课程设计（论文）鼓式制动器的设计

1、摘 要国内汽车市场迅速发展，而轿车是汽车发展的方向。然而随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此，如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。本说明书主要介绍了鼓式制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类。除此之外，它还介绍了制动器、制动主缸的设计计算，主要部件的参数选择。关键字：制动；鼓式制动器；abstractthe rapid development of t

2、he domestic vehicle market, saloon car is an important tendency of vehicle. however, with increasing of vehicle, security issues are arising from increasingly attracting attention, the braking system is one of important system of active safety. therefore, how to design a high-performance braking sys

3、tem, to provide protection for safe driving is the main problem we must solve. in addition, with increasing competition of vehicle market, how to shorten the product development cycle, to improve design efficiency and to lower costs, to improve the market competitiveness of products, and has become

4、a key to success of enterprises.this paper mainly introduces the design of braking system. fist of all, braking systems development, structure and category are shown. besides, this paper also introduces the designing process of rear brake, braking cylinder, parameters choice of main components braki

5、ng and channel settings.key words: braking; brake drum; 目 录第1章 绪 论11.1 制动系统设计的意义11.2 制动系统研究现状11.3 本次制动系统应达到的目标21.4 本次制动系统设计要求2第2章 鼓式制动系统分析32.1 鼓式制动器分析32.2 制动驱动机构的结构形式选择32.2.1 简单制动系52.2.2 动力制动系52.2.3 伺服制动系6第3章 制动系统设计计算93.1 制动系统主要参数数值93.1.1 相关主要技术参数93.1.2 同步附着系数的分析93.2 制动器有关计算103.2.1 确定前后轴制动力矩分配系数103.

6、2.2 制动器制动力矩的确定103.2.3 后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取103.3 制动器制动效能因数计算123.4 制动器主要零部件的结构设计12第4章 制动性能分析154.1 制动性能评价指标154.2 制动效能154.3 制动效能的恒定性154.4 制动时汽车的方向稳定性154.5制动器制动力分配曲线分析164.6 制动减速度174.7 制动距离s174.8摩擦衬片（衬块）的磨损特性计算184.9驻车制动计算19第5章 总 论21参考文献22第1章 绪 论1.1 制动系统设计的意义汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统

7、,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关健装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。本次课程设计题目为鼓式制动系统设计。通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。1.2 制动系统研究现状车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作,由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全,因

8、此制动性能是车辆非常重要的性能之一,改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时,由于车辆受到与行驶方向相反的外力,所以才导致汽车的速度逐渐减小至0,对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计,因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础,由于这一过程较为复杂,因此一般在实际中只能建立简化模型分析,通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价:1)制动效能:即制动距离与制动减速度；2)制动效能的恒定性:即抗热衰退性；3)制动时汽车的方向稳定性；目前,对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行,由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量,因此,多数有关传

9、动系!制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上行驶,其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据,在汽车道路试验中,如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化,则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。1.3 本次制动系统应达到的目标1）具有良好的制动效能2）具有良好的制动效能的稳定性3）制动时汽车操纵稳定性好4）制动效能的热稳定性好1.4 本次制动系统设计要求制定出制动系统的结构方案，确定计算制动系统的主要参数设计。利用计算机辅助设计绘制装配图和零件图。最终进行制动力分配编程，对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。 第二章 鼓式制动系统分析2.1鼓式制动器鼓式制动器是最早形

10、式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用干各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外因柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产

11、生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。鼓式制动器按蹄的类型分为：1、 领从蹄式制动器如图所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向(制动鼓正向旋转)，则蹄1为领蹄，蹄2为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反方向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；

12、而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。2、 双领蹄式制动器若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。如图25(c)所示，两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄、

13、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的，因此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及 附着力大于后轴，而倒车时则相反。3、 双向双领蹄式制动器当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能不变，因此广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、后车轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动器用于驻车制动。4、 单向增力

14、式制动器单向增力式制动器如图所示两蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端制动底板上的支承销上。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。5、 双向增力式制动器将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器。对双向增力式制动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作

15、为行车制动与驻车制动共用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。双向增力式制动器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在轿车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。本次设计最终采用的是领从蹄式制动器。2.2 制动驱动机构的结构形式选择2.

16、2.1简单制动系简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动塌板上或手柄上的力作为制动力原。而传力方式有、又有机械式和液压式两种。机械式的靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短(o1so3s)，工作压力大(可达10 mpa12mpa)，缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即产生所谓“汽阻”

17、，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时(-25和更低时)，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车亡已极少采用。2.2.2动力制动系动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行

18、程。动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系3种。1）、气压制动系气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长(o3so9s)，因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低(一般为o5

19、mpao7mpa)，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。2）、气顶液式制动系气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t11t的中型汽车上也有所采用。3）、全液压动力制动系全液压动力制动系除具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制

20、动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。2.2.3伺服制动系伺服制动系是在人力液压制动系的基础上加设一套出其他能源提供的助力装置使人力与动力可兼用，即兼用人力和发动机动力作为制功能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要出动力伺服系统产生，而在动力伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货汽车上得到了广泛的应用。 按伺服系统能源的不同，又有真

21、空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系之分。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。液压分路系统的形式的选择为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动机构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部行车制动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其他完好的回路仍能可靠地工作。ii型回路前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式，简称ii型。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。这一

22、分路方案总后轮制动管路失效，则一旦前轮制动抱死就会失去转弯制动能力。对于前轮驱动的轿车，当前轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将明显降低并小于正常情况下的一半，另外，由于后桥负荷小于前轴，则过大的踏板力会使后轮抱死而导致汽车甩尾。x型回路后轮制功管路呈对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路，称交叉型，简称x型。其特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持50的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失

23、去方向稳定性。因此，采用这种分路力案的汽车，其主销偏移距应取负值(至20 mm)，这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定性。其他类型回路左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路型式，简称ki型。两个独立的问路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的瑚式，简称ll型。两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后半个轴对前、后半个轴的分路型式，简称hh型。这种型式的双回路系统的制功效能最好。hi、ll、hh型的织构均较复杂。l

24、l型与hh型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的50左占。hl型单用回路，即一轴半时剩余制动力较大，但此时与ll型一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。第三章 制动系统设计计算3.1制动系统主要参数数值3.1.1相关主要技术参数整车质量： 空载：1550kg 满载：2000kg质心位置： a=1.35m b=1.25m质心高度： 空载：hg=0.95m 满载：hg=0.85m轴 距： l=2.6m轮 距: l=1.8m最高车速： 160km/h车轮工作半径：370mm轮 胎： 195/60r14 85h同步附着系数：=0.63.1.2同步附着系数的

25、分析(1)当时：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)当时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性；(3)当时：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，汽车在同步附着系数为的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为，即，为制动强度。而在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度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。根据相关资料查出轿车0.6，故取=0.63.2制动器有关计算3.2.1确定前后轴制动力矩分配系数根据公式： （3-1）得： 3.2.2制动器制动力矩的确

26、定 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： （3-2）式中：该车所能遇到的最大附着系数； q制动强度； 车轮有效半径； 后轴最大制动力矩； g汽车满载质量；l汽车轴距；其中q=0.66 （3-3）故后轴=1.57nmm 后轮的制动力矩为=0.785nmm前轴= t=0.67/(1-0.67)1.57=3.2nmm 前轮的制动力矩为3.2/2=1.6nmm3.2.3后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取1、制动鼓直径d轮胎规格为195/60r15 85h 轮辋为15in 轮辋直径/in1213141516制动鼓内径/mm轿车180200240260-货车220240260300320 查

27、表得制动鼓内径d=260mm d=15*25.4=381mm根据轿车d/在0.640.74之间选取取d/=0.7d=266mm，2、制动蹄摩擦衬片的包角和宽度b制动蹄摩擦衬片的包角在=范围内选取。取=根据单个制动器总的衬片米厂面积取200300取a=300b/d=0.18b=0.18mm3、摩擦衬片初始角的选取根据=-（/2）=4、 张开力p作用线至制动器中心的距离a根据a=0.8r得：a=0.8124.5=99.6mm制动蹄支撑销中心的坐标位置k与c5、摩擦片摩擦系数 选择摩擦片时，不仅希望其摩擦系数要高些，而且还要求其热稳定行好，受温度和压力的影响小。不宜单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应

28、提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求。在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取f=0.3可使计算结果接近实际值。另外，在选择摩擦材料时，应尽量采用减少污染和对人体无害的材料。 所以选择摩擦系数f=0.33.3制动器制动因数计算1、 领蹄制动蹄因数：根据公式 （3-5） h/b=2;c/b=0.8得=0.792、从蹄制动蹄因数：根据公式 （3-6）得=0.483.4制动器主要零部件的结构设计1、制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量，制动时温升不应超过极限值。制动鼓材料应与摩擦衬片相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。制动鼓相对于轮毂的对中是圆

29、柱表面的配合来定位，并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面，以保证两者的轴线重合。两者装配后还需进行动平衡。其许用不平衡度对轿车为15ncm20 ncm；对货车为30 ncm40 ncm。微型轿车要求其制动鼓工作表面的圆度和同轴度公差0.03mm，径向跳动量0o 5mm，静不平衡度15n.cm。制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有利于增大其热容量，但试验表明，壁厚由ll mm增至20 mm时，摩擦表面的平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为7mm12mm；中、重型载货汽车为13mm18mm。制动鼓在闭口一侧外缘可开小孔，用于检查制动器间隙。本次设计采用的

30、材料是ht20-40。2、制动蹄制动蹄腹板和翼缘的厚度，轿车的约为3mm5mm；货车的约为5mm8mm。摩擦衬片的厚度，轿车多为45mm5mm；货车多为8mm以上。衬片可铆接或粘贴在制动蹄上，粘贴的允许其磨损厚度较大，使用寿命增长，但不易更换衬片；铆接的噪声较小。本次制动蹄采用的材料为ht200。3、制动底板制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置。制功底板承受着制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板均只有凹凸起伏的形状。重型汽车则采用可联铸铁kth37012的制动底板。刚度不足会使制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损

31、也不均匀。本次设计采用45号钢。4、制动蹄的支承 二自由度制动筛的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了使具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动鼓的工作表面同轴心，应使支承位置可调。例如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁(kth37012)或球墨铸铁(qt40018)件。青铜偏心轮可保持制动蹄腹板上的支承孔的完好性并防止这些零件的腐蚀磨损。具有长支承销的支承能可靠地保持制动蹄的正确安装位置，避免侧向偏摆。有时在制动底板上附加一压紧装置，使制动蹄中部靠向制动底板，而在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开槽供制动蹄腹板张开端插入，以保

32、持制动蹄的正确位置。5、制动轮缸制功轮缸为液压制动系采用的活塞式制动蹄张开机构，其结构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁ht250制成。其缸简为通孔，需镗磨。活塞由铝合金制造。活塞外端压有钢制的开槽顶块，以支承插人槽中的制动蹄腹板端部或端部接头。轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封。多数制动轮缸有两个等直径活塞；少数有四个等直径活塞；双领路式制动器的两蹄则各用一个单活塞制动轮缸推动。本次设计采用的是ht250。第四章 制动性能分析4.1 制动性能评价指标汽车制动性能主要由以下三个方面来评价：1）制动效能，即制动距离和制动减速度；2）制动效能的稳定性

33、，即抗衰退性能；3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。4.2 制动效能制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。4.3 制动效能的恒定性制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。4.4 制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳

34、定性，常用制动时汽车给定路径行驶的能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力。则汽车将偏离原来的路径。制动过程中汽车维持直线行驶，或按预定弯道行驶的能力称为方向稳定性。影响方向稳定性的包括制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力三种情况。制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，汽车将偏离给定的行驶路径。因此，常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价汽车制动时的方向稳定性，对制动距离和制动减速度两指标测试时都要求了其试验通道的宽度。方向稳定性是从制动跑偏、侧滑以及失去转向能力等方面考验。制动跑偏的原因有两个1）汽车左右车轮，特别是转向轴左右车轮制动器制动力不相等。2）制动时悬架导向杆系与转向系拉

35、杆在运动学上的不协调（互相干涉）前者是由于制动调整误差造成的，是非系统的。而后者是属于系统性误差。侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。最危险的情况是在高速制动时后轴发生侧滑。防止后轴发生侧滑应使前后轴同时抱死或前轴先抱死后轴始终不抱死。理论上分析如下，真正的评价是靠实验的。4.5制动器制动力分配曲线分析对于一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况：1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。3）前、后轮同时抱死拖滑。所以，前、后制动器制动力分配

36、将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，是设计汽车制动系必须妥善处理的问题。根据所给参数及制动力分配系数，应用matlab编制出制动力分配曲线如下：当i线与线相交时，前、后轮同时抱死。当i线在线下方时，前轮先抱死。当i线在线上方时，后轮先抱死通过该图可以看出相关参数和制动力分配系数的合理性。4.6 制动减速度制动系的作用效果，可以用最大制动减速度及最小制动距离来评价。假设汽车是在水平的，坚硬的道路上行驶，并且不考虑路面附着条件，因此制动力是由制动器产生。此时=式中 ：汽车前、后轮制动力矩的总合。= m+ m=785+1600=2385nmr-滚动半径 r=370mmga汽车总重 ga=

37、2000kg代入数据得=(785+1600)/0.3772000=6.16m/s轿车制动减速度应在5.87m/s,所以符合要求。4.7 制动距离s在匀减速度制动时，制动距离s为s=1/3.6（t+ t/2）va+ va/254式中，t:消除蹄与制动鼓间隙时间，取0.1s t：制动力增长过程所需时间取0.2s故s=1/3.6（0.1+ 0.2/2）30+ 30/2540.7=7.2m轿车的最大制动距离为：s=0.1v+v/150v取30km/小时。s=0.1+30/150=9ms s=所以符合要求4.8摩擦衬片（衬块）的磨损特性计算摩擦衬片的磨损与摩擦副的材质，表面加工情况、温度、压力以及相对滑

38、磨速度等多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。但试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。汽车的制动过程，是将其机械能（动能、势能）的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了耗散汽车全部动力的任务。此时由于在短时间内制动摩擦产生的热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高。此即所谓制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则摩擦衬片（衬块）的磨损亦愈严重。1）比能量耗散率双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为式中：汽车回转质量换算系数，紧急制动时，； ：汽车总质量； ，：汽车制动初速度与终速度，/

39、；计算时轿车取27.8/； ：制动时间，；按下式计算 t=27.8/6=4.6 ：制动减速度， 0.6106； ，：前、后制动器衬片的摩擦面积；=7600mm,质量在1.52.5/t的轿车摩擦衬片面积在200-300cm,故取=30000mm ：制动力分配系数。则 =5.7轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0，故符合要求。=0.7轿车鼓式制动器的比能量耗散率应不大于1.8，故符合要求。2）比滑磨功磨损和热的性能指标可用衬片在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位衬片面积的滑磨功，即比滑磨功来衡量：式中：汽车总质量 ：车轮制动器各制动衬片的总摩擦面积，=752cm； : ：许用比滑磨

40、功，轿车取1000j/1500j/。 l =1497j/1000j/1500j/故符合要求。4.9驻车制动计算1)汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角 = =25式中：车轮与轮面摩擦系数，取0.7； ：汽车质心至前轴间距离； ：轴距; ：汽车质心高度。最大停驻坡高度应不小于16%20%，故符合要求。2）汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角 = =16最大停驻坡高度应不小于16%20%，故符合要求。第2章 总 论本次课程设计是以鼓式制动系统为研究对象，通过对轿车制动系统的结构和形式进行分析后，对制动系统的制动器，制动管路布置进行了设计及计算，并绘制出了制动器装配图、零件图。此次课程设计可以说在某种程度上是一

41、种尝试，通过查阅大量的有关汽车制动系统资料后，使我学到了很多先进的制动系统的相关知识，这对我设计的课题起到了十分重要的作用，当然，此次设计并不能称得上是最完美的作品，但至少能在某种程度上缓解或克服汽车制动时出现的一些问题。同时，课程设计也是对我大学四年学习情况的一次检验，使我受益匪浅。参考文献1 刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社, 20012 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社 ,20003 陈家瑞.汽车构造.北京：人民交通出版社 ,19994 中国cnki论文数据库5 刘惟信.汽车制动系统的结构分析与设计计算.北京：清华大学出版社,20046 崔 靖.汽车构造.陕西：陕西科学技术出版社,19847 王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社,20048 吉林工业大学汽车教研室.汽车设计.北京：机械工业出版社,19819 张洪欣.汽车设计.北京：机械工业出版社,199910 龚微寒.汽车现代设计制造.北京：人民交通出版社,199511 林 宁.汽车设计. 北京：机械工业出版社,199912 张国忠. 现代设计方法在汽车设计中的应用. 沈阳：东北大学出版社,200213 粟利萍.汽车实用英语.北京：电子工业出版社，200514 rudolf limpert. brake design and safety. warrendale, pa 15096,usa: sae,