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1、沈阳理工大学学士学位论文摘 要制动器是汽车制动系统的重要组成部分，本篇论文主要介绍了轿车的制动器设计。从盘式和鼓式制动器的结构与性能对比入手，考虑到盘式制动器制动效能更好，且尺寸和质量都相对较小，散热性能好，且所设计轿车的发动机转矩和功率较大，车速较高，属于中高档车，故本设计前后轮均选用了浮盘式制动器。在基本结构选定后本篇论文对制动器展开了以下设计。第一制动系的参数：包括制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率以及最大制动力矩等参数的选择计算；第二制动器及其零部件：制动盘、制动钳体、摩擦衬块等制动器零部件的尺寸计算与材料选择；第三驻车制动：本设计选用了后轮驻车制动，在后轮盘式制动
2、器上加装了驻车制动的机械结构；第四制动驱动机构：制动轮缸、制动主缸、以及踏板行程的设计计算。上述完毕后对所设计的制动器进行了制动减速度与制动距离的验算，对制动效能的稳定性以及制动时的方向稳定性进行了分析。最后，根据设计与计算用CATIA绘制出了该轿车制动器的装配图和制动盘、活塞、摩擦衬块等零件图。除此之外，本论文简单介绍了制动驱动机构的结构型式选择，制动主缸，制动管路的多回路系统的选择以及制动器的研究现状及发展前景。关键词： 盘式制动器 CATIA 设计 建模绪论一.课题研究的目的及意义汽车的设计和生产涉及到许多领域，其安全性、经济性等众多指标，对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的
3、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。随着汽车的速度和路面情况复杂程度的变化，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，假如此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到伤害。汽车是现代交通工具中用得最普遍、最方便的交通工具。汽车制动系统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，因而它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。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，这就要求为汽车配备十分可靠的制动
4、系统。车辆在形式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。现代汽车采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最不稳定的因素，因而改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有重要的意义。二.汽车制动器的国内外现状及发展趋势对制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性，随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高，有关其基础理论与应用方面的研究同时也在深入进行。目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必
5、须加制动增力系统，使其造价较高，故多数汽车一般还是使用前盘后鼓式。汽车制动过程实际上是一个能量转换过程，它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。高速行驶的汽车如果频繁使用制动器，制动器因摩擦会产生大量的热量，使制动器温度急剧升高，如果不能及时的为制动器散热，它的效率就会大大降低，影响制动性能。在中高级轿车上前后轮都已经采用了盘式制动器。不过，时下还有不少经济型轿车采用的还不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器（即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓式制动器），这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为轿车在紧急制动时，负荷前移，对前轮制动的要求比较高，一般来说前轮用盘式制动器就够了。当然，前后轮都使用
6、盘式制动器是一种趋势。在货车上，盘式制动器也有一部分被采用的，但离取代鼓式制动器还有一段距离。现代汽车制动器起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机械制动已经可以满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越重要,从而开始出现了真空助力装置。因而，全新的制动器结构形式是未来发展的趋势。三.课题研究的内容制动器是制动系中主要的部件，是制动系统中用以产生阻碍车辆的运动的部件。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的制动器都称为摩擦制动器，摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大
7、类。前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。目前广泛使用的是摩擦式制动器,盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件制动盘两端面之间。其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部工作表面盘式制动器称为全盘式制动器。现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛，仅有个别大吨位矿用车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器，以及全盘式制动器。钳盘式制动器中定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在其两侧均设有加压机构。浮钳盘式制动器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借其本身的浮
8、动，而在制动盘的另一侧产生压紧力。又分为制动钳可相对于制动钳可相对于制动盘轴向滑动钳盘式制动器；与制动钳可在垂直于制动盘的平面内摆动的摆动钳盘式制动器。鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器等。正如上面所述，制动器器的类型很多，那么每种类型的都适用什么类型的车呢？本课题就是来解决这些问题的。其实每种类型都有它的优缺点，我们本课题要研究的内容就是要通过分析设计，找出不同类型的优缺点。了解了他们的优缺点后，充分的利用它们，为汽车进行优化设计。四.课题设计过程中遇到的问题以及解决的方法和措施由于对专业知识的不那么熟练，
9、需要查阅相当多的资料。根据设计车型的特点，合理计算该车型制动系统制动力及制动器制动力矩、制动器主要参数的计算与确定、摩擦衬块的磨损特性计算、制动器热容量和温升的核算、制动力矩的计算与校核、在三维设计平台CATIA中完成盘式制动器零件图以及装配图的绘制等。本次设计的目的是通过已有的设计，阅读大量文献，掌握机械设计的基本步骤和要求；掌握盘式制动器总成的相关设计方法，进一步巩固汽车设计知识；学会用CATIA等三维软件进行基本的三维建模。提出将各种设计方法互相结合,针对不同的设计内容分别应用不同的方法,以便优化其设计过程方法。五.毕业设计安排第1-4周：查阅资料，分析课题研究的内容，写开题报告；第5-
10、6周：比较分析各种不同类型制动器的优缺第7-8周：分析确定轿车盘式制动器第9-10周：具体数据计算第11-15周：绘制盘式制动器零件图和装配图第16-17周：撰写毕业论文，准备答辩。71研究课题简介1.1 课题主要内容：题目简介：别克君威2015款2.0TGS豪情运动版轿车盘式制动器设计；前轮驱动；总长4834mm；总宽1856mm；轴距2737mm；质心位置（满载）a=1231.65mm,b=1505.35mm；质心位置（空载）a=1094.8mm,b=1642.2mm；质心高度（满载）hg=550mm；质心高度（空载）hg=600mm；前轮距1585mm；后轮距1588mm；整备质量（满载
11、）2025kg；整备质量（空载）1660kg发动机排量2.0L，最大功率187kw/5300r/min，最大转矩350Nm /20005000r/min；六档手自一体变速器；最高车速240km/h。根据所给轿车的技术参数及性能参数，并综合考虑制动器的设计要求，如下：1）具有足够的制动效能。2）工作可靠。3）在任何情况下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。4）防止水和污泥进入制动器工作表面。5）制动能力的热稳定性良好。6）操纵轻便，并具有良好的随动性。7）制动时，制动系产生的噪声尽可能小8）作用滞后性尽可能好。9）摩擦衬片应有足够的使用寿命。10）当制动驱动装置的任何元件发生故障并是使基本
12、功能遭到破坏时，汽车制动系统应有声音或光信号等报警提示。1.2 课题研究方案：1）制动器的结构方案分析及选择：根据该轿车制动器的设计要求，通过计算及查阅相关资料，选出适合的结构方案。2）制动系的主要参数：制动力、制动力分配系数、制动强度、最大制动力矩等。3）制动器的设计和计算：根据所选方案与参数，分析计算制动器的制动因数、摩擦衬块的磨损特性，核算制动器热容量和温升等。4）制动器主要零部件的结构设计与计算。5）制动驱动机构的结构形式选择与设计计算。6）综合上述设计与计算，用绘图软件绘制该制动器的零部件图和装配图。2 制动器的结构形式2.1鼓式制动器结构形式简介鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当
13、盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用干各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外因柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制
14、动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。鼓式制动器按蹄的类型分为：图 2.1 鼓式制动器简图（a）领从蹄式（用凸轮张开）；（b）领从蹄式（用制动轮缸张开）；（c）双领蹄式（非双向，平衡式）；（d）双向双领蹄式；（e）单向增力式；（f）双向增力式（1）领从蹄式制动器如图2.1（a）(b)所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向(制动鼓正向旋转)，则蹄1为领蹄，蹄2为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄与从蹄也
15、就相互对调了。这种当制动鼓正、反方向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。 领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。（2）双领蹄式制动器若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。如图2.1(c)所示，两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的，因此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及 附着力大于后轴，而倒车时则相反。（3）双向双领蹄式制动器如图2.1（d）当制动鼓正向
