#16升汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的總體設(shè)計(jì)

1、目錄前言11 國(guó)內(nèi)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)用情況2型車(chē)、輕卡、SUV及皮卡方面21.2 客車(chē)方面2重型汽車(chē)方面32 國(guó)外汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器發(fā)展?fàn)顩r4國(guó)外盤(pán)式制動(dòng)器研發(fā)情況介紹42.1.1 制動(dòng)力和安全性4結(jié)構(gòu)和成本42.1.2 維修保養(yǎng)4電子制動(dòng)控制系統(tǒng)（EBS）42.1 國(guó)外盤(pán)式制動(dòng)器在卡車(chē)方面使用情況5國(guó)外的生產(chǎn)廠家52.2.1 電子技術(shù)6汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的發(fā)展趨勢(shì)73 未來(lái)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的研究應(yīng)注重以下幾個(gè)方面的問(wèn)題18提高制動(dòng)效能、防止塵污和銹蝕；84.1 減輕重量、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本；8電子報(bào)警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展；84.2 實(shí)用性更強(qiáng)與壽命更長(zhǎng)。8課題的意義及其必要性94 摩擦材料的發(fā)展10摩擦材

2、料的一般性能要求106.1 摩擦材料的種類(lèi)10制動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足如下的要求147.1具有足夠的制動(dòng)效能14工作可靠147.2 在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性147.3防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，保證制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好.147.4制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好147.5操縱輕便，并具有良好的隨動(dòng)性157.6作用滯后性應(yīng)盡可能好157.7摩擦襯塊應(yīng)有足夠的使用壽命157.8與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車(chē)輪跳動(dòng)或汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)157.9能全天候使用，氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰158在本次設(shè)計(jì)中以1.6升輕型汽車(chē)為標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)設(shè)計(jì)

3、前輪的制動(dòng)器168.1鼓式和盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式有多種：16不同的鼓式制動(dòng)器的主要區(qū)別有3:16按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤(pán)式制動(dòng)器的種類(lèi)有以下幾種.169盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理1710盤(pán)式制動(dòng)器的分類(lèi)1810.1固定鉗式1810.2浮動(dòng)鉗式：19滑動(dòng)鉗式19擺動(dòng)鉗式19擺動(dòng)鉗式與固定鉗式相比有以下優(yōu)點(diǎn)19另外盤(pán)式制動(dòng)器還有以下優(yōu)點(diǎn)19盤(pán)式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是2011盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的初步確定21設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)2111.1. 確定制動(dòng)襯塊的工作面積A21確定摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R12111.2. 確定制動(dòng)盤(pán)直徑D21確定制動(dòng)盤(pán)厚度h2112制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和計(jì)算122212.1制動(dòng)力與制動(dòng)

4、力分配系數(shù)2212.2同步附著系數(shù)2612.3制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率2812.4制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩3012.5制動(dòng)力矩的計(jì)算3212.6駐車(chē)制動(dòng)計(jì)算3312.7摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算34比能量耗散率34比滑磨功Lf3513制動(dòng)器的熱容量和溫升校核37參考文獻(xiàn)38致謝39刖言汽車(chē)在當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)和生活中是極其重要的交通工具，隨著社會(huì)要求的不斷增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、車(chē)輛的高速化都有了很大的提高，許多的交通事故也不斷的增長(zhǎng)，制動(dòng)性能的要求日益成為一個(gè)迫切的問(wèn)題。為此，汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)起了重要的作用，制動(dòng)系統(tǒng)有四部分組成：供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)器。（如圖1-1）按照制動(dòng)能量的傳輸方式，制

5、動(dòng)系統(tǒng)可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。同時(shí)采用兩種以上傳輸能量的制動(dòng)系統(tǒng)可稱(chēng)為組合式制動(dòng)系統(tǒng)。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的組成圖1-1凡是利用固定元件工作表面的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器稱(chēng)為摩擦制動(dòng)器。除了各種緩速裝置以外，行車(chē)、駐車(chē)及第二（或應(yīng)急）制動(dòng)系統(tǒng)所用的制動(dòng)器幾乎都屬于摩擦制動(dòng)器。1國(guó)內(nèi)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)用情況隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是轎車(chē)工業(yè)的發(fā)展，合資企業(yè)的引進(jìn)，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入，汽車(chē)上采應(yīng)用盤(pán)式制動(dòng)器配置才逐步在我國(guó)形成規(guī)模。特別是在提高整車(chē)性能、保障安全、提高乘車(chē)者的舒適性，滿(mǎn)足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。1.1.型車(chē)、輕卡、SUV及皮

6、卡方面在從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動(dòng)形式，即前車(chē)輪盤(pán)式制動(dòng)，后車(chē)輪鼓式制動(dòng)。因轎車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車(chē)全部負(fù)荷的70滄80%所以前輪制動(dòng)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(pán)式制動(dòng)，后輪鼓式制動(dòng)的混合匹配方式。采用前盤(pán)后鼓式混合制動(dòng)器，這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)槠?chē)在緊急制動(dòng)時(shí)，軸荷前移，對(duì)前輪制動(dòng)性能的要求比較高，這類(lèi)前制動(dòng)器主要以液壓盤(pán)式制動(dòng)器為主流，采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動(dòng)力源，后制動(dòng)器以液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄匹配。目前大部分轎車(chē)（中檔類(lèi)如夏利、吉利、神龍富康、上海華普、捷達(dá)）、微型車(chē)（長(zhǎng)安之星、昌河、豐

7、田海獅、天津華利、江鈴全順）、高端輕卡（東風(fēng)小霸王、江鈴、瑞風(fēng)、南京依維柯）、SUV及皮卡（湖南長(zhǎng)豐、江鈴皮卡）等采用前盤(pán)后鼓式混合制動(dòng)器。2004年我國(guó)共產(chǎn)此類(lèi)車(chē)計(jì)110萬(wàn)輛以上。但隨著高速公路等級(jí)的提高，乘車(chē)檔次的上升，特別上國(guó)家安全法規(guī)的強(qiáng)制實(shí)施，前后輪都用盤(pán)式制動(dòng)器是趨勢(shì)。1.2 客車(chē)方面氣壓盤(pán)式制動(dòng)器產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性明顯，可靠性總體良好，具有創(chuàng)新性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的集成性。歐美國(guó)家自上世紀(jì)90年代初開(kāi)始將盤(pán)式制動(dòng)器用于大型公交車(chē)。至2000年，盤(pán)式制動(dòng)器（前后制動(dòng)均為盤(pán)式）已經(jīng)成為歐美國(guó)家城市公交車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。我國(guó)從1997年開(kāi)始在大客車(chē)和載重車(chē)上推廣盤(pán)式制動(dòng)器及ABS防抱死系統(tǒng)，因進(jìn)口產(chǎn)品

8、價(jià)格太高，主要用于高端產(chǎn)品。2004年7月1日交通部強(qiáng)制在7-12米高U型客車(chē)上“必須”配備后，國(guó)產(chǎn)盤(pán)式制動(dòng)器得以大行其道。北京公交電車(chē)公司、上海公交、武漢公交、長(zhǎng)沙公交、深圳公交、廣州公交等公司，都在使用為大客車(chē)匹配的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器。生產(chǎn)廠家主要有：宇通公司2004年產(chǎn)20000多輛客車(chē)，其中使用盤(pán)式制動(dòng)器的客車(chē)已占一半多；宇通公司自制底盤(pán)部份是由二汽在EQ153前后橋基礎(chǔ)升級(jí)更改的，每年有10000多套。二汽東風(fēng)車(chē)橋用EQ153前后橋改型匹配氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的前后橋總成約占6000套以上，是宇通公司最大的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器橋供應(yīng)商。宇通公司每年需在一汽采客車(chē)底盤(pán)3000多臺(tái)，一汽客底2004年供

9、了2000多臺(tái)，其中帶盤(pán)式制動(dòng)器占一半以上。如一汽客底采用4E前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置氣壓盤(pán)式制動(dòng)器前橋、11噸420后橋裝在6100（10米）豪華客車(chē)上；7噸盤(pán)式前橋與13噸435后橋配裝在6120（12米）豪華客車(chē)上等，都是宇通公司市場(chǎng)前景較好，利潤(rùn)附加值很高的車(chē)型。江蘇金龍客車(chē)的7-9米高U型客車(chē)客車(chē)采用湖橋供帶盤(pán)式制動(dòng)器的車(chē)橋2004年在5500臺(tái)左右。廈門(mén)金龍客車(chē)10-12米高U型客車(chē)以上客車(chē)、丹東黃?？蛙?chē)10-12米高U型客車(chē)、安徽凱斯鮑爾等等國(guó)內(nèi)知名的大型廠家均已在批量生產(chǎn)帶盤(pán)式制動(dòng)器的高檔客車(chē)。1.3 重型汽車(chē)方面作為重型汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的已經(jīng)屬成熟產(chǎn)品，目前具有廣泛

10、應(yīng)用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國(guó)內(nèi)重卡行業(yè)中完成了對(duì)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器總成的開(kāi)發(fā)。2005年元月份中國(guó)重汽卡車(chē)事業(yè)部在提升和改進(jìn)卡車(chē)底盤(pán)的過(guò)程中，在橋箱事業(yè)部配合下，將22.5英寸氣壓盤(pán)式制動(dòng)器成功“嫁接”到了重汽斯太爾重卡車(chē)前橋上。氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在重汽斯太爾卡車(chē)前橋上的成功“嫁接”，解決了令整車(chē)廠及用戶(hù)困擾已久的傳統(tǒng)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)嘯叫、頻繁制動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄片易磨損、雨天制動(dòng)效能降低等一系列問(wèn)題。氣壓盤(pán)式制動(dòng)器首次在斯太爾卡車(chē)前橋上的應(yīng)用，也為今后開(kāi)發(fā)重汽高速卡車(chē)提供了經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備。與此同時(shí)陜西重汽、北汽福田、一汽解放、東風(fēng)公司、江淮汽車(chē)等國(guó)內(nèi)大型汽車(chē)廠均完成了盤(pán)式制動(dòng)器在重型汽車(chē)方面的前

11、期型試試驗(yàn)及技術(shù)貯備工作，盤(pán)式制動(dòng)器在某些方面可以說(shuō)成為未來(lái)重卡制動(dòng)系統(tǒng)匹配發(fā)展的新趨勢(shì)。2國(guó)外汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外盤(pán)式制動(dòng)器研發(fā)情況介紹國(guó)外汽車(chē)研發(fā)機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)多年的研究和試驗(yàn)，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器，并將其廣泛使用在新型的載重汽車(chē)上?，F(xiàn)在一些歐洲汽車(chē)公司制造的汽車(chē)上，均已開(kāi)始大量使用氣壓盤(pán)式制動(dòng)器總成（這種氣壓盤(pán)式車(chē)輪制動(dòng)器裝配組裝在汽車(chē)的前后車(chē)橋總成上）。氣壓盤(pán)式制動(dòng)器與傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器相比在制動(dòng)性能等方面的有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.1.1 制動(dòng)力和安全性在間斷制動(dòng)狀態(tài)下，鼓式與盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)能力相差不大。但盤(pán)式制動(dòng)器在制動(dòng)響應(yīng)和制動(dòng)

12、控制方面的表現(xiàn)更好一些。但在連續(xù)制動(dòng)過(guò)程中，兩種制動(dòng)器的差別很大。在長(zhǎng)距離的坡路上駛下（如下山），盤(pán)式制動(dòng)器在固定的制動(dòng)壓力下，完全不失去初始性能，汽車(chē)能全程保持一定的速度行駛。相反，裝有鼓式制動(dòng)器的汽車(chē)，為保持速度，須逐漸增加制動(dòng)壓力。持續(xù)制動(dòng)后，在同等制動(dòng)壓力下，盤(pán)式制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力只是略有下降，而鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力下降非常大，這兩種制性動(dòng)器的安全因數(shù)有著很大的差別。2.1.2 結(jié)構(gòu)和成本盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)包括盤(pán)、襯墊、缸和卡鉗，其零件數(shù)少于鼓式制動(dòng)器系統(tǒng)，同類(lèi)車(chē)型相比其總成的總質(zhì)量比鼓式制動(dòng)器低18%。盤(pán)式制動(dòng)器總成可以作為一個(gè)完整的部件送到車(chē)橋裝配線，此部件即包括了盤(pán)式制動(dòng)器的所有零件。

13、這樣就有一個(gè)特別的優(yōu)越性，就是可以把所有機(jī)械功能預(yù)調(diào)好的、經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的裝置提供給用戶(hù)，因而產(chǎn)品的責(zé)任有了明確規(guī)定。2.1.3 維修保養(yǎng)盤(pán)式制動(dòng)器的整套操作機(jī)構(gòu)密封在外殼中，經(jīng)潤(rùn)滑以延長(zhǎng)其壽命。所以盤(pán)式制動(dòng)器幾乎是無(wú)需維修的，維修主要是更換磨損零件，即襯墊和盤(pán)。而且，更換襯墊所需的時(shí)間也比更換鼓式制動(dòng)器材套所需的時(shí)間少80%。這意味著不僅可以節(jié)省維修成本，還能大大縮短非運(yùn)營(yíng)時(shí)間。2.1.4 電子制動(dòng)控制系統(tǒng)（EBS）盤(pán)式制動(dòng)器由于采用簡(jiǎn)單且相當(dāng)成熟的操作機(jī)構(gòu)，因而具有特別高的效率。其提供的制動(dòng)靈敏性使EBS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一些強(qiáng)而有效的控制作用，用以縮短制動(dòng)距離，提高車(chē)輛的穩(wěn)定性和磨損率。盤(pán)式制動(dòng)器在

14、響應(yīng)方面的特性，表現(xiàn)在每個(gè)車(chē)輪制動(dòng)相差很小，每個(gè)車(chē)軸的左右車(chē)輪之間的磨損分配均勻。2.1 國(guó)外盤(pán)式制動(dòng)器在卡車(chē)方面使用情況國(guó)外的生產(chǎn)廠家長(zhǎng)期以來(lái)獨(dú)霸重卡汽車(chē)制動(dòng)器領(lǐng)域的鼓式制動(dòng)器，自從1996年戴克裝有Schmitz公司制造的盤(pán)式制動(dòng)器的奔馳重卡（Actros）貨車(chē)問(wèn)世以來(lái)，受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，已面臨被淘汰的危險(xiǎn)。盤(pán)式制動(dòng)器以重量輕、磨損小、便于維修的特點(diǎn)聞名于世。為了降低自重和經(jīng)營(yíng)成本，盤(pán)式制動(dòng)器不僅用于主車(chē)的前、后橋上，而且也裝配于掛車(chē)車(chē)橋。2000年，國(guó)外裝配盤(pán)式制功器的車(chē)橋已占到了所有車(chē)橋總成的一半以上。盤(pán)式制動(dòng)器經(jīng)過(guò)這幾年的不斷開(kāi)發(fā)，不斷改進(jìn)，發(fā)展非常迅猛。各大公司除在原有轎車(chē)用液壓盤(pán)

15、式制動(dòng)器有較大的發(fā)展外，更注重在中、重汽車(chē)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器。 博世（Bosch）公司制造出了16"、17.5"、19.5"、22.5"盤(pán)式制動(dòng)器系列產(chǎn)品。 世界著名的（WabcO制動(dòng)器制造公司開(kāi)發(fā)出了19.5"盤(pán)式制動(dòng)器PAN19-1。 瑞典著名哈蒂克斯（Haldex）公司現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出了17.5"、19.5"和22.5"三種規(guī)格的盤(pán)式制動(dòng)器，奔馳公司的車(chē)橋也安裝了Haldex公司的制動(dòng)鉗。 柯樂(lè)爾（Knorr）公司研制出了19.5"、22.5"盤(pán)式制動(dòng)器。還開(kāi)發(fā)出了一種有齒的盤(pán)式制動(dòng)器，它是

16、通過(guò)另個(gè)有齒的裝置與輪轂連接，這種帶齒的制動(dòng)盤(pán)2001年初已批量生產(chǎn)，提供給DAF裝在新開(kāi)發(fā)的CF系列汽車(chē)上德國(guó)BPWS與Knorr公司合作，研制出新的19.5"、22.5"盤(pán)式制動(dòng)器，它的固定制動(dòng)鉗是從側(cè)面用螺栓連接，改變了一貫軸向用螺栓連接的方式。固定制動(dòng)鉗螺栓采用全長(zhǎng)螺紋。該盤(pán)式制動(dòng)器重量減輕810kg。 阿文美馳公司制造出了16、17.5、19.5、22.5盤(pán)式制動(dòng)器。 盧卡斯（Lucoss）制動(dòng)器有限公司制造出了15.5"、16"、17.5"盤(pán)式制動(dòng)器（該公司現(xiàn)已被Wabco制動(dòng)器制造公司購(gòu)買(mǎi)）。2.2.1 電子技術(shù)電子技術(shù)也進(jìn)入了車(chē)

17、橋總成。在裝有盤(pán)式制動(dòng)器的車(chē)橋上，為了防止貨車(chē)因盤(pán)式制動(dòng)器磨損引發(fā)制動(dòng)失靈，德國(guó)BPW公司還開(kāi)發(fā)了稱(chēng)為“EBase軸（橋）”的一種電子報(bào)警系統(tǒng)。該小盒子它收集如輪胎氣壓，摩擦片磨損、制動(dòng)溫度等一些參數(shù)，然后傳送給駕駛員或運(yùn)輸公司，可監(jiān)視制動(dòng)摩擦片的磨損情況。一旦發(fā)現(xiàn)制動(dòng)摩擦片需要送維修站處理時(shí)，它可立即告知。以黃、紅報(bào)警燈顯示制動(dòng)摩擦片損壞程度。5 課題的意義及其必要性盤(pán)式制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，能顯著減少制動(dòng)距離，為車(chē)輛提供可靠的安全保障。同時(shí)，能顯著減少制動(dòng)噪聲，有效解決制動(dòng)引起噪聲污染。從市場(chǎng)前景上分析，盤(pán)式制動(dòng)器作為鼓式制動(dòng)器

18、的替代產(chǎn)品，市場(chǎng)需求量大。隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于人性化設(shè)計(jì)的低底盤(pán)車(chē)輛:基于乘坐舒適性的空氣彈簧懸架系統(tǒng);基于使汽車(chē)制動(dòng)時(shí)更加可控的ABS,ESP等電子系統(tǒng)都將逐步應(yīng)用到各種車(chē)輛上，盤(pán)式制動(dòng)器能更好的與這些先進(jìn)的技術(shù)匹配，因此，無(wú)論是液壓還是氣壓盤(pán)式制動(dòng)器，前景都很廣闊。從技術(shù)上看，發(fā)達(dá)國(guó)家盤(pán)式制動(dòng)器制造和研發(fā)水平已相當(dāng)成熟，而我國(guó)盤(pán)式制動(dòng)器生產(chǎn)企業(yè)由于可以引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，制造工藝相對(duì)成熟，但研發(fā)目前都還處于模仿階段，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器及其與整車(chē)的匹配進(jìn)行深入研究有利于提高我國(guó)汽車(chē)零配件企業(yè)盤(pán)式制動(dòng)器的研發(fā)水平，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。經(jīng)筆者測(cè)試，裝有鼓式制動(dòng)器的城市公交車(chē)輛在剎車(chē)的瞬間，制動(dòng)噪

19、音可高達(dá)110分貝，造成嚴(yán)重的噪音污染。而裝有盤(pán)式制動(dòng)器的公交車(chē)輛剎車(chē)時(shí)的噪音低于70分貝。因此，從環(huán)保的角度來(lái)看，采用盤(pán)式制動(dòng)器也是必要的。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)正處于黃金發(fā)展時(shí)期，2006年全國(guó)轎車(chē)銷(xiāo)售量為383萬(wàn)輛，保有量也達(dá)到1149萬(wàn)輛。商用車(chē)輛需求也十分旺盛，2007年18月份全國(guó)商用車(chē)產(chǎn)量為1676221輛。為了提高汽車(chē)的行駛平順性，安裝空氣彈簧懸架系統(tǒng)已是大勢(shì)所趨。此外，為了迎接2008年北京奧運(yùn)會(huì)，體現(xiàn)本屆奧運(yùn)會(huì)“綠色奧運(yùn)”的宗旨，以及為了迎接2010年上海世博會(huì)，北京、上海公交己經(jīng)率先進(jìn)行了鼓改盤(pán)的改造，全國(guó)其它城市公交車(chē)輛必定會(huì)順應(yīng)大流，實(shí)行鼓改盤(pán)的改造。因此，無(wú)論是從提高汽車(chē)性能

20、，還是從環(huán)保的角度來(lái)看，研究盤(pán)式制動(dòng)器及其與整車(chē)的匹配都是十分有必要的。6 摩擦材料的發(fā)展摩擦材料的一般性能要求（1）摩擦材料的摩擦系數(shù)要穩(wěn)定可靠，在制動(dòng)速度、壓力、溫度以及環(huán)境介質(zhì)變化大的情況下仍具有足夠高的摩擦系數(shù)和良好的制動(dòng)穩(wěn)定性。動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差不應(yīng)太大，保證制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)、沖擊力小、噪聲低。（2）摩擦材料要有高的耐磨性，摩擦材料需要有一定的壽命。（3）摩擦材料要具有良好的物理、機(jī)械性能，熱容量要大，材料在高溫下還需有一定的強(qiáng)度，能承受一定的拉壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，能承受制動(dòng)時(shí)的壓力和橫向摩擦剪切力，具有高的制動(dòng)功率和能量吸收能力。（4）摩擦材料要有較好的幾何尺寸穩(wěn)定性，避免摩擦不均勻，造

21、成局部過(guò)度磨損，影響使用壽命。（4）摩擦材料要有較小的熱衰退和較快的摩擦系數(shù)恢復(fù)速度。（5）摩擦材料在制造和使用過(guò)程中不能對(duì)環(huán)境造成污染和對(duì)人體造成危害。（6）摩擦材料要制造工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源充足，經(jīng)濟(jì)性好，價(jià)格便宜，具有良好的性?xún)r(jià)比摩擦材料的種類(lèi)隨著材料科學(xué)的發(fā)展，目前已應(yīng)用的摩擦材料有許多種。按其在組分中的主要成分可分為:石棉有機(jī)摩擦材料、半金屬摩擦材料、非石棉有機(jī)摩擦材料和粉末冶金金屬陶瓷摩擦材料等（1）石棉有機(jī)摩擦材料石棉有機(jī)摩擦材料，由于它具有較穩(wěn)定的摩擦磨損性能，同時(shí)有良好的工藝性，生產(chǎn)價(jià)格低，比重小、不易損傷對(duì)偶材料等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，所以在80年代以前被廣泛應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性和耐熱

22、性差，摩擦熱不易散發(fā)，容易導(dǎo)致其工作表面溫度較咼，而石棉在400°C左右開(kāi)始失去結(jié)晶水，S50°C時(shí)完全喪失結(jié)晶水，脫水后的石棉摩擦特性變壞，造成摩擦性能不穩(wěn)定，出現(xiàn)明顯的“熱衰退，現(xiàn)象。后來(lái)又由于人們發(fā)現(xiàn)石棉摩擦材料的粉塵是影響人體健康的致癌物質(zhì)，所以現(xiàn)在有許多國(guó)家禁止使用，同時(shí)人們也正在努力尋找一種能夠完全替代石棉的增強(qiáng)纖維材料。（2）半金屬摩擦材料半金屬摩擦材料是一種由增強(qiáng)纖維、增塑劑、摩擦組元、潤(rùn)滑組元和樹(shù)脂組成的摩擦材料。它以金屬纖維（鋼纖維、銅纖維等）代替石棉纖維，以樹(shù)脂或其它改性物作為粘結(jié)劑，加入各種摩擦性能調(diào)節(jié)劑而組成的。它的一般成分為粘結(jié)劑（酚醛系列樹(shù)脂）

23、占5%A'150l0，鐵、銅及其合金的纖維和粉末占40%八-70%石墨等減摩劑占10%a'20%其余為橡膠粉、腰果油等增摩劑及一些調(diào)整性能的填料。半金屬摩擦材料中也有使用A1203Si02，等陶瓷纖維和碳纖維的。這些材料以增加金屬成分來(lái)提咼使用溫度，延長(zhǎng)壽命，并加入多種添加劑來(lái)提咼摩擦穩(wěn)定性和抗粘著性、降低制動(dòng)噪聲和振顫現(xiàn)象。（3）鋼纖維是半金屬摩擦材料材料中使用較多的一種增強(qiáng)纖維，鋼纖維是美國(guó)Bendix公司早在1974年，就成功研制出的由鋼纖維作為增強(qiáng)材料的新型摩擦材料。它是使用低碳鋼采用超聲波切削法制成，含油量低，表面活性好，具有咼耐磨性和良好的導(dǎo)熱性，避免表面溫度過(guò)高，

24、在400C以下，鋼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，且制動(dòng)噪聲低。但鋼纖維含量過(guò)咼容易引起銹蝕，硬度大易傷對(duì)偶副?？傮w來(lái)講，半金屬摩擦材料具有如下主要優(yōu)點(diǎn)：摩擦系數(shù)在400C以下，具有良好的熱穩(wěn)定性；耐磨性好，使用壽命是石棉摩擦材料的35倍;在較高負(fù)荷下具有良好的摩擦性能，摩擦系數(shù)穩(wěn)定；導(dǎo)熱性好，溫度梯度小，能改善摩擦面的溫度環(huán)境。制動(dòng)噪音小，對(duì)環(huán)境污染小。它廣泛應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)轎車(chē)如奧迪，桑塔納，夏利等車(chē)上。半金屬摩擦材料存在的缺點(diǎn)：鋼纖維容易生銹，易損傷對(duì)偶面，加劇磨損，摩擦系數(shù)穩(wěn)定性變差。鋼纖維容易生銹，銹蝕后會(huì)粘著對(duì)偶或者損傷對(duì)偶，使摩擦材料強(qiáng)度降低、磨損加劇，同時(shí)鋼纖維的硬度高，也易刮傷對(duì)偶，加

25、速對(duì)偶的磨損。由于半金屬摩擦材料熱傳導(dǎo)率高，當(dāng)溫度高于3000C時(shí)，易于使摩擦材料與鋼基板間的粘結(jié)樹(shù)脂分解，加上溫度梯度差異大引起熱應(yīng)力甚至出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，同時(shí)高的摩擦熱傳到制動(dòng)器液壓機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致密封圈軟化和制動(dòng)液發(fā)生氣阻而造成制動(dòng)失靈。半金屬摩擦材料的組成是決定其摩擦學(xué)特性的主要因素?，F(xiàn)有學(xué)者將模糊優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于半金屬摩擦材料配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)和綜合評(píng)價(jià)中，通過(guò)配方來(lái)調(diào)整材料的綜合性能。國(guó)外有些專(zhuān)利介紹在配方中加入鋅或鋅的化合物、CaF:或用某些樹(shù)脂涂覆鋼纖維等可以起到防銹效果。易產(chǎn)生低頻噪音。（4）非石棉有機(jī)摩擦材料及混雜纖維摩擦材料在石棉摩擦材料的替代品研究中，除了鋼纖維等金屬纖維類(lèi)以外，目前比

26、較多見(jiàn)的還有:玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維以及由這些纖維相混合而成的混雜纖維等。 玻璃纖維摩擦材料玻璃纖維增強(qiáng)的摩擦材料其摩擦特性主要取決于玻璃纖維的機(jī)械、物理性能和摩擦條件。玻璃纖維發(fā)展歷史比較長(zhǎng)，產(chǎn)量較大，且熱穩(wěn)定性較好。它的特點(diǎn)是：玻璃纖維可長(zhǎng)時(shí)間在550C以下工作而性能基本穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性較好，與樹(shù)脂親和性較好，但玻璃纖維表面光滑，與樹(shù)脂基體的粘結(jié)性較差，造成普通玻璃纖維的增強(qiáng)效果并不理想。玻璃纖維增強(qiáng)材料對(duì)載荷、滑動(dòng)速度及制動(dòng)溫度等因素反應(yīng)較敏感。在高速重載及高溫下，摩擦系數(shù)變化明顯，不穩(wěn)定。由于玻璃纖維硬度過(guò)高，磨損比石棉增強(qiáng)材料要大；當(dāng)溫度超過(guò)800C時(shí)易形成玻璃珠，玻璃珠莫氏硬度很

27、高，對(duì)對(duì)偶材料的磨損會(huì)進(jìn)一步增加和P.Gopal等對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)摩擦材料作的系統(tǒng)研究表明玻璃纖維有硬度過(guò)高（HB50以上），磨損比石棉增強(qiáng)材料大一倍以上；工作溫度超過(guò)800C時(shí)易形成莫氏硬度高的玻璃珠，容易損傷對(duì)偶材料：在摩擦系數(shù)隨溫度變化曲線上出現(xiàn)二個(gè)低峰，不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。雖然存在一定不足，這種材料在汽車(chē)上得到了一定范圍的應(yīng)用。 碳纖維摩擦材料7 制動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足如下的要求具有足夠的制動(dòng)效能行車(chē)制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)定的；駐坡能力是以汽車(chē)在良好路面上能可靠的停駐的最大坡度來(lái)評(píng)定的。7.1 工作可靠行車(chē)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)一套管路失效

28、時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車(chē)的制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車(chē)和駐車(chē)制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車(chē)制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他的制動(dòng)裝置多為手操縱。7.2 在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性為此，汽車(chē)前后輪的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；后輪抱死而側(cè)滑甩尾，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過(guò)15%時(shí)，會(huì)發(fā)生制動(dòng)時(shí)汽車(chē)跑偏。7.3 防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，保證制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)滑作用使摩

29、擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定出水后反復(fù)制動(dòng)515次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器工作面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。11盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的初步確定11.1.設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)（1）汽車(chē)的排量為：1.6L；（2）汽車(chē)的自重為：1250kg,載重量為500kg；（3）汽車(chē)的軸距：2511mm;（4）發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩：145N.m（3800r/min）;（5）最大功率：74kw（6000r/min）;（6）最高車(chē)速180km/h.11.2. 確定制動(dòng)襯塊的工作面積A在確定盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)襯塊的工作面積A時(shí)，根據(jù)制

30、動(dòng)襯塊單位面積占有汽2車(chē)的質(zhì)量，一般推薦在cm.由于該車(chē)的滿(mǎn)載總質(zhì)量為1750Kg,選用223.5kg/cm，因此制動(dòng)器襯塊的工作面積A=1750/3.5=500cm確定摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1推薦摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑Ri的比值不大于1.5。若此偏大大工作時(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。因此選22R2/R1=1.4，則沢(1.4R1)-只=25000，則R1=90.04mm取R1=90mm,則R2=127.4mm，取R2=128mm.11.3. 確定制動(dòng)盤(pán)直徑D制動(dòng)盤(pán)直徑D應(yīng)盡可能取大一些，這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增加，可以

31、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)的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%79%。取制動(dòng)盤(pán)直徑制動(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，如式（6）和式CD申茁申CD®（12）所示。下面再討論一下當(dāng)=0>0和r0時(shí)的q和；cp根據(jù)所選定的同步附著系數(shù)0，可由式（8）及式（10）求得卩Lhg（丄-。hgL（14）進(jìn)而求得GFb廣FbGq氣L，0hg)q(15)fB2二Fb（1）=創(chuàng)（1一'）哼。人山(16)可能得到的最大總制動(dòng)力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即Fbi=F1由式（6）、式（7）、式（12）和式（1

32、5）得FbGL2L2（o）hgL2L2(OhgL2L2（，）hg(17)(18)(19)當(dāng)'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Fb2=F2由式（6）、式（7）、式（12）和式（16）得GFbL（j小(20)(21)L1L1（一o）hg對(duì)于值恒定的汽車(chē)，為使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)（22）<P；不致過(guò)低，其0值總是選的小于可能遇到的最大附著系數(shù)。所以在30的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死12.4制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。最大制動(dòng)力是在汽車(chē)附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車(chē)輪的法向力Z1、Z2成正比。由式（8）可知，雙軸汽車(chē)前、后車(chē)輪制動(dòng)力同時(shí)被充分利用或同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為F仁_Z1_L2°hgFf2Z2Lohg式中L1、L2汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸的距離；0同步附著系數(shù)；hg汽車(chē)質(zhì)心高