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1、目 录III宜宾职业技术学院毕业设计1 前 言12 盘式制动器的结构方案分析22.1 钳盘式制动器的分类22.2 盘式制动器的选择32.3 盘式制动器的功用和要求32.4 滑动钳式制动器的工作原理43 盘式制动器的设计与计算53.1 制动力矩的计算53.2 制动器表面温升63.3 摩擦片单位压力73.4 性能约束74 盘式制动器主要参数的确定104.1 制动盘直径与厚度104.2 摩擦衬块半径104.3 制动衬块面积105 Solidworks的盘式制动器设计115.1 制动器零件的绘制（附主要零件的立体效果图）115.2 制动器的装配图155.2 制动器爆炸图的生成（附立体效果图）165.4
2、 制动器工程图的生成（附总装配图）17结 论18致谢19参考文献2011 前 言汽车工业的百年发展史，1886年真是不同寻常的一年，这一年，德国人卡尔奔驰研制的0.9马力的三轮汽车取得了帝国专利证书，同年，另一名德国人戴姆勒也试驾了他发明的四轮汽油汽车。从此，汽车开始改变这个世界。1906年美国的杜里埃兄弟制造并出售了13辆以汽油为燃料的四轮汽车。1914年，福特汽车公司已经实现了汽车的流水线生产。1928年，通用公司雪佛兰汽车的年产量就达到了120万辆。汽车很快就成了时尚的宠儿。中国汽车工业从1953年兴建第一汽车制造厂开始，1956年第一辆解放牌载货汽车驶出一汽的大门，中国不能制造汽车的历
3、史从此结束。如今汽车品牌之多，汽车生产技术之先进，已是人们有目共睹的事实。21世纪是汽车工业飞速发展的时代，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业。我国随着国民经济的快速发展，汽车的年产量和社会保有量也都在迅速增加。汽车质量的优劣，关系到我国汽车产业能否冲出国门，走向世界。因此，对汽车以及相关产品的改进也是相当重要的。从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。汽车制动器作为汽车制动系统的重要部件，其工作状况的好坏直接影响到制动系统的性能和行车的安全。与鼓刹相比，盘式制动器具有散热快、重量轻、制动迅速、调整
4、方便的优点。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，受外界环境因素的影响更小，在严寒气候和极限驾驶状态下开车，盘式制动器比鼓式制动器更容易在短时间内让车停下来。所以盘式制动器具有更大的发展空间，广泛应用也有很深远的意义。2 盘式制动器的结构方案分析2.1 钳盘式制动器的分类钳盘式制动器的固定摩擦元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动衬块与制动盘接触面很小，在盘上所占的中心角一般仅为3050，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。钳盘式制动器按制动钳的结构不同，有以下几种。图2-1 钳盘式制动器示意图1.固定钳式如图2-1(a)所示，制动钳固定不动，既不能旋转，也不能沿
5、制动盘轴线方向移动，因而其中必须在制动盘两侧装设制动块促动装置，以便分别将两侧的制动块压向制动盘。这种形式也成为对置活塞式或浮动活塞式。2.浮动钳式（1）滑动钳式 如图2-1(b)所示，制动钳可以相对于制动盘做轴向滑动，其中只在制动盘的内侧置有液压缸，外侧的制动块固装在钳体上。制动时活塞在液压作用下使活动制动块压靠到制动盘。而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧，直到两制动块受力均匀为止。（2）摆动钳式 如图2-1(c)所示，它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定于车轴上的支座铰接。为实现制动，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。显然制动块不可能全面均匀地摩擦。为此，有
6、必要将衬块预先做成楔形（摩擦面对背面的倾斜角为6左右）。在使用过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀（一般为1mm左右）后应即更换。2.2 盘式制动器的选择固定钳式的优点有：（1） 除活塞和制动块以外无其他滑动件，易于保证钳的刚度；（2） 结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多；（3） 容易实现从鼓式到盘式的改型；（4） 能适应不同回路驱动系统的要求（可采用三缸或四缸液压缸结构）。固定钳式制动器存在着以下缺点：（1） 液压缸较多，使制动钳结构复杂；（2） 液压缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动的钳内油道或外部油管来连通。这必然使得制动钳的尺寸过大，难以安装现代化轿车的轮毂内；（3） 热负荷大时
7、，液压缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；（4） 若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。这些缺点使得固定钳式制动器难以适应现代汽车的使用要求，故70年代以来，逐渐让位于浮钳盘式制动器。浮动钳式制动器的优点有：（1） 侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；（2） 没有跨越制动噢案的油道或油管，加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；（3） 成本低浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。经过分析，浮动钳式与固定钳式制动器相比， 浮动钳式制动器的优点更为突出，成本低，冷却条件好。所以本次设计采用浮动钳式中的滑动钳式制动器。2.3 盘式制动器的功用和要求制动
8、器是汽车部件中不可缺少的一部分，它直接影响着行车中的安全，它的功用是：在汽车正常的行驶过程中能使汽车以适当的减速度降速行驶或者停车，在下坡行驶时，又能使汽车可以保持适当及稳定的车速行驶，也能使其可靠地停在原地或坡道上。为保证离合器有良好的工作性能，对制动器的设计应满足如下要求：1. 有足够的制动能力。行车制动能力，用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标评定，驻坡能力是指汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度；2. 在任何速度制动，汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性；3. 防止水和污泥进入制动工作表面；4. 要求制动器制动能力的热稳定能力良好；5. 操纵轻便，并具有良好的随动性。2.4
9、 滑动钳式制动器的工作原理图2-2 滑动钳式制动器工作原理如图2-2所示，滑动钳式制动器的制动钳可以相对与制动盘做轴向滑动，其只在制动盘的内侧置有液压缸。外侧的制动块固定在钳体上。制动时，油液被压入液压缸中，活塞在液压P1的作用下使活动制动块压靠到制动盘，而其反作用力P2则推动钳体连同制动块一起压向制动盘的另一侧，直到两制动块受力均等为止，两制动块共同作用使车轮停止旋转。当不制动时，液压快速下降，制动块在弹力的作用下迅速向两边张开与制动盘分离。3 盘式制动器的设计与计算3.1 制动力矩的计算图 3-1 盘式制动器摩擦片几何尺寸如图3-1所示,若摩擦片与制动盘面接触良好,且各处单位压力分布均匀,
10、则在任一单元面积上的摩擦力对制动盘中心的力矩为,式中q为摩擦片与制动盘之间的单位面积上的压力,为摩擦片的摩擦系数,则单侧摩擦片作用于制动盘上的制动力矩为:则盘式制动器的总制动力矩为: （3.1）依据制动盘与轮缸液压传递关系可得:式中:d为轮缸直径(mm):p为轮缸中的压强(MPa);为摩擦片内半径(mm):为摩擦片外半径(mm);为摩擦片圆心角(rad)。故制动器力矩表达式可表示为: (3.2)令:通常将称为制动盘的有效制动半径。3.2 制动器表面温升汽车制动时,因速度降低所释放的动能E可用下式表示: (3.3)式中: G整车重量(N);制动前车速(m /s); 制动后车速(m /s);S制动
11、距离(m);下坡道路坡度角。能量E的一部分消耗在汽车的滚动阻力和空气阻力上,其余部分则通过制动器转换成热能,它所占的比例Z可由下式表示: (3.4)式中: 汽车阻力引起的减速度: 汽车的制动减速度。制动时所产生的热量引起制动器零件温度上升,同时在行驶过程中零件表面逐渐向大气散热。在重复制动时,每次制动所产生的热量,不能及时散出,使制动器温度逐步升高,但是因为散热条件的影响因素过多,而且因制动过程时间较短,热量不易散出,可以从理论上认为制动温升由制动器吸收,而对于非金属摩擦衬片,由于其绝热性能所吸收的热量很少,因此可以认为绝大部分热量被制动盘吸收,每制动一次后,制动盘的温升为: (3.5)式中:
12、A单个制动盘所分配的热量占全部热量的比例数; J热功当量4.18(焦耳/卡);制动盘质量(kg); 制动盘比热(J/kgk)。其中可由下式决定:式中:D制动盘直径(mm):a制动盘厚度(mm); 制动盘密度。3.3 摩擦片单位压力设摩擦片任一点至制动盘轴线距离为,根据文献8可得, 定义的摩擦片任一点单位压力为:式中: 单个摩擦片摩擦面积(mm2); 为比例系数,其值为:由上式可知,在和处, 分别达到其最大值和最小值,即摩擦片最大单位压力为: (3.6)3.4 性能约束(1)制动力矩约束:汽车制动器制动力矩应该小于地面的摩擦力矩,否则会发生车轮抱死现象而产生侧滑,从而失去稳定性,即: (3.7)
13、式中:可靠系数; 路面附着系数;G整车重量(N),制动力分配系数。(2)摩擦片压力约束:摩擦片应达到要求的耐磨性或使用寿命,对于摩擦片最大许用单位压力,一般按经验取值,因此,由式(3.6)确定的摩擦片最大单位压力不得超过许用单位压力即: (3.8)(3)比能量耗散率约束:如果比能量耗散率过高,不仅会加快制动摩擦片的磨损,而且可能引起制动盘的龟裂,因此所施加的约束为: (3.9)式中:m整车质量(kg);e为盘式制动器时,取6.0;t为制动时间,可按下式计算:(4)油缸压力约束:一般油缸内的液压应小于外围油缸所能承受的压力,即: (3.10)(5)制动盘一次制动的体积温升:依据文献3,一次由va
14、=8.33 m /s到完全停车的强烈制动,温升应不超过15C,即: (3.11)式中: 检验温升时的初始速度(m /s),一般取8. 33 m /s(6)结构约束1) 2) 3) 4)d/2+/2+3 (R1+R2) /2 5)1.27 / 1.63 其中: 轮辋直径(mm); 轮毂直径(mm);轮缸厚度(mm);1、2、3分别为结构设计空间裕量(mm)。4 盘式制动器主要参数的确定4.1 制动盘直径与厚度制动盘直径D应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70%79%。总质量大于2t的汽车应取上限。根据实际情况，本次设计的制动盘直径D取200mm。制动盘厚度h对制动盘质量和工作时的温度有影响。为使质量小些
