PAGE19緒論1.1課題背景及目的重型貨車是我國應用較廣泛的運輸車，而制動器是重型貨車的重要部件，其制動性能是確保車輛行駛的主、被動安全性和提升車輛行駛的動力性決定因素之一。應用Pro/E軟件建立制動器主要零件的實體模型,然后利用Ansys軟件對制動器摩擦襯片有限元分析，為重型貨車制動器的設計與研究提供了一種方法，可縮該制動器的研發周期,降低產品的研發成本,并為進一步的結構優化設計、制造及運動分析奠定了基礎。1.2國內外研究現狀隨著經濟的發展，汽車已經成為當今社會最重要的交通工具之一，隨之而來的現象是人們對汽車的動力性、經濟性、安全性與舒適性的重點關注。汽車制動系的功用是使汽車以適當的減速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當的穩定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動器的控制機構和制動執行機構的各種性能，然后進行汽車的制動器的設計以滿足汽車安全行駛的要求。據有關資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動系統故障引起的事故為總數的45%。可見，制動器是保證行車安全的極為重要的一個系統。此外，制動器的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運輸效率，也就是保證運輸經濟效益的重要因素。制動器是汽車制動系統中最重要的安全部件，對汽車制動器進行深入的分析具有十分重要的意義。目前，汽車所用都制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤式制動器的主要優點是一般無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦系數的影響較小，即效能較穩定；浸水后效能降低較少，而且只須經一兩次制動即可恢復正常；在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質量一般較小；制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會像制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大；較容易實現間隙自動調整。在高速剎車時能迅速制動，散熱效果優于鼓式剎車,制動效能的恒定性好,便于安裝像ABS那樣的高級電子設備。鼓式制動器的主要優點是剎車蹄片磨損較少,成本較低,便于維修。

雖然在汽車制動器領域，盤式制動器將逐步取代鼓式制動器是必然的趨勢，但在現階段，鼓式制動器依然占據著很重要的位置。。四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%-80%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此轎車生產廠家為了節省成本，就采用前盤后鼓的制動方式。現在轎車上應用最為廣泛的是前盤后鼓式或全盤式制動器，其中20％的轎車采用前盤后鼓式制動器雖然在轎車領域全鼓式制動器已基本上淘汰，但在商用車上應用最為廣泛仍是全鼓式制動器，至于前盤后鼓式制動器或全盤式制動器只應用在有特殊需求客車或高檔客車上。不過對于重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設計。

鼓式制動器相對于盤式制動器，其制動效能和散熱性要差許多。鼓式制動器的制動力穩定性差，在不同路面上，制動力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量，制動蹄和制動鼓在高溫影響下較易發生極為復雜的變形，容易產生制動衰退和振抖現象，引起制動效率下降。另外，鼓式制動器在使用一段時間后，要定期調校剎車蹄的空隙。針對以上缺點，現在鼓式制動器則采取一些改進措施：1）合理確定制動鼓的直徑2）合理確定摩擦襯片寬度3）合理確定輪轂散熱結構4）合理選擇輪胎和輪輞

5）加裝氣門嘴固定卡

6）采用目前較先進的技術，以防車輪過熱，如采用制動間隙自動調整臂、使用緩速器。Pro／E是美國參數化公司(ParametricTechnologyCorporation，簡稱PTC)開發的CAD／CAE／CAM軟件，是一套由設計至生產的機械自動化軟件，是新一代的產品造型系統，是一個參數化、基于特征的實體造型系統，并且具有單一數據庫功能。該軟件先進的設計理念體現了機械設計自動化(Me—chanicalDesignAutomation，MDA)系列軟件的最新發展方向，成為提供工業解決方案的有力工具，因而被廣泛用于工業設計、機械設計、機構仿真、有限元分析、電子、航空、航天、軍工等行業。隨著計算機輔助設計和輔助制造技術的飛速發展，其應用領域的日益擴展，已使工程設計業和制造業發生了深刻的變化，這一點的產品結構設計發方面表現的尤為顯著。三維造型技術、參數設計技術和虛擬現實技術等新概念、新辦法已經滲透到傳統的結構設計中，并發揮出前所未有的作用，推動工程設計技術的發展。PTC公司的pro/e是現代CAD系統的代表，由它率先它采用的革命性的設計思想—基于特征的參數化設計，領導了現代CAD發展的潮流。其主要特征功能有：全相關性、基于特征的參數化模型建模、先進的資料管理系統裝配管理工程數據庫再利用等，它易于使用，可在各種硬件平臺上運行。可讓使用者同時完成工業設計、結構設計功能，模擬加工制造，縮短產品開發的時間和流程。Pro／E的參數化設計技術(又稱尺寸驅動幾何技術)的基本思想，是和幾何約束確定產品形狀的幾何特征，參數化的產品模型由幾何模型和幾何約束共同構成，完備的約束模型通過尺寸對幾何形狀的某些控制元素加以約束，構成幾何元素惟一完整的表示。參數化設計的優點(1)參數化設計技術以其強有力的尺寸驅動修改圖形功能為初始產品設計，產品建模和修改系列產品設計提供了有效的手段。(2)可滿足設計具有相同或相近幾何拓樸結構的工程系列產品及相關工藝裝備的需要。(3)可滿足不同零件曲面的公式化高精度設計。有限元技術是機械工程應用中普遍采用的現代設計技術之一，已經成為解決復雜的工程分心計算問題的有效途徑，近年來隨著計算機技術普遍提高，有限元技術取得了突飛猛進的法陣，求解問題的范圍從線性問題發展到非線性問題，鼓式制動器具有系列化的特點，適于采用參數化的方法進行設計和分析計算。因此有限元分析軟件對制動器的分析有重要意義。近幾年國內外鼓式制動器的有限元分析的研究概況如下[8]：1999年C.Hohmann,K.Schiffner,使用ADINA對一款卡車用鼓式制動器進行了有限元分析，發現制動鼓與摩擦襯片的法向壓力呈非線性分布。王良模、彭育輝于2002年應用大型的機械軟件I—DEAS建立了某一國產雙向自增力鼓式制動器的有限元模型，對其強度進行有限元方法的計算、分析。2003年呂振華、亓昌利用有限元分析軟件ADINA建立一種蹄－鼓式制動器熱彈性耦合動力學分析的三維有限元模型，探討了進行制動器熱彈性耦合有限元分析的過程，通過仿真計算得到制動器工作過程中摩擦副間接觸力分布、制動鼓瞬態溫度場、應力場、變形場等重要信息。此外，劉立剛、王學林利用ANSYS軟件預測了某重型汽車的鼓式制動器分布式摩擦襯片的壓力分布、制動扭矩、制動器的應力分布以及制動器的變形。2005年李亮、宋健通過建立循環制動過程中溫度鼓式制動器三維有限元仿真場分析的快速有限元仿真模型，對鼓式制動器采用二維有限元仿真，獲得瞬態溫度場等仿真結果。2006年JinchunHuang,CharlesM.Krousgrill以有限元為手段研究了鼓式制動器嘯叫的機理。1.3課題研究方法任務要求確定制動系統的總體結構，對制動器的主要參數進行計算及強度校和，利用Pro/E軟件建立制動器三維模型裝配圖，通過干涉檢查驗證制動器設計的正確性，利用Ansys軟件對摩擦襯片有限元分析。深入了解汽車制動系統的構造及工作原理；并收集相關緊湊型轎車制動系統設計資料；參考現有研究成果，并進行深入的學習和分析，借鑒經驗；同時學習有關汽車零部件設計準則；充分學習和利用畫圖軟件，并再次學習機械制圖，畫出符合標準的設計圖紙，通過自己的研究分析；發揮自己的設計能力并通過試驗最終確定制動系統設計方案。1.4預期目標(1)具有良好的制動效能(2)具有良好的制動效能的穩定性(3)制動時汽車操縱穩定性好(4)制動效能的熱穩定性好1.5設計主要內容確定鼓式制動器的基本參數，對制動器的制動鼓、蹄片和支撐的幾何尺寸進行計算及強度校和，利用Pro/E軟件建立制動器三維模型裝配圖，通過干涉檢查驗證制動器設計的正確性，利用Ansys軟件對摩擦襯片有限元分析。總體設計方案汽車的制動性是汽車的主要性能之一。制動性直接關系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發展和車流密度的日益增大，出現了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動性始終是汽車設計制造和使用部門的主要任務。制動系的功用是使汽車以適當的減速度降速行使直至停車；在下坡行使時，使汽車保持適當的穩定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。制動系至少應有兩套獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置。前者用來保證前兩項功能，后者用來保證第三項功能。設計汽車制動系應滿足如下主要要求[16]：（1）應能適應有關標準和法規的規定；（2）具有足夠的制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩項指標來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評定的。詳見QC/T239-1997；（3）工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨立的驅動制動器的管路，當其中一套管路失效時，另一套完好的管路應保證汽車制動能力不低于沒有失效時規定值的30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅動機構應各自獨立。行車制動裝置都用腳操縱，其他制動裝置多為手操縱；（4）制動效能的熱穩定性好。具體要求詳見QC/T582-1999；（5）制動效能的水穩定性好；（6）在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱穩定性和方向穩定性。有關方向穩定性的評價標準，詳見QC/T239-1997；（7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人-機工程學要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞；（8）作用滯后的時間要盡可能短，包括從制動踏板開始動作至達到給定制動效能水平所需的時間和從放開踏板至完全解除制動的時間；（9）制動時不產生振動和噪聲；（10）轉向裝置不產生運動干涉，在車輪跳動或轉向時不會引起自行制動；（11）應有音響或光信號等警報裝置，以便及時發現制動驅動機件的故障和功能失效；（12）用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應考慮到環保要求，應力求減少制動時飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維；（13）磨損后，應有能消除因磨損而產生間隙的機構，且調整間隙工作容易，最好設置自動調整間隙機構。防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉向操縱性和方向穩定性，縮短制動距離，所以近年來防抱死制動系統（ABS）在汽車上得到了很快的發展和應用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功。2.1制動原理和工作過程要使行使中的汽車減速，駕駛員應踩下制動踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個輪缸活塞推動兩制動蹄繞支撐銷轉動，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動鼓的內圓面上。這樣，不旋轉的制動蹄就對旋轉的制動鼓作用一個摩擦力矩，其方向與車輪旋轉方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個向前的周緣力，同時路面也對車輪作用一個向后的反作用力，即制動力。制動力由車輪經車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個汽車產生一定的減速度。制動力越大，制動減速度越大。當放開制動踏板時，復位彈簧即將制動蹄拉回復位，摩擦力矩和制動力消失，制動作用即行終止。圖2.1制動系統工作原理2.2制動器的結構方案分析制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。目前廣泛使用的是摩擦式制動器。摩擦式制動器按摩擦副結構形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動器只用作中央制動器，本文不做介紹。2.3鼓式制動器鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當盤式制動器還沒有出現前，它已經廣泛用于各類汽車上。鼓式制動器又分為內張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結構型式。內張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均固定在輪鼓上。制動時，利用制動鼓的圓柱內表面與制動蹄摩擦路片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內圓弧面作為一對摩擦表面，產生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器，但現代汽車已很少采用。所以內張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內張型鼓式結構。鼓式制動器按蹄的類型分為：1、領從蹄式制動器如圖2.2所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進時制動鼓的旋轉方向(制動鼓正向旋轉)，則蹄1為領蹄，蹄2為從蹄。汽車倒車時制動鼓的旋轉方向變為反向旋轉，則相應地使領蹄與從蹄也就相互對調了。這種當制動鼓正、反方向旋轉時總具有一個領蹄和一個從蹄的內張型鼓式制動器稱為領從蹄式制動器。領蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢”作用，故又稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有“減勢”作用，故又稱為減勢蹄。“增勢”作用使領蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用使從蹄所受的法向反力減小。領從蹄式制動器的效能及穩定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進與倒車時的制動性能不變，且結構簡單，造價較低，也便于附裝駐車制動機構，故這種結構仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。2、雙領蹄式制動器若在汽車前進時兩制動蹄均為領蹄的制動器，則稱為雙領蹄式制動器。顯然，當圖2.2領從蹄式制動器汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變為從蹄故它又可稱為單向雙領蹄式制動器。如圖2.3所示，兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動器。雙領蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時則變為雙從蹄式，使制動效能大降。這種結構常用于中級轎車的前輪制動器，這是因為這類汽車前進制動時，前軸的動軸荷及附著力大于后軸，而倒車時則相反。圖2.3雙領蹄式制動器3、雙向雙領蹄式制動器當制動鼓正向和反向旋轉時，兩制動助均為領蹄的制動器則稱為雙向雙領蹄式制動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領蹄式制動器在汽車前進及倒車時的制動性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動器時，則需另設中央制動器用于駐車制動。如圖2.4所示。4、單向增力式制動器單向增力式制動器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動蹄支承在其上端制動底板上的支承銷上。由于制動時兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非圖2.4雙向雙領蹄式制動器平衡式制動器。單向增力式制動器在汽車前進制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，但在倒車制動時，其制動效能卻是最低的。因此，它僅用于少數輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動器。如圖2.5所示。圖2.5單向增力式制動器5、雙向增力式制動器將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動器。對雙向增力式制動器來說，不論汽車前進制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動與駐車制動共用的制動器，但行車制動是由液壓經制動輪缸產生制動蹄的張開力進行制動，而駐車制動則是用制動操縱手柄通過鋼索拉繩及杠桿等機械操縱系統進行操縱。雙向增力式制動器也廣泛用作汽車的中央制動器，因為駐車制動要求制動器正向、反向的制動效能都很高，而且駐車制動若不用于應急制動時也不會產生高溫，故其熱衰退問題并不突出。但由于結構問題使它在制動過程中散熱和排水性能差，容易導致制動效率下降。因此，在轎車領域上己經逐步退出讓位給盤式制動器。但由于成本比較低，仍然在一些經濟型車中使用，主要用于制動負荷比較小的后輪和駐車制動。圖2.6雙向增力式制動器6、凸輪式制動器目前所有國產汽車和部分外國汽車的氣壓制動系中，都采用凸輪促動的車輪制動器，而且大都設計成領從蹄式，凸輪促動的雙向自增力式制動器只宜用作中央制動器。制動時，制動調整臂在制動氣室的推動下，帶動制動凸輪軸轉動，推使兩制動蹄壓靠制動鼓，制動凸輪的工作表面輪廓是中心對稱的兩段偏心圓弧。這種凸輪的促動力對凸輪中心的力臂是隨凸輪轉角而變化的，因而即使輸入制動凸輪軸的力矩不變，凸輪對蹄的促動力也會隨凸輪轉角而變化。2.4方案確定本次設計以CQ3253TMG384型貨車為依據，采用領從蹄鼓式制動器，且為凸輪式制動器。由于重型貨車的行駛速度一般較低，而且通常是是長距離運輸，則采用操縱輕便，工作可靠，不易出故障，維修方便的氣壓制動,一般氣壓制動的重型貨車都采用凸輪制動器。2.5本章小結本章確定了制動系統方案為制動系統采用氣壓制動控制機構，重型貨車制動器的設計為后輪鼓式制動器，并采用氣壓制動，制動凸輪與制動蹄之間采用滾輪傳動，借以提高機械效率。制動器的設計計算3.1制動系統主要參數數值設計鼓式制動器的參數數據是采用CQ3253TMG384貨車的具體參數如下：整車質量：空載：8900kg滿載：18900kg質心至前軸的距離：空載：2674mm滿載：3822mm質心至后軸的距離：空載：2926mm滿載：1778mm質心高度：空載：hg=1052mm滿載：hg=1211mm軸距：L=5600mm最高車速：85km/h輪胎：11.00-203.2同步附著系數的分析汽車制動時，若忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉質量的慣性力矩，則對任意角速度＞0的車輪，其力矩平衡方程為（3.1）式中：—制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉方向相反，N?m；―地面作用于車輪上的制動力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動力，其方向與汽車行駛方向相反，N；―車輪有效半徑，m。令（3.2）稱之為制動器制動力，它是在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力。一般汽車根據前、后輪制動力的分配、載荷情況及道路附著系數和坡度等因素，當制動力足夠時，制動過程出現前后輪同時抱死拖滑時附著條件利用最好[6]。任何附著系數路面上前后同時抱死的條件為（=0.85）：（3.3）（3.4）式中：G-汽車重力；—前制動器制動力，N；—后制動器制動力，N；—質心到前軸的距離，mm；—質心到后軸的距離，mm。得：=71914N=78522N一般常用制動器制動力分配系數來表示分配比例前、后制動器制動力分配的比例影響到汽車制動時方向穩定性和附著條件利用程度。要確定值首先就要選取同步附著系數。一般來說，我們總是希望前輪先抱死（）。根據有關文獻推薦以及我國道路條件，車速不高，所以本車型取0.5左右為宜。由（3.5）式中：—同步附著系數；—質心高度，mm；—軸距，mm；—質心到后軸的距離，mm得：(1)當＜時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩定工況，但喪失了轉向能力；(2)當＞時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發生后軸側滑而使汽車失去方向穩定性；(3)當＝時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩定工況，但也喪失了轉向能力。分析表明[14]，汽車在同步附著系數為的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為，即，為制動強度。而在其他附著系數的路面上制動時，達到前輪或后輪即將抱死的制動強度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用[6]。根據相關資料查出貨車0.5，故取=0.74。為保證汽車制動時的方向穩定性和有足夠的附著系數利用率，ECE的制動法規規定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內，前輪應先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內，必須滿足q。3.3制動器最大制動力矩確定應合理地確定前、后輪制動器的制動力矩，以保證汽車有良好的制動效能和穩定性。雙軸汽車前后車輪附著力同時被充分利用或前后車輪同時抱死的制動力之比為（3.6）式中：—前制動器制動力，N；—后制動器制動力，N；—質心到前軸的距離，mm；—質心到后軸的距離，mm。—同步附著系數，0.74。通常上式的比值為轎車1.3到1.6，貨車為0.5到0.7。因此可知前后制動器比值符合要求由輪胎與路面附著系數所決定的前后軸最大附著力矩：（3.7）式中：——該車所能遇到的最大附著系數；——制動強度；——車輪有效半徑；——后軸最大制動力矩；——汽車滿載質量；——汽車軸距；其中故后軸Nm前軸Nm3.4鼓式制動器的主要參數選擇在有關的整車總布置參數和制動器的結構形式確定以后，就可以參考已有的同類型、同等級汽車的同類制動器，對制動器的結構參數進行初選。3.4.1制動鼓直徑當輸出力一定時，制動鼓的直徑越大，制動力矩也越大，散熱性能也越好。但止境的尺寸受到輪輞內徑的限制，而且直徑的增大也使制動鼓的質量增大，使汽車的非懸掛質量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動鼓與輪輞之間應有相當的間隙，此間隙一般不小于20～30mm,以利于散熱通風，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動鼓直徑的尺寸。另外，制動鼓直D=20mmD=355.6-421.64mm通過查表3.1得制動鼓內徑D=420mm徑與輪輞直徑之比為根據QC/T309-1999《制動鼓工作及制動蹄片寬度尺寸系列》制動鼓應具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時溫升不應超過極限值。制動鼓材料應與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數并使工作表面磨損均勻。表3.1制動鼓內徑選取對照表輪輞直徑/in1213141516制動鼓內徑/mm轎車180200240260轎車220240260300320制動鼓相對于輪轂的對中是圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動鼓內工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進行動平衡。其許用不平衡度對轎車為15N·cm～20N·cm；對貨車為30N·cm～40N·cm。微型轎車要求其制動鼓工作表面的圓度和同軸度公差＜0.03mm，徑向跳動量≤0.05mm，靜不平衡度≤1.5N.cm[11]。制動鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗表明，壁厚由llmm增至20mm時，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為7mm～12mm；中、重型載貨汽車為13mm～18mm[8]。制動鼓在閉口一側外緣可開小孔，用于檢查制動器間隙。由上述可以確定本次設計采用的材料是HT20-40；制動鼓的壁厚是14.5mm；進行制動鼓建模的時候會用到這個數值。3.4.2摩擦襯片寬度b和包角β摩擦襯片的包角可在900～1200范圍內選取，試驗表明，摩擦襯片包角在900～1200時，磨損最小，制動鼓溫度也最低，且制動效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角一般不宜大于1200，因過大不僅不利于散熱，而且易使制動作永不平順，甚至可能發生自鎖。摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過大則不易保證與制動鼓全面接觸。通常是根據在緊急制動時使單位壓力不超過2.5M的條件來選擇襯片寬度的。設計時應盡量按摩擦片的產品規格選擇寬度值。另外，根據國外統計資料可知，單個鼓式制動器總的摩擦襯片面積隨汽車總質量的增大而增大。而單個摩擦襯片的面積又決定與制動鼓的半徑，襯片寬度及包角。即（3.8）式中，包角以弧度為單位，當面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。制動器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動時產生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。a、參考同類汽車選取，一般b/D=0.16～0.26,取0.25，故b=115mmb、取蹄包角領蹄包角從蹄包角（3.9）式中：—單個摩擦襯片的面積，mm2；—制動鼓內徑，mm；—摩擦片的寬度，mm；—領蹄包角，；—從蹄包角，；得：=420×EQ3.14×105（100+100）/360=80776.5mm2c、摩擦襯片起始角，一般將襯片布置在制動蹄的中央，即令：有時為了適應單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點對稱布置，以改善制動效能和磨損的均勻性。3.4.3制動器中心到張開力P作用線和距離e在保證輪缸能夠布置于制動鼓內的條件，應使距離e盡可能大，以提高制動效能。初步設計可取e=0.8R（3.10）式中：—制動器中心到張開力距離mm；—制動鼓半徑，mm。故e=168mm3.4.4制動蹄支銷中心的坐標位置是k與c制動蹄支銷中心的坐標尺寸k是應盡可能地小,以不使兩制動蹄端毛面相碰擦為準，使尺寸c盡可能地大，設計可定c=0.8R（3.11）式中：c—制動器中心到張開力距離mm；—制動鼓半徑，mm。故c=168mmK盡可能的小，以使c盡可能的大，初步設計取k=28mm。制動蹄的支承采用二自由度制動篩的支承，結構簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，應使支承位置可調。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH370—12)或球墨鑄鐵(QT400—18)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。具有長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側向偏擺。有時在制動底板上附加一壓緊裝置，使制動蹄中部靠向制動底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機構調整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置。制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm～5mm；貨車的約為5mm～8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為4.5mm～5mm；貨車多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小[9]。本次制動蹄采用的材料為Q235。制動蹄腹板和緣翼的厚度取6mm，摩擦襯片的厚度取10mm。3.4.5摩擦片摩擦系數選擇摩擦片時不僅希望其摩擦系數要高些，更要求其熱穩定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單獨地追求摩擦材料的高摩擦系數，應提高對摩擦系數的穩定性和降低制動器對摩擦系數偏離正常值的敏感性要求，后者對蹄式制動器是非常重要的。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數的穩定值約為0.3～0.5之間，少數可達0.7。一般說來，摩擦系數越高的材料，其耐磨性越差。所以在制動器設計時并非一定要追求高摩擦系數的材料。當前國產的摩擦片材料溫度低于250度時，保持摩擦系數在0.3～0.4已無大問題。因此，在假設的理想條件下計算制動器的制動力矩，取0.3可使計算結果接近世紀。另外，在選擇摩擦材料時應盡量采用減少污染和對人體無害的材料。制動摩擦材料應只有角而穩定的摩擦系數，抗熱衰退性能要好，不應在溫升到某一數值后摩擦系數突然急劇下降，材料應有好的耐磨性，低的吸水(油、制動液)率，低的壓縮率、低的熱傳導率(要求摩擦襯塊么300℃的加熱板上：作用30min后，背板的溫度不越過190℃)和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購性能和耐沖擊性能；制動時應不產生噪聲、不產生不良氣味。當前，在制動器生產中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調整摩擦性能的填充刑(出無機粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成)勺噪聲消除別(主要成分為石墨)等混合后，在高溫廠模壓成型的。模壓材料的撓性較差．故應按襯片或襯塊規格模壓[3]。其優點是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。本次設計采用的是模壓材料。3.4.6制動底板的材料選擇制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應保證各安裝零件相互間的正確位置[5]。制功底板承受著制動器工作時的制動反力矩，因此它應有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯鑄鐵KTH370—12的制動底板。剛度不足會使制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設計采用KTH370—12。3.4.7制動氣室的選擇制動氣室有膜片式和活塞式兩種。膜片式的結構簡單，對室壁的加工要求不高，無摩擦副，密封性好。活塞式的行程較長，推力一定但有磨損，通過比較我選擇膜片式制動氣室。兩蹄的張開力、與制動氣室的推力之間的關系由下式表示：（3.12）式中：—，對凸輪中心的力臂，mm；—力對凸輪軸線的力臂，mm；得：N如圖5-9所示。圖5-9彈簧5.4凸輪軸的建模新建零件圖名為"tulunzhou"，草繪出凸輪軸的形狀，完成后用“拉伸工具”拉伸24mm，再用“拉伸工具”做出圓柱軸60mm.得到圖5-10圖5-10凸輪軸5.5制動底板的建模制動底板是制動蹄、凸輪軸以及支撐銷等零件的裝配承載底板，并要與制動鼓結合在一起。所以他的建模必須考慮到其它零件的尺寸大小，特別是固定制動蹄的部分，與放置制動輪缸的平面。運用PRO/E軟件進行制動底板的建模要綜合運用了多個知識點。最終得到制動底板模型。如圖5-11所示。5.6制動鼓的建模制動鼓的建模，主要運用的是“旋轉”命令。輸入計算的尺寸，進行360度旋轉；再用“打孔”工具進行軸孔和螺栓孔的建立。最后可以得到制動鼓模型如圖5-12所示圖5-11制動底板圖5-12制動鼓5.7其他零件建模（1）鎖止片新建零件圖并命名為“suopian”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸4mm，完成鎖止片的建模（如圖5-13）。（2）支承銷新建零件圖并命名為“zhichengxiao”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸14mm，并倒角，完成支承銷的建模（如圖5-14）。（3）滾輪新建零件圖并命名為“gunlun”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸34mm，完成滾輪的建模（如圖5-15）。（4）滾輪軸新建零件圖并命名為“gunlunzhou”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸34mm，并倒角，完成滾輪軸的建模（如圖5-16）。圖5-13鎖止片圖5-14支承銷圖5-15滾輪圖5-16滾輪軸5.8鼓式制動器的裝配在Pro/E裝配模式下，可以將元件組合成裝配件，然后可以對裝配件進行修改、分析或重新定向。裝配的基本步驟是：新建組件文件；添加裝配元件；約束裝配元件，在這步驟中會用到“匹配”、“對齊”、“重合”、“定向”等相關命令，在“移動”中會多次用到“平移”和“旋轉”；最后可以編輯裝配元件。裝配時點擊“將原件添加到組件”，可將以儲存在文件中的各個Pro/E模型添加到新建文件中。在裝配中用到的命令添加依次添加將制動底板、凸輪軸、制動蹄、摩擦片、滾輪、滾輪軸、支承銷、鎖止片、回位彈簧、制動鼓等組件依次裝配好。最后可以得到完整的裝配圖，圖5-17。圖5-17制動器裝配圖通過對裝配圖運行進行干涉檢查，得出沒有干涉現象，所以符合設計要求。5.9鼓式制動器的分解在創建裝配組件模型并確認無誤后，為了清楚表達模型的裝配結構，可以將組件模型分解開，成為“分解圖”。分解步驟是先打開鼓式制動器組件；接著創建分解圖，創建需要執行“視圖”中的“視圖管理器”對分解對象進行編輯和設置“屬性”；第三部是要移動元件的置，創建偏距線，得到分解圖中各個元件的位置。圖5-18制動器分解圖5.10本章小結本章的主要內容是利用PRO/E軟件進行鼓式制動器的三維實體建模，并完成裝配圖和爆炸圖。這就將本次設計的實體模型建立出來。在建立模型過程中，運用了“拉伸”、“旋轉”、“打孔”、“鏡像”、“掃描”等多個命令形式。制動器零件的有限元分析有限元方法是求解各種復雜數學物理問題的重要方法，處理各種復雜工程問題的重要方法，是處理各種復雜工程問題的重要分析手段，也是進行科學問題的重要工具，ANSYS典型的分析過程由前處理、求解計算和后處理三個部分組成，前處理模塊主要由兩部分組成：實體建模和網格劃分。對于求解模塊，用戶可以通過定義分析類型、分析選項、載荷數據和載荷步選項，然后開始有限元求解。后處理階段是對前面的分析結果以圖形的形式顯示和輸出。表6.1制動鼓、制動蹄、摩擦襯片的物性參數：制動器零件彈性模量泊松比密度制動鼓1.45e110.257.1e3制動蹄1.68e110.287.8e3摩擦襯片3e90.252.1e36.1靜力分析6.1.1摩擦片的分析（1）定義單元類型從主菜單中選擇prefrocessor-elementtypy-add/edit/delete命令選擇solidbrick8node45單擊0k。圖6-1單元類型（2）定義材料屬性用主菜單中選擇prefrocessor-materialprops-materiamodel命令選擇，如圖6-2。圖6-2定義材料屬性（3）進行網格劃分網格劃分是生成單元和節點的過程，在有限元的求解計算中，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，最終都是傳遞到有限元模型上（節點和單元）進行求解[17]。有限元網格的劃分過程包括2個步驟：建立單元數據，這些數據包括單元的種類（TYPE），單元的幾何常數（R），單元的材料屬性（MP）。設定網格劃分的參數，最主要是定義對象邊界元素的大小和數目[13]。完成前兩步即可進行網格劃分，并完成有限元模型的建立，如果不滿意網格的結果，也可以清除網格，重新定義元素的大小、數目，再進行網格，直到得到滿意的網格為止。摩擦片網格劃分如圖6-3。圖6-3網格劃分（4）施加約束并求解從主菜單中選擇Solution-Apply-Structural-displacement-onlines,拾取摩擦片里面的圓，單擊OK后如圖6-4圖6-4約束通過Structural-Force-onNodes施加的載荷為3.05KN如圖6-5。用主菜單的Solution進入求解模塊，選擇Solve-CurrentLS命令，當顯示solutionisdone時，求解結束。圖6-5施加載荷顯示結果進入后處理器進行顯示結果操作：GeneralPostproc-PlotResult-ContourPlot-NodalSolu命令，打開等值線顯示節點解數據對話框，選擇自由度解，選擇總位移，單擊OK，結果顯示如圖6-6。同樣選擇等效應力得到圖6-7.圖6-6位移云圖圖6-7vonmises等效應力圖示可見，在摩擦襯片上，摩擦片的在靠近凸輪那端位移最大，且為mm，數值太小可以忽略不計。應力較高的區域為摩擦襯片上部接近促動力作用的區域，圖中標從識為MX處，最大應力為0.5MPa，襯片的屈服極限為15MPa，最大應力沒有超出屈服極限，所以摩擦片的設計滿足材料強度要求。6.1.2制動蹄的分析定義單元類型從主菜單中選擇prefrocessor-elementtypy-add/edit/delete命令選擇solidbrick8node45單擊0k。（如圖6-8）圖6-8單元類型（2）定義材料屬性用主菜單中選擇prefrocessor-materialprops-materiamodel命令選擇，填入彈性模量（）：1.68e11泊松比（）：0.28密度（）：7.8e3。圖6-9材料屬性（3）網格劃分及求解網格劃分主要是應用Preprocessor-Meshing-Meshtool命令，網格劃分后如圖6-10，施加如圖6-11所示的AllDOF約束和載荷，在已分布完網格和的制動蹄上進行加載力，加載力大小由公式(2.3)求出為：3.05KN。圖6-10網格劃分圖6-11約束和載荷（4)顯示結果進入后處理器進行顯示結果操作：GeneralPostproc-PlotResult-ContourPlot-NodalSolu命令，打開等值線顯示節點解數據對話框，得到制動蹄的等效位移云圖如圖6-12和徑向應力云圖如圖6-13。圖6-12位移云圖圖6-13等效應力圖示可見，在制動蹄上，最大位移為mm,應力較高的區域為圖中標從識為MX處，最大應力為4.113MPa，最大應力沒有超出屈服極限，所以制動蹄的設計滿足材料強度要求。6.1.3制動鼓的分析（1）定義單元類型從主菜單中選擇prefrocessor-elementtypy-add/edit/delete命令選擇solidbrick8node45單擊0k。（2）定義材料屬性用主菜單中選擇prefrocessor-materialprops-materiamodel命令選擇，填入彈性模量（）：1.45e11泊松比（）：0.25密度（）：7.1e3。（3）網格劃分網格劃分是生成單元和節點的過程，在有限元的求解計算中，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，最終都是傳遞到有限元模型上（節點和單元）進行求解[17]。有限元網格的劃分過程包括2個步驟：建立單元數據，這些數據包括單元的種類（TYPE），單元的幾何常數（R），單元的材料屬性（MP）。設定網格劃分的參數，最主要是定義對象邊界元素的大小和數目[13]。（4）顯示結果加載后求解，最后得到制動蹄的等效位移云圖（如圖6-16）和徑向應力云圖如圖（6-17）。圖6-14網格劃分圖6-15施加約束圖6-16位移云圖圖6-17vonmises等效應力圖示可見，在制動鼓上，應力較高的區域為圖中標從識為MX處，最大應力為63.771MPa，制動鼓的屈服極限為255MPa，最大應力沒有超出屈服極限，所以制動蹄的設計滿足材料強度要求。6.2動力分析在模態過程分析中，建立有限元后，就需要進行模態設置、施加邊界條件、進行模態擴展設置、進行擴展求解。完成零件的有限元模型建立后，如靜力分析一樣定義單元類型、定義材料屬性以及網格劃分（如圖6-18）。從主菜單中選擇solution進入求解器模塊，選擇分析類型為“Modal”,施加邊界條件輸入的頻率值為1246Hz，從主菜單中選擇Solution>solve>CurrentLS命令，對模型求解。。進行擴展求解，從主菜單中選擇solution進入求解器模塊，選擇loadstepopts進行進一步操作，再次求解，從主菜單中選擇Solution>solve>CurrentLS命令，顯示結果振型圖6-19.完成零件的有限元模型建立后，如靜力分析一樣定義單元類型、定義材料屬性以及網格劃分（如圖6-18）。從主菜單中選擇solution進入求解器模塊，選擇分析類型為“Modal”,施加邊界條件輸入的頻率值為2844Hz，從主菜單中選擇Solution>solve>CurrentLS命令，對模型求解。。進行擴展求解，從主菜單中選擇solution進入求解器模塊，選擇loadstepopts進行進一步操作，再次求解，從主菜單中選擇Solution>solve>CurrentLS命令，顯示結果振型圖6-20。圖6-18網格劃分圖6-19振型圖6-20振型通過圖能夠顯示出制動蹄在頻率為1246Hz時的偏移位移較大并且振型為制動蹄腹板平面的彎曲，而在頻率為2844Hz時的偏移位移較小并且陣型幾乎不變，可以看出制動蹄與摩擦片在運動過程中無耦合現象，由于制動蹄與摩擦片相互約束，二者在實際約束下模態固有頻率會有所提高。6.3本章小結本章的主要內容是利用ANSYS軟件進行鼓式制動器零件的分析，完成了摩擦片、制動蹄和制動鼓的靜力分析，并制動蹄的動力分析。在分析的過程中，運用了前處理模塊、求解模塊和后處理模塊，以保證制動器零件符合設計要求。結論本次畢業設計是以CQ3253TMG384貨車為研究對象，為其設計鼓式制動器。我通過查閱資料研究和總結以及對貨車制動系統的結構和形式進行分析后，確定了鼓式制動器的基本形式為凸輪式制動器。鼓式制動器的設計主要是摩擦片與制動蹄的配合問題，以及與制動鼓之間的摩擦問題。通過設計計算得出制動鼓的內徑為420mm,制動蹄摩擦襯片的包角β=,摩擦襯片初始角=,摩擦襯片的寬度b=115mm等重要設計數據。并對鼓式制動器各個零件的材料進行了選擇。用Pro/Engineer野火版3.0軟件進行鼓式制動器零件的建模和裝配，在通過對鼓式制動器的制動性能的分析，包括利用ANSYS軟件對摩擦片、制動蹄、制動鼓進行靜態分析，而且完成了制動蹄的模態分析后，得出符合設計要求的結論。本次畢業設計還有很多的不足需要繼續研究和思考，我設計的鼓式制動器在制動底板形狀、外觀上不是很好。對于鼓式制動器的分析，我覺得可以進一步進行優化設計，已達到改善制動器的結構，使制動器更完美。參考文獻[1]張海清，非石棉盤式制動器的發展現狀[J]，汽車技術1993（6）.[2]程國華.汽車制動系統發展漫談[J]：汽車運用，2003年第6期.[3]朱旬，金海東.轎車制動主缸結構淺析[J]：汽車研究與開發，1999年第2期.[4]陳步童.微型汽車制動系統常見故障診斷與檢修[J]：無錫職業技術學院學報，2003.4期.[5]張國強車輛制動系統的發展現狀及趨勢淺析[J]農業與技術2009，29(3).[6]張濤,王燕玲.汽車制動性能與測試[J].儀器儀表學報,2002,22(4):197.[7]張建俊.汽車檢測技術[M].北京:高等教育出版社,2003.[8]吳迎學.\o"汽車鼓式制動器的模糊優化設計"汽車鼓式制動器的模糊優化設計[J].中南林學院學報,2000,(04)[9]張健,雷雨成,衛修敬.領從蹄式鼓式制動器制動力矩計算方法研究[J].長沙交通學院學報,2001,(03).[10]蔣崇賢，何明輝《專用汽車設計》武漢工業大學出版社[11]龔曙光.ANSYS在應力分析設計中的應用.CAD/CAM計算機輔助設計與制造.2001，(7):70-80[12]工程中的有限元方法(第3版)．機械工業出版社，2004[13]孫桓主編.機械設計.機械工業出版社出版[14]余志生．汽車理論[M]，機械工業出版社，1987[15]吳鎮著.理論力學.上海:上海交通大學出版社[16]陳家瑞.汽車構造（第3版）[M].北京：人民交通出版社，1997:220[17]呂慧瑛.機械設計基礎.北京:清華大學出版社，2002E.[18]J.M.LEE，S.W.YOO，J.H.KIM,etal.Astudyonthesquealofadrumbrakeofadrumbrakewhichhasshoesofnon-uniformcross-section.JournalofSoundandvibration,2001,240(5):789-808[19]D.Severin,S.D?rsch.Frictionmechanisminindustrialbrakes.Wear,2001,249:771–779致謝經過兩個多月的努力,終于完成了重型貨車制動器的設計與計算.在這次設計中,真正綜合運用了大學四年中學到的絕大多數知識，這是一個聯系實際，實踐性很強的一個教學環節。在設計期間遇到了很多具體問題，通過老師和同學們的幫助，得以及時的解決，在這里我要特別感謝王永梅老師給我的幫助，王老師給了我大量的指導，并且為我提供了良好的實習環境，通過實習讓我學習到了很多的知識，這對于我的畢業設計有很大的幫助和指導作用，使我更加熟練而且實際地掌握了設計方法，也獲得了實踐鍛煉的機會。在我遇到困難的時候王永梅老師總是能夠耐心地幫助我解答和引導，為我能夠順利完成畢業設計提供了非常必要的幫助。進行了畢業設計后，離畢業的日子也就不遠了，能夠圓滿完成畢業設計是我們所有畢業生的心愿，這必將成為大學時代美好的回憶，同時更能帶給我們成就感，使自己面對今后的工作時更加有信心。這次畢業設計的收獲是巨大的，這不僅僅是由于自己的努力，更重要的還有指導老師、以及同學們的幫助，在此我再次向幫助過我的人表示深深的感謝！附錄AutomobileBrakeSystemJohnFentonThebrakingsystemisthemostimportantsystemincars.Ifthebrakesfail,theresultcanbedisastrous.Brakesareactuallyenergyconversiondevices,whichconvertthekineticenergy(momentum)ofthevehicleintothermalenergy(heat).Whensteppingonthebrakes,thedrivercommandsastoppingforcetentimesaspowerfulastheforcethatputsthecarinmotion.Thebrakingsystemcanexertthousandsofpoundsofpressureoneachofthefourbrakes.Twocompleteindependentbrakingsystemsareusedonthecar.Theyaretheservicebrakeandtheparkingbrake.Theservicebrakeactstoslow,stop,orholdthevehicleduringnormaldriving.Theyarefoot-operatedbythedriverdepressingandreleasingthebrakepedal.Theprimarypurposeofthebrakeistoholdthevehiclestationarywhileitisunattended.Theparkingbrakeismechanicallyoperatedbywhenaseparateparkingbrakefootpedalorhandleverisset.Thebrakesystemiscomposedofthefollowingbasiccomponents:the“mastercylinder”whichislocatedunderthehood,andisdirectlyconnectedtothebrakepedal,convertsdriverfoot’smechanicalpressureintohydraulicpressure.Steel“brakelines”andflexible“brakehoses”connectthemastercylindertothe“slavecylinders”locatedateachwheel.Brakefluid,speciallydesignedtoworkinextremeconditions,fillsthesystem.“Shoes”and“pads”arepushedbytheslavecylinderstocontactthe“drums”and“rotors”thuscausingdrag,which(hopefully)slowsthecar.Thetypicalbrakesystemconsistsofdiskbrakesinfrontandeitherdiskordrumbrakesintherearconnectedbyasystemoftubesandhosesthatlinkthebrakeateachwheeltothemastercylinder(Figure).Basically,allcarbrakesarefrictionbrakes.Whenthedriverappliesthebrake,thecontroldeviceforcesbrakeshoes,orpads,againsttherotatingbrakedrumordisksatwheel.Frictionbetweentheshoesorpadsandthedrumsordisksthenslowsorstopsthewheelsothatthecarisbraked.Inmostmodernbrakesystems(seeFigure15.1),thereisafluid-filledcylinder,calledmastercylinder,whichcontainstwoseparatesections,thereisapistonineachsectionandbothpistonsareconnectedtoabrakepedalinthedriver’scompartment.Whenthebrakeispusheddown,brakefluidissentfromthemastercylindertothewheels.Atthewheels,thefluidpushesshoes,orpads,againstrevolvingdrumsordisks.Thefrictionbetweenthestationaryshoes,orpads,andtherevolvingdrumsordisksslowsandstopsthem.Thisslowsorstopstherevolvingwheels,which,inturn,sloworstopthecar.Thebrakefluidreservoirisontopofthemastercylinder.Mostcarstodayhaveatransparentrreservoirsothatyoucanseethelevelwithoutopeningthecover.Thebrakefluidlevelwilldropslightlyasthebrakepadswear.Thisisanormalconditionandnocauseforconcern.Iftheleveldropsnoticeablyoverashortperiodoftimeorgoesdowntoabouttwothirdsfull,haveyourbrakescheckedassoonaspossible.Keepthereservoircoveredexceptfortheamountoftimeyouneedtofillitandneverleaveacamofbrakefluiduncovered.Brakefluidmustmaintainaveryhighboilingpoint.Exposuretoairwillcausethefluidtoabsorbmoisturewhichwilllowerthatboilingpoint.Thebrakefluidtravelsfromthemastercylindertothewheelsthroughaseriesofsteeltubesandreinforcedrubberhoses.Rubberhosesareonlyusedinplacesthatrequireflexibility,suchasatthefrontwheels,whichmoveupanddownaswellassteer.Therestofthesystemusesnon-corrosiveseamlesssteeltubingwithspecialfittingsatallattachmentpoints.Ifasteellinerequiresarepair,thebestprocedureistoreplacethecompeteline.Ifthisisnotpractical,alinecanberepairedusingspecialsplicefittingsthataremadeforbrakesystemrepair.Youmustneverusecoppertubingtorepairabrakesystem.Theyaredangerousandillegal.Drumbrakes,itconsistsofthebrakedrum,anexpander,pullbacksprings,astationarybackplate,twoshoeswithfrictionlinings,andanchorpins.Thestationarybackplateissecuredtotheflangeoftheaxlehousingortothesteeringknuckle.Thebrakedrumismountedonthewheelhub.Thereisaclearancebetweentheinnersurfaceofthedrumandtheshoelining.Toapplybrakes,thedriverpushespedal,theexpanderexpandstheshoesandpressesthemtothedrum.Frictionbetweenthebrakedrumandthefrictionliningsbrakesthewheelsandthevehiclestops.Toreleasebrakes,thedriverreleasethepedal,thepullbackspringretractstheshoesthuspermittingfreerotationofthewheels.Diskbrakes,ithasametaldiskinsteadofadrum.Aflatshoe,ordisk-brakepad,islocatedoneachsideofthedisk.Theshoessqueezetherotatingdisktostopthecar.Fluidfromthemastercylinderforcesthepistonstomovein,towardthedisk.Thisactionpushesthefrictionpadstightlyagainstthedisk.Thefrictionbetweentheshoesanddiskslowsandstopsit.Thisprovidesthebrakingaction.Pistonsaremadeofeitherplasticormetal.Therearethreegeneraltypesofdiskbrakes.Theyarethefloating-calipertype,thefixed-calipertype,andthesliding-calipertype.Floating-caliperandsliding-caliperdiskbrakesuseasinglepiston.Fixed-caliperdiskbrakeshaveeithertwoorfourpistons.Thebrakesystemassembliesareactuatedbymech