制动器课设说明书

柳州工学院课程设计报告课程名称：汽车设计课程设计 课题名称：轿车盘式制动器设计 指导教师： 班级： 姓名： 学号：9 成绩评定： 指导教师签字： 2023年6月16日目录TOC\o"1-3"\h\u一、课程设计目的 2二、课程设计内容 2三、课程设计步骤 2（一）整车基础参数 2（二）制动器方案 3（三）制动器的主要参数 5（1）制动盘直径D 5（2）制动盘厚度h 5（3）摩擦衬块外半径𝑅2与内半径𝑅1 6（4）制动衬块工作面积 6（5）制动衬块的扇形夹角𝜃 6（6）衬块磨损特性的计算 6四、数据及结果分析 7（二）制动工况计算及分析 8（1）行车制动工况 8（2）应急制动工况 8（3）驻车制动工况 8（三）制动减速度、制动距离的计算 8a.汽车为满载情况下 8(1)最大减速度计算： 8(2)制动距离计算： 8b.汽车为空载情况下 9(3)最大减速度计算： 9(4)制动距离计算： 9（四）制动缸径计算 9（1）制动轮缸直径𝑑 9（2）制动主缸直径 9五、总结及心得体会 10六、主要参考书 11一、课程设计目的《汽车设计课程设计》是交通运输工程专业的实践性教学环节，其目的是使我们在对汽车性能和基本结构知识有较系统了解的基础上，学习运用现代汽车设计方法，掌握先进汽车设计技术，从而达到基本具备分析和解决该领域问题的能力，并能系统的掌握汽车零部件设计的方法和步骤。二、课程设计内容(1)自行选择确定与制动器设计相关的整车参数。(2)制动器方案分析及选择(仅需设计前制动器或者后制动器)。(3)制动器的主要参数确定。(4)理想前后地面制动力计算，制动器制动力矩的计算(行车制动工况及驻车制动工况)。(5)制动器的主要零件的尺寸计算(至少包含制动衬片或衬块面积、工作轮缸或气室直径参数计算)。(6)制动减速度、制动距离的计算。三、课程设计步骤（一）整车基础参数（1）汽车类型：乘用车M1类（GB/T15089—2001）本次课程设计对标车型为凯迪拉克ct42023款1.5T风尚型（2）基本参数表3-1基本参数轴数两轴式驱动形式4×2前轮驱动发动机布置形式前置前驱车身形式承载式车身长(mm)×宽(mm)×高(mm)4750×1810×1420轴距(mm)2850前轮距(mm)1535后轮距(mm)1580最小离地间隙(mm)190（3）明确汽车主要质量参数①整车整备质量m②汽车总质量m③轴荷分配：50：50（4）明确汽车主要动力性能参数表3-2性能参数最高车速220km/h加速时间6.9s最大爬坡度40%其他参数轮胎：235/45R17查询GB/T2978-2014可知表3-3其它参数规格235/45R17滚动半径rr313mm静负载半径299mm高宽比45%轮辋直径730mm变速器传动比i3.50主减速器传动比i4（二）制动器方案图3-1制动器摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式、盘式和带式三种。与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点：（1）易于构成双回路制动系统，使系统有较高的可靠性和安全性。(2）水稳定性好。出水后只需经一、二次制动即能恢复正常。(3）制动力矩与汽车运动方向无关。衬块与制动盘之间的间隙小，从而缩短了制动协调时间。(4）热稳定性好。原因是一般无自行增力作用，衬块摩擦表面压力分布比鼓式中的衬片更为均匀。(5）更换衬块简单容易。易于实现间隙自动调整。尺寸小，质量小，散热良好。(6）压力在制动衬块上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。盘式制动器的主要缺点是：(1）难以完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）。(2）兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。综合考虑所设计车辆对制动系统的性能要求，选用盘式制动器。盘式制动器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。我选用的是钳盘式制动器。盘式制动器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。钳盘式制动器的固定摩擦元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动衬块与制动盘接触面很小，在盘上所占的中心角一般仅30°~50°，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。全盘式制动器中摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触，作用原理如同离合器，故又称离合器式制动器。全盘式中用得较多的是多片全盘式制动器。多片全盘式制动器既可用作车轮制动器，也可用作缓行器。钳盘式制动器按制动钳的结构不同，分为以下几种：图3-2钳盘式制动器示意图固定钳式制动器的优点有：除活塞和制动块以外无其他滑动件，易于保证钳的刚度；结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多；容易实现从鼓式到盘式的改型；很能适应不同回路驱动系统的要求（可采用三液压缸或四液压缸结构）。固定钳式制动器的缺点有：（1）至少有两个液压缸分置于制动盘两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通。（2）这一方面使制动器的径向和轴向尺寸增大，增加了在汽车上的布置难度；另一方面增加了受热机会，使制动液温度过高而汽化；(3)固定钳式制动器要兼作驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳，或是采用盘鼓结合式后轮制动器。(4)辅助制动钳结构比较简单，摩擦衬块面积小。盘鼓结合式制动器中，鼓式制动器直径尺寸较小，常采用双向增力式鼓式制动器。与辅助制动钳式相比，它能产生可靠的驻车制动力矩。浮动钳式制动器的优点有：(1)仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能更进一步靠近轮穀；(2)没有跨越制动盘的油道或油管，加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；(3)成本低；(4)浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。驻车制动时，制动杠杆上端凸轮转动，通过斜面推动螺杆向左运动，推动活塞和内侧制动块向左移动；(5)制动杠杆与制动钳体连接的销轴向右移动，带动钳体以及外侧制动块向右移动，实现驻车制动。制动钳的安装位置可以在车轴之前或之后。制动钳位于轴后，能使制动时轮穀轴承的合成载荷F减小；制动钳位于轴前，则可避免轮胎向钳内甩溅泥污。综合考虑设计车辆对制动系统的性能要求，选用后固定钳式制动器，配浮动制动盘，因为本车预计需要更高的卡钳压紧力，单侧活塞的浮动钳式制动器更符合设计目标。（三）制动器的主要参数（1）制动盘直径D设计车辆满载质量为2000KG，且最高车速为220km/h,故我选择的制动盘直径为轮辋直径的75%.可以使制动盘的有效半径得到增加，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。D=D轮辋×0.7=730×0.75取D=550mm（2）制动盘厚度h制动盘厚度h对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小一些，制动盘厚度不宜取得过大。为了减少温升，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风需要在制动盘中间铸出通风孔道。我选取的是通风式制动盘，其厚度暂选为h=30mm。（3）摩擦衬块外半径𝑅2与内半径𝑅1摩擦衬块的外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。根据前面制动盘直径的确定:由于制动盘的半径为275mm,而摩擦衬块的外半径要比制动盘的半径小，R2初取250mm。则R1平均半径：R作用半径：RgRg=Rm=215mm有效半径：RQUOTEMμ=2fF0=4==式中，m=R1/（4）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车质量1.6～3.5kg/cm2范围内选取。目标车型的总质量为142.86取A（5）制动衬块的扇形夹角𝜃选取合适的制动衬块工作面积

A

，使盘式制动器制动衬块单位面积占有的汽车质量在1.6~3.5kg/cm2范围内，再根据衬块的内、外半径就可以计算得到制动衬块的扇形夹角θ衬块扇形暂选夹角为60°（6）衬块磨损特性的计算考虑实际情况，计算在紧急制动到停车的情况单个后轮制动器的比能量耗散率校核：e2=紧急制动到停车时表3-4制动相关参数m1550kgv100km/hv0km/ht15sA25000δ1e2==m=1550×=4.1W/mm2＜6.0W/符合要求四、数据及结果分析（一）制动器制动力矩表4-1制动器相关参数满载质量m2000kg轴距L2850mm质心高度位置h600mm质心横向位置L1400mm质心横向位置L1400mm附着系数φ0.8①FZ1=②FZ2③F④F⑤F⑥β联立可得：①β=Fμ1Fμ1+②φ0=Lβ-bhg③Fμ④Fμ2（二）制动工况计算及分析（1）行车制动工况Mμ1MμMμ1Mμ2max=magL1Mμ1max=Mμ2max×2.04=2307.26N×（2）应急制动工况后桥制动力：FB2=F2φ=ma后桥制动力矩：FB2re=6592.17×0.35（3）驻车制动工况图4-1驻车制动工况汽车上坡状态时可靠停驻的极限坡路倾角α1=arctanφL1汽车下坡状态时可靠停驻的极限坡路倾角α2=arctan（三）制动减速度、制动距离的计算a.汽车为满载情况下(1)最大减速度计算：jmax=(2)制动距离计算：当初速度V=100km/h时S=13.6τ其中制动器作用时间τ2,+τ当初速度V=50km/h时S=13.6τ其中制动器作用时间τ2,+τ制动距离≤20m，符合GB7258-2017的规定b.汽车为空载情况下(3)最大减速度计算：jmax=(4)制动距离计算：当初速度V=100km/h时S=13.6τ其中制动器作用时间τ2,+τ当初速度V=50km/h时S=13.6τ2其中制动器作用时间τ2,+τ制动距离≤20m，符合GB7258-2017的规定（四）制动缸径计算（1）制动轮缸直径𝑑制动轮缸对制动块施加张力F0与轮缸直径d和制动管路压力P的关系为dP：制动管路压强一般在10~12Mpa内选取，Pd：轮缸直径d应在标准规定的尺寸系列中选取(GB/T2348-2018），所以取d=（2）制动主缸直径d0第i个轮缸活塞在完全制动时的行程δi初取单个轮缸工作容积n：为轮缸中活塞的数目，n=2,且两工作缸规格相同及即d1=d且盘式制动器δ=1，则Vi=π4制动主缸应有工作容积VV对于乘用车V主缸活塞行程S0和活塞直径dV主缸活塞行程S0范围为(0.8～1.2)d0,初取S0=1.0d0，得出3497.12=π4×d根据(GB/T2348-2018）选取d则主缸活塞行程：S0=15五、总结及心得体会首先，感谢我的课程设计指导老师韩永飞老师，在课程设计开始前的参考资料给的十分详悉，周一第一节课给我们的课程设计目的和时间安排也十分清晰，大大减少了前期的迷茫准备工作。课程设计是在汽车设计课程学习的基础上对所学知识的一种体现。本次课程设计是模块化课程设计，每位同学设计汽车重要部件的一部分，我的任务是制动器的设计。个人感觉此次课程设计任务虽然不少，但是设计起来却没有那么吃力，理由有以下三点：第一，韩老师上课对知识点讲解详细，并且在主要地方还对我们进行了课堂练习，使我们对知识点有比较好的熟练程度。第二，每次主要计算内容讲解后，都会有对应的课后作业让我们去设计，相当于我们对课程设计有个提前的知识使用。第三，在课后自己设计的过程中，有些数据我们已经通过正确的公式计算出来了，可直接拿过去进行使用，大大减小了课程设计的任务量的难度系数，同时依照课本、所发参考资料和课程设计要求对有些内容进行快速填充。课程设计的意义不仅体现出我们对本门课程的掌握程度，在一定做程度让我们提前感受毕业设计的制作方法和氛围，当然课程设计不会像毕业设计那么繁琐，毕竟那是对大学四年学习的体现，但形式上却又异曲同工之妙。本次课程设计不仅使我对本门课程知识理解更加