轿车盘式制动器结构设计论文说明

1、.摘要汽车的设计和生产涉及多个领域，其独特的安全性、经济性、舒适性等多项指标也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的重要主动安全系统，其性能对汽车的行驶安全有重要影响。随着车辆速度的提高和路面的复杂性，对高性能、长寿命的制动系统的需求越来越大。鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容是汽车制动器的结构设计。本文从制动系统的功能和设计要求出发，根据给定的设计参数，对方案进行论证，在比较了各种形式制动器的优缺点后，在前盘式和后鼓式的基础上，为盘式制动器。在此基础上，选用简单的液压驱动机构和双管路系统，选用间隙自动调节装置，并采用比例阀作为制动力的调节装置。仿真结果表明，该车的制动结构设计

2、保持了制动力分配系数的稳定性，提高了汽车的制动稳定性，简化了汽车的制动装置，降低了整车质量，从而改善汽车的驾驶过程。安全稳定。关键词：制动钳、制动盘、制动轮缸、制动衬片摘 要汽车设计与生产涉及多个领域，其独特的安全性、经济性、舒适性等多项指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是重要的汽车主动安全系统，其性能取决于汽车的行驶安全性。随着车辆的行驶速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能、长寿命的制动系统。鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容是运输车辆，从制动系统的功能和设计出发，根据设计参数的要求，给出方案比较。对各种制动形式各自的优缺点进行了探讨，基于后鼓有在前盘代替前后盘式制动

3、器，保持制动力分配系数，提高制动稳定性，简化汽车制动装置，减少车辆品质，从而提高汽车在行驶过程中的安全性和稳定性。选择简单的液压驱动机构和双管路系统，选择间隙自动调节装置，比例阀作为制动力调节装置关键词:制动盘,制动轮缸,制动钳,制动面层配方汽车盘式制动器的结构设计1 简介1.1 汽车制动系统概述使行驶中的汽车减速甚至停止，使下坡汽车的速度保持稳定，使停止的汽车保持静止，这些动作统称为汽车制动。对汽车的制动作用是作用在汽车上的外力，其方向与汽车的行驶方向相反。作用在行驶中的汽车上的滚动阻力、上坡阻力和空气阻力可以使汽车制动，但这种外力的大小是随机的，不可控的。因此，必须在汽车上安装一系列特殊装

4、置，使驾驶员根据道路和交通状况，对汽车的某些部位施加一定的力，从而达到一定程度的强制汽车。这种用于制动汽车的可控外力统称为制动力。这样一系列专门的装置称为制动系统。1、制动系统的作用：使汽车以适当的减速度减速直至停止；下坡行驶时，保持车速适当稳定；可靠地将汽车停在原地或斜坡上。2、刹车系统的组成任何制动系都有以下四个基本组成部分：(1)能量供给装置包括供给和调节制动所需能量以改善能量传递介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部分称为制动能量。(2)控制装置包括产生制动作用和控制制动效果的各种部件。(3)传动包括将制动能量传递给制动器的各种部件。(4) 制动器产生阻碍车辆移动或移动趋势的力的部

5、件，包括辅助制动系统中的缓速器。比较完善的制动系统还具有制动力调节装置和报警装置、压力保护装置等附加装置。3.制动系统类型(1)按制动系统功能分类1) 行车制动系统一组特殊装置，可降低速度甚至使汽车停止行驶。2）驻车制动系统一组使汽车停在原地的装置。3) 二次制动系统一套装置，保证在行车制动系统发生故障时，汽车仍能实现减速或停车。许多国家的制动法规都规定，第二制动系统是汽车必须的。4）辅助制动系统汽车长时间下坡时用来稳定汽车速度的一套装置。(2)按制动系统的制动能量分类1）手动制动系统以驾驶员四肢为唯一制动能量的制动系统。2）动态制动系统完全依靠由发动机动力转换成的气压或液压形式的势能来制动的

6、制动系统。3）伺服制动系统同时使用人力和发动机动力进行制动的制动系统。根据制动能量的传递方式，制动系统可分为机械式、液压式、气动式和电磁式。同时采用两种以上能量上传方式的制动系统，可称为组合制动系统。汽车制动系统是一组用于减慢或停止四个车轮的部件。当驾驶员踩下制动踏板时，制动动作开始。踏板安装在顶部带有销钉的杆上。踏板的移动导致推杆朝向或远离主缸移动。主缸安装在发动机舱的隔板上，主缸是驾驶员通过踏板操作的液压泵。当踩下踏板时，主缸将加压的制动液通过液压管路施加到四个车轮制动器中的每一个。液压管道由钢管和软管组成。它们将压力流体从主缸传输到车轮制动器。盘式制动器多用在汽车的前轮上，很多车辆都在四

7、个车轮上使用盘式制动器。制动盘安装在轮台上，随车轮和轮胎一起旋转。当驾驶员进行制动时，主缸的液压传递到盘式制动器。这种压力将摩擦衬片推向制动盘，防止制动盘转动。图 1-1 汽车制动系统的基本组成部分1.液压助力制动器 2.主缸和防抱死装置 3.前盘式制动器 4.制动踏板 5.驻车制动杆 6.防抱死电脑 7.后盘式制动器防止制动时车轮抱死，有利于提高汽车在制动过程中的转向机动性和方向稳定性，缩短制动距离。开发和应用。此外，由于含石棉摩擦材料已经从石棉致癌污染的问题中消除，各种非无石棉材料也得到了成功的开发。1.2 设计的意义刹车是影响汽车安全的重要部件。因此，能够设计和制造具有高制动性能和可靠性

8、的制动器是改进汽车设计的重要一环。这种设计遵循以下原则：首先满足制动性能，然后考虑降低生产成本、体积和质量，在材料选择和加工方法上还要考虑环境问题。制动系统采用X型双回路系统，提高了制动系统的可靠性。当一个回路发生故障时，其制动效率仍能维持原制动效率的50%。采用真空助力器，使操作更轻便，减少驾驶员疲劳。前后轮制动力分配计算采用最新计算公式，使制动力分配更加合理，提高了汽车的制动稳定性。总之，通过这种设计，提高了制动器的性能，降低了成本，同时也减少了制动器在生产和使用过程中对周围环境的污染。这种设计是为了改进汽车的制动系统，提高整车的制动性能，保障乘客的安全。2 制动设计方案论证与选择2.1制

9、动器设计要求1、具有足够的制动性能。行车制动能力以一定初始制动速度下的制动减速度和制动距离两阶段指标评价；停车能力是通过汽车可以可靠地停在良好道路上的最大坡度来评估的。详见GB/T7258-2004制动距离：指机动车以规定的初速突然制动时，从脚接触制动踏板（或用手接触制动手柄）到机动车停止的距离。制动减速度：指车辆制动时车速对时间的导数。制动稳定性要求：指机动车在制动过程中任何部分（不计入车宽的部分除外）不内容超过规定宽度的试验通道边缘线。表（1）制动距离和制动稳定性要求车辆类型初始制动速度km/h满载检查制动距离要求m空载检查制动距离要求m测试通道宽度m三轮车20 5.02.5乘用车50 2

10、0.0 19.02.5总质量不大于3500kg30 9.0 8.02.5总质量不大于3500kg50 22.0 21.02.5其他汽车、汽车列车30 10.0 9.03.0两轮摩托车30 7.0边三轮车30 8.02.5三轮摩托车30 7.52.3助力车20 4.0轮式拖拉机运输装置20 6.5 6.03.0手推车20 6.52.3表（2）制动减速度和制动稳定性要求车辆类型初始制动速度km/h平均减速度m/s 2 满载检验完全出具平均减速度m/s 2 完全由空载检查发出测试通道宽度m三轮车203.8 _2.5乘用车50 5.96.2 _2.5总质量不大于3500kg305.2 _5.6 _2.

11、5总质量不大于3500kg505.4 _5.8 _2.5其他汽车、汽车列车30 5.05.4 _3.02.可靠的工作。行车制动装置具有至少两组独立的用于驱动制动器的管路。当一组管路发生故障时，另一组完好的管路应保证在无故障时车辆的制动能力不小于规定值的30%。行车制动器和驻车制动器可以共用一个制动器，而驱动机构是独立的。3、汽车在任何速度制动时都不应失去控制性和方向稳定性。4、防止水和泥浆进入制动工作面。5、制动能力热稳定性好。6、操作简单，跟踪性好。7、制动时，制动系统产生的噪音应尽量小，同时尽量减少石棉纤维等对人体有害的物质的排放，以减少污染。8. 动作滞后应尽可能好。动作滞后是指制动反应

12、时间，以制动踏板开始动作以达到给定制动效果所需的时间来衡量。9、摩擦片应有足够的使用寿命。10、摩擦副磨损后，应有消除磨损产生间隙的机构，间隙的调整容易。最好设置自动间隙调整机制。11、当制动驱动装置的任何部件发生故障，其基本能量供应被破坏时，汽车制动系统应有声光信号等报警装置。2.2制动器设计的一般原则1、制动效率是指在良好路面上以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。在评价不同结构形式的制动效率时，经常使用一个无量纲的指标，称为制动效率系数。制动效率系数定义为在制动鼓和制动盘的作用半径上获得的摩擦力与输入力的比值。2、制动效率的恒定性，即汽车在高速行驶或长坡连续制动时，汽车制动

13、效率保持的程度。如前所述，影响摩擦系数的因素包括摩擦副材料、摩擦副表面温度和水的湿度。由于制动过程是通过制动吸收将汽车的动能转化为热能，因此制动温度升高后能否在冷态保持制动效率成为汽车制动器设计时需要考虑的重要问题。由于引导靴的效率系数大于从靴，因此稳定性比从靴差。因此，各种鼓式制动器的效率系数取决于两蹄的效率系数。因此，就整个鼓式制动器而言，它也不同程度地存在。这是效率本身与其稳定性的矛盾。盘式制动器提供最稳定的制动性能。要求制动器的热稳定性良好。除了选择效率因数对摩擦系数不太敏感的制动器类型外，还要求摩擦材料具有良好的抗热衰减和恢复能力，以及具有足够热容量和散热能力的制动鼓（制动盘）容量。

14、3、刹车间隙调整是汽车保养作业中比较频繁的项目之一。因此，必须选择调节装置的结构形式和安装位置，以保证调节操作方便。最好使用间隙自动装置。4.制动器尺寸和质量。随着现代汽车速度的提高，出于汽车行驶稳定性的考虑，轮胎尺寸往往选择较小。这样，为保证所需制动扭矩而确定的制动鼓（制动盘）的直径可能太大而无法安装在轮毂上。因此，应选择体积小、效率高的制动器形式。对于高速汽车，为了提高制动时的稳定性，在前悬架（独立悬架）的设计中，一般采用较小的主销偏置距离。出于这个原因，有时必须将前刹车位置移到更靠近轮毂的位置，从而使其放置困难。车轮制动器是簧下质量，因此应尽可能减少其质量以提高乘坐舒适性。5.降噪。制动

15、噪声现象复杂。一般来说，噪声分为低频和高频两种。在低频噪声中，经常会遇到刹车时停车的咔哒声，这主要是由于制动鼓或制动钳的共振引起的。高频噪声通常由刹车蹄或刹车盘共振产生。或由于摩擦衬片或垫的弹性振动。影响噪声的主要因素是摩擦材料的摩擦特性，即动摩擦系数与摩擦速度的关系。动摩擦系数随速度的增加越小，越容易激振和产生噪声。另外，刹车输入压力越大，噪音越大，经过一定程度的高压后，就没有噪音了。制动温度对噪音也有影响。在制动器的设计中采取一定的措施，可以在很大程度上消除一定的噪声，特别是低频噪声。淘汰已建交的高频省份，难度还是比较大的。应该注意的是，为消除噪音而采取的某些措施可能会产生副作用，例如制动

16、扭矩降低和踏板行程损失。2.3刹车方案分析1.制动器分为车轮制动器和中心制动器两种，后者通过传动轴或传动输出轴制动。所有汽车都使用车轮制动器进行行车制动。现在。随着车速的提高，对紧急制动的可靠性要求也越来越严格。目前，中高档轿车和部分轻卡已取消中央刹车。只有少数重型车辆仍保留气动中央制动器以提高制动系统的可靠性。因此在轻型客车上也取消了中央刹车，只使用了车轮刹车。2、汽车耗能方式的选择按耗散汽车能量的方式可分为摩擦式、液压式和电磁式。电磁制动器虽然具有动作滞后小、连接方便、接头可靠等优点，但由于成本较高，仅在部分重型车辆上用作车轮制动器或缓速器。液压制动器仅用作缓速器。摩擦制动器今天仍然广泛使

17、用。摩擦制动器按摩擦副结构的不同分为鼓式、盘式和带式。2.4制动驱动机构的选择液压驱动机构：优势：一个。安全性强，由于液压系统压力相等，左右轮制动同时进行；湾。确保制动力正确分配到前后轮；C。不会因车辆振动或悬架变形而发生自制动；d。无需经常润滑和调整；缺点：a 当管道出现泄漏时，系统会发生故障；湾。低温油变稠，高温蒸发；c不要长时间刹车。但总的来说，液压制动仍然是可取的并被广泛使用。2.5刹车线的选择出于安全原因，车辆制动器应至少有两条独立的线路用于驱动制动器。汽车中有五种常见的双回路制动系统：1、一轴对一轴（II）型，（图a），前桥和后桥制动采用一回路；2、交叉（X）型，前桥一侧的车轮与后

18、桥对侧的车轮制动器属于同一赛道；3、单轴半半轴（HI）型（图c），每侧前制动轮缸的一半和后制动轮缸全部属于一个回路，其余为一个回路。前轮缸属于另一个电路；4、半轴单轮对半轴单轮（LL）型（图d），两条回路分别作用于两侧前轮制动器和一个后轮制动器的半个轮缸;5、双半轴转双半轴（HH）型（图e），每条回路只作用于前后制动器各半个轮缸上。图 2-1 不同的两管系统布置其中，型管线布置最为简单，成本较低。目前在各种汽车，特别是卡车上应用最为广泛。但这种后刹车回路失灵，一旦前轮抱死，很容易失去转向能力。X型的结构也很简单。直线制动过程中任一回路发生故障时，剩余总制动力可维持正常值的50%。但是，一旦某条

19、管路损坏，制动力就会不对称，汽车就会失去稳定性。因此，该方案适用于负主销偏置的车辆，以提高车辆稳定性。HI、HH、LL型结构相对复杂，本设计不予考虑。 X 型布局方案适合这种设计。2.6鼓式制动器与盘式制动器的对比分析一个。鼓式制动器可分为：导靴式（图a）；双导靴型（图b）；双向双导鞋型（图c）；双从鞋型（图d）；单向助推器公式（图 e）；双向增力公式（图f）：双导蹄式制动器的缺点是由于制动鼓转向方向的改变，制动效率大大降低；双向双导蹄式制动器在前进和后退制动时性能相同，因此广泛应用于中轻卡和部分轿车的前后轮。但是，当用作后轮制动器时，需要单独的中央制动器；双导靴式和双向双导靴式制动器有两个轮

20、缸，适用于双回路制动系统，但增加轮缸和管接头意味着成本高，并且容易泄漏以及振动造成的损坏。蹄式制动器的有效性和稳定性适中。前进时，倒车时制动效率不变，结构简单，成本低。广泛用于中、重型卡车的前后轮制动；增力制动，制动力矩大。但其性能过于不稳定，需要选用摩擦性能相对稳定的摩擦衬片。单级助力制动在倒车时效率大大降低，只有少数轻型和中型卡车用于汽车前轮制动。湾。盘式制动器按其固定元件的结构大致可分为两类。一种是由工作面积较小的摩擦片及其金属背板组成的刹车片，每个刹车片有2-4个。刹车片及其加速器安装在横跨刹车盘两侧的卡钳形支架上，统称为刹车卡钳。这种由制动盘和制动卡钳组成的制动器称为卡钳盘，是一种制

21、动器。另一种固定元件的金属背板和摩擦片也是圆盘形的。采用这种固定元件，制动盘的整个工作面都能同时与摩擦片接触的制动器称为全盘式制动器。目前。卡钳盘式制动器越来越多地用作所有类型的汽车和卡车的车轮制动器。全盘式制动器主要用作重型车辆的车轮制动器。因此，轻型客车的前盘式制动器被选为前盘式制动器。卡钳盘式制动器主要有以下几种结构类型：固定钳式制动器，如图（a）所示，在制动盘的两侧都有气缸。刹车时，只有两侧气缸内的活塞带动两侧刹车片向盘面运动。这种制动器的主要优点：1、除活塞和制动块外无其他滑动部件，易于保证卡钳的刚性；2、结构和制造工艺与一般制动轮缸相似，易于实现从鼓式到盘式的改装；3、能适应分流系

22、统的要求；就目前汽车的发展趋势来看，随着汽车性能要求的提高，固定夹结构的缺点也越来越明显。主要有以下几个方面：1、固定卡钳式的制动盘两侧必须至少有两个油缸，所以必须用油道或跨过制动盘的外部油管（桥管）连接，使径向和制动器的轴向。方向的尺寸比较大，在轮子里排列比较困难；2、在苛刻的使用条件下，固定卡钳容易造成制动液温度过高而汽化，从而影响制动器的制动性能；3、固定式前盘式制动器要用作驻车制动器，必须在主制动钳上附加一组驻车制动辅助制动钳，或者必须使用盘鼓组合制动器，即用于驻车制动。汽车制动器的鼓式制动器只能是双向助力式，但这种双向助力式制动器的调节不便。浮动卡钳制动器可分为滑动卡钳（图b）和摆动

23、卡钳（图c）。与固定钳式制动器相比，其优势主要体现在以下几个方面：1. 卡钳外侧没有气缸，可以让刹车更靠近轮毂。因此，更容易安排；2.浮动卡钳不穿过刹车盘的油管或油道，减少了发热的机会，并且单侧油缸位于刹车盘的侧面，对车轮的遮挡较少，具有更好的冷却条件，因此制动液汽化的可能性更小；3、浮动卡钳同一套刹车片，行车和驻车均可使用；4、使用浮钳可将油缸、活塞等密封件减少一半，成本大大降低。这对于量产的汽车工业模型很重要。目前，用于各类汽车的摩擦制动器可分为鼓式和盘式。盘，一侧是工作面。与鼓式制动器相比，盘式制动器具有以下优点：1、一般没有摩擦助推作用，因此制动性能受摩擦系数影响较小，即性能比较稳定。

24、2、浸水后性能下降较少，只需刹车一两次即可恢复正常。3、在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小。4、制动盘沿厚度方向的热膨胀很小，不会像制动鼓的热膨胀那样显着增加制动间隙，导致制动踏板行程过大。5、更容易实现间隙的自动调整，其他维护和维修操作也更简单。与鼓式制动器相比，盘式制动器具有以下缺点：1、效率低，所以在液压制动系统中使用时，制动作动管路压力高，一档使用伺服装置。2、同时用于驻车制动时，附加驻车制动传动比鼓式制动器复杂，因此在后轮上的应用受到限制。2.7 刹车间隙自动调整装置图 2-4 盘式制动器活塞密封a) 制动状态 b) 无制动状态1活塞2刹车卡钳3密封圈间隙自主调整最简单的

25、方法是利用制动钳内橡胶密封圈的极限弹性变形来保持制动时消除设定间隙所需的活塞行程。当垫块磨损时，所需的活塞行程大于时，活塞在液压的作用下克服密封圈的摩擦，继续向前运动，实现完全制动。活塞和密封件之间的这种不可逆的相对位移补偿了过大的间隙。本章介绍制动器设计的基本要求和一般原则。液压驱动机构的优点，制动管路有五种分支形式。鼓式制动器可分为：主从式；双导靴型；双向双导靴型；双从鞋型；单向增压型；双向增压型。卡钳盘式制动器可分为：固定卡钳式；滑动卡尺式；摆动卡钳式，并介绍了各自的优点。制动间隙是通过橡胶密封圈的变形来调整的。3 制动系统的主要参数及其选型3.1 制动力及制动力分配系数准确称量2.0g

26、（精确至0.01g）两个样品（用于平行测试），将它们放入40ml样品瓶中，并用衬有聚四氟乙烯 ( PTFE ) 隔垫的塞子密封。将样品置于60 烘箱中平衡30 min ，然后采用顶空法进行固相微萃取。小瓶就位后，调整SPME针以穿透样品隔垫。建议推动把手将纤维置于样品上方。1mm将其置于60烘箱中15分钟以平衡汽车制动时，若忽略路面对车轮的滚动阻力和汽车转动质量的惯性矩，则车轮在任意角速度下的力矩平衡方程为：(3-1)式中： 制动器对车轮施加的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮转动方向相反，地面作用在车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称地面制动力。其方向与汽车行驶方向相反，N

27、；车轮的有效半径，m。订购eq f()(3-2)称为刹车的制动力，是轮胎周边克服刹车摩擦力矩所需要的力，所以也叫刹车周边力。与地面制动力方向相反，当车轮角速度，尺寸也一样，取决于制动器的结构形式和尺寸、摩擦副的摩擦系数和车轮的有效半径等，与制动踏板力成正比。当踏板力增加时，踏板力会相应增加。但地面制动力受附着条件限制，其值不能大于附着力，即（3-3）式中： 轮胎与地面的附着系数Z地面对车轮的法向反作用力。当制动器的制动力和地面制动力达到附着力值时，车轮被抱死并在地面上打滑。制动力矩则表现为静摩擦力矩，它是与地面制动力平衡以防止车轮重新打滑的外围力的极限值。制动到车轮角速度为0后，地面制动力达到

28、附着力后不会增加，由于踏板力的增加，摩擦力矩的增加，制动器的制动力会继续上升.汽车在平坦路面上刹车时的力度如上图所示。取后轴车轮接地点的力矩，平衡公式为(3-4)取前轴车轮接地点的力矩，平衡公式为(3-5)式中： 制动时车辆在面向前桥车轮的水平面上的法向反作用力，N；车辆制动时车轮水平朝向后桥的正常反作用力，N；车辆的轮距，mm；汽车质心到前桥的距离，mm；车辆质心到后桥的距离，mm；车辆质心高度，mm；M车辆质量，kg；G汽车的重力，N；- 车辆制动减速度， ；根据上述车辆制动时的整车受力分析，考虑车辆制动时的轴重传递和G=mg，前、后桥车轮在水平面上的法向反作用力车辆正在制动可以获得。 Z

29、1、Z2分别为(3-6)(3-7)设, q 称为制动强度，则汽车制动时汽车前后轴车轮在水平面上的法向反作用力 Z1 和 Z2 可表示为(3-8)如果在附着系数为1 的路面上制动，则前后轴车轮被抱死。此时汽车的总地面制动力等于汽车前后轴车轮的总附着力，也等于作用在质心上的制动惯性。力，也就是(3-9)车辆的总地面制动力为=10815N当汽车在道路上以任何一定的附着系数制动时，各轴的车轮附着力，即极限极限功率，不是恒定的，而是与制动强度q或总制动力的函数。在汽车各车轮制动器制动力充足时，根据汽车前后轴的轴荷分布情况，以及前后轮制动器制动力的分布情况，确定路面附着力系数和坡度等，制动过程中可能出现的

30、情况如下。 3种，即(1)前轮先锁拖，后轮锁拖；(2)先锁后轮，再锁拖前轮；(3)前后轮同时锁止。在上述三种情况中，显然（3）种情况的粘合条件是最好的。由式(3-7)和(3-8)不难得到在任意附着系数的路面上，前后轮同时抱死的条件，即附着力前后桥轮的充分利用同时：(3-10)式中： 前桥轮制动力；- 后轴车轮的制动力；- 前桥车轮的地面制动力；- 后桥车轮的地面制动力；前后制动器制动力的理想分配关系为：(3-11)通常用前制动器的制动力与车辆总制动力的比值来表示分配比例，即制动器的制动力分配系数 ，可表示为(3-12)因为，所以(3-13)整理式(3-4)可得(3-14)3.2 同步附着系数根

31、据峰面积，按式（3.1）计算样品中丙烯腈的含量，结果保留至小数点后两位。与固定线和I线相交处的附着系数称为同步附着系数。就是说，固定线路的汽车只能在一个路面上实现前后轮同时锁止。同步附着系数由车辆的结构参数决定，是反映车辆制动性能的参数。同步附着系数表明，一辆具有固定前后制动制动力比的汽车，只能保证将前后轮锁定在一个路面上，即在具有同步附着系数的路面上。同步附着系数也可以解析得到。假设汽车在路面上以同步附着系数制动，汽车前后轮同时抱死。(3-15)完成： （3-16）(3-17)初选为0.693.3 制动器的制动力矩假设刹车片的摩擦面全部与制动盘接触，且单位压力分布处处均匀，则制动器的制动力矩

32、为(3-18)式中， f为摩擦系数； Fo为一侧刹车片对刹车盘的压紧力； R是动作半径。对于具有扇形摩擦面的普通垫，如果其径向宽度不是很大，取R等于平均半径Rm，或有效半径Re，其实已经足够精确了。所示，平均半径为Rm = ( R1 + R2 )/2 (3-19)式中，R1、R2分别为摩擦垫扇形面的半径和外半径。设刹车片与刹车盘之间的单位压力为 ，则刹车盘中心在任意微元区域RdRd 上的摩擦力矩为 fpR2dRd ，单边刹车片加在刹车盘上.制动力矩应该是单面片施加在制动盘上的总摩擦力。所以有效半径为Re =M /2fFo=2(R23-R13)/3(R22-R12) (3-20)可以看出，有效半

33、径Re是扇形面区域中心到制动盘中心的距离。上式也可以写成Re =4/31- R1 R2 /( R1 + R2 )2( R1 + R2 )/2=4/31-m/(1+m)2 Rm式中， m= R1 / R2因为m1 , m/(1+m)2 Rm ，并且m越小，两者的差异越大。需要指出的是，如果m太小，即扇形的径向宽度太大，不同半径处的滑动磨削速度在垫块摩擦面上相差太大，磨损会不均匀。 ，因此不能建立单位压力分布均匀的假设。 , 上述计算方法不适用。 m值一般不小于0.65 。制动盘工作面的加工精度应满足以下要求：平面度公差为0.012mm ，表面粗糙度为Ra0.7-1.3m ，两摩擦面的平行度不大于

34、0.05mm ，制动盘端面的圆跳动不应大于0 。 03mm.通常制动盘由具有良好摩擦性能的珠光体灰口铸铁制成。为保证足够的强度和耐磨性，其牌号不应低于HT250 。3.4 线性、回收率和精密度分析汽车制动减速度，称为制动强度。由上可知，如果汽车在路面上以同步附着系数制动，汽车的前后轮将同时达到抱死的工作状态，此时的制动强度为一样。在其他路面制动时，前轮不抱死和后轮抱死的制动强度必须小于地面附着系数，即。也就是说，只有在路面上，才能充分利用地面附着条件。然而，在路面上，由于前轮或后轮先抱死的现象，并没有很好地利用地面附着力条件。为了定量描述地面附着条件的利用程度，利用附着系数定义为，(3-21)

35、假设在汽车前轮即将抱死或前后轮同时即将抱死时汽车减速，可从公式中得到前轮对地面的法向反作用力(3-21) 作为(3-22)前轮制动制动力和地面制动力分别为(3-23)将式（3-11）和（3-12）代入式（3-8），则(3-24)同理可以推导出后轮利用了附着系数。后轮即将抱死时，后轮的地面制动力和地面法向反作用力(3-25)(3-26)代入式（3-14）和（3-15），则(3-27)对于已知的汽车总质量、轴距、质心位置等结构参数，可以得出附着系数与制动强度的关系。附着效率是制动强度与利用附着系数的比值。也用于描述地面附着力条件的利用程度，说明实际制动力分配的合理性。根据粘附效率的定义，我们有(3

36、-28)(3-29)在哪里;和前桥和后桥的附着效率，分别。本章主要分析制动力和制动力分配系数、同步附着系数、利用附着系数和制动效率。初步计算了制动器的制动力矩和平均有效半径。4 制动器设计计算4.1 原始数据及主要技术参数表3）内容数据设备质量1091kg满载质量1545kg轴载荷分布满载时的前桥818满载时的后桥727质心高度空载5满载时5轴距2471前轨道1429mm后轨道1422mm总长度4415mm总高度1415mm质心到前轴的距离1112mm质心到后轴的距离1359毫米4.2 盘式制动器主要参数的确定1.刹车盘直径D制动盘的直径 D 应尽可能大。这时可以增大制动盘的有效半径，可以减小

37、制动钳的夹紧力，降低摩擦片的单位压力和工作温度。但是，制动盘的直径 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%到90%。先取318mm。刹车盘的直径为轮辋直径的70%79%，根据轮辋给制动器提供的可用空间，并根据刹车盘直径尽可能大的原则，不干扰运动。主制动盘直径 d = 240mm2.刹车盘厚度h刹车盘的厚度直接影响刹车盘的质量和运行时的温度。为防止质量过大，制动盘的厚度应适当小一些；为了减少制动时的温升，制动盘的厚度不宜过小。制动盘可以做成实心的，为了通风散热，可以在制动盘的两个工作面之间铸上通风孔。通常，实心刹车盘的厚度可以为10mm到20mm；带通风孔的刹车盘两个工

38、作面之间的尺寸，即刹车盘的厚度为20mm到50mm，但也经常使用20mm到30mm。本设计选用通风制动盘h=20mm3.摩擦片半径R1和外半径R2建议摩擦片外径与半径之比不大于1.5。如果这个比值过大，运行时摩擦片外缘与边缘的圆周速度差较大，磨损不均，接触面积减小，最终制动力矩发生较大变化.根据刹车盘的直径可以确定外径R2=112mm考虑R2/ R11.5，可选择R1= 76mm，则R2/ R1=1.471.54. 摩擦片工作区/c /c3.5kg根据单位面积摩擦垫所占汽车质量1.6kg。汽车的满载质量为1545kg。故选择78cmA。主摩擦系数 f = 0.3，制动间隙为0.2mm。5. 摩

39、擦片磨损均匀性验证假设刹车片的摩擦面全部与制动盘接触，且单位压力处处均匀，则制动器的制动力矩为(4-1)f为摩擦系数，F0为一侧刹车片对刹车盘的压紧力，R的半径在实际计算过程中，R值可以取平均值Rm。如果刹车片与刹车盘之间的单位压力为p，则任意微元区域RdRd上的摩擦力都会影响刹车盘。中心处的力矩为 fpR2dRd ，单面刹车片对刹车盘施加的刹车力矩应为：(4-2)单面片施加在制动盘上的总摩擦力为：(4-3)所以有效半径：平均半径为：因为R e -R m = ，R m1mm与Re相差不大，因此可以得出摩擦片与制动盘之间的单位压力分布是均匀的，摩擦片的磨损量为比较均匀。3D仿真图（一）刹车盘4.

40、3 制动扭矩和制动盘压力假设摩擦盘完全接触，压力分布始终均匀。那么盘式制动器的制动力矩为：一侧刹车片对碟盘的压力：后轮制动器的制动力矩：同理，前轮制动器的制动力矩为210428.44.4 制动轮缸径的计算制动轮缸对制动蹄（块）施加的开启力Fo、轮缸直径d和制动管路压力p为：(4-4)制动压力一般不超过10-12MPa ，盘式制动器可以更高。压力越高，对管道（主要是制动软管和管接头）的密封性要求越严格，但驱动机构越紧凑。轮缸直径d应从标准规定的尺寸系列中选取，详见GB7524-87附录B表B2 。油压选择： 12MPa so d=42mm4.5 紧急制动时踏板力的计算踏板力： （4-5）其中：控

41、制机构的传动比，取制动总泵直径，主管路油压 p=真空助力器的力乘数为k=4-6，取k=5。效率=0.82-0.86，取=0.84但可见踏板力符合法定要求（350-550周长）。遵守法律要求。而且更容易处理。4.6 制动踏板行程计算制动踏板工作行程(4-6)其中：（控制机构传动比）取4-7；主缸活塞行程： （0.8-1.2） ，根据机械设计手册（5）第7章液压缸。表 37.7-3。拿;主缸推杆与活塞间隙： 0.2mm；主缸活塞空行程： 2mm；然后：毫米。法定要求不超过150- 200mm，所以符合规定。作用在制动手柄上的最大力，乘用车不超过400N，商用车不超过600N。制动手柄的最大行程不大

42、于乘用车，不大于160mm商用车220mm。这里，因为是乘用车，所以最大踏板形成取为120mm，作用在刹车手柄上的最大力取为 300N，刹车手柄的最大行程取为150mm。本章主要计算制动器主要部件的尺寸，同时计算前后制动器的制动力矩，检验紧急制动时的踏板力，估算制动踏板的行程。5 制动器主要部件结构设计及强度计算5.1 刹车盘制动盘一般采用珠光体灰口铸铁，或添加Cr、Ni等的合金铸铁制成。其结构形状有平板式（适用于全盘式制动器）和顶帽式（适用于卡钳盘式制动器）两种。后者的圆柱形部分的长度取决于装置的尺寸。工作时，制动盘不仅承受刹车片的法向力和切向力，还承受热负荷。为提高散热效果，卡钳盘式制动器

43、的部分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，降低温升约20%到30%，但盘的整体尺寸比较小。粗，一般在20 mm之间30 mm。没有通风槽的汽车刹车盘的厚度大约在10 mm之间20 mm制动盘的工作面应光滑平整，制造时要严格控制表面跳动量和表面两侧的平行度（厚差），即制动器的不平衡光盘。5.2 刹车卡钳刹车卡钳材质有可锻铸铁KTH-370或QT400-18，也有轻合金材质，如铝合金压铸。它可以制成一件或两件，并用螺栓连接。外缘有开口，因此无需拆卸卡钳即可检查或更换刹车片。制动钳体应具有较高的强度和刚度。一般制动缸加工在卡钳体内，另外制造的油缸也嵌入在卡钳体内。为了减少传递给制

44、动液的热量，杯形活塞的开口端压在刹车片的背板上。有的将活塞的开口端切割成阶梯状，形成两个相对且在同一平面上的小半圆形环形端面。活塞由铝合金制成或由钢制成。为了提高其耐磨性，活塞的工作表面镀铬。当制动钳体由铝合金制成时，减少传递给制动液的热量成为必须解决的问题。为此，应减少活塞与刹车片背板的接触面积，有时也可采用非金属活塞。刹车卡钳可以安装在汽车的前桥或后桥上。刹车卡钳位于车轴前方，防止轮胎抛出的泥水和水进入刹车卡钳，刹车卡钳位于车轴后方，以减少制动时轮毂轴承的联合载荷。5.3 刹车片刹车片由背板和摩擦片直接牢固地压合或铆接或连接在一起组成。焊盘多为扇形，也有长方形、正方形或椭圆形。活塞应该能够

45、尽可能多地压住衬垫区域，以防止衬垫卷曲并引起尖叫。刹车片背板由钢板制成。为防止制动时产生的热量传递到制动钳上造成制动液汽化，降低制动噪音，可在摩擦片与背板之间贴（或喷涂）一层隔热层或在背板后面 防震垫（胶水）。由于单位压力高，工作温度高，摩擦垫磨损快，因此其厚度较大。一般来说，轻型汽车的摩擦片厚度在7.5 mm之间16 mm，中型和重型汽车的摩擦片厚度在14 mm之间22 mm。许多盘式制动器在摩擦片达到磨损极限时都设有警告装置，以便及时更换摩擦片。3D仿真图（二）刹车块5.4 摩擦材料制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数和良好的抗热衰退性。温度上升到一定值后，摩擦系数不应急剧下降。材料应具有

46、良好的耐磨性和低吸水性（油、油等）。制动液）性能、低压缩率、低导热率和低热膨胀率、高抗压、抗拉、抗剪、抗弯曲和抗冲击；应无噪音，制动时无噪音如产生异味，应尽量使用污染小、对人体无害的材料。目前，成型材料广泛用于制动器。它们主要由石棉纤维制成，与树脂粘合剂、调节摩擦性能的填料和消音剂混合，然后在高温下成型。成型材料的柔韧性差，应按内衬或内衬的规格进行成型。另一种是编织材料，具有柔韧性，剪切后可直接铆接到任意半径的刹车蹄或刹车块上。摩擦系数高，冲击强度比成型材料高45倍，但耐热性较差。无石棉摩擦材料使用各种金属、有机和无机材料的纤维或粉末代替石棉作为增强材料，其他成分和制造方法与石棉成型材料大致相

47、同。如果金属纤维（主要是钢纤维）和粉末的含量超过40%，则称为半金属材料。这种材料已成为欧美汽车盘式制动器制动摩擦材料的主流。 .选择摩擦材料时应考虑：一般摩擦系数越高，材料的耐磨性越差。因此，经过比较，本设计的摩擦材料选择了半金属材料。5.5 制动器热容量和温升计算应计算制动器的热容量和温升是否满足以下条件：(5-1)式中： 每个制动盘的总质量，取= 12kg；与每个制动盘相连的加热金属部件（如轮毂、辐条、轮辋、制动钳体等）的总质量，取= 24kg;制动盘材料比热容，铸铁c=482J；与制动盘连接的受热金属件的比热容，取Ch=482J；制动盘的温升（从= 30 km/h到完全停止的一次强力制

48、动，温升不应超过15 ），取=14 ；Q满载汽车制动时动能转化的热能。由于制动过程快速，可以认为制动产生的热能全部被前后制动器吸收，并按照前后制动力的分配比例分配到前后制动器上。后刹车，即(5-2)(5-3)式中： 满载车辆的总质量；马=1545刹车时汽车的初始速度，可取= 20m/s 汽车刹车制动力分配系数。所以符合要求。5.6 强度校核计算刹车片摩擦力后，可得到支架与转向轴螺栓连接处的剪应力式中： f支架上的力；n螺栓数量，n=2；d螺栓直径。因为，螺栓的强度符合要求。制动盘材料为珠光体灰口铸铁，制动钳材料为可锻铸铁，制动块由背板和摩擦块组成。目前的摩擦材料主要是石棉纤维，并结合树脂粘合剂

49、来调节摩擦。性能填料与消声剂等混合，计算了制动器的热容量和温升，其强度也符合标准要求。3D仿真图（二）制动活塞六，结论本次设计的主要内容是汽车制动器的结构设计。从制动系统的功能和设计要求出发，根据给定的设计参数对方案进行论证。仿真结果表明，该车制动结构的设计保持了制动力分配系数的稳定性，简化了该车的制动装置，降低了整车质量，从而提高了车辆的安全性和稳定性。车辆在行驶过程中。但是，在这个设计期间，虽然相关参数的计算和验证比较全面，但由于没有物理处理和验证，在实际应用过程中可能需要进一步验证和调试。未来实体物理模型的处理和验证将进一步加强。参考1微信.汽车制动系统结构设计与计算M. : 清华大学,

50、 20012郭新华汽车结构（第二版）M :高等教育, 20083 王宝喜，贾庆祥。汽车制造技术（第三版）M.：机械工业，20094 钟以芳, 吴昌林,唐增宝.机械设计（第二版） M : 华中科技大学, 20015于志生.汽车理论（第三版） M : 机械工业, 20006王望玉.汽车设计（第4版） M : 机械工业, 20 107徐浩.机械设计手册M : 机械工业, 19988朱龙根.简明机械零件设计手册M : 机械工业, 19979 品哲.机械精度设计与检测基础M . : 科技大学出版，200310 HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _blank Josef Adolfss

51、on 、 HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _blank Amos Ng 、 HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _blank Petter Olofsgrd 、 HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _blank Philip Moore 、 Junsheng HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _blank Pu 。 HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _blank 黄志彪。 HYPERLINK %20%20%20%20:/ t _KDS 基于部件的制造机器系统的设计与仿真J机电一体化, 2002,

52、Vol.12 (9), pp.1239 -1258附录设计图（一）刹车盘设计图（2）活塞设计图（二）刹车块设计图（三）装配图翻译众所周知，驻车制动器是汽车必备的制动装置之一。依维柯第二代产品的驻车制动装置由驻车制动机械操作机构和后鼓式制动器组成。这样的结构使得后鼓式制动器不仅是行车制动器，而且是驻车制动器。随着后盘式制动器的应用，Turin-V 轿车的驻车制动器将随着后制动器的驱动模式而变化。如果后轮采用鼓式制动器，则基本保持原二代产品的结构；如果采用盘式制动器，则必须配置专用的后轮驻车制动器。就盘式制动器而言，有驻车制动结构的盘式制动器，驻车制动力也作用在制动盘两侧的工作面上。这种制动器结构

53、复杂，可靠性相对较差。都灵V型车配备双活塞滑动前盘式制动器，并专门配备后驻车制动器。驻车制动力作用在制动盘的鼓形工作面上，使制动盘具有两个独立的摩擦面，可以增加使用寿命，同时制动钳的结构也相应简化。Turin-V轿车后轮驻车制动装置由机械操作和专用等待驻车制动两部分组成（制动盘是行车制动和驻车制动的通用部分）。1、机械控制机构基本保持原二代产品结构。主要部件有手柄、前拉线、棘轮板、调节螺套、锁紧螺母、后拉线和导板。2、专用驻车制动器的结构和原理与后盘式制动器专用驻车制动器相匹配。制动器通过底部支架上的八个孔用螺栓固定在后桥半轴法兰上。前后摩擦瓦的上、下端由复位弹簧紧靠上调节销和下作用拉臂，中间

54、通过支撑销与底板连接。拨动上调整销上的齿轮，使调整销的长度延长或缩短，从而调整摩擦瓦与制动盘鼓之间的间隙。动作拉臂由后部钢丝绳控制。手刹拉紧时，动作拉臂以中心轴销为支点，打开前后摩擦蹄，与制动盘鼓产生有效摩擦。有两个安装孔用于安装后制动钳总成。后鼓式制动盘将与轮毂、后专用驻车制动器、制动钳总成有序组合。3.专用后驻车制动器的驻车分解与合成除了后轮毂、后制动盘等几个零件外，还可以分解合成专用驻车制动器。基本工艺步骤如下：从前后摩擦瓦上取下回位弹簧，缩短调整销的长度，取下摩擦瓦中间的支撑销夹，即可卸下摩擦瓦。拆下支撑销，松开后拉线与驻车制动器动作拉臂的连接，拆下第二个动作拉臂，拆下轮速传感器固定支架即可拆下传感器。拆下半轴套法兰上的八个固定螺栓即可拆下驻车制动板支架。根据对鼓式制动器的要求，可将拆下的零件清洗检查，超出公差的磨损零件可报废。合成以分解的相反步骤进行。合成完成后，用游标卡尺测量前后鞋的直径，同时转动调节销。1，使直径值 0.4 小于 1720 1 mm。后驻车制动器的调整由于后驻车制动器的制动间隙是非自动补偿的，使用一段时间后，制动间隙