汽車(chē)鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔全套】

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國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從汽車(chē)誕生時(shí)起，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)在車(chē)輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來(lái)，隨著車(chē)輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車(chē)行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來(lái)越明顯。眾多的汽車(chē)工程師在改進(jìn)汽車(chē)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(chē)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(chē)總質(zhì)量成正比，與制動(dòng)初速度相對(duì)來(lái)說(shuō)關(guān)系不大。在汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中，速度和總質(zhì)量?jī)?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(lái)越大的能量，并產(chǎn)生接近車(chē)輪滑移界限的制動(dòng)力。 第二次世界大戰(zhàn)后由于汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展和道路條件的不斷改善，汽車(chē)速度普遍提高得很快。另一方面由于道路行車(chē)密度日益增大，交通事故頻繁發(fā)生，引起了公眾對(duì)道路交通安全的密切關(guān)注。這些因素對(duì)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(chē)動(dòng)能，出現(xiàn)了以熱效能較穩(wěn)定的鉗盤(pán)式制動(dòng)器取代傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器的趨勢(shì)；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(chē)和駐車(chē)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(chē)上普及。它能有效地防止制動(dòng)時(shí)由于車(chē)輪抱死而使汽車(chē)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(lái)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(chē)和汽車(chē)列車(chē)，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(chē)輪載荷和制動(dòng)摩擦片磨損情況調(diào)節(jié)各車(chē)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(chē)，在出現(xiàn)緊急狀況而駕駛員未能及時(shí)對(duì)制動(dòng)踏板施加足夠大的力時(shí)，能自動(dòng)加以識(shí)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(chē)發(fā)生追尾碰撞事故，美、日、歐各國(guó)都在致力于車(chē)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(duì)前方車(chē)輛和障礙物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若檢測(cè)出實(shí)際車(chē)距小于安全車(chē)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(duì)汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫(huà)圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫(huà)出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過(guò)自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過(guò)試驗(yàn)最終確定緊湊型轎車(chē)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(chē)的制動(dòng)性是汽車(chē)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(chē)行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車(chē)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(chē)的制動(dòng)性始終是汽車(chē)設(shè)計(jì)制造和使用部門(mén)的主要任務(wù)。 制動(dòng)系的功用是使汽車(chē)以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車(chē)；在下坡行使時(shí)，使汽車(chē)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速；使汽車(chē)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(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置。前者用來(lái)保證前兩項(xiàng)功能，后者用來(lái)保證第三項(xiàng)功能。除此之外，有些汽車(chē)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(chē)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(chē)制動(dòng)效能和駐車(chē)制動(dòng)效能。行車(chē)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(lái)評(píng)定的；駐坡能力是以汽車(chē)在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來(lái)評(píng)定的。詳見(jiàn)QC/T239-1997。 （3）工作可靠。行車(chē)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(chē)制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車(chē)和駐車(chē)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(chē)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(jiàn)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(chē)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(chē)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(hào)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(zhǎng)，制造成本低；對(duì)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(chē)輪被抱死有利于提高汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)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(lái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在汽車(chē)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(wèn)題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無(wú)石棉材料相繼研制成功 本次設(shè)計(jì)的緊湊型轎車(chē)采用前盤(pán)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(zhuān)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(pán)式制動(dòng)器采用浮動(dòng)鉗盤(pán)式.制動(dòng)盤(pán)直徑取輪輞直徑的70%。通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán)厚度取25mm。具體的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程依據(jù)汽車(chē)設(shè)計(jì)教材進(jìn)行。 2.1 制動(dòng)能源的選擇 經(jīng)過(guò)同多種類(lèi)型的車(chē)輛比較，參考《汽車(chē)工程手冊(cè)》，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(chē)及裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型載貨汽車(chē)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(chē)以及極少數(shù)高級(jí)轎車(chē)上。 液壓制動(dòng)用于行車(chē)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(kāi)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(jiǎn)單，質(zhì)量?。粰C(jī)械效率較高（液壓系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用）。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：過(guò)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(chē)和總質(zhì)量不大的商用車(chē)上 2.2 駐車(chē)制動(dòng)系 制動(dòng)系統(tǒng)用于使汽車(chē)可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上，也有助于汽車(chē)在斜坡上起步。駐車(chē)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(guò)類(lèi)比采用：手動(dòng)駐車(chē)制動(dòng)操縱桿、駐車(chē)制動(dòng)杠桿作用于后輪。用后輪制動(dòng)兼用駐車(chē)制動(dòng)器。 后輪駐車(chē)制動(dòng)：輪缸或輪制動(dòng)器，（對(duì)領(lǐng)叢蹄制動(dòng)器，只需附加一個(gè)駐車(chē)制動(dòng)推桿和一個(gè)駐車(chē)杠桿即可）使用駐車(chē)制動(dòng)時(shí)，由人搬動(dòng)駐車(chē)制動(dòng)操縱桿，通過(guò)操縱纜繩。平衡臂和拉桿（拉繩）拉動(dòng)駐車(chē)制動(dòng)杠桿使兩蹄張開(kāi)。 2.3 行車(chē)制動(dòng)系 制動(dòng)系統(tǒng)用作強(qiáng)制行使中的汽車(chē)減速或停車(chē)，并使汽車(chē)在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)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(pán)式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于轎車(chē)，但除了在一些高性能轎車(chē)上用于全部車(chē)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(chē)有較高的制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。在貨車(chē)上，盤(pán)式制動(dòng)器也有采用，但離普及還有相當(dāng)距離。 四輪轎車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車(chē)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(chē)生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤(pán)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(duì)一軸的分路型式，一條回路連接前橋(軸)車(chē)輪制動(dòng)器,另一條回路連接后橋(軸)車(chē)輪制動(dòng)器,如圖1a)所示。前橋車(chē)輪制動(dòng)器與后橋車(chē)輪制動(dòng)器各用一個(gè)回路。其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)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(lèi)汽車(chē)上都有采用。通過(guò)分析，II式(前后式)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，因此CS緊湊型轎車(chē)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(guò)程 圖2-2 制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 要使行使中的汽車(chē)減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過(guò)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(guò)兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開(kāi)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(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩，其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車(chē)輪后，由于車(chē)輪與路面間有附著作用，車(chē)輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對(duì)車(chē)輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。制動(dòng)力由車(chē)輪經(jīng)車(chē)橋和懸架傳給車(chē)架和車(chē)身，迫使整個(gè)汽車(chē)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(kāi)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(pán)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(jiǎn)單，成本低；便于附裝駐車(chē)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(xiāo)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(pán)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(pán)式制動(dòng)器可分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式兩類(lèi)。鉗盤(pán)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(duì)兩中類(lèi)型進(jìn)行比較，浮動(dòng)鉗盤(pán)式具有如下優(yōu)點(diǎn)： 在盤(pán)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(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)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??；成本低。所以，本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器。 與鼓式制動(dòng)器比較，盤(pán)式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）熱穩(wěn)定性好，因無(wú)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(pán)式制動(dòng)器，汽車(chē)制動(dòng)時(shí)不易跑偏。 （2）水穩(wěn)定性好。制動(dòng)襯塊對(duì)盤(pán)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(duì)盤(pán)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(chē)運(yùn)動(dòng)方向無(wú)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(jiǎn)單容易。 （8）襯塊與制動(dòng)盤(pán)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(pán)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(chē)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(guò)對(duì)不同制動(dòng)器優(yōu)、缺點(diǎn)的比較，參考同類(lèi)型車(chē)，本設(shè)計(jì)采用前盤(pán)（浮動(dòng)鉗式）后鼓（支承銷(xiāo)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(chē)的基本參數(shù) 表3-1 制動(dòng)系主要參數(shù) 空載 滿載 汽車(chē)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(pán)式 后制動(dòng)器 鼓式 3.2 同步附著系數(shù)的確定 一般汽車(chē)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(guò)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(chē)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(lái)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(chē)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(lái)說(shuō)，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(guó)道路條件，車(chē)速不高，所以本車(chē)型選取。 為保證汽車(chē)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(chē)在0.15q0.8，其他汽車(chē)在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)輪的法向力成正比。計(jì)算公式如下 （3-3） （3-4） 式中 ——該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù)0.8； q——制動(dòng)強(qiáng)度 （） ——車(chē)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(chē)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(lèi)型、同等級(jí)汽車(chē)的同類(lèi)制動(dòng)器，對(duì)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(chē)的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車(chē)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(guò)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(guò)高將加速磨損。包角一般不宜大于1200，因過(guò)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(guò)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(guò)2.5 M的條件來(lái)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(guó)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(chē)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(lèi)汽車(chē)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(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱(chēng)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(kāi)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(xiāo)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(xiāo)中心的坐標(biāo)位置是k 與 c 制動(dòng)蹄支銷(xiāo)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(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性要求，后者對(duì)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(shuō)來(lái)，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(guó)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(wú)大問(wèn)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(duì)人體無(wú)害的材料。 3.4.2 盤(pán)式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇 3.4.2.1 制動(dòng)盤(pán)直徑D 制動(dòng)盤(pán)直徑D應(yīng)盡量取大些，這樣，制動(dòng)盤(pán)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(chē)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(pán)厚度h 制動(dòng)盤(pán)厚度對(duì)制動(dòng)盤(pán)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(guò)小。因此，參考同類(lèi)型車(chē)，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(lèi)車(chē)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(pán)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(chē)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于繞支承銷(xiāo)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(píng)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(duì)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(duì)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(pán)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(pán)接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻， 則盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩計(jì)算公式為[2] (4-3) 其中：其中：?jiǎn)蝹€(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(duì)制動(dòng)盤(pán)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(chē)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(chē)滿載總質(zhì)量與重力加速度的乘積 L--軸距 --汽車(chē)質(zhì)心到前軸的距離 --汽車(chē)質(zhì)心高度 --路面對(duì)后橋的法向反力 --附著系數(shù) --車(chē)輪有效半徑 4.3.2 駐車(chē)制動(dòng) 通過(guò)受力分析，可以得出汽車(chē)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(chē)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(duì)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(chē)的制動(dòng)過(guò)程是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車(chē)全部動(dòng)能的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)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(píng)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(chē)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(chē)總質(zhì)量； ---汽車(chē)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(chē)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(chē)的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，對(duì)于乘用車(chē)，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(pán)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(lái)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(lái)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(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類(lèi)。通過(guò)對(duì)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(chē)到各種商用車(chē)。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(mén)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(guò)推桿操縱，因此又稱(chēng)為直動(dòng)式伺服制動(dòng)系。司機(jī)通過(guò)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(pán)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(chēng)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(chē)的所有行車(chē)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(chē)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(jiǎn)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(lèi)汽車(chē)上應(yīng)用廣泛。 X型的結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)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(méi)有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車(chē)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(duì)稱(chēng)，此時(shí)車(chē)輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車(chē)喪失穩(wěn)定性。所以，具有這種分路方案的汽車(chē)，其主銷(xiāo)偏移距應(yīng)取負(fù)值，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車(chē)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車(chē)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(guò)對(duì)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(duì)制動(dòng)蹄塊施加的張開(kāi)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(duì)盤(pán)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(guò)10～12 M，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器可再取高些。壓力越高，輪缸直徑就越小，但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)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(duì)鼓式制動(dòng)器可取2.0～2.5mm. 盤(pán)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(duì)于乘用車(chē)，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(chē)）或700N（商用車(chē)）。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(hào)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(kāi)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(duì)乘用車(chē)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(kāi)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(pán)式后鼓式的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)中，由于盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)塊與制動(dòng)盤(pán)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(wú)強(qiáng)力的回位彈簧，所以盤(pán)式制動(dòng)器開(kāi)始起制動(dòng)作用與制動(dòng)回路中壓力開(kāi)始升高幾乎是同時(shí)發(fā)生的，因此，通往盤(pán)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(pán)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(kāi)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(kāi)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(guò)程中，閥門(mén)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(kāi)閥門(mén)，即空氣閥開(kāi)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(guò)濾器； 7-通大氣孔；8-操縱桿；9-柱塞；10-推盤(pán)；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(guò)程中，空氣經(jīng)開(kāi)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(kāi)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(mén)離開(kāi)真空閥座，于是又回到不工作時(shí)的狀態(tài)。 參考同類(lèi)型車(chē)，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(lái)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(duì)乘用車(chē)，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(chē)和總質(zhì)量較小的商用車(chē)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(chē)的鋼板制成的制動(dòng)蹄腹板上往往開(kāi)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(chē)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(duì)環(huán)境無(wú)污染。 （5）應(yīng)采用對(duì)人體無(wú)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](méi)有石棉粉塵公害，近年來(lái)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(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷(xiāo)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(xiāo)或偏心輪。支承銷(xiāo)由45號(hào)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(zhǎng)支承銷(xiāo)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(kāi)機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開(kāi)槽供制動(dòng)蹄腹板張開(kāi)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(kāi)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車(chē)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?；钊射X合金制造。活塞外段壓有鋼制的開(kāi)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(pán) 制動(dòng)盤(pán)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(zhǎng)度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，有的鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤(pán)，可大大增加散熱面積，但盤(pán)的整體厚度加大。 制動(dòng)盤(pán)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(pán)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(kāi)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(kāi)口端頂靠制動(dòng)塊的背板。有的活塞的開(kāi)口端部切成階梯狀，形成兩個(gè)相對(duì)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(wèn)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(zhǎng)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(pán)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(pán)）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(pán)）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(pán)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。考慮到在制動(dòng)過(guò)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(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。另外，制動(dòng)器在工作過(guò)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(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)的偏心量應(yīng)超過(guò)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(lèi)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(chē)過(guò)程中可隨時(shí)補(bǔ)償過(guò)量間隙。但是過(guò)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(duì)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(guò)量，使冷卻狀態(tài)下的間隙過(guò)小。因鼓式制動(dòng)器的熱變形導(dǎo)致的過(guò)量間隙遠(yuǎn)較盤(pán)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(yǔ) 本論文是關(guān)于緊湊型轎車(chē)底盤(pán)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(duì)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(duì)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(chē)雜志及期刊，如SAE等，對(duì)當(dāng)今汽車(chē)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(lái)增強(qiáng)制動(dòng)的效果。單本文設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)是對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)基本組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，所以對(duì)先進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)只是參考同類(lèi)型車(chē)，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(guò)程中，參考查閱了很多相關(guān)的書(shū)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(guò)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(guò)多次改動(dòng)，重復(fù)計(jì)算，對(duì)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(chē)問(wèn)世百余年來(lái)，特別是從汽車(chē)產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展以來(lái)，汽車(chē)已經(jīng)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類(lèi)進(jìn)入現(xiàn)代生活產(chǎn)生了無(wú)法估量的影響，為人類(lèi)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(shí)范圍的局限，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只是對(duì)傳統(tǒng)方案的一次計(jì)算，并無(wú)任何創(chuàng)新的觀點(diǎn)。設(shè)計(jì)者本人的知識(shí)也僅局限于制動(dòng)系統(tǒng)，至于本系統(tǒng)與汽車(chē)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(guò)程中，與其他五位同學(xué)合作完成了整部車(chē)的設(shè)計(jì)，這次設(shè)計(jì)是對(duì)自己知識(shí)的一次大總結(jié)，覺(jué)得收益匪淺。由于本人知識(shí)的限制，其中難免存在不足之處，希望老師同學(xué)給予批評(píng)指正。 致謝 經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的努力,終于完成了CS緊湊型轎車(chē)車(chē)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(shí)，與此同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自身的很大不足。設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)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(chéng)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(duì)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。 參考文獻(xiàn) [1] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)（第4版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [2] 劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2001 [3] 余志生.汽車(chē)?yán)碚摚ǖ?版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [4]《汽車(chē)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì).汽車(chē)工程手冊(cè).人民交通出版社，2001 [5] 劉惟信.汽車(chē)制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算.清華大學(xué)出版社，2004 [6] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [7] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì)編輯 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版.機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [8] 方泳龍.汽車(chē)制動(dòng)理論與設(shè)計(jì).國(guó)防工業(yè)出版社,2005 [9] 司增利.汽車(chē)防滑控制系統(tǒng)-ABS與ASR.人民交通出版社,1996 [10] 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