鼓式制动器说明书

1、太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）8t载货汽车后桥鼓式制动器及其控制系统的设计摘 要 汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车，使下坡形式的汽车的车速保持稳定以及使已停使的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的发展和车速的提高及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要，也只有制动性能良好，制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。本设计是轻型货车的制动系设计,经过查资料和参考以往的设计,采用液压为动力源的行车制动和以人力手动机械式的驻车车制动.行车制动采用鼓式制动器驻车制动采用附装在后轮上的。即行车制动和驻车制动同用一套制动蹄片和制

2、动鼓。它的特点是可以减少制动系所占的空间,使其总体结构简化,并且在后轮行车制动失效时驻车车制动可以充当刹车,使其安全性能更高。关键词: 轻型载货车，制动器，设计 Design of bridge of drum brake and control system of 8t truck rearABSTRACT Automotive brake system is used to force the moving car slow down or stop, so that the car's speed downhill form stable and to have stopped

3、the car in place (including the slope) resides not move the body. With the development of highway and the speed increases and increasing traffic density, in order to ensure traffic safety, vehicle brake system operational reliability is becoming increasingly important, and only the brake good, relia

4、ble car brake system, can fully play its dynamic performance.The design is light truck brake system design, through to find information and reference the previous design, the use of hydraulic brake for the power source and the human hand mechanical parking brake. Brake drum brake used in brake attac

5、hed to the rear wheel using the. The brake and parking brake with a set of brake shoes and brake drums. It can reduce the braking system is characterized by the amount of space, so the overall structure is simplified, and the failure of the rear brake parking brake can act as a brake to secure highe

6、r performance.Key words：light trucks， brake， design摘 要1ABSTRACT2第一章 制动系概述61.1 概述61.2 制动器的结构形式7第二章 鼓式制动器主要零件设计参数计算172.1 鼓式制动器的设计计算172.2 摩擦衬片的磨损特性计算222.3制动力与制动力分配系数232.4同步附着系数272.5 制动器最大制动力矩27第三章 驻车车制动的设计计算293.1 满载时293.2 空载时30第四章 制动性能分析334.1 制动性能评价指标334.2 制动效能334.3 制动效能的恒定性334.4 制动时汽车方向的稳定性33第五章 制动器主要

7、零件的结构设计355.1制动鼓355.2 制动蹄365.3 制动底板365.4 制动蹄的支承375.5 制动轮缸375.6 摩擦材料375.7 制动器间隙38第六章 制动驱动机构的结构形式选择及设计计算40结 论44参考文献45第一章 制动系概述 1.1 概述 汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车，使下坡形式的汽车的车速保持稳定以及使已停使的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的发展和车速的提高及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要，也只有制动性能良好，制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。汽车制动系至少应有两套独立的制动装置

8、，即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用作强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用单回路、双回路或多回路结构，以保持其工作可靠。行车制动装置由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮。驱动机构分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有操纵主缸和制动轮缸以及管路；用气压操纵是 还应有空气压缩机、气路管道、贮气筒、控制阀和制动气室等。行车制动应满足如下要求： 1.适应有关要求和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象国家

9、和地区的法规和用户要求。 2.具有足够的制动效能。行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定。3.工作可靠。行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的30%。4.制动效能的热稳定性好。 5.制动时的操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车都不应当失去操纵性和方向稳定性。为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。 6.制动踏板的位置和行程符合人机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便， 舒适，能减少疲劳。踏板行程

10、不大于170mm,其中考虑了摩擦衬片或衬块的容许磨损量。各国法规规定，制动的最大踏板力一般为700N。设计时，紧急制动（约占制动总次数的5%10%）踏板力的选取范围为350550N采用伺服制动或动力制动应取小值。7.作用滞后的时间要尽可能的短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平的时间（制动滞后时间）和从开放踏板至完全解除制动的时间（解除制动滞后时间）。8.制动时不应产生振动和噪声。9.与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。10.制动系中应有音响或光信号等报警装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置；例如一旦主，挂之

11、间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。11.能全天侯使用，气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时制动管路不应出现结冰。12.制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。 1.2 制动器的结构形式除了辅助制动装置是利用发动机排气或其它缓速措施对下长坡的汽车进行减缓或稳定车速外，汽车制动器几乎都是机械摩擦式的，既是利用固定元件与旋转元件工作表面间的摩擦而产生制动力矩使汽车减速或停车的。汽车制动器按其在汽车上的位置分车轮制动器和中央制动

12、器，前者是安装在车轮处，后者则安装在传动系某轴上，例如变速器第二轴的后端或传动轴的前端。摩擦式制动器按其旋转元件的形状有可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器又分为内张式鼓式制动器和外束型鼓式制动器。内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，后者又安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的突缘上或变速器壳或与其相固定的支架上；其旋转摩擦元件为固定在轮毂上或变速器第二轴后端的制动鼓，并利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦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

13、利用制动鼓的外圆柱表面和制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称带式制动器。在汽车制动器中带式制动器曾仅用于某些汽车的中央制动器，现在汽车已很少使用。由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在汽车上已很少使用，所以内张型鼓式制动器通常称为鼓式制动器，而通常所说的鼓式制动器即是这种内张型鼓式结构。盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用于各种汽车的中央制动器。综上所述，故选

14、鼓式制动器。1.3鼓式制动器的结构型式及选择鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类，他们的制动效能、制动鼓的受力平衡状况以及车轮旋转方向对制动效能的影响均不同。制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的旋转方向是一致的，有领蹄和从蹄之分。制动蹄张开时的旋转方向和制动鼓旋转方向是一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。1.领从蹄式领从蹄式制动器的每块蹄片都有自己的固定点，而且两固定支点位于两蹄的同一端（图1-1a）。张开装置有两种形式，第一种用凸轮或楔块式张开装置。其中，平衡凸块和楔块式张开装置中的制动凸轮和制动楔块是浮动的，故能保证作用在两蹄上的张开力相等。第二种用两个活塞直径相等的轮缸（液压传动）

15、，可保证作用在两蹄上的张开力相等。领丛蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游：前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易。但领丛蹄式制动器也有两蹄片上的单位压力不等（在两蹄上摩擦衬片面积相同的条件下），故两蹄片磨损不均匀，寿命不同的特点。此外，因只有一个轮缸，两蹄必须在同一驱动回路作用下工作。领丛蹄式制动器得到广泛的应用，特别是轿车和轻型货车、客车的后轮制动器用得较多。 图.领从蹄式制动器2.双领蹄式双领蹄式制动器的两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端，如图1-1b所示，领蹄的固定端在下方，从蹄

16、的固定端在上方。每块蹄片有各自独立的张开装置，而且位于与固定支点相对应的一方。汽车前进制动时，这种制动器的制动效能相当高。由于有两个轮缸，故可以用两个各自独立的回路分别驱动两蹄片。除此之外，这种制动器还有调整蹄片和制动鼓之间的间隙工作容易进行和两蹄片上的单位压力相等，使之磨损均匀，寿命相同等优点。双领蹄式制动器的制动效能稳定性，仅强于增力式制动器。当倒车制动时，由于两蹄片皆为双从蹄，使制动效能明显下降。与领从蹄制动器比较，由于多了一个轮缸，使结构略显复杂。这种制动器适用于前进制动时前轴的轴荷及附着力大于后轴，而倒车制动时则相反的汽车上。它之所以不用于后轮，还因为两个互相成中心对称的轮缸，难以附

17、加驻车制动驱动机构。 图.双领从蹄式制动器3.双向双领蹄式双向双领蹄式制动器的结构特点是两蹄片浮动，用各有两个活塞的轮缸张开蹄片（图1-1c）.无论是前进或者是后退制动时，这种制动器的两块蹄片始终为领蹄，所以制动效能相当高，而且不变。由于制动器内设有两个轮缸，所以适用于双回路驱动机构。当一条管路失效后，制动器转变为领从蹄式制动器。除此之外，双向双领蹄制动器的两蹄片上单位压力相等，因而磨损均匀，寿命相同。双向双领蹄式制动器因有两个轮缸，故结构上复杂，且调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作困难是它的缺点。这种制动器得到比较广泛的应用。如用于后轮，则需要另设中央制动器。 图.双向双领蹄式制动器4.双从蹄式

18、双从蹄式制动器的两蹄片各有一个固定支点，而且两固定支点位于两蹄片的不同端，并用各有一个活塞的两轮缸张开蹄片（图1-1d）。双从蹄式制动器的制动效能稳定性最好，但因制动器效能最低，所以很少采用。5.单向增力式单向增力式制动器的两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆相互连接成一体，制动器仅有一个轮缸用来产生推力张开蹄片（图1-1e）。汽车前进制动时，两蹄片皆为领蹄，次领蹄上不存在轮缸张开力，而且由于领蹄上的摩擦力经推杆作用到次领蹄，使制动器效能很高，居各式制动器之首。与双向增力式制动器比较，这种制动器的结构比较简单。因两块蹄片都是领蹄，所以制动器效能稳定性相当差。倒车制动时，两领蹄又皆为从蹄，结果

19、制动效能很低。因两蹄片上单位压力不等，造成蹄片磨损不均匀，寿命不一样。这种制动器只有一个轮缸，故不适合用于双回路驱动机构；另外由于两蹄片下部联动，使调整蹄片间隙工作变得困难。少数轻、中型货车用来作前制动器。 图.单向增力式制动器6.双向增力式双向增力式制动器的两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共同支点，支点下方有一个轮缸，内装两个活塞用来同时驱动张开两蹄片，两蹄片下方经推杆连接成一体（图1-1f）。与单向增力式不同的是次蹄片上也作用有来自轮缸活塞推压的张开力，尽管这个张开力的制动力矩能大到主领蹄制动力矩的23倍。因此，采用这种制动器后，即使制动驱动机构中不用伺服装置，也可以借助很小的踏板力得

20、到很大的制动力矩。这种制动器前进与倒车的制动效果不变。双向增力式制动器因两蹄片均为领蹄，所以制动器效能稳定性比较差。除此之外，两蹄片上的单位压力不等，故磨损不均匀 ，寿命不同。调整间隙工作与单向增力式一样比较困难。因只有一个轮缸，故制动器不适合用于有的双回路驱动机构。 图. 双向增力式制动器 1.4 鼓式制动系的主要参数及其选择制动系设计中的需要给定的整车参数有： 型式 平头、双轴、后桥驱动、轻型载货汽车 载重量 4905 全长 5998 最宽 2100 总高 2330 轴距 3860 整备重量 （包括燃料、水、备胎） 2825满载总重 7860空车轴荷分配 前轴 1412.5 50% 后轴

21、1412.5 50% 满载轴荷分配 前轴 2594 33% 后轴 5266 67% 最大爬坡度 25度 最高车速 满载时 98km/h 设计乘员数 2人 满人数质量为130kg1.鼓式制动器主要参数的确定1.1制动鼓内径D：轮辋直径Dr=16*22=352mm；输入力F一定时，制动鼓内径越大，制动力矩越大，且散热能力也越强。但增大D受轮辋内径限制，制动鼓与轮辋之间应保持足够的间隙，通常要求该间隙不大于20mm，否则不仅制动鼓散热条件太差，而且轮辋受热后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。制动鼓应有足够的壁厚，用来保证有较大的刚度和热容量，以减小制动时的温升。制动鼓的直径小，刚度就大，并且有利于保证制动鼓

22、的加工精度。制动鼓与轮辋直径之比D/Dr的范围如下：轿车： D/Dr=0.640.74货车： D/Dr=0.700.83D = 352*0.82 = 289 mm； （1-1）轮毂内径：D=290mm。1.2制动蹄摩擦衬片的包角和宽度b实验表明摩擦衬片包角角减小虽然有利于散热，但单位压力过高将加速磨损。实际上包角两端处的单位压力最小。因此过分延伸衬片的两端以加大包角，对减小单位压力的作用不大，而且将使制动不平顺，容易使制动器发生自锁。因此，包角一般不宜大于120°。故取 = 110°摩擦衬片宽度尺寸b的选取对摩擦衬片的使用寿命有影响。衬片宽度尺寸取窄些，则磨损速度快，衬片寿

23、命短；若衬片宽度尺寸取宽些则质量大，不易加工，并且增加成本，过大也不宜保证与制动鼓全面接触。 制动鼓半径R确定后，衬片的摩擦面积为Ap=Rb.制动器各蹄衬片总得摩擦面积越大，制动时所受单位面积的正压力和能量负荷越小，从而磨损特性越好。根据国外统计资料分析，单个车轮鼓式制动器的衬片面积随汽车总质量增大而增大，由货车质量单个制动器总的衬片面积Ap=150250cm （1-2）取b=65 mm1.3摩擦衬片起始角一般将衬片布置在制动蹄的中央，即令如图所示，有时为了适应单位压力的分布情况，将衬片相对于最大压力点对称布置，以改善制动效能和磨损的均匀性和制动性能。故取 （1-3）1.4张开力作用线到制动器

24、中心的距离a在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离a尽可能大，以提高制动效能： （1-4）取a=110mm 图1-3 鼓式制动器的主要几何参数1.5制动蹄支撑点位置坐标k和c在保证两蹄支撑端面不致相互干涉的条件下，使c尽可能的大，k尽可能小，暂定c =0.8R=120 mm 取c=110mmk = 20 mm.1.6摩擦片摩擦系数f选择摩擦片时不仅希望其摩擦系数要高些，更要求其稳定性要好，受高温度和压力影响要小。不能单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应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，后者对蹄式制动器是非常重要的。各种制动器用摩擦材料的摩擦系

25、数的稳定值约为0.30.5，少数可达0.7。一般来说，摩擦系数愈高的材料，其耐磨性愈差。所以在制动器设计时并非一定要追求高摩擦系数的材料。故取 f=0.30。第二章 鼓式制动器主要零件设计参数计算2.1 鼓式制动器的设计计算1.压力沿衬片长度方向的分布规律除摩擦衬片因有弹性容易变形外，制动鼓蹄片和支承也有变形，所以计算法向力在摩擦衬片上的分布规律比较困难。通常只考虑衬片径向变形的影响，其他零件变形的影响较小而忽略不计。制动蹄有一个自由度和两个自由度之分，本设计的制动蹄有两个自由度，两个自由度的紧蹄摩擦衬片径向变形规律，如图2-1所示将坐标原点取在制动鼓中心o点。y坐标轴线通过蹄片的瞬时转动中心

26、a点。 图2-1 计算制动蹄摩擦称片径向变形简图制动时，由于摩擦衬片变形，蹄片一面绕瞬时转动中心移动，同时还顺着摩擦力作用的方向沿支承面移动。结果蹄片中心位于O点，因而未改变的摩擦衬片的表面轮廓（E，E线）就沿OO方向移动进入制动鼓内，显然，表面上所有点在这个方向的变形是一样的，位于半径OB上的任意点B的变形就是BB线段，所以同样一些点的径向变为 考虑到和所以对于紧蹄的径向变形和压力P为： （2-1）式中：-为任意半径OB和y轴之间的夹角；-最大压力线OO与X轴之间的夹角；-半径OB和OO线之间的夹角； 所以可以认为：对于尚未磨合的新制动蹄衬片，沿其长度方向的压力分布符合正弦曲线规律。沿摩擦衬

27、片长度方向压力分布不均匀程度，可用不均匀系数评价： 式中-制动蹄衬片上的最大压力；-在同等制动力矩作用下，假想压力分布均匀时的压力。 在计算鼓式制动器时，必须建立制动蹄对制动鼓的压紧力与所产生的制动力矩之间的关系。为计算制动蹄片上的力矩TTf1，在摩擦衬片表面上取一横向单元面积，并使其位于与y1轴的交点为a处，单元面积为bRda，其中b为摩擦衬片宽度，R为制动鼓半径，da为单元面积的包角，如图（5）所示。由制动鼓作用在摩擦衬片单元面积的法向反力为： （2-2）而摩擦力fdN产生制动力矩为 在由区段上积分上式，得 （2-3）当法向压力均布时 （2-4）不均匀系数 图2-2 制动力矩的计算用简图其

28、中： 前面已选定为35度 所以： 式（2-3）和（2-4）给出的是由压力计算制动力矩的方法，单在实际计算中采用由张开力p计算制动力矩T 的方法则更为方便。前蹄产生的制动力矩TTf可表达如下： （2-5）式中 N单元法向的合力； 摩擦力fN的作用半径（见图2-2）为了求的力N1和张开力P1的关系式，写出制动蹄上力的平衡方程式： （2-6） 式中 的作用线之间的夹角；S1x支撑反力Q在X1轴上的投影。解式 （2-6），得 （2-7） 图2-3 张开力计算用简图对于前蹄可用下式表达为 （2-8）对于后蹄可类似地表示为 （2-9）为了确定，必须求出法向力N及其分量。如果将dN（见图2-3）看作是它投影

29、在x1轴和y1轴上的分量dNx 和dNy的合力，根据式（2-2）有： （2-10） （2-11）因此 式中 所以 根据式（2-3）和式（2-5），并考虑到 则有 所以： R1=152.6mm R2=158.7mm又因： 其中 º 所以： 对具有两蹄的制动器来说，其制动鼓上的制动力矩等于两蹄摩擦力矩之和，即 （2-12）对于液压驱动的制动器来说，所需的张开力为 （说明：制动力矩T，由法规规定的满载时最小制动距离是计算出所需的最大刹车制动力矩得出） 所以： P=7000N；计算鼓式制动器，必须检查蹄有无自锁的可能。由式（2-7）得出自锁条件。当式（2-7）中的分母等于零时，蹄自锁，即 如

30、果式成立，则不会自锁。因为： 故，制动蹄不会自锁。2.2 摩擦衬片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、压力以及相对滑磨速度的多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是很困难的。但实验表明，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热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高此即所谓的制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则衬片的磨损愈严重。制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。

31、比能量耗散率又称为单位功负荷或能量负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，其单位为w/mm。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 （2-13）式中，汽车回转质量换算系数；汽车总质量；汽车制动初速度与终速度，m/s；计算时3.5t以上的货车取=65km/h（18m/s）；j制动减速度。，计算时取j=0.6g；t制动时间，s；A、A前后制动器衬片的摩擦面积；制动力分配系数。在紧急制动到=0时，并可近似的认为=1，则有 (2-14)鼓式制动的比能量耗损率以不大于1.8w/mm为易，但当制动初速度低于式（2-13）下面所规定的值时，则允许略大于1.8w/mm。轿车盘式制

32、动器的比能量耗散率应不大于6.0w/mm。比能量耗散率过高，不久会加速制动衬片的磨损，而且可能引起制动鼓或盘的龟裂。其中=1.92所以：e1=1.36w/mm e2=1.88w/mm故符合要求。磨损特性指标也可用衬片的比摩擦力即单位面积的摩擦力来衡量。单个车轮制动器的比摩擦力为 式中，单个制动器的制动力矩；R 制动半径A单个制动器的衬片摩擦面积。当制动减速度j=0.6g时，鼓式制动器的比摩擦力F不大于0.48N/mm为宜。所以： F =0.31故符合要求。2.3制动力与制动力分配系数汽车制动时，如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则任一角速度的车轮，其力矩平衡方程为： (2

33、-15)式中 制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，N*m；地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，有称为地面制动力，其方向与汽车行驶的方向相反，N；车轮的有效半径，m。令 并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，因此又称为制动器周缘力。与地面制动力的方向相反，当车轮角速度时，大小亦相等，且仅由制动器结构参数所决定。即取决于制动器的结构形式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压、或气压成正比。当加大踏板力以增大时，和均随之增大。但地面制动力受着条件的限制，其值不可能大于附着力，即 或 式中

34、轮胎与地面间的附着系数；Z地面对车轮的法向反力。 制动器制动力和地面制动力达到附着力值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩即表现为静摩擦力矩，而即成为与相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力极限值。当制动达到后，地面制动力达到附着力值后就不在增大，而制动器制动力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而继续上升。根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前、后轴车轮的法向反力为： （2-16） 图2-4制动力与踏板力FP的关系式中 G汽车所受重力； L汽车轴距； 汽车质心离前轴距离；L汽车质心离后轴距离；汽车质心高度；g 重力加速度；汽车制动减速度。汽车总的地面制动力为（2-17

35、）式中q制动强度，亦称比减速度或比制动力；前后轴车轮的地面制动力。由以上两式可求得前、后轴车轮附着力为 （2-18）上式表明：汽车在附着系数为任一确定值的路面上制动时，各轴附着力即为极限制动力并非为常数，而是制动强度q或总制动力FB的函数。当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，前、后车轮制动器的制动力的分配、道路附着系数和坡度情况等，制动过程可能出现的情况有三种，即：1.轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑；2.后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑；3.前、后轮同时抱死拖滑。在以上三种情况中，显然是最后一种情况的附着条件利用最好。由上面的公式可以求出在任何附着系数的路面上，前

36、后轮同时抱死即前后轴车轮附着力同时被充分利用的条件是： （2-19）式中； ；前轴车轮的地面制动力；后轴车轮的地面制动力；地面对前、后轴车轮的法向反力；汽车质心离前、后轴的距离G汽车重力；汽车质心高度。由上式可知，前、后轮制动器的制动力的函数。上式可消去，得式中L汽车的轴距。将上式绘成以为坐标的曲线，即为理想的前、后制动器制动力分配曲线，简称I曲线，如图（2-5）所示。如果汽车前、后制动器的制动力能按曲线I的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数路面上制动时，都能使前、后车轮同时抱死。然而，目前大多两轴汽车尤其是货车的前后制动力之比为一定值，并以前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比；表面分配比

37、例，称为汽车制动器制动力分配系数： （2-20）又由于在附着条件所限定的范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力，故又可通称为制动力分配系数。图2-5 I曲线与线2.4同步附着系数上式又可表达为： 上式在图中是一条通过坐标原点且斜率为（1-）/的直线，它是具有制动器制动力分配系数为的汽车的实际前、后制动器动力分配线，简称线。图中线与I曲线交点处的附着系数为同步附着系数。它是汽车制动性能的一个重要参数，有汽车结构系数所决定。国外有的文献推荐满载时的同步附着系数，轿车取。故取=0.6。2.5 制动器最大制动力矩 应合理的确定前、后轮制动器的制动力矩，以保证汽车有良好的制动效能和稳定性。 最大

38、制动力是汽车附着质量被完全利用的条件下获得的，这时制动力与地面作用于车轮的法向力成正比。双轴汽车前、后轮附着力同时被充分利用或前、后轮同时抱死时制动力之比为式中 汽车质心离前、后轮的距离；同步附着系数；汽车质心高度。所以：制动器所能产生的制动力矩，受车轮的计算力矩所制约，即 （2-21）式中前轴制动器的制动力，；后轮制动器的制动力，；作用于前轴车轮上的地面法向反力；作用于后轴车轮的地面法向反力；车轮的有效半径。对于常遇的道路条件较差、车速较低因而选取了较小的同步系数值的汽车，为了保证在的良好路面上能够制动到后轴和前轴先抱死滑移（此时制动强度q=），前、后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力矩为：

39、所以： =3.18=3.16。第三章 驻车车制动的设计计算 汽车可能停驻的极限上坡角，根据后轮上的附着力与制动力相等的条件可得： （3-1）汽车可能停驻的极限下坡角，同理可得： （3-2）一般要求各类的最大驻坡不小于16%20%，在驻车制动器的设计中，安装制动器的空间及驻车制动力源等条件允许的范围内，应求后桥上驻车制动力矩接近由所确定的极限值mgResin（因为大于），并保证下坡能停驻的坡度不小于法规值。单个后轮驻车制动器的制动力矩上限为1/2mgResin。3.1 满载时图3-1为汽车在上坡路上停驻时的后轴车轮的附着力为： 即 （3-3）同样可求出汽车下坡停驻时的后轴的车轮的附着力为 故可求

40、得汽车在上坡可能停驻的上坡角为 同样可求得汽车在上坡可能停驻的上坡角为 为使汽车能在接近于上式确定的坡度a的路面上停驻，则应使后轴上的驻车制动力矩接近于a所确定的极限值mgResinga1，并保证在下坡路面上停驻的坡度不小于法规规定值。单个后轮驻车制动器的制动力矩上限为= 3.2 空载时分析与重载时相同把空载的参数代入得： 汽车在上坡可能停驻的上坡角为 =23.2同样可求得汽车在上坡可能停驻的上坡角为 驻车制动所需的制动力矩：如图所示汽车在上坡路上驻车时的受力情况。由此不难得出驻车时的后桥附着力 （3-4）汽车在下坡路上停驻时后桥附着力为： （3-5）某货车的 三者对坡路倾角a的关系，如图所示

41、。汽车可能停驻的极限上坡倾角 可根据后桥上的附着力与制动力相等的条件得： （3-6）得到 式中， 是保证汽车上坡行驶时的纵向稳定性的极限坡路倾角，如图所示例车的 。同理可推出汽车可能停驻的极限下坡路倾角为 （3-6） 图3-1汽车受力图 图3-2曲线图 上述例车在 在驻车制动器的设计中，在安装制动器的空间，制动力源等条件允许的范围内，应力求后桥上的驻车制动力矩接近于由 所确定的极限值 并保证下坡路上能停驻的坡度不小于法规的规定值。单个后轮驻车制动器的制动力上限为 ，中央驻车制动器的制动力矩上限为 。 第4章 制动性能分析任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。汽车的制动性是指汽车

42、在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维持一定车速的能力。4.1 制动性能评价指标 1）汽车的制动性主要由下列三方面来评价：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退性能。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

43、为制动过程中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 制动时汽车方向的稳定性制动时汽车的方向稳定性，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

44、试时都要求了其实验通道的宽度。方向稳定性是从制动跑偏、侧滑以及失去转向能力方面来考验。制动跑偏的原因有两个：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。制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调（相互干涉）。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。最危险的情况时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报死后轴始终不抱死。第五章 制动器主要零件的结构设计5.1制动鼓图 5.1 制动鼓（a）铸造制动鼓；（b），（c）组合式制动鼓1 冲压成形辅板；2铸铁鼓筒；3 灰铸铁内鼓

45、筒；4 铸铝合金制动鼓制动鼓应具有高的刚性和大的热容量，制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配，应能保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。一些轿车采用由钢板冲压成形的辐板与铸铁鼓筒部分铸成一体的组合式制动鼓(图 5.1(b)；带有灰铸铁内鼓筒的铸铝合金制动鼓(图5.1(c)在轿车上得到了日益广泛的应用。铸铁内鼓筒与铝合金制动鼓本体也是铸到一起的，这种内镶一层珠光体组织的灰铸铁作为工作表面，其耐磨性和散热性都很好，而且减小了质量。制动鼓在工作载荷作用下会变形，致使蹄鼓间单位压力不均匀，且会损失少许踏板行程。鼓筒变形后的不圆柱度过大容易引起自锁或踏板振动。为防止这些现象

46、需提高制动鼓的刚度。为此，沿鼓口的外缘铸有整圈的加强肋条，也有的加铸若干轴向肋条以提高其散热性能。制动鼓相对于轮毂的对中如图44所示，是以直径为的圆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。两者装配后需进行动平衡。许用不平衡度对轿车为1520N·cm。 制动鼓壁厚的选取主要是从刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有助于增大热容 量，但试验表明，壁厚从11mm增至20mm，摩擦表面平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为 712mm。制动鼓在闭口一侧可开小孔，用于检查制动器间隙。5.2 制动蹄图 5.2 铸铁制动蹄轿车和轻型、微型货车的

47、制动蹄广泛采用T形型钢辗压或钢板冲压焊接制成。制动蹄的断面形状和尺寸应保证其刚度好，但小型车钢板制的制动蹄腹板上有时开有一、两条径向槽，使蹄的弯曲刚度小些，以便使制动蹄摩擦衬片与鼓之间的接触压力均匀，因而使衬片磨损较为均匀，并减少制动时的尖叫声。制动蹄腹板和翼缘的厚度，轿车的约为 35mm。摩擦衬片的厚度，轿车多用 4.55mm。衬片可以铆接或粘接在制动蹄上，粘接的允许其磨损厚度较大，但不易更换衬片；铆接的噪声较小。5.3 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。制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动

48、底板都具有凹凸起伏的形状。刚度不足会导致制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。5.4 制动蹄的支承 二自由度制动蹄的支承，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(KTH 37012)或球墨铸铁(QT 40018)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

49、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，以保持制动蹄的正确位置。5.5 制动轮缸 是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。其缸筒为通孔，需搪磨。活塞由铝合金制造。活塞外端压有钢制的开槽顶块，以支承插入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。 5.6 摩擦材料 制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用少污染和对人体无害的摩擦材料。目前在制动器中广泛采用着模压材料，它是以石棉纤维为主并与树脂粘结剂、调整摩擦性能的填充剂(由无机粉粒及橡胶、聚合树脂等配成)与噪声消除剂(主要成分为石墨)等混合后，在高温下模压成型的。模压材料的挠性较差，故应按衬片或衬块规格模压，其优点是可以选用各种不同的聚合树脂配料，使衬片或衬块具有不同的摩擦性能和其他性能。另一种是编织材料，它是先用长纤维石棉与铜丝或锌丝的合丝编织成布，再浸以树脂粘合剂经干燥后辊压制成。其挠性好，剪切后可以直接铆到任何半径的制动蹄或制动带上。在100120温度下，它具有较高的摩擦系数