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摘要
摘要
制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，本論文主要介紹了商務(wù)車(chē)的制動(dòng)器設(shè)計(jì)。盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)效能更好，且尺寸和質(zhì)量都相對(duì)較小，散熱性能好，且所設(shè)計(jì)商務(wù)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率較大，車(chē)速較高，整體性能較好，屬于中高檔車(chē)，故本設(shè)計(jì)前后輪均選用了浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器。
基本結(jié)構(gòu)選定后本論文對(duì)制動(dòng)器展開(kāi)了以下設(shè)計(jì)。第一制動(dòng)系的參數(shù)：包括制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、附著系數(shù)利用率以及最大制動(dòng)力矩等參數(shù)的選擇計(jì)算；第二制動(dòng)器及其零部件：制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)鉗體、摩擦襯塊等制動(dòng)器零部件的尺寸計(jì)算與材料選擇；第三駐車(chē)制動(dòng)：本設(shè)計(jì)選用了后輪駐車(chē)制動(dòng)，在后輪盤(pán)式制動(dòng)器上加裝了駐車(chē)制動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)；第四制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：制動(dòng)輪缸、制動(dòng)主缸、以及踏板行程的設(shè)計(jì)計(jì)算。
上述完畢后對(duì)所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器進(jìn)行了制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離的驗(yàn)算，對(duì)制動(dòng)效能的穩(wěn)定性以及制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并用MATLAB繪圖功能繪制出了前后軸制動(dòng)力分配曲線，上述均符合設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了該制動(dòng)器設(shè)計(jì)的合理性。最后，根據(jù)設(shè)計(jì)與計(jì)算用CAD繪制出了該商務(wù)車(chē)制動(dòng)器的裝配圖和制動(dòng)鉗體、制動(dòng)盤(pán)、摩擦襯塊等零件圖。
關(guān)鍵詞：盤(pán)式制動(dòng)器；CAD；MATLAB；設(shè)計(jì)
I
Abstract
Design and optimization of disc brake
Abstract
Brake?is?an?important?part?of?brake?system,?this?paper?mainly?introduces?the?design?of?commercial?vehicle?brake.?because? the? disc-brake? braking? performance?is?better,?and?size?and?quality?are?relatively?small,?thermal?performance?is ?good,? and ?the?commercial? vehicle? designed? torque? and? power? is? larger,? high? speed,? good? performance,?belongs?to?high-grade?car,?so? this? design? sense? are? chosen? floating? disc? brakes.
This?paper?start?the?following?steps?after?selecting?the?basic?structure.?First,?the?parameters?of?braking?power?distribution?coefficient?include:? adhesion? coefficient,?synchronous?adhesion?coefficient,?strength,?and?brake,?and?maximum?braking?torque?parameters?calculation,?etc.?The?second?brake?and?its?components:?the?brake?disc?and?calliper,?friction?lining?block?size?of?components?etc?brake?calculation? and? material?selection,?The?third?in?the?design?in?the?rear?brake?selection?in? the? rear? brake? disc,?install?the?parking?brake?on?the?mechanical?structure,?Fourth:? brake? wheel? drive? mechanism?brake?cylinder,?the?brake?pedal? stroke? the? cylinder,? and ?the? design?calculation.?
After?the?design?of?brake?,this?paper?start?the?checking?of??braking?deceleration?and?braking?distance,?analyzed?the?stability?of?braking?efficiency?and?braking?direction,?and?drawn?out?with?MATLAB?braking?force?distribution?curve,?above?all?comply?with?the?design?requirements,?and?verifies?the?rationality?of?the?design?of?the?brakes.?Finally,?according?to?the?design?and?calculation?using?CAD?drawing?brake?assembly?and?brake?caliper?disc?brake,?piston,?liner,?friction?parts?,at?the?same?time?,the?paper?also?carried?a?three-dimensional?modeling.
Key?words：brake；disc；CAD；MATLAB；design
II
目錄
目錄
摘
摘要…………………………………………………………………………………….I
Abstract……………………………………………………………..…………………II
緒論?..........................................................................................................…………….1
1.1制動(dòng)系統(tǒng)的基本概念?.......................................................……...………………...1
1.2制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀………………………………………………......................... 1
1.3課題主要內(nèi)容?.........................................................................................................1
1.4課題研究方案?.........................................................................................................2
2?制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇?............................................................................................4
2.1鉗盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介?.................................................................................4
2.2鉗盤(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)?.........................................................................................4
2.3車(chē)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的最終選擇......................................................................................4
3?制動(dòng)系的主要參數(shù)及選擇?...............................................……………...……...…...5
3.1制動(dòng)力與制動(dòng)力矩計(jì)算?.........................................................................................5
3.2盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定?.................................................................................7
4?制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算?....................................................................................................9
4.1摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算?.........................................................……...………….9
4.2制動(dòng)器熱容量和溫升核算?......................................……………………………..11
5?制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算?..................................................................12
5.1制動(dòng)盤(pán)?...................................................................................................................12
5.2制動(dòng)鉗?...................................................................................................................12
5.3制動(dòng)塊?...................................................................................................................13
5.4摩擦材料?...............................................................................................................13
5.5制動(dòng)輪缸?...............................................................................................................14
5.6制動(dòng)間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu)?.......................................................................14
6?制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與計(jì)算?..................................................................16
6.1制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng)?.......................................................................................16
6.2液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算?...........................................................................16
7?制動(dòng)性能分析?..........................................................................................................20
結(jié)?論?............................................................................................................................22
致謝?.............................................................................................................................23
參考文獻(xiàn)......................................................................................................................24
附錄A英文翻譯…………………………………………………………...………..25
附錄B MATLAB編制制動(dòng)力分配曲線?...................................................................32
III
華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1?制動(dòng)系統(tǒng)的基本概念：
使行駛中的汽車(chē)減速甚至停車(chē)，使下坡行駛的汽車(chē)的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車(chē)保持不動(dòng)，這些作用統(tǒng)稱(chēng)為制動(dòng)；汽車(chē)上裝設(shè)的一系列專(zhuān)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（主要是路面）在汽車(chē)某些部分（主要是車(chē)輪）施加一定的力，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行一定程度的制動(dòng)，這種可控制的對(duì)汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)的外力稱(chēng)為制動(dòng)力；這樣的一系列專(zhuān)門(mén)裝置即稱(chēng)為制動(dòng)系。?
這種用以使行駛中的汽車(chē)減速甚至停車(chē)的制動(dòng)系稱(chēng)為行車(chē)制動(dòng)系；用以使已停駛的汽車(chē)駐留原地不動(dòng)的裝置，稱(chēng)為駐車(chē)制動(dòng)系。這兩個(gè)制動(dòng)系是每輛汽車(chē)必須具備的。
制動(dòng)系統(tǒng)是評(píng)價(jià)汽車(chē)安全性的一個(gè)重要因素，也是汽車(chē)的重要組成部分之一。當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，人類(lèi)對(duì)汽車(chē)的性能要求也越來(lái)越高。一款安全、輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)可以大大提高汽車(chē)的性能。這也是汽車(chē)設(shè)計(jì)人員不斷追求的目標(biāo)。
1.2?制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀：
汽車(chē)制動(dòng)器未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)是浮鉗式盤(pán)式制動(dòng)器。尤其在前輪安裝的通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器又是發(fā)展重點(diǎn)。另外，作為需要在增大制動(dòng)力的一種制動(dòng)產(chǎn)品，雙盤(pán)式制動(dòng)器在商用車(chē)應(yīng)用的氣壓式雙盤(pán)式制動(dòng)器將是未來(lái)發(fā)展的方向。在后輪盤(pán)式制動(dòng)器中，帶駐車(chē)制動(dòng)器功能的盤(pán)中鼓式制動(dòng)器將是未來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。隨著B(niǎo)BW技術(shù)的發(fā)展，盤(pán)式電動(dòng)制動(dòng)器是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。
另外，現(xiàn)代汽車(chē)制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車(chē)電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車(chē)電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車(chē)電子系統(tǒng)如汽車(chē)電子懸架系統(tǒng)、汽車(chē)主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車(chē)電子控制系統(tǒng)，未來(lái)的汽車(chē)中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛控制的智能化。但是，汽車(chē)制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車(chē)現(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)中來(lái)。同時(shí)需要各種國(guó)際及國(guó)內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車(chē)就會(huì)真正應(yīng)用到汽車(chē)的批量生產(chǎn)中。
1.3?課題主要內(nèi)容：
整車(chē)性能參數(shù)：
驅(qū)動(dòng)形式： 4×2前輪；
軸距：2471mm；
輪距前/后：1429/1422 mm
整備質(zhì)量：1060kg；
最高車(chē)速：180km/h；
最大爬坡度：35%；
空載時(shí)前軸分配負(fù)荷：60%；
制動(dòng)距離（初速30 km/h）：8m；
最小轉(zhuǎn)彎半徑：11m；
最大功率/轉(zhuǎn)速：74/5800kW/rpm；
最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速：150/4000N.m/rpm；
輪胎型號(hào)：185/60R14T；
手動(dòng)5擋
1.4?課題研究方案：
(1) 查閱汽車(chē)制動(dòng)的相關(guān)資料，根據(jù)使用條件，確定鉗盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)；
(2) 在φ=0.7的路面上制動(dòng)時(shí)，計(jì)算地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力，制動(dòng)力矩等；
(3) 設(shè)計(jì)制動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)，對(duì)制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸進(jìn)行選型，繪制液壓管路圖等；
(4) 繪制所有零件圖和裝配圖；
(5) 英文文獻(xiàn)翻譯，要求英文單詞不少于2000個(gè)。
2?制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇
2.1?鉗盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介
①定鉗盤(pán)式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤(pán)與車(chē)輪相聯(lián)并在制動(dòng)鉗體開(kāi)口槽中旋轉(zhuǎn)。具有下列優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)其他滑動(dòng)件，易于保證制動(dòng)鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式制動(dòng)器到盤(pán)式制動(dòng)器的改革；能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系的要求。
②浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器：浮動(dòng)鉗式盤(pán)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(xiāo)擺動(dòng)。故有滑動(dòng)和擺動(dòng)之分，其中滑動(dòng)應(yīng)用的較多。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)活動(dòng)制動(dòng)塊總成壓靠到制動(dòng)盤(pán)，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固定制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤(pán)的另一側(cè)，直到兩制動(dòng)塊總成受力均等為止。對(duì)擺動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，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)。這樣就要求制動(dòng)摩擦襯塊應(yīng)預(yù)先做成楔形的(摩擦表面對(duì)背面的傾斜角為6°左右)。在使用過(guò)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。這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：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)一步靠近輪轂；沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性小。
2.2?鉗盤(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)
（1）?熱穩(wěn)定好，原因是一般無(wú)自行増力作用，襯塊摩擦表現(xiàn)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，使其只能與蹄的中部接觸，從而降低了制動(dòng)效能，這稱(chēng)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(chē)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，易于將水?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(chē)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)襯塊上的分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。
（7）?更換襯塊簡(jiǎn)單容易。
（8）?襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙小（0.05-0.15mm），從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。
（9）?易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。
（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(pán)式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)：
（1） 難以完全防止塵污和銹蝕（封閉的多片全盤(pán)式制動(dòng)器除外）。
（2） 兼作駐車(chē)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)中必須裝有助力器。
（4） 因?yàn)橐r塊工作表面小，所以磨損快，使用壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。
2.3車(chē)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的最終選擇
本次設(shè)計(jì)，采用浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器?
3.制動(dòng)器主要參數(shù)及其選擇
整車(chē)性能參數(shù)：
驅(qū)動(dòng)形式： 4×2前輪；
軸距：2471mm；
輪距前/后：1429/1422 mm
整備質(zhì)量：1060kg；
最高車(chē)速：180km/h；
最大爬坡度：35%；
空載時(shí)前軸分配負(fù)荷：60%；
制動(dòng)距離（初速30 km/h）：8m；
最小轉(zhuǎn)彎半徑：11m；
最大功率/轉(zhuǎn)速：74/5800kW/rpm；
最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速：150/4000N.m/rpm；
輪胎型號(hào)：185/60R14T；
由于這些參數(shù)都是空載數(shù)據(jù)，所以不能直接使用，需自行設(shè)定載人情況下數(shù)據(jù)，自行設(shè)定如下：
質(zhì)心高度：空載?690mm?；?滿載?710mm?
質(zhì)心到前軸的距離：空載1220mm?；?滿載1271mm
質(zhì)心到后軸的距離：空載1251mm?；?滿載1200mm?
總質(zhì)量：2145kg?；??
前軸載荷：空載828kg?滿載1015kg?
后軸載荷：空載770kg?滿載1130kg?
3.1制動(dòng)力與制動(dòng)力矩計(jì)算
當(dāng)時(shí)初始速30 km/h，剎車(chē)距離8m。
根據(jù)vt2-v02=2as，F(xiàn)B=ma得a=4.34m/s
其中=0.7，根據(jù)如下公式（3-1）計(jì)算
（3-1）
得10151N 4564N
得 （3-2）
（3-3）
求得Fb1=10151N Fb2=4564N
前、后軸的車(chē)輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為：
3705N
1665N
盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖 3-4所示，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤(pán)接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為
（3-4）
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，取為133mm。
汽車(chē)在上坡路上停駐時(shí)的受力簡(jiǎn)圖如圖3-5所示。由該圖可得出汽車(chē)上坡停駐的后周車(chē)輪的附著力為：
同樣可求出汽車(chē)下坡停駐時(shí)的后軸車(chē)輪的附著力為：
圖 3-5汽車(chē)在上坡路上停駐時(shí)的受力簡(jiǎn)圖
根據(jù)后軸車(chē)輪附著力與制動(dòng)力相等的條件可求得汽車(chē)在上坡路和下坡路上停駐時(shí)的坡度極限傾角，，即由
求得汽車(chē)在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為：
（3-6）
在本設(shè)計(jì)中：
汽車(chē)在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為：
在本設(shè)計(jì)中：
本設(shè)計(jì)最大駐坡度不大于350C，滿足要求。
3.2盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)及選擇
（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，這是制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增大，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(pán)的直徑通常選擇為70％～79％，而總質(zhì)量大于總質(zhì)量大于2t的汽車(chē)應(yīng)取上限。
在本設(shè)計(jì)中： 取D=320mm
（2）制動(dòng)盤(pán)厚度h
制動(dòng)盤(pán)厚度h直接影響著制動(dòng)盤(pán)質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，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，又可在制動(dòng)盤(pán)的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動(dòng)盤(pán)厚度可取10mm-20mm；具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤(pán)的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤(pán)的厚度取為20mm-50mm,但多采用20mm-30mm。
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=12mm
（3）摩擦襯塊內(nèi)半徑與外半徑
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，接觸面積減小，最終將導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。在本設(shè)計(jì)中：取=110mm, =154mm
（4）摩擦襯快工作面積A
一般摩擦襯快單位面積占有汽車(chē)質(zhì)量在1.6kg/-3.5kg/范圍內(nèi)選取，考慮到現(xiàn)今摩擦材料的不斷升級(jí)，此范圍可適當(dāng)擴(kuò)大些。本次設(shè)計(jì)使用半金屬摩擦材料，其摩擦系數(shù)優(yōu)于石棉材料。故取前輪制動(dòng)器的摩擦襯塊工作面積75 ；后輪制動(dòng)器的摩擦襯塊工作為70 。
4.制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算
摩擦襯片(襯塊)的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。
汽車(chē)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(chē)全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)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，則襯片(襯塊)的磨損愈嚴(yán)重。
制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱(chēng)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，其單位為。
雙軸汽車(chē)的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為
（4.1）
式中：——汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；
——汽車(chē)總質(zhì)量；
，——汽車(chē)制動(dòng)初速度與終速度，；計(jì)算得=；
——制動(dòng)減速度，m／s2，計(jì)算時(shí)取j=0．6g；
——制動(dòng)時(shí)間，；
——前、后制動(dòng)器襯片(襯塊)的摩擦面積；
（；）
——制動(dòng)力分配系數(shù)。
在緊急制動(dòng)到時(shí)，并可近似地認(rèn)為，則有
； （4.2）
把個(gè)參數(shù)值代入上式得
比能量耗散率過(guò)高會(huì)引起襯片（襯塊）的急劇磨損，還可能引起制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)產(chǎn)生龜裂。推薦：取減速度j=0.6g，制動(dòng)初速度：轎車(chē)用100km/h、總質(zhì)量小于3.5t的貨車(chē)為80km/h、總質(zhì)量在3.5t以上的貨車(chē)用65km/m，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1.8W/為宜。取同樣的和j時(shí)，轎車(chē)的盤(pán)式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于6.0為宜。式中t為100Km/h時(shí)的制動(dòng)時(shí)間，其值為4.728s。為前后制動(dòng)器摩擦襯片面積。，求得，，符合要求。
磨損和熱的性能指標(biāo)也可用襯塊在制動(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)初速度至停車(chē)所完成的單位襯塊面積的滑磨功，即比滑磨功來(lái)衡量：
（4.3）
式中：——汽車(chē)總質(zhì)量，kg；
——汽車(chē)最高制動(dòng)車(chē)速，m/s
——車(chē)輪制動(dòng)器各襯塊的總摩擦面積，
——許用比滑磨功，對(duì)轎車(chē)取
可求得：，滿足要求。
4.2制動(dòng)器的熱容量和溫升核算
應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件：
（4.4）
式中：——各制動(dòng)盤(pán)的總質(zhì)量，為已知4Kg
——與各制動(dòng)盤(pán)相連的金屬（如輪轂、輪輻、制動(dòng)鉗體等）總質(zhì)量，為5kg
——制動(dòng)盤(pán)材料的比容熱，對(duì)鑄鐵C=482J/(kgK)；對(duì)于鋁合金C=880 J/(kgK)
——與制動(dòng)盤(pán)相連的受熱金屬件的比容熱；
——制動(dòng)盤(pán)的溫升（一次由到完全停車(chē)的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過(guò)15 ）；
——滿載汽車(chē)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)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后制動(dòng)力的分配比率分配給前后、制動(dòng)器，即
（4.5）
（4.6）
求得：
所以：
式中 ——汽車(chē)滿載總質(zhì)量，為2145Kg
——汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的初速度
——汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，為0.7
核算：
故，滿足以下條件：
5制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 制動(dòng)盤(pán)
制動(dòng)盤(pán)一般用珠光體鑄鐵制成，或用添加等的合金鑄鐵制成。其結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮貌形。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。
制動(dòng)盤(pán)的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動(dòng)量，兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動(dòng)盤(pán)的不平衡量。參考表5.1
表5.1 一些轎車(chē)制動(dòng)盤(pán)的表面跳動(dòng)量、兩側(cè)表面的平行度及不平衡量
車(chē)型
表面跳動(dòng)量/mm
兩側(cè)表面的不平行度/mm
靜不平衡量/N.cm
奧迪、紅旗
0.03
0.01
0.5
云雀
0.05
0.03
1.5
奧拓
1.0
根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定：制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm,盤(pán)的表面擺差不應(yīng)大于0.1mm；制動(dòng)盤(pán)表面粗糙度不應(yīng)大于0.06mm。
本次設(shè)計(jì)采用的材料為合金鑄鐵，結(jié)構(gòu)形狀為禮帽形，前通風(fēng)盤(pán)，后
5.2制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18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。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。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，將活塞的開(kāi)口端頂靠制動(dòng)塊的背板。活塞由鑄鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。為了解決因制動(dòng)鉗體由鋁合金制造而減少傳給制動(dòng)液的熱量的問(wèn)題，減小了活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積。
制動(dòng)鉗在汽車(chē)上的安裝位置可在車(chē)軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車(chē)軸前可避免輪胎甩出來(lái)的泥，水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車(chē)軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。
因此本次設(shè)計(jì)采用可鍛鑄鐵，整體式、鍍鉻處理，前制動(dòng)鉗位于車(chē)軸后，后制動(dòng)鉗位于車(chē)軸前。
5.3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或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇形，也有矩形，正方形或圓形的?；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)液汽化和減小制動(dòng)噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（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。本次設(shè)計(jì)取襯塊厚度14mm，有隔熱減震墊，有報(bào)警裝置。
5.4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(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。
以往車(chē)輪制動(dòng)器采用廣泛應(yīng)用的模壓材料，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(由無(wú)機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹(shù)脂等配成)與噪聲消除劑(主要成分為石墨)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)按襯片或襯塊規(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，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能和其他性能。
表5.2 摩擦材料性能對(duì)比
材料
性能
有 機(jī) 類(lèi)
無(wú) 機(jī) 類(lèi)
制法
編制物
石棉模壓
半金屬模壓
金屬燒結(jié)
金屬陶瓷燒結(jié)
硬度
軟
硬
硬
極硬
極硬
密度
小
小
中
大
大
承受負(fù)荷
輕
中
中-重
中-重
重
摩擦系數(shù)
中-高
低-高
低-高
低-中
低-高
摩擦系數(shù)穩(wěn)定性
差
良
良
良-優(yōu)
優(yōu)
常溫下的耐磨性
良
良
良
中
中
高溫下的耐磨性
差
良
良
良-優(yōu)
優(yōu)
機(jī)械強(qiáng)度
中-高
低-中
低-中
高
高
熱傳導(dǎo)率
低-中
低
中
高
高
抗振鳴
優(yōu)
良
中-良
差
差
抗顫振
-
中-良
中
-
-
對(duì)偶性
優(yōu)
良
中-良
差
差
價(jià)格
中-高
低-中
中-良
高
高
帶式中央制動(dòng)器采用編織材料，它是先用長(zhǎng)纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹(shù)脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶上。在100℃～120℃溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)(=0.4以上)，沖擊強(qiáng)度比模壓材料高4～5倍。但耐熱性差，在200℃～250℃以上即不能承受較高的單位壓力，磨損加快。表5-2為不同摩擦材料性能對(duì)比。
此次設(shè)計(jì)綜合考慮各種材料，采用性能更好、環(huán)保效果更好的半金屬材料。摩擦系數(shù)為f=0.4
5.5 制動(dòng)輪缸
制動(dòng)輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨。
5.6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)。一般來(lái)說(shuō)盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)間隙為0.1mm-0.3mm（單側(cè)0.05mm-0.15mm）。此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙應(yīng)盡量的小?？紤]到制動(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)器在冷態(tài)下的間隙應(yīng)有試驗(yàn)確定。本設(shè)計(jì)制動(dòng)間隙取為0.2mm。
圖5.2 制動(dòng)間隙的自調(diào)裝置
1-制動(dòng)鉗體；2-活塞；3-活塞密封圈
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)器的調(diào)整機(jī)構(gòu)已自動(dòng)化。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)生彈性變形，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)后活塞在彈力作用下退回，直到密封圈的變形完全消失為止，這時(shí)摩擦快與制動(dòng)盤(pán)之間重新回復(fù)到設(shè)定間隙。
6.制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(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制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng)?
為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車(chē)安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙管路的，也就是說(shuō)應(yīng)將汽車(chē)的全部行車(chē)制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的回路，以便當(dāng)一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，其他完好的回路扔能可靠地工作。
圖?6.4?雙軸汽車(chē)液壓雙回路系統(tǒng)的五種分路方案
1— 雙腔制動(dòng)主缸；2—雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分路；3—雙回路系統(tǒng)的另一個(gè)分路?
2— 圖6.4所示為雙軸汽車(chē)的液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)的五種分路方案圖。選擇分路方案時(shí)，主要是考慮其制動(dòng)效能的損失程度，制動(dòng)力的不對(duì)稱(chēng)情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。?
3— 圖6.4（a）為前，后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路型式，簡(jiǎn)稱(chēng)Ⅱ型。其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸（或單制動(dòng)氣室）鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。這種分路布置方案在各類(lèi)汽車(chē)上均有采用，但在貨車(chē)上用得最廣泛，這一分路方案若后輪制動(dòng)管路失效，則一旦前輪制動(dòng)抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過(guò)大的踏板力會(huì)使后輪抱死而導(dǎo)致汽車(chē)甩尾。?
4— 圖6.4(b)為前、后輪制動(dòng)管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車(chē)輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車(chē)輪制動(dòng)器同屬一個(gè)回路，稱(chēng)交叉型，簡(jiǎn)稱(chēng)X型。其結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，一回路失效時(shí)仍能保持50%的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒(méi)有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車(chē)負(fù)荷的適應(yīng)性。此時(shí)前，后各有一側(cè)車(chē)輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車(chē)輪的一側(cè)繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路方案的汽車(chē)，其主銷(xiāo)偏移距應(yīng)取負(fù)值（至20mm），這樣，不平衡的制動(dòng)力使車(chē)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車(chē)的方向穩(wěn)定性。多用于中、小型轎車(chē)。?
5— 圖6.4(c)的左右前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與全部后制動(dòng)器輪缸構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的回路；而兩前制動(dòng)器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路?？煽闯墒且惠S半對(duì)半個(gè)軸的分路型式，簡(jiǎn)稱(chēng)HI型。?
6— 圖6.4(d)的兩個(gè)獨(dú)立的回路分別為兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器所組成，即半個(gè)軸與一輪對(duì)另半個(gè)軸與另一輪的型式LL型。?
7— 圖6.4(e)的兩個(gè)獨(dú)立的回路均由每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路型式，簡(jiǎn)稱(chēng)HH型。這種型式的雙回路系統(tǒng)的制動(dòng)效能最好。?
8— HI、LL、HH型的結(jié)構(gòu)均較Ⅱ型、X型復(fù)雜，綜合以上各個(gè)管路的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)最終選用X型回路系統(tǒng)。
6.2液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄或制動(dòng)塊的作用力P與輪缸直徑及制動(dòng)輪缸中的液壓P有如下關(guān)系：
（6.1）
式中：——考慮制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或管路液壓，= 8～12MPa。本設(shè)計(jì)制動(dòng)輪缸液壓取
對(duì)于P 因?yàn)?=2f 則，另外由公式（4.7）。經(jīng)受力分析可知單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力N應(yīng)等于制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊的作用力P。所以，又因?yàn)橹苿?dòng)器對(duì)前后輪的最大制動(dòng)力矩為已知。
求得前軸 ， 后軸，帶入公式（6.1）
則
制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過(guò)10～12MPa，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器可再高些。壓力愈高輪缸直徑就愈小，但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)軟管的耐壓性、強(qiáng)度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。
根據(jù)GB7524-87輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：14.5，16，17.5，19，22，24，25,28，30，32，35，38，40，45，50，55mm。
故在本設(shè)計(jì)中前軸輪缸直徑選為46mm， 后軸輪缸直徑選為30mm
一個(gè)輪缸的工作容積：
（6.2）
式中：——一個(gè)輪缸活塞的直徑；
n——輪缸的活塞數(shù)目；
——一個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程：在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鼓式制動(dòng)器可取=2～2.5mm。（取=2.5mm）
——消除制動(dòng)蹄(制動(dòng)塊)與制動(dòng)鼓(制動(dòng)盤(pán))間的間隙所需的輪缸活塞行程，對(duì)鼓式制動(dòng)器約等于相應(yīng)制動(dòng)蹄中部與制動(dòng)鼓之間的間隙的2倍；
——因摩擦襯片(襯塊)變形而引起的輪缸活塞行程，可根據(jù)襯片(襯塊)的厚度、材料彈性模量及單位壓力計(jì)算；
，——鼓式制動(dòng)器的蹄與鼓之變形而引起的輪缸活塞行程，試驗(yàn)確定。
全部輪缸的總工作容積
（6.3）
式中：m——輪缸數(shù)目。在本設(shè)計(jì)中取m=4；
求：
全部輪缸的工作容積
主缸的直徑應(yīng)符合系列尺寸，主缸直徑的系列尺寸為：14.5，16，17，19，20.5，22，26，28，32，35，38，42，46mm。
制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積 （6.4）
式中：——制動(dòng)軟管在液壓下變形而引起的容積增量。
——全部輪缸的總工作容積。
在初步設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到軟管變形，轎車(chē)制動(dòng)主缸的工作容積可取為；
將V=11.84ml代入（6.4）得：
主缸活塞直徑和活塞行程可由下式確定：
（6.5）
一般=（0.8～1.2） ，取=0.8
代入（6.5）得：
查制動(dòng)主缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，在本設(shè)計(jì)中取=28mm，=22.4mm
制動(dòng)踏板力的驗(yàn)算公式：
（6.6）
式中： ——主缸活塞直徑；
——制動(dòng)管路的液壓；
——踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，，一般為2～5；（在本設(shè)計(jì)中取4）
——踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率， 0.85～0.95。取0.95
根據(jù)上式得：
所以需要加裝助力器
式中： I——真空助力比，取4。
=1943/4=486N<500N-700N
符合要求。
制動(dòng)踏板的工作行程為：
（6.7）
式中：——主缸中推桿與活塞間的間隙；（取=2mm）
——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(guò)的行程。（取=1.0mm ）
將代入（6.7）中得：
踏板全行程對(duì)轎車(chē)不應(yīng)超過(guò)100mm-150mm，對(duì)貨車(chē)不應(yīng)該超過(guò)170mm-180mm，符合設(shè)計(jì)要求。
為了提高汽車(chē)的行駛安全性，根據(jù)交通法規(guī)的要求，一些轎車(chē)的行車(chē)制動(dòng)裝置均采用了雙回路制動(dòng)系統(tǒng)。雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)主缸為串列雙腔制動(dòng)主缸，單腔制動(dòng)主缸已被淘汰。
轎車(chē)制動(dòng)主缸采用串列雙腔制動(dòng)主缸。如圖6.5所示，該主缸相當(dāng)于兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)在一起而構(gòu)成。儲(chǔ)蓄罐中的油經(jīng)每一腔的進(jìn)油螺栓和各自旁通孔、補(bǔ)償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓，分別經(jīng)各自得出油閥和各自的管路傳到前、后制動(dòng)器的輪缸。主缸不制動(dòng)時(shí)，前、后兩工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自得旁通孔和補(bǔ)償孔之間。
當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)制動(dòng)推桿推動(dòng)后腔活塞前移，到皮碗掩蓋住旁通孔后，此腔油壓升高。在液壓和后腔彈簧力的作用下，推動(dòng)前腔活塞前移，前腔壓力也隨之升高。當(dāng)繼續(xù)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，前、后腔的液壓繼續(xù)提高，使前、后制動(dòng)器制動(dòng)。
圖6.5 制動(dòng)主缸工作原理圖
撤出踏板力后，制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)、主缸前、后腔活塞和輪缸活塞在各自的回位彈簧作用下回位，管路中的制動(dòng)液在壓力作用下推開(kāi)回油閥流回主缸，于是解除制動(dòng)。
若與前腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則踩下制動(dòng)踏板時(shí)，只有后腔中能建立液壓，前腔中無(wú)壓力。此時(shí)在液壓差作用下，前腔活塞迅速前移到活塞前端頂?shù)街鞲赘左w上。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動(dòng)所需的值。若與后腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則踩下制動(dòng)踏板時(shí)，起先只有后缸活塞前移，而不能推動(dòng)前缸活塞，因后缸工作腔中不能建立液壓。但在后腔活塞直接頂觸前缸活塞時(shí)，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液壓而制動(dòng)。
由此可見(jiàn)，采用這種主缸的雙回路液壓制動(dòng)系，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中任一回路失效時(shí)，串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)距離增長(zhǎng)，制動(dòng)力減小。大大提高了工作的可靠性。
7制動(dòng)性能分析
汽車(chē)的制動(dòng)性是指汽車(chē)在行駛中能利用外力強(qiáng)制地降低車(chē)速至停車(chē)或下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車(chē)速的能力。
汽車(chē)制動(dòng)性能主要由以下三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)：
1）制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度；
2）制動(dòng)效能的穩(wěn)定性，即抗衰退性能；
3）制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)汽車(chē)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。
制動(dòng)效能是指在良好路面上，汽車(chē)以一定初速度制動(dòng)到停車(chē)的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的減速度。制動(dòng)效能是制動(dòng)性能中最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)距離越小，制動(dòng)減速度越大，汽車(chē)的制動(dòng)效能就越好。
1）制動(dòng)減速度
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(chē)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)
（7.1）
其中——汽車(chē)最大制動(dòng)力矩
——車(chē)輪有效半徑
m——汽車(chē)滿載質(zhì)量
求得 轎車(chē)制動(dòng)減速度應(yīng)在5.8—7m/s,所以符合要求。
若考慮，該設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)。故時(shí)，
時(shí)，
2） 制動(dòng)距離S
制動(dòng)距離直接影響著汽車(chē)的行駛安全，由下式?jīng)Q定：
（7.2）
式中：——制動(dòng)機(jī)構(gòu)滯后時(shí)間，即踩下制動(dòng)踏板克服回位彈簧力并消除制動(dòng)蹄片制動(dòng)鼓間的間隙所需時(shí)間，s；
——制動(dòng)器制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需時(shí)間，s；
——制動(dòng)器的作用時(shí)間，一般在之間；
——制動(dòng)初速度，。
取30km/小時(shí)。S=7.3m
理論符合要求，具體應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)。
制動(dòng)效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。汽車(chē)在高速行駛或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度。因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程實(shí)際上是把汽車(chē)行駛的動(dòng)能通過(guò)制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動(dòng)器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能，已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。本設(shè)計(jì)均采用了浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器，正是考慮到了其制動(dòng)效能的恒定因素，尤其是前制動(dòng)盤(pán)選用了通風(fēng)式的，這大大提高了制動(dòng)效能的恒定性。
結(jié)論
為了提高汽車(chē)的安全性、穩(wěn)定性以及舒適性，該款商務(wù)車(chē)制動(dòng)器設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)理論和實(shí)際分析，前后車(chē)輪均采用了浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器；主缸選用了串聯(lián)雙腔的液壓主缸；制動(dòng)管路采用X型雙管路制動(dòng)系統(tǒng)。由計(jì)算可知人力無(wú)法滿足制動(dòng)力的要求，所以加裝了真空助力器。采用的駐車(chē)制動(dòng)滿足國(guó)家對(duì)汽車(chē)駐車(chē)坡度的要求，其他相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)也完全符合?？傮w來(lái)看，該商務(wù)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)理論驗(yàn)證基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。?
?
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)在某種程度上是一種嘗試，通過(guò)查閱大量的有關(guān)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)資料后，使我學(xué)到了很多有關(guān)制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，了解了時(shí)下一些汽車(chē)的制動(dòng)器類(lèi)型及原理，在現(xiàn)代各種中高檔轎車(chē)、商務(wù)車(chē)領(lǐng)域，盤(pán)式制動(dòng)器有逐漸取代鼓式制動(dòng)器的趨勢(shì)，尤其是浮動(dòng)鉗盤(pán)式，比如：廣本奧德賽、別克陸尊、一汽奔騰等，這也是該設(shè)計(jì)前后輪均選擇浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器的原因，畢竟盤(pán)式制動(dòng)器相對(duì)于鼓式制動(dòng)器更優(yōu)越。另外本次設(shè)計(jì)的商務(wù)車(chē)屬于后驅(qū)，前驅(qū)和后驅(qū)對(duì)于制動(dòng)器如何裝配有所不同，當(dāng)今后驅(qū)轎車(chē)主要有：豐田銳志、寶馬3系5系、奔馳C級(jí)E級(jí)，凱迪拉克SLS以及別克林蔭大道。這些資料對(duì)我設(shè)計(jì)的課題起到了十分重要的作用?？偟膩?lái)說(shuō)，此次設(shè)計(jì)對(duì)我四年的學(xué)習(xí)進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)與檢驗(yàn)，為我以后從事汽車(chē)行業(yè)起到了一定的鋪墊作用。
致謝
轉(zhuǎn)眼間，近一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計(jì)是專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)踐性很強(qiáng)的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)這樣的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，一方面培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)與技能解決本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)一項(xiàng)有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)制造、科研實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)管理等課題；另一方面也是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。??
在設(shè)計(jì)期間遇到了很多具體問(wèn)題，通過(guò)老師和同學(xué)們的幫助，這些問(wèn)題得以即時(shí)的解決。特別要感謝王鐵老師對(duì)我的指導(dǎo)，讓我學(xué)到了知識(shí)，掌握了設(shè)計(jì)的方法，也獲得了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)。在我遇到困難的時(shí)候王鐵老師總是能耐心的幫我解答，并且?guī)胰⒂^實(shí)物，拆裝制動(dòng)器，了解其結(jié)構(gòu)及工作原理，為我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了非常必要的幫助。在此對(duì)王鐵老師的幫助表示最誠(chéng)摯的謝意。另外感謝在這四年中我的其他任課老師，是你們讓我在四年的時(shí)間里上升了一個(gè)層次。最后感謝我的學(xué)校理工大學(xué)，是理工大學(xué)給了我這個(gè)優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境。??
進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)后，離畢業(yè)的日子也就不遠(yuǎn)了，能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所有畢業(yè)生