盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)原版

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 12級(jí)車輛工程2班 學(xué) 號(hào) 3112000536 、3112000551 3112000561 、3112000564 姓 名 鄧漢佳、林滔、吳廣軍、吳一平 指導(dǎo)老師 馮 桑 2016年 01 月 10日目錄第一章 汽車制動(dòng)系概述3第二章 汽車主要參數(shù)5第三章 制動(dòng)器形式的選擇5第四章 盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定91制動(dòng)盤(pán)直徑D92制動(dòng)盤(pán)的厚度h93摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R194制動(dòng)襯塊工作面積A9五 盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算91.同步附著系數(shù)的確定92.制動(dòng)力分配系數(shù)的確定103.前，后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定114.制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率115

2、.制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩136.制動(dòng)器因數(shù)137.應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩148.襯塊磨損特性的計(jì)算 159.盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算16第六章 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)181. 制動(dòng)盤(pán) 182. 制動(dòng)鉗 183. 制動(dòng)塊 184. 摩擦材料 185. 制動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) 196.液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 196.1.1制動(dòng)輪缸直徑與工作容積 196.1.2制動(dòng)主缸直徑與工作容積 216.1.3制動(dòng)踏板力和踏板行程 21第一章 汽車制動(dòng)系概述使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車保持不動(dòng)，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動(dòng)。對(duì)汽車起到制動(dòng)作用的

3、是作用在汽車上，其方向與汽車行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車上的滾動(dòng)阻力，上坡阻力，空氣阻力都能對(duì)汽車起制動(dòng)作用，但這外力的大小是隨機(jī)的，不可控制的。因此，汽車上必須設(shè)一系列專門(mén)裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界在汽車上某些部分施加一定的力，對(duì)汽車進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)。這種可控制的對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng)的外力，統(tǒng)稱為制動(dòng)力。這樣的一系列專門(mén)裝置即成為制動(dòng)系。1 制動(dòng)系的功用：使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠的停在原地或-=-坡道上。2 制動(dòng)系的組成任何制動(dòng)系都具有以下四個(gè)基本組成部分：（1）供能裝置包括供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量以

4、及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。其中，產(chǎn)生制動(dòng)能量的部位稱為制動(dòng)能源。（2）控制裝置包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的各種部件。（3）傳動(dòng)裝置包括將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器的各個(gè)部件。（4）制動(dòng)器產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件，其中也包括輔助制動(dòng)系中的緩速裝置。 較為完善的制動(dòng)系還具有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置以及報(bào)警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝置。 3 制動(dòng)系的類型（1）按制動(dòng)系的功用分類1）行車制動(dòng)系使行使中的汽車減低速度甚至停車的一套專門(mén)裝置。2）駐車制動(dòng)系是以停止的汽車駐留在原地不動(dòng)的一套裝置。3）第二制動(dòng)系在行車制動(dòng)系失效的情況下，保證汽車仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車的一套裝置。在許多國(guó)家的制動(dòng)法規(guī)中規(guī)定，

5、第二制動(dòng)系是汽車必須具備的。4）輔助制動(dòng)系在汽車長(zhǎng)下坡時(shí)用以穩(wěn)定車速的一套裝置。（2）按制動(dòng)系的制動(dòng)能源分類1）人力制動(dòng)系以駕駛員的肢體作為唯一的制動(dòng)能源的制動(dòng)系。2）動(dòng)力制動(dòng)系完全靠由發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢(shì)能進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系。3）伺服制動(dòng)系兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系。按照制動(dòng)能量的傳輸方式，制動(dòng)系又可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁等。同時(shí)采用兩種以上傳能方式的制動(dòng)系，可稱為組合式制動(dòng)系。4 設(shè)計(jì)制動(dòng)系時(shí)應(yīng)滿足如下主要要求：1） 具有足夠的制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩相指標(biāo)來(lái)評(píng)定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠的停駐的最

6、大坡度來(lái)評(píng)定的。詳見(jiàn)GB/T7258-2004制動(dòng)距離：是指機(jī)動(dòng)車在規(guī)定的初速度下急踩制動(dòng)時(shí)，從腳接觸制動(dòng)踏板（或手觸動(dòng)制動(dòng)手柄）時(shí)起至機(jī)動(dòng)車停住時(shí)止機(jī)動(dòng)車駛過(guò)的距離。制動(dòng)減速度：是指機(jī)動(dòng)車制動(dòng)時(shí)車速對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。制動(dòng)穩(wěn)定性要求：是指制動(dòng)過(guò)程中機(jī)動(dòng)車的任何部位（不計(jì)入車寬的部位除外）不允許超出規(guī)定寬度的試驗(yàn)通道的邊緣線。 表1.1制動(dòng)距離和制動(dòng)穩(wěn)定性要求機(jī)動(dòng)車類型制動(dòng)初速度km/h滿載檢驗(yàn)制動(dòng)距離要求m空載檢驗(yàn)制動(dòng)距離要求m試驗(yàn)通道寬度 m三輪汽車205.02.5乘用車5020.019.02.5總質(zhì)量不大于 3500kg 的低速貨車309.08.02.5其它總質(zhì)量不大于 3500kg 的汽車5

7、022.021.02.5其它汽車、汽車列車3010.09.03.0兩輪摩托車307.0邊三輪摩托車308.02.5正三輪摩托車307.52.3輕便摩托車204.0輪式拖拉機(jī)運(yùn)輸機(jī)組206.56.03.0手扶變型運(yùn)輸機(jī)206.52.3表1.2制動(dòng)減速度和制動(dòng)穩(wěn)定性要求 機(jī)動(dòng)車類型制動(dòng)初速度km/h滿載檢驗(yàn)充分發(fā)出的平均減速度m/s2空載檢驗(yàn)充分發(fā)出的平均減速度m/s2試驗(yàn)通道寬度m三輪汽車203.82.5乘用車505.96.22.5總質(zhì)量不大于 3500kg 的低速貨車305.25.62.5其它總質(zhì)量不大于 3500kg 的汽車505.45.82.5其它汽車、汽車列車305.05.43.02）

8、工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則各自獨(dú)立。3） 在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。4） 防止水和泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面。5） 制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好。6） 操作輕便，并具有良好的隨動(dòng)性。7） 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲應(yīng)盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。8） 作用滯后性應(yīng)盡可能好。作用滯后性是指制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，以制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作至達(dá)到給定的制動(dòng)效能所需的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。9） 摩擦片應(yīng)有足夠的

9、使用壽命。10）摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。11）當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本供能遭到破壞時(shí)，汽車制動(dòng)系應(yīng)有音響或光信號(hào)等報(bào)警裝置。防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來(lái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料在石棉有致癌公害問(wèn)題已被淘汰，取而代之的各種無(wú)石棉型材料相繼研制成功。第二章 汽車主要參數(shù)主要尺寸：軸距：2920mm 質(zhì)量：1540kg 質(zhì)心高度（滿載）：850mm質(zhì)心到前軸距離：1790mm 質(zhì)心到后軸

10、距離：1130mm軸荷分配：空載（前后）：739/801kg滿載：960/1040kg制動(dòng)形式：浮鉗盤(pán)式制動(dòng)車輪：前后：225/60R17第三章 制動(dòng)器形式的選擇制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動(dòng)器。摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式，盤(pán)式和帶式三種。帶式制動(dòng)器只用作中央制動(dòng)器；鼓式和盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式有多種，如下所示： 圖1.1制動(dòng)器分類表盤(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

11、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)。制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)表面的大小由盤(pán)的直徑?jīng)Q定。大型車需要較多制動(dòng)功能，它的制動(dòng)直徑達(dá)12in或者更大些。較小較輕的車車用較小的制動(dòng)盤(pán)。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。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。車論凸耳螺栓通過(guò)輪

12、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。制動(dòng)盤(pán)可能是整體式的或者通風(fēng)的。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。這種結(jié)構(gòu)使制動(dòng)盤(pán)鑄件顯著的增加了冷卻面積。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤(pán)內(nèi)扇形葉片的旋轉(zhuǎn)增加了空氣循環(huán)，有效的冷卻制動(dòng)。盤(pán)式制動(dòng)器具有散熱快，重量輕，構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)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(pán)式制動(dòng)比鼓式制動(dòng)更容易在較短的時(shí)間內(nèi)令車停下。雖然盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)與空氣接觸的面積很大，但很多時(shí)候其散熱效果還是不能讓人滿意，于是有的制動(dòng)盤(pán)上又被開(kāi)了

13、許多小孔，加速通風(fēng)散熱以提高制動(dòng)效率，這就是通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器。一般來(lái)說(shuō)，尺寸大的制動(dòng)盤(pán)要比尺寸小的制動(dòng)盤(pán)散熱效率高，而通風(fēng)盤(pán)則要比實(shí)體盤(pán)的散熱效率高。四輪轎車在制動(dòng)過(guò)程中，一般前輪的制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用。因此，一般情況下，汽車前輪制動(dòng)盤(pán)的尺寸要比后輪大，且前輪多采用通風(fēng)盤(pán)，后輪多采用實(shí)體盤(pán)或通風(fēng)盤(pán)。根據(jù)制動(dòng)盤(pán)固定元件的結(jié)構(gòu)形式，盤(pán)式制動(dòng)器可分為鉗盤(pán)式制動(dòng)器和全盤(pán)式制動(dòng)器兩類。鉗盤(pán)式制動(dòng)器鉗盤(pán)式制動(dòng)器的固定摩擦元件是制動(dòng)塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸線旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鉗中。制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤(pán)接觸面積很小，在盤(pán)上所占的中心角一般僅30o50o,故盤(pán)式制動(dòng)器又被稱為點(diǎn)盤(pán)式制動(dòng)器。全盤(pán)式制動(dòng)器全

14、盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副的固定元件和旋轉(zhuǎn)都是圓盤(pán)形的，分別稱為固定盤(pán)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)。其結(jié)構(gòu)原理和摩擦離合器相似。多片全盤(pán)式制動(dòng)器的各盤(pán)都封閉在殼體中，散熱條件較差。因此，有些國(guó)家正在研制一種強(qiáng)制液冷多片全盤(pán)式制動(dòng)器。這種制動(dòng)器完全封閉，內(nèi)腔充滿冷卻油液。冷卻在制動(dòng)器內(nèi)受熱升溫后，被液壓泵吸出，而后被壓送入發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系中的熱交換器，在此受發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的冷卻后再流回制動(dòng)器。鉗盤(pán)式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)不同，分為以下幾種。1.固定鉗式制動(dòng)鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿制動(dòng)盤(pán)軸線方向移動(dòng)，因而其中必須在制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)裝設(shè)制動(dòng)塊促動(dòng)裝置，以便分別將兩側(cè)的制動(dòng)塊壓向制動(dòng)盤(pán)。這種形式也成為對(duì)置活塞式或浮動(dòng)活塞式。固定

15、鉗式制動(dòng)器存在著以下缺點(diǎn)：1）液壓缸較多，使制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2）液壓缸分置于制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)，必須用跨越制動(dòng)的鉗內(nèi)油道或外部油管來(lái)連通。這必然使得制動(dòng)鉗的尺寸過(guò)大，難以安裝現(xiàn)代化轎車的輪轂內(nèi)。3）熱負(fù)荷大時(shí)，液壓缸和跨越制動(dòng)盤(pán)的油管或油道中的制動(dòng)液容易受熱汽化。4）若要兼用于駐車制動(dòng)，則必須加裝一個(gè)機(jī)械促動(dòng)的駐車制動(dòng)鉗。這些缺點(diǎn)使得固定鉗式制動(dòng)器難以適應(yīng)現(xiàn)代汽車的使用要求，故70年代以來(lái)，逐漸讓位于浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器。 圖1.2鉗盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)分類a)固定鉗式 b)滑動(dòng)鉗式 c)擺動(dòng)鉗式2.浮動(dòng)鉗式（1）滑動(dòng)鉗式 制動(dòng)鉗可以相對(duì)于制動(dòng)盤(pán)作軸向滑動(dòng)，其中只有在制動(dòng)盤(pán)的內(nèi)側(cè)置有液壓缸，外側(cè)的制動(dòng)塊固定安裝在

16、鉗體上。制動(dòng)時(shí)活塞在液壓作用下使活動(dòng)制動(dòng)壓靠到制動(dòng)盤(pán)上，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固定制動(dòng)塊壓向制動(dòng)盤(pán)的另一側(cè)，直到兩制動(dòng)塊受力均等為止。（2）擺動(dòng)鉗式 它也是單側(cè)液壓缸結(jié)構(gòu)，制動(dòng)鉗體與固定在車軸上的支座鉸接。為實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤(pán)垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。顯然，制動(dòng)塊不可能全面而均勻的磨損。為此，有必要經(jīng)襯塊預(yù)先作成楔形。在使用過(guò)程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻后即應(yīng)更換。2.浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗一般設(shè)計(jì)得可以相對(duì)制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)向滑動(dòng)。其中，只在組、制動(dòng)盤(pán)的內(nèi)側(cè)設(shè)置液壓缸，而外側(cè)的制動(dòng)塊則附加裝在鉗體上。浮動(dòng)鉗式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)有：1）僅在盤(pán)的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步

17、靠近輪轂；2）沒(méi)有跨越制動(dòng)噢案的油道或油管，加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性??；3）成本低4）浮動(dòng)鉗的制動(dòng)塊可兼用于駐車制動(dòng)。與鼓式制動(dòng)器相比，盤(pán)式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 熱穩(wěn)定性好。原因是一般無(wú)自行增力作用。襯塊摩擦表面壓力分布較鼓式中的襯片更為均勻。此外，制動(dòng)鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄中部接觸，從而降低了制動(dòng)效能，這稱為機(jī)械衰退。制動(dòng)盤(pán)的軸向膨脹極小，徑向膨脹根本與性能無(wú)關(guān)，故無(wú)機(jī)械衰退問(wèn)題。因此，前輪采用盤(pán)式制動(dòng)器，汽車制動(dòng)時(shí)不易跑偏。2） 水穩(wěn)定性好。制動(dòng)塊對(duì)盤(pán)的單位壓力高，易將水?dāng)D出，因而浸水后效能降低不多；又由于離心力作用及襯塊對(duì)盤(pán)的擦拭作用，出水后只需

18、經(jīng)一，二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常。鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)。3） 制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。4） 易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。5） 尺寸小，質(zhì)量小，散熱良好。6） 壓力在制動(dòng)襯塊上分布比較均勻，故襯塊上磨損也均勻。7） 更換制動(dòng)塊簡(jiǎn)單容易。8） 襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙?。?.050.15mm），從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。9） 易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。盤(pán)式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是：1） 難以實(shí)現(xiàn)完全防塵和銹蝕（封閉的多片式全盤(pán)式制動(dòng)器除外）。2） 兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。3） 在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須裝用助力器。4） 因?yàn)橐r塊工作面積小，所以磨損快，壽命低，

19、需用高材質(zhì)的襯塊。因此，從結(jié)構(gòu)，散熱，技術(shù)，成本等多方面考慮，決定采用浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器（前輪）。第4章 盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定1 制動(dòng)盤(pán)直徑D制動(dòng)盤(pán)直徑D應(yīng)盡可能取大些。這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增加，可以見(jiàn)效制動(dòng)鉗的加緊力，降低襯塊單位壓力和工作溫度。受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤(pán)的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%-79%。總質(zhì)量大于2t的汽車取上限。輪輞直徑為17英寸，又因?yàn)镸=1540kg，所以D取340mm.2 制動(dòng)盤(pán)的厚度h制動(dòng)盤(pán)厚度h對(duì)制動(dòng)盤(pán)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(pán)厚度不宜取的很大；為減小溫升，制動(dòng)盤(pán)厚度又不宜取的過(guò)小。制動(dòng)盤(pán)可以做成實(shí)心的，或者為了散熱通風(fēng)需要在制動(dòng)盤(pán)

20、中間鑄出通風(fēng)孔道。在本設(shè)計(jì)中：前制動(dòng)器采用通風(fēng)盤(pán)，取厚度h=25mm；后制動(dòng)盤(pán)采用實(shí)心盤(pán)，取厚度h=12mm3 摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。若比值偏大，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。取外半徑R2=140mm，內(nèi)半徑R1=100mm4 制動(dòng)襯塊工作面積A在確定盤(pán)式制動(dòng)器襯塊工作面積A時(shí)，根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6-3.5kg/c范圍內(nèi)選用。汽車滿載質(zhì)量為1540kg，前輪滿載時(shí)地載荷為960kg， cA c所以A取90c五 盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算質(zhì)心高度 hg

21、=850mm 軸距L=2920mm質(zhì)心到前軸距離aL11790mm 質(zhì)心到后軸距離bL21130mm汽車總質(zhì)量M=1540kg輪胎有效半徑R=328mm1. 同步附著系數(shù)的確定對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。當(dāng)汽車在不同值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng)，線位于I曲線上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。(3)當(dāng)，制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。如何選擇同步附著系數(shù)，是采用恒定前后制動(dòng)力分配比的汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)中的一個(gè)較重要的問(wèn)題。在汽車總重和質(zhì)心

22、位置已定的條件下，的數(shù)值就決定了前后制動(dòng)力的分配比。的選擇與很多因數(shù)有關(guān)。首先，所選的應(yīng)使得在常用路面上，附著系數(shù)利用率較高。具體而言，若主要是在較好的路面上行駛，則選的值可偏高些，反之可偏低些。從緊急制動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，值宜取高些。汽車若常帶掛車行駛或常在山區(qū)行駛，值宜取低些。此外，的選擇還與汽車的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關(guān)，與汽車的載荷情況也有關(guān)?？傊倪x擇是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，上述各因數(shù)對(duì)的要求往往是相互矛盾的。因此，不可能選一盡善盡美的值，只有根據(jù)具體條件的不同，而有不同的側(cè)重點(diǎn)。隨著道路條件的改善和汽車速度的提高，由于制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起的汽車甩尾甚至掉頭所造成的車禍日益增多。值宜取大

23、些。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),取=0.602. 制動(dòng)力分配系數(shù)的確定上式表明：汽車在附著系數(shù)為任意確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度或總制動(dòng)力的函數(shù)。當(dāng)汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即(1)前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑；(2)后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑；(3)前、后輪同時(shí)抱死拖滑。以，為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱I曲線，如圖 3. 3所示。如果汽車前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力，能按I曲線的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系

24、數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，都能使前、后車輪同時(shí)抱死。此客車前后制動(dòng)器制動(dòng)力為定比值。常用前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)力之比來(lái)表明分配的比例，稱為制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，用表示，即： （5.1） （5.2）式中，為前制動(dòng)器制動(dòng)力；為后制動(dòng)器制動(dòng)力，為后制動(dòng)器總制動(dòng)力。由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù)，則分配系數(shù)可由下式得到：3. 前，后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定為了保證汽車有良好的制動(dòng)效能，要求合理地確定前，后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。先計(jì)算出前，后制動(dòng)力矩的比值：根據(jù)汽車滿載在瀝青，混凝土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑，計(jì)算出后輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩：其中q為制動(dòng)強(qiáng)度，re為車輪有效半徑。在這里，re=328mm 所以N.m

25、mN.mm4.制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率4.制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率上面已給出了制動(dòng)強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率的定義式。下面再討論一下當(dāng)=、時(shí)的q和。根據(jù)所定的同步附著系數(shù)，由式（5.1）及式（5.2）得 （5.3） （5.4） 進(jìn)而求得 （5.5） （5.6）當(dāng)=時(shí)：，故=14715，q=；=1。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。則總制動(dòng)力FB、制動(dòng)強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率分別為 （5.10） （5.11） （5.12） 本設(shè)計(jì)中汽車的值恒定，其值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過(guò)低。在的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。5.制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩

26、對(duì)于選取較大的同步附著系數(shù)值的汽車，從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)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，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 （5.13） （5.14）對(duì)于本車即對(duì)于常遇到的道路條件較差、車速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)值的汽車，為了保證在的良好的路面上（例如=0.7）能夠制動(dòng)到后軸和前軸先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度），前、后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為：3640N1558N 6.制動(dòng)器因數(shù)式(3.1)給出了制動(dòng)器因數(shù)BF的表達(dá)式，它表示制動(dòng)器的效能，又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評(píng)價(jià)不同結(jié)構(gòu)型式

27、的制動(dòng)器的效能。制動(dòng)器因數(shù)可定義為在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 (5.15)式中：制動(dòng)器的摩擦力矩；R制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑；P輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開(kāi)力(或加于兩制動(dòng)塊的壓緊力)的平均值為輸入力。對(duì)于鉗盤(pán)式制動(dòng)器，兩側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力均為P，則制動(dòng)盤(pán)在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2P（為盤(pán)與制動(dòng)襯塊間的摩擦系數(shù)），于是鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 (5.16)式中：f為摩擦系數(shù)，本設(shè)計(jì)中取f=0.4；則BF=0.8 7.應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩1）.應(yīng)急制動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般將抱死滑移，故后橋制動(dòng)力為： （5.17）此時(shí)所需的后

28、橋制動(dòng)力矩為：N.mm現(xiàn)用后輪制動(dòng)器作為應(yīng)急制動(dòng)器，則單個(gè)后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為FB2re/2=882300.2173N.mm2）.駐車制動(dòng)汽車上坡停駐時(shí)，后橋附著力為： （5.18）汽車在下坡停駐時(shí)，后橋附著力為： （5.19）汽車可能停駐的極限上坡路傾角1，可根據(jù)后橋上的附著力與制動(dòng)力矩相等的條件求得，由 （5.20）得是保證汽車上坡行駛的縱向穩(wěn)定性的極限坡路傾角。同理可推出汽車可能停駐的極限下坡路傾角為安裝制動(dòng)器的空間，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力源等條件允許的范圍內(nèi)，應(yīng)力求后橋上上駐車制動(dòng)力矩接近由所確定的極限值N.mm，并保證下坡路上停駐的坡度不小于法規(guī)的規(guī)定值。8. 襯塊磨損特性的計(jì)算摩擦襯塊的磨損

29、受溫度，摩擦力，滑磨速度，制動(dòng)盤(pán)的材質(zhì)及加工景況，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)算磨損特性極為困難。但試驗(yàn)表明，影響磨損的最重要因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。從能量的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，汽車制動(dòng)過(guò)程即是將汽車的機(jī)械能的一部分轉(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)了汽車全部動(dòng)能耗散的任務(wù)。此時(shí)，由于制動(dòng)時(shí)間很短，實(shí)際上熱量還來(lái)不及逸散到大氣中就被制動(dòng)器所吸收，致使制動(dòng)器溫度升高。這就是所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則襯片（襯塊）的磨損越嚴(yán)重。對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器的襯塊，其單位面積上的能量負(fù)荷比鼓式制動(dòng)器襯片大許多，所以制動(dòng)盤(pán)表面溫度比制動(dòng)鼓的高。 各種汽

30、車的總質(zhì)量及其制動(dòng)襯片（襯塊）的摩擦面積各不相同，因而有必要用一種相對(duì)的量作為評(píng)價(jià)能量負(fù)荷的指標(biāo)。目前，各國(guó)常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即單位時(shí)間內(nèi)襯片（襯塊）單位面積耗散的能量，通常所用的計(jì)算單位為W/mm2。比能量耗散率有時(shí)也稱為單位功負(fù)荷，或簡(jiǎn)稱能量負(fù)荷。 雙軸汽車的單個(gè)前輪及后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 （5.21） （5.22） （5.23）式中，為汽車總質(zhì)量；為汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)；為制動(dòng)初速度和終速度（m/s）；j為制動(dòng)減速度(m/s2);t為制動(dòng)時(shí)間（s）；為前，后制動(dòng)器襯片（襯塊）的摩擦面積（mm2）;為制動(dòng)力分配系數(shù)。 在緊急制動(dòng)到停車的情況下，v2=0,并可認(rèn)為=1，故 （5

31、.24） （5.25）乘用車的盤(pán)式制動(dòng)器在和的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于6.0W/mm2。由于采用前盤(pán)后鼓，所以僅計(jì)算前輪襯塊的摩擦特性。t=27.8/6=4.63(s)6.0W/mm2.另一個(gè)磨損特性指標(biāo)是襯片（襯塊）單位摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力，稱為比摩擦力f0。比摩擦力越大，則磨損越嚴(yán)重。單個(gè)車輪制動(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為制動(dòng)鼓半徑（襯塊平均半徑或有效半徑）；A為單個(gè)制動(dòng)器的襯片（襯塊）摩擦面積。所以（N/mm2）9. 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算圖 5.1盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用圖盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖 5.1所示，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤(pán)接觸良好，且各處的單位壓

32、力分布均勻，則盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 （5.26）式中：摩擦系數(shù)，取值0.4；N單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力R作用半徑圖 5.2 鉗盤(pán)式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算用圖采用常見(jiàn)的扇形摩擦襯塊，其徑向尺寸不大，取R平均半徑或有效半徑已足夠精確。如圖 4.2所示，平均半徑為 （4.8）式中：，扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。根據(jù)圖 5-7，在任一單元面積RdR上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤(pán)中心的力矩為，式中為襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤(pán)上的制動(dòng)力矩為單側(cè)襯塊給予制動(dòng)盤(pán)的總摩擦力為得有效半徑為令，則有：=121mm 因，故。當(dāng)，。但當(dāng)m過(guò)小，即扇形的徑向?qū)挾冗^(guò)大時(shí)，陳快摩擦表面在不同半徑處的

33、滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計(jì)算方法失效。本次設(shè)計(jì)取有效半徑為121mm。第六章 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.制動(dòng)盤(pán) 制動(dòng)盤(pán)一般用珠光體灰鑄鐵制成，其結(jié)構(gòu)形式有平板形（用于全盤(pán)式制動(dòng)器）和禮帽形（用于鉗盤(pán)式制動(dòng)器）兩種。后一種的圓柱部分長(zhǎng)度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，有的盤(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)，可以大大增加散熱面積，但盤(pán)的整體厚度加大。 制動(dòng)盤(pán)的表面應(yīng)光滑平整。兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm，盤(pán)面擺差不應(yīng)大于0.1mm，制動(dòng)盤(pán)表面粗糙度不應(yīng)大于0.06mm。2.制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT4

34、00-18制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。可做成整體的，也可做成兩半并由螺栓連接的。其外緣留有開(kāi)口，以便不必拆下制動(dòng)鉗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。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。有的將活塞開(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鋁合金制成或由鋼制成。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動(dòng)鉗體由鋁合金制成時(shí)，減少傳給制動(dòng)液的熱量則成為必須解決的問(wèn)題。為此，應(yīng)減少活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積，有時(shí)也可采用非金屬活塞。3.

35、制動(dòng)塊 制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者可以直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長(zhǎng)圓形的?；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。為了避免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給制動(dòng)鉗而引起制動(dòng)液氣化和減小制動(dòng)噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減振墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。許多盤(pán)式制動(dòng)器裝有摩擦襯塊磨損達(dá)到極限時(shí)的報(bào)警裝置，以便能及時(shí)更換摩擦襯塊。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)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料

36、應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水（油、制動(dòng)液）率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕叮瑧?yīng)盡量采用污染小和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。 當(dāng)前，在制動(dòng)器中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹(shù)脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪聲消除劑等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，故應(yīng)按襯片襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹(shù)脂配料，使襯片襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。 無(wú)石棉摩擦材料是以多種金屬、有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的纖維或粉末代替石棉作為增強(qiáng)材料，其他成分和制造方法與石棉模壓摩擦材料大致相同。若金屬纖維（

37、多為鋼纖維）和粉末的含量在40%以上，則稱為半金屬摩擦材料，這種材料在美、歐各國(guó)廣泛用于轎車的盤(pán)式制動(dòng)器上，已成為制動(dòng)摩擦材料的主流。各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取。就可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際。5.制動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) 制動(dòng)盤(pán)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(pán)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般說(shuō)來(lái)，盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為（單側(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)生熱變形和機(jī)械變形，因此，制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)設(shè)的間隙要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。另外，制動(dòng)器在工作過(guò)程中會(huì)由于摩擦襯塊的磨損而使間隙加

38、大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。當(dāng)前，盤(pán)式制動(dòng)器的間隙調(diào)整均已自動(dòng)化。鉗盤(pán)式制動(dòng)器不僅制動(dòng)間隙小，而且制動(dòng)盤(pán)受熱膨脹后對(duì)軸向間隙幾乎沒(méi)有影響，所以一般都采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。最簡(jiǎn)單且常用的結(jié)構(gòu)是在缸體和活塞之間裝一個(gè)兼起復(fù)位和間隙自調(diào)作用的帶有斜角的橡膠密封圈，制動(dòng)時(shí)密封圈的刃邊是在活塞給予的摩擦力的作用下產(chǎn)生彈性形變，與極限摩擦力對(duì)應(yīng)的密封圈變形量即等于設(shè)定的制動(dòng)間隙。當(dāng)襯塊磨損而導(dǎo)致所需的活塞行程增大時(shí)，在密封圈達(dá)到極限變形之后，活塞可在液壓力的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(duì)位移便補(bǔ)償了這一過(guò)量間隙。解除制動(dòng)后活塞在彈力的作用下退回，直到密封圈的變形完全消失為止，這時(shí)摩擦塊與制動(dòng)盤(pán)之間重新恢復(fù)到設(shè)定間隙。6.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)踏板與踏板行程，踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，以及說(shuō)明采用增壓或助力裝置的必要性，必須進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。6.1.1制動(dòng)輪缸直徑與工作容積制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄或制動(dòng)塊的作用力F0與輪缸直徑及制動(dòng)輪缸中的液壓P有如下關(guān)系：