第八章制动系设计1

第八章制动系设计§10-1概述一、功用1.以适当的减速度降速行驶直至停车2.下坡时使汽车保持适当的稳定车速二、组成1.制动装置分类：行车制动装置，驻车制动装置2.行车制动装置组成3.使汽车可靠地停在原地或坡道上应急制动，辅助制动制动器：制动驱动机构返回二、制动系的设计要求1.足够的制动能力牵引≮12%驻车制动能力一般汽车≮16%~20%行车制动能力(JB4019-85)Ma(t)1~3.5703.5~1250>1240(JB3939-85)2.工作可靠3.以任何速度制动，汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性4.防止水和污泥进入制动器工作表面热稳定性：5.制动能力的热稳定性好初速为80%Vmax时重复制动15~20次，制动到1/2初速时制动性能指标>70%~80%以上至少有两套独立的驱动制动器的管路(JB3935-85和JB4200-86)6.操纵轻便，并具有良好的随动性7.制动噪声尽可能小，力求减少散发出对人体有害的物质，以减少公害8.作用滞后性（包括产生制动和解除制动的滞后时间）应尽可能短9.摩擦衬片/块应有足够的使用寿命10.应有能消除因磨损而产生间隙的机构，间隙调整容易12.制动装置中任一元件发生故障并使其基本功能受到破坏时，应有报警装置发展方向：

ABS（制动防报死系统）

TCS（牵引力控制系统）

ASR（驱动防滑转系统）11.与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动返回§10-2制动器的结构方案分析制动器型式：带式摩擦式制动器摩擦副形式：车轮制动器摩擦式电磁式液力式广泛应用于汽车制动器特点：作用滞后小，易于连接且接头可靠，但成本高只要用于作缓速器鼓式盘式中央制动器制动器效能：——制动器在单位输入压力或力作用下所输出的力或力矩制动器效能因素——在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力（Mm/R)与输入力F0之比返回车轮制动器型式：返回一、鼓式制动器

(5种形式比较)鼓式制动器

(5种形式比较续)机械式张开装置二、盘式制动器1.盘式制动器型式：钳盘式全盘式a)固定钳式b)滑动钳式c)摆动钳式固定钳式浮动钳式滑动钳式摆动钳式返回2.结构型式分析返回3.与鼓式制动器比较1）制动效能的稳定性好3）水稳定性好4）制动力矩与汽车行驶方向无关6）同样条件下，盘时制动器可承受较高的摩擦力矩，衬片磨损小且较均匀，使用寿命长5）结构简单，其摩擦衬块更易更换，维护方便，具有制动间隙自调能力，利于衬片的调节和安装7）踏板力受车速影响较小。制动盘受热后厚度变化量小，踏板行程变化不大2）热稳定性好9）易于构成双回路制动系，使系统由较高的可靠性和安全性盘式制动器优点：8）衬块与制动盘之间的间隙小（0.05~0.15mm）盘式制动器缺点：3）兼作驻车制动时，附加的手驱动机构较复杂4）因衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命较低，需用高材质的衬块。2）大部分制动盘都暴露在空气中，易受尘污和锈蚀1）制动效能较低，其效能因数的平均值只有双领蹄时制动器的25%左右，需有助力装置。所需制动液压力较高，对密封要求较高返回§10-3

制动器主要参数的确定一、鼓式制动器主要参数的确定1.制动鼓内径D（半径R）而当轮辋已定,↑R，Dt↓，→散热↓温升↑推荐：衬片摩擦面积：Ap=R·b·q讨论：↑R，Mm↓↑R，Ap↑(ZBT24005-89)2.衬片宽度b、包角b∑Ap愈大，制动蹄衬片所受单位压力↓，能量负荷↓一般：b=90°~100°磨损特性愈好！要求：b≯120°（磨损最小，制动温度最低，且制动效能最高）衬片摩擦面积(ZBT24005-89)返回3.衬片起始角b04.尺寸e(制动器中心到张开力F0作用线的距离e)D=(70%~79%)Dr5.尺寸a、c（制动蹄支承点位置）(对称布置)二、盘式制动器主要参数的确定1.制动盘直径D：返回2.制动盘厚度hR2/R1≯1.54.制动衬块面积A以“制动衬块单位面积占有的汽车质量”计算推荐：ma/A=1.6~3.5kg/cm2推荐：3.摩擦衬块外半径R2、内半径R1影响:制动盘质量、工作温升

推荐：实心制动盘：h=10~20mm通风式制动盘：h=20~50mm，常用20~30mm返回§10-4

制动器的设计与计算一、一般原则（一）制动器效能1.定义：制动器在单位输入压力的作用下所输出的力或力矩2.评价指标：制动器效能因数K在制动盘/鼓的作用半径R上所得到的摩擦力与输入力之比，即式中：F0—输入力。一般取施加于两制动蹄的张开力（或施加于两制动块的压紧力）的平均值作为输入力，即F0=(F01+F02)/2K的定义：返回

3、K的计算盘式：式中：f—摩擦因数领蹄：当F01=F02=F0时，则有：显然：n个旋转制动盘的K=2nf鼓式：从蹄：返回领从蹄式K的计算∑M1=0:讨论：故：对f求导：结论：在几何参数既定情况下，h1/R和a1/R均为常数。故：Kt1和dKt1/df仅为f的函数！而：Ff1=F1·f领从蹄式K的计算（续）同理:讨论：1)f↑,Kt1及dKt1/df急剧↑—自行增势作用结论：领蹄具有较高的效能因数，从蹄具有较好的制动效能稳定性！2）当f=a1/R，Kt1→∞

自锁而Kt2↑但dKt2/df↓；当f→∞：Kt2→h2/R，dKt2/df→0从动蹄制动效能较稳定(二)制动效能稳定性2）摩擦副表面温度1）摩擦副材料3）摩擦副表面水湿程度影响f的因素：由上述分析可见：综合分析结论:盘式制动器效能最为稳定！(dK/df=2)返回二、鼓式制动器的设计计算径向变形：故：而由：压力:同理可得单自由度下压力：(10-1)1.压力沿衬片长度方向的分布规律返回2、蹄片上的制动力矩微元面积：bRda压力：摩擦力fdF1所产生的微摩擦力矩法向力：

a从a’→a’’积分，得:当法向压力均匀分布时：返回3.Mmt与张开力F01的关系Mmt=fF1R1

(10-6)可求得：

同理可得:由平衡方程：

当F01=F02=F0时，得到:则：三.盘式制动器的设计计算式中：R—作用半径，取R=Rm=(R1+R2)/2或R=Re(有效半径）设单位压力为p由(a)/(b)得有效作用半径：1.制动力矩Mm=2fF0R

(10-13)2.有效半径Re则单侧制动力矩：单侧总摩擦力：返回四.衬片磨损特性的计算2）表面粗糙度：Ra0.7~1.3mm1）平面度允差：0.012mm3）两摩擦表面的平行度≯0.05mm2.工作面加工精度要求：1.衬片磨损影响因素:3.材料：HT250以上4）端面圆跳动≯

0.03mm2)表面温度1)摩擦力3)滑磨速度4)鼓/盘材质5)加工情况返回1）比能耗散率式中：紧急制动下：V2=0，d=1V1、V2—制动的初、终速d—回转质量换算系数b—制动力分配系数——单位衬片摩擦面积在单位时间内耗散的能量[w/mm2]

双轴汽车：单前轮制动器：后轮制动器：A1、A2—前、后制动器衬片面积返回2）比摩擦力要求：j=0.6g下平均单位压力pm=f0/f=1.37~1.6N/mm2md、mh—各制动鼓/盘总质量、与制动鼓/盘相连接金属件的总质量2.制动器热容量和温升的核算：——单位衬片摩擦面积的制动摩擦力

鼓式：[e]≯1.8

w/mm2

盘式：[e]≯6.0

w/mm2V1=100km/h(轿)80km/h(货ma<35kN)65km/h(货ma>35kN)式中：要求：j=0.6g时,[f0]≯0.48N/mm2Cd、Ch—鼓/盘、与鼓/盘相连接金属件的比热容Dt—制动鼓/盘的温升（V1=30km/h→0，Dt≯15℃）铸铁：C=482J/(kg·K),铝合金：C=880J/(kg·K)五、前、后轮制动器制动力矩的确定L—满载汽车制动时由动能转变的热能。可认为制动产生的热能全部为前、后制动器所吸收，并按前、后轴制动力的分配比率分配为给前、后制动器，即：L1、L2

—质心至前、后轴距离这里：（接上）式中：先确定同步附着系数：j0=0.55~0.8（轿车）0.45~0.7（货车）返回六.应急制动和驻车制动所需的制动力矩上坡时后轮制动力由平衡条件∑X=0