刘铁力_比亚迪F3制动系统设计_中期报告

1、河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告河北工业大学毕业设计（论文）中期报告学生姓名：刘铁力 学号： 080251学 院：机械工程学院专 业：车辆工程设计（论文）题目 比亚迪F3制动系统设计设计（论文）地点： 河北工业大学指导教师：刘芳职称：讲师2012ii河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告一、预期目标本阶段的预期目标是完成比亚迪F3汽车制动器的结构设计，撰写并提交中期报告。通过前一段时间的学习和了解，根据前期设计的结论，建立盘式制动器、鼓式制动器制动油路 和制动主缸的二维图，在这个过程中用到了CAD软件，并在此基础之上对盘式制动器进行UG三维图形设计。二、取得的进展和成果该课题所要做的

2、主要工作是建立 CAD及三维模型，采用 AutoCAD及UG等软件，大大区 别于传统的手工绘制二维图纸的工作方式，需要熟练地掌握相应软件，并具有整体布置图形的能力。制动系统设计计算制动系统主要参数数值主要技术参数：轴距：2600mm车轮滚动直径：615mm前 / 后轮距：1480/1460mm整备质量：1200kg空载时前轴分配负荷：60%质心高度：空载 hg=0.6m，满载hg=0.5m质心位置：a=1.35m b=1.25m最高车速：180km/h最大爬坡度：21% （12 °左右）最小转向直径：10.2m最大功率/转速：78/6000 kw/rpm最大转矩/转速：134/450

3、0 N*m/rpm轮胎型号：195/60R14 85H同步附着系数：0 0 =0.61. 同步附着系数的分析（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 7的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减 速度为匕仑丁，即-，:为制动强度。而在其他附着系数1的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度：V 丁这表明只有在/八的路面上，地面的附着条件才可以

4、得到充分利用。根据相关资料查出轿车“二 0.6 ，故取：rj =0.62. 制动器有关计算(1 )确定前后轴制动力矩分配系数3根据公式:得：L2.62.65河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告(2)制动器制动力矩的确定:由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩:F，2maGL(b Zh)；：式中：一一该车所能遇到的最大附着系数z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6河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告1.35* 0.7其中 +=1.35+(0.7 0.6)*0.5 =0.675故后轴1560*10丄丄証=2.6(1

5、.30.675*0.5)*0.7*6152 =1.31 川 Nmm7河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告后轮的制动力矩为1.31 丨"=0.65 0.；，Nmm前轴I 2max=0.596/(1-0.596)1.31 ：'=1.93：'匚一 Nmm#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告前轮的制动力矩为1.93 丨/2=0.966 ：；：匚一 Nmm3后轮鼓式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195/60R14 85H轮辋为14in轮辋直径/in1213

6、141516制动鼓轿车180200240260内径/mm货车220240260300320查表得制动鼓内径=240mm由轿车 DL 在0.640.74之间选取取 D/ ' =0.7，贝U D=249mm(2)制动蹄摩擦衬片的包角3和宽度b查资料制动蹄摩擦衬片的包角3在3 =：1*_ . 一范围内选取。故取3 = 1 根据单个制动器总的衬片摩擦面积A取200300故取 A=300>:-由 b/D=0.18b=0.18 x249 二 45 mm(3 )摩擦衬片起始角 ：i.的选取由彳叮=-(层)=<11(4) 制动器中心到张开力&作用线的距离e根据 e=0.8R=99.

7、6mm得：e=0.8 x 249/2=99.6mm(5) 制动蹄支撑点位置坐标 a与c暂取 a=0.8R=99.6mm(6 )摩擦片摩擦系数在摩擦系数要求高些的基础上为保证其热稳定性好，取f=0.34. 前轮盘式制动器主要参数确定(1) 制动盘直径 D制动盘的直径D希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，但制动盘受轮辋直径的限制。通常为轮辋直径的70%- 79%(2) 制动盘厚度h选择制动盘厚度直接影响制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取小些；为了降低制动时的温升，制动盘厚度不宜过小。通常，实心制动盘厚度可取为10 mnv20 mm只有通风孔道的制动盘的两丁作面之间的

8、尺寸，即制动盘的厚度取为20 mm- 50 mm但多采用 20 mm 30 mm。(3 )摩擦衬块内半径 R1与外半径 R2摩擦衬块的外半径 R2与内半径R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作时摩擦衬块 外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。(4)摩擦衬块工作面积 A2查表推荐根据制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在1.6kg3.5kg/ cm5制动器制动因数计算(1 )前轮盘式制动效能因数由公式BF=2f取 f=0.5,贝U BF=2 x 0.5=19河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告(2)后轮鼓式制动器效能因数根据公式bh/b

9、=2 , c/b=0.8则 BFT1=2* (0.31-0.3* 0.8)=0.7910河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告从蹄制动蹄因数：BFt2b 1 + f根据公式b0.3BF=2*()=0.48贝y1 0.3* 0.86制动器主要零部件的结构设计(1) 制动盘制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或用添加cr , Ni等的合金铸铁制成。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，钳盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层盘这样可大大地增加散热面积，降低温升约20% 30%，但盘的整体厚度较厚。而一般不带通风槽的轿车制动盘， 其厚度约在10

10、mm 13mm之间。本次设计采用的材料为 HT250。(2) 制动钳制动钳由可锻铸铁 KTH370一 12或球墨铸铁 QT400一 18制造，也有用轻合金制造的， 11河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告例如用铝合金压铸。（3）制动块制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌或铆接或粘接在一起。（4 ）摩擦材料制动摩擦材料应只有角而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能要好，不应在温升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降，材料应有好的耐磨性，低的吸水（油、制动液）率，低的压缩率、低的热传导率（要求摩擦衬块么300 C的加热板上：作用30min后，背板的温度不越过 190C ） 和低的热膨胀率，高的抗

11、压、抗打、抗剪切、抗弯购性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪 声、不产生不良气味，应尽量采用污染小印对人体人害的库擦材料。当前，在制动器巾广泛采用着模压材料，它是以石棉纤维为主并均树脂粘站剂、调整摩擦性能的填充刑（出无机粉粒及橡胶、聚合树脂等配成）勺噪声消除别（主要成分为石墨）等混 合后，在高温厂模压成型的。模压材料的挠性较差故应佐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及其他性能。本次设计采用的是模压材料。（5）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

12、表面磨损均匀。制动鼓相对于轮毂的对中是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。 两者装配后还需进行动平衡。其许用不平衡度对轿车为15N- cm-20 N- cm；对货车为30 N- cm-40 N - cmi微型轿车要求其制动鼓工作表面的 圆度和同轴度公差v 0.03mm,径向跳动量w 0 O 5mm静不平衡度w 1 5N.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II 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7mn 12mm中、重型载货汽车

13、为 13mn 18mm制动鼓在闭口一 侧外缘可开小孔，用于检查制动器间隙。本次设计采用的材料是HT20-40。（6）制动蹄制动蹄腹板和翼缘的厚度，轿车的约为3mn 5mm货车的约为5mn 8mm摩擦衬片的厚度，轿车多为4. 5mn 5mm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HT200b（7 ）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

14、状。重型汽车则采用可联铸铁KTH370- 12的制动底板。刚度不足会使制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。本次设计采用45号钢。（8）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

15、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，以保持制动蹄的正确位置。（9 ）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 HT250b7.液压制动驱动

16、机构的设计计算（1）后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算根据公式dw其中：p考虑到制动力调节装置作用下的轮缸或灌录液压，取p=8 12Mp.故取p=10Mp查比亚迪F3轿车使用与维护手册得F=7065N7065 3.14*10*106=30mm根据GB7524-87标准规定的尺寸中选取,则确定轮缸直径为 30mm一个轮缸的工作容积”14河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告#河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告其中：八一一一个轮缸活塞的直径n轮缸活塞的数目s一个轮缸完全制动时的行程厂 -1一 一 - 一儿）初选S可取2mm-2.5mm, 故取S =2mm其中：1 消除制动蹄与制动鼓间的间

17、隙所需的轮缸活塞行程由于摩擦衬片变形而引起的轮缸活塞二，,一一分别为鼓式制动器的变形与制动鼓的变形而引起的轮缸活塞行程血=空勺30* 2 = 2826mm3则可算得一个轮缸的工作容积4 1（2）前轮盘式制动器液压驱动机构计算前轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算#河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告#河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告式中：p考虑到制动力调节装置作用下的轮缸或灌录液压，p=8Mp 12Mp.取p=10Mp查比亚迪F3轿车使用与维护手册得F=19625Ndw=2196253.14*10*106= 50mm根据GB7524-87标准规定的尺寸中选取,则确定轮缸直径为 50m

18、m#河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告#河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告一个轮缸的工作容积'>#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告（n为一个）其中：一个轮缸活塞的直径n 轮缸活塞的数目S 一个轮缸完全制动时的行程取 S =2mm'消除制动蹄与制动鼓间的间隙所需的轮缸活塞行程':由于摩擦衬片变形而引起的轮缸活塞二，1 分别为鼓式制动器的变形与制动鼓的变形而引起的轮缸活塞行程3.14 123Vw =E50 * 2 =3925mm得一个轮缸的工作容积4 1则可得全部轮缸的工作容积根据公式-其中：m轮缸的数目V=2V，一+2V】=2 2826+2 39

19、25=13502mm&制动主缸与工作容积设计计算制动主缸应有的工作容积Vo二V v'其中：v全部轮缸的总的工作容积:制动软管在掖压下变形而引起的容积增量Vo可取为1.1V轿车的制动主缸的工作容积可取为V1.1*135014852.2mm主缸直径:和活塞行程So兀 2 Vo = d o So根据公式：4一般 & = （0.8 匚2）do取 £ = dod0 =23 V0 = 26.65mm 得0讥根据GB7524-87标准规定的尺寸中选取，则确定主缸直径为 28mmS0 二 d0 = 28mm9制动踏板力与踏板行程(1) 制动踏板力2 1 1 Fp do Pp

20、4i n根据公式：p式中：do 制动主缸活塞直径制动管路的液压制动踏板机构传动比；取'=4'制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取1 =0.850.95。取'=0.93 1426116Fp = * 282*10*106* * *10=1710N A 700N根据上式得：p 44 0.9因此需要加装真空助力器。式中:真空助力比，取 4。17河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告因此符合要求丄 一 =1710/4=427.5N Y 500N，X(2) 制动踏板工作行程1主缸推杆与活塞的间隙，一般取1.52mm取"闸=2m

21、mL “丄一一主缸活塞空行程， 即主缸活塞由不工作的极限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所经过的行程;根据上式得：.-' '=128mm. 150mm故符合设计要求。10制动减速度jM总.总、j(rr* m)M总=2(M j - M Q =2(655 966) =3242N.md 615其中：rr滚动半径2， m = 1560kg19河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告3242/ 2j6.76m/ s615*15602*1000则可得轿车制动减速度应在5.87m/s2#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕

22、业设计(论文)中期报告11制动距离S匀减速时S=丄魚屯汕上3.62254#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告=6.67 mv 为 30km / hS =0.1*30 30 9m -S150符合要求其中：t1 消除制动蹄与制动鼓间隙时间，取0.1s制动力增长过程所需时间 0.2sS 二丄(0.1 咚)303.62254*0.72vS,=0.1v+ 轿车制动距离150#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告#河北工业大学本科毕业设计(论文)中期报告12驻车制动(1)汽车可停驻的极限上坡路倾斜角-arctan亠 rrctan-l =23.5。 L &

23、#174;hg2.60.7* 0.5(p其中：一一车轮与路面摩擦系数为0.7汽车可停驻极限下坡路倾斜角二 arctanL1L'hg二 arcta n0.7*1.352.6 0.7* 0.5= 19.7°0 0最大停驻坡度应不小于16%20%(约10.10 12.57 )，故符合要求13制动系统结构设计(1 )盘式制动器前制动器为盘式，采用单缸浮动钳式结构。前制动器由制动盘、制动钳、车轮轴承及制动摩擦罩盘组成。下图 1所示为轿车浮钳盘式制动器的剖视图。20河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告1-支架2-制动钳壳体3-活塞防尘罩4-活塞密封圈5-螺栓6-导套7-导向防尘罩8-

24、活塞9-止动弹簧10-放气螺钉11-外摩擦块12-内摩擦块13-制动盘图1浮钳盘式制动器浮钳盘式制动钳的工作原理： 制动钳壳体2用螺栓5与支架1相连接，螺栓5兼作导向 销。支架1固定在前悬架焊接总成（亦称车轮轴承壳体）的法兰板上，壳体2可沿导向销与支 架作轴向相对移动。支架固定在车轴上，摩擦块11和12布置在制动盘13的两侧。制动分泵8设在制动钳内。制动时，制动钳内油缸活塞 8在液压力作用下推动内摩擦块 12，压靠 到制动盘内侧表面后，作用于分泵底部的液压力使制动钳壳体在导向销上移动，推动外摩擦块11压向制动盘的外侧表面。内、外摩擦块在液压作用下，将制动盘的两侧面紧紧夹住。由于制动盘是紧固在前

25、轮毂上的，因此实现了前轮的制动。（2）鼓式制动器后制动器为鼓式，简单非平衡式制动器， 为内张式液压制动轮缸式制动器。即它是以制动鼓内圆柱面作为摩擦工作表面，用液压制动轮缸来推动制动蹄压靠制动鼓内表面而实现制 动的，见图2。1-制动底板2-销轴3、4、11、12-回位弹簧5-压杆6-制动杆7-带杠杆装置的制动蹄8-支架9-止挡板10-铆钉13-检测孔14-压簧15-夹紧销16-弹簧座17-带斜楔支承制动蹄18-摩擦衬片19-斜楔支承20-楔形快21-制动轮缸图2鼓式制动器后制动器的结构是极为普通的鼓式制动器，并兼作驻车制动器。制动底板1紧固在后桥焊接件的轴端支承座上，底板上固定了制动轮缸21（亦

26、称分泵），分泵直径为$ 17.46mm,支架8、止挡板9用铆钉10紧固底板下方。止挡板两端有凹槽，与制动轮缸（即分泵）上的耳槽一起用以嵌进左面带杠杆装置的制动蹄和右面带斜模支承的制动蹄的幅板。夹紧销15、弹簧座16和压簧14将制动蹄紧压在制动底板的支承平面上，防止制动蹄的轴向窜动。 制动底板支承面上有6个储油平台，制动蹄采用浮式支承，可以沿分泵活塞的平面、止挡板的凹槽面作适量的浮动；并可作自动定心以保证制动蹄与制动鼓全面接触。制动蹄17上的固定斜模支承19是用来支承调节间隙用的模形块20的。制动蹄7上端有可绕销轴2自由摆动的制动杆6，制动杆6下端有一小钩槽，以钩住驻车制动拉索的夹子。制动蹄的工作表面用空 心铆钉铆上摩擦衬片 18。制动蹄7和17下端用弹簧11拉紧，上端分别靠弹簧 3、4拉向压 杆5,并使制动蹄上端贴牢分泵左右端面，下端紧靠在止挡板两端面上。制动时，分泵活塞在制动液压力作用下推动制动蹄，使其绕制动蹄与止挡板的接触点向21河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告外旋转，致使制动蹄的摩擦片压向制动鼓， 产生制动力矩实现制动鼓的制动。 而制动鼓是与 后轮轮毂用轮胎螺栓连接的，这样实现了汽车车辆制动。消除制动时，制动液压力消失，制动蹄在回位弹簧 3、4、11作用下复位。后制动器的制动间隙是自动调节的。当制动间隙因