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1、0A SeamanFun worksThe pride and joy of an artisanShenyang ligong university1目 录1. 改装课题 .22. 改装课题分析 .23. 改装设计的设计过程 .33.1. 盘式制动器主要参数的确定 .33.2. 摩擦衬片磨损特性计算 .53.3. 制动器主要零部件的结构设计 .84. 设计小 结 .155. 参考文献 .1621. 改装课题（1）通过增大制动盘半径使制动管路压力减小以减轻制动器摩擦衬块的磨损;（2）通过将光盘刹车盘改装成通风盘以增强其散热性。2. 改装课题分析据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事
2、故中，制动系统故障引起的事故为总数的 45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。制动系既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。由此可见，汽车制动系对于汽车行驶的安全性，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。本组对制动器的改装主要从两方面来分析：第一个方面是通过增大制动盘半径使制动管路压力减小以减轻制动器摩擦衬块的磨损，第二个方面是通过将光盘刹车盘改装成通风盘以增强其散热性。制动盘半径的增大带来摩擦衬块作用半径的增大，当汽车制动力矩一定时，更大的作用半径所
3、需的力就越小，故摩擦衬块所受的压力也将更小，那么，制动管路所需的压力更小，摩擦衬块的磨损也将更小。径向通风制动盘，即具有径向通风道的制动盘，是为了提高盘式制动器散热性能而设计的一种新型制动盘。它结构简单，效果良好，因而得到了迅速发展。国外现在已在径向通风的基础上，又发展了具有径向+轴向通风道的制动盘。通过试验证明：如在连续制动持续时间较短或无数次刹车中制动循环周期大于 86 秒时，径向通风制动盘优于径向+轴向通风的制动盘。试验又指出：径向通风制动盘如采用曲线通风道，又比直线通风道更加优越。采用曲线通风道，能使散热3表面积增加 30%，产生的稳定制动功率高出直线型 12%。在其它条件不变时，以循
4、环周期 20 秒进行重复刹车，径向曲线型制动盘的温度不仅低于径向直线型，而且也低于径向+轴向型。在 15 次刹车时，径向曲线型比直线型制动盘温度低 90 摄氏度。因此，径向曲线型通风道，是我组改装盘式制动器制动盘时首先考虑的型式。下列过程即阐述了我们在改装设计过程中对比亚迪 G3 前轮制动器的制动盘及其附属零件进行的参数计算和结构设计。3. 改装设计的设计过程3.1. 盘式制动器主要参数的确定3.1.1 制动盘直径 D本次改装设计的内容是通过增大制动盘半径使制动管路压力减小以减轻制动器摩擦衬块的磨损，但由于整个制动器总成是完全安装在轮辋里面的，所以轮辋的尺寸就对增大制动盘造成限制。原车采用 1
5、5 吋（约为 381mm）轮辋，而其制动盘直径为 256mm，其与轮辋直径的比值为 67.2%。根据相关设计资料介绍，制动盘直径的值一般可取轮辋直径的70%79%，据此，可初步算得制动盘的直径范围：70%9709%152.46.7301rDm综合考虑轮辋结构尺寸、制动钳体外廓尺寸及其在转向节上的安装位置等约束因素，在制动盘直径的取值范围内选取D=273m。 3.1.2 制动盘厚度 h制动盘厚度 h 直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，又可在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。通常，实心制动盘厚度可取 10mm-20mm
6、；具有D=273mm4通风孔道的制动盘的两工作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为 20mm-50mm,但多采用 20mm-30mm。原车前轮制动器使用的是实心式制动盘（光盘） ，其厚度为 14mm。为了改善该车前轮制动器在制动过程中的散热能力，我们将原有实心式制动盘改为具有中空流道结构的通风盘，根据相关设计资料，选取新制动盘的厚度为 21mm。3.1.3 摩擦衬块内半径 与外半径1R0原车前轮制动器使用的是实心式制动盘（光盘） ，其外半径 为 125mm，内半径 为 90mm。为了增大制动盘半径，0R1我们将原有实心式制动盘摩擦衬片的外半径扩大为 135mm。3.1.4 摩擦衬快工作面积 A 一
7、般摩擦衬快单位面积占有汽车质量在 1.6kg/ -3.5kg/2cm范围内选取，考虑到现今摩擦材料的不断升级，此范围可2cm适当扩大些。本次设计使用半金属摩擦材料，其摩擦系数优于石棉材料。经计算得，改装后的衬片摩擦面积为 。24c一些国产汽车前盘式的制动器的主要参数车牌车型 制动盘外径/mm工作半径/mm制动盘厚度/mm摩擦衬块厚度/mm摩擦面积/cm2云雀GHK7060212 86 10 9 65.4奥拓SC7080215 91 10 15.5 60桑塔纳2000 256 106 20 14 76奥迪100 256 104 22 14 96h=21mm=90mm1R=135mm0A= 24c
8、m53.2 摩擦衬片磨损特性计算摩擦衬片(衬块)的磨损，与摩擦副的材质、表面加工情况、温度、压力以及相对滑磨速度等多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。但试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。汽车的制动过程是将其机械能(动能、势能)的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了耗散汽车全部动力的任务。此时由于在短时间内热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高。此即所谓制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则衬片(衬块)的磨损愈严重。3.2.1 比能量耗散率制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。比能量耗散
9、率又称为单位功负荷或能量负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，其单位为 。2/mW双轴汽车的单个前轮制动器的比能量耗散率为211()amvetAjt21式中： 汽车回转质量换算系数；汽车总质量；am， 汽车制动初速度与终速度， ；计1v2 sm/算时取 = ；1v0/kh27.8制动减速度，ms2，计算时取 j=087g；j制动时间， ；ts前制动器衬片 (衬块) 的摩擦面积；1A62147.9Am制动力分配系数 计算得 0.59在紧急制动到 时，并可近似地认为 ，则有02v1121tAvea把个参数值代入上式得 127.83.260*9vt sj22 211 .54.0/3.647
10、ame WmtA比能量耗散率过高会引起衬片（衬块）的急剧磨损，还可能引起制动盘产生龟裂。取同样的 和 j 时，轿车的盘式制1v动器的比能量耗散率以不大于 6.0 为宜。式中 t 为2/m100Km/h 时的制动时间，其值为 3.26s。 为前制动器摩擦衬1A片面积。 ，求得 ，符合要求。0.59214.06/eW3.2.2 比滑磨功磨损和热的性能指标也可用衬块在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位衬块面积的滑磨功，即比滑磨功 来衡量：fL2maxf fvLLA式中： 汽车总质量，kg；am汽车最高制动车速，m/sxv车轮制动器各衬块的总摩擦面积，A 2cm许用比滑磨功，对轿车取fL21
11、4.06/eWm符合要求72210/150/fLJcmJc:可求得： ，结果偏大，反思27.86./4f m后发觉衬块的摩擦面积取得过小。3.2.3 制动器的热容量和温升核算应核算制动器的热容量和温升是否满足如下条件：dhmctL:式中： 各制动盘的总质量，为已知 4Kgd与各制动盘相连的金属（如轮毂、轮辐、制动h钳体等）总质量为 5kg制动盘材料的比容热，对铸铁 C=482J/(kg K)；dc :对于铝合金 C=880 J/(kg K):与制动盘相连的受热金属件的比容热；h制动盘的温升（一次由 到完全停t:30/avkmh车的强烈制动，温升不应超过 15 ） ；C满载汽车制动时由动能转变的
12、热能，因制动过L程迅速，可以认为制动产生的热能全部为前、后制动器所吸收，并按前、后制动力的分配比率分配给前后、制动器，即21avLm22()a求得： 418.30.59.10()LJ242.7()所以： 412.5.10LJ式中 汽车满载总质量，为 1210Kgam8汽车制动时的初速度av汽车制动器制动力分配系数，为 0.59核算： 4(48052)18.90()dhmct J:4.210L故，满足以下条件： dhcmtL:3.3 制动器主要零部件的结构设计3.3.1 制动盘3.1.1.1 制动盘基本结构形式的选择根据相关资料：制动盘一般采用珠光体灰铸铁制成，或用添加 等的合金铸铁制成。其结构
13、形状有平板形和礼帽,irNC形。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，钳盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层盘，这样可大大地增加散热面积，降低温升约 20%-30%，但盘的整体厚度较厚。由于本次设计是改装设计，故考虑尽量不改变原制动盘结构。所以，新设计的制动盘结构形状仍为礼帽形,并将原有实心光盘结构改为径向通风盘结构。3.1.1.2 制动盘通风孔道的详细设计径向通风制动盘结构简单，效果良好，因而得到了迅速发展。试验指出：径向通风制动盘如采用曲线通风道，又比直线通风道更加优越。采用曲线通风道，能使散热表面积增加 30%，产生的稳定制动功率高出直线型 12%。在其它条件不变时，以循环周期 20 秒进行重复刹车，径向曲线型制动盘的温度不仅低于径向直线型，而且也低于径向+轴向型。在 15次刹车时，径向曲线型比直线型制动盘温度低 90 摄氏度。因此，径向曲线型通风道，是我组改装盘式制动器制动盘时首先考虑的型式。4.210L满足条件采用礼帽形结构，径向通风盘采用曲线型通风道9据流体力学指出：离心通风机曲线叶片分前向、径向、后向三种，如下图所示为曲线型通风道示意图，其中 、1b分别为通风道入口角、通风道出口角， 分别为通风2b 21、道高度和冷却片厚度。从冷却片形状来分析，向后通风道（90）的流道更平滑，气
