车辆工程综合课程设计说明书

课程设计任务书课程车辆工程综合课程设计题目某轿车前轮制动器主要零件设计（蹄或钳及轮缸部分）——1 专业车辆工程姓名学号主要内容及基本要求：已知条件：总质量为2200kg；前轴负荷率为35%；质心高度为1m；轴距为。

轮胎型号：225/60R16。

制动性能要求：初速度为50km/h，制动距离为15m.在以上条件下，完成制动器主要基本参数的选择、确定（与后轮制动器设计的同学共同完成）；完成制动器主要零件的设计计算；完成前轮制动器主要零件设计的设计图纸。

工程图纸须规范化，计算说明书须用国际单位制量纲。

参考资料：[1]王望予.汽车设计（第4版）.北京：机械工业出版社,2004[2]王国权,龚国庆.汽车设计课程设计指导书.北京：机械工业出版社,2009[3]王丰元,马明星.汽车设计课程设计指导书.北京：中国电力出版社,2009[4]陈家瑞.汽车构造（第3版下册）.北京：机械工业出版社,2009[5]余志生.汽车理论（第5版）.北京：机械工业出版社,2009[6]张海青.耐高温的盘式制动片.非金属矿.2008完成期限至指导教师专业负责人2014年 9月 18 日目录1设计要求...................................... 错误!未定义书签。

2制动器形式方案分析与选择...................... 错误!未定义书签。

鼓式制动器.................................. 错误!未定义书签。

盘式制动器 (2)3前轮制动器设计计算 (6)制动系统主要参数数值 (6)相关的赛车主要参数 (6)同步附着系数的分析 (7)地面对前、后轮的法向反作用力 (8)制动力分配系数及制动力矩 (8)制动器相关计算 (9)制动器主要零部件的结构设计 (11)4制动性能分析 (13)制动性能评价指标 (13)制动效能 (13)制动效能的恒定性 (13)制动时汽车方向的稳定性 (13)摩擦衬块的磨损特性计算 (14)5总结 (16)参考文献 (17)1设计要求已知条件：总质量为2200kg；前轴负荷率为35%；质心高度为1m；轴距为。

轮胎型号：225/60R16。

制动性能要求：初速度为50km/h，制动距离为15m.在以上条件下，完成制动器主要基本参数的选择、确定；完成制动器主要零件的设计计算；完成前轮制动器主要零件设计的设计图纸。

工程图纸须规范化，计算说明书须用国际单位制量纲。

2制动器形式方案分析与选择鼓式制动器鼓式制动器也叫块式制动器，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。

鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。

鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。

近三十年中，鼓式制动器在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。

但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。

按制动蹄运动方向；鼓式制动器是利用制动蹄片挤压制动鼓而获得制动力的，可分为内张式和外束式两种。

内张鼓式制动器是以制动鼓的内圆柱面为工作表面，在现代汽车上广泛使用；外束鼓式制动器则是以制动鼓的外圆柱面为工作表面，目前只用作极少数汽车的驻车制动器。

鼓式制动器根据制动蹄张开装置(也称促动装置)形式的不同，可分为轮缸式制动器和凸轮式制动器，如图2-1所示。

轮缸式制动器以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置，多为液压制动系统所采用；凸轮式制动器以凸轮作为促动装置，多为气压制动系统所采用。

图2-1 轮缸式制动器轮缸式制动器按制动蹄的受力情况不同，可分为领从蹄式、双领蹄式(单向作用、双向作用)、双从蹄式、自增力式(单向作用、双向作用)等类型，如图2-2所示。

图2-2 各式轮缸式制动器盘式制动器盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，此圆盘称为制动盘。

其固定原件则有多种结构形式，大体上可分为两类。

一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有2到4个。

这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。

这种由制动盘和制动钳组成的制动器，称为钳盘式制动器。

另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆形，但其制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，故该类制动器称为全盘式制动器。

1）钳盘式钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。

定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相连并在制动钳体开口槽中旋转。

具有以下优点：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。

浮钳盘式制动器：这种制动器具有以下优点：仅在盘得内侧具有液压缸，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，液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动盘的制动块可兼用驻车制动。

Ⅰ固定钳式制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线方向移动，因而其中必须在制动盘两侧装设制动块促动装置，以便分别将两侧的制动块压向制动盘。

这种形式也成为对置活塞式或浮动活塞式。

如图2-3示。

图2-3 固定钳盘式制动器Ⅱ浮动钳式图2-4 浮动钳盘式制动器（1）滑动钳式制动钳可以相对于制动盘作轴向滑动，其中只有在制动盘的内侧置有液压缸，外侧的制动块固定安装在钳体上。

制动时活塞在液压作用下使活动制动压靠到制动盘上，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。

图2-3（a）所示。

（2）摆动钳式它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定在车轴上的支座铰接。

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，制动块不可能全面而均匀的磨损。

为此，有必要经衬块预先作成楔形。

在使用过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀后即应更换。

图2-3（b）所示。

浮钳盘式制动器的制动钳一般设计得可以相对制动盘转向滑动。

其中，只在组、制动盘的内侧设置液压缸，而外侧的制动块则附加装在钳体上。

2）全盘式图2-4 全盘式制动器在全盘制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，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，如图2-4所示。

由于这种制动器散热条件较差，其应用远远没有钳盘式制动器广泛。

与鼓式制动器相比，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压力在制动衬块上分布比较均匀，故衬块上磨损也均匀。

⑦更换制动块简单容易。

⑧衬块与制动盘之间的间隙小（~），从而缩短了制动协调时间。

⑨易实现间隙自动调整。

盘式制动器的主要缺点是：①难以实现完全防尘和锈蚀（封闭的多片式全盘式制动器除外）。

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，寿命低，需用高材质的衬块。

因此，从结构，散热，技术，成本等多方面考虑，决定采用滑动浮钳盘式制动器。

3前轮制动器设计计算制动系统主要参数数值相关的汽车主要参数汽车主要参数如表3-1所示。

1 质量 m 2200 kg 2重力 G 21582 N 3质心高 g h 1000 mm 4轴距 L 3050 mm 5质心至后轴的距离 b mm 6轮胎半径 rmm同步附着系数的分析计算 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，这是容易发生后轴策划而使汽车丧失方向稳定性；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，汽车在同步系数为的路面上制动（前后轮同时抱死）时，其制动减速度g qg dt u 0d ϕ==，即q=,q 为制动强度。

而在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或者后轮即将抱死的制动强度q<,这表明只有在=的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。

已知，汽车制动初速度制动初速度0v =50km/h ，制动距离S=15m ，因此可计算得出同步附着系数0ϕaS 20v 20=- （3-1）22/6.43m 152)3.650(s a =⨯÷= 0m ϕmg a =0.66a 0==gϕ 地面对前轮的法向反作用力在良好水平路面上，前、后轮同时抱死（不论是同时抱死或分别先后抱死），此时忽略赛车的空气阻力和滚动阻力，地面作用于前轮的法向反力为： L h b G L zh G F g g Z )()b (01ϕ+=+=（3-2） N F Z 12223.903050)100066.05.1067(9.8122001=⨯+⨯= 制动力分配系数及制动力矩1.制动器制动力分配系数β制动时四个车轮同时抱死，0.660=ϕ。

gh b L -=βϕ0 （3-3） 0.5730501067.5100066.0h 0=+⨯=+=L bg ϕβ 2.制动器制动力矩的确定.r F F M Z 11121r 21ϕμμ== （3-4） m 1364.60.338212223.900.66211⋅=⨯⨯⨯=N M μ制动器有关计算1.制动盘直径选择D制动盘直径D 应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。

受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70％一79％。

总质量大于2t 的汽车应取上限。

因此D=16××79％=,在这里圆整为320mm 。

2.制动盘厚度选择h制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。

为使质量小些，制动盘厚度不宜取得大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。

制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。

一般实心制动盘厚度可取为10～20mm ，通风式制动盘厚度取为20～50mm ，采用较多的是20～30mm 。