ZQ1080型商用車制動系設計【含CAD圖紙+文檔】

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機電工程學院 畢業(yè)設計說明書 設計題目: ZQ1080型商用車制動系設計 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 20xx年 5月 25日 目 錄 1 前言 1 1.1制動系的設計意義 1 1.2制動系的發(fā)展概況 1 2 制動系的結構類型及選擇 2 2.1制動系統(tǒng)的功用及構造 2 2.2制動系統(tǒng)的分類總結 4 3 制動系設計結構方案的選擇 4 3.1制動系的設計技術要求 4 3.2制動器結構的確定 4 3.3 制動驅動機構的結構確定 7 3.4制動管路的形式選擇 9 4 制動系統(tǒng)設計計算 10 4.1 輕型商用車的主要技術參數(shù) 10 4.2 制動系統(tǒng)的主要參數(shù)及其選擇 10 4.3 制動器因數(shù)的確定 12 4.4 制動器的結構參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定 13 4.5 制動器主要零部件的設計 16 5制動驅動機構的設計計算 19 5.1 盤式制動器直徑與工作容積的設計計算 19 5.2 鼓式制動器直徑與工作容積的計算 20 5.3 制動主缸直徑與工作容積的計算 21 5.4制動踏板力與踏板行程的計算 21 6 制動性能分析 22 6.1 制動減速度與制動距離計算 22 6.2 制動襯塊的磨損特性計算 23 6 .3 駐車制動計算 24 設計總結 26 參考文獻 27 致謝 28 1 前言 1.1制動系的設計意義 從汽車出現(xiàn)時起，起著非常重要作用的就包括汽車制動系統(tǒng)即剎車，主要在汽車行駛和安全方面。近年來，由于公路的發(fā)展越來越好和汽車的數(shù)量越來越多，人們對車輛技術和汽車速度要求也越來越高，所以制動系的重要性也就越來越突出來。人們的要求日益增高，對于汽車的行駛安全方面，為人自身和汽車安全的提高，人們要完成一項迫在眉睫的任務，即為汽車設置可靠的制動系統(tǒng)。 汽車專家對制動性能方面，貢獻一生心血。目前，人們對汽車制動方面的追求，大部分在制動控制方面，包括采用創(chuàng)新理論及實踐上的新技術制動控制和方法，要使汽車制動性能來進一步提高，滿足人類對汽車的需求。 1.2制動系的發(fā)展概況 最先的機械控制裝置造就了汽車制動器，最開始的控制剎車方式就是司機產生力向制動裝置，利用一組簡單的機械裝置。但隨著人們對汽車用途范圍變大，就要求較大的載重量，所以人力已不能滿足，就需要助力裝置來加力。真空助力裝置誕生，也就是后來的動力制動系統(tǒng)。1932年，帶有真空助力裝置的汽車出現(xiàn)了。 機械制動產生后液壓制動開始發(fā)展，液壓制動是汽車業(yè)的又一重大成果。隨著汽車行業(yè)的進步，車輛制動即剎車方面又突破了，液壓制動器在轎車上成功應用。1924年，四輪液壓制動器又問世了。 20世紀50年代，我國開始發(fā)展汽車工業(yè)。到1988年底，我國在一年內已能生產汽車幾十萬輛，整個國家汽車的確保數(shù)量已超400多萬輛。但是我國制動系的發(fā)展仍難以達到世界先進水平，即使有巨大的汽車行業(yè)也無法彌補。從70年代我國開始研制減速制動系統(tǒng)，但并沒有得到重視和推廣。動力制動系統(tǒng)是我國某些小型商用車中使用的主要制動系統(tǒng)，應用廣泛?？諝庵苿酉到y(tǒng)是國產載重5噸以上車輛的主要使用的制動系統(tǒng)。鼓式制動器在中國各種各樣的車輛上應用廣泛，是80年代以前國產汽車的主要制動器，到80年代中期，在中國盤式制動器出現(xiàn)，不過很少，只在引進車輛上使用。 20世紀80年代后期,人們對汽車最突出的貢獻，就是在汽車上安裝防抱死制動系統(tǒng)(ABS)并且大力推廣。安裝的ABS大大提高了車輛的安全性和操縱性。目前，汽車的ABS進步很快，在各種車輛上都有應用。 然而我國與世界先進水平相比，減速制動系統(tǒng)在我國雖已存在，并沒有得到充分發(fā)展。制動器從50年代到80年代在國內無突出發(fā)展，一直使用鼓式制動器。我國在80年代后期引進的車型上應用盤式制動器，像奧迪、桑塔納等。近年來，我國認識到國產車在制動系統(tǒng)的不足，開始引進和開發(fā)國外的先進技術，來提高汽車的制動性能。例如重慶發(fā)動機廠引進了康明斯公司的發(fā)動機排氣制動系統(tǒng)來提高汽車行車的安全性。 經過人們研究發(fā)展，時間上已超過百年，固定下來了對于車輛制動系統(tǒng)的結構型式。過去制動系統(tǒng)的工作原理大體都一致，用工作時摩擦產生的熱來消耗汽車的機械能，來完成剎車減速或直至停下來。隨著電子尤其是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路高產品的發(fā)展以及節(jié)能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車制動系的機構型式發(fā)生翻天覆地的變化。例如凱西-海斯(K-H)公司提高了一般的制動器，他們的技術人員在某一車上設置了電-液(EH)制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)不同于一般的制動器。采用電力裝置和4個比例閥，K-H公司的EBM就能預測到沒有裝置此系統(tǒng)的很多功能，不用再增加又一裝置。EBM系統(tǒng)是比普通制動器對車輛的基本制動力更合理，使汽車的剎車距離縮短5%左右。傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為過去，隨著一種徹底的電路制動等一系列新技術研究開發(fā)產生。 2 制動系的結構類型及選擇 2.1制動系統(tǒng)的功用及構造 為了提高汽車的平均速度，保證車輛安全行駛，增加汽車載重量，在汽車上都設有特制的剎車裝置。這樣的一系列特制裝置我們稱為制動系統(tǒng)。 我們總結現(xiàn)代的汽車制動系統(tǒng)的功用主要有三個：a.使?jié)L動著的汽車速度降下了以至于停下b.使汽車在下長坡時保持勻速行駛c.使汽車的停駐更可靠。 目前，人們總結目前的汽車上采用的制動系統(tǒng)的機構主要分為四大部分：供能機構、控制機構、傳動機構、制動器。圖2.1是制動系統(tǒng)工作原理示意圖。 圖 2.1 制動系統(tǒng)工作原理示意圖 （1）供能機構：即制動能源也叫剎車來源，各種部件當制動所需的動力和提高性能時。同時司機身體也可作為制動能源。 （2）控制機構：這樣的部件，有剎車趨勢的產生和剎車結果的控制，如圖2.1中的1。 （3）傳動機構：此部件，包含把制動能量傳到制動器，圖2.1中的4和6。 （4）制動器：這樣的力部件，用于阻礙汽車運動或者運動意向。 一般現(xiàn)代的制動系統(tǒng)還裝置了很多輔助設施。圖2.2是汽車制動系統(tǒng)的結構示意圖見。 圖2.2帶ABS的傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)示意圖 車輪制動器、氣壓傳動和液壓傳動裝置構成了制動系統(tǒng)的基本結構組成。 車輪制動器包括旋轉元件、固定元件和張開機構，制動鼓是旋轉元件；制動蹄和制動底板組成固定元件；制動輪缸屬于張開機構。 踏板、桿件、空氣干燥器、制動總閥、制動氣室、四回路保護閥和管路等部件組成氣壓制動傳動裝置。 踏板、桿件、制動輪缸、制動主缸和管路等部件構成液壓制動傳動裝置。 2.2制動系統(tǒng)的分類總結 汽車制動系統(tǒng)種類繁多，按制動系統(tǒng)的用途分為：行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、輔助制動系統(tǒng)和第二制動系統(tǒng)；按動力能源分為：人力制動系、動力制動系、伺服制動系；按能量傳輸方式分為：機械式、液壓式、氣壓式、電磁式和組合式；按回路分為：單回路和雙回路制動系統(tǒng)。 3 制動系設計結構方案的選擇 3.1制動系的設計技術要求 為了保證制動系工作平穩(wěn)安全，為設計制動系統(tǒng)要滿足以下要求： （1）要有好的制動效能。 （2）制動時要有足夠好的平穩(wěn)性。制動柔和、平穩(wěn)；分離迅速、徹底。 （3）制動時穩(wěn)定性要好。跑偏和側滑最容易出現(xiàn)要預防。 （4）操縱輕便。對于操縱力，一般轎車≤350N，貨車≤550N，極限力最多700N。 （5）要有足夠好的散熱性，便利調整。這就要求制動蹄摩擦片耐高溫，磨損后能夠方便地調整間隙，熱傳遞快，能夠防止塵埃、油污，變潮濕后恢復快。 （6）避免自行制動。 （7）帶掛車時，要滿足掛車停的時間比主車停的時間短，比主車解除制動晚。 3.2制動器結構的確定 大部分用于行車制動，有時也可以具有駐車制動和第二制動是車輪制動器的功用。摩擦式、電磁式和液力式是制動器的三個主要形式。 3.2.1電磁式制動器 電磁式制動器的優(yōu)點：作用延后性能好、每個接頭處連接穩(wěn)定而且比較容易連接等。但其缺點：工藝結構太復雜麻煩，資金太高，只在少數(shù)商用車上，總重量比較大的才能采用，車輪制動器或緩速器是具體的用途。 3.2.2液力式制動器 作為緩速器是液力式制動器的普遍用途。 3.2.3摩擦式制動器 現(xiàn)在汽車上的制動器絕大多數(shù)都使用摩擦式制動器。根據(jù)旋轉部分的結構不同劃分，摩擦式制動器包括鼓式和盤式兩種。圖3.1和圖3.2分別是鼓式和盤式制動器結構型式。 圖3.1鼓式制動器示意圖 圖3.2盤式制動器示意圖 (1)鼓式制動器 鼓式制動器分為內張型和外束型鼓式制動器，根據(jù)制動蹄的張開方向。目前只有某些車輛上才使用外束型鼓式制動器，內張型鼓式制動器則被廣泛安裝在現(xiàn)代汽車上。 鼓式制動器用途廣泛，都使用在各種類型車上，在商用車上更普遍。同時鼓式制動器的力矩比盤式制動器大得多，還有鼓式制動器內部具有緊湊的結構，制造資金比較低，相應銷售價格便宜，還有與過去的設計理念相同，設計簡單，所以廣泛應用。所以在很多重型車現(xiàn)在仍使用四個車輪全是鼓式制動器。 內張型鼓式制動器根據(jù)其元件受力不同，分為領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動器。各自的制動鼓對制動效能的影響都不相同，由于它們的受外力方式、車輪滾動方向以及制動狀況，各種內張型鼓式制動器結構見圖3.3。 圖3.3鼓式制動器簡圖 領從蹄式制動器的很多特性，在所有制動器居中；不變的制動效果無輪怎樣行駛；投資的資金成本低，結構簡單緊湊；蹄片之間的間隙可調；在駐車制動方便，對于此制動器的附屬安裝。因此廣泛應用在中、重型載貨汽車，尤其是此制動器用作后輪制動器在乘用車和總重量較小的商用車上。 雙領蹄式制動器優(yōu)點：汽車前進剎車時，具有高的制動效能。缺點：又充當了雙從蹄式，當?shù)管嚂r，此時大大降低了制動效能。很多轎車的前輪常用此磁制動器。 雙向雙領蹄式制動器優(yōu)點：其制動效能不變，無論汽車向前、向后，所以在中型以上載貨汽車和某些轎車的前，后輪都有用到。缺點：其內部結構復雜麻煩，投資資金較高，還要用中央制動器。 單向自增力式制動器優(yōu)點：汽車向前剎車時，制動效能比各種制動器都要高。缺點：它的制動效能是所有制動器中最小的，在汽車后退制動。所以用途較少僅用于部分車作前輪制動器。 雙向自増力式制動器只用在少數(shù)轎車上，總是作為手剎與腳剎共同的制動器，汽車中央制動器也是其用途。 本次設計中型商用車總質量相對較小，采用資金低、造價便宜，緊湊的內部結構的領從蹄式鼓式制動器。 (2)盤式制動器 盤式制動器所具備的優(yōu)勢，如下所示： （1）制動效能穩(wěn)定； （2）抗熱衰退； （3) 抗水衰退； （4）在產生制動力矩相同時，外形尺寸和制動器質量??； （5）制動力矩與汽車的工況沒有關系； （6）間隙的調整比較容易，其后期的保養(yǎng)修理也較容易； （7）在磨損時，摩擦襯塊更容易換，整個結構也簡單緊湊。 作為一種輕卡載貨汽車，綜合考慮成本、結構、維修等各方面因素，采用盤式制動器安裝在前輪，鼓式制動器安裝在后輪方案。 固定鉗式和浮動鉗式是前盤式制動器兩大類。浮動鉗式又分為滑動鉗式和擺動鉗式。其中浮動前盤式制動器緊湊的內部結構，投資資金低，布置的空間小，制動器與輪轂可挨得很近，一組制動塊同時用作手剎和腳剎制動。因此作為輕卡載貨商用車前輪制動器采用浮動式制動器是最佳選擇。 3.3 制動驅動機構的結構確定 由制動來源的區(qū)別，制動驅動機構分為三大類型：人力制動（簡單制動）、伺服制動以及動力制動。按力的傳遞分為大四類：機械式、氣壓式、液壓式和氣-液壓式。各種型式的制動驅動機構區(qū)別，如表3.1所示。 表3.1制動驅動機構的結構型式 制動力源 力的傳遞方式 用途 型式 制動力源 工作介質 型式 工作介質 人力制動系 司機體力 機械式 桿系或鋼絲繩 僅限于駐車制動 液壓式 制動液 部分微型汽車的行車制動 動力制動系 氣壓動力 制動系 發(fā)動機動力 空氣 氣壓式 空氣 中、重型汽車的行車制動 氣壓-液壓式 空氣、制動液 液壓動力 制動系 制動液 液壓式 制動液 伺服制動系 真空伺服 制動系 司機體力與發(fā)動機動力 空氣 液壓式 制動液 轎車，微、輕、中型汽車的行車制動 氣壓 制動系 空氣 液壓伺服 制動系 制動液 3.3.1人力制動系 機械式和液壓式是人力制動范疇。桿系傳力是機械式的傳動方式，但是效率低，需要多處潤滑，小的傳動比，對于制動力對于前、后軸和左、右輪均衡難以達到，在行車制動系統(tǒng)中已消失。因結構緊湊，投資的資金低，出現(xiàn)的事故少，還在中，在某些小汽車的駐車制動中還可以看見。 液壓制動在行車制動范圍中應用廣泛。液壓制動優(yōu)點：壓力高，反應時間短；輪缸的面積小，重量輕，緊湊的結構；機械效率較高。液壓制動缺點是：受熱變長后，使液壓傳送困難，制動液會變質，改變了制動效能，產生氣泡堵在管路中，重則失效。過去在轎車、輕型貨車和少數(shù)中型貨車上液壓制動廣泛采用。 3.3.2動力制動系 動力制動由發(fā)動機起作用，具體表現(xiàn)為能量轉化。司機在踏板或手柄上的力，只是控制元件。 （1）氣壓制動系 氣壓制動是最常見的。其主要優(yōu)點：操縱力不大，工作平穩(wěn)可靠，保養(yǎng)維修便利，氣源還能為其它裝置采用。其缺點：結構較麻煩、很重，投資資金高，制動氣室排氣噪聲很大。氣壓制動多用在中級以上的貨車、客車以及列車。 （2）氣頂液制動系 氣頂液制動涵蓋了液壓式和氣壓式制動的優(yōu)點，較短的管路，持續(xù)時間較短。缺點：結構麻煩面積大占得空間大、重量笨重、投資高，所以集中在重型車上。 （3）全液壓動力制動系 全液壓動力制動但因結構非常復雜，也要求比較高的系統(tǒng)的密性，目前并不常見，僅在某些高檔次轎車、豪華客車和某些特設自卸車上使用。 3.3.3伺服制動系 伺服制動的能源來自人力和發(fā)動機。一般狀況下，工作時產生的壓力絕大部分由動力伺服系統(tǒng)完成。在伺服系統(tǒng)不能用時，還能有人力產生力，即司機作用的力。所以，大多數(shù)轎車以及一般的輕、中型商用車，都使用伺服制動。伺服制動根據(jù)其伺服能源不同，分為真空、空氣和液壓伺服制動。 在產生相同的力時，真空伺服氣室的面積比氣壓伺服氣室大很多。同時，真空伺服系統(tǒng)比氣壓伺服系統(tǒng)的內部結構要簡單很多。裝載質量在6t以下的載貨汽車及總質量在1.1t-1.35t的轎車上，真空伺服制動系使用廣泛。裝載質量為6～12t的商用車和少數(shù)乘用車上，氣壓伺服制動系較多應用。 經過比較與分析，此次的商用車制動驅動機構采用真空助力式伺服系統(tǒng)。 3.4制動管路的形式選擇 保證制動驅動機構工作可靠，汽車安全，其裝置最少得有兩套相互獨立無關的系統(tǒng)，即雙管路回路。把車的所有利用腳剎的管路分成兩個或兩個以上無關回路，如果一個回路壞時，不影響其他的回路。 圖3.4為雙軸汽車五種分路方案圖，是對于液壓式制動驅動機構的雙回路系統(tǒng)。選擇分路方案主時是把其制動力、制動效能和回路系統(tǒng)等綜合考慮的。 1-雙腔制動主缸；2-雙回路系統(tǒng)的一個分路；3-雙回路的另一分路 圖3.4雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的5種分路方案圖 圖3.4(a)一軸對一軸的Ⅱ型。其優(yōu)點：管路分布最容易，制造便宜。都有采用在各種類型車輛上，最常見的是貨車。 圖3.4(b)X型。其特點：結構緊湊，尺寸小，一個回路出故障時約一半的制動效能仍可以產生，還有不變的分配關系和附著關系，確保了制動時與整車受力一致性。這樣的汽車，其主銷偏移距為取負(約20mm)，所以此時的制動力使車輪反向，方向感大大提高，因此在中級以下的某些轎車多采用此方案。 圖3.4(c)一軸半對半軸HI型。 圖3.4（d）半軸一輪對半軸一輪LL型。 圖3.4（e）雙半軸對雙半軸HH型。 HI，LL，HH型的分布都不簡單。LL型與HH型在任一回路出故障時，LL型的剩余力為原來80%左右，HH型為50%左右，單用回路的HI型剩余力大，在突發(fā)狀況時，最容易先卡死的是后輪，這是一種不穩(wěn)定工況。 此次的管路設計采用圖3.4(a)所示Ⅱ回路系統(tǒng)，滿足GB 7258—2004對制動管路布置的需求。 4 制動系統(tǒng)設計計算 4.1 輕型商用車的主要技術參數(shù) 本次設計中ZQ1080型商用車所參照的汽車HFC1084相關數(shù)據(jù)如表4.1。 表4.1 ZQ1080整車參數(shù) 已知參數(shù) 車型ZQ1080 軸距L（mm） 3650 整車整備質量（Kg） 3000 滿載質量（Kg） 8190 滿載時質心距前軸中心線的距離（mm） 2220 滿載時質心距后軸中心線的距離（mm） 1430 空載時質心高度（mm） 890 滿載時質心高度（mm） 986 車輪滾動半徑（mm） 405 4.2 制動系統(tǒng)的主要參數(shù)及其選擇 4.2.1 同步附著系數(shù)的確定 根據(jù)《汽車理論》和《汽車設計》 (1)，剎車時一般是前車輪首先卡死，此時是一種汽車的穩(wěn)定狀況，但失去了車輪轉向的能力； (2），剎車時一般是后車輪先卡死，此時后軸側滑、甩尾最容易發(fā)生導致汽車失去穩(wěn)定的方向的能力； (3），剎車時一般是一起卡死，前后車輪同時，此時是一種汽車的穩(wěn)定狀況，但同時也失去了汽車的轉向能力。 研究表明，汽車剎車時，同步附著系數(shù)為時，減速度為，=,為剎車時的制動強度。而在別的附著系數(shù)的路面上剎車時，而前輪或后輪將要抱死的制動強度,只在的路面上，才可以充分利用地面的附著條件。 查閱文獻資料，車裝滿時的同步附著系數(shù)，一般的車??；貨車取。綜和考慮此車的狀況值，取=0.6。 4.2.2 制動器制動力分配系數(shù)的確定 （4－1） = =0.429 4.2.3 制動器最大制動力矩的確定 在良好路面時取值在0.7～0.9之間，取 =0.8，是該車所能 遇到的最大附著系數(shù)（汽車制動系統(tǒng)的使用與維修） （4－2） = =6386.2N.m （4－3） =8466.0N.m 則單個車輪制動器應有的最大制動力矩 =3193.1N.m =2116.5N.m 式中: --滿載時汽車質心高度； --汽車的軸距；--汽車滾動半徑； --滿載時汽車質心位置離后軸距離；--汽車整備時所受重力；--地面附著系數(shù)。 由求得： N （4－4） 4.3 制動器因數(shù)的確定 4.3.1 前輪盤式制動效能因數(shù) 根據(jù)公式 （4－5） f——取0.5 前輪盤式制動器 =2×0.5=1.0 摩擦材料系數(shù)的值為，少數(shù)可取0.7。總體表明所用材料，摩擦系數(shù)與耐磨性，二者成反比關系?，F(xiàn)在中國的摩擦片在不足250℃時，控制摩擦系數(shù)=0.35~0.40安全。此處的制動器摩擦系數(shù)取0.4，在接下來的鼓式制動器設計中其摩擦材料的摩擦系數(shù)取0.3。 4.3.2 后輪鼓式制動器效能因數(shù) (1）領蹄制動蹄因數(shù)： 圖4.1鼓式制動器尺寸參數(shù)示意圖 （4－5） =2;=0.8 得=0.79 (2）從蹄制動因數(shù)： （4－6） 得=0.48 整個領從蹄制動器的制動因數(shù) 4.4 制動器的結構參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定 4.4.1 鼓式制動器的結構參數(shù) (1)制動鼓直徑 由于ZQ1080采用后輪胎規(guī)格為7.50-1614PR，16的輪輞所以取，制動鼓直徑與輪輞直徑之比：貨車 。 =406.4mm mm (2)制動蹄摩擦片寬度、制動蹄摩擦片的包角和單個制動器摩擦面積 由《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定，選取制動蹄摩擦片寬度mm；摩擦片厚度mm 摩擦襯片包角的選擇，摩擦襯片包角最合適，由于保護的好，制動鼓散發(fā)的熱量也少，所以高的制動效能。如若再降低達到散熱的程度不能與單位壓力過高將造成訊速磨損相抵消。包角也不能高于，如若過大產生的后果較嚴重，可能導致自鎖。 綜上所述選取領蹄，從蹄 單個制動器摩擦面積： （4－7） 式中：——單個制動器摩擦面積，mm2 ——制動鼓直徑，mm； ——摩擦片有效寬度，mm； ——為兩制動蹄的襯片包角，（）。 cm2 表4.2制動器襯片摩擦面積 汽車類別 汽車總質量t 單個制動器摩擦面積cm2 轎車 客車與貨車 （多為） （多為） 由表4.2制動器襯片摩擦數(shù)據(jù)可知設計滿足要求。 (3)摩擦襯片起始角 摩擦襯片起始角，如圖4.2的幾何圖所示?？偸悄Σ烈r片在制動蹄邊上，并令。 領蹄包角 從蹄包角 圖4.2鼓式制動器的主要幾何參數(shù)示意圖 (4)張開力的作用線至制動器中心的距離 根據(jù)實際情況，（見圖4.2）大點好，來滿足制動效能。開始設計計算時可取左右，由設計圖取mm (5)制動蹄支銷中心的坐標位置與 如圖4.2所示，支承銷中心距,取=34，同時也大，開始設計計算可約取，根據(jù)實際情況取mm。 4.4.2盤式制動器的結構參數(shù) (1)制動盤直徑D 制動盤直徑D足夠大，制動盤的有效半徑也相應變大，因此制動鉗產生的力就減小了，對摩擦襯塊的影響也就小了。制動盤的直徑密切相關于輪輞直徑有，制動盤的直徑D取輪輞直徑的，大多數(shù)的汽車取79%。 mm 取制動盤直徑mm (2)制動盤厚度h 制動盤厚度h影響重要。為了使制動器的質量輕，制動盤厚度h小些，又不能太小。實心盤的厚度h在給定范圍內選取，此次制動盤厚度h=10mm (3)摩擦襯塊工作面積A 推薦根據(jù)制動器摩擦襯塊單位面積占有的汽車質量在范圍內選取。 由參考值可取1.8，汽車質量3000kg，所以摩擦襯塊單片的有效面積取為。 (4)摩擦襯塊內半徑與外半徑 查閱資料，摩擦襯塊的兩半徑比值≤1.5。如果結果大，對摩擦襯塊產生不良影響，最后引起難以預料到的制動力矩。本次中摩擦襯塊形狀選擇扇形，如圖4.3。 圖4.3摩擦襯塊示意圖 取摩擦襯塊外半徑，內半徑 則 選取的摩擦襯塊半徑滿足要求。 4.5 制動器主要零部件的設計 4.5.1 鼓式制動器主要零部件的結構設計 (1)制動鼓 制動鼓也有要求：熱容量大和剛性高，制動時的溫度升高小。材料也有要求：較高的摩擦系數(shù)和接觸面磨損均勻。中型以上的客車、中型以上的貨車使用鑄造的制動鼓(圖3.13(a))；輕型載貨汽車和少數(shù)轎車一般使用組合式制動鼓(圖3.13(b))；鑄鋁合金制動鼓(圖3.12(c))在轎車上已普便，壽命較長而且減輕了其質量，性能都很突出。 （a）鑄造制動鼓；（b），（c）組合式制動鼓 1—沖壓成形輻板；2—鑄鐵鼓筒；3—灰鑄鐵內鼓；4—鑄鋁臺金制動鼓 圖4.4制動鼓示意圖 選取的有剛度和強度的要求制動鼓壁厚。壁厚大些能保證熱容量足夠大。摩擦表面總體并不明顯對于溫度變化，壁厚從。制鼓的壁厚：轎車，中型以上貨車。為了檢查制動器間隙，要在制動鼓閉口側開小洞。 ZQ1080屬于輕型載貨汽車，因此制動鼓壁厚度為12mm，采用HT200。 (2)制動蹄 制動蹄一般用T形鋼碾壓或鋼板沖壓制成對于轎車和輕型以下載貨汽車。制動蹄要有剛度較好的結構和斷面形狀，部分車上制動蹄腹板用鋼板制的，上開有一兩條徑向槽，能使制動蹄的剛度變小，使制動蹄摩擦襯片與制動鼓間的工作壓力，也使摩擦襯片的磨損更為均勻，同時降低制動噪音。 摩擦襯片與制動蹄的連接要用鉚接或粘貼的方式，磨損厚度可以增大，壽命延長，但是對于更換襯片不容易；噪聲低。此次制動蹄的設計為HT200。 (3)制動底板 制動底板是制動器大多數(shù)零件的構架。制功底板要承擔制動器的反力矩，所以它的剛度要夠大。只有凹凸起伏的形狀制動底板才滿足。否則，制動力矩小由于剛度不到，增大了踏板行程，摩擦襯片不均勻磨損，造成嚴重結果。本次設計是輕卡采用HT250。 (4)制動蹄的支承 制動蹄的支承自由度為二，此緊湊結構，使制動蹄自己確定。為使支承銷作用的制動蹄與制動鼓兩個工作面心重合，要有可調的支承位置。支承銷由由45號鋼制成。它的支座為可由KTH 370—12或QT 400—18制造。青銅偏心輪有利于腹板上的支承孔的工作完整性并能防止其它零件的磨損。 要穩(wěn)定地保持制動蹄的安裝位置就要用長支承銷，防止側向偏擺位置不正確。還有在制動底板上另設一機構，制動蹄與制動底板合適定位，在相應的零件上采取措施，來確定制動蹄的定位。 本次設計目的是支承銷的制動蹄一個自由度與制動鼓兩工作面同心，所以采用支承銷。 (5)制動輪缸 制動輪缸是重要機構，其緊湊的結構，布置簡單在車輪制動器中。其缸體制造可用HT250。它的缸筒為打通的孔?？捎娩X合金制造活塞。開槽頂塊與活塞外端緊靠，來支承制動蹄腹板端部或接頭部分。輪缸的工作腔要用橡膠密封圈或橡膠皮碗緊密封緊。大多的制動輪缸有兩個活塞直徑相同；部分有四個活塞；雙領蹄式的兩蹄，蹄用一個單活塞動。此次的領從蹄式的制動器，缸體材料采用HT250的鑄鐵，兩個活塞推動。如圖4.5所示 圖4.5 制動輪缸示意圖 4.5.2 盤式制動器主要零部件的結構設計 (1)制動盤 灰鑄鐵或混合Cr或Ni等合金鑄鐵是制動盤的材料。制動盤的表面光滑。本次設計制動盤材料為HT250，結構圖如圖4.6所示。 圖4.6 制動盤示意圖 (2)制動鉗 制動鉗的制造，它的材料可用K TH370—12 或QT400—18 ，也可用輕合金，成兩個由螺栓連接，制造成整體形狀。其制動鉗結構圖如圖4.7所示。本次設計制動鉗采用45號鋼。 圖4.7 制動鉗示意圖 (3)制動塊 背板和摩擦襯塊成制動塊。襯塊的形狀一般為扇面形?；钊M量壓制較多的制動塊，使面積較多，防止襯塊卷角而導致噪音。背板用鋼板沖壓而成。制動塊的厚度取14mm。 (4)摩擦材料 摩擦材料的摩擦系數(shù)高且不變，受熱衰退影響小；材料承受磨損，低吸水，能承受擠壓和沖擊；制動時無噪聲和氣味，摩擦材料應使用無污染材料。 現(xiàn)在在制動器中模壓材料使用較多，用石棉纖維混合粘結劑、填充劑與噪聲消除劑等模壓成型。模壓材料的優(yōu)點：使具有不同的摩擦性能和不同作用的摩擦襯片。 5制動驅動機構的設計計算 5.1 盤式制動器直徑與工作容積的設計計算 根據(jù)《汽車設計》《汽車理論》公式， （5-1） 根據(jù)前面算得的結果：，選取MPa，求： mm 由此，選取制動輪缸的直徑mm 根據(jù)《汽車設計》《汽車理論》公式 （5-2） 式中， ——一個輪缸活塞的直徑； ——輪缸活塞的數(shù)目； ——輪缸完全制動時的行程； 初步設計時，一般取為2mm～2.5mm，選取m，求一個輪缸的工作容積。 mm3 5.2 鼓式制動器直徑與工作容積的計算 ，選取MPa，由式(4.2)，求： mm 選取制動輪缸的直徑mm 選取mm，，求一個輪缸的工作容積。 mm3 全部輪缸的總工作容積為 (5-3) 式中：——輪缸的數(shù)目。 mm 5.3 制動主缸直徑與工作容積的計算 制動主缸應有的工作容積 (5-4) 式中：——所有輪缸的工作容積； ——在液壓下制動軟管形狀改變而導致的容積增量。 在開始設計計算時，考慮變形，制動主缸的工作容積，轎車，貨車，式中為所有輪缸的工作容積之和。 根據(jù)《汽車設計》《汽車理論》公式， 主缸活塞直徑和活塞行程可由下式確定： 　　　 　 (5-5) 取因此 mm 根據(jù)GB 7524—87的系列尺寸取=30mm。 5.4制動踏板力與踏板行程的計算 5.4.1 制動踏板力的計算 根據(jù)《汽車設計》公式 （5-6） 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，取=4； ——制動踏板機構及制動主缸的機械效率，取=。 N　 制動操縱力應滿足的要求；轎車≤500N，貨車≤700N。設計計算時操縱力選取范圍在200N～350N。 因得出的踏板力大于最大踏板力，此處需安裝真空助力器， （5-7） 式中，——真空助力比，取。=2355/10=235.5N，所以符合要求。 5.4.2 制動踏板行程的計算 根據(jù)《汽車設計》公式 制動踏板工作行程為 (5-8) 式中， ——推桿與活塞的間隙，在1.5～2mm范圍內取值；取=2mm； ——主缸活塞空行程。 mm<170mm~180mm 所以符合設計要求。 6 制動性能分析 6.1 制動減速度與制動距離計算 根據(jù)《汽車理論》《汽車設計》，制動系的制動性能，可用以下兩個量來確定。 假設汽車是在特定道路上行駛，特定工況。本次任務中jmax=0.6g （6-1） 式中， ——摩擦襯塊與制動盤的間隙時間，取0.1s； ——制動力增長過程所需的時間，取0.2s； v——制動時的汽車速度，速度取為較大值90km/h。 則： 汽車的最大制動距離為 所以滿足本次設計要求。 6.2 制動襯塊的磨損特性計算 溫度、摩擦力、滑磨速度，以及襯片等許多因素是制動襯塊的磨損評價指標，所以用數(shù)據(jù)也就很難。摩擦時的溫度高低和力大小重要影響著磨損。 汽車的制動過程即是將汽車的機械能轉化為熱能消耗的過程。在緊急制動過程中，制動器基本承受了汽車全部的動能消耗。此時，制動時間太短，產生的熱能還未散熱到空氣中就已經被制動器吸收，造成溫度急劇升高。即能量荷載。對于盤式制動器的襯塊，制動盤的溫度高于制動鼓。 由于各種類型的汽車總質量和制動襯塊的接觸面積都不相同，用一種量作為指標。目前，常用的指標是比能量消散率，通常所用的計量單位為。 在緊急制動到停車的情況下，雙軸汽車的單個前輪及后輪制動器的比能量 耗散率分別為： （6-2） 式中， ——汽車總質量； ——制動初速度； t——制動時間； 、——前、后制動襯片（襯塊）的面積； ——制動力分配系數(shù)。 制動初速度：汽車用90km/h(25m/s)。汽車的盤式制動器滿足上面的和，比能量耗散率≤。比能量耗散率太高會導致襯片（襯塊）磨損加速，又使制動鼓或制動盤更早產生裂痕。 其中，=0.6 =4.25s =25m/s === 34830mm2 盤式制動器的比能量耗散率≤，所以設計滿足要求。 6 .3 駐車制動計算 根據(jù)《汽車理論》《汽車設計》公式 滿載時汽車在上坡路上停駐時的后橋附著力為 =ma g (+) （6－3） 汽車在下坡路上停駐時的后橋附著力為 ＇=ma g (－) （6－4） 汽車可能停駐的極限上坡路傾角為 a 可根據(jù)后橋上的制動力與附著力相等的條件求得 即 ma g (+)= （6－5） 得到 a= （6－6） = = 同理，汽車停駐的極限下坡路角為 = （6－7） = 要求各種類型汽車的最大停駐坡度≥ 9°～11°，所以設計滿足要求。 設計總結 本次ZQ1080商用車制動系設計應用前輪盤式制動器，后輪為鼓式制動器。在導師的指導下，通過查閱汽車制動系的有關資料完成此次的設計任務。 本次設計的方法是從理論上對給定的汽車參數(shù)和技術要求，比較不同的各種制動器的特點，來確定制動器的結構形式。然后通過對制動力矩、制動效能因數(shù)、制動距離、制動磨損等的計算、校核以及在此基礎上進行的零部件結構設計，根據(jù)現(xiàn)有資料對制動器的結構進行了設計并進行了相關的校核，并且符合GB7258—2004中對制動系統(tǒng)的要求。 在這次的設計過程中，我翻看很多的工具書和參考資料，最后在老師的指導下了確立了最終的設計方案。由于對汽車的知識掌握有限，所以整個設計還存在很多細節(jié)上的不足，這些問題需要進一步地進行思考改善。設計和計算，這一部分時計算最繁瑣的一部分，涉及到了大量的公式，需要查閱和參考大量的相關文獻，很多零件的設計都需要參考設計手冊來確定。通過大量的查閱資料，我也知道了一些常用零件的確定方法。畫圖，設計說明書只能確定主要零件的基本尺寸，而剩下的其他零部件就都需要我們在畫圖的過程中自己找參考書來確定。我對CAD本來就很陌生，我找同學幫助，看視頻，看相關書籍，這次的畢業(yè)設計讓我的CAD繪圖水平有了很大的提高，經過幾個月的幸苦努力這次的畢業(yè)設計終于順利完成了。 通過這次畢業(yè)設計，我對自己的專業(yè)知識有了更進一步的了解， 提高了 運用知識解決實際問題的能力，同時也我認識到合作的重要性。在這次畢業(yè)設 計的過程中，馬老師和吳老師都給了我們細心的指導和督促，在此向兩位老師 表示衷心的感謝。 參考文獻 [1] 王望予．汽車設計 [M]．第4版．北京：機械工業(yè)出版社，2004.8 [2]吉林工業(yè)大學汽車教研室編.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社，1981 [3] 劉惟信．汽車設計 [M]．第1版．北京：清華大學出版社，2001.7 [4]張洪欣主編.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社，1989 [5]《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊．基礎篇[M]．北京：人民交通出版社，2001.6 [6]《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊．設計篇[M]．北京：人民交通出版社，2001.6 [7]（日）武田信之著.載貨汽車設計.方泳龍譯.北京：人民交通出版社，1998 [8] 林寧.汽車設計.第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2004 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也是馬老師和吳老師的嚴格要求讓我們在這最后一次的畢業(yè)設計中學到了許多，從word的排版編輯到CAD繪圖軟件的使用，都有了很大的提高，再次感謝兩位老師在這次畢業(yè)設計給我們的幫助和指導。 最后感謝母校四年來對我的大力栽培，我會用我所學來報答母校和回饋社會！謝謝！ 附錄：中英文文獻翻譯名稱——基于使用DTFC最優(yōu)滑動控制的新型混合防抱死制動系統(tǒng)電動汽車 30