鉗盤式乘用車制動器設計【帶CAD圖紙】
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畢業(yè)設計開題報告
課題名稱
乘用車制動器設計
課題來源
教師擬訂
課題類型
指導教師
學生姓名
專 業(yè)
學 號
1、 調(diào)研報告及研究背景
國內(nèi)汽車市場迅速發(fā)展，而轎車是汽車發(fā)展的方向。然而隨著汽車保有量的增加，帶來的安全問題也越來越引起人們的注意，而制動系統(tǒng)則是汽車主動安全的重要系統(tǒng)之一。因此，如何開發(fā)出高性能的制動系統(tǒng)，為安全行駛提供保障是我們要解決的主要問題。另外，隨著汽車市場競爭的加劇，如何縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高設計效率，降低成本等，提高產(chǎn)品的市場競爭力，已經(jīng)成為企業(yè)成功的關鍵。
現(xiàn)在制動系統(tǒng)早已經(jīng)是汽車必備的重要裝置之一，制動系統(tǒng)的好壞直接影響到駕駛員的生命安全。制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作可靠性十分重要。此外防水性，散熱性和操作性都對車輛的制動有著多種的影響。ABS出現(xiàn)后提高了汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力，縮短了制動距離的，防止車輪完全抱死，減少了事故的發(fā)生率。我設計的制動系統(tǒng)的目的就是為了更好的保護駕駛員的生命安全，減少汽車在制動時發(fā)生事故，更快更好的達到有效制動。
作為轎車，要求制動平順，制動距離更短，制動過程中避免因制動效能過高而導致的車輪抱死的情況，滿足汽車的安全性和乘員舒適性，因此制動系統(tǒng)的良好設計有利于提高汽車的整體性能。目前，國內(nèi)汽車的主流發(fā)展方向為低成本控制，所以在制動方面的應用多是傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)，即均勻分配油液壓力制動方式。因此對于制動器的設計與研究尤為重要。
二、設計目的及設計要求
本設計研究的主要內(nèi)容：設計完成汽車制動器設計，包括制動器的類型選擇、總體布置形式，制動器各零部件的結構設計和性能分析。
設計要求：
（1）各項性能指標除應滿足設計任務書的規(guī)定和國家要求、法規(guī)制定的有關要求外，也要考慮到我的制動系統(tǒng)應符合現(xiàn)在國內(nèi)汽車市場的低成本和高性能的要求。
（2）具有足夠的制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。行車制動效能是由在一定的制動初速度下及最大踏板力下的制動減速器和制動距離兩項指標來評定的。制動距離直接影響著汽車的行駛安全性。
（3）工作可靠。為此，設計兩套系統(tǒng)：行車制動系統(tǒng)和駐車制動系統(tǒng)，且它們的驅動機構是獨立的，而行車制動裝置的制動驅動機構至少應有兩套獨立的管路，當其中一套失效時，另一套應保證汽車制動效能不低于正常值的30%；駐車制動裝置應采用工作可靠的機械式制動驅動機構。
（4）制動效能熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動、短時間的頻繁重復制動，尤其使下長坡時的連續(xù)制動，均會引起制動器的溫升過快，溫度過高。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。
（5）制動效能的水穩(wěn)定性好。制動器摩擦表面浸水后，會因水的潤滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復制動5～15次，即應恢復其制動效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復迅速。另外也應防止泥沙等進入制動器摩擦副工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。
（6）制動器的機件應使用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應考慮到環(huán)保要求，應力求減小制動時飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。
三、解決的主要問題
1制動器確保具有足夠的制動效能，工作可靠，保證汽車在制動的時候不喪失操縱性和方向性，并且操縱輕便，具有良好的隨動性。
2、通過對比分析國內(nèi)、外制動系統(tǒng)的技術原理、設計準則和應用狀況，力爭保證設計的制動系統(tǒng)符合國內(nèi)市場的應用以及未來發(fā)展的趨勢。
四、設計內(nèi)容及任務
1.確定制動器布置方案
2.選擇制定器類型并進行分析
3.設計技術制動器制動力及力矩
4.運用CAD繪制裝配圖零件圖
5.撰寫畢業(yè)設計說明書
五、時間安排
周序 設計各階段名稱
第一周～第二周 收集資料、撰寫開題報告。
第三周 選擇設計的技術參數(shù)，確定設計方案。
第四周～第五周 制動器的總布置設計。
第六周～第九周 總成及各零件的結構設計。
第十周～第十三周 繪制圖紙。
第十四周 撰寫設計說明書，準備預答辯。
第十五周～第十六周 修改畢業(yè)設計。
第十七周 準備答辯
六、參考文獻
[1] 劉惟信.汽車設計.北京：清華大學出版社, 2001
[2] 余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社 ,2000
[3] 陳家瑞.汽車構造.北京：人民交通出版社 ,1999
[4] 中國CNKI論文數(shù)據(jù)庫
[5] 劉惟信.汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算.北京：清華大學出版社,2004
[6] 崔 靖.汽車構造.陜西：陜西科學技術出版社,1984
[7] 王望予.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社,2004
[8] 吉林工業(yè)大學汽車教研室.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社,1981
指導教師簽名： 日期：
本科生畢業(yè)設計說明書
畢業(yè)設計說明書
車輛工程 專業(yè) 班級 學生 學號
設計（論文）題目 乘用車制動器設計
____________________________________________________________
課題來源___________________________________________________
起訖時間 2019 年 2 月25 日至 2019 年 6 月 日共 周
指導教師（簽名）___________________________________________
系（教研室）主任（簽名）___________________________________
摘 要
隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車行業(yè)的飛速發(fā)展使得更多家庭的生活提供了方便，同時小轎車也逐步成為人們代步的工具。而越來越多的汽車在道路上行駛必將導致交通的擁堵，同時對于汽車緊急停車減速慢行的要求也越來越高，因此對于汽車行業(yè)來說整車的安全性能是一個車型成功與否的關鍵。在積水的柏油路上或在冰雪路面緊急制動時，汽車輕者會發(fā)生側滑，嚴重時會掉頭、甩尾，甚至產(chǎn)生劇烈旋轉。制動力過大，將使車輪抱死，汽車方向失去控制后，發(fā)生車禍，因此對于汽車制動器的設計尤為重要。
本設計中主要是基于乘用車的制動器進行結構設計，設計中主要對盤式制動器的結構/制動主缸等進行設計。在設計階段首先通過查閱圖書資料及現(xiàn)場生產(chǎn)實習，明白盤式制動器的結構原理及工作原理。同時通過基礎車型的基本數(shù)據(jù)對制動器的制動力、摩擦力，制動主缸等主要參數(shù)進行設計計算。利用CAD制圖軟件對制動器進行繪制，最終完成設計說明書。
關鍵字：側滑；盤式制動器；制動主缸； 安全性能；
ABSTRACT
With the development of China's economy, the rapid development of the automotive industry has made life more convenient for more families, and cars have gradually become a tool for people to walk. And more and more cars will lead to traffic congestion on the road. At the same time, the requirement of emergency parking and slow down is getting higher and higher. Therefore, the safety performance of the vehicle is the key to the success of the vehicle model for the automotive industry. In the case of emergency braking on the waterlogged asphalt road or on the ice and snow road, the light vehicle will slip sideways, turn around, tail flick, and even produce severe rotation. The excessive braking force will cause the wheel to lock up. After the direction of the car is out of control, an accident will occur. Therefore, the design of the automobile brake is particularly important.
This design is mainly based on the structure design of the brake of passenger car. In the design, the structure/main cylinder of disc brake is mainly designed. In the design stage, the structure principle and working principle of disc brake are understood by consulting books and materials and field production practice. At the same time, the main parameters of brake, such as brake force, friction force and main cylinder, are designed and calculated by the basic data of the basic vehicle model. The brake is drawn by CAD drawing software, and the design specification is finally completed.
Key words: side slip; disc brake; main cylinder of brake; safety performance;
28
目 錄
摘 要 2
ABSTRACT 3
1.1汽車制動系統(tǒng)的簡介 6
1.2制動系統(tǒng)的發(fā)展狀況 6
1.2.1制動系統(tǒng)的發(fā)展歷史 6
1.2.2制動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 7
1.2.3 制動系統(tǒng)研究方向 8
1.3 課題研究的主要內(nèi)容 8
1.4研究的方法及技術路線 9
1.4.1研究方法 9
1.4.2研究技術路線 9
1.5 課題研究的意義 10
第2章 制動系統(tǒng)設計方案的確定 10
2.1 制動系統(tǒng)的分類 10
2.2 設計要求及參數(shù) 11
2.3制動器主要參數(shù)的確定 11
2.3.1 制動力的分配 11
2.3.2 同步附著系數(shù)的確定 12
2.3.3 最大制動力矩計算 12
2.3.4 制動器因數(shù)的確定 13
第3章 制動器驅動結構的設計 13
3.1 制動器的驅動形式 13
3.2 液壓驅動系統(tǒng)的設計 14
3.2.1 制動輪缸的計算 14
3.2.2 制動主缸的計算 15
3.2.3 制動力計算 16
第4章 制動器的結構設計 18
4.1 盤式制動器的組成 18
4.2 主要參數(shù)的確定 19
4.2.1制動盤直徑 19
4.2.2.制動盤厚度 19
4.2.3.摩擦襯塊內(nèi)徑 19
4.2.4.摩擦襯塊厚度 19
4.3 制動壓力的計算 19
4.3.1磨損特性 19
4.3.2熱容量的核算 20
4.3.3 制動力矩的計算 21
4.4駐車制動的計算 23
4.5 制動器零部件的結構設計 24
4.5.1 制動盤 24
4.5.2 制動鉗 24
4.5.3 摩擦材料 25
4.5.4 制動輪缸 25
結 論 25
參考文獻 27
致 謝 28
第1章 緒 論
1.1汽車制動系統(tǒng)的簡介
制動系統(tǒng)主要是每一輛汽車必備的系統(tǒng)，如今中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展從而使得中國的公路建設逐漸形成交通運輸網(wǎng)。而且國家為了滿足人們的需求，為生活帶來方便對于高速公路的限速也越來也高，部分路段已經(jīng)達到120Km/h。而對于車廠來說研發(fā)出高性能，速度快的汽車更是目前趨勢。但是無論速度多快，可以在緊急情況下緊急停車及減速才是最重要的。因此這關系到人身的安全。
在每一輛車上市及量產(chǎn)之前都必須對汽車進行可靠性道路測試及國家法規(guī)申報，而這些項目中必不可少的是制動時間及制動距離的測試。這就是制動器的作用。
對于任何一輛汽車來說兩套獨立的制動機構是必不可少的。主要包含行車制動和駐車制動兩種。
行車制動裝置主要是用于行駛中的汽車在遇到各種路況及緊急情況時可以減速或者停車。這個機構主要靠駕駛員的腳踏板來控制。
而駐車制動主要是車輛在停止熄火，或者半坡啟動時為避免汽車溜車而采取的制動裝置。目前的駐車制動裝置主要有手動駐車、電子駐車、自動駐車等等幾種。這個機構主要靠駕駛員的手動操作或者車輛的電子控制系統(tǒng)自動識別來實現(xiàn)。在一些山區(qū)或者坡路上駐車制動是必不可少的[1]。
此外在一些特殊車輛上還有應急制動、輔助制動等等機構或系統(tǒng)，這些都是為了保證車輛及人身的安全，因此對于制動系統(tǒng)及制動器的設計與研究尤為重要。是汽車的必備系統(tǒng)。
1.2制動系統(tǒng)的發(fā)展狀況
1.2.1制動系統(tǒng)的發(fā)展歷史
最原始的制動控制僅僅是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加力。此時，車輛質量相對較低，車速較低。盡管機械制動已經(jīng)達到了車輛制動的要求，但隨著汽車質量的提高，機械制動非常必要。 。此時，真空助力裝置開始出現(xiàn)。 1932年，凱迪拉克2860千克V16重2860千克，配備直徑為419.1毫米的鼓式制動器和由制動踏板控制的真空輔助裝置。 1932年，林肯公司還推出了V12汽車，該汽車使用帶四根軟電纜的鼓式制動器來控制真空助力器。
隨著科學技術的發(fā)展和汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是軍車和軍工技術的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是機械制動后的又一重大創(chuàng)新。 Duesenberg Eight汽車率先使用汽車液壓制動器。克萊斯勒的四個液壓制動器于1924年問世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術。到了20世紀50年代，液壓制動器已經(jīng)成為現(xiàn)實。
在20世紀80年代后期，隨著電子技術的發(fā)展，世界汽車技術領域最重要的成就就是ABS的實用和普及。 ABS集成了微電子技術，精密加工技術和液壓控制技術。它是機電一體化的高科技產(chǎn)品。其安裝極大地提高了車輛的主動安全性和可操作性。防鎖裝置一般由三部分組成：傳感器，控制器（電子計??算機）和壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接收控制裝置的運動參數(shù)，如車輪角速度，角加速度，速度等。計算控制裝置并與指定值進行比較，以向壓力調(diào)節(jié)器發(fā)送指令。
1.2.2制動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
在考慮基本制動功能時，液壓控制仍然是最可靠和經(jīng)濟的方法。即使增加了防抱死制動（ABS）功能，傳統(tǒng)的“油壓制動系統(tǒng)”仍然占據(jù)有利的位置。但就復雜性和經(jīng)濟性而言，增加的牽引力控制，車輛穩(wěn)定性控制以及正在考慮用于“智能汽車”的一些新技術使得基本剎車看似微不足道。
傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做同樣的事情，即均勻分配油壓。當制動踏板降低時，主缸將相同數(shù)量的油送到通向每個制動器的管線，并通過比例閥平衡它。 ABS或其他制動干預系統(tǒng)根據(jù)每個制動器的需要調(diào)整油壓。
目前，車輛防抱死制動控制系統(tǒng)（ABS）已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的產(chǎn)品，并已被廣泛應用于各種車輛。但是，這些產(chǎn)品基本上是基于車輪添加，降低閾值和參考滑動率方法設計的。雖然該方法簡單實用，但難以調(diào)試。不同的車輛需要不同的匹配技術，并在許多不同的道路上被驗證。理論上，整個控制過程的車輪滑移率不能保持在最佳滑移率下，并且不能達到最佳制動效果。
滑動率控制的難點在于確定各種路況下的最佳滑移率。另一個難點是測量車輛速度。它應該是一種低成本和可靠的技術，最終可以發(fā)展成為使用的產(chǎn)品。對于以滑轉率為目標的ABS，控制精度不是一個非常突出的問題，并且很難實現(xiàn)高精度控制。由于道路和車輛運動狀態(tài)的變化很大，對各種干擾的影響較大，所以重要的問題是控制的穩(wěn)定性，即系統(tǒng)的魯棒性，應保持各種不同種。在條件下，它不會失控。防鎖系統(tǒng)要求高可靠性，否則會導致人員傷亡和車輛損壞。
因此，強大的ABS控制系統(tǒng)的開發(fā)成為關鍵?，F(xiàn)在，各種強大的控制系統(tǒng)被應用于ABS的控制邏輯。除傳統(tǒng)的邏輯門限方法外，增益調(diào)度PID控制，變結構控制和模糊控制是常用的魯棒控制系統(tǒng)。模糊控制方法是基于經(jīng)驗控制規(guī)則，與系統(tǒng)模型無關，具有良好的魯棒性和控制規(guī)則的靈活性，但難以調(diào)整控制參數(shù)，沒有理論，基本上是一種試驗方法和錯誤。但是，對于大多數(shù)基于目標價值的控制，存在一定的控制規(guī)律。
1.2.3 制動系統(tǒng)研究方向
如今，車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術的發(fā)展。一方面是擴大控制范圍，增加控制功能;另一方面采用最優(yōu)控制理論實現(xiàn)伺服控制和高精度控制。
經(jīng)過100多年的發(fā)展，車輛制動系統(tǒng)的形式已基本確定。隨著電子技術的發(fā)展，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，車輛制動系統(tǒng)的形式將發(fā)生變化。如果Casey Hayes（K-H）在實驗車上安裝了電子液壓（EH）制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機制。通過使用4個比例閥和電力電子控制裝置，K-H的EBM可以考慮基本制動，ABS，牽引力控制，巡航控制和制動干預，而無需增加額外的附加裝置。 EBM系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢在于它可以比標準制動器更有效地分配基本制動力，從而將制動距離減少5％。全無油完整回路制動BBW（Brake-By-Wire）的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為歷史
綜上所述，現(xiàn)代汽車的制動控制技術正朝著電子制動控制的方向發(fā)展。由于其極大的優(yōu)越性，所有的電子制動控制將取代傳統(tǒng)的液壓制動控制系統(tǒng)。同時，隨著其他汽車電子技術尤其是VLSI的發(fā)展，電子元件的成本和尺寸正在減小。
汽車電子制動控制系統(tǒng)將與汽車電子懸架系統(tǒng)，汽車主動方向搖擺穩(wěn)定系統(tǒng)，電子導航系統(tǒng)，無人駕駛系統(tǒng)等其他汽車電子系統(tǒng)集成，并成為一體化的汽車電子控制系統(tǒng)。未來的汽車中沒有獨立的制動控制系統(tǒng)?？刂茊卧性贓CU中，逐漸取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動控制技術的發(fā)展受到整個汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約。汽車的現(xiàn)有市場和潛在市場具有巨大的吸引力。各種先進的電子技術，生物技術，信息技術和各種智能技術已應用于汽車制動控制系統(tǒng)。同時，各種國際，國內(nèi)的法律法規(guī)也需要改進，所以配備新制動技術的車輛將真正應用于汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。
1.3 課題研究的主要內(nèi)容
對于不同車型，不同的制動器有著不同的設計要求，針對本設計的汽車盤式制動器而言主要的設計要求如下：
（1）所設計的制動器各項性能指標及結構要滿足國家技術指標要求及法規(guī)認證的要求；
（2）制動器要求足夠的制動能效，在車輛各種使用工況下可以滿足車輛所需的制動力，保證車輛可以減速及緊急制動；
（3）制動器的工作要可靠，有足夠的耐久性。在車輛三包期及后期的使用過程中可以保證制動性能；
（4）制動器的結構要簡單且便于維護，以便降低制造成本，提高制動效能及時間；
（5）針對制動拉索及操作機構的設計要保證駕駛員操作方便，便于在緊急情況下采取制動措施；
此外針對本次畢業(yè)設計所設計的主要內(nèi)容如下：
（1）通過查閱圖書館及電子資料了解制動器的工作原理及基本設計思路，為后期的設計奠定基礎；
（2）通過主機廠及4S店的現(xiàn)場實習了解盤式制動器的結構及主要零部件工作性能；
（3）根據(jù)基礎車型的主要參數(shù)對制動器的制動力矩、操縱力矩、摩擦力矩進行計算；
（4）利用計算數(shù)據(jù)結合整車的布置及參數(shù)繪制制動器二維總裝圖及主要零部件圖；
（5）整理計算及資料、根據(jù)設計圖紙完成設計說明書論文的編寫；
1.4研究的方法及技術路線
1.4.1研究方法
（1）通過查閱相關資料，掌握汽車制動器的主要參數(shù)。
（2）充分考慮已有汽車制動器的優(yōu)缺點來確定汽車制動器的總體設計方案，對現(xiàn)有裝置的不足進行分析。
（3）對設計的汽車制動器進行修改和優(yōu)化，最終設計出能滿足要求的汽車制動器。
1.4.2研究技術路線
（1）根據(jù)題目和原始數(shù)據(jù)查看相關資料，了解當今國內(nèi)外汽車制動器的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，撰寫文獻綜述和開題報告。
（2）根據(jù)產(chǎn)品功能和技術要求提出多種設計方案，對各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案，再對所選擇的方案做進一步的修改或優(yōu)化，最終確定總體設計方案。
（3）具體設計汽車制動器的驅動裝置、工作裝置等。
（4）對所設計的機械結構中的重要零件進行校核計算，保證設計的合理性和可行性。；
（5）繪制零件圖、裝配圖，完成要求的圖紙量；
（6）整理各項設計資料，撰寫論文。
1.5 課題研究的意義
隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車行業(yè)的飛速發(fā)展使得更多家庭的生活提供了方便，同時小轎車也逐步成為人們代步的工具。而越來越多的汽車在道路上行駛必將導致交通的擁堵，同時對于汽車緊急停車減速慢行的要求也越來越高，因此對于汽車行業(yè)來說整車的安全性能是一個車型成功與否的關鍵。在積水的柏油路上或在冰雪路面緊急制動時，汽車輕者會發(fā)生側滑，嚴重時會掉頭、甩尾，甚至產(chǎn)生劇烈旋轉。制動力過大，將使車輪抱死，汽車方向失去控制后，發(fā)生車禍，因此對于汽車制動器的設計尤為重要。
第2章 制動系統(tǒng)設計方案的確定
2.1 制動系統(tǒng)的分類
根據(jù)不同類型的制動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)主要包括制動系統(tǒng)，駐車制動系統(tǒng)，緊急制動系統(tǒng)，輔助制動系統(tǒng)等多種類型。 同時，任何車輛必須至少有兩個制動系統(tǒng)。
同時，根據(jù)制動力的方式，制動系統(tǒng)也可以有幾種[2]，如機械結構，液壓結構，氣動結構和電子控制。
根據(jù)這種設計的型號和實際情況，制動器的類型是用于車輛制動器制動器的盤式制動器，并且該設計的類型被選為液壓機構。 主要車輛制動系統(tǒng)示意圖如下：
圖2.1 總體布置圖
2.2 設計要求及參數(shù)
在制動器設計中本設計設計基于乘用車基本參數(shù)進行設計，主要技術參數(shù)如下：
整備質量：1300kg，前軸荷60%；
軸距：2750mm，質心高度500mm;
最大總質量：1800kg；
輪胎：195/65R15；
制動要求：制動初速度50km/h, 制動減速度不小于6m/s2
而對汽車制動性能有重要影響的制動系參數(shù)有：制動力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動器最大制動力矩與制動器因數(shù)等，本設計也主要圍繞這些參數(shù)進行設計。
2.3制動器主要參數(shù)的確定
2.3.1 制動力的分配
根據(jù)公式： （2.1）
得：
式中：L2為質心位置； hg為質心高度； L為軸距
2.3.2 同步附著系數(shù)的確定
同步附著系數(shù)是車輛制動性能的重要參數(shù)，由車輛結構參數(shù)決定。制動力分配系數(shù)的實際前后制動器的制動力分配線與車輛理想的前后制動力分配曲線的交點I線與交點。對于前后制動器制動力比例固定的車輛，只有在粘附系數(shù)等于同步附著系數(shù)的道路上，車輛前后輪才會同時鎖定。當汽車在不同路面上制動時，可能會出現(xiàn)以下3種情況。
（1）：剎車前前輪始終鎖定。這是一個穩(wěn)定的工作條件。
（2）當時制動器一直鎖定時，后橋首先被鎖定，容易發(fā)生后軸打滑，導致車輛失去方向穩(wěn)定性。
（3）當時：制動時前輪和后輪鎖定在一起，這是一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，但也失去了轉向能力。
現(xiàn)代化的道路條件得到了很大的改善，汽車的速度也有了很大的提高。因此，在制動時鎖定后輪的后果非常嚴重。由于車速高，不僅會導致側滑尾翼抖動，甚至失去控制穩(wěn)定性，所以后輪的情況非常嚴重，所以現(xiàn)在各種車型的價格都呈上升趨勢。汽車0.6;貨運車0.5 [3]。
（2.2）
故取=0.6
2.3.3 最大制動力矩計算
由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩：
（2.3）
式中：Φ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)；
q——制動強度；
——車輪有效半徑；
——最大制動力矩；
G——汽車滿載質量；
L——汽車軸距；
q===0.66
制動力矩為1010N.m
2.3.4 制動器因數(shù)的確定
制動器因數(shù)定義為在制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即
（2.4）
式中：—制動器的摩擦力矩；
—制動盤的作用半徑；
—輸入力，一般取加于兩制動蹄的張開力的平均值輸入力。
對于鉗盤式制動器，設兩側制動塊對制動盤的壓緊力均為P，即制動盤在其兩側的作用半徑上所受的摩擦力為2,此處為盤與制動襯塊餓摩擦系數(shù)，于鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為
（2.5）
f——取0.5
得BF=2×0.5=1
第3章 制動器驅動結構的設計
3.1 制動器的驅動形式
簡單簡單的制動系統(tǒng)是人體制動系統(tǒng)，它是駕駛員將制動踏板或手柄上的力作為制動踏板的力源的方式，并且還具有機械和液壓類型。我的駐車制動系統(tǒng)是機械式的，制動系統(tǒng)是液壓的。
該駐車制動系統(tǒng)的機械制動系統(tǒng)結構簡單，成本低，性能穩(wěn)定。駕駛員拉動手柄并通過鋼絲繩將力傳遞至后駐車制動器以產(chǎn)生駐車效果。
制動系統(tǒng)采用液壓驅動，滯后時間為0.2S，工作壓力為10MPa。工作原理可以通過圖3-1所示液壓制動系統(tǒng)工作原理的簡單示意圖來說明。內(nèi)圓柱面作為工作面的金屬制動鼓固定在八輪的輪轂上，與車輪一起轉動。在固定制動底板11上有兩個支撐銷12，支撐兩個弧形制動蹄10的下端。制動蹄的外圓筒裝配有摩擦板9.制動器底板還設置有液壓制動輪缸6，其通過油管5與安裝在車輛上的液壓制動主缸4連接。主缸活塞3可由駕駛員通過制動踏板機構操作。
１制動踏板；２推桿；３制動活塞；４制動主缸；５油管；
６制動輪缸；７輪缸活塞；８制動鼓；９摩擦片；１０制動蹄；
１１制動底板；１２支承銷；１３制動蹄回位彈簧
圖3-1 制動裝置原理圖
工作原理為：駕駛員踩下踏板時，作用力由活塞推桿2傳給活塞3，活塞就移動，克服主缸內(nèi)部的作用力，油液由主缸流出經(jīng)油管5到達制動器的輪缸，使制動輪缸活塞推動制動蹄產(chǎn)生制動。鉗盤式制動器原理一樣。
為防止空氣進入制動系油液系統(tǒng)，當放松制動踏板時，制動系的油液系統(tǒng)應保持一定的剩余壓力（0.5kg/cm）。
3.2 液壓驅動系統(tǒng)的設計
3.2.1 制動輪缸的計算
前輪制動輪缸直徑與工作容積的設計計算
（3.1）
式中：p——考慮到制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp～12Mp.取p=10Mp
查Santana3000轎車使用與維護手冊得
P=19625N
得=50mm
根據(jù)GB7524-87標準規(guī)定的尺寸中選取,因此輪缸直徑為50mm。
一個輪缸的工作容積
（3.2）
式中：——一個輪缸活塞的直徑；
n ———輪缸活塞的數(shù)目；
δ——一個輪缸完全制動時的行程：
（3.3）
取δ=2mm
——消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。
——由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。
，——分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。
得一個輪缸的工作容積=3925mm
全部輪缸的工作容積
（3.4）
式中：m——輪缸的數(shù)目；
V=2V+2V=22826+23925=13502mm
3.2.2 制動主缸的計算
制動主缸應有的工作容積
（3.5）
式中：V——全部輪缸的總的工作容積；
——制動軟管在掖壓下變形而引起的容積增量；
V=13502mm
轎車的制動主缸的工作容積可取為=1.1V=1.1×13502=14852.2 mm
主缸直徑和活塞行程S
（3.6）
一般S=(0.8-1.2)d
取S= d
得===26.65mm
根據(jù)GB7524-87標準規(guī)定的尺寸中選取,因此主缸直徑為28mm。
==28mm
3.2.3 制動力計算
制動踏板力可用下式驗算：
（3.7）
式中：—制動主缸活塞直徑；
—制動管路的液壓；
—制動踏板機構傳動比，=4；
h—制動踏板機構及制動主缸的機械效率，可取h=0.9。
求得：=1710N500N-700N
所以需要加裝真空助力器。
（3.8）
式中：：真空助力比，取4。
=1710/4=427.5N500N-700N
所以符合要求
（3.9）
式中：—主缸中推桿與活塞的間隙，取2mm ；
—主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔的行程，取2mm 。
求得：=128mm＜150mm，符合設計要求。
第4章 制動器的結構設計
汽車剎車幾乎都是機械摩擦式。 通過將固定元件應用于旋轉元件，制動扭矩被施加以降低后者的旋轉角速度。 同時，車輪的制動力由車輪和路面的附著產(chǎn)生，使車輛減速或停止。
汽車制動器根據(jù)其在車輛上的位置分為車輪制動器和中央制動器。 前者安裝在車輪上，由腳踏制動踏板操作，也稱為腳踏制動器; 后者安裝在傳動系統(tǒng)的軸上并用手操作，因此它再次成為手制動。 車輪制動通常應用于車輛制動以及第二次制動和停車制動。 中央制動器通常僅用于駐車制動和低速制動。
4.1 盤式制動器的組成
盤式制盤式剎車按摩摩擦副的結構分為卡鉗盤和全盤式兩大類。
（1）鉗板
根據(jù)制動鉗的結構類型，鉗式制動器可分為固定鉗盤式制動器，浮動盤式制動器等。
（1）固定卡鉗盤式制動器：該制動器中的制動鉗未固定，制動盤與車輪連接并在制動鉗體開口槽內(nèi)轉動。它具有以下優(yōu)點：除活塞和制動塊外沒有其他滑動部件。確保制動鉗的剛性很容易;結構和制造過程與一般的鼓式制動器沒有多大區(qū)別。實現(xiàn)從鼓式制動器到盤式制動器的改革是很容易的，并且可以很好地適應多回路制動系統(tǒng)的要求。
2.浮動盤式制動器：制動器具有以下優(yōu)點：盤內(nèi)只有液壓缸，軸向尺寸小，制動器可進一步靠近輪轂;油路或油管沒有跨越制動盤和液壓缸的良好冷卻條件，所以制動液蒸發(fā)的可能性很小;成本低;浮動夾緊制動塊低。它也可以用于停車制動。
（2）全盤
在全盤式制動器中，摩擦副的旋轉元件和固定元件都是圓形板。制動時各盤摩擦面全部接觸，作用原理與摩擦離合器相同。由于制動器散熱條件差，其應用范圍并不廣泛。
通過對盤式和鼓式制動器的分析比較，可以得出盤式制動器和鼓式制動器具有以下突出優(yōu)點：
（1）制動器的穩(wěn)定性良好。效率因子與摩擦系數(shù)之間關系的K-p曲線是平衡的，因此對摩擦系數(shù)的要求可以放寬，因此摩擦表面對溫度和水的敏感性較低。因此，當車輛高速行駛時，可以保證制動的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）當盤式制動器制動時，盤式制動器的減速度與制動管路的壓力線性相關，而鼓式制動器是非線性的。
（3）鼓式平衡差時輸出轉矩平衡。
（4）制動盤通風冷卻效果好，帶通風孔的制動盤散熱效果好，熱穩(wěn)定性好，剎車踏板力小。
（5）車輛的速度對踏板力影響很小。
結合上述優(yōu)點和缺點，設計了浮動盤式制動器。
4.2 主要參數(shù)的確定
4.2.1制動盤直徑
制動盤直徑D希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯快的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑D受輪輞直徑的限制。通常，制動盤的直徑D選擇為輪輞直徑的70%～79%。所以求得制動盤直徑D=256mm 。
4.2.2.制動盤厚度
制動盤厚度直接影響制動盤質量和工作時的溫升。為使質量不致太大，制動盤厚度應取小些；為了降低制動時的溫升，制動盤厚度不宜過小。通常，實心制動盤厚度可取為10 mm～20 mm；只有通風孔道的制動盤的兩丁作面之間的尺寸，即制動盤的厚度取為20 mm～50 mm，但多采用20 mm～30 mm。 取h=20mm 。
4.2.3.摩擦襯塊內(nèi)徑
推薦摩擦襯塊的外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會不均勻，接觸面積將減小，最終會導致制動力矩變化大。
4.2.4.摩擦襯塊厚度
摩擦襯塊厚度取14mm,推薦根據(jù)制動摩擦襯塊單位面積占有的汽車質量在1.6kg/～3.5 kg/內(nèi)選取。摩擦面積取76cm。
4.3 制動壓力的計算
4.3.1磨損特性
摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質，表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關，因此在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。
汽車的制動過程，是將其機械能（動能、勢能）的一部分轉變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大，則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴重。
雙軸汽車的單個前輪制動器的比能量耗散率分別為
（4.1）
式中：：汽車回轉質量換算系數(shù)，緊急制動時，；
：汽車總質量；
，：汽車制動初速度與終速度，/；計算時轎車取27.8/；
：制動時間，；按下式計算
t==27.8/6=4.6
：制動減速度，， 0.6×106；
，：前制動器襯片的摩擦面積；=7600mm,質量在1.5—2.5/t的轎車摩擦襯片面積在200-300cm,
故取=30000mm
：制動力分配系數(shù)。
則 ==5.7
轎車盤式制動器的比能量耗散率應不大于6.0，故符合要求。
4.3.2熱容量的核算
制動器熱容量和溫升是否滿足下列條件：
（4.2）
式中：—各制動盤的總質量；
—與各制動盤相連的受熱金屬件（如輪轂、輪輻、輪輞、制動鉗體等）的總質量；
—制動盤材料的比熱容，對鑄鐵c=482，對鋁合金c=880；
—與制動盤相連的受熱金屬件的比熱容；
—制動盤的溫升（一次=30km/h到完全停車的強烈制動，溫升不應超過15）；
L—滿載汽車制動時由動能轉變的熱能，由于制動過程迅速，可以認為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按制動力的分配比率給前、后制動器，即
（4.3）
式中：—滿載汽車總質量；
—汽車制動時的初速度，可取=；
b—汽車制動器制動力分配系數(shù)。
式中的=5kg, =20kg.將其他已知的參數(shù)代入式（4-8）得：前輪鉗盤式制動器的熱容量和溫升都滿足。
4.3.3 制動力矩的計算
盤式制動器的計算用簡圖4-1若襯塊表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力
分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為
圖4.1盤式制動器的計算用簡圖
式中：—摩擦系數(shù)；
—單側制動塊對制動盤的壓緊力；
—作用半徑。
對于常見的扇形摩擦襯塊，其徑向尺寸不大了，R為平均半徑或有效半徑已足夠精確。平均半徑為
（4.4）
式中；—扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。
所以盤式制動器的力矩方程為：，是關于活塞給予制動塊對制動盤的壓緊力的一個直線函數(shù)。
根據(jù)圖4.4，在任一單元面積上的摩擦力對盤中心的力矩為，式中q為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力，則單側制動塊作用于制動盤上的制動力矩為
（4.5）
單側襯塊給予制動盤的總摩擦力為
（4.6）
得有效半徑為
（4.7）
令，則有
（4.8）
因，故當。但當m過小即扇形的徑向寬度過大時，襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計算方法失效。
4.4駐車制動的計算
汽車在上坡路上停駐時的受力簡圖如圖4-2由該圖得出汽車上坡停駐時的后軸附著力為
（4.9）
同樣求出汽車下頗停駐的后軸車輪的附著力為
（4.10）
根據(jù)后軸車輪附著力與后輪駐車制動的制動力相等的條件可求得汽車在上坡路和下坡路上停駐的坡度極限傾角，即由
（4.11）
求得汽車在上坡時可能停駐的極限上坡路傾角為
（4.12）
代入汽車參數(shù)，求得23.22
汽車在下坡時可能停駐的極限下坡路傾角為
（4.13）
代入汽車參數(shù)，求得16.83
一般要求各類汽車的最大停駐坡度不應小于16%～20%。
圖4.2 駐車制動計算模型
汽車后軸的單個后輪駐車制動器的制動力矩的最大上限為：
T= （4.14）
代入汽車參數(shù)求得T=760.68。
4.5 制動器零部件的結構設計
4.5.1 制動盤
制動制動盤通常由珠光體灰鑄鐵制成。 它的結構和形狀有兩種板和帽子。 后者的長度取決于布局的大小。
制動盤在工作時不僅承受作用在制動塊上的法向力和切向力，還承受熱負荷。 為了提高冷卻效果，夾盤式制動器的制動盤在中間有一個帶有徑向通風槽的雙板，可以大大增加散熱面積，減少20％?30％左右的溫升， 但光盤的整體厚度很厚。 國產(chǎn)進口車型 - 奧迪，桑塔納，富康汽車和切諾基吉普都配備了帶通風槽的制動盤。 制動盤的厚度在20到22.5之間。 沒有通風車的汽車制動盤通常厚度約為10?13。
4.5.2 制動鉗
制動制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制成，也由輕合金制成，如鋁合金鑄造。它可以做成一個整體，可以做成由螺栓連接的兩半，在外邊緣留下一個開口，這樣就可以檢查或更換制動塊，而無需拆除重新定位。制動鉗應具有較高的強度和剛度。一般來說，制動缸在夾體內(nèi)制造，制動盤制動缸的直徑比鼓式制動器的直徑大得多。為了減少傳遞給制動液的熱量，杯形活塞的開口端大部分靠在制動塊的背板上?；钊灿射X合金制成或由鋼制成。為了提高其耐磨性，活塞的工作面鍍鉻。
制動鉗在汽車上的安裝位置可以在車軸的前部或后部。制動鉗位于軸的前方，以避免輪胎拋出的泥漿和水進入制動鉗。軸定位后，輪轂軸承的合成負荷可以降低。載荷。
4.5.3 摩擦材料
制動摩擦材料的摩擦系數(shù)只應具有一定的角度和穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，耐熱性能下降較好，摩擦系數(shù)在溫度上升到一定值后不應急劇下降。材料應具有良好的耐磨性，低吸水性（油，制動液），低壓縮率和低導熱性（摩擦片塊為300攝氏度的加熱板：在30分鐘的作用后，背板的溫度不超過190攝氏度）和低熱膨脹率，高壓縮性，抗打擊性，抗剪切性，抗彎曲性和抗沖擊性。制動時不應產(chǎn)生噪音和臭味。
目前，模壓材料廣泛用于制動巾。與石棉纖維主要與樹脂粘合劑混合，并調(diào)節(jié)填充損耗（無機粉末和橡膠，聚合物樹脂等）的摩擦性能后，在高溫工廠進行成型。模塑材料的柔韌性差，因此應根據(jù)襯里或襯里塊的規(guī)格進行模塑。其優(yōu)點是可以使用不同種類的聚合物樹脂來使襯里或襯里具有不同的摩擦性能和其他性能。該設計用于模塑材料。材料。
4.5.4 制動輪缸
制動輪缸是液壓制動系統(tǒng)采用的活塞制動蹄開啟機構。 其結構簡單，方便布置在車輪制動器中。 輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。 圓柱體是一個通孔，需要無聊。 活塞由鋁合金制成。 活塞的外端用鋼槽頂塊壓制，以將制動蹄的端部或端部接頭支撐在插入槽中。 輪缸的工作室由安裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面上的橡膠杯密封。 大多數(shù)制動輪缸具有兩個相同直徑的活塞; 少數(shù)有四個直徑相等的活塞; 雙環(huán)式制動器的兩個蹄由一個單活塞制動缸驅動。 本設計中使用的設計是HT250。
結 論
轉眼間，緊張而又充實的大學四年即將畫上圓滿的句號。這也意味著，有可能我的學生生涯就此結束，雖然自己以后會慢慢的進入工作崗位，逐步成熟，但大學也是人這一生中學生生涯中最重要的時光，也是人生當中一個重要的轉折點，初中的自己還有點幼稚，高中的自己只想著考個好大學就好，而大學不僅僅是學習，也是一個小社會，你從這個小社會中逐漸的學會如何待人接物。而現(xiàn)在，畢業(yè)設計完成后，意味著自己大學的最后一份試卷的完成。
在此時此刻，我最想感謝的是我的親人，同學。我能取得很好的成績離不開你們的默默支持。是你們在我的生活中，學習中給予我鼓勵，引導我走想正確的道路；是你們在我學習中出現(xiàn)困惑的時候，不辭辛勞仔仔細細的給我講解題目；是你們在我找工作迷茫的時候，給予我指點，讓我這道自己的方向，目標是啥；是你們與我共同度過了人生中四年最美好的春夏秋冬。
經(jīng)過幾個月的不斷努力，查找資料，最后到整個也涉及的完成，我克服了一個又一個的困難。從一開始的無從下手，到最后的作品呈現(xiàn)，都離不開我的指導老師的幫助。在此，我要特別的感謝我的指導老師，是他對我設計產(chǎn)品的不斷指點，才讓我的設計作品完整的展現(xiàn)在大家面前。每一次，老師都會利用他的休息時間來給我指點，每次我都能有所收獲，一次次的進步，一次次的修改論文。我的論文還有不足之處，但也是盡我所能達到的最優(yōu)狀態(tài)，感謝老師的不辭辛苦，在您的指導下，才有我的今天。
最后，感謝各位評閱人員，你們辛苦啦。在此，衷心的感謝我的親人、同學、老師，在你們的幫助下才有我的今天。希望你們在以后的生活中身體健康、工作順利。
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致 謝
轉眼間，大學四年匆匆而過，時間是短暫的，但是其點點滴滴卻一輩子留在我的記憶中。依然記得自己剛步入大學時候的迷茫；與舍友一塊去探秘美麗的校園；在自己生病的時候，舍友陪我看病、給我送飯的場景；在自己遇到生活上或者學習上的困難時候，老師不斷地在精神上給予引導；現(xiàn)在的我只想對你們說聲感謝！感謝生命種有你們。
我的舍友們，是你們陪伴我走過大學四年的時光，陪我走過人生中最輝煌的時刻，同時也是我最青春年華的時候。因為某些事情意見不合，我們也曾爭吵過，但說過鬧過之后我們還是最親密的。但同時，你們也是教會我做事最多的人，我們一塊學習，一塊生活，一塊玩耍，一塊旅游，在這些經(jīng)歷中，我們逐步成為最親密的朋友關系。也許，以后我們會生活在天南海北，但是，我們的心是在一起的。對于我來說，你們不是我人生歲月中的過客，而是親人。
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最后，再次感謝在我大學生涯中出現(xiàn)的每一位人，是你們見證了我的成長，是你們見證了我的青春，感謝你們，感恩生命中的每一位人。
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