汽车制动系的结构分析与设计计算

第三章 制动器的主要参数及其选择
第三章 制动器的主要参数及其选择
? 盘式制动器主要参数的确定 1、制动盘直径D
制动盘直径尽量大些，这时盘的有效半径得以增大，就可以降低制动钳的夹 紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径受轮辋的限制， 通常，制动盘的直径选择轮辋直径的70%-79%，而总质量大于2t的汽车应取 其上取。 2、制动盘厚度h 制动盘厚度直接影响着制动盘质量和工作的温升。为使质量不致太大，盘的 厚度应适当小些；为了降低制动工作时的温升，盘的厚度又不宜过小。制动 盘可制实心，而为了通风散热，又可铸出通风孔道的制动盘。通常，实心厚 度可取10mm-20mm;通风孔制动盘可取20mm-25mm，但多采用20mm30mm。 3、摩擦衬块内半径R1与外半径R2 推荐摩擦衬块的外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工 作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触 面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。
车型 奥迪 云雀 奥拓
表面跳动量/mm ≤0.03 ≤0.05
两侧表面的不平行度 /mm
≤0.01 ≤0.03 ≤0.015
静不平衡量 /N.cm
≤0.5 ≤1.5 ≤1.0
第五章 制动器主要零部件的结构设计与强度计算
? 制动钳
制动钳由可锻铸铁 KTH370-12 或球墨铸铁 QT400-18 制造，也有用轻铝合金 ZL111 。为 了减少传给制动液的热量，多将杯形活塞的开口端顶靠制动块的背板，有的将活塞开 口端部切成阶梯状，形成两个相对且在同一平面内的小半圆环形端面。活塞由铸铝合 金或钢制造。为了提高其耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。当制动钳体由 铝合金制造时，减少传给制动液的热量则成为必须解决的问题。为此，应减小活塞与 制动块板的接触面积，有也可用非金属活塞。制动钳位于车轴前可避免轮胎甩出来的 泥、水进入制动钳，位于车轴后则可减小制动时轮毂轴承的合成载荷。
第一章 概 述
第一章 概 述
汽车制动系应满足如下要求： （1）应么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。 行车制动效能是由在一定的制动初速度下及最大踏板力下 的制动减速度和制动距离两项指标来评定的。
第一章 概 述
汽车的最大减速度jmax 由下式决定： Ga = Ga/g*dυ/dτ
奥拓 SC7080 215
91
10 (15.5)* 60 51.1
夏利 TJ7100（U） 211
89.5
11
10
56 48.1
RG
247
富康
AL、AG 247
10
13
பைடு நூலகம்68
48
20.4 13
68
48
第三章 制动器的主要参数及其选择
CL,GL,C 239
97
12
捷达
CT,GT 256
104
13
14
69.8
第五章 制动器主要零部件的结构设计与强度计算
? 摩擦衬片
在GB 5763─1998《汽车用制动器衬片》中，将其按用途分4类。
? 盘式制动器工作间隙的调整
钳盘式制动器不仅制动间隙小（单边0.05mm-0.15)，而且制动盘受热膨胀后 对轴向间隙几乎没有影响，所以一般都采用一次调准式间隙自调节器装置。 最简单且常用的结构是在缸体和活塞之间装一个兼起复位和间隙自调作用的 带有斜角的橡胶密封圈（见图5-5)，制动时密封圈的刃边是在活塞给予的摩 擦力的作用下产生弹性变形，与极限摩擦力对应的密封圈变形量即等于设定 的制动间隙。当衬块磨损而导致所需的活塞行程增大时，在密封圈达到极限 变形后，活塞可在液压作用下克服密封圈的摩擦力，继续前移到实现完全制 动为止。活塞与密封圈之间这一不可恢复的相对位移便补偿了这一过量间隙。 解除制动后活塞在弹力作用下退回，直到密封圈的变形完全消失为止，这时 摩擦块与制动盘之间重新恢复到设定间隙。
第二章 制动器的结构型式及选择
6、盘式制动器的摩擦衬块比鼓式摩擦衬片在磨损后更易更换，结构也较 简单，维修、保养容易。
7、制动盘与摩擦衬块间的间隙小（0.05mm-0.15mm)，因此缩短了油缸 活塞的操作时间，使用制动驱动机构的力传动比有增大的可能。
8、制动盘的热膨胀不会像制动鼓膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也 使得间隙自动调整装置的设计可以简化。
48
14
96
54
LX
239
96
12
14
78
48
桑塔纳
2000 256
106
20
14
76
54
奥迪
100
256
104
22
14
96
54
切诺基 BJ2021 280
115 22.45 (16)*
66
东风 EQ1030 254
104
19
*括号内的厚度含基板厚度。
11
110
68.1
第四章 制动器的设计计算
? 盘式制动器制力矩的计算
Tf-FBre=0
式中：Tf─制动器对办轮作用于的制动力矩，即制动器的摩擦力矩， 其 方向与车传输线旋转方向相反，N.m；
FB─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，其方向与汽车行驶方向相反，N；
re─车轮有效半径，m。 令
Ff=Tf /re 并称之为制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，又 称制动周缘力。
第一章 概 述
? 汽车制动系是用于使行驶 ? 行车制动装置用于使行驶
中的汽车减速或停车，使
中的汽车强制减速或停车，
下坡行驶的汽车的车速保
并使汽车在下短坡时保持
持稳定以及使已停驶的汽
适当的稳定车速。其驻动
车在原地（包括在斜坡上） 机构常采用双回路或多回
驻留不动的机构。
路结构，以保证其工作可
? 汽车制动系至少有两套独
9、易于构成多回路制动驱动系统，使系统有较好的可靠性与安全性，以 保证汽车在任何车速下各车轮都能均匀一致地平衡制动。
10、能方便地实现制动器磨损报警（见图2-40），以便能及时地更换摩 擦衬块。
第二章 制动器的结构型式及选择
盘式制动器的主要缺点是难于完全防止尘污和锈蚀；兼作驻车制动器 时，所需附加的驻车制动驱动机构较复杂，因此，有的汽车采用前轮 为盘式后轮为鼓式的制动系统；另外，由于无自行增力作用，制动效 能较低，中型轿车若采用时需有加力装置。
第五章 制动器主要零部件的结构设计与强度计算
第五章 制动器主要零部件的结构设计与强度计算
第六章 制动驱动机构的结构型式选择与设计计算
盘式制动器的计算用简图如图4-11 所示,若衬块的摩擦表面与制动盘接 触良好,且各处的单位压力分布均匀,则盘式制动器的制动力矩为
式中：f─摩擦系数；
Tf=2fNR
N─单侧制动块对制动盘的压紧力，见图4-11;
R─作用半径。
第四章 制动器的设计计算
者式中的 re为车轮有效 半径），并保证在下坡 路上能停驻的坡度不小 于法规规定值。 单个后轮驻车制动器的 制动力矩上限为 1/2magresina; 中央驻车 制动器的制动力矩上取 为magresina/i,i 为后驱 动桥主减速比。
靠。
立的制动装置，即行车制 ? 驻车制动装置用于使汽车
动装置和驻车制动装置；
可靠而无时间限制地停驻
重型汽车或经常在山区行
在一定位置甚至在斜坡上，
驶的汽车 要增设应急制动 它也有助于汽车在坡路上
装置和辅助制动装置；牵
起步。其驱动机构采用机
引车汽车还应有自动制动
械式布而不用液压或气压，
装置。
以免产生故障。
并消除制动蹄片与制动鼓间的间隙所需时间,s;
t2─制动器制动力增长过程所需要的时间,s; t1+t2 ─制动器的作用时间,一般在0.2s∽0.9s之间; υ─制动初速度, m/s2;
适用车型 轿车
制动减速度m/s2 制动初速度Km/h
5.8-7
80
载货(总质量≤ 3.5t)
4.4-5.5
70
制动距离m 0.1 υ+ υ2/150
第三章 制动器的主要参数及其选择
4、摩擦衬块工作面积A
根据制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在1.6kg/cm2∽3.5kg/cm2 范围内选取
车牌
车型
制动盘外 工作半径 制动盘厚 摩擦衬块 摩擦面积 油缸直径
径/mm
/mm
度/mm 厚度/mm /mm
/mm
云雀 CHK7060 212
86
10
9
65.4 48.1
第一章 概 述
? 应急制动装置用于当行车 制动装置意外发生故障而 失效时，则可利用其机械 力源(如强力压缩弹簧)实
现汽车制动。它不必独立 存在，可利用行车制动装 置或驻车制动装置的某些 制动器件。
? 辅助制动装置用在山区行 驶的汽车上，利用职权发 动机排气制动或电涡流制 动等的辅助制动装置，可 使汽车下长坡下长时间而 持续地减低或保持稳定车 速，并减轻或解除行车制 动器的负荷。
汽车制动系的结构 分析与设计计算
? 第一章 概述
? 第二章 制动器的结构型 式及选择
? 第三章 制动器的主要参 数及其选择
? 第四章 制动器的设计计 算
? 第五章 制动器主要零部 件的结构设计与强度计算
? 第六章 制动驱动机构的 结构型式选择与设计计算
? 第七章 制动力分配的调 节装置
? 第八章 辅助制动系
第四章 制动器的设计计算
第五章 制动器主要零部件的结构设计与强度计算
? 制动盘
制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或用添加Cr，Ni等合金铸铁。 其结构形状有平板形（用于全盘式制动器）和礼帽形（用于钳盘 式制动盘）。制动盘在工作时不仅承受着制动块的法向力和切向 力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，钳盘式制动器的盘 铸成中间有径向通风槽的双层盘，这样可大大地增加散热面积， 降低温升约20%-30%，但盘的整体厚度较厚。其厚度在20mm22.5mm之间。
由此得出 jmax=dυ/dτ =g m/s2
式中: Ga ─汽车所受重力,N; ─附着系数;
g ─重力加速度,g=9.81m/s2; υ─制动初速度, m/s2;
第一章 概 述
制动距离直接影响着汽车的行驶安全性,由下式决定:
S=1/3.6(t1+t2/2) υ+ υ2/25.62jmax m 式中:t1─制动机构滞后时间,即踩下制动踏板克服回位弹簧力
盘式制动器制动钳的布置 可以在车轴之前或之后， 制动钳位于轴前可避免轮 胎向钳内甩溅泥水污物， 位于轴后则可减小制动时 轮毂轴承的径向合力（见 图2-41）
第三章 制动器的主要参数及其选择
? 制动力与制动力分配系数 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，则对任一角速度ω>0的车轮，其力矩平衡方程为
0.15 υ + υ2/115
第二章 制动器的结构型式及选择
与鼓式制动器相比,盘式制动器的优点如下: 1、热稳定性较好。因为制动盘对摩擦衬块无摩擦增力作用；另外制动摩
擦衬块的尺寸不大，其工作表面化的面积仅为制动盘面积的12%16%，故散热性较好。 2、水稳定性较好。因为制动衬块对制动盘的单位压力高，易将沾附的水 挤出，同时离心力也易将沾水甩掉，再加上衬块对盘的擦拭作用，制 动器出水后只需经一两次制动即能恢复正常；而鼓式制动器则需经过 十余次制动方能恢复。 3、制动稳定性好。由于盘式制动器的制动力矩与其制动油缸的活塞推力 及摩擦系数成线性关系，还由于无自行增势作用，因此在制动过程中 制动力矩增长较和缓，与鼓式制动器相比，能保证高的制动稳定性。 4、制动力矩与汽车前过和后退等行驶状态无关。 5、在输出同样大小的制动力矩条件下，盘式制动器的结构尺寸和质量比 鼓式的要小。
? 摩擦材料
制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰性能好，不应在温升到某一数值后摩 擦系数突然急剧下降，材料应有好的耐磨性，低的吸水（油、制动液）率，低的压缩 率、低的热传导率（要求摩擦衬块在 300℃的加热板上作用 30min后，背板的温度不超 过190℃）和低的热膨胀率，高的抗压、抗拉、抗剪切、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。当前，广泛采用模压材料，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（由无机粉粒及橡胶、聚合树脂）与噪声 消除剂（主要成分石墨）等混合后，在高温下模压成型的。若金属纤维（多为钢纤维） 和粉末的含量在 40%以上，则称为半金属摩擦材料，已成为美、欧各国主要摩擦材料。 设计计算制动器时一般取 f=0.3∽0.35。摩擦系数越高其耐磨性越差。