盘式制动器课程设计方案

1、中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院（系）：机电工程学院专 业：车辆工程题 目：夏利汽车盘式制动器方案设计综合成绩：指导教师：II职称:目录一、夏利汽车主要性能参数4二、制动器的形式5三、盘式制动器主要参数的确定7四、盘式制动器制动力矩的设计计算9五、盘式制动器制器的校核计算101. 前轮制动器制动力矩的校核计算2. 摩擦衬片的磨损特性计算六、经过计算最终确定后轮制动器的参数13七、设计小结13八、设计参考资料1313轿车前轮制动器设计说明书前言汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅

2、速发展和车速的提高以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。 本次课程设计根据任务要求只对夏利汽车盘式制动器方案设计。一、汽车主要性能参数主要尺寸和参数：(1)、轴距：L=2405mm(2)、总质量:M=900kg(3)、质心高度：0.65m(4)、车轮半径：165mm(5)、轮辆内径：120mm(6)、附着系数：0.8(7)、制动力分配比：后制动力/总制动力=0.19(8)、前轴负荷率：60%;即质心到前后轴距离分别为L1 = L?(1 - 60%) = 962mmL2 = L?60% =

3、 1443mm(9)、轮胎参数：165/70R13;轮胎有效半径为：轮胎有效半径二 轮桐半径+ (名义断面宽度X高宽比)所以轮胎有效半径r e= (240+ 165 X70%) = 235.5mm(10)、制动性能要求：初速度为 50KM/h时，制动距离为15m。则满足制动性能要求的制动减速度由：计算最大减速度为max ,其中闱=S= ( 及 + 且)阳 + 好一3.6 ' 22 25.92 a bmaxU0 = 50Km/h ； S=15m；=0.05s;/=0.2s。经计算得最大减速度abmax =7.47m?s2max二、 制动器形式的选择摩擦式制动器按其旋转元件的形状可分为鼓式

4、和盘式两大类。 因为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。而且轿车质量较小，制动力矩较小，这里选择盘式制动器为前轮制动器。盘式制动器按摩擦副中的固定摩擦元件的结构，分为点盘式和全盘式制动器两大类。一般轿车上大多数采用点盘式制动器，这里也选用点盘式制动器。点盘式制动器的固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块的制动块，后者装在以螺栓固定于转向节或桥壳上的制动钳体中。两块制动块之间有作为旋转元件的制动盘，制动盘是用螺栓固定于

5、轮毂上。制动块的摩擦衬块与制动盘的接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅约3050° ,其结构较简单，质量小，散热性较好，借助于制动盘的离心力作用易于将泥水、污物等甩掉，维修也方便。点盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为以下几种：(1) 固定钳式盘式制动器(2) 滑动钳式盘式制动器( 3)摆动钳式盘式制动器因为滑动钳式盘式制动器只在制动盘的一侧装油缸，结构简单， 造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可以将制动器进一步移近轮毂， 同一组制动块可兼用于行车和驻车制动。滑动钳由于没有跨越制动盘 的油道或油管，减少了受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮 遮蔽较少使冷却条件较好，另外，单侧油

6、缸的活塞比两侧油缸的活塞 要长，也增大了油缸的散热面积，因此制动液温度比用固定钳时低 30c50c ,气化的可能性较小。所以这里所设计的制动器形式选用：滑动钳式盘式制动器a）固定钳式b）滑动钳式c）摆动钳式三 , 盘式制动器主要参数的确定1 . 制动盘直径D制动盘直径D 希望尽可能大，这时制动盘的有效半径得以增大，就可以降低制动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径D 受轮辋直径的限制。通常，制动盘的直径D 选择为轮辋直径的70%79%，这里曲75%。该乘用车的轮辆直径为240mm,且总质量：M=900kg所以制动盘直径取 D=240 X75% = 180mm。2 .制动盘

7、的厚度h制动盘厚度h 直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不至于太大，制动盘厚度应取得适当小些；为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不能过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，又可以在制动盘工作面之间铸出通风孔道。这里选用通风式制动盘，制动盘厚度取h=25mm。3 .摩擦衬块内半径Ri和外半径R2推荐摩擦衬块的外半径r2与内半径R1的比值不大于1.5。若此值偏大， 工作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，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。这里取外半径R2 = 90mm ;内半径R1 = 60mm4 .制动衬块工作面积A推荐根据制动摩擦衬块单位面积的汽

8、车质量1.6Kg/cm23.5Kg/cm2范围内选取。乘用车的总质量：M=900kg,前轮 的载重为：M1 = 540kg,则 407cm2< ?A < ；5407 cm2,故取 A=60cm2。3.5 X 41.6 X 45.制动驱动机构的对制动盘的压紧力 N采用液压驱动的活塞式机构，具结构简单，在车轮制动器中布置 方便。其制动压力由以下关系确定。制动缸对制动盘施加的压紧力F与轮缸直径d、制动管路压强P的关系为F= 1，根据制动管路压 强一般在 10MPa20Mpa内选取 P=12Mpa,根据国标 HG28651977 标准，选择制动缸直径d=45mm,，活塞的直径名义上也为45

9、mm,其 配合间隙一般在0.040.10mm,则制动盘的压紧力 F=19085No 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，更要求其热稳定性要 好，受温度和压力的影响要小。本盘式制动器采用粉末冶金摩擦材料 是以铜粉或铁粉为主要成分（占质量的60%80%）,加上石墨、陶瓷 粉等非金属粉末作为摩擦系数调整剂，用粉末冶金方法制成。其抗热 衰退和抗水衰退性能好，适用于高性能轿车。该摩擦材料的摩擦系数 的稳定值约为0.30.5。在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩， 使计算结果接近实际可取：f=0.3。四，盘式制动器制动力矩的设计计算盘式制动器的计算用简图如图所示，今假设衬块的摩擦表

10、面与制动盘 接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为ffl 40盘式制动器的计算用图图 41错敢式制动器的作用半径计茸用图对于常见的扇形摩擦衬块，如果其径向尺寸不大，制动盘上的制动力矩用Tf = 2fFR计算。R=0.5(R+R)=75mmTf=2fFR=2 X0.3 X19085 X 0.075 = 858.8 N m故所设计的前轴制动器制动力矩为21f=2 X 858.8 = 1717.62 m五，盘式制动器制器的校核计算1.前轮制动器制动力矩的校核计算(1)、确定同步附着系数随着道路条件的改善和汽车速度的提高，由于制动时后轮先抱死引起汽车甩尾甚至掉头所造成的车祸日益增

11、多。加值宜取大些。根据设计经验，取加=0.60(2)、制动力分配系数的确定此乘用车根据确定的同步附着系数得到的制动力分配系数(3为：c F,1 Mhg+L2S=FM+ Fa2L式中F心i为前制动器制动力；F心2为后制动器制动力。同步附着系数加=0.6;质心高度hg = 0.65m;轴距L=2405mm;后轴到质心的距 离12=1443mm计算得0.6。650 + 14432405= 0.76(3)、前制动力矩的确定为了保证汽车有良好的制动效能， 能合理地确定前、后轮制动器的制动力矩。先计算出前、后制动力矩的比值，即M.i L2 + 硒 1443 + 0.6 X650= =- = 3.2M 口

12、L1 - Mhg 962 - 0.6 X650根据汽车满载在沥青、混泥土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出前轮制动器的力矩乂口GMal = ”2 + Mhg) 6 e其中re为车轮有效半径，re = 235.5mm = 0.2355m所以后轮制动器的力矩为G9000Mm= （L2 + 如hg）。J= （1443 + 0.6 X650） X0.8 X0.2355 L24051292忡？m则每个前轮制动器的制动力矩为 小1 = 646N ?m所设计的前轮盘式制动器能产生的制动力矩为T f = 858.8N ?m故所设计的盘式制动器能满足要求，轮制动力矩也符合要求。2.摩擦衬片（衬块）的磨损特性计

13、算摩擦衬片（衬块）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，则衬片（衬块）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。比能量 耗散率又称为单位功负荷或能量负荷，它表示

14、单位摩擦面积在单位时 间内耗散的能量，其单位为W/mm 2,这里根据紧急制动到停车情况计 算所涉及轿车的单个前轮制动器的比能量耗散率 e26 M (Vi2-V 22) C v Vi-V 2e1 = B ； t =4tAabmax其中 S= 1; Vi =50km/h=13.89m/s; V2 = 0; B= 0.76; M=900Kg;A=60cm2 ; abmax =7.47m?s2,计算得：t=1.86s;8 M(v12 - v22)4tAM(v12)4tA= 2.96W/mm2根据有关文献，在制动时轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大 于6 W/mm2。因此所设计的制动器的比能量耗散率合理六，经过计算最终确定前轮制动器的参数如下1、制动器采用液压驱动滑动钳式盘式制动器2、制动盘直径D=180mm3、 制 动盘厚度取h=25mm。4、摩擦衬片外半径R2 = 90mm ；内半径R1 = 60mm5、制动衬块工作面积A=60cm26、活塞直径d=45mm七 , 设计小结汽车设计是我们的专业基础课，通过一学期的学习和掌