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機電工程學院 畢業(yè)設計說明書 設計題目: GD6342——微型客車制動系設計 學生姓名： ______ 學 號： ______ 專業(yè)班級： ______ 指導教師： _______ 20xx 年 5 月 25 日 目 次 1前言…………………………………………………………………………………1 1.1汽車工業(yè)發(fā)展……………………………………………………………………1 1.2制述………………………………………………………………………2 2制動系結構分析及方案選擇………………………………………………………4 2.1制動系結構分析…………………………………………………………………5 2.2制動系方案選擇…………………………………………………………………8 3制動系主要參數(shù)確定……………………………………………………………9 3.1鼓器主要參數(shù)的確定…………………………………………………10 3.2盤器主要參數(shù)的確定…………………………………………………11 3.3制動系數(shù)與制動力……………………………………………………11 4制動器的設計計算………………………………………………………………15 4.1鼓器的設計計算………………………………………………………15 4.2盤器的設計計算………………………………………………………18 4.3摩擦損特性計算…………………………………………………………19 4.4前后輪制動力矩的確定………………………………………………………19 4.5應急與駐車制動所需制動力矩………………………………………………20 5制動驅動機構設計計算…………………………………………………………21 5.1制動驅動機構的結構形式選擇………………………………………………21 5.2分路系統(tǒng)的選擇………………………………………………………………23 5.3制動驅動機構的設計與計算…………………………………………………24 設計總結……………………………………………………………………………27 致謝……………………………………………………………………………28 參考文獻……………………………………………………………………………29 1前言 1.1汽車工業(yè)的發(fā)展 汽車的誕生徹變了人民群眾的生活方式，它不但極大地有利于人們的外出，且有力的增進了經濟的增長與發(fā)展，拉動了眾多一系列的衍業(yè)。包括鋼鐵，電子科技，和汽車售后服務等行業(yè)。滿足了人們日益增長的物質文化需求，讓人們的生活更加舒適。因為汽車行業(yè)帶來的良好就業(yè)與收益，只要是一個擁有一定科技的國家，汽車行業(yè)絕對占比較重要的位置，爭取支柱產業(yè)。這樣不僅促進了經濟發(fā)展，增加就業(yè)，而且可以大力推動科技的發(fā)展，人才的培養(yǎng)等。 50年代以來，為了實現(xiàn)國家“要想富，先修路”的號召。公路得到了迅速的發(fā)展與提升，各地之間的交流也變得非常方便，對經濟有非常好的促進作用。對汽車的載量和速度都提出了高要求，但是國內的技術卻無法滿足市場需要。在這種情形下，薄弱的汽車技術與人們巨大的需求不成正比，市場空間比較大，他直接就導致了未來汽車發(fā)展快速性。但是依目前的現(xiàn)狀來看，它的發(fā)展是曲折的。它需要我們一代又一代人的努力。 19世紀末以來，世界上涌現(xiàn)了一批著名的汽車企業(yè)，如美國通用公司，福特公司，意大利菲亞特和法國雪鐵龍等。因為外國進行工業(yè)革命比國內早很多，有一定的科技基礎，所以產生了具有一定生產規(guī)模和比較有名的品牌。19世紀初美國福特公司生產了它的經典之作“T型車”，市場反應很好，之后又創(chuàng)造性地整合生產力，執(zhí)行流水線生產。這舉動讓生產力大為提高，又由于“T型車”駕駛容易、結實耐用、結構緊湊、價格低廉獲得一致的好評，并很快占據(jù)了市場。在后來的20年里，“T型車”生產了將近20萬輛，產生了非常深遠的社會影響。它是汽車工業(yè)里的經典之作，它是后來汽車行業(yè)的標桿，在行業(yè)里產生教科書式的影響。 為了提升國內的汽車產業(yè)，上世紀特別是改革開放之后，從國外引進著名品牌，產生了一大批合資汽車企業(yè)，同時國內本土的汽車企業(yè)得到了一定程度的發(fā)展。成為世界汽車制造的佼佼者，就如雨后春筍一般，破土而出，開辟出了一條適合我國國情的汽車成長道路。 國務院又在1987年重新確立了“將發(fā)展汽車產業(yè)作為振興民族工業(yè)重要產業(yè)”的發(fā)展方針，之后確立了我國汽車工業(yè)的“三大”、“三小”生產工業(yè)基地，并且對內部實行了聯(lián)合重組，而對外則實行了引進和合資，使我國的汽車產業(yè)發(fā)展迅速，不僅從產量上增多而且品種上比較豐富。 1994年，國家發(fā)布《汽車工業(yè)與產業(yè)政策》，又因為我國又準備申請加入世界貿易組織，這些對我國汽車產業(yè)的健康發(fā)展起了非常重要作用。近幾年來，因為國家加強了對汽車工業(yè)的改革與改組，加大投資和合資的力度，社會日益增長的需求量以及我國加入WTO對汽車產業(yè)等諸多因素的影響，使我國的汽車產業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。到2003年，我國汽車整車生產量早已突破了400萬的大關，另一方面，轎車的生產量也達到180多萬輛，不僅如此，在質量上也有很大程度上的提高。 改革開放以來，國內引進超過1000多項的嶄新技術，而且現(xiàn)在絕大部分都是和國外是一個水平的。到了2002年，汽車及相關產業(yè)的進出口貿易總額早已超過200多億美元，是世界汽車及相關產業(yè)的1/10的份額。假如按5%的增長率來計算的話，2020年我國的汽車產量絕對可以達到驚人的1000萬輛，占全球世界汽車市場的1/5，中國由汽車生產大國走向汽車制造強國是必然的趨勢。 雖然我國汽車行業(yè)起步晚，見效快，已經初具規(guī)模，但是還仍然有一些問題是發(fā)展中不可避免的。比如存在的大而不強的問題，上世紀為引進技術，提出以市場換技術。當外國品牌車企進入中國后，市場是做大了，卻依然沒有獲得技術，像發(fā)動機等核心技術還依然掌握在外國企業(yè)手中。另一方面就是汽車服務行業(yè)的監(jiān)管體系不到位的問題這些問題不僅要企業(yè)努力，政府也要努力。 1.2制動系概述 比較原始的制動控制是駕駛者通過操作一些非常簡單的裝置，通過對制動器施加力的作用來達到減速或停車的目的。但是那是的車輛速度較低，汽車質量也比較小，簡單機械裝置可以滿足制動要求。但是伴隨著生術的進步，人民對汽能的要求也隨之增高，速重能力也隨著提高。另一方面汽車質量也在增加，所以機械制動已經慢慢地不能滿足這方面的需求。 這是已經研發(fā)出了真空助力裝置，技術更新是如此之快。在一些軍隊用車上，在制動器的助力方面取得了新的進展與成果，到上個世紀50年代，又有了液裝置。精儀器加工與制造技術、ABS避免車輪抱死、液壓控械電子一體化等高新產品技術。使汽車的操縱性和主動安全得到了大幅度的提高。防抱死裝置一般可以大致分為三個主要的部分最主要的ECU、執(zhí)行機構如調節(jié)器和獲取汽車工作中各個參數(shù)的傳感器。ABS工作時一般由傳感器收集汽車運行的各個參數(shù)信號，如車速，車輪角加速度等，然后再將收集的信號穿給ECU，ECU再經過分析計算將信號傳給執(zhí)行器，通過執(zhí)行器來反映信號。 制動系作為汽車的重要組成部分，它是汽車行駛安全性的根本保障。隨著經濟的迅猛發(fā)展，人民生活水平和物質需求得以提高，車流密度增加和高速公路修建越來越完善。因此，交通事故也變得更加頻繁。所以汽車安全是汽車設計師們永遠不變的話題，而且這一方面也越來越被消費者看重。 制動裝置分為：駐動、行動、輔助制急制動四種類型的制動裝置。駐動的功能作用是：使不動的車一直保持這種狀態(tài)，不會產生各個方向的位移和其他運動，保障停車全。雖然說行車制動器是最基本的，但它不是萬能的，在汽車長途下坡或急彎的行駛過程中，長時間的使用制動器會使制動器產生大量的熱，會產生熱衰退的現(xiàn)象。所以為了保證汽車的速度，必須有保證汽車速度穩(wěn)定的輔助制動器。 制動系由制動機構和驅動機構組成，這兩個裝置之間相輔相成，各自執(zhí)行不同的功能，它應該具有的功能如下： a. 有優(yōu)良的制動力，如何評價汽車的效果是用剎車距離和制度這兩項指標來評價的。在良好路面可靠停車的地面的最大坡度則用來評估汽車的駐坡能力。 b. 要求工作時穩(wěn)靠，汽車的行機構至少要求有兩套相互不相干的控制驅動的管，當汽車運行過程中，當其中一套管作失效時，另外一套完損的路可以保持汽能力而且不能于沒有（規(guī)定值）的%。行車制動一般用腳操縱，而其他制動則多為用手來操縱。 c. 汽車在運行時，只要在汽車而設計的速度范圍內剎車，這時的汽車都不應該失去其駕駛員對其的操控性和行駛方向的穩(wěn)定性。 d. 一定要避免一些能影響鼓內表面摩擦因數(shù)的雜物進入它的工作接觸面，正常 情況下鼓式因為其密封性比較好所以較少臟物進入，而盤式工作的表面因為與外界直接接觸則有污常見。 e. 制動時抵抗熱衰退熱穩(wěn)定性好。 f. 操縱機構比較輕便，正常人可以輕松操作，并且具有比較好的隨動性。 g. 制動裝置工作時要求產生的盡量的可能小，同時制動器散發(fā)出得對人體有的氣體也盡可能少，以減少對人體和環(huán)境的傷害。 h. 應具有比較好的作用性，制動器從制動開始的再做出回饋的反射時間叫為作用的滯性，評估的項目是從駕駛員踏向蹄板這一刻到達所限定的制動力所必要時間。 i. 制動器摩擦襯片應該具有足夠長的使用壽命 j. 當蹄片與鼓或制動盤與摩擦塊出現(xiàn)磨損之后，自身應該具有自動調整間隙的機構。而且調整起來不費勁，省事。 k. 當汽車制動功能出現(xiàn)異常，而不能正常工作使用時。制動系統(tǒng)應該具有光信號或音響的提示。 當汽車剎車過程中，盡可能使車車輪不抱死一般可大大的減少它的剎車距離，增加其掌控方向的穩(wěn)定能力和在緊急情況下的可控制性。所以最近幾年防抱死裝置發(fā)展的尤為迅速。又因為石棉材料的摩擦襯片對人體有危害，進而石棉材料正在被新型無公害材料替代。 2制動結構分析及方案選擇 汽車的剎車機構的力都是來源于摩擦，按結構可以分為：盤式和鼓式兩大類。鼓式制動器中類似碗狀的金屬部件是它的旋轉（摩擦）部件，它產生作用效果的表面是一個內圓曲面。盤式制動器中的類似碟片一般的圓金屬片是其旋轉（摩擦）部件，產生制動效果的面為其段面。 根據(jù)鼓式制動器的結構有所不同，一般可以分為：制動器、雙動器、器、雙動器。其制動效能各不相同，最低得則為盤式制動器；制動效能穩(wěn)定性也是各不相同的，盤式制動器的制動效能穩(wěn)定性最高。也許是因為這個原因，穩(wěn)定性一直是汽車安全的一個重要指標，所以盤式制動器被廣泛使用。 2.1制動器結構分析 盤式制動器可分為：浮鉗盤式制動器、定鉗盤式制動器、擺動前盤式制動器 浮鉗盤式制動器 浮式制動器上制動鉗的支架固定在上，制動體可以沿著相對做軸向運動。當汽車剎車時，輪缸上的壓力勢能產生較大的力附加在活動塞上，剎車襯塊被巨大的力推向制動盤。同時，制動器上安裝油缸的外殼上的力推動外殼體沿著銷向右移動，于是剎車塊被牢牢地壓在摩擦圓盤上。剎車圓盤兩邊對稱地都受到制動塊的擠壓，力的大小等大，產生制動力矩，迫使汽車停車。 定鉗盤式制動器 定動機構與盤的有很大程度不一樣，它的制動鉗體大部分是安裝在上，它在線方向不能移動，也不能在任何方向擺動，為了使兩邊的剎車塊有相同的力且同時壓向盤，所以在盤的兩端都安裝有一模一樣的（這相當于制動輪缸上的油缸）。 擺動鉗盤式 只能在一定角度上像單擺一樣擺動而不能移動，在與制動盤垂直的面上擺動從而實現(xiàn)制動。為了是摩擦襯塊都能很好的磨損均勻常常將其摩擦襯塊做成楔形。 鼓式制動器一般可分為：領從蹄式制動器、雙向雙領蹄式制動器、單向雙領蹄式制動器、雙從蹄式制動器、雙向自增力式制動器、單向自增力式制動器。 領從蹄式制動器 這種制動器的汽車在倒車時，兩制動蹄又均變?yōu)閺奶?，所以，它又叫做單向領蹄式制動器。有兩個蹄，每一個蹄上裝有制動油缸來產生剎車用的力，兩個油缸和其他制動機構以為中心對稱安裝。所以兩個蹄對鼓作用力的合力剛好互相抵消，所以屬平動器。 的工作和它的制力在所有鼓式中屬于中等水平，但是相比較起來說它的，結構也比較。當其前進或則后退時，它的制動能力都是一樣的，而且還可以很方便的安裝駐車制動等，所以現(xiàn)在廣泛的安裝在各中類型的車上。 雙向雙領蹄式制動器 雙蹄中的剎車機構是關于中點中心高度對稱的，汽車無論是正還是煩向運轉，它的剎車機構的兩個蹄都是領式蹄，這種稱為雙式剎車器。它兩蹄的兩端都為浮式支承，而不是鉸接在支承銷上，它當制動時的兩端是支承在活塞制動輪缸的支座上，或者其他張開裝置的支座上。油壓使張開裝置或者兩制動輪缸上兩側活塞均向外移動，使兩個制動蹄都緊緊壓在制動鼓工作表面上。摩擦力導致鼓和蹄同方向轉過一個角度，于是鼓內面帶動蹄動，鼓和蹄轉的方向是同向。然而當制動鼓反方向旋轉時，其過程相似但方向是相反的。所以，不管在正向或則反向旋轉時兩蹄都為領蹄，故稱其為制動器，它也式制動器的一種。這種制動器前進或則后退它的制不變，比較穩(wěn)定，現(xiàn)在用的也很普及，如果要把它作為駐器的話，要安裝額外的機構。 單向雙領蹄式制動器 單向雙領蹄式制動器的正向制動效能比較高，當其倒車時則又變?yōu)閺奶闶?，使其制動效能大大降低。一般普通汽車的前輪常常采用這種制動形式，因為這類汽車在前進制動時，前橋所承受的制動載荷和摩擦力大于后橋，而當反方向運行時相反。如果前輪采用此結構的制動器，而后輪用從蹄則可以很好相互配合，可以得到很好的制動力分配，此外前后輪的零部件在很大程度上是幾乎相同的。 雙從蹄式制動器 雙從蹄式制動器和雙領蹄式制動器比較相似，雙領蹄式制動器倒車時其制動效果就和雙從蹄式制動器相當。雙從蹄式制動器有兩個制動輪缸，是相互垂直的。最適合布置雙回路制動系統(tǒng)。雖然制動效能在幾種制動器類型來說是最低的，但是卻有最為良好穩(wěn)定的制動效能，所以依然有較少數(shù)貴轎車為了保證可靠性而采用此種制動器。 單向自增力式制動器 兩制動蹄的下端用頂桿相互連接，第二制動蹄用支撐銷支承在上端制動底板上。汽車前行時，單活塞的制動輪缸推壓第一制動蹄壓到制動鼓的內圓柱面上。摩擦帶動鼓旋轉，第一個蹄受力后通過一個導力桿把力傳遞到第二個蹄上，于是，第二個蹄借力后壓到鼓內表面，產生更大的制動力。又因為制動時兩個蹄片法向反力是不能相互抵消或平衡的，因此它稱為非平衡式的制動器。這種制動器在車向前運行時，它的制動能力很高，在所有鼓式制動中時最高的，然而在反向運行時，其制動的能力又是最小的，所以現(xiàn)在常用于少數(shù)貨車或轎車上。 雙向自增力式制動器 行車制動蹄的工作時需要的動力源由車輪上的油缸來產生，則用鋼線拉繩及操作柄桿來控制。此外，被普及使用于汽車中動器，這是由于汽車停車時要求其正向和反向都要求比較高，另一原因是因為停車制動假如不應用于應急制動的話時是不會產生很高的溫度的，所以問題并不是非常地突出。 2.2制動器方案選擇 盤式制動器與鼓式制動器有各自的優(yōu)點與缺點。與鼓式相比，盤式制動器的優(yōu)點為：盤式的熱穩(wěn)定性比鼓式的好，溫度升高時直徑方向的熱脹冷縮并不會很大的影響其性能，所以根本沒有熱衰退的問題。剎車塊上的摩擦片對盤的壓力非常的高，相互摩擦后產生熱量將水蒸發(fā)掉，這樣不僅水穩(wěn)定性很好，另一方面盤的散熱性也很好，因為盤與空氣直接接觸。 主要缺點是：不可能完全防止銹蝕和塵污，制動驅動機構中須裝用助力器。又因為襯塊工作面積比較小，所以磨損比較快，使用壽命低而且成本較大。 此外，兼充行車和駐車制動器的浮鉗盤式制動器，可以不用安裝駐車制動鉗，只需要在行車制動鉗油缸處加裝一些來推動油缸活塞的駐車制動傳動裝置即可。 本次設計的是GD6342微型客車，噸位不是很大，在汽車行駛時，需要持續(xù)穩(wěn)定的制動能力，并不需要太大的制動力，所以盤式制動器儼然可以滿足制動力要求。另外，考慮到在汽車行駛時要避免前輪抱死，從而喪失轉向能力，必須考慮ABS的安裝問題（盤式制動器安裝ABS比較方便）。而且盤式制動器的抗熱衰退、水穩(wěn)定性都比鼓式制動器好。 此外，鼓式制動器維修方便，成本又低，磨損少，絕對制動力大?？紤]到效益問題，并參考長安之星SC6350，后輪采用領從蹄式鼓式制動器。 綜上所述：本次計采用的行器為：前鼓式，前輪用定制動器，后輪采用領鼓式制動器。 驅動機構：液壓雙回路。 駐車制動裝置為：車輪制動器，和后輪共用一個制動器，即為后輪鼓式制動器。驅動機構選用機械式驅動機構，即為拉索機構。 3制動器主要參數(shù)確定 制動系設計時需要的整車參數(shù)： 汽車軸距： L=2215mm 車輪滾動半徑： =270mm 汽車空、滿載時的總質量： =840kg，m=1230kg 空、滿載時軸荷分配： =52%,=48%，=48%,=52% 空、滿載時質心高度： =725mm,=700mm 質心距前軸距離： =1060mm,=1150mm 質心距后軸距離： =1155mm,=1065mm 對汽車剎車性能還有比較大的影響的參數(shù)有：制動力和制數(shù)、制度、同系數(shù)、最大制動力矩、附著系數(shù)利器因數(shù)等。 3.1鼓式制動器參數(shù)確定 1.制動鼓內徑D 當輸入力一定，制動鼓的內徑越大，制動力矩也會越大，而且散熱能力也會隨之增大。但是輪輞的大小是有限的，D不會無限的大，輪輞與鼓之間要有一定的間隙，正常情況下要大于20mm,如果溫度過高內胎和氣門閥都會烤壞，而且不利于保持正常的溫度。為了有足夠強大的強度和吸收熱量的能力，有效的防止溫度升高，剎車機構的鼓的內徑足夠小，強度就會大，而且有利于保證其加度。 D/（制動鼓直徑與輪輞直徑之比）范圍如下： 乘用車：D/=0.64-0.74 商用車：D/=0.70-0.83 內徑選用參照標準QC/T309—1999選取。 輪輞直徑330mm.取制動鼓內徑260mm.即R=130mm. 2. 摩擦襯片b和包角β 制動鼓半徑R（R=），襯片摩擦面積=Rβb。襯片摩擦面積越大，所受 能量負荷與單位面積正壓力越小，而且磨損特性好。取包角=度。襯片寬度取100mm. 襯片寬度尺寸見QC/T309—1999. 3. 摩擦襯片起始角 襯片一般布置在制動器中央，令=-β/2=40. 4.張力到制動器中心作用線距離e 制動輪缸和蹄的尺寸限制在規(guī)定的值內，使其能夠在鼓內安裝，所以應該盡量讓e保持的較大，來提升制動力?？蓵簳r規(guī)定大約e=0.8R，e=113*0.8=90mm. 5. 制動蹄支撐點位置c和a。 暫定a=0.8R。也取為90mm。C=35mm。 3.2盤式制動器參數(shù)確定 1.制動盤直徑D D應盡可能大，這樣制動盤有效半徑才增大，這樣就可以適當減小制動鉗夾緊力，減少襯塊的工作溫度與單位壓力。受輪輞尺寸限制，制動盤直徑一般可選為輪輞直徑的70%-79%。滿載質量超過2t的取上限。 這里取其直徑D=284mm. 2.制動盤厚度h 制動盤厚度h對其剛度有影響，但是又不能過大，否則不利于散動盤可以做成實也可以在內部鑄處孔道，有助于散熱。通風式的一般取20-50mm,實心的一般取10-20mm。 這里設計的是通風型的，所以取24mm。 3. 摩擦襯片內半徑與外半徑 一般外半徑和內半徑不能大于1.5。 這里取=140mm，=100mm。 4. 制動襯塊工作面積A 根據(jù)襯塊的單位面積占所的汽車質量在1.6~3.5Kg/cm2內來選用。m/8A=(1.6~3.5)，得到A=（50~109.38）cm2，取A=70 cm2。 3.3制動力分配系數(shù)與制動力 制動過程中，如果不計算滾轉質量產生的慣矩，則任何一個角速度ω≠0的車衡方程： -=0 （3-1） 式中 —剎車系統(tǒng)工作時對輪胎產生的剎車作用力矩，與車輪旋轉方向反向，N●m. —地面對車輪的制動力（輪胎與地面間的摩擦力，又叫地面制動力），方向與汽車運動方向相反，N. —車輪有效半徑，m. 令 = （3-2) 稱為制動器制動力，又叫制動周緣力。其方向與的方向相反。角速度ω>0時，大小相等。由制動器結構參數(shù)決定。增大時，都會隨之增大。但是受地面附著條件的限制，制動力的不可能大于附著力。 即 （3-3） 或 （3-4） 式中 —輪胎與地面附著系數(shù)。 Z—地面對輪胎法向反力。 跟據(jù)汽車在剎車對整個汽車進行受的力分析，考量到制動時軸荷會產生的位移，解得路面對前橋、后橋輪胎的反力為： （3-5） 式中 G—汽車受的重力 L—汽車軸距 —質心到前軸距離 —質心到后軸距離 —質心高度 G—重力角速度 —制動減速度 則總的地面制動力為： （3-6） 式中 q—制動強度（比制動力或比減速度） —前后車輪地面制動力 由以上兩式可以求得： （3-7） G=12300N,g=10, q=0.6 前后輪附著力： 上式表明：附著系數(shù)因為道路條件不同，其也會呈現(xiàn)不同的數(shù)值，制動力也不是恒定一成不變的，而是q或制動總力的函數(shù)。當汽車在不同路面行駛時，可能出現(xiàn)三種制動情況： ?前輪抱死拖滑，后輪在抱死拖滑。 ?后輪抱死拖滑，前輪再抱死拖滑。 ?前后輪同時抱死。 由式3-6,3-7可知在不同附著系數(shù)時，前后車輪同時抱死，即附著力充分利用的條件為： （3-8） -前輪制動器制動力。 -后輪制動器制動力。 由式3-8消去得。 （3-9） 將G=12300N，，L=2215mm代入。 得到： 上式為關系曲線，即為理想制動力分配曲線。 圖3-1空滿載I曲線 制動力分配系數(shù)： （3-10） =()/()=()/L = 其中取=0.75，=1065mm,=700mm.L=2215mm. 得到 =0.48+0.23=0.71 在一定的規(guī)定范圍之間，路面產生制動力與周緣力在數(shù)值上是相等的，所以β又稱為制配系數(shù)。 4制動器的設計與計算 4.1鼓式制動器的設計計算 1.壓力沿襯片長方向分布規(guī)律 計算一個度的制動器時，摩擦襯變形規(guī)律。力和蹄的的合力導致蹄繞轉角度。蹄上片的表面上任何點沿動的切線方向形變就為，在這個線段上所在半徑方向上伸長的投影，這就為段。因為dr很小，所以認為=90度。所以，摩擦襯片變形為： （4-1） 又考慮，則分析等腰三角形。有所以徑向變形與壓力為： （4-2） 綜上：新片在襯片上分布狀況吻合正律。 其沿襯片長度向壓力不均勻程度，以不均勻系數(shù)評估。 （4-3） 圖4-1 2. 計算蹄片的制動力矩 計算鼓式矩時，必須搞清楚產生制矩與力之間的關系。 在襯片取以微元面積，在角內，面積一般為bRdα, b為襯片寬。鼓在微元上的法力為： （4-4） 摩擦力產生力矩為： （4-5） 積分得（）： （4-6） 壓力均勻分布： （4-7） 由式3-16和3-17就可以算出不均勻系數(shù)： （4-8） 從以上式子中可以得到壓力與制動力的關系。實際中，還要計算張開力F。與制動；力矩的關系。 （4-9） 平衡方程式： （4-10） 解方程得到： （4-11） 如果是緊蹄，力矩為： （4-12） 如果是松蹄，力矩為： （4-13） 為計算。必須求出。 （4-14） 所以： （4-15） 根據(jù)式3-16,3-19： （4-16） 顧上制動力矩等于摩擦距之和： （4-17） 張開力為： （4-18） 由蹄上力矩平衡條件得出： （4-19） 檢查鼓式制動器，蹄自鎖可能，當時，蹄自鎖。 如果就不會自鎖。 由上式可得： （4-20） 4.2盤式制動器的計算 假設制動盤全部與襯塊摩擦面接觸，壓力分布均勻。則制動力矩為： （4-21） 對于一般的扇形摩擦面，取R為其有效半徑或則平均半徑，如果徑向寬度不大的話。則為： （4-22） =120mm 。 有效半徑是距離，如下： （4-23） m==0.71 =121mm m不能過小，否則扇形徑向的寬度較大，摩擦面磨損不均勻。壓力均勻這一條件不成立，上式計算錯誤。一般m不能小于0.65. 4.3摩擦片磨損特性計算 要準確的算出磨擦損耗是很難的，因為襯片的磨擦損耗與其他很多因子都有關，比如、溫度、相對磨損速度、摩擦的材質等等。 制動時，據(jù)能量守恒法則，機械能有部分轉化為熱量而耗散。在這過程中，制動器承擔了大部分工作，溫度會急速升高，襯片也會有非常嚴重磨損。 制動器經常用能量負荷用來當作其評價指標。 （4.24） （4.25） （4-26） 是汽車總質量，是汽車回轉質量換算系數(shù)，β是制動分配系數(shù)。是摩擦面積。t是時間。 4.4前后輪制動力矩確定 為了保證良好的制動性，要合理的分配制動力矩。先選同步附著系數(shù)。然后再計算出前后制動力的比值： （4-27） 上式，前后輪的制動力矩為：。質心到前后橋距離：。汽車質心：。 4.5應急與駐車制動所需制動力矩 1.應急制動 在緊急剎車時，一般后輪都會抱死拖滑，所以后橋車輪剎車力是： （4-28) ==3872N 后橋的制動力矩： （4-29） =468.5 單個后輪需要的力矩為：。 2.駐車制動 分析車在坡上停駐時情況，得出后橋附著力為： （4-30） 在下坡路停時，后橋附著力： （4-31） 汽車能停住的最大角，可由剎車力與后橋車輪附著力相等求得： （4-32） 得到： （4-33) =arctan0.51 =27? 同理可得下坡： （4-34） =17.5? 圖4-2 5制動驅動機構設計計算 5.1制動驅動機構結構形式選擇 按不同的動力源分類的話，可以將制機構可以分為三個大類即為：簡動、動動、伺動。 1.簡單制動系 就是人力制動，以司機作用于手柄上或制動踏板上力為動力源。一般情況下力的傳導方式有兩種：傳導和式傳導。機械傳導大多情況下是用鋼索和傳導桿傳力，它的成本沒有那么高，構造也不復雜，工作時穩(wěn)定，但是其效率不高，所以一般只用于中、小型汽車的剎車系統(tǒng)。液壓式簡單制動一般廣泛用于轎車、及輕中型貨車上。 2.動力制動系 用內燃機動力轉化為勢能來使其剎車系統(tǒng)工作的剎車制動機構叫做車系統(tǒng)。 氣應用最為廣泛，但是它的造價較高，剎車能力較好，一般用于大型的拖車和掛車之間的鏈接。但是，氣壓制動裝置一般由：壓縮空氣機、制、儲氣的罐等裝置組成結構一般比較復雜、外形輪廓尺寸大、比較笨重，價格很高，氣壓產生和撤消都比較慢。作用的延遲時間比較長，所以在制動儲氣室至制動閥門和儲存氣罐距離都較遠的時候，可以加設繼 動閥（就是加速閥）和快放閥。管路工作壓力一般較低，因而制動氣室直徑比較大，只能放在制動器外，通過凸輪及桿件或楔塊驅動制動蹄，導致非簧載量慢慢增大；而且制動氣室放氣時有較大噪聲。 動系的另外一種組成的就是氣、液式相互交叉混系，車輪剎車的油缸所需要的動是用氣提供動力的液壓形式系。氣壓制動的工作介質為空氣，工作時可以忽略不計，反應非常迅速，但其機構質量較大所以一般用在大型貨車上！ 全驅動剎車系統(tǒng)的力源是電機推動泵產生高壓勢能。有和兩種。全液壓式剎車系統(tǒng)有普通液壓制動的好處之外，還有剎車力大、操作起來輕便、防移機構簡單和各種調節(jié)裝置容易調節(jié)等優(yōu)點。但是機構不夠簡單、機件要求很精密，整個系統(tǒng)有很高的封閉性，所以未得到普遍運用，僅用在一些大型車與高級轎車上。 3．伺服制動系 伺系是非常不簡單的剎車機構：人動機構中額外加入其它不同類型的能力源來產生制動所需要的動力，從而使各種不相同的力相利用。一般正常的情況下，伺服機構產生主要的動力，但是如果伺服機構失去工作，則完全可由人力提供動力， 液壓制動系統(tǒng)則產生剎車動力。所以中級以上的轎車及輕中型客車得到應用。 綜上所述：選用人力液動驅動機構， 5.2分路系統(tǒng)的選擇 為了提高它的剎車能力的可靠能力，管路應用分，就是把全車所有的的動力分為幾個相互不相干的回統(tǒng)。當遇到不可預知的情況后，其中的一個回路失去工作時，仍然可運用其它回路來達到剎車的作用。 圖5-2 雙軸汽車雙回路制動系統(tǒng)一般有常見的五種形式： a. 一軸對一軸型，前后橋制動器各用一個回路（一般稱為“Ⅱ型”）。 b. 交叉型，前橋一邊輪制動機構與后橋的兩邊的制動裝置同屬于一個回路。 c. 一型(HI)，的半數(shù)油缸同是一個一回路。 d. 半對半軸型（LL），兩個回路分別對一制動和兩側前半數(shù)有效果。 e. 這種形式如果一個油路失效，則前輪包死易喪失轉彎制動力。對那些前橋制動機構制動力大于后橋的轎車，當控制前橋的回路不工作時，如果只用后橋來產生制動的力的話，制動力嚴重不足，而且如果后橋負荷比前橋小的話，駕駛員加在踏板上力過大容易使后輪剎死而導致橫移。 X型的結構也很簡單。產生剎車效果時不管那一條回路不工作，剩余其他總制動力還是能維持在正常情況下的二分之一。但是，如果其中有回路破損導致剎車力不能對稱，此時前橋車輪一定會有朝力大的一邊圍繞主銷旋轉的趨勢，使汽車不能保持其。 都有比較繁瑣的構。型和型在某個回路不工作時，前后橋制動力的比值與正常時相同。LL，HH型的剩余制動力是正常值的50%。HI型只用二分之一的管路工作時，它剩下的剎車需要的力很大，這種情況下與LL形一樣，后橋車輪往往先抱死拖滑，緊急制動時。 綜上本次選用：本設計采用型制動回路。 5.3制動驅動機構設計計算 1．制動輪缸直徑d的確定 對剎車蹄片施加張力F0與壓力p和輪d的關系為 （5-1） 制動管路壓力不能超過10—12mpa。 取p=10mpa 得d=37.5mm 又輪缸直徑d應在標準尺寸系列中取， 故取d=38mm 2．制動主缸直徑d0的確定。 第i個輪缸的工作容積為 （5-2） 在初步設計，鼓式制動器一般取=2-2.5mm。 所有輪缸的總工作容積為 m為輪缸的個數(shù)。 所以V=mm 制動主缸應有的工作容積為 （5-3） 式中，為制動軟管的容積變形。 在初始設計時，剎車的工作時的體積可取為 1.1V （轎車） 1.3V （貨車） 主缸活塞行程和活塞直徑d0可用下確定 （5-4） 一般=（0.8-1.2）d0 ?。?1.2 d0 d0=23.86mm 又因為主缸的直徑d0應在標準規(guī)定尺寸系列中選取， 故取d0=26mm。 3．制動踏板力Fp 制動踏板力Fp用下式計算 （5-5） 式中，為踏板機構的傳動比；為踏板機構及液壓主缸的機構效率，可取 =0.82-0.86 其中 =6 =0.85 所以 FP=377.1N 剎車腳踩板力應符合如下要求：最大剎車踏板力一般為乘用車500N或商用車700N（貨車）。 故滿足要求。 4. 制動踏板工作行程 制動踏板力為： （5-6） 上式：為主缸活塞與推桿的間隙，大約取空 行程。 剎車機構正常工作時的行程，應該占摩擦襯片在允許磨損量內的腳踏板的。為避免空氣等異物進入，當駕駛員腳張開剎車腳踏板時，油管路內至少有 壓力。 最大踏板行程：乘用車：100mm-150mm. 商用車：小于等于180mm 作用在手柄上的力：乘用車小于等于400N。 商用車小于等于600N。 設計總結 這次我的畢業(yè)設計是微型客車制動系設計。首先簡單分析了一下課題背景，接下來是制動系的類型及最后確定的方案，其中我列出了可供選擇的幾種類型并進行了一系列分析、比較最后確定的方案如下：行車制動器：前盤后鼓，盤式制動器為，鼓式制動器為領從蹄式制動器。第四、五兩章大體上闡述了整個剎車系統(tǒng)它的主要參的選擇，并有簡單的，是我著重想要表達的部分。最后認為這套設計方案是可行的。 在完成畢業(yè)設計的過程中，可謂是苦難重重，因為以前從來沒做過類似的工作，而且工作量也是非常的大。但是面對困難，我們并沒有臨陣退縮，經過和老師與同學們討論，到圖書館查資料，修改，完善，就這樣將一個個困難解決，最后將畢業(yè)設計完成。 本次設計也并不是完美的，也還有很多不足之處：比如本設計在計算方面，由于涉及到的數(shù)據(jù)很大，有很多數(shù)據(jù)時要參考同類車型來選擇的，肯定有個別數(shù)據(jù)取得不是那么的恰當，對計算結果有一點影響。另外由于我們真正接觸的汽車不多，更沒有實際設計的經驗，所以畫的圖很大一部分是自己根據(jù)教科書的介紹想象的，肯定有一些結構上的不完善合理之處。 總之，本次設計個人認為還是達到了一定的預期效果的，讓我在其中學到了很多平時都沒有學到或容易出問題東西。這鍛煉了我，讓我感到了作為一個設計人員的艱辛。但，又因為本人水平層次有限，故不能達到老師專家們的水平，其中難免有錯誤紕漏之處，現(xiàn)懇請老師指正！ 致謝 本畢業(yè)設計是在老師的悉心指導下完成的，他在繁忙的教學工作中，以其嚴謹?shù)闹螌W作風、豐富的科研經驗、淵博的理論知識，言傳身教，在學習上給我了極大的教誨和啟迪，使設計沿著正確的方向進行；同時老師寬容、和藹、坦誠的人格魅力，也將使我終身受益，為我以后的人生道路樹立了榜樣，在此向老師致以衷心的感謝。另外，我還要感謝汽車系里的老師們，總是站在學生的角度考慮問題，最大可能的為學生學習提供最大的便利。 同時，我也要感謝所有在我畢業(yè)設計時個給我?guī)椭谋窘M同學們，多少次熬夜，最終有了結果，大學四年就要畫上一個圓滿的句號。 總之，正是各位老師和同學的幫助，加上我不懈的努力，才能讓我的畢業(yè)設計得以順利的完成。 最后，再次感謝我所有的老師、同學和朋友，謝謝你們的幫助。 參考文獻 [1] 王望予.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社，2006：257—285. 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