【正文】 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 全套圖紙，加 153893706 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng) ， 它是 制約汽 車運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵 裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動(dòng)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(duì)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(dòng)系統(tǒng) 。 通過查閱相關(guān)的資料，運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，確定 汽車 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使其達(dá)到以下要求：具有足夠的制動(dòng)效能以保證汽車的安全性；本系統(tǒng)采用 Ⅱ 型雙回路的制動(dòng)管路以保證制動(dòng)的可靠性；采用真空助力器使其操縱輕 便；同時(shí)在材料的選擇上盡量采用對(duì)人體無害的材料。 制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作 ， 由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到交通和黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 人身安全 ， 因此制動(dòng)性能是車輛非常重要的性能之一 ， 改善汽車的制動(dòng)性能始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí) ， 由于車輛受到與行駛方向相反的外力 ， 所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至 零 ， 對(duì)這一過程中車輛受力情況的分析有助于制動(dòng)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì) ， 因此制動(dòng)過程受力情況分析是車輛試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) ， 由于這一過程較為復(fù)雜 ， 因此一般在實(shí)際中只能建立簡化模型分析 ， 通 常人們主要從三個(gè)方面來對(duì)制動(dòng)過程進(jìn)行分析和評(píng)價(jià) ： （ 1） 制動(dòng)效能 :即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度； （ 2） 制動(dòng)效能的恒定性 ： 即抗熱衰退性； （ 3） 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性； 目前 ， 對(duì)于整車制動(dòng)系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺(tái)架進(jìn)行 ， 由于在汽車道路試驗(yàn)中車輪扭矩不易測(cè)量 ， 因此 ， 多數(shù)有關(guān)傳動(dòng)系 !制動(dòng)系的試驗(yàn)均通過間接測(cè)量來進(jìn)行汽車在道路上行駛 ， 其車輪與地面的作用力是汽車運(yùn)動(dòng)變化的根據(jù) ， 在汽車道路試驗(yàn)中 ，如果能夠方便地測(cè)量出車輪上扭矩的變化 ， 則可為汽車整車制動(dòng)系統(tǒng)性能研究提供更全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和性能評(píng)價(jià)。 制動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 （ 1） 研究、確定制動(dòng)控制采用氣壓方式還是液壓（真空助力、真空增壓或油氣 混合）方式 （ 2）研究、確定制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成 1） 設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)示意圖。 2） 駐車制動(dòng)采用的形式。 3） 是否需要有輔助制動(dòng) 。 （ 3）汽車必需制動(dòng)力及其前后分配的確定 前提條件一經(jīng)確定，與前項(xiàng)的系統(tǒng)的研究、確定的同時(shí)，研究汽車必需的制動(dòng)力 并把它們適當(dāng)?shù)胤峙涞角昂筝S上，確定每個(gè)車輪制動(dòng)器必需的制動(dòng)力。 （ 4） 確定制動(dòng)器制動(dòng)力、摩擦片壽命及構(gòu)造、參數(shù) 制動(dòng)器必需制動(dòng)力求出后，考慮摩擦片壽命和由輪胎尺寸等所限制的空間，選定制動(dòng)器的 型式、構(gòu)造和參數(shù)，繪制布置圖，進(jìn)行制動(dòng)力制動(dòng)力矩計(jì)算、摩擦磨損計(jì)算。 （ 5） 制動(dòng)器零件設(shè)計(jì) 零件設(shè)計(jì)、材料、強(qiáng)度、耐久性及裝配性等的研究確定，進(jìn)行工作圖設(shè)計(jì)。 （ 6） 制動(dòng)操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制動(dòng)系操縱部件（閥類、加力器、制動(dòng)氣室等）的研究、選定或設(shè)計(jì)，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 3 （ 7） 管路設(shè)計(jì) 管路布置、設(shè)計(jì)。 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 制定出制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，確定計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)制動(dòng)器主要參數(shù)設(shè)計(jì)和液壓驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制裝配圖，布置圖和零件圖，并對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行三維建模 。 第 2 章 制動(dòng)系統(tǒng)總體方案 設(shè)計(jì) 汽車 制動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，主要涉及制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式選擇 ，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇，制動(dòng) 管路布置結(jié)構(gòu)型式的選擇等三個(gè)方面。本章將就這三個(gè)方面 的問題進(jìn)行分析論證。 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式 的 選擇 車輪制動(dòng)器主要用于行車制動(dòng)系統(tǒng)，有時(shí)也兼作駐車制動(dòng)之用。制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式、和電磁式等三種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本太高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用緩速器。目前 廣泛使用的仍為摩擦式制動(dòng)器 [2]。 摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)不同，可以分為鼓式、盤式和帶式三種。帶式只用于中央制動(dòng)器；鼓式和盤式應(yīng)用最為廣泛。鼓式制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于商用車，同時(shí)鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低 。 鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器。 內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是一對(duì)帶有摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者又安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則又緊固于前梁或后橋殼的凸緣上 (對(duì)車輪制動(dòng)器 )或變速器殼或與其相固定的支架上黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 (對(duì)中央制動(dòng)器 )； 其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng) 鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面和制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。 現(xiàn) 外束型鼓式制動(dòng)器主要用于中央制動(dòng)器的設(shè)計(jì) [1]。 相對(duì)于鼓式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 熱穩(wěn)定性好； （ 2） 水穩(wěn)定性好； （ 3） 制動(dòng)穩(wěn)定性好； （ 4） 制動(dòng)力矩與汽車前進(jìn)和后退等行駛狀態(tài)無關(guān) ； （ 5） 在輸出同 樣大小的 制動(dòng)力矩的條件下，盤式 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量比鼓式制動(dòng)器的要??； （ 6） 盤式制動(dòng)器的摩擦襯塊比鼓式制 動(dòng)器的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也比較簡單，維修、保養(yǎng)容易； （ 7） 制動(dòng)盤與摩擦襯塊間的間隙小，一 次縮短了油缸活塞的操作時(shí)間，并使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比有增大的可能； （ 8） 制動(dòng)盤的熱膨脹量不會(huì)像制動(dòng)鼓熱膨脹那 樣引起制動(dòng)踏板行程損失，這也使得間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以簡化； （ 9） 易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性與安全性，以保證汽車在任何車速下各車輪都能均勻一致地平穩(wěn)制動(dòng) ； （ 10） 能 方便地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器磨損報(bào)警，能及時(shí)地更換摩擦襯片。 作為一款輕型載貨商用車， 出于制造 維修成本 以及制動(dòng)效能等 方面考慮，采用 前盤后鼓式制動(dòng)器 。 鼓式制動(dòng)器可按其制動(dòng)蹄的受力情況分類 (見圖 )，它們的制動(dòng)效能、制動(dòng)鼓的受力平衡狀況以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同 [2]。 （ a） （ b） （ c） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 （ d） （ e） （ f） （ a）領(lǐng)從蹄式（凸輪張開）；（ b）領(lǐng)從蹄式（制動(dòng)輪缸張開）；（ c）雙領(lǐng)蹄式（非雙向，平衡式）； （ d）雙向雙領(lǐng)蹄式；（ e）單向增力式；（ f）雙向增力式 圖 鼓式制動(dòng)器簡圖 制動(dòng)蹄按其張開時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。制動(dòng)蹄張開的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動(dòng)蹄，稱為領(lǐng)蹄；反之，則稱為從蹄。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片 之間的間隙。因此得到廣泛的應(yīng)用，特別是用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車的后輪制動(dòng)器 [2]。 輕型 商用車總質(zhì)量較小， 因此 采用 結(jié)構(gòu)簡單，成本低的 領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器。 按摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)來分，盤式制動(dòng)器分為鉗盤制動(dòng)器和全盤制動(dòng)器兩大類。 全盤制動(dòng)器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦便面全部接觸。這種制動(dòng)器的散熱性差，為此，多采用油冷式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 前盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)形式可分為固定鉗盤和浮動(dòng)鉗盤兩種。其中浮動(dòng)前盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺 寸緊湊，可將制動(dòng)器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動(dòng)塊客兼用于行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)。因此作為輕型商用車前制動(dòng)器采用浮動(dòng)前盤式制動(dòng)器。 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式的方案比較選擇 根據(jù)制動(dòng)力源的不同 ， 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)三大類型。而力的傳遞方式又有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和氣壓 液壓式的區(qū)別，如表 所示。 表 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 制動(dòng)力源 力的傳遞方式 用途 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 6 型式 制動(dòng)力源 工作介質(zhì) 型式 工作介質(zhì) 簡單制動(dòng)系 （人力制動(dòng)系） 司機(jī)體力 機(jī)械式 桿系或鋼絲 繩 僅限于駐車 制動(dòng) 液壓式 制動(dòng)液 部分微型汽車的行 車制動(dòng) 動(dòng)力制動(dòng)系 氣壓動(dòng)力 制動(dòng)系 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 空氣 氣壓式 空氣 中、重型汽車的行車制動(dòng) 氣壓 液壓式 空氣、制動(dòng) 液 液壓動(dòng)力 制動(dòng)系 制動(dòng)液 液壓式 制動(dòng)液 伺服制動(dòng)系 真空伺服 制動(dòng)系 司機(jī)體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 空氣 液壓式 制動(dòng)液 轎車，微、輕、中型汽車的行車制動(dòng) 氣壓 制動(dòng)系 空氣 液壓伺服 制動(dòng)系 制動(dòng)液 簡單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動(dòng)力源，故亦稱人力制動(dòng)。其中，又分為機(jī)械式和液壓式兩 種。機(jī)械式完全靠桿系傳力，由于其機(jī)械效率低，傳動(dòng)比小，潤滑點(diǎn)多，且難以保證前、后軸制動(dòng)力的正確比例和左、右輪制動(dòng)力的均衡，所以在汽車的行車制動(dòng)裝置中已被淘汰。但因其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠 (故障少 )，還廣泛地應(yīng)用于中、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中 [2]。 液壓式簡單制動(dòng) (通常簡稱為液壓制動(dòng) )用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間較短 (～ )；工作壓力高 (可達(dá) 10～ 20MPa)，因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu) (或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu) )，而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使 之結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小；機(jī)械效率較高 (液壓系統(tǒng)有自潤滑作用 )。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是過度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系效能降低，甚至完全失效。液壓制動(dòng)曾廣泛應(yīng)用在轎車、輕型貨車及一部分中型貨車上 [２ ]。 動(dòng)力制動(dòng)即利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成，并表現(xiàn)為氣壓或液壓形式的勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源。駕駛員施加于踏板或手柄上的力，僅用于回路中控制元件的操縱。因此，簡單制動(dòng)中的踏板力和踏板行程之間的反比例關(guān)系，在動(dòng)力制動(dòng)中便不復(fù)存在，從而可使踏板力較小，同時(shí)又有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭? 氣壓制動(dòng) 是應(yīng)用最多的動(dòng)力制動(dòng)之一。其主要優(yōu)點(diǎn)為操縱輕便、工作可靠、不易出故障、維修保養(yǎng)方便；此外，其氣源除供制動(dòng)用外，還可以供其它裝置使用。其主要缺點(diǎn)是必須有空氣壓縮機(jī)、貯氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、成本高；管路中壓力的建立和撤除都較慢，即作用滯后時(shí)間較長 (～ )，因而增加了空駛距離和停車距離，為此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣筒的距離過遠(yuǎn)的情況下，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)元件 ——繼動(dòng)閥 (亦稱加速閥 )以及快放閥；管路工作壓力低，一般為黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 ～ ，因而制動(dòng)氣室的直徑必須設(shè)計(jì)得大些，且只 能置于制動(dòng)器外部，再通過桿件和凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，這就增加了簧下質(zhì)量；制動(dòng)氣室排氣有很大噪聲。氣壓制動(dòng)在總質(zhì)量 8t 以上的貨車和客車上得到廣泛應(yīng)用。由于主、掛車的摘和掛都很方便，所以汽車列車也多用氣壓制動(dòng) [３ ]。 用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源而構(gòu)成的氣頂液制動(dòng)，也是動(dòng)力制動(dòng)。它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)，因氣壓系統(tǒng)管路短，作用滯后時(shí)間也較短。但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高，所以主要用在重型汽車上。 全液壓動(dòng)力制動(dòng)，用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源，有閉式 (常壓式 )與開式 (常流式 )兩種。 開式 (常流式 )系統(tǒng)在不制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)液在無負(fù)荷情況下由液壓泵經(jīng)制動(dòng)閥到貯液罐不斷循環(huán)流動(dòng)；而在制動(dòng)時(shí)，則借閥的節(jié)流而產(chǎn)生所需的液壓并傳人輪缸。 閉式回路因平時(shí)總保持著高液壓，對(duì)密封的要求較高，但對(duì)制動(dòng)操縱的反應(yīng)比開式的快。在液壓泵出故障時(shí)，開式的即不起制動(dòng)作用，而閉式的還有可能利用蓄能器的壓力繼續(xù)進(jìn)行若干次制動(dòng)。 全液壓動(dòng)力制動(dòng)除了有一般液壓制動(dòng)系的優(yōu)點(diǎn)以外，還有制動(dòng)能力強(qiáng)、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，即使產(chǎn)生汽化現(xiàn)象也沒有什么影響等好處。但結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，精密件多，對(duì)系統(tǒng)的密封性要求也較高， 目前應(yīng)用并不廣泛。 各種形式的動(dòng)力制動(dòng)在動(dòng)力系統(tǒng)失效時(shí)，制動(dòng)作用即全部喪失。 伺服制動(dòng)的制動(dòng)能源是人力和發(fā)動(dòng)機(jī)并用。正常情況下其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，還可以全靠人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)以產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力，因而從中級(jí)以上的轎車到重型貨車，都廣泛采用伺服制動(dòng)。 按伺服力源不同，伺服制動(dòng)有真空伺服制動(dòng)、空氣伺服制動(dòng)和液壓伺服制動(dòng)三類。 真空伺服制動(dòng)與空氣伺服制動(dòng)的工作原理基本