精品資料（2021-2022年收藏）汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)—盤式制動(dòng)器

1、汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)前輪制動(dòng)器部分設(shè)計(jì)說明書學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)老師： 成 績： 教師寄語： 目錄一、轎車主要性能參數(shù)-4二、制動(dòng)器形式的-5三、盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定-7四、盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的設(shè)計(jì)計(jì)算-9五、盤式制動(dòng)器制器的校核計(jì)算-101.前輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核計(jì)算2. 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算六、經(jīng)過計(jì)算最終確定后輪制動(dòng)器的參數(shù)-13七、設(shè)計(jì)小結(jié)-13八、設(shè)計(jì)參考資料-13轎車前輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)說明書前言汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車車速保持穩(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)。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

2、保證行車安全，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。本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)要求只進(jìn)行轎車前輪制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，后輪部分由同組同學(xué)鐘恩偉完成。一、 轎車主要性能參數(shù)主要尺寸和參數(shù)：（1）、軸距：L=3.05m（2）、總質(zhì)量：M=2200kg（3）、質(zhì)心高度：1.0m（4）、前軸負(fù)荷率：35%；即質(zhì)心到前后軸距離分別為L1=L1-35%=1.9825mL2=L35%=1.0675m（5）、輪胎參數(shù)：225/60R16；即輪胎的名義斷面寬度為225mm，高寬比為60%，輪輞直徑為16英寸（406.4mm）則輪胎有效半徑re為：輪胎有效半徑=輪

3、輞半徑+（名義斷面寬度高寬比）所以輪胎有效半徑re=406.42+22560%=338mm（6）、制動(dòng)性能要求：初速度為50KM/h時(shí)，制動(dòng)距離為15m。則滿足制動(dòng)性能要求的制動(dòng)減速度由：S=13.62+2“20+0225.92 abmax計(jì)算最大減速度 abmax，其中0= 0=50Km/h=13.89m/s； S=15m；2=0.02s；2“=0.02s。經(jīng)計(jì)算得最大減速度 abmax6.61ms2二、 制動(dòng)器形式的選擇 摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀又可分為鼓式和盤式兩大類。因?yàn)楸P式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)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

4、制動(dòng)塊。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。而且轎車質(zhì)量較小，制動(dòng)力矩較小，這里選擇盤式制動(dòng)器為前輪制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器按摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)，分為鉗盤式和全盤式制動(dòng)器兩大類。一般轎車上大多數(shù)采用鉗盤式制動(dòng)器，這里也選用鉗盤式制動(dòng)器。鉗盤式制動(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)塊之間有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動(dòng)盤，制動(dòng)盤是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

5、單，質(zhì)量小，散熱性較好，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。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：(1)固定鉗式盤式制動(dòng)器 (2)滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 （3）擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器因?yàn)榛瑒?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)?；瑒?dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，減少了受熱機(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)液溫度比用固定鉗時(shí)低3050，氣化的可能性較小。所以這里

6、所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器形式選用：滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器三, 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定1. 制動(dòng)盤直徑D制動(dòng)盤直徑D希望盡可能大，這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤直徑D受輪輞直徑的限制。通常，制動(dòng)盤的直徑D選擇為輪輞直徑的70%79%，而總質(zhì)量大于2t的汽車應(yīng)取其上限。該乘用車的輪輞直徑為16英寸（406.4mm），且總質(zhì)量：M=2200kg所以制動(dòng)盤直徑取D=320mm。2.制動(dòng)盤的厚度h 制動(dòng)盤厚度h直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不至于太大，制動(dòng)盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些；為了降低制動(dòng)工作時(shí)的溫升，制動(dòng)盤厚度又不能過小。制動(dòng)盤可以

7、制成 實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可以在制動(dòng)盤工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。 這里選用通風(fēng)式制動(dòng)盤，制動(dòng)盤厚度取h=25mm。3.摩擦襯塊內(nèi)半徑R1和外半徑R2 推薦摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。若此值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，其磨損就會(huì)不均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。 這里取外半徑R2=160mm；內(nèi)半徑R1=120mm4.制動(dòng)襯塊工作面積A推薦根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積的汽車質(zhì)量1.6Kg/cm23.5Kg/cm2范圍內(nèi)選取。乘用車的總質(zhì)量：M=2200kg，前輪的載重為：M1=770kg，則7703.54cm2AA7701.64cm2

8、，故取A=100cm2。5.制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力N采用液壓驅(qū)動(dòng)的活塞式機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。其制動(dòng)壓力由以下關(guān)系確定。制動(dòng)缸對(duì)制動(dòng)盤施加的壓緊力N與輪缸直徑d、制動(dòng)管路壓強(qiáng)P的關(guān)系為N=Pd24，根據(jù)制動(dòng)管路壓強(qiáng)一般在10MPa20Mpa內(nèi)選取P=15Mpa，根據(jù)國標(biāo)HG28651977標(biāo)準(zhǔn)，選擇制動(dòng)缸直徑d=45mm，則制動(dòng)盤的壓緊力N=23800N。6. 摩擦片摩擦系數(shù)f 選擇摩擦片時(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。本盤式制動(dòng)器采用粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分(占質(zhì)量的6080)，加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末

9、作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，適用于高性能轎車。該摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.30.5。在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際可取：f=0.3。四,盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的設(shè)計(jì)計(jì)算盤式制動(dòng)器的計(jì)算用簡圖如圖所示，今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為對(duì)于常見的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩用Tf=2fNR計(jì)算。R=0.5(R1+R2)=140mmTf=2Fnr=2*0.3*23800*0.14=1999.2Nm故所設(shè)計(jì)的前軸制動(dòng)器制動(dòng)力矩為2Tf=2*1999.2

10、=3998.4 Nm五,盤式制動(dòng)器制器的校核計(jì)算1.前輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核計(jì)算（1）、確定同步附著系數(shù)隨著道路條件的改善和汽車速度的提高，由于制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起汽車甩尾甚至掉頭所造成的車禍日益增多。0值宜取大些。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)念，取0=0.60（2）、制動(dòng)力分配系數(shù)的確定此乘用車根據(jù)確定的同步附著系數(shù)得到的制動(dòng)力分配系數(shù)為：=F1F1+F2=0hg+bL式中F1為前制動(dòng)器制動(dòng)力；F2為后制動(dòng)器制動(dòng)力。同步附著系數(shù)0=0.6；質(zhì)心高度hg=1.0m；軸距L=3.05m；后軸到質(zhì)心的距離b=1.0675m計(jì)算得=0.61+1.06753.050.55（3）、前制動(dòng)力矩的確定為了保證汽車有良好的制動(dòng)

11、效能，能合理地確定前、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，即M1M2=L2+0hgL1-0hg=1.0675+0.611.9825-0.61=1.2根據(jù)汽車滿載在瀝青、混泥土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑，計(jì)算出前輪制動(dòng)器的力矩M1M1=GLL2+0hg re其中 re為車輪有效半徑， re=338mm=0.338m所以后輪制動(dòng)器的力矩為M1=GLL2+0hg re=220003.051.0675+0.610.70.338 2846Nm則每個(gè)前輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為M12=1423Nm所設(shè)計(jì)的前輪盤式制動(dòng)器能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為Tf=1999.2Nm 故所設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器能滿足要求。經(jīng)

12、同組同學(xué)計(jì)算后輪制動(dòng)力矩也符合要求。2. 摩擦襯片(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。汽車的制動(dòng)過程是將其機(jī)械能(動(dòng)能、勢(shì)能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，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)

13、指標(biāo)。比能量耗散率又稱為單位功負(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W/mm2, 這里根據(jù)緊急制動(dòng)到停車情況計(jì)算所涉及轎車的單個(gè)前輪制動(dòng)器的比能量耗散率e2e1=Mv12-v224tA ；t=v1-v2abmax其中=1；v1=50km/h=13.89m/s；v2=0；=0.55；M=2200Kg；A=100cm2 ；abmax=6.61ms2，計(jì)算得：t=2.1s；e1=Mv12-v224tA =Mv124tA 2.78Wmm2根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，在制動(dòng)時(shí)轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6 Wmm2。因此所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器的比能量耗散率合理。六, 經(jīng)過計(jì)算最終確定前輪制動(dòng)器的參數(shù)如下、前輪制動(dòng)器采用液壓驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器、制動(dòng)盤直徑D=320mm、制動(dòng)盤厚度取h=25mm。、摩擦襯片外半徑R2=160mm；內(nèi)半徑R1=110mm、 、制動(dòng)襯塊工作面積A=100cm2七,設(shè)計(jì)小結(jié)汽車設(shè)計(jì)是我們的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)和掌握，對(duì)汽車設(shè)計(jì)有了一定的了解。