现代SUV汽车前后制动器结构设计(共35页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上吉林大学珠海学院毕 业 论 文论现代SUV汽车前后制动器结构设计系 别： 国际贸易与金融系 专 业 名 称： 国际贸易 学 生 姓 名： 张三 学 号： 指导教师姓名、职称： 李四 教授 完成日期：2017年 月 日专心-专注-专业摘要 制动系统是汽车的重要组成部分之一，而组成汽车制动系统的又一关键性部件是制动器。现在的汽车中前轮广泛采用盘式制动器，后轮广泛采用鼓式制动器。本次设计首先介绍了研究的目的意义及国内外制动器的发展现状，接下来对制动器进行设计计算。在设计过程中，根据我国各大汽车制造厂的一般研发新型制动器的流程，加以结合理论设计的要求。首先设计的这款汽车采用前

2、盘后鼓是制动器，接下来对盘式制动器和鼓式制动器进行计算，比如确定内径尺寸、摩擦衬片以及制动性能的校核计算。在计算了重要数据之后，利用CAD软件绘制制动器的装配图。关键词：现代汽车；制动器；前盘后鼓式制动器AbstractThe braking system is one of the important part of automobile braking system, and another key part of automobile brake system is the brake. Now the front wheel is widely used in car disc bra

3、ke, widely used in the rear drum brake. The purpose of this design first introduced the research significance and the brake development present situation at home and abroad, the design for the brake is calculated. In the design process, according to our country each big automobile manufacturer is de

4、veloping new brake process, combining theoretical design requirements. First design of the vehicle adopts front coil is after the drum brake, the next was carried out on the brake disc and drum brake calculation, such as to determine the diameter size, friction lining and brake performance check cal

5、culation. After calculating the important data, using CAD software rendering brake assembly drawing. Keywords：Hyundai Motor; Brakes; Front disc and drum brakes目录 9 1 绪论1.1研究的目的和意义如果制动系统不工作，对司机和乘客都会感到不舒适，甚至严重危机人的生命安全。随着社会的发展，汽车市场上的汽车数量和种类增加，使得交通事故越来越受人们的关注，与此同时行车安全问题已成为世界想彻底攻克的问题，无论是外国还是中国都在进行着安全试验。一

6、旦发生车祸，不仅损失的是车这个本体，你的生命也会受到伤害，生命要比轿车更为有价值。因此我们要从事情的重要程度来全面考虑，不仅要在交通事故发生后，才想到来找故障原因，那是没有任何意义的，而且更重要的是帮助驾驶员避免事故的发生，前提是要在愉快和舒适的驾驶条件下实现。大家在日常生活中，使用最多的交通工具可能就是汽车了，因为它很方便，也很快捷，所以我们才会看到路面上出现了越来越多的汽车。那么伴随而来的交通事故也变得越来越多，越来越惨烈。而且由于社会的进步与发展，车速的提高也为交通安全问题带来了很大的麻烦，为了使汽车和行人的越来越安全，就会对汽车的制动系统变得越来越优化。因为制动系统是汽车安全性的一个重

7、要参数。所以制动器的设计是非常重要的也是非常有意义的，它的好坏能直接影响到人类的交通安全和运输速率。行车安全旳一个重要因素就是保证制动系统旳正常运行。同时，制动系统旳正常运行也是运输经济性环节中旳重要一环。行车安全旳一个重要因素就是保证制动系统旳正常运行。同时，制动系统旳正常运行也是运输经济性环节中旳重要一环。因此，制动系统在整个汽车当中汽车功不可没的作用。本次设计依托autoCAD进行二维图进行设计，并进行适当的分析，从而设计出性能好且适合小型SUV汽车前后轮的制动器。1.2国内外发展状况 科学在发展，社会在进步。汽车工业为了赶上时代的变化，也在不断地创新也发展。目前而言，汽车工业发展的问题

8、有如下几个方面：经济化、速度化、安全性、可靠性。本次设计着重对安全性与可靠性的问题进行了深刻的研究。大家都知道，现在社会经济在不断地进步，那么社会需求也会变得越来越苛刻，人们所追求的汽车速度也在不断的提升。那么，伴随而来的就是汽车安全问题，汽车速度提高了，安全隐患也在加大，本次设计就是针对安全隐患进行了深刻的研究。汽车的安全性大多数是通过制动结构和制动效果来决定的。汽车在面对有障碍物或者行人时，必须要在短时间内使车辆进行减速甚至达到停车的目的。所以对制动器的研究是必不可少的。同时由于技术和成本原因想要普及前盘后盘的形式还需一个长期过程。目前国内只有中高档城际大客车普遍使用盘式制动器，鼓式制动器

9、造价便宜，而且符合传统设计。高速公路的发展，表示社会的经济在迅速上升。但高速行车和车辆的增多，频繁的发生交通事故。因而，如今汽车研发中一项非常引人关注的问题是确保行驶安全。对汽车制动系统结构及制动性能有逐步提高的趋势。汽车拐弯通过不同路面或会车时，都必须使车速降低，并且看到障碍物、行人和车辆时，立刻以最短的时间内，最短距离内将速度放缓，直至驻车停止。如果汽车不具有这样的特性，因而不可以高速行驶。汽车要下坡时，依据重力的促动，出现持续加速至危险的程度趋势，应立刻将速度保持在一定的安全值内，且要稳定行驶。在2015年召开的全国公安交通管理工作会议透露的最新统计数字，2015年，全国发生多起交通事故

10、，死亡、受伤群众难以统计。以货车的交通事故中，最主要因素就是汽车机械出现问题，并且各种汽车机械问题中，制动失效占据非常高的比例。我国对制动系统的研究还只在发展阶段，主要还是从机械方面入手，有几家专门做制动的公司都是局限在买技术的现状，和其他企业一起开发。而国外就更为成熟，例如德国的轿车，它的制动系统无论是硬件还是软件都是自主开发。投入很大的物力和人力来做实验，技术已经很成熟了。据我所知的德国瓦布科公司再很久的时候就开始有了关于制动的先进技术，所以现在才能立足于世界汽车制动配件的行业，年产量大概在70万，在我们国家也有他的分公司，还在发展市场。美国的凯尔西海斯公司稍稍比德国的公司起步较晚，但发展

11、很快。1.3 制动器的组成盘式和鼓式是我们熟知的两种形式。行车制动就是我们刹车时最经常做的事情：制动踏板。车轮就会停止运动；驻车制动就是我们所说的手刹。从有汽车开始,制动系统在安全方面就应经非常重要了。最近,随着车辆技术的提高和速度的变快,制动系统也就变得更加重要了。最基本的制动系统的结构主要包括机械、气动、液压和混合。它们的工作原理都是一样的,利用制动装置,将车辆在工作的状态下产生大量的摩擦热能转换成汽车所需要消耗的动能，使汽车达到减速的效果，甚至于使车辆达到停车的目的。在出现节能汽车和清洁能源汽车之后，汽车的动力系统也不得不做出改变，也变成了许多新型的结构与功能形式。制动系统由下面的四大部

12、分组成：（1）供能装置（2）控制装置（3）传动装置（4）制动器 制动器就是，是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。对于安全性要求较高的大型的设备(如、等)则应该装在靠近设备工作部分低速轴上。一些制动器已经标准化与系列化，有的装置由专业工厂制造供选用。制动器分为（脚刹），（手刹）。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在前进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。在停车之后不仅要用驻车制动，而且还要在下坡的时候将车辆的倒挡挂上以免车辆自行前滑，在上坡的时候也要将一档挂上以免车辆自行后滑。所以应用机械移动部件停止或减缓阻力矩制动转

13、矩。制动力矩是设计的基础,选择一个刹车,其大小是由机械类型和工作要求。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有、钢、和粉末冶金摩擦材料等，后者有、木材和等。制动器可分为摩擦式与非摩擦式两大类。摩擦式制动器。通过制动和刹车移动部件之间的摩擦。按制动件的结构可以分、盘式制动器等；因为制动件的工作状态不同，所以还可以分为常闭式制动器和常开式制动器；按操纵方式也可分为人力、液压、和电磁力操纵的制动器。制动器的结构型式。非摩擦式制动器。主要有（利用磁粉磁化所产生的剪力来制动）、（通过调节励磁电流来调节制动力矩的大小）以及水涡流制动器等。根据制动器的结构零件

14、,特别是在块式制动器,张块式制动器,带式制动器、盘式制动器等。折弯零件工作条件可分为常闭式制动器按操纵方式也可分为人力、气压和电磁力操纵的制动器。按制动系统的作用制动系统可分为行车、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。在每一个制动系统,汽车制动系统和停车制动系统是每辆车必须有的。2 制动器的结构形式及选择2.1 鼓式制动器鼓式制动器也叫作块式制动器其按照制动蹄支承方式分类可分为固定支撑式和浮动支撑式。图21鼓式制动器示意图1. 固定支承式：鼓式制动器的制动蹄片下面有一个圆柱形套筒，它套装在支撑销座孔上，并可以沿着支撑销座孔自由转动，即仅有一个自由度。 2.浮动支承式：鼓式制动器的制动蹄

15、片下面有一个曲面，可以沿着这个曲面上下移动，即具有两个自由度。2.2 盘式制动器固定钳盘式的缺点大家有目共睹。其落后的工艺性和死板的制动性在选择被大家所放弃。选择更多的则是浮动钳式的盘式制动器。制动系统是用来作为车辆缓慢或制止止再车辆的中间车辆，并保持车辆再适当旳稳定的速度再较低的斜坡。其驱动机构采用了双回路或多回路构造，确保工作可靠。图2-2 盘式制动器制动钳由可锻铸铁态QT40018或由KTH-370，轻合金制造，如铝合金压铸。如铝合金压铸件可以做成一个整体，但也可以分成两个部分和螺栓连接。开孔的外边，方便不必要的拆卸制动钳的查找以及替换制动衬块。制动钳体应具有刚度以及高强度。一般钳体，会

16、有单独的制造缸嵌夹，为了减少传输到制动液的距离，在运动过程中有运动泵油作用，将润滑油由圆锥滚子的下端泵油泵向大端，并且再经回油孔流回驱动桥壳中间的壳体油盆当中，这样润滑油可以得到充分冷却充分的润滑。同时使轴承得到良好的润滑、清洗和散热，还可以保护轴承的油封不被破坏，保护轴承根据衬里或衬块的规格，杯形活塞开口端的制动块背板。为了提高耐磨性，选择活塞式镀铬手柄的工作面。刹车钳是由铝合金制造。减少制动液热已成为必须解决的问题。所以，我们应该减少接处的面积活塞和制动踏板。 制动钳的安装位置可以在轴的前面或后面。制动钳位于车辆前部，以避免车轮离开车轮的泥浆。进入制动钳和轮毂轴承的合成载荷时可减少制动位置

17、。盘式和鼓式是我们熟知的两种形式。行车制动就是我们脚下踩的踏板，。而驻车制动就是我们所说的手刹。操作轻便，并具有良好的随动性。车轮制动时，制动器就会想办法让盘或者鼓停下，前置前驱的车轮上会有驻车制动器但安装时有些麻烦，我不太建议大家去用。2.3制动器设计的原则1 汽车在行使中速度很高或连续从坡路行驶，导致连续一直制动时，为了保持汽车制动效能有一直良好的效果。如前所述，对制动效果影响的因素会有很多，例如湿度，摩擦因素等等。由于连续制动，制动器会连绵不断的产生极大的热量，热量如何从制动器通过热能转移出去，是现在设计汽车制动器时要解决的一个重要问题。盘式制动器解决了如上的问题，盘式制动器的制动效能最

18、为稳定。设计制动器的热稳定性好，除了摩擦因数较高，能维持日常的制动效果，其他种类的因素也需要考虑。不如热量的处理。所以应使制动制动盘有足够的热容量，设计为通风的盘式制动器，他的散热能力也优于他类制动器。所以设计制动盘为非实心的通风盘。2 离地间隙的调整是非常的重要的，它的调整也对汽车制动效能有着非常重要的影响。故选择调整装置的结构形式和安装位置必须保证调整操作方便。最好采用间隙自动装置。3 选择的汽车整车水平日益提高，对于汽车行驶稳定性的安排，和汽车种类的原因，轮胎尺寸的选择往往非常不统一。所以对于制动器的选择也有着非常不同的思路，相比之下最好使用小内经的轮毂，这样更有利于制动器的制动完成，来

19、提高整车的制动效能。对于有某些的高速车辆的制动器选择，在悬架确定后的制动选择中，一般采用较小的轴距来确保汽车的制动安全。4 噪音的减少。制动噪音的现象很繁琐。总体来说，噪音的种类分类又非常的繁多。在日常行驶中，常遇到的是制动时停车的喀擦声，这主要是由制动盘和制动钳的相互震动造成的。高声噪声一般是由于制动盘共振产生。或是由于摩擦块或衬块整车的弹性缓冲所造成的。影响的噪声的主要因素是摩擦材料的摩擦特性，即动摩擦系数对摩擦速度的变化关系。愈易激发震动而产生噪声。此外，由于汽车在行驶中，车辆要求制动时，给车辆本身会有一定反馈，告诉车辆需要停止的信息越大。噪声的产生也就越大。制动温度对噪声也有影响。所以

20、在制动器散热方面尤为重要。对高频的建交省的消除，目前已经解决了一二。目前，对于制动器对噪音的影响，已经解决的比较完全。制动器摩擦材料应具有良好的抗腐蚀性、低吸水性（油、制动液）、制动时应无噪音，无异味，应尽量使用小而对人体无害的材料。制动器广泛使用的成型材料，是在石棉纤维的基础上和粘合剂树脂和调整填料在高温下成型的，而且摩擦材料的弹性要好。因此，使用各种不同的聚合酯，其它的摩擦性能和优点也更为显著。另一种编织材料，强度比塑料高4、5倍，但其耐热性好。无石绵磨擦材料是一种金属、有机、无机材料或粉末替代石棉作为增强材料，其他成分和制造方法和石棉模具材料大致相同。如果金属纤维（铝合金纤维）和粉末的含

21、量超过40%，被叫做半金属材料。在选择材料的过程当中，原料的摩擦系数越低，其它的耐磨性就越好。因此，通过比较，选择半金属材料当做摩擦材料来设计此方案。2.4 本章小结根据查阅的资料，分析前后制动器的特点，根据特点确定最后的方案设计。目前的汽车多数采用前盘后鼓式制动器，盘式主要采用浮动前盘式。与盘式制动器相比，鼓式制动器的优点：1鼓式制动器的使用寿命更长。2有良好的热稳定性。后鼓实现后，制动舒适性将提高很多，车辆燃油经济性也得到了保证，使车辆油耗和排放得到了非常好的改善，所以对节能减排具有重大意义。为了提高毕业设计的质量，我查了大量有关制动器的资料，并且使我对制动器的构形式和工作原理有了更深的了

22、解。制动器的我们的生活有很重要的意义。3 制动器主要参数的确定3.1 整车参数表31整车参数发动机2.0L最大功率118kw最大马力160最大功率转速6500rp最大扭矩194N·M最大扭矩转速4800rpm轴距3640mmHg700mm最高车速190km/h轮胎规格215/70 R16空车质量1400kg满载质量1800kg首先对参数进行处理，达到生活中常用的标准，本设计结合课题的需要设计了一台总质量为1400Kg的SUV制动器，根据制动器的需求，选择出合适的制动器，依据汽车的参数，估算出制动器的详细数据，其中完成的工作和得出的结论如下：(1)所采用的是市场上成熟的汽车类型现代IX

23、35参数进行设计如表31所示；(2)设计前盘后鼓式制动器，有效的降低了整车的质心，整车的性能得到了很好的保障；(3)根据现代SUV的制动能力，在设计制动器时，以鼓式制动器的在生活中运用的比例和生活中盘式制动器在生活中运用的比例来设计出最终的设计方案；(4)制动器各部分采用焊接，接合平顺，密封性好，毛刺少；在制动器车车的设计过程中也存在了很多难点，主要问题是整车性能在分析时由于数据不是很全，在计算时有一定的误差。3.2 鼓式制动器3.2.1制动鼓内径制动鼓直径与轮辋直径之比D/Dr范围为：乘用车D/Dr=0.64-0.74因为汽车轮辋直径为R16 16英寸410mm所以Dr=410mm D=26

24、2.4-303.4mm D取300mm3.2.2摩擦衬片摩擦衬片的分裂可以大致简略的分为以下4类，其中，第1类为驻车制动器的使用；第2类为微型、轻型汽车制动器用；第3类为中重型汽车的制动器用；第4类为实心的制动模块。推荐摩擦衬片的外半径。与内半径的比值不大于1.5。假如它俩相除的值偏高，摩擦衬片外侧边远与内侧边缘的圆圈速度相差较大，它的摩擦损耗就不平均，相接触的地方最终将很小，会让制动力矩变化的越来越大。包角应该在90100范围内取值如表32表32 不同车辆的质量与衬片摩擦面积的关系汽车类型汽车总质量ma/t制动器总的衬片摩擦面积A/cm2轿车0.9-1.51.5-2.5100-200200-

25、300客车与货车1.0-1.51.5-2.52.5-3.53.5-7.07.0-12.012.0-17.0120-200150-250250-400300-650550-1000600-1500因为SUV质量=1.4t，=90°所以取b=67-133mm，b=85mmAp=Rb=127.5cm²摩擦衬片一般取=90°-100°时磨损最小所以=90°3.2.3衬片起始角一般将衬片布置在制动蹄中央即令0=90°-/2所以0=45°3.2.4其他参数的计算汽车在行驶过程中需要制动时，如果不考虑车轮与路面的滚动阻力的情况下，力矩平衡

26、方程为 （3-1）式中：制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反， 地面与轮胎之间的摩擦力，其方向与汽车行驶方向相反，N； 车轮有效半径，m。令 （3-2） （3-3）式中： 轮胎与地面间的附着系数 Z 地面对车轮的法向反力。如图3-1所示汽车在制动器平路面上制动时的受力情况。对后轴车轮的接地点取力矩，得平衡式为 (3-4)对前轴车轮的接地点取力矩，得平衡式为 (3-5)图31 水平路面制动根据上图对整个汽车的受力分析来看，汽车的重力为G=mg，由此可以得出汽车制动时制动器平地面对前、后轴车轮的法向反力Z1，Z2分别为 （3-6） （3-7）令，q代表制动强度Z1，Z2又可表达为 （3-8）

27、此时汽车总的地面制动力等于作用于质心的制动惯性力，即有 （3-9）汽车总的地面制动力为 =10815N根据以上要求，目前常选用5SP 、 4SP  、3SP  、450SP型号制动器作为制动器。该制动器操作可达每小时720次基本上能满足以上要求。车轮同时抱死即前、后轴车轮附着力同时被充分利用的条件为 （3-10）式中：前轴车轮的制动力；后轴车轮的制动力；前轴车轮地面制动力；后轴车轮地面制动力；前后制动器制动力的理想分配关系式为        （3-11）通常即制动器

28、制动力分配系数，它可表示为           （3-12）因为，所以 （3-13）整理式（3-4）得                             （3-14）车辆制动力分配系数： =0.6制动器最大制动力矩一般情况下，摩擦块厚

29、度在7.5-16mm之间，所以取14mm。在设计中我们认为摩擦衬片的包角在90120范围内取值均满足设计要求，包角应该在90100范围内取值。由式(3-9)可知，双轴汽车前、后车轮附着力同时被充分利用或前、后轮同时抱死时的制动力之比为=0.92式中 ， 汽车质心离前、后轴距离; 同步附着系数； 汽车质心高度。通常，上式的比值：轿车约为1.31.6；货车约为0.50.7。制动鼓对于乘用车，壁厚一般=7-12mm，所以取9mm制动蹄的腹板和翼缘乘用车为3-5mm所以取3mm3.3 盘式制动器3.3.1制动盘直径为了使制动盘能发挥更大的作用，直接应略大一些。因为轮辋为410mm所以D=287-323

30、.9mm 取D=310mm.3.3.2制动盘的厚度制动盘质量受到厚度和工作温度的影响。厚度不应很大，可做成空心的。空心盘的厚度可取10-20mm，取20mm.3.3.3摩擦衬块内外半径推荐1.6-3.5kg/cm²内选用1800/3.5×4cm²<A<1800/1.6×4128.51<A<281.25摩擦系数f=0.3制动器间隙为0.2mm盘式制动器各处的受力应均匀分布，则盘式制动器的制动力矩为=N·mm式中 摩擦系数；N 单侧制动块对制动盘的压紧力R 作用半径。如图32所示，平均半径为=102.5图32 钳盘式制动器作

31、用半径式中 ，扇形摩擦衬块的内半径和外半径。如图32，单侧制动块作用于制动盘上的制动力矩为单侧衬块给予制动盘的总摩擦力为得有效半径为令，则有=103.867mm3.3.4衬块工作面积为了定量说明地面附着条件的利用程度，定义利用附着系数为，   （3-21）汽车产生的减速度（或表示为），则由式（3-1）得前轮地面法向反作用力为 （3-22）前轮制动器制动力和地面制动力为                 

32、60;      （3-23）将式（3-11）和式(3-12)代入式（3-8），则               （3-24）根据以上道理，也可以退出后轮附着系数。如果后轮刚要抱死的时候，地面制动力矩和法向力矩为：                  （3-25）

33、                            （3-26）将式（3-14）和式(3-15)代入，则                    &

34、#160;      （3-27）根据附着效率的定义，有                              （3-28）             

35、60;            （3-29）式中；和分别时前轴和后轴的附着效率。制动块由底板和摩擦衬块组成，直接与地面压力连接。阻尼由背板产生的热量引起的，所以尽量避免通过背板与摩擦块制动，直接压紧或铆接或连接在一起。分扇形，长方形，正方形或长方形。活塞应该能够抑制制动块转角引起的燥声。噪声的消除剂混合的摩擦性能，应具有高稳定性的摩擦系数热衰退性能较好，制动块是由钢板制成的。为了避免制动钳动态液体气化，降低制动噪音，摩擦片与背板应紧密连接。由于单位压力和工作温度高，摩擦衬块磨损较快，所以厚度较大。

36、3.4 本章小结本章对制动器的主要参数进行了计算，得到如下结果：鼓式：D=300mm b=85mm =90° 0=45° e=126mm a=126mm c=32mm dw=50mm d0=40mm 壁厚9mm 盘式：D=310mm h=20mm R1=84MM R2=120mm A=150 摩擦衬块厚度=14mm。4 性能的校核计算4.1 鼓式制动器的校核计算在实际设计中，摩擦力矩的合力半径，近似的可以看成按照内径和外径的平均值进行计算：=若令=0.55即代入式后，可得：=根据上述关系，便可按下式求得：一般运输车辆<，这里取=，系数的数值一般在0.50.6范围内选择

37、，这里选为=0.55 所以，有由 =0.3-0.5 可得出：压紧力 = 4836单位压力 = N/m2 单位滑磨功= 式中-线速度=4.70 m/s式中 =2000r/min；=；=。所以，有 =0.3××4.5=0.7单位压力是制动器工作寿命的重要参数，对于一般的国内各种车辆要求 < ，制动器的材料对制动器也起了很重要的作用，因为如果制动器的材料过于脆或者柔软都会对汽车造成很恶劣的影响。各种材料所对应的制动器效果也不同，所以我们为了式制动器工作顺利，同时也是为了让制动器的寿命更长我们一般会使用珠光体灰铸铁作为制动器的材料。4.2 盘式制动器的校核计算 所完

38、成的单位衬片(衬块)面积的滑磨功即比滑磨功fL，来衡量：                            =1400总质量3.5t以下的轿车取=80km/h(22.2m/s)；总质量35t以上的别的车取=65kmh(18ms)； j制动减速度，ms2，计算时取j=06g；取制动初速度=22.2m/s，代入数据算得t=4.73s e11.79 e21.68根据计算所得，前、后制动器的比能量耗散率均符合规定。磨损和热的性能指标比滑磨功，来衡量：取=22.2m/s，代入数据算得比滑磨功=578<=600 Jcm2 。由此看出，这款车的热效能达到标准。4.3制动器的热容量和温升的核算应核算制动器的热容量和温升是否满足如下条件： 估算得=15kg，=25k g，+L2=2640因为得出>Q1+Q2，所以符合要求.4.4 本章小结   每个设计的东西都需要去校核，这样才能保证设计出的东西的安全性，让人放心。本章是对制动设备的分析，主要是从工艺设计、结构