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1、江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）1领从蹄式鼓式制动器结构及其制动性能序 言车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。目前，对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行。制动系统是汽车上用以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。制动系统使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车，使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用
2、的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。制动器是指产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件。汽车上常用的制动器都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩，称为摩擦制动器。它有鼓式制动器和盘式制动器两种结构型式。本说明书通过对领从蹄式鼓式制动器结构及其制动性能的研究，并与其他种类制动器作比较，且结合当今车辆实际应用，为整车制动性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）1第 1 章 制动器概述
3、制动器的旋转元件固装在车轮上，制动力矩直接作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器。目前，一般汽车所使用的制动器的制动力矩都来源于固定元件和旋转元件工作表面之间的摩擦，即摩擦式制动器。汽车用的车轮制动器可分为鼓式和盘式两大类。他们的区别在于鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，工作表面为圆柱面；盘式制动器的旋转元件为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。由于盘式制动器散热能力强，热稳定性好，目前轿车的前轮多采用盘式制动器。鼓式制动器有内张型和外束型两种。前者的制动鼓以内圆柱面为工作表面，在汽车上应用广泛，后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面，目前只有极少数汽车用作驻车制动器。根据制动过程中两制动蹄产生制
4、动力矩的不同，内张型鼓式制动器可分为领从蹄式、双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式和双向自增力式等几种形式( 如图 1-1 所示 )。图 1-1 制动器分类盘式制动器有钳盘式和全盘式两种。前者是制动盘的部分工作面与制动钳接触，后者是制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触。后者是制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触。钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但目前越江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）2来越多地被各级轿车和货车用作行车制动器。全盘式制动器只有少数汽车（主要是重型汽车）将其作为行车制动器。钳盘式制动器按制动钳固定在支架上的结构形式又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。江苏技术师范学院课程设计说明书（
5、论文）3第 2 章 鼓式制动器2.1 鼓式制动器概述鼓式制动也叫块式制动，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计在 1902 年就已经使用在马车上了，直到 1920 年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄) 位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动
6、衰退和振抖现象，引起制动效率下降。另外，鼓式制动器在使用一段时间后，要定期调校刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然，鼓式制动器也并非一无是处，它造价便宜，而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%-80%，前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用。因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。 2.2 鼓式制动器分类一般内张鼓式行车制动器都采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。位于制动鼓内部的制动
7、蹄在一端承受促动力时，可绕其另一端的支点向外旋转，压靠到制动鼓（旋转元件）内圆面上，产生摩擦力矩（制动力矩）进行制动。凡对制动蹄加力使蹄转动的装置称为制动蹄促动装置，常用的促动装置有制动轮缸、凸轮促动装置及楔形促动装置，相应的鼓式制动器称为轮缸式制动器、凸轮式制动器和楔式制动器。领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双从蹄式制动器都是轮缸式制动器的一种。江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）42.3 鼓式制动器工作原理及应用鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称
8、为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。在轿车制动鼓上，一般只有一个轮缸，在制动时轮缸受到来自总泵液力后，轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端，作用力相等。但由于车轮是旋转的，制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称，造成自行增力或自行减力的作用。因此，业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄，自行减力的一侧制动蹄称为从蹄，领蹄的摩擦力矩是从蹄的 22.5 倍，两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。 为了保持良好的制动效率，制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳
9、间隙值。随着摩擦衬片磨损，制动蹄与制动鼓之间的间隙增大，需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整，用塞尺调整间隙。现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式，摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时，制动蹄推出量超过一定范围时，调整间隙机构会将调整杆（棘爪）拉到与调整齿下一个齿接合的位置，从而增加连杆的长度，使制动蹄位置位移，恢复正常间隙。 轿车鼓式制动器一般用于后轮（前轮用盘式制动器） 。鼓式制动器除了成本比较低之外，还有一个好处，就是便于与驻车（停车）制动组合在一起，凡是后轮为鼓式制动器的轿车，其驻车制动器也组合在后轮制动器上。这是一个机械系统，它完全与车上制动液压
10、系统是分离的：利用手操纵杆或驻车踏板（美式车）拉紧钢拉索，操纵鼓式制动器的杠件扩展制动蹄，起到停车制动作用，使得汽车不会溜动；松开钢拉索，回位弹簧使制动蹄恢复原位，制动力消失。2.4 鼓式制动器主要参数2.4.1 制动鼓内径 D江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）5图 2-1 鼓式制动器示意图输入力 F0 一定时，制动鼓内径越大，制动力矩越大，且散热能力也越强。但 D 的增大受轮辋内径限制。制动鼓与轮辋之间应保持足够的间隙，通常要求该间隙不小于 20mm，否则不仅制动鼓散热条件太差，而且轮辋受热后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。制动鼓应有足够的壁厚，用来保证有较大的刚度和热容量，以减少制动时的温升
11、。制动鼓的直径小，刚度就大，并有利于保证制动鼓的加工精度。乘用车制动鼓直径与轮辋直径之比 D/Dr=0.640.74Dr 初选 406.4mm经计算得 D=260.096300.736mm 查标准手册选取 D=300mm。2.4.2 摩擦衬片宽度 b 及包角 摩擦衬片宽度尺寸 b 的选取对摩擦衬片的使用寿命有影响衬片宽度尺寸取窄些，则磨损速度快，衬片寿命短；若衬片宽度尺寸取宽些，则质量大，不易加工，并且增加了成本。试验表明，摩擦衬片包角 =90100 时，磨损最小，制动鼓温度最低，且制动效能最高。 角减小虽然有利于散热，但单位压力过高将加速磨损。实际上包角两端处的单位压力最小最小，因此过分延伸
12、衬片的两端以加大包角，对减小单位压力的作用不大，而且将使制动作用不平顺，容易使制动器发生自锁。因此，包角一般不宜大于 120。江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）6则可以初选 =90制动鼓半径 R=D/2=300/2=150mm 确定后，衬片的摩擦面积为 AP=Rb对于乘用车总质量 ma=0.91.5t 时，A P=100200cm2初选乘用车总质量 ma=1.5t则 b=Ap/R =42.4684.93mm 查标准手册取 b=80mm。2.4.3 摩擦衬片起始角 0一般将衬片布置在制动蹄的中央，即令 0=90-/2=90-90/2=45。2.4.4 制动器中心到张开力 F0 作用线的距离
13、e在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离 e 尽可能大，以提高制动效能。初步设计时暂定 e=0.8R=120mm。2.4.5 制动蹄支撑点位置坐标 a 和 c应在保证两蹄支撑端毛面不致互相干涉的条件下，使 a 尽可能大而 c 尽可能小。初步设计选 a=0.8R=120mm, c=40mm。 （图 2-1 所示）2.4.6 摩擦片摩擦系数 f 一般取 f=0.3。江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）7第 3 章 领从蹄式制动器3.1 领从蹄式制动器结构及性能3.1.1 领从蹄式制动器结构图 3-1 领从蹄式制动器示意图1-领蹄； 2-从蹄； 3、4-支点；5-制动鼓； 6-制
14、动轮缸。3.1.2 领从蹄式制动器的制动性能汽车前进时制动鼓旋转方向（制动鼓正向旋转）如图 3-1 中箭头所示，沿箭头方向看去，制动蹄 1 的支点 3 在前端，制动轮缸 6 所施加的促动力作用于其后端，因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄称为领蹄。与此相反，制动蹄 2 的支点 4 在后端，促动力加于其前端，其张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这种属性的制动蹄称为从蹄。当汽车倒向行驶，即制动鼓反向旋转时，蹄 1 变成从蹄，而蹄 2 变成领蹄。这种在制动鼓正向旋转和反向旋转时，都有一个领蹄和一个从蹄的制动器即称为从蹄式制动器。领从蹄制动器发展较早，其效
15、能及效能稳定性均居于中游，且有结构较简单。前进、倒退行使的制动效果不变；结构简单成本低；便于附装驻车制动驱动机构；易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。热稳定性和制动稳定性均一般。3.1.3 制动蹄的支撑方式江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）8制动蹄的支承方式可分为固定式和浮动式两种。固定式支承是把蹄的一端套在或定在支撑销上，只能绕其支撑销摆动，只有一个自由度，如图 3-2（a）（b）所示。如果摩擦表面的几何形状加工不正确，摩擦片只能部分地和制动鼓表面接触。图 3-2 制动蹄的支撑方式1-支撑销 2-支撑块浮动式支承蹄的支承端呈弧形，支靠在制动底板上的支承块 2 上图 3-2（c） ，需用两个复
16、位弹簧来拉紧定位。它可使整个制动蹄向鼓的方向张开，又可沿支承块平面（图中垂直方向）有一定量的滑移，它具有两个自由度。其优点是：在制动时，蹄与鼓可以自动定心，保证两者有可能全面贴合。浮动式支承可以省掉一个调整点，调整蹄鼓间隙时，需踩下制动踏板使蹄贴合在鼓上，转动轮缸端的调整机构使蹄与鼓能刚脱离接触即可。为了防止不制动时蹄片滑移，多把轮缸布置在相当于时钟的 3 时和 9 时的位置上。此种结构在小型汽车的制动器上广泛使用。北京 BJ2020N 型汽车的后轮制动器和上海桑塔纳轿车、一汽捷达轿车和一汽奥迪 100 型轿车（四缸机）的后轮制动器都为领从蹄式制动器结构。3.1.4 上海桑塔纳轿车的后轮制动器的结构和原理江苏技术师范学院课程设计说明书（论文）9图 3-3 桑塔纳轿车后轮制动器1-制动底板； 2-销轴； 3、4、11、12-弹簧； 5-压杆； 6-制动杆； 7-带杠杆装置的制动蹄总成； 8-支架； 9-止档板；
