微型轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)汽車工程專業(yè)

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1、 微型轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 摘 要 汽車的行駛安全性和舒適性及制動(dòng)穩(wěn)定需要良好的汽車制動(dòng)性能。伴隨著人民物質(zhì)水平生活的提高，汽車的人均保有量也在日益增漲，當(dāng)汽車行駛的時(shí)候不僅給人們生活上帶來(lái)便利，更重要的是安全的保障，只有安全的保障汽車才能更好地發(fā)展進(jìn)步。只有制動(dòng)性能突出、制動(dòng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的汽車才能展示出其性能上的優(yōu)異表現(xiàn)。 盤式制動(dòng)器又被成為盤剎，這種制動(dòng)器顧名思義在一定層度有著明顯的優(yōu)勢(shì)性能散熱快，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果穩(wěn)定，運(yùn)行在惡劣的環(huán)境條件，或在道路不佳上

2、駕駛制動(dòng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。此外，盤式制動(dòng)器的散熱片還開(kāi)有用來(lái)加速通風(fēng)散熱且維持制動(dòng)安全的通風(fēng)孔或者是散熱孔。本設(shè)計(jì)采用大眾up的的盤式制動(dòng)器上的同步等關(guān)鍵參數(shù)的選擇和計(jì)算系數(shù)的計(jì)算和制動(dòng)。 關(guān)鍵字：盤式制動(dòng)器、制動(dòng)系統(tǒng)、大眾UP2015款 Abstract he driving safety, comfort and braking stability of automobiles need good braking performance. With the improvement of people's material life, the per capita ownershi

3、p of automobiles is also increasing. In order to ensure the safety of drivers, the braking performance of automobiles is particularly important. Only automobiles with outstanding braking performance and safe and stable braking system can show their excellent performance. Disc brake is also known as

4、 disc brake. As its name implies, this kind of brake has obvious advantages in certain layers, such as fast heat dissipation, light weight, simple structure, stable braking effect, poor operating conditions, or short driving and braking time on poor roads. In addition, the radiator of the disc brake

5、 is provided with a vent or heat sink to accelerate ventilation and heat dissipation and maintain braking safety. This design adopts the selection of key parameters such as synchronization on disc brake of Volkswagen Up and the calculation and braking of calculation coefficients. Keywords: disc bra

6、ke, brake system, Vlokswagen up2015 目 錄 1 緒　　論 1 1.1本課題研究背景 1 1.2制動(dòng)器的研究現(xiàn)狀 1 1.3本次設(shè)計(jì)主要參數(shù) 2 2 微型轎車盤式制動(dòng)器總體設(shè)計(jì)方案 3 2.1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式的選擇 3 2.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 3 3 大眾up盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 5 3.1大眾up車的主要技術(shù)參數(shù) 5 3.2 同步附著系數(shù) 5 3.2.1 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率 6 3.2.2制動(dòng)器制動(dòng)力矩的最大值 9 3.3 制動(dòng)器因數(shù) 10 3.4 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù) 10 3.4.1盤式制

7、動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 10 3.5 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩 11 3.6 摩擦襯片的磨損特性的計(jì)算 13 3.7 盤式制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 14 3.8駐車制動(dòng)的計(jì)算 15 3.9 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 3.9.1.制動(dòng)盤 16 3.9.2制動(dòng)鉗 16 3.9.3 摩擦材料 16 3.9.4 制動(dòng)摩擦襯片 16 4 盤式制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 4.1 盤式制動(dòng)器直徑和容積 18 4.2 制動(dòng)輪缸活塞寬度與缸筒的壁厚 18 4.2.1 制動(dòng)輪缸活塞寬度與缸筒壁厚 18 4.2.2 盤式的活塞寬度與缸筒壁厚 19 4.3 真空助力器的選擇 19 4.3

8、.1真空助力器的選擇標(biāo)準(zhǔn) 19 4.3.2助力比的確定 20 4.4 汽車制動(dòng)液的選擇與使用 21 4.5 制動(dòng)力分配的調(diào)節(jié)裝置 21 1 感載比例閥 21 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 附錄 26 1 緒　　論 1.1本課題研究背景 汽車是人們?cè)诂F(xiàn)代生活，學(xué)習(xí)和工作的起到重要作用。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車行駛的重要系統(tǒng)它的出現(xiàn)給人們的駕車安全感大大的提高，同時(shí)也是限制行駛的重要設(shè)備。盤式制動(dòng)器也是制動(dòng)系統(tǒng)中唯一不可缺失的部分，它的存在直接制約汽車行駛，制動(dòng)，停車等方面。汽車的制動(dòng)性能在一定層度上也關(guān)系到汽車行駛安全，如今社會(huì)發(fā)展迅速物質(zhì)更新快，路上行車也變得愈發(fā)

9、擁堵，人們對(duì)行車安全性要求越來(lái)越高。 汽車普及大眾生活以來(lái)，汽車的制動(dòng)能力的強(qiáng)弱的地位顯得尤其的高;汽車的制動(dòng)能力要求同樣越來(lái)越重要，交通安全一定情況下也是有制動(dòng)性能引起的。 汽車制動(dòng)是指在汽車在行駛中在短距離將車速降到零，并切保持在行駛過(guò)程和方向上的穩(wěn)定安全性，在坡度急速下降時(shí)仍能穩(wěn)定車速。制動(dòng)性能決定制動(dòng)的持久性，恒定制動(dòng)性能以及制動(dòng)期間車輛的方向可靠性是評(píng)判汽車制動(dòng)系統(tǒng)的三大標(biāo)準(zhǔn)。 1.2制動(dòng)器的研究現(xiàn)狀 鼓式制動(dòng)器比盤式制動(dòng)器具有更少的散熱性和抗泥侵性而且在風(fēng)沙長(zhǎng)時(shí)間行車也不會(huì)發(fā)生制動(dòng)系統(tǒng)容易損壞的情況。所以，在現(xiàn)代汽車制動(dòng)市場(chǎng)上，鼓式制動(dòng)器幾乎退出了轎車等高檔車的舞臺(tái)。 然而，

10、由于成本、經(jīng)濟(jì)等方面上低，所以在一些抵擋或者貨車上依舊使用鼓式。盤式制動(dòng)器的工作原理是有高的液壓驅(qū)動(dòng)制動(dòng)盤上的活塞，當(dāng)汽車遇見(jiàn)需要停車或者制動(dòng)時(shí)摩擦片與制動(dòng)盤之間會(huì)相互的擠壓，由于擠壓所以會(huì)產(chǎn)生足以使汽車減速的制動(dòng)力也就是摩擦力，讓汽車在一定的速度降下來(lái)直到為零。夾住旋轉(zhuǎn)板并使其減速直到停止。此制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、散熱能力快、制動(dòng)效果良好、質(zhì)量輕。不懼高負(fù)荷，高溫承受力強(qiáng)，制動(dòng)性能良好、不懼泥水的侵?jǐn)_，而且當(dāng)遇見(jiàn)急需制動(dòng)的環(huán)境下盤式制動(dòng)器能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮制動(dòng)器的最佳效能。除此之外在通風(fēng)盤式上還有大量的空洞，用來(lái)加速空氣通過(guò)迅速降熱穩(wěn)定制動(dòng)能力。 盤式制動(dòng)器也不是十分完美。由于摩擦板在制動(dòng)時(shí)需要經(jīng)

11、常的摩擦，所以會(huì)很快的損壞。成本高，因?yàn)槟Σ疗芨鞣N因素的影響所以它的的面積在取到上限時(shí)就不能再增加了，與之對(duì)應(yīng)的是摩擦的工作面積也不能一直增大，所以制動(dòng)液的壓強(qiáng)就會(huì)不斷地上升。要配備相應(yīng)的動(dòng)力輔助裝置的車輛使用。 路況不好的或擁堵情況下制動(dòng)頻率大大增加，制動(dòng)器工作的穩(wěn)定和持續(xù)的安全性尤為重要，因此，因此提高改善制動(dòng)器的性能是汽車制造必須重視的環(huán)節(jié)。汽車制動(dòng)在需要的制動(dòng)的環(huán)境下，由力學(xué)分析可得將會(huì)受到行駛方向相反的摩擦力，導(dǎo)致汽車的車速會(huì)持續(xù)不斷地下降制止停車。制動(dòng)性能的好壞是關(guān)系到汽車行駛給與駕車人的安全性的體驗(yàn)感受，以及生活物質(zhì)的提高都有體現(xiàn)，因此，汽車的制動(dòng)在一定的層度關(guān)系到人生活的方

12、方面面。我們也更應(yīng)該在制動(dòng)器上花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)。 目前盤式制動(dòng)器已經(jīng)運(yùn)用到幾乎所有的類型的私家車之中，在提升車輛制動(dòng)性能的同時(shí)，極大的保證了司乘人員的生命安全，因此人們對(duì)盤式制動(dòng)器的需求也越來(lái)越多。 1.3本次設(shè)計(jì)主要參數(shù) 本車制動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：大眾up2015款的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為55千瓦，最大扭矩為95牛米。根據(jù)所學(xué)的內(nèi)容及查閱資料，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析和不斷地改進(jìn)確定盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和形式，完成學(xué)術(shù)上的理論可行性，并且完成盤式制動(dòng)器的CAD裝配圖，主要零件圖培養(yǎng)自己的繪圖動(dòng)手能力。 2 微型轎車盤式制動(dòng)器總體設(shè)計(jì)方案 在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)計(jì)算中主要涉及三個(gè)

13、重要來(lái)評(píng)判汽車在制動(dòng)方面性能的友誼指標(biāo)包含：選擇性能良好的制動(dòng)器，其制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的選擇，大眾UP2015款制動(dòng)器的設(shè)計(jì)還包含制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)管布置結(jié)構(gòu)的選擇。本章主要經(jīng)過(guò)計(jì)算分析和核算制動(dòng)器的三大選擇，并在一定的層度上提出自己的創(chuàng)新方案和在設(shè)計(jì)遇見(jiàn)的不合理的疑問(wèn)，學(xué)會(huì)分析總結(jié)在盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)過(guò)程中遇見(jiàn)的問(wèn)題并且提出自己的解決方案予以印證。 2.1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式的選擇 汽車車輪制動(dòng)器大多應(yīng)用于家用轎車或貨車的制動(dòng)系統(tǒng)之中，在汽車制動(dòng)中提供安全的保障和舒適的體驗(yàn)，本車大眾up2015款采用的盤式制動(dòng)器的類型是液壓式。 與鼓式相比，盤式主要有以下5個(gè)優(yōu)勢(shì)： （1）耐熱性好； （2）不

14、懼污水侵襲； （3）制動(dòng)穩(wěn)定性佳； （4）制動(dòng)力矩與汽車行駛的狀態(tài)不影響； （5）盤式的摩擦襯塊在磨損后易更換 摩擦元件和制動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)元件時(shí)制動(dòng)盤上的重要部分，它們的形狀一般是圓盤狀，這樣的制動(dòng)器擁有比較差的散熱性其原因是由于在制動(dòng)的過(guò)程中摩擦面緊緊的接觸，使熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去。因此，它通常是油冷卻的并且具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這樣的話就能很好的解決熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)。 2.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 制動(dòng)器的制動(dòng)性能的可靠性和制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性在一定的層度上必須得到加強(qiáng)，制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)應(yīng)該有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的操控系統(tǒng)，汽車制動(dòng)器的液壓管路應(yīng)當(dāng)由相互獨(dú)立的電路予以控制，制動(dòng)系統(tǒng)中當(dāng)一個(gè)電路損壞不能完成

15、其自身制動(dòng)任務(wù)時(shí)，不會(huì)影響其他的電路且其他的電路依舊能夠正常工作。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)局部不能正常發(fā)揮其作用時(shí)，制動(dòng)器不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)局部而失去整體作用，會(huì)繼續(xù)完成制動(dòng)工作。 （a） （b） （c） （d） （e） 1—；2—；3— 圖2.2 圖2.2汽車制動(dòng)液壓回路系統(tǒng)如上圖所示。使用分流時(shí)，原因是制動(dòng)器工作時(shí)效果不佳，所產(chǎn)生制動(dòng)力不均勻和系統(tǒng)的繁瑣。 圖2.2（a）展現(xiàn)獨(dú)立回路系統(tǒng)的前制動(dòng)管路和后制動(dòng)管路，從其中的一個(gè)軸到另一個(gè)軸的分體式，簡(jiǎn)稱為II型。這種類

16、型的管道布置最為突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以與成本較低和傳統(tǒng)的單輪汽缸鼓式制動(dòng)器相匹配本車不采用此種管路。 所有類型的車幾乎都能適用，但多數(shù)運(yùn)用于等大型載重車。 如果后制動(dòng)回路在制動(dòng)的過(guò)程時(shí)發(fā)生了失效，如果行駛的汽車前面的車輪被抱死，這種管路將會(huì)立刻失去轉(zhuǎn)向的能力，有可能對(duì)駕駛?cè)嗽斐删薮蟮膫?。一些運(yùn)用前輪驅(qū)動(dòng)的汽車，前輪的制動(dòng)效果失去僅僅靠汽車的后輪去實(shí)行制動(dòng)，制動(dòng)的效果將會(huì)大大的折扣，并且還打不到正常情況的一半。 圖2.2（b）是單獨(dú)的兩個(gè)回路液壓制動(dòng)系統(tǒng)，管路連接的方式是對(duì)角交叉連接。后軸一側(cè)車輪制動(dòng)器和前軸另一側(cè)制動(dòng)器的控制路線由一個(gè)電路控制的管路稱為X型。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，當(dāng)初級(jí)電

17、路工作失靈時(shí)，制動(dòng)性能時(shí)正常情況的一半左右，且制動(dòng)力的分配系數(shù)、同步粘附系數(shù)沒(méi)有變化。 以保證汽車負(fù)載環(huán)境的適應(yīng)性。同時(shí)，汽車車輪每面都有制動(dòng)力的約束，兩邊的制動(dòng)力不一致，這就使前輪的主銷向制動(dòng)器的制動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車的轉(zhuǎn)向在此時(shí)便失去了可操作性，無(wú)法對(duì)車的方向進(jìn)行有效的掌控。因此不適用在大型商務(wù)車主要用于微型汽車。 圖2.2（c）圖中展示是前制動(dòng)器的半輪缸與后制動(dòng)器形成的一種獨(dú)立的回路;前輪的兩個(gè)制動(dòng)器的兩個(gè)半缸組成的回路，當(dāng)做成一種分開(kāi)的單軸半半軸，即 HI型。 圖2.2（e）圖中制動(dòng)系統(tǒng)的兩個(gè)獨(dú)立回路由前后制動(dòng)器中一半的氣缸組成。前半軸和后半軸的分割圖案分別是前后半軸。即HH型。這種雙回

18、路系統(tǒng)在制動(dòng)方面的性能能力突出。 HI，LL，HH型擁有繁瑣的結(jié)構(gòu)。當(dāng)LL型和HH型其中一個(gè)電路中工作失靈時(shí)，失靈的環(huán)境下與正常的環(huán)境下相比較，余下總制動(dòng)力即LL類型可以達(dá)到正常情況下的75%，HH類型約為50%。 HI型一次性電路3，余下制動(dòng)力更大，但與此同時(shí)，相較于LL型類而言更為相似，后輪在完成緊急制動(dòng)的過(guò)程中容易抱死從而發(fā)生安全隱患。 本設(shè)計(jì)采用圖2.2（a）前后制動(dòng)管都獨(dú)立的II回路系統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，符合預(yù)期設(shè)想。 3 大眾up盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1大眾up車的主要技術(shù)參數(shù) 排量 1.0L 最大馬力 75PS 最大功率 55KW 最大扭矩 95NM

19、 最高車速 171Km/h 長(zhǎng)寬高 3540*1645*1509 驅(qū)動(dòng)方式 前置前驅(qū) 軸距 2420mm 前輪規(guī)格 185/55 R14； 3.2 同步附著系數(shù) 當(dāng)汽車的制動(dòng)器一起鎖死地面上的情況下，這時(shí)的同步附著系數(shù)等于附著系數(shù)，根據(jù)汽車在各種不同情況環(huán)境載荷等將會(huì)出現(xiàn)以下的可能性： 1、當(dāng)時(shí) 線在曲線下面，前輪被鎖死即失去了轉(zhuǎn)向能力； 2、當(dāng)時(shí) 線位于曲線上面，后輪鎖死，會(huì)后輪側(cè)滑發(fā)生甩尾使汽車的安全性大大的降低此時(shí)雖然有轉(zhuǎn)向能力但失去了轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性極易造成車禍的發(fā)生； 3、當(dāng)時(shí) 此時(shí)汽車的前后輪一起被抱死，汽車失去轉(zhuǎn)向能力，當(dāng)制動(dòng)時(shí)，在車輪即將抱死且尚未

20、抱死的情況下，這時(shí)汽車的最大加速度（負(fù)值）達(dá)到最大上限，理論計(jì)算得，行車于同步附著系數(shù)的工況下制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)加速度可通過(guò)下式予以計(jì)算：，，當(dāng)附著系數(shù)不同，車輛進(jìn)行停車時(shí)，達(dá)到前輪鎖死的制動(dòng)強(qiáng)度。這是的環(huán)境下，附著系數(shù)利用率即 （3.1） 式中： 當(dāng)時(shí)，，，利用率高。 現(xiàn)代的路況得到大大的改善，車速也隨之提升，因而汽車在制動(dòng)時(shí)后輪先鎖死將可能引發(fā)打的交通事故。因?yàn)槠嚨乃俣容^高，可能會(huì)發(fā)生甩尾、甩尾過(guò)度引起掉頭，所以汽車的值在安全的前提下可以盡可能的取大

21、一點(diǎn)。根據(jù)有車輛的參數(shù)顯示滿載時(shí)的同步附著系數(shù)：微型汽車應(yīng)該取。 當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度在0.15~0.30的值中間選取時(shí)，附著利用曲線在公式確定的與理想的附著系數(shù)取兩條平行線之間的直線，看成近似達(dá)到條件限制；當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度，后軸附著利用曲線，看成近似達(dá)到的要求。 參考資料得值，取。 圖3.1 3.2.1 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率 已知及： （3.2） 式中： L=2420mm L1=1120mm L2=1308mm Hg=553 求得：

22、 進(jìn)而求得 （3.3） （3.4） 式中： 當(dāng)時(shí)，，故，；。 此時(shí)，符合國(guó)標(biāo)對(duì)制動(dòng)器的要求。 當(dāng)時(shí)，當(dāng)它是時(shí)間時(shí)，因此最大制動(dòng)力與前輪鎖定臨界條件相同，即 。 此時(shí)求得： 即。此時(shí)求得： 表3.1 值國(guó)標(biāo)對(duì)應(yīng)表 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2473.3 5238.1 8344.5 11862.2 15878.7 22716.2 37000.9

23、0.0630 0.1316 0.2096 0.2977 0.3988 0.5148 0.5573 0.6210 0.6576 0.6982 0.7747 0.7972 0.8581 0.9291 是否符合標(biāo)準(zhǔn) 是 是 是 是 是 是 是 當(dāng)時(shí)，后輪剛鎖死的條件即為制動(dòng)力的上限，即。此時(shí)求得： 表3.2取不同值時(shí)對(duì)比國(guó)標(biāo)的結(jié)果 0.8 32069.8 0.8060 1.0075 是否符合國(guó)標(biāo) 是 3.2.2制動(dòng)器制動(dòng)力矩的最大值 當(dāng)附著力全部被利用的環(huán)境下汽車能夠獲得制動(dòng)力矩的最大值，此時(shí)制動(dòng)力

24、和行駛路面作用于汽車車輪的法向力 成正比關(guān)系： （3.5） 式中： 即 （3.6） 式中： 前軸制動(dòng)力 后軸制動(dòng)力 車輪有效半徑 對(duì)于擁有比較大值的汽車當(dāng)時(shí)，此時(shí)，后、前軸制動(dòng)力矩： （3.7）

25、 （3.8） 式中：——； ——； ——。 1103.2N?m N?m 單個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩是上述結(jié)果的一半 、為893.1N?m 和551.6N?m。 3.3 制動(dòng)器因數(shù) 制動(dòng)器因可以評(píng)判各種類型的盤式制動(dòng)器的制動(dòng)能力強(qiáng)弱。制動(dòng)器的定義式是制動(dòng)器的制動(dòng)盤的工作半徑上產(chǎn)生的摩擦力比上輸出力的值。即 （3.9） 式中：

26、 輸入力，取加于兩制動(dòng)片的張開(kāi)力的平均值為輸入力 3.4 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù) 3.4.1盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 1、制動(dòng)盤直徑D 制動(dòng)盤直徑D選取值越寬汽車的制動(dòng)能力越佳，直徑可以盡可能取到該車能承受的最大值，制動(dòng)盤直徑越大其制動(dòng)工作的摩擦面積越大，因此可以減小制動(dòng)鉗制動(dòng)時(shí)所需的力。但制動(dòng)器的制動(dòng)盤的直徑D一般的取值范圍是汽車輪輞的70％～79％，此區(qū)間可以得到很好地制動(dòng)效果。大眾up的取值為： D=0.79*14*25.4=280.924mm 取mm 2、制動(dòng)盤的厚度h 不能因?yàn)闇p輕質(zhì)量而去降低制動(dòng)盤厚度只有足夠厚的制動(dòng)盤才能維持有意的制動(dòng)效果，制

27、動(dòng)盤的厚度根據(jù)車型不同選取也不同一般情況可以取值為10mm——20mm，本車由于是微型轎車制動(dòng)盤的厚度由于有所限制可以取為h = 15.0mm。 3、摩擦襯塊工作面積A 摩擦襯塊單位面積受力受汽車質(zhì)量影響，因此不同汽車質(zhì)量下選取的參數(shù)也會(huì)有很大的改變一般微型轎車的取值在之間選取。 本車是微型轎車可以取值2.1，依汽車質(zhì)量1.5t，所以工作面積可以取值為。 4、制動(dòng)器摩擦襯塊內(nèi)外半徑 摩擦墊外半徑與內(nèi)半徑的比值根據(jù)資料顯示且本車是微型汽車應(yīng)不高于1.4。 外半徑和內(nèi)半斤如果差距較為懸殊，摩擦墊的外邊緣和內(nèi)邊緣由于它們一起做圓周運(yùn)動(dòng)所以速率相同，當(dāng)制動(dòng)圓周速度在工作期間差距大。工作接

28、觸面積變小，內(nèi)外邊緣磨損也會(huì)不同，因此導(dǎo)致制動(dòng)扭矩有很大的改變。 ?。? 外半徑，內(nèi)半徑 則 設(shè)計(jì)和預(yù)期結(jié)果相符合。 3.5 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩 微型轎車大眾up盤式制動(dòng)器的計(jì)算如圖1.1，制動(dòng)力矩為： 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 （3.18） 即： 　——制動(dòng)摩擦系數(shù) N——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤 的壓力 R——作用半徑 圖1.1 盤式制動(dòng)器分析圖 圖1.2 鉗盤式作用半徑分析圖 如圖1.2所示，有效半徑為

29、 式中 ，——外半徑和內(nèi)半徑。 根據(jù)圖2表示，在制動(dòng)器的制動(dòng)盤在其某一單位面積內(nèi)為上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤中心的力矩用公式為，制動(dòng)盤單面制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩： 單側(cè)襯塊制動(dòng)盤的總摩擦力： 有效半徑： 假使，得 （3.19） 因，，故。當(dāng)，，。但當(dāng)m的值比較小襯塊摩擦面在不同的地方摩擦差距大的原因是扇形的徑向比較寬，磨損不一致，所以單位壓力分布將不一致，上式不再適用。 由得： N 則單位壓力

30、N?m N?m 經(jīng)計(jì)算分析可知制動(dòng)器參數(shù)的選取是正確的。 3.6 摩擦襯片的磨損特性的計(jì)算 摩擦襯片工作時(shí)的磨損由多種因素影響如工作壓力、溫度、摩擦速度等，所以按照理論核算是不能得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。 汽車在制動(dòng)的過(guò)程中是把汽車制動(dòng)前的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成摩擦的熱能并以熱能的形式釋放出去，當(dāng)汽車緊急情況下也就是說(shuō)快速把車速降到零，在這種情況下制動(dòng)器會(huì)快速升溫，然而，熱量消散需要一個(gè)過(guò)程不會(huì)立即消耗。所以制動(dòng)器的能量超負(fù)荷時(shí)間越長(zhǎng)，襯片的損壞就會(huì)越快。 單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率公式： (3.20) 式中：——； ——

31、質(zhì)量； ，——，m/s； ——加速度（負(fù)值），m/s2，可以取=0.6； ——制動(dòng)所需時(shí)間，s； Al，A2——； ——。 緊急環(huán)境下制動(dòng)時(shí)，此時(shí)，則有 (3.21) 3.7 盤式制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 核算能否滿足以下條件 (3.22) 各制動(dòng)盤的總質(zhì)量 與各制動(dòng)盤相連的受熱金屬件的總質(zhì)量 材料比熱容，鑄鐵c=482 J/（kg?K） 與制動(dòng)盤相

32、連的受熱金屬件的比熱容 制動(dòng)盤的溫升 L 汽車制動(dòng)時(shí)由于在緊急情況下制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間短，因此可以認(rèn)為是制動(dòng)過(guò)程因摩擦產(chǎn)生的熱能全部是前后制動(dòng)器所吸收，且按照設(shè)計(jì)的比率分配給前后制動(dòng)器。 (3.23) 上式： 汽車滿載質(zhì)量 初速度。 汽車制動(dòng)器分配系數(shù) 盤式制動(dòng)器： 由計(jì)算可知符合要求。 3.8駐車制動(dòng)的計(jì)算 上坡后軸車輪的附著力為： (3.24) 下坡后軸車輪的附著力為：

33、 (3.25) 圖3 汽車在斜坡駐車受力分析圖 由分析可得汽車在上坡、下坡駐車時(shí)的坡度極限傾角，，即 (3.26) 最大上坡路傾角是 (3.27) 最大下坡路傾角是 (3.28) 單個(gè)后輪駐車制動(dòng)器的制動(dòng)最大值為 N?m 3.9 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.9.1.制動(dòng)盤 該車制動(dòng)盤由灰鑄鐵制成，為了提高冷卻效率，盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤被鑄造成雙層圓盤，還有一個(gè)徑向通風(fēng)槽，增大散熱的總

34、面積，在高速行駛時(shí)加速空氣的對(duì)流從而把熱能散發(fā)出去，且制動(dòng)盤的摩擦表面應(yīng)該保持高的平滑性，平行度應(yīng)該達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)或接近最高標(biāo)準(zhǔn)(不平整度應(yīng)該小于0.008)。 3.9.2制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗一般是高硬度合金制作，摩擦襯塊和背板組成的制動(dòng)塊，兩個(gè)經(jīng)過(guò)高壓合成一體。摩擦襯塊呈扇面的形狀，制動(dòng)塊背板一般有高碳鋼制成，擁有高的硬度可以為汽車在制動(dòng)時(shí)提供可靠地制動(dòng)性能。一些盤式制動(dòng)器裝有摩擦襯塊的磨損報(bào)警裝置，在警報(bào)提醒時(shí)能夠及時(shí)了解狀況更換磨損襯塊防止因制動(dòng)損壞造成安全性不佳。制動(dòng)塊的厚度制成14mm左右即可達(dá)到要求。 3.9.3 摩擦材料 制動(dòng)器的摩擦系數(shù)的選取應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)要求，制動(dòng)器的吸熱

35、性能好且在短時(shí)間內(nèi)消散快，還要經(jīng)得起長(zhǎng)時(shí)間摩擦，外力擠壓不易變形等優(yōu)良性質(zhì)。 3.9.4 制動(dòng)摩擦襯片 圖表 微型轎車盤式摩擦襯片的摩擦性能 4 盤式制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 盤式制動(dòng)器直徑和容積 計(jì)算大眾up前輪制動(dòng)主缸的工作容積 (4.8) 式中： 軟管會(huì)有形變當(dāng)制動(dòng)器在制動(dòng)時(shí)候，制動(dòng)主缸容積：，代表總?cè)莘e。 主缸活塞直徑和行程： 　

36、 　　　 　 (4.9) 取因此 得 mm 由規(guī)定取mm。 4.2 制動(dòng)輪缸活塞寬度與缸筒的壁厚 4.2.1 制動(dòng)輪缸活塞寬度與缸筒壁厚 由公式計(jì)算的寬度為 (4.6) 得：mm。 取壁厚為10mm，，可知按厚壁。 (4.7) 式中：——制動(dòng)器輪缸壁厚； ——理論試驗(yàn)壓力（取=1.50）； ——制動(dòng)器缸筒材料許用應(yīng)力，= mm 由于mm8.9mm壁厚強(qiáng)度和預(yù)期相差不多，可認(rèn)為相同。 4.2.2

37、盤式的活塞寬度與缸筒壁厚 活塞寬度： (4.6) 得：mm。 取壁厚mm，，有： (4.7) 式中：——輪缸壁厚； ——試驗(yàn)壓強(qiáng)； ——制動(dòng)器缸筒材料許用應(yīng)力。 mm 得mm2.61mm滿足要求。 4.3 真空助力器的選擇 4.3.1真空助力器的選擇標(biāo)準(zhǔn) 若以代表總制動(dòng)力與踏板力的比值，即。 如果的平均值最高上限不得超過(guò)22.0且本車計(jì)算得出約大于18.0，裝真空助力器能夠很好地解決問(wèn)題。 4.3.2助力比的確定 汽車可能達(dá)到的總制動(dòng)

38、力是 (4.8) 式中含義如下： 踏板力 N 對(duì)于大眾up200～250 踏板行程mm mm — mm； mm 效率 表4.1 公式4.11中數(shù)據(jù)取值范圍 參數(shù) 簡(jiǎn)單盤式制動(dòng)器 120～160 2.3～2.5 2.1～2.3 0.35～0.40 0.70～0.73 11～24 無(wú)助力時(shí)，總制動(dòng)力：踏板力可表示為：。 依照上述公式，當(dāng)與一定時(shí)，可以計(jì)算出助力器助力比。 真空增壓器的增壓比在2.5～8之間。此時(shí)

39、，汽車的真空功率比與汽車的最大質(zhì)量成正比。因此，應(yīng)考慮增壓比過(guò)大，真空度失控，真空增壓比符合預(yù)期。 4.4 汽車制動(dòng)液的選擇與使用 汽車使用的制動(dòng)液大致為以下三種： （1）蓖麻油——醇型制動(dòng)液； （2）液醇醚型合成制動(dòng)； （3）液硼酸酯型合成制動(dòng)； 4.5 制動(dòng)力分配的調(diào)節(jié)裝置 根據(jù)法律規(guī)定，沒(méi)有ABS裝置的車輛汽車制動(dòng)力在與車軸之間的分配力矩，很多汽車都采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置以達(dá)到要求。 從制造成本經(jīng)濟(jì)方面，一般使用感載比例閥當(dāng)成汽車在制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力分配的調(diào)節(jié)設(shè)備。 1 感載比例閥 感載比例閥如圖所示。 制動(dòng)器閥體、制動(dòng)器活塞3止動(dòng)，制動(dòng)器的球閥4在河的右側(cè)，有兩個(gè)。

40、當(dāng)操縱桿彈簧6的損壞為5、推力F、活塞4處于極限位置時(shí)，閥2打開(kāi)，制動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)推桿韌帶。給制動(dòng)動(dòng)作以抗議。油進(jìn)入A、B閥門歷史悠久，通過(guò)B出口流入和通過(guò)B口促進(jìn)管路。左比右，壓力不一樣，活塞向左方向移動(dòng)。結(jié)果使其上的閥座、閥門相接觸達(dá)到平衡狀態(tài)。而增量小于增量。 1—螺塞；2—液壓閥門；3—液壓閥體；4—制動(dòng)器活塞； 5—杠桿；6—拉力彈簧；7—制動(dòng)器搖臂；8—后懸架橫向穩(wěn)定桿 液壓感載控制機(jī)構(gòu) 吊耳和搖臂與拉力彈簧的右端面連接，制動(dòng)器搖臂固定在車輛后懸架穩(wěn)定桿的中間。當(dāng)汽車增大其負(fù)荷時(shí)，后懸架的負(fù)荷也將隨之增大，這時(shí)后側(cè)輪子會(huì)往車身靠攏

41、；后懸架的橫向穩(wěn)定桿即帶動(dòng)搖臂旋轉(zhuǎn)呈一個(gè)角，繼續(xù)拉伸彈簧，活塞上的推力F會(huì)不斷上升，讓活塞向右方向緩慢移動(dòng)，制動(dòng)器的制動(dòng)液將第二次由進(jìn)油口A側(cè)通過(guò)閥門2流向出油口B的一側(cè)，使其輸出的壓強(qiáng)將第二次得到提高。當(dāng)汽車在行駛過(guò)程中負(fù)荷假如減小，F(xiàn)也減小，輸出壓強(qiáng)減小。如此周轉(zhuǎn)，控制壓力值在車輛工作工程中，實(shí)際負(fù)載將在不同的時(shí)間發(fā)生變化。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)是以大眾up2015款汽車的前輪盤式制動(dòng)器，根據(jù)設(shè)計(jì)的指定，通過(guò)對(duì)大眾up前輪制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和形式分析整理后，最終得到本篇的盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，對(duì)此款車的制動(dòng)器的零件進(jìn)行了計(jì)算，與真實(shí)情況的差距很小，可以認(rèn)定符合預(yù)期設(shè)想。但此次的盤式制動(dòng)器的設(shè)

42、計(jì)只是學(xué)術(shù)上的理論設(shè)計(jì)，與現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際設(shè)計(jì)直到肯定會(huì)有大大的不同，希望在今后的學(xué)習(xí)、生活、工作中多多接觸設(shè)計(jì)類方面的知識(shí)，提高自己的設(shè)計(jì)能力與動(dòng)手動(dòng)腦的能力，為社會(huì)做出自己的貢獻(xiàn)。 本人在指導(dǎo)老師的建議與指導(dǎo)的幫助下，完成了這篇盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中遇見(jiàn)很多的學(xué)術(shù)上的難題，在解決方案上不是很完美，尤其在當(dāng)今的EPS,ABS等其他輔助汽車制動(dòng)的裝置沒(méi)有更加深入的了解，在今后的工作，生活中會(huì)慢慢提升自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)儲(chǔ)備，加以提高自己。 參考文獻(xiàn) [1]王宵鋒.汽車底盤設(shè)計(jì)[m].北京.清華大學(xué)出版社.2010 [2]齊曉杰.汽車液壓、液力與氣壓傳動(dòng)[m].化學(xué)工業(yè)出版社.200

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