【正文】 ............. 81 致 謝 ........................................................................................................................ 83 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 84 翻譯資料 ........................................................................................................................ 85 原文 ............................................................................................................................ 85 譯文 ............................................................................................................................ 97 5 第一章 緒論 引言 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車(chē)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾煌ㄟ\(yùn)輸工具。其中 重點(diǎn)介紹了汽車(chē)車(chē)制動(dòng)系的主要構(gòu)件 —— 浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器、液壓雙會(huì)路制動(dòng)主缸的分析計(jì)算和防抱死系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)的理論分析。 一方面，轎車(chē)變的越來(lái)越重、動(dòng)力越來(lái)越大；另一方面，人們?cè)絹?lái)越強(qiáng)調(diào)汽車(chē)駕乘的舒適性和安全性。因而， 作為能保證汽車(chē)安全行駛的組成部分之一 —— 制動(dòng)系，有必要對(duì)它的組成構(gòu)件進(jìn)行較為詳盡的設(shè)計(jì)計(jì)算和理論分析。論文的最后對(duì)摩擦襯片的摩擦特性進(jìn)行了校核。它由許多保證其使用性能到達(dá)部件組成，制動(dòng)系就是其中最為重要的總成之一。 制動(dòng)器是汽車(chē)制動(dòng)系中關(guān)鍵部件之一，其性能的好壞將直接影響整車(chē)性能的優(yōu)劣，以及駕乘人員的生命、財(cái)產(chǎn)安全。海南馬自達(dá)新款轎車(chē) Mazda 6 的上市，便以其獨(dú)具個(gè)性及魅力的造型；卓越的動(dòng)力性能；典范的質(zhì)感和靜噪性；低排放和可再循環(huán)利用的環(huán)保性，贏得愛(ài) 車(chē)一族的青睞。在國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn) GB126761999《汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和實(shí)驗(yàn)方法》（有關(guān)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能方面的內(nèi)容等效采用 ECE No13 法規(guī)），以及 GB7258— 1997《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》中，對(duì)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和性能都做了嚴(yán)格的規(guī)定 ]11[ 。 （ 2）駐車(chē)制動(dòng)系，即使停駛的車(chē)輛（包括坡道停車(chē)）以機(jī)械作用保持其不動(dòng)的零部件的總稱(chēng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車(chē)必備的，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車(chē)制動(dòng)器也可起到應(yīng)急制動(dòng)的作用。 （ 1） 行車(chē)制動(dòng) 不論車(chē)速高低、載荷多少、車(chē)輛上坡和下坡，行車(chē)制動(dòng)必須能控制車(chē)輛的行駛，且使車(chē)輛安全、迅速、有效的停??；行車(chē)制動(dòng)必須是可控制的；必須保證駕駛員在其座位上雙手無(wú)須離開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)就能實(shí)現(xiàn)的制動(dòng)。 制動(dòng)系組成部分及功能 （ 1）供能裝置 供能裝置是制動(dòng)系中供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需的能量、必要時(shí)還可改善傳能介質(zhì)7 狀態(tài)的部件。制動(dòng)系按傳能方式分為氣壓、液壓、電磁、機(jī)械、組合制動(dòng)系；按傳能裝置連接方式分為單回路、雙回路和多回路制動(dòng)系 。 （ 7）輔助裝置 輔助裝置是為改善制動(dòng)性能和使用的方便性而在制動(dòng)系中增設(shè)的裝置，包括報(bào)警裝置、保護(hù)壓力裝置、制動(dòng)力調(diào)節(jié) 裝置和車(chē)輪防抱死裝置等。 （ 1） 具有良好的冷態(tài)制動(dòng)效能，能產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力，使汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)性能符合強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的要求。 （ 5） 工作可靠，如行車(chē)制動(dòng)系傳能裝置必須至少采用雙回路，反映時(shí)間應(yīng)短；動(dòng)力制動(dòng)系必須至少有兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)能裝置，并具有保護(hù)壓力裝置和報(bào)警裝置等。 （ 9） 能全天候使用。盤(pán)式制動(dòng)器之所以得到普遍的應(yīng)用，是因?yàn)樵趶?qiáng)烈的制動(dòng)情況下，制動(dòng)器力矩很大，汽車(chē)以較大的初速度進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，在前輪上設(shè)置盤(pán)式制動(dòng)器能使汽車(chē)保持良好的穩(wěn)定性。制動(dòng)器的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。福特公司1928 年 A 型車(chē)的四輪均裝有機(jī)械鼓式制動(dòng)器。林肯公司也于 1932 年推出 V12 轎車(chē)，該車(chē)采用通過(guò)四根軟索真空加力器的鼓式制動(dòng)器。與鼓式制動(dòng)器相比，盤(pán)式制動(dòng)器有很多 優(yōu)點(diǎn)。 1936 年博世公司申請(qǐng)一項(xiàng)電液控制的 ABS 裝置專(zhuān)利，促進(jìn)了防抱系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用 1969 年的福特 Ⅲ車(chē)的后輪使用了真空助力的 ABS 制動(dòng)器。奔茨推出一種性能可靠，帶有獨(dú)立液壓助力器的全數(shù)字電子系統(tǒng)控制的 ABS 制動(dòng)裝置，美國(guó) 1985 年的 Continental MKVL 采用帶數(shù)字顯示式微處理器、復(fù)合主缸、液壓制動(dòng)助力器、電磁閥及執(zhí)行器“一體化”的 ABS 防抱裝置。汽車(chē)用先進(jìn)電子裝置方面的開(kāi)始發(fā)展包括 :改進(jìn)的 ABSASR 控制系統(tǒng)，車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，互感式車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，集成化車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)及主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)等。棉花纖維浸漬粘合劑再經(jīng)加壓成型、加工后的產(chǎn)品是最初開(kāi)發(fā)和使用的摩擦片，但在使用中因摩擦熱升溫至 120 0C，棉花纖維會(huì)燃燒 ，于是以石棉作為替代品，由于石棉耐高溫強(qiáng)度較高，纖維性和柔韌性不錯(cuò)，且來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，逐步成為摩擦材料中最重要組成部分。許多國(guó)家和政對(duì)石11 棉的使用做了 嚴(yán)格的限制，客觀上又一次推動(dòng)了新型剎車(chē)材料的開(kāi)發(fā)研究，主要集中在尋求替代石棉的纖維上，涌現(xiàn)出許多新的纖維，如玻璃纖維、 Kevlar 纖維、Aramid 纖維、碳纖維、銅纖維、鈦酸鉀纖維、云母纖維、 Emicortt 纖維及硅灰石、海泡石纖維、硅酸鋁纖維、巖棉以及尼龍纖維等，希望得到性能更優(yōu)良的無(wú)公害摩擦片。但近八年來(lái)，在國(guó)外形勢(shì)的緊迫下，加快了研究開(kāi)發(fā)步伐。 汽車(chē)制動(dòng)器的評(píng) 價(jià)指標(biāo) 汽車(chē)的制動(dòng)性能是汽車(chē)的主要性能指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到交通安全重大交通事故往往與制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑等情況有關(guān)。 （ 2） 制動(dòng)效能的恒定性，即抗熱或水衰退性能 。制動(dòng)減速度常指制動(dòng)過(guò)程中的最大減速度，它反映了地面制動(dòng)力，因此它與制動(dòng)12 器制動(dòng)力及輪胎與道路的附著力有關(guān)。此外，實(shí)際行駛時(shí)，制動(dòng)器還存在水衰退問(wèn)題，要求制動(dòng)器在浸水后仍應(yīng)保持其制動(dòng)效能。 鼓式制動(dòng)器的工作原理 鼓式制動(dòng)器的工作原理可用如圖 21 所示的一種簡(jiǎn)單的液壓制動(dòng)系示意圖來(lái)說(shuō)明。用油管與裝在車(chē)架上的液壓制動(dòng)主缸 4 相連通。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)著的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力距 uM ，其方向與車(chē)輪方向相反。定鉗盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)鉗替兩側(cè)都安有液壓缸，制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)鉗體不 動(dòng)，具有一定壓力的液壓油流入兩側(cè)的制動(dòng)輪缸。這必然使得制動(dòng)鉗的尺寸過(guò)大，難以安裝在現(xiàn)代化轎車(chē)的輪輞內(nèi)。所以今天我們主要研究盤(pán)式制動(dòng)器的浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器其大致工作原理如圖 22所示 : 圖 22 滑動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器工作原理示意圖 浮前鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗可以相對(duì)制動(dòng)盤(pán)軸向滑動(dòng)。于是，制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的摩擦塊 10在 P1 和 P2 的作用下夾緊制動(dòng)盤(pán) 11，使之在制動(dòng)盤(pán)上產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向向反的制動(dòng)力矩，促使汽車(chē)制動(dòng) ]8[ 。 R 一壓緊力的作用半徑。制動(dòng)盤(pán)則是軸向熱膨脹極小，徑向熱膨脹根本與性能無(wú)關(guān)，故無(wú)機(jī)械衰退問(wèn)題。鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)甚至十余次制動(dòng)方能恢復(fù) 。 (6) 襯塊比鼓式中的襯片更容易更換，一般保養(yǎng)作業(yè)也較簡(jiǎn)單。 (3) 難以完全防止塵污和銹蝕。鼓、盤(pán)式制動(dòng)器都存在 滯后性較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。 1t 是從腳接觸制動(dòng)踏板起，到剛開(kāi)始出現(xiàn)制動(dòng)力，因而剛開(kāi)始出現(xiàn)減速度為止所經(jīng)歷的時(shí)間，稱(chēng)為制動(dòng)系的反應(yīng)時(shí)間。每輛在用車(chē)的 ja值各不相同。因而制動(dòng)減速度為零所經(jīng)歷的時(shí)間，稱(chēng)為完全釋放時(shí)間，一般在 之間。滑移率越大，車(chē)輪滑移程度越大。滑移率 S的定義式為 : %100????www VrVS ? （ 23） 式中： wV —— 車(chē)輪中心的速度； w? —— 車(chē)輪的角速度； r —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑。從圖 25可知，滑移率 S=100%時(shí)，縱向附著系數(shù)較小，地面制動(dòng)力不是最大，因而制動(dòng)距離不是最 短。 ABS 系統(tǒng)可以保持車(chē)輪的滑移率在 15%～ 25%的范圍內(nèi) ]1[ 。具體可分為如下表： 制動(dòng)力源 力的傳遞方式 用途 型式 制動(dòng)力源 工作介質(zhì) 型式 工作介質(zhì) 簡(jiǎn)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 僅用于駐車(chē) 制動(dòng) 液壓式 制動(dòng)液 部分微型汽車(chē)的行車(chē)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(chē)的行車(chē)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(chē)、微、輕、中型汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng) 氣壓伺服制動(dòng)系 空氣 液壓伺服制動(dòng)系 制動(dòng)液 簡(jiǎn)單制動(dòng)系 簡(jiǎn)單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系，是靠司機(jī)作用于制動(dòng)踏板上或受柄上的力作為制22 動(dòng)力源。其優(yōu)點(diǎn)是作用時(shí)間短（ ～ 秒），工作壓力高（可達(dá) 10～ 12MP），輪缸尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄張開(kāi)機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低。其工作原理如圖 31所示： 圖 31 人力液壓制動(dòng)系示意圖 9— 前制動(dòng)器； 2—— 輪缸； 6—— 制動(dòng)管； 4— 制動(dòng)踏板； 5— 制動(dòng)主缸； 10— 后制動(dòng)器。 （ 1） 氣壓制動(dòng)系 氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系中最常見(jiàn)的型式，由于可以獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力且主車(chē)與被拖的掛車(chē)之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接和斷開(kāi)都很方便，因此廣泛應(yīng)用于總質(zhì)量為 8t以上尤其是 15t 以上的貨車(chē)、越野汽車(chē)和客車(chē)上。目前汽車(chē)用的全液壓動(dòng)力制動(dòng)系多用于閉式（常壓式）。 伺服制動(dòng)系 伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。 真空伺服系統(tǒng)多用于總質(zhì)量在 ～ 以上的轎車(chē)及裝載質(zhì)量在 6T 以下的輕、中型貨車(chē)上；氣壓伺服系統(tǒng)則廣泛用于裝載質(zhì)量為 6～ 12T 的中、重型貨車(chē)及極少數(shù)高級(jí)轎車(chē)上。 汽車(chē)的液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)一般有 5 種分路方案，選擇分路方案時(shí)，主要是考慮其制動(dòng)效能的損失程度、制動(dòng)力的不對(duì)稱(chēng)情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。這一分路方案若后輪制動(dòng)管路失效，則一旦前輪制動(dòng)抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。此時(shí)，前、后各有一側(cè)車(chē)輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車(chē)輪的的一側(cè)繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性。 5) 兩個(gè)獨(dú)立的回路均由每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路型式，簡(jiǎn)稱(chēng) HH 型。 HI 型單用一回路 ，即一軸半剩余制動(dòng)力比較大，但此時(shí)與 LL 型一樣，在緊急制動(dòng)時(shí)后輪極易先抱死。另外，即使交26 叉型管路任一回路失效，剩余總制動(dòng)力都可以保證正常值的 50%，且不會(huì)引起轉(zhuǎn)向失控 ]3[ 。 根據(jù)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間和工作量的要求，我們只設(shè)計(jì) 前輪的盤(pán)式制動(dòng)器。制動(dòng)盤(pán)在工作時(shí)不僅受到制動(dòng)塊作用的很大的法向力和切向力，而且還承受比制動(dòng)鼓大的過(guò)的熱負(fù)荷，其表面最高溫度可達(dá) 800℃，在高溫作用下可能翹曲，從而導(dǎo)致產(chǎn)生摩擦噪聲和刮傷。 考慮到制動(dòng)過(guò)程中前輪制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力約占總制動(dòng)力的 70%以上，結(jié)合溫升對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性能的影響，前輪盤(pán)式制動(dòng)器我們?cè)O(shè)計(jì)成通風(fēng)盤(pán)。制動(dòng)盤(pán)應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為 273～ 302HB。參考同類(lèi)車(chē)型和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。239。則前輪剛剛抱死時(shí)的臨界狀態(tài)有地面附著系數(shù) 0??? =。 2L —— 汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離 。在這里我們?nèi)?f =。 (2)前制動(dòng)輪缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制動(dòng)鉗是安裝制動(dòng)塊和油缸的基礎(chǔ)件 ,在定鉗盤(pán)式制動(dòng)器中 ,制動(dòng)鉗承受全部的制動(dòng)反力，而在滑動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器中，部分制動(dòng)反力由安裝架或固定件承受。在制動(dòng)鉗外圓中部（位于制動(dòng)盤(pán)處）開(kāi)有一個(gè)窗口供檢查拆卸制動(dòng)塊之 用。 其結(jié)構(gòu)如圖 44所示 : 圖 44 制動(dòng)鉗示意圖 1— 防塵罩； 2— 導(dǎo)向套； 3— 轉(zhuǎn)向節(jié)； 4— 導(dǎo)向片； 5— 摩擦塊； 6— 背板； 7— 消聲片； 8— 彈簧片； 9— 螺釘； 10— 活塞； 11— 制動(dòng)鉗； 12— 密封環(huán)； 13— 防塵罩； 14— 擋圈； 15— 固定螺栓。 32 13851424 mmV w ???? ? ` 綜 (1)(2)(3)得： 31385142mmVmmmmDW ???? 制動(dòng)系后制動(dòng)鉗的設(shè)計(jì) （ 1）后制動(dòng)鉗的主要尺寸 —— 制動(dòng)輪缸的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 因?yàn)楝F(xiàn)代轎車(chē)尤其是高級(jí)轎車(chē)前制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力約占總制動(dòng)力的 70%,而前后制動(dòng)輪缸內(nèi)制動(dòng)液壓力相同 ,所以我們可以近似認(rèn)為 :