【正文】 高汽車的行駛速度，是提高運(yùn)輸生產(chǎn)率的主要技術(shù)措施之一 ，但必須保證行駛的安全性為前提。如果汽車不具備這一性能，高速行駛就不可能實(shí)現(xiàn)。 此外對已停駛的汽車，應(yīng)使其可靠的駐留在原地不動(dòng)。保證這些性能的系統(tǒng)叫制動(dòng)系統(tǒng) 因此對汽車制動(dòng)系統(tǒng)的研究，開發(fā)是汽車工業(yè)的一個(gè)非常重要的課題，如何改善汽車的制動(dòng)效能，改善制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)使一個(gè)重要環(huán)節(jié)。高速公路的快速發(fā)展使汽車運(yùn)輸速度加快。特別是在人流、車流比較大的道路上行車，安全行駛是最重要的前提條件。這種可控制的對汽車進(jìn)行制動(dòng)的外力稱為制動(dòng)力，用 于產(chǎn)生制動(dòng)力的一系列專門裝置稱為制動(dòng)系統(tǒng)。 制動(dòng)系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。 本次 制動(dòng)系統(tǒng) 應(yīng)達(dá)到的目標(biāo) 1）具有良好的制動(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）制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好 ； 5）作用滯后性應(yīng)盡可能好 ； 6）摩擦襯片（塊）應(yīng)有足夠的使用壽命 ； 7）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) 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成 1）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。人的肌體也可作為制動(dòng)能源。 3）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，如制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸等。 較為完善的制動(dòng)系統(tǒng)還具有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置、報(bào)警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝置。 （ 2）駐車制動(dòng)系統(tǒng) —— 使已停駛的汽車駐留原地不動(dòng)的一套裝置。 （ 4）輔助制動(dòng)系統(tǒng) —— 在汽車下長坡時(shí)用以穩(wěn)定車速的一套裝置。 （ 2）動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng) —— 完全依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)化成的氣壓或液壓進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。 按照制動(dòng)能量的傳輸方式，制 動(dòng)系統(tǒng)又可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。 制動(dòng)系工作原理 一個(gè)以內(nèi)圓面為工作表面的金屬制動(dòng)鼓固定在車輪輪轂上，隨車輪一同旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)蹄的外圓面上又裝有一般是非金屬的摩擦片。主缸中的活塞可由駕駛員通過制動(dòng)踏板來操縱。 制動(dòng)系統(tǒng)看圖 16 要使行駛中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸， 并通過兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開而以其 摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。制動(dòng)鼓將該力矩傳 到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個(gè)向前的圓周力，同時(shí)路面也對車輪作用著一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力矩和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。 對制動(dòng)系整體性能，除了上面所說的以外，還有使用性能良好，故障少等要求。 汽車制動(dòng)器形式的選擇 1） 制動(dòng)器按其直接作用對象的不同可分為車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器。后者的制動(dòng)力矩必須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋在分配到兩側(cè)車輪上。中央制動(dòng)器用于駐車制動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)式制動(dòng)力矩須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)軸放大后傳到車輪?，F(xiàn)在，由于車速高，對應(yīng)急制動(dòng)的可靠性要求更嚴(yán)格。 2）制動(dòng)器所用張開式裝置的型式可分為液壓輪缸、非平衡式凸輪式、平衡凸輪式、楔塊式機(jī)械張開機(jī)構(gòu) 3） 制動(dòng)系按制動(dòng)能量的傳輸方式 制動(dòng)系統(tǒng)可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電磁式等。 本次設(shè)計(jì)的輕型貨車采用的是液壓式制動(dòng)系統(tǒng)。凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器都成為摩擦制動(dòng)器。他們的區(qū)別在于前者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其圓柱面為工作表面；后者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為圓盤壯制動(dòng)盤，其端面為工作表面。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 本次設(shè)計(jì)輕型貨車制動(dòng)器為雙鼓式液壓輪缸式制動(dòng)器 鼓 式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn) 及其分類 鼓式制動(dòng)器具有自剎作用：由于剎車時(shí)令蹄片外張，車輪旋轉(zhuǎn)連帶著外張的剎車鼓扭曲一個(gè)角度，剎車時(shí)蹄片外張力 (剎車制動(dòng)力 )越大 ，則情形就越明顯，因此，一般大型車輛還是使用鼓式剎車，除了成本較低外，大型車與小型車的鼓剎，差別只有大型車采用氣 動(dòng)輔助 ，而小型車采用真空輔助來幫助剎車。所以本次設(shè)計(jì)所采用的制動(dòng)器為鼓式制動(dòng)器。前者的制動(dòng)鼓以內(nèi)圓為工作表面，應(yīng)用廣泛。 鼓式制動(dòng)器按蹄的類型還分為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖 a，雙領(lǐng)蹄式 如圖 b，雙向雙領(lǐng)蹄式 如圖 c，雙從蹄式 如圖 d，單向自增力式 如圖 e，雙向自增力式制動(dòng)器 如圖 f。但若就效能因數(shù)穩(wěn)定性而言，名詞排列正好相反，雙從蹄最好，增力式最差。很多中級轎車的前輪制動(dòng)器采用雙領(lǐng)蹄式，這是由于這類汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)前軸的動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，倒車制動(dòng)時(shí)則相反，正與這種制動(dòng)器的特點(diǎn)相適應(yīng)。但用作后輪制動(dòng)器時(shí)需另設(shè)中央制動(dòng) 器。雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器兩蹄片各有其固定支點(diǎn)，并用各具有一個(gè)活塞的兩個(gè)輪缸張開蹄片。用各有兩個(gè)活塞的輪缸張開雙蹄片。 增力式制動(dòng)器的兩蹄片之間相互連接，兩蹄都式領(lǐng)蹄，次領(lǐng)蹄的輪缸張開后的作用效果很西歐啊或次領(lǐng)蹄的輪缸不存在張開。但因其效能大不穩(wěn)定且效能因數(shù)太高容易發(fā)生制動(dòng)自饋，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)妥善選擇幾何參數(shù)， 把 效能因數(shù)限制在一定程度，且需選用摩擦性能穩(wěn)定的摩擦片。 此外，雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，由于其結(jié)構(gòu)呈中心對稱，因而領(lǐng)蹄對鼓作用的合力恰好相互平行，屬于平衡式制動(dòng)器。非平衡式制動(dòng)器將對輪轂軸成造成附加徑向載 荷而且領(lǐng)蹄或次領(lǐng)蹄摩擦片表面單位壓力大于從蹄磨損較嚴(yán)重，為使襯片壽命均衡可將從蹄式的襯片包角適當(dāng)減小。 盤 式 制動(dòng)器 的缺點(diǎn) 盤式制動(dòng)器的缺點(diǎn)： 1）效能較低。一般用于伺服裝置 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 2）難以完全防止塵污和銹蝕 3）兼用于駐車制動(dòng)時(shí)，需要加裝的駐車制動(dòng)傳動(dòng)裝置較鼓式制動(dòng)器復(fù)雜。 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 形式 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將駕駛員或 其它力源的力傳給制動(dòng)器 ，使之產(chǎn)生需要的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以首先 保證 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作可靠 性 ；其次是制動(dòng) 力 的產(chǎn)生和撤除都應(yīng)盡可能快，充分發(fā)揮汽車的制動(dòng)性能；再次是 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 操縱輕便省力；最后是加在踏板上的力和踩下踏板的距離應(yīng)該與制動(dòng)器中產(chǎn)生的制動(dòng) 力矩 有一定的比例關(guān)系。 根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可以分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。 機(jī)械式的靠桿系 或鋼絲繩傳力，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，工作可靠，但機(jī)械效率低， 傳動(dòng)比小，潤滑點(diǎn)多，且難以保證前后軸制動(dòng)力的正確比例和左右輪制動(dòng)力的均衡所以在汽車的行車制動(dòng)裝置中已被淘汰。 液壓制動(dòng)用于行車制動(dòng)裝置。這樣就減少了非黃載質(zhì)量。 主要是過度受熱后會(huì)有一部分制動(dòng)液液化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系效能降低，甚至完全失效，液壓制動(dòng)廣泛應(yīng)用在轎車，輕型貨車及一 部分中型貨車上。從而可式踏板力較小，同時(shí)又又適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐?。但氣壓制?dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價(jià)高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時(shí)間較長 (～ )，因此，當(dāng)制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣筒的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級控制元件 —— 繼動(dòng)閥 (即加速閥 )以及快放閥；管路工作壓力較低 (一般為 ～ )，因而制動(dòng)氣室的直徑大，只能置于制動(dòng)器之外，再通過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄， 使非簧載質(zhì)量增大；另外，制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為 9t— 11t 的中型汽車上也有所采用。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級轎車、大型客車以及極少數(shù)的重型礦用自卸汽車上。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。 按伺服系統(tǒng)能源的不同，又有真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 制動(dòng)系之分。 綜上所述，經(jīng)過比較與分析，本次設(shè)計(jì)輕型貨車采用液壓傳動(dòng)。這樣，即使其中 一個(gè) 回路失效后，另一個(gè)回路仍然可以起作用。 下圖為雙軸汽車的液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)的 5 種分路方案圖 。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） 圖 2— 2 雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的 5 種分路方案圖 1— 雙腔制動(dòng)主缸 2— 雙回路系統(tǒng)的一個(gè)回路 3— 雙回路系統(tǒng)的另一分路 圖 2— 2（ a） 為 一軸對一軸 II型，前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一各回路 。對于這種形 式，若后輪制動(dòng)回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。 圖 2— 2（ b） X 型 的結(jié)構(gòu)也很簡單 ， 直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效， 剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的 50%， 但是，一旦某一管路破損造成制動(dòng)力不對稱，此時(shí) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 前輪超制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車喪失穩(wěn)定性。 圖 2— 3（ c） 一軸版對半軸 HI型。 圖 2— 4（ d） 半軸一輪對半軸一輪 LL 型。 圖 2— 5（ e） 雙半軸對雙半軸 HH 型。 這種形式的雙回路制動(dòng)效能最好。 LL 型與 HH型在任一回路失效時(shí)，前、后制動(dòng)力的比值均與正常情況下相同， 剩余的總制動(dòng)力可達(dá)到正常值的 50%左右。 綜合各 個(gè) 方面的因素和比較各回路形式的優(yōu)缺點(diǎn)。雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)主缸為串列雙腔制動(dòng)主缸，因此用與單回路制動(dòng)系的單腔制動(dòng)主缸已被淘汰。 主缸的作用是將駕駛員踩到制動(dòng)踏板上的壓力傳遞到四個(gè)車輪的制動(dòng)器以使汽車停車。主缸利用液體不可壓縮原理，將駕駛員的踏板運(yùn)動(dòng)傳送到車輪制動(dòng)器。儲(chǔ)液罐提供主缸工作的制動(dòng)液。分體設(shè)計(jì)分別為前輪和后輪，或一個(gè)前輪一個(gè)后輪的液壓系統(tǒng)供液，以防一個(gè)液壓系統(tǒng)失效影響另一個(gè)液壓系統(tǒng)。 如圖 所示， 該主缸相當(dāng)于兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)在一起而構(gòu)成。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓，分別經(jīng)各自得出油閥和各自的管路傳到前、后制動(dòng)器的輪缸。 當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過 制動(dòng) 推桿 15 推動(dòng)后腔活塞 12 前移，到皮碗掩蓋住旁通孔后，此腔油壓升高。當(dāng)繼續(xù)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，前、后腔的液壓繼續(xù)提高，使前、后制動(dòng)器制動(dòng)。 若與前腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則踩下制動(dòng)踏板時(shí)，只有后腔中能建立液壓，前腔中無壓力。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動(dòng)所需的值。但在后腔活塞直接頂觸前缸活塞時(shí)，前缸活 塞前移，使前缸工作腔建立必要的液壓而制動(dòng)。 大大提高了工作的可靠性。 欲使汽車制動(dòng)時(shí)的總制動(dòng)力和減速度達(dá)到最大值，應(yīng)使前、后輪有可能被制動(dòng)同步抱死滑移，這時(shí)各軸理想制動(dòng)力關(guān)系為 F 1? +F 2? =? G F 1? / F 2? =（ L2? G） /(L1? hg) 式中： F 1? ：前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 F 2? ：后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 G：汽車重力 L1：汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離 L2：汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離 hg：汽車質(zhì)心高度 由上式可知，前后輪同時(shí)抱死時(shí)前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力是 ? 的函數(shù)，如果汽車前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力能按 I曲線的要求匹配，則能保證汽車在不同的附著系數(shù)的路面制動(dòng)時(shí)，前后輪同時(shí)抱死。常用前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)力之比來表明分配的比例，稱為制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，并以符 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 號(hào) ? 來表示，即 ? = F1? / F2? 當(dāng)汽車在不同 ? 值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下 3 種情況。這是一種穩(wěn)定工況，但在制動(dòng)時(shí)汽車有可能喪失轉(zhuǎn)向能力，附著條件沒有充分利用。 3）當(dāng) ? = 0? 時(shí)，前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定的工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。要確定 ? 值首先要選取同步附著系數(shù) 0? 。 e== 4） 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo) a 和 c a取 R= c=30mm 5） 整車制動(dòng)性能 同步附著系數(shù) 0? 按公式計(jì)算 0? =(L? b)/hg L軸距 Hg— 重心高 ? 制動(dòng)分配系數(shù) ? =（ b+ 0? ? hg） /L 得： ? =（ 1600+?820） /3600= 0? =(3600? )/820= 6）制動(dòng)器的溫升計(jì)算 制動(dòng)時(shí)，由于制動(dòng)鼓和摩擦片之間作用，產(chǎn)生了大量的熱。 實(shí)踐表明，從速度 Va=30km/h 緊急制動(dòng)到完全停車制動(dòng)鼓的溫升不應(yīng)超過15176。對于選取較大 0? 的各類汽車，應(yīng)從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動(dòng)力矩。也就是在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比 領(lǐng)從蹄 效能因數(shù) ： 1） 領(lǐng)蹄的效能因數(shù) Kt1 = )1s inc os/c os/( ?????? k =(176。 176。 ? =l 0 /R=l0 =(4sin? /2)/ (? +sin? )R= 摩擦片摩擦系數(shù) ? =~ 取 ? =arctan? ==176。 — θ /2=90176。 /2=45176。 2） 從蹄的效能因數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ?39。 176。 =176。c os/( ?????? k =(176。 θ 2 =123176。 θ 02 =30176。 摩擦片摩擦系數(shù) ? =~ 取 ? =arctan? ==176。 — θ /2=90176。 /2=45176。 Kt1 = )1s in39。//(39。39。c