五菱宏光轎車(chē)后輪盤(pán)式制動(dòng)器畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)論文 五菱宏光轎車(chē)后輪盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì) 五菱宏光轎車(chē)后輪盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì) 摘 要 隨著社會(huì)的進(jìn)步以及汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的安全性能要求逐步提高。而作為制動(dòng)系統(tǒng)中重要的裝置制動(dòng)器，目前來(lái)說(shuō)一共有著鼓式以及盤(pán)式兩種類(lèi)型，盤(pán)式制動(dòng)器因?yàn)槠涓酉冗M(jìn)以及明顯的優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)逐步擴(kuò)大了其在市場(chǎng)的比重。 本設(shè)計(jì)的主要目的是設(shè)計(jì)轎車(chē)后輪的盤(pán)式制動(dòng)器，所選的車(chē)型為五菱宏光S3，主要根據(jù)車(chē)型的一些基本參數(shù)分析汽車(chē)在各種附著系數(shù)道路上的制動(dòng)過(guò)程，對(duì)前后制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、利用附著系數(shù)、制動(dòng)等做了計(jì)算，在滿(mǎn)足制動(dòng)法規(guī)設(shè)計(jì)的要求原則性下

2、進(jìn)行盤(pán)式制動(dòng)器的主要設(shè)計(jì)計(jì)算。 關(guān)鍵詞：五菱宏光S3；后輪盤(pán)式制動(dòng)器；鼓式制動(dòng)器；制動(dòng)系統(tǒng)；  Design of The Rear Wheel Brake of Wuling Hongguang Car Abstract With the progress of society and the development of automobile industry, peoples requirements for the safety performance of automobile are gradually improved. As an important dev

3、ice brake in the brake system, there are two types of drum brake and disc brake. Because of its more advanced and obvious advantages, the disc brake has gradually expanded its proportion in the market at home and abroad. The main purpose of this design is to design the disc brake of the rear wheel

4、of the car. The selected model is Wuling Hongguang S3. According to some basic parameters of the model, the braking process of the car on various adhesion coefficient roads is analyzed. The distribution coefficient of the front and rear braking force, the synchronous adhesion coefficient, the utiliz

5、ation adhesion coefficient, and the braking are calculated. The design is based on the principle of meeting the requirements of the braking laws and regulations The main design and calculation of the disk brake. Key words: Wuling Hongguang S3; rear wheel disc brake; drum brake; brake system; 

6、 目錄 誠(chéng)信承諾書(shū) 2 1前言 1 1.1制動(dòng)系統(tǒng)的基本概念 1 1.2制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展史 2 1.3研究方向 2 1.4轎車(chē)車(chē)型： 3 1.5設(shè)計(jì)步驟： 3 2制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式選擇 4 2.1盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu) 4 2.2鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu) 5 2.3五菱宏光S3型轎車(chē)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)最終確定 6 3制動(dòng)器主要參數(shù)選擇 8 3.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要求 8 3.2車(chē)輛制動(dòng)受力情況分析 8 3.3前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配 9 3.4前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的實(shí)際分配 11 3.5同步附著系數(shù)的選取 12 3.6制動(dòng)力分配法規(guī)要求及校核 12 3.7制動(dòng)距離校核 13 3.8最大制動(dòng)

7、力矩 15 4制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 16 4.1制動(dòng)盤(pán)直徑 16 4.2制動(dòng)盤(pán)厚度 16 4.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑 16 4.4制動(dòng)襯塊工作面積 17 4.5制動(dòng)輪缸直徑的選擇 17 5制動(dòng)器主要零部件設(shè)計(jì) 19 5.1制動(dòng)鉗 19 5.2制動(dòng)盤(pán) 19 5.3制動(dòng)器間隙調(diào)整 20 5.4制動(dòng)塊 20 6.結(jié)論 21 6.1盤(pán)式制動(dòng)器取代鼓式的原因 21 6.2對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器未來(lái)的展望 22 參考文獻(xiàn) 23 致謝 24 附錄 25 MATLAB 25 后軸制動(dòng)器總成 30 英文翻譯 31 1前言 總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了需

8、求。隨著汽車(chē)的飛速發(fā)展和人們經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)安全問(wèn)題的關(guān)注已經(jīng)超過(guò)了快捷方便。制動(dòng)系統(tǒng)便是一種保護(hù)車(chē)輛駕駛員或乘客的安全系統(tǒng)，評(píng)價(jià)一個(gè)制動(dòng)系的優(yōu)劣可以根據(jù)其是否具有滿(mǎn)足要求的制動(dòng)效能如：行車(chē)制動(dòng)能力、駐車(chē)制動(dòng)能力，是否具有雙管路保證其行駛安全，當(dāng)汽車(chē)在行駛中用一個(gè)速度進(jìn)行制動(dòng)是否會(huì)使汽車(chē)喪失操作穩(wěn)定性等方面綜合來(lái)看。 雖然說(shuō)盤(pán)式與鼓式制動(dòng)器各有千秋，不過(guò)就事論事的話(huà)，還是盤(pán)式制動(dòng)器更勝一籌，因?yàn)樵谥苿?dòng)方面，盤(pán)式制動(dòng)器一直處于領(lǐng)先地位，其根據(jù)結(jié)構(gòu)不同一般分為全盤(pán)式盤(pán)式制動(dòng)器、鉗盤(pán)式盤(pán)式制動(dòng)器、液壓盤(pán)式制動(dòng)器，其主要功能是縮短剎車(chē)時(shí)間，制動(dòng)力使汽車(chē)動(dòng)能以一種熱能的方式消散。[1] 1

9、.1制動(dòng)系統(tǒng)的基本概念 可以使行駛中的汽車(chē)以一個(gè)適當(dāng)?shù)臏p速度，不斷地降低汽車(chē)行駛車(chē)速，直到停車(chē)和令其?？吭诼愤吇蚴巧掀?、下坡道路上靜止不動(dòng)，以及在下坡行駛中保持一個(gè)穩(wěn)定車(chē)速的功能部件便是車(chē)輛制動(dòng)器；包含制動(dòng)器在內(nèi)等一系列幫助駕駛員根據(jù)外在情況，方便其制動(dòng)，影響以及用外力控制汽車(chē)行駛、駐車(chē)的裝置系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為制動(dòng)系。[2]總的來(lái)說(shuō)，制動(dòng)系統(tǒng)這個(gè)整體是有著兩個(gè)主要的裝置，其一是制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，其二便是制動(dòng)器，制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)的作用一般是控制制動(dòng)力，將制動(dòng)力傳達(dá)到制動(dòng)器各部位處，現(xiàn)如今我們常用的制動(dòng)器分別為盤(pán)式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器等，設(shè)計(jì)中也就應(yīng)對(duì)這盤(pán)式制動(dòng)器以及鼓式制動(dòng)器兩種制動(dòng)器做出符合研究目的的設(shè)計(jì)。這

10、兩種制動(dòng)器的本質(zhì)就是利用其中的某一個(gè)固定元件對(duì)另一個(gè)運(yùn)動(dòng)的原件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)產(chǎn)生摩擦力阻礙汽車(chē)的行駛運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，或?？窟\(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 制動(dòng)系統(tǒng)必須具有兩種互不干擾的制動(dòng)裝置，其中控制汽車(chē)行駛減速和下坡保持一定車(chē)速的制動(dòng)裝置為行車(chē)制動(dòng)裝置，而另一種控制車(chē)輛靜止?？科碌阑蚴瞧降氐某蔀轳v車(chē)制動(dòng)裝置，制動(dòng)器以及制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一起組成了這兩套中的任意一套裝置，同時(shí)這兩種裝置是一輛車(chē)中缺一不可的存在，它們分別保證了汽車(chē)的行駛時(shí)的安穩(wěn)以及?？繒r(shí)的平穩(wěn)。[3] 可以有行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置外，還有利用機(jī)械力源的應(yīng)急制動(dòng)裝置與輔助制動(dòng)裝置。應(yīng)急制動(dòng)這種裝置在一些采用動(dòng)力制動(dòng)或是伺服制動(dòng)的汽車(chē)發(fā)生氣壓裝置壓力過(guò)低

11、時(shí)可用其實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制動(dòng)脫離險(xiǎn)境；輔助制動(dòng)裝置主要用于對(duì)下坡行駛的車(chē)輛進(jìn)行緩速，特點(diǎn)是汽車(chē)行駛速度越低其制動(dòng)作用越低，也因此它并不適用于駐車(chē)制動(dòng)。[4] 圖1.1 制動(dòng)系的組成 所有汽車(chē)制動(dòng)系應(yīng)該具有四個(gè)裝置，分別為：提供能量并且便于調(diào)節(jié)的供能裝置；能夠產(chǎn)生制動(dòng)的動(dòng)作并且影響制動(dòng)效果的不同部件的控制裝置；將制動(dòng)所產(chǎn)生的能量傳遞給制動(dòng)器不同部位的傳動(dòng)裝置，以及阻止阻擾汽車(chē)行駛或行駛趨勢(shì)的制動(dòng)器。[5] 1.2制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展史 最初的汽車(chē)因?yàn)槠錁O低的使用率以及實(shí)用性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋的它的傳動(dòng)系統(tǒng)并未設(shè)計(jì)完全，所以大部分汽車(chē)并沒(méi)有關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)的裝置，而一小部分有的僅僅是根據(jù)馬車(chē)制造出來(lái)的一種使用效果

12、極差的手剎制動(dòng)。[6] 隨著汽車(chē)速度的提升，20世紀(jì)初鼓式剎車(chē)器由威廉邁巴赫設(shè)計(jì)并將其作用在汽車(chē)上，在其兩年后盤(pán)式制動(dòng)器被英國(guó)工程師佛雷德里克威廉蘭切斯特所設(shè)計(jì)出并且申請(qǐng)專(zhuān)利，不過(guò)由于當(dāng)時(shí)技術(shù)以及材料的局限性以及糟糕的道路狀況，盤(pán)式制動(dòng)器壽命過(guò)短而沒(méi)有流行起來(lái)，而因?yàn)?9世紀(jì)末20世紀(jì)初的車(chē)小，速度低，所以當(dāng)時(shí)簡(jiǎn)單的機(jī)械制動(dòng)便可滿(mǎn)足其需要。[7]不過(guò)，直至20世紀(jì)20年代時(shí)四輪制動(dòng)系統(tǒng)普及后,鼓式制動(dòng)器開(kāi)始逐步暴露出其容易產(chǎn)生大量熱量導(dǎo)致熱衰竭的不足,盤(pán)式制動(dòng)器隨著制造工藝的進(jìn)步再一次成為了設(shè)計(jì)師的一個(gè)選擇。[8] 1.3研究方向 根據(jù)相關(guān)調(diào)查可以得知，現(xiàn)如今的汽車(chē)采用的一般為前盤(pán)后鼓相

13、互結(jié)合的形式，這種形式的優(yōu)點(diǎn)在于，汽車(chē)前輪的盤(pán)式制動(dòng)器在干凈空氣中運(yùn)作，而后輪的鼓式制動(dòng)器則在相對(duì)惡劣的環(huán)境中，也就是較多的塵埃以及碎屑，鼓式的防塵以及防銹的功能更勝一籌，并且這樣的搭配，能在獲得更好的效率上，擁有更實(shí)惠的價(jià)格。[9]現(xiàn)如今，隨著材料質(zhì)量的提高以及技術(shù)的進(jìn)步，鼓式制動(dòng)器雖然成本劃算但是性能已經(jīng)滿(mǎn)足不了中高型的轎車(chē)，一般采取四輪盤(pán)式制動(dòng)器，前輪通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器以及后輪普通盤(pán)式制動(dòng)器的方式，其優(yōu)勢(shì)在于散熱更快，質(zhì)量更小，而且剎車(chē)力大作用效果快，比鼓式面對(duì)一些惡劣的道路環(huán)境時(shí)有著更大的優(yōu)勢(shì)。[10] 值得一提的是，四輪盤(pán)式制動(dòng)器并非是未來(lái)人們最為期待的一種組合方式，汽車(chē)的行駛速度在不

14、斷地提升，隨之相應(yīng)的人們對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的胃口也越來(lái)越大，或許在不遠(yuǎn)的將來(lái)盤(pán)式剎車(chē)和20世紀(jì)40年代后期所出現(xiàn)的ABS這類(lèi)傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)被全電子制動(dòng)控制所取代，但是，目前來(lái)說(shuō)，四輪盤(pán)式制動(dòng)器依舊是改變現(xiàn)階段鼓式制動(dòng)器不足的一劑良方。[11] 本設(shè)計(jì)主要考慮的便是，如何有效的降低后輪盤(pán)式制動(dòng)器所帶來(lái)的的復(fù)雜性以及如何有效防銹防塵，在這里以盤(pán)式制動(dòng)器為研究方向，保證制動(dòng)鉗體尺寸以及布置合理，減少面積浪費(fèi)實(shí)現(xiàn)減能夠合理有效地運(yùn)用在五菱宏光S3汽車(chē)上。 1.4轎車(chē)車(chē)型： 題目簡(jiǎn)介：五菱宏光S3 2019款；后輪驅(qū)動(dòng)；總長(zhǎng)4655mm，總寬1735mm，高1790mm，；軸距2800mm，前輪

15、距1450mm，后輪距1465mm，整備質(zhì)量1420kg，發(fā)動(dòng)機(jī)排量1.5L，最大功率73kW，最大扭矩140Nm/3400rpm；最高車(chē)速150km/h；后輪胎205/65 R16。 根據(jù)提供的五菱宏光S3相關(guān)性能參數(shù)，考慮盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)要求，可得出以下幾點(diǎn)研究方向： (1)制動(dòng)器制動(dòng)效能滿(mǎn)足要求，在任意速度下用該制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，轎車(chē)不會(huì)發(fā)生失去操作性以及平衡性的現(xiàn)象。 (2)操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量向在不影響制動(dòng)效能的前提下令其簡(jiǎn)單可靠，而且制動(dòng)時(shí)保證產(chǎn)生少量噪音。 (3)所選材料盡可能減少對(duì)人體的危害以及對(duì)壞境的污染，延長(zhǎng)制動(dòng)器內(nèi)各部位結(jié)構(gòu)的使用時(shí)間，且當(dāng)其功能元件遭到磨損或破壞時(shí)

16、，應(yīng)有響聲或是光信號(hào)報(bào)警提示。[12] 1.5設(shè)計(jì)步驟： (1)分析五菱宏光S3自動(dòng)離合版豪華型制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，之后通過(guò)計(jì)算以及驗(yàn)算等挑選可行可靠的結(jié)構(gòu)方案。 (2)對(duì)后輪制動(dòng)器的制動(dòng)鉗，摩擦襯片等主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 (3)通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算最大制動(dòng)力矩、制動(dòng)器因素、分配系數(shù)等一系列相關(guān)參數(shù)進(jìn)行選擇。 (4)最后用Auto CAD對(duì)所研究的盤(pán)式制動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)圖繪制。  2制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式選擇 大多數(shù)車(chē)輛制動(dòng)器的阻礙力和阻礙力矩都是借助摩擦原理，得到摩擦力阻礙車(chē)輛運(yùn)轉(zhuǎn)，以達(dá)到減緩車(chē)速的效果，制動(dòng)器由固定元件與旋轉(zhuǎn)元件兩個(gè)主要部分組成，車(chē)輛制動(dòng)時(shí)

17、，旋轉(zhuǎn)元件轉(zhuǎn)，跟固定元件劇烈摩擦，產(chǎn)生的摩擦力提供制動(dòng)力矩，這種工作原理的制動(dòng)器又叫做摩擦制動(dòng)器，旋轉(zhuǎn)元件的安裝位置不同，制動(dòng)的效果也會(huì)隨之改變。[13]中央制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件和半軸相接，借助驅(qū)動(dòng)橋的傳遞，將制動(dòng)器的阻礙物傳給車(chē)輪，不過(guò)反應(yīng)過(guò)度所以慢且效果不理想，駕駛員便只能通過(guò)操縱桿控制制動(dòng)作為駐車(chē)制動(dòng)或者緩速制動(dòng)使用。 前文所述制動(dòng)器的作用是阻礙汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)和?？糠€(wěn)定的一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的重要裝置，它的優(yōu)劣好壞關(guān)乎安全，而發(fā)展至今，制動(dòng)器的種類(lèi)有許多，下面就從以下的盤(pán)式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng)器中相比較解釋說(shuō)明本設(shè)計(jì)為何選取五菱宏光S后輪作為盤(pán)式制動(dòng)器的原因，還有選取哪一種結(jié)構(gòu)的盤(pán)式制動(dòng)器作為主要

18、設(shè)計(jì)方向，比對(duì)起來(lái)有什么優(yōu)勢(shì)，在這個(gè)方向下設(shè)計(jì)出符合國(guó)家規(guī)定的五菱宏光S后輪盤(pán)式制動(dòng)器。 2.1盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu) 盤(pán)式制動(dòng)器根據(jù)摩擦片的位置不同可以分為鉗盤(pán)式（點(diǎn)盤(pán)式制動(dòng)器）以及全盤(pán)式（離合器式制動(dòng)器）兩類(lèi)，主要的工作元件是一個(gè)金屬圓盤(pán)的摩擦副，也就是制動(dòng)盤(pán)，選定制動(dòng)盤(pán)的端面為工作面，通過(guò)摩擦襯塊產(chǎn)生的摩擦力起到制動(dòng)的效果。全盤(pán)式制動(dòng)器，即固定一塊與工作面完全解除的圓盤(pán)形摩擦襯塊，制動(dòng)能力強(qiáng)勁且復(fù)雜。而鉗盤(pán)式又可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的制動(dòng)鉗分為定鉗盤(pán)式與浮動(dòng)鉗盤(pán)式，盤(pán)式制動(dòng)器相比鼓式制動(dòng)器晚兩年發(fā)明，直到20世紀(jì)50年代才步入高速發(fā)展時(shí)期，并且在70年代被大規(guī)模使用，旋轉(zhuǎn)元件為圓盤(pán)型，接觸工作面為

19、上下兩圓面。 (1)鉗盤(pán)式制動(dòng)器 定鉗盤(pán)式：制動(dòng)鉗不會(huì)隨著車(chē)輪運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，固定安裝在橋殼或轉(zhuǎn)向節(jié)上，只有制動(dòng)塊會(huì)向盤(pán)面移動(dòng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)中只有活塞以及制動(dòng)塊可以運(yùn)動(dòng)，又稱(chēng)其為對(duì)置活塞式或是浮動(dòng)活塞式，因此制動(dòng)鉗無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)或者按照軸線移動(dòng)。定鉗盤(pán)保證剛度，油缸多，可惜結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，雖然制動(dòng)鉗尺寸大，而且對(duì)于多回路有所契合，不過(guò)也是因?yàn)樗枰囊簤焊走^(guò)多所以成本也較高，制動(dòng)性能上來(lái)講的話(huà)，工作溫度高時(shí)，在油道發(fā)生汽化的現(xiàn)象會(huì)令制動(dòng)性能下降。所以它更多的時(shí)候被選做駐車(chē)制動(dòng)器來(lái)用，確保車(chē)輛停止時(shí)候的效果，而不是行車(chē)制動(dòng)器的最好的一個(gè)選擇。 浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器：與定鉗盤(pán)式不同，它的鉗體是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，只在制動(dòng)

20、盤(pán)內(nèi)側(cè)有液壓缸，運(yùn)動(dòng)方式分為鉗體平行滑動(dòng)以及繞支承銷(xiāo)擺動(dòng)，而且滑動(dòng)擺動(dòng)二者相比，滑動(dòng)較為廣泛運(yùn)用。它優(yōu)勢(shì)在于，軸向尺寸更低，制動(dòng)器更接近輪轂，也就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且尺寸小，性?xún)r(jià)比這樣來(lái)說(shuō)就更高，因?yàn)槔鋮s性能強(qiáng)所以汽化現(xiàn)象少發(fā)生，制動(dòng)性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比定鉗盤(pán)這種優(yōu)秀，不管是駐車(chē)亦或是行車(chē)都十分實(shí)用，就是結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)為磨損損耗大，還有噪聲污染的問(wèn)題，這是鉗體的不規(guī)則活動(dòng)原因。 (2)全盤(pán)式制動(dòng)器 全盤(pán)式制動(dòng)器的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的部件以及固定部件都是圓盤(pán)形的，他的工作過(guò)程類(lèi)似于摩擦式離合器也就是說(shuō)，它的摩擦面是直接與自動(dòng)盤(pán)接觸，產(chǎn)生制動(dòng)力，不過(guò)因?yàn)樗岬墓δ懿⒉皇呛芎?，冷卻速度也慢，所以并不被車(chē)主所青睞，也就是已經(jīng)

21、被逐漸淘汰。 2.2鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu) 鼓式制動(dòng)器是人們最早研發(fā)并且開(kāi)始使用的實(shí)際意義上的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式由于其特點(diǎn)又可以稱(chēng)為塊式制動(dòng)器，因?yàn)樗抢弥苿?dòng)塊緊壓制動(dòng)輪來(lái)使行駛或?？康能?chē)輛減速以及穩(wěn)定的，根據(jù)其擠壓制動(dòng)鼓分為內(nèi)張式與外張式兩類(lèi)，工作面是摩擦面時(shí)候，即內(nèi)張型；外束型則時(shí)外摩擦面，不過(guò)因?yàn)橥馐偷哪穷?lèi)制動(dòng)器制動(dòng)能力差，所以二者比較，內(nèi)張式的使用較多，而外張式則比較小眾且通常用作駐車(chē)制動(dòng)，一般也可以叫其為帶式制動(dòng)器，旋轉(zhuǎn)元件為鼓型，接觸工作面為圓柱形。 鼓式制動(dòng)器按制動(dòng)蹄受力可分為以下幾種不同類(lèi)型的制動(dòng)器： (1) 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 圖2.2 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 若汽車(chē)在行駛中制動(dòng)

22、鼓旋轉(zhuǎn)方向如同圖2.2中所示，圖中1為領(lǐng)蹄2為從蹄，倒車(chē)時(shí)兩者會(huì)相互對(duì)換。這種制動(dòng)器的穩(wěn)定性與其他相比均處于一個(gè)中間位置，更因?yàn)槠洳徽撌切熊?chē)制動(dòng)還是駐車(chē)制動(dòng)性能都沒(méi)有較大的變化，也就是相對(duì)穩(wěn)定，并且在鼓式制動(dòng)器中它的結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，成本小，因此使用起來(lái)受中、重型貨車(chē)還有部分小型汽車(chē)車(chē)主的喜愛(ài)。 (2)雙領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 制動(dòng)鼓正轉(zhuǎn)時(shí)，也就是汽車(chē)行駛時(shí)，兩個(gè)制動(dòng)蹄都是領(lǐng)蹄，相反情況則均為從蹄的盤(pán)式制動(dòng)器。 另一特點(diǎn)，雙領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器各部件在制動(dòng)底板上為中心對(duì)稱(chēng)，這與領(lǐng)從蹄式制動(dòng)的軸對(duì)稱(chēng)不同。同時(shí)因?yàn)樾旭傄约暗管?chē)時(shí)候不同的改變，實(shí)質(zhì)上是變成了單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，可以得知在其雙為領(lǐng)蹄也就是行駛前

23、進(jìn)時(shí)候，制動(dòng)效能是比較高的，相反在其變成雙從蹄倒車(chē)時(shí)，它的制動(dòng)效能就會(huì)大大的下降。 (3)雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 汽車(chē)不論行駛還是倒車(chē)時(shí)，兩個(gè)制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄作用，也正因?yàn)槿绱?，其制?dòng)效能一直處于一個(gè)較高的狀態(tài)且不變，不僅效能不變，因?yàn)槭峭瑫r(shí)作用的一個(gè)狀態(tài)，其磨損也處于一個(gè)均勻的狀態(tài)也就是使用壽命相同，但是也因?yàn)槿绱似浣Y(jié)構(gòu)相比起來(lái)較為復(fù)雜，制動(dòng)鼓間隙調(diào)整也十分困難。 (4)單向增力式制動(dòng)器 這種盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于:它的兩個(gè)蹄片各自位于頂桿的兩邊，而且只有一支在它上方的承銷(xiāo)，單輪活塞也僅僅只有一個(gè)。與雙領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器類(lèi)似，在行駛中這種制動(dòng)器的制動(dòng)效能較好，而在掛擋倒車(chē)的時(shí)候就變差。 (5

24、)雙向增力式制動(dòng)器 兩個(gè)蹄片頂端均有一個(gè)支點(diǎn)，這支點(diǎn)雖然二者共用但是卻并不同時(shí)使用，支點(diǎn)下方還有一個(gè)內(nèi)部裝兩個(gè)活塞用來(lái)同時(shí)驅(qū)動(dòng)張開(kāi)兩個(gè)蹄片的輪缸，而且兩個(gè)蹄片依靠下方的推桿結(jié)成了一個(gè)整體，與單向增力不同的是，它的四領(lǐng)蹄上有一個(gè)十分小的張開(kāi)力，不過(guò)，由于四領(lǐng)蹄下端受到主領(lǐng)蹄也就是推桿帶來(lái)的張開(kāi)力十分大，四領(lǐng)蹄的制動(dòng)力矩變大，可以用一個(gè)較小的力獲得十分高的制動(dòng)器效能，不過(guò)其效能穩(wěn)定性差且磨損嚴(yán)重令其無(wú)法較為廣泛的使用。 總結(jié)上述可知，盤(pán)式制動(dòng)器主要的缺點(diǎn)在于，防塵防銹能力不足，結(jié)構(gòu)太過(guò)復(fù)雜；摩擦襯塊過(guò)小，替換時(shí)間過(guò)短且需要用高材質(zhì)的材料來(lái)彌補(bǔ)。 2.3五菱宏光S3型轎車(chē)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)最終確定

25、根據(jù)上述綜合來(lái)看，制動(dòng)器的優(yōu)劣與制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、防塵等相關(guān)聯(lián)，鼓式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)在于更加的經(jīng)濟(jì)，而且防塵防銹比盤(pán)式制動(dòng)器要好，不過(guò)，這并不是說(shuō)盤(pán)式制動(dòng)器一無(wú)所成，相反，它有著優(yōu)秀的制動(dòng)力效能，比鼓式能更快更穩(wěn)定地令行駛中的車(chē)輛停止下來(lái)，因?yàn)槟Σ烈r片表面積小，所以熱膨脹對(duì)其的影響小，也就是說(shuō)它的散熱性較好，并且，由于制動(dòng)的本質(zhì)就是通過(guò)摩擦力來(lái)做功，與汽車(chē)中的動(dòng)力相作用，將動(dòng)能變成熱能喪失在空氣中，由此達(dá)到令汽車(chē)停止下來(lái)的目的，所以可以得知，一個(gè)制動(dòng)器還要考慮其散熱性是否優(yōu)秀，若是散熱性能不足，則會(huì)使制動(dòng)器處于一個(gè)高溫的狀態(tài)下工作，這樣對(duì)制動(dòng)系的性能也有不利的影響，故此，本設(shè)計(jì)在設(shè)

26、計(jì)的過(guò)程中要以解決這些問(wèn)題為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 盤(pán)式制動(dòng)器固然有一些缺點(diǎn)，但是其優(yōu)點(diǎn)也足夠亮眼，更何況這些缺點(diǎn)如今看來(lái)并不是不能夠通過(guò)一些方法來(lái)令其變得不那么突出的，由于汽車(chē)的行駛或是倒擋倒車(chē)不影響制動(dòng)力矩，質(zhì)量更小更輕便，再者便是更快更穩(wěn)的制動(dòng)力效能更符合了現(xiàn)在發(fā)展的需求，而且四輪碟剎在市場(chǎng)上也開(kāi)始逐步提升地位，在許多車(chē)主心中的地位也有所提升，尤其是中高端配置的轎車(chē)，許多人都會(huì)在購(gòu)買(mǎi)以后考慮，是否將前盤(pán)后鼓的形式改裝為前輪通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器后輪普通實(shí)心盤(pán)的這種四輪碟剎的形式。 經(jīng)過(guò)上述分析，選用盤(pán)式制動(dòng)器，設(shè)計(jì)最主要考慮行車(chē)制動(dòng)以及駐車(chē)制動(dòng)，盤(pán)式制動(dòng)器，雖然在行車(chē)制動(dòng)的這方面有著比鼓式制動(dòng)器更為

27、明顯的優(yōu)勢(shì)，但是作為五菱宏光S3轎車(chē)后輪的一個(gè)制動(dòng)器，除了一些不可以避免的麻煩上，應(yīng)該盡力去減少其不夠優(yōu)秀的地方，并且保證本設(shè)計(jì)能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)用并可行。  3制動(dòng)器主要參數(shù)選擇 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的流程簡(jiǎn)述為：先查閱相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)保證最終設(shè)計(jì)出來(lái)的盤(pán)式制動(dòng)器，在國(guó)家的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中，也就是實(shí)用并可以使用的。根據(jù)所選的樣車(chē)參數(shù)借鑒同一車(chē)型后輪的盤(pán)式制動(dòng)器的初始參數(shù)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，并且保證制動(dòng)力矩的計(jì)算以及磨損性能的計(jì)算要合理，并進(jìn)行驗(yàn)算，經(jīng)過(guò)不停地對(duì)比設(shè)計(jì)相關(guān)要求，直到相對(duì)合理才算計(jì)算合理。隨后，根據(jù)上一步的結(jié)果對(duì)所選參數(shù)進(jìn)行修正處理，直到最后滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)便可以對(duì)各部分結(jié)構(gòu)開(kāi)始分析設(shè)計(jì)

28、了。 3.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要求 如表3.1所示為本文的參考車(chē)型主要參數(shù)： 表3.1 基礎(chǔ)參數(shù) 車(chē)型 五菱宏光轎車(chē) 軸荷 滿(mǎn)載（1800kg） 前軸（kg） 1100 后軸（kg） 700 空載（1420kg） 前軸（kg） 850 后軸（kg） 570 輪胎規(guī)格 前、后輪輪胎規(guī)格 205/65R16 軸距（mm） 2800 質(zhì)心高度（mm） 650（空載）/620（滿(mǎn)載） 本文取重力加速度g=9.8m/s2 3.2車(chē)輛制動(dòng)受力情況分析 圖3.1 車(chē)輪受力 FXb地面摩擦力（N）FZ路面豎直方向反作用力；Tp車(chē)軸推力（N）；W車(chē)輪

29、垂直受力（N）；Tμ制動(dòng)器制動(dòng)(摩擦)力矩（Nm）；r車(chē)輪半徑 力的平衡分析可得： FXb=Tμr （1） 圖3.2 摩擦力、制動(dòng)摩擦力、附著力 繪制地面摩擦力、制動(dòng)器摩擦力、附著力三者曲線變化如圖3.2所示。由圖可知，當(dāng)駕駛員加大對(duì)制動(dòng)踏板的作用力FP，車(chē)輪滾動(dòng)前進(jìn)，地面摩擦力FXb與制動(dòng)器摩擦力Fμ兩者增量相同，一直保持相等。但對(duì)踏板的作用力突破臨界值后，制動(dòng)器摩擦力繼續(xù)增加，但地面制動(dòng)力無(wú)法超過(guò)地面附著力Fμ，此時(shí)車(chē)輪發(fā)生“抱死”現(xiàn)象，變?yōu)榛瑒?dòng)前進(jìn)，前進(jìn)軌跡難以控制。 3.3前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配 由于車(chē)輛發(fā)生“抱死”現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作失控，因此合理分

30、配前后制動(dòng)器的制動(dòng)力，確保地面附著力在一個(gè)合理的范圍是制動(dòng)時(shí)的安全保障。以下對(duì)車(chē)輛行駛過(guò)程中制動(dòng)操作車(chē)輛的受力進(jìn)行分析，如圖3.3所示。 圖3.3 車(chē)輛受力分析 z制動(dòng)強(qiáng)度，dudt=zg。FXb1前軸地面摩擦力（N）；FXb2后軸地面摩擦力（N）； G車(chē)輛重力（N）；FZ1——前輪受地面垂直反力（N）；FZ2——后輪受地面垂直反力（N） 聯(lián)立計(jì)算地面垂直反力： FZ1=GLb+zhgFZ2=GLa?zhg （2） 任意路面附著系數(shù)，當(dāng)車(chē)輛前后輪均出現(xiàn)抱死的情況時(shí)， 即dudt=φg，可得下式： FZ1=GLb+φhgFZ2=GLa?φhg （3） 車(chē)輛在任意路面

31、附著系數(shù)的條件下前后輪均抱死需滿(mǎn)足前、后輪附著力與其相應(yīng)的制動(dòng)器摩擦力相等，如下式： Fμ1+Fμ2=φGFμ1Fμ2=FZ1FZ2 （4） 聯(lián)立以上公式可得， Fμ2=12Ghgb2+4hgLGFμ1?Gbhg+2Fμ1 （5） 以此式作圖得到I曲線，即前后輪制動(dòng)力理想分配曲線，如圖3.4所示為本次設(shè)計(jì)參考車(chē)型在不同載荷條件下的I曲線。 圖3.4 不同載荷條件下制動(dòng)力分配 分析I曲線的推導(dǎo)過(guò)程，當(dāng)車(chē)輛在任意路面附著系數(shù)的條件下前后輪均出現(xiàn)抱死情況時(shí)，地面摩擦力、制動(dòng)器摩擦力、地面附著力三者相等，故I曲線同時(shí)可代表三者的變化曲線。 3.4前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的實(shí)際分配 在

32、車(chē)輛實(shí)際行駛過(guò)程中，前后軸制動(dòng)力的比值通常無(wú)法改變，為定值，因此兩軸制動(dòng)力的比例關(guān)系無(wú)法達(dá)到理想分配曲線，因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)引入一個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)β進(jìn)行計(jì)算。 β=Fμ1Fμ （6） 其中， Fμ1前軸制動(dòng)力； Fμ2后軸制動(dòng)力； Fμ總制動(dòng)力，F(xiàn)μ=Fμ1+Fμ2。 如圖3.5 β曲線，是一條斜率為tanθ=1?ββ過(guò)原點(diǎn)的直線，是車(chē)輛行駛過(guò)程中的實(shí)際制動(dòng)力分配曲線。 3.5同步附著系數(shù)的選取 同步附著系數(shù)，即車(chē)輛實(shí)際行駛過(guò)程中，前后輪同時(shí)發(fā)生“抱死”現(xiàn)象的附著系數(shù)，該系數(shù)由車(chē)輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件選擇有關(guān)，無(wú)法改變，因此為防止出現(xiàn)抱死所帶來(lái)的危險(xiǎn)，該值越大越好。同

33、步附著系數(shù)可作為車(chē)輛評(píng)價(jià)制動(dòng)能力好壞的指標(biāo)。 如圖3.5所示β曲線與I曲線的交點(diǎn)即本次設(shè)計(jì)參考車(chē)型的同步附著系數(shù)，假設(shè)車(chē)輛在滿(mǎn)載條件下，且行駛的路況良好，初步選定此時(shí)同步附著系數(shù)φ0=0.96。當(dāng)車(chē)輛前后輪同時(shí)發(fā)生“抱死”現(xiàn)象時(shí)，由上文分析可得如下式： φ0=Lβ?bhg （7） 代入φ0=0.96，計(jì)算出制動(dòng)力分配系數(shù)β=0.8237； 又以空載條件下，代入制動(dòng)力分配系數(shù)計(jì)算，得空載條件下的同步附著系數(shù)φ0=0.8179。 圖3.5 制動(dòng)力分配曲線 3.6制動(dòng)力分配法規(guī)要求及校核 由前文可知，φ>φ0或φ<φ0時(shí)車(chē)輛都不會(huì)發(fā)生前后輪均抱死的現(xiàn)象，只有車(chē)輛在路面條件滿(mǎn)足同

34、步附著系數(shù)時(shí)，車(chē)輛行駛過(guò)程中制動(dòng)才能發(fā)生同時(shí)抱死的現(xiàn)象，因此地面附著系數(shù)不等于φ0時(shí)，就無(wú)法利用地面附著條件，以下將引入附著系數(shù)φi從理論角度論證這一說(shuō)法。 φi=FXbiFZi （8） 制動(dòng)強(qiáng)度均為z，其中第i軸的參數(shù)如下， FXbi地面摩擦力 FZi受到地面的作用反力 φi利用附著系數(shù) 由上式可知，φi與制動(dòng)強(qiáng)度相等的條件下，制動(dòng)力分配充分借助地面附著條件，達(dá)到最佳狀態(tài)，因此我們?cè)谥苿?dòng)器設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，選取的利用附著系數(shù)力求靠近制動(dòng)強(qiáng)度。 如圖3.6所示是參考車(chē)型的利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線，符合要求 圖3.6 附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度 3.7制動(dòng)距離校核 車(chē)輛在一

35、定速度條件下，行駛在確定路面上，駕駛員進(jìn)行制動(dòng)操作時(shí)，開(kāi)始操控制動(dòng)裝置起計(jì)時(shí)，直到車(chē)輛完全靜止不動(dòng)停止計(jì)時(shí)，這段時(shí)間稱(chēng)作車(chē)輛的制動(dòng)時(shí)間。該段時(shí)間內(nèi)所行駛的路程稱(chēng)作制動(dòng)距離。按照規(guī)定，M1類(lèi)車(chē)型在初速度v=80km/h的條件下行駛，路況條件為附著系數(shù)不小于0.7，縱向坡度小于1%，且清潔、干爽的瀝青路面或硬度較高的水泥路面，制動(dòng)距離Smax不得超過(guò)50.67m，計(jì)算如下式所示： Smax=（0.1v+v2150） 此時(shí)前軸制動(dòng)效率為： Ef=bLβ?φf(shuō)hgL （11） 后軸制動(dòng)效率為： Er=aL1?β?φrhgL （12） 繪制前后軸制動(dòng)效率曲線如圖3.7所示，橫坐標(biāo)為附著系

36、數(shù)，縱坐標(biāo)為制動(dòng)效率，依次探究對(duì)地面附著條件的利用程度。 圖3.7 前后制動(dòng)效率曲線 由于本次設(shè)計(jì)的參考車(chē)型為輕型轎車(chē)，故正常情況下，路面條件較好，故初步選定附著系數(shù)φ=0.96。由圖3.7所示，在空載條件下，車(chē)輛行駛過(guò)程中最先出現(xiàn)“抱死”臨界現(xiàn)象的是后輪，此時(shí)制動(dòng)效率為90.33%，即后輪正常滾動(dòng)情況下，制動(dòng)附著力利用率為90.33%。此時(shí)采取制動(dòng)，減速度大小為：z空max=0.96*0.9033g=0.8672g。由圖3.7所示，若在車(chē)輛滿(mǎn)載條件下，駕駛員采取制動(dòng)，前后輪同時(shí)抱死，故制動(dòng)附著條件利用率就能達(dá)到1，此時(shí)制動(dòng)減速度z滿(mǎn)max=0.96*1g=0.96g。 因此制動(dòng)

37、距離計(jì)算如下式： S滿(mǎn)=0.1v+v225.92z滿(mǎn)max=34.24m （13） S空=0.1v+v225.92z空max=37.05m （14） 制動(dòng)距離均小于50.67m，符合要求。 3.8最大制動(dòng)力矩 由上文分析可知，當(dāng)路面附著系數(shù)為行駛車(chē)輛在滿(mǎn)載條件下的同步附著系數(shù)時(shí)，利用率達(dá)到最大，則此時(shí)制動(dòng)力矩也達(dá)到最大值。故取制動(dòng)強(qiáng)度z=φ0=0.96，分別計(jì)算兩軸的最大制動(dòng)力矩如下式： Tmax1=FmaxZ1φ0rr=GL（b+φ0hg）φ0rr=8879.3Nm （15） Tmax2=Tmax1a?φ0hgb+φ0hg=1900.7Nm （16） 

38、 4制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1制動(dòng)盤(pán)直徑 制動(dòng)器直接安裝在車(chē)輪上，設(shè)計(jì)制動(dòng)盤(pán)時(shí)，由于輪輞直徑的限制，故我們應(yīng)考慮制動(dòng)器的裝配問(wèn)題，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得，制動(dòng)盤(pán)大小的取值范圍是輪輞直徑的70%-79%。由參考車(chē)型基本參數(shù)表可知，本次設(shè)計(jì)輪胎型號(hào)是205/65R16，故輪輞直徑Dr=16*25.4mm=406.4mm，不過(guò)因?yàn)榇蟮闹苿?dòng)盤(pán)直徑更加優(yōu)秀，能減輕摩擦襯塊的負(fù)荷，所以我們盡量選較大的直徑。 因此后軸制動(dòng)盤(pán)直徑D1=70%~79%Dr=284.48mm~321.056mm，本次設(shè)計(jì)取D1=315mm。 4.2制動(dòng)盤(pán)厚度 制動(dòng)盤(pán)的厚度選擇與制動(dòng)器的質(zhì)量和散熱性能有關(guān)。厚度小，質(zhì)量輕，

39、耐熱性能下降；反之加大厚度，提升耐熱性能的同時(shí)，質(zhì)量的上升則會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器過(guò)重，破壞車(chē)輛的平衡性。制動(dòng)盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩種常見(jiàn)形式，即實(shí)心式與通風(fēng)式，實(shí)心式的阻力大，厚度取值區(qū)間為；通風(fēng)式則散熱性能更佳，厚度相對(duì)實(shí)心式較厚，通常為?？紤]到本次設(shè)計(jì)參考車(chē)型為小型經(jīng)濟(jì)性轎車(chē)，故選擇實(shí)心制動(dòng)盤(pán)，厚度。 4.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑 在摩擦襯塊的選擇設(shè)計(jì)上，內(nèi)外半徑的比值關(guān)系到制動(dòng)器工作的安全可靠性及制動(dòng)器的使用壽命。由于角速度相同，所以若摩擦襯塊內(nèi)外半徑相差過(guò)大，則內(nèi)外兩側(cè)線速度差異較大。制動(dòng)器工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)元件與制動(dòng)元件摩擦，外側(cè)磨損速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)側(cè)，容易出現(xiàn)失調(diào)的情況。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，兩

40、者的建議比值R2R1≤1.5。 根據(jù)上文可知，制動(dòng)盤(pán)直徑D=315mm，故由下式計(jì)算可得本次設(shè)計(jì)制動(dòng)器的摩擦襯塊外半徑為： R2=D2=157.5mm 圓整后取得：R2=155mm， 又因?yàn)镽2R1≤1.5，故取R1=115mm。 4.4制動(dòng)襯塊工作面積 由于制動(dòng)襯塊所負(fù)擔(dān)的載荷與輪的負(fù)荷有關(guān)，故計(jì)算后軸制動(dòng)襯塊的制動(dòng)面積時(shí)，首先計(jì)算在滿(mǎn)載條件下，后輪的負(fù)荷情況： 由3.1參考車(chē)型的基本參數(shù)可知汽車(chē)滿(mǎn)載質(zhì)量與后軸分配系數(shù)，故計(jì)算后輪負(fù)荷如下式 FZ1=GLb+φhg=1282.94kg （17） 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，通常制動(dòng)襯塊的單位工作面積負(fù)荷大小范圍是1.6~3.

41、5kg/cm2。 故代入，可得 FZ14A=1.6~3.5kg （18） 計(jì)算，得A=45.82~100.32cm2 又有襯塊中心角與工作面積的關(guān)系如下式所示 A=πθR22?R12360 （19） 代入計(jì)算，得襯塊中心角θ=48.62~106.11，取θ=50， 代入式(19)計(jì)算，得工作面積A=47.12cm2。 4.5制動(dòng)輪缸直徑的選擇 理論上，制動(dòng)器正常工作，制動(dòng)盤(pán)與襯塊接觸良好的條件下，且工作面受力均勻，在這種狀態(tài)下，制動(dòng)器的計(jì)算制動(dòng)力矩如下式： Mμ=2fFR （20） 式中， R——作用半徑，取有效半徑Re； F——單側(cè)制動(dòng)塊給制動(dòng)盤(pán)施加的壓力；

42、 Mμ——最大制動(dòng)力，即Tmax2； f——摩擦系數(shù)，取f=0.3，摩擦系數(shù)不宜過(guò)小，產(chǎn)生的阻力矩?。灰膊灰走^(guò)大，摩擦熱量過(guò)高，破壞制動(dòng)器的熱穩(wěn)定。 圖4.1 摩擦襯塊 故平均半徑計(jì)算如下式所示： Rm=R1+R22=135mm （21） 有效半徑，即扇形表面面積中心與制動(dòng)盤(pán)中心的距離，兩者關(guān)系如下式所示： Re=23R23?R13R22?R12=431?m1+m2Rm （22） 其中，因?yàn)閙=R1R2=0.742>0.65。故有效半徑Re=147.33mm。 制動(dòng)輪缸直徑計(jì)算公式如下： d=4Fπp （23） 其中： p——制動(dòng)管路壓力，取值范圍是,取p=12

43、MPa。 將上文參數(shù)代入式(23)計(jì)算可得后制動(dòng)輪缸直徑： 后輪d2=35.2mm。 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，輪缸直徑尺寸選擇為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)，依照就近原則，本次設(shè)計(jì)選定制動(dòng)輪缸直徑如下： 后輪d1=35mm。  5制動(dòng)器主要零部件設(shè)計(jì) 5.1制動(dòng)鉗 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的的制動(dòng)鉗的材料是鋁合金，鋁合金是因?yàn)樵趧x車(chē)的時(shí)候剎車(chē)片會(huì)因?yàn)槟Σ炼郎?，這時(shí)候如果是散熱不那么快的材質(zhì)那么剎車(chē)油容易失效，會(huì)對(duì)駕駛員的安全造成一定的危害，所以本次設(shè)計(jì)制動(dòng)鉗的材料選擇了鋁合金。然后制造方法是壓鑄形成。一般而言，制動(dòng)鉗分為兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分用導(dǎo)向桿連接。制動(dòng)盤(pán)的外部會(huì)有一定程度的開(kāi)口，

44、開(kāi)口的目的是為了不需要卸下制動(dòng)鉗就可以檢查或者拆下制動(dòng)塊。本文之前已經(jīng)計(jì)算出來(lái)了一些制動(dòng)器的相應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如油缸以及尺寸等，這里就不總重復(fù)說(shuō)明，值得一提的是，制動(dòng)鉗的安裝位置不同所帶來(lái)的作用偏倚也有所不同，而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選將其安置在車(chē)軸的后方，這種安全位置的一個(gè)好處是能夠在一定程度上保護(hù)輪毅分擔(dān)一些其承受的載荷。 5.2制動(dòng)盤(pán) 制動(dòng)盤(pán)要考慮的東西很多，其中最主要的就是它受熱是否會(huì)變形，以及它散發(fā)熱量出去的能力強(qiáng)弱。 本文之前已經(jīng)計(jì)算出來(lái)了一些制動(dòng)器的相應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如制動(dòng)盤(pán)的厚度以及制動(dòng)盤(pán)的半徑大小等等這里就不總重復(fù)說(shuō)明。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制動(dòng)盤(pán)的形狀是禮帽形狀，材料選用的是珠光體灰鑄鐵

45、，灰鑄鐵作為材料較重，所以注意要用更大的彈簧還有減震器。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制動(dòng)盤(pán)的表面應(yīng)該光滑平整且干凈，制動(dòng)盤(pán)的表面的粗糙度應(yīng)該小于等于60微米，其制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的不平度應(yīng)該是小于等于15微米，不平衡度應(yīng)該小于等于1Ncm。 5.3制動(dòng)器間隙調(diào)整 為了保證制動(dòng)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)，在制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)襯塊之間需要有一定的間隙，制動(dòng)器其單側(cè)間隙一般而言是0.05mm到0.15mm。由于制動(dòng)器日常的磨損，因此需要有相應(yīng)的間隙調(diào)整裝置。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的是帶有斜角的橡膠密封圈，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并能夠?qū)崿F(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整和復(fù)位的功能。當(dāng)磨損間隔較大的時(shí)候，這種結(jié)構(gòu)就會(huì)達(dá)到最大變形，此時(shí)制動(dòng)缸會(huì)會(huì)克服密封圈的摩擦阻力，導(dǎo)致制動(dòng)

46、缸與密封圈之間有一段不可恢復(fù)的相對(duì)位移，制動(dòng)結(jié)束后的制動(dòng)缸就回不到原來(lái)的起始位置，從而完成間隙自動(dòng)調(diào)整。 5.4制動(dòng)塊 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的摩擦襯快的形狀是扇形，面積微小，而且之前已經(jīng)計(jì)算出來(lái)了內(nèi)外半徑大小以及中心角，這里就不再重復(fù)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的摩擦襯快的材料選擇是半金屬摩阻材料，摩擦系數(shù)f=0.3，這種材料是由膠水、摩擦性能調(diào)節(jié)劑以及金屬纖維構(gòu)成的，這種材料的優(yōu)點(diǎn)就是他的耐磨性以及耐熱性都很高，相較于石棉粉而言，更加的環(huán)保，因?yàn)槭捱@種材料對(duì)人體有十分大的害處，再者，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的半金屬摩組材料，與石棉相比性能更加的好而且其耐熱的程度更高，國(guó)家的重視也使得其價(jià)格在不斷下降。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選

47、擇摩擦襯快的厚度為10mm。  6.結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容是五菱宏光轎車(chē)后輪盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)要求計(jì)算設(shè)計(jì)符合條件的一款后輪盤(pán)式制動(dòng)器。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是研究車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)以及制動(dòng)器的對(duì)比，從中選出，一款適合并且可以正常使用的，五菱宏光轎車(chē)后輪的盤(pán)式制動(dòng)器，采用CAD畫(huà)圖，完成相關(guān)的盤(pán)式制動(dòng)器重要零配件自制工程程圖紙以及總體的裝配圖的設(shè)計(jì)。 初期因?yàn)榛A(chǔ)薄弱，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)上查詢(xún)了許多相關(guān)的文獻(xiàn)，并借用了汽車(chē)設(shè)計(jì)等教材，進(jìn)行了解，掌握設(shè)計(jì)思路，以后開(kāi)始對(duì)后輪盤(pán)式制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文先簡(jiǎn)單的講解了制動(dòng)器的一些基本概念與相關(guān)知識(shí)，或自動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)

48、展歷史，以及確定本設(shè)計(jì)的研究的方向?yàn)槲辶夂旯夂筝?，盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)候分析介紹了各類(lèi)制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)，在分析對(duì)比結(jié)束后選擇了浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器作為對(duì)象，確定對(duì)象以后開(kāi)始搜集有關(guān)制動(dòng)器，的各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求以及國(guó)家的規(guī)定，以及所選的五菱宏光S3車(chē)型，在官網(wǎng)上的各類(lèi)參數(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)學(xué)習(xí)一些相關(guān)的理論，如制動(dòng)的原理等等，在這些基礎(chǔ)上進(jìn)行了各重要部位零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，最后，根據(jù)計(jì)算得來(lái)的相關(guān)重要零配件參數(shù)進(jìn)行CAD上的繪圖設(shè)計(jì)。 當(dāng)然，在此之外，還有一些尚未解決的問(wèn)題，如自動(dòng)器的間隙調(diào)整問(wèn)題，以及具體加工工藝的設(shè)計(jì)等等。 6.1盤(pán)式制動(dòng)器取代鼓式的原因 由前面的章節(jié)可以得知，隨著汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越高檔高配

49、的車(chē)以及更穩(wěn)定的安全性成了人們購(gòu)買(mǎi)的選擇，再加上人們思想上的改變?？梢詮木W(wǎng)絡(luò)相關(guān)查詢(xún)發(fā)現(xiàn)，許多車(chē)主從以前對(duì)前盤(pán)后鼓模式的單一推崇到如今轉(zhuǎn)變成了對(duì)前盤(pán)后盤(pán)的贊同以及認(rèn)可，這是因?yàn)楸P(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)越性是有目共睹，有跡可循的，與鼓式制動(dòng)器不斷的互相比較之后可以發(fā)現(xiàn)它的制動(dòng)效能更高，以及制動(dòng)最主要的是一個(gè)穩(wěn)定性更好，即使是不同的道路，它的前后輪，制動(dòng)起來(lái)都更加的相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)進(jìn)行變化，再者，鼓式制動(dòng)器若是散熱不夠好，容易出現(xiàn)熱衰退，這是因?yàn)樯岵缓眠@一原因，在堵車(chē)或是高速行駛，亦或是一些，路面狀態(tài)不明或是復(fù)雜惡劣的地形需要對(duì)進(jìn)行不斷的用制動(dòng)器使行駛中的汽車(chē)保持平穩(wěn)以及減低速度，或者，不停地走走停停，使制

50、動(dòng)器產(chǎn)生大量的熱量，而鼓式制動(dòng)器在這種情況之下，所產(chǎn)生的大量的熱量因?yàn)樯嵝圆缓玫木壒?，滯留在其中，這樣就影響到了將車(chē)輛產(chǎn)生的動(dòng)能變成空氣中的熱能散發(fā)出去，滯留的熱量便會(huì)影響了制動(dòng)器的性能，而這就是熱衰退的原因。 另一個(gè)原因便是，隨著現(xiàn)在市場(chǎng)的完善，還有，經(jīng)濟(jì)方面的提升，轎車(chē)的價(jià)格上漲快，轎車(chē)的數(shù)量激增，相對(duì)于中高配的汽車(chē)，對(duì)那些有經(jīng)濟(jì)實(shí)力的人來(lái)說(shuō)，購(gòu)買(mǎi)一款能夠使用長(zhǎng)久，且性能良好的車(chē)輛就成了他們最首要的選擇，而盤(pán)式制動(dòng)器，更靈敏的制動(dòng)效果以及更加符合ABS的制動(dòng)設(shè)計(jì)，加上更好看的外觀，這對(duì)希望得到良好的體驗(yàn)的中高配車(chē)主來(lái)說(shuō)，是更為優(yōu)秀的一個(gè)選擇。 6.2對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器未來(lái)的展望 當(dāng)然，鼓

51、式制動(dòng)器也并非一無(wú)是處，它的優(yōu)點(diǎn)是，更強(qiáng)的制動(dòng)力量以及更加經(jīng)濟(jì)和實(shí)惠的成本價(jià)格，在短時(shí)間內(nèi)，是載重的大貨車(chē)，經(jīng)濟(jì)拮據(jù)的一些家用車(chē)的不錯(cuò)選擇。所以鼓式制動(dòng)并非是淘汰的產(chǎn)品，但是不可以否認(rèn)的是，在未來(lái)而言，盤(pán)式制動(dòng)器是更適合家用轎車(chē)的。 技術(shù)是一個(gè)不停發(fā)展進(jìn)步的過(guò)程，盤(pán)式制動(dòng)器在更快更高效能更高配的車(chē)面前比鼓式制動(dòng)器有著更大的發(fā)展空間，在經(jīng)濟(jì)方面，雖說(shuō)盤(pán)式比鼓式更加昂貴，但根據(jù)國(guó)家人均GDP來(lái)看個(gè)人的經(jīng)濟(jì)能力在不斷地提升，所以因?yàn)榻?jīng)濟(jì)拮據(jù)而放棄使用盤(pán)式制動(dòng)器的情況在未來(lái)可以望見(jiàn)會(huì)不斷地減少。在規(guī)定方面，國(guó)家安全法的強(qiáng)制要求就一些重要物品的車(chē)輛必使用盤(pán)式制動(dòng)器，而這也給消費(fèi)者造成了一個(gè)引導(dǎo)的作用，

52、事實(shí)上盤(pán)式這氣的安全性能確實(shí)是比較好，配置上，盤(pán)式制動(dòng)器更加輕便美觀，而且更加良好的高端型汽車(chē)，所追求的，無(wú)非是更更良好的性能，以及更高端的配置，更舒適的操作性，還有更穩(wěn)定的安全性，所以，它更受這類(lèi)車(chē)主的青睞，故此它的發(fā)展空間比鼓式制動(dòng)器更大，在歐美等地，盤(pán)式制動(dòng)器也發(fā)展的十分迅速，備受車(chē)主喜愛(ài)，一個(gè)主要的原因是其技術(shù)更高，而另一個(gè)則是歐美等地手動(dòng)類(lèi)型汽車(chē)較多，車(chē)主更熱衷于改裝自己的汽車(chē)使其高端起來(lái)，而盤(pán)式制動(dòng)器的先進(jìn)美觀，看起來(lái)不是那么笨重，還有操作起來(lái)更加的舒適安全等，更受到歡迎。  參考文獻(xiàn) [1]陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造(上冊(cè)).[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：10-9

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55、 Soo-YeongYi,“Vehicle longitudinal brake control using variable parameter sliding control,” Control Engineering Practice,2002, Vol.11 (4), pp.403-411 [16]D. Peng, Y. Zhang, C. -L. Yin, J. -W. Zhang, “Combined control of aregenerative braking and antilock braking system for hybrid electric vehicl

56、es” International Journal of Automotive Technology, 2008, Vol.9 (6), pp.749-757  附錄 MATLAB clear; close all; clc; ma_1=1420; % 空載質(zhì)量（kg） ma=1800; % 滿(mǎn)載質(zhì)量（kg） g=9.8; % 重力加速度（m/s2） hg_1=0.65; % 空載質(zhì)心高（m） hg=0.62; % 滿(mǎn)載質(zhì)心高（m） L=2.8; % 軸距（m） G1_1=900; % 空載前軸負(fù)荷 G1=1100; % 滿(mǎn)載前后負(fù)荷 b_

57、1=G1_1*L/ma_1; % 空載質(zhì)心到后軸的距離（m） b=G1*L/ma;% 滿(mǎn)載質(zhì)心到后軸的距離（m） a_1=L-b_1; % 空載質(zhì)心到前軸的距離（m） a=L-b; % 滿(mǎn)載質(zhì)心到前軸的距離（m） G_1=ma_1*g; % 空載重力（N） G=ma*g; % 滿(mǎn)載重力（N） Phy=0.96;%滿(mǎn)載 Beta_chuxuan=(b+Phy*hg)/L; B=Beta_chuxuan; %β線 Fu1=(0:0.01:15000);% 制動(dòng)器制動(dòng)力 Fu2_1=0.5*(G_1/hg_1*(b_1^2+4*hg_1*L*Fu1/G_1).^0.5-(G

58、_1*b_1/hg_1+2*Fu1)); % 空載I線 plot(Fu1,Fu2_1,g) hold on Fu2=0.5*(G/hg*(b^2+4*hg*L*Fu1/G).^0.5-(G*b /hg+2*Fu1)); % 滿(mǎn)載I線 plot(Fu1,Fu2,b) hold on Phy0=(B*L-b_1)/hg_1; plot(Fu1,(1-B)*Fu1/B,r)%Fu2`=(1-B)*( Fu1+Fu2_1) title(制動(dòng)力分配曲線) xlabel(Fu1/N) ylabel(Fu2/N) clear; close all; clc;

59、 ma_1=1420; % 空載質(zhì)量（kg） ma=1800; % 滿(mǎn)載質(zhì)量（kg） g=9.8; % 重力加速度（m/s2） hg_1=0.65; % 空載質(zhì)心高（m） hg=0.62; % 滿(mǎn)載質(zhì)心高（m） L=2.8; % 軸距（m） G1_1=900; % 空載前軸負(fù)荷 G1=1100; % 滿(mǎn)載前軸負(fù)荷 b_1=G1_1*L/ma_1; % 空載質(zhì)心到后軸的距離（m） b=G1*L/ma;% 滿(mǎn)載質(zhì)心到后軸的距離（m） a_1=L-b_1; % 空載質(zhì)心到前軸的距離（m） a=L-b; % 滿(mǎn)載質(zhì)心到前軸的距離（m） G_1=ma_1*g; % 空載重力（N）

60、 G=ma*g; % 滿(mǎn)載重力（N） Phy=0.96;%滿(mǎn)載 Beta_chuxuan=(b+Phy*hg)/L; B=Beta_chuxuan; %β線 z=(0:0.01:0.9); xf_1=B*z*L./(b_1+z*hg_1);%空載時(shí)的φf(shuō) xf=B*z*L./(b+z*hg);%滿(mǎn)載時(shí)的φf(shuō) xr_1=(1-B)*z*L./(a_1-z*hg_1);%空載時(shí)的φr xr=(1-B)*z*L./(a-z*hg);%滿(mǎn)載時(shí)的φf(shuō) x=z; plot(z,xf_1,k,z,xf,b,z,xr_1,k--,z,xr,b--,z,x,g)%繪制曲線

61、 hold on z=(0.15:0.01:0.8); x1=(z+0.07)./0.85;%法規(guī)1 plot(z,x1,r-.) %繪制法規(guī)1曲線 hold on z=(0.35:0.01:0.45); x2=z+0.05;%法規(guī)2 plot(z,x2,r) %繪制法規(guī)2曲線 title(利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線) xlabel(制動(dòng)強(qiáng)度) ylabel(利用附著系數(shù) clear; close all; clc; ma_1=1420; % 空載質(zhì)量（kg） ma=1800; % 滿(mǎn)載質(zhì)量（kg） g=9.8; % 重力加速度（m/

62、s2） hg_1=0.65; % 空載質(zhì)心高（m） hg=0.62; % 滿(mǎn)載質(zhì)心高（m） L=2.8; % 軸距（m） G1_1=900; % 空載前軸負(fù)荷 G1=1100; % 滿(mǎn)載前軸負(fù)荷 b_1=G1_1*L/ma_1; % 空載質(zhì)心到后軸的距離（m） b=G1*L/ma;% 滿(mǎn)載質(zhì)心到后軸的距離（m） a_1=L-b_1; % 空載質(zhì)心到前軸的距離（m） a=L-b; % 滿(mǎn)載質(zhì)心到前軸的距離（m） G_1=ma_1*g; % 空載重力（N） G=ma*g; % 滿(mǎn)載重力（N） Phy=0.96;%滿(mǎn)載 Beta_chuxuan=(b+Phy*hg)/L;

63、 B=Beta_chuxuan; %β線 x=(0:0.01:1.0); Ef_1=b_1/L./(B-x*hg_1/L);%空載時(shí)的Ef Ef=b/L./(B-x*hg/L);%滿(mǎn)載時(shí)的Ef Er_1=a_1/L./((1-B)+x*hg_1/L);%空載時(shí)的Er Er=a/L./((1-B)+x*hg/L);%滿(mǎn)載時(shí)的Er figure(1); plot(x,Ef_1,k--,x,Ef,b,x,Er_1,k--,x,Er,b) axis([0 1 0 1]); title(前后制動(dòng)效率曲線) xlabel(附著系數(shù)) ylabel(制動(dòng)效

64、率) text(0.7,0.95,Er(空載)),text(0.9,0.75,Er(滿(mǎn)載)), text(0.3,0.85,Ef(滿(mǎn)載)),text(0.2,0.75,Ef(空載)) lear; close all; clc; ma_1=1420; % 空載質(zhì)量（kg） ma=1800; % 滿(mǎn)載質(zhì)量（kg） g=9.8; % 重力加速度（m/s2） hg_1=0.65; % 空載質(zhì)心高（m） hg=0.62; % 滿(mǎn)載質(zhì)心高（m） L=2.8; % 軸距（m） G1_1=900; % 空載前軸負(fù)荷 G1=1100; % 滿(mǎn)載前軸負(fù)荷 b_1=G1_1

65、*L/ma_1; % 空載質(zhì)心到后軸的距離（m） b=G1*L/ma;% 滿(mǎn)載質(zhì)心到后軸的距離（m） a_1=L-b_1; % 空載質(zhì)心到前軸的距離（m） a=L-b; % 滿(mǎn)載質(zhì)心到前軸的距離（m） G_1=ma_1*g; % 空載重力（N） G=ma*g; % 滿(mǎn)載重力（N） Phy=0.96;%滿(mǎn)載 Beta_chuxuan=(b+Phy*hg)/L; B=Beta_chuxuan; %β線 phy=0.96; v=80; S=0.1*v+(v*v/25.92/0.8912/9.8) Tmax1=G1*9.8/L*(b+phy*hg); Tmax2=Tma

66、x1*(a-phy*hg)/(b+phy*hg); T1=Tmax1/2; T2=Tmax2/2 clear; close all; clc; ma_1=1420; % 空載質(zhì)量（kg） ma=1800; % 滿(mǎn)載質(zhì)量（kg） g=9.8; % 重力加速度（m/s2） hg_1=0.65; % 空載質(zhì)心高（m） hg=0.62; % 滿(mǎn)載質(zhì)心高（m） L=2.8; % 軸距（m） G1_1=900; % 空載前軸負(fù)荷 G1=1100; % 滿(mǎn)載前軸負(fù)荷 b_1=G1_1*L/ma_1; % 空載質(zhì)心到后軸的距離（m） b=G1*L/ma;% 滿(mǎn)載質(zhì)心到后軸的距離（m） a_1=L-b_1; % 空載質(zhì)心到前軸的距離（m） a=L-b; % 滿(mǎn)載質(zhì)心到前軸的距離（m） G_1=ma_1*g; % 空載重力（N） G=ma*g; % 滿(mǎn)載重力（N） Phy=0.96;%滿(mǎn)載 Beta_chuxuan=(b