【汽车制动系统设计12000字（论文）】

第1页汽车制动系统设计摘要如今汽车行业在不断进步，对汽车的安全舒适性有很高的要求。而汽车的制动系统作为汽车的主要组成系统，在行驶过程中保障驾驶的安全可靠性。制动系统的性能直接影响整车的性能，为了提高整车的性能，各大汽车产商特别注重制动系统的研究，为设计出优良的制动性能保障汽车的安全可靠性而努力。本次课题主要了解制动系统的功用，针对汽车参数对制动系统的设计。通过查阅国内外汽车制动器的研究进行总结，全面了解汽车制动器。针对已有的车型GHA7150，对该车型进行制动系统的设计；在给定的汽车具体的参数，对本次制动系统的设计进行方案论证，主要针对制动总成各部件的结构选定。对制动总成部件进行设计，确定其参数。完成制动系统分析与确定，验证制动器的性能参数，保证设计的合理性，完成设计。按照各部件参数运用UG对部件进行三维建模并完成装配。关键词：制动系统；浮动钳盘式；制动器；设计；GHA7150轿车目录TOC\o"1-3"\f\h\z22976摘要 I15677Abstract II17213目录 III73021绪论 163351.1研究背景及意义 1281701.2盘式制动器研究现状 2106741.3制动器发展趋势 3142871.4研究内容及方法 4120751.5本章小结 4299992盘式制动器的结构形式 6110822.1固定钳式盘式制动器 628692.2浮动钳盘式制动器 6216802.3分析比较 8114443制动器主要参数及其选择 10303933.1制动力与制动力分配系数 1051623.2同步附着系数 13133903.3制动强度和附着系数利用率 13270553.4制动器最大制动力矩 14190883.5制动器因数 1575623.6盘式制动器参数设计 1565824.制动器的设计验算 1710454.1摩擦衬块的磨损特性设计 17117124.1.1比能量耗散率 1797534.1.2比滑磨功 1835754.2制动器的热容量和温升核算 1843044.3盘式制动器制动力矩的计算 1944414.4驻车制动计算 2128605制动器主要零部件的结构设计 23100735.1制动盘 235305.2制动钳 24162805.3制动块 24193665.4摩擦材料 2542335.5制动轮缸 2686805.6制动器间隙的调整方法及相应机构 2615393结论 27305026.1结论 2728076.2展望 2731113参考文献 301绪论1.1研究背景及意义1885年，第一辆汽车的发展，开启了汽车时代，今天，汽车已经成为不可或缺的交通工具，人们的货物运输依靠大部分的汽车来完成。汽车的大规模生产仍然依赖于生产线。1913年，世界上第一条汽车生产线问世。经过100多年的发展，汽车工业的水平正在迅速提高，汽车生产也在上升。改革开放以来，国民生活水平也在不断提高，汽车在人们眼中不再是奢侈品。作为一名车辆工程专业的学生，不仅需要了解汽车的发展过程，还需要了解汽车的各个系统和零部件。在大学期间，对于课程的学习，具体了解两个机构的五个系统，了解原理和学会测绘;学习汽车理论和汽车设计，掌握汽车的理论分析和系统设计。同时走进企业实践，感受到了汽车行业的重要性和行业的繁荣。在汽车行业迅速发展的时代，人们在享受汽车给生活带来的便利以及对社会的贡献的时候，针对汽车对环境的破坏也深有体会，汽车的排放对大气造成严重的污染、由于人们生活水平的提高，家家户户都有小汽车，在出行方面会造成交通的拥堵。对人口最多的国家，驾驶员的素质有高有低以及有的驾驶员对交通规则的不重视，造成了我国每年都有大量的交通事故发生，根据我国道路交通安全的统计，在交通事故中死亡的人数每年都将近20万人，并且在逐年增加。而这并不只是驾驶员的问题，关于汽车的安全问题也不再少数，因此，人们对汽车的需求不仅仅再局限于车辆的驾驶体验，更会重视汽车的安全可靠性。制动系统是对行驶的汽车进行减速或使其停止，以下给出制动系统的组成如图1.1所示。图1.1汽车制动系组成在汽车的设计研发过程中，汽车的安全性应放在第一位，而作为保障汽车安全最重要系统之一的制动系统，更应该投入更大的人力物力进行研究。根据数据统计可看出，在从多的交通事故中，有大部分的事故是因为制动原因而产生的，具体体现在车辆的制动力不足和车辆在制动时方向发生偏移。车辆在高速行驶下遇突发状况进行紧急制动，由于紧急制动导致车轮抱死失去转向能力，以至于事故的发生。因此车辆的制动能力与车辆的安全性息息相关，得到人们的大量关注。从汽车诞生之日起，制动系统就对汽车的安全起着至关重要的作用，它直接关系到人们的生命和财产安全。二战后，随着全球稳定性和道路状况的改善，人们在汽车研发领域的技术越来越成熟，汽车速度的普遍提高，同时大吨位、大型卡车和公交车也不断出现，在造成交通事故的质量发生率越来越大，道路交通安全问题越来越受到重视，各种因素对汽车制动系统提出了更严格的新要求，并不断完善和完善。目前，abs防抱死制动系统、esp电子稳定系统等新技术正在大量的汽车上出现，对提高汽车制动轮锁的操纵稳定性起到了重要作用。除此之外，汽车制动系参数与整车是否匹配，关系着汽车制动性能能否发挥到最大，也是汽车制动领域研究的重要任务。1.2盘式制动器研究现状制动系统的设计和研究正朝着智能化的方向发展。随着CAD和CAE技术的发展，未来将更加方便和高效。CAD技术可以模拟车辆的状态，优化车辆的性能。不再需要为了查看相关数据而不断制造原型车，缩短车辆的开发周期。它对提高整车的质量和可靠性有很大的作用，这也意味着降低生产成本，大大增强产品的市场竞争力。发达国家汽车工业起步早、技术先进和应用领域很广泛，具有周期短、成本低、质量好等优势，与其大规模应用计算机技术有着密切的关系。美国研究人员依托其在电子技术方面的先进优势，从20世纪70年代开始利用计算机计算建立卡车鼓式制动器的设计模型，通过该模型可以有效地模拟和设计相应车辆的制动系统。1994年五十铃公司研制出专门用于小型汽车制动系统推理设计的专家系统。效果好，日本汽车的制动性能更好，该系统为日本汽车行业获得省时省力的最佳设计方案做出了很大的贡献。目前，国内的汽车拥有量正在上升。随着国家对公路基础设施建设的投入越来越多，汽车上路行驶速度越来越快，对汽车制动提出了更高的要求。相关行业标准正逐步接近国际标准。制定包括制动系统、安全系统等相关法律标准。在汽车设计领域，cad技术得到了越来越广泛的应用。1998年，北京理工大学张秉刚教授结合理论分析和实验数据，建立了北京吉普bj2020sg型汽车制动过程的数学模型。为了获得真实可靠的试验数据，张秉刚进行了不同车速、不同荷载、不同沥青路面状况(如干水和死水)下的制动试验，获得了大量的数据。根据这些数据对轮胎附着系数进行排序，确定其函数表达式，建立数学模型。南方理工大学对制动系统的设计进行了全面系统的研究和分析，设计了一套软件，但该软件的设计没有考虑到汽车轮胎、制动鼓等转动部件工作时的惯性矩，在一定程度上影响了仿真数据的真实性。1.3制动器发展趋势未来汽车的发展将具有广阔的前景。随着计算机控制技术、机电液一体化技术的发展，汽车制动系统的发展趋势是更精确、更高效、更智能。设置更高效的制动系统可以实现车辆主动安全系统与被动安全系统的充分集成，并可以实现自适应巡航、防碰撞预警，自动驾驶的出现也是基于制动系统的自动化。未来随着“互联网+”和移动通信技术的不断扩展，物联网的时代的到来，汽车将向智能化、网络化的方向发展。[6]1.4研究内容及方法制动系统的设计是一项综合性的系统工程。在整个设计过程中，要充分利用，同时整合自己的知识也是一种锻炼，同时也为自己的设计方法起到了非常关键的作用。整个设计过程就是在图书馆查阅相关设计资料，与同学讨论，向老师请教，不断改进和自我检查的过程。毕业设计为自己今后的工作和进一步的学习打下了非常坚实的基础。随着国内经济的不断繁荣，汽车也越来越普及，汽车工业的快速发展，安全性和舒适性已经成为汽车产品设计中越来越重要的考虑因素。制动系统直接关系到汽车的安全可靠，是汽车不可缺少的一部分。制动性能和工作的可靠性是汽车能否充分发挥其综合性能的关键因素。因此，汽车厂家非常重视汽车制动系统的研发，通过系统的设计全面了解汽车制动系统的性能和特点，为后续的工作和学习打下基础。本设计从与汽车性能有关的制动系统入手，对其制动结构进行了设计和分析。从三个方面来完成设计:系统理解汽车制动系统的设计方法和设计的主要研究内容。在给定的模型条件下，分析了制动器的模型参数、制动器的具体结构和制动器的设计、选型及性能等主要参数的确定，包括制动器的最大制动力矩、制动力分配系数、同步粘着系数、摩擦系数等，并按照我国标准先封闭法规，选择汽车品牌，设计计算制动系统，通过调整制动器的型式和结构参数，论证了设计结果，最后绘制了制动系统的二维图。根据设计GHA7157桥车参数，如下表：总长4615mm最大转矩210N•m/1750-5000r/min总宽1839mm压缩比9.5整备质量1410kg推荐主减速比4.111发动机排量1.6L最高车速217km/h最大功率115kw/5500r/min推荐传动比i1=3.6，i2=2.123，i3=1.Q2358，i4=1.070，i5

2盘式制动器的结构形式盘式制动器是目前应用最为广泛的制动器类型，盘式制动器又分为定钳盘式和浮动钳盘式制动器两个类型。2.1固定钳式盘式制动器所述制动器在制动钳的两侧各设有制动缸，在两侧各设有活塞。当制动踏板下降时，管道中的液压油进入制动钳体，使两个活塞移动到制动盘两侧的制动块总成，使其仅依靠制动盘实现车辆制动;当制动踏板松开时，制动钳中的回弹推动制动块和活塞回到原位。根据其结构形式和工作原理，该结构的制动器又称浮动活塞式或反向活塞式。这种结构形式简单，活动部分只有制动缸和制动块。制动刚度较好，但也存在各种缺点:由于需要放置液压缸，缸体尺寸不小，因此在装配中较为困难，液压缸和活塞需要双对，精度要求高，制造成本高，制动需要挤压制动液，油温容易上升，影响制动，与驻车制动器不兼容。驻车制动器采用机械结构，与固定钳盘式制动器需要通过活塞摩擦制动，两者不兼容，只能增加一套制动系统。图2-1固定钳盘式制动器。1-转向节(图2-1定钳式盘式制动器2.2浮动钳盘式制动器该种结构的制动器简单说来就是有一个浮动的制动钳。浮动方式又分为两类，制动钳水平华东或者是制动钳绕支撑销摆动制动。这种制动钳也是靠液压油产生的压力推动活塞进行制动，这个过程中会产生一个反作用力，实现从制动钳体以及固定制动块一侧到另一侧力的传递，要求使用楔形的制动摩擦衬块，以达到两块制动块总成受力均匀的目的。当摩擦衬块的磨损达到一定程度时，就要进行更新。这一制动器较好的解决了行车制动和驻车制动的兼容，油缸只需布置在制动盘一侧即可，并且轮毂与制动器之间的间隙较小，能够节省大量空间，另外这种制动器本身结构较为紧凑，制造工艺并不复杂，成本较低。在散热方面，浮动钳式制动器也比固定钳式较好，主要是油缸位置处于制动盘内侧，轮胎基本不会遮蔽制动器，同时液压油管道不需要跨越制动盘，这样受热机会较小。同时，相比固定钳式制动器的油缸，浮动钳式使用的活塞较长，一定程度上增大了散热面积，实验数据表明，30℃～50℃会出现与这两种制动器上，浮动钳式所以不易产生气化现象。图2-2展示了浮动钳式制动器的基本结构。(a)滑动钳式盘式制动器图2-2浮动钳式盘式制动器基本结构图经过分析，已知钳盘式制动器结构简单，也是目前越来越多的轿车采取的制动器方式，下面重点说一下盘式制动器的构成和相对于鼓式制动器的优缺点：散热性能较好。钳盘式制动器在工作时，制动钳与制动盘接触面积仅占到12%~16%，剩下的面积当两者不接触时就能够得到很好的散热，同时摩擦增力并不会出现于制动盘和摩擦衬块之间，所以钳盘式制动器具有较佳的热稳定性；不易受行车着水的影响。由于制动块与制动盘之间是靠摩擦进行制动，当制动块紧靠制动盘时会产生较高的压力将水排出两者之间，同时制动盘跟随轮转动产生的离心力会不断将水摔离制动盘，车轮从水中出来后，只需几次制动就能将水排干净，恢复正常制动能力，而鼓式制动器由于结构及工作原理的不同，需要比钳盘式多十多倍的制动方可恢复；良好的稳定制动性。钳盘式制动器在工作时，自行增势不会产生于其上，同时其制动力矩与活塞推理以及摩擦系数成正比，会呈现较为缓和的制动力矩增长，具有较高的稳定性；无论汽车是向前行驶还是向后行驶，都不会对主动力矩产生影响；钳盘式制动器与相同制动力矩的鼓式制动器相比，结构小、重量低；钳盘式制动器结构简单，钳盘式使用的摩擦衬块较鼓式制动器使用的摩擦衬片更易更换，不需要拆开制动器即可完成，维修成本较低。当然，钳盘式制动器也不是没有缺点，制动盘易沾染污物，雨水容易生锈，造成停车一段时间后制动时会产生异响；钳盘式制动器制动效能较鼓式制动器低（无自行增力），特别在一些中大型轿车上使用时要增加一套加力装置保证制动效果。鼓式制动器有点野较为明显，如制动效能较好，所以目前有许多轿车采用了前盘后鼓式的制动系统，一方面增强了整体的制动效果，另一方面也能较好的解决行车制动与驻车制动的兼容问题。但是高档轿车以及新生产的中低档轿车也基本都采用了前后盘式制动器，除了市场引导的作用外，保持稳定的制动力分配系数也发挥了重要作用。所以综合以上分析，本次设计选用的浮动钳盘式制动器。2.3分析比较通过以上分析，能够发现钳盘式制动器优势较多，也是目前越来越多的轿车采取的制动器方式，下面我们重点说一下浮动钳盘式制动器的构成和相对于定钳盘式制动器的优缺点：散热性能较好。钳盘式制动器在工作时，制动钳与制动盘接触面积仅占到12%~16%，剩下的面积当两者不接触时就能够得到很好的散热，同时摩擦增力并不会出现于制动盘和摩擦衬块之间，所以钳盘式制动器具有较佳的热稳定性；不易受行车着水的影响。由于制动块与制动盘之间是靠摩擦进行制动，当制动块紧靠制动盘时会产生较高的压力将水排出两者之间，同时制动盘跟随轮转动产生的离心力会不断将水摔离制动盘，车轮从水中出来后，只需几次制动就能将水排干净，恢复正常制动能力，而鼓式制动器由于结构及工作原理的不同，需要比钳盘式多十多倍的制动方可恢复；良好的稳定制动性。钳盘式制动器在工作时，自行增势不会产生于其上，同时其制动力矩与活塞推理以及摩擦系数成正比，会呈现较为缓和的制动力矩增长，具有较高的稳定性；无论汽车是向前行驶还是向后行驶，都不会对主动力矩产生影响；钳盘式制动器与相同制动力矩的鼓式制动器相比，结构小、重量低；钳盘式制动器结构简单，钳盘式使用的摩擦衬块较鼓式制动器使用的摩擦衬片更易更换，不需要拆开制动器即可完成，维修成本较低。当然，钳盘式制动器也不是没有缺点，制动盘易沾染污物，雨水容易生锈，造成停车一段时间后制动时会产生异响；钳盘式制动器制动效能较鼓式制动器低（无自行增力），特别在一些中大型轿车上使用时要增加一套加力装置保证制动效果。鼓式制动器有点野较为明显，如制动效能较好，所以目前有许多轿车采用了前盘后鼓式的制动系统，一方面增强了整体的制动效果，另一方面也能较好的解决行车制动与驻车制动的兼容问题。但是高档轿车以及新生产的中低档轿车也基本都采用了前后盘式制动器，除了市场引导的作用外，保持稳定的制动力分配系数也发挥了重要作用。

3制动器主要参数及其选择本次设计参照车型为GHA7150轿车，具体设计参数如表3.1所示。表3.1GHA7150轿车车型的整车参数总长4615mm最大转矩154N•m/3800r/min总宽1839mm压缩比9.8整备质量1410kg推荐主减速比4.111轮胎195/60R16最高车速190km/h最大功率93kw/5600r/min推荐传动比i1=3.6，i2=2.123，i3=1.458，i4=1.070，i53.1制动力与制动力分配系数汽车制动时，任意车轮的角速度ω>0时的力矩平衡方程是：D2这一计算公式的前提是车轮在路面滚动时阻力忽略不计以及回转质量的惯性力矩也不计。本式中：Tf表示制动力矩（制动器作用于车轮），又称摩擦力矩。与车轮旋转成反向，单位为N·mFb表示地面与轮胎的摩擦力（地面对车轮产生的作用力，也成为地面制动力），与车轮旋转方向相反，单位为N；re表示有效半径（车轮），单位m。对于时速v0=80Km/h=22.2m/s，到停止vt=0。设定刹车距离所以`a=15.4m/根据前后轮分配：(假设β=0.69)前轮单轮F后轮单轮F通过公式（3.1）计算：Tf1=4159.5N⋅m令Ff=T为制动器制动力，汽车制动时，轮胎周缘需要克服制动器的摩擦力，这个力称为制动器周缘力。制动器的结构参数，如机构形式、规格、摩擦衬块的摩擦系数以及轮胎规格等决定了Ft的大小，其力的方向与FB（地面制动力）相反，在ω（车轮角速度）>0时，Ft与FB数据等同。当制动器作用于车轮的制动力矩Tf增大时，FFB≤FFϕBmax本式中maZ表示法向反力（地面对车轮），单位为N。我们经常听到或感觉到一种现象——车轮锁死，即轮胎不再转动，呈停止状向前滑动，这是由于Ft的值与FB的值已经达到了Fϕ值，这时候Tt（后制动力矩）就是静摩擦力矩了，为了达到车轮不再旋转所需的周缘力值达到极限，即FB=Ff＝Tf/re。FB（地面制动力）在达到Fϕ（附着力）后，即ω＝0，图3.1制动力与踏板力FP图3.2制动时的汽车受力图根据汽车制动时的整车受力分析（图3.2），并考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前、后轴车轮的法向反力Z1ZZ2=G式中：参数同上。算得Z汽车总的地面制动力为FB=FB1式中：q（q=dugdt）FB1,由式（3.5）、式（3.6）求得前、后轴车轮附着力FFϕ2=(GL在此取附着系数φ=0.7，因此求得Fφ1=10151N在本设计的GHA7150轿车车型中：由式（3.8）Ff1=β=3.2同步附着系数由式(3.10)可表达为Ff2Ff1=1同步附着系数的计算公式是：ϕ0=Lβ-L3.3制动强度和附着系数利用率上面已给出了制动强度q和附着系数利用率ε的定义式。下面再讨论一下当ϕ=ϕ0、ϕ<ϕ0和ϕ>ϕ0时的q和ε。根据所定的同步附着系数ϕ0，由式（β=1-β=L进而求得FB1=FB2=当ϕ=ϕ0时：FB1=Fϕ1，FB2当ϕ<ϕ0时：可能得到的最大总制动力取决于前轮刚刚首先抱死的条件，即FB1=Fϕ1。由式（3.6FB=GL2ε=L2L当ϕ>ϕ0时：可能得到的最大总制动力取决于后轮刚刚首先抱死的条件，即FB2=Fϕ2。由式（3.6FB=Gq=L1ϕε=L1L本设计中汽车的β值恒定，其ϕ0值小于可能遇到的最大附着系数，使其在常遇附着系数范围内ε不致过低。在ϕ>ϕ3.4制动器最大制动力矩制动力矩应合理分配，前、后轮同时抱死时的制动力之比为：Ff式中：参数同上。制动器所能产生的制动力矩，受车轮的计算力矩所制约，即Tf1式中：Ff1——前轴制动器的制动力，Ff2——后轴制动器的制动力，Z1——Z2——re——前、后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力力矩为：T1T1所需的后轴和前轴的最大制动力矩为TGL1geTβ1-βf前、后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力力矩为T1eGT1-β式中：ϕ——该车所能遇到的最大附着系数；q——制动强度，由式(4-20)确定；re——一个车轮制动器的最大制动力矩为上列计算结果的半值。3.5制动器因数制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即BF=TfPR式中：Tf——R——制动鼓或制动盘的作用半径；P——输入力；于是钳盘式制动器的制动器因数为BF=2fPP=2f式中：f为摩擦系数，本设计中取f=0.4；则BF=0.83.6盘式制动器参数设计（1）制动盘直径D制动盘的直径受到轮胎规格的限制，特别是轮辋的直径。在设计制动盘直径时，应考虑如何提高制动盘的有效半径，减小制动钳的夹紧力，一般参考值在轮辋直径的70%-79%之间。本设计以75%为设计值。在本设计中：D=79%Dr=79%（2）制动盘厚度h从质量的角度来看,制动盘厚度不应太厚,但是从的角度控制温升,制动盘厚度不应太小,所以在制动盘厚度的设计,必须考虑这两个因素。直接制成固体或在制动盘上开气孔以实现冷却。本设计采用前通风板后实心板的形式。一般实心板的参考范围为10~20mm，通风板的参考范围为20~50mm。本设计中:前制动器通风盘h=25mm;后制动盘实心盘h=12mm厚度。（3）摩擦衬块内半径R1与外半径为了确保外缘和衬块的内圆周速度和制动过程中制动力矩保持平衡,和接触面积和摩擦都是平等的,内外半径的比值的摩擦衬块(R1：R2)不应太大,一般控制在1.5。在本设计中:取R1=110mm,（4）摩擦衬快工作面积A制动衬块工作面积A，需要几个数据：摩擦衬块单位面积与汽车质量之比，这一数值参考范围为1.6~3.5Kg/cm²

；制动衬块（本身为扇形）到圆心的夹角，本次设计取60°。本次设计使用半金属摩擦材料，其摩擦系数优于石棉材料。故取前轮制动器的摩擦衬块工作面积75cm2；后轮制动器的摩擦衬块工作为70

4.制动器的设计验算4.1摩擦衬块的磨损特性设计摩擦副的磨损与摩擦副的材料、表面加工、温度、压力和相对滑动速度有关，因此在理论上难以准确计算摩擦副的磨损性能。但试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面条件是影响磨损的重要因素。4.1.1比能量耗散率双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为&et=式中：δ——汽车回转质量换算系数；ma——v1，v2——汽车制动初速度与终速度，m/s；计算时总GHA7150轿车车型取v1j——制动减速度，m／s2，计算时取j=0．6g；t——制动时间，s；A1,A2——前、后制动器衬片（A1=321.11cmβ——制动力分配系数。在紧急制动到v2=0时，并可近似地认为e1=12ma把个参数值代入上式得t=ee求得e1=2.02W/mm4.1.2比滑磨功比滑磨功LfLf式中：ma——vamax——A∑——车轮制动器各衬块的总摩擦面积，Lf——许用比滑磨功，对轿车取可求得：Lf4.2制动器的热容量和温升核算应核算制动器的热容量和温升是否满足如下条件：md式中：md——mh——cd——制动盘材料的比容热，对铸铁C=482J/(kgK)；对于铝合金C=880J/(kgK)ch——△t——制动盘的温升（一次由va=30km/h到完全停车的强烈制动，温升不应超过15L——满载汽车制动时由动能转变的热能，因制动过程迅速，可以认为制动产生的热能全部为前、后制动器所吸收，并按前、后制动力的分配比率分配给前后、制动器，即L1L2求得：LL所以：L=式中ma——va——β——汽车制动器制动力分配系数，为0.69核算：mL=7.44故，满足以下条件：m4.3盘式制动器制动力矩的计算图4.1盘式制动器的计算用图盘式制动器的计算示意图如图4.1所示。假设衬垫摩擦面与制动盘接触良好，且单位压力均匀分布，则盘式制动器的制动力矩为Tf式中：f——摩擦系数，取值0.4；N——单侧制动块对制动盘的压紧力R——作用半径，取为133mm。图4.2钳盘式制动器的作用半径计算用图采用常见的扇形摩擦衬块，其径向尺寸不大，取R平均半径Rm或有效半径RRm式中：R1，R2——扇形摩擦衬块的内半径和外半径。（单侧制动块作用于制动盘上的制动力矩为T单侧衬块给予制动盘的总摩擦力为fN=得有效半径为R令R1R2因m=R1R2<1，m(1+m)2<本次设计取有效半径为133mm。4.4驻车制动计算如图4.3，汽车上坡停驻的后周车轮的附着力为：Z驻车条件下后轴车轮的附着力为：Z图4.3汽车在上坡路上停驻时的受力简图根据后轴车轮附着力与制动力相等的条件可求得汽车在上坡路和下坡路上停驻时的坡度极限倾角α，α'm求得汽车在上坡时可能停驻的极限上坡路倾角为：α=arctanϕ在本设计中：α=汽车在下坡时可能停驻的极限下坡路倾角为：α'在本设计中：α一般要求各类汽车的最大驻坡度不小于16%∼20%（9.1°

5制动器主要零部件的结构设计5.1制动盘制动盘由珠光体铸铁或含镍、铬等材料的合金铸铁制成，一般采用平面或高帽形结构，制动盘和制动衬垫摩擦制动器，因此制动盘表面应保持光滑清洁，表面跳动、平行度、厚度差应按要求保证，制动盘的动平衡性能也很重要，制动盘的工作状态是辅助的。除了法向力和切向力外，制动过程中产生的热负荷也受到很大影响。考虑到上述因素，为了提高制动器前制动盘的制冷效果，设计了径向通风孔。通过浇注，获得了双圆盘组织。这种结构可以有效地增加冷却面积，显著地降低温度，约20%-30%。各项指标要求参考表5.1。表5.1制动盘的表面平行度、跳动量和不平衡量按规定规定：所设计的制动盘表面最大不平行度应不大于0.008mm，表面厚度差应小于等于0.1mm；表面面粗糙度必须小于等于0.06mm。此次设计所选用材料为合金铸铁，采用礼帽形形状，前盘为通风盘，后盘为实心盘结构。图5.1礼帽形制动盘5.2制动钳制动钳主要由可锻铸铁kth370-12、球墨铸铁qt400-18、轻合金等材料制成。例如，通过铝合金压铸的方法，整个制造过程中，也可以制成两个半夹体机构，然后螺栓连接。[19]这种设计允许在外侧留有开口，而无需拆卸制动卡钳来检查或更换刹车片。制动钳体应具有高强度和高刚度。制动缸应经过机械加工并安装在夹具本体上。为了降低制动液的热量，将制动缸的开口端推靠在制动块的背板上。活塞采用铸造铝合金制造，提高了耐磨性。活塞的工作表面镀铬。刹车卡钳在车上的安装位置可以在前面或后面。制动钳坐在前轴可以避免轮胎甩了泥浆、水等。刹车卡钳位于轴后可以减少刹车轮毂轴承载荷的合成。此次设计采用可锻铸铁材料制造卡钳、卡钳采用整体式结构、镀铬处理，后刹车卡钳位于轴前、前刹车卡钳位于轴后。5.3制动块制动衬片有各种形状，但大多是扇形的，可以是长方形、方形或圆形。活塞与刹车块接触面积越大越好，这样可以避免由于弯曲角等原因造成的摩擦块，使摩擦片发出尖叫声。刹车块后板是由钢板制成的，也被称为钢被子。制动块是制动器的主要工作部件，由后板和摩擦块组成。摩擦块直接嵌入或铆接或粘接在背板上。为了避免制动时制动卡钳发热，制动时制动液蒸发，降低制动噪音，可在摩擦衬套、背板或背板与油缸接触表面粘贴热绝缘、阻尼垫(胶水)。由于机组工作压力和温度较高，摩擦垫磨损快，所以厚度较大。许多盘式制动器配备磨损限制报警装置，以便及时更换衬套。设计有14毫米厚的衬砌块，加上热绝缘减震垫和报警装置。5.4摩擦材料制动摩擦材料的摩擦系数要求高、稳定，其热导率和热衰减性能要优于普通材料。这是由它的工作环境决定的。绝对不允许温度突然上升，从而导致摩擦系数急剧下降，这将导致制动性能的消失，严重时会危及行车安全。同时选用的摩擦材料耐磨性好，吸水率低，减少了更换时间，避免了涉水时制动性能下降的问题;制动器的摩擦材料具有较高的压力和阻力影响性能,防止过度的制动力变形,为了提高驾驶的安全性和舒适性,它是必要的,以避免污染和有害摩擦材料的使用,有很多种摩擦材料在汽车上的使用。表5.2给出了几种常用摩擦材料的性能比较。表5.2摩擦材料性能对比[15]综合考虑材料特性，本次设计选定的材料为金属陶瓷烧结，摩擦系数f=0.4。5.5制动轮缸通常用灰铸铁HT250制造制动轮缸的缸体。钳体缸筒设计通孔，要镗磨加工。[10]5.6制动器间隙的调整方法及相应机构为了保证制动盘不影响车辆的行驶，在不制动时，制动盘与摩擦衬垫之间应保持一定的间隙，在一定程度上会造成制动滞后(需要一定的形式使制动盘与摩擦衬垫接触摩擦)，所以尽量控制间隙的大小，一般设定为0.1毫米至0.3毫米。同时，也要考虑到摩擦衬砌块在工作中会产生磨损和变形，所以在设计时，应该通过大量的实验数据确定最终的间隙距离，还需要建立调整机制，以处理由磨损引起的空间膨胀问题。丰田汽车为了解决丰田佳美轿车制动系统因摩擦损失造成摩擦间隙加大的问题，采用了极限弹性变形法。这种极限弹性变形量化使用橡胶密封圈在制动钳。假设制动盘与摩擦片之间的间隙设定为D，间隙D随磨损量的增加而增大，此时液压缸的液压缸将推动活塞，减少活塞到设定距离的运动，这样就可以解决由磨损引起的间隙问题。这个设计决定了制动间隙是0.2毫米。图5.2制动间隙的自调装置[14]1-制动钳体；2-活塞；3-活塞密封圈另外，制动过程中摩擦片的磨损使制动间隙逐渐增大。所以刹车必须有间隙调节装置。目前，盘式制动器已经自动化。校准式间隙调整装置是一种常用的间隙调整装置:在活塞与气缸之间安装可调整间隙，并可复位倾斜的橡胶密封圈。

结论6.1结论制动系统的设计是一项综合性的系统工程。在整个设计过程中，要充分利用，同时整合自己的知识也是一种锻炼，同时也为自己的设计方法起到了非常关键的作用。整个设计过程就是在图书馆查阅相关设计资料，与同学讨论，向老师请教，不断改进和自我检查的过程。毕业设计为自己今后的工作和进一步的学习打下了非常坚实的基础。随着国内经济的不断繁荣，汽车也越来越普及，汽车工业的快速发展，安全性和舒适性已经成为汽车产品设计中越来越重要的考虑因素。制动系统直接关系到汽车的安全可靠，是汽车不可缺少的一部分。制动性能和工作的可靠性是汽车能否充分发挥其综合性能的关键因素。因此，汽车