1、沈阳理工大学学士学位论文I摘 要轿车的设计与生产涉及到了很多的领域，其安全性、经济性、动力性的相关指标，对设计提出了较高要求。轿车制动系统是轿车正常行驶的重要主动安全系统，其性能的好坏对轿车的正常行驶安全有着重要影响。伴随着轿车行驶速度和路面复杂程度的变化，迫切需要更高性能的制动器。由于制动系统的重要性，本次设计的主要目的是轿车制动器的结构类型设计。本文从制动系统的作用和设计的要求出发，对各种样式制动器的优缺点进行了比较，并依据已给的设计参数，进行方案分析验证及校核。得出，轿车的前后轮均采用浮钳盘式制动器。在此基础上，选择了真空助力式伺服制动系统和双管路系统，选用了间隙自动调节装置。依据设计和
2、计算出的数据，分别用 AUTO CAD 和 CATIA 软件绘制出了该制动器的二维图和三维建模。关键词： 制动器；设计；建模沈阳理工大学学士学位论文IIABSTRACTThe design and production of cars involved a lot of fields, the safety, economy and power of the relevant indicators, the design of a higher demand. Car braking system is an important active safety system, and its pe
3、rformance has important influence on the normal running safety of the car. Along with the change of the speed of the car and the complexity of the road surface, it is urgent to need a better performance of the brake. Due to the importance of the braking system, the main purpose of this design is to
4、design the structure type of the car brake. In this paper, the advantages and disadvantages of various styles of brake are compared, based on the function and design requirements of the braking system, and the design parameters are given. It is concluded that the floating caliper disc brake is used
5、in the front and back wheels of the car. On this basis, the selection of vacuum assisted brake servo system and dual system, use the automatic clearance adjustment device. According to the design and calculation of the data, respectively, using CAD AUTO and CATIA software to draw the two-dimensional
6、 map and three-dimensional modeling of the brake.Key words: brake; design; modeling 沈阳理工大学学士学位论文III目录摘 要I1 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2 轿车制动器的发展状况12 研究课题简介32.1 课题主要内容32.2 课题研究方案32.3 本章小结43 制动器的结构形式53.1 制动系统的基本概念53.2 鼓式制动器结构形式简介63.3 盘式制动器结构形式简介83.4 盘式制动器的优缺点93.5 该轿车制动器结构的最终选择93.6 本章小结104 制动器主要参数及其选择114.1 制动
7、力与制动力分配系数 114.2 同步附着系数.154.3 制动强度和附着系数利用率.164.4 制动器最大制动力矩.174.5 制动器因数.184.6 盘式制动器主要参数的确定.194.7 本章小结.205 制动器的设计计算215.1 摩擦衬块的磨损特性计算.215.2 制动器的热容量和温升核算.225.3 盘式制动器制动力矩的计算.235.4 驻车制动计算.245.5 本章小结.25沈阳理工大学学士学位论文IV6 制动器主要零部件的结构设计266.1 制动盘.266.2 制动钳.266.3 制动块.276.4 摩擦材料.276.5 制动轮缸.286.6 制动器间隙.286.7 本章小结.29
8、7 制动驱动机构的结构形式选择与设计计算.307.1 制动驱动机构的结构型式选择307.2 制动管路的多回路系统327.3 液压制动驱动机构的设计计算337.3.1 制动轮缸直径与工作容积337.3.2 制动主缸直径与工作容积347.3.3 制动踏板力与踏板行程357.3.4 制动主缸367.4 本章小结368 CATIA 建模378.1CATIA 软件.378.2 绘制的主要 CATIA 零件图38结 论40参考文献.41致 谢43附 录 A44附 录 B53沈阳理工大学学士学位论文11 绪论1.1 课题研究的目的及意义轿车的构设和产出涉及到许多范围，对构设提出了更高的要求。轿车制动相关的系
9、统是轿车行驶的重要系统，其职能的好坏对汽车的正常行驶有着重要影响。跟着轿车的速率和路面境况变化，须要高效能、长命的制动器。其效能的好坏对轿车的行驶有着巨大影响。轿车是当代用得最多的交通器材。轿车制动系是轿车底盘上的一个主要系统，目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式制动器和盘式制动器两大 。类 1盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故低端车一般还是使用前盘后鼓式。汽车制动过程实际上是一个能量转换过程，它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。高速行驶的汽车如果频繁使用制动器，制动器因摩擦会产生大量的热量，使制动器温度急剧升高，如果不能及时的为
10、制动器散热，它的效率会大大降低影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象。它是制约汽车运动的东西，而制动器又是制动部分直接作用轿车的一个部分，因而它是汽车上最重要的安全件。轿车在过程中要多次进行制动，因为制动部分的好坏直接关系到安全，所以制动部分对轿车是十分重要的，改造轿车的制动效能终究是轿车设计制造机构的重要任务。1.2 轿车制动器在国内外的现状及发展趋势现在，车辆主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。摩擦材料现在更大程度的向有机材
11、料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。因此，汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器。尤其在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。另外，作为需要在增大制动力的一种制动产品，双盘式制沈阳理工大学学士学位论文2动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来发展的方向。在后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。随着 BBW 技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向。在材料选择方面：80 年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用
12、于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从 70 年代就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在 1999 年修改的 GB12676-1999 法规也明确规定“2003 年 10 月 1 日之后，制动衬片应不含石棉” 。目前国际上第三代摩擦材料诞生无石棉有机物 NAO 片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦
13、材料的发展方向。 目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不
14、管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。 另外，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个 ECU 中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。但是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展
15、的制约。有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。同时需要沈阳理工大学学士学位论文3各种国际及国内的相关法规的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。沈阳理工大学学士学位论文42 研究课题简介2.1 课题主要内容题目简介：别克君威 2015 款 2.0TGS 豪情运动版轿车盘式制动器设计；前轮驱动；总长 4834mm；总宽 1856mm；轴距 2737mm；质心位置（满载）a=1231.65mm,b=1505.35mm；质心位置（空载）a=1094.8mm,b=1642.2mm；质心高
16、度（满载）h g=550mm；质心高度（空载）h g=600mm；前轮距 1585mm；后轮距 1588mm；整备质量（满载）2025kg；整备质量（空载）1660kg 发动机排量 2.0L，最大功率187kw/5300r/min，最大转矩 350Nm /20005000r/min；六档手自一体变速器；最高车速 240km/h。依据轿车的技术参数和性能参数，综合考虑制动器的设计要求，如下：1）具有足够的制动效能。2）工作可靠。3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。4）防止水和污泥进入制动器工作表面。5）制动能力的热稳定性良好。6）操纵轻便，并具有良好的随动性。7）制动时，制
17、动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有还的石棉纤维等物质，以减少公害。8）作用滞后性应尽可能好。9）摩擦衬片应有足够的使用寿命。10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。11）当制动驱动装置的任何元件发生故障并是使基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。：2.2 课题研究方案1）制动器的结构方案分析及选择：依据该轿车制动器的要求，计算并选出适合的方案。2）制动系的主要参数有制动力、制动力矩等。沈阳理工大学学士学位论文53）制动器的设计和计算：依据选择的方案，计算出制动器的制动因数、摩擦衬块的磨损特性等内容。
18、4）制动器主零件结构的设计。5）制动驱动机构结构的选择。6）归纳上述计算部分，用软件画出制动器的零件图和总的装配图。2.3 本章小结确定研究课题和研究方案，考虑到制动器的工作状况，给出了一系列设计要求，例如：工作稳定可靠、热稳定性好等条件，沈阳理工大学学士学位论文63 制动器的结构形式3.1 制动系统的基本概念使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制 。汽车上装设的一系列专门装置，以便驾动 1驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进
19、行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。图 3 1 汽车制动系统组成1-制动助力器； 2-制动灯开关； 3-驻车制动与行车制动警示灯； 4-驻车制动接触装置；沈阳理工大学学士学位论文75-后轮制动器； 6-制动灯； 7-驻车制动踏板； 8-制动踏板；9 制动主缸；10-制动钳；11-发动机进气管； 12-低压管； 13-制动盘3.2 鼓式制动器结构形式简介鼓式制动器是较早样式的轿车制动器，在盘式制动器还没出现的时候，它已用在了各种轿
20、车上。鼓式制动器又有内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种构造型式。内张型鼓式制动器的摩擦零件是一对有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者是安在制动底板上的。车轮制动器的制动鼓都定在轮鼓上。制动时候，制动鼓圆柱内表面与制动蹄外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上生出摩擦力矩，它又称蹄式制动器。鼓式制动器按蹄片的种类：领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双向双领蹄式制动器、单向增力式制动器、双向增力式制动 。器 2下面介绍鼓式制动器的这几种类型。图 3 2 鼓式制动器简图（a）领从蹄式（用凸轮张开） ；（b）领从蹄式（用制动轮缸张开） ；（c）双领蹄式（非双向，平衡式） ；（d）双向双领蹄式；（e）单向增力式；（
21、f）双向增力式（1）领从蹄式制动器如图 2.1（a）(b)所示，若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向(制动鼓正向旋转)，则蹄 1 为领蹄，蹄 2 为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反方向旋转时沈阳理工大学学士学位论文8总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。 领
22、从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。（2）双领蹄式制动器若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。如图 2.1(c)所示，两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的，因此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变
23、为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及 附着力大于后轴，而倒车时则相反。（3）双向双领蹄式制动器如图 2.1（d）当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能不变，因此广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、后车轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动器用于驻车制动。（4）单向增力式制动器如图 2.1（e）单向增力式制动器如图所示两蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端制动底板上的支承销上。由于制动时两蹄的法向反力不能相
24、互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。（5）双向增力式制动器如图 2.1（f）将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，沈阳理工大学学士学位论文9其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器。对双向增力式制动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行
25、制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。双向增力式制动器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。3.3 盘式制动器结构形式简介盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。（1）钳盘式钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相联并在制动钳体开口槽中旋转。具有下列优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制
26、动器相差不多，容易实现从鼓式制动器到盘式制动器的改革；能很好地适应多回路制动系的要求。浮动盘式制动器：浮动钳式盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两图 3.3 钳盘式制动器示意图a) 固定钳时 b) 滑动钳式 c) 摆动钳式沈阳理工大学学士学位论文10种，一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动。故有滑动和摆动之分，其中滑动应用的较多。它们的制动油缸均为单侧的，且与油缸同侧的制动块总成是活动的，而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。制动时在油液压力作用下，活塞推动活动制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两制动块总成受
27、力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。这样就要求制动摩擦衬块应预先做成楔形的(摩擦表面对背面的倾斜角为 6左右)。在使用过程中，摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀(一般约为 l mm)后即应更换。这种制动器具有以下优点：仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小。（2）全盘式在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆形盘，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远没有浮钳盘式制动器广泛。3.4 盘式制动
28、器的优缺点盘式制动器的优点：（1）热稳定好。（2）水稳定性好，容易把水挤出。（3）尺寸小，质量小，散热良好。（4）压力在制动衬块上的散布的较平均，所以衬块损坏也平均。（5）更换衬块简单容易。盘式制动器的主要缺点：（1）不容易阻止尘污和锈蚀。（2）兼作驻车制动器时，所要附加的手驱动机构不简单。（3）在制动驱动结构中要有助力器。（4）由于衬块较小的工作表面，所以损坏快，寿命不高，要用高质量的衬块。3.5 该轿车制动器结构的最终选择沈阳理工大学学士学位论文11本次轿车构设，前后轮都用浮动钳盘式制动器。其中前轮用通风盘，后轮用普通盘，另外后轮上装驻车制动传动部分。3.6 本章小结通过比较轿车盘式制动器
29、和鼓式制动器的优缺点，选定了把盘式制动器作为轿车的制动器。沈阳理工大学学士学位论文124 制动器主要参数及其选择盘式制动器设计的一般流程为：依据构设要求，给的参数，确定整车布置参数。轿车安放参数和制动器构造型式下来定之后，依据有的数据并参照有的同级轿车同种制动器，初步选出制动器的相关参数，并依据这个做制动器部分的设计；再做制动力矩及损坏性能的检验，并和要求的参数比照，使它满足毕设的要求。4.1 制动力与制动力分配系数汽车制动时候，假如不计地面对车轮的转动阻力矩和轿车转动质量的惯性力矩，那么任一角速率 的轮胎，它的力和力矩的方程是0(4.1)0RFTBf式中： 制动器的制动时力矩，它的方向和轮胎
30、运动方向相反，N m ；fT地面的制动力，它的方向和轿车运动方向相反，N ；BF车轮有效半径， m 。假设时速 ，至汽车停止时速度 。刹车距离 m。由0=100/ 0tv=41，20tvasB得 a=9.4 ， =15604N/2 由前后轮分配可知：(假设 )=0.65前轮的其中一个轮 1=1560465%2=5071.3后轮的其中一个轮 2=1560435%2=2730.7因此，由公式（3.1）求得 ； 1=3510 2=1890令 (4.2)RTFf它是制动器制动力，在轮胎周围抵消制动器摩擦产生的力矩，称作制动周缘力。与 的方向相反，当轮胎角速率 时候，大小一样。 与制动器的结构样子、fF
31、B 0fF尺寸大小、摩擦部位的摩擦系数和轮胎有效半径等有关，和制动时的踏板力成正比。在增大踏板力来增大 时候， 和 都变大。但是地面制动力 被附着条件所制约，fTfFB B它的大小不会大过附着力 ，得出沈阳理工大学学士学位论文13 (4.3) BFZ(4.4) max式中： 轮胎与地面间的附着系数；地面对Z 车轮的法向反力。在制动力 及地fF 面制动力 和附着力BF值相等的时候，车 轮便被抱死以至于产生图 4.1.1 制动力与踏板力的关系滑移。以后制动力矩 展示成静摩擦力矩，并且 与 相互抵消来抵抗轮胎fTeffrTF/B在扭转的周缘力。在角速率 =0 的时候，地面制动力 和附着力 的大小相等
32、以后F便不变了，但是制动器制动力 会伴随着踏板力 的变大而紧接着提高（图 4.1.1） 。fFP图 4.1.2 制动时的汽车受力图依据轿车制动时候的着力图（图 3.2） ，而且想到制动时候的轴荷向前移动，于是接出地面对前、后轴车轮的法向反力 是21,Z)(1dtughLG沈阳理工大学学士学位论文14(4.5)(12dtughLGZ式中：G汽车所受重力；L汽车轴距；汽车质心离前轴距离；1汽车质心离后轴距离；2汽车质心高度；ghg重力加速度；汽车制动减速度。dtu算得 ； 1=133812=3219汽车总的地面制动力为(4.6)GqdtugFBB21式中： （ ）制动强度， ；qgdtu前后轴车轮
33、的地面制动力。12,BF由式前面的公式接出前和后轴车轮的附着力是 )()(221 ggBqhLGhFL )()(112 ggBG（4.7）在此取附着系数 ，因此求得 7211N 4409N0.71F2F上式表明：轿车在已知附着系数 的路面上刹车时候，前后轴附着力不是常数，而是关于制动强度 的复杂函数。在轿车前后车轮制动器的制动力非常充足时候，依q据轿车前后轴的轴荷不同，前后车轮制动器制动力的分担以及附着系数等，制动过程也许会有的三种情形，是(1)前轮先抱死并且拖滑，再是后轮；(2)后轮先抱死并且拖滑，再是前轮；沈阳理工大学学士学位论文15(3)前、后轮同时抱死拖滑。第（3）种情形是被用得最好的
34、。于是有在附着系数 的道路上，前后车轮同时抱死的情形为： GFFBff 2121(4.8)/()(/122121 gghLhL式中： 前轴车轮的制动器制动力， ；1fF 111ZBf后轴车轮的制动器制动力， ；2f 222Ff前轴车轮的地面制动力；1B后轴车轮的地面制动力；2， 路面对车轮的法向反力；1ZG汽车重力；， 汽车质心离前、后轴距离；1L2汽车质心高度。gh由上面可知前后车轮同时抱死时候，前后轮制动器的制动力 ， 是 的函数，1fF2f得出(4.9)2(421112 fgfggf hGLFLhGF式中： L汽车的轴距。图 4.1.3 某汽车的 I 曲线和 曲线将上面得到的结果画出有关
35、 ， 的图像，称为制动器制动力分配曲线，也称 I1fF2f曲线，如上图所示。假如轿车前后制动器的制动力可以依据 I 曲线的分配，便可以确沈阳理工大学学士学位论文16保轿车在附着系数 的道路上刹车时，可以使前后车轮同时抱死。其中轿车制动器制动力分配系数 为： 211fffF（4.10）在本次设计的轿车中：由式（3.8） ； ; NZFBf 3.507111 NZBf 7.23022 6.0211ffF4.2 同步附着系数由式(4.10)可表达为 (4.11)12fF得出它是一个过原点并且斜率为(1- )/ 的直线，是轿车现实中制动器制动力分配曲线，称为 线。其中 线和 I 曲线的交点的 是同步附
36、着系数。它是轿车制动效能0的主要数据，由轿车本身参数决定。同步附着系数的计算公式是： 。 解得 ghL200.7当前后制动器制动力为固定比值的汽车，并且附着系数 等于同步附着系数 的0道路，前后车轮制动器会同时抱死。在不同 值的道面上刹车时，会有下面情形： (1)当 ，刹车时会后轮先抱死，它会使后轴侧滑从而轿车失去方向稳定性。(3)当 ，刹车时前后轮同时抱死，是一种稳定情形。0预防轿车前轮失去转向能力和后轮产生侧滑，在刹车过程中，在轿车未抱死时的制动减速度，是轿车可能有的最高减速度。研究显示，轿车在同步附着系数 的道路0上刹车时，它的制动减速度为 du/dt g，得出 ，q 为制动强度。但在别
37、的q00道路上刹车时，前轮或者后轮将要抱死的制动强度 q 时的 q 和 。 根据所定的同步附着系数000，由式（4.10）及式（4.11）得0Lhg02g01（4.13）进而求得 qhLGqFgB)(021 沈阳理工大学学士学位论文18（4.14）qhLGqFgB )()1()( 012 （4.15）当 = 时： ， ，故 =11620，q= ； =1。011FB22 当 时：解得的最大总制动力和前轮刚抱死有关，为 。由式（4.6） 、0 22FB式（4.7） 、式（4.13）和式（4.15）得（4.19）gBhLGF)(01（4.20）gq)(01（4.21）ghL)(01本次毕设轿车的 的
38、大小不变，它的 值比最大附着系数小。4.4 制动器最大制动力矩确保轿车有好的制动效能和稳定性，要合适地选定计算出前后轮制动器的制动力矩的大小。最大制动力是在轿车附着条件被充分发挥下得到的，这个时候制动力和作用在车轮的法向力 , 成正比例关系。因为上面可知，两轴汽车前后车轮同时抱死时的制1Z2沈阳理工大学学士学位论文19动力之比是=3.06gf hLZF01221式中： , 汽车质心离前、后轴距离;1L2同步附着系数；0汽车质心高度。gh制动器有的制动力矩为； RFTf11RFTf22式中： 前轴制动器的制动力， ；1fF1Zf后轴制动器的制动力， ；2f 2f前轮上的地面法向反力；1Z后轮上的
39、地面法向反力；2车轮有效半径。er当经常在坏的道路上行驶时，它的低车速导致选定了小的同步附着系数 的轿车，0为了确保在 好的道路上能够制动到后轮使前轮先后抱死（制动强度 ） ，前后0 q轴的车轮制动器所能有的最大制动力力矩是：3705N1max2()fegeGTZrLhr1665N2ax1maxf fT当选定大的同步附着系数 的轿车，为了轿车刹车时的稳定性，校定每个轴的最0大制动力矩。在 时候，对应极限制动强度 ，所以后轴和前轴的最大制动力0q矩是(4.22)egf rhLGT)(1max2(4.23)maxax21ffT本次毕设选定小的同步附着系数 值的轿车，在 的好的道路上能使后轴和00前
40、轴先后抱死滑移（此时制动强度 ） ，前后轴的车轮制动器产出的最大制动力力q矩是沈阳理工大学学士学位论文20egef rhLGrZT)(21max1 （4.24）maxax12ffT（4.25）式中： 该车所能遇到的最大附着系数制动强度q车轮有效半径er4.5 制动器因数上面有制动器因数 BF 的式子，它表明制动器的效能，是制动器效能因数。它的本质是制动器在单位力下的所能给出的力，用来评价不一样结构类型的制动器。制动器因数是在制动鼓或制动盘的作用半径上产生的摩擦力和给的力之比，公式为(4.26)rPTBFf式中： 制动器的摩擦力矩；fTr制动鼓或制动盘的作用半径；P给的输入力得出钳盘式制动器的制
41、动器因数是(4.27)fPBF2式中：f 为摩擦系数，本设计中取 f=0.4；则 BF=0.84.6 盘式制动器主要参数的确定（1）制动盘直径 D制动盘直径 D 要选择大的，它会使制动盘的有效半径便大，从而减小制动钳的夹紧的力，减少制动衬块的单位压力，由于它受到轮辋直径的制约，制动盘的直径往往选定为 7079之间。在本设计中： 取 D=320mm=70%=320.04（2）制动盘厚度 h制动盘的厚关系到制动盘好坏和它工作时的温升。为了使它的质量不大，所以得制约制动盘厚度。制动盘能成实心的，但是为了通风和散热，需要在制动盘的两工作沈阳理工大学学士学位论文21面之间弄出通风孔道。一般，实心制动盘厚
42、度能选择 10mm-20mm；有通风孔的制动盘的两工作面之间的尺寸厚度为 20mm-50mm,但是一般用 20mm-30mm 的范围。在本次毕设：前轮制动器用通风盘，选定厚度为 h=24mm；后轮制动盘采用实心盘，选定厚度为 h=14mm（3）摩擦衬块内径 和外径1R2一般摩擦衬块外径 与内径 比的大小不大于 1.5。如果它过大，运行时衬块的21外缘与内侧圆周速度差得多，会使磨损不均匀，而且它接触的面积减轿小，从而导致制动力矩变化范围大。在本次设计中：取 =123mm, =146mm1R2（4）摩擦衬块工作面积 A 通常摩擦衬块单位面积必须在轿车质量面积比的 1.6kg/ -3.5kg/ 范围
43、，想到2cm2如今摩擦材料的愈来愈好，它的范围可以变大些。本次毕设用的是半金属材料，它的摩擦系数要比其他材料好。所以选定前轮制动器摩擦衬块工作面积 100 ，后轮制2c动器摩擦衬块工作为 100 。2cm4.7 本章小结通过计算盘式制动器的制动力矩，制动强度等相关参数，确定了轿车盘式制动器的直径大小，以及摩擦衬块的内外径大小。沈阳理工大学学士学位论文225 制动器的设计计算5.1 摩擦衬块的磨损特性计算摩擦衬块的损坏，和摩擦部位的材质、表面粗糙度、工作温度、工作压力以及滑磨速率等有关系，所以在书面上要准确算出损坏性能是很难的。但试验的结果表示，摩擦面的温度、压力、摩擦系数和表面粗糙度等会影响磨
44、损的程度。轿车的刹车过程会将它的机械能变成热量从而散发出来。在制动强度为很大的紧急制动中，制动器承担了大部分消除轿车动力。这个时候因为在较短时间内大量热来不及散到空气中，使制动器的温度上升。这就是制动器的能量负荷。比能量耗散率的计算。制动器的能量负荷用它的比能量耗散率来评价。比能量耗散率又是单位功负荷或能量负荷，这个显示了单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，它的单位是 。2/mW两轴轿车的单个前后轮制动器的比能量耗散率是21122()()amvetAt（5.1） jvt21式中： 汽车回转质量换算系数；汽车总质量；am沈阳理工大学学士学位论文23， 汽车制动初速度与终速度， ；计算时总商务车取
45、 =1v2 sm/ 1v；0/kmh7.8/s制动减速度，ms2，计算时取 j=06g；j制动时间， ；t前轮和后轮制动器摩擦衬块面积；21,A制动力分配系数。在紧急制动到 时，并可近似地认为 ，则有02v1； 11tAmea )1(2tAvmea（5.2）把个参数值代入上式得 127.84.2()069vt sj22121 /105478.6mWtAvmea 2222 59.)6(02.1)(a 比能量耗散率太高会使摩擦衬块快速损坏，还会使制动盘产生裂纹。选定减速度j=0.6g，制动初速度 ：式中 t 为 100Km/h 时的制动时间，其值为 4.728s。 为前1v 12,A后制动器摩擦衬
46、片面积。 ，求得 ， ，符合要=0.65 1=1.10/2 2=0.59/2求。5.2 制动器的热容量和温升核算要校定制动器的热容量和温升：(+)（5.3）式中： 制动盘的总质量，是 4.5Kgdm制动盘连接件的总质量，是 5.5kgh制动盘比容热，铝合金的 C=880 J/(kg K)dc 制动盘连接件的比容热；h沈阳理工大学学士学位论文24制动盘的温升轿车刹车时动能变为的热能L前后轮分别为21avLm（5.4）22()av（5.5）求得： 3.74 1=16608.3322 0.65= 1042.02 2=16608.3322 0.35= 104所以： =1+2=5.76104式中 汽车质
47、量，为 1660Kgam汽车制动时的初速度v轿车制动器制动力分配系数，指定为 0.65核算： (+)=(4.5880+5.5482)15=8.90104L=5.76104故，满足以下条件： (+)5.3 盘式制动器制动力矩的计算假如制动衬块的表面和制动盘接触良好，而且每个地方的单位压力分布得平均，得fNRTf2（5.6）式中： 摩擦系数，取值 0.4；fN单侧制动块对制动盘施加的压紧力R作用半径沈阳理工大学学士学位论文25我们选定的扇形摩擦衬块，它的径向尺寸不至于过大，计算平均半径 是mRRm 5.13426121（5.7）式中： ， 摩擦衬块内径，外径。 （ ）1R2 1=123;2=146在一个单元面积为 RdR 的部位上，求得摩擦力力矩为 ，其中 为摩d dRfqq擦衬块和制动盘之间的单位压力，那么单边制动块在制动盘上的制动力矩是 )(32231211 fRdfqT单边摩擦衬块在制动盘的摩擦力是 )(2121 RfqffNR得有效半径为 )2()(3432 12121RfTRe 令 ，则有： =134.
