PAGE21-目錄TOC\o"1-1"\t"標題2,1,標題3,1"目錄 -1-摘要 -3-Abstract -4-1緒論 -5-1.1研究制動系統的背景以及意義 -5-1.2制動系統的由來 -5-1.3國內盤式制動器的發展狀況 -7-1.4國外盤式制動器的發展狀況 -8-2制動器的作用與種類選擇 -10-2.1制動系的功能 -10-2.2制動系的分類 -10-2.3鼓式制動器與盤式制動器的比較 -11-2.4盤式制動器的比較 -13-2.5浮動鉗盤式制動器的工作原理 -14-3.制動器設計 -16-3.1整車參數 -16-3.2盤式制動器設計 -16-3.2.1盤式制動器參數設計 -16-3.2.2制動器主要零件結構設計 -17-4制動系的主要參數選擇及計算 -20-4.1制動力與制動力分配系數 -20-4.2同步附著系數 -24-4.3制動器制動力矩的確定 -25-4.4摩擦襯塊磨損特性的計算 -26-5制動驅動機構的結構型式選擇與設計計算 -28-5.1制動驅動機構的形式 -28-5.2制動管路選擇 -29-5.3液壓驅動機構的設計與計算 -30-6制動性能分析 -32-6.1制動性的評價指標 -32-6.1.1制動效能 -32-6.1.2制動效能的恒定性 -32-6.1.3制動時汽車方向的穩定性 -32-6.2制動距離驗算 -33-7校核與技術要求 -35-7.1制動器熱容量和溫升的核算 -35-7.2制動器技術要求 -35-7.2.1制動盤的技術要求 -36-7.2.2制動鉗技術要求 -36-7.2.3前輪輪轂總成技術要求 -36-83D圖展示 -38-參考文獻 -41-致謝 -42-全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

摘要使行駛中的車輛能夠按照司機的要求執行強制減速直到車輛停下來；使已經停下來的車輛無論在什么條件下的道路都能夠穩定停住。同時讓車輛在下坡時候的速度可以保持穩定，制動系統的作用就表現在此。如果在行駛過程中，制動系統失去控制，輕則車毀人傷，重則車毀人亡。論文參考了大量文獻資料，在此基礎上研究了不同制動系統的優缺點，綜合了許多的因素選擇了適合本設計的制動方式，接著確定了整體設計方案，并對制動器所需要的主要參數以及驅動機構進行了設計計算，利用CATIA建立了三維模型，并繪制了二維圖紙。關鍵詞：制動系統盤式制動器驅動機構

AbstractSothatthevehiclecanbedriveninaccordancewiththerequirementsoftheimplementationofthemandatoryslowdownuntilthevehiclestopped;sothatthevehiclehasbeenstoppednomatterwhattheconditionsoftheroadcanbestabletostop.TheWhilethespeedofthevehicleinthedownhilltimecanremainstable,theroleofthebrakingsystemontheperformanceinthis.Iftheprocessofdriving,thebrakesystemoutofcontrol,rangingfromcardamage,whilethecarisdead.Papersconsultedalargenumberofliteraturematerial,Onthisbasisoftheadvantagesanddisadvantagesofdifferentbrakingsystemsarestudied，Combinedwithanumberoffactorsselectedforthedesignofthebrakingmethod,thentodeterminetheoveralldesignscheme,Andthemainparametersrequiredforthebrakeandthedrivemechanismweredesignedandcalculated,thethree-dimensionalmodelwasestablishedbasedonCATIA,anddrawthe2ddrawings.Keywords：Brakesystem,Discbrakes,Drivemechanism

1緒論1.1研究制動系統的背景以及意義汽車是現代交通工具中使用頻率最高的，也是最方便的交通工具。根據相關資料統計數據，截至2011年年底，世界上人們擁有汽車的總數量已經超過10億輛，同時世界車輛的總數量正在以極快的速度增長，年增長量約30000000輛[1]。汽車底盤最重要的系統就包括了制動系統，汽車中的制動器是有著使運動部件（或機械）減速、停止或者保持停止狀態等功能的裝置，這是機械不可缺少的關鍵部件之一，伴隨著汽車向高速化，智能化，專業化等方向的發展，所以對制動器的工作可靠性方面，操作頻率方面、壽命方面等性能參數的要求逐日提高，品種規格也隨之增多。所以為了保證駕乘人員的安全性，必須為汽車配備一個安全可靠的制動系統。1.2制動系統的由來汽車中使用的早期輪胎制動器與馬車輪胎制動器相同，輪胎制動是通過一個長桿把一塊具有摩擦力的襯片壓住。在1889年，德國的戴姆勒（G.Daimler）把制動鼓裝在后輪上，然后繞上電纜變成制動裝置。。第一個前輪盤式制動器是于1989年，由美國的埃·安·斯佩里（E.A.Sperry）的電動汽車采用。它的原理是二個車輪的輪轂通過圓盤使其分別連成一體而旋轉；然后利用電磁鐵的作用，使用兩個帶有摩擦片的小圓盤，使其緊貼于轉動圓盤來實現制動。1902年，在紐約沿河大道上奧爾茲（RansomEliolds），完成了重要的制動試驗，當時用的是抱閘帶式制動器。“奧茲莫比而”汽車的后軸輪轂上包裹了柔性不銹鋼制動帶，當制動踏板被壓下時，輪鼓被制動帶箍緊從而使汽車停住。到1904年時，基本上所有的汽車制造商在他們的新車后輪都配備了此種帶式抱閘制動器。1902年，鼓式制動器在法國被發明。同年，凸輪式制動器被英國的蘭切斯特發明；同年，盤式制動器的專利權也被他取得。制動時銅制襯墊和金屬圓盤之間有沖擊噪音是這種盤式制動器的最大問題。1903年，空氣制動器于美國被廷切爾汽車首次使用。美國威斯汀豪斯發明了空氣制動器，原用于火車上。那是在19世紀的一個夏天，紐約鐵路上的一列火車正開往波士頓，一輛馬車正在穿越鐵路，火車并沒有因為緊急拉手柄制動而立即停止，一場悲劇如期而至：馬車損壞，傷亡慘重。這場悲劇被威斯汀豪斯看目睹，創造一個新制動器的決心由此誕生，終于空氣制動器在1869年被制成，車輪通過壓縮空氣配以活塞和杠桿配以壓縮空氣產生的大量推力來頂住。1907年時，英國人赫·弗羅特提出用石棉板做剎車片的設想，從而解決了蘭切斯特盤式制動器純在的之偶的那個噪音問題，并且比其它摩擦材料耐用得多。1911年法國的別儒設計出首個四輪制動器。20世紀初，凱迪拉克公司在8型汽車將漲閘式制動器和抱閘帶式制動器安裝在制動鼓的內壁和外圓上，與此同時，美國的DusenBaker通過裝配上內鼓輪漲閘式制動器在汽車的前、后輪上來達到增加汽車制動力的目的。于是，在當年的愛琴海車賽（ElginRoadRace）中出盡風頭。1918年，液壓制動器被英國被加洛克希德（Lockheed）創造，制動蹄壓緊制動鼓是通過壓力油從液壓主缸的油管傳遞到制動輪缸來完成。直至1921年，DusenBaker首先在汽車四個輪子都配備了液壓制動器，完整的汽車液壓制動系統由此組成。1925年，可爾型汽車最早使用了能自動調節制動間隙的制動器。當制動摩擦片磨損時，利用一個調整楔塊被拉伸彈簧的作用，頂桿縮回，移動支靠在彈簧上的杠桿以及銷子，使調整楔塊緊靠著制動蹄，從而在制動鼓和摩擦片之間保持預定的間隙。1928年，類似于今日的真空助力制動器在皮爾斯-阿羅汽車被第一次裝用。駕駛員作用于制動器上的操縱力通過進氣歧管的真空來達到降低的目的。1955年，日本開始采用雙助力制動器。其蹄鼓間隙可由制動器自動調整。1958年，第一個實用的防抱死制動裝置在英國道路研究所實驗室研制成功，并被命名為馬克斯雷（Maxaret）,詹森前輪驅動賽車第一次應用了該裝置。1960年左右時，排氣制動器開始在重型汽車上使用，輕型汽車于七十年代普及了改裝置。1965年，開始廣泛在[2]液壓管路中設置分開式助力器。1.3國內盤式制動器的發展狀況目前轎車工業在不斷發展，盒子企業有不同程度的引進，國外先進技術也不斷進入，盤式制動器配置在汽車的使用上正在形成規模，盤式制動器配置已經被用于大部分轎車的全部車輪，少數轎車的前輪與后輪的鼓式制動器配合，使汽車在較高的制動時方向的穩定性能夠被保證。這一技術在提高車輛性能、安全性、舒適性、改善生活環境等方面起到了很大的作用。在商用車這一板塊，盤式制動器正在被新車型及高端車型逐漸使用。（1）在轎車方面：降溫快的盤式制動器通常被現代汽車的前輪采用。因為前輪制動缸的直徑只能小于或者等于后輪制動缸的直徑，如果汽車前輪和后輪均使用該制動器則會違反該原則。因為現代汽車的前輪制動力約占整車制動力的65%-75%。因此，盤式制動器[3]一般被轎車前輪所改用。直至2000年轎車的盤式制動器配套需求量為150萬輛份。（2）在大型客車方面：近年，氣壓盤式制動器被越來越廣泛的使用，該制動器本常被運用于高檔客車產品中。原因是國內制造廠商在相關領域技術的不斷完善和產品價格的降低。前后都采用氣壓盤式或者前盤后鼓式制動器這一模式在國內汽車行業被廣泛使用，例如東風汽車有限公司開發的高檔客車。經過大量測試，在可靠性或者性能方面氣壓盤式制動器都體現出很大的優勢。尤其突出的是，國內制造廠商的產品具有良好的可靠性的良好的性能，與國外同類產品相比，性價比高。國內對氣壓盤式制動器的研究在2000年初期才開始起來。率先對該產品開始研究的是武漢元豐公司。率先推出了自己的系列產品，并且把自己的產品應用于公路旅游客車以及國內城市公交上。隨后國內武漢萬向、浙江亞太等廠家紛紛效仿，但具有規模的制造商和工業化產品仍未形成規模。目前在國內市場上占據大部分氣壓盤式制動器的份額的只有武漢萬向和武漢元豐的產品。目前，國內主流制造廠家的產品主要是由WABCO的單推盤結構引導，由于其結構較為簡單，雙推盤結構的制動器相比單推盤結構的制動器制造過程要復雜很多，可靠性也差強人意．因此在單推盤制動器方面國內廠家相對較為成熟[4]。（3）在重型汽車方面：由于汽車技術的持續發展，盤式制動器較鼓式制動器具有明顯的優勢，在歐洲等市場盤式制動器已被廣泛使用。直至2012上半年，除了個別汽車制造商在前橋上有一些大量使用外，其他主流制造商均未形成有效的批量使用。雖然多年前，國內主要中重卡制造商已經開始研究盤式制動器的應用，做了大量的推廣工作。從市場和技術的角度來看，歐洲卡車發展的歷程已經證明了制動器的必然趨勢是盤式制動器取代鼓式制動器。工信部于2011年底下發了第632號文，由于考慮到在制動安全性方面盤式制動器的優勢較為明顯，明確只有前橋安裝了盤式制動器的運輸車才能運輸危險的化學品。在國家強制要求情況下汽車企業開始有了一定規模的應用，但是與國內龐大的卡車市場相比，占比較小。中國重卡制動器占比：鼓式制動器約為97%，盤式制動器約為3%[5]。1.4國外盤式制動器的發展狀況在所有的主要性能方面，氣壓盤式制動器都優于傳統的鼓式制動器，這是由國外汽車研發機構對盤式制動器經過多年的測試和研究得來，因此氣壓盤式制動器在新型的載重汽車上廣泛使用。現在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）[6]被大量用于一些歐洲汽車公司制造的汽車上。在制動性能等方面氣壓盤式制動器有顯著的優勢，主要表現在以下幾個方面:經過這幾年的不斷改進、開發，盤式制動器的發展非常迅猛。大公司更注重氣壓盤式制動器在中、重汽車領域的開發。同時也兼并著將液壓盤式制動器運用在原有轎車中。①博世（Bosch）公司制造出了盤式制動器系列產品有16"、17.5"、19.5"、22.5"。②19.5"盤式制動器PAN19-1被（Wabco）制動器制造公司開發問世.③17.5"、19.5"和22.5"三種規格的盤式制動器于瑞典被哈蒂克斯（Haldex）公司現開發出，Haldex公司的制動鉗已被奔馳公司的轎車使用。④19.5"、22.5"盤式制動器被柯爾樂（Knorr）公司研制出。同時一種有齒的盤式制動器也被開發，該制動器的工作原理是通過另一個有齒的裝置與輪轂連接，于2001年初已批量生產，DAF已取得使用權，裝在新開發的CF系列汽車上。⑤新的19.5"、22.5"盤式制動器在德國BPW還與Knorr公司合作中被研制出。重量減輕8~10kg。它的固定制動鉗螺栓采用全長螺紋。制動鉗是從側面用螺栓連接，并未使用軸向用螺栓連接的方式。⑥阿文美馳公司制造出了16"、17.5"、19.5"、22.5"盤式制動器。⑦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）[7]。液（氣）壓盤式制動器在經過了十多年的發展和改變，現在的生產技術已經更加成熟，形成了系列產品。例如：羅伯特·博世有限公司公司、威伯科制動器制造公司、ArvinMeritor汽車工業公司等每年生產的制動器都在20-50萬臺以上：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[8]。我國在液壓盤式制動器的生產技術上起步較晚，在大部分輕型車、面包車上使用液壓盤式制動器都是因為引進了德國，日本等轎車，從他們的技術中借鑒而來，而且中國的制動器制造商生產出來的制動器產品種類少，配套市場狹窄。在1999-2002年中國的才逐漸開始生產氣壓盤式制動器，國內目前真正形成規模化生產企業寥寥無幾，如武漢元豐、浙江萬向、一汽四環等[9]。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。

2制動器的作用與種類選擇2.1制動系的功能汽車需要行駛，而且還需要能夠讓行進中的汽車減速甚至停下來，有時更重要的是能夠可靠地停車。如果要讓行駛中的汽車快速停車或者減速，就必須要產生一個力，而且這個力的方向要與汽車行駛的方向相反，在行駛的汽車上有很多與之相反的力作用在它行駛相反的方向上，但是這些里很難被控制，而且作用的力的大小也不一樣：比如說滾動阻力、坡道阻力、空氣阻力、減速阻力等，因此，汽車上必須要設置一些專用的裝置，能夠方便駕駛員能夠對道路和交通等情況，借助以外界（主要是道路）在汽車自身部分（主要是車輪）施加一定的力，對行駛中的車輛進行強制制動，使車輛立即停止住或者馬上讓速度降下來，這就是制動系統的功能，這一系列的專用裝置是制動系統。另外，當行駛中的車輛停下來后需要可靠地停車，這也包括在上下坡上的可靠停放。是汽車能夠可靠地停車也是制動系的功能之一。2.2制動系的分類制動器按照其主要功用可分為3大類。①行車制動器行車制動裝置是汽車行駛時司機通常使用的制動裝置，一般是司機用腿操縱，能產生較大的制動力。駐車制動器駐車制動器是司機在停車時使用的制動裝置，一般是司機用手操縱。主要用于汽車停住后防止汽車發生溜車。駐車制動器的制動器可安裝在變速器后面的傳動軸上，叫做中央制動器，也可以使駐車制動器讓后橋車輪制動器來充當，叫做復合式制動器。行車制動器和駐車制動器這兩個是每一輛車都應該擁有的最基本的裝置。③應急制動、安全制動和輔助制動裝置應急制動是用一個單獨的管道控制車輪制動器作為備用裝置。安全制動是制動氣壓未達到起步額定氣壓而讓汽車起步或在行車時當制動管路漏氣等造成制動氣壓不足時，自動產生制動，使車輛無法行駛，保證汽車行駛安全。輔助制動是為了下長坡是減輕行車制動器的磨損而設，其中利用發動機排氣制動應用最廣[10]。2.3鼓式制動器與盤式制動器的比較（1）鼓式制動器鼓式制動器的組成部分包括：制動部分和控制部分。通過完成車輪與制動器之間的固定，可以實現制動器隨著車輪轉動而轉動的工作狀態。制動時，通過總泵、分泵等裝置的運行使制動鼓與摩擦片之間相互擠壓產生制動力矩，實現制動。制動器在很長一段時間運行時會產生很多的熱量，對于封閉結構的鼓式制動器，這些熱量很難得到及時的散發。當汽車走長下坡時制動器一直處在工作狀態，大量地散熱會導致制動性能衰減，造成安全隱患。大量的熱還會導致制動器的尺寸變大，工作性能變得不可靠。然而鼓式制動器結構簡單，經濟成本低，密封的結構也能有效減少雜質的入侵。1、8-銷軸；2、7-制動蹄；3-摩擦片；4-油缸；5-彈簧；6-制動輪（2）盤式制動盤式制動器有以下幾個裝置組成：制動盤、制動鉗、摩擦片及控制部件。盤式制動器的制動原理：通過總泵、分泵等裝置的運行使得制動鉗上的摩擦片與制動盤之間相互運動而產生的摩擦力讓汽車制動。外露的制動盤、制動鉗及小型結構的制動塊使得盤式制動器較鼓式制動器相比具有更好的散熱性。盤式制動器上的通風孔有利于散熱的同時也減輕了其相對質量。因此，在高負載條件下，環境因素對盤式制動器的影響較小，能夠保證制動效果的穩定性。相對的，盤式制動器成本高，耐用性不如鼓式，摩擦片壽面較低，在不良路面行駛時由于泥沙落到制動盤上也會影響其制動效能。日本豐田皇冠牌轎車前輪制動器表2.1鼓式制動和盤式制動優缺點比較優缺點/形式盤式制動鼓式制動優點熱穩定性、水穩定性和制動穩定性較好，摩擦襯片在磨損后容易更換，傳動比大結構簡單，成本低廉，不易進雜質物質影響制動缺點制動效能較低，成本高易沾染灰塵影響制動散熱性能差，高負載時易產生制動效能衰退，穩定性較差，密封結構導致維修更難綜合考慮，為保證制動可靠性，本設計制動系統采用盤式制動器。2.4盤式制動器的比較鉗盤式制動器和全盤式制動器是盤式制動按結構分類的兩種形式，在目前應用當中，全盤式制動器只用在少數重型汽車上，其應用程度遠小于鉗盤式制動器，在性能方面也是鉗盤式制動器要好的多，因此本設計中采用鉗盤式制動器。固定鉗式和浮動鉗式是鉗盤式制動器的兩種不同結構形式，在此基礎之上浮動鉗式還可細分為滑動鉗式和擺動鉗式。（1）固定鉗式制動器固定鉗式制動器結構如圖2.1所示[11]，其制動鉗體固定在轉向節（或橋完）上，在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝有一個活塞。當壓力油液進入兩個油缸活塞外版時，推動兩個活塞向內將位于制動盤兩側的制動塊總成壓緊到制動盤上，從而將車輪制列。會放松制動踏板使油液壓力減小時，回位彈簧則將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。這種結構型式又稱為對置活塞式或浮動活塞式固定鉗式盤式制動器。(2)浮動鉗盤式制動器浮動鉗盤式制動器結構如圖2.2所示[11]。浮動鉗盤式制動的制動鉗可以在制動盤軸向移動，制動時油泵將單側活塞壓向制動盤產生制動力。圖2.2a圖2.2b定鉗盤式制動器的結構設計比較難，整體尺寸比較大，當制動器長時間工作時產生的大量的熱，這會使一些油管中的制動液汽化。相對而言由于浮動鉗式制動器在保證工作可靠性的同時無跨越制動盤的油道，因此其尺寸較小結構簡單。經過綜合比較本設計決定采用浮動鉗盤式制動器。2.5浮動鉗盤式制動器的工作原理浮動鉗盤式制動器的工作原理產見圖2.3，制動時，活塞5在液壓力的作用下，將帶磨損報警裝置的制動塊總成4推向制動盤1。與此同時，作用在制動鉗2上的反作用力推動制動鉗沿導向銷7向右移動，使固定在制動鉗上的制動快總成3壓靠到制動盤上。于是，制動盤在和兩個力的作用下被帶磨損報警裝置的制動塊總成4和制動快總成3所夾緊，使之在制動盤上產生與運動方向相反的制動力矩，促使汽車制動。1—制動盤2—鉗體3—制動快總成4—帶磨損報警裝置的制動塊總成5—活塞6—制動鉗支架7—導向銷

3.制動器設計3.1整車參數某MPV設計參數空載質量1460kg滿載質量1950kg軸距2760mm質心距前軸距離（空載/滿載）1565mm/1600質心距后軸距離（空載/滿載）1510mm/1350質心高度（空載/滿載）570/550輪胎參數205/55R16車輪滾動半徑315mm前后重量分配40%、60%最高車速180km/h3.2盤式制動器設計3.2.1盤式制動器參數設計（1）制動盤直徑D制動盤的直徑D在可能的情況下可以選擇較大的尺寸通過經驗數據這里取70%～79%。由輪胎規格得到輪輞尺寸為16×25.4=406.4mm，故制動盤直徑為：D=406.4×0.70～0.79mm=284.48mm～321.06mm，這里取300mm。（2）制動盤的厚度h制動盤工作的環境下溫度較高，如果其厚度h過大的話將會直接導致制動盤溫度升高不是那么塊，但這樣會導致制動盤的質量過大。由經驗數據，這里我們選取盤的厚度為20mm。（3）摩擦襯塊和摩擦襯塊內外半徑之比需要小于1.5。如果內外半徑之比過大會使得摩擦襯塊的磨損不均勻，這樣會導致制動過程中力矩的變化范圍加大，不利于穩定工作。這里根據上述原因取／=1.42，有D/2=300/2=150mm，摩擦襯塊比制動盤半徑要小一些，取為=145mm，所以=／1.42=138／1.42=102mm，所以=102mm。（4）摩擦襯塊工作面積A制動摩擦襯塊單位面積在汽車質量中的占比應該在～范圍內選取。摩擦襯塊的工作面積：根據所需面積，取60°故符合要求。（5）摩擦片摩擦系數f由于摩擦片工作時溫度比較高，為了讓摩擦片受壓力的影響不大，熱穩定性好，所以摩擦片應該選取摩擦系數比較高的。本制動盤選用現在汽車上廣泛使用的粉末冶金材料，其抗熱衰退性能和抗水衰退性能較好，其摩擦系數約為0.3～0.5[12]。這里我們取：f=0.3。（6）摩擦襯塊的設計計算平均半徑為：（3-1）有效半徑Re如下式所示：(3-2)3.2.2制動器主要零件結構設計（1）制動盤制動盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，其結構形狀有兩種，其中一種是平板型，另外一種是禮帽型，鉗盤式制動器采用后一種，其圓柱部分長度取決于布置尺寸。盤式制動器的制動盤工作環境溫度較高，考慮到制動盤高強度制動工況下溫升速度不能太高，故采用通風盤式，通風肋數目為24。（2）制動鉗制動鉗由可用鍛鑄鐵KTH370-12制造，有的制動鉗也可用球墨鑄鐵QT400-18制造，還有的可以用輕合金制造，例如用鋁合金壓鑄。可做成整體的，也可以用螺栓來連接，這種制動鉗就不是整體的。它的最外邊有開口，這樣就使得制動鉗在不拆下來的情況下就可以檢查或更換制動塊，非常方便。制動鉗體的剛度和強度應該比較高。大多數制動油缸是在鉗體中加工出來的，也有小部分的油缸是單獨制造的，然后再嵌入鉗體中的。鼓式制動器中的油缸較小，鉗盤式制動器的油缸直徑較大，鉗盤式制動器油缸的直徑在日本轎車中雙缸最大可達45.4mm、單缸最大可達68.1mm，在日本客車和貨車可達雙缸最大可達79.4mm、單缸最大可達82.5mm。為了減少傳給制動液的熱量，活塞開口的切成杯狀，并由制動塊背板支撐。一些活塞開口端切成梯子狀，在同一平面上形成相對的兩個小的半圓環形端面。（3）制動塊制動塊由兩個部件分組成一個是摩擦部分，另一個是為了安裝設計的背板部分，他們通過擠壓直接合成一體。襯塊設計為扇形的結構，活塞與制動塊背板間加裝消音片，并且活塞應盡量多地壓在消音片上，這樣更能減少噪聲。制動塊背板由鋼板制成，制動塊應該加裝制動報警器，在襯塊磨損到一定量時實現報警，保證制動安全性[13]。（4）摩擦材料制動摩擦材料應具有高而穩定的摩擦系數，抗熱衰退性能要好，材料應有好的耐磨性，低的吸水（油、制動液)率，低的壓縮率、低的熱傳導率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能；制動時應不產生噪聲、不產生不良氣味。各種摩擦材料摩擦系數的穩定值約為0.3～0.5，少數可達0.7。設計計算制動器時一般取f=0.3～0.35。選用摩擦材料時應考慮到：通常，摩擦系數愈高的材料其耐磨性愈差。

表5-2列出了各種摩擦材料主要性能指標的對比，供設計時參考。表5-2摩擦材料性能對比摩擦材料性能有機類無機類制法編織物石棉模壓半金屬模壓金屬燒結金屬陶瓷燒結硬度軟硬硬極硬極硬密度小小中大大承受負荷輕中中～重中～重重摩擦系數中～高低～高低～高低～中低～高摩擦系數穩定性差良良良～優優常溫下的耐磨性良良良中中高溫下的耐磨性差良良良～優優機械強度中～高低～中低～中高高熱傳導率低～中低中高高抗振鳴優良中～良差差抗顫振-中～良中--對偶性優良中～良差差價格中～高低～中中～高高高摩擦襯塊選用粉末冶金材料[14]。（5）制動器間隙為保證制動盤能自由轉動。一般，盤式制動器的為0.1～0.3mm。初選制動器間隙為0.2mm。

4制動系的主要參數選擇及計算4.1制動力與制動力分配系數（1）制動力汽車制動時，如果將汽車回轉質量的慣性力矩以及車輪的滾動阻力矩忽略掉，則任一角速度＞0的車輪，其力矩平衡方程為：(4-1)令（4-2）并稱之為制動器制動力，是制動器摩擦力矩在輪胎周邊處被克服所需的力，因此又被稱為制動器周緣力。與的方向相反，當車輪角速度時，大小相同，且由制動器參數決定的。即取決于制動器的結構形式、尺寸、摩擦副的摩擦系數及車輪有效半徑等，并與制動踏板力即制動系的液壓、或氣壓成正比。當加大踏板力以增大時，和均隨之增大。但地面制動力受著條件的限制，其值不可能大于附著力，即或（4-3）式中——輪胎與地面間的附著系數，在此取=0.7；——地面對車輪的法向反力。制動力和制動力達到附著力值時，車輪就會抱死并在地面上進行滑行。而后靜摩擦力矩就是制動力矩，而就成了與保持平衡從而防止車輪再轉動的周緣力極限值。當制動達到后，制動力逐漸接近附著力值后就不會再向上變大，而制動力由于踏板力的變大使摩擦力矩變大而繼續上升。（圖4-1所示）對汽車制動的時候整個汽車進行受力分析，在汽車制動時的軸上承受的載荷轉移及，便可得到地面對前、后軸車輪的法向反力為：（4-4）（4-5）式中：——汽車所受重力；——汽車軸距；——汽車質心離前軸距離；——汽車質心離后軸距離；——汽車質心高度；——重力加速度；——汽車制動減速度。令，稱為制動強度，則汽車制動時水平地面對汽車前、后軸車輪的法向反力又可表達為：（4-6）（4-7）汽車總的地面制動力為：（4-8）式中:——制動強度，也稱為比制動力或者比減速度；——前、后軸車輪的地面制動力。由（4-3,4,5,6,7,8）可求得前、后軸車輪附著力為：（4-10）上式說明：汽車在附著系數為任何一個固定數值的道路上制動時，各軸附著力也稱之為極限制動力并不是常數，而是制動強度或總制動力的函數。當汽車的四個車輪制動器的制動力足夠時，汽車分配的前軸與后軸的軸承載荷，分配的前輪制動器和后輪制動器的制動力、上下坡的情況以及路面附著系數等，汽車制動的過程有可能會出現的以下三種情況，即：一、前輪先抱死滑移，之后后輪再抱死滑移；二、后輪先抱死滑移，之后前輪再抱死滑移；三、前、后輪同時抱死拖滑。在以上三種情況中，顯然是第三個情況的附著條件利用最好。從上面的公式就能得到在任何路面上的附著系數，前、后軸車輪附著力都被充分利用，也就是前輪和后輪一起抱死，他們的條件是：(4-11)式中：（2）制動力分配系數前輪制動器制動力與汽車總制動器制動力的比值稱為汽車制動器制動力分配系數，如圖4-2所示，用符號表示，。于是后輪制動器的制動力與汽車總制動器制動力的比值為。圖4-2某汽車的曲線與曲線則聯和式（4-9），可得（4-12）即可得：（4-13）并且在所定的范圍內附著條件是符合的，制動周緣力的數值和地面制動力的數值一樣，所以又可被叫做制動力分配系數。4.2同步附著系數為了不讓車輛后輪產生側向滑動以及前輪失去轉向能力，在車輛制動的過程中，在對馬上出現汽車輪胎抱死但無任何汽車輪胎抱死的現象時的制動減速度，對于車輛可能會產生的最大減速度。分析表明，車輛在同步系數的道路上制動（前輪和后輪同時抱死）的時候，它的制動減速度為，即，為制動強度。然而附著系數為其他值的路面上剎車時，達到前輪或者后輪馬上就要抱死時的制動強度，這表明只有在的道路上，道路的附著條件才會被足夠的利用。國內有推薦轎車滿載時候的同步附著系數取≥0.6；貨車滿載的時候取≥0.5為宜[14]。因為（4-14）則得（4-15）即則由式（4-11，14）可得制動器制動力為：4.3制動器制動力矩的確定為了讓汽車的制動效能足夠好，前輪制動器的制動力矩需要合理的確定。若襯塊的摩擦表面與制動盤有很好的接觸，且各個地方的單位分布的壓力都很平均，則盤式制動器的制動力矩就是：式中：——摩擦系數；——平均半徑（由式3-1可知=123.5mm）式中：——為活塞輪缸端面積——有汽車設計手冊[14]查得轎車壓力管壓力一般不超過～，盤式制動器可以高一些，取=12式中：——輪缸直徑，由汽車設計手冊得=58mm則：4.4摩擦襯塊磨損特性的計算摩擦襯片（襯塊）的磨損程度通常與襯塊表面的加工條件、摩擦副的材料、工作時候的溫度、壓力和相對滑磨速度等很多其他條件有關，如果要非常準確的計算摩擦襯塊的磨損特性按道理來說是很困難的。但試驗表明，摩擦襯塊表面的溫度、壓力、摩擦系數等許多因素是會影響磨損的程度的。汽車的制動過程，是將它的機械能（動能、勢能）的一部分轉變為熱量而耗散的過程。在很大的制動力度的緊急剎車過程中，汽車的全部動力的消除幾乎都是由制動器承擔的。這個時候由于制動摩擦在不是很長的時間內產生的熱量來不及散發到大氣中，導致制動器自身溫度提高。這就是所謂的制動器的能量負荷。能量負荷越大，則摩擦襯片（襯塊）的磨損就越嚴重。制動器的能量負荷一般都是用比能量耗散率來作為評價指標。比能量耗散率又叫做能量負荷或者單位功負荷或，它表示單位時間內單位摩擦面積所耗散的能量，其單位為W/mm2。前輪制動器的比能量耗散率為：式中：——汽車回轉質量換算系數——汽車總質量——汽車制動初速度與終速度，m/s；計算時轎車取=100km/h（27.8m/s）。——制動時間，s；按下式計算=46.3s——制動減速度，m/s2，計算時取=0.6g；——摩擦面積；——制動力分配系數在緊急制動到=0時，并可近似地認為=1，則有：轎車盤式制動器的比能量耗散率應不大于，故符合要求。

5制動驅動機構的結構型式選擇與設計計算5.1制動驅動機構的形式根據制動力源的不同，制動驅動機構一般可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類型。而力的傳遞方式又有機械式、液壓式、氣壓式和氣壓-液壓式的區別。（1）簡單制動系就是司機將力施加在制動踏板上或手柄上作為動力源。力的傳遞方式又有機械式和液壓式兩種。機械式靠桿系和鋼絲繩傳力，其結構簡單，造價低廉，工作可靠，但機械效率低，故僅用于中小型汽車的制動裝置中。液壓式簡單制動系通常簡稱為液壓制動系，用于行車制動裝置。其優點是作用滯后時間短（0.1～0.3s），工作壓力高（可達10～12mpa），輪缸尺寸小，可布置在制動蹄內部作為制動蹄張開機構或制動塊壓緊機構，使之結構簡單、緊湊、質量小、造價低。它在汽車上的使用范圍較少的原因就是力的傳動比很有限。曾經轎車、輕型及輕型以下的貨車及部分中型貨車上液壓式簡單制動系還是應用的比較廣泛。（2）動力制動系以汽車方劑為唯一制動能源，進行制動的能量來自空氣壓縮機產生的氣壓能或油泵產生的液壓能，而空氣壓縮機或油泵由汽車發動機驅動動力制動系。在簡單制動系中的踏板力其行程間的反比例關系在制動系中便不復存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當的踏板行程。動力制動系有氣壓制動系、氣頂液式制動系和全液壓動力制動系。動力制動器最普遍的型式是氣壓制動系，由于氣壓制動系可以獲得很大的制動驅動力，并且主車與拖車之間制動驅動系統之間的連接裝置結構簡單，易于連接和斷開，被廣泛用在載貨汽車（總質量為8t以上）上。氣頂液式制動系是動力制動系的另一種形式，即利用氣壓系統作為普通的液壓制動系主缸的驅動力源的一種制動驅動機構。它兼有液壓制動和氣壓制動的主要優點。由于氣壓系統的管路短，作用滯后時間也較短。顯然，其結構復雜、質量大、造價高，故主要用于重型汽車上。全液壓動力制動系是用發動機驅動油泵產生的液壓作為制動力源。其制動系的液壓系統與動力轉向的液壓系統相同，也有開式和閉式兩種。目前僅用于某些高級轎車、大型客車以及極少數的重型礦用自卸汽車上。（3）伺服制動系伺服制動系是在人力液壓制動系中增加由其它能源提供的助力裝置，使人力與動力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統產生，而在伺服系統失效時，仍可全由人力驅動液壓系統產生一定程度的制動力。因此，在中級以上的轎車及輕、中型客車、貨車上得到廣泛的應用。綜上所述，故選用液壓式驅動機構。5.2制動管路選擇為了提高制動機構的工作可靠性，保證汽車在道路上行駛的安全性，制動驅動機構至少應有兩套獨立的系統，防止一個回路發生故障時，其他完好的回路仍能可靠地工作。圖5-1所示為雙軸汽車的液壓制動驅動機構的雙回路系統的5種分路方案圖：5—1雙軸汽車液壓雙回路系統的物種分路方案[15]制動管路的布置形式中Ⅱ型的管路結構簡單，運用較廣。X型的結構也很簡單安全性能較好。

HI、HH、LL型的結構都較為復雜，本次設計的汽車尺寸較小，綜合考慮，本次設計選用X型管路分布。5.3液壓驅動機構的設計與計算（1）制動輪缸制動輪缸將壓力傳遞給制動襯塊實現制動。本設計采用鉗盤式制動器，是單活塞結構。制動管路在制動時其壓力一般不超過120MPa。輪缸直徑應在標準中選取這里油壓選取：12MPa所以=58mm[16]。（2）制動主缸工作容積制動主缸直徑應在標準規定的尺寸系列中選取如表5—2所示，選取制動主缸直徑為19mm，主缸活塞直徑為19mm。組別/內徑第一組第二組D2（mm）14.5,16,17.5,19，20.5，(20.64),22，(22.22),(23.81),24，(25.4),26，(26.99),28，(28.58)30.32，35，38，42，46注：括號中的尺寸盡量不采用表5—2內徑尺寸系列[17]制動主缸工作容積為：一般的：=(0.8～1.2),取=，則:（3）踏板力制動踏板力用下式計算式中：為踏板機構的傳動比，=4～7，取=5.制動主缸活塞直徑d=19mm總管路中油壓=10MPa制動踏板機構及制動主缸的機械效率=0.85～0.95，取=0.90則=629.74N踏板力一般不超過500N～700N，故符合標準。（4）制動踏板工作行程制動踏板工作行程為：=（sm+m1+m2）式中：——踏板機構的傳動比。=4～7，取=5——主缸中推桿與活塞的間隙。一般取1.5mm～2mm；——主缸活塞空行程。即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經過的行程。——主缸活塞行程。=(0.8～1.2),取=主缸推桿與活塞間隙=2mm，主缸活塞空行程=2mm。則：=5×(19+2+2)=115mm不大于150～200mm，符合標準。6制動性能分析汽車行駛時能在短距離內停車且維持行駛方向穩定性和在下長坡時能維持一定車速的能力，成為汽車的制動性。6.1制動性的評價指標汽車的制動性主要由下列三方面來評價：制動效能。制動效能的恒定性。制動時汽車的方向穩定性。6.1.1制動效能制動效能是指汽車在平整路面上行駛時，突然踩剎車，汽車以固定的初始速度將汽車從行駛到停止的制動距離或者汽車在剎車時的減速度。這個評價指標是汽車制動性能最基本的。制動距離越小，制動減速度越大，汽車的制動效能就越好。6.1.2制動效能的恒定性制動效能的恒定性就是指抗熱衰退性能，在汽車行駛速度很快或者在下一個很長的坡道需要不斷踩剎車時制動效能能保持的程度稱為抗熱衰退性能。因為踩剎車這個過程其實是把車輛行駛的動能通過制動器吸收轉換為熱能，所以剎車溫度是不是可以保持在溫度較低狀態時的制動效能，這個已經是人們在設計制動器時要考慮的一個重要問題。6.1.3制動時汽車方向的穩定性制動時汽車的方向穩定性是指在司機在踩剎車過程中汽車按司機預定道路行駛的能力,也就是使汽車保持直線行駛或者按預定道路行駛的能力。標準是:指定測試通道的寬度（如車寬1.5倍或3.5米）,在汽車制動試驗中，車輛離開通道沒有不可控制的影響,那么這輛汽車就是制動時方向穩定性合格的。如果剎車時汽車發生偏離道路、側滑或者失去轉彎能力，則汽車將偏離原本行駛的道路。制動跑偏是指剎車時汽車自動向左或向右行駛的狀況，制動側滑是指剎車時汽車的其中一軸或兩軸發生水平方向運動的現象。最危險的情況是在汽車速度很快的時候踩剎車發生后軸側滑，這個時候車輛會發生沒有規律的快速回轉運動而失去控制。跑偏與側滑是有聯系的，有些時候跑偏嚴重就會造成后輪側滑，容易出現滑車的情況更有甚會使汽車翻車。制動時汽車跑偏的原因有兩個：1）車輛由方向盤控制的左邊車輪和右邊車輪的制動器的制動力不一致。2）剎車時懸架導桿系與轉向桿在運動學中的不協調（相互干涉）。其中，第一個原因是制造、調整誤差造成的，汽車究竟向左或向右跑偏，要根據具體情況而定；而第二個原因是設計造成的，制動時汽車總是向右跑偏或者總是向左跑偏。6.2制動距離驗算根據文獻[16]，汽車的實驗條件應符合表6.2.1表6.2V80%Vmax≤160km/hS≤0.1v+0.0067v2dm≥5.76m/s2F65~500N注1：V為規定的試驗車速。注2：S位制動距離。注3：dm為充分發出的平均減速度注4：F為腳制動力注5：Vmax為最高車速制動距離S：式中為克服制動間隙所需的時間，一般情況取，為制動力增長過程所需的時間，取=0.3s，試驗車速V=80%180=144km/h=40m/s，的取值與汽車制動器結構有關，如果汽車的前輪和后輪一起抱死，，為同步附著系數，=0.692，因此可以求。即：0.1v+0.0067v2=0.1×40+0.0067×402=14.72m，因此制動距離符合要求

7校核與技術要求7.1制動器熱容量和溫升的核算要計算制動器的熱容量還有溫升是不是滿足以下條件：（6-1）（6-2）（6-3）式中：——滿載汽車總質量——汽車制動時的初速度，可取——汽車制動器制動力分配系數，見（4-13）。因274740≥269100符合要求，故制動器的熱容量與升溫符合要求。7.2制動器技術要求7.2.1制動盤的技術要求1、制動盤表面不得粘有油脂及其它污物，表面應清潔、無銹蝕、毛刺碰傷、裂紋及其它有害缺陷。2、制動盤500次循環后無穿透裂紋，制動盤工作面加工痕跡非連續粗糙度Ra≤1.6μ，輪轂安裝面的粗糙度Ra≤3.2μ。3、制動盤耐腐蝕性：涂層厚度大于20μm，涂層附著力≤1級，鹽霧試驗后滿足：漆層不脫落、不起泡，中性鹽霧試驗144h后，劃線處單邊銹蝕蔓延不超過2mm。4、在裝配時，零部件齊全，位置正確，無錯漏裝，放氣螺釘與減震臂在同側。轉動制動盤，無卡滯、異響。5、制動盤材料：HT250。7.2.2制動鉗技術要求1、制動鉗密封性：①新品時，在不小于300Pa真空保壓15s條件下，5s真空度下降≤60Pa；②低壓密封性：新品時，在穩定的0.01MPa液壓下，經歷24小時后，各部位不得泄露；③高壓密封性：在13.72MPa液壓保持2min后測5s內的壓降，壓力降≤0.2MPa。2、制動鉗填充性：制動鉗總成安裝在轉向節總成上，應符合下列要求①真空保持性：在50Pa真空時保持40s，真空度下降≤50Pa，功能應正常；②填充性：在100Pa真空下，以0.5MPa液壓加注制動液后，功能應正常；③殘留液量：油管接頭部位向下保持5分鐘后，無殘留制動液滴下。3、制動鉗所需液量：前卡鉗應滿足1MPa時不大于0.7ml，3MPa時不大于1.1ml，5MPa時不大于1.4ml，7MPa時不大于1.7ml。4、解除制動方向的滑動阻力應小于58.8N，每一個制動塊總成的滑動阻力應小于39.2N，制動鉗耐破壞強度不小于35MPa。5、制動鉗耐腐蝕性：三價鉻鍍鋅工藝，12個循環后啟動液壓：1MPaMAX，其功能正常，同時，中性鹽霧試驗120h無白銹，240h后無紅繡，鍍層厚度≥10μm，附著力：鍍層不脫落、不起泡。6、制動鉗毛坯材料：QT550-6。7.2.3前輪輪轂總成技術要求1、前輪輪轂材料：鑄鋁