【正文】 oth had guaranteed higher applies the brake the potency and to have the very good stability. Keywords： Braking system Brake disc Drag block Braking quality 1 第 1 章 緒 論 汽車制動(dòng)系概述 盡可能提高車速是提高運(yùn)輸生產(chǎn)率的主要技術(shù)措施之一。因此，在寬闊人少的路面上汽車可以高速行駛。如果汽車不具備這一性能，提高汽車行 駛速度便不可能實(shí)現(xiàn)。隨著高速公路的迅速發(fā)展和汽車密度的日益增大，交通事故時(shí)有發(fā)生。 制動(dòng)裝置可分為行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和輔助制動(dòng)四種裝置。使已停止的汽車停駐不動(dòng)的制動(dòng)系稱為駐車制動(dòng)系。應(yīng)急制動(dòng)系成為第二制動(dòng)系，他是為了保證在行車制動(dòng)系失效時(shí)仍能有效的制動(dòng)。 汽車制動(dòng)系統(tǒng)是一套用來(lái)使四個(gè)車輪減速或停止的零件。踏板裝在頂端帶銷軸的桿件上。 主缸安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室的隔板上，主缸是一個(gè)由駕駛員通過(guò)踏板操作的液壓泵。液壓管路由鋼管和軟管組成。 盤式制動(dòng)器多用于汽車的前輪，有不少車輛四個(gè)車輪都用盤式制動(dòng)器。當(dāng)駕駛員進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，主缸的液體壓力傳 遞到盤式制動(dòng)器。 2 圖 11汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本部件 很多汽車都采用助力制動(dòng)系統(tǒng)減少駕駛員在制動(dòng)停車時(shí)必須加到踏板上的力。最常見(jiàn)的型式是利用進(jìn)氣歧管的真空，作用在膜片上提供助力。 駐車制動(dòng)器總成用來(lái)進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，防 止停放的車輛溜車，在液壓制動(dòng)完全失效時(shí)實(shí)現(xiàn)停車。有些前輪驅(qū)動(dòng)的車輛裝有前輪駐車制功器，因?yàn)樵诰o急停車中絕大部分的制動(dòng)功需要用在車輛的前部。當(dāng)運(yùn)用駐車制動(dòng)器時(shí)，駐車制動(dòng)鋼索機(jī)械地拉緊施加制動(dòng)的稈件。 每當(dāng)以很強(qiáng)的壓力進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，車輪可能完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這并不能幫助車輛停下來(lái)，而是使輪胎損失 — 些與路面的摩擦接觸，在路面上滑移。 有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員知道，防止車輪抱死的對(duì)策是迅速上、下踩動(dòng)制動(dòng)踏板。 3 現(xiàn)今許多新型車輛裝備了防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS)。它感受到某車輪快要抱死或滑移時(shí)，迅速中斷該車輪制動(dòng)器去的制動(dòng)壓力。于是，計(jì)算機(jī)控制防抱死制動(dòng)裝置，輸送給即將抱死的車輪的液壓力發(fā)生脈動(dòng)?！?個(gè)以內(nèi)圓面為工作表面的金屬的制動(dòng)鼓 8固定在車輪輪毅上，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 9。主缸中的活塞 3可由駕駛員通過(guò)制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)來(lái)操縱。 要使行駛中的汽車減速，駕駛員應(yīng)跺下制動(dòng)踏板 l，通過(guò)推桿 2和主 缸活塞 3，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流人輪缸 6，并通過(guò)兩個(gè)輪缸活塞 7推使兩制動(dòng)蹄 10繞支承銷 12 轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開(kāi)而以其摩擦片 9 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(duì)路面作用一個(gè)向前的周繞力 F，同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力 F。制動(dòng)力愈大，汽車減速度也愈大。 4 圖 12 鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖 圖中所示的制動(dòng)器中，由制動(dòng)鼓 摩擦片 9和制動(dòng)蹄 10所構(gòu)成的系統(tǒng)產(chǎn)生了一個(gè)制動(dòng)力矩 (摩擦力矩 M)以阻礙車輪轉(zhuǎn)動(dòng)該系統(tǒng)稱為制動(dòng)器。如果完全喪失附著，則這種制動(dòng)系事實(shí)上不可能產(chǎn)生制動(dòng)汽車的效果。 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文是 專 科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。不少學(xué)生在作完畢業(yè)設(shè)計(jì)后，感到自己的實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，去創(chuàng)造的自信心。畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對(duì)我們以往所學(xué)的知識(shí)的綜合運(yùn)用與進(jìn)一步的鞏固加深，并對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題的能力的訓(xùn)練與檢驗(yàn)。 、繪圖的能力。 ，以畢業(yè)后從事汽車技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。 6 第 2 章 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)型式及選擇 汽車的制動(dòng)器設(shè)計(jì)究竟采用哪一種 結(jié)構(gòu)方案較為合理，能夠最大限度的發(fā)揮制動(dòng)器的功用，首先應(yīng)該從制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則上談起。為制動(dòng)車輪、制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄提供摩擦表面，制動(dòng)鼓的內(nèi)圓周是一加工過(guò)的制動(dòng)表面。該輪轂安放在允許車輪總成轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪軸承上。制動(dòng)盤為停止車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)提供摩擦表面。轂內(nèi)有允許車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承。 液壓元件和摩擦元件裝在制動(dòng)卡鉗組件內(nèi)。 進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，靠主缸的液壓力，制動(dòng)卡鉗內(nèi)的活塞被迫外移。由于施加在制動(dòng)盤兩側(cè)的液壓力是方向相反、大小相等的，制動(dòng)盤不會(huì)變形，除非制動(dòng)過(guò)猛或持續(xù)加壓。由于制動(dòng)盤在轉(zhuǎn)動(dòng)。由于迅速冷卻的特性，即使在連續(xù)地猛烈制動(dòng)之后，盤式制動(dòng)器比抗制動(dòng)衰退的鼓式制動(dòng)器工作得要好。 8 圖 22 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖 定鉗盤式制動(dòng)器 鉗盤式制動(dòng)器主要有以下幾種結(jié)構(gòu)型式： 圖 23 鉗盤式制動(dòng)器示意圖 a)、 d) 固定鉗式 b) 滑動(dòng)鉗式 c) 擺動(dòng)鉗式 固定鉗式制動(dòng)器，如圖（ a）所示，制動(dòng)盤兩側(cè)均有油缸。這種制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是： 9 （ 1）除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)其它滑動(dòng) 件，易于保證鉗的剛度； （ 2）結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般的制動(dòng)輪缸相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式到盤式的改型； （ 3）很能適應(yīng)分路系統(tǒng)的要求； 就目前汽車發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著汽車性能要求的提高，固定鉗結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)也日益明顯。 浮鉗盤式制動(dòng)器 浮鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗一般設(shè)計(jì)成可以相對(duì)于制動(dòng)盤軸向滑動(dòng)。 浮動(dòng)鉗式制動(dòng)器可分為滑動(dòng)鉗式（圖 b）和擺動(dòng)鉗式（圖 c）。因此，在布置時(shí) 較容易； （ 2） 浮動(dòng)鉗沒(méi)有跨越制動(dòng)盤的油管或油道，減少了受熱機(jī)會(huì)，且單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽減少而冷卻條件較好等原因，所以其制動(dòng)液汽化可能性較??； （ 3） 浮動(dòng)鉗的同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)； (4) 采用浮動(dòng)鉗可將油缸和活塞等緊密件減去一半，造價(jià)大為降低。 與定鉗盤式制動(dòng)器相反，浮鉗盤式制動(dòng)器的單側(cè)油缸結(jié)構(gòu)不需要跨越制動(dòng)盤的油道，故不僅軸向和徑向尺寸較小，有可能布置得更接近車輪輪轂，而且制動(dòng)液受熱氣化的機(jī)會(huì)就少。 全盤式制動(dòng)器 全盤式制動(dòng)器摩擦副的固定元件和旋轉(zhuǎn)元件都是圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉(zhuǎn)滌 ， 其結(jié)構(gòu)原理與摩擦離合器相似。 盤式和鼓式制動(dòng)器比較 與鼓式制動(dòng)器相比較，盤式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn)： 一般無(wú)摩擦助勢(shì)作用，因而制動(dòng)器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定。 在 輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較小。 較易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡(jiǎn)便。 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，因而在后輪的應(yīng)用受到限制。 盤式制動(dòng) 器在液力助力下制動(dòng)力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動(dòng)表現(xiàn)，其制動(dòng)效能遠(yuǎn)高于鼓式制動(dòng)器，而且空氣直接通過(guò)盤式制動(dòng)盤，故盤式制動(dòng)器的散熱性很好。 相對(duì)于盤式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都要差許多，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。當(dāng)然，鼓式制動(dòng)器也并非一無(wú)是處，它便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。 11 僅從這一點(diǎn)上，您就應(yīng)該理解為什么盤式制動(dòng)器會(huì)逐步取代鼓式制動(dòng)器了吧。 不過(guò)，時(shí)下我們開(kāi)的大部分轎車 (如夏利、富康、捷達(dá)等 )，采用的還不完全是盤式制動(dòng)器，而是前盤后鼓式混合制動(dòng)器 (即前輪采用盤式制動(dòng)器、后輪采用鼓式制動(dòng)器 )，這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)槠囋诰o急制動(dòng)時(shí)，軸 荷前移，對(duì)前輪制動(dòng)的要求比較大，一般來(lái)說(shuō)前輪用了盤式制動(dòng)器就夠使了。本次設(shè)計(jì)選擇滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器。一般根據(jù)前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、裝載情況、道路附著條件和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)，汽車制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)三種情況：前后輪同時(shí)抱死拖滑； 前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑；后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。前輪較后輪先抱死，雖然不會(huì)發(fā)生側(cè)滑，但是汽車喪失轉(zhuǎn)向能力。 制動(dòng)時(shí)前、后輪的地面法向反作用力 圖 31制動(dòng)時(shí)汽車受力情況 圖 31所示為，忽略汽車的滾動(dòng)阻力偶和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)的慣性阻力偶矩，汽車在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況。如果假設(shè)汽車前后輪同時(shí)抱死，則汽車制動(dòng)減速度 dtduj? 為 bgdtdu ?＝ 或dtdugb 1?? （ 33） 式中： b? 為附著系數(shù)。隨大軸距汽車前后軸的載荷變化量小于短軸距汽車載荷變化量。 前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配曲線 在汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)時(shí)，如果在不同道路附著條件下制動(dòng)均能保證前、后制動(dòng)器同時(shí)抱死，則此時(shí) 的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力 1?F 和 2?F 的關(guān)系曲線，被稱為前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配曲線，通常簡(jiǎn)稱為 I 曲線。圖 32就是根據(jù)式（ 37）繪制的汽車在空載和滿載兩種工況的 I曲線。假設(shè)一組 ? 值（ ? ＝,?? ,） ,每個(gè) ? 值代入方程組（ 36），就具有一個(gè)交點(diǎn)的兩條直線，變化 ? 值，取得一組交點(diǎn)，連接這些交點(diǎn)就制成 I 曲線，見(jiàn)圖 33。前、后車輪同時(shí)抱死時(shí)， 111 ?? FFF xb ?? ， 222 ?? FFF xb ?? ，所以 I曲線也是前、后車輪同時(shí)抱死時(shí)， 1?F 和 2?F 的關(guān)系曲線。通常用前制動(dòng)器制動(dòng)力對(duì)汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力之比來(lái)表明分配比例，即制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) ? ，它可表示為 ??? FF1? （ 38） 因?yàn)?21 ??? FFF ?? ，所以 ????? ??????? ?? FF FF )1(21 （ 39） 整理式（ 39）得 ???? ??121FF （ 310） 或表示為 )( 12 ?? FfF ? ，即 12 1 ?? ?? FF ?? （ 311） 式（ 310）為一線性方程。 ? 線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，其斜率為 ??? ??1tg 具有固定的 ? 線與 I 線的交點(diǎn)處的附著系數(shù) 0? ,被稱為同步附著系數(shù)。同步附著系數(shù)時(shí)由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，它是反應(yīng)汽車制動(dòng)性能的一個(gè)參數(shù)。 17 同步附著系數(shù)也可用解析方法求出。=2f／ FoR 式中， f 為摩擦因數(shù)； Fo 為單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力； R 為作用半徑。 圖 34 鉗盤式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算參考圖 如圖 34，平均半徑為 Rm=(R1+R2)/2 式中， R1 和 R2為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。上式也可寫成 Re=4/3[1R1R2/(R1+R2)2](R1+R2)/2=4/3[1m/(1+m)2]Rm 式中 ， m= R1/R2 因?yàn)?m1， m/(1+m)21/4， 故 ReRm， 且 m越小則兩者差值越大。 m 值一般不應(yīng)小于 0． 65。通常制動(dòng)盤采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制造。 利用附著系數(shù)與制動(dòng)效率 汽車制動(dòng)減速度 zgdtdu? ，其中 z 被稱為制動(dòng)強(qiáng)度。在其他路面上制動(dòng)時(shí)，既不出現(xiàn)前輪抱死也不發(fā)生后輪抱死的制動(dòng)強(qiáng)度必然小于地面附著系數(shù)，即 0??z 。而在 0??? 的路面上，因出現(xiàn)前輪或后輪先抱死的現(xiàn)象，地面附著條件未被很好地被利用。1gzxbzhLLzFF????? （ 316） 同理 可推導(dǎo)出后輪利用附著系數(shù)。 附著效率 iE 是制動(dòng)強(qiáng)度 z 和利用附著系數(shù) i? 之比。根據(jù)附著效率的定義，有 ghLLzE1121 ??? ??? 20 （ 320） ghLLzE2222 )1( ??? ???? （ 321） 式中； 1E 和 2E 分別時(shí)前軸和后軸的附著效率。 緊急制動(dòng)時(shí)前后輪法向反力及附著力距 空載情況 質(zhì)心至前軸距離： mmmmLa k 1 0 7 5=1 9 3 08 7 02 7 1 8== 2 ??? 質(zhì)心至后軸距離： mmmmLb k 1 4 3 8=1 9 3 01 0 6 02 7 1 8== 1 ??? 考慮到汽車的行駛安全，選取瀝青路（濕）的附著系數(shù) ?? ，則緊急制動(dòng)時(shí)前后軸法向反力 Fz1,Fz2 及每輪附著力距 Mφ 1,Mφ 2分別為 mmNrFMmmNrFMNhaLGFNhbLGFrzrzgkzgkz??????????????????????439042=21=21=1209999=21=21=3418=)