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上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计1摘要汽车的设计与生产涉及到许多的领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的行驶速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能，长寿命的制动系统。鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容是轿车制动器结构设计。本文从制动系的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证，对各种形式制动器的优缺点进行了比较后，在前盘后鼓的基础上改为前后均为盘式制动器。在此基础上选择了简单液压驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置，采用比例阀作为制动力的调节装置。仿真结果表明，轿车制动器结构的设计保持了制动力分配系数的稳定，改善了汽车的制动稳定性，简化了汽车的制动装置，减轻了整车质量，从而提高了汽车在行驶过程中的安全性与稳定性。关键词：制动钳，制动盘，制动轮缸，制动衬片上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计2ABSTRACTAutomobiledesignandproductionareinvolvedinmanyfields,itsuniquesafety,economy,comfortandsomanyindicators,alsoraisedtallerrequirementtothedesign.Automobilebrakingsystemisanimportantvehicleactivesafetysystem,anditsperformancedependsoncarhasanimportantinfluenceonroadsafety.Asthevehicleofthespeedandpavementsituationwascomplexdegreerise,morerequirehigh-performance,longlifeofbrakesystem.Inviewoftheimportanceofbrakesystem,thedesignofthemaincontentisatransportvehicles,thebrakefrombrakesystemfunctionanddesign,accordingtotherequirementofdesignparameters,giventheschemecomparison.Onallformsofbraketheiradvantagesanddisadvantagesarediscussed,basedonHouGuhaveinQianPaninsteadofbeforeandafterarediscbrakes,maintainbrakingforcedistributioncoefficient,improvesthestabilityofthebrakingstabilityandsimplifytheautomobilebrakingdevice,reducethevehiclequality,therebyimprovingthecarwhiledrivingintheprocessofsecurityandstability.Chooseasimplehydraulicdrivingmechanismanddoublepipelinesystem,choseclearanceautomaticadjustingdevice,proportionalvalveasbrakeforceadjustingdeviceKeywords:brakedisc,Brakewheelcylinder,Brakecaliper,Brakingfacingsformulations上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计3轿车盘式制动器结构设计1、引言1.1汽车制动系概述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，以及使已经停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力，统称为制动力。这样的一系列专门装置即成为制动系。1.制动系的功用：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或坡道上。2.制动系的组成任何制动系都具有以下四个基本组成部分：（1）供能装置——包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部位称为制动能源。（2）控制装置——包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。（3）传动装置——包括将制动能量传输到制动器的各个部件。（4）制动器——产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计43.制动系的类型（1）按制动系的功用分类1）行车制动系——使行使中汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。2）驻车制动系——是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。3）第二制动系——在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系是汽车必须具备的。4）辅助制动系——在汽车长下坡时用以稳定车速的一套装置。（2）按制动系的制动能源分类1）人力制动系——以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动系。2）动力制动系——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制动系。3）伺服制动系——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。按照制动能量的传输方式，制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动系，可称为组合式制动系。汽车制动系统是一套用来使四个车轮减速或停止的零件。当驾驶员踩下制动踏板时，制动动作开始。踏板装在顶端带销轴的杆件上。踏板的运动促使推杆移动，移向主缸或离开主缸。主缸安装在发动机室的隔板上，主缸是一个由驾驶员通过踏板操作的液压泵。当踏板被踩下，主缸迫使有压力的制动液通过液压管路到四个车轮的每个制动器。液压管路由钢管和软管组成。它们将压力液从主缸传递到车轮制动器。盘式制动器多用于汽车的前轮，有不少车辆四个车轮都用盘式制动器。制动盘装在轮级上、与车轮及轮胎一起转动。当驾驶员进行制动时，主缸的液体压力传递到盘式制动器。该压力推动摩擦衬片靠到制动盘上，阻止制动盘转动。上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计5图1-1汽车制动系统的基本部件1.液压助力制动器2.主缸和防抱死装置3.前盘式制动器4.制动踏板5.驻车制动杆6.防抱死计算机7.后盘式制动器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）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在石棉有致癌公害问题已被淘汰，取而代之的各种无石棉型材料相继研制成功。1.2设计的意义制动器是影响汽车安全性的一个重要部件。因此，能够设计，制造出具有高制动性、可靠性的制动器是改善汽车设计的一个重要环节。本次设计遵循以下原则：首先满足制动器效能，再考虑降低生产成本，减少体积和质量，在选择材料和机械加工方法中还要考虑环保问题。本制动系采用X型双回路系统以提高制动系的可靠性，在一个回路失效时，其制动效能仍可保持原制动效能的50%。采用真空助力器，使操纵更轻便，减少驾驶员的疲劳。在前、后轮的制动力分配计算中采用了最新计算公式，使制动力分配更合理，提高了汽车的制动稳定性。总之，通过本次设计，使制动器性能得到改善、成本降低，与此同时，还减少了制动器生产及使用过程中对周围环境的污染。本次设计在于改善汽车的制动系统，提高整车的制动性能，保证人乘上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计6的安全性。2制动器设计方案的论证和选择2.1制动器设计要求1．具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两相指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠的停驻的最大坡度来评定的。详见GB/T7258-2004制动距离：是指机动车在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板（或手触动制动手柄）时起至机动车停住时止机动车驶过的距离。制动减速度：是指机动车制动时车速对时间的导数。制动稳定性要求：是指制动过程中机动车的任何部位（不计入车宽的部位除外）不允许超出规定宽度的试验通道的边缘线。表（1）制动距离和制动稳定性要求机动车类型制动初速度km/h满载检验制动距离要求m空载检验制动距离要求m试验通道宽度m三轮汽车20≤5.02.5乘用车50≤20.0≤19.02.5总质量不大于3500kg的低速货车30≤9.0≤8.02.5其它总质量不大于3500kg的汽车50≤22.0≤21.02.5其它汽车、汽车列车30≤10.0≤9.03.0两轮摩托车30≤7.0——边三轮摩托车30≤8.02.5正三轮摩托车30≤7.52.3轻便摩托车20≤4.0——轮式拖拉机运输机组20≤6.5≤6.03.0手扶变型运输机20≤6.52.3表（2）制动减速度和制动稳定性要求上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计7机动车类型制动初速度km/h满载检验充分发出的平均减速度m/s2空载检验充分发出的平均减速度m/s2试验通道宽度m三轮汽车20≥3.82.5乘用车50≥5.9≥6.22.5总质量不大于3500kg的低速货车30≥5.2≥5.62.5其它总质量不大于3500kg的汽车50≥5.4≥5.82.5其它汽车、汽车列车30≥5.0≥5.43.02.工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路，当其中一套管路失效时，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，而驱动机构则各自独立。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.防止水和泥进入制动器工作表面。5.制动能力的热稳定性良好。6.操作轻便，并具有良好的随动性。7.制动时，制动系产生的噪声应尽可能小，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.作用滞后性应尽可能好。作用滞后性是指制动反应时间，以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价。9.摩擦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使其基本供能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警装置。上海工程技术大学毕业设计（论文）轿车盘式制动器结构设计82.2制动器设计的一般原则1.制动器效能，指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。在评比不同结构形式的制动器效能时，常用一种称为制动效能因数的无因次指标。制动效能因数的定义为：在制动鼓和制动盘的作用半径上所得到的摩擦利于输入力之比。2.制动器效能恒定性，即汽车高速行使或下长坡连续制动时汽车制动效能保持的程度。如前所述，影响摩擦因数的因素包括摩擦副材料、摩擦副表面温度和水湿程度。因为制动过程是及时把汽车行驶的动能通过制动器吸收转化为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷状态时的制动效能，已成为设计汽车制动器时要考虑的一个重要问题。由于领蹄的效能因数大于从蹄，稳定性却比从蹄差，因此各种鼓式制动器的效能因数取决于两蹄的效能因数，故就整个鼓式制动器而言，也在不同程度上存在着效能本身与其稳定性的矛盾。而盘式制动器的制动效能最为稳定。要求制动