畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)(論文)題目： 汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
二級(jí)學(xué)院：
班 級(jí)：
提交日期：
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摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1課題研究目的與意義 1
1.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2.1研究現(xiàn)狀 1
1.2.1發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3課題研究方法與技術(shù)手段 1
2 制動(dòng)系概述 2
2.1分類和組成 2
2.2制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 2
2.3制動(dòng)器和制動(dòng)操縱系統(tǒng) 2
3 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的確定 3
3.1制動(dòng)操縱系統(tǒng)的選擇 3
3.2制動(dòng)系統(tǒng)液壓回路的確定 3
3.3制動(dòng)器的選擇 4
3.4設(shè)計(jì)思路 4
4 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5
4.1整車基本參數(shù) 5
4.2制動(dòng)力計(jì)算 5
4.3制動(dòng)力分配系數(shù) 7
4.4同步附著系數(shù) 8
4.5制動(dòng)強(qiáng)度 8
4.6汽車制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 9
4.7鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 9
4.8制動(dòng)輪缸與主缸參數(shù)的計(jì)算 11
5制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的校核 13
5.1制動(dòng)踏板力計(jì)算 13
I
5.2汽車制動(dòng)減速度 13
5.3制動(dòng)距離的計(jì)算 14
5.4摩擦襯片的磨損特性 15
5.5汽車制動(dòng)器的熱容量和溫升的校核 16
5.6駐車制動(dòng)校核 17
6 利用應(yīng)用軟件進(jìn)行建模 20
6.1制動(dòng)器零件的三維建模 20
6.2制動(dòng)器的裝配 24
7 結(jié) 論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
II
摘要
汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)
摘 要
近年來(lái)我國(guó)的汽車行業(yè)發(fā)展特別快，尤其是商用或者家用轎車方面。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的行駛安全性這一塊被人們重點(diǎn)關(guān)注，那么汽車制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性則變成了人們關(guān)注的汽車性能指標(biāo)。
本文首先介紹汽車制動(dòng)系統(tǒng)的定義、研究目的與意義、研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)等；然后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的分類、組成部分及其功用進(jìn)行大概的總述；根據(jù)各種制動(dòng)器以及制動(dòng)操縱系統(tǒng)各自的工作原理，選擇合適的類型，確定設(shè)計(jì)方案；除此之外，結(jié)合汽車自身參考數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得出制動(dòng)器以及制動(dòng)主缸的相關(guān)參數(shù)，校核汽車的制動(dòng)性能；最后利用計(jì)算機(jī)軟件繪制工程圖，并進(jìn)行建模與裝配。
關(guān)鍵詞：研究現(xiàn)狀；操縱系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案；相關(guān)參數(shù)
III
Abstract
Automobile Brake System Design
Abstract
In recent years, the development of China’s automobile industry very fast, especially in terms of commercial or family sedan. With the development of automobile industry, vehicle safety of this piece is the focus on people, then the braking vehicle braking system of the car into a performance index of attention.
The paper first introduces definition of automobile brake system purpose and significance, research status and development trend; then overview the classification of the braking system components and their functions; according to various brake and brake control system of their respective works, select the appropriate type, determine the design plan; in addition to, combined with the car’s own reference data, obtain relevant data of the brakes and a brake master cylinder by calculating, checking the car’s braking performance; finally, the use of computer software to engineering drawing and modeling .
Key words: Research status; control system; design scheme
IV
第1章 緒論
1 緒 論
1.1課題研究目的與意義
在這個(gè)交通發(fā)達(dá)的21世紀(jì)，汽車已經(jīng)融入到我們的生活當(dāng)中。隨著現(xiàn)代汽車行駛速度越來(lái)越高，對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)其各方面性能要求也越來(lái)越高。
大部分的交通事故都是由于汽車制動(dòng)器故障所造成的。為了保證汽車行駛的安全性，制動(dòng)系統(tǒng)必須要滿足以下幾點(diǎn)：良好的制動(dòng)性能；制動(dòng)效能的恒定性；制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性好；制動(dòng)平順性好；操縱輕便、舒適；工作可靠；環(huán)保；散熱性好，能全天候使用。
1.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1研究現(xiàn)狀
隨著汽車技術(shù)不斷的發(fā)展，人們對(duì)汽車行駛速度和乘坐舒適性等要求越來(lái)越高，汽車動(dòng)力系統(tǒng)也進(jìn)行了很大的改進(jìn)，因此對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)有了更嚴(yán)格的要求，這樣才能夠在保證汽車行駛速度和乘坐舒適性的同時(shí)確保行車的安全性。
目前汽車制動(dòng)器主要是摩擦式，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可以分為兩種，一種是鼓式制動(dòng)器，還有一種是盤式制動(dòng)器。出于安全性和經(jīng)濟(jì)性的雙重考慮，大部分汽車上采用前盤后鼓的組合形式。
1.2.1發(fā)展趨勢(shì)
汽車制動(dòng)系統(tǒng)有較多的形式，有電磁式、氣壓式、電液混合式等。尤其是電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)，它既有傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，又降低了排放，減少了污染，節(jié)約了汽車的燃料使用量。但是由于這種制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致維護(hù)和保養(yǎng)難度增加。
1.3課題研究方法與技術(shù)手段
根據(jù)課題內(nèi)容，查閱與汽車制動(dòng)系相關(guān)書籍資料，了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理。查閱相關(guān)論文并收集制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料，學(xué)習(xí)關(guān)于課題領(lǐng)域的研究方法。制定項(xiàng)目，預(yù)定目標(biāo)，確定研究步驟并實(shí)施。為更好的去完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，我特地花了一個(gè)寒假的時(shí)間學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，并能熟練運(yùn)用，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行研究分析。與指導(dǎo)老師和專業(yè)人士交流，探討并解決遇到的問(wèn)題。
30
第2章 制動(dòng)系概述
2 制動(dòng)系概述
2.1 分類和組成
制動(dòng)系統(tǒng)的種類比較多，可按照制動(dòng)的功能、能源、回路多少進(jìn)行分類。
按制動(dòng)系統(tǒng)的功用可分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制統(tǒng)、第二制統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng)。
按制動(dòng)系統(tǒng)能量來(lái)分可分為人力系統(tǒng)，動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)和服制動(dòng)系統(tǒng)。
按回路多少分為單回路制統(tǒng)和雙回路制動(dòng)系統(tǒng)。
按制動(dòng)能源的傳輸方式分類可分為電磁式、液壓式等。如果采用兩種以上傳輸方式組合而成的系統(tǒng)，稱為組合式制動(dòng)系統(tǒng)。其性能會(huì)比只采用單個(gè)形式的要好很多。
汽車制動(dòng)系統(tǒng)都是由兩個(gè)部分組成：制動(dòng)器和制動(dòng)操縱系統(tǒng)。
2.2制動(dòng)系統(tǒng)工作原理
根據(jù)力學(xué)原理，汽車在以一定的速度制動(dòng)時(shí)，需要一股與汽車行駛方向相反的力來(lái)阻止汽車行駛，而這股力量就是路面施加給汽車的力，我們稱其為地面制動(dòng)力。
制動(dòng)系統(tǒng)的一般工作原理：當(dāng)制動(dòng)系不工作時(shí)，蹄和鼓之間必須要有間隙，所以車輪和制動(dòng)鼓是可以各自轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)駕駛員用腳輕輕踩動(dòng)剎車踏板，通過(guò)推桿的推動(dòng)，制動(dòng)主缸中的液壓油以一定壓力進(jìn)入制動(dòng)輪缸，制動(dòng)蹄在輪缸活塞推動(dòng)下繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)蹄的上端向兩邊分開，摩擦片與制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面相互擠壓，制動(dòng)鼓受到制動(dòng)蹄的摩擦力矩，此力矩方向與車輪轉(zhuǎn)向相反，從而產(chǎn)生制動(dòng)。駕駛員輕輕松開剎車踏板，制動(dòng)蹄被回位彈簧拉回原來(lái)的位置，活塞在制動(dòng)蹄推動(dòng)下歸位，將制動(dòng)液推回到制動(dòng)主缸，制動(dòng)解除。
2.3制動(dòng)器和制動(dòng)操縱系統(tǒng)
制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件。目前汽車上所用的制動(dòng)器總共就兩種，分別是鼓式制和式制動(dòng)器。前者摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，工作表面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)盤，工作表面為其端面。
汽車上的制動(dòng)操縱系統(tǒng)有兩種，分別是液壓和氣壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)。氣壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)的制動(dòng)能源是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的。由此可知，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)是制動(dòng)器制動(dòng)的唯一能源。液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)按操縱能源不同可以分為人力液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)、動(dòng)力式液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)和液壓伺服式制動(dòng)操縱系統(tǒng)。人力液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)的制動(dòng)能源是駕駛員的肌體，動(dòng)力式液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)的制動(dòng)能源是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵而產(chǎn)生的液壓能，液壓伺服式制動(dòng)操縱系統(tǒng)的制動(dòng)能源兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。
第3章 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的確定
3 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的確定
3.1制動(dòng)操縱系統(tǒng)的選擇
常見的汽車制動(dòng)操縱系統(tǒng)有兩種：制動(dòng)操縱系統(tǒng)和制動(dòng)操縱系統(tǒng)。
氣壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的作為氣壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)的制動(dòng)能源。雖然氣壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)在管路稍微的情況下還能正常工作，但它的尺寸太大，很難運(yùn)用到轎車上。而轎車上大都是采用液壓形式。因?yàn)橐簤褐苿?dòng)的工作壓力比較高，一般可達(dá)到，而且輪缸尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量，機(jī)械制動(dòng)也較高。所以本次設(shè)計(jì)中采用液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)。
3.2制動(dòng)系統(tǒng)液壓回路的確定
圖3.1為管路系統(tǒng)布置形式的簡(jiǎn)圖。
圖3.1 管路系統(tǒng)布置形式
交通法規(guī)要求汽車的行車制動(dòng)系統(tǒng)中必須要采用雙回路的制動(dòng)系統(tǒng)。采用雙回路系統(tǒng)的汽車，其制動(dòng)性能變得更加可靠。即使一個(gè)回路運(yùn)行不正常，還有另外一個(gè)回路起到制動(dòng)作用，從而提高汽車行駛的安全性。
II型回路
汽車前輪制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路系統(tǒng)，后輪制動(dòng)器同屬于另一個(gè)回路系統(tǒng)，我們簡(jiǎn)稱這種回路為II型。它的管路布置的比較簡(jiǎn)單，成本較低，很多汽車上采用這種回路。但是這一種回路有個(gè)很大的缺點(diǎn)，當(dāng)總后輪制動(dòng)管路失效時(shí)，一旦前輪制動(dòng)抱死，汽車就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能將大幅度降低。
X型回路
汽車左前方車輪制動(dòng)器與右后方車輪的制動(dòng)器同在一個(gè)回路中，右前方車輪制動(dòng)器與后車輪另一個(gè)制動(dòng)器同在另一個(gè)回路中，我們簡(jiǎn)稱它為X型回路。此回路效果就是當(dāng)一個(gè)回路無(wú)法使用，制動(dòng)系統(tǒng)還可以有一半的制動(dòng)力實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)基本不變化。
HI型回路
前輪制動(dòng)器的與制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路，前輪制動(dòng)器其余的輪缸在另一個(gè)回路中，我們簡(jiǎn)稱它HI型。當(dāng)它只有半數(shù)軸回路制動(dòng)的時(shí)候，制動(dòng)效果很差。
LL型回路
兩個(gè)回路分別對(duì)兩側(cè)前制動(dòng)器的和一個(gè)后輪制動(dòng)器，我們簡(jiǎn)稱它為L(zhǎng)L型。若任意一回路，前后制動(dòng)比不發(fā)生變化，剩余的總制動(dòng)力還能達(dá)到一半以上。
HH型回路
每個(gè)回路均對(duì)每個(gè)前、后制動(dòng)器的，我們簡(jiǎn)稱它為HH型。若其中一回路失效，汽車各制動(dòng)器仍能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。但是其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且生產(chǎn)成本較高，因此這種回路只能在極為少數(shù)的高檔汽車上被采用。
通過(guò)對(duì)比各回路的優(yōu)缺點(diǎn)，X型管路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本較低，工作穩(wěn)定性好，且運(yùn)用廣泛，因此最終選擇X型回路。
3.3制動(dòng)器的選擇
汽車制動(dòng)器是利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦，產(chǎn)生制動(dòng)力矩，從而使得汽車減速或停車。本設(shè)計(jì)中制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式是鼓式制動(dòng)器。
3.4設(shè)計(jì)思路
根據(jù)整車參數(shù)，計(jì)算出汽車制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并校核制動(dòng)器摩擦襯片、制動(dòng)器熱容量和溫升等參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制零件圖并進(jìn)行裝配。
第4章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1整車基本參數(shù)
本文所涉及到的整車基本參數(shù)如表4.1所示：
表4.1 整車基本參數(shù)
項(xiàng) 目 代 號(hào) 單 位 數(shù) 值
空載/滿載質(zhì)量 m空/m滿 kg 2300/3050
軸距 L mm 2670
空載/滿載質(zhì)心高 hg空/hg滿 mm 900/800
前/后軸到質(zhì)心水平距離 L1/L2 mm 1200/1470
車輪滾動(dòng)半徑 mm 307.3
選取的輪胎規(guī)格為 。
4.2制動(dòng)力計(jì)算
圖4.1為汽車在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況。
圖4.1汽車制動(dòng)時(shí)的受力簡(jiǎn)圖
由圖可知，地面制動(dòng)力是與汽車的行駛方向相反的。汽車總的地面制動(dòng)力 與前后車輪的地面制動(dòng)力關(guān)系：
汽車總的制動(dòng)器制動(dòng)力與前后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力關(guān)系為：
汽車制動(dòng)器制動(dòng)力的方向與地制動(dòng)力的方向是相的，當(dāng)時(shí)，大小亦相等。
在中，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力達(dá)到車輪與路面的值時(shí)，受到附著條件的限制，當(dāng)時(shí)，，這時(shí)汽車的前后車輪都被，并在地面上滑移。而由于增大使得增大而繼續(xù)上升。
圖 4.2 制動(dòng)器制動(dòng)力，地面制動(dòng)力與踏板力的關(guān)系
車輪與路面總的附力與關(guān)系為：
其中為制動(dòng)度，制動(dòng)度的定為：
：；是重力加速度，。
通過(guò)以上的方可知，汽車車輪與路面的附著力，還與的大小有關(guān)。
由于汽車制動(dòng)時(shí)汽車總的等于汽車量和制動(dòng)減度的乘積：
當(dāng)前后車輪都抱死時(shí)，。這時(shí)候的前、后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力就是理想最大制動(dòng)力，
4.3制動(dòng)力分配系數(shù)
當(dāng)各車輪制動(dòng)器的制力足夠時(shí)，根據(jù)汽車，前、后車輪制動(dòng)器制力的分配、道路附著系數(shù)等，汽車制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況分為：
1、輪先抱滑，然后輪再抱滑；
2、輪先抱滑，然后輪再抱滑；
3、前，輪同時(shí)抱滑。
在這三種情況中，肯定是汽車前、后車輪同時(shí)抱并拖時(shí)得最。汽車前后車輪同時(shí)抱時(shí)，與就是理想的前、后制動(dòng)器制力，并且為輪胎面間的的函數(shù)。以理想的和為坐出和的關(guān)曲線，這個(gè)曲就是。
圖 4.3 某載貨汽車的曲線與線
通過(guò)，可求得汽車在不同附著系數(shù)的路面上，前，后車輪同時(shí)抱死的條件
在式中
汽車前輪制動(dòng)器制動(dòng)力，；
汽車后輪制動(dòng)器制動(dòng)力，；
汽車前軸車輪地面制動(dòng)力；
汽車后軸車輪地面制動(dòng)力；
汽車前、后車輪受地面的；
由可知，當(dāng)前，后車輪同時(shí)抱死時(shí)，是的函數(shù)。
中消去，計(jì)算得
汽車后輪制動(dòng)器制動(dòng)力：
4.4同步附著系數(shù)
與的比值就是汽車制動(dòng)器的制動(dòng)力分配系數(shù)。
通過(guò)上面一個(gè)公式，可知：
式在中是一條以坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn)，且率為直，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為的汽車實(shí)際前、后制動(dòng)器動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱線。一般轎車，取。
線與曲線交點(diǎn)處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù)。公式為：
代入數(shù)據(jù)得：
對(duì)于前后制動(dòng)器制動(dòng)力比值為固定值的汽車，只有在的路面上，前后車輪制動(dòng)器才能同時(shí)抱死。當(dāng)汽車在的路面上制動(dòng)時(shí)，線線的下方，前輪先。當(dāng)汽車在制動(dòng)時(shí)，線線的上方，后輪先抱死。（一般轎車滿載時(shí)取）
4.5制動(dòng)強(qiáng)度
為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，并且有足夠的附著系數(shù)利用率，根據(jù)《聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)汽車制動(dòng)法規(guī)》，汽車在各種載荷的情況下，轎車的制動(dòng)強(qiáng)度大于等于0.15且小于等于0.8；在車輪沒有抱死的情況下，制動(dòng)強(qiáng)須要足:
取
4.6汽車制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩
由于前，后車同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之為：
在中，轎車的比值約為；貨車的比值約為。
制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即
式中：
前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，；
后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，；
車輪滾動(dòng)半徑。
當(dāng)在道路條件比差，汽車車速較低時(shí)選取了較小的同步值的汽車，這個(gè)汽車后輪的可能性比較小，為保證汽車在的良好的路面上能夠到前、后軸車輪先后抱死且移，前，后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最制動(dòng)力矩為
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
4.7鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)
輸不變的情況下，制動(dòng)鼓的內(nèi)徑越大，其內(nèi)部空間也越大，有利于散熱。但直徑越大越好，還需滿足相應(yīng)的件。根據(jù)《制動(dòng)鼓工作及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》以及輪型號(hào)，輪輞直徑,制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑為，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出制動(dòng)的直徑與輪輞直徑之比為：D/Dr=0.67；因?yàn)檗I車的制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比在到內(nèi)，貨車的在內(nèi)，過(guò)計(jì)算，屬于范圍內(nèi)。因此符合設(shè)計(jì)要求。
制動(dòng)鼓厚度n：在保證制動(dòng)力矩以及制動(dòng)鼓與輪輞的間隙的情況下，為增大制動(dòng)鼓的熱容量，減少制動(dòng)的溫升，可適當(dāng)增加制動(dòng)鼓厚度n。
摩擦襯片包角和寬度：試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角為時(shí)，其磨損最小，制動(dòng)效能最高。包角減小雖然有利于散熱，但是磨損快。包角一般不能大于，初選襯片包角。
襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速，襯片壽短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量，不加工，并且增加了。雖然摩擦襯片寬度取得大一些可以降低單位壓力、減少磨損，但過(guò)大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。通常根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使其單位壓力不超過(guò)，以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可選取摩擦襯片b=48mm。
制動(dòng)鼓半徑確定后，摩擦襯片的摩擦面積為。制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。
根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知，0.9至1.5噸的轎車單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積在之內(nèi)，1.5至2.5噸的轎車單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積在之內(nèi)，由此可知單個(gè)鼓式制動(dòng)器總的襯片摩擦面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大。
而單個(gè)摩擦襯片的摩擦面積又取決于制動(dòng)鼓半徑、襯片寬度及包角，即
式中單位是弧度，所以摩擦襯片的摩擦面積為:
因?yàn)橛?jì)算出來(lái)的數(shù)值在范圍內(nèi)，所以摩擦襯片包角和寬度選取的數(shù)據(jù)是合理的。
摩擦襯片起始角：一般將襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，即令。有時(shí)候?qū)⒁r片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，這樣可以改善其磨損均勻性。
制動(dòng)器中心到張開力作用線的距離：適當(dāng)增大距離，保證輪缸能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)。在這里我們選?。骸?
制動(dòng)蹄支承點(diǎn)的坐標(biāo)位置是a與c：制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)大小應(yīng)盡量選小一些，這樣可使兩制動(dòng)蹄端面不相碰,在這里我們選取坐標(biāo)。這樣 就要盡量大一些,取。
摩擦片摩擦系數(shù)：摩擦片的摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)力矩的影響非常大，選擇摩擦片時(shí)，不僅希望其摩擦系數(shù)高一些，更要求它的熱穩(wěn)定性好，同時(shí)受壓力和溫度的小。但不能單純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，后者對(duì)領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器而言是非常重要的。各種制動(dòng)器上的摩擦材料的摩擦系數(shù)穩(wěn)定值一般在之間，有少數(shù)的可。一般來(lái)說(shuō)，摩擦系數(shù)越高的材料，耐磨性越差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并不一定非要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于時(shí),保持摩擦系數(shù)=0.35～0.40已經(jīng)沒有什么大問(wèn)題。因此，在假設(shè)的理想條件下進(jìn)行制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)，為了使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際情況，可選取。
4.8制動(dòng)輪缸與主缸參數(shù)的計(jì)算
由于汽車制動(dòng)時(shí)前、后軸車輪受地面的為：
汽車后軸所需的制動(dòng)力：
制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄的作用力、和制動(dòng)輪缸中的關(guān)系可以用下面的公式表示：
式中：
輪缸或管路液壓，取。
由式 ，開力的計(jì)算公式：與制動(dòng)數(shù)定義,式可表示為：
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，輪缸直徑的尺寸系列為：，，，，，，，，，，，，，，，。根據(jù)計(jì)算出的據(jù)，取。
每個(gè)輪缸的工作容積：
式中：
每個(gè)輪缸活塞的直徑；
輪缸的活塞數(shù)目；
每個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的程：，一般每個(gè)鼓式制動(dòng)器，取
計(jì)算出每個(gè)輪缸的工作容積：
所有輪缸的工作積之和為：
式中
輪缸數(shù)目。
可計(jì)算出所有輪缸的工作積之和為：
制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為：
式中
制動(dòng)軟管在液壓下變形而引起的容積增量。
考慮到軟管變形，轎車制動(dòng)主缸的工作容積。
和活塞行程可以用下面的公表示
一般情況下，。
經(jīng)計(jì)算得到主缸直徑：，活塞行程為：。
主缸直徑的系列尺寸為；，，，，，，，，。尺寸盡可能選取的大一些，所以取。
第5章 制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的校核
5制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的校核
5.1制動(dòng)踏板力計(jì)算
制動(dòng)踏板力計(jì)算公式為：
式中：
主缸活塞直徑；
制動(dòng)管路的液壓；
踏板構(gòu)動(dòng)比，，踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為，取；
踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的，可取，取為。
和中規(guī)定，汽車的制動(dòng)踏板力不得大于。
規(guī)定，乘用車制動(dòng)踏板力。
因此，本汽車的制動(dòng)踏板力滿足法規(guī)要求。
5.2汽車制動(dòng)減速度
按照《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定，在路面進(jìn)行滿載和空載制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，路面附著系數(shù)。因此，選擇常用路面來(lái)進(jìn)行制動(dòng)減速度和制動(dòng)的校核計(jì)算。
式中：。
汽車制動(dòng)減速度公式：
計(jì)算結(jié)果如表4.2所示：
表4.2 制動(dòng)效率、制動(dòng)強(qiáng)度、制動(dòng)減速度與附著系數(shù)
附著系數(shù)
制動(dòng)效率
制動(dòng)強(qiáng)度
制動(dòng)減速度
空載
滿載
空載
滿載
空載
滿載
0.1
89.6
76.5
0.09
0.08
0.88
0.75
0.2
92.6
78.5
0.19
0.16
1.82
1.54
0.3
95.9
81.2
0.29
0.24
2.82
2.39
0.4
99.5
84.1
0.40
0.34
3.90
3.30
0.5
98.0
87.2
0.49
0.44
4.80
4.27
0.6
96.6
90.5
0.58
0.54
5.68
5.32
0.7
97.1
95.4
0.68
0.67
6.66
6.54
0.8
97.6
98.5
0.78
0.79
7.65
7.72
0.9
98.5
99.9
0.89
0.90
8.69
8.81
1
99.7
99.7
1.00
1.00
9.77
9.77
由上面的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)路面系數(shù)時(shí)，汽車載時(shí)的減速度 ，。
規(guī)定，汽車載時(shí)的的平均減速度；
因此，以上計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)滿足要求。
5.3制動(dòng)距離的計(jì)算
圖4.4
通過(guò)上面圖4.4可以看出，駕駛員接受到緊急停車信號(hào)時(shí)需要的反應(yīng)時(shí)間，才能夠踩下剎車,在b點(diǎn)以后踏板力迅速增大，d點(diǎn)位置的數(shù)值為最大值。不過(guò)在回位彈簧的引領(lǐng)下，制動(dòng)蹄片和制動(dòng)鼓之間就會(huì)產(chǎn)生合適的間隙，所以當(dāng)?shù)絚點(diǎn)這個(gè)位置時(shí)，地面制動(dòng)力才起到作用，汽車開始減速度行駛。從c點(diǎn)到e點(diǎn)這段時(shí)間，就是制動(dòng)器作用時(shí)間。這時(shí)制動(dòng)器的作用時(shí)間完全由駕駛員踩踏板的速度來(lái)決定。一般在0.2到0.9秒之間。從e點(diǎn)到f點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間段，就是制動(dòng)器持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，汽車制動(dòng)時(shí)的減速度基本不變。當(dāng)?shù)竭_(dá)f點(diǎn)的時(shí)候，駕駛員的腳完全松開汽車的踏板，從f點(diǎn)到g點(diǎn)這段時(shí)間為制動(dòng)力的消除時(shí)間，一般在之間。從駕駛員使用汽車制動(dòng)的整個(gè)流程來(lái)看，一般常說(shuō)的制動(dòng)距離是從駕駛員的腳開始踩到制動(dòng)踏板一直到汽車完全停車的這段距離。
制動(dòng)距離的公式為：
式中：
制動(dòng)初速度；
最大制動(dòng)減速度，，；
制動(dòng)器起作用時(shí)間，。
在不同附著系數(shù)的路面，汽車分別以、和的初速度制動(dòng)，制動(dòng)距離計(jì)算結(jié)果如下 (制動(dòng)減速度按式計(jì)算)：
表4.3 制動(dòng)距離
初速度
附著系數(shù)
空載
滿載
空載
滿載
空載
滿載
0.1
114.75
133.50
289.10
337.09
449.29
524.26
0.2
57.98
67.56
143.76
168.28
222.20
260.50
0.3
39.06
45.27
95.33
111.23
146.52
171.37
0.4
29.60
34.13
71.10
82.70
108.67
126.79
0.5
24.95
27.44
59.21
65.59
90.09
100.05
0.6
21.84
22.99
51.24
54.18
77.64
82.22
0.7
19.34
19.60
44.85
45.51
67.64
68.69
0.8
17.47
17.35
40.05
39.75
60.14
59.68
0.9
15.96
15.81
36.20
35.81
54.13
53.52
1
14.74
14.74
33.05
33.06
49.22
49.22
根據(jù)規(guī)定，當(dāng)汽車在制動(dòng)初速度為，滿載的制動(dòng)距離，空載的制動(dòng)距離。
根據(jù)規(guī)定，當(dāng)汽車制動(dòng)初速度為，制動(dòng)距離，即制動(dòng)距離。
根據(jù)規(guī)定，當(dāng)汽車制動(dòng)初速度為，制動(dòng)距離，即制動(dòng)距離。
所以，由表格的數(shù)據(jù)可知汽車的制動(dòng)距離滿足要求。
5.4摩擦襯片的磨損特性
汽車的制動(dòng)程是將其機(jī)械的一部分為熱量而耗散的程。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)了耗散汽車全部的任務(wù)。這時(shí)由于在短間內(nèi)熱量來(lái)不及逸到大中，導(dǎo)致汽車上制動(dòng)器溫度升高。能量負(fù)荷越大，則襯片的摩損越嚴(yán)重。
制動(dòng)器的能量負(fù)荷常用比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為。雙軸汽車的單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率為：
式中：
汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；
制動(dòng)初速度速度，；
制減速度，取；
制動(dòng)時(shí)間；
制動(dòng)器的摩擦片面積；
制動(dòng)力分配系數(shù)，。
當(dāng)汽車在急制動(dòng)情況下，，則
代入數(shù)據(jù)計(jì)算出制比熱耗散率為：
對(duì)于鼓式制動(dòng)器，其比能量耗損率應(yīng)小于等于。
磨和熱的性指標(biāo)也可用磨功來(lái)衡量
式中：
汽車最高車速，
汽車制動(dòng)器各襯片的總摩擦面積
許用滑磨功，一般轎車??；
因?yàn)樗愠鰜?lái)的數(shù)值在范圍內(nèi)，所以該制動(dòng)系統(tǒng)的許用滑功符合要求。
5.5汽車制動(dòng)器的熱容量和溫升的校核
應(yīng)核算制動(dòng)器的熱和升是否滿足如下條件：
Δ
式中：
制動(dòng)鼓的總質(zhì)量，?。?
和制動(dòng)鼓相連的受屬件的總質(zhì)量，；
制動(dòng)鼓材料的比容，；
和制動(dòng)鼓相連的受屬件的比容；
Δ制動(dòng)鼓的溫升；
滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能
因制動(dòng)程速，可以制動(dòng)產(chǎn)生的全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后軸制動(dòng)力的分率分給前、后制動(dòng)器，即：
式中：
汽車制動(dòng)時(shí)的初速度，；
汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
將， 代入
=L/
一次由到完全停車的烈制，升不超過(guò)，所以該制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器溫升符合要求。
5.6駐車制動(dòng)校核
為汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力情況。汽車在上坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為：
圖4.5 汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力情況
那么汽車在下路上停時(shí)的后附著力為：
（4.30）
因?yàn)?，所以可以得到汽車可能停的極限上坡路：
汽車在上坡時(shí)可能停的極限上坡路：
汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角：
因此，汽車可能停駐的極限上、下坡傾角見表4.4所示：
，汽車空載時(shí)的傾角和傾角：
汽車載時(shí)的上坡傾和傾角：
，汽車載時(shí)的上坡傾和下傾角：
汽車載時(shí)的上坡傾和坡傾角：
，汽車載時(shí)的上傾角和下傾角：
汽車載時(shí)的上坡傾角和下坡傾角：
根據(jù)中，汽車在載狀態(tài)下，駐車制動(dòng)置應(yīng)能保汽在坡度為、輪胎與路面間的大于等于的坡道上，正、反兩個(gè)方向保持固定不動(dòng)，其時(shí)間不應(yīng)小于。
根據(jù)中，駐車動(dòng)系統(tǒng)必須能使?jié)M載在度為的上、下坡道上保不動(dòng)。
所以本汽車的駐車制動(dòng)的極限傾角符合法規(guī)要求。
表4.4 汽車可能停駐的極限上、下坡傾角
空 載
滿 載
0.7
22.4
14.2
21.7
14.5
0.8
26.2
15.8
25.3
16.2
0.9
30.1
17.2
28.9
17.6
第6章 利用應(yīng)用軟件進(jìn)行建模
6 利用應(yīng)用軟件進(jìn)行建模
6.1制動(dòng)器零件的三維建模
制動(dòng)器中零件有制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、回位彈簧、支座、制動(dòng)蹄限位片等。下面簡(jiǎn)單介紹一下制動(dòng)器底板框的畫法。
打開CATIA,進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面；
單擊，進(jìn)入XY面草繪；
作出尺寸的圓，點(diǎn)擊選擇尺寸為20，點(diǎn)擊確定；
先用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圓柱一圓面，面點(diǎn)擊抽殼按鈕，輸入厚度為3mm，點(diǎn)擊確定；
鼠標(biāo)點(diǎn)擊里面的圓面，單擊進(jìn)行草繪圖；
點(diǎn)擊零件凹槽按鈕，輸入數(shù)值為3mm,點(diǎn)擊確定。再對(duì)零件的邊邊框框進(jìn)行修改，即倒角倒圓。
圖5.1 制動(dòng)底板框
由于零件圖較多，就不在論文中詳細(xì)解釋它們的畫法。下面是本次設(shè)計(jì)裝配圖中的重要零件圖回位彈簧、制動(dòng)底板等。
圖5.2 回位彈簧
圖5.3 制動(dòng)底板
圖5.4 制動(dòng)輪缸
圖5.5 制動(dòng)限位片
圖5.6 制動(dòng)蹄片
圖5.7 制動(dòng)定位銷
圖5.8 摩擦襯片
6.2制動(dòng)器的裝配
打開CATIA，進(jìn)入“裝配設(shè)計(jì)”界面，進(jìn)入裝配設(shè)計(jì)界面。
單擊按鈕，添加畫好的零件文件，先不要全部把所有零件全放進(jìn)去，裝配制動(dòng)器因由里往外一個(gè)一個(gè)裝，里面一些零件如下圖5.9所示
圖5.9
利用相觸等約束，將制動(dòng)輪缸、活塞、制動(dòng)蹄、推板等進(jìn)行裝配，裝配結(jié)果如下圖5.10所示。
圖5.10
繼續(xù)添加制動(dòng)摩擦片支承板等零件圖，進(jìn)行裝配。
圖5.11
圖5.12
添加剩余的零件圖進(jìn)行裝配。
圖5.13
裝配圖如圖5.14所示,可以調(diào)一下制動(dòng)鼓的透明度，以便看清制動(dòng)器里面的結(jié)構(gòu)。
圖5.14
第7章 結(jié)論
7 結(jié) 論
本設(shè)計(jì)首先介紹了課題研究目的和意義，制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及研究手段等，確定本設(shè)計(jì)研究對(duì)象為有鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)系統(tǒng)。計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)中的重要參考數(shù)據(jù)，其中包括制動(dòng)力計(jì)算、同步附著系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算等。校核制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)之后，得出結(jié)論，該制動(dòng)系統(tǒng)在汽車上能達(dá)到比較優(yōu)越的制動(dòng)效果。利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件將零件圖繪制出來(lái)，并裝配起來(lái)。
作為汽車制動(dòng)性的重要控制系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性是必要的。隨著科技越來(lái)越發(fā)達(dá)，汽車使用量越來(lái)越大，人們對(duì)汽車舒適安全方面的要求也越來(lái)越高，汽車制動(dòng)系統(tǒng)在今后將不斷地更新。
參考文獻(xiàn)
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[16] 國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)，大眾汽車集團(tuán)（中國(guó)），中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告[J]. 北京:社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2009.
致謝
致 謝
大學(xué)四年生活就要結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)里最為艱巨的任務(wù)之一。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)里的最后一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，因此我會(huì)好好珍惜這次機(jī)會(huì)展現(xiàn)我的專業(yè)水品。這樣一個(gè)環(huán)節(jié)不僅能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)到的理論知識(shí)和技能的能力，而且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題和綜合分析能力，這就為畢業(yè)后進(jìn)入社會(huì)工作做好了基礎(chǔ)。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，遇到了很多問(wèn)題，在老師和同學(xué)的幫助下得以解決。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每一階段，我要感謝賈永剛老師，從選題到開題報(bào)告和外文翻譯的確定，論文草稿的修改，每個(gè)步驟老師都悉心的給我教導(dǎo)，有錯(cuò)誤的地方都給了我提示和修改方案，讓我克服了重重難關(guān)。在此對(duì)賈永剛老師的幫助和教導(dǎo)表示最誠(chéng)摯的謝意。
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