【《家用轿车制动器设计》19000字（论文）】

家用轿车制动器设计目录摘要 1第1章绪论 31.1家用轿车制动系统的论述 31.2研究的意义及目的 31.3制动系统中制动器的分类 31.3.1鼓式制动器 31.3.2盘式制动器 41.4制动系统的发展现状及发展趋势 51.4.1制动控制系统的历史 51.4.2制动控制系统的现状 61.4.3制动控制系统的发展 71.5本章小结 8第2章总体方案的设计及确定 92.1研究的主要内容和设计要求 92.2制动系统的分类及制动原理 92.3轿车制动系统主要参数确定 122.3.1同步附着系数 122.3.2制动力分配 132.3.3最大制动力矩计算 132.3.4制动器因素 142.4制动系统的总体方案 162.5本章小结 16第3章制动器及主要零部件的设计选择 173.1鼓式制动器分类及选择 173.2盘式制动器分类及选择 183.3制动器主要参数的确定 193.3.1鼓式制动器 193.3.2盘式制动器 213.4主要零部件设计选择 223.4.1制动鼓 223.4.2制动蹄 233.4.3制动底板 243.4.4制动轮缸 243.4.5制动盘 243.4.6制动钳 253.4.7制动块 253.4.8摩擦材料 253.5本章小结 26第4章液压制动设计 274.1液压制动原理 274.2液压制动设计计算 284.2.1制动轮缸计算 284.2.2制动主缸计算 294.2.3制动力计算 294.3本章小结 30第5章制动计算及校核 315.1驻车制动计算 315.2制动器压力的计算 325.2.1制动蹄摩擦面的压力分布 325.2.2鼓式制动器制动力矩 335.2.3计算盘式制动器制动力矩 345.2.4摩擦衬片的磨损特性计算 365.2.5制动器热容量和温升的核算 375.3本章小结 37第6章结论 38参考文献 39

摘要随着现代社会的不断发展，家用轿车也是迅速发展，所以家用轿车的安全性就显得尤为重要。因此家用轿车制动系统的发展就显得尤为重要，在制动系统开发方面而言，开发出高性能的系统十分重要，从而保障安全行驶，这是急需解决的问题。汽车基本上成为了家庭中的常规工具，制动系统就是车辆中重要的部分，它是安全的基本，那么研究家用轿车的机械结构，就是非常有意义的任务，所以此次设计选题，老师给安排了一个家用轿车制动系统机械结构设计的选题，希望通过此次设计，对制动系统有更加全面的了解。最后需要画出主要机械零件的CAD图幅。此说明书在研究过程中，基于家用轿车制动系统基础上，针对其机械结构设计展开研究，针对其制动系统展开分类研究以及发展研究，并且，在原有基础上，针对盘式制动器与鼓式制动器开展研究，并展开相关参数设计。并在方案上最终进行确定，主要采用液压双回路前盘后鼓式制动器，并且在章节中对其主要零部件开展设计。关键词：家用轿车；制动系统；盘式制动器；鼓式制动器；液压式

ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofmodernsociety,familycarsarealsodevelopingrapidly,sothesafetyoffamilycarsisparticularlyimportant.Therefore,thedevelopmentoffamilycarbrakingsystemsisparticularlyimportant.Intermsofbrakingsystemdevelopment,itisveryimportanttodevelophigh-performancesystemstoensuresafedriving.Thisisaproblemthatneedstobesolvedurgently.Carbasicallybecomeafamilyintheconventionaltools,thebrakingsystemistheimportantpartofthevehicle,itisbasictosecurity,thenstudythemechanicalstructureofthefamilycar,isaverymeaningfultask,sothedesigntopic,theteachertoarrangeafamilycarbrakesystemmechanicalstructuredesignoftheselectedtopic,hopethatthroughthisdesign,Haveamorecomprehensiveunderstandingofthebrakingsystem.Finally,weneedtodrawCADdrawingsofthemainmechanicalparts.Intheresearchprocessofthismanual,onthebasisofthedomesticcarbrakesystem,theresearchiscarriedoutforthemechanicalstructuredesign,theclassificationresearchanddevelopmentresearchforthebrakesystemarecarriedout,and,ontheoriginalbasis,thediscbrakeanddrumCarryoutresearchonthebrakeandstartthedesignofrelatedparameters.Theplanisfinallydetermined,mainlyusinghydraulicdual-circuitdrumbrakes,andinthechaptertocarryoutthedesignofitsmaincomponents.Keywords:Familycars;Brakesystem;Discbrake;Drumbrake;Hydraulic

第1章绪论1.1家用轿车制动系统的论述在汽车制动系统研究中，对在汽车增加额外的力，进而对于其强制制动系统，安装特定的制动装置。制动系统：在汽车行驶过程中，要严格参照驾驶员的要求，依据实际情况适当的停车与减速；要在各种条件下，汽车能够及时停驶在相应的道路上，实现在特定条件下的稳定驻车；进而保证下坡行驶的汽车具有稳定性，保持稳定的速度。在基于汽车制动作用的研究中，要获得汽车方向的保持性，确保其与汽车具有相反外力的行驶方向，基于外力的大小而言，其自身具有随机性、不可控制性，基于此，在汽车的装置上，要装设特定的装置，以便更好地实现其功能.1.2研究的意义及目的汽车制动系统被认为是汽车最重要的制动系统之一，从汽车问世的那刻开始，该制动系统就已经在车辆的安全防护等各个方面发挥了至关重要的作用，尤其是近几年来，随着车辆制造工艺的发展与进步以及汽车的行驶效率与速度的改善，这种技术上的重要性已经表现出来。基于汽车制动系统而言，在制动装置设置方面来看，至少要有两套，一种是驻车制动装置，另一种是行车制动装置，汽车在坎坷的路上行驶，要不断设置应急制动装置，以及完善相应的辅助制动装置，在牵引汽车设置方面，还需搭建制动装置。在对行车制动装置进行设置时，要适当的对汽车采取强制减速，或者是停车等，从而能够促使汽车保持平稳，已核实到的车速行驶。对于其驱动机构而言，要采取多回路机构，或者是双回路，进而保证其正常行驶。1.3制动系统中制动器的分类制动器就是在汽车制动操控系统中可以作为一个部件阻碍汽车运动或者有某种汽车运动趋势的机械制动元件。它按照一种机械式的结构大致我们可以分如下为两种：盘式与鼓式制动器1.3.1鼓式制动器鼓式制动器主要特点是通过设计利用制动蹄和挤压摩擦片的复合结构，始终围绕每个制动蹄展开，把摩擦片与制动蹄进行紧密结合，将其控制在鼓的内侧，以便更好地产生制动力，根据实际需求可以使得每个车轮自动降低速度减速或者在最短距离内自动减速停车，以有效地同时确保汽车驾驶员的正常行车安全，并有效地同时保证了汽车的正常停放和不能自动车门打开和防止滑移。基于鼓式制动器的特点而言，在对旋转制动元件进行选择时，一般采用鼓式制动鼓，对于其鼓式制动蹄而言，一般为固定的制动元件；它既可以造价低廉，又十分符合我们传统的结构设计。在对鼓式制动器刹车研究中，一般将其称之为块式制动器，换而言之，就是在刹车过程中，主要依靠制动块进行，将其放在一个制动轮上，全面进行制动刹车。究其原理，基于汽车的制动鼓上，通常会使用一个轮缸，在其制动状况下，会受到总泵的液力，这个时候左右制动蹄的蹄端将会发生变化，同时顶向轮缸两端，在这个过程中发生的作用力是一样的。但是基于车轮不断旋转，所以，在制动蹄的压力这块，将会产生不对称的压力，进而产生自行增力，或者是产生自行减力的现象。所以，在汽车业内研究中，通常会把其制动一侧称为领蹄，则将自行减力一侧称之为从蹄，从对于从蹄的研究来看，与领蹄相比较来看，具有较小的摩擦力矩，进而会产生两种不同程度的磨损度。1.3.2盘式制动器基于盘式制动器而言，碟式制动器主要是按形状称的，也就是说起名字的由来主要取其盘的形状而来。它由一个液压制动机械系统控制，其中包含较多的制动零部件，其中主要包括液压制动盘、分泵、油管、制动钳等。主要采用合金钢制成的制动盘主体，并紧密固定在车轮上，随着这个车轮旋转。盘式制动器在我国目前己经被广泛应用普及到了轿车，现在绝大多数的轿车都已经是能够适用于全部的车轮，少数的情况下轿车仅仅是能够将它作为一个装在前轮上的制动器，与后轮上的鼓式制动器一起相互配合，以使汽车能够具备了保持较高的速度行驶和高速制动时的行驶速度和制动方向稳定。究其原理，在汽车实施液压制动时，其油液主要是基于压力注入两轮缸之中，基于其中的活塞器而言，在其前轮液压的推动作用下，要不断实现两侧的制动利用压力压紧两个制动盘，进而产生相应的摩擦力，实现制动的目的。并且，在轮缸腔中可以看到，基于密封圈或者橡胶圈在承受活塞摩擦力下，将会产生相应的弹性变形。当手动放松弹簧制动器时，制动块和活塞作用时，主要依靠运动弹力的机械作用实现回位。基于这种机械的惯性，在这种矩形制动密封圈刃边存在的间隙，具有味小的数量，在不需要制动时，基于制动圆盘与摩擦片之间存在间隙而言，一般为0.1mm左右，它已经足够好地保证了这种制动阻力问题的解除。又因制动盘在高温下材料受热膨胀，其材料厚度仅一定量变化，故而很少出现“托滞”的现象。就矩形橡胶密而言，除了具有较好的密闭作用以外，同时也起到能够起到实时控制驱动活塞的压力回位及自动调节活塞间隙。假如整个制动块与盘的间隙随着时间的发展，呈现越来越大的磨损度，在具体制动运转过程中，随着密封橡胶圈的变形，一旦在后期超出极限后，活塞还在保持运转，直到摩擦片被压紧在制动盘上。一旦解除制动后，矩形橡胶制动密封圈把制动活塞推回去的制动距离与活塞磨损之前一样，仍然可以继续保持制动标准值。1.4制动系统的发展现状及发展趋势1.4.1制动控制系统的历史在最开始的制动控制过程中，主要依靠简单的机械装置，在驾驶员操纵后，逐渐向制动器施力，在此过程中，要确保车辆的具有较小的总体质量，车速比是较低的，虽然机械制动很显然不适合汽车自身制动的需求，但是，随着不断提升的车辆自重，相较于汽车机械制动器而言，要安装相应的助力装置。然后，展开对真空助力装置的设置。在1932年，随着凯迪拉克V16大门出世，出产的质量高达2860kg，一般采用直径为419.1mm鼓式制动器的四个轮子，并且依附真空助力装置。林肯公司在发展的过程中，也在1932年展开大力研究，随后研发出V12轿车，对于此车辆而言，主要借助四根软索进行操控，实现控制真空助力器的鼓式制动器。随着社会的发展，并逐渐被应用与汽车行业，特别是军事专用车辆和其它军事机械技术的持续进步与不断发展，车辆机械制动也无疑有了新的技术飞跃与重大突破，液压机械制动则无疑是继传统车辆机械制动之后的另外一个重大技术创新。在DuesenbergEight型汽车的研制过程中，最早推出液压离合制动器。在1924年，克莱斯勒公司研制的四驱液压动力制动器。在1939年与1934年，在美国两大巨头公司研制中，福特与通用公司，在国内市场的发展中较早的首使用液压制动。直到20世纪50年代，作为一种新事物，液压助力制动器有了更进一步的发展。直到20世纪80年代之后，基于社会的不断发展，电子科学技术也逐渐发展，世界上在汽车电子科学技术中最显著的一项成就便是防抱死制动系统（ABS）的实用性和推广。其中液压控制技术与微电子技术集于一体，逐渐搭建成机械电子一体化，作为新型高技术产品逐步问世。具有独特的安装方式，对于汽车的发展而言意义巨大，对于汽车的操作性与自动安全能力极大提高。防抱装置通常由三个组成：压力调节器、控制仪、传感器。该传感器将车轮的旋转角速度、角加速度、车辆速度等参数，通过传感器输入到控制设备，控制装置对其进行计算和与规定的测量数值相对应地进行比较之后，给压力调节器下达指令。1.4.2制动控制系统的现状鉴于考虑到此为基础的制动功的能量，液压控制依旧被广泛认为可能是最可靠、也可能是最经济的控制手段。即便在新车增加了防抱死制动（ABS）的功能之后，传统的“油液制动系统”也依旧一直占据着较为相对优势的地位。但是就其操作复杂度和使用经济性来说，增加的车辆牵引力系统控制、车辆运行中的稳定性系统控制以及一些比较现代化的“智能汽车”的新控制技术已经衬托出基本传统制动器显得不足。当下，基于车辆防抱死制动控制系统的研究而言，逐渐成一套较为成熟的产品，并应用于各类车辆上，但是在对这些产品设计环节中，主要参考减速门限、车轮增加与滑移功率等方面，进行相应的设计的。在此设计方法中，具有较为实用性与简单性，但是它的调试不太容易，对于不同车辆而言，则需要相互匹配，在许多不同的路况上都可以加以检测和验证；从理论上看，整个控制工作过程中的车轮滑移率并没有始终能够保持最佳的滑移率,并未能够达到最好的制动效果。所以，开发鲁棒智能特性的新型（ABS）智能控制系统体系就显得尤为重要。现在，多种鲁棒式控制管理系统已经被广泛应用于各种（ABS）的各种控制过程逻辑中。除了采用传统的控制逻辑电路门限方法是以对比为目的，增益速率调度控制PID滑动控制、模糊控制、改变结构调度控制等，这主要是基于多用的鲁棒式控制系统，作为常见的控制管理系统，在当下应用范围较为广泛，主要以滑移率为目的，进而开展的连续控制系统。模糊控制设计方法主要特点是基于实际工作经验控制规律的模糊控制，与系统的基本模拟工作机制基本无关,具有良好的鲁棒性和基于控制经验规律的使用灵活性，但是如何调整这些控制参数相对不太简单，从理论而言，差不多使用试凑的控制方法。然而对大多数基于特定目标值的控制而言，其中的控制基本原理也仍然存在着一定的基本规律。（ABS）只有当汽车处于极端的情况下才能够会控制制动，在部件进行制动时，电子式制动会促使汽车控制单一制动缸的压力，因此刹车的反应时间就会大大缩短，确保汽车在任何瞬间都能够得到正确的刹车和制动压力。近年来电子科学技术和计算机管理控制等新技术的进步和飞速发展给（EBS）带来了契机。德国从20世纪80年代以来最先开始发展（ABS/ASR）体系并进行投入市场，在（EBS）的研究和发展中已经走在了世界之前。1.4.3制动控制系统的发展如今汽车制动控制系统的应用发展以控制技术为主。一方面目标是通过扩大控制区域、增强控制功能；另一方面就是采取了优化控制的理论，实现了伺服控制及高精度的控制。基于汽车制动系统而言，其主要包含几个重要组成部分，第一个是具有提供动力作用的动力供能装置；第二个是具有传动作用的传动装置；第三个是具有控制作用的控制装置；第四个是具有制动作用的制动器。基于这4个主要组成部分构成，在其发展研究过程中，很显然能够发现其智能技术，基于不同程度而言，对于汽车制动系统实现智能电子化具有重要作用。究其人员而言，作为制动控制主要操作者，对电子制动系统实施启动，最后发出制动的操纵；其中制动器的能源而言，主要来自电源供应装置，或者是一些储存在蓄电池；在此系统中，主要利用全新电子制动器，或者是来自控制处理单元，进而实现对电子制动系统的控制，进而搭建一个全面的控制，就其电子制动器而言，主要分为电子控制处理单元。随着逐渐缩小的机械连接，就其制动器的踏板而言，与制动器之间具有紧密的联系，其机械动力传输紧密联系，随后相连接的就是电线之间的连接，电线向整个制动器内部传递控制能量，数据线向整个制动器内部传递控制信号，故而，对于此类制动装置的研究中，将其称之为线控制动。主要基于广泛应用于汽车上，进而促进制动系统实现飞速的发展。随着较为普遍的被应用，当前液压制动现已经具备较为成熟的制动操控技术，随着社会的不断发展，社会对于制动性能技术要求更高，要求其进一步改革创新，各种制动操控技术不断发展，并被逐步应用于制动控系统之中，基于这些制动操控系统的基础上，在附加额外的制动设备，以此更好地完成这些功能，这就大大促进了制动系统的不断发展，具有较为复杂化的制动系统结构，进而可能产生液压回路的现象，进而发生泄漏的现象，以及就其装配而言，具有较为困难的维护与装配，就其制动系统发展而言，则需要较为简单的设计结构，功能配置变得更加全面和可靠，制动系统的基本设计和维护管理也将会逐渐成为需要进行考虑和面临的一个重要问题，广泛应用电子技术也称为一种主要的趋势。1.5本章小结本章主要介绍了家用轿车制动系统，以及题目研究的意义，最后介绍了制动系统的历史以及发展状况，这些对于理解此论文都是比较有用的。

第2章总体方案的设计及确定2.1研究的主要内容和设计要求本文在设计过程中，主要基于家用轿车的基础上，对家用轿车制动系统，机械结构进行设计。然后展开分析。设计要求：（1）技术方面不仅要满足国家标准和家用轿车行业标准外，还要考虑成本问题以及性能好坏。（2）要保证工况安全。所以，设计了两套制动保护系统：在研究的过程中，基于驻车制动系统与行车制动系统而言，在两套系统主要利用驱动装置，并且具有相互独立性，对行车和驱动装置，最少需要两套独立的制动管路,一旦其中一套发生故障的时候，另外一套就会及时发生作用，尽量保障车辆的平稳运行，确保车辆的安全。（3）制动效能要满足需求，其中必须包括车辆驻车制动系统效能，行车制动效能。要合理设置制动距离这对家用轿车的安全非常重要。（4）有高寿命制动系统的零部件，而且制造费用也需要较低；而且对于摩擦性材料的选取也是应该充分考虑到其环保性能的要求,应该尽量降低在制动过程中飞散在大气中有害身体健康的石棉纤维。（5）对于制动效能而言，具有较好的热稳定性，在车辆行驶过程中，一旦处于在较短行驶时间内实施高速制动的现象，或者是在此频繁出现高速制动，尤其是基于汽车连续性的实施高效制动，均极有可能会直接导致汽车制动器温升得变高，温度甚至超标。提高机械制动机的鼓、盘在机械高温过程中的散热稳定性和摩擦稳定性，增大制动时的热容量，改善它们的整体散热稳定性或者对它们整体采用一种强制性的高温冷却设备，都完全可以说明它是一种有效抗热衰退的重要手段。2.2制动系统的分类及制动原理就制动系统而言，要参照其应用功能进行划分，在此基础上可以对其划分为驻车制动系统，应急制动系统，行车制动系统等。对于家用轿车来说不少于两套。按制动能源分类：分为人力、动力、伺服制动系统三类。人力制动也是家用轿车常用的一种能量源，它不仅比较便宜，而且已经比较安全。此次设计我也选择了这类制动能源，比较符合家用轿车控制系统。在对制动系统的研究中，对其进行划分，可以将其划分液压式、机械式、电磁式、气压式几种，要严格参照能量进行分类。在这里液压式将属于最佳选择，这种制动系统具备良好的性能，可以产生较为迅速的反应，在行车制动系统上。尤其是基于驻车制动系统而言，机械式具有较好的效果，主要是基于其稳定性与低事故率。基于上述分析可知，本文章在设计环节中，主要围绕着驻车制动与行车制动系统进行设计，对于此应急系统能够很好地节约成本，更好地方法是利用当前的驻车制动系统完成代替。在本次设计中，基于大中小城市汽车使用情况，展开相应的研究，故而没有展开辅助制动系统的设计。下图为制动系统总体布置：如图所示，车辆制动系统由踏板、助力器、主缸、组合电磁阀、管路、以及鼓式盘式制动器、紧急制动器等。对于踏板就是依靠人发出制动信号，然后这种动作传递主缸。助力器顾名思义，就是当制动力不足时，他会使这个力变大，更便于减速和停车，此处用的是真空助力。主缸是一个能源发出的地方，他感受到踏板的机械力，然后相应的动作，发出液压力通过管道传递给前后制动器，进行减速或停车。组合电磁阀就是控制油量控制力的输出大小的。管路也就是油液流经的地方，图中可以看出这是一个双回路的装置。图1总体布置图就其汽车制动系统而言，可以将其划分为两个部分，一部分是制动器，另一部分是制动操纵机构。制动操纵机构：包括上图的踏板、助力器、主缸、管路、组合电磁阀共同作用。它们通过发出制动动作来产生制动行为，控制制动效能并把制动能量从汽车上传递给制动器上各个零件。制动踏板与制动主气缸之间安装有助力器，踏板可以直接用于操纵助力器，两者联合推动制动主缸。电磁阀和管路相连通过动作操纵电磁阀。就制动器而言：主要涵盖盘式制动器、鼓式制动器、紧急制动器等几部分。它们能够帮助产生一个能够妨碍汽车道路运动或者妨碍有运行倾向的力，车辆经常使用的制动器主要为摩擦制动器，摩擦制动器一般分为盘式与鼓式两种。紧急制动器是指在紧急状况下使车辆迅速停下的装置。盘式制动器与鼓式制动器在文章中有所涉猎，此处不再赘述。制动原理：当遇到需要制动的情况时，车辆驾驶者此时会踏下踏板，这样来控制车辆发出动作，此时这个踏下的机械力会传到主缸，此时变为液压能，通过管路传递液压能，并且用组合阀控制能量的输出，把能量传递给轮缸，然后前后制动器感受到液压能，以机械能输出制动，以保持车辆安全出行。2.3轿车制动系统主要参数确定在制动系统设计中本设计基于桑塔纳轿车的基本参数进行设计，主要技术参数如下：表1制动系统整车参数整车质量空载满载1550kg2000kg质心位置ab1.35m1.25m质心高度空载满载轴距0.95m0.85m2.6m其他最高车速车轮工作半径轮胎同步附着系数160km/h370mm195/60R1485Hφ相较于车辆整体而言，其制动参数系统具有重要作用，在一定程度上能影响汽车的整体的制动系统，具有较为直接的影响，下面介绍设计这些参数，此设计这些参数也比较重要。2.3.1同步附着系数基于两轴驱动车辆而言，其前制动器与后制动器制动力之间具有一定联系，其传动比率一般为常数。依据汽车的前置的制动器制动力，与汽车总制动力产生比率关系，以此更好地确保其分配的制动比率，这也就是其制动力分配系数β。β一般这个比值为常数，一旦附着系数，约等于φ0时，这个时候汽车前车轮与后车轮会出现抱死（1）当φ<φ（2）当φ>φ（3）当φ=φ0时：一旦汽车发生紧急制动，汽车前后轮城市交通已经得到了极大的幅度改善，汽车在道上行驶的过程中，其自身的速度具有较大的上升，因此在第二类，就会产生较为严重的后果，此时如果你的速度比较高,它不但可能直接引起汽车侧滑或者高速甩尾,甚至还有可能它还会直接使你的汽车调头而直接导致失控，故而，基于汽车抱死这种现象，所以，当下诸多汽车会增大φ0值。轿车φ φ0=Lβ−其中：φ0L：汽车轴距hL故取φ02.3.2制动力分配确保汽车能够在高速行驶中，及时调整与地面的附着力，进而确保汽车正常运行。根据公式： β=L2−φ其中：β：制动力分配系数得：β=(2.3.3最大制动力矩计算大部分与φ的大小有关，进而不断调整： Mμ2max=其中：φ：最大附着系数；q：制动强度；reMμ2maxMμ1maxTTf2max q=aφa+(φ−故后轴 Mμ2后轮的制动力矩为1.57×前轴M 0.67/（1−0.67）×1.57×106前轮的制动力矩为3.2×2.3.4制动器因素BF被广泛应用于对制动器效能的评价。进而制动器因数动力可以实现精确定义，作为一个制动盘或者一个制动鼓，其自身的作用制动半径不同，其产生的制动输入力与最大摩擦力的比值。为： BF=Tf其中：TfP：平均输入力；BF：制动器因素；f：摩擦系数R：作用半径；对钳盘式制动器，如果两侧的制动块在施加力的过程中，对两侧制动盘产生力的作用，可以将其相互压紧力视为P，相较于制动盘而言，主要基于两侧的相互作用半径上，其与制动件将会产生相互摩擦力，其数值为2fP，此处用f取0.5，故而，此时BF是： BF=2fPP可算BF=2×0.5=1对于鼓式制动器，当P1 BF=BFT1如图所示，因为张力P，和蹄的摩擦衬片与鼓会产生一个力，两者之间的合力N在B点上。基于这一法向力作用于制动蹄衬片上，就会产生相应的摩擦力为Nf图2鼓式制动器受力图对于领蹄来说，其绕A点，平衡力矩方程是： Ph+Nfc−Nb=0不难得出领蹄的BF是： BFT1数据代入其中：B制动鼓反转时，制动蹄则又叫做从蹄，那么摩擦力Nf将会有着相反的方向，同上，可以围绕蹄绕支点A开展 Ph−Nfc−Nb=0 （12）由上式得从蹄的制动蹄因数为： BFT2数据代入其中：B其中：BFT1BFT22.4制动系统的总体方案对本次制动设计展开分析，主要采用前盘后鼓制动器，能量采用液压式进行制动，并且采用双回路制动控制系统。并且添加量真空助力。其中，对于鼓式制动器而言，主要是领从蹄式，其自身的铸造极具自由性，主要由灰铸铁制造而成，其尺寸铸造主要参照QC/T309−1999选取，对于盘式制动器而言，主要采用浮动钳盘式这一类型，对于题目家用轿车制动系统而言，要依靠相关的参考书籍展开设计过程。制动系统选择，行车制动系统我选用液压制动，在驻车制动系统选择时，按照标准选择为机械式，同时驻车制动器由鼓式制动器构成。为经济考虑用驻车代替应急系统。因为设计题目为家用轿车机械结构设计，所以对于家用轿车来说，可不必设置辅助制动系统。2.5本章小结本章首先确定研究内容和设计要求，然后给出制动系统的分类和使用状况。然后又确定了轿车的总体参数，根据这些参数确定了轿车的同步附着系数，制动力分配系数，制动力，制动力因素和最大制动力，这些参数是家用轿车制动系统设计的前提因素，也是保证制动系统正常工作的前提。

第3章制动器及主要零部件的设计选择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。3.1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。3.2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。3.3制动器主要参数的确定3.3.1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°−β2（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3.3.2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。3.摩擦衬块内半径R1与外半径建议R2R1不高于1.5，但是，假若具有偏大的比值，在工作中衬块的内外缘，它们具有相差较大的圆周速度，可此时磨损就很有可能会不均匀，接触面积也可能会逐渐减小，进而导致4.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/cm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3.4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。3.4.1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3.4.2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。3.4.3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。3.4.4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。3.4.5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3.4.6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。3.4.7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。选择厚度为16mm，参照标准可以做出图幅：图8制动块3.4.8摩擦材料基于材料而言，具有较高系数，且具有稳定性。具有较好的性能，例如：抗热衰退性，不会因为气温发生变化，也具有不错的耐磨性，吸水率不能太高，压缩率也不能太高，具有不高的热传导率，并且具有较为充足的热膨胀率，具有良好的抗打性与抗压性，具有较好的冲击与剪切弯曲的抵抗。摩擦时噪音和气味尽量避免产生，且尽量使用环保材料。模压材料使用范围最广，石棉纤维是其主材料，然后与树脂材料，调整填充挤和其他材料混合，并高温时模压塑造。我采用的也是模压材料。3.5本章小结本章在展开的过程中，首先介绍了鼓式制动器，以及盘式制动器，并对两者进行了分类和选择，并且确定了前盘后鼓的类型，然后又确定了其主要参数，最后还对一些主要零部件进行设计选择，这些对制动系统的设计是非常重要的。

第4章液压制动设计4.1液压制动原理我选择采取液压式作为行车制动系统，作为驻车制动系统，一般会采取机械式。对于驻车制动统而言，其主要是机械式的杆系传力，其主要特点之一是不仅机构简单，造价便宜，进而确保整车稳定运行。基于汽车驾驶员手动制动，依靠钢丝绳进行操控，产生制动效果。在行车制动系统选择时，一般会选择液压式，这种作用滞后时间，一般为0.2s，其中为10MPa的工作压力。依据其工作原理可以进行简单的说明，正如图所示，以较为液压制动系统工作原理所示。将工作面作以圆柱面为主，并将其金属制动鼓8进行固定，保持其随着车轮旋转。在制动底板11上固定支承销12，共同支撑两个弧形制动蹄，此处为10。在制动蹄的安装摩擦片9。另外安装液压制动轮缸6，借助油管5与液压制动主缸4进行连接。并且依靠主缸活塞3进行操纵制动踏板机构。下图为液压制动系统工作原理示意图：图9制动装置原理图当车辆驾驶员在车上踏下1进行制动时，制动的作用力主要依靠活塞推杆2进行传递，将动力传给活塞3，活塞就因此运动，对于制动主缸内部进行制动控制，油液主要借助油管5进行传输，到达指定的轮缸位置，进而借助制动器轮缸的活塞进行制动。对于钳盘式制动器有相同原理。尽可能避免空气进入油液制动系统影响工作，当驾驶员完全放松油液制动系统踏板后，此系统还需要维持一部分残余压力（0.5kg/cm4.2液压制动设计计算4.2.1制动轮缸计算轮缸的直径这样计算： dw式中：P：考虑到管路液压或轮缸。P=8MPa~12MPa取PN：制动块对制动盘的压力查参考文献[13]可得：N=19625N那么代入数据有d根据标准规定的尺寸，所以确定dw为50mm单个轮缸的工作容积V Vw=其中：n：活塞数量；δ：制动行程： δ=δ选择δ=2mmδ1可算单个轮缸的工作容积：V对于总的工作容积 V=1m其中：m：轮缸数目；V=2其中：Vw14.2.2制动主缸计算此零件又可以叫液压制动总泵，是大部分车辆制动源。其主要能源来自于车辆驾驶人对位于汽车踏板上的转向踏板制动力和位于发动机进气口分歧管上的制动真空度，其中这种真空度一直以来是驾驶车辆对于制动主缸最重要的控制动力能量来源。此零件的工作容积 Vm=其中：V：总工作容积；V＇V=13502家用轿车此零件的容积可选择V Vm=其中：dmSm一般Sm=（0.8∼1.2）代入数据d根据标准规定，选择其直径为28mm。S4.2.3制动力计算制动踏板力FP FP=其中：p：管路液压；iP：传动比，η：效率，选择η=0.9。代入数据：=1710N>500N−700N此时不满足，需设置真空助力器。 FP＇其中：I：真空助力比，选择4。F此时满足要求。 xP=其中：δmδm2：主缸活塞空行程。都选代入数据：x4.3本章小结本章首先介绍了制动系统的结构型式和讲了制动装置的工作原理，然后对于汽车制动系数参数进行计算，进一步确定了主缸直径，以及制动踏板力等，这些都是制动系统设计中不可少的。

第5章制动计算及校核5.1驻车制动计算坡道停车，如简图10，对于此图上，可以进一步看出其后轴附着力： Z2φ类推下坡时附着力为： Z2φ＇=下图为车辆在上坡停驻示意图：图10驻车制动计算模型对于驻车制动时制动力大小与车辆Z2φ等大，在汽车上坡下坡时，很难实现更好的停驻，对于其极限坡度倾角 magφ可得车辆上坡时极限倾角： α=tan−1数据代入，L1是质心离前轴的距离下坡： α＇=tan−1同理计算出α一般最大的停驻坡度应该大于16%~20%，所以都满足要求。单个后轮制动力矩上限： T=12可得T=760.68N⋅m。并且要求要尽量离极限值远一些，这样更利于车辆的安全性。5.2制动器压力的计算5.2.1制动蹄摩擦面的压力分布我们要了解压力分布规律，这样会利于分析BF。通常计算时，常常只计量衬片径向变形，其余零部件变形可以不计量。所以，提出三个假设：（1）制动鼓、蹄为刚性体；（2）有外力时，仅摩擦衬片上才会发生变形；（3）变形和压力符合虎克定律。下图为制动蹄分析简图：图11制动蹄摩擦衬片径向变形分析图上图11所示，张开力和摩擦力共同作用于摩擦衬片时，绕A1转动dγ角。线段B1B1＇是衬片上的点B1沿着蹄转动切线的方向所产生的变形，它的变形分量沿着线段B1B1可求径向变形： δ1=近似OA1≈ A1B由上面式子，计算摩擦衬片径向变形，以及压力分别如下式： δ1=R q1=不难看出两者都是关于张开角α的正弦函数。5.2.2鼓式制动器制动力矩对于鼓式制动器的计算，需要建立蹄与鼓之间的关系。增势蹄的力矩TTf TTf1其中：N1ρ1：f图12张开力计算简图看图12，可得N1与P P1cos P1a其中：S1δ1：夹角。取8.6°联合，有： N1=h其中：h=a+c=a+c＇cosα，ρ1可得增势蹄的TTf TTf1看出TTf1是关于由0.3=f<c5.2.3计算盘式制动器制动力矩此参数要依据其简图13进行参考计算，当其制动盘与衬块表面与接触良好，计算公式为： Tf=2其中：N：压紧力；R：作用半径。参数示意图：图13钳盘式制动器计算用简图对一般摩擦衬块，我们取平均半径Rm作为R，计算公式 Rm=其中：R1那么它的力矩方程式为：Tf=2fNR如上图所示，RdRdφ是单元面积，对于任意的摩擦力，呈现fqR2dRdφ Tf2单侧衬块总摩擦力是： fN=−有效半径： Re=取R1 Re=由于m=R1R2<1，m1+m25.2.4摩擦衬片的磨损特性计算有很多因素都有可能造成衬片的磨损，所以要准确计算磨损性能非常不容易。（1）比能量耗散率前后轮公式分别是： e1= e2=其中：δ：换算系数；mav1，v2：初、终速度，取j：制动减速度，m/s2，计算时取t：制动时间，s；按下式计算 t=v1A1，A2：衬片的摩擦面积；A1=7600β：制动力分配系数。则：理应具有较小的能量耗散率，通常小于6.0w/mm2，要满足e比能量耗散率理应小于1.8w/mm（2）比滑磨功LLf可以衡量热和磨损 Lf=其中：A∑：总摩擦面积，A∑Vamax：汽车最高车速，[Lf]则：Lf=1550×5.2.5制动器热容量和温升的核算两者应该满足下式： （md其中：mdmh：受热件总质量；cdch∆t：制动器温升L：当汽车获得较好的制动时，要逐渐变成热能，为了在此环节中所有的制动器能够较好地吸收热能，参照制动力对前后制动器进行划分，则： L1= L2=其中：Va：制动初速度，选V然后由md=5kg,mh=20kg5.3本章小结本章最主要是计算制动器压力的相关计算，以及计算时一些选择校核，这些东西设计完毕，总体的家用轿车制动系统机械结构设计就完成了，这些对整体的制动系统也是很重要的。

第6章结论在此次的毕业设计中，主要对桑塔纳轿车展开研究，围绕其制动系统展开研究，也是家用轿车的一种，通过对其制动系统展开深入研究，分析其形式和结构，基于此基础上，围绕轿车的制动器，严密计算设计机械结构。并且在此基础上，进一步绘制图幅。在实际开展过程中，对其后鼓式制动器、前盘等展开分析，但是人力难以满足，尤其是满足制动力的要求，并附加真空助力器。基于汽车驻车坡度要求时，要充分利用驻车制动系统，在此环节中，也具有符