毕业设计-汽车制动器设计【范本模板】

齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文)
汽车制动器设计
汽车制动器设计
摘要
制动器是制动系统的重要组成部分，本论文主要介绍了制动器设计.从盘式和鼓式制动器的结构与性能对比入手，考虑到盘式制动器制动效能更好，且尺寸和质量都相对较小，散热性能好，且所设计商务车的发动机转矩和功率较大，车速较高，整体性能较好，属于中高档车,故本设计前后轮均选用了浮盘式制动器。

基本结构选定后本论文对制动器展开了以下设计。

第一制动系的参数：包括制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率以及最大制动力矩等参数的选择计算；第二制动器及其零部件:制动盘、制动钳体、摩擦衬块等制动器零部件的尺寸计算与材料选择;第三驻车制动：本设计选用了后轮驻车制动，在后轮盘式制动器上加装了驻车制动的机械结构;第四制动驱动机构：制动轮缸、制动主缸、以及踏板行程的设计计算。

关键词：制动器，盘式制动器,机械结构,制动力
Abstract
Brakes are an important part of the braking system, this paper i n t r o d u c e s t h e b r a k e d e s i g n。

S t a r t i n g f r o m t h e s t r u c t u r e a n d performance comparison disc and drum brakes, disc brakes braking efficiency taking into account the better，and the size and quality are r e l a t i v e l y s m a l l,g o o d t h e r m a l p e r f o r m a n c e,a n d t h e d e s i g n o f commercial vehicle engine torque and power than the large，higher speed, better overall performance，are in high—end cars，so the desi gn front and rear wheels are m ade of a fl oati ng dis c brakes.
The basic structure of the present paper is selected after the brake started following design. Parameters of the first brake s ystem include: b r a k i n g f o r c e d i s t r i b u t i o n c o e ff i c i e n t,s yn c h r o n i z a t i o n a d h e s i o n coefficient，brake strength，adhesion coefficient utilization，and selecting the maximum braking torque para meters of computation; the second brake parts and components: brake disc s ystem sizing and material selection caliper body，the friction pads and other brake parts; thirdly Parking brake：This design uses a rear parking brake，rear disc brakes installed on the parking brake mechanical structure; fourth brake drive mechanism：brake wheel cylinders，brake master cylinder, a n d t h e p e d a l s t r o k e d e s i g n c a l c u l a t i o n s.
Keywords：brakes, disc brakes，mechanical structure, the braking f o r c e
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
前言 (1)
第1章盘式制动器概述 (7)
1.1 盘式制动器结构形式简介 (7)
1。

2 盘式制动器的优缺点 (8)
1。

3 盘式制动器原理及特点 (9)
1.4 盘式制动器的主要元件 (11)
1。

4。

1制动盘 (11)
1。

4。

2制动摩擦衬块 (12)
1。

5 盘式制动器操纵机构 (13)
第2章盘式制动器设计 (15)
2.1 制动器设计中的分析 (15)
2。

2 制动器的基本参数 (16)
M (16)
2.2.1先确定制动力矩r
2.2.2确定摩擦盘尺寸 (16)
2.2.3制动器的磨损验算 (17)
2。

2。

4踏板操纵力 (18)
2。

2.5踏板操纵行程Sc计算 (22)
2.3 制动器操纵机构设计 (23)
第3章盘式制动器摩擦盘的设计 (24)
3。

1 摩擦盘结构 (24)
3.2 摩擦材料类型 (25)
第4章盘式制动器压盘的设计 (27)
4。

1 压盘的结构 (27)
4。

2 压盘的球槽 (28)
第5章盘式制动器弹簧 (29)
5。

1圆柱螺旋弹簧的结构形式 (29)
5。

2 圆柱螺旋弹簧的制造 (30)
5.3 圆柱螺旋弹簧参数 (31)
第6章盘式制动器花键设计 (32)
6。

1 花键的类型、特点和应用 (32)
6.2 花键参数的确定与强度校核 (32)
6。

3 制动驱动机构的结构形式选择与设计计算 (34)
6.3.1制动驱动机构的结构型式选择 (34)
6。

3。

2制动管路的多回路系统 (41)
6。

3.3液压制动驱动机构的设计计算 (42)
1制动轮缸直径与工作容积 (42)
2制动主缸直径与工作容积 (44)
3制动踏板力与踏板行程 (45)
第7章制动性能分析 (48)
7.1。

1 制动效能 (48)
7.2 制动效能的恒定性 (49)
7。

3 制动时汽车的方向稳定性 (49)
结论 (51)
参考文献 (52)
致谢 (54)
前言
课题研究的目的及意义：
汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求.汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响.随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能。

长寿命的制动系统。

其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响,如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害.
鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容就是运输车辆中的制动器，目前广泛使用的是摩擦式制动器,摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。

其中盘式制动器较为广泛。

盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。

其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部工作表面盘式制动器称为全盘式制动器.现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛，仅有个别大吨位矿用自卸车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器，以及全盘式制动器.
钳盘制动器和浮钳盘式制动器.式制动器分为定钳盘式定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在其两侧均设有加压机构.浮钳盘式制动器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借其本身的浮动，而在制动盘的另一侧产生压紧力.又分为制动钳可相对于制动钳可相对于制动盘轴向滑动钳盘式制动器；与制动钳可在垂直于制动盘的平面内摆动的摆动钳盘式制动器。

汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。

汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统,其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。

随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能、长寿命的制动系统.其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响,如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。

汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。

汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置，而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置,是汽车上最重要的安全件。

汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性.随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。

车辆在形式过程中要频繁进行制动操作,由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一,改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。

现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素，因此改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。

汽车制动器的国内外现状及发展趋势：
对制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性，随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高，有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。

目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。

盘式制动器被普遍使用。

但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统,使其造价较高,故低端车一般还是使用前盘后鼓式.汽车制动过程实际上是一个能量转换过程，它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。

高速行驶的汽车如果频繁使用制动器,制动器因摩擦会产生大量的热量,使制动器温度急剧升高，如果不能及时的为制动器散热,它的效率就会大大降低，影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象。

在中高级轿车上前后轮都已经采用了盘式制动器。

不过，时下还有不少经济型轿车采用的还不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器（即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓式制动器）,这主要是出于成本上的考虑,同时也是因为轿车在紧急制动时，负荷前移，对前轮制动的要求比较高，一般来说前轮用盘式制动器就够了.当然,前后轮都使用盘式制动器是一种趋势。

在货车上，盘式制动器也有被采用的，但离完全取代鼓式制动器还有相当长的一段距离。

现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置,最原始的制
动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低,机械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重要，从而开始出现了真空助力装置。

另外，近年来则出现了一些全新的制动器结构形式，如磁粉制动器、湿式多盘制动器、电力液压制动臂型盘式制动器、湿式盘式弹簧制动器等。

3。

课题研究的内容
制动器是制动系中最主要的一个部件，是制动系统中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。

凡是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都称为摩擦制动器，摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。

前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面;后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。

目前广泛使用的是摩擦式制动器,盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。

其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部工作表面盘式制动器称为全盘式制动器.现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛,仅有个别大吨位矿用自卸车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器，以及全盘式制动器。

钳盘式制动器中定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在其两侧均设有加压机构.浮钳盘式制动器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借其本身的浮动,而在制动盘的另一侧产生压紧力。

又分为制动钳可相对于制动钳可相对于制动盘轴向滑动钳盘式制动器；与制动钳可在垂直于制动盘的平面内摆动的摆动钳盘式制动器.
鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双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。

正如上面我们看的一样,制动器器的类型很多，那么每种类型的制动器器都适用什么类型的车呢？是不是有种减速器是完美无缺的？本课题就是来解决这些问题的。

其实每种类型都有它的优缺点，我们本课题要研究的内容就是要通过分析设计,找出不同类型的减速器的优缺点。

了解了他们的优缺点后我们就能更好更充分的利用它
们，为汽车优化设计提供方便。

制动系统的基本概念：
使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定,以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面)在汽车某些部分（主要是车轮)施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。

这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置,称为驻车制动系.这两个制动系是每辆汽车必须具备的。

图1.1 汽车制动系组成
1-制动助力器; 2—制动灯开关；3-驻车制动与行车制动警示灯； 4-驻车制动接触装置；
5-后轮制动器; 6-制动灯; 7—驻车制动踏板； 8-制动踏板；
9制动主缸；10-制动钳；11-发动机进气管; 12-低压管； 13—制动盘
任何制动系都具有以下四个基本组成部分(如图1.1所示）：
供能装置:包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件.
控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。

传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件
制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。

按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。

驻车制动系可以是人力式或动力式。

专门用于挂车的还有惯性制动系和重力制动系。

按照制动能量的传输方式，制动系可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。

同时采用两种以上传能方式的制动系可
称为组合式制动系。

制动系统是评价汽车安全性的一个重要因素,也是汽车的重要组成部分之一.当今汽车行业已经非常发达，人类对汽车的性能要求也越来越高。

一款安全、轻便、环保、经济的制动系统可以大大提高汽车的性能。

这也是汽车设计人员不断追求的目标.
制动系统研究现状
目前，车辆主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式.虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多.当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。

摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变,这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。

鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。

因此，汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器.尤其在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。

另外，作为需要在增大制动力的一种制动产品,双盘式制动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来发展的方向。

在后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。

随着BBW技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向。

在材料选择方面：80年代之前,国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动,但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下,石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。

国外从70年代就开始禁止采用石棉用做制动材料,我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。

目前国际上第三代摩擦材料诞生--无石棉有机物NAO片。

主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。

其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损,降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。

目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。

但一些企业和地方根据本身的特点,也在研究新型摩擦材料，比如由河北
工业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制"中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。

另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料.不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。

但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。

另外，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。

全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。

同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降.汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统,未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。

但是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。

有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。

同时需要各种国际及国内的相关法规的健全,这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中.
第1章盘式制动器概述
1。

1 盘式制动器结构形式简介
盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。

（1）钳盘式
钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。

①定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相联并在制动钳体开口槽中旋转.具有下列优点：除活塞和制动块外无其他滑动件,易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现从鼓式制动器到盘式制动器的改革；能很好地适应多回路制动系的要求。

②浮动盘式制动器:浮动钳式盘式制动器的制动钳体是浮动的。

其浮动方式有两种,一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动.故有滑动和摆动之分，其中滑动应用的较多.它们的制动油缸均为单侧的，且与油缸同侧的制动块总成是活动的,而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。

制动时在油液压力作用下，活塞推动活动制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两制动块总成受力均等为止。

对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动.这样就要求制动摩擦衬块应预先做成楔形的(摩擦表面对背面的倾斜角为6°左右）。

在使用过程中,摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀（一般约为l mm）后即应更换。

这种制动器具有以下优点:仅在盘的内侧有液压缸，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加之液压缸冷却条件好,所以制动液汽化的可能性小。

（2）全盘式
在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆形盘，
制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。

由于这种制动器散热条件较差，其应用远没有浮钳盘式制动器广泛。

1。

2 盘式制动器的优缺点
盘式制动器比鼓式制动器的优点:
（1）热稳定好，原因是一般无自行増力作用，衬块摩擦表现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，使其只能与蹄的中部接触，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。

（5）尺寸小,质量小，散热良好。

（6）压力在制动衬块上的分布比较均匀,故衬块磨损也均匀。

（7）更换衬块简单容易.
（8）衬块与制动盘之间的间隙小(0。

05-0。

15mm），从而缩短了制动协调时间。

（9）易于实现间隙自动调整。

（10）能方便地实现制动器磨损报警，以便及时更换摩擦衬块。

盘式制动器的主要缺点：
（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有助力器。

（4）因为衬块工作表面小,所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。

1.3 盘式制动器原理及特点
图.1—1增力式盘式制动器零件图
1、2—压盘 3、7—摩擦盘 4—半轴壳 5-半轴 6—回位弹簧 8—中间壳体 9—调整螺栓 10-斜拉杆11—调节叉 12-拉杆13—压盘凸肩14—壳体肩台上图是运输车辆增力式盘式制动器零件图。

在差速器的每一侧半轴上，用花键安装着两个粘有摩擦衬面的摩擦盘3和7，它们能在花键轴上来回滑动,是制动器的旋转部分.在两摩擦盘之间有一对可锻铸铁的圆形压盘1和2，它们的表面支承在半轴壳4的三个凸肩上，并能在较小的弧度内转动.两压盘内侧面的五个卵圆形凹坑中装有五个钢球,两压盘用三根弹簧6拉紧.在中间盖8和摩擦盘4上，与摩擦盘相对着的表面经过加工。

摩擦盘与压盘间，以及摩擦盘与半轴壳和中间盖间，在不制动时都有一定间隙。

制动时，制动踏板通过斜拉杆使两压盘相对转动，此时凹坑中夹着的五个钢球就从坑底向坑边滚动，将两压盘挤开,两压盘就将旋转着的两个摩擦盘分别推向半轴壳和中间盖，使各相对摩擦表面间产生摩擦扭矩，最终将半轴制动。

如果放松制动踏板，则弹簧6又将两压盘拉紧复原，使钢球进入坑底，恢复了摩擦盘两侧的间隙。

盘式制动器在上述制动过程中有增力作用。

当摩擦盘顺时针旋转时；作用在压盘上的摩擦扭矩将使它们跟随旋转,但当压盘1由于其凸起13受到半轴壳上的凸肩14的限制而不能转动时，压盘2则在摩擦扭矩的作用下将相对于压盘1作顺时针转动，协助钢球继续将两压。