基于solidworks的汽车盘式制动器的设计

1、开题报告学生姓名专业班级指导教师姓名职称工作单位课题来源教师自拟课题课题性质应用设计课题名称基于sol idworks的汽车盘式制动器的设计本设计的 科学依据(科学意 义和应用前 景，国内外研 究概况，目前 技术现状、水 平和发展趋势 等)一.科学意义和应用前景随着工业技术和计算机技术的不断发展，机械制造业的生存环境与 生产模式发生了深刻的变化。消费者对产品的个性化和多样化提出了更 高的要求，导致多批量小订单的生产模式逐渐增多，制造业为了提高门 己在行业内的竞争力必须缩短产品的生命周期。根据市场对工业制动器 产品个性化、多元化的需求，1：业制动器产品的制造模式正朝着以降低 产品成本、快速响应客

2、户的需求方向发展。艺设计是.业制动器制造 过程中最重要的环节，工艺设计的信息化程度也因此成为决定汽车企业 n身的竞争力和市场地位关键性因素。以汽干盘式制动器为研究对象， 开发能够满足其实际工艺设计的参数化工艺设计系统。国内外研究概况(1)我国二十世纪末开始了盘式制动器技术的研究1：作，相对户国夕卜 有些滞后。在国家重大项目的支持下，机械制造技术迅猛发展，实现了 从无到有质的飞跃。二.技术现状国内机械制造技术相对比较成熟，应用比较广泛，但车用盘式制动 器技术才刚刚起步。三.水平和发展趋势目前市场上的盘式制动器系统大多都是国外的专利发明，昂贵的造 价很难完全满足企业加工制造业的实际需求。尽管不同的

3、企业对盘式 制动器的功能要求存在很大的差别，但在相同的行业中产品在工艺设 计方法和管理方法上存在较大的相似性，三维CAD的推广和广泛应用对 传统的I：艺设计方式和1：艺资源及加工制造产生了极大的影响，基于三 维CAD的机械加1:工艺设计、匚具装卡设计成为工业信息化新的需求， 因此急切需求开发基于solidworks的相关设计一.设计内容设计内容和预期成果(具体设计内容 和重点解决的技 术问题、预期成 果和提供的形 式)拟采取设计方 法和技术支持 (设计方案、技 术要求、实脸方 法和步骤、可能 遇到的问题和解 决办法等)首先应用三维软件设计某给定的汽车盘式制动器，然后对制动器模型 的尺寸数据进行

4、优化选型，绘制优化选型的二维图，并进行尺寸标注二.预期成果(1)能够熟练运用二维和三维软件解决实际工作中的问题(2)制动器的三维图和二维图(3)撰写发明或实用新型专利一项(4)设计说明书1、通过实习调查收集资料2、利用网络资源等，行阅相关参考文献 3、利用solidworks三维设计软件4、理论分析与实际数据相结合，在学院实验室进行实物参考5、积极听取指导老师的意见和建议一.主要仪器某给定汽车发动机的盘式制动器二.设计环境、该制动器主要用于某轿乍的制动系统上实现本项目预 三.协作条件期目标和已具查阅制动器相关文献 备的条件（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪 器设备、设计环 境及协作条件

5、等）2017.22017. 3熟悉课题2017. 32017. 4数据杳阅及计算设计过程2017. 4一一2017. 5三维图的绘制过程及优化过程2017. 52017. 6整理设计说明书各环节拟定阶 段性工作进度 （以周为单位）开题报告审定纪要时间地点主持人参会教师姓名职务（职称）姓名职务（职称）论证情况摘要记录入：指导教师意见指导教师签名： 年 月 日教 研 室 意 见教研室主任签名： 年 月 日摘要本设计的标题为基于solidworks的汽车盘式制动器的设计。在充沛理解制 动器的构造及工作原理的基础上借助多方面的材料进行设计、论证再选定相干参 数并进行计算确定详细参数如下：制动力分配；前

6、轴制动力8尸4486. 3 N后轴制动力及=9405. 2 N同步附着系数：由二0.7制动器效能因数；k=0.6制动力矩：制动力矩是制动器发生的，迫使汽车减速或停止的阻力矩，由该 车所能遇到的最大附着系数外制动强度仍军轮有效半径L；汽车满载质量 G：汽车轴距小 经过计算得出：前轮的制动力矩为及二1358. 15N-m后轮制 动力矩也=497. 2 N m由以上参数进行设计计算确定主要零部件尺寸和最后对制动系统功能 要求进行校验，并用solidworks绘制出来制动器零件的基本模型和制动器 的装配总成关键词：制动性能 solidworks盘式制动揩AbstractTlie topic of tl

7、iis design for the design of the fiont wheel brake a intermediate cartliis design selects tlie front disc brakeciisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstra

8、te the selected parameters and the calculation to detemiine tlie specific parameters are as follows:Tlie braking force clistributioii;fiont axle braking force Fui =44863 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.Tlie syiiclironous adhesion coefficient: 德=0.7Brake effiency factor:k=0.6Brake torque:Br

9、ake torque is generated by tlie brake, torque force car to slow down or stopanaximum adliesion coefficient can meet the veliicle severity of braking q； the effective radius re;Tlie car loaded with quality G;the veliicle wheelbase L; cal dilation the front wheel brake toeque =1358.15 Nmjhe rear wheel

10、 brake toeqiie Mu2=497.2 N inTlie design calculation of main parts size and material from the above parameters.the brake system perfonnance requirements of applications.and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.Keywords； braking perfonnance solidworks

11、disc brake第一章绪论91.1 制动系统设计的意义91.2 制动器的发展历程91.3 国内汽车盘式制动器的应用10第二章制动器的结构与设计原则122.1 汽车制动系功用及分类122.2 盘式制动器的分类与介绍1223 1制动效能142.3.2 制动效能稳定性142.3.4 制动器的尺寸及质量142.3.5 噪音的减轻15第三章 制动器设计163.1 设计参数163.2 盘式制动器主要元件 163.2.1 制动盘163.2.2 2.2制动块183.2.3 制动钳193.2.4 衬块报警装置设计203.2.5 摩擦材料203.2.6 制动器间隙及调整203.3 制动器制动力分配分析203.

12、4 同步附着系数的选取213. 5制动器效能因数223. 6制动器制动力矩的计算223.7制动系统性能要求233.7.2制动减速度J的要求233.7.3制动距离S的要求243.7.4制动力矩的要求 243.7.5对车轮制动器的比能量耗散率的要求243.7.6对比摩擦力的要求243.7.7 对热流密度的要求243.7.8对衬块吸收功率的要求243.7.9对平均摩擦力f Pm的要求253.7.10要求制动能力的热稳定性好253.7.11操纵轻便253.7.12紧急制动时踏板力的计算253.7.13制动踏板行程的计算253. 8摩擦衬片的磨损特性26第四章校核284.1制动器的热容量和温升的核算28

13、结论30Sttt31参考文献32附录34结论35参考文献36致谢 38附录：.411、总装配模型2、各零件模型3、总装配模型爆炸视图第一章绪论1.1 制动系统设计的意义汽车是现代交通工具中用的最多最广泛也是最便利的交通运输工具。汽车底 盘上的一个重要系统就是汽车制动系，他是制约汽车运动的存在。而制动器乂是 制动系统中直接作用制约汽车运动的一个重要装置是汽车上最关键的安装。汽车 的制动功能能间接影响汽车的行驶安全。随着公路业的开展和车流密度的日益增 大人们对安全性、牢靠性要求越来越高为保障人身和车辆平安、必须为汽车装备 非常可靠的刹车系统。经过查阅相干的材料，应用专业根底实践和专业常识进行部件的

14、设计计算和 构造设计使其完成以下要求：具备足够的制动效能以保障汽车的安全性；同时在 材质的使用上应尽量应用对环境无害的材料。1.2 制动器的发展历程制动器分年轮制动器和中央制动器两种，后者制动传动轴或变速器输出轴。 因为中央制动器在应急制动时可能形成传动轴超载，如今大多数不在后轮制动器 上附加手动机械式驱动机构使之兼起驻车制动及应急制动时用。从耗散能量的形式分制动器有摩擦式液力式电磁式及涡流式。人们曾经把全息照相引入到制动器的振动和噪声研讨中并取得了大批的硕 果。全息照相技术向人们展现了制动过程中振动的真实状态，使得树立与实践相 结合的振动的数学模型成为了现实。这些都对制动盘的设计和分析提供了

15、基础。在对汽车进行剖析、整合和检测时须要给出系统的动态特性。此时理论系统 应该尚未实现，或许处于环保性、技术性等要素的顾虑没法通过实验进行考证往 往须要借助于系统仿真来完成这一研究。简而言之系统仿真是指使用计算机来运 转仿真模型模拟实践系统的运行形态及随时间变更的进程并经过对仿真运行过 程的查看和统计得出被仿真系统的仿真结果参数和总体特性以此来推断和预计 真实系统的实际参数和实际功能。采用仿真方法研究汽车的各项性能时需对汽车作适当的简化然后应用简化 模型展开设计剖析。伴着水平简化的变化一定会使设计结果与现实状况之间存在 一些程度的差距。汽车系统是很复杂的，对其整车、零部件以及各总成的数据模 型

16、和力学模型进行分析模拟同时要确保一定的精确性，所需要的计算是很大的， 这在很大程度上体现了计算和处理能力。随着计算机软硬件对数据的处理能力有了天翻地覆的提高和技术口新J异的发展，计算机仿真技术普遍地用于汽车的研发和设计制造中。虚拟样机技术为 处理制动器振动的主要诱因的技术问题，迅速成为的一种方便、高效的方法。1.3 国内汽车盘式制动器的应用合资企业的引进国外先进技术的进入汽车上采使用盘式制动器配置逐渐在 我国造成规模是随着我国汽不工业技术的开展开始的。特别是轿车工业的开展， 在改善乘车者的舒适性、完善整车性能、尊重人们不断提高的生活物质要求、保 护安全、改善生活环境条件等方面都发挥了很大的功用

17、。(1)在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方而：在从经济与适用的角度考虑通 常采用了混合的制动方式即前军.轮盘式制动后车轮鼓式制动。厂家为了减去成本 采用了前轮盘式制动后轮鼓式制动的混合装配方式是由于轿车在制动过程中一 般惯性的作用前轮的负荷通常占汽车全部重量的：0%80%导致前轮制动压力要 比后轮大很多。这类前制动器以液压盘式制动器为主，为采用液压油作传输介质, 以液压总泵为动力源，后制动器与液压式双泵双作用缸制动蹄相结合。采用前盘 后鼓式混合制动器这完全是出于成本上的考虑也是基于汽车在紧急制动时轴荷 前移对前轮制动效能的要求比较苛刻。目前采用混合制动器舔车(如夏利、吉利、 南京依维柯、神龙

18、富康、上海华普、捷达、长安之星、江铃、昌河、丰田海狮、 天津华利、江铃全顺、东风小霸王、瑞风)。2007年我国共产此类车计130万辆以 上。前后轮都用盘式制动器是大势所趋，尤其是随着高速公路等级的提高、乘车 品质的提高甚至是国家安全法规的强制施行。(2)在大型客车上：气压盘式制动器技术规范的集成性、明显可靠性、总体良 好具备创新性和产品技术先进性。盘式制动器用于大型公交车在欧美国度自上世 纪90年代便己使用。盘式制动器至2000年己经成为欧美国家城市公交军的标准。 我国从1997年开始在客车和货车上使用防抱死ABS系统及盘式制动器。2004年， 月1日交通部要求在712米高【型客车上 应该装备

19、后国产盘式制动器所以开始 普及。长沙公交电车公司、深圳公交、广州公交、武汉公交、上海公交等公司全 部在应用为客车装配的气压盘式制动器。宇通公司2004年自制底盘部份是由二汽 在EQ153前后桥基础设计的每年有10000多套，盘式制动器的客车的使用率已占一 半多；宇通公司最大的气压盘式制动器桥合作商二汽东风车桥用EQ153.气压盘式 制动器的前后桥总成约生产6000套以上。一汽2004年供了2000多台其中带盘式制 动器占宇通公司每年客车底盘3000多台一半以上。宇通公司市场前景较好利润附 加值很高的车型如一汽客底使用4E前转向系统配置气压盘式制动器前桥、11吨 420后桥装在6100高端客车上

20、；7吨盘式前桥与13吨435后桥配装在6120豪华客车 上等等。江苏金龙客车的7-9米高II型客车客车使用湖桥供带盘式制动器的车桥 2004年大概在5500台。国际有名的大型厂家比如度门金龙客军10-12米高II型客 车以上客车、丹东黄海客车10-12米高H型客车、安徽凯斯鲍尔等等均已在批量 制造带盘式制动器的豪华客车。(3)重型汽车方面：现作为重型汽车行业应用型新技术拥有很多的运用前景气 压盘式制动器的现已属成熟产品。2004年3月完成了对气压盘式制动器总成的开 发的红岩公司率先在国内重卡行业中取得领先。2006年元月份将21. 5英寸盘式制 动器成功安装到了重卡车前桥上由中国重汽卡车事业部

21、在改设计和改装卡车底 盘的过程中在桥箱事业部合作下成功达成。令整车厂及客户困扰已久的先进鼓式 制动器制动啸叫、频繁制动时制动蹄片易磨损、雨天制动效能降低等一系列难题 气压盘式制动器在重汽斯太尔卡车前桥上的成功连接解决了。11第二章制动器的结构与设计原则2.1汽车制动系功用及分类功用(1)使汽车减速直至停止：(2)使汽车下坡时不至超过一定速度:(3)使汽车能可靠地停放在斜坡上。盘式制动器基本分为三类：(1)多片全盘式制动器；(2)固定卡盘式制动器：(3)浮动卡盘式制动器。2. 2盘式制动器的分类与介绍按摩擦副中固定元件结构盘式制动器可分为钳盘式和全盘式。按制动钳结构 形式分钳盘式制动器可分为固定

22、钳盘式和浮钳盘式。固定钳盘式制动器结构如图 2.1所示。浮钳盘式制动器结构如图2. 3所示。此开杭大工业有it早业杳攵14图2.1固定钳盘式制动器制动钳图2. 3浮钳盘式制动器此"航火工业有垸耳业金12. 3.1制动效能制动器在单位输入压力或力作用下所输出的力或力矩称为制动器效能。常用 一种称为制动器效能因素的无因次指标进行评价。制动器效能因素定义为在制动 鼓或盘的作用半径上所得到的摩擦力与输入力之比。就钳盘式制动器而言如图2. 6所示两侧制动块尺寸对制动盘压紧力F0制动 盘之间两个作用半径上所受摩擦力为2Ff=2fF。此外f为制动衬块与制动盘之间 的摩擦系数。所以钳盘式制动器效能因

23、素为：k = 2Ff/Fo = 21Fo/Fo = 2f（2. 1）式中A制动器效能因素M-一制动力矩&输入力显然有n个旋转制动盘的多片全盘效能因数为k= 2nf2. 3. 2制动效能稳定性制动效能稳定性取决于其效能因数A对摩擦系数f的敏感性（dA/df）。而f 是一个不稳定因数。影响摩擦系数的因数除摩擦副材料外主要是摩擦副表面温度 和水湿程度其中经常起作用的是温度因而制动器热稳定性尤为重要。从上面分析 可知盘式制动器效能稳定。所以应效能因数A对/'敏感性低的制动型式还要摩擦材料有好的抗衰退性和 恢复性还应使制动盘（鼓）有足够的热容量及散热能力。2. 3.4制动器的尺寸及质随着

24、 车速的提高行车稳定性就很重要这就导致了轮胎尺寸要小为保证足够 制动力矩往往制动器难以以在轮毂内安装这就要求设计若在小型化轻量化的前 提下通过精心设计达到所需制动力矩。此开航大工业有垸其业企1图2. 6制动块受力分析2. 3. 5噪音的减轻制动噪声大致分为两种低频（1 Hz以下）和高频（1-11 kHz）。低频主要是 制动盘或鼓共振所导致。摩擦材料的摩擦特征性是主要影响因素输入压力温度也有影响。在制动器设 计中可用某些结构消除特别是低频噪声不过应注意到这些措施有可能导致制动 力矩下降和踏板行程损失加大等副作用由。24第三章制动器设计2.1 设计参数本次设计参数如下。整车质量：空载：1650 k

25、g满载:2025 kg质心位置：空载：产1094. 8 mm5乙=1642. 2 mm满载：a=£j=1231. 65 nun6,尸 1505. 35 mm质心高度：空载：力广600nun满载：力广550mm轴 距：£=2737 mm轮 距：轮距1585/1587 mm （前/后）最高车速：180 km/h车轮工作半径：390 nun轮毂尺寸：R17 97V轮毂直径：431.8 mm轮缸直径：54 mm轮 胎：225/553. 2盘式制动器主要元件3.2.1制动盘盘式制动器的制动盘有两个主要部分：轮毂和制动表面。轮毂是安装车轮的部位内装 有轴承。制动表面是制动盘两侧的加工表

26、面。它被加匚得很仔细为制动摩擦块提供摩擦接 触面。整个制动盘一般由铸铁铸成。铸铁能提供优良的摩擦面。制动盘装车轮的一侧称为 外侧另一侧朝向车轮中心称为内侧。按轮毂结构分类制动盘有两种常用型式。带毂的制动盘有个整体式毂。在这种结构中 轮毂与制动盘的其余部分铸成单体件。另一种型式轮毂与盘侧制成两个独立件。轮毂用轴承装到车轴上。车轮凸耳螺栓通过 轮毂再通过制动盘毂法兰配装。这种型式制动盘称为无毂制动盘。这种型式的优点是制动 盘便宜些。制动面磨损超过加工极限时能很容易更换。本设计采用的是第二种型式。制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，钳盘式制动器用礼帽形结构其IMI柱部分长度取决与 布置尺寸为了改善冷却有的

27、钳盘式制动器的制动盘铸成中间有径向通风槽的双层盘可大 大增加散热面积但盘的整体厚度较大由于此次设计的车型属于中级轿车所以设计时选择 带有通风口制动盘式设计方案。制动盘用添加CrNi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 mm13 mm之间。本次设计采用 的材料为HT250。(1)制动盘直径D制动盘直径D希望尽量大些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

28、降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径D受轮毅直径的限制通常制动盘 的直径D选择为轮毅直径的70%，9%,总质量大于2 t的车辆应取其上限。通常制造商 在保持有效的制动性能的情况下尽可能将零件做的小些轻些。轮棚直径为17英寸又因为 M=2025 kgo在本设计中，制动盘直径为：D=70%79M)厂0. 79 xl7 x20, 2=301-341. 122 mm取D=340 mm根据尺寸所作三维图如图3.1所示。图3.1制动盘(2)制动盘厚度力为使质量不致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 度乂不宜过小。制动盘可以制成实心的而为了通风散热可以在制动盘的两工作面

29、之间铸出 通风孔道。通风的制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片。车轮转动时盘内扇形叶片的 选择了空气循环有效的冷却制动。通常实心制动盘厚度为10mm20mm具有通风孔道的 制动盘厚度取为20 mm50 mm但多采用20mm3cmm。在本设计中选用通风制动盘式制动盘力取22 mmo图形如如图3. 2所示图3. 2制动盘(3)摩擦衬块外半径是与内半径品推荐摩擦衬块外半径后与内半径尼的比值不大于1. 5o在本设计中取外半径为弋165 mm & = 1.5 ,则内半径尼=110 mm。(4)内通轴直径初选为65 mm(5)摩擦衬块工作面积力摩擦衬块单位面积占有的车辆质量:在1. 6 kg/cn

30、f3. 5 kg/cm2,选取二作面积为 72. 32 cm2<i4<158. 2 cm2 o本次取衬块的夹角夕为70°。摩擦衬块的工作面积出70A=(R；-R2)x2x x2 = 36968.6 mm2 A 取 369 cm2'3603. 2. 2制动块制动块由背板和摩擦衬块构成两者直接压嵌在一起。制动块背板由钢板制成。许多盘 式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置以便及时更换摩擦衬片。初选摩擦片厚度为10 mm。所作三维图如图3. 3所示。图3. 3制动块3. 2. 3制动钳制动钳由可锻铸铁KTH370 12或球墨铸铁QT400-18制造制动钳体应有高的强度和

31、 刚度。一般多在钳体中加工出制动油缸也有将单独制造的油缸装嵌入钳体中的。为了减少 传给制动液的热量多将杯形活塞的开口端顶靠制动块的背板。有的活塞的开口端部切成阶 梯状形成两个相对且在同一平面内的小半圆环形端面。活塞由铸铝合金或钢制造制动钳体 形态如图3. 4和3. 5所示。图3.4制动钳体a图3. 5制动钳体b3. 2. 4衬块报警装置设计摩擦片的最大磨损厚度为7 mm当摩擦片大于mm时制动盘与制动块背板上的警告片 相摩擦这样就使得连接于制动块触点上的警告灯亮起。从而起到了报警的作用。3. 2. 5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

32、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。本次选取以是棉纤 维为主并与树脂粘结剂调整摩擦性能的填充物(由无机粉末及橡胶聚合树脂等配成为石 磨)等混合而成。初选时摩擦系数选择为户0.3。3. 2. 6制动器间隙及调整制动鼓与摩擦衬片之间或制动盘与摩擦衬片之间在未制动的状态下应有工作间隙以 保证制动鼓(制动盘)能自由转动。一般鼓式制动器的设定间隙为0.20.5 mm：盘式制动 器的为0.10.3 mm (单侧0. 05 mm0. 15 mm)。此间隙的存在会导致踏板或手柄的行程 损失因而间隙量应尽量小。考虑到在制

33、动过程中摩擦副可能产生机械变形和热变形因此制 动器在冷却状态下应有的间隙应通过试验来确定。在本设计中：盘式制动器取间隙为0.2 min o3.3 制动器制动力分配分析对于一般汽卑而言根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和 坡度等因素当制动器制动力足够时制动过程可能出现如下三种情况：(1)前轮先抱死拖滑然后后轮抱死拖滑。(2)后轮先抱死拖滑然后前轮抱死拖滑。(3)前、后轮同时抱死拖滑。所以前、后制动器制动力分配将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度是 设计汽车制动系必须妥善处理的问题。3.4 同步附着系数的选E通过对汽车的受力分析可知制动时前后轮同时抱死对附着条件的利

34、用制动时汽不的 方向稳定性等均有利此时的前后轮制动器制动力凡和及的关系曲线称为理想的前后轮制 动器制动力分配曲线。在任何附着系数/的路面上前后轮同时抱死的条件是：前后轮制动器制动力之和等于附着力；并且前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力即：Fui+Fg(3.1)V21a 、N /LGFui=Fzi(3.2)Fu2=。Fw(3.3)AB图3.6受力分析图查表得空载时前轴载荷占军重的60%后轴占40%满载时前轴载荷占车重的55%后轴占45%由力矩平衡知ZMA=0(3.4)其中：G重力几，心前后制动力(3. 5)五2地面对前后轮法向反作用力 前后制动器的理想制动力的分配关系式为 % =共+- (G

35、b/Hg + 2Ful j其中心一一轴距;a一一汽车质心距前轴距离；b一一汽车质心距后轴距离中一一附着系数现在不少汽乍的前后制动器制动力之比为一固定值常用前制动力与总制动力之比来 表明分配比例称为制动器动力分配系数用B表示即：外凡/(3. 6)式中凡一一汽车制动器总制动力所以FMFf (1 - ) /£(3.7)若用凡刁8 (凡,)为一直线通过坐标原点且其斜率为：笆8 = (1-4)/尸(3.8)将(3-4)代入(3-6得)因为所设计的轿车制动器为轻型轿车的盘式制动器而现代轿车的行使状况较好特别 是高级公路的高速要求同步附着系数可选大些在此选取由二0. 7由于已经确定同步附着系数代入

36、数据得分配系数B =0. 691所以：0 二心691(3. 9)凡二届+及(3. 10)F企Ff eGF垃FR7 X2025 x9. 8=13891. 5 N (3. 11)由(3. 7、9、10、11)得及=4486. 3 N正19405. 2 N3. 5制动器效能因数制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩称为制动器效能因数(BEF) 来表示其效能因数为九U制动衬块实际上是增益系数。有如前节的分析所知：在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩取后0. 3可使得结果接近实际。k=0. 63. 6制动器制动力矩的计算由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩:(3. 12)30式中：

37、(p：该车所能遇到的最大附着系数:Q：制动强度：re：车轮有效半径；M壮皿：后轴最大制动力矩;a汽车满载质量:L：汽车轴距：其中7=a(p1.0948x0.75”U. / Ja + (p-用)xhg 1.0948+(0.75- 0.7)x 0.55(3. 13)故后轴M “2 max.20250-2.737(1.23165 -0.73x0.55)x0.75x0.2159 =994. 5 N m后轮的制动力矩为994. 5/2=497. 2 N-m前轴x994. 5=2716. 3 N m(3. 14)前轮的制动力矩为2716. 3/2=1358. 15 N m3.7制动系统性能要求对制动系统的

38、要求有：足够的制动能力包括行军制动和驻乍制动：行午制动至少有两 套独立的驱动器的管路：用任意制动速度制动汽车都不应丧失操纵稳定性和方向稳定性: 防止水和污泥进入制动器工作表面：要求制动能力的热稳定性好；操纵轻便。3. 7. 2制动减速度的要求制动系的作用效果可以用最大制动减速度及最小制动距离来评价。假设汽车是在水平的坚硬的道路上行驶并且不考虑路面附着条件因此制动力是由制 动器产生。此时 j =/(re xm)(3. 15)式中M也汽车前、后轮制动力矩的总合。M总二Mu1 +Mu2 =2716. 3+994. 5=3710. 8 N m q =43L 8 nun-0. 432 mm汽车总重折20

39、25 kg代入数据得下7.6 m/s?轿车制动减速度应在大于5 m/s?,所以符合要求。3. 7. 3制动距离S的要求在匀减速度制动时制动距离S为5=1/3. 6 (冰 为/2) " /(25. 92J)(3.16)式中七一一消除制动盘与衬块间隙时间，取0. 1 st2-一制动力增长过程所需时间，取0.2 s片30 km/h故 41/3.6 (0. 1+ 0. 2/2) 30+ 302 / (25. 92X7. 6) =5. 82 m轿车的最大制动距离为：SfO. m/150Si=Q. lx3O+3O：/15O=9 m5<St所以符合要求。3. 7. 4制动力矩的要求设计的制动

40、器的制动力矩应足够满足其实际所需的力矩。3. 7. 5对车轮制动器的比能耗散率的要求轻型轿车制动减速度取0.6g,此时比能量耗散率不得大于6.0 w/mml3. 7. 6对比摩擦力的要求根据有关文献规定对鼓式制动器而言在上二。68时£ K0.4&i/n】nf但对盘式制动器 而言可取大些。3. 7. 7对热流密度的要求热流密度一般不能大于41 cal/cm?防止制动盘出现热裂纹。3.7.8对衬块吸收功率qp的要求应小于1. 85 kw/h防止制动盘出现热衰退。3. 7. 9对平均摩擦力f Pm的要求f p.的值不能大于2480 Kpa防止出现过大摩擦。3. 7. 10要求制动能

41、力的热稳定性好汽乍下长坡连续和缓制动都可能由于制动器温度过高而导致摩擦系数降低这称为热 衰退。制动器衰退后经过一段时间制动的缓和由于温度下降和摩擦材料表面得到磨合其制 动能力可从新恢复。3. 7. 11操纵轻便紧急制动只占制动总数的（510） %最大制动踏板力只允许比离合器踏板大。最大踏 板力一般为500 N （新车）700N （货车）。手柄拉力在应急制动时以不大于400500 N 为宜；驻车制动不应大于500 N （轿车）700 N （货车）。3. 7. 12紧急制动时踏板力的计算4=t*o2 P r v" -踏板力： 4 卜2p （3. 17）其中：操纵机构传动比ip =47取）

42、=5制动主缸白.径4二28 mm总管路中油压p= 10. 82 MP.真空助力器的增力倍数A=46取4=5。效率q=0. 82-0. 86 取"=0. 84则 Fp = -（0.028）3x10.82 x 106 xix x= 226.72 394.82 N45 47 0.84可见踏板力符合法律要求（350550范围）。符合法律的要求。而且操纵较为轻便。3. 7. 13制动踏板行程的计算制动踏板工作行程Sp=ipG% + 4i + 4J（3. 18）其中：ip （操纵机构传动比）取47；主缸活塞行程：S.二（0.8-1. 2） 4依机械设计手册（五）。第七章液压缸。表37. 73.取

43、S=25 mm：主缸推杆与活塞间隙：41 =0. 2 mm；主缸活塞空行程：瓯=2 mm；则得制动踏板行程为（47） x （25 mm+0. 2 mm+2 mm） =108. 8-190.4 mm法规要求不大于150200 mm故符合法规要求。3. 8摩擦衬片的磨损特性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 短时间内制动摩擦产生的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。能量负荷愈大则摩擦衬片(衬块)的磨损亦愈严重。(1)比能量耗散率比能量耗散乂称为单

44、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 能量叫双轴汽车的单个前轮制动器的比能量耗散率为6 =n、b符-%力/4tAi(3. 19)t = (vi-v2)/j(3.20)式中5 一一汽车回转质量换算系数b二1；G汽车总质量；匕、汽车制动初速度与终速度。计算时轿车取%27.8 m/s,J 一一制动减速度计算时取J =0. 6g；制动时间按下式计算凶= 4.6s 0.6g由一一前制动衬片的摩擦面积：P 一一制动分配系数。hl|1 nivf c 1650x27.82 crec 、 ” J )则 p =_x v 1 p =x0.732=l. 37 Wnrni"2 2tA 2x2

45、x4.6x36900轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.。w/mm：o比能量耗散率过高不仅会加速 制动衬片(衬块)的磨损而且可能引起制动鼓或盘的龟裂。(2)比滑磨功心磨损和热的性能指标可用衬片在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位衬 片面积的滑磨功(设车辆的动能都消耗在制动器的滑磨功上)即比滑磨功来衡量：L 誓LJ(3.21)2%式中：忆：汽车总质量：车轮制动器各制动衬片的总摩擦面积初选 =370 cm2& = 2A +2& cnr =2x370 + 369x2=1478 cm2 ：匕=180 km/h=50 m/s；Lf：许用比滑磨功轿车取1000 J/cm?15

46、00 J/ cm3£.1650x51 =1395.5 J/cm?属于 1000 J/ cm?1500 J/ c/的范围内 2x1478故符合要求。此"就大工业学it其业杳久第四章校核4.1制动器的热容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：(md +1】4%)& >L(4.(1)式中：1nd制动盘的总质量；初选1nd =20 kg1nh一与制动盘相连的受热金属件(如轮毂、轮辐、轮相、制动钳体等)的总质量：初选1吨二30 kgcd一一制动盘材料的比热容对铸铁Cd =482 J / (kgK)对铝合金c=880 J / (kg K) ； cd =4

47、82 J/(kg K)与一一与制动盘相连的受热金屈件的比热容：ch =482 J/ (kg K)t 一一制动鼓(盘)的温升(一次由4二20 km/h到完全停车的强烈制动初 选仅二14温升不应超过15)；(ncd +nihch)At =(482x20+482x30)xl4 = 33740C JL一一满载汽车制动时由动能转变的热能因制动过程迅速可以认为制动生 成的热能全部为前、后制动器所吸收并按前、后轴制动力的分配比率分配给前、 后制动器即2Ll=mp(4.2)(4.3) -2式中 叫满载汽车总质量；111a=2025 kg匕一一汽车制动时的初速度可取匕=20 m/s：P 一一汽车制动器制动力分配

48、系数0. 732匕二叫工夕二 2025x(20f x° 732 = 29646c J 而 3374002296460 符合要求 22所以制动器的热容量与升温符合要求。最后由计算分析所得结果绘制出盘式制动器总成装配图如图4.1所示图1.1盘式制动器总成装配图32此"桩夭工业有归其业杳久结论本次设计的是轿车前轮盘式制动器，由于盘式制动器它的热热稳定性与水稳 定性较好，所以在当前与不久的将来将会有更好的发展与应用，比起现在比较广 泛使用的鼓式制动器盘式制动器不论是在制动距离还是在制动稳定性方面都有 很大的优势，从而大大的提高的汽车的安全性降低了事故的几率。在本次设计中借鉴参考了一

49、些国外的先进的盘式制动器的设计理念。通过对 轿车制动系统的主要参数进行分析，确定了前轮为浮钳盘式制动器，并进行了结 构分析及设计计算，并绘制出了前轮制动器装配图、制动盘的零件图相关评价指 标也完全符合。最后设计的轿车制动器基本达到了预期的目标。但是由于能力有限设计中还存在一些不足和需要改进的地方。此次设计的盘式制动器还有待解决的问题：由于个人能力有限，对盘式制动 器的外形设计有待进一步改进对于制动器和汽车整体的布局方面可能存在问题。 在制动器的外形美观方面有所欠缺。此次设计的轿车前轮盘式制动器可以更好的提高驾驶者的安全性。减少由于 制动器失效所带来的交通事故更好地满足安全驾驶的需要。33致谢本

50、次毕业设计可以说是大学期间的最后一次学习，也是最为系统的一次学 习，更多的可以说是一次探索和尝试在摸索中学到了许多有价值的实用的知识。 比如说如何查阅相关资料设计一个常见的机械部件的程序及其步骤，一个正规的 论文的格式是怎样的，特别是SolidWorks三维软件作图技巧的学习与掌握在作 图期间可以掌握大量的机械结构的相关知识通过不断的练习使自己信心倍增。在次我要特别感谢的是我的指导老师何老师，在整个设计过程中他始终关心 着我的工作的进程，并给予大量细心的指导使我的设计得以顺利进行并从中汲取 许多有用的知识收获是巨大的。因此我要向何涛老师表示最诚挚的谢意。39参考文献余志生.汽车理论M北京机械工业出版社，2000陈家瑞汽车构造M机械工业出版社2004刘惟信.机械最优化设计M清华大学出版社.19944张静双，吴永梅谶义等汽车制动器设计专家系统的研究与开发J中国学术期 2004,26(5):20-24吴永海.汽车液压制动系设计计算系统的设计J机床与液压,20076谷曼汽车制动器综合制动性能实验台的设计J机械制造,20087董士琦.基于ANSYS的汽车制动盘模态分析J科技风,2010陈燕.汽车制