汽车制动系统的结构设计

1、.汽车设计课程设计课题名称：汽车制动系统的结构设计与计算第一章：制动器结构型式即选择一、汽车已知参数：汽车轴距 (mm):3800车轮滚动半径（mm） :407.5汽车空载时的总质量（kg） :3330汽车满载时的总质量（kg） 6330空载时，前轴负荷G=mg=12348.24N后轴负荷为38624.52N满载时，前轴负荷G=mg=9963.53N后轴负荷为43157.62N空载时质心高度为750mm满载时为930mm质心距离前轴距离空载时为2.36m满载时为2.62m.质心距离后轴距离满载时为 1.44m 满载时为 1.18m 二、鼓式制动器工作原理鼓式制动器的工作原理与盘式制动器的工作原

2、理基本相同：制动蹄压住旋转表面。这个表面被称作鼓。许多车的后车轮上装有鼓式制动器，而前车轮上装有盘式制动器。鼓式制动器具有的元件比盘式制动器的多， 而且维修难度更大， 但是鼓式制动器的制造成本低， 并且易于与紧急制动系统结合。我们将了解鼓式制动器的工作原理、检查紧急制动器的安装情况并找出鼓式制动器所需的维修类别。我们将鼓式制动器进行分解，并分别说明各个元件的作用。图 1 鼓式制动器的各个元件与盘式制动器一样，鼓式制动器也带有两个制动蹄和一个活塞。但是鼓式制动器还带有一个调节器机构、一个紧急制动机构和大量弹簧。图 2 仅显示了提供制动力的元件。.图 2. 运行中的鼓式制动器当您踩下制动踏板时，活

3、塞会推动制动蹄靠紧鼓。这一点很容易理解，但是为什么需要这些弹簧呢？这就是鼓式制动器比较复杂的地方。许多鼓式制动器都是自作用的。图 5 中显示， 当制动蹄与鼓发生接触时， 会出现某种楔入动作， 其效果是借助更大的制动力将制动蹄压入鼓中。楔入动作提供的额外制动力，可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用的更小的活塞。但是，由于存在楔入动作，在松开制动器时，必须使制动蹄脱离鼓。这就是需要一些弹簧的原因。其他弹簧有助于将制动蹄固定到位，并在调节臂驱动之后使它返回。为了让鼓式制动器正常工作，制动蹄必须与鼓靠近，但又不能接触鼓。如果制动蹄与鼓相隔太远（例如，由于制动蹄已磨损），那么活塞需要更多的制动液才能完成这

4、段距离的行程，并且当您使用制动器时，制动踏板会下沉得更靠近地板。这就是大多数鼓式制动器都带有一个自动调节器的原因。当衬块磨损时， 制动蹄和鼓之间将产生更多的空间。汽车在倒车过程中停止时，会推动制动蹄，使它与鼓靠紧。当间隙变得足够大时，调节杆会摇动足够的幅度，使调节器齿轮前进一个齿。 调节器上带有像螺栓一样的螺纹，因此它可以在转动时松开一点，并延伸以填充间隙。 每当制动蹄磨损一点时，调节器就会再前进一点，因此它总是使制动蹄与鼓保持靠近。一些汽车的调节器在使用紧急制动器时会启动。如果紧急制动器有很长一段时间没有使用了，则调节器可能无法再进行调整。因此，如果您的汽车装有这类调节器，一周应至少使用紧急

5、制动器一次。汽车上的紧急制动器必须使用主制动系统之外的动力源来启动。鼓式制动器的设计允许简单的线缆启动机构。鼓式制动器最常见的维修是更换制动蹄。一些鼓式制动器的背面提供了一个检查孔，可以通过这个孔查看制动蹄上还剩下多少材料。当摩擦材料已磨损到铆钉只剩下0.8 毫米长时，应更换制动蹄。如果摩擦材料是与后底板粘合在一起的（不是用铆钉），则当剩余的摩擦材料仅为1.6 毫米厚时，应更换制动蹄。.图 3. 制动蹄与盘式制动器中的情况相同，制动鼓中有时会磨损出很深的划痕。如果磨损完的制动蹄使用时间太长， 将摩擦材料固定在后部的铆钉会把鼓磨出凹槽。 出现严重划痕的鼓有时可以通过重新打磨来修复。 盘式制动器具

6、有最小允许厚度， 而鼓式制动器具有最大允许直径。由于接触面位于鼓内，因此当您从鼓式制动器中去除材料时，直径会变大。图 4. 制动鼓第二章：制动系的主要参数及其选择.一、制动力及制动力分配系数分析.二、汽车前后车轮同时抱死时的制动力和分配系数1、制动力（满载）假设汽车的同步附着系数为0 =0.8.在前后车轮均被抱死时，q=0 =0.8,这时前后轴车轮的制动器制动力Ff 1 、 Ff 2 即是理想最大制动力，此时FB 、 Ff 和 F 相等，所以有：（ FB 为汽车总的地面制动力，Ff 为汽车总的制动器制动力，F 车轮与路面总的附着力）L=3.8ML1=2.62ML2=1.18MHg=0.93MF

7、B1Ff 1FG (L20hg )0 =24891.2NLFFf 2FG (Lh )0 =24786.628NB2L10 g2、制动力分配系数与同步附着系数假设汽车的同步附着系数为0 =0.8.则制动力分配系数0 hgb=0.5L3、制动强度和附着系数利用率取该车所能遇到的最大附着系数为max =1 ，从保证汽车制动时的稳定性出发来确定各轴的最大制动力矩。=1 时，后轴先抱死，当后轴刚要抱死时，可推出得：FBGL1=66.8039KN( 0)hgL1qL1=0.9342()hL01gL1=1.87=0.9342L1(0 )hg1.87 (1 0.8)*0.8864、最大制动力矩对于选取较大0

8、值的汽车，这类车辆经常行驶在良好道路上，车速较高，后轮制动抱死失去稳定而出现甩尾的危险性较前一类汽车大得多。因此应从保证汽车制动时的稳定性出.发，来确定各轴的最大制动力矩。Tf 2maxG(Lqh )r2800*9.81 *(1.87 0.9134*0.886)*1*0.35L1ge2.8=10100.5NMT f 1max1Tf 2max0.585 *5403.08=10143.2NM10.5855、制动器因数领蹄的制动蹄因数Nfhf2.6BF 1b 1f cPb从蹄的制动蹄因数为NfhfBF11 f c2.6Pbb6、鼓式制动器主要结构参数 、车轮的滚动半径为r=407.5mm, 通过中华

9、人民共和国国标，载重汽车标准,轮辋直径为1d=16in=406.4mm制动鼓直径D,通过查表得D/Dr=0.787D=d*78.7%=406.4*0.787=320mm取 D=300mm制动间隙取 0.3mm. 、制动蹄摩擦片包角宽度 b 和单个制动器摩擦衬片总面积，取 =90 A=4002cm （前2轴制动器） A=400 cm2(后轴制动器 )Ab=R =16.98cm （前轮制动器摩擦片宽度）Ab=R =16.98cm （后轮制动器摩擦片宽度）3。 、摩擦衬块起始角。 =/2=454F。作用线的距离 e 、制动器中心张开到张开力e=0.8R=0.8*15=12cma 与 c 、制动器距支

10、撑点位置坐标5.a=0.8R=0.8*15=12cm两支承 之 距离k=1.5cm第三章：鼓式制动器设计计算一、制动蹄片上的制动力矩前 个制 器 能 生的最大制 力矩:TfTf 1 max/ 25071NM 个蹄片上的制 力矩TTf 1P1 fh1 ccosTP2fh2ccosTf 112f sinf sin12ff1 P1B1 12 P2 B 2 . .2NXarctancos2cos2 / 2sin 2sin 2arctanNY3. 14R coscos/ cos2222cos2sin 2sin 2. .4TfTTf 1 TTf 2P1B1P2 B2 . .5: 于液 的制 器，由于 P1

11、 P2 ,故所需要的 开力 P Tf / B1 B2.6由上 可得参数数据：R=159.65mm ， c =131.46860 =13.19， =9 0，= 31.81 ，=121.8 1， f=0.35Tf7955.64NM将参数 入1 2 3 4 56 算得：10.115 ，20.5 10.22025 ，20.22025B10.0009268, B20.002693 入 .6 式得 P=2197.8KN.同理可得后 个制 器另外，在 算蹄式制 器 ，必 蹄有无自 的可能。由式子 1 得出自 条件，当 式得分母等于零 ，蹄自 ，即蹄式制 器的自 条件 c cos 1f sin 1f 10c

12、cos 1如果式子 f成立， 不会自 1c sin 1代入数据得 0.350.637，所以成立！因 后 取的 胎一 ， 只有摩擦 片不一 ，而且前 的制 力矩比 大，所以只需 前 即可，后 也 足条件。二、摩擦 片的磨 特性 算1、比能量耗散率e（取极限工况）双 汽 个前 制 器和 个后 制 器的比能量消耗率分 是e11 *a12v22mv722tA1 1mv2v212*a12 8e2tA22其中 ma 汽 量6330kg， 汽 回旋 量 算系数取1 里， v1 =18m/s，v20， tv1v2， j 制 减速度 里取 0.6g； A1, A2 分 前、后制 j器 片的摩擦面 ， 制 力分配

13、系数 里 0.501.因 于鼓式制 器的比能量耗散率小于等于1.8W / mm2故 足要求！2、 个 的磨 特性指 可用 片比摩擦力Ff 0 表示当汽 生最大制 力 ，前 个制 器的制 力矩1400cm2Tf=5018 ， R=150mm ， AFfo=Tf/RA=0.4210.48N/mm2所以符合要求！3.比滑磨功Lf.由动初速度至停车所完成的单位衬片面积的比滑磨功L f 衡量，最大车速为100 公里每小时车轮制动器个制动衬片的总摩擦面积为1600cm2得 LfLf满足条件第四章：制动器主要零部件的结构设计与强度计算一、制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量， 制动时气温升不应超过极限

14、值。 制动鼓的材料应与摩擦衬片的材料相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。轻型货车和一些轿车则采用由钢板冲压形成的腹板与铸铁鼓桶部分组合成一体的组合式制动鼓。也可用在钢板冲压的制动鼓内侧离心浇铸上合金铸铁内鼓筒，组合影城制动鼓。本设计选择钢板冲压的制动鼓内测离心浇铸上合金铸铁内鼓筒！二、制动蹄轻型载货汽车的制动蹄广泛采用 T 形钢辗压或钢板冲压焊接制成； 大吨位载货汽车的制动蹄则多用铸铁、铸钢或铸铝合金制成。制动蹄的结构尺寸和断面形状应保证其刚度好，但小型车用钢板制的制动蹄腹板上有时开有一、两条径向槽， 使蹄的弯曲刚度小些，以便使制动蹄摩擦衬片与制动鼓之间的接触压力均匀， 因而使

15、衬片的磨损较为均匀， 并可减少制动时的尖叫声。制动蹄腹板和翼缘的厚度， 这里我们取 7mm 。摩擦衬片的厚度取 10mm，制动蹄宽度取 60mm，衬片可铆接在制动蹄上，噪声比较小！三、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。制动地板承受这制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压形成的制动底板均具有凹凸起伏的形状。四、制动蹄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。为了是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。例如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45 号钢

16、制造并高频淬火。五、制动轮钢制动轮钢为液压制动系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。轮缸的钢体由灰铸铁HT250 组成。其缸筒为通孔，需镗磨。活塞由铝合金制造。活塞外端有钢制的开槽顶块，以支撑插入槽中的制动蹄腹板端部或端部接头。轮钢的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封。六、摩擦材料制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数， 抗热衰退性能要好， 不应在温升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降，材料应有好的耐热性，低的吸水性，低的压缩率，低的热传导率和低的热膨胀率，高的抗压、抗拉、抗剪力、抗弯曲性能和耐冲击性能；制动时应不产生噪声、不产生不良气味，

17、应尽量采用污染小对人体无害的摩擦材料。.当前，在制动器中广泛采用着模压材料， 它是以石棉纤维为主并与树脂粘结剂、 调整摩擦性能的填充剂等混合后，在高温下模压成型的。这里取模压材料即可。七、制动器主要零件的强度计算1、制动蹄支承销剪切应力计算如下图所示， 假设制动蹄与制动鼓之间的作用力的合力作用点位于制动蹄摩擦片衬片的工作表面上，其法向合力N1, N 2 ; 与支承销的反力 S1 分别平行。对两蹄分别绕中心O 点取距，得P1aN1 fRS1c ， P2aN 2 fRS2cP1a N1 fRP2a N 2 fR得 S1， S2cc一般来说， S1 的值总要大于 S2 的值，故仅计算领蹄的支承销的剪

18、切应力即可：S1P1aN 1 fR1Ac 1带入数据得 295N / mm2345N / mm2 符合A要求！其中 A 为支承销的截面积；f 为摩擦系数；为许用剪切应力；支承销由45 号刚制造并.高品淬火。2、紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算由已知条件得，可算出制动蹄的最大制动力距TTf 2 max 。如果已知铆钉的数目 n、f 1 max,铆钉的直径d 及材料，即可验算其剪切应力：Tf 1 maxd 2 n带入数据可得符合要求4详细 DWG 图 纸 请 加：三二 1 爸 爸 五 四 0 六全套资料低价拾元起第五章：制动驱动机构的结构形式选择与设计计算1、 制动驱动机构的结构形式选择.型式制动力源工作介质力传递