【緊湊型轎車制動器設(shè)計14000字（論文）】

緊湊型轎車制動器設(shè)計TOC\o"1-1"\h\z\t"標(biāo)題2,2,標(biāo)題3,3,標(biāo)題11,1,標(biāo)題12,2,標(biāo)題13,3"1.緒論 11.1制動系統(tǒng)概述 11.2制動系的設(shè)計要求及評價指標(biāo) 11.3制動系的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 21.4本文的主要研究內(nèi)容與方法 32.制動器方案分析及類型選擇 42.1鼓式制動器 42.1.1領(lǐng)從蹄式 42.1.2雙領(lǐng)蹄式 42.1.3雙向雙領(lǐng)蹄式 52.1.4雙從蹄式 52.1.5單向增力式 52.1.6雙向增力式 52.2盤式制動器 52.2.1鉗盤式制動器 62.2.2全盤式制動器 62.3分析總結(jié) 72.制動系基本參數(shù)的計算 82.1車輛的基本參數(shù) 82.2制動力和制動力理想分配曲線 83.2同步附著系數(shù)初步選定 123.3制動力分配系數(shù)計算 123.4行車前、后輪最大制動器制動力的確定 133.5汽車坡道駐車的最大制動力計算 153.盤制動器主要參數(shù)的選擇確定 173.1制動盤直徑D的確定 173.2制動盤厚度H的選擇 173.3摩擦塊內(nèi)、外半徑R1、R2的選擇 173.4摩擦襯塊工作面積A的選取 173.5制動輪缸的直徑D輪缸的計算 184.襯片磨損特性校核 194.1比能量耗散率 194.2比摩擦力校核 194.3比滑磨功校核 205.主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料的選擇 215.1制動盤材料的選擇 215.2制動鉗 215.3制動塊 215.4摩擦材料 215.5制動輪缸 225.6襯塊報警裝置設(shè)計 225.7制動器間隙及調(diào)整 22結(jié)束語參考文獻

1.緒論1.1制動系統(tǒng)概述制動器分為行走制動和駐車制動，一般功能如下:當(dāng)車輛移至下坡段時，剎車防止“失速”現(xiàn)象，控制車速穩(wěn)定;當(dāng)車輛靜止不動時，確保車輛穩(wěn)定不打滑。在駕駛車輛的過程中受到相反方向的阻力，也可以起到減緩車速的作用，包括空氣阻力、重力分量、滾動摩擦等。但是這些力比汽車的驅(qū)動力要小，所以它們不能幫助汽車快速剎車。在車輛行駛過程中，遇到障礙物或緊急情況時，需要安裝制動系統(tǒng)，幫助駕駛員快速制動。目前，大多數(shù)的制動系統(tǒng)仍然是基于對著汽車輪胎的地面力作為制動力，其中制動力主要是摩擦力。制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)有不同的優(yōu)點，但制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)是最重要的兩個組成部分。制動器是車輛制動功率最重要的輸出源，也是最重要的負載提供源，如阻力、阻力矩等。當(dāng)然，當(dāng)今的車輛設(shè)計往往有一個制動輔助系統(tǒng)，其中減速機構(gòu)也可以提供阻力負載。制動器驅(qū)動機構(gòu)除制動器外，還包括其他部件，主要起輔助制動器的作用，使其運行平穩(wěn)。根據(jù)制動系統(tǒng)的能量來源，可分為人制動系統(tǒng)、動態(tài)制動系統(tǒng)和伺服制動系統(tǒng)。第一種類型的人類制動系統(tǒng)是最早的制動設(shè)計。通過機械裝置的轉(zhuǎn)換，只有駕駛員自身的力才能完全提供制動力。第二類動力制動系統(tǒng)是將發(fā)動機運行產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為制動能量，既省力又高效，因為不同的輔助裝置大致可分為液壓和氣動兩種;最后，伺服制動系統(tǒng)屬于上述兩種結(jié)構(gòu)的組合。除了上述的駐車制動系統(tǒng)和主動制動系統(tǒng)外，經(jīng)過多年的發(fā)展，制動系統(tǒng)的設(shè)計也有了第二個制動系統(tǒng)和制動輔助系統(tǒng)，以保證制動系統(tǒng)的安全性和可靠性。無論是行車制動系統(tǒng)還是停車制動系統(tǒng)，都能保證車輛在正常行駛過程中減速停車，并在下坡過程中控制車速。然而，事故是不可避免的過程中，車輛駕駛。如果以上兩種制動系統(tǒng)因損壞而停止工作，第二種制動系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)起到更換作用，以保證車輛能夠及時減速和停車，從而避免危險。輔助制動系統(tǒng)適用于長時間行駛在道路上的越野車等車輛。由于制動阻力的主要來源是摩擦，所以在工作過程中容易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，長時間的連續(xù)工作可能會導(dǎo)致制動性能下降甚至失效。輔助制動系統(tǒng)很好的解決了這一問題，保證了車輛下坡控制速度的穩(wěn)定性。1.2制動系的設(shè)計要求及評價指標(biāo)制動系統(tǒng)的設(shè)計要從以下兩個方面考慮車輛的安全性和駕駛員控制的穩(wěn)定性:(1)制動性能優(yōu)良。一般來說，判斷車輛的制動性能有兩個評價指標(biāo)，即在適當(dāng)?shù)?、固定的行駛速度下的制動加速度和制動距離。判斷制動性能相對簡單，根據(jù)車輛穩(wěn)定停車路況良好的坡角即可;(2)制動器的工作不應(yīng)影響駕駛員操縱的穩(wěn)定性，不應(yīng)影響方向盤的穩(wěn)定性;(3)工作安全可靠。為保證車輛的獨立制動管路不是唯一的，可采用安裝第二制動系統(tǒng)等方案，至少兩套。備用制動系統(tǒng)的制動性能應(yīng)達到主制動系統(tǒng)的30%以上。(4)由于剎車過程客服摩擦阻力做功產(chǎn)生熱，所以材料的選擇耐熱性好;(5)制動器內(nèi)部應(yīng)關(guān)閉，防止水和污泥的侵入。(6)車輛應(yīng)及時配備制動故障報警裝置，保證駕駛員能在第一時間發(fā)現(xiàn)故障。(7)制動應(yīng)具有良好的隨動性，響應(yīng)速度快而靈敏，評價指標(biāo)為制動響應(yīng)時間，即當(dāng)腳踏板力開始計時，停車計時后指定制動性能，這段時間稱為制動響應(yīng)時間?？諝庵苿榆囕v的反應(yīng)時間應(yīng)小于0.6s;(8)制動過程中避免噪音污染，以免影響駕駛員的控制;(9)熱處理;(10)摩擦塊具有良好的耐磨性和剛度，使用壽命長;(11)在不同的工作條件下，間隙的調(diào)整應(yīng)有所不同。1.3制動系的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀制動系統(tǒng)有著悠久的發(fā)展歷史，為了提高車輛行駛的安全性，制動系統(tǒng)的發(fā)展一直沒有中斷。隨著越來越多的汽車和越來越低的價格，“每戶一輛車”正在慢慢擴大。此時，如何制造出價格適中、制動性能優(yōu)良的制動系統(tǒng)成為人們關(guān)注的熱點。今天，隨著汽車科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，我們對制動系統(tǒng)提出了新的要求，不僅要考慮安全性能，還要考慮乘客的舒適性。因此，如何減輕車輛制動對人體的影響也是一個關(guān)鍵問題。目前，制動系統(tǒng)的發(fā)展方向主要是傳動控制。第一批汽車的剎車系統(tǒng)非常簡陋，因此速度較慢。簡單地依靠機械裝置來傳遞地面與車輪之間的摩擦力來完成減速。不僅制動力小，制動距離長，而且對駕駛員的控制非常不利。1932年，凱迪拉克首次為其車輛制動系統(tǒng)安裝了助力器，提高了車輛的制動功率。最早的助推器是真空助推器。尋找剎車動力的來源從未停止過，而市場上常見的液壓剎車可以追溯到1924年。液壓制動研究與開發(fā)的成功，可以說是制動器發(fā)展的一次飛躍，也是汽車發(fā)展史上的一個里程碑。液壓制動可以大大增加制動力，并且隨著車輛行駛工況的變化，可以調(diào)節(jié)制動力，從而大大減輕駕駛員的負擔(dān)，提高車輛行駛的安全性和穩(wěn)定性。液壓制動器在20世紀50年代首次安裝在汽車上，盡管當(dāng)時主要的汽車公司專注于液壓制動器與汽車的匹配。此后，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進入了電子技術(shù)時代，防抱死制動系統(tǒng)(以下簡稱ABS)的出現(xiàn)，解決了汽車在快速制動過程中方向盤控制困難導(dǎo)致的車輛行駛方向問題。自1980年以來，ABS技術(shù)也成為大多數(shù)車輛設(shè)計的必備技術(shù)，提高了車輛的控制穩(wěn)定性，保證了安全性和可靠性。然而,ABS的主要部件,如傳感器、壓力調(diào)節(jié)器和控制器,都是精密儀器,不僅很難生產(chǎn),但也涉及廣泛的高端技術(shù),如微電子技術(shù),液壓傳動控制和精密加工,因此可靠性難以保證,成本高。然而，隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)重新點燃了ABS高速發(fā)展的勢頭。技術(shù)的突破，成本的降低，ABS確實具備了廣泛的應(yīng)用條件，汽車制動系統(tǒng)再次得到了重大的發(fā)展。目前市場上最熱門的汽車制動系統(tǒng)仍以液壓控制為主，通過ABS的配合，保證了系統(tǒng)的可靠性和性價比。此外，還有一些針對高端汽車的牽引力控制和穩(wěn)定性控制的研究，采用了一些新興的技術(shù)。由于技術(shù)難度大，成本高，本文不進行討論。汽車制動控制技術(shù)仍然是當(dāng)今世界汽車制動系統(tǒng)的主要研究方向。如何優(yōu)化控制理論并將其應(yīng)用于實際，以獲得更高的控制精度，如何提高電子控制系統(tǒng)的控制功能和控制范圍，是控制技術(shù)改進的兩個主要熱點問題。此外，綠色環(huán)保也是當(dāng)今世界的發(fā)展趨勢，因此，許多研究者也在探索如何減少車輛制動能量損失的問題。1.4本文的主要研究內(nèi)容與方法本課題針對大眾朗逸汽車制動強度和使用頻率的特點，通過理論計算和計算機仿真以及優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)和材料匹配，設(shè)計重量輕適用于大眾朗逸汽車的新型制動器，從而可以減少整個汽車的重量,節(jié)約能源改善環(huán)境。主要研究內(nèi)容包括：（1）設(shè)計制動器結(jié)構(gòu)；（2）運用設(shè)計軟件UG繪制制動器的三維實體模型；（3）繪制制動器圖紙；（4）撰寫畢業(yè)論文。

2.制動器方案分析及類型選擇2.1鼓式制動器鼓式制動器分為兩種類型，一種是內(nèi)張型，特點工作表面是以制動鼓的內(nèi)圓柱面作為制動摩擦面，大多數(shù)在汽車上運用；另一種是工作表面則以制動鼓的外圓柱表面為摩擦面，汽車運用得比較少見。圖1不同類型的鼓制動器2.1.1領(lǐng)從蹄式如a），該類型制動器在制動的過程中，主要有以下幾個步驟。首先兩個制動蹄被液壓缸中活塞所推動的液壓力進行驅(qū)動。然后這兩個制動蹄會隨著壓力的施加，按照各自特定的旋轉(zhuǎn)規(guī)律開始外擴撐開，并始終以各自的蹄銷為旋轉(zhuǎn)中線進行畫圓運動。其目的是讓制動材料以最大的面積壓向制動鼓，從而實現(xiàn)車輛的減速和停止。在接到制動結(jié)束的命令后，制動液壓缸將會通過活塞等機構(gòu)釋放壓力，由于壓力的減小，制動鼓兩蹄就會因為彈簧拉力返回初始裝配的地方。總的來說該類型比較出色的幾個點是有可靠的使用價值，具體構(gòu)造上來講比較簡易，不論是從哪個方向采取制動，其具體的實際效能都不會隨之而改變。但美中不足，摩擦所帶來的優(yōu)勢也有可能轉(zhuǎn)化為劣勢，會因此而造成程度較深的材料損耗。所以在設(shè)計過程中領(lǐng)蹄設(shè)計相對較大，以彌補以上缺點，但又導(dǎo)致領(lǐng)從蹄不能互換，使得零件總數(shù)和制造成本不得不增加。2.1.2雙領(lǐng)蹄式如b），顧名思義即制動鼓內(nèi)的兩個制動蹄，沒有從蹄，只有領(lǐng)蹄。其張緊機構(gòu)由一柱液壓缸組成。在得到制動的指令后，液壓會通過油管平等的（布置形式為對稱布置）輸送到兩個活塞。目的是在于使得兩個油缸所受油壓相等，從而使得活塞推力不斷增強，并使得兩個制動蹄均勻受壓，這樣做的好處就是可以讓制動效能最大化，使車輛在性質(zhì)過程中采取剎車效果更好。但常說好壞會在一定條件下相互裝換，優(yōu)點也會在一些情況下成為缺點。雙領(lǐng)蹄制動器也是一個很好的例子，雖然該制動器在雙領(lǐng)蹄的“加持”之下，制動效能有顯著提高，但不得不面對的是在倒車的情況下，就會轉(zhuǎn)化為從蹄，效果自然大不如前進時的好。2.1.3雙向雙領(lǐng)蹄式如c），和雙領(lǐng)蹄制動器相同，所有的構(gòu)件均是相對的，并且也是以軸對稱布置和中心布置，在倒車制動時，通過可調(diào)支座和可調(diào)螺母的作用下，其目的主要是讓制動蹄繼續(xù)保持良好的制動狀態(tài)，具體的模式維持領(lǐng)蹄狀態(tài)，其優(yōu)點是可以將兩個摩擦片的磨損到最大程度，摩擦工作表面能夠保持較為干凈，并且使得摩擦表面加大，制動效果更佳，布置方便簡潔。2.1.4雙從蹄式如d），就是兩個制動蹄均為從蹄的制動模式，具體的安裝方法剛好與雙領(lǐng)蹄相反，在采取制動的的時候制動鼓內(nèi)兩蹄以從蹄的模式運轉(zhuǎn)，其好處是相對于其他制動器，穩(wěn)定性上有較為出色的表現(xiàn)，美中不足的是其剎車效能較其他同類型低。2.1.5單向增力式如e），顧名思義就是從制動液壓缸制動方向上增加力度，具體用過兩個領(lǐng)蹄之間的力量的傳輸，以及頂桿的聯(lián)動，使得第二領(lǐng)蹄所獲得的力矩相對增大，有助于提升制動效能，但在倒車的時候就暴露其倒車制動不足的缺點。2.1.6雙向增力式如f），該類型制動器特點當(dāng)制動鼓制動時，不論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)均能夠憑借因制動產(chǎn)生的摩擦力產(chǎn)生自增力，有異于單向制動器，其構(gòu)造中涉及連個液壓活塞裝置，目的是在于制動期間從兩端進行發(fā)力，制動效果佳。2.2盤式制動器盤式制動器也就是其表面意思，即為用盤狀的制動構(gòu)建作為主要特點的制動器?？v觀市場上所有的盤式制動器類型，無外乎兩種。以制動器為鉗在制動時用力進行對制動盤的夾緊工作，在此過程中通過摩擦，增加減速度，最終使得車輛制動，這種類型的被稱為鉗盤式制動器；以類似制動盤的同心圓為制動摩擦材料，進行整個面的壓緊制動，此類型被稱為全盤式制動器。一般來說，鉗盤式在轎車、MPV、SUV上得到廣泛的運用，則全盤式用于中重型車輛運用普遍。圖2不同類型的盤制動器2.2.1鉗盤式制動器（1）定鉗盤式制動器如a)、d)，該型制動器的主要制動機構(gòu)制動鉗是固定裝配于車橋之上，在車輛運行過程中是不會隨之轉(zhuǎn)動的，而且也不能夠進行橫向的位移，鑒于此，為了汽車制動盤能被相關(guān)裝置進行有效的制動，設(shè)計初始就為其裝配有推動制動塊壓緊的機構(gòu)，目的也就是讓兩邊相關(guān)裝置和制動塊向鉗子一樣從兩邊同時采取制動，同施加壓力，從而起到剎車制動的作用。其優(yōu)點是構(gòu)造較為簡單，經(jīng)濟性比較客觀，一般多用于中型汽車以下，缺點液壓缸較多，尺寸較大難以符合現(xiàn)代轎車標(biāo)準(zhǔn)，熱負荷較大，無法兼用駐車制動。（2）浮鉗盤式制動器如b)，浮鉗盤的特點也很鮮明，較為輕量微型設(shè)計，密閉性較好，制動液能夠得到較為有效的利用，其主要構(gòu)造是把制動液壓機構(gòu)設(shè)計在制動盤的內(nèi)側(cè)，而另一側(cè)則布置得有壓緊機構(gòu)制動塊，在布置的靈活度上來講，制動器不僅不是固定不動，而且還可以隨著輪軸進行軸向的擺動，其目的也就是讓制動盤能夠得到來自兩邊的制動力。具體的操作方法就是在接到制動的指令后，踏板力會將力量傳給制動液壓缸，之后的缸內(nèi)液壓力增高并逐漸推動制動摩擦塊壓向制動盤，當(dāng)液壓力達到一定時，制動鉗則會因為力的影響，逐漸向車輛內(nèi)側(cè)移動，最終達到兩側(cè)同時制動的目的。2.2.2全盤式制動器正如名稱的字面意思一樣以類似制動盤的同心圓為制動摩擦材料，進行整個面的壓緊制動，此類型被稱為全盤式制動器。該類型的制動器工作原理和機構(gòu)設(shè)計幾乎趨同于鉗式，別無二致。都是通過液壓壓緊機構(gòu)對制動盤采取夾緊制動，最終達到制動的目的。2.3分析總結(jié)從性能來分析和比較盤、鼓兩種類型的制動器，盤式在下列幾個方面略勝一籌：·制動間隙調(diào)整相對方便，同時在日常保養(yǎng)方面也比較容易?！ぴ谑艿降囊簤簷C構(gòu)液壓力一定時，制動器構(gòu)造會輕量化·摩擦因數(shù)對制動器影響較小，所以說來制動的效能相對穩(wěn)定?！ぎ?dāng)制動器被水浸潤，但在較短的時間內(nèi)恢復(fù)正常?！ぴ诟邷氐臈l件下依然能夠保持良好的制動效能?！つp比較均勻?！げ扇≈苿铀钑r間較短，反應(yīng)速度較快但盤式制動器也有一些不足的地方：·鑒于制動器是通過液壓機構(gòu)來進行操作，因此其效能較為遜色·要考慮車輛進行駐車，在構(gòu)造和裝配上較為繁瑣·在制動系統(tǒng)中，考慮到人體力量有限，所以不得不裝配增力裝置·制動塊面積有一定的局限性，使用時間有限

2.制動系基本參數(shù)的計算2.1車輛的基本參數(shù)本次設(shè)計某汽車的主要參數(shù)如以下列表所示表1基本參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)值備注整車尺寸（長×寬×高）(mm)467×1806×1474軸距（mm）2688輪距（前/后）（mm）1650/1630整備質(zhì)量（kg）1265發(fā)動機最大功率(kw)151發(fā)動機最大功率轉(zhuǎn)速(rpm)5500發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩(Nm)320發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速(rpm)1750-4500前懸架類型麥弗遜式獨立懸架后懸架類型多連桿式獨立懸架輪胎規(guī)格205/55R162.2制動力和制動力理想分配曲線汽車在制動過程中，使車輛能迅速的減低速度或者停車，應(yīng)該對車輛施加一個與汽車行駛反方向相反的外力迫使汽車降速，忽略汽車滾動阻力和空氣阻力等應(yīng)該滿足以下的平衡方程 T?FB上式中T表示制動器對車輪作用的制動力矩，也就是車輪的摩擦力矩，方向與車輪轉(zhuǎn)動相反，NFB表示地面對車輪的制動力，反方向與汽車行駛的方向相反，Nr表示輪胎有效半徑，m圖3對整車制動過程中的受力分析先后對車輛制動過程中建立力學(xué)平衡方程 Z1=GL Z2=GL上式中Z1表示前輪的法向力Z2表示后輪的法向力a表示質(zhì)心至前軸的水平距離，mmb表示質(zhì)心至后軸的水平距離，mmL表示軸距，mmhg表示車輛質(zhì)心高度，本車型hg取737mmg表示重力加速度地面的總制動力為 FB=FB上式中FB1，F(xiàn)B2G表示設(shè)計的車重，Nq制動強度，或稱比減速度由以上兩式可求得前、后軸車輪的附著力為 Fφ1=G Fφ2=G上式表明，汽車在附著系數(shù)φ為任意值的路面上制動時，各個軸的極限制動附著力并非是常數(shù)。而是與制動強度q或者總制動力FB存在著函數(shù)關(guān)系。當(dāng)汽車各個車輪的制動力充足，根據(jù)汽車前后軸載荷分配，制動器制動力分配系數(shù)，道路附著系數(shù)和坡度等，車輛在制動過程中可能出現(xiàn)三種情況。[1]汽車前輪先抱死拖動滑行，后輪在抱死拖動滑行。[2]汽車后輪先抱死拖動滑行，前輪在抱死拖動滑行。[3]汽車前后輪同時出現(xiàn)抱死托滑。顯然易見，上述中第三種情況地面附著情況的利用是最為合理，也就是前后車輪同時出現(xiàn)抱死滑行。由上式得出同時抱死條件： FB1=F由上式推導(dǎo)得出汽車在任意附著系數(shù)路面上制動過程中前后輪同時抱死的前后車輪的制動力關(guān)系表達式 FB2=1式中FB1，F(xiàn)B2，hg計算車輛滿載的理想制動曲線，應(yīng)該知道汽車的滿載質(zhì)量，即也是汽車的總質(zhì)量。理想的參考教材乘員質(zhì)量選取65kg為宜。本車的總質(zhì)量計算公式如下 m1=m0上式中m1為汽車總質(zhì)量，取值參考給出參數(shù)表，m0為整備質(zhì)量n為乘員數(shù)量，見參數(shù)表表2行李系數(shù)a車型a乘用車發(fā)動機排量>2.5L5發(fā)動機排量<2.5L10商用客車城市客車0長途客車10~15將整備質(zhì)量m0=1265kg，乘坐人數(shù)n=5，行李系數(shù)參考上表選取a=10預(yù)要計算前理想的制動力分配曲線，則要先計算質(zhì)心到后軸的距離b，根據(jù)相關(guān)資料查到相關(guān)車輛的載荷分配數(shù)據(jù)，見下表表3各類汽車的軸荷分配車型滿載空載前軸后軸前軸后軸乘用車發(fā)動機前置前輪驅(qū)動47%~60%40%~53%56%~66%34%~44%發(fā)動機前置后輪驅(qū)動45%~50%50%~55%51%~56%44%~49%發(fā)動機后置后輪驅(qū)動40%~46%54%~60%38%~50%50%~62%本次設(shè)計車型為緊湊型轎車，故屬于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動乘用車，由上表可以折中選取滿載時前軸分配比為54%，空載時后軸分配比取61%。由上圖可以列出以下對車輛靜止的前輪取矩的力學(xué)平衡方程 Z1L=Gb上式中Z1L表示軸距B表示后軸到質(zhì)心的距離G表示車重故空載時質(zhì)心到后軸的距離b1=61%L=1640mm，滿載時質(zhì)心到后軸的距離為將本車型的質(zhì)心高度?g，汽車空載重量G1，滿載車重G2，后輪軸距空載FB2=12滿載FB2=使用MTALAB繪制的空載和滿載的理想制動力分配曲線見由下圖圖4空載和滿載的制動力分配曲線3.2同步附著系數(shù)初步選定同步附著系數(shù)是汽車制動前后車輪同時抱死對應(yīng)的路面附著系數(shù)，對于同步附著系數(shù)的選取是至關(guān)重要。汽車在附著系數(shù)小于同步附著系數(shù)的路面上制動會發(fā)生前輪先抱死的狀況。相反，則是會發(fā)生后輪先抱死的情況。前后輪先后抱死的順序?qū)囕v行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向能力有著很大的影響，前輪先抱死會使車輛失去轉(zhuǎn)向能力，后輪較前輪先抱死車輛會發(fā)生側(cè)滑甩尾的危險工況。因為現(xiàn)在的道路基礎(chǔ)設(shè)施比較好，汽車行駛的速度比較快，側(cè)滑甩尾相比失去轉(zhuǎn)向能力危險性更高一些。因此側(cè)滑甩尾調(diào)頭是最不希望出現(xiàn)的工況，根據(jù)相關(guān)教材的推薦轎車的同步附著系數(shù)φ0大于0.6。綜合考慮實際情況，取本車型的同步附著系數(shù)為φ3.3制動力分配系數(shù)計算汽車制動力分配系數(shù)一定時，同步附著系數(shù)與制動力分配系數(shù)的關(guān)系式如以下： φ0=Lβ?將同步附著系數(shù)φ0=0.85，軸距L=2688mm，車輛質(zhì)心到后軸的距離b=1428mm，質(zhì)心高度?考慮到汽車出于行駛穩(wěn)定性能考慮要求，汽車后輪的被利用附著系數(shù)應(yīng)該低于前輪的被利用附著系數(shù)，這樣確保汽車制動過程中避免出現(xiàn)后輪先抱死造成輕微外力作用導(dǎo)致側(cè)滑的危險情況，故車輛的制動力分配要應(yīng)該滿足ECE法規(guī)的要求。前軸被利用附著系數(shù)計算公式 φf=βz1上式中β表示制動力分配系數(shù)L表示軸距，mmb表示質(zhì)心至后軸的距離，mm?g表示質(zhì)心高度，z表示制動強度，mmφf表示后軸被利用附著系數(shù)計算公式 φr=1?β上式中φr對于未安裝ABS防抱死系統(tǒng)M1類汽車應(yīng)該滿足在所有載荷下制動強度z=0.15~0.8時后軸的利用附著系數(shù)曲線應(yīng)該低于前軸的附著系數(shù)，且作為一致性檢查的代替要求，后軸利用附著系數(shù)曲線不能高于直線z=0.9φ。滿足上述規(guī)定要求的數(shù)學(xué)表達式為： φf=βz1整理，得 β≥b+z令 Y=b+z?整理，得 Y=a+1.9z?所以不等式組（19）解 β≥b+z由同步附著系數(shù)計算公式（15）變形得 β=b+φ令 K=b+z?因為φ0=0.85所以 K=b+z?上式中符號表示含義見式（16）。故同步附著系數(shù)φ0=0.85，由公式（23）計算得制動力分配系數(shù)β=0.76滿足3.4行車前、后輪最大制動器制動力的確定下表給出不同路面的平均附著系數(shù)。本設(shè)計的汽車大概率是在條件良好，附著系數(shù)較大的道路行走，如是城市或者高速路，所以選取所能遇到的附著系數(shù)是混凝土或瀝青（干）路面的附著系數(shù)φ為0.9。表4各種路面上的平均附著系數(shù)路面峰值附著系數(shù)滑動附著系數(shù)混凝土或瀝青（干）0.8~0.90.75瀝青（濕）0.5~0.70.45~0.6混凝土（濕）0.80.7礫石0.60.55土路（干）0.680.65土路（濕）0.550.4~0.5雪（壓緊）0.20.15冰0.10.07本設(shè)計汽車的同步附著系數(shù)φ0=0.85，在附著系數(shù)φ為0.9的混凝土或瀝青（干）路面上制動必然是后輪先前輪抱死滑行，汽車在制動過程中前后輪的地面制動力沿著制動力分配曲線生長達到一定的制動強度q時會出現(xiàn)后車輪抱死托滑，制動過程中發(fā)生軸荷前移，后輪的地面制動力又初步下降，前軸的地面制動力仍然繼續(xù)生長到制動強度q等于路面附著系數(shù)φ就發(fā)生前后輪都抱死滑行，前輪最大制動器制動力FmaxB1等于此時前輪的地面制動力 FmaxB1=F上式中FmaxB1表示前輪的制動器制動力，F(xiàn)φ1前輪地面制動力，q表示制動強度φ表示路面附著系數(shù)G，L，b，?g后輪的最大制動器制動力FmaxB2與前輪的最大制動器制動力F FmaxB2=1?上式中FmaxB1、β表示制動力分配系數(shù)將汽車的總重量G=16072N，軸距L=2688mm,質(zhì)心到后軸的距離b=1428mm，滿載時車輛的質(zhì)心高度?g=737mm，制動強度q=0.9，路面附著系數(shù)φ=0.9帶入式（26）、式（27）計算得前輪的最大制動器制動力3.5汽車坡道駐車的最大制動力計算汽車在坡道駐車的受力分析簡圖如下圖（5）。圖5汽車在坡道受力簡圖由汽車在坡道停車后輪附著力等于汽車重量沿著路面向下的分量建立的力學(xué)平衡方程推導(dǎo)得到的在上坡路段停住車的極限坡道角度δ δ1=tan?1同理得在下坡路段停住車的極限坡道角度δ δ2=tan上式中δ1φ表示路面附著系數(shù)b表示質(zhì)心到后軸的距離?gL表示軸距將本設(shè)計車型的軸距L=2688mm，瀝青或是混凝土（干）路面附著系數(shù)φ=0.9，車輛滿載時質(zhì)心到后軸的距離b=1428mm，滿載時質(zhì)心高度?g=737mm代入上式（28）式（29）計算得上坡路段駐車極限坡道角度δ駐車制動力等于汽車的重量沿著路面向下的分量 FZB=Gsin上式中FZBG表示汽車的重量δ表示坡道角度將滿載時汽車的重量G=16702N，上坡路段駐車極限坡道角度δ1=3.盤制動器主要參數(shù)的選擇確定3.1制動盤直徑D的確定從本車型給出的輪胎型號205/55R20可以看出該車輪輞直徑R16in，也就是輪輞直徑D1=16×25.4=508mm。從理論上來講，制動盤直徑D應(yīng)該盡可能取得大一點，同等大小的制動力矩，而制動鉗的夾緊力可以減小，降低摩擦溫升，提高摩擦材料的使用壽命。但是實際制動盤的直徑D2同時還受到輪輞直徑D1的限制不能無限大，故一般制動盤直徑D取值為輪輞直徑的70%~79%。則 D=D1×79%=406×79%=321.12mm (31)對制動器直徑D取整，故D=320mm。3.2制動盤厚度H的選擇制動盤厚度H直接影響到制動盤的重量以及制動盤制動工作時的溫升。出于減輕制動盤的質(zhì)量和減低制動盤轉(zhuǎn)動慣量考慮，制動盤厚度H盡可能取得小一點。同時考慮到制動盤制動過程中摩擦生熱出現(xiàn)溫升影響，則制動盤厚度H也是不宜取得太小。制動盤可以做成實心，為了充分利用空氣流通降低溫升影響，可以在兩工作表面之間鑄成通風(fēng)孔道進行散熱。實心盤厚度通常為10mm~20mm，在兩工作表面間具有通風(fēng)孔道的制動盤厚度尺寸，多采用20mm~30mm。在確保質(zhì)量可靠的前提下，考慮經(jīng)濟成本效益，使用零件種類少，兼顧質(zhì)量輕和通風(fēng)性能好，故該車前后輪都采用通風(fēng)盤，且厚度H為25mm。3.3摩擦塊內(nèi)、外半徑R1、R2的選擇摩擦襯塊與制動盤接觸表面的圓周線速度在徑向存在差異，線速度不一樣對摩擦塊的滑磨率也是不同，導(dǎo)致摩擦塊磨損不均勻，接觸面積變小，最后將造成制動力矩變化較大的結(jié)果。故外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不能大于1.5。內(nèi)半徑R1、外半徑R2本別取值150mm、195mm。 C=R比值C=0.66大于推薦值0.65，故滿足設(shè)計要求。3.4摩擦襯塊工作面積A的選取出于制動卡鉗結(jié)構(gòu)尺寸小，為汽車的簧下質(zhì)量較小，提高車輛穩(wěn)定性，綜合考慮選取扇形摩擦塊圓心角θ為52°單個制動塊的面積計算公式如下 A=θπR上式中A為摩擦襯塊的工作面積，cm2θ為摩擦襯塊圓心角R1,R2分別為摩擦襯塊的內(nèi)半徑、外半徑，mm將扇形摩擦襯塊的圓心角θ=60°，內(nèi)半徑R1=102mm，外半徑摩擦襯塊工作面積計算公式如下 ε=m1上式中ε為制動襯塊單位面積占汽車質(zhì)量的比值，kg?A表示單個摩擦襯塊的工作面積，cm對本汽車制動器設(shè)計必然是考慮最危險工況下，也就是載滿乘客和攜帶應(yīng)有的行李的情況，也就是汽車總質(zhì)量。故將上式滿載的汽車總質(zhì)量m1=1640kg，單個制動摩擦襯塊的工作面積A=71.28根據(jù)國家推薦的制動襯塊單位面積占汽車質(zhì)量的比值為1.6~3.5kg?cm?1可知，3.5制動輪缸的直徑D輪缸的計算制動輪缸直徑D輪缸與制動器制動力FB D輪缸=2上式中D表示制動輪缸的直徑FB表示制動器制動力ref表示摩擦材料與制動盤的摩擦系數(shù)P表示制動油液壓力，MPaR1、將輪胎的有效半徑re=316mm，摩擦襯塊的內(nèi)半徑R1=105mm，摩擦襯塊的外半徑R1=155mm，摩擦材料與制動盤的摩擦系數(shù)f=0.35，制動油液壓力折中初步選取P=11MPa，最大制動器制動力

4.襯片磨損特性校核摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，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。汽車的制動過程，是將其機械能（動能、勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大，則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴重。4.1比能量耗散率比能量耗散率指數(shù)單位制動塊面積在單位之間內(nèi)消耗的汽車機械能，緊急制動雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為 e1= e2=上式中e1，m1表示汽車滿載質(zhì)量v1表示制動初始速度，t表示汽車以一定的初速度開始制動到停車的時間，sA1、Aβ表示制動力分配系數(shù)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求乘用車從100km???127.8m?s?1制動至停車，制動減速度故時間t計算公式如下 t=v1將汽車滿載質(zhì)量m1=1640kg，制動初速度v1=27.8m?s?1，制動減速度j=0.6g，制動力分配系數(shù)β=0.76，前輪制動塊A1、后輪制動塊A2均為72.284.2比摩擦力校核磨損性能除了比能量耗散率來衡量之外，還可以用比摩擦力來進行校核，即是摩擦襯塊單位面積的摩擦力來衡量。 Ff=上式中Ff表示比摩擦力，re表示車輪的有效半徑，A表示摩擦襯塊的工作面積，mmR1，將前輪的最大的制動器制動力FB1=11253.81N，后輪的最大制動器制動力FB2=3553.83N，車輪有效半徑re=316mm，摩擦襯塊的內(nèi)半徑R1=102mm，摩擦襯塊的外半徑R4.3比滑磨功校核磨損和熱的性能指標(biāo)也是可以用汽車制動過程中最高制動初速至停車單位摩擦襯塊的所完成的滑磨功，即比滑磨功Lf Lf=上式中Lf表示比滑磨功m1v1將本車的總質(zhì)量m1=1640kg，制動初速度v1=27.8m?s?1，前后輪制動器摩擦襯片均為A=72.28cm2

5.主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料的選擇5.1制動盤材料的選擇制動盤的材料一般都是采用珠光體鑄鐵加工而成，有時候為了提高性能會增加Ni或者Cr等合金元素。制動盤在工作的時候承受的載荷比較復(fù)雜，需要同時承受法向力和切向力，并且制動的過程中會產(chǎn)生大量的熱。所以會在其中涉及通風(fēng)槽，能夠提高散熱的面積和效果。制動盤的表面一般要求光潔度較好，在設(shè)計和制造的時候時應(yīng)嚴格控制表面的跳動量，兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動盤的不平衡量。根據(jù)有關(guān)文獻規(guī)定：制動盤兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm,盤的表面擺差不應(yīng)大于0.1mm；制動盤表面粗糙度不應(yīng)大于0.06mm。在本次畢業(yè)設(shè)計中，選擇制動盤材料為合金鑄鐵，通風(fēng)盤結(jié)構(gòu)。5.2制動鉗制動鉗一般都是可鍛鑄鐵或者球墨鑄鐵組成，在一些應(yīng)用場合也有用鋁合金加工的。在結(jié)構(gòu)上有整體的也有分開的。制動鉗要求具有足夠的強度和剛度。制動鉗的安裝位置一般在汽車車軸的前方或者后方，能夠有效的避開車輛在行走過程所帶來的泥活其他異物。同時能夠降低制動的時候，對輪轂軸承的合成作用。在本次設(shè)計中制動器采用的是整體式結(jié)構(gòu)，選擇可鍛鑄鐵渡鉻處理。5.3制動塊制動塊是由兩部分組成的，分別是背板和摩擦襯塊，在結(jié)構(gòu)中，二者通過嵌壓、鉚接或者粘結(jié)等方式連接在一起。在結(jié)構(gòu)上襯塊最常見的就是扇形結(jié)構(gòu)，部分也有原型或者方向等其他結(jié)構(gòu)。在制動的時候，活塞和制動塊之間應(yīng)當(dāng)盡可能的接觸，以防止摩擦制動的時候出現(xiàn)尖叫聲。在制動的時候由于制動襯塊的承受壓力高，溫度高，所以磨損較快，在設(shè)計的時候都會盡可能往大厚度設(shè)計。5.4摩擦材料制動器的摩擦材料是非常關(guān)鍵的部分，要求摩擦材料具有較高穩(wěn)定性的摩擦系數(shù)，并且對熱衰減性能要求好。材料的耐磨性能好，吸水率比較低。同時又較高的抗沖擊能力。在制動的時候不產(chǎn)生很大的噪音以及異味，特別是盡可能的不選擇對環(huán)境或者人體有害的摩擦材料。在摩擦材料中，常見的有石棉纖維材料、聚合樹脂材料、金屬絲編制材料等。不同的材料都具有自己的優(yōu)點以及不足之處，本次畢業(yè)設(shè)計綜合各方面的特點以及同類車型，選擇的材料為半金屬材料，這種材質(zhì)的性能更加優(yōu)越，環(huán)保性能也好，所選擇材料的摩擦系數(shù)為f=0.35。5.5制動輪缸制動輪缸的缸體主要是由灰鑄鐵加工而成，部分缸筒等需要經(jīng)過鏜磨工藝進行加工?；钊捎玫氖卿X合金材質(zhì)，能夠方便散熱加工等。5.6襯塊報警裝置設(shè)計摩擦襯片在工作中需要依靠襯片和制動盤通過摩擦產(chǎn)生制動力，所以肯定會出現(xiàn)磨損的情況，當(dāng)磨損量超過一定程度之后，制動效果就會急劇下降，這時候就需要進行更換了，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中就