盘式制动器设计

目录绪论..........................................................3一、设计任务书................................................3二、盘式制动器结构形式简介....................错误!未定义书签。2.1、盘式制动器的分类.......................错误!未定义书签。2.2、盘式制动器的优缺点.....................错误!未定义书签。2.3、该车制动器结构的最终选择...............错误!未定义书签。三、制动器的参数和设计........................错误!未定义书签。3.1、制动盘直径............................错误!未定义书签。3.2、制动盘厚度............................错误!未定义书签。3.3、摩擦衬块的内半径和外半径...............错误!未定义书签。3.4、摩擦衬块面积..........................错误!未定义书签。3.5、制动轮缸压强..........................错误!未定义书签。3.6、摩擦力的计算和摩擦系数的验算...........错误!未定义书签。3.7、制动力矩的计算和验算...................错误!未定义书签。3.8、驻车制动计算..........................错误!未定义书签。四、制动器的主要零部件的结构设计..............错误!未定义书签。4.1、制动盘................................错误!未定义书签。4.2、制动钳................................错误!未定义书签。4.3、制动块................................错误!未定义书签。4.4、摩擦材料..............................错误!未定义书签。4.5、制动轮缸..............................错误!未定义书签。4.6、制动器间隙的调整方法及相应机构.........错误!未定义书签。五、设计总结.................................................16六、致谢.....................................................17参考文献.....................................................181绪论1.1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，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（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1汽车制动系组成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；5-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2任何制动系都具有以下四个基本组成部分（如图1.1所示）：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。控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；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则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。驻车制动系可以是人力式或动力式。专门用于挂车的还有惯性制动系和重力制动系。按照制动能量的传输方式，制动系可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。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。制动系统是评价汽车安全性的一个重要因素，也是汽车的重要组成部分之一。当今汽车行业已经非常发达，人类对汽车的性能要求也越来越高。一款安全、轻便、环保、经济的制动系统可以大大提高汽车的性能。这也是汽车设计人员不断追求的目标。3一、设计任务书车辆工程方向课程设计任务书设计者姓名：王海蛟学号：201210115105设计题目某型汽车制动器的设计工作条件及设计原始参数奥迪A32015整车空载质量：1320kg（空载时轴荷分配：前轴60%，后轴40%）；整车满载质量：1695kg（满载时轴荷分配：前轴55%，后轴45%）；质心高度;0.7m(空)0.8m（满）；轴距：2.63m;轮胎规格：205/55R16;同步附着系数选择：0.65;设计内容及完成要求要求：满载下，30km/h初速，制动距离：自己查国标。1、根据给定的设计参数，选择设计方案，计算并确定零部件各参数，绘出装配图及典型零件图。2、装配图A0图纸。3、零件图大小不限。4、按规定要求撰写设计说明书。设计期限自2015年6月29日至2015年7月10日答辩日期2015年7月10日指导教师祁传琦学生签名王海蛟机械工程学院车辆工程系2015年06月4二、盘式制动器结构形式简介2.1盘式制动器的分类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。①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。②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lmm)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。2.2盘式制动器的优缺点盘式制动器比鼓式制动器的优点：（1）热稳定好，原因是一般无自行増力作用，衬块摩擦表现压力分布较鼓式中的衬片更为5均匀，此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄的中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退，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）压力在制动衬块上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。（7）更换衬块简单容易。（8）衬块与制动盘之间的间隙小（0.05-0.15mm），从而缩短了制动协调时间。（9）易于实现间隙自动调整。（10）能方便地实现制动器磨损报警，以便及时更换摩擦衬块。盘式制动器的主要缺点：（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有助力器。（4）因为衬块工作表面小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。2.3该车制动器结构的最终选择汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。因此，散热对制动系统是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动性能下降。越是跑得快的汽车，制动起来所产生的热量越大，对制动性能的影响也越大。解决好散热问题，对提高汽车的制动性能也就起了事倍功半的作用。所以，现代轿车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外，还倾向于采用散热性能较好的盘式制动器。当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动6液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。但随着轿车车速的不断提高，近年来采用盘式制动器的轿车日益增多，尤其是中高级轿车，一般都采用了盘式制动器。纵观现代商务车市场，随着人类对汽车安全性能重视的加剧，为了保持制动力系数的稳定性以及考虑到盘式制动器的优点，在商务车领域盘式制动器已基本取代鼓式制动器，特别是浮动钳盘式。根据制动盘的不同，盘式制动器还可分为普通盘式和通风盘式。普通盘式我们比较容易理解，就是实心的。通风盘式就是空心的，顾名思义具有通风功效，指的是汽车在行使当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的，这是由盘式碟片的特殊构造决定的。从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞空，这些洞空是经一种特殊工艺（slottededdrilled）制造而成，因此比普通盘式散热效果要好许多。由于制造工艺与成本的关系，一般中高级轿车中普遍采用前通风盘、后普通盘的制动片。如Passat,VentoGolf2.0,Corrado等车，部分高级轿车采用前后通风盘。值得一提的是，在前轮使用通风盘正在逐步取代使用实心盘。ABS把大部分的制动力分配到前轮，防止甩尾，对前刹的散热要求很高，所以一般前轮都会采用通风盘。综上所述，本次车设计，前后轮均采用浮动钳盘式制动器。其中前轮制动盘选择通风盘，后轮选择普通盘。三、制动器的参数和设计盘式制动器设计的一般流程为：根据设计要求，所给数据，依据国家标准确定出整车总布置参数。在有关的整车总布置参数及制动器结构型式确定之后，根据已给参数并参考已有的同等级汽车的同类型制动器，初选制动器的主要参数，并据以进行制动器结构的初步设计；然后进行制动力矩和磨损性能的验算，并与所要求的数据比较，直到达到设计要求。之后再根据各项演算和比较的结果，对初选的参数进行必要的修改，直到基本性能参数能满足使用要求为止；最后进行详细的结构设计和分析。在这里先给出该车的整车参数：整车空载质量：1320kg（空载时轴荷分配：前轴60%，后轴40%）；7整车满载质量：1695kg（满载时轴荷分配：前轴55%，