【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ................................. 45 致 謝 ................................................................. 46 參考文獻(xiàn) .............................................................. 47 附錄 A 外文翻譯 ........................................................ 48 附錄 B 制動(dòng)器 裝配圖及 三維建模 .......................................... 57 附錄 C MATELAB 編制制動(dòng)力分配曲線 ...................................... 63 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒論 制動(dòng)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(dòng) ， 這些作用統(tǒng)稱為制動(dòng)；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(duì)汽車進(jìn)行一定程度的制動(dòng)，這種可控制的對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng)的外力稱為制動(dòng)力；這樣的一系列專門裝置即稱為制動(dòng)系。 這種用以使行 駛中的汽車減速甚至停車的制動(dòng)系稱為行車制動(dòng)系；用以使已停駛的汽車駐留原地不動(dòng)的裝置，稱為駐車制動(dòng)系。這兩個(gè)制動(dòng)系是每輛汽車必須具備的。 圖 汽車制動(dòng)系組成 1制動(dòng)助力器； 2制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)； 3駐車制動(dòng)與行車制動(dòng)警示燈； 4駐車制動(dòng)接觸裝置； 5后輪制動(dòng)器； 6制動(dòng)燈； 7駐車制動(dòng)踏板； 8制動(dòng)踏板； 9制動(dòng)主缸； 10制動(dòng)鉗； 11發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管； 12低壓管； 13制動(dòng)盤 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 任何制動(dòng)系都具有以下四個(gè)基本組成部分 （如圖 ） ： 供能裝置 ： 包括供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)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(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的各種部件。 傳動(dòng)裝置 ： 包括將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器的各個(gè)部件 制動(dòng)器 ： 產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力（制動(dòng)力）的部件，其中包括輔助制動(dòng)系中的緩速裝置。 按制動(dòng)能源來(lái)分類，行車制動(dòng)系可分為，以駕駛員的肌體作為唯一制動(dòng)能源的制動(dòng)系稱為人力制動(dòng)系；完全靠由發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢(shì)能進(jìn)行制動(dòng)的則是動(dòng)力制動(dòng)系，其制動(dòng)源可以是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)或油泵；兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系稱為伺服制動(dòng)系。 駐車制動(dòng)系 可以是人力式或動(dòng)力式 。 專門用于掛車的還有慣性制動(dòng)系和重力制動(dòng)系。按照制動(dòng)能量的傳輸方式，制動(dòng)系可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。同時(shí)采用兩種以上傳能方式的制動(dòng)系可稱為組合式制動(dòng)系。 制動(dòng)系統(tǒng)是評(píng)價(jià)汽車安全性的一個(gè)重要因素，也是汽車的重要組成部分之一。當(dāng)今汽車行業(yè)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，人類對(duì)汽車的性能要求也越來(lái)越高。一款安全、輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)可以大大提高汽車的性能。這也是汽車設(shè)計(jì)人員不斷追求的目標(biāo)。 制動(dòng)系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀： 目前 ，車輛主要還是采用盤式和鼓式制動(dòng)器的組合形式。雖然盤式制動(dòng)器的使用經(jīng)濟(jì) 性現(xiàn)在有所提高，但是與鼓式制動(dòng)器比起來(lái)還是貴得多。當(dāng)然，氣壓盤式制動(dòng)器的性能更優(yōu)越，內(nèi)襯的使用壽命更長(zhǎng)，維修間隔和保養(yǎng)技術(shù)也進(jìn)一步提升。 摩擦材料現(xiàn)在更大程度的向有機(jī)材料類型轉(zhuǎn)變，這對(duì)盤式制動(dòng)器的發(fā)展來(lái)說(shuō)是一個(gè)契機(jī)，可以使得氣壓盤式制動(dòng)器在更高的溫度下運(yùn)行，而鼓式制動(dòng)器材料是不能承受這樣的溫度的。鼓式制動(dòng)器的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了最高限度。 因此，汽車制動(dòng)器未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)是浮鉗式盤式制動(dòng)器。尤其在前輪安裝的通風(fēng)盤式制動(dòng)器又是發(fā)展重點(diǎn)。另外，作為需要在增大制動(dòng)力的一種制動(dòng)產(chǎn)品，雙盤式制動(dòng)器在商用車應(yīng)用的氣壓式 雙盤式制動(dòng)器將是未來(lái)發(fā)展的方向。在后輪盤式制動(dòng)器中，帶駐車制動(dòng)器功能的盤中鼓式制動(dòng)器將是未來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。隨著 BBW 技術(shù)的發(fā)展，盤式電動(dòng)制動(dòng)器是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。 在材料選擇方面： 80 年代之前，國(guó)內(nèi)外都主要采用有石棉樹(shù)脂型摩擦材料用于汽車制動(dòng)，但因石棉摩擦產(chǎn)生有毒粉塵吸入人體后對(duì)肺產(chǎn)生影響，以及產(chǎn)生環(huán)境污染，同時(shí)沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 在高速、高溫下，石棉材料的強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、耐磨性能等均下降，因此，汽車制動(dòng) 系無(wú)石棉化 已 是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外從 70年 代 就開(kāi)始禁止采用石棉用做制動(dòng)材料，我國(guó)在 1999 年修改的 GB126761999 法規(guī)也明確規(guī)定 “20xx 年 10月 1 日之后，制動(dòng)襯片應(yīng)不含石棉 ” 。目前國(guó)際上第三代摩擦材料 誕生 —— 無(wú)石棉有機(jī)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(diǎn)是：無(wú)論在低溫或高溫都保持良好的制動(dòng)效果，減少磨損，降低噪音，延長(zhǎng)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(guó)內(nèi)多以半金屬纖維增強(qiáng)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(diǎn)，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(xiàng)目 “ 替代石棉制品汽車制動(dòng)摩擦片的研制 ” 中，采用 當(dāng)?shù)氐暮Ｅ菔w維來(lái)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(tuán)有限公司聯(lián)合研制采用劍麻作為增強(qiáng)纖維也初步取得成功，據(jù)報(bào)道該制動(dòng)器的摩擦系數(shù)、磨損率、硬度、沖擊韌性等各項(xiàng)性能均達(dá)到國(guó)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(zhǎng)、低成本等優(yōu)點(diǎn)。另外，國(guó)內(nèi) 還 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(diǎn)，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(lái)汽車制動(dòng)摩擦材料必須是環(huán)?；?、 安全化 、輕量化以及低成本的原則。 另外，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子 制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來(lái)的汽車中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè) ECU 中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè) 巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來(lái)。同時(shí)需要各種國(guó)際及國(guó)內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車就會(huì)真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。 課題主要內(nèi)容： 題目簡(jiǎn)介：后輪驅(qū)動(dòng)；總長(zhǎng) 4300mm； 總寬 1790mm； 軸距 2576mm； 前輪距 1460mm；后輪距 1473mm；整備質(zhì)量 1598kg； 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 ，最大功率 85kw/5500r/min，最大沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 轉(zhuǎn)矩 158 N m /4000r/min，壓縮比 :1；五檔手動(dòng) 變速器，推薦 傳動(dòng)比： 1i =，2i =， 3i =， 4i =， 5i =， Ri =；推薦主減速比： ； 最高車速：200km/h。 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(dòng)器的設(shè)計(jì)要求，如下： 1）具有足夠的制動(dòng)效能。 2）工作可靠。 3）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，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(jìn)入制動(dòng)器工作表面。 5）制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好。 6）操縱輕便，并具有良好的隨動(dòng)性。 7）制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)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(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。 11）當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并是使基本功能遭到破壞時(shí)，汽車制 動(dòng)系應(yīng)有音響或光信號(hào)等報(bào)警提示。 結(jié)合以上參數(shù)及要求，適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，設(shè)計(jì)一款合適的汽車制動(dòng)器并通過(guò)繪圖軟件將該制動(dòng)器布置圖繪出。 課題研究方案： 1）制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析及選擇。分析該商務(wù)車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)比較、計(jì)算以及查閱相關(guān)資料，選出適合的結(jié)構(gòu)方案。 2）制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇。選擇制動(dòng)力、制動(dòng)力分配系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、最大制動(dòng)力矩等。 3）制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和計(jì)算。根據(jù)所選方案與參數(shù)，分析計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù)、摩擦襯 塊 的磨損特性，核算制動(dòng)器熱容量和溫升等 4）制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)與計(jì)算 5）制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 6）綜合上述設(shè)計(jì)與計(jì)算，用繪圖軟件繪制該制動(dòng)器的零部件圖及總布置圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 2 制動(dòng) 器 的結(jié)構(gòu)形式選擇 鼓式制動(dòng)器 結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介 鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒(méi)有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上。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)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)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(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均 固定在輪鼓上。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦路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)鼓的外因柱表面與制動(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。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式制動(dòng)器按蹄的類型 分為： 圖 鼓式制動(dòng)器簡(jiǎn)圖 （ a）領(lǐng)從蹄式（用凸輪張開(kāi)）；（ b）領(lǐng)從蹄式（用制動(dòng)輪缸張開(kāi)）；（ 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 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 （ 1） 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖 （ a） (b)所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向 (制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn) )，則蹄 1 為領(lǐng)蹄，蹄 2 為從蹄。汽車倒車時(shí)制動(dòng)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(duì)調(diào)了。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓 式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)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(shì) ” 作用，故又稱為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開(kāi)制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有 “ 減勢(shì) ” 作用，故又稱為減勢(shì)蹄。 “ 增勢(shì) ” 作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而 “ 減勢(shì) ” 作用使從蹄所受的法向反力減 小。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)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(jìn)與倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)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(dòng)器及轎車的后輪制動(dòng)器。 （ 2） 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 若在汽車前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，則稱為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。顯然，當(dāng)汽車倒車時(shí)這種制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如圖(c)所示，兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動(dòng)器。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降。這種結(jié)構(gòu)常用于中級(jí)轎車的前輪制動(dòng) 器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，前軸的動(dòng)軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反。 （ 3） 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 如圖 （ d） 當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動(dòng)助均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動(dòng)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(dòng)器時(shí)，則需另設(shè)中央制動(dòng)器用于駐車制動(dòng)。 （ 4） 單向增力式制動(dòng)器 如圖 （ e） 單向增力式制動(dòng)器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷上 。由于制動(dòng)時(shí)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(dòng)器。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。因此，它僅用于少數(shù)輕、沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 中型貨車和轎車上作為前輪制動(dòng)器。 （ 5） 雙向增力式制動(dòng)器 如圖 （ f） 將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換用雙活塞式制動(dòng)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(dòng)器。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。 雙向增力式制動(dòng)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(dòng)與駐車制動(dòng)共用的制動(dòng)器，但行車制動(dòng)是由液壓經(jīng)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開(kāi)力進(jìn)行制