畢業(yè)論文輕型貨車盤式制動器總成設計

1、輕型貨車盤式制動器總成設計摘 要 制動器是汽車制動系統(tǒng)的主要組成部分，是汽車行駛安全性的重要部件之一。作為一種新型的制動部件，盤式制動器與傳統(tǒng)的鼓式制動器比較，具有良好的耐磨性，受水的影響較小，能自我調(diào)節(jié)自我清洗，比任何其他制動系統(tǒng)的制動效果都要好，正越來越廣泛地應用于各類汽車上。為了了解盤式制動器的發(fā)展和結構，認識影響盤式制動器制動效能的因素，本文簡述了盤式制動器的研究意義、發(fā)展現(xiàn)狀以及汽車液壓制動系統(tǒng)；詳細講解了汽車制動系統(tǒng)的匹配計算、最大制動力矩的計算、盤式制動器參數(shù)設計計算、以及對前輪盤式制動器制動效能因素的校核計算，確定盤式制動器制動鉗缸體直徑，從而設計出內(nèi)外制動鉗體零件圖。關鍵詞:

2、 盤式制動器 結構參數(shù) 缸體直徑 校核計算Light truck disc brake assembly designAbstract The brake is a major component of brake system,and it is an important part of automobile driving safety.Compared with drum brakes ,as a new kind of brake parts,  disk brakes wear longer, are less affected by water, are self adj

3、usting, self cleaning,less prone to grabbing or pulling and stop better than any other system around.So disk brakes are widely used in all kinds of cars.In order to know the development and structure of disc brakes,and analysis the influence factors of the disc brake braking performance.this article

4、 briefly describes the significance of the research of disc brake, the development situation and automobile hydraulic brake system. Then it explained the matching calculations of automobile braking system ,maximum braking torque of calculation, disc brakes parameter design calculation,and the front

5、disc brake braking performance factors of checking calculation,Then determined the disc brake caliper cylinder diameters to designed Callipers parts graph of inside and outside body .Keyword: Disc brakes Structural parameters Cylinder diameters Check calculation目錄摘要IAbstractII第一章緒論11.1 盤式制動器的研究意義11.

6、2 汽車制動器發(fā)展歷程11.3 國內(nèi)外研究及應用現(xiàn)狀21.4 制動器分類及功用41.5 本文涉及相關參數(shù)8第二章汽車液壓制動系概述92.1 汽車液壓制動系的概念92.2 汽車液壓制動系統(tǒng)設計分解模型11第三章制動器設計計算123.1 汽車前后車輪制動力理想分配設計計算原理123.2 汽車最大減速度下制動力矩設計計算原理173.2.1 求制動器制動力分配系數(shù)173.2.2 求當時，汽車制動系統(tǒng)制動強度q183.2.3 單個前車輪制動器最大制動力矩確定183.2.4 單車后車輪制動器最大制動力矩確定193.3 盤式制動器參數(shù)設計193.3.1 盤式制動器制動鉗體主要結構參數(shù)的關系193.3.2 確

7、定盤式制動器計算用的最大制動力矩193.3.3 確定盤式制動器有效制動半徑203.3.4 確定盤式制動器制動鉗缸孔直徑213.3.5 比較制動鉗缸孔直徑與的值的大小21第四章盤式制動器校核計算224.1 盤式制動器制動效能因數(shù)的校核計算224.2 盤式制動器的制動力矩校核計算224.3 盤式制動器摩擦襯塊摩擦特性校核計算234.3.1 比能量耗散率計算234.3.2 比摩擦力計算24總結與展望25參考文獻26致謝28第一章 緒論1.1 盤式制動器的研究意義汽車制動系統(tǒng)是用以強制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)定以及使以停駛的汽車在原地（包括在斜坡上）駐留不動的機構。隨著高速

8、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，汽車制動系統(tǒng)的工作可靠性顯得日益重要。也只有制統(tǒng)動性能良好、制動系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。制動器是汽車制動系統(tǒng)的主要組成部分，是汽車行駛安全性的重要部件之一。作為一種新型的制動部件，盤式制動器與傳統(tǒng)的鼓式制動器比較，具有散熱快、重量輕、構造簡單、調(diào)整方便、制動效果穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、高負載時耐高溫性能好等優(yōu)勢，正越來越廣泛地應用于轎車、客車和重型載貨車上。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國已經(jīng)成為汽車制造和使用的大國。但與國外相比，我國在盤式制動器技術方面還處在發(fā)展階段。因此，對盤式制動器技術的研究頗有意義。1.2 汽車制動器

9、發(fā)展歷程制動器的發(fā)展有著很悠久的歷史,制動裝置其實是人們發(fā)明車輪后的一種延伸。制動器是汽車上一個非常重要的組成部分,制動器的發(fā)展經(jīng)過了一個漫長的過程：1889年德國人戴姆勒把制動鼓裝在汽車后輪上,再繞上鋼纜而成為制動裝置；1898年美國埃· 安· 斯佩里設計汽車采用了第一個前輪盤式制動器。即用圓盤分別與個車輪的輪毅連成一體而旋轉, 再另用個鑲有摩擦片的小圓盤,通過電磁鐵作用, 使其緊貼于轉動圓盤以實現(xiàn)制動；1902年美國人奧爾茲在紐約沿河大道上作了一次重要的制動試驗, 所用的是抱閘帶式制動器。他將柔性的不銹鋼制動帶包在奧茲莫比爾汽車的后軸輪毅上,當踩下制動踏板時, 制動帶把

10、車輪箍緊而使汽車停住。近年來,幾乎所有廠家都在其新車的后輪上都安裝了此種抱閘帶式制動器；1902年法國的雷諾發(fā)明鼓式制動器；1903年美閏人廷切爾在汽車上首次使用了空氣制動器；1907年英國人弗羅特提出用石棉板作制動片的設想, 隨后被用于解決制動產(chǎn)生的噪聲問題；1911年法國人別儒設計出第一個四輪制動器；1918年英國人洛克希德制造出了液壓制動器, 它是利用液壓主缸和油管把壓力油傳遞到制動輪缸,使制動系壓緊制動鼓；1921年美國人杜森貝克才第一個在汽車的個輪子上都裝上了液壓制動器, 組成了完整的汽車液壓制動系統(tǒng)；1925年可爾型汽車最早采用了能自動調(diào)節(jié)制動間隙的制動器；1955年英國道路研究所

11、實驗室研制出第一個實用的防抱死制動裝置；1973年電子式摩擦片磨損警報裝置開始使用；1985年通用汽車公司首先在汽車上采用電動助力制動器, 它是一種全液壓裝置。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和高速公路的迅速延伸及地面附著條件的改善，汽車的行駛速度越來越快，對汽車行駛安全性的要求也愈來愈高，因此改善汽車的制動性能更顯得頗為重要。近年來，隨著車輛技術的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。汽車制動系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置，用工作時產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達到車輛制動減

12、速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結構型式和功能形式。新型動力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動系統(tǒng)結構型式和功能形式發(fā)生相應的改變。隨著公路條件的改善、高速公路的興建、法規(guī)的發(fā)展和制動標準的不斷完善，對制動系統(tǒng)提出了許多新的課題，諸如高速制動性能、熱穩(wěn)定性、方向穩(wěn)定性、制動穩(wěn)定性、制動力匹配、可靠性、噪聲及公害控制等。汽車設計制造和研究部門在研究探索新的制動系結構型式的同時，也在不斷尋求更加快捷、高效的設計方法和手段。1.3 國內(nèi)外研究及應用現(xiàn)狀現(xiàn)在汽車盤式制動器的研究和開發(fā)主要注重的問題是：提高制動器的制動效能、防止塵污和銹蝕、減輕重量

13、、簡化結構、降低成本、向電子報警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展，以及實用性更強與壽命更長等。在國外，經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，生產(chǎn)氣（液）壓盤式制動器的技術目前已經(jīng)比較成熟，形成了系列產(chǎn)品。例如：博世(Bosch)公司、威伯科（WABCO）公司、阿文美馳公司等每年的產(chǎn)量都在2050萬臺以上；在歐、美、日等發(fā)達國家，已把盤式制動器作為標準件裝備在多級別的轎車、客車、中型、重型汽車上。而且隨著科技發(fā)展，國外電子技術也進入了車輛制動系統(tǒng)。在裝有盤式制動器的車橋上，為了防止貨車因盤式制動器磨損引發(fā)制動失靈，德國BPW公司還開發(fā)了稱為“EBase軸(橋)”的一種電子報警系統(tǒng)。該小盒子它收集如輪胎氣壓，摩擦片磨損、制動溫度

14、等一些參數(shù)，然后傳送給駕駛員或運輸公司，可監(jiān)視制動摩擦片的磨損情況。一旦發(fā)現(xiàn)制動摩擦片需要送維修站處理時，它可立即告知。以黃、紅報警燈顯示制動摩擦片損壞程度。我國在此項目上起步較晚，但隨著我國汽車工業(yè)技術的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術的進入，汽車上采應用盤式制動器配置逐步在我國形成規(guī)模。國內(nèi)目前真正形成規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)有武漢元豐、淅江萬向、一汽四環(huán)等，總體上數(shù)量不多，但開發(fā)氣壓盤式制動器熱火朝天的局面大有愈演愈烈的趨勢。以下就盤式制動器在我國各類車型上的運用狀況做一個簡單的分析：在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟與實用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動形

15、式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。因轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%80%，所以前輪制動力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤式制動，后輪鼓式制動的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮。 在大型客車方面：氣壓盤式制動器產(chǎn)品技術先進性明顯，可靠性總體良好，具有創(chuàng)新性和技術標準的集成性。我國從1997年開始在大客車和載重車上推廣盤式制動器及 ABS防抱死系統(tǒng)，因進口產(chǎn)品價格太高，主要用于高端產(chǎn)品。2004年7月1日交通部強制在712米高型客車上 “必須”配備后，國產(chǎn)盤式制動器得以大行其道。北京公交電車公司、上海公交、

16、武漢公交、長沙公交、深圳公交、廣州公交等公司，都在使用為大客車匹配的氣壓盤式制動器。 重型汽車方面：作為重型汽車行業(yè)應用型新技術，氣壓盤式制動器已經(jīng)屬于成熟產(chǎn)品，目前具有廣泛應用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中完成了對氣壓盤式制動器總成的開發(fā)。2005年元月份中國重汽卡車事業(yè)部在提升和改進卡車底盤的過程中，在橋箱事業(yè)部配合下，將22.5英寸氣壓盤式制動器成功“嫁接”到了重汽斯太爾重卡車前橋上。氣壓盤式制動器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功“嫁接”，解決了令整車廠及用戶困擾已久的傳統(tǒng)鼓式制動器制動嘯叫、頻繁制動時制動蹄片易磨損、雨天制動效能降低等一系列問題。氣壓盤式制動器首次在斯太

17、爾卡車前橋上的應用，也為今后開發(fā)重汽高速卡車提供了經(jīng)驗和技術儲備。與此同時陜西重汽、北汽福田、一汽解放、東風公司、江淮汽車等國內(nèi)大型汽車廠均完成了盤式制動器在重型汽車方面的前期試驗及技術貯備工作，盤式制動器在某些方面可以說成為未來重卡制動系統(tǒng)匹配發(fā)展的新趨勢。1.4 制動器分類及功用制動系統(tǒng)完成制動作用的部分是制動器。目前在汽車上所有的制動器幾乎都屬于摩擦制動器。摩擦制動器可分為盤式制動器和鼓式制動器兩大類。 盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得名。它由液壓控制，主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉動。分泵固定在制動器的底板上固定不

18、動，制動鉗上的兩個摩擦片分別裝在制動盤的兩側，分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用，推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動，動作起來就好像用鉗子鉗住旋轉中的盤子，迫使它停下來一樣。 盤式制動器散熱快、重量輕、構造簡單、調(diào)整方便。特別是高負載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。有些盤式制動器的制動盤上還開了許多小孔，以加速通風散熱和提高制動效率。盤式制動器沿制動盤向施力，制動軸不受彎矩，徑向尺寸小，制動性能穩(wěn)定。制動時，來自主缸的液壓力推動制動卡鉗內(nèi)的活塞向外移動，活塞壓力通過摩擦襯塊或制動蹄夾住制動盤。由于施加在制動盤兩

19、側的液壓力相等、方向相反，制動盤不會變形。但若是制動過猛或持續(xù)加壓，則制動盤可能變形。制動盤表面摩擦會產(chǎn)生熱，由于制動盤不斷轉動，并暴露在空氣中，即使在連續(xù)猛烈制動之后，盤式制動器的抗衰退性也比鼓式制動器好。因此，盤式制動器能夠確保車輛在行駛時的制動穩(wěn)定性。鼓式制動器也叫蹄式制動器，是靠制動蹄在制動盤上壓緊來實現(xiàn)剎車的。鼓式制動是早期設計的制動系統(tǒng)，其剎車鼓的設計1902年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應用。現(xiàn)在鼓式制動器的主流是內(nèi)張式，它的制動塊(剎車蹄)位于制動輪內(nèi)側，在剎車的時候制動塊向外張開，摩擦制動輪的內(nèi)側，達到剎車的目的。 相對于盤式制動器來說，鼓式制

20、動器的制動效能和散熱性都要差許多，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量。制動塊和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動效率下降。另外，鼓式制動器在使用一段時間后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙，甚至要把整個剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉。當然，鼓式制動器也并非一無是處，它造價便宜，而且符合傳統(tǒng)設計。 四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%-80%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動方式。不過對于

21、重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設計。鼓式制動器的旋轉元件是制動鼓，固定元件是制動蹄，制動時制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉，外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內(nèi)圓柱面上，對鼓產(chǎn)生制動摩擦力矩。凡對蹄端加力使蹄轉動的裝置統(tǒng)稱為制動蹄促動裝置，制動蹄促動裝置有輪缸、凸輪和楔。以液壓制動輪缸作為制動蹄促動裝置的制動器稱為輪缸式制動器；以凸輪作為促動裝置的制動器稱為凸輪式制動器；用楔作為促動裝置的制動器稱為楔式制動器。作為一種新型的制動部件，盤式制動器與傳統(tǒng)的鼓式制動器比較，具有散熱快、重量輕、構造簡單、調(diào)整方便、制動效果穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好

22、、高負載時耐高溫性能好等優(yōu)勢，正越來越廣泛地應用于轎車、客車和重型載貨車上。以下所示各圖為我所研究的盤式制動器內(nèi)外制動鉗體CAD繪圖：圖 內(nèi)制動鉗體主視圖圖 外制動鉗體主視圖1.5 本文涉及相關參數(shù)（1） 整車最大總質量：滿載3800kg 空載2750 kg（2） 軸距：2650mm （3） 輪胎規(guī)格：195-75 R14（4） 最高車速：120km/h（5） 前軸載荷：滿載1580 kg 空載1340 kg（6） 后軸載荷：滿載2220 kg 空載1410 kg（7） 整車重心高：滿載1095 mm 空載1010 mm（8） 制動踏板比：4.545第二章 汽車液壓制動系概述2.1 汽車液壓制

23、動系的概念汽車的制動性能是汽車的主要性能之一，它是由汽車的制動系統(tǒng)來保證的。汽車的制動系統(tǒng)包括行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、緊急制動和輔助制動系統(tǒng)。它們的基本功能是：（1）在汽車行駛過程中能以適當?shù)臏p速度將汽車速度減低到所需的車速或停止；（2）使汽車在下坡行駛時保持適當?shù)能囁伲唬?）使汽車可靠地停住，包括在上、下坡道上停住。我們所研究的內(nèi)容主要是汽車液壓制動系計算機輔助設計與分析系統(tǒng)。汽車液壓制動系統(tǒng)主要由供能裝置、控制裝置、驅動裝置、制動力調(diào)節(jié)裝置和制動器組成。供能裝置和控制裝置由司機、制動踏板以及一套杠桿機構組成。驅動裝置的作用是將來自駕駛員或其它力源的力傳給前、后車輪制動器，使之產(chǎn)生制動力

24、矩。一般轎車和中小型客車的液壓制動系統(tǒng)中的驅動裝置為伺服制動驅動機構。伺服制動的制動能源是人力和發(fā)動機動力并用，在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生。在伺服系統(tǒng)失效時，還可以全靠人力驅動液壓系統(tǒng)以產(chǎn)生一定程度的制動力。在用汽油機或帶氣動全速調(diào)速器的柴油機的汽車上液壓制動系統(tǒng)中的伺服力源，是發(fā)動機進氣管中節(jié)氣門后的真空度（負壓）。伺服用真空度一般可達0.050.07/mm2，故稱此伺服制動為真空助力制動。由真空伺服氣室、制動主缸和控制閥組成的總成就是轎車和中小型客車的液壓制動系統(tǒng)的驅動裝置，通常稱為真空助力器。如圖所示。接前輪制動器接發(fā)動機進氣管制動踏板機構接后輪制動器圖真空助力器

25、帶總泵總成1. 控制閥 2.真空伺服氣室 3.制動主缸 4.貯液罐 5.真空管路 6.真空單向閥在真空助力器中，伺服氣室置于踏板與主缸之間，其控制閥直接由踏板通過推桿操縱。伺服氣室的輸出力也作用在制動主缸活塞上，以助踏板力不足。制動力調(diào)節(jié)裝置的作用是調(diào)節(jié)制動力分配特性，擴大前軸車輪先抱死的附著系數(shù)范圍值，盡可能避免后輪先抱死。制動力調(diào)節(jié)裝置大多裝在后輪制動管路中，當前輪制動管壓增長到一定程度后，它自動限制或節(jié)制后輪制動管路壓力的增長。轎車和中小型客車的液壓制動系統(tǒng)中的制動力調(diào)節(jié)裝置大都采用比例閥實現(xiàn)。在汽車進入制動狀態(tài)時，制動主缸輸出到前輪與后輪的管路壓力同時增長，當增長到一定壓力值時，也就是

26、比例閥起節(jié)壓作用的起始點，比例閥進入工作狀態(tài)。此后，當制動主缸及前制動管路壓力繼續(xù)增長時，后制動管路壓力仍可隨之增長，但其增長量小與前制動管路壓力，以達到調(diào)節(jié)制動力分配特性的目的。前、后輪制動器是液壓制動系統(tǒng)中最主要的部件，其作用就是產(chǎn)生制動力矩將汽車車速減低或使汽車停住。在轎車和中小型客車中的制動器結構型式，一般前輪為盤式制動器、后輪為鼓式制動器。其中，轎車的盤式制動器大都為浮鉗式，客車的盤式制動器大都為固定鉗式。它們的鼓式制動器大都采用帶雙向、單向自增力自動定心浮動支銷式或不帶自增力自動定心浮動支銷式。目前，國內(nèi)外的汽車上采用的制動器結構型式很多，但應用在轎車和中小型客車上的制動器結構型式

27、也就是以上提到的幾種。接發(fā)動機進氣管圖汽車液壓制動系統(tǒng)示意圖1.控制機構 2.真空助力器帶總泵總成 3.前車輪制動管路 4. 前車輪制動器5.后車輪制動管路 6.制動比例閥 7. 后車輪制動器由一系列組好的制動部件組成的液壓制動系統(tǒng)，如圖所示。它不一定具有好的制動性能，具有好的制動性能的液壓制動系統(tǒng)必須經(jīng)制動部件的匹配設計。這就是研究汽車液壓制動系計算機輔助設計與分析軟件系統(tǒng)的目的。液壓制動系計算機輔助設計與分析軟件系統(tǒng)主要功能要求為：（1）確定汽車液壓制動系統(tǒng)總體設計方案（2）根據(jù)轎車和中小型客車的整車參數(shù)，對液壓制動系統(tǒng)進行工程分析與匹配設計。（3）確定液壓制動系統(tǒng)中零部件結構后，可自動或

28、半自動分析和計算各零部件的尺寸參數(shù)，設計出零部件工作圖。（4）對汽車制動過程進行動態(tài)仿真，利用電子計算機模擬汽車制動系統(tǒng)的行車制動能力。2.2 汽車液壓制動系統(tǒng)設計分解模型汽車液壓制動系統(tǒng)的匹配設計過程是一個不斷反饋、由粗到精的迭代求解過程。在設計中有許多不確定因素。這就決定了不可能完全由計算機輔助設計與分析系統(tǒng)自動作出決策，應該采用交互式的設計方式，將系統(tǒng)無法決定的問題由用戶來決策，因此，需要對設計任務進行合理分解，根據(jù)本章概述中關于制動系統(tǒng)的組成裝置及其功能的分析，對設計問題進行問題的歸約和層次規(guī)劃，使液壓制動系統(tǒng)的設計任務分解為簡單的子任務。一個具有搜索功能的液壓制動系統(tǒng)求解模型的分解如

29、圖所示。汽車液壓制動系統(tǒng)真空助力器感載式制動主缸控制閥駕駛員踏板杠桿機構比例閥制動力調(diào)節(jié)裝置控制裝置驅動裝置制動器供能裝置前輪與后輪非感載式鼓式制動器盤式制動器真空伺服氣室固定鉗式盤式制動器浮鉗式盤式制動器帶單向自增力自動定心浮銷式帶雙向自增力自動定心浮銷式領從蹄自動定心浮銷式圖搜索液壓制動系統(tǒng)設計方案問題歸約據(jù)設計問題的分解和歸約，可以制定設計規(guī)劃。設計規(guī)劃實際上是將所要求解的設過程按有序的過程建立行動集合，至于對每一個求解步驟采用何種設計行為，則由對象中的方法或規(guī)則的推理結合決定。對應于問題歸約圖，設計規(guī)劃可看成它的特殊搜索過程，與歸約自頂向下的方式不同，設計規(guī)劃往往是自地向上的。圖所示的

30、分解模型為液壓制動系統(tǒng)方案設計知識庫的構造及參數(shù)設計與校核計算提供了依據(jù)。第三章 制動器設計計算在汽車的總布置參數(shù)及汽車制動系統(tǒng)各部件的結構形式，匹配關系確定之后，即可參考已有的同等級的汽車的同類制動系統(tǒng)，初選制動系統(tǒng)的主要部件的主要參數(shù)，并據(jù)以進行各部件結構的初步設計，然后進行各項制動性能的計算、分析、評價。根據(jù)計算分析結果對設計參數(shù)進行必要的修正，直到基本性能參數(shù)滿足要求為止。3.1 汽車前后車輪制動力理想分配設計計算原理 汽車制動過程中，根據(jù)汽車前后車軸制動器制動力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)等因素，在制動器制動力足夠時，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；2)

31、后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑；3)前后輪同時抱死拖滑；由汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性可知，情況1)是穩(wěn)定工況，但在制動時汽車喪失轉向能力，附著條件沒有充分利用；情況2)汽車后軸可能出現(xiàn)側滑，是不穩(wěn)定工況，附著利用率也低；而情況3)可以避免汽車后軸側滑，同時前轉向輪只有在最大制動強度下才使汽車失去轉向能力，較之前兩種工況，附著條件利用情況較好，此時的前、后輪制動器對汽車前、后輪制動力和的關系曲線，常稱為前后制動器制動力理想的分配曲線。 通過給出的整車參數(shù)汽車總重量或總質量、軸距、汽車重心至前、后軸的縱向距離、，汽車重心高度。根據(jù)汽車在制動狀態(tài)相關理論，計算出前后輪同步抱死的制動工況下的各軸理

32、想制動力。再以附著系數(shù)為參變量，輸出前、后軸制動周緣力的理想關系曲線。在汽車制動系統(tǒng)設計中，前后制動器制動力分配的比例將影響到汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，所以設計汽車制動系統(tǒng)必須妥善考慮這一問題?；驹恚焊鶕?jù)汽車在水平路面上制動時的受力情形。如圖所示，推導出前、后輪制動器制動力和的關系式。在此計算中，忽略汽車的滾動阻力偶矩、旋轉質量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩、制動時車輪邊滾邊滑過程。并假設制動力和能在同一瞬間達到各該軸的附著力和的數(shù)值，則前、后輪制動器同步抱死滑移，這時總制動力和減速度達到最大值。FB1LZ1L2Z2地面FB2L1GahgFjFB1圖3.1.1制動時的汽車受力圖由圖

33、，對前、后車輪接地點取力矩得：（3.1.1）式中：地面對前輪的法向反作用力；（N）地面對后輪的法向反作用力；（N）汽車前、后軸間距離；（mm）汽車重心至前軸的縱向距離；（mm）汽車重心至后軸的縱向距離；（mm）汽車質量；（Kg）汽車重心高度；（mm）汽車減速度；（m/s2）汽車總重力；（N）重力加速度；（m/s2）由式（3.1.1）可求得地面法向反作用力為：（3.1.2）（3.1.3）根據(jù)假設條件，汽車前、后制動器同步抱死滑移，若在不同附著系數(shù)的路面上，此時地面對汽車的摩擦阻力（制動力）將于附著力相等，（道路附著系數(shù)）于是得：（3.1.4）由圖可知，代入式（）得：（3.1.5）將式（3.1.5

34、）代入式（3.1.2）和式（3.1.3）得：（3.1.6）（3.1.7）同理，由假設條件，在不同附著系數(shù)的路面上，汽車前后制動同步抱死滑移則有：前、后輪制動器制動力之和等于附著力，并且前、后輪制動器制動力分別等于各自的附著力，于是得：（3.1.8）式中：前制動器對前輪的制動力；（N）后制動器對后輪的制動力；（N）由式（3.1.8）代入式（3.1.6）和式（3.1.7）得出:（3.1.9）由式（3.1.9）消去得：（3.1.10）注意：有時整車參數(shù)中給出前軸荷或后軸荷，如此在輸入、之前，須由下式進行換算。(3.1.11)式中： 汽車前軸載荷；（N）汽車后軸載荷；（N） 另外，由式（3.1.10）

35、得出的與的關系式中，對于同一輛汽車在實際載重不同時，、均發(fā)生變化。因而，理想制動器制動力分配特性曲線一般在汽車滿載和空載兩種情況輸出。取滿載： =空載：=3.2 汽車最大減速度下制動力矩設計計算原理 隨著道路條件的不斷改善，現(xiàn)如今轎車和中小型客車的車速都設計的較高。從保證汽車在制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，一般寧可讓前輪先抱死而不讓后輪先抱死。如此，在確定轎車和中小型客車的同步附著系統(tǒng)時，取值都較高。在轎車和中小型客車的最高車速>150km/h時，根據(jù)路面平整程度和附著系數(shù)實際情況，推薦取0.65-0.8，這樣就可以根據(jù)對值較大汽車的前、后軸最大制動力矩的計算原則，確定汽車各單個制動器應有的汽車最

36、大減速度下的制動力矩?；驹恚?求制動器制動力分配系數(shù)定義：前制動器制動力與汽車總制動器制動力之比，稱制動器制動力分配系數(shù)，并以符號表示。（）式中：前制動器制動力汽車總制動力，為后制動器制動力故：可得到：（）假設汽車在同步附著系數(shù)路面上制動，前、后輪同時抱死則由式（）可得：（）由式()和式（3.2.3）得出：經(jīng)整理得：（）取滿載時 空載時 求當時，汽車制動系統(tǒng)制動強度q 假如時，則可能得到的最大地面制動力取決于后輪剛剛首先抱死條件，這時：（）由可得：（）滿載時 空載時 單個前車輪制動器最大制動力矩確定（）式中：單個前車輪制動器最大制動力矩；（N.m）汽車可能遇到的最大附著系數(shù)；車輪有效滾動半

37、徑（m）；制動器同步附著系數(shù)；由公式得 單車后車輪制動器最大制動力矩確定3.3 盤式制動器參數(shù)設計基本原理： 盤式制動器制動鉗體主要結構參數(shù)的關系在初步計算制動器制動鉗體結構參數(shù)時，盤式制動器效能因數(shù)的值可定為0.8。根據(jù)汽車前輪所需的最大理論制動力矩，初步選取制動鉗體缸孔直徑，可由下面的公式算出： （）式中：盤式制動器制動鉗體缸孔的工作面積；（mm2）盤式制動器制動效能因數(shù)；前制動管路的開啟壓力；（Mpa或N/mm2）主缸以后的機械效率；制動盤有效半徑；（m）前制動管壓；（Mpa或N/mm2） 確定盤式制動器計算用的最大制動力矩由于考慮到汽車實際制動時的最大輸出制動力矩與理論值受很多因素影響

38、而發(fā)生改變，如制動襯片與制動盤接觸時不一定非常均勻使加制動力、制動襯片的摩擦系數(shù)受溫度變化而發(fā)生改變等一些因素。這樣用于計算的最大制動力矩應由下面公式算出： （）式中：用于計算的最大制動力矩（N.m）單個前輪制動器理論最大制動力矩（N.m） 確定盤式制動器有效制動半徑設計盤式制動器時，在前制動管壓和制動鉗缸孔直徑確定之后，制動器有效制動半徑越大，則制動力矩越大。但受到輪輞內(nèi)徑的限制，制動盤與輪輞之間應保持相當?shù)拈g隙，否則不僅散熱條件太差，而且輪輞受熱可能粘住內(nèi)胎。盤式制動器有效制動半徑的計算，如圖所示R1R制動襯塊ddRR2圖盤式制動器的有效制動半徑參考圖設：襯塊與制動盤之間的單位壓力為，則在

39、任意微元面積上的摩擦力對制動盤中心的力矩為，而單側制動塊加于制動盤的制動力矩為：單側襯片加于制動盤的總摩擦力：故有效半徑： （）式中：制動鉗摩擦襯塊外徑（130mm）制動鉗摩擦襯塊內(nèi)徑（95mm）而制動盤直徑可由下面公式算出：（）式中：制動盤直徑，取值260mm；汽車輪胎輪輞直徑356mm。那么，在式（）有效半徑的計算中，的取值一般與相同，而的值為與襯塊寬度之差，而襯塊寬度一般由供銷商提供標準。 確定盤式制動器制動鉗缸孔直徑將式（）算出的代入式（2.3.1）得出：式中：前輪制動器最大制動管路壓力：（Mpa或N/mm2）取0.050.14Mpa；取0.8取0.8取12Mpa13Mpa； 比較制動

40、鉗缸孔直徑與的值的大小與相差的數(shù)值一般控制在6mm之內(nèi)。即： （）在設計計算中，只有式（）成立，的值才能基本上確定。第四章 盤式制動器校核計算基本原理盤式制動器校核主要是根據(jù)有關零件的性能尺寸和性能指標，對制動力矩、制動力矩與制動襯塊的摩擦系數(shù)、前制動管壓的關系，制動襯塊摩損特性進行校核計算，以確認盤式制動器工作圖紙是否達到設計性能要求。4.1 盤式制動器制動效能因數(shù)的校核計算制動效能因數(shù)是指在制動鼓或制動盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。即：（）式中：制動鉗體活塞對襯片的壓力；（N）摩擦襯塊與制動盤之間摩擦系數(shù)；由式（）可得： （）4.2 盤式制動器的制動力矩校核計算盤式制動器的制動

41、力矩可由下面公式得出：（）式中：盤式制動器有效作用半徑；（m）、已在式（）中定義。其中： （）式中：制動鉗缸孔面積；（mm2）前輪制動管壓；（MPa或N/mm2）由：和式（）、式（4.2.2）可得出： (）式中：制動鉗缸孔直徑；（mm）上式為前輪盤式制動器總的制動力矩與摩擦系數(shù)、制動管壓的關系式。4.3 盤式制動器摩擦襯塊摩擦特性校核計算汽車制動過程可視為將汽車的機械能的一部分轉變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了汽車全部動能耗散的任務。此時，由于制動時間很短，實際上熱量還來不及逸散到大氣中，而為制動器所吸收，致使制動器溫度升高。這就是所謂制動器的能量負荷。能

42、量負荷愈大，則制動襯塊磨損愈嚴重。由于汽車的總重及制動襯塊的摩擦面積各不相同。因而有必要用一種相對的量作為評價能量負荷的指標?，F(xiàn)常用的指標是比能量耗散率，即每單位襯塊摩擦面積的每單位時間耗散的能量。通常用的計算為。 比能量耗散率計算盤式制動器的比能量耗散率求解公式為：（)式中：滿載時汽車總重量；（N）前輪回轉質量換算系數(shù)；、制動初速度和終速度；（m/s）重力加速度9.8m/s2制動減速度；(m/s2)制動時間；（s）制動襯塊摩擦面積；（mm）制動力分配系數(shù)；在緊急制動到停車的情況下，并可認為；故式（4.3.1）可得出：（）一般在校核時，一般取、為計算值。 比摩擦力計算摩擦特性的另一個指標是每單

43、位襯塊摩擦面積的制動器摩擦力，稱為比摩擦力。比摩擦力愈大，則摩擦將愈嚴重。單個車輪的盤式制動器的比摩擦力：（）式中：比摩擦力；（N/mm2）、已定義總結與展望 我的論文題目是與機械有關的汽車制動器，是通過整車參數(shù)計算出前輪盤式制動器的結構參數(shù)；設計合理的前輪盤式制動器的總成及零部件；確定最大制動力矩，并合理分配前、后軸的制動力，以滿足汽車制動要求；校核計算前輪盤式制動器制動效能因數(shù)，來保證汽車的制動安全性和可靠性。雖然有點陌生，且在剛開始的圖紙設計和論文寫作過程中，有時感覺很辛苦，有時還會產(chǎn)生放棄的念頭，但是最終堅持了下來，出色的完成了我的畢業(yè)設計。我最初的工作是搜集與汽車制動器有關的資料。在

44、指導老師的指點下，通過各種渠道開始準備工作通過網(wǎng)絡、圖書館搜集相關學術論文、核心期刊、書籍等。通過一段時間的深入學習，搜集了一大堆與畢業(yè)設計題目相關的資料，在蘇老師的指導下，摒棄了一些無關緊要的內(nèi)容，保留了有參考價值的資料作為備用。同時特意瀏覽了大量的外文網(wǎng)站，并將這些內(nèi)容列成提綱，便于以后查詢，以減少后期工作量接下來，我開始對所搜集的資料進行整理、分析研究。開題報告完成之后隨即進入緊張而有序的CAD制圖。作為機械專業(yè)的學生，CAD對于我們并不陌生，但是在機械制圖方面過于薄弱使我在進度上有點跟不上，所以我特地鞏固了我的制圖和讀圖能力，最終完成了CAD圖紙的設計。在整個畢業(yè)論文設計的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要