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1、毕业设计-汽车制动器设计汽车制动器设计前 言汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能.长寿命的制动系统。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。D 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
2、轮辋直径的 70一 79。总质量大于 2t 的汽车应取上限。 二、制动盘厚度 h 制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为 1020，通风式制动盘厚度取为 2050，采用较多的是2030。在高速运动下紧急制动, 制动盘会形成热变形, 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热性能, 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘, 这样可使制动盘温度降低 20 %30 %。三、制动盘的安装制动盘安装在轮毂上, 与车轮形成整体旋转。制动盘
3、是旋转部件, 与摩擦衬块之间只有微小的间隙。从制动盘中心到摩擦衬块磨合中心称为制动盘有效半径。根据杠杆原理,如摩擦力相同,则制动盘的有效半径越大, 制动力就越大。四、制动盘的维修制动盘都是标准设计，以使在制动盘使用期限内保持制动表面各项指标的允差，这些指标是平行度、平面度以及横向摆差。保持关于制动表面形状的精度的允差，有助于尽量减少制动粗暴及踏板脉动。制动盘表面粗糙度必须保持在 60m 特定范围内，或者更小些。需要控制制动表面粗糙度，尽量减少踏板费力、过大的制动衰退、反常性能的问题。控制表面粗糙度同样能提高摩擦衬片的寿命。每当维修制动摩擦块或卡钳、或者换位车轮或为了其他类型工作而拆卸车轮，总要
4、检查盘式制动器制动盘。不要忘记，伴随盘式制动器制动盘而发生的许多问题，一般用肉眼检查一下，可能不是很明显的。制动盘厚度、平行度、摆差、平面度。以及刮痕深度等，只能用准确的测量仪和千分尺进行测量。精密的测量工具及现代的精加工设备，对维修好制动盘来说，是至关重要的。擦衬块摩擦衬块是指钳夹活塞推动挤压在制动盘上的摩擦材料。摩擦衬块分为摩擦材料和底板,两者直接压嵌在一起。摩擦衬块外半径只与内半径及推荐摩擦衬块外半径与内半径的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。 对于盘式制动器衬块工作面积 A，推荐根据制动衬块单位面积
5、占有的汽车质量在 1.63.5 范围内选用。由于摩擦,摩擦衬块会产生磨损。摩擦材料使用完后, 底板和制动盘直接接触会丧失制动效果, 损坏制动盘。制动盘损坏后,修理费用十分昂贵。为避免损坏制动盘,过去,用户靠定期车检来确定摩擦衬块的剩余量; 后来, 在底板上安装摩擦衬块磨损指示器, 当摩擦衬块已磨损到剩余量很少时, 指示器与制动盘接触, 当司机踏制动踏板时, 就发出异常的声响; 现在有一种更加准确提醒摩擦衬块磨损的方法, 即安装电子式磨损指示器, 当摩擦衬块磨损后, 磨损指示器中的线路断掉,警示灯亮。1.3 盘式制动器操纵机构在一般拖拉机上，制动操纵机构几乎都是机械式的。制动踏板通过一些杆件与制
6、动元件相连。当摩擦衬面磨损后，为了调整踏板的自由行程，有一些杆件的长度是可调的，如利用调节叉来调节长度。左右制动器的踏板可用连接板连接，以便同时制动两驱动轮。当松开制动时，制动踏板都应该有回位弹簧使其自动回位。为使运输车辆能在斜坡上停车或在作固定作业时不让其随意移动位置，在操纵机构中都有停车锁定装置，它能卡住已踏下的制动踏板，使其不能回位，以使制动器能在没有驾驶员操纵的情况下长时间地处于制动状态。带式和蹄式制动器踏板的自由行程一般为 4080，盘式制动器踏板的自由行程稍大些，这是因为盘式制动器的旋转元件和制动元件间的总间隙较小，如果自由行程过小，驾驶员稍一踏下踏板就已开始了制动，这样易使摩擦衬
7、面加速磨损。左右踏板的行程必须一致，否则拖拉机在紧急制动时会容易发生偏转而发生安全事故。如果用作直线行驶中降速或停车，则必须注意首先分离主离合器然后再制动；如果用作协助履带拖拉机转向，则必须注意首先分离慢速侧的转向离合器，然后再制动该侧驱动轮。盘式制动器设计2.1 制动器设计中的分析在制动器的设计中，和是根据制动力矩的大小，允许的表面单位压力和制动器结构的合理布置等决定的，一般不考虑对加力效果的影响，当摩擦材料选定后，系数 也是一个既定的数值。因此要使制动器满足一定的加力效果，关键在于合理的确定球槽斜角 。可以看出，当球槽斜角 减少时，加力系数变大，操纵省力。但是，的减少受到自刹的限制。如果
8、较小，则只要压盘与摩擦片开始接触后，不需要驾驶员的操纵力，制动器就会自行制动，这是我们不希望的。因此，不自刹的条件为： / 2-1 式中 -摩擦系数 -擦力合力的作用半径；-钢球至中心的距离。加力系数愈大，表示操纵力减少愈多。但必须指出，加力系数并不代表操纵力实际减少的比例。因为实际操纵力取决于主拉杆的拉力，即与的合力，而不是与的代数和。其中为斜拉杆对压盘 1 的拉力；为斜拉杆对压盘 2 的拉力。从以上分析看出，盘式制动器之所以结构紧凑，在于它在同样体积下可获得较多的摩擦面积。它的加力效果显著，使操纵力很小。并与被制动轴的转动方向无关。由于摩擦面上的压力分布比较均匀，因此磨损均匀，延长了摩擦片
9、的寿命，减少了调整次数。压力分布均匀对于减少结构尺寸也很有利（因为摩擦片的磨损取决于最大的单位压力及单位摩滑功） 。此外，在盘式制动器中各径向力相互平衡，减少了轴和轴承上的载荷。2.2 制动器的基本参数制动力矩一、车辆在行驶中制动454.5 2-2 式中 车辆整机使用质量, 2100kg；车辆驱动附着系数, 0.7；车辆驱动轮胎动力半径, 0.625mL车辆轴距,L 1950mm；a车辆质心纵坐标, a 780mm；h车辆质心高度坐标,h 700mm；制动器至驱动轮的传动比, 4.846。二、车辆在坡道上停车438 2-3 式中 坡道停车时坡度角, ；车辆滚动阻力系数, 0.02；取大值 45
10、4.5 作为制动器计算力矩。擦盘尺寸摩擦盘的外径和内径的数值主要取决于单位压力和单位摩滑功。计算时假设单位压力是均匀的，摩擦面上的单位压力可用下式计算： 2-4 在实际设计中，摩擦力的合力半径，近似地可以按内外径的平均值进行计算，即2-5 若令 0.55 即代入式（2-4）后，可得：2-6 根据上述关系，便可按下式求得：2-7 国内的一般运输车辆 300000500000，这里 300000，系数的数值一般在 0.50.6 范围内选择，这里选为 0.55 所以，有式中： 摩擦片的干摩擦系数, 0.3；摩擦面对数, 4。0.5590.6 49.83按上述方法求得的和还应根据结构安排情况加以修整，
11、查阅国内运输车辆盘式制动器的有关参数，现对和做一些修整，取 50mm， 90mm的磨损验算由（2-4）式可得出： 压紧力 5411 2-8 单位压力 307722 N/m2 2-9）单位滑磨功 式中-线速度 2-10 式中 发动机标定转速, 2000r/min；变速箱最高档的传动比, ；中央传动比, 。所以，有 0.33032284.95 0.5单位压力是制动器工作寿命的重要参数，取得过大，制动器易磨损，但值过小将增大制动器的尺寸，对于一般的国内运输车辆要求 300000500000，上述中验算的 307722 满足要求，故合适。在求得和后，还应验算单位滑磨功 A。单位摩滑功按摩擦片外圆来计算
12、，因为该处圆周速度最高。对于一般的国内运输车辆要求 0.50.8，上述中验算满足要求，故合适。纵力钢球对压盘的作用力通过球槽的法线方向，该力可分为轴向力和圆周力，其关系为：（图.2-1）表示受力：图.2-1 钢球受力分析图（2-11）钢球的圆周力在轴向压力的作用下，摩擦表面之间将产生摩擦力矩即制动力矩，其数值为： （2-12）式中 摩擦因数；摩擦力合力的作用半径。由于每个压盘只具有一个摩擦面，故所受的摩擦力矩为，这就可以求得每个压盘的力矩平衡关系。对于压盘 1， （图.2-2）所示：图.2-2 压盘 1 受力分析图Q （2-13）式中 斜拉杆对压盘 1 的拉力；斜拉杆的拉力至中心的距离。对于压
13、盘 2， （图.2-3）所示：图.2-3 压盘 2 受力分析图 （2-14）式中 斜拉杆对压盘 2 的拉力，单位；壳体凸肩对压盘 2 的反力，单位；作用力 F 至中心 O 的距离，单位。在摩擦片未磨损时，压盘从初始位置只转过极小的角度就靠住了壳体的凸肩，可近似地认为拉力 P2 和 P1 的合力 P 通过中（图.2-4）所示。根据压盘总成的力矩平衡关系，可以得出：（2-15）图.2-4 压盘总成的受力分析图将此式代入式（2-14）后看出，这时 ，由于因此：斜拉杆的拉力 2-16 图.2-5 盘式制动器杆件运动关系图如图：根据正弦定理得斜拉杆长度则 1399新车时主拉杆的拉力 2? （2-17）2
14、13991057两踏板上的操纵力 2 2/ 21057/15.9 133 2-18 式中 球槽斜角, 3330；钢球至制动器中心的距离, 70；初始中心角， ；斜拉杆的倾角 65；压盘上与斜拉杆连接的销孔中心至轴线的距离, 103；操纵机构传动比, 15.9。纵行程 Sc 计算踏板自由行程取决于主拉杆的位移 A0A 及操纵机构传动比， 即： A0A? （2-19） 由于 A0A OA-OA0，而且 OA0 ?+? OA ?0+?综上可得：有关系式OA0 ?+? 106OA ?0+?110.3A0A OAOA0 110.3106 4.3A0A? 4.315.9 68.372.3 制动器操纵机构设计操纵机构的设计主要是决定斜拉杆的位置和尺寸，进行操纵力和制动行程（即自由行程）的计算并确定操纵机构的传动比。斜拉杆的位置和尺寸主要是取决于、L 和等参数的大小。这些参数对操纵力和制动行程有直接的影响。愈大操纵力愈小，但结构不紧凑，因此不宜增大的方法来减小操纵力。根据对国产拖拉机的统计，当、
