汽车制动系统设计毕业论文

在赵老师的帮助下达到设计目标。我的设计目标：1.具有良好的制动性能及其稳定性；2.制动时汽车操纵稳定性好；3.制动效能的热稳定性好。1.2国内外研究现状汽车的制动系统是车辆的主动安全之一。自汽车诞生时起，其就起着决定性作用。汽车的制动系统有很多种类，传统的制动系统主要结构型式有机械式、气动式、液压式、气液混合式。液压制动技术是如今最成熟、最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数汽车上[1]。汽车液压制动系统可以分为行车制动、辅助制动、伺服制动等，主要制动部件包括制动踏板机构、真空助力器、制动主缸、制动软管、比例阀、制动器和制动警示灯等。在制动系统，真空助力器、制动主缸和刹车制动器是最为重要的部分。目前，汽车所用都制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器的主要优点是在高速刹车时能迅速制动，散热效果好于鼓式刹车,制动效能的恒定性好,便于安装像ABS那样的高级电子设备。鼓式制动器的主要优点是刹车蹄片磨损较少,成本较低,方便维修、由于鼓式制动器的绝对制动力远远高于盘式制动器,所以普遍用于后轮驱动的卡车上。鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器。其制动效能依次降低，最低是盘式制动器；但制动效能稳定性却是依次增高，盘式制动器最高。也正是因为这个原因，盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故轻型车一般还是使用前盘后鼓式[2]。汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路结构，以保证其工作可靠。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。行车制动是用脚踩下制动踏板来操纵车轮制动器来制动全部车轮；而驻车制动则多采用手制动杆操纵利用车轮制动器进行制动。利用车轮制动器时，绝大部分驻车制动器用来制动俩个后轮，行车制动和驻车制动这两套制动装置，必须具有独立的制动驱动机构，而且每车必备。行车制动装置的驱动机构分为液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸、制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、储气筒、控制阀和制动气室等。现代汽车由于车速的提高，对于应急制动时的可靠性要求更严格，因此在中、高级轿车和部分轻型商用车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。随着电子技术的飞速发展，汽车防抱死制动系统在技术上已经成熟，开始在汽车上普及。它是基于汽车轮胎与路面兼得附着特性而开发的高技术制动系统。它能有效的防止汽车在应急制动时由于车轮抱死使汽车失去方向稳定性而出现侧滑或失去转向能力的危险，并缩短制动距离，从而提高了汽车高速行驶的安全性。1.3选定方案前应解决的问题：1,由于专业基础知识不够扎实，设计经验欠缺，参考资料收集不够全面，设计主题思路还不是很清晰，对于有些简单的问题解决的不够精准，同时欠缺仿真软件的支持，无法确定其设计效果。并且有较多的相关知识综合运用，在设计计算过程中，运用不是很熟练，计算过程不是很顺利，需要对欠缺的知识补习，弥补不足。2,由于涉及汽车专业知识，在设计过程中，需要补充对汽车基础理论知识的学习。3,用CAD进行绘图时，软件操作不是很熟练，画图速度缓慢，需要在平时多加练习。1.4课题研究方法首先对选题的目的和意义进行了阐述与分析，让我明确了自己设计的机构是作什么用的，其在车辆安全方面的重要性。其次是对其在国内外的发展状况做了分析，了解了当今汽车制动器的现状和发展趋势。这对于本次设计的不足，需要改进的地方，使我受到了启发。在指导老师的辅导下，收集并整理了大量的相关信息，又通过互联网查阅到了比较多的相关资料，初步对汽车制动器的结构形式、管路布置、制动驱动机构的结构形式及各个部件型式做出了选择，并收集相关紧凑型轿车制动系统设计资料；参考现有研究成果，并进行深入的学习和分析，借鉴经验；同时学习有关汽车零部件设计准则；充分学习和利用画图软件，并再次学习机械制图，画出符合标准的设计图纸，通过自己的研究分析；发挥自己的设计能力并通过试验最终确定制动系统设计方案。1.5本设计应解决的难点（1）确定制动系各参数，分析其制动性能;（2）制动器的设计计算；（3）液压制动驱动机构的设计计算；（4）制动系统图纸设计。第2章总体设计方案汽车的制动性直接关系到行使安全性，是汽车行使的重要保障。制动性是汽车的主动安全主要性能之一，随着高速公路迅速的发展和车流密度的日益增大，出现了频繁的交通事故。因此，改善汽车的制动性始终是汽车设计制造和使用部门的主要任务。汽车制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行使直至停车；在下坡行使时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证前两项功能，后者用来保证第三项功能。设计汽车制动系应满足如下主要要求[3]：（1）应能适应有关标准和法规的规定；（2）具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度来评定的。详见QC/T239-1997《货车、客车制动器性能要求国家标准》。（3）工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路，当其中一套管路失效时，另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的30%。行车和驻车制动装置可以有共同的制动器，而驱动机构应各自独立。行车制动装置都用脚操纵，其他制动装置多为手操纵；（4）制动效能的热稳定性好。具体要求详见QC/T582-1999《轿车制动器性能要求国家标准》；（5）制动效能的水稳定性好；（6）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵稳定性和方向稳定性。有关方向稳定性的评价标准，详见QC/T239-1997《货车、客车制动器性能要求国家标准》；（7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人-机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便、舒适、能减少疲劳；（8）作用滞后的时间要尽可能短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间和从放开踏板至完全解除制动的时间；（9）制动时不产生振动和噪声；（10）转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或转向时不会引起自行制动；（11）应有音响或光信号等警报装置，以便及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；（12）用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减少制动时飞散到大气中的有害人体的石棉纤维[4]；（13）磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。防止制动时车轮被抱死有利于提高汽车在制动过程中的转向操纵性和方向稳定性，缩短制动距离，所以近年来防抱死制动系统（ABS）在汽车上得到了很快的发展和应用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害问题，已被逐渐淘汰，取而代之的各种无石棉材料相继研制成功。本次设计采用前盘后鼓式制动器,液压制动,II式(前后式)双回路制动控制系统。采用真空助力器.其中鼓式制动器采用一般常用的领从蹄式,为一个自由度.灰铸铁制动鼓[5]。制动鼓内径尺寸、摩擦衬片宽度尺寸参照专业标准QC/T309-1999《制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列》选取。盘式制动器采用浮动钳盘式.制动盘直径取轮辋直径的70%。通风式制动盘厚度取20mm。具体的制动系统设计计算过程依据汽车设计教材进行。2.1制动能源的比较分析经过同多种类型的车辆制动能源比较，如表2.1所示：表2.1制动能源比较供能装置传能装置型式制动能源工作介质型式工作介质气压伺服制动系驾驶员体力与发动机动力空气液压制动系制动液真空伺服制动系是由发动机驱动的空气压缩机提供压缩空气作为动力源，伺服气压一般可达0.05～0.07MPa。真空伺服制动系多用于总质量在1.1～1.35t以上的轿车及装载质量在6t以下的轻、中型载货汽车上；气压伺服制动系则广泛用于装载质量为6～12t的中、重型货车以及极少数高级轿车上。液压制动用于行车制动装置。液压制动的优点是：作用滞后时间短，（0.1～0.3s）;工作压力高（可达10～20M），因而轮缸尺寸小，可以安装在制动器内部，直接作为制动蹄的张开机构（或制动块的压紧机构），而不需要制动臂等传动件，使之结构简单，质量小；机械效率较高（液压系统有自润滑作用）。液压制动的主要缺点是：过度受热后，部分制动液汽化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动系统的效能降低，甚至完全失效。液压制动广泛应用在乘用车和总质量不大的商用车上。2.2驻车制动系驻车制动系统用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至斜坡上，同时也有助于汽车在斜坡上起步的一套专门装置。驻车制动系统应采用机械式驱动机构而不用液压或气压式，以免其产生故障。通过类比采用手动驻车制动操纵杆、驻车制动杠杆作用于后轮，作为后轮驻车制动器。后轮驻车制动：轮缸或轮制动器，（对领丛蹄制动器，只需附加一个驻车制动推杆和一个驻车杠杆即可）使用驻车制动时，由人搬动驻车制动操纵杆，通过操纵缆绳。平衡臂和拉杆（拉绳）拉动驻车制动杠杆使两蹄张开。2.3行车制动系行车制动系统用作强制行使中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构多采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。目前，盘式制动器已广泛应用于轿车，但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器也有采用。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%，前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。2.4制动管路的布置及原理II式(前后式):前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式，一条回路连接前桥(轴)车轮制动器,另一条回路连接后桥(轴)车轮制动器,如图（2.1）所示。前桥车轮制动器与后桥车轮制动器各用一个回路。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器相配合，成本较低。在各类汽车上都有采用。通过分析，II式(前后式)制动器结构简单，成本较低，因此采用的就是II式(前后式)双回路制动系。2.4.1制动管路的布置示意图（II型）如图2.1所示2.4.2制动原理和工作过程以鼓式制动器为例，其结构示意图如图（2.2）所示，工作原理如下：要使行使中的汽车减速，驾驶员应踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞，使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，并通过两个轮缸活塞推动两制动蹄绕支撑销转动，上端向两边分开而其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。这样，不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓作用一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力，同时路面也对车轮作用一个向后的反作用力，即制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架和车身，迫使整个汽车产生一定的减速度。制动力越大，制动减速度越大。当放开制动踏板时，复位弹簧即将制动蹄拉回复位，摩擦力和制动力消失，制动作用即行终止。2.5制动器的结构方案分析通常，汽车所用制动器一般都采用摩擦式的，也就是阻止汽车运动的制动力矩来源于固定元件和旋转工作表面之间的摩擦。主要是盘式制动器和鼓式制动器两种形式。鼓式制动器的选用：鼓式制动器是靠制动块在制动轮上压紧产生摩擦来实现刹车的。鼓式制动器的形式有很多种，如领从蹄式制动器、单向双领蹄式制动器、双向双领蹄式制动器、单向自增力式制动器、双向自增力式制动器、凸轮式制动器、楔式制动器。它们都各有利弊，其中领从蹄式制动器发展较早，且其效能和效能稳定性在各式制动器中均居于中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；便于附装驻车制动驱动机构；易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙；且有结构简单，成本低等优点。但领从蹄式制动器也有两蹄片的压力不等（在两制动蹄上的摩擦衬片面积相等的条件下），因而两蹄片磨损不均匀、寿命不同的缺点。此外，因只有一个轮缸，两制动蹄必须在同一驱动回路下工作。因此，本设计采用由定位销定位的一个自由度的非平衡式的领从蹄式制动器。盘式制动器的选用：盘式制动器又叫做碟式制动器，一般是由液压控制，主要的部件有制动盘、制动钳、固定器，制动轮缸等组成。按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式两类。全盘式制动器的固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触。用得较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。但这种制动器的散热性能较差，故多为油冷式，结构较复杂。钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为固定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器。定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿着制动盘轴线方向移动，因此必须在制动盘的两侧都安装制动块的促动装置，以便于将两侧的制动块分别压向制动盘。定钳盘式制动器在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式。定钳盘式制动器的缺点就是：（1）制动盘的两侧各有液压缸，使制动钳的结构复杂。（2）液压缸分装于制动盘的两侧，制动液必须跨越制动盘的钳内油道或者外部的油管。（3）热负荷较大，液压缸和跨越制动盘的钳内制动管路或者是外部油管内的制动液容易气化。（4）若想兼用于驻车制动装置，则必须添加一个机械促动的驻车制动钳。由于上述的种种原因，定钳盘式制动装置已经很难适应现代轿车的发展趋势，也逐渐的在70年代以后让位于浮钳盘式制动器。浮钳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，在兼行车和驻车制动的情况下不需要加设驻车制动钳，只需要在行车制动钳液压缸的附近加装一些用于推动液压缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。浮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30℃～50℃，气化的可能性较小。但由于制动钳体是浮动的，必须设法减少滑动处或摆动中心处的摩擦、磨损和噪声。经过对不同制动器优、缺点的比较，参考同类型车，本设计采用前盘（浮动钳式）后鼓（支承销领丛蹄式）的制动系统。本章小结本章确定了制动系统方案为行车制动系统采用液压制动控制机构，前轴制动器为浮动钳盘式制动器，后轴采用领从蹄式鼓式制动器。回路系统采用一轴对一轴式双回路控制系统。驻车制动系统控制机构为机械式，由鼓式制动器兼做驻车制动器。制动系主要参数确定3.1基本参数表3.1制动系主要参数空载满载汽车质量2230kg4110kg轴荷分配前轴1070.4kg1233kg后轴1159.6kg2877kg质心高度hg0=850mmHg1=750mm轴距3100mm前制动器浮动钳盘式后制动器鼓式领丛蹄式3.2鼓式制动器的主要参数选择在有关的整车总布置参数和制动器的结构形式确定以后，就可以参考已有的同类型、同等级汽车的同类制动器，对制动器的结构参数进行初选。3.2.1制动鼓内径D当输出力一定时，制动鼓的内径越大，制动力矩也越大，散热性能也越好。但制动鼓的内径D尺寸受到轮辋内径的限制，而且直径的增大也使制动鼓的质量增大，使汽车的非悬挂质量增大，而不利于汽车的行驶平顺性。制动鼓与轮辋之间应有相当的间隙，此间隙一般不小于20～30mm,以利于散热通风，也可避免由于轮辋过热而损坏轮胎。由此间隙要求及轮辋的尺寸及渴求得制动鼓直径的尺寸。另外，制动鼓直径与轮辋直径之比为，汽车考虑其用途及行驶的平稳性和爬坡能力，初选17inch的轮胎（例如轮胎型号205/55R17），由则D=321.5mm，根据QC/T309-1999《制动鼓工作及制动蹄片宽度尺寸系列》取D=320mmR=160mm。3.2.2摩擦衬片宽度b和包角β摩擦衬片的包角可在900～1200范围内选取，试验表明，摩擦衬片包角在900～1200时，磨损最小，制动鼓温度也最低，且制动效能最高。再减小包角虽有利于散热，但由于单位压力过高将加速磨损。包角一般不宜大于1200，因过大不仅不利于散热，而且易使制动作永不平顺，甚至可能发生自锁。摩擦衬片宽度较大可以降低单位压力、减小磨损，但过大则不易保证与制动鼓全面接触。通常是根据在紧急制动时使单位压力不超过2.5M的条件来选择衬片宽度的。设计时应尽量按摩擦片的产品规格选择宽度值。另外，根据国外统计资料可知，单个鼓式制动器总的摩擦衬片面积随汽车总质量的增大而增大。而单个摩擦衬片的面积又决定与制动鼓的半径，衬片宽度及包角。即:（3.7）式中，包角以弧度为单位，当面积、包角、半径确定后，由上式可以初选衬片宽度的尺寸。制动器各蹄摩擦衬片总面积越大，制动时产生的单位面积正压力越小，从而磨损也越小。a、参考同类汽车选取，一般b/D=0.16～0.26,取0.25，由QC/T309-1999则选的b=65mmb、取领蹄包角从蹄包角=320×EQ3.14×65（100+110）/360=36302mm2c、摩擦衬片起始角，一般将衬片布置在制动蹄的中央，即令：有时为了适应单位压力的分布情况，将衬片相对于最大压力点对称布置，以改善制动效能和磨损的均匀性。3.2.3制动器中心到张开力P作用线和距离a在保证轮缸能够布置于制动鼓内的条件，应使距离a尽可能大，以提高制动效能。初步设计可取a=0.8R故a=128mm。3.2.4制动蹄支撑点的位置坐标k与c应在保证两蹄支撑端毛面不致互相干涉的条件下，应使k尽可能小而c尽可能大，设计可定c=0.8R=128mm,并也应在保证制动效能的条件下k尽可能大而c尽可能大小,参考同类车型，初步设计时可定:k=22mm。3.2.5摩擦片摩擦系数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。不能单独地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性要求，后者对蹄式制动器是非常重要的。各种制动器用摩擦材料的摩擦系数的稳定值约为0.3～0.5之间，少数可达0.7。一般说来，摩擦系数越高的材料，其耐磨性越差。所以在制动器设计时并非一定要追求高摩擦系数的材料。当前国产的摩擦片材料温度低于250度时，保持摩擦系数在0.3～0.4已无大问题。因此，在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取0.3可使计算结果接近实际。另外，在选择摩擦材料时应尽量采用减少污染和对人体无害的材料。3.3盘式制动器的主要参数选择3.3.1制动盘直径D制动盘直径D应尽量取大些，这样，制动盘的有效半径增大，可以减小制动钳的夹紧力，降低衬块的单位压力和工作温度。通常D=0.70～0.79Dr，本车总质量大于2t，故取上限，即因此，D=320mm。3.3.2制动盘厚度h制动盘厚度对制动盘的质量和温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜太大，为了减少温升，厚度又不宜过小。制动盘可以做成实心的，也可以通风式的，本车从增大散热通风的角度在制动盘中间铸出通风孔道。一般通风式制动盘厚度可取为20~50mm，采用较多的是20~30mm，这里选取为20mm,通风式。3.3.3摩擦衬块外半径和内半径推荐摩擦衬块外半径和内半径的比值不大于1.5.若此值偏大，工作时衬块外缘与内侧圆周的速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。所以参考同类车型，选取摩擦衬块的内外半径分别为：，平均半径为=125有效半径为=126.66令则有选取半径满足式＞假设成立，满足要求。3.3.4摩擦衬块工作面积A在确定盘式制动器制动衬块的工作面积时，根据制动衬快单位面积占有的汽车质量，推荐在1.6～3.5kg/,A=120cm2。本章小结本章确定了制动器的基本参数，首先计算出制动力分配系数及同步附着系数，然后进一步确定制动器的最大制动力矩，确定了鼓式制动器的主要参数，包括制动鼓直径、摩擦衬片宽度及包角、制动器中心到张开力作用线的距离、制动蹄支撑销中心的位置、摩擦片的摩擦系数，盘式制动器主要参数包括制动盘直径、制动盘厚度、摩擦衬块内外半径、摩擦块工作面积。第四章制动器的设计与计算4.1制动器摩擦面的压力分布规律从前面的分析可知，制动器摩擦材料的摩擦系数及所产生的摩擦力对制动器因数有很大的影响。掌握制动蹄表面的压力分布规律，有助于正确分析制动器因数。在理论上对制动蹄摩擦面的压力分布规律作研究时，通常作如下一些假定：（1）制动蹄、鼓为绝对刚性；（2）在外力作用下，使力仅发生在摩擦衬片上；（3）压力与变形符合胡克定律。对于绕支承销转动的制动蹄，制动蹄片上的压力符合正弦分布。4.2制动器制动效能计算制动器效能因数，表示制动器的效能，其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩，用于评比不同结构形式的制动器的效能领蹄：==0.6486从蹄：==0.5581则BF=+=1.20674.3同步附着系数的确定汽车制动时，若忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任意角速度＞0的车轮，其力矩平衡方程为（3.1）式中：—制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，N•m；―地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称为地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N；―车轮有效半径，m。令（3.2）称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力。一般汽车根据前、后轮制动力的分配、载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动力足够时，制动过程出现前后轮同时抱死拖滑时附着条件利用最好[6]。任何附着系数路面上前后同时抱死的条件为（=0.85）：(3.3)（3.4）式中：G-汽车重力；—前制动器制动力，N；—后制动器制动力，N；—质心到前轴的距离，mm；—质心到后轴的距离，mm。得：=1275N=1825N一般常用制动器制动力分配系数来表示分配比例前、后制动器制动力分配的比例影响到汽车制动时方向稳定性和附着条件利用程度。要确定值首先就要选取同步附着系数。一般来说，我们总是希望前轮先抱死（）。根据有关文献推荐以及我国道路条件，车速不高，所以本车型取0.5左右为宜。由得为保证汽车制动时的方向稳定性和有足够的附着系数利用率，ECE的制动法规规定，在各种载荷条件下，轿车在0.15q0.8，其他汽车在0.15q0.3的范围内，前轮应先抱死；在车轮尚未抱死的情况下，在0.150.8的范围内，必须满足q[7]。4.4制动器最大制动力矩确定应合理地确定前、后轮制动器的制动力矩，以保证汽车有良好的制动效能和稳定性。双轴汽车前后车轮附着力同时被充分利用或前后车轮同时抱死的制动力之比为通常上式的比值为轿车1.3到1.6，货车为0.5到0.7。因此可知前后制动器比值符合要求最大制动力矩是在汽车附着质量被完全利用的条件下获得的，这时制动力与地面作用于车轮的法向力成正比。计算公式如下（3.5）（3.6）式中：—该车所能遇到的最大附着系数0.85；—车轮有效半径为360mm；4.5单个制动器制动力矩的计算4.5.1同一制动器各蹄产生的制动力矩在计算鼓式制动器时，必须建立制动蹄对制动鼓的压紧力与所产生的制动力矩之间的关系，具体符号如图所示：其计算公式如下对于增势蹄：（4.1）（4.2）其中：为压力分布不均匀时蹄片上的最大压力（其中）。=182.63对于减势蹄：式中：，为压力分布不均匀时蹄片上的最大压力。同理：=179.35增势蹄的制动力矩=减势蹄的制动力矩制动鼓上的制动力矩等于两蹄摩擦力矩之和，即液压驱动的制动器由于，故所需的张开力为P===1882.83计算蹄式制动器必须检查蹄有无自锁的可能。蹄式制动器的自锁条件为即式成立，则不会自锁。故此蹄式制动器不会自锁。4.5.2盘式制动器制动力矩计算现假设衬块的摩擦表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计算公式为（4.3）式中：单个制动器的制动力矩=317964.84—摩擦系数—单侧制动块对制动盘的压紧力R—作用半径（摩擦衬块的作用半径R==125mm）盘式制动器单侧制动块对制动盘的压紧力为对于常见的具有扇形摩擦表面的衬块，若其径向宽度不很大，取R等于平均半径或有效半径，在实际中已经足够精确。有效半径是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离，如下式所示==[1-]式中，m=因为m<1,<,故>,且m越小，则两者差值越大。应当指出，若m过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦面上各不同半径处的滑摩速度相差太远，磨损将不均匀，因而单位压力分布这一假设条件不能成立，则上述计算方法也就不使用，m值一般不应小于0.65。制动盘工作面的加工精度应达到下述要求：平面度公差为0.012mm，表面粗糙度值为0.7~1.3m，两摩擦表面的平行度公差不应大于0.05mm，制动盘的端面圆跳动公差不应大于0,03mm。通常制动盘采用摩擦性能良好的珠光体灰铸铁制造。为保证足够的强度和耐磨性能，其牌号不应低于HT250。4.6驻车制动的制动力矩计算通过受力分析，可以得出汽车在上、下坡停驻时的后桥附着力分别为：上坡（4.4）下坡（4.5）汽车停驻的最大坡度可根据后轴上的附着力与制动力相等求得：满载：上坡下坡空载：上坡下坡满载时，上下坡后桥附着力为：上坡下坡空载时，上下坡后桥附着力分别为：上坡下坡4.7制动衬片的耐磨性计算摩擦衬片（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的一部分转变为热能耗散的过程。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能的任务。此时由于在短时间内热量来不及逸散到大气中，致使制动器的温度升高，此即所谓的制动器的能量负荷。能量负荷越大，摩擦衬片（块）的磨损越严重。制动器的能量负荷以其比能量耗散率作为评价指标。它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量。单位为。双轴汽车的制动器的比能量耗散率分别为前轮（4.6）后轮（4.7）式中：—汽车总质量，kg；—汽车回转质量转换系数；、—制动初速度和减速度，m/s；J—制动减速度m/s2；t—制动时间，s；、—前后制动衬片（块）的摩擦面积,mm2；—制动力分配系数双轴汽车的制动器的比能量耗散率分别为：前轮（4.8）后轮（4.9）在紧急制动到停车的情况下，=0，并可认为=1，对于乘用车，制动速度，故据有关文献推荐，鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1.8w/为宜，盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0,计算时取减速度j=0.6g。磨损特性指标也可用衬片（块）的比摩擦力即单位摩擦面积的摩擦力来衡量。越大，则磨损越严重。前轮（4.10）后轮（4.11）式中：—单个制动器的制动力矩，N•m；R—制动鼓半径（或衬块平均半径），mm；A—单个制动器的衬片（块）摩擦面积mm2注：在j=0.6g时，鼓式制动器的许可比摩擦力应该不大于0.48N/。前轮后轮满足题意。4.8制动距离的计算分析制动距离是，需要对制动距离过程有一个全面的了解。图4.1是驾驶员在接受紧急制动信号后，制动踏板力、汽车制动减速度与制动时间的关系曲线[8]。图4.1汽车制动过程驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动,而要经过τ`1后才意识到应进行紧急制动，并移动右脚，再经过τ〞1后才踩着制动踏板。从a点到b点所经过的时间称为驾驶员反映时间。这段时间一般为0.3～1.0s。在b点以后，随着驾驶员踩踏板的动作，踏板力迅速增大，至d点到达最大值。不过由于制动蹄是由回位弹簧拉着，蹄片与制动鼓间存在间隙，所以要经过τ〞2，即至c点，地面制动力才起作用，使汽车开始产生减速度。由c点到e点是制动器制动力增长过程所需的时间。总称为制动器的作用时间。制动器作用时间一方面取决于驾驶员踩踏板的速度，另外更重要的是受制动系统结构形式的影响。一般在0.2～0.9s之间。由e到f为持续制动时间，其减速度基本不变。到f点式驾驶员松开踏板，但制动力的消除还需要一段时间，一般在0.2～1.0s之间。从制动的全过程来看，总共包括驾驶员见到信号后作出行动反映、制动器起作用、持续制动和放松制动器四个阶段。一般所指制动距离是开始踩着制动踏板到完全停车的距离。故总的制动距离为（4.12）式中：取0.85故总的制动距离为=18.5m＜19m因此本设计满足GB\7258-2004«机动车运行安全技术条件»关于制动距离的规定[9]。从式中可以看出，决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用的时间、最大制动减速度即附着力以及起始制动车速。附着力越大、起始制动车速越低，制动距离越短。本章小结本章对制动器的设计进行了计算，首先分析了制动器摩擦面的压力分布规律，并分别计算了鼓式制动器和盘式制动器的制动力矩，同时计算了驻车制动时所需的制动力矩，然后对摩擦衬片的耐磨性进行了计算，最后计算了制动距离，以确保其符合相关法规的要求。第5章液压制动驱动机构的设计计算制动驱动机构用于将驾驶员或其他动力源的制动作用力传给制动器，使之产生制动力矩。5.1制动驱动机构的形式制动驱动驱动机构将来自驾驶员或其他力源的力传给制动器，使之产生制动力矩。根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。通过对各种驱动机构不同形式优缺点的比较，本设计采用真空助力的伺服驱动机构。伺服制动系是在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置，使人力与动力并用。在正常情况下，其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，而在伺服系统失效时，仍可由人力驱动液压系统产生一定的制动力。因此，在1.6L以上的乘用车到各种商用车。都广泛采用伺服制动。真空伺服制动系是利用发动机进气管中节气门后的真空度（负压，一般可达0.05～0.07M）作动力源。按照助力特点，伺服制动系又可分为助力式和增压式两种。助力式伺服制动系如图2.1所示，伺服气室位于制动踏板与制动主缸之间，其控制阀直接由踏板通过推杆操纵，因此又称为直动式伺服制动系。司机通过踏板直接控制伺服动力的大小，并与之共同推动主缸活塞，使主缸产生更高的液压通向盘式制动器的油缸和鼓式制动器的轮缸。由真空伺服气室、制动主缸和控制阀组成的总成称为真空助力器。5.2分路系统为了提高制动工作的可靠性，应采用分路系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分为两个或多个互相独立的回路，其中一个回路失效后，仍可利用其他完好的回路进行制动。双轴汽车的双回路制动系统有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中，II型回路的布置较为简单，可与传统的单轮缸（或单制动气室）鼓式制动器配合使用，成本较低。目前在各类汽车上应用广泛。X型的结构也很简单。直行制动时任一回路失效，剩余的总制动力都能保持正常值的50%。并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。但是，一旦某一管路损坏造成制动力不对称，此时车轮将朝制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。所以，具有这种分路方案的汽车，其主销偏移距应取负值，这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定性。HI、HH、LL型结构都比较复杂。所以本设计经过对比，采用II型回路。5.3液压制动驱动机构的设计计算为了确定制动主缸和轮缸直径、制动踏板上的力、踏板行程、踏板机构传动比以及采用增压助力装置的必要性，必须进行如下设计计算。5.3.1制动轮缸直径d的确定制动轮缸对制动蹄块施加的张开力与轮缸直径和制动管路关系为d=（5.1）其中：—，N；p—制动管路压力，M。制动管路液压在制动时一般不超过10～12M，对盘式制动器可再取高些。压力越高，轮缸直径就越小，但对管路特别是制动软管及管接头则提出了更高的要求，对软管的耐压性、强度及接头的密封性的要求就更加严格。轮缸直径应在标准规定的尺寸系列中选取，轮缸直径的尺寸系列为：19，22，24，25，28，30，32，35，38，40，45，50，55mm。由于制动管路液压的限制，初选=15M,=12M，则根据制动轮缸对制动蹄块施加的张开力与轮缸直径和制动管路关系：d=得：前轮缸直径18.9mm，根据HG2865-1997标准规定尺寸系列取，取直径为19mm;将半径带入式（5.1）中计算得管路压力为=14.9M同理得后轮缸直径d2=21.2mm，由国标QC/T311-1999取为22mm,将半径带入式（5.1）计算的管路压力为=11.15M。压力比为：制动力分配调节装置选用惯性比例阀GPF-1，其要求压力比为。5.3.2制动主缸直径的确定第i个轮缸的工作容积为（5.2）其中：—第i个轮缸活塞的直径，mm；n—轮缸中的活塞数目，mm；—第i个轮缸活塞在完全制动时的行程，初步设计时，对鼓式制动器可取2.0～2.5mm。盘式：d=19mm，n=1，得=EQ\F(π,4)×2.5×192=1192.825mm3鼓式：d=22mm,n=1,得=EQ\F(π,4)×222×2.5=1592.83mm3全部轮缸的总工作容积:V=2（V1+V2）=2x(1192.825+1592.83)=5571.35mm3所有轮缸的工作容积为，式中m为轮缸数目[10]。对于乘用车，v0=1.1v在初步设计时，制动主缸的工作容积可取为V0=1.1V=1.35571.35=5447.42主缸活塞行程和活塞直径为（5.3）一般=0.8～1.2，本设计取得：，主缸的直径应符合系列尺寸，主缸直径的系列尺寸为：19，22，26，28，32，35，38,40,45。根据QC/T311-1999中规定的尺寸系列根据QC/T311-1999中规定的尺寸系列，取为19mm。通常，汽车液压驱动机构的制动轮缸直径与制动主缸的直径之比=0.9~1.2。较小时，其活塞直径及相应的踏板行程便要加大。=22/22=1，满足题意。5.3.3制动踏板力FP制动踏板力为（5.4）式中：——制动主缸活塞直径；P——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=0.85～0.86。取=0.86，则由5.3式得：=843.40N500N.所以需要加装真空助力器。制动踏板力应满足以下要求：最大踏板力一般为500N(乘用车)或700N（商用车）。设计时，制动踏板力可在200N-350N的范围内选取。则式中：：真空助力比，取4。=843.40/4=210.85N<500N，所以符合要求。5.3.4制动踏板工作行程SP=（）（5.5）式中：—主缸中活塞与推杆的间隙一般取=1.5～2.0mm；—主缸活塞的空行程（mm）。=（）=4（19+2+3）=96mm在确定主缸容积时应考虑到制动器零件的弹性变形和热变形以及用于制动驱动系统信号指示的制动液体积，因此，制动踏板的全行程（至于地面相碰的行程）应大于正常工作行程，制动器调整正常时的踏板工作行程约为踏板全行程的40%～60%，以便保证在制动管路中获得给定的压力。=货车的踏板全行程不应超过170mm～180mm。为了避免空气进入制动管路，在主缸活塞回位弹簧的计算中，应保证在踏板放开后，制动管路中仍能保持0.05～0.14M的残余液压。5.3.5制动主缸在设计制动主缸时应该考虑要否补偿孔和在放开制动踏板时主缸活塞原始位置的定位以及在制动管路中是否必须有或不准有残余压力[11]。在前盘式后鼓式的双回路制动系统中，由于盘式制动器制动块与制动盘之间的间隙较小且其油缸活塞的回位仅靠橡胶密封圈的弹力而无强力的回位弹簧，所以盘式制动器开始起制动作用与制动回路中压力开始升高几乎是同时发生的，因此，通往盘式制动器的管路应与双腔制动主缸装有较弱回位弹簧的那一工作腔相接。由于同样原因，在解除制动时，在通往盘式制动器的管路中不允许有残余液压，而通往鼓式制动器的管路在放开制动踏板时必须保有残余压力，为此在与其相通的制动主缸工作腔的出口应装上止回阀。制动主缸由灰铸铁制造，也可采用低碳钢冷挤成形；活塞可由灰铸铁、铝合金或中碳钢制造。5.3.6制动力分配调节装置的选取由于惯性比例阀能使车辆获得较佳的制动压力比特性，并能在多种负载工况下均可获得较为理想的制动平衡曲线。此阀结构简单，在车上的安装位置和拆卸维修也很灵活方便，还具备与各种制动系统都能配套的优点，因此本设计选用惯性比例阀[12]。惯性比例阀（GPF-1）的制动液压进出压力比为。5.4制动器的主要结构元件5.4.1制动鼓制动鼓应有足够的强度，刚度和热容量，与摩擦衬片的材料相配合，又应当有较高的摩擦因数。制动鼓有铸造和组合式两种。铸造制动鼓多选用灰铸铁制造，具有机械加工容易、耐磨、热容量大等优点。为防止制动鼓工作时受载变形，常在制动鼓的外圆周部分铸有加强肋，用来加强刚度和增加散热效果。精确计算制动鼓的壁厚既复杂又困难，所以常根据经验选取，设计中为11mm。5.4.2制动蹄乘用车和总质量较小的商用车的制动蹄，广泛采用T形钢碾压或用钢板焊接制成；总质量较小的汽车的钢板制成的制动蹄腹板上往往开一条或两条径向槽，使蹄的弯曲刚度小些，其目的是使衬片磨损较为均匀，并减小制动时的尖叫声。制动蹄腹板和翼缘的厚度，乘用车为5～8mm.本设计取6mm。制动蹄和摩擦片可以铆接，也可以粘接。粘接的优点在于衬片更换前允许磨损的刚度较大，缺点是工艺复杂，且不易更换衬片。铆接的优点是噪声小。设计中选用粘接衬片。5.4.3摩擦衬（片）块摩擦衬（片）块的材料应满足如下要求：（1）具有一定的稳定的摩擦因数；（2）具有良好的耐磨性；（3）要用尽可能小的压缩率和膨胀率；（4）制动时不易产生噪声，对环境无污染；（5）应采用对人体无害的摩擦材料；（6）有较高的耐挤压强度和冲击强度，以及足够的抗剪切能力；（7）应将摩擦衬块的导热率控制在一定范围。由金属纤维、粘结剂和摩擦性能调节剂组成的半金属摩阻材料，具有较高的耐热性和耐磨性，特别是因为没有石棉粉尘公害，近年来得到广泛应用。5.4.4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。制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板都具有凹凸起伏的形状。5.4.5支承二自由度制动蹄的支承，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。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（KTH370-12）或球墨铸铁（QT400-18）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。有时制动底板上附加一压紧装置，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[13]。5.4.6制动轮缸是液压制动系统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。轮缸的缸体有灰铸铁HT250制成。其缸筒为通孔，需搪磨。活塞由铝合金制造。活塞外段压有钢制的开槽顶块，以支承插入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。5.4.7制动盘制动盘一般由珠光体灰铸铁制成，其结构有平板形和礼帽形两种。后一种的圆柱部分长度取决于布置尺寸。为了改善冷却条件，有的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，但盘的整体厚度加大。制动盘的工作表面应光滑平整。两侧表面不平行度不应大于0.008mm，盘面摆差不应大于0.1mm。5.4.8制动钳制动钳由可锻铸铁KTH370-12或球墨铸铁QT400-18制造，也有用合金制造的，可作成整体的，也可作成两办并由螺栓连接。其外缘留有开口，以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的刚度和强度。一般多在钳体中加工出制动油缸，也有将单独制造的油缸嵌入钳体的。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。活塞铸铝合金或钢制造。为了提高耐磨性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。当制动钳由铝合金制造时，减少传给制动液的热量成为必须解决的问题。为此，应减小活塞与制动背块的接触面积，有时也可采用非金属活塞。5.4.9制动块制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接嵌压在一起。衬块多为扇形，也有矩形、正方形或长圆形。活塞应能压住尽可能多的衬块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板有钢板制成。许多盘式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置，以便即使更换摩擦衬片。5.5自动间隙调整机构制动鼓（盘）与摩擦衬片（块）之间在未制动的状态下应有工作间隙，以保证制动鼓（盘）能自由转动。一般，鼓式制动器的设定间隙为0.2～0.5mm，盘式制动器的为0.1～0.3mm，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。考虑到在制动过程中的摩擦副可能产生机械变形和热变形，因此，制动器在冷却条件下的间隙应通过试验来确定。另外，制动器在工作过程中会因为摩擦衬片（块）的磨损而加大，因此，制动器必须设有间隙调整机构。关于支承销式鼓式制动器的间隙调整为：可采用不同方法及其相应机构调节制动鼓与摩擦衬片之间的间隙。第一种方法：借助于装在制动底板上的调整凸轮和偏心支承销用手调节制动蹄的原始安装位置以得到所要求的间隙。凸轮工作表面螺旋线的半径增量和支承销的偏心量应超过衬片的厚度。第二种方法：借助于自动调整装置使制动蹄定位于间隙量所要求的原始位置。采用这类间隙自动调整装置，不需人去精细调整，只需进行一次完全制动即可自动调整到设计的间隙，且在行车过程中可随时补偿过量间隙。但是过量间隙的产生并非全由衬片或衬块磨损所致，也会由于制动器元件的变形尤其是热膨胀造成。由于一次调准式的对后一部分的间隙也随时进行补偿，因而往往导致调整过量，使冷却状态下的间隙过小。因鼓式制动器的热变形导致的过量间隙远较盘式的为大，故在采用一次调准式的自动装置时只得加大设定间隙量以留出足够的热膨胀量，这就加大了踏板的行程损失。因此，当前的鼓式制动器已很少采用一次调准式而多采用阶跃式的自动调整装置。本设计所采用的间隙调整方法为在制动轮缸上采取措施实现工作间隙的自动调整，如下图。借助于弹性限位摩擦环限制制动后制动蹄的返程量。限位摩擦环装在活塞槽中，它们之间留有轴向间隙，如图5.6所示用以限定不制动时制动蹄的内极限位置的限位摩擦环2，装在轮缸活塞3内端的环槽中，活塞上的环槽或螺旋槽的宽度大于限位摩擦环厚度。活塞相对于摩擦环的最大轴向位移量即为二者之间的间隙。间隙应等于在制动器间隙为设定标准值时施行完全制动所需的轮缸活塞行程。制动时，轮缸活塞外移，若制动器间隙由于各种原因增大到超过设定值，则活塞外移到0时，仍不能实现完全制动，但只要轮缸将活塞连同摩擦环继续推出，直到实现完全制动。这样，在解除制动时，制动蹄只能回复到活塞与处于新位置的限位摩擦环接触为止，即制动器间隙为设定值。5.6鼓式制动器工作过程鼓式制动器主要由底板、制动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵）、回位弹簧、定位销等零部件组成。底板安装在车轴的固定位置上，它是固定不动的，上面装有制动蹄、轮缸、回位弹簧、定位销，承受制动时的旋转扭力。每一个鼓有一对制动蹄，制动蹄上有摩擦衬片。制动鼓则是安装在轮毂上，是随车轮一起旋转的部件，它是由一定份量的铸铁做成，形状似园鼓状。当行车制动时，踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞作用，使主缸内的油液在一定压力下流入制动轮缸8，并通过两个轮缸活塞7推动两制动蹄2和11绕支撑销17转动，上端向两边分开而其摩擦片3压紧在制动鼓14的内圆面上。这样，固定不动的制动蹄就对旋转的制动鼓作用一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力，同时路面也对车轮作用一个向后的反作用力，即制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架和车身，迫使整个汽车产生一定的减速度。当放开制动踏板时，管内油液压力降低，制动蹄回位弹簧4即将制动蹄2和11拉回到有效的制动位置，同时活塞7也向初始位置滑动，到达有效制动位置时停止。摩擦力矩和制动力消失，制动作用即行终止。当驻车制动时，手刹制动拉索拉动驻车制动杠杆12，围绕销轴9转动，同时推动驻车制动推杆5，使制动蹄2与制动鼓14压紧，产生静摩擦，使车保持不动。松开手刹时，制动蹄回位弹簧4将制动蹄2拉回原位。驻车制动推杆内、外弹簧6和10的作用是始终保持推杆与制动蹄紧密接触，同时也起到一定的拉紧、回位作用。15P11414图5.3盘式制动器1110913125.7盘式制动器工作过程15P11414图5.3盘式制动器111091312本次设计盘式制动器如图5.3所示。其特点是只在制动盘的内侧设置液压缸，而外侧的制动块则附着在钳体上，制动钳体通过导向销与车桥相连，可以相对于制动盘轴向移动。当制动时，踩下制动踏板，通过推杆和液压主缸作用，液压油从进油口14流入，进入液压缸内，液压力P1推动活塞1，使内侧制动块靠到制动盘7上，同时钳体上受到的反力P2使钳体连同固装在其上的外侧制动块6靠到制动盘7的另一侧面上，直到两侧制动块受力均等为止。松开制动踏板，液压缸内油液压力降低，活塞向初始位置移动，同时两制动衬块受到保持弹簧15作用，向两侧移动，脱离接触，制动力消失。本章小结本章对液压制动驱动机构进行了设计计算，首先根据制动器张开力和压紧力可计算制动轮缸的活塞直径，然后根据轮缸的活塞直径计算制动主缸的活塞直径和行程，然后选取合适的制动力分配调节装置，最后根据所绘制的装配图，描述其工作过程。结论本说明是关于汽车制动系统的总体设计，包括制动能源的选择，制动管路的布置，制动器形式的选择，双回路布置形式的选择，驱动机构的选择，以及对制动系统设计所要求的主要参数的选取，除了在设计中对制动系统的基础部件的设计计算外，还参考了一些知名汽车杂志及期刊，对当今汽车发展的现状有了初步的了解，在本次的设计中也考虑采用一些更为先进的机构来增强制动的效果。本设计研究的重点是对制动系统基本组成部分的设计计算，所以对先进的制动系统机构只是参考同类型车，直接选用，而不进行具体的计算。在本论文的设计计算过程中，参考查阅了很多相关的书籍，以使整个系统的设计更具可行性。设计的目的在于最终能投入实践，因此，在整个的设计过程中，由于参数的选取存在误差，使得整个设计得出的零、部件尺寸与实际相差很大。经过多次改动，重复计算，对制动效能的校核，最终得出于实际比较接近的设计方案。这次设计是对自己知识的一次大总结，觉得受益匪浅。由于本人知识的限制，其中难免存在不足之处，希望老师同学给予批评指正。谢谢！参考文献[1]程国华，汽车制动系统发展漫谈[J] 汽车运用2003,6[2]张国强车辆制动系统的发展现状及趋势浅析[J]农业与技术2009，29(3).[3]王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社[M]，2006：257—285.[4]张海清，非石棉盘式制动器的发展现状[J]，汽车技术1993（6）.[5]朱育权，制动盘（鼓）研究现状与发展趋势[J]西安工业学院学报2001，21(1).[6]刘惟信.汽车制动系统的结构分析与设计计算北京[M]：清华大学出版社，2004：2-50.[7]方泳龙.汽车制动理论与设计[M].北京：国防工业出版社，2005.[8]余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社[M]，2006年：89.[9]陈家瑞.汽车构造（下），机械工业出版社[M]：2005年8月，第四版.293—294.[9]张建俊.汽车检测技术[M].北京:高等教育出版社,2003.[10]朱旬.金海东.轿车制动主缸结构浅析[J]：汽车研究与开发，1999年第2期.[11]陈步童.微型汽车制动系统常见故障诊断与检修[J]：无锡职业技术学院学报，2003.4期.[12]陈家瑞.汽车构造(第二版)(下册)[13]张涛,王燕玲.汽车制动性能与测试[J].仪器仪表学报,2002,22(4):197.外文资料AutomobileBrakeSystemThebrakingsystemisthemostimportantsystemincars.Ifthebrakesfail,theresultcanbedisastrous.Brakesareactuallyenergyconversiondevices,whichconvertthekineticenergy(momentum)ofthevehicleintothermalenergy(heat).Whensteppingonthebrakes,thedrivercommandsastoppingforcetentimesaspowerfulastheforcethatputsthecarinmotion.Thebrakingsystemcanexertthousandsofpoundsofpressureoneachofthefourbrakes.Twocompleteindependentbrakingsystemsareusedonthecar.Theyaretheservicebrakeandtheparkingbrake.Theservicebrakeactstoslow,stop,orholdthevehicleduringnormaldriving.Theyarefoot-operatedbythedriverdepressingandreleasingthebrakepedal.Theprimarypurposeofthebrakeistoholdthevehiclestationarywhileitisunattended.Theparkingbrakeismechanicallyoperatedbywhenaseparateparkingbrakefootpedalorhandleverisset.Thebrakesystemiscomposedofthefollowingbasiccomponents:the“mastercylinder”whichislocatedunderthehood,andisdirectlyconnectedtothebrakepedal,convertsdriverfoot’smechanicalpressureintohydraulicpressure.Steel“brakelines”andflexible“brakehoses”connectthemastercylindertothe“slavecylinders”locatedateachwheel.Brakefluid,speciallydesignedtoworkinextremeconditions,fillsthesystem.“Shoes”and“pads”arepushedbytheslavecylinderstocontactthe“drums”and“rotors”thuscausingdrag,which(hopefully)slowsthecar.Thetypicalbrakesystemconsistsofdiskbrakesinfrontandeitherdiskordrumbrakesintherearconnectedbyasystemoftubesandhosesthatlinkthebrakeateachwheeltothemastercylinder.Basically,allcarbrakesarefrictionbrakes.Whenthedriverappliesthebrake,thecontroldeviceforcesbrakeshoes,orpads,againsttherotatingbrakedrumordisksatwheel.Frictionbetweentheshoesorpadsandthedrumsordisksthenslowsorstopsthewheelsothatthecarisbraked.Inmostmodernbrakesystems,thereisafluid-filledcylinder,calledmastercylinder,whichcontainstwoseparatesections,thereisapistonineachsectionandbothpistonsareconnectedtoabrakepedalinthedriver’scompartment.Whenthebrakeispusheddown,brakefluidissentfromthemastercylindertothewheels.Atthewheels,thefluidpushesshoes,orpads,againstrevolvingdrumsordisks.Thefrictionbetweenthestationaryshoes,orpads,andtherevolvingdrumsordisksslowsandstopsthem.Thisslowsorstopstherevolvingwheels,which,inturn,sloworstopthecar.Thebrakefluidreservoirisontopofthemastercylinder.Mostcarstodayhaveatransparentrreservoirsothatyoucanseethelevelwithoutopeningthecover.Thebrakefluidlevelwilldropslightlyasthebrakepadswear.Thisisanormalconditionandnocauseforconcern.Iftheleveldropsnoticeablyoverashortperiodoftimeorgoesdowntoabouttwothirdsfull,haveyourbrakescheckedassoonaspossible.Keepthereservoircoveredexceptfortheamountoftimeyouneedtofillitandneverleaveacamofbrakefluiduncovered.Brakefluidmustmaintainaveryhighboilingpoint.Exposuretoairwillcausethefluidtoabsorbmoisturewhichwilllowerthatboilingpoint.Thebrakefluidtravelsfromthemastercylindertothewheelsthroughaseriesofsteeltubesandreinforcedrubberhoses.Rubberhosesareonlyusedinplacesthatrequireflexibility,suchasatthefrontwheels,whichmoveupanddownaswellassteer.Therestofthesystemusesnon-corrosiveseamlesssteeltubingwithspecialfittingsatallattachmentpoints.Ifasteellinerequiresarepair,thebestprocedureistoreplacethecompeteline.Ifthisisnotpractical,alinecanberepairedusingspecialsplicefittingsthataremadeforbrakesystemrepair.Youmustneverusecoppertubingtorepairabrakesystem.Theyaredangerousandillegal.Drumbrakes,itconsistsofthebrakedrum,anexpander,pullbacksprings,astationarybackplate,twoshoeswithfrictionlinings,andanchorpins.Thestationarybackplateissecuredtotheflangeoftheaxlehousingortothesteeringknuckle.Thebrakedrumismountedonthewheelhub.Thereisaclearancebetweentheinnersurfaceofthedrumandtheshoelining.Toapplybrakes,thedriverpushespedal,theexpanderexpandstheshoesandpressesthemtothedrum.Frictionbetweenthebrakedrumandthefrictionliningsbrakesthewheelsandthevehiclestops.Toreleasebrakes,thedriverreleasethepedal,thepullbackspringretractstheshoesthuspermittingfreerotationofthewheels.Diskbrakes,ithasametaldiskinsteadofadrum.Aflatshoe,ordisk-brakepad,islocatedoneachsideofthedisk.Theshoessqueezetherotatingdisktostopthecar.Fluidfromthemastercylinderforcesthepistonstomovein,towardthedisk.Thisactionpushesthefrictionpadstightlyagainstthedisk.Thefrictionbetweentheshoesanddiskslowsandstopsit.Thisprovidesthebrakingaction.Pistonsaremadeofeitherplasticormetal.Therearethreegeneraltypesofdiskbrakes.Theyarethefloating-calipertype,thefixed-calipertype,andtheslidin