【文章內(nèi)容簡介】 路的傳遞，克服制動蹄與制動鼓的間隙等。在時間內(nèi)，汽車的減速度為零，作等速運動。 為制動力由零增大到穩(wěn)定值，因而制動減速度由零增至穩(wěn)定值ja所經(jīng)歷的時間。每輛在用車的ja值各不相同。常將十稱為制動系的協(xié)調(diào)時間，～。 是以穩(wěn)定制動減速度制動的時間。 是從開始放松制動踏板的瞬時起，到制動力完全消除。因而制動減速度為零所經(jīng)歷的時間，稱為完全釋放時間。圖24制動減速度一時間曲線 理想的制動系統(tǒng)當(dāng)汽車勻速行使時，實際車速（即車輪中心的縱向速度）與車輪速度（即車輪滾動的圓周速度）相等，車輪在路面上的運動為純滾動運動。然而，當(dāng)駕駛員踩下制動踏板后，在制動器摩擦力矩的作用下，車輪的角速度減小，實際車速與車輪速度之間就會產(chǎn)生一個速度差，輪胎與地面之間就會產(chǎn)生相對滑移，滑移程度用滑移率S來表示，其表達式：式中：S為車輪滑移率；為車速（車輪中心縱向速度，m/s）；為車輪速度（車輪瞬時圓周速度，=rω，m/s）；r為車輪半徑（m）；ω為車輪轉(zhuǎn)動角速度（rad/s）。 當(dāng)=時，滑移率S=0，車輪自由滾動；當(dāng)=0時，滑移率S=100%，車輪完全抱死滑移； 當(dāng)時，滑移率0S100%，車輪既滾動又滑動?；坡试酱螅囕喕瞥潭仍酱?。在制動過程中，車輪抱死滑移的根本原因是制動器制動力大于輪胎道路附著力。因此影響車輪滑移率的因素包括以下幾個方面： （1）車輪載客人數(shù)或載物量； （2）前后軸的載荷分布； （3）輪胎道路附著狀況； （4）路面種類和路面狀況； （5）制動力大小及其增長速率。汽車的實際車速與車輪滾動的圓周速度之間的差異稱為車輪的滑移率。滑移率S的定義式為: （23） 式中： ——車輪中心的速度； ——車輪的角速度； ——車輪的滾動半徑。 圖25附著系數(shù)隨滑移率變化的曲線不制動時，車輪作純滾動，即滑移率S=o。當(dāng)車輪抱死時，,滑移率S=100%。輪胎與路面間的附著系數(shù)在制動過程中實際上是個變量，縱、側(cè)向附著系數(shù)隨滑移率S變化的曲線如圖25所示。從圖25可知，滑移率S=100%時，縱向附著系數(shù)較小，地面制動力不是最大，因而制動距離不是最短。而且此時的側(cè)向附著系數(shù)為零，能承受的側(cè)向力為零。汽車此時很容易發(fā)生甩尾、甚至調(diào)頭以及失去前輪轉(zhuǎn)向能力等危險現(xiàn)象，不能保證制動的方向穩(wěn)定性，所以理想的制動系統(tǒng)應(yīng)能防止車輪被抱死，自動保持在滑移率為15%～25%的范圍內(nèi)工作，這樣就能夠利用峰值附著系數(shù)獲得最大的地面制動力和最短的制動距離。而且此時還具有較高的側(cè)向附著系數(shù)，可以承受較大的側(cè)向力而不致側(cè)滑，可以保持汽車方向的控制能力，具有良好的制動方向穩(wěn)定性。ABS系統(tǒng)可以保持車輪的滑移率在15%～25%的范圍內(nèi)。關(guān)于這方面的具體分析將在后面的一章中作介紹。 第三章 汽車制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇制動驅(qū)動機構(gòu)用于將司機或其他動力源的制動作用力傳給制動器，使之產(chǎn)生制動力矩。 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及分類根據(jù)制動力源的不同，驅(qū)動機構(gòu)可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。具體可分為如下表：制動力源力的傳遞方式用途型式 制動力源工作介質(zhì)型式 工作介質(zhì) 簡單制動系（人力制動系）司機體力機械式桿系或鋼絲繩僅用于駐車 制動液壓式制動液部分微型汽車的行車制動動力制動系氣壓動力制動系發(fā)動機動力空氣氣壓式空氣中、重型汽車的行車制動氣壓—液壓式 空氣、制動液液壓動力制動系制動液液壓式制動液伺服制動系真空伺服制動系司機體力與發(fā)動機動力空氣液壓式制動液轎車、微、輕、中型汽車的行車制動氣壓伺服制動系空氣液壓伺服制動系制動液 簡單制動系簡單制動系即人力制動系，是靠司機作用于制動踏板上或受柄上的力作為制動力源。力的傳遞方式又有機械式和液壓式兩種。機械式靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，工作可靠，但機械效率底，故僅用于中小型汽車的駐車制動裝置中。液壓式簡單制動系通常稱為液壓制動系，用于行車制動裝置。其優(yōu)點是作用時間短（～），工作壓力高（可達10～12MP），輪缸尺寸小，可布置在制動器內(nèi)部作為制動蹄張開機構(gòu)或制動塊壓緊機構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量小、造價低。但其有限的力傳動比限制了其在汽車上的使用范圍。另外，液壓管路在過度受熱時會形成氣泡而影響傳輸，使制動效能降低甚至失效。液壓式簡單制動系曾廣泛應(yīng)用于轎車、輕型及以下的貨車及部分中型貨車上去。其工作原理如圖31所示： 圖31人力液壓制動系示意圖9—前制動器；2——輪缸；6——制動管；4—制動踏板；5—制動主缸；10—后制動器。 動力制動系動力制動系是以發(fā)動機動力形成的氣壓或液壓勢能作為汽車動力的全部力源進行制動，而司機作用于制動踏板或手柄上的力僅用于對制動回路中控制元件的操縱。在簡單制動系中的踏板力與其行程間的反比例關(guān)系變不復(fù)存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭３Ｓ玫膭恿χ苿酉涤幸韵聨追N。（1） 氣壓制動系氣壓制動系是動力制動系中最常見的型式，由于可以獲得較大的制動驅(qū)動力且主車與被拖的掛車之間制動驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、連接和斷開都很方便，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、越野汽車和客車上。但氣壓制動系必須采用空氣壓縮機、儲氣罐、制動閥等裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時間長（～），因此，在制動閥到制動氣室和儲氣罐的距離較遠時有必要加設(shè)氣動的第二級元件——繼動閥以及快放閥；管路工作壓力較低，因而制動氣室的直徑大，只能置于制動器之外，在通過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動制動蹄，使非簧栽質(zhì)量增大；另外制動氣室排氣也有較大噪聲。（2）全液壓動力制動系 全液壓動力制動系是用發(fā)動機驅(qū)動油泵產(chǎn)生的液壓作為制動力源。有開式和閉式兩種。目前汽車用的全液壓動力制動系多用于閉式（常壓式）。全液壓動力制動系除具有一般液壓制動系統(tǒng)的優(yōu)點外，還具有操作輕便、制動力強、易于采用制動力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置等優(yōu)點。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，僅用于某些高級轎車和大型客車上。 各種形式的動力制動系在其動力系統(tǒng)失效使回路中的氣壓或液壓達不到正常壓力時，制動作用即會全部失效。 伺服制動系伺服制動系是在人力液壓制動系中增加由其他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(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時，仍可由人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動力。因此，在中級以上轎車及輕、中型客、貨車上得到了廣泛應(yīng)用。 按伺服系統(tǒng)能源的不同，伺服系統(tǒng)分為真空伺服系統(tǒng)、氣壓伺服系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)?！?、中型貨車上；氣壓伺服系統(tǒng)則廣泛用于裝載質(zhì)量為6～12T的中、重型貨車及極少數(shù)高級轎車上。液壓伺服系統(tǒng)一般是由發(fā)動機驅(qū)動高壓油泵產(chǎn)生高壓油液供伺服制動系和動力轉(zhuǎn)向系共同使用。 按照助力特點，伺服制動系又可分為助力式和增壓式兩種。助力伺服制動系工作原理如圖32：圖32真空助力式（直動式）伺服制動系示意圖 制動管路的多回路系統(tǒng)為了提高制動驅(qū)動機構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動驅(qū)動機構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說應(yīng)該將汽車的全部行車制動器的液壓或氣壓管路分成兩個或更多個相互獨立的回路，以便當(dāng)一個回路發(fā)生故障失效時，其他完好的回路仍能可靠的工作。汽車的液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的雙回路系統(tǒng)一般有5種分路方案，選擇分路方案時，主要是考慮其制動效能的損失程度、制動力的不對稱情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。方案如下：1) 前、后輪制動管路各成獨立的回路系統(tǒng)，即一軸對一軸的分路型式，簡稱II型。其特點是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸鼓式制動器相配合，成本較低。這種分路布置方案在各種汽車上都采用，但在貨車上用的最為廣泛。這一分路方案若后輪制動管路失效，則一旦前輪制動抱死就會失去轉(zhuǎn)彎制動能力。對于前輪驅(qū)動的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動時，制動效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過大的踏板力會使后輪抱死而導(dǎo)致汽車甩尾。2) 前后輪制動管路呈對角連接的兩個獨立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動器與后橋的對側(cè)車輪制動器同屬于一個回路，稱交叉型，簡稱X型。其特點是結(jié)構(gòu)也很簡單，一回路失效時仍能保持50%的制動效能，并且制動力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動時與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時，前、后各有一側(cè)車輪有制動作用，使制動力不對稱，導(dǎo)致前輪將朝制動起作用車輪的的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值（至20 mm），這樣不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。3) 前輪制動器的半數(shù)輪缸與全部后輪制動器輪缸構(gòu)成一個獨立的回路，而兩前輪制動器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路，可看成是一軸半對半個軸的分路型式，簡稱HI型。4) 兩個獨立的回路分別為兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器所組成，即半個軸與一輪對另半個軸與另一輪的型式，簡稱LL型。5) 兩個獨立的回路均由每個前、后制動器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個軸對前、后半個軸的分路型式，簡稱HH型。這種型式的雙回路系統(tǒng)的制動效能最好。HI，LL，HH型的結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜。LL型和HH型在任一回路失效時，前、后制動力的比值與正常情況下相同，且剩余的總制動力可達到正常值的50%左右。HI型單用一回路 ，即一軸半剩余制動力比較大，但此時與LL型一樣，在緊急制動時后輪極易先抱死。 Mazda6轎車制動驅(qū)動機構(gòu)的選擇綜合3. 1節(jié)所述各種制動系驅(qū)動回路的優(yōu)、缺點，及Mazda6轎車的整車參數(shù)（整車參數(shù)如下表31所示），初步選擇如下裝置：我們選擇真空助力式（直動式）伺服制動系雙回路作為該車的傳動系統(tǒng)。（如圖3—2所示）該回路采用交叉型（X）液壓雙管路，該回路結(jié)構(gòu)簡單、工作效率高、駕駛員腳感較好。根據(jù)前后載荷的分配情況，通過感載比例閥自動調(diào)節(jié)前、后車輪的制動力，使前、后車輪的制動力分配始終處于最佳狀態(tài)。另外，即使交叉型管路任一回路失效，剩余總制動力都可以保證正常值的50%，且不會引起轉(zhuǎn)向失控。表31 Mazda 6轎車技術(shù)參數(shù)尺寸參數(shù)長寬高／mmmmmm467017801435輪距／mm2675前懸（后懸）/ mm960（1035）前輪距（后輪距）/ mm1540（1540）最小離地間隙（滿載）/ mm137質(zhì)量參數(shù)整車整備質(zhì)量/Kg1390滿載總質(zhì)量/ Kg1915載荷分配/ Kg空載前/后844/546滿載前/后990/925性能參數(shù)動力性最高車速/Km/h2000—100Km/h加速時間/S經(jīng)濟性90Km/h等速油耗/L/（100Km/h）制動距離初速80Km/h時/m30初速50Km/h時/m13排放標(biāo)準(zhǔn)滿足歐III排放標(biāo)準(zhǔn)最大車內(nèi)外加速度噪聲/dB(A)76(64)最小轉(zhuǎn)彎直徑/m行李箱容積/L500發(fā)動機發(fā)動機型號L3發(fā)動機形式直列4缸、DOHC、16V、多點順序噴射汽油機排量/L壓縮比缸徑行程/ mmmm最大功率/KW（轉(zhuǎn)速/r/min）119（6500）最大扭矩/Nm（轉(zhuǎn)速/r/min）205（400）油箱容積/L64第四章 汽車制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算通過對Mazda6轎車整車性能的分析，根據(jù)該車的整車參數(shù)，參考同類車型制動器的特點我們設(shè)計了Mazda6轎車制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)及主要尺寸。前輪我們采用浮鉗盤式制動器，后輪采用帶駐車制動傳動裝置的DBA盤式制動器。根據(jù)本科生畢業(yè)設(shè)計時間和工作量的要求，我們只設(shè)計前輪的盤式制動器。后輪制動器只是在前輪制動器的基礎(chǔ)上多安裝了一個駐車制動機械機構(gòu)和前輪有相通之處，故因篇幅限制不再介紹設(shè)計過程。 制動盤的設(shè)計（1）前制動盤的設(shè)計綜合考慮盤式制動器定、浮鉗盤式制動器的優(yōu)劣。前輪盤式制動器的制動盤我們設(shè)計成浮鉗盤式制動器。制動盤在工作時不僅受到制動塊作用的很大的法向力和切向力，而且還承受比制動鼓大的過的熱負(fù)荷，其表面最高溫度可達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。為了使制動盤有適當(dāng)?shù)臒崛萘亢土己玫纳嵝阅?，必須對其結(jié)構(gòu)和厚度給予充分的考慮。制動盤的結(jié)構(gòu)分為實心型和通風(fēng)型兩種，通風(fēng)型可以降低溫升20%～30%。奧迪、切諾基、桑塔納200、富康（AL、AG）轎車均通風(fēng)型制動盤，其厚度在20～25mm之間；其他引進轎車采用厚度為10~13的實心型制動盤?？紤]到制動過程中前輪制動器產(chǎn)生的制動力約占總制動力的70%以上，結(jié)合溫升對制動穩(wěn)定性能的影響，前輪盤式制動器我們設(shè)計成通風(fēng)盤。參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和該車的靜力半徑（R=290mm）制動盤尺寸我們初選為外徑厚度（mmmm）28024。其結(jié)構(gòu)如圖43所示：圖41 浮鉗盤式制動器通風(fēng)盤簡圖圖42 浮鉗盤式制動器通風(fēng)盤簡圖圖43浮鉗盤式制動器通風(fēng)盤簡圖制造技術(shù)要求：制動盤的材料為灰鑄鐵，或添加Cr、兩端面的平行度和靜不平衡量。一般， mm， mm， mm。制動盤應(yīng)進行調(diào)質(zhì)處理，硬度為273～302HB。表面淬火淬硬深度為2～3 mm，硬度為35～45HRC。（2）后輪制動盤的設(shè)計后輪制動器因為產(chǎn)生的制動力還不到30%，且后輪制動器的制動鉗我們設(shè)計成帶駐車制動傳動裝置的DBA式浮鉗盤式。所以為了使后輪制動器的結(jié)構(gòu)盡