1、工 學 院 畢 業 設 計（ 論 文 ）題 目： 普通轎車前輪盤式制動器的設計 專 業： 車輛工程 班 級： 08車輛（4）班 姓 名： 霍小波 學 號： 1608080409 指導教師： 李同杰 日 期： 2011年12月 目錄摘 要4 第一章 緒論51.1 制動系統設計的意義51.2 制動器的發展歷程51.3 國內汽車盤式制動器的應用81.4 國外汽車盤式制動器的應用91.5 目前制動器的現狀 11第二章 制動器的結構與設計原則172.1 汽車制動系功用及分類 172.2 盤式制動器的分類與介紹 172.3 轎車前輪盤式制動器的結構與工作原理 182.4 制動器設計的一般原則 21 2.4

2、.1 制動效能 21 2.4.2 制動效能穩定性 22 2.4.3 制動間隙調整簡便性 22 2.4.4 制動器的尺寸及質量 22 2.4.5 噪音的減輕 22第三章 制動器設計 223.1 主要設計參數 233.2 盤式制動器主要元件 233.2.1 制動盤 233.2.2 制動塊 253.2.3 制動鉗 263.2.4 襯塊報警裝置設計 273.2.5 摩擦材料 283.2.6 制動器間隙及調整 283.3 制動器制動力分配曲線分析 283.4 同步附著系數的選取 303.5 確定前后軸制動力矩分配系數 323.6 制動器效能因數 333.7 制動器制動力矩的計算 333.8 制動系統性能

3、要求 333.8.1 制動時汽車的方向穩定性的要求333.8.2 制動減速度的要求333.8.3 制動距離的要求353.8.4 制動力矩的要求353.8.5 對車輪制動器的比能量耗散率的要求353.8.6 對比摩擦力的要求353.8.7 對熱流密度的要求353.8.8 對襯塊吸收功率的要求353.8.9 對平均摩擦力的要求353.8.10 行車制動至少有兩套獨立的驅動器的管路36 3.8.11 防止水和污泥進入制動器工作表面363.8.12 要求制動能力的熱穩定性好363.8.13 操縱輕便363.8.14 緊急制動時踏板力的計算373.8.15 制動踏板行程的計算373.8.16 其他373

4、.9 摩擦襯片的磨損特性 38第四章 校核 404.1 制動器的熱容量和溫升的核算 404.2 制動器的調試 414.2.1 制動盤的技術要求 414.2.2 制動鉗技術總成要求 414.2.3 前輪輪轂總成技術要求 41結論 44致謝 45參考文獻 46Abstract 47附件：1 總成裝配圖2 各零件零件圖輕型汽車鼓式制動器的設計摘要：汽車制動器是汽車安全系統中的一個重要組成部分，有著不可替代的意義。本設計任務要求為一般輕型汽車鼓式制動器的設計。首先了解鼓式制動器的結構與工作原理以及當前發展概況，然后借助實驗室解剖車上鼓式制動器等多方面的資料基礎上進行總體方案選擇、論證，再選定相關參數并

5、進行計算，確定制動力分配、同步附著系數、制動器效能因數、制動力矩、制動系統性能要求及校核，最終確定主要尺寸和制造材料，最后應用Proe三維繪圖軟件繪制出制動器所有零件的零件圖和制動器裝配圖。關鍵詞：設計 Proe 性能要求 鼓式制動器 第一章 緒論1.1制動系統設計的意義汽車是現代交通工具中用的最多，最普遍，也是最方便的交通運輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個重要系統，他是制約汽車運動的裝置。而制動器又是制動系統中直接作用制約汽車運動的一個關鍵裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業的發展和車流密度的日益增大，人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人

6、身和車輛安全、必須為汽車配備十分可靠的制動系統。 通過查閱相關的資料，運用專業基礎理論和專業知識，進行部件的設計計算和結構設計，使其達到以下要求：具有足夠的制動效能以保證汽車的安全性；同時在材料的選擇上應盡量采用對人體無害的材料。1.2 制動器的發展歷程 制動器分車輪制動器和中央制動器兩種，后者制動傳動軸或變速器，輸出軸。由于中央制動器在應急制動時容易造成傳動軸超載，現在大多數車在后輪制動器上附加手動機械式驅動機構，使之兼起駐車制動和應急制動時用2。 從耗散能量的方式分，制動器有摩擦式，液力式，電磁式和渦流式。迄今為止，人們已經把全息照相、激光多普勒分析、有限兀分析以及試驗模態技術等引入到制動

7、器的振動和噪聲研究中，并取得了大量的成果。全息照相技術向人們展示了制動過程中振動的真實形態;有限兀及模態分析的統一，使得建立與實際相符合的振動的數學模型成為了可能，這些都對制動系統的設計和分析提供了便利。在對系統進行分析、綜合和預測時，需要給出系統的動態特性。此時實際系統可能尚未完成或者處十經濟性、安全性等因素的考慮，無法通過試驗進行驗證，往往需要借助于系統仿真來實現這一要求。所謂系統仿真是指利用計算機來運行仿真模型，模仿實際系統的運行狀態及隨時間變化的過程，并通過對仿真運行過程的觀察和統計，得出被仿真系統的仿真輸出參數和基本特性，以此來推斷和估計實際系統的真實參數和真實性能。采用仿真方法研究

8、汽車的各項性能時，需對汽車作適當的簡化，然后應用簡化模型進行計算分析。隨著簡化程度的不同，必然會使計算結果與實際情況之間存在不同程度的偏差。由十汽車是一個復雜的系統，其整車、零部件以及各總成的運動模型和力學模型相當復雜，對這些模型進行分析計算，同時要保證一定的精度，所需要的工作量是很大的，在很大程度上受到了計算機處理能力的限制。隨著計算機軟硬件技術的發展，計算機對數據的處理能力有了突飛猛進的提高，因此使得計算機仿真技術越來越多地用十汽車的研究開發和設計制造中。近年來，虛擬樣機技術(Virtual Prototype Technology)得到快速的發展，采用虛擬樣機技術可以綜合考慮制動器非線性

9、法向載荷、粘滑作用、結構禍合等因素，分析具體情況下制動器振動的主要誘因。虛擬樣機技術已成為解決工程問題的一種快 速、有效的手段。31.3 國內汽車盤式制動器的應用 隨著我國汽車工業技術的發展,特別是轎車工業的發展,合資企業的引進，國外先進技術的進入，汽車上采應用盤式制動器配置才逐步在我國形成規模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性，滿足人們不斷提高的生活物質需求、改善生活環境等方面都發揮了很大的作用。 1）在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經濟與實用的角度出發，一般采用了混合的制動形式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。因轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通

10、常占汽車全部負荷的70%80%，所以前輪制動力要比后輪大。生產廠家為了節省成本，就采用了前輪盤式制動，后輪鼓式制動的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮，同時也是因為汽車在緊急制動時，軸荷前移，對前輪制動性能的要求比較高，這類前制動器主要以液壓盤式制動器為主流，采用液壓油作傳輸介質，以液壓總泵為動力源，后制動器以液壓式雙泵雙作用缸制動蹄匹配。目前大部分轎車(中檔類如夏利、吉利、神龍富康、上海華普、捷達)、微型車（長安之星、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順）、高端輕卡（東風小霸王、江鈴、瑞風、南京依維柯）、SUV及皮卡（湖南長豐、江鈴皮卡）等采用前盤后鼓式混合制動器

11、。2004年我國共產此類車計110萬輛以上。但隨著高速公路等級的提高，乘車檔次的上升，特別上國家安全法規的強制實施，前后輪都用盤式制動器是趨勢。 2）在大型客車方面：氣壓盤式制動器產品技術先進性明顯，可靠性總體良好，具有創新性和技術標準的集成性。歐美國家自上世紀90年代初開始將盤式制動器用于大型公交車。至2000年，盤式制動器（前后制動均為盤式）已經成為歐美國家城市公交車的標準配置。我國從1997年開始在大客車和載重車上推廣盤式制動器及 A BS防抱死系統，因進口產品價格太高，主要用于高端產品。2004年7月1日交通部強制在7-12米高型客車上 “必須”配備后，國產盤式制動器得以大行其道。北京

12、公交電車公司、上海公交、武漢公交、長沙公交、深圳公交、廣州公交等公司，都在使用為大客車匹配的氣壓盤式制動器。生產廠家主要有：宇通公司2004年產20000多輛客車，其中使用盤式制動器的客車已占一半多；宇通公司自制底盤部份是由二汽在EQ153前后橋基礎升級更改的，每年有10000多套。二汽東風車橋用EQ153前后橋改型匹配氣壓盤式制動器的前后橋總成約占6000套以上，是宇通公司最大的氣壓盤式制動器橋供應商。宇通公司每年需在一汽采客車底盤3000多臺，一汽客底2004年供了2000多臺，其中帶盤式制動器占一半以上。如一汽客底采用4E前轉向系統配置氣壓盤式制動器前橋、11噸420后橋裝在6100（1

13、0米）豪華客車上； 7噸盤式前橋與13噸435后橋配裝在6120（12米）豪華客車上等，都是宇通公司市場前景較好，利潤附加值很高的車型。江蘇金龍客車的7-9米高型客車客車采用湖橋供帶盤式制動器的車橋2004年在5500臺左右。廈門金龍客車10-12米高型客車以上客車、丹東黃海客車10-12米高型客車、安徽凱斯鮑爾等等國內知名的大型廠家均已在批量生產帶盤式制動器的高檔客車。 3）重型汽車方面：作為重型汽車行業應用型新技術，氣壓盤式制動器的已經屬成熟產品，目前具有廣泛應用的前景。2004年3月紅巖公司率先在國內重卡行業中完成了對氣壓盤式制動器總成的開發。2005年元月份中國重汽卡車事業部在提升和改

14、進卡車底盤的過程中，在橋箱事業部配合下，將22.5英寸氣壓盤式制動器成功“嫁接”到了重汽斯太爾重卡車前橋上。氣壓盤式制動器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功“嫁接”，解決了令整車廠及用戶困擾已久的傳統鼓式制動器制動嘯叫、頻繁制動時制動蹄片易磨損、雨天制動效能降低等一系列問題。氣壓盤式制動器首次在斯太爾卡車前橋上的應用，也為今后開發重汽高速卡車提供了經驗和技術儲備。與此同時陜西重汽、北汽福田、一汽解放、東風公司、江淮汽車等國內大型汽車廠均完成了盤式制動器在重型汽車方面的前期型試試驗及技術貯備工作，盤式制動器在某些方面可以說成為未來重卡制動系統匹配發展的新趨勢。414 國外汽車盤式制動器的應用國外汽車研

15、發機構經過多年的研究和試驗，氣壓盤式制動器在所有的主要性能方面都優于傳統的鼓式制動器，并將其廣泛使用在新型的載重汽車上。現在一些歐洲汽車公司制造的汽車上，均已開始大量使用氣壓盤式制動器總成（這種氣壓盤式車輪制動器裝配組裝在汽車的前后車橋總成上）。氣壓盤式制動器與傳統的鼓式制動器相比在制動性能等方面的有明顯的優勢，主要表現在以下幾個方面。1、制動力和安全性：在間斷制動狀態下，鼓式與盤式制動器的制動能力相差不大。但盤式制動器在制動響應和制動控制方面的表現更好一些。但在連續制動過程中，兩種制動器的差別很大。在長距離的坡路上駛下（如下山），盤式制動器在固定的制動壓力下，完全不失去初始性能，汽車能全程保

16、持一定的速度行駛。相反，裝有鼓式制動器的汽車，為保持速度，須逐漸增加制動壓力。持續制動后，在同等制動壓力下，盤式制動器產生的制動力只是略有下降，而鼓式制動器的制動力下降非常大，這兩種制性動器的安全因數有著很大的差別。2、結構和成本：盤式制動器系統包括盤、襯墊、缸和卡鉗，其零件數少于鼓式制動器系統，同類車型相比其總成的總質量比鼓式制動器低18%。盤式制動器總成可以作為一個完整的部件送到車橋裝配線，此部件即包括了盤式制動器的所有零件。這樣就有一個特別的優越性，就是可以把所有機械功能預調好的、經過試驗的裝置提供給用戶，因而產品的責任有了明確規定。3、維修保養：盤式制動器的整套操作機構密封在外殼中，經

17、潤滑以延長其壽命。所以盤式制動器幾乎是無需維修的，維修主要是更換磨損零件，即襯墊和盤。而且，更換襯墊所需的時間也比更換鼓式制動器材套所需的時間少80%。這意味著不僅可以節省維修成本，還能大大縮短非運營時間。4電子制動控制系統（EBS）：盤式制動器由于采用簡單且相當成熟的操作機構，因而具有特別高的效率。其提供的制動靈敏性使EBS系統能夠實現一些強而有效的控制作用，用以縮短制動距離，提高車輛的穩定性和磨損率。盤式制動器在響應方面的特性，表現在每個車輪制動相差很小，每個車軸的左右車輪之間的磨損分配均勻。長期以來獨霸重卡汽車制動器領域的鼓式制動器， 自從1996年戴克裝有Schmitz公司制造的盤式制

18、動器的奔馳重卡（Actros）貨車問世以來，受到了嚴重的挑戰，已面臨被淘汰的危險。盤式制動器以重量輕、磨損小、便于維修的特點聞名于世。為了降低自重和經營成本，盤式制動器不僅用于主車的前、后橋上，而且也裝配于掛車車橋。2000年，國外裝配盤式制功器的車橋已占到了所有車橋總成的一半以上。盤式制動器經過這幾年的不斷開發，不斷改進，發展非常迅猛。各大公司除在原有轎車用液壓盤式制動器有較大的發展外，更注重在中、重汽車領域開發氣壓盤式制動器。博世(Bosch)公司制造出了16、17.5、19.5、22.5盤式制動器系列產品。世界著名的（Wabco）制動器制造公司開發出了19.5盤式制動器PAN 19-1。

19、瑞典著名哈蒂克斯（Haldex）公司現已開發出了17.5、19.5和22.5三種規格的盤式制動器，奔馳公司的車橋也安裝了Haldex公司的制動鉗。柯樂爾（Knorr）公司研制出了19.5、22.5盤式制動器。還開發出了種有齒的盤式制動器，它是通過另個有齒的裝置與輪轂連接，這種帶齒的制動盤2 001年初已批量生產，提供給DAF，裝在新開發的CF系列汽車上。德國BPW還與Knorr公司合作，研制出新的19.5、22.5盤式制動器，它的固定制動鉗是從側面用螺栓連接，改變了一貫軸向用螺栓連接的方式。固定制動鉗螺栓采用全長螺紋。該盤式制動器重量減輕810kg。阿文美馳公司制造出了16、17.5、19.5

20、、22.5盤式制動器。盧卡斯（Lucoss）制動器有限公司制造出了15.5、16、17.5盤式制動器（該公司現已被Wabco制動器制造公司購買）。 經過幾十年來的發展，生產氣（液）壓盤式制動器的技術目前已經比較成熟，形成了系列產品。例如：博世(Bosch)公司、Wabco制動器制造公司、阿文美馳公司等每年的產量都在2050萬臺以上；在歐、美、日等發達國家，已把盤式制動器作為標準件裝備在多級別的轎車、客車、中型、重型汽車上。我國在此項目上起步較晚，大部分是隨著歐系、日系轎車的引進而上馬的轎車、微型車用液壓盤式制動器，各廠家產品單一，配套市場狹窄。氣壓盤式制動器則大部分是在19992002年間汽車

21、熱中上馬的生產廠家，國內目前真正形成規模化生產企業寥寥無幾，如武漢元豐、淅江萬向、一汽四環等。但開發氣壓盤式制動器的熱火朝天的局面大有愈演愈烈的趨勢。51.5 目前制動器的發展現狀張靜雙在基于知識的汽車制動器設計專家系統的研究與開發一文中提出了在市場競爭日益激烈的今天，汽車零部件企業如果不能及時開發出自己的新產品以適應市場的需求，那將有被淘汰的危險。為了提高產品設計質量，縮短產品開發周期，節約生產成本，增強企業的市場競爭力，非常重要的一環就是大力改進企業的設計技術手段。先進的設計手段必須以先進的設計理念為前提。以目前正處于開發階段的基于知識工程（KBEKnowledge Based Engin

22、eering）的設計方法來研究制動器的設計問題，對推動相關汽車零部件產品采用更加先進的開發手段具有十分重要的意義。 該文詳細研究了專家系統和知識工程的相關理論，研究整理了制動器設計領域中的許多設計知識和經驗，并將其應用于具體的系統開發；分析了制動器主要尺寸參數對制動器性能的影響規律，給出了制動器性能評價標準的一般預測公式；深入研究了在面向對象的環境下，專家系統中知識表達的實用形式、知識庫的建立模式以及推理機制的具體實現方法；探討了KBE設計方法在專家系統中的具體實現方式；結合生產實際，給出了產品CAD/CAE應用的有效設計實例。 在此基礎上，利用Visual C+程序設計語言，初步開發了一套汽

23、車制動器設計專家系統（BDES）。6吳永海在液壓式汽車制動器計算機輔助設計技術研究中以南京躍進汽車集團的橫向課題“轎車、中小型客車液壓制動系設計專家系統”為背景，以制動器為研究對象，以ProENGINEER為CAD支撐軟件，采用VB語言，開發了一套汽車制動器專用CAD系統；提出了制動器離散化方案，構建了參數化的制動器典型零部件三維圖形庫，使用ProENGINEER實現三維實體造型以及尺寸與關系的參數化驅動；圖形庫系統采用參數化圖庫引用、管理機制并擁有一個開放的擴充接口；研究了ProENGINEER二次開發模塊ProToolkit，解決了同步模式下定制程序界面的問題，并實現與ProENGINEE

24、R的通信；建立了制動過程數學模型，推導了制動方程式并給出相關解法，編制了制動器數值仿真分析程序；構建了制動器設計資料庫。6巍義在文章汽車制動器總成制動性能試驗臺測控系統關鍵技術的研究中提到汽車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動力性決定因素之一。確保汽車保持良好的制動性能是汽車設計制造廠家和用戶的重要任務。汽車制動效能、制動抗熱衰退性和制動時汽車的方向穩定性是汽車制動性的三個重要評價指標。制動效能是指汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力,是制動性能最基本的評價指標。制動器是汽車制動系中用以產生阻礙車輛運動或運動趨勢的執行器。汽車制動器總成制動性能試驗臺基本的評價指標有:制動距離

25、、制動減速度、制動協調時間及制動力。 此文以汽車制動器總成制動性能試驗臺測控系統為研究對象。首先,分析了制動器的工作原理、分類、制動過程中制動器的受力分析以及制動性能檢測。然后,根據試驗臺的機械結構和對測控系統的要求,設計出制動器試驗臺的測控系統方案。重點介紹了測控系統的硬件設計、軟件設計、直流調速控制系統和控制方法,實現了通過PROFIBUSDP總線組成一個基于WINCC的主從站分布式控制系統。另外還對制動器試驗過程中兩大重要的測量項目制動力和制動減速度進行數據分析和處理。最后,該文對混合慣量模擬方法作了簡單介紹,并對轉速控制方式和轉矩控制方式下實現混合慣量模擬進行了簡單的闡述。6武漢理工大

26、學的董士琦在汽車制動器數字化平臺開發研究中提出制動器是汽車的重要安全部件之一,其利用制動系統摩擦副產生的摩擦力實現汽車的行車制動、應急制動和駐車制動。該文利用Matlab、CATIA、ANSYS等設計軟件,對制動器主要零部件制動盤進行了設計計算、參數化建模和有限元分析,獲得了尺寸參數,性能參數及有限元模型,并對制動盤進行了模態分析。基本上建立了制動盤的設計分析平臺。 論文對當今國內外的制動器開發平臺的發展及應用情況進行了介紹,分析了制動器平臺設計的意義和背景,闡述了盤式制動器的基本工作原理和組成。并提出制動器數字化平臺的基本思想：利用現代CAD/CAE方面的成果,設計滿足盤式制動器尺寸設計、三

27、維模型建立和有限元分析的一體化數字平臺,得出相關的設計參數及分析結果。 對制動器系統提出設計要求,制定基本的設計準則。確定主要的制動器性能和尺寸參數,并根據理論計算公式,利用Matlab編寫計算程序,實現制動器主要設計參數的設計計算。 分析對比傳統CAD設計和參數化設計的優缺點,對參數化設計的基本步驟進行了說明。盤式制動器的零部件比較多,但由于部分零件為異形不規則結構,并且需要定義的尺寸參數過多,不便于進行參數化設計。6朱天燕在課題汽車制動器底板拉延工藝優化研究中研究了萬向錢潮(桂林)汽車底盤部件有限公司開發的汽車制動器底板,該零件形狀復雜、變形程度大,尺寸精度高,沖壓成形難度大,容易出現拉深

28、斷裂或起皺現象,致使零件報廢。傳統的工藝和模具設計主要靠經驗和模具的反復修改來完成,生產效率低,浪費大量的人力、財力、物力以及時間。 論文以基本形狀零件在拉延成形和脹形成形時的變形特點為基礎,分析汽車制動器底板在沖壓成形過程中的變形特點,并對其出現的破裂、起皺等主要成形缺陷進行研究;通過板料成形數值模擬技術對原拉延工藝進行模擬,針對模擬結果出現的開裂等成形缺陷問題進行工藝改進;同時,還利用均勻設計與數值模擬相結合的優化方法研究汽車制動器底板預成形壓邊圈錐角、預成形壓邊力、摩擦系數工藝參數對汽車制動器底板成形質量的影響及優化組合;最后通過試驗對汽車制動器底板成形的理論分析進行驗證,驗證結果表明改

29、進后的工藝方案是合理、可行的。論文的工作解決了萬向錢潮(桂林)汽車底盤部件有限公司開發的汽車制動器底板原拉延工藝存在不足問題,消除了開裂現象,改善成形質量,降低生產成本,縮短產品的開發周期。6劉延安以大型礦用汽車制動器的發展一文介紹了新的更加實用的制動規則,并將它與當前的要求進行了對比。報告了在WABCO 170C Haulpak卡車上,對塊式制動器(Shoebrake)進行的一系列制動性能試驗。試驗結果表明:基于靜力矩而設計的制動系統是不可取的,因為它對10坡度是以在平直道路上作的等效停車試驗是不符合實際的,并且為了保證類似的瓦襯均具有較好的制動效果,還須對它們進行試驗。文中還討論了塊式制動

30、器、馬達圓盤制動器(motor speeddisc brake)及輪胎圓盤制動器(wheel speed disc brake)的優缺點。7賴源生，戴雄杰在課題汽車制動器摩擦副材料選擇性配對問題的研究中指出汽車制動器摩擦副材料的配對一直是被忽視的一個問題。該文對汽車制動器廣泛使用的對偶材質和新研制的四種對偶材質分別與石棉、粉末冶金和半金屬摩擦片配對進行了試驗研究,證實對偶材質不僅影響它本身的摩擦磨損性能,而且顯著地影響摩擦片的摩擦磨損性能,理想的對偶能提高雙方的耐磨性和增大摩擦系數,同時改善熱衰退性能,使摩擦特性更加穩定。摩擦片對其對偶具有選擇性配對的特性,對三種摩擦片的對偶研制出較好的配對材

31、料。7鄧兆詳，楊善臣在中汽車制動器三維參數化的設計技術分析一文中針對傳統汽車零部件設計方法的局限性 ,提出了基于“軟原型”的設計分析方法。通過開發一套專用的CAD系統鼓式制動器設計分析系統 ,深入研究了“虛擬產品”設計方法和參數化建模技術 ,并在軟件的開發過程中 ,提出了一些新的解決手段。該系統基于VB語言 ,將數據庫、圖形庫與設計模塊結合在一起 ,以特征參數的獲取為表征對象 ,利用參數驅動建模 ,實現了設計與分析過程的有效銜接 ,極大地提高了汽車制動器設計效率 ,縮短了產品的開發周期。7方凱，楊銀賢在課題汽車制動器試驗制動管壓伺服系統建模與仿真指出汽車制動器試驗制動管壓伺服系統是一個電-氣-

32、液非線性時變系統,是汽車制動器臺架試驗的重要內容。在分析制動管壓伺服系統工作原理的基礎上,建立制動管壓電-氣-液伺服系統數學模型。為了實現制動管壓的快速和高精度伺服控制,結合PID控制和模糊控制的優點,提出一種模糊PID復合控制器的設計方法,并進行計算機仿真。M atlab仿真結果表明,該控制器具有響應快、超調小、適應性好、魯棒性強等優點,較好地滿足了控制要求。7陳漢汛，朱攀在重型汽車制動器虛擬樣機的建模與應用為準確計算重型汽車鼓式制動器的制動效能因數,采用三維CAD繪圖軟件Pro/ENGINEER、有限元軟件ANSYS、多體動力學仿真軟件MSC.ADAMS,通過開發柔性體摩擦片與剛體制動蹄連

33、接模塊、柔性體摩擦片與剛體制動鼓非線性接觸模塊,建立了鼓式制動器的虛擬樣機模型。應用鼓式制動器虛擬樣機模型,對北京首鋼重型汽車制造廠32t重型汽車的鼓式制動器進行仿真計算,仿真得出的鼓式制動器的制動效能因數,與試驗測試結果基本相符。7張元濤，馮引華在課題基于CAPP的汽車制動器支架加工仿真設計中結合生產實際,對汽車盤式制動器支架進行工藝分析確定其最終加工路線的基礎上,采用CAXA實體設計軟件,首次完成了工件、夾具、加工設備的實體造型設計,并應用該軟件的三維動畫功能,實現了汽車盤式制動器支架三維實體虛擬機械加工過程的仿真設計,可代替或大幅度減少試切加工,為降低生產成本、提高產品質量等方面提供了新

34、途徑。8饒磊，畢云，張瑩，耿茂棚在汽車制動器試驗臺飛輪組及其裝卸系統設計表達了為準確、有效地檢測制動器綜合性能,采用慣性飛輪對汽車行駛慣量進行模擬,模擬的慣量大小應在一定范圍內可調并達到相應的精度要求。文章嚴格參照國家制動器試驗標準和性能要求,對汽車制動器性能試驗臺的飛輪組及其裝卸系統設計進行研究,介紹了一種對飛輪組進行優化重組的方法,并對其裝卸系統進行詳述。利用該系統能夠對飛輪組合進行調整,以模擬各試驗所需的不同慣量。經實際應用驗證,該系統能夠滿足試驗標準要求,并且裝拆與調整便捷。8 李其治，王濤，皺杰在課題汽車制動器試驗臺的計算機建模及其仿真分析中以Matlab仿真軟件為平臺研究并建立了汽

35、車制動器試驗臺計算機控制的積分方程模型、能量守恒模型、差分方程模型,確定了每一離散時間段驅動電流與主軸力矩的關系。用曲邊梯形的面積代替積分的思想進行了能量誤差分析,設計了各種模型的計算機控制方法,并根據風阻和軸承摩擦以及其它阻力形式的消耗的影響,對各控制模型進行了相應的修正,從而提高了計算機控制的精度,為檢驗汽車制動器設計的優劣和檢測制動器的綜合性能提供了有效的方法。8姚冠新，夏園，巍龍慶在論文磁同步、無齒曳引機制動器的探討中敘述了永磁同步無齒曳引機制動器的特殊要求中存在推力與溫升矛盾的解決方法,高壓起動低壓保持的雙電壓(雙勵磁)的控制方式,以取得大推力,低溫升等效果。但應強調在取得上述效果時

36、必須使最高吸合電壓和最低釋放電壓分別低于磁力器額定電壓的80%和55%,才是真正有效的,而要滿足規定的比值在使用參數合理的情況下,還必須從磁力器設計中的Rm,I,W等參數統一考慮。最后介紹通過試驗研究后綜合的四點看法。永磁同步無齒曳引機技術是近年來在電梯技術領域中的姣姣者,技術上已很成熟,故在國外已取得了很廣泛的應用。而在國內雖起步較晚,但近年來在技術研究上和生產應用上也開始有了較大的進展。認識這一點是非常重要的,可以促使我們盡快跟上去。8杜家新，沈宏，張萬琴通過發動機制動工況下汽車制動器摩擦性能分析一文建立了基于恒速制動車輛縱向力平衡方程、制動器耗散功率及其溫度變化微分方程、管路壓力調節等子

37、模型的恒速長下坡汽車制動器摩擦性能分析系統。以兩軸中型汽車為例,對前后制動器在不同擋位發動機制動時的溫度、制動副摩擦因數、制動力分配及管路壓力變化進行了計算。結果表明,在不影響車速情況下,合理使用各擋發動機制動可改善汽車前、后制動器熱負荷,減小或避免制動摩擦力矩熱衰退,保證汽車下長坡安全行駛。8李永亮在多纖維增強汽車制動器摩擦材料的摩擦磨損特性研究中提出為了解多纖維增強摩擦材料各組分在制動摩擦過程中所起的作用,采用XD-MS定速式摩擦試驗機測定所制備的摩擦材料的摩擦磨損性能,通過掃描電鏡觀測在不同溫度下磨損后的表面形貌。結果表明:摩擦材料的摩擦因數比較穩定且在高溫時摩擦因數沒有顯著下降,磨損率

38、也在規定范圍內;摩擦材料在低溫下主要是磨粒磨損,高溫下樹脂分解產生熱磨損,同時伴隨著磨粒磨損和疲勞磨損。9侯俊，過學迅在課題載貨汽車制動器自動水冷系統的設計中為提高重型貨車制動器在山路和下長坡時制動安全性能,設計了一種能自動檢測水位并能自動控制噴水時間的制動器自動控制水冷卻系統。該系統主要由噴水裝置、缺水報警系統和噴水量自動控制系統組成,由單片機采集熱電偶溫度傳感器測定的制動器溫度并控制噴水時間,能夠實現缺水自動報警、均勻噴水和水量自動控制的功能。該系統結構簡便,原理簡明易懂,工作可靠,能耗低、成本較低。9劉楓，王紅俠，費黃霞在論文纖維混雜增強汽車制動器摩擦材料的研究中研制了以芳綸漿粕、玻璃纖

39、維、硅灰石纖維和鈦酸鉀晶須作為增強體的汽車制動摩擦材料。利用定式速摩擦試驗機測試其摩擦磨損性能,通過掃描電鏡對其在不同溫度下的磨損形貌進行了觀察和分析。結果表明:含芳綸3%、玻璃纖維12%、硅灰石12%、鈦酸鉀晶須10%、改性樹脂12%的摩擦材料具有優異的摩擦磨損性能;摩擦材料在中高溫磨損主要是磨粒磨損和熱疲勞磨損。9第二章 制動器的結構與設計原則2.1 汽車制動系功用及分類汽車制動系是制約汽車運動的裝置，有三種基本方法：1. 使汽車減速直至停止；2. 使汽車下坡時不至超過一定速度；3. 使汽車能可靠地停放在斜坡上。盤式制動器基本分為三類：1. 多片全盤式制動器；2. 固定卡盤式制動器；3.

40、浮動卡盤式制動器 。2.2 盤式制動器的分類與介紹按摩擦副中固定元件結構，盤式制動器可分為鉗盤式和全盤式。按制動鉗結構形式分，鉗盤式制動器可分為，固定鉗盤式和浮鉗盤式。固定鉗盤式制動器結構如圖2.1和圖2.2所示，浮鉗盤式制動器結構如圖2.3所示。車橋活塞制動鉗制動盤圖2.1 固定鉗盤式制動器I輪轂制動盤制動鉗圖2.2 固定鉗盤式制動器II車橋活塞制動鉗制動盤圖2.3 浮鉗盤式制動器固定鉗盤式在汽車上用的最早（50年代就開始使用），優點是：除活塞和制動塊外無滑動件，這易保證鉗的剛度，易實現從鼓式到盤式的改進，也能適用分路系統的要求。 近年來，由于汽車性能要求的提高，固定鉗盤式的缺點，暴露較明顯

41、，因而導致浮動鉗（特別是滑動鉗）的迅速發展。首先，固定鉗至少要有兩個油缸分置于制動盤兩側，所以須有橫跨的內部油道或外部油道來連通，這就使制動器的徑向和軸向尺寸加大，布置也較難；而浮動鉗的外側無油缸，可將制動器進一步移進輪轂；其次，在嚴酷的使用條件下，固定鉗容易使制動液溫度過高而汽化，浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會。所以制動溫度可以比固定鉗低30-50度，又采用浮動鉗可將活塞和油缸等精密件減去一半，造價大為降低。10全盤式制動器的固定摩擦元件和旋轉元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸。其工作原理如摩擦離合器，故又稱為離合器式制動器。用得較多的是多片全盤式制動器，以便獲

42、得較大的制動力。但這種制動器的散熱性能較差，故多為油冷式，結構較復雜。浮鉗盤式制動器只在制動盤的一側裝油缸，結構簡單，造價低廉，易于布置，結構尺寸緊湊，可以將制動器進一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動，在兼行車和駐車制動的情況下不需要加設駐車制動鉗，只需要在行車制動鉗液壓缸的附近加裝一些用于推動液壓缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可。浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會，單側油缸又位于盤的內側，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好，另外，單側油缸的活塞比兩側油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動液溫度比用固定鉗時低3050，氣化的可能性較小。但由于制動鉗體是浮動的

43、，必須設法減少滑動處或擺動中心處的摩擦、磨損和噪聲。112.3 盤式制動器的結構與工作原理圖2.4 鉗盤式制動器基本結構圖1-輪轂凸緣 2-制動盤 3-復位彈簧 4-輪輻 5-鉗體6-導向支承銷 7-制動塊 8-活塞 9-調整墊片 10-轉向節圖2.5 桑塔納3000型轎車浮鉗盤式制動器1-支架 2-制動鉗殼體 3-活塞防塵罩 4-活塞密封圈 5-螺栓6-導套 7-導向防塵罩 8-活塞 9-止動彈簧 10-放氣螺栓11-外摩擦塊 12-內摩擦塊 13-制動盤活塞制動塊圖2.6 盤式制動器的作用原理本次設計的轎車參考桑塔納3000前輪盤式制動器（如圖2.5所示），它采用單缸浮動鉗式結構(圖2.4

44、)，制動器由制動盤、制動鉗、車輪軸承及制動摩擦罩盤組成。浮鉗盤式制動鉗的工作原理：如圖2.5和2.6所示，制動鉗殼體2用螺栓5與支架1相連接，螺栓5兼作導向銷。支架1固定在前懸架焊接總成(亦稱車輪軸承殼體)的法蘭板上，殼體2可沿導向銷與支架作軸向相對移動。支架固定在車軸上，摩擦塊11和12布置在制動盤13的兩側。制動分泵設在制動鉗內。制動時,制動鉗內油缸活塞8在液壓力作用下推動內摩擦塊12，壓靠到制動盤內側表面，作用于分泵底部的液壓力使制動鉗殼體在導向銷上移動，推動外摩擦塊11壓向制動盤的外側表面。內、外摩擦塊在液壓作用下，將制動盤的兩側面緊緊夾住。由于制動盤是緊固在前輪轂上的，因此實現了前輪

45、的制動。前制動器的制動間隙是自動調節的。它是利用分泵活塞密封圈4的彈性變形來實現的。制動時，橡膠密封圈變形，制動一結束，密封圈恢復原狀，活塞在彈性作用下回到原位。在制動盤和內、外摩擦塊磨損后引起制動間隙變大，超過活塞8的設定行程時，活塞在制動液壓力作用下克服密封圈的摩擦阻力繼續向前移，直到完全制動為止。活塞和密封圈之間的相對位移補償了過量的間隙，制動間隙一般單邊為0.05-0.15mm。內、外摩擦塊的材料采用非石棉半金屬材料與鋼板牢牢粘在一起制成的。122.4 制動器設計的一般原則汽車的制動性是指汽車在行駛中能利用外力強制地降低車速至停車或下長坡時能維持一定車速的能力。任何一套制動裝置都是由制

46、動器和制動驅動機構兩部分組成。為了使汽車制動性能更好的符合使用要求，設計制動器時應全面考慮以下問題。2.4.1 制動效能制動器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩稱為制動器效能。常用一種稱為制動器效能因素的無因次指標進行評價。制動器效能因素定義為，在制動鼓或盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。F0F0Ff即k=k-制動器效能因素Mu-制動力矩 F0-輸入力 圖2.7 制動塊受力分析就鉗盤式制動器而言，如圖2.7所示，兩側制動塊尺寸對制動盤壓緊力F0制動盤之間兩個作用半徑上所受摩擦力為此外f為制動襯塊與制動盤之間的摩擦系數。所以鉗盤式制動器效能因素為： 顯然，有n個旋轉制動盤的多片全盤

47、效能因數為 13(2-1)2.4.2 制動效能穩定性 制動效能穩定性取決于其效能因數k對摩擦系數f的敏感性（dk/df）。而f是一個不穩定因數。影響摩擦系數的因數除摩擦副材料外，主要是摩擦副表面溫度和水濕程度，其中經常起作用的是溫度，因而制動器熱穩定性尤為重要。從上面分析可知，盤式制動器效能穩定。所以應效能因數k對f敏感性低的制動型式，還要摩擦材料有好的抗衰退性和恢復性，還應使制動盤（鼓）有足夠的熱容量及散熱能力。2.4.3 制動間隙調整簡便性制動間隙調整是汽車保養中較頻繁的作業之一，所以選擇調整裝置的結構形式和安裝位置須簡便，所以最好用自動調整裝置。2.4.4 制動器的尺寸及質量隨著車速的提

48、高，行車穩定性就很重要，這就導致了輪胎尺寸要小，為保證足夠制動力矩，往往制動器難以以在輪轂內安裝，這就要求設計若在小型化，輕量化的前提下通過精心設計達到所需制動力矩。2.4.5 噪音的減輕 制動噪聲大致分為兩種，低頻（1Hz以下）和高頻（1-11kHz）。低頻主要是制動盤或鼓共振所導致。摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素，輸入壓力溫度也有影響。在制動器設計中可用某些結構消除，特別是低頻噪聲，不過應注意到，這些措施有可能導致制動力矩下降和踏板行程損失加大等副作用。14第三章 制動器設計3.1設計參數本次設計的原始參數參考于桑塔納3000型轎車。整車質量： 空載： 1210kg 滿載： 1660

49、kg質心位置： a=L1=1. 3m b=L2=1.356 m質心高度： 空載：hg=0.9m 滿載：hg=0.8m軸 距： L=2.656m輪 距: 輪 距 1.414/1.422 m（前/后）最高車速： 187km/h車輪工作半徑：390mm輪轂尺寸： 6J x 14輪轂直徑： 152.4mm輪缸直徑： 54mm輪 胎： 195/60 R143.2 盤式制動器主要元件3.2.1 制動盤盤式制動器的制動盤有兩個主要部分：輪轂和制動表面。輪轂是安裝車輪的部位，內裝有軸承。制動表面是制動盤兩側的加工表面。它被加工得很仔細，為制動摩擦塊提供摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優良的摩擦

50、面。制動盤裝車輪的一側稱為外側，另一側朝向車輪中心，稱為內側。按輪轂結構分類，制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種結構中，輪轂與制動盤的其余部分鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側制成兩個獨立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車論凸耳螺栓通過輪轂，再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優點是制動盤便宜些。制動面磨損超過加工極限時能很容易更換。本設計采用的是第二種型式。制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成,鉗盤式制動器用禮帽形結構，其圓柱部分長度取決與布置尺寸為了改善冷卻，有的鉗盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度較大，由于此

51、次設計的車型屬于質量一般的轎車，所以設計時選擇實心制動盤式設計方案。制動盤用添加Cr，Ni等的合金鑄鐵制成。制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積，降低溫升約2030，但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風槽的轎車制動盤，其厚度約在l0m13mm之間。本次設計采用的材料為HT250。15制動盤的工作表面應光潔平整，制造時應嚴格控制表面的跳動量，兩側表面的平行度（厚度差）及制動盤的不平衡量。根據有關文獻規定：制動盤兩側表面不平行度不應大于0.008mm,盤的表面擺差不應大于0

52、.1mm；制動盤表面粗糙度不應大于0.06mm。1) 制動盤直徑D制動盤直徑D希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑D受輪毅直徑的限制通常，制動盤的直徑D選擇為輪毅直徑的70%90%，總質量大于2t的車輛應取其上限。通常，制造商在保持有效的制動性能的情況下，盡可能將零件做的小些，輕些。輪輞直徑為14英寸，又因為M=1660kg。在本設計中,輪轂為： D=75%Dr=0.75*14*25.4=266.7mm取D=267mm，根據尺寸所作三維圖如圖3.1所示。圖3.1 制動盤a2) 制動盤厚度h制動盤厚度h直接影響著制動盤質量和工作時的溫升。為使質量不致太大，制動盤厚度應取得適當小些;為了降低制動工作時的溫升，制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的，而為了通風散熱，可以在制動盤的兩工作面之間鑄出通風孔道。通風的制動盤在兩個制動表面之間鑄有冷卻葉片。這種結構使制動盤鑄件顯著的增加了冷卻面積。車輪轉動時，盤內扇形葉片的選擇了空氣循環，有效的冷卻制動。通常，實心制動盤厚度為l0mm 20mm，具有通風孔道的制動盤厚度取為20mm 50mm，但多采用20mm30mm。在本設計中選用實心制動盤式制動盤，h取22mm。圖形如如圖3.2所示圖3.2 制動盤b3