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CS緊湊型轎車的設(shè)計(jì)--制動(dòng)系設(shè)計(jì)
1 緒 論
1.1 課題背景及目的
汽車的普及伴隨著能源消耗的增多，而如今的生活，汽車已經(jīng)是人們?nèi)粘Ｉ铍x不開的必要工具。在大力節(jié)約能源的背景下，對汽車的節(jié)能要求隨之增高。緊湊型轎車的出現(xiàn)正好適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，排量最多只有2.0緊湊型轎車相比其他類型的家用轎車無論從節(jié)能還是其他費(fèi)用上都表現(xiàn)處明顯的經(jīng)濟(jì)型，為了適應(yīng)時(shí)代的要求，特此提出了緊湊型轎車的設(shè)計(jì)說明的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。要求在同組人員互相協(xié)作的基礎(chǔ)上，完成制動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。旨在培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)理論知識進(jìn)行產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的實(shí)踐工作能力。要求在收集和分析有關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，合理確定緊湊型轎車的制動(dòng)方式及系統(tǒng)布置方案，進(jìn)行主要零部件的強(qiáng)度和疲勞壽命設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制系統(tǒng)裝配圖及零部件圖紙，編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進(jìn)汽車制動(dòng)性能的研究中傾注了大量的心血。制動(dòng)裝置需要轉(zhuǎn)換和吸收的動(dòng)能，與汽車制動(dòng)初速度的平方和總質(zhì)量成正比；其需要產(chǎn)生的制動(dòng)力則與汽車總質(zhì)量成正比，與制動(dòng)初速度相對來說關(guān)系不大。在汽車的發(fā)展過程中，速度和總質(zhì)量兩 個(gè)參數(shù)始終處于不斷攀高的狀態(tài)，這就要求制動(dòng)裝置在更短的時(shí)間內(nèi)吸收越來越大的能量，并產(chǎn)生接近車輪滑移界限的制動(dòng)力。
第二次世界大戰(zhàn)后由于汽車技術(shù)的迅速發(fā)展和道路條件的不斷改善，汽車速度普遍提高得很快。另一方面由于道路行車密度日益增大，交通事故頻繁發(fā)生，引起了公眾對道路交通安全的密切關(guān)注。這些因素對制動(dòng)裝置提出了更加苛刻的要求，促使它作出相應(yīng)的改進(jìn)。例如，為了吸收高速制動(dòng)時(shí)的汽車動(dòng)能，出現(xiàn)了以熱效能較穩(wěn)定的鉗盤式制動(dòng)器取代傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器的趨勢；為了產(chǎn)生足夠的地面制動(dòng)力并減輕操作強(qiáng)度，逐進(jìn)淘汰了人力制動(dòng)，代之以伺服制動(dòng)和動(dòng)力制動(dòng)；為了進(jìn)一步提高制動(dòng)裝置的可靠性，在行車和駐車制動(dòng)系之外增設(shè)了應(yīng)急制動(dòng)系。
隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在技術(shù)上已經(jīng)成熟，正在汽車上普及。它能有效地防止制動(dòng)時(shí)由于車輪抱死而使汽車失去方向穩(wěn)定性或轉(zhuǎn)向能力的危險(xiǎn)，并縮短制動(dòng)距離，從而提高了高速行駛的安全性。
近年來出現(xiàn)了集ABS功能和其他擴(kuò)展功能于一體的電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）和電子制動(dòng)助力系統(tǒng)（BAS）。前一種系統(tǒng)適用于重型汽車和汽車列車，它以電子控制方式代替氣壓控制方式，可根據(jù)制動(dòng)踏板行程及車輪載荷和制動(dòng)摩擦片磨損情況調(diào)節(jié)各車輪制動(dòng)氣室壓力。這樣不但可以大大減少制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、縮短制動(dòng)距離，還可以使制動(dòng)力分配更加合理。后一種系統(tǒng)適用于轎車，在出現(xiàn)緊急狀況而駕駛員未能及時(shí)對制動(dòng)踏板施加足夠大的力時(shí)，能自動(dòng)加以識別并觸發(fā)電磁閥，使真空助力器在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)作用，從而可顯著縮短制動(dòng)距離。
為了防止汽車發(fā)生追尾碰撞事故，美、日、歐各國都在致力于車距報(bào)警和防追尾碰撞系統(tǒng)的研究。該系統(tǒng)用激光雷達(dá)或微波雷達(dá)對前方車輛和障礙物進(jìn)行監(jiān)測，若檢測出實(shí)際車距小于安全車距，就會(huì)向駕駛員發(fā)出報(bào)警，若駕駛員仍未作出反應(yīng)，就會(huì)自動(dòng)對汽車施行制動(dòng)。
1.3 課題研究方法
根據(jù)課題內(nèi)容，任務(wù)要求深入了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)緊湊型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過試驗(yàn)最終確定緊湊型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
1.4 本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的難點(diǎn)
（1）確定制動(dòng)系各參數(shù)，分析其制動(dòng)性能;
（2）制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）制動(dòng)系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。
2 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案
汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一。制動(dòng)性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動(dòng)性始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的主要任務(wù)。
制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。
制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者用來保證第三項(xiàng)功能。除此之外，有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)、輔助制動(dòng)和自動(dòng)制動(dòng)裝置。
設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下主要要求：
（1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。
（2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評定的。詳見QC/T239-1997。
（3）工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱。
（4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見QC/T582-1999。
（5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。
（6）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見QC/T239-1997。
（7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞。
（8）作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間。
（9）制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。
（10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。
（11）應(yīng)有音響或光信號等警報(bào)裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效。
（12）用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減少制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維。
（13）損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。
防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功
本次設(shè)計(jì)的緊湊型轎車采用前盤后鼓,液壓制動(dòng), II式(前后式)雙回路制動(dòng)控制系統(tǒng).采用真空助力器和ABS系統(tǒng).其中鼓式制動(dòng)器采用一般常用的領(lǐng)從蹄式,為一個(gè)自由度.且?guī)в谢诣T鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動(dòng)鼓。制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T309-1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》選取。摩擦襯片寬度尺寸系列參照QC/T309-1999。盤式制動(dòng)器采用浮動(dòng)鉗盤式.制動(dòng)盤直徑取輪輞直徑的70%。通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度取25mm。具體的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算過程依據(jù)汽車設(shè)計(jì)教材進(jìn)行。
2.1 制動(dòng)能源的選擇
經(jīng)過同多種類型的車輛比較，參考《汽車工程手冊》，如下制動(dòng)能源：
表2-1——制動(dòng)能源比較
供能裝置
傳能裝置
型式
制動(dòng)能源
工作介質(zhì)
型式
工作介質(zhì)
氣壓伺服制動(dòng)系
駕駛員體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力
空氣
液壓制動(dòng)系
制動(dòng)液
真空伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，伺服氣壓一般可達(dá)0.05～0.07MPa。 真空伺服制動(dòng)系多用于總質(zhì)量在1.1～1.35t以上的轎車及裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型載貨汽車上；氣壓伺服制動(dòng)系則廣泛用于裝載質(zhì)量為6—12t的中、重型貨車以及極少數(shù)高級轎車上。
液壓制動(dòng)用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間短，（0.1～0.3s）;工作壓力高（可達(dá)10～20M），因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)（或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)），而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使之結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量??；機(jī)械效率較高（液壓系統(tǒng)有自潤滑作用）。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：過度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系統(tǒng)的效能降低，甚至完全失效。液壓制動(dòng)廣泛應(yīng)用在乘用車和總質(zhì)量不大的商用車上
2.2 駐車制動(dòng)系
制動(dòng)系統(tǒng)用于使汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上，也有助于汽車在斜坡上起步。駐車制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓式，以免其產(chǎn)生故障。
通過類比采用：手動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿、駐車制動(dòng)杠桿作用于后輪。用后輪制動(dòng)兼用駐車制動(dòng)器。
后輪駐車制動(dòng)：輪缸或輪制動(dòng)器，（對領(lǐng)叢蹄制動(dòng)器，只需附加一個(gè)駐車制動(dòng)推桿和一個(gè)駐車杠桿即可）使用駐車制動(dòng)時(shí)，由人搬動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿，通過操縱纜繩。平衡臂和拉桿（拉繩）拉動(dòng)駐車制動(dòng)杠桿使兩蹄張開。
2.3 行車制動(dòng)系
制動(dòng)系統(tǒng)用作強(qiáng)制行使中的汽車減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。
目前，盤式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于轎車，但除了在一些高性能轎車上用于全部車輪以外，大都只用作前輪制動(dòng)器，而與后輪的鼓式制動(dòng)器配合，以期汽車有較高的制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。在貨車上，盤式制動(dòng)器也有采用，但離普及還有相當(dāng)距離。 四輪轎車在制動(dòng)過程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式。
2.4 制動(dòng)管路的布置及原理
II式(前后式): 前、后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對一軸的分路型式，一條回路連接前橋(軸)車輪制動(dòng)器,另一條回路連接后橋(軸)車輪制動(dòng)器,如圖1a)所示。前橋車輪制動(dòng)器與后橋車輪制動(dòng)器各用一個(gè)回路。其特點(diǎn)是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動(dòng)氣室)鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。在各類汽車上都有采用。通過分析，II式(前后式)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，因此CS緊湊型轎車采用的就是II式(前后式)雙回路制動(dòng)系。
2.4.1 制動(dòng)管路的布置示意圖（II型）
1.前輪制動(dòng)器 2.制動(dòng)鉗 3.制動(dòng)管路 4.制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)
5.制動(dòng)主缸 6.制動(dòng)輪缸 7.后輪制動(dòng)器
圖2-1液壓制動(dòng)裝置示意圖
2.4.2 制動(dòng)原理和工作過程
圖2-2 制動(dòng)系統(tǒng)工作原理
要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。制動(dòng)力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動(dòng)力越大，制動(dòng)減速度越大。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力矩和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。
2.5 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析
制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。目前廣泛使用的是摩擦式制動(dòng)器。
摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動(dòng)器只用作中央制動(dòng)器，本文不做介紹。
鼓式制動(dòng)器形式的選用：
領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游；前進(jìn)、倒退行使的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙。但領(lǐng)叢制動(dòng)器也有兩蹄片的壓力不等（在兩蹄上的摩擦襯片面積相等的條件下），因而兩蹄片磨損不均勻、壽命不同的缺點(diǎn)。此外，因只有一個(gè)輪缸，兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路下工作。
鑒于以上的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)的，由定位銷定位的一個(gè)自由度的非平衡式的領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器。
盤式制動(dòng)器的選用：
按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動(dòng)器可分為鉗盤式和全盤式兩類。鉗盤式根據(jù)制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)的不同，分篤式和浮動(dòng)鉗式。對兩中類型進(jìn)行比較，浮動(dòng)鉗盤式具有如下優(yōu)點(diǎn)：
在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，家之液壓缸；冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性小；成本低。所以，本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器。
與鼓式制動(dòng)器比較，盤式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）熱穩(wěn)定性好，因無自行增力作用，襯塊摩擦表面壓力分布較鼓式制動(dòng)器更為均勻。此外，制動(dòng)鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄的中部接觸，從而降低了制動(dòng)效能。因此，前輪采用盤式制動(dòng)器，汽車制動(dòng)時(shí)不易跑偏。
（2）水穩(wěn)定性好。制動(dòng)襯塊對盤的單位壓力高，易于將水?dāng)D出，因而進(jìn)水后效能降低不多；又由于離心力及襯塊對盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一、二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常。鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)。
（3）制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。
（4）易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使系統(tǒng)具有較高的可靠性和安全性。
（5）尺寸小、質(zhì)量小、散熱良好。
（6）壓力在制動(dòng)襯塊的分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。
（7）更換襯塊簡單容易。
（8）襯塊與制動(dòng)盤之間的間隙?。?.05～0.15mm），從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。
（9）易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。
盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)：
（1）難以完全防止污塵和銹蝕。
（2）兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。
（3）在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須裝用助力器。
（4）因?yàn)橐r塊工作面積小，所以磨損快，使用壽命低，敘需用高材質(zhì)的襯塊。
經(jīng)過對不同制動(dòng)器優(yōu)、缺點(diǎn)的比較，參考同類型車，本設(shè)計(jì)采用前盤（浮動(dòng)鉗式）后鼓（支承銷領(lǐng)叢蹄式）的制動(dòng)系統(tǒng)。
3 制動(dòng)系主要參數(shù)確定
3.1 CS緊湊型轎車的基本參數(shù)
表3-1 制動(dòng)系主要參數(shù)
空載
滿載
汽車質(zhì)量
1077kg
1447kg
軸荷分配
前軸
570kg
720kg
后軸
507kg
727kg
質(zhì)心高度
hg0=0.52m
Hg1=0.57m
軸距
2450 m
前制動(dòng)器
盤式
后制動(dòng)器
鼓式
3.2 同步附著系數(shù)的確定
一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程出現(xiàn)前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好。
任何附著系數(shù)路面上前后同時(shí)抱死的條件為[1]（=0.8）：
（3-1） （3-2）
式中：G-汽車重力；
-前制動(dòng)器制動(dòng)力；
-后制動(dòng)器制動(dòng)力；
-質(zhì)心到前軸的距離；
-質(zhì)心到后軸的距離；
得： =7788.2N =3556.3N
一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)來表示分配比例
空載條件：
前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例影響到汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定值首先就要選取同步附著系數(shù)。一般來說，我們總是希望前輪先抱死（）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦以及我國道路條件，車速不高，所以本車型選取。
為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，ECE的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內(nèi)，必須滿足q
3.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定
應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。
最大制動(dòng)力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力成正比。計(jì)算公式如下
（3-3）
（3-4）
式中 ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)0.8；
q——制動(dòng)強(qiáng)度 （）
——車輪有效半徑。
3.4 制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇
在有關(guān)的整車總布置參數(shù)和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式確定以后，就可以參考已有的同類型、同等級汽車的同類制動(dòng)器，對制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選。
3.4.1 鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇
3.4.1.1 制動(dòng)鼓直徑D
當(dāng)輸出力一定時(shí)，制動(dòng)鼓的直徑越大，制動(dòng)力矩也越大，散熱性能也越好。但止境的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且直徑的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增大，使汽車的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙，此間隙一般不小于20～30mm,以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動(dòng)鼓直徑的尺寸。另外，制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比為根據(jù)QC/T309-1999《制動(dòng)鼓工作及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》取D=300mm R=150mm
3.4.1.2 摩擦襯片寬度b和包角
摩擦襯片的包角可在900～1200范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角在900～1200時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度也最低，且制動(dòng)效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角一般不宜大于1200，因過大不僅不利于散熱，而且易使制動(dòng)作永不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。
摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使單位壓力不超過2.5 M的條件來選擇襯片寬度的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇寬度值。另外，根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式制動(dòng)器總的摩擦襯片面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大。而單個(gè)摩擦襯片的面積又決定與制動(dòng)鼓的半徑，襯片寬度及包角。即[1]
（3-5）
式中，包角以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。
制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。
a、參考同類汽車選取，一般b/D=0.16～0.26,取0.25，故b=75mm
b、取包角
=150×π×75 = 19625mm2
c、摩擦襯片起始角，一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即令：
有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點(diǎn)對稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。
3.4.1.3 制動(dòng)器中心到張開力P作用線和距離e
在保證輪缸能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件，應(yīng)使距離e盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)可取e=0.8R ，故e=120mm。
3.4.1.4 制動(dòng)蹄支承銷連線到制動(dòng)器中心值a
a值越大則制動(dòng)效果越好，初步設(shè)計(jì)取a=0.8R ， a和e相同
3.4.1.5 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置是k 與 c
制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸 k 是應(yīng)盡可能地小,以不使兩制動(dòng)蹄端毛面相碰擦為準(zhǔn)，使尺寸 c 盡可能地大，設(shè)計(jì)可定c=0.8R =120 mm, k=25mm。
3.4.1.6 摩擦片摩擦系數(shù)
選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單獨(dú)地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性要求，后者對蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5之間，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性越差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國產(chǎn)的摩擦片材料溫度低于250度時(shí)，保持摩擦系數(shù)在0 .3～0.4已無大問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取0.3可使計(jì)算結(jié)果接近世紀(jì)。另外，在選擇摩擦材料時(shí)應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。
3.4.2 盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇
3.4.2.1 制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡量取大些，這樣，制動(dòng)盤的有效半徑增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。通常D=0.70～0.79，本車總質(zhì)量不大于2噸，取上限，即D=0.75=285.6mm
3.4.2.2 制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤厚度對制動(dòng)盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些，厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過小。因此，參考同類型車，取為25mm,通風(fēng)式，增大散熱。
3.4.2.3 摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑
參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為：，
3.4.2.4 制動(dòng)襯塊工作面積A
在確定盤式制動(dòng)器制動(dòng)襯塊的工作面積時(shí)，根據(jù)制動(dòng)襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6～3.5kg/, 此處取為2kg/cm2，可得A =1447kg÷2kg/cm2 ＝ 723.5cm2
4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 制動(dòng)器摩擦面的壓力分布規(guī)律
從前面的分析可知，制動(dòng)器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動(dòng)器因數(shù)有很大的影響。掌握制動(dòng)蹄表面的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動(dòng)器因數(shù)。在理論上對制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時(shí)，通常作如下一些假定：
（1）制動(dòng)蹄、鼓為絕對剛性；
（2）在外力作用下，便行僅發(fā)生在摩擦襯片上；
（3）壓力與變形符合胡克定律。
對于繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄片上的壓力符合正弦分布。
4.2 單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算
4.2.1 鼓式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算
4.2.1.1 制動(dòng)蹄的效能因數(shù)
制動(dòng)器效能因數(shù)，表示制動(dòng)器的效能，其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評比不同結(jié)構(gòu)形式的制動(dòng)器的效能[1]
領(lǐng)蹄：==1.077
從蹄：==0.519
則 BF=+=1.596
4.2.1.2 同一制動(dòng)器各蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩
在計(jì)算鼓式制動(dòng)器時(shí)，必須建立制動(dòng)蹄對制動(dòng)鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩之間的關(guān)系，其計(jì)算公式如下[1]
對于領(lǐng)蹄： （4-1）
（4-2）
其中： 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。
4.2.2 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算
現(xiàn)假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，
則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩計(jì)算公式為[2]
(4-3)
其中：其中：單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩=1222.6
-----摩擦系數(shù)
-----單側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力
R------作用半徑 （摩擦襯塊的作用半徑R=）
4.3 應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算
4.3.1 應(yīng)急制動(dòng)
應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般都將抱死滑移，故后橋制動(dòng)力為[1]
此時(shí)所需的后橋制動(dòng)力矩為[1]
=4782.20.3=1434.7
式中，--汽車滿載總質(zhì)量與重力加速度的乘積
L--軸距
--汽車質(zhì)心到前軸的距離
--汽車質(zhì)心高度
--路面對后橋的法向反力
--附著系數(shù)
--車輪有效半徑
4.3.2 駐車制動(dòng)
通過受力分析，可以得出汽車在上、下坡停駐時(shí)的后橋附著力分別為[1]
上坡 (4-4)
下坡 (4-5)
汽車停駐的最大坡度可根據(jù)后軸上的附著力與制動(dòng)力相等求得[1]：
滿載：上坡
下坡
空載：上坡
下坡
滿載時(shí)，上下坡后橋附著力為
上坡
下坡
空載時(shí)，上下坡后橋附著力分別為
上坡
下坡
4.4 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算
摩擦襯片（塊）的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此，在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。
汽車的制動(dòng)過程是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)能的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器的溫度升高，此即所謂的制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，摩擦襯片（塊）的磨損越嚴(yán)重。
制動(dòng)器的能量負(fù)荷以其比能量耗散率作為評價(jià)指標(biāo)。它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能連。單位為。
4.4.1 雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為[1]
前輪 (4-6)
后輪 (4-7)
式中，---汽車總質(zhì)量；
---汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；
、---制動(dòng)初速度和減速度；
J---制動(dòng)減速度；
t---制動(dòng)時(shí)間；
、---前后制動(dòng)襯片（塊）的摩擦面積；
---制動(dòng)力分配系數(shù)
雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為：
前輪 (4-8)
后輪 (4-9)
在緊急制動(dòng)到停車的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，對于乘用車，制動(dòng)速度，故
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1.8w/為宜，盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0, 計(jì)算時(shí)取減速度j=0.6g。
4.4.2 比摩擦力
磨損特性指標(biāo)也可用襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來衡量[1]。越大，則磨損越嚴(yán)重。
前輪 (4-10)
后輪 (4-11)
式中，---單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩；
R---制動(dòng)鼓半徑（或襯塊平均半徑）；
A---單個(gè)制動(dòng)器的襯片（塊）摩擦面積
前輪
后輪
5 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將駕駛員或其他動(dòng)力源的制動(dòng)作用力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。
5.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。通過對各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同形式優(yōu)缺點(diǎn)的比較，本設(shè)計(jì)采用真空助力的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的制動(dòng)力。因此，在1.6L以上的乘用車到各種商用車。都廣泛采用伺服制動(dòng)。
真空伺服制動(dòng)系是利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管中節(jié)氣門后的真空度（負(fù)壓，一般可達(dá)0.05～0.07M）作動(dòng)力源。
按照助力特點(diǎn)，伺服制動(dòng)系又可分為助力式和增壓式兩種。
助力式伺服制動(dòng)系如圖2-1所示，伺服氣室位于制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸之間，其控制閥直接由踏板通過推桿操縱，因此又稱為直動(dòng)式伺服制動(dòng)系。司機(jī)通過踏板直接控制伺服動(dòng)力的大小，并與之共同推動(dòng)主缸活塞，使主缸產(chǎn)生更高的液壓通向盤式制動(dòng)器的油缸和鼓式制動(dòng)器的輪缸。由真空伺服氣室、制動(dòng)主缸和控制閥組成的總成稱為真空助力器。
5.2 分路系統(tǒng)
為了提高制動(dòng)工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多個(gè)互相獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其他完好的回路進(jìn)行制動(dòng)。
雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中，II型回路的布置較為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸（或單制動(dòng)氣室）鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低。目前在各類汽車上應(yīng)用廣泛。
X型的結(jié)構(gòu)也很簡單。直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效，剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的50%。并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。但是，一旦某一管路損壞造成制動(dòng)力不對稱，此時(shí)車輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車喪失穩(wěn)定性。所以，具有這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。
HI、HH、LL型結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。所以本設(shè)計(jì)經(jīng)過對比，采用II型回路。
5.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
為了確定制動(dòng)主缸和輪缸直徑、制動(dòng)踏板上的力、踏板行程、踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比以及采用增壓或助力裝置的必要性，必須進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。
5.3.1 制動(dòng)輪缸直徑d的確定
制動(dòng)輪缸對制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路的關(guān)系為
d= (5-1)
其中：—
p—制動(dòng)管路壓力；對盤式制動(dòng)器取15M，鼓式取10M
制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過10～12 M，對盤式制動(dòng)器可再取高些。壓力越高，輪缸直徑就越小，但對管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對軟管的耐壓性、強(qiáng)度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。
輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：19，22，24，25，28，30，32，35，38，40，45，50，55mm.
得：前輪缸直徑，根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為39mm;
后輪缸直徑d2=14.9，取為19mm
5.3.2 制動(dòng)主缸直徑的確定
第i個(gè)輪缸的工作容積為
(5-2)
其中：—第i個(gè)輪缸活塞的直徑
n—輪缸中的活塞數(shù)目
—第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程，初步設(shè)計(jì)時(shí)，對鼓式制動(dòng)器可取2.0～2.5mm.
盤式：d = 39mm ，n=1，得V1 = ×2 ×392=2267.08mm3
鼓式：d = 19mm ,n=1, 得V2= ×192×4=1133.54 mm3
全部輪缸的總工作容積: V = V1 + V2 = 2267.08 + 1134.54 =3400.62mm3
所有輪缸的工作容積為，式中m為輪缸數(shù)目。對于乘用車，v0=1.1v在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為;V0=1.1V=3740.68
主缸活塞行程和活塞直徑為
（5-3）
一般=0.8～1.2，本設(shè)計(jì)取
得：，主缸的直徑應(yīng)符合系列尺寸，主缸直徑的系列尺寸為：19，22，26，28，32，35，38, 40, 45[9]
根據(jù)QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列根據(jù)QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列，取為19mm.
5.3.3 制動(dòng)踏板力
制動(dòng)踏板力為
（5-4）
式中，—踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比
—踏板機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率，可取=0.82～0.86，設(shè)計(jì)中取為0.86
制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求：最大踏板力一般為500N（乘用車）或700N（商用車）。設(shè)計(jì)時(shí)制動(dòng)踏板力可在200～350N的范圍內(nèi)選取。設(shè)計(jì)時(shí)取250N。
在設(shè)計(jì)中，取=3.8，=0.86，p=10M; =867.4N
真空助力必為3.5
5.3.4 制動(dòng)踏板工作行程
=（） （5-5）
式中，--主缸中活塞與推桿的間隙一般取=1.5～2.0mm
--主缸活塞的空行程
在確定主缸容積時(shí)應(yīng)考慮到制動(dòng)器零件的彈性變形和熱變形以及用于制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)信號指示的制動(dòng)液體積，因此，制動(dòng)踏板的全行程（至于地面相碰的行程）應(yīng)大于正常工作行程的40%～60%，以便保證在制動(dòng)管路中獲得給定的壓力。
為了避免空氣進(jìn)入制動(dòng)管路，在主缸活塞回位彈簧的計(jì)算中，應(yīng)保證在踏板放開后，制動(dòng)管路中仍能保持0.05～0.14 M的殘余液壓。
最大踏板行程，對乘用車不應(yīng)大于100—150mm,所以在設(shè)計(jì)中取為120mm.
5.3.5 制動(dòng)主缸
在設(shè)計(jì)制動(dòng)主缸時(shí)應(yīng)該考慮要否補(bǔ)償孔和在放開制動(dòng)踏板時(shí)主缸活塞原始位置的定位以及在制動(dòng)管路中是否必須有或不準(zhǔn)有殘余壓力。
在前盤式后鼓式的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)中，由于盤式制動(dòng)器制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間的間隙較小且其油缸活塞的回位僅靠橡膠密封圈的彈力而無強(qiáng)力的回位彈簧，所以盤式制動(dòng)器開始起制動(dòng)作用與制動(dòng)回路中壓力開始升高幾乎是同時(shí)發(fā)生的，因此，通往盤式制動(dòng)器的管路應(yīng)與雙腔制動(dòng)主缸裝有較弱回位彈簧的那一工作腔相接。由于同樣原因，在解除制動(dòng)時(shí)，在通往盤式制動(dòng)器的管路中不允許有殘余液壓，而通往鼓式制動(dòng)器的管路在放開制動(dòng)踏板時(shí)必須保有殘余壓力，為此在與其相通的制動(dòng)主缸工作腔的出口應(yīng)裝上止回閥。
制動(dòng)主缸由灰鑄鐵制造，也可采用低碳鋼冷擠成形；活塞可由灰鑄鐵、鋁合金或中碳鋼制造
5.4 真空助力器的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.4.1 真空助力器
如圖5-1所示： 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，真空單向閥（3）被吸開后，加力器室左、右兩腔產(chǎn)生相等的真空度。剛踩下制動(dòng)踏板時(shí)，膜片座尚未運(yùn)動(dòng)，踏板力經(jīng)踏板本身的杠桿作用放大后，傳到操縱桿（8），使壓縮空氣閥座彈簧連同空氣閥座一起左移，推動(dòng)制動(dòng)主缸推桿（1），使制動(dòng)主缸內(nèi)的制動(dòng)液具有一定壓力流入制動(dòng)輪缸。在此過程中，閥門在彈簧的作用下隨同空氣閥座也左移，待與膜片座上的真空閥座接觸時(shí)，真空閥即關(guān)閉。這時(shí)加力氣室左、右腔隔絕。推桿（8）繼續(xù)前移，使空氣閥座離開閥門，即空氣閥開啟。于是，外界空氣即經(jīng)濾芯、
1-推桿；2-回位彈簧；3-單向閥；4-活塞；5-膜片；6-空氣過濾器；
7-通大氣孔；8-操縱桿；9-柱塞；10-推盤；11-放氣孔；A，B-氣室
圖5-1 真空助力器結(jié)構(gòu)圖
控制閥和通道B充入加力氣室右腔。加力氣室左、右兩腔形成壓力差，該壓力差的作用力除小部分用以克服回位彈簧（2）的張力外，大部分經(jīng)膜片座傳到制動(dòng)主缸推桿（1）上。
在踩制動(dòng)踏板的過程中，空氣經(jīng)開啟的空氣閥不斷進(jìn)入加力氣室的右腔，膜片座不斷左移。當(dāng)制動(dòng)踏板停留在某一位置時(shí)，膜片座左移到使空氣閥關(guān)閉時(shí)為止就不再移動(dòng)。這時(shí)真空閥和空氣閥都關(guān)閉，膜片左、右氣壓處于平衡狀態(tài)。
放開制動(dòng)踏板，彈簧立即將操縱桿（8）和空氣閥座拉向右邊，使閥門離開真空閥座，于是又回到不工作時(shí)的狀態(tài)。
參考同類型車，選取參數(shù)，真空助力器的有效直徑為210mm,助力比為3.5。
5.5 制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件
5.5.1 制動(dòng)鼓
制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，剛度和熱容量，與摩擦襯片的材料相配合，又應(yīng)當(dāng)有較高的摩擦因數(shù)。
制動(dòng)鼓有鑄造和組合式兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵制造，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)。為防止制動(dòng)鼓工作時(shí)受載變形，常在制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有加強(qiáng)肋，用來加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。精確計(jì)算制動(dòng)鼓的壁厚既復(fù)雜又困難，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，對乘用車，制動(dòng)鼓壁厚取為7～12mm，設(shè)計(jì)中為10mm.
5.5.2 制動(dòng)蹄
乘用車和總質(zhì)量較小的商用車的制動(dòng)蹄，廣泛采用T形鋼碾壓或用鋼板焊接制成；總質(zhì)量較小的汽車的鋼板制成的制動(dòng)蹄腹板上往往開一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，其目的是使襯片磨損較為均勻，并減小制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，乘用車為3～5mm.本設(shè)計(jì)取4mm
制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點(diǎn)在于襯片更換前允許磨損的剛度較大，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，且不易更換襯片。鉚接的優(yōu)點(diǎn)是噪聲小。設(shè)計(jì)中選用鉚接襯片。
5.5.3 摩擦襯（片）塊
摩擦襯（片）塊的材料應(yīng)滿足如下要求：
（1）具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)。
（2）具有良好的耐磨性。
（3）要用盡可能小的壓縮率和膨脹率。
（4）制動(dòng)時(shí)不易產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境無污染。
（5）應(yīng)采用對人體無害的摩擦材料。
（6）有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，以及足夠的抗剪切能力。
（7）應(yīng)將摩擦襯塊的導(dǎo)熱率控制在一定范圍。
由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因?yàn)闆]有石棉粉塵公害，近年來得到廣泛應(yīng)用。
5.5.4 制動(dòng)底板
制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板都具有凹凸起伏的形狀。
5.5.5 支承
二自由度制動(dòng)蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動(dòng)蹄相對制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵（KTH370-12）或球墨鑄鐵（QT400-18）件。青銅偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。
具有長支承銷的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動(dòng)蹄腹板張開端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。
5.5.6 制動(dòng)輪缸
是液壓制動(dòng)系統(tǒng)采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體有灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需搪磨。活塞由鋁合金制造。活塞外段壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞，少數(shù)有四個(gè)等直徑活塞。
5.5.7 制動(dòng)盤
制動(dòng)盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，其結(jié)構(gòu)有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，有的鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度加大。
制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光滑平整。兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm，盤面擺差不應(yīng)大于0.1mm.
5.5.8 制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制造，也有用合金制造的，可作成整體的，也可作成兩辦并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的剛度和強(qiáng)度。一般多在鉗體中加工出制動(dòng)油缸，也有將單獨(dú)制造的油缸嵌入鉗體的。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背板。有的活塞的開口端部切成階梯狀，形成兩個(gè)相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊T鋁合金或鋼制造。為了提高耐磨性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動(dòng)鉗由鋁合金制造時(shí)，減少傳給制動(dòng)液的熱量成為必須解決的問題。為此，應(yīng)減小活塞與制動(dòng)背塊的接觸面積，有時(shí)也可采用非金屬活塞。
5.5.9 制動(dòng)塊
制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接嵌壓在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形?；钊麘?yīng)能壓住盡可能多的襯塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板有鋼板制成。許多盤式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便即使更換摩擦襯片。
5.6 自動(dòng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)
制動(dòng)鼓（盤）與摩擦襯片（塊）之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動(dòng)鼓（盤）能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為0.1～0.5mm，盤式制動(dòng)器的為0.1～0.3mm，此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動(dòng)過程中的摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形，因此，制動(dòng)器在冷卻條件下的間隙應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。另外，制動(dòng)器在工作過程中會(huì)因?yàn)槟Σ烈r片（塊）的磨損而加大，因此，制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。
關(guān)于支承銷式鼓式制動(dòng)器的間隙調(diào)整為：
可采用不同方法及其相應(yīng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)制動(dòng)鼓與摩擦襯片之間的間隙。
第一種方法：借助于裝在制動(dòng)底板上的調(diào)整凸輪和偏心支承銷用手調(diào)節(jié)制動(dòng)蹄的原始安裝位置以得到所要求的間隙。凸輪工作表面螺旋線的半徑增量和支承銷的偏心量應(yīng)超過襯片的厚度。
第二種方法：借助于自動(dòng)調(diào)整裝置使制動(dòng)蹄定位于間隙量所要求的原始位置。
采用這類間隙自動(dòng)調(diào)整裝置，不需人去精細(xì)調(diào)整，只需進(jìn)行一次完全制動(dòng)即可自動(dòng)調(diào)整到設(shè)計(jì)的間隙，且在行車過程中可隨時(shí)補(bǔ)償過量間隙。但是過量間隙的產(chǎn)生并非全由襯片或襯塊磨損所致，也會(huì)由于制動(dòng)器元件的變形尤其是熱膨脹造成。由于一次調(diào)準(zhǔn)式的對后一部分的間隙也隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，因而往往導(dǎo)致調(diào)整過量，使冷卻狀態(tài)下的間隙過小。因鼓式制動(dòng)器的熱變形導(dǎo)致的過量間隙遠(yuǎn)較盤式的為大，故在采用一次調(diào)準(zhǔn)式的自動(dòng)裝置時(shí)只得加大設(shè)定間隙量以留出足夠的熱膨脹量，這就加大了踏板的行程損失。因此，當(dāng)前的鼓式制動(dòng)器已很少采用一次調(diào)準(zhǔn)式而多采用階躍式的自動(dòng)調(diào)整裝置。
6 結(jié)束語
本論文是關(guān)于緊湊型轎車底盤制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括制動(dòng)能源的選擇，制動(dòng)管路的布置，制動(dòng)器形式的選擇，雙回路布置形式的選擇，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇，以及對制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要求的主要參數(shù)的選取，除了在設(shè)計(jì)中對制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算外，還參考了一些知名汽車雜志及期刊，如SAE等，對當(dāng)今汽車發(fā)展的現(xiàn)狀有了初步的了解，在本次的設(shè)計(jì)中也考慮采用一些更為先進(jìn)的機(jī)構(gòu)來增強(qiáng)制動(dòng)的效果。單本文設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)是對制動(dòng)系統(tǒng)基本組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，所以對先進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)只是參考同類型車，直接選用，而不進(jìn)行具體的計(jì)算。
在本論文的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，參考查閱了很多相關(guān)的書籍，以使整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更具可行性。設(shè)計(jì)的目的在于最終能投入實(shí)踐，因此，在整個(gè)的設(shè)計(jì)過程中，由于參數(shù)的選取存在誤差，使得整個(gè)設(shè)計(jì)得出的零、部件尺寸與實(shí)際相差很大。經(jīng)過多次改動(dòng)，重復(fù)計(jì)算，對制動(dòng)效能的校核，最終得出于實(shí)際比較接近的設(shè)計(jì)方案。
汽車問世百余年來，特別是從汽車產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已經(jīng)對世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類進(jìn)入現(xiàn)代生活產(chǎn)生了無法估量的影響，為人類社會(huì)的進(jìn)步作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。本文著重研究了制動(dòng)系統(tǒng)，由于受知識范圍的局限，對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只是對傳統(tǒng)方案的一次計(jì)算，并無任何創(chuàng)新的觀點(diǎn)。設(shè)計(jì)者本人的知識也僅局限于制動(dòng)系統(tǒng)，至于本系統(tǒng)與汽車其他系統(tǒng)的具體聯(lián)系則知之甚少。
在整個(gè)的設(shè)計(jì)過程中，與其他五位同學(xué)合作完成了整部車的設(shè)計(jì)，這次設(shè)計(jì)是對自己知識的一次大總結(jié)，覺得收益匪淺。由于本人知識的限制，其中難免存在不足之處，希望老師同學(xué)給予批評指正。
致謝
經(jīng)過兩個(gè)多月的努力,終于完成了CS緊湊型轎車車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.在這次設(shè)計(jì)中,真正綜合運(yùn)用了大學(xué)四年中學(xué)到的絕大多數(shù)知識，與此同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自身的很大不足。設(shè)計(jì)過程中除了自己認(rèn)真查閱資料,進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)之外,我的指導(dǎo)老師寇莉莉,給予了我很大的幫助,部分問題都是在徐老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)下才得以解決,我的設(shè)計(jì)工作才得以順利進(jìn)行,在此我表示深切誠摯的謝意．另外,還要感謝與我同組的設(shè)計(jì)者們,他們也對我設(shè)計(jì)任務(wù)的順利完成提供了很大的幫助，特此致謝。
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附錄
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