乘用车盘式制动器设计(课程设计必备)

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1 绪论............................................... 错误!未定义书签。

1.1研究意义....................................... 错误!未定义书签。

1.2国内外发展现状................................. 错误!未定义书签。

1.3制动系统应具有的功能和应满足的要求 (3)1.4课题任务 (3)2 制动器方案的选择................................... 错误!未定义书签。

2.1方案选择的依据................................. 错误!未定义书签。

2.2方案的选定..................................... 错误!未定义书签。

2.2.1制动器选择............................... 错误!未定义书签。

2.2.2前、后制动器的选择 (4)2.3行车制动器的标准和法规 (6)3 制动器的主要参数及其选择 (7)3.1 制动力与制动力分配系数 (7)3.2 同步附着系数计算 (11)3.3 制动器最大制动力矩 (14)3.4 利用附着系数和制动效率 (15)3.4.1利用附着系数 (16)3.4.2制动效率E f、E r (17)3.5制动器制动性能核算 (18)4 制动器主要零件的设计计算 (18)4.1制动盘主要参数的确定 (18)4.1.1制动盘 (18)4.1.2制动盘直径D (19)4.1.3制动盘厚度h (19)4.2摩擦衬块主要参数的确定 (20)4.2.1 摩擦衬块内半径R1和外半径R2 (20)4.2.2 摩擦衬块有效半径 (20)4.2.3 摩擦衬块的面积和磨损特性计算 (21)4.2.4 摩擦衬块参数设计核算 (23)4.3液压制动驱动机构的设计计算 (24)4.3.1制动轮缸直径d与工作容积V (24)4.3.2制动主缸直径与工作容积 (25)4.3.3制动踏板力 (26)4.3.4踏板工作行程S (26)P5 制动器主要零件的结构设计 (26)5.1制动钳 (26)5.2制动块 (27)5.3摩擦材料 (27)5.4盘式制动器工作间隙的调整 (28)致谢.................................................. 错误!未定义书签。

参考文献. (28)汽车盘式制动器发展浅析 (30)1.3制动系统应具有的功能和应满足的要求汽车制动系统必须具备如下功能：1）在汽车行驶过程中能以适当的减速度使车降速到所需值，甚至停车；2）使汽车在下坡行驶时保持稳定的速度;3）使汽车可靠在原地（包括斜坡）停驻;制动系应满足的要求: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;3）工作可靠;4）制动效能的热稳定性好;5）制动效能的水稳定性好;6）制动时汽车操纵稳定性好;7）制动踏板和手柄的位置和行程应符合人—机工程学要求;8）作用滞后的时间要尽可能短;9）制动时不能产生噪声和振动;10）与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动;11）能全天侯使用;12）制动系机件的使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害人体的石棉纤维。

1.4课题任务调研现在制动器理论、设计、制造发展的趋势，以及现代优化技术发展的状况，通过模仿其它车型的制动器和参数来确定制动器的结构和组成形式。

主要包括：前后制动器形式，前后制动器制动力分配，、同步附着系数、利用附着系数、制动效率得计算以及驱动机构的设计和计算。

最后根据设计的结果完成盘式制动器的设计盘式制动器也开始用于某些不同等级的客车和载货汽车上。

有些重型载货汽车采用多片全盘式制动器以获得大的制动力矩，但制动盘的冷却条件差，温升较大。

盘式制动器有固定钳式，浮动钳式，浮动钳式包括滑动钳式和摆动钳盘式两种型式。

滑动钳式是目前使用广泛的一种盘式制动器。

由于盘式制动器热和水稳定性以及抗衰减性能较鼓式制动器好，可靠性和安全性也好，而得到广泛应用。

目前越来越多的乘用车采用“前盘后盘”式的制动器配置方案。

2.2.2前、后制动器的选择由于是轻型乘用车，考虑结构上的原因、所要满足的对象为乘用车和现代汽车制动器应用的发展趋势，前、后制动器均采用盘式制动器。

按固定元件的结构可分为钳盘式和全盘式两类。

（1）钳盘式制动器此种制动器的固定元件为制动块，装在与车轴相连接且不能绕车轴旋转的制动钳中。

制动衬块与制动盘接触面积小，在盘上所占的中心角一般仅为30—50度，故这种盘式制动器又叫做点盘式制动器。

按制动钳的结构不同，有以下几种。

（2）固定钳式如图2—2所示，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。

当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。

当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。

这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式。

优点：除活塞和制动钳以为无其他滑动件，易保证制动钳的刚度、结构和制造工艺易于实现鼓式到盘式的改进、适应于分路系统要求。

缺点：制动器径向和轴向尺寸受油道布置的影响而较大，增加了汽车布置难度，不适应现代轿车、固定钳易使制动液温度过高而汽化（3）浮动钳式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(见图2—3)。

因而有滑动钳式盘式制动器和摆动钳式盘式制动器之分。

但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。

（4）全盘式制动器（如图2—4）的固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触。

其工作原理如摩擦离合器，故又称为离合器式制动器。

用得较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。

但这种制动器的散热性能较差，故多为油冷式，结构较复杂。

图2—4 多片全盘式制动器1-旋转花键鼓，2-固定制动盘，3-外盖，4-带键螺栓，5-旋转制动盘，6-内盖，7-调整螺纹挡圈，8-活塞回位弹簧，9-活塞套筒，10-活塞，11-活塞密封圈，12-放气螺钉，13-套筒密封圈，14-轮缸缸体，15-弹簧座盘，16-垫块，17-摩擦衬片最后，根据各种制动器的优缺点，考虑到所适应的车型、现代乘用车制动器应用发展趋势以及经济成本，满足本课题任务要求，该车前、后制动器均采用滑动钳盘式制动器。

2.3行车制动器的标准和法规行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定，它是制动性能最基本的评价指标。

下表给出了中、欧、美等国的有关标准或法规对这两项指标的规定。

表2—1制动距离和制动稳定性要求综合国外有关标准和法规，可以认为：进行制动效能试验时的制动减速度j ，轿车应为5.8～7m/s 2（制动初速度v=80km ／h ）；载货汽车应为4.4～5.5m ／s 2 (制动初速度见表1)。

相应的最大制动距离S T ：轿车为S T =0.1v+v 2/150；货车为S T =0.15v+ v 2/115，式中第一项为反应距离；第二项为制动距离，S T 单位为m ；v 单位为km ／h 。

我国一般要求制动减速度j 不小于0.6g(5.88 m ／s 2)，其条件如下：轿车制动初速度50～80km/h 、踏板力不大于400N ；小型客车（9座以下）和轻型货车（总重3.5t 以下）制动初速度50～80km/h 、踏板力不大于500N;其它汽车制动初速度30～60km/h 、踏板力不大于700N 。

但实际上踏板力值比法规规定小，要考虑操纵轻便性与同类车比较来确定。

3制动器的主要参数及其选择制动器设计中需要预先给定的长安羚羊轿车整车参数有：汽车轴距L=2365mm ；车轮有效e r =280mm ；汽车空、满载时的总质量'a m =865Kg ，a m =1190Kg ；空、满载时的轴荷分配：前轴负荷'1G =519Kg ，1G =642.5Kg ；后轴负荷Kg G 346'2=，Kg G 5.5742=；空、满载时的质心位置：质心高度''g h =660mm ，g h =530mm ；空、满载质心距前轴距离'1L =946mm ，1L =1088mm ；质心距后轴距离'2L =1419mm ，2L =1227mm 等。

3.1制动力与制动力分配系数汽车制动时，如果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，则任一角速度ω>0的车轮，其力矩平衡方程为:0=-e B f r F T (3—1)式中 f T ——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，N ·m ；B F ——地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N ；e r ——车轮有效半径，m 。

令 e ff r T F = (3—2)并称之为制动器制动力，f F 与地面制动力B F 的方向相反，当车轮角速度ω>0时，大小亦相等，且f F 仅由制动器结构参数所决定。

即f F 取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成比例。

当加大踏板力以加大f T ，f F 和B F 均随之增大。

但地面制动力B F 受着附着条件的限制，其值不可能大于附着力ϕF ，即B F ≤ϕϕZ F = （3—3） 或 ϕϕZ F F B ==max （3—4）式中 ϕ——轮胎与地面间的附着系数；Z ——地面对车轮的法向反力，N 。

当制动器制动力f F 和地面制动力B F 达到附着力ϕF 值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。

此后制动力矩f T 即表现为静摩擦力矩，而e f f r T F /=即成为与B F 相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。