汽车制动系设计

1目录：第一节概述第二节制动器结构方案分析第三节制动器主要参数的确定第四节制动器的设计与计算第五节制动驱动机构第六节制动力调节机构第七节制动器主要结构元件第八章制动系设计21.减速停车——使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；2.稳速下坡——在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速；3.可靠驻车——使汽车可靠地停在原地或坡道上。第一节概述一、制动系功用：二、对制动系配置的要求：行车制动装置驻车制动装置应急制动装置辅助制动装置必须配备的制动装置有些车辆还需配备制动装置分类：（1）按功用分：行车制动装置、驻车制动装置、应急制动装置、辅助制动装置；（2）按制动能量传输分：机械式、液压式、气压式、电磁式、组合式；（3）按回路多少分：单回路制动系、双回路制动系；（4）按能源分：人力制动系、动力制动系、伺服制动系应急制动装置利用机械力源(如强力压缩弹簧)进行制动。在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上，一旦发生蓄压装置压力过低等故障时，可用应急制动装置实现汽车制动。同时，在人力控制下它还能兼作驻车制动用。辅助制动装置可实现汽车下长坡时持续地减速或保持稳定的车速，并减轻或者解除行车制动装置的负荷。行车制动装置和驻车制动装置，都由制动器和制动驱动机构两部分组成。基本组成（1）供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传动介质状态的各种部件（2）控制装置：产生制动动作和控制制动效果各种部件，如制动踏板（3）传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件如制动主缸、轮缸（4）制动器：产生阻碍车辆运动或运动趋势的部件6三、设计制动系时应满足的主要要求1.有足够的制动能力行车制动能力驻坡能力制动减速度制动距离指标QC/T582-1999指标最大坡度2.工作可靠•行车制动至少有两套独立的驱动制动器的管路。•当其中的一套管路失效时，另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的30％。•行车和驻车制动装置可以有共同的制动器，而驱动机构各自独立。•行车制动装置都用脚操纵，其它制动装置多为手操纵。第一节概述74.防止水和污物进入制动器工作表面；水与污泥使制动能力下降，工作面磨损变大。水→f下降→制动能力下降，称为水衰退。经5~15次制动后应能恢复正常。5.制动器热稳定性好；下长坡连续和缓制动以及频繁重复制动可使温度上升，f下降、制动能力下降、称为热衰退。热稳定性良好，即不易衰退，衰退后能迅速恢复。QC/T582-1999第一节概述3.以任何速度制动，不应丧失操纵性和方向稳定性；1）前轮抱死，丧失操纵性，所以要求前后轴制动器的制动力矩有合适的比例，并应能随轴荷转移而变化。2)制动时汽车不跑偏。同一轴上左右轮制动力应相同，差值最大不超过15%。86.操纵轻便，并具有良好的随动性；轿车货车踏板力（N）500700手柄力（N）≤500≤700踏板行程（mm）100～150150～200手柄行程（mm）160～200行车制动为脚操纵，其他为手操纵。第一节概述参数车型Vkm/hjminm/s2Sm备注ma[t]v轿车805.8~71~3.5703.5~1250货车40、50、704.4~51240国外法规——空驶距离——制动距离vjv26.322jvv26.322参数车型Vkm/hjminm/s2Sm备注ma[t]v轿车805.8~71~3.5703.5~1250货车40、50、704.4~51240国外法规——空驶距离——制动距离vjv26.322jvv26.32297.制动时制动系产生的噪声尽可能小；同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。8.制动器协调时间和解除制动时间尽可能短；第一节概述制动系的一般要求气动制动车辆不超过0.6秒，汽车列车不超过0.8秒。9.摩擦衬片（块）有足够的使用寿命；10.有消除摩擦副磨损间隙的自动调整机构；11.制动装置失效时，有报警装置。第二节制动器的结构方案分析制动器制动驱动机构制动装置一般构成目前汽车上广泛使用的是摩擦式制动器。鼓式制动器盘式制动器摩擦式制动器的类型带式制动器中央常用车轮制动器一部分与固定件相连，另一部分与转动件相连。实施制动时，通过二者之间的接触产生的摩擦力，阻止转动件的转动。解除制动时，两者之间脱离接触，可以自由相对运动。引言11第二节制动器的结构方案分析一、鼓式制动器（一）概述1结构原理两制动蹄片安装于固定件，制动鼓与转动件相连。通过张开装置使制动蹄片撑开，压紧于制动鼓内表面，利用摩擦力，实现制动。相关概念领蹄：施加的制动力产生的力矩与制动摩擦力产生的力矩方向相同。从蹄：施加的制动力产生的力矩与制动摩擦力产生的力矩方向相反。12领从蹄式双领蹄式双向双领蹄式双从蹄式双向增力式单向增力式鼓式制动器示意图第二节制动器的结构方案分析鼓式制动器2。主要类型机械式张开装置示意图第二节制动器的结构方案分析张开装置鼓式制动器凸轮式机械式张开装置的类型楔块式非平衡凸轮式平衡凸轮平衡活塞轮缸（液压驱动）14（2）不同鼓式制动器的主要区别：蹄片固定点的数量和位置张开装置的形式与数量制动时两块蹄片之间的相互作用（1）不同鼓式制动器的相同点蹄片利用张开装置，撑开后紧贴与制动鼓内壁，蹄片与制动鼓的摩擦力阻止制动轮转动。第二节制动器的结构方案分析鼓式制动器3。总体评价15制动器效能因数RFMK0（3）制动器效能评价制动效能制动效能的稳定性单位输入压力或力的作用下所输出的力或者力矩。在制动鼓（制动盘）作用半径R上得到的摩擦力与输入力之比。效能因数K对摩擦因数f的敏感性（dK/df）。第二节制动器的结构方案分析鼓式制动器161领从蹄式第二节制动器的结构方案分析结构特点：每个蹄片都有固定支点两固定支点位于同一端性能特点：制动性能和效能稳定性较好前进、倒退制动效果不变便于调整制动间隙蹄片磨损不均匀鼓式制动器（二）分类介绍适用于：广泛应用，尤其乘用车和质量小商用车的后轮172。单向双领蹄式第二节制动器的结构方案分析结构特点：每个蹄片都有固定支点两固定支点位于不同端性能特点：前进时，制动效能稳定性好；便于调整制动间隙；蹄片磨损均匀，寿命相同；前进、倒退制动效果不一样；制动效能稳定性差；结构复杂；鼓式制动器适用于：前轮；（受力特点和驻车制动驱动考虑）183。双向双领蹄式第二节制动器的结构方案分析结构特点：两蹄片浮动分别张开蹄片性能特点：制动效能相当高且稳定；适于双回路驱动机构；蹄片磨损均匀；结构复杂，调整间隙困难；鼓式制动器适用于：后轮；需另设中央驻车制动；194。双从蹄式第二节制动器的结构方案分析结构特点：每个蹄片都有固定支点两固定支点位于不同端性能特点：制动效能稳定性最好；制动效能最低鼓式制动器适用于：应用少，但有些高档轿车有使用205。单向增力式第二节制动器的结构方案分析结构特点：两蹄片只有一个固定支点蹄片下端经推杆相连性能特点：前进制动时，皆为领蹄，制动效果好；制动效能稳定性差；倒退时，制动效果差；蹄片磨损不均匀；这种制动器只有一个轮缸，故不适合用于双回路驱动机构；调整蹄片间隙困难。鼓式制动器适用于：少数质量小商用车的前轮226。双向增力式第二节制动器的结构方案分析结构特点：两蹄片有一个支点两个活塞同时张开蹄片性能特点：制动效能好；前进与倒车制动效能不变；制动效能稳定性较差；蹄片磨损不均匀；寿命不一致；间隙调整困难；不适用双回路；鼓式制动器6.双向增力式24双从蹄领从蹄双领蹄双向双领蹄单增力双增力制动效能123344前进、倒车的制动效果不同相同不同相同不同相同制动效能稳定性432211两蹄片单位压力相等不等相等相等不等不等制动时轮毂受力不受受不受不受受受结构复杂程度复杂简单复杂复杂简单复杂间隙调整容易容易容易困难困难困难是否适用双管路是否是是否否第二节制动器的结构方案分析鼓式制动器（三）综合比较基本尺寸比例相同的各式鼓式制动器效能因数与摩擦因数的关系曲线如左图所示：制动器的效能因数由高至低的顺序为：增力式制动器，双领蹄式制动器，领从蹄式制动器和双从蹄式制动器。而制动器效能稳定性排序则恰好与上述情况相反。特别说明：鼓式制动器的效能并非单纯取决于根据制动器的结构参数和摩擦因数计算出来的制动器效能因数值，而且还受蹄与鼓接触部位的影响。蹄与鼓仅在蹄的中部接触时，输出制动力矩就小，而在蹄的端部和根部接触时输出制动力矩就较大。制动器的效能因数越高，制动效能受接触情况的影响也越大，故正确的调整对高性能制动器尤为重要。27二、盘式制动器第二节制动器的结构方案分析（一）结构原理（二）结构类型钳盘式：点盘式全盘式：离合器式按照摩擦副中固定元件的结构固定元件安装于固定件，制动盘与转动件相连。制动时，固定元件压紧在制动盘上，利用摩擦力，实现制动。分类钳盘式(点盘式制动器)全盘式(离合器式制动器)固定钳式滑动钳式摆动钳式浮动钳式29第二节制动器的结构方案分析全盘式制动器中摩擦副的旋转元件与固定元件都是圆盘形，制动时，两盘摩擦表面完全接触，作用原理如同摩擦式离合器。全盘式制动器的结构原理盘式制动器30第二节制动器的结构方案分析钳盘式制动器的结构原理钳盘式制动器固定元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动块与制动盘接触面积很小。固定钳式浮动钳式按照制动钳的结构钳盘式制动器的分类滑动钳式摆动钳式盘式制动器31第二节制动器的结构方案分析盘式制动器（三）分类介绍1。固定钳式结构特点：制动钳不动制动盘两侧有液压缸性能特点：除活塞和制动块外无滑动件，刚度好；制造容易，能适应不同回路驱动要求；尺寸大，布置困难，产生热量多；32第二节制动器的结构方案分析盘式制动器结构特点：制动钳可以做轴向滑动制动盘内侧有液压缸2。滑动钳式结构特点：制动钳与固定座铰接制动盘内侧有液压缸3。摆动钳式33第二节制动器的结构方案分析盘式制动器浮动钳式制动器性能特点：轴向尺寸小油路便于布置成本低二、盘式制动器与鼓式制动器比较，盘式制动器有如下优点：1)热稳定性好。一般无自行增力作用，衬块摩擦表面压力分布较鼓式中的衬片更为均匀。制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题。因此，前轮采用盘式制动器，汽车制动时不易跑偏。2)水稳定性好。制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，因而浸水后效能降低不多；又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。3)制动力矩与汽车运动方向无关。4)易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。5)尺寸小、质量小、散热良好。6)压力在制动衬块上分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。7)更换衬块工作简单容易。8)衬块与制动盘之间的间隙小(0．05—0．15mm)，这就缩短了制动协调时间。9)易于实现间隙自动调整及应用。盘式制动器的主要缺点是：1)难以完全防止尘污和锈蚀(封闭的多片全盘式制动器除外)。2)兼作，驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。3)在制动驱动机构中必须装用助力器。4)因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。盘式制动器在乘用车前轮上得到广泛应用。37第三节制动器主要参数确定一、鼓式制动器主要参数确定1.制动鼓内径D（半径R）主要考虑：能产生足够的制动力矩便于散热由M=Ff•R可知，R大，则制动力矩大便于散热摩擦面积大制约因素轮辋内径制动鼓厚度制动鼓刚度D影响因素要求D取值备注制动力矩大RFMf散热大吸热能力强，散热面积大轮辋内径小要求轮辋内径与鼓的外径之间有20mm间隙防止烤坏气门嘴粘住内胎增加衬片摩擦面积大bDAp2减小质量小簧下质量制动鼓刚度小D小，壁厚可以厚些，刚度大还可以保证加工精度，使用中变形小。38制动鼓直径D/轮辋直径Dr轿车0.64~0.74货车0.70~0.83第三节制动器主要参数确定鼓式制