基于solidworks的汽車盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含8張CAD圖紙+帶開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】-clsj07

基于solidworks的汽車盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含8張CAD圖紙+帶開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】-clsj07

基于solidworks的汽車盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)

摘要

本設(shè)計(jì)的標(biāo)題為基于solidworks的汽車盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。在充沛理解制動(dòng)器的構(gòu)造及工作原理的基礎(chǔ)上借助多方面的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證再選定相干參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算確定詳細(xì)參數(shù)如下：

制動(dòng)力分配；前軸制動(dòng)力Fu1=4486.3 N  后軸制動(dòng)力 Fu2=9405.2 N

同步附著系數(shù)；=0.7

制動(dòng)器效能因數(shù)；k=0.6

制動(dòng)力矩：制動(dòng)力矩是制動(dòng)器發(fā)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該車所能遇到的最大附著系數(shù)；制動(dòng)強(qiáng)度q；車輪有效半徑；汽車滿載質(zhì)量G；汽車軸距L；經(jīng)過(guò)計(jì)算得出：前輪的制動(dòng)力矩為Mu1=1358.15 N·m 后輪制動(dòng)力矩Mu2=497.2 N·m

由以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算確定主要零部件尺寸和最后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)功能要求進(jìn)行校驗(yàn)，并用solidworks繪制出來(lái)制動(dòng)器零件的基本模型和制動(dòng)器的裝配總成

關(guān)鍵詞：制動(dòng)性能   solidworks  盤(pán)式制動(dòng)器  

Abstract

The topic of this design for the design of the front wheel brake a intermediate car,this design selects the front disc brakedisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstrate the selected parameters and the calculation to determine the specific parameters are as follows:

The braking force distribution;front axle braking force Fu1=4486.3 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.

The synchronous adhesion coefficient: =0.7

Brake effiency factor:k=0.6

Brake torque:Brake torque is generated by the brake, torque force car to slow down or stop,maximum adhesion coefficient can meet the vehicle ;severity of braking q；the effective radius re;The car loaded with quality G;the vehicle wheelbase L;calculation the front wheel brake toeque Mu1=1358.15 N·m,the rear wheel brake toeque Mu2=497.2 N·m

The design calculation of main parts size and material from the above parameters,the brake system performance requirements of applications,and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.

Keywords： braking performance  solidworks  disc brake

目  錄

第一章 緒論 5

1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 5

1.2 制動(dòng)器的發(fā)展歷程 5

1.3 國(guó)內(nèi)汽車盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用 6

第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則 8

2.1 汽車制動(dòng)系功用及分類 8

2.2 盤(pán)式制動(dòng)器的分類與介紹 8

2.3.1 制動(dòng)效能 10

2.3.2 制動(dòng)效能穩(wěn)定性 11

2.3.4 制動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量 11

2.3.5 噪音的減輕 11

第三章  制動(dòng)器設(shè)計(jì) 12

3.1設(shè)計(jì)參數(shù) 12

3.2 盤(pán)式制動(dòng)器主要元件 12

3.2.1 制動(dòng)盤(pán) 12

3.2.2 制動(dòng)塊 14

3.2.3 制動(dòng)鉗 15

3.2.4 襯塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì) 16

3.2.5 摩擦材料 16

3.2.6 制動(dòng)器間隙及調(diào)整 16

3.3  制動(dòng)器制動(dòng)力分配分析 16

3.4 同步附著系數(shù)的選取 17

3．5 制動(dòng)器效能因數(shù) 18

3．6 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 18

3.7 制動(dòng)系統(tǒng)性能要求 19

3．7．2 制動(dòng)減速度j的要求 19

3．7．3 制動(dòng)距離S的要求 20

3．7．4 制動(dòng)力矩的要求 20

3．7．5 對(duì)車輪制動(dòng)器的比能量耗散率的要求 20

3．7．6 對(duì)比摩擦力的要求 20

3．7．7  對(duì)熱流密度的要求 20

3．7．8 對(duì)襯塊吸收功率的要求 20

3．7. 9 對(duì)平均摩擦力的要求 20

3．7．10 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性好 21

3．7．11 操縱輕便 21

3．7．12 緊急制動(dòng)時(shí)踏板力的計(jì)算 21

3．7．13 制動(dòng)踏板行程的計(jì)算 21

3．8 摩擦襯片的磨損特性 21

第四章  校核 24

4.1制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 24

結(jié)論 26

致謝 27

參考文獻(xiàn) 28

附錄 30

結(jié)論 35

參考文獻(xiàn)  36

致謝  38

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A0制動(dòng)器總成.dwg

A1制動(dòng)鉗總成.dwg

CAXA制圖附件

傳動(dòng)軸a3.dwg

制動(dòng)盤(pán)a1.dwg

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外側(cè)制動(dòng)塊總成A3.dwg

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摘要 本設(shè)計(jì)的標(biāo)題為基于 汽車盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。在充沛理解制動(dòng)器的構(gòu)造及工作原理的基礎(chǔ)上借助多方面的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證再選定相干參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算確定詳細(xì)參數(shù)如下： 制動(dòng)力分配；前軸制動(dòng)力 后軸制動(dòng)力 同步附著系數(shù)；0?=動(dòng)器效能因數(shù) ； k=動(dòng)力矩： 制動(dòng)力矩是制動(dòng)器發(fā)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該車所能遇到的最大附著系數(shù) ? ；制動(dòng)強(qiáng)度 q；車輪有效半徑 汽車滿載質(zhì)量G；汽車軸距 L；經(jīng)過(guò)計(jì)算得出：前輪的制動(dòng)力矩為 · m 后輪制動(dòng)力矩 · m 由以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算確定主要零部件尺寸和最后對(duì) 制動(dòng)系統(tǒng)功能要求 進(jìn)行校驗(yàn)，并用 制出來(lái)制動(dòng)器零件的基本模型和制動(dòng)器的裝配總成 關(guān)鍵詞： 制動(dòng)性能 盤(pán)式制動(dòng)器 he of of a is of of to to as . 0?=k=is by to or ;of q； he ;;·m,·m of of to D 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 第一章 緒論 ..................................................................................................................................... 5 ........................................................................................................ 5 動(dòng)器的發(fā)展歷程 ........................................................................................................... 5 內(nèi)汽車盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用 ........................................................................................... 6 第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則 ................................................................................................. 8 車制動(dòng)系功用及分類 .................................................................................................... 8 式制動(dòng)器的分類與介紹 ................................................................................................ 8 動(dòng)效能 ...................................................................................................................... 10 動(dòng)效能穩(wěn)定性 ........................................................................................................... 10 動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量 ................................................................................................... 10 音的減輕 ................................................................................................................... 11 第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 12 計(jì)參數(shù) ........................................................................................................................... 12 式制動(dòng)器主要元件 ...................................................................................................... 12 動(dòng)盤(pán) ................................................................................................................... 12 動(dòng)塊 ................................................................................................................. 14 動(dòng)鉗 ................................................................................................................... 15 塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì) ............................................................................................... 16 擦材料 ............................................................................................................... 16 動(dòng)器間隙及調(diào)整 ............................................................................................... 16 制動(dòng)器制動(dòng)力分配分析 ................................................................................................ 16 步附著系數(shù)的選取 ...................................................................................................... 17 3． 5 制動(dòng)器效能因數(shù) ........................................................................................................... 18 3． 6 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 ............................................................................................... 18 動(dòng)系統(tǒng)性能要求 ......................................................................................................... 19 3． 7． 2 制動(dòng)減速度 ..................................................................................... 19 3． 7． 3 制動(dòng)距離 ......................................................................................... 20 3． 7． 4 制動(dòng)力矩的要求 ............................................................................................. 20 3． 7． 5 對(duì)車輪制動(dòng)器的比能量耗散率的要求 ......................................................... 20 3． 7． 6 對(duì)比摩擦力的要求 ......................................................................................... 20 3． 7． 7 對(duì)熱流密度的要求 ....................................................................................... 20 3． 7． 8 對(duì)襯塊吸收功率........................................................................... 20 3． 7. 9 對(duì)平均摩擦力 .......................................................................... 21 3． 7． 10 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性好 ....................................................................... 21 3． 7． 11 操縱輕便 ....................................................................................................... 21 3． 7． 12 緊急制動(dòng)時(shí)踏板力的計(jì)算 ........................................................................... 21 3． 7． 13 制動(dòng)踏板行程的計(jì)算 ................................................................................... 21 3． 8 摩擦襯片的磨損特性 ................................................................................................... 22 第四章 校核 ................................................................................................................................. 24 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 ....................................................................................... 24 結(jié)論 ................................................................................................................................................ 26 致謝 ................................................................................................................................................ 27 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 28 附錄 ................................................................................................................................................ 30 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 35 參考文獻(xiàn) ………… ...…………………………………………………………… 36 致謝 ……………………… .……………………………………………………… 38 附錄： …………………………… .……………………………………………… ..、總裝配模型 2、各零件模型 3、總裝配模型爆炸視圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 第一 章 緒論 動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用的最多最廣泛也是最便利的交通運(yùn)輸工具。汽車底盤(pán)上的一個(gè)重要系統(tǒng)就是汽車制動(dòng)系，他是制約汽車運(yùn)動(dòng)的存在。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要裝置是汽車上最關(guān)鍵的安裝。汽車的制動(dòng)功能能間接影響汽車的行駛安全。隨著公路業(yè)的開(kāi)展和車流密度的日益增大人們對(duì)安全性、牢靠性要求越來(lái)越高為保障人身和車輛平安、必須為汽車裝備非常可靠的剎車系統(tǒng)。 經(jīng)過(guò)查閱相干的材料，應(yīng)用專業(yè)根底實(shí)踐和專業(yè)常識(shí)進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)使其完成以下要求：具備足夠的制動(dòng)效 能以保障汽車的安全性；同時(shí)在材質(zhì)的使用上應(yīng)盡量應(yīng)用對(duì)環(huán)境無(wú)害的材料 [1]。 動(dòng)器的發(fā)展歷程 制動(dòng)器分車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器兩種，后者制動(dòng)傳動(dòng)軸或變速器輸出軸。因?yàn)橹醒胫苿?dòng)器在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)可能形成傳動(dòng)軸超載，如今大多數(shù)車在后輪制動(dòng)器上附加手動(dòng)機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使之兼起駐車制動(dòng)及應(yīng)急制動(dòng)時(shí)用 [2]。 從耗散能量的形式分制動(dòng)器有摩擦式液力式電磁式及渦流式。 人們?cè)?jīng)把全息照相引入到制動(dòng)器的振動(dòng)和噪聲研討中并取得了大批的碩果。全息照相技術(shù)向人們展現(xiàn)了制動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)，使得樹(shù)立與實(shí)踐相結(jié)合 的振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型成為了現(xiàn)實(shí)。這些都對(duì)制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)和分析提供了基礎(chǔ)。 在對(duì)汽車進(jìn)行剖析、整合和檢測(cè)時(shí)須要給出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。此時(shí)理論系統(tǒng)應(yīng)該尚未實(shí)現(xiàn)，或許處于環(huán)保性、技術(shù)性等要素的顧慮沒(méi)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考證往往須要借助于系統(tǒng)仿真來(lái)完成這一研究。簡(jiǎn)而言之系統(tǒng)仿真是指使用計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)仿真模型模擬實(shí)踐系統(tǒng)的運(yùn)行形態(tài)及隨時(shí)間變更的進(jìn)程并經(jīng)過(guò)對(duì)仿真運(yùn)行過(guò)程的查看和統(tǒng)計(jì)得出被仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果參數(shù)和總體特性以此來(lái)推斷和預(yù)計(jì)真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)和實(shí)際功能。 采用仿真方法研究汽車的各項(xiàng)性能時(shí)需對(duì)汽車作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化然后應(yīng)用簡(jiǎn)化模型展 開(kāi)設(shè)計(jì)剖析。伴著水平簡(jiǎn)化的變化一定會(huì)使設(shè)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況之間存在一些程度的差距。汽車系統(tǒng)是很復(fù)雜的，對(duì)其整車、零部件以及各總成的數(shù)據(jù)模型和力學(xué)模型進(jìn)行分析模擬同時(shí)要確保一定的精確性，所需要的計(jì)算是很大的，這在很大程度上體現(xiàn)了計(jì)算和處理能力。 隨著計(jì)算機(jī)軟硬件對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力有了天翻地覆的提高和技術(shù)日新月異北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)普遍地用于汽車的研發(fā)和設(shè)計(jì)制造中。虛擬樣機(jī)技術(shù)為處理制動(dòng)器振動(dòng)的主要誘因的技術(shù)問(wèn)題，迅速成為的一種方便、高效的方法 [3]。 內(nèi)汽車盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用 合資企業(yè)的引進(jìn)國(guó)外 先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入汽車上采使用盤(pán)式制動(dòng)器配置逐漸在我國(guó)造成規(guī)模是隨著我國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的開(kāi)展開(kāi)始的。特別是轎車工業(yè)的開(kāi)展，在改善乘車者的舒適性、完善整車性能、尊重人們不斷提高的生活物質(zhì)要求、保護(hù)安全、改善生活環(huán)境條件等方面都發(fā)揮了很大的功用。 (1) 在轎車、微型車、輕卡、 從經(jīng)濟(jì)與適用的角度考慮通常采用了混合的制動(dòng)方式即前車輪盤(pán)式制動(dòng)后車輪鼓式制動(dòng)。廠家為了減去成本采用了前輪盤(pán)式制動(dòng)后輪鼓式制動(dòng)的混合裝配方式是由于轎車在制動(dòng)過(guò)程中一般慣性的作用前輪的負(fù)荷通常占汽車全部重量的 70%～ 80%導(dǎo)致前 輪制動(dòng)壓力要比后輪大很多。這類前制動(dòng)器以液壓盤(pán)式制動(dòng)器為主，為采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動(dòng)力源，后制動(dòng)器與液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄相結(jié)合。采用前盤(pán)后鼓式混合制動(dòng)器這完全是出于成本上的考慮也是基于汽車在緊急制動(dòng)時(shí)軸荷前移對(duì)前輪制動(dòng)效能的要求比較苛刻。目前采用混合制動(dòng)器轎車 (如夏利、吉利、南京依維柯、神龍富康、上海華普、捷達(dá)、長(zhǎng)安之星、江鈴、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順、東風(fēng)小霸王、瑞風(fēng) )。 2007年我國(guó)共產(chǎn)此類車計(jì) 130萬(wàn)輛以上。前后輪都用盤(pán)式制動(dòng)器是大勢(shì)所趨，尤其是隨著高速公路等級(jí)的提高、乘車品質(zhì)的提高甚至是國(guó)家安全法規(guī)的強(qiáng)制施行。 (2) 在大型客車上：氣壓盤(pán)式制動(dòng)器技術(shù)規(guī)范的集成性、明顯可靠性、總體良好具備創(chuàng)新性和產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性。盤(pán)式制動(dòng)器用于大型公交車在歐美國(guó)度自上世紀(jì) 90年代便已使用。盤(pán)式制動(dòng)器至 2000年已經(jīng)成為歐美國(guó)家城市公交車的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)從 1997年開(kāi)始在客車和貨車上使用防抱死 2004年 7月 1日交通部要求在 7～ 12米高Ⅱ型客車上 應(yīng)該裝備后國(guó)產(chǎn)盤(pán)式制動(dòng)器所以開(kāi)始普及。長(zhǎng)沙公交電車公司、深圳公交、廣州公交、武漢公交、上海公交等公司全部在應(yīng)用為客車裝配的氣壓盤(pán)式 制動(dòng)器。宇通公司 2004年自制底盤(pán)部份是由二汽在 0000多套，盤(pán)式制動(dòng)器的客車的使用率已占一半多；宇通公司最大的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器橋合作商二汽東風(fēng)車橋用 000套以上。一汽 2004年供了 2000多臺(tái)其中帶盤(pán)式制動(dòng)器占宇通公司每年客車底盤(pán) 3000多臺(tái)一半以上。宇通公司市場(chǎng)前景較好利潤(rùn)附加值很高的車型如一汽客底使用 411噸420后橋裝在 6100高端客車上； 7噸盤(pán)式前橋與 13噸 435后橋配裝在 6120豪 華客車上等等。江蘇金龍客車的 7客車客車使用湖橋供帶盤(pán)式制動(dòng)器的車橋北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 2004年大概在 5500臺(tái)。國(guó)際有名的大型廠家比如廈門(mén)金龍客車 10客車以上客車、丹東黃海客車 10客車、安徽凱斯鮑爾等等均已在批量制造帶盤(pán)式制動(dòng)器的豪華客車。 (3) 重型汽車方面：現(xiàn)作為重型汽車行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)擁有很多的運(yùn)用前景氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的現(xiàn)已屬成熟產(chǎn)品。 2004年 3月完成了對(duì)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器總成的開(kāi)發(fā)的紅巖公司率先在國(guó)內(nèi)重卡行業(yè)中取得領(lǐng)先。 2006年元月份將 上由中國(guó)重汽卡車事業(yè)部在改設(shè)計(jì)和改裝卡車底盤(pán)的過(guò)程中在橋箱事業(yè)部合作下成功達(dá)成。令整車廠及客戶困擾已久的先進(jìn)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)嘯叫、頻繁制動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄片易磨損、雨天制動(dòng)效能降低等一系列 難題氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功連接解決了。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則 車制動(dòng)系功用及分類 功用 (1) 使汽車減速直至停止； (2) 使汽車下坡時(shí)不至超過(guò)一定速度； (3) 使汽車能可靠地停放在斜坡上 。 盤(pán)式制動(dòng)器基本分為三類： (1) 多片全盤(pán)式制動(dòng)器； (2) 固定卡盤(pán)式制動(dòng)器； (3) 浮動(dòng)卡盤(pán)式制動(dòng)器 。 式制動(dòng)器的分類與介紹 按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)盤(pán)式制動(dòng)器可分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式。按制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)形式分鉗盤(pán)式制動(dòng)器可分為固定鉗盤(pán)式和浮鉗盤(pán)式。 浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 圖 定鉗盤(pán)式制動(dòng)器 圖 鉗盤(pán)式制動(dòng)器 車橋 活塞 制動(dòng)鉗 制動(dòng)盤(pán) 車橋 活塞 制動(dòng)鉗 制動(dòng)盤(pán) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 動(dòng)效能 制動(dòng)器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩 稱為制動(dòng)器效能。常用一種稱為制動(dòng)器效能因素的無(wú)因次指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。制動(dòng)器效能因素定義為在制動(dòng)鼓或盤(pán)的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。 就鉗盤(pán)式制動(dòng)器而言 如 圖 示兩側(cè)制動(dòng)塊尺寸對(duì)制動(dòng)盤(pán)壓緊力 動(dòng)盤(pán)之間兩個(gè)作用半徑上所受摩擦力為2 ?此外 以鉗盤(pán)式制動(dòng)器效能因素為： 2/2 / ???(式中 顯然有 ? 動(dòng)效能穩(wěn)定性 制動(dòng)效能穩(wěn)定性取決于其效能因數(shù) dk/而 響摩擦系數(shù)的因數(shù)除摩擦副材料外主要是摩擦副表面溫度和水濕程度其中經(jīng)常起作用的是溫度因而制動(dòng)器熱穩(wěn)定性尤為重要。從上面分析可知盤(pán)式制動(dòng)器效能穩(wěn)定。 所以應(yīng)效能因數(shù) k對(duì) 型式還要摩擦材料有好的抗衰退性和恢復(fù)性還應(yīng)使制動(dòng)盤(pán)（鼓）有足夠的熱容量及散熱能力。 動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量 隨著車速的提高行車穩(wěn)定性就很重要這就導(dǎo)致了輪胎尺寸要小 為保證足夠制動(dòng)力矩往往制動(dòng)器難以以在輪轂內(nèi)安裝這就要求設(shè)計(jì)若在小型化輕量化的前提下通過(guò)精心設(shè)計(jì)達(dá)到所需制動(dòng)力矩。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 圖 音的減輕 制動(dòng)噪聲大致分為兩種低頻（ 1 高頻（ 1低頻主要是制動(dòng)盤(pán)或鼓共振所導(dǎo)致 [25]。 摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素輸入壓力溫 度也有影響。在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中可用某些結(jié)構(gòu)消除特別是低頻噪聲不過(guò)應(yīng)注意到這些措施有可能導(dǎo)致制動(dòng)力矩下降和踏板行程損失加大等副作用 [26]。 0 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì) 計(jì)參數(shù) 本次設(shè)計(jì)參數(shù) 如下。 整車質(zhì)量： 空載： 1650 載： 2025 心位置： 空載： a=094.8 b=642.2 載： a= b=心高度： 空載： 00 載： 50 距： L=2737 距： 輪 距 1585/1587 /后） 最高車速： 180 km/h 車輪工作半徑： 390 轂尺寸： 7V 輪轂直徑： 431.8 缸直徑： 54 胎： 225/55 式制動(dòng)器主要元件 動(dòng)盤(pán) 盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)有兩個(gè)主要部分：輪轂和制動(dòng)表面。輪轂是安裝車輪的部位內(nèi)裝有軸承。制動(dòng)表 面是制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細(xì)為制動(dòng)摩擦塊提供摩擦接觸面。整個(gè)制動(dòng)盤(pán)一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動(dòng)盤(pán)裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)另一側(cè)朝向車輪中心稱為內(nèi)側(cè)。 按輪轂結(jié)構(gòu)分類制動(dòng)盤(pán)有兩種常用型式。帶轂的制動(dòng)盤(pán)有個(gè)整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中輪轂與制動(dòng)盤(pán)的其余部分鑄成單體件。 另一種型式輪轂與盤(pán)側(cè)制成兩個(gè)獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過(guò)輪轂再通過(guò)制動(dòng)盤(pán)轂法蘭配裝。這種型式制動(dòng)盤(pán)稱為無(wú)轂制動(dòng)盤(pán)。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)盤(pán)便宜些。制動(dòng)面磨損超過(guò)加工極限時(shí)能很容易更換。 本設(shè)計(jì)采用的是第二種型式。 制動(dòng)盤(pán)一般用珠光體灰鑄鐵制成，鉗盤(pán)式制動(dòng)器用禮帽形結(jié)構(gòu)其圓柱部分長(zhǎng)度取決與布置尺寸為了改善冷卻有的鉗盤(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)的整體厚度較大由于此次設(shè)計(jì)的車型屬于中級(jí)轎車所以設(shè)計(jì)時(shí)選擇北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 帶有通風(fēng)口制動(dòng)盤(pán)式設(shè)計(jì)方案。 制動(dòng)盤(pán)用添加 的合金鑄鐵制成。制動(dòng)盤(pán)在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力而且承受著 熱負(fù)荷。為了 改善冷卻效果鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤(pán)這樣可大大地增加散熱面積降低溫升約 20％～ 30％但盤(pán)的整體厚度較厚。而一般不帶通 風(fēng)槽的轎車制動(dòng)盤(pán)其厚度約在 l0 13 間。本次設(shè)計(jì)采用的材料為 (1) 制動(dòng)盤(pán)直徑 D 制動(dòng)盤(pán)直徑 D 希望盡量大些這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得以增大就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤(pán)直徑 選擇為輪毅直徑的 70%～ 79%，總質(zhì)量大于 2 t 的車輛應(yīng)取其上限。通常制造商在保持有效的制動(dòng)性能的情況下盡可能將零件做的小些輕些。輪輞直徑為 17英寸又因?yàn)镸=2025 在本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)盤(pán)直徑為： D=70%～ 79% 17 ? 01～ D=340 示。 圖 動(dòng)盤(pán) (2) 制動(dòng)盤(pán)厚度 h 為使質(zhì)量不致太大制動(dòng)盤(pán)厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些 ;為了降低制動(dòng)工作時(shí)的溫升制動(dòng)盤(pán)厚度又不宜過(guò)小。制動(dòng)盤(pán)可以制成實(shí)心的而為了通風(fēng)散熱可以在制動(dòng)盤(pán)的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動(dòng)盤(pán)在兩個(gè)制動(dòng)表面之間鑄有冷卻葉片 。 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)盤(pán)內(nèi)扇形葉片的選擇了空氣循環(huán)有效的冷卻制動(dòng)。通常實(shí)心制動(dòng)盤(pán)厚度為 l0 20 有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤(pán)厚度取為 20 50 030 在本設(shè)計(jì)中選用 通風(fēng)制動(dòng)盤(pán) 式制動(dòng)盤(pán) 2 圖形如如圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 圖 動(dòng)盤(pán) (3) 摩擦襯塊外半徑 1 推薦摩擦襯塊外半徑 1的比值不大于 在本設(shè)計(jì)中取外半徑為 65 內(nèi)半徑 10 (4) 內(nèi)通軸直徑 初選為 65 (5) 摩擦襯塊工作面積 A 摩擦襯 塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在 1.6 2 3.5 2 A< 本次 取襯塊的夾角 ? 為 70°。摩擦襯塊的 工作面積 A： 2122 ?????? 取 369 ㎝2 動(dòng)塊 制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成兩者直接壓嵌在一起。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。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)裝置以便及時(shí)更換摩擦襯片。 初選摩擦片厚度為 10 作三維圖如圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 圖 動(dòng)塊 動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵 370— 12或球墨鑄鐵 18制造制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。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 裝嵌入鉗體中的。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设T鋁合金或鋼制造制動(dòng)鉗體形態(tài)如圖 圖 動(dòng)鉗體 a 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 圖 動(dòng)鉗體 b 塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì) 摩擦片的最大磨損厚度為 7 而起到了報(bào)警的作 用 。 擦材料 制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)抗熱衰退性 能好不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好吸水率低有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕稇?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。本次選取以是棉纖維為主并與樹(shù)脂粘結(jié)劑調(diào)整摩擦性能的填充物（由無(wú)機(jī)粉末及橡膠聚合樹(shù)脂等配成為石磨）等混合而成。初選時(shí)摩擦系數(shù)選擇為 f= 動(dòng)器間隙及調(diào)整 制動(dòng)鼓與摩擦襯片之間或制動(dòng)盤(pán)與摩擦襯片之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙以保證制動(dòng)鼓 (制動(dòng)盤(pán) )能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為 0.5 式制動(dòng)器的為 0.3 側(cè) 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(guò)程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。在本設(shè)計(jì)中：盤(pán)式制動(dòng)器取間隙為 0.2 制動(dòng)器制動(dòng)力分配分析 對(duì)于一般汽車而言根據(jù)其前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)如下三種情況： (1) 前輪先抱死拖滑然后后輪抱死拖滑。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 (2) 后輪先抱死拖滑然后前輪抱死拖滑。 (3) 前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 所以前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配將影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度是設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系必須妥善處理的問(wèn)題。 步附著系數(shù)的選取 通過(guò)對(duì)汽車的受力分析可知制動(dòng)時(shí)前后輪同時(shí)抱死對(duì)附著條件的利用制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性等均有利此時(shí)的前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力 在任何附著系數(shù) ? 的路面上前后輪同時(shí)抱死的條件是：前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于附著力；并且前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力即： G? ( ( (圖 力分析圖 查 表得空載時(shí)前軸載荷占車重的 60%后軸占 40%滿載時(shí)前軸載荷占車重的 55%后軸占 45% 由力矩平衡知 ? ?0 (其中： G —— 重力 前后制動(dòng)力 地面對(duì)前后輪法向反作用力 前后制動(dòng)器的理想制動(dòng)力的分配關(guān)系式為 ? ?? ?1122 2///421 ??? (其中 L—— 軸距； 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 a—— 汽車質(zhì)心距前軸距離； b—— 汽車質(zhì)心距后軸距離 ? —— 附著系數(shù) 現(xiàn)在不少汽車的前后制動(dòng)器制動(dòng)力之比為一固定值常用前制動(dòng)力與總制動(dòng)力之比來(lái)表明分配比例稱為制動(dòng)器動(dòng)力分配系數(shù)用β表示即： F /1?? (式中 汽車制動(dòng)器總制動(dòng)力所以 1 /β ( 若用 （ 一直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且其斜率為： ? ? ??? /1 ?? (將 (3入 (3 ) ? ?? 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的轎車制動(dòng)器為輕型轎車的盤(pán)式制動(dòng)器而現(xiàn)代轎車的行使?fàn)顩r較好特別是高級(jí)公路的高速要求同步附著系數(shù)可選大些在此選取0?=代入數(shù)據(jù)得 分配系數(shù) β = β =u= ( ( ? G 2025 ? (由 (9、 10、 11)得 3． 5 制動(dòng)器效能因數(shù) 制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩稱為制動(dòng)器效能因數(shù)（ 表示其效能 因數(shù)為 k=2f。 如前節(jié)的分析所知： 在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩取 f=際。 k=． 6 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： eg ? )( 1m a ? (式中： ? ：該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q：制動(dòng)強(qiáng)度； 車輪有效半徑 ； ：后軸最大制動(dòng)力矩； G：汽車滿載質(zhì)量； L：汽車軸距； 其中 q=? )( 0??? = (?? ?= (后軸= ???=· m 后輪的制動(dòng)力矩為 =· m 前軸= ? = · m (前輪的制動(dòng)力矩為 =· m 動(dòng)系統(tǒng)性能要求 對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求有： 足夠的制動(dòng)能力包括行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)； 行車 制動(dòng)至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器的管路；用任意制動(dòng)速度制動(dòng)汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性；防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面； 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性好；操縱輕便。 3． 7． 2 制動(dòng)減速度 j 的要求 制動(dòng)系的作用效果可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)。 假設(shè)汽車是在水平的堅(jiān)硬的道路上行駛并且不考慮路面附著條件因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。此時(shí) )/(? 總 (式中 總M—— 汽車前、后輪制動(dòng)力矩的總合。 總M= 21 M ? =· m 31.8 m 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 m—— 汽車總重 m=2025 入數(shù)據(jù)得 j=7.6 m/轎車制動(dòng)減速度應(yīng)在大于 5 m/所以符合要求。 3． 7． 3 制動(dòng)距離 S 的要求 在勻減速度制動(dòng)時(shí)制動(dòng)距離 S=1/） V+ (式中 消除制動(dòng)盤(pán)與襯塊間隙時(shí)間，取 0.1 s 制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需時(shí)間，取 0.2 s V=30 km/h 故 S=1/） 30+ 302 /(m 轎車的最大制動(dòng)距離為： 2 /150 30+302 /150=9 m S<以符合要求。 3． 7． 4 制動(dòng)力矩的要求 設(shè)計(jì)的制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)足夠滿足其實(shí)際所需的力矩。 3． 7． 5 對(duì)車輪制動(dòng)器的比能量耗散率的要求 輕型轎車制動(dòng)減速度取 此時(shí)比能量耗散率不得大于 6.0 w/ 3． 7． 6 對(duì)比摩擦力的要求 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定對(duì)鼓式制動(dòng)器而言在 時(shí) 2/48.0 但對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器而言可取大些。 3． 7． 7 對(duì)熱流密度的 要求 熱流密度一般不能大于 41 3． 7． 8 對(duì)襯塊吸收功率 要求 kw/h 防止制動(dòng)盤(pán)出現(xiàn)熱衰退。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 3． 7. 9 對(duì)平均摩擦力 f 要求 f 480 3． 7． 10 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性好 汽車下長(zhǎng)坡連續(xù)和緩制動(dòng)都可能由于制動(dòng)器溫度過(guò)高而導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低這稱為熱衰退。制動(dòng)器衰退后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間制動(dòng)的緩和由于溫度下降和摩擦材料表面得到磨合其制動(dòng)能力可從新恢復(fù)。 3． 7． 11 操縱輕便 緊急制動(dòng)只占制動(dòng)總數(shù)的（ 5～ 10） %最大制動(dòng)踏板力只允許比離合器踏板大。最大踏板力一般為 500 N（轎車）～ 700 N（貨車）。手柄拉力在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)以不大于 400～ 500 車制動(dòng)不應(yīng)大于 500 N（轎車）～ 700 N（貨車）。 3． 7． 12 緊急制動(dòng)時(shí)踏板力的計(jì)算 踏板力： ?? 10p ?????? F (其中：操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 7~4取 5動(dòng)主缸直徑 8 管路中油壓 p＝ 真空助力器的增力倍數(shù) k＝ 4~6取 k＝ 5。 效率 η ＝ η ＝ 7~4 62 ??????? ? 可見(jiàn)踏板力符合法律要求（ 350~550范圍）。符合法律的要求。而且操縱較為輕便。 3． 7． 13 制動(dòng)踏板行程的計(jì)算 制動(dòng)踏板工作行程 ? ?02010 ??? ??? pp (其中： 操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比）取 4~ 7；主缸活塞行程： 械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（五）。第七章液壓缸。表 a=25 主缸推桿與活塞間隙： ?01?0.2 主缸活塞空行程： ?02?2 則得制動(dòng)踏板行程為（ 4~ 7） ? （ 25 .2 =190.4 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 法規(guī)要求不大于 150～ 200 3． 8 摩擦襯片的磨損特性 汽車的制動(dòng)過(guò)程是將其機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷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)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來(lái)不及逸 散到大氣中致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴(yán)重。 (1)比能量耗散率 比能量耗散又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量 [38]。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器的比能量耗散率為 ? ? 14/22211 a ?? ?? (? ? 21 ?? (式中 δ —— 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) δ =1； 汽車總質(zhì)量； 算時(shí)轎車取 27.8 m/s， j —— 制動(dòng)減速度計(jì)算時(shí)取 j = t —— 制動(dòng)時(shí)間按下式計(jì)算 ??? 前制動(dòng)襯片的摩 擦面積； β —— 制動(dòng)分配系數(shù)。 則 1211 ???????? ?a =w/轎車盤(pán)式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 6.0 w/能量耗散率過(guò)高不僅會(huì)加速制動(dòng)襯片 (襯塊 )的磨損而且可能引 起制動(dòng)鼓或盤(pán)的龜裂。 (2) 比滑磨功 損和熱的性能指標(biāo)可用襯片在制動(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功（設(shè)車輛的動(dòng)能都消耗在制動(dòng)器的滑磨功上）即比滑磨功 ][2 2 m a x ?? (北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 式中： 車總質(zhì)量； ?A ：車輪制動(dòng)器各制動(dòng)襯片的總摩擦面積 初選 70 2?A 21 22 ? 2 23693702 ??? =1478 180 km/h=50 m/s； [許用比滑磨功轎車取 1000 J/ 1500 J/ 4782 5016502? ?=～ 1500 J/ 故符合要求。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 24 第四章 校核 動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： ?? )( (式中 ： 制動(dòng)盤(pán)的總質(zhì)量；初選0 kg — 與制動(dòng)盤(pán)相連的受熱金屬件 (如輪轂、輪輻、輪輞、制動(dòng)鉗 體等 )的總質(zhì)量；初選 30 kg — 制動(dòng)盤(pán)材料的比熱容對(duì)鑄鐵 482 J／ (K)對(duì)鋁合金 c=880 J／ (K)； 482 J/(K) — 與制動(dòng)盤(pán)相連的受熱金屬件的比熱容； =482 J/ (K) t? —— 制動(dòng)鼓 (盤(pán) )的溫升 (一次由 20 km/h 到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng)初選 t? =14℃ 溫升不應(yīng)超過(guò) 15℃ )； ? ? 3 3 7 4 0 014304 8 2204 8 2)( ???????? J L—— 滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能因制動(dòng)過(guò)程迅速可以認(rèn)為制動(dòng)生成的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收并按前、后軸制動(dòng)力的分配比率分配給前、后制動(dòng)器即 ?221 ()1(222 ??? aa ( 式中 — 滿載汽車總質(zhì)量； 2025 — 汽車制動(dòng)時(shí)的初速度可取 20 m/s； ? —— 汽車制動(dòng)器制動(dòng)