【《家用轿车制动器及主要零部件的设计选择分析案例》4600字】

1.家用轿车制动器及主要零部件的设计选择分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u7611家用轿车制动器及主要零部件的设计选择分析案例 1133131.1鼓式制动器分类及选择 116271.2盘式制动器分类及选择 2200231.3制动器主要参数的确定 3324081.1.1鼓式制动器 3183141.1.2盘式制动器 5185981.4主要零部件设计选择 6130361.4.1制动鼓 6263611.4.2制动蹄 7325501.4.3制动底板 8130091.4.4制动轮缸 860581.4.5制动盘 8195231.4.6制动钳 974181.4.7制动块 9224021.4.8摩擦材料 10在汽车制动器的研究中，主要基于机械摩擦式，要及时借助摩擦产生的制动力矩进而确保汽车安全行驶。1.1鼓式制动器分类及选择鼓式制动器作为最具历史的机械制动器，是当前最早的制动形式，但是基于盘式制动器应用之前，它已经被广泛应用于车辆。对于鼓式制动器进行划分，可以依据蹄的类别：（1）领从蹄式制动器总有一个领蹄和从蹄，这是一种内张性的制动器，它的名字也是这样得来，基于不动的两个蹄支点。就其张开装置，拥有不同的类型。究其制动器的效能而言，其具有稳定性的运行，且处于中级的水平，但是，基于它们在行车倒车与前进环节中，其性能要与其制动特点保持一致，而且具有结构简单，具有不高的成本，这样可以优化驻车制动机构，因此这类结构目前还被普遍应用于中、重型运输载货车，和家用轿车中。（2）双领蹄式制动器如果车辆前进时两侧的制动蹄全是蹄式，故而，又被称之为双领蹄式制动器。这些制动轮缸、制动蹄等，在这些部件在底板上具有对称性，所以，两蹄在制动过程中，将会产生相互平衡的力，故而被称之为平衡式制动器。就此类制动器而言，拥有正向制动效能，基于这种结构而言，一些轿车经常使用，主要是在制动时需要。（3）双向双领蹄式制动器在制动鼓逆向与正向运转时，基于两侧都是领蹄的制动器，这种被叫做双向双领蹄式制动器。对于此类制动器，当车辆倒车和前行时，就能保持一致的制动性能，所以这类结构目前还被普遍应用于载货汽车。（4）单向増力式制动器基于此类制动器进行制动时，两蹄施加法向反力，这样很难保持相互平衡，被视为一种非平衡式的制动器。在此类制动器应用过程中，具有较为理想的制动时效，而且优于各种制动器，但是，在进行倒车制动的时候，效能不会高。所以，少数作前轮制动器使用。（5）双向増力式制动器把第（4）类制动器制动轮缸单活塞式，换成双活塞式，就变为双向增力式制动器。相较于此制动器而言，轿车在进行制动时，一般其制动器都是增力式。此类制动器较为普遍，主要用在车辆上，具有较为理想的驻车制动要求，而且存在不严重的热衰退问题。最后选择：鼓式制动器因为结构问题，会导致制动效率降低。所以，在轿车领域上已很少使用，多用盘式的。但成本便宜，在一些经济型轿车中使用。本次设计最终采用的是领从蹄式制动器。1.2盘式制动器分类及选择盘式制动器分为两种：钳盘式和全盘式。（1）钳盘式此种类，具有固定摩擦元件，附加摩擦衬块，在螺栓固定的转向节上进行安装，就其旋转元件而言，一般安装在制动块之间，将螺栓固定制动盘上。对此类制动器来说，可将其划分为固定、浮动两种。对于固定钳盘式制动器而言，将制动钳进行固定。除了制动活塞和制动块外几乎没有其他任何滑件，刚度稳定性好；结构和工艺与鼓式制动器类似，利于从鼓走向盘的变革；并且能够适应多回路。浮动钳盘式制动器，就此类制动器而言，主要基于浮动的制动钳体。优点有：具有较为简单的结构，成本低，安装容易，结构非常紧凑，此外，单侧油缸的活塞长度是较长的，一般是长于两侧的，油缸具有较大的散热面积，故而制动油温要低30℃~50℃，不易汽化。（2）全盘式在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件，以及固定元件都是圆形盘，与摩擦式离合器雷同，又可叫离合器式制动器。因为散热慢，其缺乏较为广泛的应用。可以得出盘式比鼓式制动器有如下优点:（1）稳定性更好。（2）制动力矩与轿车进和退没有关系。（3）制动力矩输出相同时，盘式的结构尺寸更小以及有更小的质量。（4）盘式的摩擦衬块有简单结构，保养更加方便。（5）制动盘的热胀冷缩不会引起踏板制动行程的耗损。（6）易于构成多回路，这样系统能更可靠与安全。（7）磨损报警更方便。根据优缺点分析，最后前盘我采用浮动钳盘式制动器，后鼓采用领从蹄式制动器。1.3制动器主要参数的确定1.1.1鼓式制动器1.鼓式制动器的结构参数（1）制动鼓直径D或半径R输入力P一定，D更大，则制动的力矩就会更大，散热方面的效果就更佳。但是轮辋直径会影响直径D的尺寸，然而D的尺寸增大质量就会提升，对车辆正常运行不利，鼓与轮辋不应小于20mm~30mm的间隙。轮辋直径Dr与制动鼓直径D轿车：D货车：D汽车轮辋直径比制动鼓大125mm~150mm。所以取得制动鼓内径D=240mm，轮辋直径Dr=356mm，制动鼓外径（2）制动蹄摩擦衬片的包角β及宽度b图3鼓式制动器的主要几何参数图3所示，选择包角β通常在β=90°~120°范围内，实验的β=90°具有较大的摩擦衬片宽度b时，就会呈现减小的单位压力、磨损也会减少，但基于b的尺寸太大，则很难保证其与制动鼓接触。在紧急制动时，单位压力应该低于2.5MPa，这样来选择宽度b。我选取b=45mm。（3）摩擦衬片起始角β就此参数β0而言，偶尔为了更好符合单位压力的分布，把衬片对称布置于最大压力点，以利于提高制动的效能。 β0=90°−（4）中心的距离a要使凸轮或轮缸都能够放在整个鼓内的情况下，a尽可能大,以便于优化制动效能，a=0.8R左右。求得a=99.6mm。（5）制动蹄中心的坐标位置k与ck应该小些，这样尺寸c就会大些，更有利。设计可以取c=0.8R左右，我取c=99.6mm。然后取k=20mm2.鼓式制动器的摩擦片摩擦系数我们在对摩擦片进行选择时，要尽量控制摩擦系数高些，而且确保其具有较好的稳定性。基于压力与温度的影响，一般具有较小的影响。在进行选择时，要求其摩擦系数要高，而且也可能会严格地要求稳定性。一般情况下摩擦系数较高的材料，它的耐磨性就更差。因此设计时，我选择f=0.3与实际更符合。最后根据参数选择以及查阅桑塔纳3000可以画出CAD图幅如下：图4后鼓制动器1.1.2盘式制动器1.制动盘直径D直径D要尽可能大一点，针对这样制动盘而言，这样可以使有效的半径，得以实现有效扩展，最终实现钳的夹紧力减少，在其工作环境中会实现下降的温度。直径D会遭到轮辋直径的约束。故而，选择为其直径的70%~79%的直径D，最后我取盘的直径D=256mm。2.制动盘厚度h厚度h是会直接性地影响整个制动盘的工作质量及其在工作中的温升的高低。为了能使其在质量上不会太高，厚度h宜尽量采取适当小一点的；考虑到控制温升，厚度h一般取大些。为了散热与通风，又可以铸出孔道。一般取为10mm~20mm的实心厚度h；针对通风孔道而言，选厚度h为20mm~50mm，但大多数用20mm~30mm。我取h=20mm。1.摩擦衬块内半径R1与外半径建议R2R14.工作摩擦面积对国产汽车前轮盘式制动器而言，基于其中的一些主要参数，可以通过查阅到，摩擦衬块厚度取14mm，对于汽车质量在1.6kg/cm2~3.5kg/最后根据参数选定，及参考书目可以画出图幅如下图：图5前盘制动器1.4主要零部件设计选择下面会介绍一些主要零部件，对他们就行设计选择，对主要零部件画出CAD图幅，其他零件具体图形参照桑塔纳3000，可以得出相关参数及图形。1.4.1制动鼓在此零件制造时，刚性不能太低，热容量也是如此，具有极低的温升，尤其是在极限值制动时，基于不低的摩擦因数，进而促进更为均匀的工作表面磨损。基于大中型车辆而言，大多使用灰铸铁HT200，换而言之采用合金铸造；基于一部分家用轿车或者轻型运输货车而言，主要由一个整体的组合式，其中由铸铁部分或者钢板冲压的辐板铸成；在铸铝合金鼓在铸造过程中，具有灰铸铁，在家用轿车使用上，会逐渐应用到各个方面。其设计使用也较为广泛。内镶珠光体，逐渐优化它的散热或者耐磨现象，而且也会逐渐使其质量变小。基于其合金铸铁类型而言，其内鼓筒主要是浇铸至上面的，以钢板冲压实现。鼓对轮毂，我们使用圆柱表面来定位直径，它们装配之后不能忘了平衡。家用轿车许用不平衡度15~20N∙cm。要对其强度与刚度展开考虑，要对制动鼓壁厚适当的选择。通常铸造壁厚：家用轿车为7mm~12mm。在制动鼓外缘要适当开小孔，基于其闭合的一侧，进而对其制动器间隙进行检测。本次设计采用的材料是HT20−40。抗拉强度为20kg/mm2,抗弯刚度为根据选型，和桑塔纳参考书目中可以画出图幅：图6制动鼓1.4.2制动蹄家用轿车此零件大多是T形型钢碾压、或钢板冲压焊接，蹄需要有刚度好的结构以及断面形状。基于其翼缘与腹板而言，主要针对其厚度展开研究，家用轿车大约是3mm~5mm；在家用轿车的摩擦衬片选择时，一般会选则4.5mm~5mm。在摩擦衬片上可以附加额外的衬片，以此粘贴或者铆接的形式；再具体开展铆接时，具有更小噪音；在开展粘贴时，其磨损的厚度会逐渐变大，所以寿命变长，但是不容易更换衬片。此设计对于此零件使用T形型钢辗压并且焊接制成，我使用的材料为HT200，其腹板、翼缘的厚度取4mm，摩擦衬片厚度5mm。具体图形可以参考书目。1.4.3制动底板此零件作为大部分零件的安装基体，应该确保这些零件的位置不能偏差。其的刚度要大一些，因为它承受制动器所产生的制动反力矩。所以，其一般是凹凸起伏的看起来，使用钢板冲压时。1.4.4制动轮缸在针对制动轮缸进行研究时，要立足与液压制动系的基础上，采用的活塞式制动，在本次设计根据家用轿车性能，主要采用HT250。1.4.5制动盘此零件通常用灰铸铁珠光体制造，有的也是用Cr、Ni等合金制造。基于此零件研究，将会承受制动块更多的力，包括产生的切向力与法向力，而且极具热负荷。在发展的过程中，要想促进冷却效果，此零件基于钳盘式的基础上，要附加通风槽，并且，依靠双层盘这样来改善。不断提高其散热面积，大约下降20%~30%的温升，缺点就是太厚。国产引进车辆差不多都有通风槽的此零件，具有20mm~22.5mm的厚度。然而，缺乏通风槽的轿车，一般具有取10mm~13mm的此零件。选择厚度为20mm，参照桑塔纳3000可以画出图幅：图7制动盘1.4.6制动钳在对此零件的研究中，可以基于球墨铸铁QT400−18制造、或者可锻铸铁KTH370−12、也可能包含轻合金。此零件可以是整体的，可以实现连接螺栓的。此零件的强度和刚度不能太低。降低制动液产生的热量，基于大部分时候，在制动块背板上，可以实现杯形活塞，并基于它的开口端顶。以钢或者合金进行制造活塞，以便更好地减少磨损，其工作面需要镀铬，有时可采用非金属活塞。此零件在车辆可以安装在车轴的前后方。此零件位于车轴前可防止杂物进入，在车轴后时则可降低合成载荷。1.4.7制动块在对摩擦衬块研究中，主要基于背板构成，彼此之间这样可以实现铆接、粘贴，能够在压嵌下形成一块。大部分此零件面积应该被活塞压住，可以尽量减少卷角，减少噪音的产生。便于散热和减少噪声，可在两者之间，也可以在背板后贴隔热垫。衬块的损耗，所以厚度不能太小，一般家用轿车在7.5mm~16mm之间。选择厚