【正文】 on After the design of brake this paper start the checking of braking deceleration and braking distance analyzed the stability of braking efficiency and braking direction and drawn out with MATLAB braking force distribution curve above all ply with the design requirements and verifies the rationality of the design of the brakes Finally according to the design and calculation using CAD drawing brake assembly and brake caliper disc brake piston liner friction parts at the same time the paper also carried a threedimensional modeling In addition this paper briefly introduces the drive mechanism brake type selection brake main cylinder pipe braking system the selection of multiloop research status of brake and development prospects Key words brake disc CAD MATLAB design modeling 目 錄 摘要 I 1 緒論 1 11 制動系統(tǒng)的基本概念 1 12 制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 2 13 課題主要內(nèi)容 3 14 課題研究方案 4 2 制動器的結(jié)構(gòu)形式選擇 5 21 鼓式制動器結(jié)構(gòu)形式簡介 5 22 盤式制動器結(jié)構(gòu)形式簡介 7 23 盤式制動器的優(yōu)缺點 8 22 該商務(wù)車制動器結(jié)構(gòu)的最終選擇 8 3 制動系的主要參數(shù)及選擇 10 31 制動力與制動力分配系數(shù) 11 32 同步附著系數(shù) 15 33 制動強度和附著系數(shù)利用率 17 34 制動器最大制動力矩 18 35 制動器因數(shù) 19 36 盤式制動器主要參數(shù)的確定 20 4 制動器的設(shè)計計算 21 41 摩擦襯塊的磨損特性計算 21 耗散率 21 功 22 42 制動器熱容量和溫升核算 23 43 盤式制動器制動力矩的計算 24 44 駐車制動計算 25 5 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 27 51 制動盤 27 52 制動鉗 28 53 制動塊 28 54 摩擦材料 28 55 制動輪缸 29 56 制動間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機構(gòu) 29 6 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與計算 31 61 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 31 62 制動管路的多回路系統(tǒng) 36 63 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 38 缸直徑與工作容積 38 缸直徑與工作容積 39 板力與踏板行程 40 缸 40 7 制動性能分析 42 71 制動性能評價指標(biāo) 42 能 42 能的恒定性 43 汽車的方向穩(wěn)定性 43 72 制動器制動力分配曲線分析 44 結(jié) 論 45 致 謝 46 參考文獻 47 附錄 A 外文翻譯 48 附錄 B 制動器裝配圖及三維建模 57 附錄 C MATELAB 編制制動力分配曲線 63 1 緒論 11 制動系統(tǒng)的基本概念 使行駛中的汽車減速甚至停車使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車保持不動這些作用統(tǒng)稱為制動汽車上裝設(shè)的一系列專門裝置以便駕駛員能根據(jù) 道路和交通等情況借以使外界主要是路面在汽車某些部分主要是車輪施加一定的力對汽車進行一定程度的制動這種可控制的對汽車進行制動的外力稱為制動力這樣的一系列專門裝置即稱為制動系這種用以使行駛中的汽車減速甚至停車的制動系稱為行車制動系用以使已停駛的汽車駐留原地不動的裝置稱為駐車制動系這兩個制動系是每輛汽車必須具備的 任何制動系都具有以下四個基本組成部分 供能裝置包括供給調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件 控制裝置包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件 傳動裝置包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯?各個部件 制動器產(chǎn)生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力制動力的部件其中包括輔助制動系中的緩速裝置 按制動能源來分類行車制動系可分為以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系稱為人力制動系完全靠由發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的則是動力制動系其制動源可以是發(fā)動機驅(qū)動的空氣壓縮機或油泵兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系稱為伺服制動系 駐車制動系可以是人力式或動力式專門用于掛車的還有慣性制動系和重力制動系按照制動能量的傳輸方式制動系可分為機械式液壓式氣壓式和電磁式等同時采用兩種以上傳能方式的制 動系可稱為組合式制動系車輛主要還是采用盤式和鼓式制動器的組合形式雖然盤式制動器的使用經(jīng)濟性現(xiàn)在有所提高但是與鼓式制動器比起來還是貴得多當(dāng)然氣壓盤式制動器的性能更優(yōu)越內(nèi)襯的使用壽命更長維修間隔和保養(yǎng)技術(shù)也進一步提升 摩擦材料現(xiàn)在更大程度的向有機材料類型轉(zhuǎn)變這對盤式制動器的發(fā)展來說是一個契機可以使得氣壓盤式制動器在更高的溫度下運行而鼓式制動器材料是不能承受這樣的溫度的鼓式制動器的發(fā)展已經(jīng)達到了最高限度 因此汽車制動器未來的發(fā)展重點是浮鉗式盤式制動器尤其在前輪安裝的通風(fēng)盤式制動器又是發(fā)展重點另外作為需要在 增大制動力的一種制動產(chǎn)品雙盤式制動器在商用車應(yīng)用的氣壓式雙盤式制動器將是未來發(fā)展的方向在后輪盤式制動器中帶駐車制動器功能的盤中鼓式制動器將是未來發(fā)展的一種趨勢隨著 BBW技術(shù)的發(fā)展盤式電動制動器是未來發(fā)展的重點方向 80 年代之前國內(nèi)外都主要采用有石棉樹脂型摩擦材料用于汽車制動但因石棉摩擦產(chǎn)生有毒粉塵吸入人體后對肺產(chǎn)生影響以及產(chǎn)生環(huán)境污染同時在高速高溫下石棉材料的強度摩擦系數(shù)耐磨性能等均下降因此汽車制動無石棉化是一種必然的發(fā)展趨勢國外從 70 年就開始禁止采用石棉用做制動材料我國在 1999年修改的 GB126761999法規(guī)也明確規(guī)定 2021年 10月 1日之后制動襯片應(yīng)不含石棉目前國際上第三代摩擦材料無石棉有機物 NAO 片主要使用玻璃纖維芳香族聚酰纖維或其它纖維碳陶瓷等作為加固材料其主要優(yōu)點是無論在低溫或高溫都保持良好的制動效果減少磨損降低噪音延長剎車盤的使用壽命代表目前摩擦材料的發(fā)展方向 目前國內(nèi)多以半金屬纖維增強復(fù)合摩擦材料應(yīng)用最為普遍但一些企業(yè)和地方根據(jù)本身的特點也在研究新型摩擦材料比如由河北工業(yè)大學(xué)所承擔(dān)的科研項目替代石棉制品汽車制動摩擦片的研制中采用當(dāng)?shù)氐暮Ｅ菔w維來研制摩擦材料取得初步成功西安交大與廣東省東方 劍麻集團有限公司聯(lián)合研制采用劍麻作為增強纖維也初步取得成功據(jù)報道該制動器的摩擦系數(shù)磨損率硬度沖擊韌性等各項性能均達到國家標(biāo)準(zhǔn)具有摩擦系數(shù)平穩(wěn)熱恢復(fù)性能好剎車噪音小使用壽命長低成本等優(yōu)點另外國內(nèi)有人研究采用水鎂石做摩擦材料不同的纖維有不同的優(yōu)缺點因此研制一種比較符合各種要求的摩擦材料也就成為人們的追求但不管如何未來汽車制動摩擦材料必須是環(huán)?；p量化以及低成本的原則 36 2123 1458 1070 0857 35 推薦主減速比 4111 最高車速 200kmh 根據(jù)所給商務(wù)車的技術(shù)參數(shù)及性能參數(shù)并綜合考慮制動器的 設(shè)計要求如下 1 具有足夠的制動效能 2 工作可靠 3 在任何速度下制動時汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性 4 防止水和污泥進入制動器工作表面 5 制動能力的熱穩(wěn)定性良好 6 操縱輕便并具有良好的隨動性 7 制動時制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小同時力求減少散發(fā)出對人體有還的石棉纖維等物質(zhì)以減少公害 8 作用滯后性應(yīng)盡可能好 9 摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命 10 摩擦副磨損后應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構(gòu)且調(diào)整間隙工作容易最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機構(gòu) 11 當(dāng)制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并是使基本功能遭到破壞時汽車制動系應(yīng)有音響或光信號 等報警提示 結(jié)合以上參數(shù)及要求適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素設(shè)計一款合適的汽車制動器并通過繪圖軟件將該制動器布置圖繪出 14 課題研究方案 1 制動器的結(jié)構(gòu)方案分析及選擇分析該商務(wù)車制動器的設(shè)計要求通過比較計算以及查閱相關(guān)資料選出適合的結(jié)構(gòu)方案 2 制動系的主要參數(shù)及其選擇選擇制動力制動力分配系數(shù)制動強度最大制動力矩等 3 制動器的設(shè)計和計算根據(jù)所選方案與參數(shù)分析計算制動器的制動因數(shù)摩擦襯塊的磨損特性核算制動器熱容量和溫升等 4 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 5 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計計算 6 綜合上述設(shè)計與計 算用繪圖軟件繪制該制動器的零部件圖及總布置圖 2 制動器的結(jié)構(gòu)形式選擇 21 鼓式制動器結(jié)構(gòu)形式簡介 鼓式制動器是最早形式的汽車制動器當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)型式內(nèi)張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄后者則安裝在制動底板上而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動鼓車輪制動器的制動鼓均固定在輪鼓上制動時利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦路片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn) 生摩擦力矩故又稱為蹄式制動器外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓故又稱為帶式制動器在汽車制動系中帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器但現(xiàn)代汽車已很少采用所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器通常所說的鼓式制動器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)鼓式制動器按蹄的類型分為 圖 21 鼓式制動器簡圖 a領(lǐng)從蹄式用凸輪張開 b領(lǐng)從蹄式用制動輪缸張開 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 1 領(lǐng)從蹄式制動器 如圖所示若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向 制動鼓正向旋轉(zhuǎn) 則蹄 1 為領(lǐng)蹄蹄 2 為從蹄汽車倒車時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對調(diào)了這種當(dāng)制動鼓正反方向旋轉(zhuǎn)時總具有一個領(lǐng)蹄和一個從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器稱為領(lǐng)從蹄式制動器領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊即摩擦力矩具有增勢作用故又稱為增勢蹄而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢即摩擦力矩具有減勢作用故又稱為減勢蹄增勢作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大而減勢作用使從蹄所受的法向反力減領(lǐng)從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平但由于其在汽車前進與倒車時的制動性能不變且結(jié)構(gòu)簡單造價較低也便于附裝駐車制動機構(gòu)故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中重型載貨汽車的前后輪制動器及轎車的后輪制動器 雙領(lǐng)蹄式制動器 若在汽車前進時兩制動蹄均為領(lǐng)蹄的制動器則稱為雙領(lǐng)蹄式制動器顯然當(dāng)汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動器如圖 2 c 所示兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動兩套制動蹄制動輪缸等機件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的因此兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡故屬于平衡式制動器雙領(lǐng)蹄式制動器有高 的正向制動效能但倒車時則變?yōu)殡p從蹄式使制動效能大降這種結(jié)構(gòu)常用于中級轎車的前輪制動器這是因為這類汽車前進制動時前軸的動軸荷及 附著力大于后軸而倒車時則相反 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 當(dāng)制動鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時兩制動助均為領(lǐng)蹄的制動器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動器它也屬于平衡式制動器由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在汽車前進及倒車時的制動性能不變因此廣泛用于中輕型載貨汽車和部分轎車的前后車輪但用作后輪制動器時則需另設(shè)中央制動器用于駐車制動 單向增力式制動器 單向增力式制動器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接第二制動蹄支承在其上端制動底板上 的支承銷上由于制動時兩蹄的法向反力不能相互平衡因此它居于一種非平衡式制動器單向增力式制動器在汽車前進制動時的制動效能很高且高于前述的各種制動器但在倒車制動時其制動效能卻是最低的因此它僅用于少數(shù)輕中型貨車和轎車上作為前輪制動器 雙向增力式制動器 將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸其上端的支承銷也作為兩蹄共用的則成為雙向增力式制動器對雙向增力式制動器來說不論汽車前進制動或倒退制動該制動器均為增力式制動器 雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多而且常常將其作為行車制動與駐車制動共用的制動器 但行車制動是由液壓經(jīng)制動輪缸產(chǎn)生制動蹄的張開力進行制動而駐車制動則是用制動操縱手柄通過鋼索拉繩及杠桿等機械操縱系統(tǒng)進行操縱雙向增力式制動器也廣泛用作汽車的中央制動器因為駐車制動要求制動器正向反向的制動效能都很高而且駐車制動若不用于應(yīng)急制動時也不會產(chǎn)生高溫故其熱衰退問題并不突出 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動器浮鉗盤式制動器等 ①定鉗盤式制動器這種制動器中的制動鉗固定不動制動盤與車輪相聯(lián)并在制動鉗體開口槽中