【正文】 ............................ 20 根據(jù)剛度條件，計算彈簧圈數(shù) ................................................................. 20 驗算 ......................................................................................................... 20 驅(qū)動軸的強度校核 ............................................................................................ 21 軸的強度校核 ........................................................................................... 21 花鍵連接強度計算 .................................................................................... 22 第 6 章 總結(jié) .................................................................................................................. 23 參 考 文 獻(xiàn) .................................................................................................................. 24 致 謝 ........................................................................................................................... 25 附錄 圖紙列表 ............................................................................................................... 26 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 第 1 章 緒論 課題背景 制動器是汽車制動系統(tǒng)中真正使汽車停止下來的部件， 現(xiàn)代汽車的制動裝置一般有以下要求：以較短的距離實現(xiàn)制動； 具有穩(wěn)定的制動效果； 制動裝置具備足夠的強度，且耐久性良好； 檢測方便，更換起來不復(fù)雜；因此制動系統(tǒng)的良好設(shè)計有利于提高汽車的整體性能。針對以上要求， 一般汽車的制動系統(tǒng)多采用盤式制動器和鼓式制動器相結(jié)合，即汽車的前輪上裝盤式制動器，后輪裝上鼓式制動器，有些汽車四個車輪上都裝有盤式制動器， 可見盤式制動器的普及相當(dāng) 的迅速。利用盤式制動器能提高汽車主動安全性，并且較好的解決了制動噪音污染、維修頻繁、易受粉塵污染等鼓式制動器無法解決的 問題 [1]。 根據(jù)不同的工作方式和使用目的，盤式制動系統(tǒng)又可以分氣壓式、液壓式、和復(fù)合式 [2]。 目前的轎車一般都采用液壓式制動器， 一般 只有 裝載質(zhì)量在 8 千克 以上的載貨汽車和大客車 才使用 氣壓式制動系統(tǒng) 。盤式制動器 由液壓控制， 制動力通過真空助力器把力放大，傳遞到主油缸處，主油缸產(chǎn)生的液壓再傳遞到制動器上，最后實現(xiàn)制動。 主要 涉及到的 零部件有制動盤、 制動塊 、制動鉗、 活塞 等。 為了降低制動盤工作時的溫度， 現(xiàn)在的制動盤都是有通風(fēng)設(shè)計的，即徑向葉片設(shè)計，并且在制動卡鉗、制動總泵，管路分布設(shè)計等方面不斷更新，改善?？傊?， 作為一種新的制動部件，盤式制動器正越來越廣泛地應(yīng)用于轎車、客車、重型載貨車上，因此具有廣闊的市場前景。 課題研究意義 在間斷制動狀態(tài)下，盤式與鼓式制動器的制動能力相差不大。但盤式制動器在制動響應(yīng)和制動控制方面的表現(xiàn)更好一些。但在連續(xù)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，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(xù)制動后，在同等制動壓力下，盤式制動器產(chǎn)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(shù)有著很大的差別。 由于盤式制動器與鼓式制動器相比較有很大的優(yōu)勢，所以現(xiàn)在盤式制動器的應(yīng)用非常普及 [3]。與鼓式制動器相比，盤式制動器的優(yōu)點具體如下：（ 1）穩(wěn)定性好。制動塊作用于制動盤的單位壓力高，容易將沾附在制動塊上的水?dāng)D出，車輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力能將沾水甩出，再加上制動塊對制動盤的擦拭作用，制動器出水后只需經(jīng)一兩次制動即能恢復(fù)正常；而鼓式制動器就比 較麻煩，需要經(jīng)過十幾余次制動才能恢復(fù)正常的制動效果。另外由于盤式制動器的制動力矩與其制動油缸的活塞推力及摩擦系數(shù)成線性關(guān)系，同時無自行增勢作用，因此在制動過程中制動力矩增長較和緩，與鼓式制動器相比，能保證制動的穩(wěn)定性。（ 2）散熱性好。因為摩擦襯塊的尺寸不大，其工作表面面積僅為制動盤表面面積的 15%左右，再加上制動盤采用通風(fēng)設(shè)計，故散熱性好。（ 3）盤式制動器的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量比鼓式制動器的要小。（ 4）盤式制動器的摩擦襯塊比鼓式制動器的摩擦襯塊在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡單，維修、保養(yǎng)也容易。（ 5）制動盤與摩擦襯 塊間的間隙小，縮短了油缸活塞作用制動塊的時間。（ 6）易于構(gòu)成多回路制動驅(qū)動系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有較好的安全性，以保證汽車在任何車速下各車輪都能均勻一致地平穩(wěn)安全地制動。（ 7）制動塊上安裝磨湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 損報警裝置，提示摩擦襯塊磨損至極限，以便能及時地更換摩擦襯塊，如圖 11 所示，當(dāng)摩擦襯塊 3 磨損到極限時，警告片 2 就會和制動盤 4 摩擦到而發(fā)出巨響，提醒車主該更換制動塊了。 1— 警告片 2— 背板 3— 摩擦襯塊 4— 制動盤 圖 1— 1 盤式制動器的報警裝置 但是盤式制動器還是存在一些缺陷的，比如難于完全防止塵污和銹蝕，擠壓制 動片的作用力必須較大，制動片磨損快等，所以進(jìn)一步研究并完善盤式制動是非常有必要的，研究這個項目，是為了了解汽車盤式制動器的結(jié)構(gòu)，從中得到相關(guān)知識，掌握機械設(shè)計的過程和原理，并把自身所學(xué)應(yīng)用到實際的設(shè)計中，也是一次對大學(xué)四年所學(xué)知識的回顧。 研究課題的選擇 汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng) ,它是制約汽車運動的裝置。而制動器又是制動系中直接作用制約汽車運動的一個關(guān)健裝置，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(yè)的迅速發(fā)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，為保證人身和車輛的安全 ,必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。所以對制動系統(tǒng)的研究和改進(jìn)是當(dāng)務(wù)之急。因此，我選擇盤式制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計作為研究對象，通過自己的研究體會設(shè)計的過程，同時增強對專業(yè)知識的掌握。 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21 世紀(jì)的盤式制動器 的制動盤與以往有所不同，盤上 開了許多小孔， 不僅起到加 速通風(fēng)散熱和提高制動效率 的作用，而且也減輕了制動盤的質(zhì)量 [4]。制動盤上聯(lián)接著制動鉗，其構(gòu)造又可分為定鉗盤式和浮鉗盤式。制動主油缸是將制動踏板的踩踏力轉(zhuǎn)換為液壓的裝置，其種類還包括利用一個活塞的單制動 總泵和利用串聯(lián)兩個活塞串聯(lián)的式制動主油缸。另外在制動盤制動塊方面，許多汽車公司進(jìn)行了設(shè)計和改進(jìn)，比如 SAB Wabco 公司設(shè)計的脈狀通風(fēng)設(shè)計盤 [5]和 VOLVO 汽車公司設(shè)計的目測磨損指示器 [6]。 從理論上來說，用制動盤和卡鉗作為制動器的重要部分已經(jīng)有是很成熟的技術(shù)了，要想開發(fā)新型制動系統(tǒng)，就要在制造工藝和材料上下手 [7]。由于交變應(yīng)力及熱應(yīng)力的作用 , 制動盤表面也容易產(chǎn)生表面疲勞磨損 [8]，所以提高制動盤的硬度，才能獲得了較好的效果。保時捷公司率先把陶瓷制動盤工藝引用到了實際產(chǎn)車中，而奧迪公司研發(fā)的新型陶 瓷制動盤已成為奧迪部分車型的選配裝置 [9]。陶瓷制動盤 ,準(zhǔn)確地說是用碳纖維材料制造的制動盤。然后在其表面用熱處理工藝滲入進(jìn)去一些陶瓷分子，這一系列的工藝都是在高溫下進(jìn)行的，因此它的耐熱性非常好，而其表面又滲有一層高科技陶瓷，所以表面的耐熱程度也比普通金屬制動盤更高，這樣使用壽命也就更長了。配合鉆孔、劃線，讓整套制動系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。 所以陶瓷材料會是將來制動盤的主打材料 [10]。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 再如電子制動 系統(tǒng)如 ABS 的需求作 用日益明顯 [13][14][15]。原來 ABS 只用于高級轎車上，現(xiàn)在已經(jīng)普及到中級轎車，今后幾年 ，在國內(nèi)也將成為普通轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置。對傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)產(chǎn)品來說，“低端轎車高配置”將是現(xiàn)在市場需求的一種新特點。 本章小結(jié) 盤式制動器不僅重量輕，構(gòu)造簡單，調(diào)整方便，更適應(yīng)汽車在連續(xù)運轉(zhuǎn)、高溫、高負(fù)載的情況下對制動性能要求，而且降低了材料、能量的消耗，提高了汽車的操作性和舒適性，并且針對一些不足之處，正在努力改進(jìn)，努力研發(fā)，以達(dá)到延長制動器使用壽命的功效?？梢哉f未來幾年盤式制動器將會越來越完善，在國內(nèi)也將會得到快速的推廣和應(yīng)用 [14]。 結(jié)合上述對盤式制動系統(tǒng)的研究和分析，我需要做的工作是對盤式制動 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整的設(shè)計，從傳遞制動力開始直到完成制動作用，再到解除制動。主要研究的方案集中在制動鉗的設(shè)計，主油缸的設(shè)計，管路的分布設(shè)計及部分零件的設(shè)計，如制動盤，制動塊，活塞等。通過多種方案的探討，確定一套最好的研究方案，根據(jù)其發(fā)展趨勢試圖設(shè)計出能使其提高制動效能、防止生銹和粘污、減輕重量、簡化結(jié)構(gòu)、降低成本、實用性更強與壽命更長的結(jié)構(gòu)。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 第 2 章 總體方案的確定 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計任務(wù) 本次設(shè)計的主要目標(biāo)是進(jìn)一步研究盤式制動系統(tǒng)的傳動原理，并在此基礎(chǔ)上得到相關(guān)的可行的改進(jìn)方案，通過比較篩 選，挑選最佳的方案進(jìn)行研究，以獲得最理想的制動效果?？傮w說來必須符合以下內(nèi)容： 實現(xiàn)循環(huán)的制動操作； 制動效能穩(wěn)定； 設(shè)計的機構(gòu)簡單； 符合實際。 主要的研究內(nèi)容是整個盤式制動系統(tǒng)的傳動原理，即借助零部件，機構(gòu)等完成制動全過程的方法。制動器的設(shè)計，主油缸的設(shè)計，制動管路的分布方式。制動器的設(shè)計直接影響制動效果的發(fā)揮，主油缸的設(shè)計也關(guān)乎制動性能，更涉及人們的生命安全，不同制動管路的分布起到不同的制動效果，我們需要設(shè)計出一種保護(hù)乘用人的生命安全的最佳的分布方式。 盤式制動的工作原理 [15][16]（如 圖 21所示）： 制動盤 6固定在 輪轂軸承裝置 上，隨 著輪轂軸承一起 轉(zhuǎn)動；制動 卡 鉗 4 固定在制動器的底板上；制動 卡 鉗 4 上的兩個 制動塊 5 分別裝在制動盤6 的兩側(cè)。剎車時， 將施加到制動踏板 1的力通過真空助力器 2傳遞給制動主油缸 3，在制動總泵3 內(nèi)產(chǎn)生液壓，該液壓通過制動液管再傳遞給各個車輪的制動分泵（即 制動 卡 鉗 4），通過擠壓各個車輪分泵的 活塞 將制動塊 4 壓向制動盤 6，利用 摩擦 力獲得 制動 力，當(dāng)松開制動踏板 1 后，制動主油缸 3內(nèi)的活塞在回位彈簧的作用下回復(fù)到原來的位置，油管和主油缸里的壓力消失，制動塊 5 和制動鉗 4 也回位，摩擦力消失 ，制動解除 。 1制動踏板 2真空助力器 3制動主油缸 4制動鉗 5制動塊 6制動盤， 7制動鼓 8制動襯片 9制動蹄 圖 21 盤式制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作原理圖 設(shè)計要求 在設(shè)計過程中必須要求： 設(shè)計尺寸必須符合實際； 必須在保證乘車人員生命安全的條件下進(jìn)行改善； 運用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 設(shè)計方案 設(shè)計方案的確定是依照已經(jīng)存在的盤式制動形式，進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計和材料的選用更新，以達(dá)到更好的制動效果。 整個盤式制動系統(tǒng)主要由制動主 缸和制動器構(gòu)成，制動器上又有活塞和制動片，通過它們和制動盤之間的相互作用來起到循環(huán)的制動和解除制動作用。 制動鉗的方案選擇 制動鉗存在于盤式制動器上，汽車在行駛過程中，制動盤隨著車輪轉(zhuǎn)動，制動鉗是固定不動的，當(dāng)制動時，制動鉗夾住制動盤完成制動作用。按摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)來分，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式兩類。 （ 1）鉗盤式制動器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動塊，制動塊裝在卡鉗支架內(nèi)，旋轉(zhuǎn)的制動盤夾在兩塊制動塊之間，制動盤是用螺栓固定在輪轂上。這種制動器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，散熱性好， 借助制動盤的離心力作用可以將泥水污物等甩掉，維修也方便。但因摩擦襯塊的面積較小。制動時其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，因此，對摩擦材料的要求也較高。按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式，鉗盤式制動器可分為定鉗式和浮鉗式，他們有各自的優(yōu)缺點。 ①定鉗式制動器（如圖 2— 2所示）：這種制動器在制動鉗體上有兩個液壓油缸，各裝有一個或兩個活塞，利用活塞直接擠壓制動片，獲得的力較均衡，使用可靠性較強。一般用在跑車和大型車輛上。不過這種制動器的結(jié)構(gòu)尺寸較大也比較復(fù)雜，布置也較困難，需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高，制動產(chǎn)生的熱經(jīng)制動 鉗