毕业设计-汽车制动器设计

1、齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）汽车制动器设计齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）汽车制动器设计摘要制动器是制动系统的重要组成部分，本论文主要介绍了制动器设计。从盘式和鼓式制动器的结构与性能对比入手，考虑到盘式制动器制动效能更好，且尺寸和质量都相对较小，散热性能好，且所设计商务车的发动机转矩和功率较大，车速较高，整体性能较好，属于中高档车，故本设计前后轮均选用了浮盘式制动器。基本结构选定后本论文对制动器展开了以下设计。第一制动系的参数：包括制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率以及最大制动力矩等参数的选择计算；第二制动器及其零部件：制动盘、制动钳体、摩擦衬块等制动器零部件的尺寸计算

2、与材料选择；第三驻车制动：本设计选用了后轮驻车制动，在后轮盘式制动器上加装了驻车制动的机械结构；第四制动驱动机构：制动轮缸、制动主缸、以及踏板行程的设计计算。关键词：制动器,盘式制动器,机械结构,制动力AbstractBrakes are an important part of the braking system, this paper introduces the brake design. Starting from the structure and performance comparison disc and drum brakes, disc brakes braking ef

3、ficiency taking into account the better, and the size and quality are relatively small, good thermal performance, and the design of commercial vehicle engine torque and power than the large, higher speed, better overall performance, are in high-end cars, so the design front and rear wheels are made

4、of a floating disc brakes.The basic structure of the present paper is selected after the brake started following design. Parameters of the first brake system include: braking force distribution coefficient, synchronization adhesion coefficient, brake strength, adhesion coefficient utilization, and s

5、electing the maximum braking torque parameters of computation; the second brake parts and components: brake disc system sizing and material selection caliper body, the friction pads and other brake parts; thirdly Parking brake: This design uses a rear parking brake, rear disc brakes installed on the

6、 parking brake mechanical structure; fourth brake drive mechanism: brake wheel cylinders, brake master cylinder, and the pedal stroke design calculations.Keywords: brakes, disc brakes, mechanical structure, the braking force目录摘要IAbstractII前 言1第1章 盘式制动器概述71.1 盘式制动器结构形式简介71.2 盘式制动器的优缺点81.3 盘式制动器原理及特点9

7、1.4 盘式制动器的主要元件111.4.1制动盘111.4.2制动摩擦衬块121.5 盘式制动器操纵机构13第2章 盘式制动器设计152.1 制动器设计中的分析152.2 制动器的基本参数162.2.1先确定制动力矩162.2.2确定摩擦盘尺寸162.2.3制动器的磨损验算172.2.4踏板操纵力182.2.5踏板操纵行程Sc计算222.3 制动器操纵机构设计23第3章 盘式制动器摩擦盘的设计243.1 摩擦盘结构243.2 摩擦材料类型25第4章 盘式制动器压盘的设计274.1 压盘的结构274.2 压盘的球槽28第5章 盘式制动器弹簧295.1圆柱螺旋弹簧的结构形式295.2 圆柱螺旋弹簧

8、的制造305.3 圆柱螺旋弹簧参数31第6章 盘式制动器花键设计326.1 花键的类型、特点和应用326.2 花键参数的确定与强度校核326.3 制动驱动机构的结构形式选择与设计计算346.3.1制动驱动机构的结构型式选择346.3.2制动管路的多回路系统416.3.3液压制动驱动机构的设计计算421制动轮缸直径与工作容积422制动主缸直径与工作容积443制动踏板力与踏板行程45第7章 制动性能分析487.1.1 制动效能487.2 制动效能的恒定性497.3 制动时汽车的方向稳定性49结 论51参考文献52致 谢54- 50 -前 言课题研究的目的及意义：汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独

9、有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能.长寿命的制动系统。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响，如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容就是运输车辆中的制动器，目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。其中盘式制动器较为广泛。盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。其中摩擦材

10、料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部工作表面盘式制动器称为全盘式制动器。现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛，仅有个别大吨位矿用自卸车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器，以及全盘式制动器。钳盘制动器和浮钳盘式制动器。式制动器分为定钳盘式定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在其两侧均设有加压机构。浮钳盘式制动器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借其本身的浮动，而在制动盘的另一侧产生压紧力。又分为制动钳可相对于制动钳可相对于制动盘轴向滑动钳盘式制动器；与制动钳可在垂直于制动盘的平面内摆动的摆动钳盘式制动器。汽车的设计与生产涉及到许多

11、领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能、长寿命的制动系统。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响，如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，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键装置，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

12、路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。车辆在形式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。现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素，因此改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。汽车制动器的国内外现状及发展趋势：对制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性，随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高，有关其基础理论与应用方面的

13、研究也在深入进行。目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故低端车一般还是使用前盘后鼓式。汽车制动过程实际上是一个能量转换过程，它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。高速行驶的汽车如果频繁使用制动器，制动器因摩擦会产生大量的热量，使制动器温度急剧升高，如果不能及时的为制动器散热，它的效率就会大大降低，影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象。在中高级轿车上前后轮都已经采用了盘式制动器。不过，时下还有不少经济型轿车采用的还不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器（即前轮采用盘式制动器、后

14、轮采用鼓式制动器），这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为轿车在紧急制动时，负荷前移，对前轮制动的要求比较高，一般来说前轮用盘式制动器就够了。当然，前后轮都使用盘式制动器是一种趋势。在货车上，盘式制动器也有被采用的，但离完全取代鼓式制动器还有相当长的一段距离。现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重要,从而开始出现了真空助力装置。另外，近年来则出现了一些全新的制动器结构形式，如磁粉制动器

15、、湿式多盘制动器、电力液压制动臂型盘式制动器、湿式盘式弹簧制动器等。3.课题研究的内容制动器是制动系中最主要的一个部件，是制动系统中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。凡是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都称为摩擦制动器，摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。目前广泛使用的是摩擦式制动器,盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部

16、工作表面盘式制动器称为全盘式制动器。现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛，仅有个别大吨位矿用自卸车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器，以及全盘式制动器。钳盘式制动器中定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在其两侧均设有加压机构。浮钳盘式制动器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借其本身的浮动，而在制动盘的另一侧产生压紧力。又分为制动钳可相对于制动钳可相对于制动盘轴向滑动钳盘式制动器；与制动钳可在垂直于制动盘的平面内摆动的摆动钳盘式制动器。鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器。正

17、如上面我们看的一样，制动器器的类型很多，那么每种类型的制动器器都适用什么类型的车呢？是不是有种减速器是完美无缺的？本课题就是来解决这些问题的。其实每种类型都有它的优缺点，我们本课题要研究的内容就是要通过分析设计，找出不同类型的减速器的优缺点。了解了他们的优缺点后我们就能更好更充分的利用它们，为汽车优化设计提供方便。制动系统的基本概念：使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这

18、种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。图1.1 汽车制动系组成1-制动助力器； 2-制动灯开关； 3-驻车制动与行车制动警示灯； 4-驻车制动接触装置；5-后轮制动器； 6-制动灯； 7-驻车制动踏板； 8-制动踏板；9制动主缸；10-制动钳；11-发动机进气管； 12-低压管； 13-制动盘任何制动系都具有以下四个基本组成部分（如图1.1所示）：供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件

19、。控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。驻车制动系可以是人力式或动力式。专门用于挂车的还有惯性制动系和重力制动系。按照制动能量的传输方式，制动系可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时

20、采用两种以上传能方式的制动系可称为组合式制动系。制动系统是评价汽车安全性的一个重要因素，也是汽车的重要组成部分之一。当今汽车行业已经非常发达，人类对汽车的性能要求也越来越高。一款安全、轻便、环保、经济的制动系统可以大大提高汽车的性能。这也是汽车设计人员不断追求的目标。制动系统研究现状目前，车辆主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高

21、的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。因此，汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器。尤其在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。另外，作为需要在增大制动力的一种制动产品，双盘式制动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来发展的方向。在后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。随着BBW技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向。在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的

22、强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年代就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上第三代摩擦材料诞生无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。 目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工

23、业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。 另外，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制

24、动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。但是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制

25、系统中来。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。第1章 盘式制动器概述1.1 盘式制动器结构形式简介盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。（1）钳盘式钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相联并在制动钳体开口槽中旋转。具有下列优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现从鼓式制动器到盘式制动器的改革；能很好地适应多回路制动系的要求。浮动盘式制动器：浮动钳式

26、盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动。故有滑动和摆动之分，其中滑动应用的较多。它们的制动油缸均为单侧的，且与油缸同侧的制动块总成是活动的，而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。制动时在油液压力作用下，活塞推动活动制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两制动块总成受力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。这样就要求制动摩擦衬块应预先做成楔形的(摩擦表面对背面的倾斜角为6°左右)。在使用过程中，摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均

27、匀(一般约为l mm)后即应更换。这种制动器具有以下优点：仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小。（2）全盘式在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆形盘，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远没有浮钳盘式制动器广泛。1.2 盘式制动器的优缺点盘式制动器比鼓式制动器的优点：（1） 热稳定好，原因是一般无自行増力作用，衬块摩擦表现压力分布较鼓式中的衬片更为均匀，此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄的中部接触，从而降低了制动

28、效能，这称为机械衰退，制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题，因此，前轮采用盘式制动器。汽车制动时不易跑偏。（2） 水稳定性好，制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，因而浸水后效能降低不多，又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一，二次制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。（3） 制动力矩与汽车运动方向无关。（4） 易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。（5） 尺寸小，质量小，散热良好。（6） 压力在制动衬块上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。（7） 更换衬块简单容易。（8） 衬块与制动盘之间的间隙小（0.05-0.15mm），

29、从而缩短了制动协调时间。（9） 易于实现间隙自动调整。（10） 能方便地实现制动器磨损报警，以便及时更换摩擦衬块。盘式制动器的主要缺点：（1） 难以完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）。（2） 兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。（3） 在制动驱动机构中必须装有助力器。（4） 因为衬块工作表面小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。1.3 盘式制动器原理及特点图.1-1增力式盘式制动器零件图1、2压盘 3、7摩擦盘 4半轴壳 5半轴 6回位弹簧 8中间壳体 9调整螺栓 10斜拉杆11调节叉 12拉杆13压盘凸肩14壳体肩台上图是运输车辆增力式盘式制动器零件图。在差

30、速器的每一侧半轴上，用花键安装着两个粘有摩擦衬面的摩擦盘3和7，它们能在花键轴上来回滑动，是制动器的旋转部分。在两摩擦盘之间有一对可锻铸铁的圆形压盘1和2，它们的表面支承在半轴壳4的三个凸肩上，并能在较小的弧度内转动。两压盘内侧面的五个卵圆形凹坑中装有五个钢球，两压盘用三根弹簧6拉紧。在中间盖8和摩擦盘4上，与摩擦盘相对着的表面经过加工。摩擦盘与压盘间，以及摩擦盘与半轴壳和中间盖间，在不制动时都有一定间隙。制动时，制动踏板通过斜拉杆使两压盘相对转动，此时凹坑中夹着的五个钢球就从坑底向坑边滚动，将两压盘挤开，两压盘就将旋转着的两个摩擦盘分别推向半轴壳和中间盖，使各相对摩擦表面间产生摩擦扭矩，最终

31、将半轴制动。如果放松制动踏板，则弹簧6又将两压盘拉紧复原，使钢球进入坑底，恢复了摩擦盘两侧的间隙。 盘式制动器在上述制动过程中有增力作用。当摩擦盘顺时针旋转时；作用在压盘上的摩擦扭矩将使它们跟随旋转，但当压盘1由于其凸起13受到半轴壳上的凸肩14的限制而不能转动时，压盘2则在摩擦扭矩的作用下将相对于压盘1作顺时针转动，协助钢球继续将两压盘挤开，使操纵省力。当摩擦盘反时针旋转时，和上述过程相似地起增力作用。因此不管运输车辆前进还是倒退，制动时盘式制动器都有增力作用。 与带式和蹄式制动器相比，盘式制动器除了结构复杂外有一系列优点：如结构紧凑，操纵省力，制动效果好，衬面磨损较均匀，间隙不需调整，封闭

32、性好不易进泥水，且散热容易，故使用寿命较长等。这些特点使它得到越来越广泛的应用。1.4 盘式制动器的主要元件1.4.1制动盘一、制动盘直径D 制动盘直径D应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70一79。总质量大于2t的汽车应取上限。 二、制动盘厚度h 制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为1020，通风式制

33、动盘厚度取为2050，采用较多的是2030。在高速运动下紧急制动, 制动盘会形成热变形, 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热性能, 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘, 这样可使制动盘温度降低20 %30 %。三、制动盘的安装制动盘安装在轮毂上, 与车轮形成整体旋转。制动盘是旋转部件, 与摩擦衬块之间只有微小的间隙。从制动盘中心到摩擦衬块磨合中心称为制动盘有效半径。根据杠杆原理,如摩擦力相同,则制动盘的有效半径越大, 制动力就越大。四、制动盘的维修制动盘都是标准设计，以使在制动盘使用期限内保持制动表面各项指标的允差，这些指标是平行度、平面度以及横向摆差。保持关于制动表面形状的精度的允差，有

34、助于尽量减少制动粗暴及踏板脉动。 制动盘表面粗糙度必须保持在60m特定范围内，或者更小些。需要控制制动表面粗糙度，尽量减少踏板费力、过大的制动衰退、反常性能的问题。控制表面粗糙度同样能提高摩擦衬片的寿命。 每当维修制动摩擦块或卡钳、或者换位车轮或为了其他类型工作而拆卸车轮，总要检查盘式制动器制动盘。不要忘记，伴随盘式制动器制动盘而发生的许多问题，一般用肉眼检查一下，可能不是很明显的。制动盘厚度、平行度、摆差、平面度。以及刮痕深度等，只能用准确的测量仪和千分尺进行测量。精密的测量工具及现代的精加工设备，对维修好制动盘来说，是至关重要的。1.4.2制动摩擦衬块摩擦衬块是指钳夹活塞推动挤压在制动盘上

35、的摩擦材料。摩擦衬块分为摩擦材料和底板,两者直接压嵌在一起。摩擦衬块外半径只与内半径及推荐摩擦衬块外半径与内半径的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。 对于盘式制动器衬块工作面积A，推荐根据制动衬块单位面积占有的汽车质量在1.63.5范围内选用。由于摩擦,摩擦衬块会产生磨损。摩擦材料使用完后, 底板和制动盘直接接触会丧失制动效果, 损坏制动盘。制动盘损坏后,修理费用十分昂贵。为避免损坏制动盘,过去,用户靠定期车检来确定摩擦衬块的剩余量; 后来, 在底板上安装摩擦衬块磨损指示器, 当摩擦衬块已磨损到剩余量很少时

36、, 指示器与制动盘接触, 当司机踏制动踏板时, 就发出异常的声响; 现在有一种更加准确提醒摩擦衬块磨损的方法, 即安装电子式磨损指示器, 当摩擦衬块磨损后, 磨损指示器中的线路断掉,警示灯亮。1.5 盘式制动器操纵机构 在一般拖拉机上，制动操纵机构几乎都是机械式的。制动踏板通过一些杆件与制动元件相连。当摩擦衬面磨损后，为了调整踏板的自由行程，有一些杆件的长度是可调的，如利用调节叉来调节长度。左右制动器的踏板可用连接板连接，以便同时制动两驱动轮。当松开制动时，制动踏板都应该有回位弹簧使其自动回位。为使运输车辆能在斜坡上停车或在作固定作业时不让其随意移动位置，在操纵机构中都有停车锁定装置，它能卡住

37、已踏下的制动踏板，使其不能回位，以使制动器能在没有驾驶员操纵的情况下长时间地处于制动状态。 带式和蹄式制动器踏板的自由行程一般为4080，盘式制动器踏板的自由行程稍大些，这是因为盘式制动器的旋转元件和制动元件间的总间隙较小，如果自由行程过小，驾驶员稍一踏下踏板就已开始了制动，这样易使摩擦衬面加速磨损。左右踏板的行程必须一致，否则拖拉机在紧急制动时会容易发生偏转而发生安全事故。 如果用作直线行驶中降速或停车，则必须注意首先分离主离合器然后再制动；如果用作协助履带拖拉机转向，则必须注意首先分离慢速侧的转向离合器，然后再制动该侧驱动轮。第2章 盘式制动器设计2.1 制动器设计中的分析在制动器的设计中

38、，和是根据制动力矩的大小，允许的表面单位压力和制动器结构的合理布置等决定的，一般不考虑对加力效果的影响，当摩擦材料选定后，系数也是一个既定的数值。因此要使制动器满足一定的加力效果，关键在于合理的确定球槽斜角。可以看出，当球槽斜角减少时，加力系数变大，操纵省力。但是，的减少受到自刹的限制。如果较小，则只要压盘与摩擦片开始接触后，不需要驾驶员的操纵力，制动器就会自行制动，这是我们不希望的。因此，不自刹的条件为：>(/) (2-1)式中 -摩擦系数 -擦力合力的作用半径；-钢球至中心的距离。加力系数愈大，表示操纵力减少愈多。但必须指出，加力系数并不代表操纵力实际减少的比例。因为实际操纵力取决于

39、主拉杆的拉力，即与的合力，而不是与的代数和。其中为斜拉杆对压盘1的拉力；为斜拉杆对压盘2的拉力。从以上分析看出，盘式制动器之所以结构紧凑，在于它在同样体积下可获得较多的摩擦面积。它的加力效果显著，使操纵力很小。并与被制动轴的转动方向无关。由于摩擦面上的压力分布比较均匀，因此磨损均匀，延长了摩擦片的寿命，减少了调整次数。压力分布均匀对于减少结构尺寸也很有利（因为摩擦片的磨损取决于最大的单位压力及单位摩滑功）。此外，在盘式制动器中各径向力相互平衡，减少了轴和轴承上的载荷。2.2 制动器的基本参数2.2.1先确定制动力矩一、车辆在行驶中制动 =454.5 (2-2) 式中 车辆整机使用质量,=210

40、0kg； 车辆驱动附着系数,=0.7； 车辆驱动轮胎动力半径,=0.625m L车辆轴距,L=1950mm； a车辆质心纵坐标, a=780mm； h车辆质心高度坐标,h=700mm； 制动器至驱动轮的传动比,=4.846。二、车辆在坡道上停车=438 (2-3)式中 坡道停车时坡度角,=； 车辆滚动阻力系数,=0.02；取大值=454.5作为制动器计算力矩。2.2.2确定摩擦盘尺寸摩擦盘的外径和内径的数值主要取决于单位压力和单位摩滑功。计算时假设单位压力是均匀的，摩擦面上的单位压力可用下式计算： =0.30.5 (2-4)在实际设计中，摩擦力的合力半径，近似地可以按内外径的平均值进行计算，即

41、 = (2-5)若令=0.55即代入式（2-4）后，可得： = (2-6)根据上述关系，便可按下式求得： (2-7) 国内的一般运输车辆<300000500000，这里=300000，系数的数值一般在0.50.6范围内选择，这里选为=0.55 所以，有= 式中： 摩擦片的干摩擦系数,=0.3； 摩擦面对数, =4。 =0.55×90.6 = 49.83按上述方法求得的和还应根据结构安排情况加以修整，查阅国内运输车辆盘式制动器的有关参数，现对和做一些修整，取=50mm，=90mm2.2.3制动器的磨损验算由（2-4）式可得出： 压紧力 = 5411(2-8)单位压力 =30772

42、2 N/m2 (2-9）单位滑磨功= 式中-线速度 = (2-10)式中 发动机标定转速,=2000r/min； 变速箱最高档的传动比,=； 中央传动比,=。所以，有 =0.3×303228×4.95=0.5单位压力是制动器工作寿命的重要参数，取得过大，制动器易磨损，但值过小将增大制动器的尺寸，对于一般的国内运输车辆要求<300000500000，上述中验算的=307722满足要求，故合适。在求得和后，还应验算单位滑磨功A。单位摩滑功按摩擦片外圆来计算，因为该处圆周速度最高。对于一般的国内运输车辆要求< 0.50.8，上述中验算满足要求，故合适。2.2.4踏板操

43、纵力钢球对压盘的作用力通过球槽的法线方向，该力可分为轴向力和圆周力，其关系为：（图.2-1）表示受力：图.2-1钢球受力分析图 = （2-11）式中 钢球的圆周力在轴向压力的作用下，摩擦表面之间将产生摩擦力矩即制动力矩，其数值为： = （2-12）式中 摩擦因数；摩擦力合力的作用半径。由于每个压盘只具有一个摩擦面，故所受的摩擦力矩为，这就可以求得每个压盘的力矩平衡关系。对于压盘1，（图.2-2）所示：图.2-2压盘1受力分析图 =Q （2-13）式中 斜拉杆对压盘1的拉力； 斜拉杆的拉力至中心的距离。对于压盘2，（图.2-3）所示：图.2-3压盘2受力分析图= （2-14）式中 斜拉杆对压盘2

44、的拉力，单位；壳体凸肩对压盘2的反力，单位；作用力F至中心O的距离，单位。 在摩擦片未磨损时，压盘从初始位置只转过极小的角度就靠住了壳体的凸肩，可近似地认为拉力P2 和P1 的合力P通过中（图.2-4）所示。根据压盘总成的力矩平衡关系，可以得出： = （2-15）图.2-4压盘总成的受力分析图将此式代入式（2-14）后看出，这时=，由于因此：斜拉杆的拉力= (2-16)图.2-5盘式制动器杆件运动关系图如图：根据正弦定理得斜拉杆长度则 =1399新车时主拉杆的拉力 =2·· （2-17） =2×1399× =1057两踏板上的操纵力 2=2/ = 2&#

45、215;1057/15.9=133 (2-18)式中 球槽斜角,=33°30；钢球至制动器中心的距离, =70；初始中心角，=；斜拉杆的倾角=65°；压盘上与斜拉杆连接的销孔中心至轴线的距离,=103；操纵机构传动比,=15.9。2.2.5踏板操纵行程Sc计算踏板自由行程取决于主拉杆的位移A0A及操纵机构传动比， 即： =A0A· （2-19） 由于 A0A =OA-OA0，而且 OA0 =·+· OA =·0+·综上可得：有关系式OA0=·+· = =106 OA=·0+· = =1

46、10.3 A0A = OAOA0 = 110.3106=4.3= A0A· =4.3×15.9 =68.372.3 制动器操纵机构设计操纵机构的设计主要是决定斜拉杆的位置和尺寸，进行操纵力和制动行程（即自由行程）的计算并确定操纵机构的传动比。斜拉杆的位置和尺寸主要是取决于、L和等参数的大小。这些参数对操纵力和制动行程有直接的影响。愈大操纵力愈小，但结构不紧凑，因此不宜增大的方法来减小操纵力。根据对国产拖拉机的统计，当、L、L不变时，所取初始中心角愈大，则制动后斜拉杆的倾角也较大，故操纵省力。但随着增加，若、不变，则要求斜拉杆长度L愈长，使结构不紧凑，因此要求选择适当，一般在

47、39°40°左右选取，现选取为=39°。必须指出，当摩擦面磨损后，自由行程增加，就要进行调整。在调整之后，初始中心角减少，这说明盘式制动器的操纵力将随着摩擦面的磨损而愈来愈大。操纵机构的设计必须避免运动的干涉，因此要求与压盘的运动相应的主拉杆必须有摆动的可能性；斜拉杆不应防碍压盘的轴向位移。为此，主拉杆上一般具有球面运动副，两个斜拉杆相铰接处应有足够的端面间隙来适应轴向移动的要求。第3章 盘式制动器摩擦盘的设计3.1 摩擦盘结构本次设计采用的是石棉纤维类摩擦材料，用胶合的方法将摩擦衬片胶在23毫米的摩擦盘上。这种结构摩擦材料可得充分利用（衬片磨损不受铆钉头的限制）

48、，也不易产生裂缝，但更换衬片较为困难，摩擦盘轮毂的结构采用点焊式，结构和制造都较简单，但轮毂宽度不大，因而花键受力较大。查阅盘式制动器摩擦盘的一些数据（长度单位：mm）摩擦衬片： 材料石棉离合器片 外径180 厚度5.8±0.1摩擦盘总成： 厚度13±0.15 两侧面平面度允差0.03 侧面跳动允差0.20 如图3-1所示制动器摩擦盘结构图图3-1制动器摩擦盘结构图3.2 摩擦材料类型制动器中的一个回转零件一般为钢铁制造的，而与回转零件相接触，使起制动作用的零件，其材料一般为摩擦材料所造的。这摩擦元件是制动器的主要组成部分，它性能直接影响到制动和结合过程。对摩擦材料性能的基

49、本要求是：一、摩擦系数高而稳定，尤其是在一定温度范围内，具有稳定的摩擦系数，具有良好的恢复和保持原有摩擦值的能力。制动摩擦片的摩擦系数过高或过低都会影响汽车的制动性能。尤其是汽车在高速行驶中需紧急制动时，摩擦系数过低就会出现制动不灵敏，而摩擦系数过高就会出现轮胎抱死现象，进而造成车辆甩尾和打滑，对行车安全构成严重威胁。按照国家标准，制动摩擦片的适宜工作温度为100350。但许多劣质制动摩擦片在温度达到250时，其摩擦系数就会急剧下降，而此时制动就会完全失灵。一般来说，按照SAE标准，制动摩擦片生产厂商都会选用FF级额定系数，即摩擦额定系数为0.350.45。二、耐摩性好。为了减轻磨损，除提高材

50、料和粘结剂的耐热性、耐摩性外，还应使摩擦表面光滑。三、有一定的表面硬度和良好的加工工艺性。制动摩擦片的寿命与表面硬度并没有一定的关系。但如果表面硬度高时，制动摩擦片与制动盘的实际接触面积小，往往会影响使用寿命。而影响制动摩擦片寿命的主要因素包括硬度、强度、摩擦材料的磨损性等。一般情况下，前制动摩擦片的寿命为3万km，后制动摩擦片的使用寿命为12万km。四、有一定的耐油、耐湿、抗腐蚀和抗胶合性能。摩擦材料有金属摩擦材料和非金属摩擦材料两大类。1. 金属摩擦材料金属摩擦材料有：粉末冶金材料、铸铁、钢和青铜，其中粉末冶金有较高的摩擦系数，导热性好，工作温度可达680，许多强度可达2.84.0MPa,

51、耐磨，有良好的热稳定性和磨合性，广泛用于重载机器。金属摩擦材料强度高，对水的浸入不敏感，温度升高时摩擦系数下降快，胶合趋势大，因而制动不稳定。2. 非金属摩擦材料这类材料有：石棉摩擦材料，它的应用最广，有机摩擦材料，如橡胶、皮革和木材主要用于小功率低速机器制动；纸基摩擦材料，主要用在油介质中工作的制动器，它有摩擦系数稳定，磨损小，静和动摩擦系数很接近的特点；碳基摩擦材料，是较晚出现的一种材料，耐高温性能好，可在8001000，摩擦系数稳定，耐磨性好。制动器上用的摩擦材料，绝大多数是石棉制品，其基本成分是石棉、粘结剂和用以调节摩擦性能的各种有机或无机填料。石棉摩擦材料又分为纺织类和纤维类：（1）

52、纺织类石棉制品有石棉橡胶制动器片、石棉浸油或耐油制动器片、石棉铜丝和石棉树脂制动器片等，这类制品抗冲击强度好，在常温下有较高而稳定的摩擦系数，但耐高温性能较差，磨损较快。（2）纤维类是将短纤维石棉、粘结剂和各种添加剂等混合后，再经热压而成，有时根据需要也加入少量有色金属，统称石棉制品，应用较广。由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有致癌公害问题已被逐渐淘汰，取而代之的各种无石棉型材料相继进行研制，这也是近年来的发展方向。摩擦材料尚在不断发展，由于材料的组成及制造工艺不同，其摩擦性能往往差别很大，在使用各种摩擦材料时，应注意从制造厂取得相应的数据再进行设计和计算。第4章 盘式制动器压盘的设计4.1 压

53、盘的结构压盘是盘式制动器中比较复杂的零件，加工精度也较高，国产拖拉机上大部分用球墨铸铁制造，也有用可锻铸铁或灰铸铁的。压盘厚度1517毫米，其摩擦表面有较低的粗糙度和较小的不平度。压盘上有三个定心凸台与壳体相应的内圆配合，作为支持并使压盘与被制动轴同心。压盘一般有两个凸起，当凸起碰到壳体凸肩时，表示摩擦盘已磨损至极限，应更换摩擦衬片。查阅盘式制动器压盘的有关资料，并结合本次设计的实际情况确定为以下数据（长度单位：）制动器压盘： 材料 QT4010； 厚度 16.5；摩擦面粗糙度0.8； 平面度允差0.10；定心凸台粗糙度6.3。 如图4-1所示制动器压盘结构图如图4-1所示制动器压盘结构图4.

54、2 压盘的球槽在压盘上均匀地分布着35个球槽，其位置在摩擦面中部，使摩擦片均匀地压紧。许多运输车辆中广泛采用卵形槽，这种槽的曲率半径小，保证钢球的良好接触，减少挤压应力，这几个球槽间的位置精度有较高的要求，一般用测量钢球来检验。查阅运输车辆压盘上的球槽以及钢球的有关资料，并结合本次设计的实际情况现确定为以下数据（长度单位：mm）钢 球： 个数 5 规格 7/8C IV球槽的分布： 140 位置精度0.05槽 体： 为 dg22.225 用测量钢球检验时的测量值：28.7±0.03 粗糙度6.3注 测量钢球均为7/8A，直径为22.2250.002如图4-2所示制动器球槽结构图如图4-2所示制动器球槽结构图 在压盘上还开出35个弹簧拉耳，以便不操作时，两压盘在弹簧作用下回位，这些弹簧总的预拉力