【正文】 計取襯塊厚度14mm，有隔熱減震墊。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。制動塊背板由鋼板制成。襯塊多為扇形，也有矩形，正方形或圓形的。因此本次設(shè)計采用可鍛鑄鐵，整體式、鍍鉻處理，前后制動鉗位于車軸后。制動鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方?；钊设T鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。在鉗體中加工出制動油缸。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。例如用鋁合金壓鑄。本次設(shè)計采用的材料為合金鑄鐵，結(jié)構(gòu)形狀為禮帽形，前后均為實心盤。用于鉗盤式制動器的制動盤結(jié)構(gòu)形狀一般為禮貌形（）。本次設(shè)計取有效半徑為100mm。當(dāng)。如圖圖 ，平均半徑為式中：，——扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。其中， 制動器的熱容量和溫升核算應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： （44）式中：——各制動盤的總質(zhì)量，為已知2Kg ——與各制動盤相連的金屬（如輪轂、輪輻、制動鉗體等）總質(zhì)量，為4kg ——制動盤材料的比容熱，對鑄鐵C=482J/(kgK)；對于鋁合金C=880 J/(kgK) ——與制動盤相連的受熱金屬件的比容熱； ——制動盤的溫升（一次由到完全停車的強烈制動，溫升不應(yīng)超過15 ）； ——滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動過程迅速，可以認(rèn)為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按前、后制動力的分配比率分配給前后、制動器，即 （46）求得： 所以： 式中 ——賽車滿載總質(zhì)量，為345Kg ——賽車制動時的初速度 ——賽車制動器制動力分配系數(shù)，核算： 故，滿足以下條件： 盤式制動器有效半徑的計算盤式制動器的計算用簡圖如圖 ，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為 （46）式中：——摩擦系數(shù)，； ——單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力，見圖 ——作用半徑。2，求得，符合要求。式中t為100Km/h時的制動時間。 ——制動時間，； ——前、后制動器襯片(襯塊)的摩擦面積；（） ——制動力分配系數(shù)。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量，其單位為。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。另外，在選擇摩擦材料時，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料，故選用粉末冶金材料。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～，一般來說，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差，所以在制動器設(shè)計時并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。由于制動襯塊為扇形，選定其到圓心的夾角為，故工作面積為： 本次設(shè)計取A= 摩擦襯塊摩擦系數(shù)f選擇摩擦襯塊時,不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。 摩擦襯塊工作面積A ，考慮到現(xiàn)今摩擦材料的不斷升級，此范圍可適當(dāng)擴(kuò)大些。所以，取。在本次設(shè)計中，前后制動器均選取實心式制動盤，取厚度h=10mm. 摩擦襯塊內(nèi)徑與外徑與厚度b，工作時襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較大，使得 磨損不均勻，接觸面積減小，最終將導(dǎo)致制動力矩變化大。制動盤可以制成實心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。 制動盤厚度h制動盤厚度h直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時的溫升。對于鉗盤式制動器，兩側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力均為P，則制動盤在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2P（為盤與制動襯塊間的摩擦系數(shù)），于是鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為 (324) 式中：f為摩擦系數(shù).在本次賽車設(shè)計中取f=；則BF= 盤式制動器主要參數(shù)的確定 制動盤直徑D制動盤直徑D應(yīng)盡可能取大些，這是制動盤的有效半徑得到增大，可以減小制動鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度，受輪輞直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為70％～79％。其實質(zhì)是制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評價不同結(jié)構(gòu)型式的制動器的效能。，應(yīng)從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩。 按有關(guān)資料，—。由式（）可知，雙軸汽車前、后車輪附著力同時被充分利用或前、后輪同時抱死時的制動力之比為=式中：，——質(zhì)心離前、后軸距離。 制動器最大制動力矩為保證賽車具有良好的制動效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前，后輪制動器的制動力矩?？汕蟮茫? （320） （321） （322） 令 則： 本設(shè)計中賽車的值恒定，其值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過低。故 當(dāng)時：可能得到的地面制動力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即。根據(jù)有關(guān)資料推薦，取賽車=，則= 制動強度、地面制動力和附著系數(shù)利用率前面的式子（38）和（314）已給出了制動強度q和附著系數(shù)利用率的定義式，下面再討論一下當(dāng)=、和時的q和。附著條件的利用情況可用附著系數(shù)利用率(或稱為附著力利用率)表示： （314） 式中：——賽車總的地面制動力； ——所受重力； ——制動強度。分析表明，賽車在同步附著系數(shù)的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為du/dtg，即，q為制動強度。3. 當(dāng)，制動時前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。本設(shè)計選取賽車前、后制動器制動力為固定比值，因此只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死，當(dāng)賽車在不同值的路面上制動時，可能有以下3種情況。線與I曲線交于B點， B點處的附著系數(shù)=，則稱為同步附著系數(shù)。由式（310）可知，前、后車輪同時抱死時，前、后車輪制動器的制動力，是的函數(shù)。在上述3種情況中，顯然是第3種情況的附著條件利用的最好。由式（34）～式（36）及式（38）可求出前、后軸車輪的附著力為 （39）上式表明：賽車在附著系數(shù)為任一確定的路面上制動時，各軸車輪附著力即極限制動力并非常數(shù)而是制動強度q或總制動力的函數(shù)。根據(jù)上述汽車制動時的整車受力分析，考慮到汽車制動時的軸荷轉(zhuǎn)移以及G=mg，式中g(shù)為重力加速度()，則可求得汽車制動時水平地面對前、后軸車輪的法向反力，分別為 （35）令=qg，q稱為制動強度，則汽車制動時水平地面對汽車前、后軸車輪的法向反力，又可表達(dá)為 （36） 若在附著系數(shù)為的路面上制動，前、后輪均抱死（同時抱死或先后抱死均可），此時汽車總的地面制動力（）等于汽車前、后軸車輪的總附著力，亦等于作用于質(zhì)心的制動慣性力m（），即有或代入式（35），則得水平地面作用于前、后軸車輪的法向反作用力的另一表達(dá)式： （37）式（35），（36），（37）均為直線方程，由上式可見，當(dāng)制動強度或者同步附著系數(shù)改變時，前后軸車輪的地面法向反作用力的變化是很大的，前輪增大，后輪減小。另外，在以下的分析中還忽略制動時車輪邊滾動邊滑動的情況，且附著系數(shù)只取一個數(shù)值。 圖 制動器制動力、滌棉制動力與踏板力的關(guān)系。此后制動力矩即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而即成為與相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。但地面制動力受著附著條件的限制，其值不可能大于附著力，即 ≤ (33) (34) 式中：—輪胎與地面間的附著系數(shù)；—地面對車輪的法向反力。取決于制動器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動踏板力即制動系的液壓成正比。令 (32)并稱之為制動器制動力，它是在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力，又稱為制動周緣力。在這里先給出該FSAE賽車的整車參數(shù)：賽車軸距：1650mm 質(zhì)心高度：310mm賽車高度：1170mm賽車長度：2136mm質(zhì)心到前軸的距離：質(zhì)心到后軸的距離：輪胎半徑：244mm輪胎型號:180/530R13總質(zhì)量(含人)：345kg 賽車前軸載荷：賽車后軸載荷： 制動力與制動力分配系數(shù)賽車制動時，如果忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度的車輪，其力矩平衡方程為 (31)式中：—制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N在有關(guān)的整車總布置參數(shù)及制動器結(jié)構(gòu)型式確定之后，根據(jù)已給參數(shù)并參考已有的同等級汽車的同類型制動器，初選制動器的主要參數(shù)，并據(jù)以進(jìn)行制動器結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計；然后進(jìn)行制動力矩和磨損性能的驗算，并與所要求的數(shù)據(jù)比較，直到達(dá)到設(shè)計要求。綜上所述，本次賽車制動系統(tǒng)的設(shè)計，前后輪均采用浮動鉗盤式制動器，前后輪制動盤均選擇普通盤。通風(fēng)盤式就是空心的，顧名思義具有通風(fēng)功效，指的是汽車在行使當(dāng)中產(chǎn)生的離心力能使空氣對流，達(dá)到散熱的目的，這是由盤式碟片的特殊構(gòu)造決定的。根據(jù)制動盤的不同，盤式制動器還可分為普通盤式和通風(fēng)盤式。轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前輪盤式制動，后輪鼓式制動的方式。而鼓式制動器成本相對低廉，比較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然，盤式制動器也有自己的缺陷。解決好散熱問題，對提高汽車的制動性能也就起了事倍功半的作用。如果制動系統(tǒng)經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，就會阻礙能量的轉(zhuǎn)換過程，造成制動性能下降。 FSAE方程式賽車制動器結(jié)構(gòu)的最終選擇簡單來講，制動就是利用摩擦將動能轉(zhuǎn)換成熱能，使車輛失去動能而停止下來。 盤式制動器的缺點（封閉的多片全盤式制動器除外）。，質(zhì)量小，散熱良好。而鼓式制動器則需經(jīng)十余次制動方能恢復(fù)正常。 盤式制動器的優(yōu)缺點 盤式制動器的優(yōu)點 與鼓式制動器相比，盤式制動器具有如下優(yōu)點：，因為制動盤對摩擦襯塊無摩擦増力作用；另外，制動摩擦襯塊的尺寸不大，其工作表面的面積僅為制動盤面積的12%～16%，鼓散熱性較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動油液溫度比固定鉗式的低30℃～50℃，汽化的可能性較小。 浮動鉗式盤式制動器工作原理圖(a)滑動鉗式盤式制動器 (b)擺動鉗式盤式制動器1—制動盤；2—制動鉗體；3—制動塊總成；4—帶磨損警報裝置的制動塊總成；5—活塞； 6—制動鉗支架； 7—導(dǎo)向銷浮動鉗式盤式制動器只在制動盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動。左右)。對擺動鉗式盤式制動器來說，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動 。但它們的制動油缸均為單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動塊總成是活動的，而另一側(cè)的制動塊總成則固定在鉗體上。其浮動方式有兩種，一種是制動鉗體可作平行滑動；另一種是制動鉗體可繞一支承銷擺動()。 固定鉗式盤式制動器1—轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼）；2—調(diào)整墊片；3—活塞；4—制動塊總成；5導(dǎo)向支承銷；6—制動鉗體；7—輪輞；8—回位彈簧；9—制動盤；10—輪轂固定鉗式盤式制動器的應(yīng)用是早于浮動鉗式的，其制動鉗的剛度好，除活塞和制動塊外無其他滑動件，但由于需采用兩個油缸分置于制動盤的兩側(cè)，使結(jié)構(gòu)尺寸較大，布置較困難；需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高；制動熱經(jīng)制動鉗體上的油路傳給制動油液，易使其由于溫度過高而產(chǎn)生氣泡影響制動效果。當(dāng)放松制動踏板使油液壓力減小時，回位彈簧又將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。1) 固定鉗式盤式制動器 所示，在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝有一個活塞。但這種制動器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。其工作原理如摩擦離合器，故又稱為離合器式制動器。但由于摩擦襯塊的面積較小，制動時其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，故對摩擦材料的