制动器设计

制动器设计

设计参数

整车质量：整车整备质量：1500kg

汽车的总质量：1925kg

质心位置：

L=1400mm 2L=1403mm

1

质心高度：

h=520mm

g

轴距： L=2803mm

轮距:

L= 1515/1515 mm

最高车速： 200km/h

车轮工作半径： 406.4mm

轮胎： 215/60 R16 215：轮胎名义直径

60 ：轮胎名义高宽比

16 ：子母线结构代号

盘式制动器主要元件

制动盘

1) 制动盘直径D

制动盘直径D希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，就可以减少制动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。制动盘直径D受轮毅直径的限制通常，再设计计算时通常选择为轮毅直径的%

70，总质量大于

%

79

~

2t的车辆应取其上限。通常，制造商在保持有效的制动性能的情况下，尽可能将零件做的小些，轻些。轮辋直径为16英寸，又因为M=1925kg。

在本设计中： D=70%Dr=0.7*16*25.4=284.48mm取D=285mm。

制动盘的结构示意图

1.轮毂

2.制动盘

3.制动盘毂法兰

4.制动表面

5.冷却片

6.轮胎螺栓

2) 制动盘厚度h

制动盘厚度h直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取得适当小些;为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，可以在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。通风的制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片。这种结构使制动盘铸件显著的增加了冷却面积。车轮转动时，盘内扇形叶片的选择了空气循环，有效的冷却制动。通常，实心制动盘厚度为l0mm~ 20mm，具有通风孔道的制动盘厚度取为20mm~ 50mm，但多采用20mm~30mm。

设计选用通风式制动盘，h取24mm。

图4-1制动盘的三维图 Fig.4-1 brake disc's graphic model

3）摩擦衬块外半径R 2与内半径R 1

推荐摩擦衬块外半径R 2与内半径R 1的比值不大于1.5。若比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终将导致制动力矩变化大。

取外半径R 2=117 mm ，

3

.11

2 R R ,则内半径R 1=90mm 。

图4.2摩擦衬块的三维图

Fig.4.2 friction filler block graphic model

4）摩擦衬块工作面积A

摩擦衬块单位面积占有的车辆质量在1.6kg/2cm ～3.5kg/2cm 范围内选取。乘用车发动机前置前轮驱动轴荷分配：

（1）、满载时：前轴47%~60%，后轴40%~53%。 （2）、空载时：前轴56%~66%，后轴34%~44%。

所以本设计取前轴58%后轴42%，汽车空载质量为1550kg 。

前轮空载时地载荷为899kg ，899/(3.5*4)2cm

后轴空载时地载荷为651kg ，651/(3.5*4)2cm

在本设计中取衬块的夹角θ为50°、摩擦衬块的工作面积A ：

2

2

12

27.97492360

502)(mm

R R A =⨯⨯

⨯-=π,A 取98㎝²。

制动器设计计算

动力矩μM 计算：

假设衬块的摩擦表面与制动盘接触，切各处的单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩为：R

fF M 02=μ

制动器因数定义为在制动盘上的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即

f

P

fP BF 22==

各种摩擦材料摩擦系数的稳定值约为0.3～0.5，少数可达0.7。

设计计算制动器时一般取0.3～0.35。选用摩擦材料时应注意，一般说来，摩擦系数愈高的材料其耐磨性愈差。由汽车设计手册得

3.0=f 。

轮缸直径d 及制动管路的压力设计由设计手册得： 轮缸直径d 由标准尺寸系列中选取d=25mm

压力管的压力一般不超过10~12MPa ，盘式可更高，取p=12MPa 。 摩擦衬块及其径向宽度不太大，取R 等于平均半径m R 。 平均半径mm

R R R m

1032

90

1172

2

1=+=

+=.

式中，1R 和2R 为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。

有效半径e R 是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离：

mm

R m m R R R R R m e 1.104])

1(1[3

4)

(3)(22

2

12

23

13

2=+-

=

--=

式中2

1R R m

=

，因为m<1,

4

1)

1(2

<

+m m

,故m

e

R R >，且m 越小，则两者差值越

大。若m 过小，即扇形的景象宽度过大，衬块的摩擦面上个不同半径处的滑磨速度相差太远，磨损将不均匀，因而单位压力分布均匀这一假设条件不能成立，这上述计算方式方法也就不适用。M 值一般不应小于0.65。

制动盘单侧压紧力的确定，即制动轮缸对制动衬块的压紧力。 则单侧的压紧力为N

p

d F 5.58874

2

==

π

制动器制动力矩为M

N R fF M ⋅==9.324920μ

（当f=0.3时）

同步附着系数的分析如下： (1) 当0ϕϕ<时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转

向能力；

(2) 当0ϕϕ

>时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车

失去方向稳定性；

(3) 当0ϕϕ

=时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧

失了转向能力。

分析表明，汽车在同步附着系数为0ϕ的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为g

qg dt

du

0ϕ==，即0

ϕ=q

，q 为制动强度。而在其他附着

系数ϕ的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度ϕ

在0ϕϕ

=的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。

根据相关资料查出轿车≥0ϕ0.6，故取6

.00=ϕ。

此时，前后轮都抱死，

g

dt

du ϕ=。

当前、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后制动器制动力分别等