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1、word第1章 绪论汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速开展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。通过查阅相关的资料，运用专业根底理论和专业知识，确定汽车制动器的设计方案，进展部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材
2、料。车辆在行驶过程中要频繁进展制动操作，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。当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐渐减小至零，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的根底，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们主要从三个方面来对制动过程进展分析和评价：1制动效能:即制动距离与制动减速度；2制动效能的恒定性：即抗热衰退性；3制动时汽车的方向稳定性；目前，对于整车制动系统的研
3、究主要通过路试或台架进展，由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量，因此，多数有关传动系!制动系的试验均通过间接测量来进展汽车在道路上行驶，其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据，在汽车道路试验中，如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化，如此可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。内容1研究、确定制动系统的构成 2汽车必需制动力与其前后分配确实定 前提条件一经确定，与前项的系统的研究、确定的同时，研究汽车必需的制动力并把它们适当地分配到前后轴上，确定每个车轮制动器必需的制动力。 3 确定制动器制动力、摩擦片寿命与构造、参数 制动器必需制动力求出后，考虑摩擦片寿命和由轮胎尺寸等所
4、限制的空间，选定制动器的型式、构造和参数，绘制布置图，进展制动力制动力矩计算、摩擦磨损计算。 4 制动器零件设计 零件设计、材料、强度、耐久性与装配性等的研究确定，进展工作图设计。 要求制定出制动系统的结构方案，确定计算制动系统的主要设计参数制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。利用计算机辅助设计绘制装配图和零件图。第2章 制动器设计计算 车轮制动器是行车制动系的重要部件。按GB7258-2004的规定，行车制动必须作用在车辆的所有的车轮上。2.1 捷达轿车的主要技术参数表2.1 捷达轿车整车参数参数捷达轿车轴距Lmm2471整车整备质量Kg1100满载质量Kg1500最高车速km175
5、 同步附着系数0.89空载，1.28(满载)2.2.1 同步附着系数对于前后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在附着系数等于同步附着系数的路面上，前、后车轮制动器才会同时抱死，当汽车在不同值的路面上制动时，可能有以下三种情况4。1、当时线在曲线下方，制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力；2、当时线位于曲线上方，制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性；3、当时制动时汽车前、后轮同时抱死，这时也是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。为了防止汽车制动时前轮失去转向能力和后轮产生侧滑，希望在制动过程中，在即将出现车轮抱死但尚无任何车轮抱死时的制动减速度为该车
6、可能产生的最高减速度。分析明确，汽车在同步附着系数的路面上制动前、后车轮同时抱死时，其制动减速度为，即，为制动强度。在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度。这明确只有在的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。附着条件的利用情况可以用附着系数利用率或称附着力利用率来表示，可定义为2.1式中：汽车总的地面制动力；汽车所受重力；汽车制动强度。当时，利用率最高。现代的道路条件大为改善，汽车行驶速度也大为提高，因而汽车因制动时后轮先抱死的后果十分严重。由于车速高，它不仅会引起侧滑甚至甩尾会发生掉头而丧失操纵稳定性，因此后轮先抱死的情况是最不希望发生的，所以各类轿车和一般载货汽
7、车的值均有增大趋势。国外有关文献推荐满载时的同步附着系数：轿车取；货车取为宜。我国GB126761999附录制动力在车轴桥之间的分配与挂车之间制动协调性要求中规定了除、外其他类型汽车制动强度的要求。 对于制动强度在0.150.3之间，假如各轴的附着利用曲线位于公式确定的与理想附着系数利用直线平行的两条直线如图2.1之间，如此认为满足条件要求；对于制动强度，假如后轴附着利用曲线能满足公式，如此认为满足的要求4。参考与同类车型的值，取。、外的其他类别车辆的制动强度与附着系数要求2.2.2 制动强度和附着系数利用率根据选定的同步附着系数，：2.2式中：汽车轴距，mm；制动力分配系数；满载时汽车质心距
8、前轴中心的距离；满载时汽车质心距后轴中心的距离；满载时汽车质心高度。求得： 进而求得2.32.4式中：制动强度；汽车总的地面制动力；前轴车轮的地面制动力；后轴车轮的地面制动力。当时，故，；。此时，符合GB126761999的要求。当时，可能得到的最大总制动力取决于前轮刚刚首先抱死的条件，即。此时求得：表取不同值时比照GB 12676-1999的结果GB126761999符合国家标准符合国家标准符合国家标准符合国家标准符合国家标准符合国家标准符合国家标准当时，可能得到的最大的制动力取决于后轮刚刚首先抱死的条件，即。此时求得：表取不同值时比照GB 12676-1999的结果GB126761999符
9、合国家标准2.2.3 制动器最大的制动力矩为保证汽车有良好的制动效能和稳定性，应合理地确定前、后轮制动器的制动力矩。最大制动力是在汽车附着质量被完全利用的条件下获得的，这时制动力与地面作用于车轮的法向力 成正比。所以，双轴汽车前、后车轮附着力同时被充分利用或前、后轮同时抱死的制动力之比为：2.5式中：汽车质心离前、后轴的距离；同步附着系数；汽车质心高度。制动器所能产生的制动力矩，受车轮的计算力矩所制约，即 2.6式中：前轴制动器的制动力，；后轴制动器的制动力，；作用于前轴车轮上的地面法向反力；作用于后轴车轮上的地面法向反力；车轮的有效半径。对于选取较大值的各类汽车，应从保证汽车制动时的稳定性出
10、发，来确定各轴的最大制动力矩。当时，相应的极限制动强度，故所需的后轴和前轴制动力矩为2.7 2.8式中：该车所能遇到的最大附着系数；制动强度；车轮有效半径。Nm Nm单个车轮制动器应有的最大制动力矩为 、的一半，为2920.14 Nm。2.3 制动器因数和制动蹄因数制动器因数又称为制动器效能因数。其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩，用于评比不同结构型式的制动器的效能。制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即2.9式中：制动器效能因数制动器的摩擦力矩；制动鼓或制动盘的作用半径；输入力，一般取加于两制动蹄的X开力(或加于两制动块的压紧力)
11、的平均值为输入力。 对于鼓式制动器，设作用于两蹄的X开力分别为、，制动鼓内圆柱面半径即制动鼓工作半径为，两蹄给予制动鼓的摩擦力矩分别为和，如此两蹄的效能因数即制动蹄因数分别为： 2.10 2.11整个鼓式制动器的制动因数如此为 2.12当时，如此 2.13蹄与鼓间作用力的分布，其合力的大小、方向与作用点，需要较准确地分析、计算才能确定。今假设在X力P的作用下制动蹄摩擦衬片与鼓之间作用力的合力N如图3.2所示作用于衬片的B点上。这一法向力引起作用于制动蹄衬片上的摩擦力为为摩擦系数。a，b，c，h，R 与为结构尺寸，如图3.2所示。图3.2 鼓式制动器的简化受力图对领蹄取绕支点A的力矩平衡方程，即
12、 2.14由上式得领蹄的制动蹄因数为 2.15当制动鼓逆转时，上述制动蹄便又成为从蹄，这时摩擦力示相反，用上述分析方法，同样可得到从蹄绕支点A的力矩平衡方程，即 2.16 2.17由式(2-15)可知：当趋近于占时，对于某一有限X开力，制动鼓摩擦力趋于无穷大。这时制动器将自锁。自锁效应只是制动蹄衬片摩擦系数和制动器几何尺寸的函数。通过上述对领从蹄式制动器制动蹄因数的分析与计算可以看出，领蹄由于摩擦力对蹄支点形成的力矩与X开力对蹄支点的力矩同向而使其制动蹄因数值大，而从蹄如此由于这两种力矩反向而使其制动蹄因数值小。两者在=0.30.35X围内，当X开力时，相差达3倍之多。图2.3给出了领蹄与从蹄
13、的制动蹄因数与其导数对摩擦系数的关系曲线。由该图可见，当增大到一定值时，领蹄的和均趋于无限大。它意味着此时只要施加一极小X开力，制动力矩将迅速增至极大的数值，此后即使放开制动踏板，领蹄也不能回位而是一直保持制动状态，发生“自锁现象。这时只能通过倒转制动鼓消除制动。领蹄的和随的增大而急剧增大的现象称为自行增势作用。反之，从蹄的和随的增大而减小的现象称为自行减势作用。在制动过程中，衬片的温度、相对滑动速度、压力以与湿度等因素的变化会导致摩擦系数的改变。而摩擦系数的改变如此会导致制动效能即制动器因数的改变。制动器因数对摩擦系数 的敏感性可由来衡量，因而称为制动器的敏感度，它是制动器效能稳定性的主要决
14、定因素，而除决定于摩擦副材料外，又与摩擦副外表的温度和水湿程度有关，制动时摩擦生热，因而温度是经常起作用的因素，热稳定性更为重要。热衰退的台架试验明确，屡次重复紧急制动可导致制动器因数值减小50%，而下长坡时的连续和缓制动也会使该值降至正常值的30%。1领蹄；2从蹄与其导数与摩擦系数的关系由图2.3也可以看出，领蹄的制动蹄因数虽大于从蹄，但其效能稳定性却比从蹄差。就整个鼓式制动器而言，也在不同程度上存在以为表征的效能本身与其稳定性之间的矛盾。由于盘式制动器的制动器因数对摩擦系数的导数()为常数，因此其效能稳定性最好。2.4 制动器的结构参数与摩擦系数2.4.1 鼓式制动器的结构参数1、制动鼓直径当输入力一定时，制动鼓的直径越大，如此制动力矩越大，且使制动器的散热性能越好。但直径的尺寸受到
