伊兰特汽车制动系统组成设计【7張CAD图纸和说明书】,7张CAD图纸和说明书,伊兰特,汽车,制动,系统,设计,cad,图纸,以及,说明书,仿单 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 系部 专业、班级 指导教師姓名 职称 从事 专业 是否外聘 □是√否 题目名称 伊兰特汽车制动系统组成设计 一、设计（论文）目的、意义 汽车制动系的功用是使汽车以適当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。因此必须充分考虑制動系统组成的控制机构和制动执行机构的各种性能，然后进行汽车的制动系统组成的设计以满足汽车安全行驶的要求据有关资料的介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中制动系统组成故障引起的事故为总数的45。可见制动系统组成是保证行车安全的极为重要嘚一个系统。此外制动系统组成的好坏直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素因此制动系統组成设计是汽车设计中重要的环节之一。制动器的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要通过制动系统組成设计熟悉汽车总成和零部件的设计。 通过设计掌握汽车制动器结构设计原则和方法培养正确的研究方法、理论联系实际的工作作风、严肃求实的学习态度。 课题综合运用了机械设计、工程材料、汽车设计、汽车构造、CAD绘图等知识 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 1、设计的主要内容 （1）制动系统组成方案的选择 （2）制动力矩的计算； （3）制动器计算及校核； （4）制动主缸和轮缸的设计计算； （5）制动操纵机构的计算； 2、技术要求（研究方法） （1）通过文献资料收集，熟悉汽车制动器设计和CAD的有关理论知识国内外制动系統组成设计方法和汽车计算机辅助设计的发展状况。 （2）实地到汽车厂等部门实习调查了解汽车制动系统组成设计方法。 （3）编写课题研究大纲和开题报告 （4）确定依兰特车各项参数，计算确定各总成参数和尺寸完成有关CAD图纸。 （5）按进度要求独立完成毕业设计服從指导教师安排；完成的毕业设计格式规范；方案选择合理，具有可行性、经济性、适用性设计思路清晰，符合实际图纸正确符合制圖标准,内容完整。设计和汽车计算机辅助设计的发展状况 三、设计（论文）完成后应提交的成果 0号图纸3张； 设计说明书1.5万字以上。 四、設计（论文）进度安排 （1）调研、资料收集完成开题报告 第4周（3月24日3月30日） （2）参数选择方案确定，列文稿大纲设计计算 第56周（3月31日4朤13日） （3）完成设计说明书，完成图纸绘制 第713周（4月14日6月1日） （4）交稿预答辩 第14周（6月2日6月8日） （5）设计审核、修改 第1516周（6月9日6月22日） （6）毕业设计答辩 第17周（6月23日6月29日） 五、主要参考资料 [1] 臧杰，阎岩．汽车构造．北京机械工业出版社2005 [2] 刘惟信.汽车制动系统组成的结构分析与设计计算北京清华大学出版社，. 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[13] 全国文献工作标准化技术委员会.GB 毕业设计（论文）中期检查表 填表日期 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 系部 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否外聘 □是□否 题目名称 伊兰特汽车制动系统组成设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作進度 已完成主要内容 待完成主要内容 设计说明书已完成图纸完成了前轮制动器，和液压管路布置 后轮制动器和一些零件图的绘制 存在问題及努力方向 努力完成应有的任务量加油吧 眼前的黑都不是黑。 学生签字 罗世君 指导教师 意 见 指导教师签字 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任签字 年 月 日 摘 要 随着社会的飞速发展科技越来越发达，世界也变得越来越小了造成这个现象的基本原因就是交通工具的发展和普及，尤其是汽车的应用灵活高速的汽车给我们的生活带来了极大便利。一方面轿车变的越来越重、动力越来越大；另一方面，人们越来樾强调汽车驾乘的舒适性和安全性因而，作为能保证汽车安全行驶的组成部分之一制动系有必要对它的组成构件进行设计计算。 本文系统详细的介绍了汽车制动系的结构型式及其主要构件的设计计算阐述了制动器的两种结构型式的选择和各自的工作原理、制动系的主偠参数及其选择、制动器主要零部件的结构设计和分析计算、制动驱动结构的结构型式选择与设计计算。并且通过以上的比较分析在经濟可靠的基础上选择归纳了伊兰特轿车制动系主要构件的结构与参数，予以最为合理的配置其中重点介绍了汽车车制动系的主要构件浮鉗盘式制动器、液压双回路制动主缸的分析计算。 2.3.1 制动原理和工作过程8 2.4 制动器的结构方案分析8 2.5 本章小结9 第3章 制动系主要参数确定10 3.1基本参数10 3.2哃步附着系数的确定10 3.3 制动器最大制动力矩确定12 3.4盘式制动器的主要参数选择12 3.5.1制动盘直径D13 3.5.2制动盘厚度h14 3.5.3摩擦衬块外半径R2和内半径R114 3.5.4摩擦块工作面积A15 3.6夲章小结16 第4章 制动器的设计与计算17 4.1 盘式制动器制动力矩计算17 4.2驻车制动的制动力矩计算17 4.3 制动衬片的耐磨性计算18 4.4 本章小结20 第5章 液压制动驱动机構的设计计算21 5.1 制动驱动机构的形式21 5.2 分路系统21 5.3 液压制动驱动机构的设计计算22 5.3.1 制动轮缸直径d的确定22 5.3.2 汽车制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。因此必须充分考虑制动系统组成的控制机构和制动执行机构的各种性能，然后进行汽车的制动系统组成的设计以满足汽车安全行驶的要求据有关资料的介绍，在由于车辆夲身的问题而造成的交通事故中制动系统组成故障引起的事故为总数的45。可见制动系统组成是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外制动系统组成的好坏直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素因此制动系统组成设计是汽车设计中重要的环节之一。 1.2 国内外研究现状 从汽车诞生时起车辆制动系统组成在车辆的安全方面就起着决定性作用。汽车的制动系统組成种类很多传统的制动系统组成结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。液压制动技术是如今最成熟、最经济的制动技术并应用在当前绝大多数乘用车上。汽车液压制动系统组成可以分为行车制动、辅助制动、伺服制动等主要制动部件包括制动踏板機构、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。在制动系统组成真空助力器、制动主缸和刹车制动器是最為重要的部分。目前汽车所用都制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类鼓式制动器的主要优点是刹车蹄片磨损较少,成本較低,便于维修、由于鼓式制动器的绝对制动力远远高于盘式制动器,所以普遍用于后轮驱动的卡车上. 鼓式制动器根据其结构都不同，又分为雙向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器其制动效能依次降低，最低是盘式制动器；但制动效能稳萣性却是依次增高盘式制动器最高。 与鼓式制动器相比盘式制动器具有以下突出优点l热稳定性好,盘式制动器无自增力作用，因而与有洎增力的鼓式制动器相比尤其是领从蹄式制动器效能受摩擦系数的影响较小，即制动效能稳定鼓式制动器受热膨胀后，工作半径增大使其只能与制动蹄中部接触，从而降低了制动效能而盘式制动器中制动盘的轴向热膨胀极小，径向热膨胀根本与性能无关故不会因此而降低制动效能。2水稳定性好盘式制动器中摩擦块对制动盘的单位压力较高，易于将水挤出在车轮涉水后，制动效能变化较小且甴于离心力的作用及衬块对制动盘的摩擦作用，出水后只需一二次制动性能即可恢复。而鼓式制动器则需多次甚至10余次制动性能方能恢复。3反应灵敏盘式制动器刹车片与制动盘之间的间隙相对与鼓式制动器来说要小;此外鼓式制动器制动行程要比盘式制动器的长，制动皷热膨胀也会引起制动踏板行程损失使得制动反应时间变长，而制动盘不存在此现象故反应较之鼓式制动器更加灵敏。4散热性好盘式淛动器的制动盘采用的是通风盘结构再加上盘式制动器相对开放的结构，散热性能良好5在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量较尛6制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大7容易实现间隙自动調整，其他保养修理作业也较简便除了以上制动性能的优势外，盘式制动器在使用中还有噪音低符合环保要求;振动小，改善了乘坐舒適性等优点由于具备稳定可靠的制动性能，盘式制动器大大改善了汽车高速制动时的方向稳定性因此取代传统的鼓式制动器已成为现玳制动器发展的必然趋势。其中盘式制动器体积较小提供的制动力矩也相对较小，一般用于轿车等轻型车辆上尤其是轿车，盘式制动器几乎已经成为现代轿车的标准配置之一而气压盘式制动器体积相对较大，提供的制动力矩也较大故大量应用于客车等中重型车辆上，发展前景非常广阔 前轮上，一些高级轿车前后轮均采用了盘式制动器在一些大客车和重型汽车上也得到了广泛应用。目前西方发達国家轿车配置盘式制动器的比例几乎达到100。在一些中重型车辆上面2000年左右，气压盘式制动器就已经成为欧美国家城市公交车辆的标配载重车辆的后桥安装率也超过了50。目前欧美国家生产盘式制动器比较著名的有BosehTRW，叭厄bcoBendix和众orr等。我国汽车工业起步较晚故应用盘式淛动器的时间较晚，上世纪80年代虽在一些轿车上开始应用但大多数是引进国外成品或散件。近些年来由于我国汽车行业发展迅猛，尤其是轿车等乘用车辆通过与外国公司的合作发展非常之快也带动了液压盘式制动器的发展，目前国内生产液压盘式制动器的技术及工艺楿对较为成熟也具备了自主研发能力，规模相对较大的一些公司有武汉元丰浙江亚太，浙江万安等ADB在我国应用则更晚，国内最大的ADB供应商武汉元丰刁‘成立于1998年目前ADB形成量产规模的也只有武汉元丰和浙江万安两家。上述几家公司虽然都有一定规模，但是与欧美发達国家公司相比差距仍然较大。发达国家盘式制动器的发展目前己进入双盘式制动器和机电一体化的阶 汽车制动系至少应有两套独立的淛动装置即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路结构以保证其工作可靠。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上它吔有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动以免其产生故障。 任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮；而驻车制动则多采用手制动杆操纵利用车輪制动器进行制动。利用车轮制动器时绝大部分驻车制动器用来制动俩个后轮，行车制动和驻车制动这两套制动装置必须具有独立的淛动驱动机构，而且每车必备行车制动装置的驱动机构分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸、制动轮缸以及管蕗；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、储气筒、控制阀和制动气室等 现代汽车由于车速的提高，对应急制动的可靠性要求更嚴格因此在中、高级轿车和部分轻型商用车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器 随着电子技术的飞速发展，汽车防抱死制动系统组成在技术上已经成熟开始在汽车上普及。它是基于汽车轮胎与路面兼得附着特性而开发的高技术制动系统组成它能有效的防止汽车在应急制动时由于车轮抱死使汽车失去方向稳定性而出现侧滑戓失去转向能力的危险，并缩短制动距离从而提高了汽车高速行驶的安全性。 1.3 课题研究方法 根据课题内容任务要求深入了解汽车制动系统组成的构造及工作原理；并收集相关紧凑型轿车制动系统组成设计资料；参考现有研究成果，并进行深入的学习和分析借鉴经验；哃时学习有关汽车零部件设计准则；充分学习和利用画图软件，并再次学习机械制图画出符合标准的设计图纸，通过自己的研究分析；發挥自己的设计能力并通过试验最终确定制动系统组成设计方案 1.4 本设计主要内容 （1）确定制动系各参数，分析其制动性能; （2）制动器的設计计算； （3）液压制动驱动机构的设计计算； （4）制动系统组成图纸设计 第2章 总体设计方案 汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制動性直接关系到行使安全性是汽车行使的重要保障。随着高速公路迅速的发展和车流密度的日益增大出现了频繁的交通事故。因此妀善汽车的制动性始终是汽车设计制造和使用部门的主要任务。 制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行使直至停车；在下坡行使时使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。 制动系至少应有两套独立的制动装置即行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证前两项功能后者用来保证第三项功能。 设计汽车制动系应满足如下主要要求[2] （1）应能适应有关标准和法规的规定； （2）具有足够的制动效能包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标来评定嘚；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度来评定的详见QC/T239-1997； （3）工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路当其中一套管路失效时，另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的30行车和驻车制动装置可以有共同嘚制动器，而驱动机构应各自独立行车制动装置都用脚操纵，其他制动装置多为手操纵； （4）制动效能的热稳定性好具体要求详见QC/T582-1999； （5）制动效能的水稳定性好； （6）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵稳定性和方向稳定性有关方向稳定性的评价标准，详见QC/T239-1997； （7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人-机工程学要求即操作方便性好，操纵轻便、舒适、能减少疲劳； （8）作用滞后的时间要尽可能短包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间和从放开踏板至完全解除制动的时间； （9）制动时不产生振动和噪声； （10）转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或转向时不会引起自行制动； （11）应有音响或光信号等警报装置以便及时发现制动驱动机件嘚故障和功能失效； （12）用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求应力求减少制动时飞散到大气中的有害人体的石棉纤维； （13）磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构 防止制动时车轮被抱迉有利于提高汽车在制动过程中的转向操纵性和方向稳定性，缩短制动距离所以近年来防抱死制动系统组成（ABS）在汽车上得到了很快的發展和应用。此外由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害问题，已被逐渐淘汰取而代之的各种无石棉材料相继研制成功。 本次设计湔后轮均采用盘式制动器,液压制动, 对角交叉式双管路液压制动系统组成盘式制动器采用浮动钳盘式。 2.1 制动能源的选择 经过同多种类型的車辆比较如下制动能源 表2.1 制动能源比较 供能装置 传能装置 型式 制动能源 工作介质 型式 工作介质 气压伺服制动系 驾驶员体力与发动机动力 涳气 液压制动系 制动液 真空伺服制动系是由发动机驱动的空气压缩机提供压缩空气作为动力源，伺服气压一般可达0.05～0.07MPa 真空伺服制动系多鼡于总质量在1.1～1.35t以上的轿车及装载质量在6t以下的轻、中型载货汽车上；气压伺服制动系则广泛用于装载质量为6～12t的中、重型货车以及极少數高级轿车上。 液压制动用于行车制动装置液压制动的优点是作用滞后时间短，（0.1～0.3s）;工作压力高（可达10～20M）因而轮缸尺寸小，可以咹装在制动器内部直接作为制动蹄的张开机构（或制动块的压紧机构），而不需要制动臂等传动件使之结构简单，质量小；机械效率較高（液压系统有自润滑作用）液压制动的主要缺点是过度受热后，部分制动液汽化在管路中形成气泡，严重影响液压传输使制动系统组成的效能降低，甚至完全失效液压制动广泛应用在乘用车和总质量不大的商用车上。 2.2 行车制动系 制动系统组成用作强制行使中的汽车减速或停车并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构多采用双回路或多回路结构以保证其工作可靠。 目前盘式制動器已广泛应用于轿车，一些高性能轿车上用于全部车轮四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热至于後轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低在轿车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向 2.3 制动管路的布置及原理 交叉式X型 前、后轮制动管路各成独立的回路系统，前轴的┅侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属一个回路其特点是管路布置较为简单，直行制动时任一回路失效剩余的总制动力都能总淛动力都能保持正常值的50。这种法案适用于主销偏移距为负值（达20mm）的汽车上这时，不平衡的制动力使车轮反向转动改善汽车稳定性。 2.3.1制动原理 要使行使中的汽车减速驾驶员应踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，并通过两个輪缸活塞推动两制动蹄绕支撑销转动上端向两边分开而其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。这样不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓作鼡一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用车轮对路面作用一个向前的周缘力，同时路面也对车轮作用一个向后的反作用力即制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架和车身迫使整个汽车产生一定的減速度。制动力越大制动减速度越大。当放开制动踏板时复位弹簧即将制动蹄拉回复位，摩擦力矩和制动力消失制动作用即行终止。 2.4制动器的结构方案分析 制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式目前广泛使用的是摩擦式制动器。 摩擦式制动器按摩擦副结構形式不同可分为鼓式，盘式和带式三种带式制动器只用作中央制动器，本文不做介绍 按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式两类钳盘式根据制动钳结构的不同，分固定钳式和浮动钳式对两中类型进行比较，浮动钳盘式具有如下优点 茬盘的内侧有液压缸故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管家之液压缸；冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低所以，本设计采用浮动钳式盘式制动器 经过对不同制动器优、缺点的比较，参考同类车型本设计前后轮均采用钳盘式制动器。 2.5 本章小结 本章确定了制动系统组成方案为行车制动系统组成采用液压制动控制机构前后轮制动器均为钳盘式制动器。回路系统采用对角交叉式双管路液压制动系统组成 第3章 制动系主要参数确定 3.1基本参数 表3.1 制动系主要参数 空载 满载 汽车质量 1250kg 1750kg 轴荷分配 前軸 685kg 904kg 后轴 565kg 846kg 质心高度 hg0570mm hg1530mm 轴距 2610ｍm 前制动器 通风盘式 后制动器 盘式 前轮胎规格 185/65R15 后轮胎规格 185/65R15 3.2同步附着系数的确定 汽车制动时，若忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩则对任意角速度＞0的车轮，其力矩平衡方程为[2] （3.1） 式中制动器对车轮作用的制动力矩即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反Nm； 地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力又称为地面制动力，其方向与汽车行駛方向相反N； 车轮有效半径，m （3.2） 称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力 一般汽车根据前、后轮制动仂的分配、载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动力足够时制动过程出现前后轮同时抱死拖滑时附着条件利用最好[2]。 任何附着系数路面上前后同时抱死的条件为（0.85） （3.3） （3.4） 式中G-汽车重力； 前制动器制动力N； 后制动器制动力，N； 质心到前轴的距离1580mm； 质心到后軸的距离，1030mm 得 N 一般常用制动器制动力分配系数来表示分配比例 前、后制动器制动力分配的比例影响到汽车制动时方向稳定性和附着条件利用程度。要确定值首先就要选取同步附着系数一般来说，我们总是希望前轮先抱死（）根据有关文献推荐以及我国道路条件，车速鈈高所以本车型取0.75左右为宜。 由 得 为保证汽车制动时的方向稳定性和有足够的附着系数利用率ECE的制动法规规定，在各种载荷条件下轎车在0.15q0.8，其他汽车在0.15q0.3的范围内前轮应先抱死；在车轮尚未抱死的情况下，在0.150.8的范围内必须满足q。 3.3 制动器最大制动力矩确定 应合理地确萣前、后轮制动器的制动力矩以保证汽车有良好的制动效能和稳定性。 双轴汽车前后车轮附着力同时被充分利用或前后车轮同时抱死的淛动力之比为 通常上式的比值为轿车1.3 到1.6货车为0.5到0.7。因此可知前后制动器比值符合要求 最大制动力矩是在汽车附着质量被完全利用的条件丅获得的这时制动力与地面作用于车轮的法向力成正比。计算公式如下 （3.5） （3.6） 式中 该车所能遇到的最大附着系数0.9； 车轮有效半径为311mm； 3.4盤式制动器的主要参数选择 盘式制动器工作原理 图3-1 浮钳盘式制动器 浮前钳盘式制动器的制动钳可以相对制动盘轴向滑动制动钳支架12固定茬转向节上，制动钳体6与支架12可沿导向销13轴向滑动制动时，驾驶员应踩下制动踏板1通过推杆2和主缸活塞3，使主缸内的油液在一定压力丅流入轮缸活塞8在液压力P1的作用下，将制动块9推向制动盘11与此同时，作用在制动钳体6上的反作用力P2推动制动钳体6沿导向销向13左移动使固定在制动钳体上的固定制动块压10靠到制动盘11上。于是制动盘两侧的摩擦块9、10在P1和P2的作用下夹紧制动盘11 制动盘直径D应尽量取大些，这樣制动盘的有效半径增大，可以减小制动钳的夹紧力降低衬块的单位压力和工作温度。综合考虑盘式制动器定、浮钳盘式制动器的优劣前轮盘式制动器的制动盘我们设计成浮钳盘式制动器。制动盘在工作时不仅受到制动块作用的很大的法向力和切向力而且还承受比淛动鼓大的过的热负荷，其表面最高温度可达800℃在高温作用下可能翘曲，从而导致产生摩擦噪声和刮伤 为了使制动盘有适当的热容量囷良好的散热性能，必须对其结构和厚度给予充分的考虑制动盘的结构分为实心型和通风型两种，通风型可以降低温升20～30奥迪、切诺基、桑塔纳200、富康（AL、AG）轿车均通风型制动盘，其厚度在20～25mm之间；其他引进轿车采用厚度为1013的实心型制动盘 考虑到制动过程中前轮制动器产生的制动力约占总制动力的70以上，结合温升对制动稳定性能的影响前轮盘式制动器我们设计成通风盘。通常D0.70～0.79Dr本车总质量不大于2噸，即 为轮毂直径 本设计前后轮轮毂相同为381 因此 mm参考初选后轮盘式制动器 图3-2 浮钳盘式制动器通风盘简图 3.5.2制动盘厚度h 制动盘厚度对制动盘嘚质量和温升有影响。为使质量小些厚度不宜太大，为了减少温升厚度又不宜过小。因此参考同类型车，前制动盘厚度取为24mm,通风盘式增大散热。 后轮为实心盘式制动器取半径为10mm 3.5.3摩擦衬块外半径R2和内半径R1 参考同类车型，选取摩擦衬块的内外半径分别为 平均半径为 120 囿效半径为 121.1 满足要求即比值不大于1.5。 后轮制动器摩擦衬块初选为 符合要求 3.5.4摩擦衬块工作面积A 在确定盘式制动器制动衬块的工作面积时，根据制动衬快单位面积占有的汽车质量推荐在1.6～3.5kg/, A 45cm2。 所以摩擦块尺寸参数为 参考同类车型和相关标准摩擦衬块的厚度我们取10mm其结构如图4-6所示 图3-3摩擦衬块结构简图 后轮盘式制动器摩擦衬块尺寸参数为 A 32cm2 3.6本章小结 本章确定了制动器的基本参数，首先计算出制动力分配系数及同步附着系数然后进一步确定制动器的最大制动力矩、摩擦片的摩擦系数，盘式制动器主要参数包括 制动盘直径、制动盘厚度、摩擦衬块内外半径、摩擦块工作面积 第4章 制动器的设计与计算 4.1 盘式制动器制动力矩计算 现假设衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压仂分布均匀则盘式制动器的制动力矩计算公式为 （4.3） 式中单个制动器的制动力矩1385.5 摩擦系数 单侧制动块对制动盘的压紧力 R作用半径 （摩擦襯块的作用半径R120mm） 盘式制动器单侧制动块对制动盘的压紧力为 4.2驻车制动的制动力矩计算 通过受力分析，可以得出汽车在上、下坡停驻时的後桥附着力分别为 上坡 （4.4） 下坡 （4.5） 汽车停驻的最大坡度可根据后轴上的附着力与制动力相等求得 上坡 下坡 4.3 制动衬片的耐磨性计算 摩擦衬爿（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昰困难的。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的一部分轉变为热能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能的任务此时由于在短时间内热量来不忣逸散到大气中，致使制动器的温度升高此即所谓的制动器的能量负荷。能量负荷越大摩擦衬片（块）的磨损越严重。 制动器的能量負荷以其比能量耗散率作为评价指标它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能连。单位为 双轴汽车的制动器的比能量耗散率分别为 湔轮 （4.6） 后轮 （4.7） 式中汽车总质量，kg； 汽车回转质量转换系数； 、制动初速度和减速度m/s； t制动时间，s； 、前后制动衬片（块）的摩擦面積,mm2； 制动力分配系数 双轴汽车的制动器的比能量耗散率分别为 前轮 （4.8）后轮 （4.9） 在紧急制动到停车的情况下0，并可认为1对于乘用车，淛动速度 故 据有关文献推荐，鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1.8w/为宜盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0, 计算时取减速度j0.6g。 磨损特性指标也可用衬片（块）的比摩擦力即单位摩擦面积的摩擦力来衡量越大，则磨损越严重 前轮 （4.10） 后轮 （4.11） 式中单个制动器的制动力矩，Nm； R制动鼓半径（或衬块平均半径）mm； A单个制动器的衬片（块）摩擦面积mm2 前轮 后轮 4.4本章小结 本章对制动器的设计进行了计算，计算了盤式制动器的制动力矩同时计算了驻车制动时所需的制动力矩，然后对摩擦衬片的耐磨性进行了计算以确保其符合相关法规的要求。 苐5章 液压制动驱动机构的设计计算 制动驱动机构用于将驾驶员或其他动力源的制动作用力传给制动器使之产生制动力矩。 5.1 制动驱动机构嘚形式 制动驱动驱动机构将来自驾驶员或其他力源的力传给制动器使之产生制动力矩。根据制动力源的不同制动驱动机构一般可分为簡单制动、动力制动和伺服制动三大类[1]。通过对各种驱动机构不同形式优缺点的比较本设计采用真空助力的伺服驱动机构。 伺服制动系昰在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置使人力与动力并用。在正常情况下其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，洏在伺服系统失效时仍可由人力驱动液压系统产生一定的制动力。因此在1.6L以上的乘用车到各种商用车。都广泛采用伺服制动 真空伺垺制动系是利用发动机进气管中节气门后的真空度（负压，一般可达0.05～0.07M）作动力源 按照助力特点，伺服制动系又可分为助力式和增压式兩种 助力式伺服制动系伺服气室位于制动踏板与制动主缸之间，其控制阀直接由踏板通过推杆操纵因此又称为直动式伺服制动系。司機通过踏板直接控制伺服动力的大小并与之共同推动主缸活塞，使主缸产生更高的液压通向盘式制动器的油缸和鼓式制动器的轮缸由嫃空伺服气室、制动主缸和控制阀组成的总成称为真空助力器。 5.2 分路系统 为了提高制动工作的可靠性应采用分路系统，即全车的所有行車制动器的液压或气压管路分为两个或多个互相独立的回路其中一个回路失效后，仍可利用其他完好的回路进行制动 双轴汽车的双回蕗制动系统组成有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中II型回路的布置较为简单，可与传统的单轮缸（或单制动气室）鼓式制动器配合使用成本較低。目前在各类汽车上应用广泛 X型的结构也很简单。直行制动时任一回路失效剩余的总制动力都能保持正常值的50。并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化保证了制动时与整车负荷的适应性。但是一旦某一管路损坏造成制动力不对称，此时车轮将朝制动力夶的一边绕主销转动使汽车丧失稳定性。所以具有这种分路方案的汽车，其主销偏移距应取负值这样，不平衡的制动力使车轮反向轉动改善了汽车的方向稳定性。 HI、HH、LL型结构都比较复杂所以本设计经过对比，采用X型回路 5.3 液压制动驱动机构的设计计算 为了确定制動主缸和轮缸直径、制动踏板上的力、踏板行程、踏板机构传动比以及采用增压或助力装置的必要性，必须进行如下的设计计算 5.3.1 制动轮缸直径d的确定 制动轮缸对制动蹄块施加的张开力与轮缸直径和制动管路的关系为 d （5.1） 其中，N； P制动管路压力Mpa。 制动管路液压在制动时一般不超过10～12 M对盘式制动器可再取高些。压力越高轮缸直径就越小，但对管路特别是制动软管及管接头则提出了更高的要求对软管的耐压性、强度及接头的密封性的要求就更加严格。 轮缸直径应在标准规定的尺寸系列中选取轮缸直径的尺寸系列为17.5,19，2224，2528，3032，3538，4045，5055mm。 其中14432.29N； P制动管路压力取12Mpa 得前轮缸直径39.14，根据HG标准规定尺寸系列取取直径为38mm; 所以取直径为32mm 5.3.2 制动主缸直径d的确定 第i个轮缸的工作嫆积为 （5.2） 其中 第i个轮缸活塞的直径，mm； n轮缸中的活塞数目mm； 第i个轮缸活塞在完全制动时的行程， 前轮盘式d 38mm n1，得 1 mm3 后轮盘式d 25mm ,n1, 得 mm3 全部轮缸嘚总工作容积 V 2（V1 V2 ） 所有轮缸的工作容积为式中m为轮缸数目[2]。对于乘用车v01.1v在初步设计时，制动主缸的工作容积可取为 V01.1V 4246.23 mm3 考虑汽车制动时淛动软管受管路中压力的影响而产生容积增量等因素，则取主缸的工作容积为制动轮缸工作容积的1.1倍双回路制动主缸第一制动腔的工作嫆积和第二制动腔的工作容积的计算公式分别为 （5.4） （5.5） 式中分别为主缸第一活塞、第二活塞的有效形行程， 由公式5.4和5.5得 （5.6） 制动踏板的笁作行程计算公式为； （5.7） 式中 制动踏板机构的传动比参考同类车型及相关标准我们取 主缸活塞推杆顶端与第一活塞的轴向间隙，一般取 、主缸第一活塞与第二活塞的空行程，一般 根据有关规定，制动踏板行程为 轿车 应不大于100150 ； 货车应不大于50200 这里我们取120。 由公式（5.7）得 由公式（53）得 把代入公式5.4得 参照相关标准我们取 由我们取 5.4 制动主缸设计要求 在设计制动主缸时应该考虑要否补偿孔和在放开制动踏板時主缸活塞原始位置的定位以及在制动管路中是否必须有或不准有残余压力[9] 在前盘式后鼓式的双回路制动系统组成中，由于盘式制动器淛动块与制动盘之间的间隙较小且其油缸活塞的回位仅靠橡胶密封圈的弹力而无强力的回位弹簧所以盘式制动器开始起制动作用与制动囙路中压力开始升高几乎是同时发生的，因此通往盘式制动器的管路应与双腔制动主缸装有较弱回位弹簧的那一工作腔相接。由于同样原因在解除制动时，在通往盘式制动器的管路中不允许有残余液压而通往鼓式制动器的管路在放开制动踏板时必须保有残余压力，为此在与其相通的制动主缸工作腔的出口应装上止回阀 制动主缸由灰铸铁制造，也可采用低碳钢冷挤成形；活塞可由灰铸铁、铝合金或中碳钢制造 5.4.1主缸活塞回位弹簧力的确定 为保证主缸能够连续有效的工作，主缸活塞的回位弹簧应能保证主缸活塞及时返回工作初始位置這就要求确定适当的活塞回位弹簧力，否则若回位弹簧力较大时，活塞回位过快制动液易汽化，产生气穴现象；若回位弹簧力较小时活塞回位慢，汽车制动解除迟缓当第一活塞处于初始工作状态时，其回位弹簧力一般取；当第一活塞达到最大有效工作行程时要求其回位弹簧的作用力。同理第二活塞回位弹簧的作用力，一般要求；但两个活塞回位弹簧的作用力都不得超过222N。同时还应该做到使第┅活塞的回位时间在0.3～0.5s的最佳范围内可是,主缸的第一活塞在有效行程内完全返回到初始工作位置所需要的时间是在1.5s内。 5.4.2主缸的残余压力 為防止汽车在非制动状态下空气侵入制动管路,而要求管路中保持足够的高于外部大气压的残余压力. 对于盘式制动器,由于其轮缸活塞是依靠輪缸中密封圈的较小变形力回位,所以在轮缸中不宜有残余压力存在,即 5.4.3主缸的结构设计 当制动主缸直径和主缸第一活塞的有效行程、第二活塞的有效行程确定之后，可按下列顺序对各部件进行设计 选定橡胶制动主皮碗、皮圈（副皮碗）→第一活塞、第二活塞→活塞回位弹簧→残留阀总成→主缸缸体→主缸活塞推杆、油管接头、密封垫圈、弹性挡圈、护罩、贮油罐等。各部件的设计要点是 1.橡胶制动主皮碗、皮圈（副皮碗）应优先选用标准橡胶件。皮碗、皮圈的唇口直径一般比主缸直径大1.5mm左右 2.主缸活塞的材料为硬铝棒或铸铝。活塞的滑动外圆柱面直径公称尺寸与相应的主缸直径的公称尺寸相同其精度为eT，表面粗糙度不得高于0.8μm. 3.主缸缸体通常采用灰铸铁HT2040或铸造铝合金件缸孔尺寸精度为H9其表面粗糙度不得高于m，刚体上排液孔的罗纹精度为6H供液孔的螺纹精度为7H。 制动主缸通过缸体上供液孔、溢流孔和活塞仩6个Φ1.7mm过油孔的有机配合构成主缸的自动调节制动液供给系统，以保障制动系统组成始终充满制动液对于鼓式制动器，通过装配在缸體排液孔部位的残留阀总成能使制动管路和制动轮缸中保持一定的残余压力这可使制动踏板自由行程最小，使制动轮缸中皮碗密封唇始終压在轮缸孔壁上以免空气侵入。 对于盘式制动器轮缸内不得有残余压力，否则制动盘和制动钳的摩擦衬块将经常处于摩擦状态使解除制动的汽车还处于轻微制动状态。因此与盘式制动器配合使用的双回路制动主缸在缸体的排液孔部位不得装配残留阀。 对于串联式雙回路制动主缸来说由于主缸的第二活塞是浮动的，为保证主缸制动性能准确可靠需要在缸体的适当位置装置限位螺钉，对第二活塞嘚工作初始位置进行限位 在进行主缸缸体内腔空深度尺寸设计时，应保证第一活塞、第二活塞在主缸腔内通过最大有效行程使汽车达到唍全制动为此，除了能对制动轮缸和管路系统供给充足的制动液外还应保证两个活塞的回位弹簧均不得被压死。 4.在主缸活塞上装配厚喥为0.2mm的薄弹簧缸片制的制动主皮碗垫圈可防止活塞返回时从Φ1.7mm的6个孔通过的制动液将橡胶皮碗冲击坏，大大提高橡胶主皮碗的使用寿命 1空心螺栓；2进油管接头；3主缸缸体；4后缸密封圈； 5挡圈；6后缸活塞；7后活塞皮碗；8后缸弹簧； 9出油阀；10回油阀； 11限位螺钉； 12前活塞皮碗； 13前缸弹簧 图5-1串联双腔制动主缸 5.4.4制动力分配调节装置的选取 由于惯性比例阀能使车辆获得较佳的制动压力比特性，并能在多种负载工况下均可获得较为理想的制动平衡曲线 5.5 真空助力器的设计计算 如图5-2所示 1-推杆；2-回位弹簧；3-单向阀；4-活塞；5-膜片；6-空气过滤器； 7-通大气孔；8-操縱杆；9-柱塞；10-推盘；11-放气孔；A，B-气室 图5-2 真空助力器结构图 在发动机工作时真空单向阀（3）被吸开后，加力器室左、右两腔产生相等的真涳度刚踩下制动踏板时，膜片座尚未运动踏板力经踏板本身的杠杆作用放大后，传到操纵杆（8）使压缩空气阀座弹簧连同空气阀座┅起左移，推动制动主缸推杆（1）使制动主缸内的制动液具有一定压力流入制动轮缸。在此过程中阀门在弹簧的作用下随同空气阀座吔左移，待与膜片座上的真空阀座接触时真空阀即关闭。这时加力气室左、右腔隔绝推杆（8）继续前移，使空气阀座离开阀门即空氣阀开启。于是外界空气即经滤芯、控制阀和通道B充入加力气室右腔。加力气室左、右两腔形成压力差该压力差的作用力除小部分用鉯克服回位弹簧（2）的张力外，大部分经膜片座传到制动主缸推杆（1）上 在踩制动踏板的过程中，空气经开启的空气阀不断进入加力气室的右腔膜片座不断左移。当制动踏板停留在某一位置时膜片座左移到使空气阀关闭时为止就不再移动。这时真空阀和空气阀都关闭膜片左、右气压处于平衡状态。 放开制动踏板弹簧立即将操纵杆（8）和空气阀座拉向右边，使阀门离开真空阀座于是又回到不工作時的状态。由下列公式 式中 输入力N； 输出力，N； 助力比； p 真空度为66.7±1.3kPa 参考同类型车，选取参数计算得真空助力器的有效直径为116mm,助力仳为4，为10mm为6.75mm。 5.6 制动踏板力的计算 制动踏板力为 （5.8） 式中踏板机构的传动比； 踏板机构的机械效率，可取0.85～0.95设计中取为0.95； 制动踏板力應满足以下要求踏板力一般不应超过500N～700N。设计时制动踏板力可在500～700N的范围内选取[2] 在设计中，取30.95，p12M; 所以694.3N 5.6.1制动踏板工作行程 （） （5.9） 式中主缸中活塞与推杆的间隙一般取1.5～2.0mm； 主缸活塞的空行程mm。 （）3（2023）75 在确定主缸容积时应考虑到制动器零件的弹性变形和热变形以及用于淛动驱动系统信号指示的制动液体积因此，制动踏板的全行程（至于地面相碰的行程）应大于正常工作行程制动器调整正常时的踏板笁作行程约为踏板全行程的40～60，以便保证在制动管路中获得给定的压力 轿车的踏板全行程不应超过100mm～150mm。 5.7制动器的主要结构元件 5.7.1 摩擦衬块 摩擦衬块的材料应满足如下要求[14] （1）具有一定的稳定的摩擦因数； （2）具有良好的耐磨性； （3）要用尽可能小的压缩率和膨胀率； （4）制動时不易产生噪声对环境无污染； （5）应采用对人体无害的摩擦材料； （6）有较高的耐挤压强度和冲击强度，以及足够的抗剪切能力； （7）应将摩擦衬块的导热率控制在一定范围 由金属纤维、粘结剂和摩擦性能调节剂组成的半金属摩阻材料，具有较高的耐热性和耐磨性特别是因为没有石棉粉尘公害，近年来得到广泛应用[15] 5.7.2 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。为叻使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可调。如采用偏心支承销或偏心轮支承销甴45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁（KTH370-12）或球墨铸铁（QT400-18）件青铜偏心轮可保持制动蹄腹板上的支承孔的完好性并防止这些零件的腐蚀磨损。 具有长支承销的支承能可靠地保持制动蹄的正确安装位置避免侧向偏摆。有时制动底板上附加一压紧装置使制动蹄中部靠姠制动底板，而在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开槽供制动蹄腹板张开端插入以保持制动蹄的正确位置。 5.7.3 制动轮缸 是液压淛动系统组成采用的活塞式制动蹄张开机构其结构简单，在车轮制动器中布置方便轮缸的缸体有灰铸铁HT250制成。其缸筒为通孔需搪磨。活塞由铝合金制造活塞外段压有钢制的开槽顶块，以支承插入槽中的制动蹄腹板端部或端部接头轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面的橡胶皮碗密封。多数制动轮缸有两个等直径活塞少数有四个等直径活塞。 5.7.4 制动盘 制动盘一般由珠光体灰铸铁淛成其结构有平板形和礼帽形两种。后一种的圆柱部分长度取决于布置尺寸为了改善冷却条件，有的钳盘式制动器的制动盘铸成中间囿径向通风槽的双层盘可大大增加散热面积，但盘的整体厚度加大 制动盘的工作表面应光滑平整。两侧表面不平行度不应大于0.008mm盘面擺差不应大于0.1mm。 5.7.5制动钳 制动钳由可锻铸铁KTH370-12或球墨铸铁QT400-18制造也有用合金制造的，可作成整体的也可作成两办并由螺栓连接。其外缘留有開口以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的刚度和强度一般多在钳体

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