【正文】 圖所示汽車在水平路面上制動時的受力情況。 tu dd —— 汽車制動減速度， sm 。當汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配 ，以及前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有 3 種，即 （ 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； （ 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； （ 3）前、后輪同時抱死。 由式（ 37），式（ 38）不難求得在任何附著系數(shù) ? 的路面上，前、后車輪同時抱死即前、后軸車輪附著力同時被充分利用的條件為 gFFFF BBff ????? 2121 （ 310） 式中： 1fF —— 前軸車輪的制動力； 2fF —— 后軸車輪的制動力； 1BF —— 前軸車輪地面制動力； 2BF —— 后軸車輪地面制動力； 前后制動器制動力的理想分配關系式為 ???????? ???????? ????121222 2421 fgfggf FhGLFGLhLhGF （ 311） 通常用前制動器制動力對汽車總制動器制動力之比來表明分配比例，即制 動器制動力分配系數(shù) ? ，它可表示為 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 20 211 ffff FFFF ??? （ 312） 因為 21 fff FFF ?? ，所以 ? ?ffff FF FF ?? ??? 121 （ 313） 整理式（ 34）得 ?? )1(21 ??ff FF （ 314） 同步附著系數(shù) 根據(jù)峰面積，樣品中丙烯腈的 含量按公式（ ）計算，結果保留小數(shù)點后兩位。它表示具有固定 ? 線的汽車只能在一種路面上實現(xiàn)前、后輪同時抱死。 同步附著系數(shù)說明，前后制動器制動力為固定比值的汽車，只能在一種路面上，即在同步附著系數(shù)的路面上才能保證前后輪同時抱死。設汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動，此時汽車前、后輪同時抱死。上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 21 對于常見的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向寬度不 是 很大，取 R 等于平均半徑 Rm，或有效半徑 Re，在實際上已經(jīng)足夠精確。 設襯塊與制動盤之間的單位壓力為戶，則在任意微元面積 RdRdφ上的摩擦力對制動盤中心的力矩為 fpR2dRdφ，而單側制動塊加于制動盤的制動力矩應為單側襯塊加于制動盤的總摩擦力為 故有效半徑為 Re=Mμ /2fFo=2(R23R13)/3(R22R12) （ 320） 可見，有效半徑 Re 即是扇形表面的面積中心至制動盤中心的距離。 應當指出，若 m 過小，即扇形的徑向寬度過大，襯塊摩擦面上各不同半徑處的滑磨速度相差太遠，磨損將不均勻，因而單位壓力分布均勻這一假設上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 22 條件不能成立，則上述計算方法也就不適用。 制動盤工作面的加工精度應達到下述要求：平面度允差為 ，表面粗糙度為 — m，兩摩擦表面的平行度不應大于 ，制動盤的端面圓跳動不應大于 。為保證有足夠的強度和耐磨性能，其牌號不應低于HT由前述可知，若汽車在具有同步附著系數(shù) 0? 的路面上制動，汽車的前、后輪將同時達到抱死的工況，此時的制動強度 0??z 。就是說，只有在 0??＝ 的路面上，地面的附著條件才能被充分地利用。為了定量說明地面附著條件的利用程度，定義利用附著系數(shù)為 FziFxbii ?? , 2,1?i （ 321） 設汽車前輪剛要抱死或前、后輪同時剛要抱死時，汽車產(chǎn)生的減速度zgdtdu? ，則由式（ 321）得前輪地面法向反作用力為 )( 21 gz zhLLmgF ?? （ 322） 前輪制動器制動力和地面制動力為 mg zdtdumFF xb ??? ??? 11 （ 323） 將式（ 311）和式 (312)代入式（ 38），則 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 23 )(1211 后輪剛要抱死時， 后輪地面制動力和地面法向反作用力 mg zdtdumFF bx )1()1(22 ??? ????? （ 325） )( 12 gz zhLLmgF ?? （ 326） 將式（ 314）和式 (315)代入，則 )(1)1(1222gzxbzhLLzFF???? ?? （ 327） 對于已知汽車總質量 m 、軸距 L 、質心位置 1L 、 2L 、 gh 等結構參數(shù)，則可繪制出利用附著系數(shù) i? 與制動強度 z 的關系曲線圖。 它是也用于描述地面附著條件的利用程度，并說明實際制動力分配的合理性。 本章主要分析了制動力與制動力分配系數(shù)，同步附著系數(shù)，利用附著系數(shù)與制動效率。 4 制動器的設計計算 原始數(shù)據(jù)及主要技術參數(shù) 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 24 表（ 3） 內(nèi)容 數(shù)據(jù) 裝備質量 1091kg 滿載質量 1545kg 軸荷分配 滿載時 前軸 818kg 滿載時 后軸 727kg 質心高度 空載時 550mm 滿載時 580mm 軸距 2471mm 前輪距 1429mm 后輪距 1422mm 總長 4415mm 總高 1415mm 質心距前軸距離 1112mm 質心距后軸距離 1359mm 1．制動盤直徑 D 制動盤直徑 D 希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。通常，制動盤的直徑 D選擇為輪輞直徑的 70%～90%。 制動盤直徑為 70%～ 79%輪輞直徑，根據(jù)輪輞提供給制動器的可利用空間，并本著制動盤直徑盡可能大的原則及 運動時不發(fā)生干涉。 2．制動盤厚度 h 制動盤的厚度直接影響著制動盤質量和工作時的溫度。制動盤可以制成實心的，而為了通風散熱，又可在制動盤的兩工作面之間鑄出通風孔道。具有通風孔道的制動盤的兩工作面之間的尺寸，即制動盤的厚度取為 20 mm～ 50mm，但多采用 20 mm～ 30mm。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會不均勻，接觸面積將減小，最終導致制動力矩變化大。汽車滿載質量為 1545kg。初選摩擦系數(shù) f =,制動器間隙為 . 5．摩擦塊磨損均勻性驗證 假設襯塊的摩擦表面全部于制動盤接觸，而且各處單位壓力均勻，則制動器的制動力矩為 RfFM ?? 2? （ 41） f 為摩擦因素 ,F0 為單側制動塊對制動盤的壓緊力， R 作用半徑 在實際的計算過程中， R 值我們?nèi)∑骄?Rm 就可以了，設襯塊的與制動盤之間的單位壓力為 p,則在任意微元面 積 RdRdφ 上的摩擦力對制動盤的中心的力矩為 fpR2dRdφ ,而單側制動塊加于制動盤的制動力矩應上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 26 為： ?? ?? d R dfp RRR 2212M ???? （ 42） 單側襯塊加于制動盤的總摩擦力為： ? ??? ??? ?21RR fpRdRdfF （ 43） 所以有效半徑： mmRRRRfFM 95)(3)(2)2/(R 21223132e ????? ?? 平均半徑為： mmRRR m 942)( 21 ??? 因為 │ Re Rm│ =1mm, Rm 和 Re 之間相差 不大，所以可以得出摩擦襯塊和制動盤之間的單位壓力分布均勻，摩擦塊的磨損較為均勻 。那么盤式制動器制動力矩為： eRFfM ??? 021? 單側制動塊對盤的壓力： ???? 1 6 7 723 3 5 322fFF ? 后輪制動器的制動力矩： mmNFfRM m ??????? 4 5 8 21 6 7 02? 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 27 同理前輪制動器的制動力矩為 mmN? 制動輪缸直徑的計算 制動輪缸對制動蹄 (塊 )施加的張開力 Fo 與輪缸直徑 d 和制動管路壓力 p 的關系為 )/(4 0 pFd ?? （ 44） 制動智路壓力一般不超過 10— 12MPa，對盤式制動器可更高。輪缸直徑 d 應在標準規(guī)定的尺寸系列中選取，詳見 GB7524— 87附錄 B 表 B2。 效率η＝ － ，取η＝ 則 NFP ~ 17~4 )(4 62 ??????? 　? 可見踏板力符合法律要求（ 350－ 550 范圍）。而且操縱較為輕便。表 － 25aS cm? ； 主缸推桿與活塞間隙： ?01? ； 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 28 主缸活塞空行程： ?02? 2mm； 則： ~)()7~4( ?????PS mm. 法規(guī)要求不大于 150－ 200mm，故符合法規(guī)。制動手柄最大行程，對乘用車不大于 160mm，對商用車不大于 220mm。 本章主要是對制動器的主要零部件的尺寸進行了計算，同時又計算出前、后制動器的制動力矩，又對緊急制動時的踏板力進行了審核，制動踏板的行程也進行了估算。其結構形狀有平板形（用于全盤式制動器）和禮帽形（用于鉗盤式制動器）兩種。 制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負荷。而不帶通風槽的轎車制動盤，其厚度約在 10 mm～ 20 mm 之間。 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵 KTH370 或 QT40018 制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。其外上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 轎車盤式制動器結構設計 29 緣留有開口，以便不 必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸嵌入鉗體中的。有的將活塞開口端部切成階梯狀，形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。為了提高其耐磨性能，活塞的工作面進行鍍鉻處理。為此，應減小活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。制動鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來的泥、水進入制動鉗，位于車軸后則可減小制動時輪轂軸承的合成載荷。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形的。制動塊背板由鋼板制成。由于單位壓力大和工作溫度高等特點，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較 大。許多盤式制動器裝有摩擦襯塊達到磨損極限時的報警裝置，以便能及時更換摩擦襯塊。 當前在制動器中廣泛采用模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘合劑、調整摩擦性能的填充劑與噪音消除劑等混合后，在高溫下模壓而成。 另一種為編織材料，其撓性好，剪切后可直接鉚到任何半徑的制動蹄或制動塊上。 無石棉摩擦材料是以多種金屬、有機、無機材料的纖維或粉末代替石棉作為增強 材料，其他成分和制造方法與石棉模壓材料大致相同。 選用摩擦材料時應考慮到：通常，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。 制動器的熱容量和溫升的核算 應核算制動器的熱容量和溫升是否滿足下列條件： QthC hdC d ????? )( (51) 式中： dm ──各制動盤的總質量，取 dm =12kg； mh ──與各制動盤相連的受熱金屬件（如輪轂、輪輻、輪輞、制動鉗體等）的總質量，取 mh =24kg； dc ──制動盤材料的比熱容，對鑄鐵 c=482J； hc ──與制動盤相連的受熱金屬件的比熱容，取 Ch=482J； t? ──制動盤的溫升（一次由 av =30 km／ h 到完全停車的強烈制動，溫升不應超過 15c ），取 t? =14c ； 24 2 92 814)2448212482()( ?????????? thC hdC d Q──滿載汽車制動時 由動能轉變的熱能，由于制動過程迅速，可以認為制動產(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 ?)2(1 2VaaQ ?? (52) )1)(2(2 2 ???? VaaQ (53) 式中： am ──滿載汽車總質量； Ma=1545