的空间。汽车在倒车过程中停止时， 会推动制动蹄，使它与鼓靠紧。当间隙变得足够大时，调节杆会摇动足够的幅度

18、，使调节器齿轮前进一个齿。调节器上带有像螺栓一样的螺纹，因此它可以在转动时松开一点，并延伸以填充间隙。每当制动蹄磨损一点时，调节器就会再前进一点，因此它总是使制动蹄 与鼓保持靠近。一些汽车的调节器在使用紧急制动器时会启动。如果紧急制动器有很长一段时间没有使用了，则调节器可能无法再进行调整。因此，如果您的汽车装有这类调节器，一周应至少使用紧急制动器一次。汽车上的紧急制动器必须使用主制动系统之外的动力源来启动。鼓式制动器的设计允许简单的线缆启动机构。当启动紧急制动器时，线缆会拉动杠杆，使两个制动蹄分开。鼓式制动器最常见的维修是更换制动蹄。一些鼓式制动器的背面提供了一个检查孔，可以通过这个孔查看制动

19、蹄上还剩下多少材料。当摩擦材料已磨损到铆钉只剩下 0.8毫米长时，应更换制动蹄。如果摩擦材料是与后底板粘合在一起的（不是用铆钉），则当剩余的摩擦材料仅为1.6毫米厚时，应更换制动蹄。©20W How Sluff 图8.制动蹄与盘式制动器中的情况相同，制动鼓中有时会磨损出很深的划痕。如果磨损完的制动蹄使用时间太长，将摩擦材料固定在后部的铆钉会把鼓磨出凹槽。出现严重划痕的鼓有时可以通过重新打磨来修复。盘式制动器具有最小允许厚度，而鼓式制动器具有最大允许直径。由于接触面位于鼓内，因此当您从鼓式制动器中去除材料时，直径会变大。How Sluff 帆皿一、制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大的热

20、容量，制动时气温升不应超过极限值。制动鼓的材料应与摩擦衬片的材料相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。轻型货车和一些轿车则采用由钢板冲压形成的腹板与铸铁鼓桶部分组合成一体的组合式制动鼓。也可用在钢板冲压的制动鼓内侧离心浇铸上合金铸铁内鼓筒，组合影城制动鼓。本设计选择钢板冲压的制动鼓内测离心浇铸上合金铸铁内鼓筒！制动鼓厚度选择为12mm、制动蹄轻型载货汽车的制动蹄广泛采用T形钢辗压或钢板冲压一焊接制成；大吨位载货汽车的制动蹄则多用铸铁、铸钢或铸铝合金制成。制动蹄的结构尺寸和断面形状应保证其刚度好,但小型车用钢板制的制动蹄腹板上有时开有一、 制动蹄摩擦衬片与制动鼓之间的接触压力均匀，

21、 时的尖叫声。对于尺寸，制动蹄腹板和翼缘的厚度，这里我们取两条径向槽，使蹄的弯曲刚度小些， 以便使 因而使衬片的磨损较为均匀，并可减少制动7mm。摩擦衬片厚度选取 8mm。制动蹄厚度选取127mm。衬片可铆接在制动蹄上，噪声比较小!三、制动底板制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置。制动地板承受这制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压形成的制动底板均具有凹凸起伏的形状。四、制动蹄支承二自由度制动蹄的支承， 结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了是具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动鼓的工作表面同轴心，应使支承位置

22、可调。例如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45号钢制造并高频淬火。五、摩擦材料制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，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，材料应有好的耐热性，低的吸水性，低的压缩率，低的热传导率和低的热膨胀率，高的抗压、抗拉、抗剪力、抗弯曲性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪 声、不产生不良气味，应尽量采用污染小对人体无害的摩擦材料。当前，在制动器中广泛采用着模压材料，它是以石棉纤维为主并与树脂粘结剂、调整摩擦性能的填充剂等混合后，在高温下模压成型的。这里取模压材料即可。六、制动器间隙在这里我们设定鼓式制动器间隙为0.15mm，以满足间隙尽可能小的要求。五

23、、课程设计计算过程序号制动器类 型车重(吨)前后重量分 配轮胎型号当时速 为XKm/h 时最大紧 急杀H车 距离(m)31.2560%、40%175/75R148024有领蹄和从蹄之分。制动蹄张制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的旋转方向是否一致,开的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。领从蹄制动器发展较早，它的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易，故目前仍相当广泛地用于各种汽车。一、主要参数确定 1方案设计：后轮 领从蹄式2、制动鼓内径D设计：D越大

24、制动力矩越大，同时D受轮辋直径限制，制动鼓与轮辋间隙不小于 20mm。制动鼓直径与轮辋直径之比D/Dr范围如下：乘用车D/Dr=0.640.74,商用车D/Dr=0.700.83轮辋直径Dr=14in=14X 25.4=355.6mm本题选取D/Dr=0.7所以D=0.7Dr=0.7 X 355.6=248.92 250mm制动鼓半径R=125mm2、包角B设计和摩擦衬片宽度 b经验表明摩擦衬片包角3 =90° 100°时，磨损最小，制动鼓温度最低。太大易自锁，不应大于120 °。本题选取包角为90°,即n /2对于摩擦蹄片宽度。摩擦衬片过窄磨损快，摩擦

25、衬片过宽不易加工，成本高。衬片的摩擦面积为Ap = R b，其中R为制动鼓半径根据统计资料，单个车轮鼓式制动器总的衬片摩擦面积见表1表1蹄片摩擦面积汽车类别汽车总质量ma/t单个制动器总的衬片摩擦面积A/cm2乘用车0.91.51002001.52.5200300商用车1.01.51202001.52.5150250 （多为 150200）2.53.52504003.57.03006507.012.0550100012.017.06001500 （多为 6001200）本题选取单个制动器总的衬片摩擦面积S为200cm2,每个制动器有两个摩擦衬片，两个衬片包角相同。200 1002 125（3.

26、14/2）=51.335 : 52mm3、摩擦衬片起始角一：0般将衬片布置在制动蹄的中央，即令订=90丄2，本题，=454、制动器中心到张开力 F。作用线的距离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，初步设计可暂定 e=0.8R，本题 e=0.8 x 125=100mm5、制动蹄支撑点位置坐标 a和c应在保证两蹄支撑端毛面不致互相干涉的条件下，使a尽可能大而c尽可能小。初步设计时,可暂定 a=0.8R，本题 a=100mm c 取 20mm6、计算制动轮缸直径(1)计算单个后车轮受到地面的摩擦力大小车速为 V=80km/h=23m/s汽车后轮在刹车过程做功 W =

27、 2FS，F为单个后车轮受到的摩擦力，S为刹车距离1 2后轮动能消耗W 40%mv ,m为车重，v为初速度2由于能量守恒，所以2FS二1 40%mv22解得单个后轮受到的摩擦力:2756N40%mv240% 1250 232F =4XS4 24为了是汽车在规定条件下停止所需的力矩M =FR滚地面对单个后车轮的摩擦力矩等于单个后轮受到的摩擦力与车轮的滚动半径的乘积。滚动半径大小查下表得。本题滚动半径R滚二300mm。M = F 只滚=2756 300 =826800 N mm轮胎型号新胎外直径负荷下静半径滚动半径175/75R14629mm280mm300mm(2 )计算制动蹄的制动力矩本题为领

28、从蹄式鼓式制动器，假设两蹄在制动过程中。制动蹄与制动鼓完全接触，压力分布均匀。受力分析如图所示。F。为张开力，F2为制动鼓对领蹄的合力，方向如图。F3为制动鼓对从蹄的合力，方向如图。对领蹄的支点取矩，列力矩平衡方程。对从蹄的支点取矩，列力矩平衡方程。f为摩擦系数。摩擦系数范围为0.25 w f < 0.55，本题取f=0.45F0 (e a) F2f (R -c) -F2a =0-F0(e a) F3f(R-c) F3a=0其中 e=100a=100C=20R=125求得 F2 =3.791Fo, F3 -1.358Fo(Fi F2)fR =M解得 Fo=2854Fo等于液压压力 P乘以

29、制动轮缸面积 s。-d 2P为制动轮缸的液压压力，本题取10MPa ； s为制动轮缸的面积，s，d为轮缸直4径。解得d=22轮缸直径应在标准规定的尺寸系列中选取，具体为19mm, 22mm, 24mm, 25mm, 28mm, 30mm,32mm, 35mm, 38mm, 40mm, 45mm, 50mm, 55mm.本题选取轮缸直径为 24mm。7、制动蹄片与制动鼓间隙小于0.5mm摩擦衬片(衬块)的磨损与摩擦副的材质、表面加工情况、温度、压力以及 相对滑磨速度等多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。 但 试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因 素。汽车的制动过程，是将其机械能(动能、势能)的一部分转变为热量而耗散 的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了耗散汽车全部动 力的任务。此时由于在短时间内制动摩擦产生的热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高。此即所谓制动器的能