1.6L排量轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u24052摘要 125575第1章緒論 II1.6L排量轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)摘要：制動(dòng)器是車輛兩大安全件之一，擔(dān)負(fù)使車輛減速直至停車及穩(wěn)定駐車的功能。盤式制動(dòng)器因?yàn)橛兄苿?dòng)效能穩(wěn)定，散熱性優(yōu)秀，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜等諸多優(yōu)點(diǎn)，更多的在轎車上應(yīng)用，所以盤式制動(dòng)器對(duì)車輛行駛安全是至關(guān)重要的。1.6L排量轎車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)思路參考了汽車設(shè)計(jì)書中的設(shè)計(jì)方法以及一些碩士論文的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)主要列舉了盤式制動(dòng)器的種類和它們的差別，選擇了適用于1.6L排量轎車盤式制動(dòng)器的浮鉗盤式制動(dòng)器，并對(duì)制動(dòng)主油缸和制動(dòng)管路進(jìn)行討論選擇。先確定制動(dòng)盤、制動(dòng)塊、制動(dòng)鉗等設(shè)計(jì)的材料，再根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，計(jì)算制動(dòng)力，制動(dòng)力矩，制動(dòng)輪缸、制動(dòng)主油缸的直徑和容積等，使設(shè)計(jì)符合要求，能夠制動(dòng)。進(jìn)一步計(jì)算制動(dòng)器主要參數(shù)的和性能參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，例如前后制動(dòng)力分配系數(shù)、制動(dòng)效率等做了計(jì)算。也分析了汽車在各種附著系數(shù)道路上的制動(dòng)過(guò)程。并對(duì)摩擦襯片和軸等重要部分進(jìn)行校核，檢驗(yàn)滿足制動(dòng)要求。在滿足制動(dòng)法規(guī)要求及設(shè)計(jì)前提下，提高了汽車的制動(dòng)性能。關(guān)鍵詞：盤式制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；制動(dòng)效率第1章緒論1.1課題背景及研究意義盤式制動(dòng)器越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各類汽車上，如果根據(jù)工作方式對(duì)其劃分，其類型較為豐富，比較典型的包括分氣壓式、復(fù)合式等。當(dāng)前主流的轎車絕大部分情況下選用液壓式制動(dòng)器，在這種控制方式下，制動(dòng)力主要利用真空助力器實(shí)現(xiàn)力的擴(kuò)增，先把它傳遞至主油缸，此時(shí)形成的液壓可以有效傳遞至制動(dòng)器，如此就就可以高效制動(dòng)。另外，它關(guān)聯(lián)的零部件相對(duì)較多，其中比較典型的包括制動(dòng)盤、活塞等。制動(dòng)盤為了有效減小其運(yùn)行過(guò)程中的溫度，其一般采用了通風(fēng)設(shè)計(jì)的方式，此外，它可以從制動(dòng)卡鉗、管路分布等諸多層面進(jìn)行優(yōu)化。該裝置當(dāng)前在多種汽車上都進(jìn)行了應(yīng)用，市場(chǎng)前景也較為良好。近幾年，伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，車輛制動(dòng)器的功能特性得到進(jìn)一步優(yōu)化。制動(dòng)器分為兩類鼓式和盤式，此外，我們可以結(jié)合結(jié)構(gòu)型式對(duì)其進(jìn)行具體分類，其重點(diǎn)涉及到機(jī)械式、液壓式等多種類型，其運(yùn)行原理大同小異，其最為主要的部分都是制動(dòng)裝置，可以通過(guò)其運(yùn)行時(shí)形成的摩擦熱消耗車輛動(dòng)能，從而讓車輛能夠更好的制動(dòng)。對(duì)于鼓式制動(dòng)器來(lái)講，其發(fā)展的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，在其并未出現(xiàn)之前，它已在諸多汽車上進(jìn)行應(yīng)用。而在當(dāng)前而言，轎車速率得到進(jìn)一步提升，制動(dòng)性能明顯增強(qiáng)，這就使轎車更偏向于應(yīng)用綜合性能更為理想的盤式制動(dòng)器。該制動(dòng)裝置很大程度上淘汰了鼓式制動(dòng)器。我們有必要對(duì)盤式制動(dòng)器展開(kāi)計(jì)算，從而為汽車的開(kāi)發(fā)提供有價(jià)值的參考，這是非常有意義的[1][2]。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)隨著我國(guó)轎車工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)在轎車上裝盤式制動(dòng)器的規(guī)模已經(jīng)越來(lái)越大。安裝盤式制動(dòng)器在提高整車性能、增加車上人員的安全性和舒適性等方面有著很大的效果。目前一般采用前輪盤式制動(dòng)器和后輪鼓式制動(dòng)器，因?yàn)樾枰紤]到經(jīng)濟(jì)的因素，制造商也想減低成本。因?yàn)槠囋谥苿?dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車總負(fù)荷的70%-80%，所以前輪制動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于后輪。也正因?yàn)橛捎诰o急制動(dòng)過(guò)程中的軸荷前移,對(duì)于前輪制動(dòng)系統(tǒng)性能的技術(shù)要求相對(duì)較高,這種前制動(dòng)器主要采用的是以液壓盤式制動(dòng)器為主流,以液壓油作為傳動(dòng)介質(zhì),以液壓總泵作為動(dòng)力源,并且后制動(dòng)器與液壓雙泵雙作用分泵制動(dòng)蹄。目前絕大多數(shù)的車輛都是使用前后震鼓式混合驅(qū)動(dòng)力的剎車。但是，隨著我國(guó)高速公路等級(jí)的進(jìn)一步提高和旅客乘車服務(wù)等級(jí)的增加,尤其特別是國(guó)家安全法規(guī)的進(jìn)一步強(qiáng)制和實(shí)施，這些因素也導(dǎo)致了盤式制動(dòng)器安裝應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大國(guó)外汽車機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，將制動(dòng)器進(jìn)一步與智能化系統(tǒng)搭配應(yīng)用。另外，制動(dòng)器的研究很大程度上表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電子化水平。各企業(yè)除在傳統(tǒng)制動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)了一定發(fā)展之后，還偏向于在中、重汽車領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)開(kāi)發(fā)工作。而在電子技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用之后。外國(guó)的BPW對(duì)電子報(bào)警系統(tǒng)展開(kāi)了系統(tǒng)性的分析，并對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行有效收集，其中比較典型的包括輪胎氣壓、制動(dòng)溫度等，此后將數(shù)據(jù)傳輸至車主，從而對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的變化進(jìn)行有效監(jiān)視，避免貨車由于裝置磨損進(jìn)而造成制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)失靈的情況。車主能夠在較短的時(shí)間內(nèi)掌握其受損的情況，假如發(fā)現(xiàn)其要求送維修站進(jìn)行后續(xù)處理，如果將其送去維修，其必然會(huì)導(dǎo)致危害降低。ABS也逐漸演變?yōu)榧庸まI車的核心裝備，其主要將ABS充當(dāng)核心，并涌現(xiàn)出多樣性的電子制動(dòng)系統(tǒng)，其中比較典型的包括ASR、BAS、ESP、EBA、EBD、TCS、VDC、ACC等。在車輛模塊化、高壓化的條件下，車輛制動(dòng)系統(tǒng)的電子化水平也進(jìn)一步提升，許多企業(yè)都對(duì)電制動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)了系統(tǒng)性的研究，博世、特維斯等企業(yè)已推出了多項(xiàng)試驗(yàn)成果，電制動(dòng)系統(tǒng)在將來(lái)必然會(huì)得到快速發(fā)展，汽車底盤的集成度也會(huì)有效提升，從而優(yōu)化其整體的制動(dòng)效果[3]。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)本研究重點(diǎn)對(duì)盤式制動(dòng)系統(tǒng)的功能特性進(jìn)行分析，并在這個(gè)條件下設(shè)計(jì)科學(xué)的優(yōu)化方案，在經(jīng)過(guò)綜合性的篩選之后，明確最為理想的方案，使車輛的制動(dòng)效果有效提升。整體而言，其應(yīng)該滿足下述標(biāo)準(zhǔn)：1、循環(huán)的制動(dòng)；2、體現(xiàn)優(yōu)良的制動(dòng)效能；3、機(jī)構(gòu)復(fù)雜性盡可能降低；4、滿足實(shí)際需求。本文對(duì)該裝置的傳動(dòng)原理進(jìn)行深入分析，主要通過(guò)零部件、機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)。這部分的設(shè)計(jì)很大程度上決定了最終的制動(dòng)效果。而從制動(dòng)性能的方面來(lái)講，因?yàn)橹苿?dòng)管路分布的情況存在一定差異，其產(chǎn)生的效果必然不相一致。盤式制動(dòng)的基本原理[4]（具體情況參考圖2-1）：在軸承上固定制動(dòng)盤6，從而讓它和輪轂軸承一同運(yùn)行；此外，其底板設(shè)置了制動(dòng)卡鉗4。在剎車的時(shí)候，制動(dòng)踏板1承受的力轉(zhuǎn)移至主油缸3，在擠壓所有車輪分泵的活塞之后，將制動(dòng)塊4壓向制動(dòng)盤6，在這之后通過(guò)摩擦力產(chǎn)生相對(duì)較大的制動(dòng)力，在將制動(dòng)踏板1后松開(kāi)之后，制動(dòng)主油缸3回復(fù)到原來(lái)的位置，油管和主油缸里的壓力消失，制動(dòng)塊5和制動(dòng)鉗4也回位，摩擦力消失，制動(dòng)解除。1-制動(dòng)踏板2-真空助力器3-制動(dòng)主油缸4-制動(dòng)鉗5-制動(dòng)塊6-制動(dòng)盤，7-制動(dòng)鼓8-制動(dòng)襯片9-制動(dòng)蹄圖2-1盤式制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作原理圖1.3.2設(shè)計(jì)要求在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，其必須滿足下述標(biāo)準(zhǔn)：1、設(shè)計(jì)的規(guī)格應(yīng)滿足客觀需求；2、應(yīng)在確保乘車人員生命安全的情況下進(jìn)行改善；3、選擇最為適用的方法展開(kāi)設(shè)計(jì)。

第2章總體方案的確定2.1制動(dòng)器的分類和選擇對(duì)于制動(dòng)器而言，它是汽車制動(dòng)系統(tǒng)最為主要的部件，當(dāng)代汽車的制動(dòng)裝置通常存在下述標(biāo)準(zhǔn)：1、以相對(duì)較短的距離實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；2、制動(dòng)效果符合要求；3、制動(dòng)裝置應(yīng)表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度，應(yīng)表現(xiàn)理想的耐久性；4、檢測(cè)的難度較低，更換流程足夠精簡(jiǎn)。通常來(lái)講，前輪裝配盤式制動(dòng)器，后輪則裝配鼓式制動(dòng)器，從而優(yōu)化整體的制動(dòng)效果，但一部分車輛在所有輪子都裝配了盤式制動(dòng)器，因此其發(fā)展速度相對(duì)較快。在應(yīng)用盤式制動(dòng)器之后，汽車安全性能夠得到有效提升，而且規(guī)避了制動(dòng)噪音過(guò)大、粉塵污染等常見(jiàn)的問(wèn)題[5]。為了能有更加好的制動(dòng)效果，需要進(jìn)行更加深入的設(shè)計(jì)和材料的選用。2.2設(shè)計(jì)方案2.2.1制動(dòng)鉗的方案選擇車輛在行駛時(shí)，制動(dòng)盤會(huì)伴隨車輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)鉗在這個(gè)時(shí)候保持固定，在其制動(dòng)的時(shí)候，制動(dòng)鉗會(huì)將制動(dòng)盤夾住，如此就可以高效的制動(dòng)。另外，其可以根據(jù)固定摩擦元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，其主要涉及到鉗盤式和全盤式。（1）固定摩擦元件主要裝配于支架，它通過(guò)特定的制動(dòng)塊構(gòu)成，制動(dòng)盤被這兩個(gè)制動(dòng)塊卡住，用螺栓將它固定在輪轂上。這種制動(dòng)器憑借制動(dòng)盤的離心力作用可以將附著臟污等甩下，而且它有著質(zhì)量不大，結(jié)構(gòu)較易，散熱性優(yōu)秀，維修十分便利。然而由于摩擦襯塊的整體面積較小。由于在其制動(dòng)的時(shí)候會(huì)受到溫度的影響，因此它對(duì)摩擦材料提出的標(biāo)準(zhǔn)也非常嚴(yán)苛。該裝置結(jié)合結(jié)構(gòu)形式的差異，其主要?jiǎng)澐譃閮深悾炊ㄣQ式和浮鉗式[6]。①定鉗式制動(dòng)器（具體情況參考圖2-2）：該制動(dòng)器有兩個(gè)液壓油缸在制動(dòng)鉗體上，它們分別由一個(gè)或兩個(gè)活塞，由于活塞直接擠壓制動(dòng)片，上面的力較平均，使用可靠性較高。但是這種制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸和布置也比較復(fù)雜，其實(shí)際需要的費(fèi)用相對(duì)較高，此外，因?yàn)樵谄渲苿?dòng)的過(guò)程中形成的熱能夠通過(guò)油路傳遞至制動(dòng)油液，如此就造成其溫度超過(guò)一定水平，并形成大量氣泡，如此就使其制動(dòng)效果受到嚴(yán)重影響。1—回位彈簧2—制動(dòng)鉗體3—導(dǎo)向支撐銷4—活塞5—制動(dòng)塊6-制動(dòng)盤圖2-2固定鉗盤式制動(dòng)器②浮鉗式制動(dòng)器（具體情況參考圖2-3）：制動(dòng)過(guò)程中通過(guò)油管將在主油缸產(chǎn)生的油液壓力傳遞到制動(dòng)鉗處的輪缸處，進(jìn)而對(duì)活塞發(fā)揮推動(dòng)的作用，而此時(shí)的制動(dòng)塊會(huì)壓向制動(dòng)盤，一直持續(xù)到兩側(cè)受力完全一致為止，制動(dòng)鉗、導(dǎo)向銷、卡鉗支架三者連在一起，可以在那上面移動(dòng)。這種制動(dòng)器只需在盤的一側(cè)安裝油缸，結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)易，造價(jià)不高。轎車常用這種結(jié)構(gòu)。圖2-3浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器對(duì)于固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件來(lái)講，其主要表現(xiàn)為圓盤形，各盤的摩擦表面在進(jìn)行制動(dòng)的過(guò)程中接觸面積較大。該裝置的散熱性非常差，結(jié)構(gòu)也十分繁雜，現(xiàn)階段的轎車通常情況下不使用該方式，換而言之，此類制動(dòng)器已完全淘汰，其整體架構(gòu)具體參考下圖。圖2-4多片全盤式制動(dòng)器從以上了解，可以將設(shè)計(jì)對(duì)象定為浮鉗盤式制動(dòng)器。此后可根據(jù)要求對(duì)制動(dòng)鉗進(jìn)行布置，由于制動(dòng)鉗所處的位點(diǎn)有所差異，其發(fā)揮的作用也必然不相一致，假如其處于軸前，那么就能夠防止其向鉗內(nèi)甩臟物，如果將其設(shè)置于軸后，那么此時(shí)可以使輪轂軸承對(duì)應(yīng)的徑向合力大幅度降低。2.2.2制動(dòng)總泵的方案選擇對(duì)于這個(gè)設(shè)備而言，它能夠?qū)Σ忍ちM(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，從而得到適當(dāng)?shù)囊簤骸Ｔ趯?duì)其進(jìn)行串聯(lián)之后，可將其分為前輪與后輪，左前輪與右后輪的運(yùn)轉(zhuǎn)表現(xiàn)出較強(qiáng)的一致性。現(xiàn)目前的轎車絕大部分都應(yīng)用該配置方式。（1）單制動(dòng)總泵（具體情況參考圖2-5）：其應(yīng)用相對(duì)較小，由于其系統(tǒng)液出現(xiàn)了泄漏的情況，其必然會(huì)造成車輪制動(dòng)完全失效，因此就需要在前輪與后輪的制動(dòng)液管之間，分別設(shè)置安全缸，這樣，即使其中一個(gè)發(fā)生泄漏，只要立刻切斷該系統(tǒng)的油路，那么另一套液壓系統(tǒng)也就可以正常進(jìn)行工作，制動(dòng)總泵就能保證它的安全性。圖2-5單制動(dòng)總泵(2)串聯(lián)式制動(dòng)總泵[7]：主缸通過(guò)單腔制動(dòng)主缸進(jìn)行串聯(lián)。儲(chǔ)油罐內(nèi)的油轉(zhuǎn)移至前、后腔，如此就能夠形成相應(yīng)的油壓，兩者再通過(guò)管路傳到指定的輪缸。假如主缸不采取制動(dòng)措施，活塞皮碗與其頭部主要處于旁通孔和補(bǔ)償孔中間。在操作制動(dòng)踏板的時(shí)候，它可以對(duì)后腔活塞發(fā)揮推動(dòng)作用，在其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響下逐步前移，進(jìn)而使油壓在一定程度上提升。此后，在液壓的影響下，前腔活塞會(huì)朝著前部移動(dòng)，前腔壓力會(huì)大幅度增加。如果踩下踏板，兩部分腔的液壓會(huì)進(jìn)一步提升，使前、后制動(dòng)器兩個(gè)都制動(dòng)。這制動(dòng)總泵有兩個(gè)液壓系統(tǒng)，車輛常規(guī)制動(dòng)的時(shí)候，只需要一個(gè)液壓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行即可。在將踏板力撤出以后，前、后腔活塞在其作用下回復(fù)到原位，另外，制動(dòng)液在壓力的影響下，制動(dòng)液將回油閥推開(kāi)，從而使其轉(zhuǎn)移至主缸，如此就可以讓制動(dòng)得到有效解除。在對(duì)踏板施加一定壓力之后，制動(dòng)管路出現(xiàn)損壞的情況，前腔并未產(chǎn)生任何壓力。在此類條件下，前腔活塞能夠以較高的速率前移，此后頂?shù)礁左w。在這之后，工作腔內(nèi)的液壓會(huì)大幅度增加，一直持續(xù)到其變化至預(yù)設(shè)值。在踩下踏板之后，制動(dòng)管路出現(xiàn)漏油的情況，其必然會(huì)導(dǎo)致其無(wú)法建立液壓。另外，后缸活塞會(huì)朝著前部移動(dòng)，并對(duì)前缸活塞發(fā)揮推動(dòng)的作用。然而在活塞頂觸前缸的時(shí)候，它會(huì)出現(xiàn)前移的情況，最后發(fā)揮制動(dòng)的效果。所以，如果應(yīng)用此類系統(tǒng)，即便某個(gè)回路出現(xiàn)失效的情況，其他腔依然能夠穩(wěn)定運(yùn)行，如此就會(huì)造成其需要的踏板行程大幅度提升，汽車制動(dòng)力效能大幅度減小。經(jīng)過(guò)對(duì)比之后，確保乘車人員生命得到良好保障的條件下，其可以采用串聯(lián)式制動(dòng)總泵。2.2.3制動(dòng)管路的方案選擇針對(duì)這個(gè)液管而言，它能夠?qū)⒅饔透椎囊簤簜鬟f至分泵，其涉及到兩類調(diào)配方式，前后輪制動(dòng)管路都設(shè)置了特定的回路系統(tǒng)。如果要使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的適用性，使車輛在使用過(guò)程中具有足夠的可靠性，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)配置兩套高度獨(dú)立的系統(tǒng)，以便在某回路出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，其他回路依然能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，進(jìn)而發(fā)揮理想的制動(dòng)效果[8]。（1）II型，前、后輪制動(dòng)管路都構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，具體情況參考圖2-6（a）。它在各轎車上都有所引用，但主要在貨車上進(jìn)行應(yīng)用。假如后輪制動(dòng)管路失效，其難以發(fā)揮制動(dòng)效果的時(shí)候，此時(shí)只有通過(guò)前輪制動(dòng)，前輪抱死之后，其必然會(huì)造成其喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。假如前輪管路出現(xiàn)失效的情況，其必然難以制動(dòng)，假如只可以通過(guò)后輪制動(dòng)，其發(fā)揮的作用必然大幅度減小，與常規(guī)條件下進(jìn)行對(duì)比，其大概減少了二分之一。此外，因?yàn)楹髽蜇?fù)荷相對(duì)較小，假如踏板力超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)，其必然會(huì)造成汽車出現(xiàn)甩尾的情況。（2）X型，前、后輪制動(dòng)管路主要采取對(duì)角連接的方式，具體情況參考圖2-6（b）。它的整體架構(gòu)較為精簡(jiǎn)，假如某回路出現(xiàn)失效的情況，它依然可以維持50％的制動(dòng)效能，此外，制動(dòng)力的分配系數(shù)與附著系數(shù)并未出現(xiàn)改變，如此就能夠保證其在制動(dòng)的過(guò)程中整車負(fù)荷具有良好的適應(yīng)性。（3）HI型，前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與后輪制動(dòng)器輪缸能夠構(gòu)建完善的回路，具體情況參考圖2-6（c）。（4）LL型，兩回路主要通過(guò)輪缸和制動(dòng)器構(gòu)成，具體情況參考圖2-6（d）。（5）HH型，兩回路主要通過(guò)各制動(dòng)器的半數(shù)缸構(gòu)成，具體情況參考圖2-6（e）。此類系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出非常理想的制動(dòng)效果。經(jīng)過(guò)上述對(duì)比，我們能夠發(fā)現(xiàn)HI,LL,HH型的結(jié)構(gòu)十分繁雜，所以本研究應(yīng)用的制動(dòng)管路很大程度上采用對(duì)角連接的方式。（a）（b）（c）（d）（e）1-雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分路2-雙腔制動(dòng)主缸3-雙回路系統(tǒng)的另一個(gè)分路圖2-6雙回路系統(tǒng)的5種分路第3章盤式制動(dòng)器主要部件的設(shè)計(jì)3.1制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)3.1.1制動(dòng)盤的直徑制動(dòng)盤直徑應(yīng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)增，如此就可以有效提升其有效半徑，并使其夾緊力在一定程度上減小，這樣可以明顯減小摩擦襯塊對(duì)應(yīng)的單位壓力。然而輪輞直徑能夠?qū)χ苿?dòng)盤直徑發(fā)揮約束的作用，其直徑在大多數(shù)條件下為輪輞直徑的70%～79%。在本研究中，車輪的型號(hào)為205/55R16，如此我們可以進(jìn)一步分析輪輞的尺寸1625.4=406.4mm，406.4(70%～79%)=284.48mm～321.056mm，在這個(gè)范圍內(nèi)[9]，制動(dòng)盤的直徑選為315mm。3.1.2制動(dòng)盤的厚度對(duì)于制動(dòng)盤厚度來(lái)講，它會(huì)對(duì)制動(dòng)盤質(zhì)量產(chǎn)生較為明顯的影響。為了能夠使質(zhì)量得到一定控制，制動(dòng)盤厚度應(yīng)在進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p小。為了能夠使其散熱性符合要求，此處主要采用通風(fēng)式的制動(dòng)盤，如此就可以使其散熱效果得到有效提升。制動(dòng)盤的厚度大多數(shù)選在20mm～50mm內(nèi)，當(dāng)然要盡可能選取在20mm～30mm內(nèi)。本設(shè)計(jì)取其厚度為28mm。3.1.3制動(dòng)盤的材料考慮到灰鑄鐵強(qiáng)度高，耐熱和耐磨性好，減振性，鑄造性良好，能承受較大的載荷，所以制動(dòng)盤的材料選取G3000。3.2制動(dòng)卡鉗的設(shè)計(jì)這個(gè)裝置要具有較高的強(qiáng)度和剛度，所以材料選用的是球墨鑄鐵QT400-18。本設(shè)計(jì)選用浮鉗式，在制動(dòng)卡鉗的一側(cè)有輪缸。3.3制動(dòng)塊的設(shè)計(jì)制動(dòng)塊由兩樣構(gòu)成，分別是背板和摩擦襯塊，二者可以通過(guò)黏膠進(jìn)行粘合，脫落的概率較低。襯塊絕大部分為扇形，活塞壓住的部分應(yīng)盡量擴(kuò)增，從而避免襯塊出現(xiàn)卷角[10][11]。除此之外，為了避免制動(dòng)液汽化，其可以設(shè)置專門的減振墊，從而防止在制動(dòng)的時(shí)候?qū)⑸傻臒崃總鬟f至制動(dòng)鉗。摩擦襯塊發(fā)生的磨損較為突出，這是由于其單位壓力相對(duì)較大，工作溫度也相對(duì)較高，因此摩擦襯塊厚度應(yīng)在一定程度上擴(kuò)增。針對(duì)普通汽車來(lái)講，其摩擦襯塊的規(guī)格為7.5mm～16mm，此處我們可以將摩擦襯塊的厚度設(shè)置為13mm。為了能夠?qū)δΣ烈r塊進(jìn)行更換，其一般裝配了專門的磨損指示器。具體情況參考圖3-1，通常來(lái)講，其更換厚度的極大值為7mm。摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1的兩者比值比1.5小[11]。如果比值比1.5大，那么它在使用時(shí)外緣與內(nèi)緣對(duì)應(yīng)的圓周速度會(huì)產(chǎn)生顯著的差距，并造成其磨損情況受到突出影響，接觸面積會(huì)大幅度縮減，進(jìn)而造成制動(dòng)力矩出現(xiàn)非常顯著的改變。制動(dòng)盤半徑157，所以摩擦襯塊的外半徑R2可以取148mm，因?yàn)镽2/R1<1.5,又R1>R2/1.5=98所以當(dāng)內(nèi)半徑R1取100m時(shí)，兩者比值R2/R1=1.48<1.5。滿足要求。圖3-1摩擦襯塊的尺寸設(shè)計(jì)3.4制動(dòng)鉗活塞回位設(shè)計(jì)在對(duì)壓力解除之后，制動(dòng)襯片能夠在回位彈簧的影響下調(diào)整至初始位點(diǎn)。結(jié)合其整體設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，我們應(yīng)選擇最為適用的回位彈簧。結(jié)合下圖進(jìn)行分析，拉伸彈簧絕大部分情況下應(yīng)用于制動(dòng)器，然而這種裝置對(duì)于該彈簧不具有適用性。圖3-2拉伸彈簧還有種夾緊彈簧，在制動(dòng)片兩側(cè)的彈簧，采用的夾緊彈簧具體參考下圖，然而此類彈簧安裝的流程較為復(fù)雜，定位的難度較高。圖3-3夾緊彈簧要解決上述情況的不足之處，我們必須結(jié)合制動(dòng)片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為適用的制動(dòng)彈簧，它的結(jié)構(gòu)如下圖3-4。圖3-4彈簧。該裝置的工作原理具體參考圖3-5：首先，我們可以將彈簧3裝配于制動(dòng)襯片上方，假如將制動(dòng)力轉(zhuǎn)化為液壓，那么彈簧3必然會(huì)受到擠壓作用，從而出現(xiàn)變形的情況；在制動(dòng)力完全釋放之后，彈簧3必須調(diào)節(jié)至初始形狀，并對(duì)其活塞發(fā)揮推動(dòng)作用。我們可以將65Mn充當(dāng)主要的彈簧片材料，由于其彈性極限相對(duì)較高，并且疲勞強(qiáng)度也達(dá)到較高的水平。1-制動(dòng)盤2-制動(dòng)塊3-彈簧4-卡鉗支架圖3-5彈簧的工作原理第4章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核4.1制動(dòng)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)空載質(zhì)量m：1140kg滿載質(zhì)量m：1490kg軸距L：2700mm空載質(zhì)心高h(yuǎn)g：640mm滿載質(zhì)心高h(yuǎn)g：620mm質(zhì)心距前軸距離L1：1520mm質(zhì)心距后軸距離L2：1180mm車輪滾動(dòng)半徑R：316mm4.2制動(dòng)系統(tǒng)的主要計(jì)算輪胎與路面的附著系數(shù)相當(dāng)于輪胎與路面的摩擦系數(shù)，還受到輪胎胎面材質(zhì)、花紋、路面等因素變化的影響，通常情況下附著系數(shù)列表值如下表：表4-1路面附著系數(shù)列表路面狀況附著系數(shù)干燥瀝青路面0.75～0.85濕滑瀝青路面0.4～0.7積雪路面0.2～0.4結(jié)冰路面0.05～0.1根據(jù)上表所示，本設(shè)計(jì)選取干燥瀝青路面的附著系數(shù)。4.2.1同步附著系數(shù)的確定和制動(dòng)力分配系數(shù)的計(jì)算前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的車輛，在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后制動(dòng)器才可以在同一時(shí)間抱死。另外，在其滿載的時(shí)候，轎車對(duì)應(yīng)的同步附著系數(shù)0.6。所以設(shè)計(jì)中取同步附著系數(shù)=0.6。根據(jù)所選定的同步附著系數(shù)和,可知公式[12]（4-1）求得空載時(shí)制動(dòng)力分配系數(shù)滿載時(shí)制動(dòng)力分配系數(shù)4.2.2前后軸車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的計(jì)算對(duì)后軸車輪的接地點(diǎn)取力矩，可得平衡公式[12]（4-2）對(duì)前軸車輪的接地點(diǎn)取力矩，可得平衡公式（4-3）式中:汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車輪的法向反力,；:汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車輪的法向反力,；：汽車的重力，；:汽車質(zhì)量，；：汽車制動(dòng)減速度，；因?yàn)?經(jīng)化簡(jiǎn)，可得（4-4）（4-5）所以在空載時(shí)：又因?yàn)椋?-6）（4-7）式中：前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，：后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，前后車輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是[12]：（4-8）（4-9）因?yàn)榭傻棉I車的為比值區(qū)間[12]為1.3~1.6，得到的結(jié)果具體參考1.6，因此其滿足標(biāo)準(zhǔn)。滿載的驗(yàn)證方法與空載完全一致，所以其符合條件。4.2.3前后軸制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算由條件可知，制動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算公式為[12]（4-10）空載時(shí)：滿載時(shí)：當(dāng)，相應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為（4-11）（4-12）式中：車輪的有效半徑，計(jì)算方法如下：平均半徑（4-13）（4-14）（4-15）所以空載時(shí)，后軸的制動(dòng)力矩為：前軸的制動(dòng)力矩為：滿載時(shí)，后軸的制動(dòng)力矩為：前軸的制動(dòng)力矩為：4.3制動(dòng)器因數(shù)他表示制動(dòng)器的效能，本質(zhì)上指制動(dòng)器在單位輸入壓力情況下輸出的力或者力矩。可以定義為制動(dòng)盤的作用半徑上的輸入力和摩擦力的比,即,因?yàn)槭倾Q盤式制動(dòng)器所以鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)因素[13]4.4制動(dòng)器液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算4.4.1制動(dòng)輪缸直徑的確定與工作容積的計(jì)算踏板力不應(yīng)超過(guò)500N[14]，所以設(shè)計(jì)中可取=500N。令踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,真空助力器的真空助力比，助力器工作效率范圍為0.85~0.95，在此取。由上述已知條件，可得出制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)盤的作用力P==500×3×9×0.9=12150N。制動(dòng)輪缸直徑的公式如下[14]：（4-16）在制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置的影響，其取值區(qū)間為p=8Mpa~12Mpa。其主要涉及到10,15,20,25Mpa這四個(gè)壓力級(jí)[14]，而對(duì)于管路液壓來(lái)講，它在進(jìn)行制動(dòng)的過(guò)程中通常小于10Mpa~12Mpa，因此此處可以取p=10Mpa。計(jì)算得：根據(jù)GB7524—87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下的輪缸直徑尺寸系列表，選用，見(jiàn)表4—2。表4—2輪缸直徑尺寸系列表（單位：mm）輪缸直徑14.5，16，17.5，19，20.5，22，（22.22），（23.81），24，（25.4），26，28（28.58），30，32，35，38，42，46，50，56一個(gè)制動(dòng)輪缸的工作容積：（4-17）（4-18）式中：輪缸的活塞數(shù)目；此設(shè)計(jì)選用浮鉗式的制動(dòng)器，只有一側(cè)有一個(gè)活塞，所以n=1；：—個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)的行程：兩者間的間隙所對(duì)應(yīng)的輪缸活塞行程，0.1mm~0.3mm；：假如摩擦襯片出現(xiàn)變形的情況，其必然會(huì)造成活塞行程發(fā)生變化，此后我們可以對(duì)其單位壓力值展開(kāi)分析；對(duì)制動(dòng)塊的設(shè)計(jì)，在此取。，：在此處主要代表的是輪缸活塞行程，其重點(diǎn)應(yīng)用盤式制動(dòng)的方式，所以就不考慮這兩個(gè)數(shù)據(jù)。所以一個(gè)制動(dòng)輪缸的工作容積（4-19）全部工作容積：（4-20）式中m：輪缸的數(shù)目，此設(shè)計(jì)車型為四輪全部是盤式制動(dòng)，所以m=4所以，4.4.2制動(dòng)主缸直徑確定和工作容積的計(jì)算考慮到制動(dòng)軟管的變形，轎車制動(dòng)主缸的工作容積可取[15]，計(jì)算得，主缸內(nèi)活塞行程的要求為，取，根據(jù)公式，可得，（4-21）根據(jù)GB7524—87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選取接近值=38mm作為制動(dòng)主缸的直徑，列表如同表4-2。由計(jì)算可知，=42mm，=38mm，。在大多數(shù)條件下，兩者之間之比在=0.9~1.2，因此主油缸和制動(dòng)輪缸的設(shè)計(jì)符合要求。4.5制動(dòng)器部分校核4.5.1管路壓力校核管路的極限壓力不考慮ABS系統(tǒng)的作用應(yīng)該是地面的附著系數(shù)提升至同步附著系數(shù)時(shí)管路所對(duì)應(yīng)的壓力。假如其出現(xiàn)一同抱死的時(shí)候，結(jié)合兩輪的制動(dòng)力公式：（4-22）（4-23）式中：前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，；：后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，；：前、后輪缸液壓，；：前、后制動(dòng)輪缸的直徑，；：前后制動(dòng)器單側(cè)油缸數(shù)目；：前后制動(dòng)器效能因數(shù)；：前后制動(dòng)器有效制動(dòng)半徑，；：車輪滾動(dòng)半徑，；由上述公式可推導(dǎo)出（4-24）經(jīng)計(jì)算可得在大多數(shù)條件下，制動(dòng)管路所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力不超過(guò)10Mpa，因此其管路壓力滿足標(biāo)準(zhǔn)。4.5.2制動(dòng)踏板行程校核制動(dòng)踏板工作行程的計(jì)算公式為：（4-25）已知：主油缸中推桿與活塞間的間隙，一般取1.5mm~2mm：主油缸活塞空行程。本研究中取=5mm所以，根據(jù)《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，踏板的行程通常情況下小于150mm，因此該設(shè)計(jì)滿足標(biāo)準(zhǔn)。4.5.3制動(dòng)踏板力校核制動(dòng)踏板力可用下式進(jìn)行驗(yàn)算[16]：（4-26）根據(jù)4.4.1有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，，可得2720.496NN<500N500N是制動(dòng)踏板力的上限[16]，所以計(jì)算結(jié)果符合要求。4.5.4制動(dòng)距離校核該指標(biāo)主要是指機(jī)動(dòng)車在要求的速度下緊急制動(dòng)的時(shí)候，腳接與動(dòng)踏板接觸到其停住所經(jīng)過(guò)的距離。見(jiàn)下表[16]：表4-3制動(dòng)距離和制動(dòng)穩(wěn)定性要求機(jī)動(dòng)車類型制動(dòng)初速度/（km/h）滿載檢驗(yàn)制動(dòng)距離要求/m空載檢驗(yàn)制動(dòng)距離要求/m試驗(yàn)通道寬度/m總質(zhì)量不大于3500kg的汽車5022212.5制動(dòng)距離的計(jì)算公式為：（4-27）式中v：制動(dòng)初速度，查得表4-3，v取50km/h；：制動(dòng)器作用時(shí)間，0.2~0.9s，取：最大制動(dòng)減速度，取；將數(shù)據(jù)代入公式，計(jì)算得，所以制動(dòng)距離符合要求。4.6摩擦襯片的磨損特性計(jì)算與校核在緊急制動(dòng)的時(shí)候，制動(dòng)器擔(dān)負(fù)了耗散所有動(dòng)力的大多數(shù)任務(wù)。在限定的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，摩擦所形成的熱量無(wú)法完全進(jìn)入大氣，其必然會(huì)使制動(dòng)器的溫度在一定水平上增加。此即為能量負(fù)荷，假如該負(fù)荷相對(duì)較大，那么它所產(chǎn)生的磨損也必然愈加嚴(yán)重。在對(duì)能量耗散率進(jìn)行評(píng)析的過(guò)程中，能量負(fù)荷是最為主要的指標(biāo)。另外，兩輪所對(duì)應(yīng)的能量耗散率可以通過(guò)下式進(jìn)行分析：（4-28）（4-29）式中：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；：汽車質(zhì)量，；、：汽車制動(dòng)初速度與終速度，計(jì)算時(shí)轎車取（27.8）；：制動(dòng)時(shí)間，；按下式計(jì)算=4.63（4-30）：制動(dòng)減速度，，=0.6×106；、：前、后制動(dòng)器襯片的摩擦面積，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，摩擦面積是：A=（4-31）在緊急制動(dòng)到時(shí)，并可近似地認(rèn)為，則有（4-32）（4-33）計(jì)算得：空載時(shí)，<6.0<6.0滿載時(shí)，，略大于6.0，影響不大。<6.0轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0，故符合要求。4.7回位彈簧的計(jì)算和校核在對(duì)回位彈簧進(jìn)行選用的過(guò)程中，其主要采用圓柱螺旋壓縮彈簧，所以其設(shè)計(jì)必須符合圓柱螺旋壓縮彈簧的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4.7.1根據(jù)工作條件選擇材料并確定許用應(yīng)力因?yàn)榛匚粡椈赡軌蛟诔Ｒ?guī)條件下運(yùn)行，所以其必須結(jié)合第Ⅲ類彈簧來(lái)具體考慮。此處可以選用60Si2Mn，因?yàn)槠鋸椥苑浅?yōu)良，回火穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)，可以承受相對(duì)較高的載荷，力學(xué)性能也十分出眾。假設(shè)=9mm，=150N，=25mm，=350N。[]=800Mpa[17]。4.7.2根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼絲直徑通常旋繞比C，在此選C=6。初設(shè)彈簧中徑D=22mm，由于，所以彈簧絲的直徑d=D/C=22/8=2.75mm。由曲度系數(shù)K的計(jì)算公式：（4-34）得，彈簧鋼絲的直徑計(jì)算公式[17]：（4-35）計(jì)算得根據(jù)參考文獻(xiàn)[17]查得d取3mm，因?yàn)镈=22mm，則C=22/3=7.3，K=1.2，于是經(jīng)驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果與估取值相近，所以彈簧鋼絲的直徑d=3mm，此時(shí)D=22mm，D2=D+d=22+3=25mm。4.7.3根據(jù)剛度條件，計(jì)算彈簧圈數(shù)彈簧的剛度為：（4-36）由G=80000Mpa，則彈簧圈數(shù)為[17]（4-37）取n=6，此時(shí)彈簧的剛度為4.7.4驗(yàn)算（1）彈簧初拉力（4-38）初應(yīng)力（4-39）當(dāng)C=7.3時(shí)，彈簧初應(yīng)力的選取的區(qū)間為50Mpa~130Mpa[18]，故此初應(yīng)力值符合標(biāo)準(zhǔn)。（2）極限工作應(yīng)力（4-40）（3）極限工作載荷（4-41）4.8驅(qū)動(dòng)軸的強(qiáng)度校核4.8.1軸的強(qiáng)度校核在車輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，突然踩下踏板，在液壓的作用下，制動(dòng)塊和制動(dòng)盤會(huì)彼此摩擦，如此就導(dǎo)致制動(dòng)盤停止運(yùn)行。另外，支撐輪轂軸承所對(duì)應(yīng)的花鍵軸會(huì)受到相對(duì)較大的扭轉(zhuǎn)力，其彎矩也相對(duì)較小，所以在此不作校核。已知發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為103kw，最大功率轉(zhuǎn)速為6300r/min，汽車滿載時(shí)的重量為m=1490kg，則驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩：（4-42）軸的受力分析簡(jiǎn)圖及扭矩圖如圖4-1所示。圖4-1驅(qū)動(dòng)軸扭矩圖結(jié)合輪轂軸承裝置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[19]，其花鍵規(guī)格為6，而相應(yīng)的材料為40Cr，該材料許用切應(yīng)力見(jiàn)下表[19]：表4-4常規(guī)材料的[]軸的材料Q235-A,20Q275,35(1Cr18NiI9Ti)4540Cr,35SiMn,38SiMnMo,3Cr13[]15~2520~3525~4555其抗扭截面系數(shù)[20]（4-43）根據(jù)列表選擇則扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（4-44）所以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力符合要求。4.8.2花鍵連接強(qiáng)度計(jì)算在進(jìn)行具體計(jì)算的過(guò)程中，假如載荷分布的情況十分理想，各齒工作面的力作用在，即傳遞轉(zhuǎn)矩[21]，并引入系數(shù)來(lái)分析載荷所受到的影響，此時(shí)其強(qiáng)度條件為：（4-45）式中：為花鍵的平均直徑，此處為矩形花鍵，計(jì)算公式為（4-46）轉(zhuǎn)矩T：（4-47）為載荷分布不均系數(shù)，它和齒數(shù)多少有關(guān)，一般取，較小值在齒數(shù)多時(shí)取；z為花鍵齒數(shù)，z=6；為齒的工作長(zhǎng)度，在此根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選；h為花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵的計(jì)算公式為，C為倒角尺寸[22]，C=0.3。經(jīng)計(jì)算，其許用擠壓應(yīng)力具體情況參考下表[23]表4-5許用擠壓應(yīng)力（Mpa）連接方式使用和制造情況許用擠壓應(yīng)力不良35~50[]靜連接中等60~100良好80~120所以，符合良好的使用情況。第5章總結(jié)在對(duì)各類設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析之后，選取最為適用的方案，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和校核。在對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行明確之后，我們可以對(duì)制動(dòng)力、制動(dòng)力矩等展開(kāi)分析，并對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核。（1）整體傳動(dòng)原理及工作方案的確定在結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析之后，我們明確了該系統(tǒng)的運(yùn)行原理，此后對(duì)設(shè)計(jì)方案展開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)化的分類，并對(duì)較為關(guān)鍵的部分展開(kāi)對(duì)比研究。最后決定采用浮鉗式制動(dòng)器，并選擇X型分布的方式。（2）主要零部件的設(shè)計(jì)根據(jù)資料，對(duì)制動(dòng)盤、制動(dòng)塊、制動(dòng)鉗等設(shè)計(jì)和材料的選擇。設(shè)計(jì)必須要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，材料強(qiáng)度也應(yīng)達(dá)