制动系统设计规范

制动系统设计规范
⼀、国标要求
1、GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验⽅法》
2、GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验⽅法》
3、GB 7258-1997《机动车运⾏安全技术条件》
⼆、整车基本参数及样车制动系统主要参数整车基本参数
样车制动系统主要参数
三、计算
1. 前、后制动器制动⼒分配
1.1 地⾯对前、后车轮的法向反作⽤⼒公式：
g
z h dt du m
Gb L F +=1 ………………………………（1） g
z h dt du m
Ga L F -=2 (2)
参数：1z F ——地⾯对前轮的法向反作⽤⼒，N ；
2z F ——地⾯对后轮的法向反作⽤⼒，N ；
G ——汽车重⼒，N ；
b ——汽车质⼼⾄后轴中⼼线的⽔平距离，m ；
a ——汽车质⼼⾄前轴中⼼线的距离，m 。

m ——汽车质量，kg ；
g
h ——汽车质⼼⾼度，m ；
L ——轴距，m ；
dt du
——汽车减速度，m/s 2
四、制动器的结构⽅案分析
制动器有摩擦式、液⼒式和电磁式等⼏种。

电磁式制动器虽有作⽤滞后⼩、易于连接且接头可靠等优点，但因成本⾼⽽只在⼀部分重型汽车上⽤来做车轮制动器或缓速器。

液⼒式制动器只⽤作缓速器。

⽬前⼴泛使⽤的仍为摩擦式制动器。

摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，分为⿎式、盘式和带式三种。

带式只⽤作中央制动器。

⼀、⿎式制动器
⿎式制动器分为领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增⼒式、双向增⼒式等⼏种，见图la ～f 。

不同形式⿎式制动器的主要区别有：①蹄⽚固定⽀点的数量和位置不同。

②张开装置的
形式与数量不同。

③制动时两块蹄⽚之间有⽆相互作⽤。

因蹄⽚的固定⽀点和张开⼒位置不同，使不同形式⿎式制动器的领、从蹄数量有差别，并使制动效能不同。

制动器在单位输⼊压⼒或⼒的作⽤下所输出的⼒或⼒矩，称为制动器效能。

在评⽐不同形式制动器的效能时，常⽤⼀种称为制动器效能因数的⽆因次指标。

制动器效能因数的定义为，在制动⿎或制动盘的作⽤半径R 上所得到的摩擦⼒(
R
M µ
)与输⼊⼒0F 之⽐，即
R
F M K 0µ=
式中，K 为制动器效能因数；µM 为制动器输出的制动⼒矩。

制动器效能的稳定性是指其效能因数K 对摩擦因数⼚的敏感性(df dK )。

使⽤中f 随-温度和⽔湿程度变化。

要求制动器的效能稳定性好，即是其效能对⼚的变化敏感性较低。

1.领从蹄式
领从蹄式制动器的每块蹄⽚都有⾃⼰的固定⽀点，⽽且两固定⽀点位于两蹄的同⼀端(图la)。

张开装置有两种形式，第⼀种⽤凸轮或楔块式张开装置(图2)。

其中，平衡凸块式(图2b)和楔块式(图2c)张开装置中的制动凸轮和制动楔块是浮动的，故能保证作⽤在两蹄上的张开⼒相等。

⾮平衡式的制动凸轮(图2a)的中⼼是固定的，所以不能保证作⽤在两蹄上的张开⼒相等。

第⼆种⽤两个活塞直径相等的轮缸(液压驱动)，可保证作⽤在两蹄上的张开⼒相等。

领从蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退⾏驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄⽚与制动⿎之间的间隙⼯作容易。

但领从蹄式制动器也有两蹄⽚上的单位压⼒不等(在两蹄上摩擦衬⽚⾯积相同的
图1 ⿎式制动器⽰意图
条件下)，故两蹄衬⽚磨损不均匀，寿命不同的缺点。

此外，因只有⼀个轮缸，两蹄必须在同⼀驱动回路作⽤下⼯作。

领从蹄式制动器得到⼴泛应⽤，特别是轿车和轻型货车、客车的后轮制动器⽤得较多。

图2 机械式张开装置
a)⾮平衡凸轮式b)平衡凸块式c)楔块式
2.双领蹄式
双领蹄式制动器的两块蹄⽚各有⾃已的固定⽀点，⽽且两固定⽀点位于两蹄的不同端，如图1b所⽰，领蹄的固定端在下⽅，从蹄的固定端在上⽅。

每块蹄⽚有各⾃独⽴的张开装置，且位于与固定⽀点相对应的⼀⽅。

汽车前进制动时，这种制动器的制动效能相当⾼。

由于有两个轮缸，故可以⽤两个各⾃独⽴的回路分别驱动两蹄⽚。

除此之外，这种制动器还有调整蹄⽚与制动⿎之间的间隙⼯作容易进⾏和两蹄⽚上的单位压⼒相等，使之磨损均匀，寿命相同等优点。

双领蹄式制动器的制动效能稳定性，仅强于增⼒式制动器。

当倒车制动时，由于两蹄⽚皆为双从蹄，使制动效能明显下降。

与领从蹄式制动器⽐较，由于多了⼆个轮缸，使结构略显复杂。

这种制动器适⽤于前进制动时前轴动轴荷及附着⼒⼤于后轴，⽽倒车制动时则相反的汽车前轮上。

它之所以不⽤于后轮，还因为两个互相成中⼼对称的轮缸，难以附加驻车制动驱动机构。

3.双向双领蹄式
双向双领蹄式制动器的结构特点是两蹄⽚浮动，⽤各有两个活塞的两轮缸张开蹄⽚(图1c)。

⽆论是前进或者是倒退制动时，这种制动器的两块蹄⽚始终为领蹄，所以制动效能相当⾼，⽽且不变。

由于制动器内设有两个轮缸，所以适⽤于双回路驱动机构。

当⼀套管路失效后，制动器转变为领从蹄式制动器。

除此之外，双向双领蹄式制动器的两蹄⽚上单位压⼒相等，因⽽磨损均匀，寿命相同。

双向双领蹄式制动器因有两个轮缸，故结构上复杂，且调整蹄⽚与制动⿎之间的间隙⼯作困难是它的缺点。

这种制动器得到⽐较⼴泛应⽤。

如⽤于后轮，则需另设中央驻车制动器。

4.双从蹄式
双从蹄式制动器的两蹄⽚各有⼀个固定⽀点，⽽且两固定⽀点位于两蹄⽚的不同端，并⽤各有⼀个活塞的两轮缸张开蹄⽚(图1d)。

双从蹄式制动器的制动器效能稳定性最好，但因制动器效能最低，所以很少采⽤。

5.单向增⼒式
单向增⼒式制动器的两蹄⽚只有⼀个固定⽀点，两蹄下端经推杆相互连接成⼀体，制动器仅有⼀个轮缸⽤来产⽣推⼒张开蹄⽚(图1e)。

汽车前进制动时，两蹄⽚皆为领蹄，次领蹄上不存在轮缸张开⼒，⽽且由于领蹄上的摩擦⼒经推杆作⽤到次领蹄，使制动器效能很⾼，居各式制动器之⾸。

与双向增⼒式制动器⽐较，这种制动器的结构⽐较简单。

因两块蹄⽚都是领蹄，所以制动器效能稳定性相当差。

倒车制动时，两蹄⼜皆为从蹄，结果制动器效能很低。

因两蹄⽚上单位压⼒不等，造成蹄⽚磨损不均匀，寿命不⼀样。

这种制动器只有⼀个轮缸，故不适合⽤于双回路驱动机构；另外由于两蹄⽚下部联动，使调整蹄⽚间隙⼯作变得困难。

少数轻、中型货车⽤来作前制动器。

6.双向增⼒式
双向增⼒式制动器的两蹄⽚端部各有⼀个制动时不同时使⽤的共⽤⽀点，⽀点下⽅有⼀轮缸，内装两个活塞⽤来同时驱动张开两蹄⽚，两蹄⽚下⽅经推杆连接成⼀体(图1f)。

与单向增⼒式不同的是次领蹄上也作⽤有来⾃轮缸活塞推压的张开⼒，尽管这个张开⼒的作⽤效果较⼩，但因次领蹄下端受有来⾃主领蹄经推杆作⽤的张开⼒很⼤，所以次领蹄上的制动⼒矩能⼤到主领蹄制动⼒矩的2～3倍。

因此，采⽤这种制动器以后，即使制动驱动机构中不⽤伺服装置，也可以借助很⼩的踏板⼒得到很⼤的制动⼒矩。

这种制动器前进与倒车的制动效果不变。

双向增⼒式制动器因两蹄⽚均为领蹄，所以制动器效能稳定性⽐较差。

除此之外，两蹄⽚上单位压⼒不等，故磨损不均匀，寿命不同。

调整间隙⼯作与单向增⼒式⼀样⽐较困难。

压靠到制动盘，⽽反作⽤⼒则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另⼀侧，直到两制动块受⼒均等为⽌。

(2)摆动钳式如图4c所⽰，它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定于车轴上的⽀座铰接。

为实现制动，钳体不是滑动⽽是在与制动盘垂直的平⾯内摆动。

显然，制动块不可能全⾯均匀地磨损。

为此，有必要将衬块预先做成楔形(摩擦⾯对背⾯的倾斜⾓为6°左右)。

在使⽤过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀(⼀般为lmm 左右)后即应更换。

与⿎式制动器⽐较，盘式制动器有如下优点：
1)热稳定性好。

原因是⼀般⽆⾃⾏增⼒作⽤，衬块摩擦表⾯压⼒分布较⿎式中的衬⽚更为均匀。

此外，制动⿎在受热膨胀后，⼯作半径增⼤，使其只能与蹄中部接触，从⽽降低了制动效能，这称为机械衰退。

制动盘的轴向膨胀极⼩，径向膨胀根本与性能⽆关，故⽆机械衰退问题。

因此，前轮采⽤盘式制动器，汽车制动时不易跑偏。

2)⽔稳定性好。

制动块对盘的单位压⼒⾼，易于将⽔挤出，因⽽浸⽔后效能降低不多；⼜由于离⼼⼒作⽤及衬块对盘的擦拭作⽤，出⽔后只需经⼀、⼆次制动即能恢复正常。

⿎式制动器则需经⼗余次制动⽅能恢复。

3)制动⼒矩与汽车运动⽅向⽆关。

4)易于构成双回路制动系，使系统有较⾼的可靠性和安全性。

图3 制动时车轮、制动盘及轮毂轴承的受⼒⽰意图
a) 制动钳位于轴前 b)制动钳位于轴后
1-车轮 2-制动盘 3-轮毂
z F -路⾯法向反⼒ B F -制动⼒ 1F 、1F '-B F 与z F 的合⼒及相应的⽀反⼒
µF 、µF '-制动衬块对制动盘的摩擦⼒及相应的⽀反⼒ F
-轮毂轴承的合成载荷
5)尺⼨⼩、质量⼩、散热良好。

6)压⼒在制动衬块上分布⽐较均匀，故衬块磨损也均匀。

7)更换衬块⼯作简单容易。

8)衬块与制动盘之间的间隙⼩(0.05～0.15mm)，这就缩短了制动协调时间。

9)易于实现间隙⾃动调整。

盘式制动器的主要缺点是：
1)难以完全防⽌尘污和锈蚀(封闭的多⽚全盘式制动器除外)。

2)兼作驻车制动器时，所需附加的⼿驱动机构⽐较复杂。

3)在制动驱动机构中必须装⽤助⼒器。

4)因为衬块⼯作⾯积⼩，所以磨损快，使⽤寿命低，需⽤⾼材质的衬块。

盘式制动器在轿车前轮上得到⼴泛的应⽤。

五、制动器主要参数的确定
⼀、⿎式制动器主要参数的确定
1．制动⿎内径D
制动⿎直径与轮辋直径之⽐D ／D ，的范围如下：轿车：D ／Dr=0.64～0.74 货车：D ／Dr=0.70—0.83 2．摩擦衬⽚宽度b 和包⾓β
摩擦衬⽚宽度尺⼨的选取对摩擦衬⽚的使⽤寿命有影响。

衬⽚宽度尺⼨取窄些，
则磨损速度快，衬⽚寿命短；若衬⽚宽度尺⼨取宽些，则质量⼤，不易加⼯，并且增加了成本。

3．摩擦衬⽚起始⾓βo
⼀般将衬⽚布置在制动蹄的中央，即令β0=90o-θ／2。

有时为了适应单位压⼒的分布情况，将衬⽚相对于最⼤压⼒点对称布置，以改善磨损均匀性和制动效能。

4．制动器中⼼到张开⼒Fo作⽤线的距离e
在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动⿎内的条件下，应使距离e尽可能⼤，以提⾼制动效能。

初步设计时可暂定e=0.8R左右。

5．制动蹄⽀承点位置坐标a和c
应在保证两蹄⽀承端⽑⾯不致互相⼲涉的条件下，使a尽可能⼤⽽c尽可能⼩。

初步设计时，也可暂定a=0.8R左右。