汽车电子机械盘式制动系统执行机构设计

汽车电子机械盘式制动系统执行机构设计摘要随着人们的生活节奏的加快，汽车速度也在不断提高，汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要，因为只有制动性能良好和制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。

传统制动系统难以满足现阶段汽车制动系统的发展要求，电子机械制动系统(Electromechanical Brake,EMB)，作为线控技术的一个分支，它将传统制动系统中的机械或液压制动传动装置由电子制动机构取代。

EMB摒弃了传统制动系统的诸多缺点，结构更加简单，响应更快，所占空间更小。

且易于集成相关功能，如ABS, EBD, TCS和ESP等，易于和未来的交通管理系统联网，代表着汽车制动系统的发展方向。

本设计主要采用捷达轿车的参数进行设计，首先是轿车制动系的相关参数和执行器机构参数的计算、轴承的选择。

然后是传动机构有关零部件校核。

最后是制动器主要零部件结构设计。

该设计机构与普通机械或液压传动相比，不仅提高了制动效能，而且大大简化了结构，降低了装配和维修的难度。

关键词：盘式制动器；EMB；电子机械制动The Design of automobile electronic mechanical disc brakesystem executing agenciesAbstractNow, with the acceleration of the pace of life, motor speed has been increased,automobile brake system reliability requirements become increasingly important, because only the braking car of good performance and reliable braking system work in order to give full play to the high speed of dynamic performance and guarantees of security. Traditional brake systems to meet the development requirements of automotive braking system at the present stage, electro-mechanical braking system (Electromechanical Brake,EMB), as a branch of line control technology, it will be the traditional mechanical or hydraulic brake system brake gear replaced by the e-brake mechanism. EMB dispense with many of the shortcomings of the traditional brake systems, structure is simpler, faster response, the less space. Ease of integration-related features, such as ABS, EBD, TCS and ESP, easy and future traffic management systems, represent the development direction of automotive brake systems.The design of its Jetta parameter design, first of all is the car brake system-related parameters and perform parameter calculations, selection of bearings. Then checking the transmission related parts. Last is the structural design of brake components. Compared to the design and general mechanical or hydraulic transmission, not only increases braking efficiency, and greatly simplifies the structure, reducing the difficulty of assembling and maintenance.Key words:Disc brake; EMB; electronic and mechanical brake目录摘要 (1)目录 (3)1研究主题及设计方案的拟定 (4)1.1 汽车电子机械制动系统 (4)1.1.1、现代汽车制动系统的发展趋势 (4)1.1.2电子机械制动系统原理 (5)1.1.3电子机械制动系统结构及优点 (5)2设计方法、内容及其分析 (7)2.1捷达轿车制动系的参数计算 (7)2.1.1 捷达轿车的相关参数 (7)2.1.2制动器制动力 (7)2.1.3同步附着系数 (8)2.2 执行器传动机构参数计算 (9)2.2.1 滚珠丝杠的设计计算 (9)2.2.2 行星减速机构 (11)2.2.3 选择电机 (14)2.2.4 有关轴承以及轴、销的选用 (14)2.3 传动机构有关零部件校核 (15) (15)2.3.1 行星齿轮减速器太阳轮传动端面重合度εα2.3.2行星轮传动端面重合度εα (16)2.3.3齿轮强度计算 (16)2.4 制动器主要零部件结构设计 (22)2.4.1制动盘 (22)2.4.2制动钳 (22)2.4.3制动块 (22)3 结论与工作展望 (22)3.1结论 (22)3.2 工作展望 (23)参考文献： (23)致谢 (23)1研究主题及设计方案的拟定1.1汽车电子机械制动系统总体说来，电子制动系统可分为两类：电子液压式制动（EHB）系统和电子机械式制动（EMB）系统，本设计主要研究电子机械制动（EMB）系统（如图1）。

电子机械制动系统是未来制动控制系统的发展方向。

由于具有不可克服的缺点，使用液压油或空气作为传力介质的传统制动系统必将被电子机械制动系统所取代。

图1 EMB执行机构1.1.1、现代汽车制动系统的发展趋势已经普遍应用的液压制动现在已经是非常成熟的技术，随着人们对制动性能要求的提高，防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功能逐渐融入到制动系统当中，需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功能，这就使得制动系统结构复杂化，增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度，制动系统要求结构更加简洁，功能更加全面和可靠，制动系统的管理也成为必须要面对的问题，电子制动技术的应用必将取代传统的制动系统。

机械连接逐渐减少，制动踏板和制动器之间动力传递分离开来，取而代之的是电线连接，电线传递能量，数据线传递信号，所以这种制动又叫做线控制动。

这将是制动系统的一次飞跃式发展。

1.1.2电子机械制动系统原理电子机械制动系统(Electro Mechanical Braking，EMB)是一个全新的制动机构，是制动驱动机构供能与传动装置上的革新（如图2）。

它取消了传统的液压制动系统，以电机提供制动能源，以电信号传输驾驶员制动意图，执行机构仍是常规的制动器。

它的原理图如图3所示，当汽车制动时，驾驶员踩下电子制动踏板，电子制动踏板带有踏板感觉模拟器，踏板行程信号传送至控制器。

控制器同时接收车速轮速、电机电流和转子位置信号，通过综合的计算分析，控制器发出控制信号。

功率驱动电路根据控制器的控制信号向电机提供相应大小和方向的电流，从而控制电机的转速、输出力矩、转动方向。

电机再带动机械执行机构，产生制动力。

图2电子机械系统原理图图2 机械电子制动工作原理1.1.3电子机械制动系统结构及优点本设计的内容主要是对捷达轿车电子控制机械制动器进行设计，本电子机械式制动器的大体结构如图3所示。

图3 电子机械制动执行机构结构简图汽车电子制动系统与传统的制动系统相比，有以下诸多优点：①采用电气和机械连接，电气信号传递迅速，反应灵敏，机械执行的响应快，缩短制动距离；②节省能源，传动效率高。

电子机械制动执行器在执行制动时才消耗能量，平时处于伺服的状态，而普通液压制动需要由发动机或电机带动液压泵保持制动液的压力，还要给真空助力器提供真空；液力传动的效率也不及机械传动的效率高。

这对于电动汽车来说有更重要的意义；③电子智能控制功能强大，可以通过修改ECU 中的软件，修改控制策略，配置相关的参数来改进制动性能，易于实现ABS、EBD、ASR、ESP 等功能；方便的集成附加功能，如电子驻车制动；④利于环保，没有液压制动管路和制动液，不存在液压油泄漏和液压油的更换问题，EMB 系统没有不可回收的部件，对环境几乎没有污染；⑤机械连接少，结构简洁；取消了体积较大的真空制动助力器、制动主缸、储油器等液压系统，体积小。

2设计方法、内容及其分析2.1捷达轿车制动系的参数计算 2.1.1 捷达轿车的相关参数本次设计以捷达轿车为模型，轿车各参数如表1所示表1 捷达轿车参数2.1.2制动器制动力汽车受到与行驶方向相反的外力时，才能从一定的速度制动到较小的车速或直至停车。

这个外力只能由地面和空气提供。

但由于空气阻力相对较小，所以实际外力主要是由地面提供的，称之为地面制动力。

地面制动力越大，制动距离也越短，所以地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。

由公式：参数名称参数值 前、后车轮转动惯量J 0.87kg/㎡ 汽车轴距L 2.472m 质心至前轴距离b 0.946m 质心高度g h 0.469m 车轮有效半径e r 0.285m 汽车质量G 1400kg 空载质量 1095kg 迎风面积A 2.36m 2 空气阻力系数0.35制动盘外径/厚度/摩擦块厚 256mm/13mm/14mm 制动盘工作半径/摩擦面积 104mm/96cm2 制动盘摩擦系数f 0.3⎪⎩⎪⎨⎧-+==+g g ha hb F F G F F ϕϕϕμμμμ2121 将上数据a =0.946m,，b =1.526m,，ϕ=0.6， h g =0.469m ，G=14000N ，代入得：1400006.021⨯=+μμF F469.06.0946.0469.06.0526.121⨯-⨯+=μμF F由上两式得；F μ1=59013.6N,F μ2=24986.4N 2.1.3同步附着系数汽车实际前、后制动器制动力分配线，简称β线，如图4，绘制了汽车在空载和满载两种工况的I 曲线。