盤式制動(dòng)器畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 制動(dòng)器的作用11.2 制動(dòng)器的種類11.3 制動(dòng)器的組成11.4 對制動(dòng)器的要求31.5 制動(dòng)器的新發(fā)展42 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇42.1 制動(dòng)器的種類42.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇63 汽車整車基本參數(shù)計(jì)算84 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇94.1 制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)94.2 同步附著系數(shù)94.3 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率104.4 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩104.5 制動(dòng)器因數(shù)115 盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)115.1 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定115.2 制動(dòng)襯塊的設(shè)計(jì)計(jì)算125.3 摩擦襯塊磨損特性的計(jì)算135.4 制動(dòng)器主要零件

2、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)146 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算156.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇156.2制動(dòng)管路的選擇156.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算167 盤式制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)187.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述187.2 解決優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的一般步驟及幾何解釋187.3 常用優(yōu)化方法197.4 制動(dòng)系參數(shù)的優(yōu)化198 結(jié)論21致 謝22參考文獻(xiàn)23附 錄24摘 要汽車的制動(dòng)系是汽車行車安全的保證，許多制動(dòng)法規(guī)對制動(dòng)系提出了許多詳細(xì)而具體的要求，這是我們設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。從制動(dòng)器的功用及設(shè)計(jì)的要求出發(fā)，依據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行了方案論證。對各種形式的制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較后，選擇了前盤的形式。這樣，制動(dòng)

3、系有較高的制動(dòng)效能和較高的效能因素穩(wěn)定性。隨后，對盤式制動(dòng)器的具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳盡的闡述。選擇了簡單液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和雙管路系統(tǒng)，選用了間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。在設(shè)計(jì)計(jì)算部分，選擇了幾個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算了制動(dòng)系的主要參數(shù)，盤式制動(dòng)器相關(guān)零件以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞: 制動(dòng)器 同步附著系數(shù) 制動(dòng)盤 制動(dòng)鉗 AbstractThe braking system in a vehicle guaranteed the safety of driving .Many rules and regulations have been made for the braking system in deta

4、il, which is the starting of our design. Firstly, I demonstrate the project on the base of the function of the brake, And analysis their strong point and shortcomings .I choose the form of front-disked. In this way, the braking system have higher braking efficiency and high stability of the performa

5、nce factors. Subsequently, the specific structure of the disc brake design was elaborated in detail. I designed the hydraulic drive system and two-pipe system and selected clearance automatic adjusting device. In the calculate part .I chosen several structural parameters, calculated the main paramet

6、ers of the braking system and the disc brake parts and drive mechanism. Key words ：disc brakes synchronous attachment coefficient brake disc brake caliper1 緒論 1.1 制動(dòng)器的作用 汽車制動(dòng)系是用于使行駛中的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地(包括在斜坡上)駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。汽車制動(dòng)系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全、停車

7、可靠，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。 1.2 制動(dòng)器的種類 汽車制動(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；重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置，牽引汽車還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。 行車制動(dòng)裝置用于使行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，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)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。 駐車制動(dòng)裝置用于使汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。

8、應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，則可利用其機(jī)械力源(如強(qiáng)力壓縮彈簧)實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車制動(dòng)裝置或駐車制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車必備的。因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車制動(dòng)器也可以起到應(yīng)急制動(dòng)的作用。 輔動(dòng)裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等的輔助制動(dòng)裝置，可使汽車下長坡時(shí)長時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動(dòng)器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量大于5t的客車上和總質(zhì)量大于12t的載貨汽車上裝備這種輔助制動(dòng)-減速裝置。 自動(dòng)制動(dòng)裝置用于當(dāng)掛車與牽引汽車連接的制動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，能使掛車自動(dòng)制動(dòng)。 1.

9、3 制動(dòng)器的組成 制動(dòng)器的組成任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成(如圖1-1所示)。制動(dòng)器有鼓式與盤式之分。行車制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車輪制動(dòng)器來制動(dòng)全部車輪；而駐車制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱(但也有用腳踏板操縱的，見圖1-1)，且利用專設(shè)的中央制動(dòng)器或利用車輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。利用車輪制動(dòng)器時(shí)，絕大部分駐車制動(dòng)器用來制動(dòng)兩個(gè)后輪，有些前輪驅(qū)動(dòng)的車輛裝有前輪駐車制動(dòng)器。中央制動(dòng)器位于變速器之后的傳動(dòng)系中，用于制動(dòng)變速器的第二軸或傳動(dòng)軸。行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置，必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有

10、制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、儲(chǔ)氣罐、控制閥和制動(dòng)器室。 圖 1-1（a） 前后輪均安裝盤式制動(dòng)器；（b）前輪盤式制動(dòng)器，后輪鼓式制動(dòng)器1-前盤式制動(dòng)器；2-防抱死系統(tǒng)導(dǎo)線；3-主缸和防抱死裝置；4-液壓制動(dòng)助力器；5-后盤式制動(dòng)器；6-防抱死電子控制器（ECU）；7-駐車制動(dòng)操縱桿；8-制動(dòng)踏板； 9-駐車制動(dòng)踏板；10-后鼓式制動(dòng)器；11-組合閥；12-制動(dòng)主缸；13-真空助力器 以前，大多數(shù)汽車的駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)都采用中央制動(dòng)器，其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動(dòng)軸，所需的制動(dòng)力矩較小，容易適應(yīng)手操縱力小的特點(diǎn)。但在用作應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，則

11、往往會(huì)使傳動(dòng)軸超載。現(xiàn)代汽車由于車速的提高，對應(yīng)急制動(dòng)的可靠性要求更嚴(yán)格，因此，在中、高級轎車和部分總質(zhì)量在1.5t以下的載貨汽車上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器(見圖1-1)。重型載貨汽車由于采用氣壓制動(dòng)，故多對后輪制動(dòng)器另設(shè)獨(dú)立的由氣壓控制而以強(qiáng)力彈簧作為制動(dòng)力源的應(yīng)急兼駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也不再設(shè)置中央制動(dòng)器。但也有一些重型汽車除了采用上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動(dòng)的中央制動(dòng)器，以便提高制動(dòng)系的可靠性。 1.4 對制動(dòng)器的要求 汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求。 (1)應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書

12、的規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對象所在國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。 (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)效能是由在一定的制動(dòng)初速度下及最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離駐坡效能是以汽車在良好的路面上能可靠而無時(shí)間限制地停駐的最大坡度()來衡量的，一般應(yīng)大于25。 (3)工作可靠。為此，汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的，而行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的30；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 (4)制動(dòng)效能的熱

13、穩(wěn)定性好。汽車的高速制動(dòng)、短時(shí)間的頻繁重復(fù)制動(dòng)，尤其是下長坡時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，均會(huì)引起制動(dòng)器的溫升過快，溫度過高。特別是下長坡時(shí)的獨(dú)立的管路可使制動(dòng)器摩擦副的溫度達(dá)到300400有時(shí)甚至高達(dá)700。此時(shí)，制動(dòng)器的摩擦系數(shù)會(huì)急劇減小，使制動(dòng)效能迅速下降而發(fā)生所謂的熱衰退現(xiàn)象。制動(dòng)器發(fā)熱衰退，經(jīng)過散熱、降溫和一定次數(shù)的緩和使用，使摩擦表面得到磨合，其制動(dòng)效能重新恢復(fù)，這稱為熱恢復(fù)。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動(dòng)鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強(qiáng)制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。 (5)制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰

14、退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng)515次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。另外也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器摩擦副工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水和泥沙進(jìn)入而采用封閉制動(dòng)器的措施。 (6)制動(dòng)時(shí)的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車均不應(yīng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此。汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一車軸上的左、右車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；當(dāng)后輪抱死而側(cè)滑甩尾時(shí)，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過15時(shí)，會(huì)在制動(dòng)時(shí)發(fā)生汽車跑

15、偏。 (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。踏板行程：對轎車應(yīng)不大于150mm；對貨車應(yīng)不大于170mm，其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。制動(dòng)手柄行程應(yīng)不大于160mm200mm。各國法規(guī)規(guī)定，制動(dòng)的最大踏板力一般為500N(轎車)700N(貨車)。設(shè)計(jì)時(shí)，緊急制動(dòng)(約占制動(dòng)總次數(shù)的510)踏板力的選取范圍：轎車為200N300N貨車為350N550N采用伺服制動(dòng)或動(dòng)力制動(dòng)裝置時(shí)取其小值。應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的手柄拉力以不大于400N500N為宜；駐車制動(dòng)的手柄拉力應(yīng)不大于500N(轎車)700N(貨車)。 (8)作用滯后的時(shí)間要盡可能短，

16、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(制動(dòng)滯后時(shí)間)和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間(解除制動(dòng)滯后時(shí)間)。 (9)制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 (10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。 (11)制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；制動(dòng)系中也應(yīng)有必要的安全裝置，例如一旦主、掛車之間的連接制動(dòng)管路損壞，應(yīng)有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置；在行駛過程中掛車一旦脫掛，亦應(yīng)有安全裝置驅(qū)使駐車制動(dòng)將其停駐。 (12)能全天候使用。氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)，氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。 (13

17、)制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長，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)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。 1.5 制動(dòng)器的新發(fā)展 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(antilock braking system，ABS)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面間的附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動(dòng)系統(tǒng)。它能有效地防止汽車在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的危險(xiǎn)，并縮短制動(dòng)距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。 近年來還出現(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)。前者

18、適用于重型汽車和汽車列車，它是用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、車輪載荷以及制動(dòng)摩擦片的磨損情況來調(diào)節(jié)各車輪的制動(dòng)氣室壓力。它不但可以較大地減少制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，縮短制動(dòng)距離，提高牽引車和掛車的制動(dòng)協(xié)調(diào)性，還能使制動(dòng)力分配更為合理；后者(即制動(dòng)助力系統(tǒng))適用于轎車，即當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況而駕駛員又未能及時(shí)地對制動(dòng)踏板施加足夠大的力時(shí)，該系統(tǒng)能自動(dòng)地加以識別并觸發(fā)電磁閥。使真空助力器在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)助力作用，從而實(shí)現(xiàn)顯著地縮短制動(dòng)距離的目的。 為了防止汽車發(fā)生追尾碰撞事故，一些汽車生產(chǎn)大國都在致力于車距報(bào)警及防追尾碰撞系統(tǒng)的研究。這種系統(tǒng)是用激光雷達(dá)或用微波雷達(dá)對前方車輛等障礙物進(jìn)行監(jiān)測

19、，若測出實(shí)際車距小于安全車距，則會(huì)發(fā)出警報(bào)；若駕駛員仍無反應(yīng)，則會(huì)自動(dòng)地對汽車施行制動(dòng)。在部分轎車上已開始裝用這種系統(tǒng)。 為了節(jié)省燃油消耗，減少排放并減輕制動(dòng)器的工作負(fù)荷，制動(dòng)能回收系統(tǒng)早已成為一個(gè)研究課題，以便將制動(dòng)能儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)再釋放出來加以利用。以前這項(xiàng)研究主要針對城市公共汽車，多采用飛輪儲(chǔ)能和液壓儲(chǔ)能方式，但由于種種原因未能推廣應(yīng)用。近年來，隨著電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的研制已取得突破性的進(jìn)展，制動(dòng)能回收系統(tǒng)又為一些電動(dòng)汽車所采用，在減速或下坡時(shí)可將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，使之產(chǎn)生制動(dòng)作用；同時(shí)可用發(fā)出的電流使蓄電池充電，以節(jié)省能源，增加電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的行駛里程。2 制動(dòng)器的

20、結(jié)構(gòu)形式及選擇2.1 制動(dòng)器的種類 汽車制動(dòng)器按其在汽車上的位置分為車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器。前者安裝在車輪處，并用腳踩制動(dòng)踏板進(jìn)行操縱，故又稱為腳制動(dòng)；后者安裝在傳動(dòng)系的某軸上，例如變速器或分動(dòng)器第二軸的后端或傳動(dòng)軸的前端，并用手拉操縱桿進(jìn)行操縱，故又稱為手制動(dòng)。 摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。 鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)疊的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上（對車輪制動(dòng)器）或變速器、分動(dòng)器殼或與其相固定的支架上（對中央制動(dòng)器），其旋轉(zhuǎn)

21、的摩擦元件為制動(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪轂上，而中央制動(dòng)器的制動(dòng)鼓則固定在變速器或分動(dòng)器的第二軸后端。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦蹄片的外表面作為一對摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面與制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動(dòng)器通常簡稱為帶式制動(dòng)器，而且在現(xiàn)代汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡稱為

22、鼓式制動(dòng)器，通常所說的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。 盤式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)表面為工作面的制動(dòng)盤，其固定摩擦元件一般是位于制動(dòng)盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動(dòng)塊。制動(dòng)時(shí)，當(dāng)制動(dòng)盤被兩側(cè)的制動(dòng)塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動(dòng)盤上的摩擦力矩。盤式制動(dòng)器常用作轎車的車輪制動(dòng)器，也可用作各種汽車的中央制動(dòng)器。 車輪制動(dòng)器主要用作行車制動(dòng)裝置，有的也兼作駐車制動(dòng)之用。 鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要結(jié)構(gòu)型式(如圖2-1）所示。圖2-1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)選型2.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動(dòng)器分為鉗盤式和全盤式制動(dòng)器兩大類。 鉗盤式制

23、動(dòng)器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動(dòng)塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動(dòng)鉗體中。兩塊制動(dòng)塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動(dòng)盤，制動(dòng)盤用螺栓固定于輪轂上。制動(dòng)塊的摩擦襯塊與制動(dòng)盤的接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅約3050，因此這種盤式制動(dòng)器又稱為點(diǎn)盤式制動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量小，散熱性較好，且借助于制動(dòng)盤的離心力作用易于將泥水、污物等甩掉，維修也方便。但由于摩擦襯塊的面積較小，制動(dòng)時(shí)其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，故對摩擦材料的要求較高。 圖2-2 固定鉗式盤式制動(dòng)器1轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼）2調(diào)整墊片3活塞4制動(dòng)塊總成5-導(dǎo)向支承銷 6制動(dòng)鉗體7輪輞8回位彈簧9制動(dòng)盤10輪轂全盤式

24、制動(dòng)器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸。其工作原理如摩擦離合器，故又稱為離合器式制動(dòng)器。用得較多的是多片全盤式制動(dòng)器，以便獲得較大的制動(dòng)力。但這種制動(dòng)器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為以下幾種： a、固定鉗式盤式制動(dòng)器 如圖2-2 所示，在制動(dòng)鉗體上有兩個(gè)液壓油缸，其中各裝有一個(gè)活塞。當(dāng)壓力油液進(jìn)入兩個(gè)油缸活塞外腔時(shí)，推動(dòng)兩個(gè)活塞向內(nèi)將位于制動(dòng)盤兩側(cè)的制動(dòng)塊總成壓緊到制動(dòng)盤上，從而將車輪制動(dòng)。當(dāng)放松制動(dòng)踏板使油液壓力減小時(shí)，回位彈簧又將兩制動(dòng)塊總成及活塞推離制動(dòng)盤。這種型式也稱為對置活塞式或浮動(dòng)活塞式固定鉗式盤式制

25、動(dòng)器。 b、浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的。其浮動(dòng)方式有兩種，一種是制動(dòng)鉗體可作平行滑動(dòng)；另一種是制動(dòng)鉗體可繞一支承銷擺動(dòng)(見圖2-3)。因而有滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器和擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器之分。但它們的制動(dòng)油缸均為單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總成是活動(dòng)的，而另一側(cè)的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。制動(dòng)時(shí)在油液壓力作用下，活塞推動(dòng)該側(cè)活動(dòng)的制動(dòng)塊總成壓靠到制動(dòng)盤，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固定于其上的制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩側(cè)的制動(dòng)塊總成受力均等為止。對擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器來說，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。這樣就要求制動(dòng)摩擦襯塊應(yīng)預(yù)先做成楔形的(摩擦表面

26、對背面的傾斜角為6左右)。在使用過程中，摩擦襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻(一般約為l mm)后即應(yīng)更換。 圖2-3 浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器工作原理圖(a)滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 (b)擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器1制動(dòng)盤;2制動(dòng)鉗體;3制動(dòng)塊總成;4帶磨損警報(bào)裝置的制動(dòng)塊總成;5活塞; 6制動(dòng)鉗支架; 7導(dǎo)向銷固定鉗式盤式制動(dòng)器在汽車上的應(yīng)用是早于浮動(dòng)鉗式的，其制動(dòng)鉗的剛度好，除活塞和制動(dòng)塊外無其他滑動(dòng)件，但由于需采用兩個(gè)油缸分置于制動(dòng)盤的兩側(cè)，使結(jié)構(gòu)尺寸較大，布置較困難；需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高；制動(dòng)熱經(jīng)制動(dòng)鉗體上的油路傳給制動(dòng)油液，易使其由于溫度過高而產(chǎn)生氣泡影響制動(dòng)效果。另外，由于兩側(cè)制動(dòng)塊

27、均靠活塞推動(dòng)，難于兼用于由機(jī)械操縱的駐車制動(dòng)，必須另加裝一套駐車制動(dòng)用的輔助制動(dòng)鉗，或是采用盤鼓結(jié)合式后輪制動(dòng)器，其中作為駐車用的鼓式制動(dòng)器由于直徑較小，只能是雙向增力式的，這種“盤中鼓”的結(jié)構(gòu)很緊湊，但雙向增力式制動(dòng)器的調(diào)整不方便。 浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動(dòng)器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)。浮動(dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，減少了油液的受熱機(jī)會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少，使冷卻條件較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動(dòng)油液溫度比固定鉗式的低3

28、050，汽化的可能性較小。但由于制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的，必須設(shè)法減少滑動(dòng)處或擺動(dòng)中心處的摩擦、磨損和噪聲。 與鼓式制動(dòng)器相比，盤式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)有： 1)熱穩(wěn)定性較好。這是因?yàn)橹苿?dòng)盤對摩擦襯塊無摩擦增力作用，還因?yàn)橹苿?dòng)摩擦襯塊的尺寸不長，其工作表面的面積僅為制動(dòng)盤面積的126，故散熱性較好。 2)水穩(wěn)定性較好。因?yàn)橹苿?dòng)襯塊對盤的單位壓力高，易將水?dāng)D出，同時(shí)在離心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對盤的擦拭作用，因而，出水后只需經(jīng)一、二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常；而鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)過十余次制動(dòng)方能恢復(fù)正常制動(dòng)效能。 3)制動(dòng)穩(wěn)定性好。盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩與制動(dòng)油缸的活塞推力及摩擦系數(shù)成線性關(guān)系，再加上無自行

29、增勢作用，因此在制動(dòng)過程中制動(dòng)力矩增長較和緩，與鼓式制動(dòng)器相比，能保證高的制動(dòng)穩(wěn)定性。 4)制動(dòng)力矩與汽車前進(jìn)和后退行駛無關(guān)。 5)在輸出同樣大小的制動(dòng)力矩的條件下，盤式制動(dòng)器的質(zhì)量和尺寸比鼓式要小。 6)盤式的摩擦襯塊比鼓式的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡單，維修保養(yǎng)容易。 7)制動(dòng)盤與摩擦襯塊間的間隙小(0.050.15mm)，這就縮短了油缸活塞的操作時(shí)間，并使制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比有增大的可能。 8)制動(dòng)盤的熱膨脹不會(huì)像制動(dòng)鼓熱膨脹那樣引起制動(dòng)踏板行程損失，這也使間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)可以簡化。 9)易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性和安全性，以保證汽車在任何車速下各

30、車輪都能均勻一致地平穩(wěn)制動(dòng)。 10)能方便地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器磨損報(bào)警，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。 盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是難以完全防止塵污和銹蝕(但封閉的多片全盤式制動(dòng)器除外)；兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，因此有的汽車采用前輪為盤式后輪為鼓式的制動(dòng)系統(tǒng)；另外，由于無自行增勢作用，制動(dòng)效能較低，中型轎車采用時(shí)需加力裝置。 通過以上分析，并且由于目前固定鉗盤式制動(dòng)器已很少采用，且缺點(diǎn)較多，所以我選擇綜合性能更好的浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器。3 汽車整車基本參數(shù)計(jì)算給出的軒逸2.0自動(dòng)豪華版整車參數(shù)如下：1）外形尺寸：長x寬x高4665mm1700mm1510mm；2）軸距：2700mm；3）最

31、高車速：190Km/h；4）額定載客（包括駕駛員）：4 人；5）發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力：最大功率105KW/5200 rpm；最大轉(zhuǎn)矩189NM/4400rpm；6）汽車的整車整備質(zhì)量1280 kg；汽車總質(zhì)量:1655kg7）其它參數(shù)參考軒逸2.0自動(dòng)豪華版。其它參數(shù)的確定： 輪滾動(dòng)半徑 由于軒逸2.0自動(dòng)豪華版轎車采用輪胎規(guī)格為195/60 R16，其中名義斷面寬度為195mm，扁平率為60%，輪轂名義直徑為16英寸，換算過來為16*25.4=406.4mm。故車輪滾動(dòng)半徑為 =（406.4+219560%）/2=320.2mm?？諠M載時(shí)質(zhì)心距前軸距離,；空滿載時(shí)質(zhì)心距后軸距離 ，空載時(shí), =1080

32、mm , =1620mm；滿載時(shí)， =1345mm，=1355mm?？諠M載時(shí)的軸荷分配空載時(shí)，前軸負(fù)荷 (3-1)后軸負(fù)荷 (3-2)滿載時(shí)，前軸負(fù)荷 (3-3)后軸負(fù)荷 (3-4) 空滿載時(shí)的質(zhì)心高度, 空載時(shí)， =684mm；滿載時(shí)， =664mm。4 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇4.1 制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)定義前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力為、，理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線公式：滿載時(shí)， (4-1)式中， 前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力； 后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力；G 汽車重力； 汽車質(zhì)心離后軸距離； 汽車質(zhì)心高度；L 汽車軸距。代入得： 將上式繪成以,為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配

33、曲線,即I曲線。下面求空載時(shí)I 曲線，同樣由 (4-2)得： 選定制動(dòng)力分配系數(shù) =0.68。4.2 同步附著系數(shù)滿載時(shí) （4-3）空載時(shí) （4-4）對于轎車而言，滿載時(shí)的同步附著系數(shù)0.6，滿足要求。4.3 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率當(dāng)時(shí)，最大總制動(dòng)力 （4-5）制動(dòng)強(qiáng)度 （4-6）附著系數(shù)利用率當(dāng)時(shí), 可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。而最大總制動(dòng)力 （4-10）制動(dòng)強(qiáng)度 （4-11）附著系數(shù)利用率 （4-12）由于不同的路面附著系數(shù)值不同，故其制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率也不同。對于常見的如瀝青（包括干濕），混凝土等這些附著系數(shù)大于0.796的路面，其制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利

34、用率就按第三種情況計(jì)算。4.4 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩由于選取了較大的值0.796（滿載），應(yīng)從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng) 時(shí),相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度q ，按在瀝青路（干）上行駛，=0.8計(jì)算?？汕蟮闷渥畲罂傊苿?dòng)力而車輪有效半徑=311mm，故前軸最大制動(dòng)力矩 （4-13） 一個(gè)前輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩： （4-14） 4.5 制動(dòng)器因數(shù)對于鉗盤式制動(dòng)器，設(shè)兩側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力均為P，則制動(dòng)盤在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2 fp，此處f 為盤與制動(dòng)襯塊間的摩擦系數(shù)，于是鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為BF=2f =20.3=0.6。5 盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)5.

35、1 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定5.1.1 制動(dòng)盤直徑D制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡可能取大些，這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得到增加，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。受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%79%，取75%。由于輪胎規(guī)格為195/60 R16，所以輪輞直徑為16英寸，即406.4mm，故制動(dòng)盤直徑D=406.475%mm=304.8mm，取304mm。5.1.2 制動(dòng)盤厚度h制動(dòng)盤厚度h對制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升有影響，為使質(zhì)量小些，制動(dòng)盤不宜取得很大，為了減少溫升，制動(dòng)盤厚度又不宜取得過小，制動(dòng)盤可以作成實(shí)心的，或者為了散熱通風(fēng)需要在制動(dòng)盤中間鑄出通

36、風(fēng)孔道，而我設(shè)計(jì)的軒逸2.0自動(dòng)豪華版轎車前盤式制動(dòng)器采用的便是通風(fēng)盤式，而通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度取為2050mm，采用較多的是2030mm，取30mm。5.1.3 摩擦襯塊外半徑R2、內(nèi)半徑R1與厚度b推薦摩擦襯塊外半徑與內(nèi)半徑 的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終將導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。選 /=1.4，由于摩擦襯塊外半徑略小于制動(dòng)盤半徑mm，取147mm。所以mm，參考其他類似車型，選定厚度b=14mm。5.1.4 制動(dòng)襯塊工作面積A由于制動(dòng)襯塊為扇形，選定其到圓心的夾角為，故工作面積 （5-1）5.1.5 摩擦襯塊摩擦系數(shù)f選擇

37、摩擦襯塊時(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。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 0.30.5，一般來說，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差，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。在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，為使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際，取f =0.3。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，故選用粉末冶金材料。5.2 制動(dòng)襯塊的設(shè)計(jì)計(jì)算假定襯塊的摩擦面全部與制動(dòng)盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為，式中f 為摩擦系數(shù)；為單側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力；R 為作用半

38、徑。由于所設(shè)計(jì)的軒逸2.0自動(dòng)豪華版轎車前盤式制動(dòng)器的制動(dòng)襯塊采用扇形摩擦表面，其徑向?qū)挾炔皇呛艽螅 等于平均半徑或有效半徑，在實(shí)際中已經(jīng)足夠精確。平均半徑為 mm （5-2）有效半徑是扇形表面的面積中心至制動(dòng)盤中心的距離，如下式所示，mm （5-3）式中，。5.3 摩擦襯塊磨損特性的計(jì)算摩擦襯塊的磨損受溫度、摩擦力、滑磨速度。制動(dòng)盤的材質(zhì)及加工情況，以及襯塊本身材質(zhì)等許多因素的影響。因此在理論上計(jì)算磨損性能極為困難，但實(shí)驗(yàn)表明，影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。目前，各國常采用的作為評價(jià)能量符合的指標(biāo)是比能量耗散率，即單位時(shí)間內(nèi)襯塊單位摩擦面積耗散的能量，通常所用的計(jì)量單

39、位為。軒逸2.0自動(dòng)豪華版轎車的前輪制動(dòng)器的比能量耗散率為： （5-4） （5-5）式中,為汽車總質(zhì)量（kg）；為汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 、為制動(dòng)初速度和終速度（m/ s）； j為制動(dòng)減速度（）；t為制動(dòng)時(shí)間（s）； 為前制動(dòng)器襯塊的摩擦面積（）； 為制動(dòng)力分配系數(shù)。在緊急制動(dòng)到停車的情況下，=0，并可以認(rèn)為 =1，故 （5-6）據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，計(jì)算時(shí)取減速度j =0.6g，制動(dòng)初速度 ，乘用車用100km（27.8m/s）。而 =57.9=5790，代入得： 另外，用襯塊單位摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力即比摩擦力計(jì)算襯塊磨損特性。單個(gè)前輪制動(dòng)器的比摩擦力為。式中， 為單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩；R 為制

40、動(dòng)襯塊平均半徑 ；A 為單個(gè)前輪制動(dòng)器的襯塊摩擦面積。當(dāng)前輪處于最大制動(dòng)力矩時(shí)，代入數(shù)值得：單個(gè)前輪制動(dòng)器的比摩擦力為 （5-7）5.4 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 制動(dòng)盤制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮帽形，由于所設(shè)計(jì)的是鉗盤式制動(dòng)器，故采用后者即禮帽形制動(dòng)盤，其圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻，所設(shè)計(jì)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，但盤的整體厚度較大。制動(dòng)盤工作面的加工精度應(yīng)達(dá)到下述要求：平面度小于等于0.01mm，表面粗糙度值小于等于0.06mm，兩摩擦表面的不平行度小于等于0.01mm，制動(dòng)盤的端面圓跳動(dòng)小于等于0.03mm。5.4.2

41、 制動(dòng)鉗制動(dòng)鉗由球墨鑄鐵QT400-18制造，做成整體的，其外緣留有開口，以便不必拆下制動(dòng)器便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將杯形活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背板。活塞由鋼制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面要進(jìn)行鍍鉻處理。5.4.3 制動(dòng)塊制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌在一起。襯塊為扇形?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。5.4.4 摩擦材料制動(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

42、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?，?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。經(jīng)過綜合考慮，制動(dòng)盤采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵鑄造，為保證足夠的強(qiáng)度和耐磨性能，其牌號為HT250。摩擦襯塊選用減少污染和對人體無害的粉末冶金材料。5.4.5 盤式制動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)盤與摩擦襯塊之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動(dòng)盤能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，盤式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為0.10.3mm.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)盡可能小?？紤]到在制動(dòng)過程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形

43、，因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(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)。所設(shè)計(jì)的軒逸2.0自動(dòng)豪華版轎車前盤式制動(dòng)器的間隙自調(diào)方式是利用制動(dòng)鉗中的橡膠密封圈的極限彈性變形量，來保持制動(dòng)時(shí)為消除設(shè)定間隙所需的活塞設(shè)定行程。當(dāng)襯塊磨損而導(dǎo)致所需的活塞形成大于時(shí)，活塞可在液壓作用下克服密封圈的摩擦力，繼續(xù)前移到實(shí)現(xiàn)完全制動(dòng)為止?；钊c密封圈之間，這一不可恢復(fù)的相對位移便補(bǔ)償了過量間隙。6 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇液壓式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：a.制動(dòng)時(shí)可以得到必要安全性，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)壓力相等

44、，左右輪制動(dòng)同時(shí)進(jìn)行；b.易保證制動(dòng)力正確分配到前、后輪，因?yàn)榍?、后輪分泵可以做出不同直徑；c.車振或懸架變形不發(fā)生自行制動(dòng)；d.不須潤滑和時(shí)常調(diào)整；缺點(diǎn)：a當(dāng)管路一處泄漏，則系統(tǒng)失效；b低溫油液變濃，高溫則汽化； c不可長時(shí)間制動(dòng)。但綜合來看，油壓制動(dòng)還是可取的，且得到了廣泛的應(yīng)用。6.2制動(dòng)管路的選擇出于取安全上的考慮，汽車制動(dòng)應(yīng)至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路。汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有以下常見的五種分路型式：1 一軸對一軸（）型(圖a），前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一個(gè)回路；2 交叉（X）型（圖b），前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對側(cè)車輪制動(dòng)器同屬一個(gè)回路；3 一軸半對半軸（HI）型（圖c），

45、每側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和全部后制動(dòng)器輪缸屬于一個(gè)回路，其余的前輪缸則屬于另一個(gè)回路；4 .半軸一輪對半軸一輪（LL）型（圖d），兩個(gè)回路分別對兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器作用；5 雙半軸對雙半軸（HH）型（圖e），每個(gè)回路均只對每個(gè)前后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。圖5-1 a) 一軸對一軸（）型;b) 交叉（X）型;c) 一軸半對半軸（HI）型d) 半軸一輪對半軸一輪（LL）型;e) 雙半軸對雙半軸（HH）型其中型的管路布置最為簡單，成本較低，目前在各種汽車特別是在貨車上用的最廣泛。但這種型式后制動(dòng)回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎能力。X型的結(jié)構(gòu)也很簡單。直行制動(dòng)時(shí)任何一回路失效

46、，剩余總制動(dòng)力都能保持正常值的50。但一旦某一管路損壞則造成制動(dòng)力不對稱，使汽車喪生穩(wěn)定性。因此該方案適用于主銷偏移距為負(fù)值的汽車上，以改善汽車穩(wěn)定性。HI、HH、LL型的結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)不予考慮。X型的布置方案可適于本次設(shè)計(jì)。6.3 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)主缸及制動(dòng)輪缸的直徑、制動(dòng)踏板力與踏板行程、踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，以及說明采用增壓或助理裝置的必要性，必須進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。6.3.1 制動(dòng)輪缸直徑制動(dòng)輪缸對制動(dòng)蹄(塊)施加的作用力F與輪缸直徑和制動(dòng)輪缸中的液壓p的關(guān)系為： (6-1) 制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過1012MPa，對盤式制動(dòng)器可更高。壓力越高，則輪缸直

47、徑越小，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)度以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，詳見GB752487附錄B表B2。油壓選?。?0MPa 所以=30mm6.3.2 制動(dòng)主缸直徑與工作容積制動(dòng)主缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，詳見GB752487附錄，選取制動(dòng)主缸直徑為30mm，主缸活塞直徑為30mm。制動(dòng)主缸工作容積 (6-2) 一般 , 取 則 6.3.3制動(dòng)踏板力與踏板行程制動(dòng)踏板力可用下式驗(yàn)算： (6-3)式中：制動(dòng)主缸活塞直徑, ；制動(dòng)管路的液壓, ；制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比,，?。徽婵罩ζ鞯脑隽Ρ稊?shù), 取;制動(dòng)踏板機(jī)

48、構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率，可取,取則 踏板力一般不超過，可見符合要求，而且操作輕便。通常，汽車液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)輪缸缸徑與制動(dòng)主缸缸徑之比，當(dāng)較小時(shí)，其活塞行程及相應(yīng)的踏板行程便要加大。制動(dòng)踏板工作行程為 (6-4)式中： 30mm 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比,，??； 主缸中推桿與活塞間的間隙，一般取1.8mm; 主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程, 取2mm。則 法規(guī)要求不大于150200mm，故符合法規(guī)。7 盤式制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)7.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述優(yōu)化設(shè)計(jì)是最優(yōu)化數(shù)學(xué)方法與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它能夠使某項(xiàng)設(shè)計(jì)在規(guī)定的各種限制條件下優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)

49、，從而使其設(shè)計(jì)指標(biāo)獲得最優(yōu)值。對任何一個(gè)工程設(shè)計(jì)師來說，總是希望作出一個(gè)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，使得設(shè)計(jì)的工程設(shè)施或產(chǎn)品，具有最好的使用性能和最低的材料消耗與制造成本，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，通常是設(shè)計(jì)人員憑借自身或他人積累起來的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，在初始設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，通過反復(fù)地試驗(yàn)、比較和改進(jìn)，最終得到一個(gè)較為滿意的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)時(shí)一般不能夠找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。而優(yōu)化設(shè)計(jì)方法則提供了一條可能高效率地求得最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案的途徑。實(shí)踐證明，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是一種保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能、降低成本、減小質(zhì)量和體積的有效的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也可以大大地縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)效率，因此已經(jīng)得到了越來越廣

50、泛的應(yīng)用。7.2 解決優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的一般步驟及幾何解釋7.2.1 一般步驟建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。選擇適用的最優(yōu)化方法及相應(yīng)的計(jì)算程序。確定初始數(shù)據(jù)和初始設(shè)計(jì)點(diǎn)。編寫相關(guān)的主程序及函數(shù)子程序。計(jì)算機(jī)求解并輸出結(jié)果。結(jié)果分析、比較。7.2.2 幾何解釋求解優(yōu)化問題的幾何解釋，可認(rèn)為是在約束限定的范圍內(nèi)，找出目標(biāo)函數(shù)的最小值。7.3 常用優(yōu)化方法一般優(yōu)化方法分為兩類，一類是無約束的優(yōu)化問題的求解，另一類是有約束的優(yōu)化問題的求解。7.3.1 無約束優(yōu)化方法在這類方法中，有坐標(biāo)輪換法、鮑威爾法、共軛梯度法、DFP 變尺度法、BFGS 變尺度法等。坐標(biāo)輪換法的基本思路是每次搜索只允許沿一個(gè)變量變化，其余

51、變量保持不變，它把多變量優(yōu)化問題輪流地轉(zhuǎn)化成單變量的優(yōu)化問題，當(dāng)n個(gè)變量依次進(jìn)行過一維搜索后，即完成一輪計(jì)算，若未收斂，則以上一輪最后一點(diǎn)開始繼續(xù)下一輪計(jì)算。其特點(diǎn)是只需計(jì)算函數(shù)值，無需求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，所以程序編制簡單，存儲(chǔ)量少，當(dāng)計(jì)算效率低，可靠性差。鮑威爾法是一種共軛方向法，它直接用函數(shù)值來構(gòu)造共軛方向，是一種直接方法。它具有二次收斂性，收斂速度較快，可靠性較好，存貯量少，當(dāng)編制程序較復(fù)雜，適用于維數(shù)較高的目標(biāo)函數(shù)。共軛梯度法也是一種共軛方向法，它是利用函數(shù)梯度值來構(gòu)造共軛方向，然后選取共軛方向作為每一次的搜索方向。它的特點(diǎn)是只需計(jì)算函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)，程序編制容易、存儲(chǔ)量少，收斂速度快，適用

52、于維數(shù)較高的優(yōu)化問題。7.3.2 約束優(yōu)化方法工程上出現(xiàn)的問題一般都是有約束的優(yōu)化問題，其常用的方法是隨機(jī)方向法、復(fù)合形法和懲罰函數(shù)法。隨機(jī)方向法是在可行域D內(nèi)利用隨機(jī)產(chǎn)生的可行下降方向進(jìn)行搜索的一種直接解法。其特點(diǎn)是對目標(biāo)函數(shù)無特殊要求，編制程序簡單，計(jì)算量小，存儲(chǔ)量少，收斂速度較快。復(fù)合形法的基本思想是通過預(yù)定頂點(diǎn)數(shù)的多邊形。各頂點(diǎn)的函數(shù)值相互比較，反復(fù)朝著函數(shù)值減小的方向進(jìn)行點(diǎn)的映射與復(fù)合形的收縮，使之逐步逼近約束最優(yōu)值。復(fù)合形法不需要計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，也不進(jìn)行一維尋優(yōu)，對目標(biāo)函數(shù)和約束條件都沒有特殊的要求，適用范圍廣，編制程序簡單。內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法要求整個(gè)尋優(yōu)過程在可行域內(nèi)進(jìn)行，迭代點(diǎn)

53、均要為可行解，故初始點(diǎn)必須是一個(gè)內(nèi)點(diǎn)。外點(diǎn)懲罰函數(shù)法，初始點(diǎn)可以隨便選擇，而且其在迭代過程中生成的迭代點(diǎn)也可能在可行域外?；旌蠎土P函數(shù)法它將兩者的懲罰函數(shù)形式結(jié)合在一起，用于求解既有不等式約束又有等式約束條件的最優(yōu)化問題。它結(jié)合了內(nèi)點(diǎn)法和外點(diǎn)法的優(yōu)點(diǎn)，克服了缺點(diǎn)。初始點(diǎn)可任選，可適用于具有等式和不等式約束的優(yōu)化問題，可處理多個(gè)變量及多個(gè)函數(shù)。7.4 制動(dòng)系參數(shù)的優(yōu)化制動(dòng)系主要參數(shù)，特別是制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)的選擇，由于需考慮的因素多，計(jì)算公式較復(fù)雜，傳統(tǒng)的方法是采用試湊法，按一定步驟計(jì)算，得出結(jié)果，如果不合適，重新計(jì)算直到滿意為止。這樣的設(shè)計(jì)方法慢，而且很難得到最優(yōu)解。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可以將以前作為簡化的參數(shù)都考慮進(jìn)去，通過編程、上機(jī)求解得到最優(yōu)解。制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)的選擇是在制動(dòng)系基本參數(shù)的確定下，使同步附著系數(shù)的取值能使其它參數(shù)滿足絕大多數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值要求，以達(dá)到獲得最佳值的效果。由于空、滿載兩種狀態(tài)下，制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)的優(yōu)化在原理上是相同的，所以以下僅優(yōu)化滿載狀態(tài)下的、值。確定約束條件：由于制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)存在以下關(guān)系：, 故0 0。根據(jù)國外文獻(xiàn)推薦，滿載時(shí)轎車同步附著系數(shù)0.6。由于制動(dòng)力分配系數(shù)值恒定，為使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)，附著系數(shù)利用率不致過低，其值總是選得小于可能遇到