盘式制动器设计毕业设计.docx

盘式制动器设计毕业设计.docx

《盘式制动器设计毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盘式制动器设计毕业设计.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

盘式制动器设计毕业设计

盘式制动器设计毕业设计

第一章绪论

1.1制动系统概述

汽车制动器是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停止的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。

随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。

也只有制动器性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。

1.1.1汽车制动系统的功用及其组成：

1）制动系的功用：

（1）使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车.

（2）使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车.

（3）使下坡行驶的汽车速度保持稳定。

2）制动系的组成：

（1）供能装置：

也就是制动能源，包括供给、调节制动所需能量以及各个部件，产生制动能量的部分称为制动能源。

（2）控制装置：

包括产生制动动作和控制制动效果的部件。

（3）传动装置：

包括把制动能量传递到制动器的各个部件。

（4）制动装置：

产生阻碍车辆运动或者运动趋势的力的部件。

汽车的制动装置又可分为行车、驻车、应急和辅助制动四种装置。

1.1.2制动系的一般工作原理

行驶中的汽车具有一定的动能。

根据物理学知识，汽车的动能

Ek=1/2（1+δ）mv2（1-1）

式中:

m为汽车的重质量；v为汽车的行驶速度；δ为考虑汽车回转部件动能的系数。

图1.1

汽车行车制动减速度实质上就是要耗散汽车的动能Ek耗散动能最简便的方法就是通过摩擦将动能变成热能扩散到大气中去。

一个简单的制动系统如图1.1所示，用以说明系统的工作原理。

他由制动器和液压传动机构组成。

车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和张开机构组成。

旋转部分是制动鼓，他固定在车轮轮毂上，随车轮一起旋转，它的工作面是内圆柱面。

固定部分包括制动蹄和制动底板等，制动底板用螺栓与转向节凸缘（前轮）或桥壳凸缘（后轮）固定在一起。

在固定不动的制动底板上，有两个支撑销，支承着两个弧形制动蹄的下端。

制动蹄的外圆面上装有摩擦片，上端用制动蹄回位弹簧拉紧压靠在轮缸活塞上。

制动蹄可用凸轮或液压轮缸等张开机构使其张开。

液压轮缸也安装在制动底板上。

传动机构主要由制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸和油管等组成。

装在车架上的制动主缸用油管与制动轮缸相连通。

制动主缸活塞由驾驶员通过制动踏板来操纵。

（1）制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄上摩擦片的外圆面之间有一定的间隙，车轮和制动鼓可以自由旋转。

（2）制动时，驾驶员需踩下制动踏板，迫使制动主缸内的油液流入制动轮缸，推动两制动蹄绕支承销转动，使制动蹄摩擦片紧贴到制动鼓内圆面上。

这样，制动鼓上便产生摩擦力矩Mu阻止车轮转动。

其方向与车轮旋转方向相反。

制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间的附着作用，车轮即对路面作用一个向前的周缘力Fμ。

同时，路面也会给车轮一个反作用力FB，方向与汽车行驶方向相反。

这个力就是车轮受到的制动力。

各车轮上制动力的和就是汽车受到的总制动力。

制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使整个汽车产生一定的减速度，甚至停车。

由于车轮与地面间的附着左右，路面上产生了切向反作用力FB。

FB一方面要迫使车轮继续滚动，造成制动蹄与制动鼓间相对运动而产生摩擦，消耗汽车的动能；另一方面它又作为制动力促使整个汽车减速行驶。

（3）解除制动时，放松制动踏板，在回位弹簧的作用下，制动蹄回到原位。

同时蹄鼓间隙得到恢复，因而制动作用被解除。

1.1.3制动系的类型

制动系根据功用、能源等不同可分为以下几类：

（1）按制动系统的作用

制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。

用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。

上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。

（2）按制动操纵能源

制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。

以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。

（3）按制动能量的传输方式

制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。

同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。

（4）按传能介质的传输回路方式

制动系统可分为单回路制动系和双回路制动系。

1.1.4汽车制动器设计要求

（1）能适应有关标准和法规的规定。

各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。

我国的强制性标准是GB12676-1999《汽车制动系结构、性能和试验方法》、GB7258《机动车运行安全技术条件》。

（2）具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻坡制动效能。

行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定，它是制动性能最基本的评价指标。

表1-1给出了欧、美、日等国的有关标准或法规对这两项指标的规定。

表1-1欧、美、日等国的制动效能标准

标准名称

适用车型

制动初速度

v/km/h

最大踏板力

/N

制动距离

S/m

制动减速度

j/m/s

美联邦汽车安全标准FMVSS121

气压制动汽车

32

96

9.8

73

美联邦汽车安全标准FMVSS105－75

液压制动汽车

48

96

16.46

62.18

欧洲经济委员会和欧洲经济共同体法规

货车：

总质量3.5t

总质量3.5t～12t

总质量>12t

70

50

40

700

700

700

0.15v+

4.4

4.4

4.4

轿车与客车：

座位数（包括司机）

座位数>8和总质量>5t

80

80

500

500

0.1v+

0.15v+

续表1-1

瑞典制动法规

总质量

总质量>3.5t

80

60

500

700

日本制动标准JASO6913－73

货车和客车：

TA级

TB级

TC级

TD级

700

800

900

900

减速度

0.5g

0.5g

0.5g

0.4g

（3）工作可靠。

汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置，且它们的制动驱动机构应是各自独立的。

行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的30%；驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。

（4）制动效能的热稳定性好。

汽车的高速制动、短时间内的频繁重复制动，尤其是下长坡时的连续制动，都会引起制动器的温升过快，温度过高。

特别是下长坡时的频繁制动，可使制动器摩擦副的温度达300℃～400℃，有时甚至高达700℃。

此时，制动摩擦副的摩擦系数会急剧减小，使制动效能迅速下降而发生热衰退现象。

制动器发生热衰退后，经过散热、降温和一定次数的和缓使用使摩擦表面得到磨合，其制动效能可重新恢复，这称为热恢复。

提高摩擦材料的高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘的热容量，改善其散热性或采用强制冷却装置，都是提高抗热衰退的措施。

一般要求在初速为最高车速的80%时，以约0.3g的减速度重复进行15～20次制动到初速度的1/2的衰退试验后，其热态制动效能应达到冷态制动效能的80%以上。

（5）制动效能的水稳定性好。

制动器摩擦表面浸水后，会因水的润滑作用使摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象。

一般规定在出水后反复制动5～15次，即应恢复其制动效能。

良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。

也应防止泥沙、污物等进入制动器工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。

某些越野汽车为了防止水和泥沙侵入而采用封闭的制动器。

（6）制动时的操纵稳定性好。

即以任何速度制动，汽车都不应当失去操纵性和方向稳定性。

一般要求在进行制动效能试验时，车辆的任何部位不得偏出3.7m的试验道。

为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。

否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；后轮抱死而侧滑甩尾，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过15%时，会发生制动时汽车跑偏。

（7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便，舒适，能减少疲劳。

踏板行程：

对轿车应不大于150mm；对货车应不大于170mm，其中考虑了摩擦衬片或衬块的容许磨损量。

制动手柄行程应不大于160～200mm。

各国法规规定，制动的最大踏板力一般为500N（轿车）～700N（货车）。

设计时，紧急制动（约占制动总次数的5%～10%）踏板力的选取范围：

轿车为200～300N；货车为350～550N，采用伺服制动或动力制动装置时取其小值。

应急制动时的手柄拉力以不大于400～500N为宜；驻车制动的手柄拉力应不大于500N（轿车）～700N（货车）。

（8）作用滞后的时间要尽可能地短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间（制动滞后时间）和从放开踏板至完全解除制动的时间（解除制动滞后时间）。

一般要求这个时间尽可能短，对于气制动车辆不得超过0.6s，对于汽车列车不得超过0.8s。

（9）制动时不应产生较大的振动和噪声，制动时不应有异响。

（10）与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。

（11）制动系中应有音响或光信号等警报装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置，例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。

（12）能全天候使用，气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时气制动管路不应出现结冰

（13）制动系的机件应使用寿命长、制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求。

防止制动时车轮被抱死有利于提高汽车在制动过程中的转向操纵性和方向稳定性，缩短制动距离，所以近年来防抱死制动系统（ABS）和电子制动力分配（EBD）在汽车上得到了很快的发展和应用。

此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害问题，已被淘汰，取而代之的无石棉材料。

1.2汽车制动系统的研究现状及发展趋势

1）制动控制系统的现状

当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。

即使增加了防抱制动（ABS）功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。

但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。

传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。

当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。

而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。

目前，车辆防抱制动控制系统（ABS）已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。

方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车