日产轩逸轿车盘式制动系统设计.doc

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1、1 绪论21.1 制动系统设计的意义21.2 制动系统的研究现状21.3 本次制动系统应达到的目标22 制动系统方案论证分析与选择32.1 制动器形式方案分析与选择32.1.1 鼓式制动器32.1.2 盘式制动器42.2 制动驱动机构的型式选择62.2.1 简单制动62.2.2 动力制动72.2.3 伺服制动72.3分路系统73 制动系统设计计算93.1 所选汽车的相关参数93.2 制动系主要参数及其选择103.2.1 制动力与制动力分配系数103.2.2 同步附着系数103.2.3 制动强度和附着系数利用率103.2.4 制动器最大制动力矩113.2.5 制动因数113.3 盘式制动器结构参

2、数与摩擦系数的确定123.3.1 制动盘直径D123.3.2 制动盘厚度H123.3.3 摩擦衬块外半径R2、内半径R1与厚度b123.3.4 制动衬快工作面积A123.3.5 摩擦衬块摩擦系数f123.3.6 制动衬快设计计算.123.3.7 摩擦衬块磨损特性计算134 液压制动驱动机构的设计计算144.1 制动轮缸直径144.2 制动主缸直径与工作容积154.3制动踏板力与踏板行程155 盘式制动器的效能分析及优化165.1 制动系统评价指标165.1.1 制动效能165.1.2 制动效能的稳定性175.1.3制动时汽车的方向稳定性175.2制动器制动力分配曲线分析175.3 制动系参数的

3、优化186 结论21参考文献222德州学院 汽车工程学院 2014届 交通运输专业 毕业设计 日产轩逸轿车盘式制动系统设计李良（德州学院汽车工程学院，山东德州，253023）摘 要: 本设计从制动器的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证，选择了盘式制动器，制动系有较高的制动效能和较高的效能因素稳定性。对盘式制动器的具体结构的设计过程进行了详尽的阐述。在设计计算部分，选择了几个结构参数，计算了制动系的主要参数，盘式制动器相关零件以及驱动机构的设计计算。关键词： 制动系统 ； 安全性； 制动系统设计1 绪论1.1 制动系统设计的意义。汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运

4、用得最方便的交通工具。制动系统被设计在车辆底盘上，用来制约车辆行驶，而制动器对于限制车辆行驶起着至关重要的作用。保障其结构和性能的优越性成为保障车辆和人身安全的重要前提。现代社会随着交通的越来越拥挤，人们对汽车安全性的要求越来越高，配备安全可靠地制动系统已成为人们对汽车的基本要求。因此，人们对制动系统的研发设计寄予了更高的期望。1.2 制动系统的研究现状。 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。盘式制动器使用最为普遍。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，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

5、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，前后轮都使用盘式制动器是一种趋势。 1.3 本次制动系统应达到的目标1） 具有足够的制动效能；2） 制动稳定性好；3） 工作可靠性高；4） 操纵稳定好；5） 制动热稳定性好；6） 作用滞后性好；7） 制动公害小；8） 摩擦衬片应有足够的使用寿命；9） 摩擦副磨损后，最好设置自动调整间隙机构。2 制动系统方案论证分析与选择2.1 制动器形式方案分析 我们日常所见的汽车制动器绝大多数为机械摩擦式，即利用旋转元件和固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车，根据其摩擦副结构形式的不同，制动器可分为鼓式和盘式两大类。 2.1.1

6、鼓式制动器 根据结构型式的不同，制动器分为内张型和外束型两大类。在过去，曾经有些汽车的中央制动器使用过外束型鼓式制动器，现在的汽车上已经很少见到这种装置了。因此，现在汽车上通常使用的是内张型鼓式制动器。按蹄的类型它又分为：图 2-1 鼓式制动器简图1） 领从蹄式 如图2.1（a）所示，领从蹄式制动器的每块蹄片都有自己的固定支点，并且两固定支点处于两蹄的同一端，可采用凸轮、楔块或液压轮缸作张开装置。领从蹄式制动器的优点：具有良好的效能和效能稳定性；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低廉；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。领从蹄式制动器的缺点：由于两蹄片上的单位压

7、力不等，领从蹄式制动器存在着两蹄衬片磨损不均匀、寿命不同的缺点。2） 单向双领蹄式 如图2.1（b）所示，单向双领蹄式制动器的两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端，汽车前进制动时，这种制动器的制动效能相当高。当倒车制动时，由于两蹄片都为从蹄，制动效能明显下降。由于多了一个轮缸，与领从蹄式制动器相比结构略微复杂。3） 双向领从蹄式 如图2.1（c）所示，双向领从蹄式制动器的两蹄片浮动， 因此无论是前进制动还是倒车制动，都可以有效地保证这种制动器非常高的制动效能，而且不变。这种制动器被广泛运用在了轻中型载货汽车的前后车轮上，不过，当这种制动器用作后轮制动器时，还需要额外设置中

8、央驻车制动器。 4）双领蹄式制动器 如图2.1（d）所示，双领蹄式制动器的两个蹄片各有一个固定支点，而且两固定支点位于两蹄片的不同端，并用各有一个活塞的两轮缸张开蹄片，双领蹄式制动器的制动效能稳定性最好，但由于制动器效能最低的缘故，很少应用。5） 单向增力式 如图2.1（e）所示，单向增力式制动器优点很多：当汽车前进制动时，它的的制动效能是非常高的，并且高于前面讲述的各种制动器；缺点是在倒车制动时，制动效能最低。由于存在明显的缺陷，使得单向增力式制动器应用并不广泛。6） 双向增力式 如图2.1（f）。这一种制动器的制动效能非常好，而且无论车辆是向前行驶时制动还是倒车时制动，它的制动效果一样优秀

9、。如果车辆不进行紧急制动，这种制动器就不会因为摩擦产生的高温而影响它的制动效果。由于优点明显，驻车时正反效能都很高，导致目前很多汽车中央制动器普遍采用这种双向增力式的。 2.1.2 盘式制动器 根据摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式两大类。1） 钳盘式 钳盘式制动器按照制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器。定钳盘式制动器：如图2-2所示，这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相连并在制动钳体开口槽中旋转。这种制动器的优点是：第一，在固定钳盘式制动器，除了活塞和制动块，其他部分都是不能动的，从而很容易的确保了制动钳的工作稳定性。第二，这种制动盘的结

10、构简单，制造成本也比较低，并且由于结构简单的缘故，很容易配合多种制动回路应用。 浮动钳盘式制动器：浮动钳盘式制动器的制动钳体是浮动的。浮动钳盘式制动器的制动油缸是单侧的，和制动油缸同侧的制动块总成是可以灵活转动的，和制动油缸异侧的制动块总成则是固定不动的。汽车制动时汽车制动器由于受到油液压力的作用，为了达到使制动盘两侧的制动块总成受力均等的效果，我们利用油液压力迫使活塞推动活动的制动块总成挤压到制动盘，反作用力推动异侧的制动块总成压向制动盘的另一侧。 定钳盘式制动器存在着以下缺点：（1）油缸较多，使制动钳结构复杂；（2）油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通。这必然使

11、得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；（3）热负荷大时，油缸（特别是外侧油缸）和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；（4）若要兼用驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。这些缺点使得定钳盘式制动器难以适应现代汽车使用要求，故自70 年代以来，逐渐让位于浮钳盘式制动器，因为定钳以上的这些不可避免的缺点浮钳一个都没有，另外浮钳还有体积更小重量更轻容易实现电子化等等优点。2） 全盘式 在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远远没有钳盘式制动器广泛。 盘式制动器与鼓

12、式制动器相比，有以下优点：1)热稳定性较好。 2)水稳定性较好。 3)制动稳定性好。4)制动力矩与汽车前进和后退行驶无关。 5)制动盘的热膨胀不会造成制动踏板的行程损失。 6)易于实现间隙自动调整。 综上所述，由于固定钳盘式制动器缺点较多，已逐渐被淘汰，所以我选择性能更好的浮动钳盘式制动器。2.2 制动驱动机构的形式选择制动驱动机构将来自驾驶员或其他力源的力传给制动器，使之产生制动力矩，根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。 2.2.1 简单制动简单制动是指依靠驾驶员的踏板力和手柄力作为制动力源，分为机械式和液压式两种。机械式简单制动的优点是：结构简单，

13、成本低，工作可靠性高；缺点是：机械效率低，传动比较小，润滑多，而且机械式简单制动的制动效能由于受到多种因素的影响而导致工作稳定性较差。所以，机械式简单制动仅用于简单的停车制动，在行车制动中已被淘汰。 与机械式相比，液压式的工作稳定性则优秀的多。液压式简单制动存在以下优点：当其进入工作状态时，作用滞后时间相对较短；结构简单，质量小；机械效率较高。与此同时，液压式简单制动也存在一些缺点，例如：受到剧烈高温后，部分制动液化，在管路中会产生气泡，对液压传输造成严重影响。 2.2.2 动力制动动力制动，就是利用发动机的动力转化成汽车的制动力。动力制动系可分为如下三种：1) 气压制动系 气压制动系主要存在

14、如下优点：可以得到相对较大的驱动力，结构较简单，另外，它的连接和断开也很方便。但是由于其尺寸较大，成本较高等缺点也限制了气压制动系的进一步推广应用。2) 气顶液式制动系 气顶液式制动系，作用滞后时间相对较短，可将液压制动和气压制动的优点汇聚在一起。3) 全液压动力制动系 全液压动力制动系在目前的应用中受到一定限制，仅仅在大型客车、高级轿车有所应用。它虽然拥有较易操作、制动能力强且制动的反应快等优点，但是，它的缺点更为明显，例如：精密件太多，导致了整个系统结构变的复杂，其产生的后果就是对整个系统的密封性要求变得越来越高。如果我们采用这种系统，将会大大增加了车辆的制造成本。 2.2.3 伺服制动伺

15、服制动将人力和发动机力有效地结合在一起。正常工作时，动力伺服系统产生工作压力；当伺服系统瘫痪的时候，制动器还可以依靠人的力量来驱动液压系统产生制动力。表面上看这种系统更有保障一些，不过与发动机力相比，人的力量毕竟有限，我们的研究还是以如何更有保障的利用机械的力量。不过，现在很多的轿车上依然还存在着这种系统。综合以上各种制动驱动机构的优缺点，根据我们参照的车型，我们选择液压驱动机构。2.3分路系统图2-4 液压分路系统形式我们通常所说的分路系统，指的是将所有的车辆制动器的气压管路或液压管路中一条独立的回路替换为两个或多个，这样就可以有力的保证制动系统正常工作了，即使其中的某个回路无效后，其它的回路也可以替代这条无效的回路而继续高效工作。II型管路布置是最简单的，并且成本较低，在各种汽车中广泛应用。但是，这种形式的制动回路存在很大的缺陷