汽车制动系统大学本科方案设计书文档格式.docx
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Keywords:
braking,brakingdisc,hydroidpressure
中国农业大学学士论文目录
III
目
目目
录
录录
摘
摘摘
要
要要
要...........................................................Ⅰ
Abstract
AbstractAbstract
Abstract..........................................................Ⅱ
录............................................................Ⅲ
第
第第
第1
11
1章
章章
章
绪论
绪论绪论
绪论.......................................................11.1制动系统设计的意义..........................................1
1.2制动系统研究现状............................................1
1.3本次制动系统应达到的目标....................................1
1.4大学生方程式赛车制动规则和要求..............................2
1.4.1制动系统——简况......................................2
1.4.2制动测试..............................................2
1.4.3刹车踏板超程开关......................................2
1.4.4刹车灯................................................2
1.5本次制动系统设计任务........................................3第
第2
22
2章
制动系统方案论证分析与选择
制动系统方案论证分析与选择制动系统方案论证分析与选择
制动系统方案论证分析与选择.................................4
2.1制动器形式方案分析..........................................4
2.1.1鼓式制动器............................................4
2.1.2盘式制动器............................................7
2.2制动驱动机构的机构形式选择..................................8
2.2.1简单制动系............................................8
2.2.2动力制动系............................................8
2.2.3伺服制动系............................................9
2.3液压分路系统的形式的选择...................................10
2.4液压制动主缸的设计方案.....................................11第
第3
33
3章
制动系统
制动系统制动系统
制动系统设计计算
设计计算设计计算
设计计算..........................................12
3.1制动系统主要参数数值.......................................12
3.1.1相关主要参数.........................................12
3.1.2同步附着系数的分析...................................13
3.1.3地面对前、后轮的法向反作用力.........................13
3.2制动器有关计算.............................................14
3.2.1确定前后制动力矩分配系数β...........................14
3.2.2制动器制动力矩的确定.................................14
3.2.3盘式制动器主要参数确定...............................14
3.2.4盘式制动器的制动力计算...............................16
3.3制动器主要零部件的结构设计.................................17第
第4
44
4章
液压制动驱动机构的设计计算
液压制动驱动机构的设计计算液压制动驱动机构的设计计算
液压制动驱动机构的设计计算................................19
4.1前轮制动轮缸直径d的确定...................................194.2制动主缸直径0d的确定......................................19中国农业大学学士论文目录
IV4.3制动踏板力pF
和制动踏板工作行程pS..........................20第
第5
55
5章
制动性能分析
制动性能分析制动性能分析
制动性能分析..............................................225.1制动性能评价指标...........................................22
5.2制动效能...................................................22
5.3制动效能的恒定性...........................................22
5.4制动时汽车方向的稳定性.....................................22
5.5制动器制动力分配曲线分析...................................23
5.6制动减速度j和制动距离S....................................24
5.7摩擦衬块的磨损特性计算.....................................24参考文献
参考文献参考文献
参考文献..........................................................27
致
致致
谢
谢谢
谢...........................................................28
附录
附录附录
附录..............................................................29
中国农业大学学士论文第1章绪论1
1.1制动系统设计的意义汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。
汽车制动系统
是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置，而制动器又是制动系中直接作用制
约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。
汽车的制动性能直接影响汽车的行驶
安全性。
随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越
高，为保证人身和车辆安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。
本次毕业设计题目为大学
生方程式赛车制动系统设计。
1.2
制动系统研究现状车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安
全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使
用部门的重要任务。
当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的
速度逐步减小到0，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制
动过程受力情况分析是车辆实验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只
能建立简化模型分析，通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价：
1）制动效能：
即制动距离与制动减速度；
2）制动效能的恒定性：
即热衰退性；
3）制动时汽车方向的稳定性；
目前，对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行，由于在汽车道路实验中车轮扭
矩不易测量，因此，多数有关制动系的实验均通过间接测量来进行汽车在道路上的行驶，其车
轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据，在汽车道路实验中，如果能够方便地测量出车轮上
扭矩的变化，则可为汽车整车制动性能研究提供更全面的实验数据和性能评价。
1.3
本次制动系统应达到的目标1）具有良好的制动效能；
2）具有良好的制动效能稳定性；
3）制动时汽车操纵稳定性好；
4）制动效能的热稳定性好；
中国农业大学学士论文第1章绪论21.4大学生方程式赛车制动规则和要求1.4.1制动系统——简况
赛车必须配备有刹车系统。
并且作用于所有四个车轮上，而且只被一个控制器控制。
1）它必须有两套独立的液压回路，以防系统泄漏或失效时，至少在两轮上还保持有有效的
制动力。
每个液压回路必须有其专属的储油罐（可用独立储油罐或用原厂的储油罐）。
2）单个刹车作用时，有限的滑移差是可以接受的。
3）刹车系统必须在以下的测试中，能够抱死所有四个轮。
4）线控制动是禁止的。
5）没有保护的塑料刹车线是禁止的。
6）刹车系统必须装有碎片护罩，以防传动系失效或小碰撞（引起的碎片破坏制动系统）。
7）从侧面看，安装在赛车簧上（簧上质量：
指悬架支撑的质量）部分上的刹车系统的任何
部分都不可以伸到车架或者承载式车身的下表面以下。
（新内容）1.4.2
制动测试
刹车系统将在动态中测试。
并且必须能四轮抱死，并且不跑偏，同时能够在由制动性能检
查官员指定的加速赛尽头停车。
1.4.3
刹车踏板超程开关1）车上必须装有一个刹车踏板超程开关。
在万一刹车踏板超程引起刹车系统失效时，这个
开关必须能够被启动并停止发动机。
该开关必须能够彻底断绝点火，同时切断传给任何电动燃
油泵的电力。
2）重复启用此开关不能恢复给这些部件的动力。
并且它必须被设计成不能被车手重置。
3）开关只有被相似的部件代替才可，而不是通过依靠逻辑程序控制器、发动机控制单元，
或有相似功能的数字控制器来替代。
1.4.4
刹车灯
刹车灯刹车灯
刹车灯1）赛车必须配备有至少15w，或可以从后面看等效的清晰可见的红色刹车灯。
如果使用了
LED（发光二极管）灯源，它必须在非常强的日光下也清晰可见。
2）刹车灯必须安置在两轮之间的中线并在垂直方向上和车手的肩膀的高度齐高，并且在侧
面，接近赛车的中线。
中国农业大学学士论文第1章绪论31.5本次制动系统设计任务1）学习大学生方程式赛车的相关规程
2）根据整车基本参数对制动系统的主要部件制动器进行设计计算，并选择合适的制动器部
件。
合理设计制动系统，满足赛车相关要求
3）计算并得出赛车的I曲线和β线，论证制动系统设计的合理性。
4）设计过程中要考虑具有刹车踏板超程开关、刹车灯，要求完成其控制电路设计。
5）绘制制动系统装配图
6）将方案论证的结果及设计计算的结果整理，完成毕业论文。
中国农业大学学士论文第2章制动系统方案论证分析与选择4
2.1制动器形式方案分析汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件和固定元件两工作表面间的摩擦产生的
制动力矩使汽车减速或停车。
一般摩擦式制动器按旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。
2.1.1
鼓式制动器鼓式制动器是最早形式汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛应用于各类
汽车上。
鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。
内张型鼓式
制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底
板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件作为制动鼓。
车轮制
动器的制动鼓均固定在轮毂上。
制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦蹄片的外表面
作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。
外束型鼓式制动器的固定
摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆
柱表面与制动带摩擦片的内圆弧作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带
式制动器。
在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，通常所说的鼓式制
动器就是指这种内张型鼓式结构，鼓式制动器按蹄的类型分为:
1）领从蹄式制动器
如图2-1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，则相应得使领蹄与
从蹄也就相互对调了。
这种当制动鼓正、反反向旋转时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使制动器。
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，也便于服装驻车制动机构，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。
中国农业大学学士论文第2章制动系统方案论证分析与选择5
图
2-1领从蹄式制动器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，则称为双领蹄使制动器（如图2-2所示）。
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双向领蹄式制动器。
如图
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，两蹄对制动鼓的作用的合力恰好相互平衡，故属于平面
双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降，这种
结构经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。
2-2双领从蹄式制动器3）双向双领蹄式制动器中国农业大学学士论文第2章制动系统方案论证分析与选择6
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（如
图2-3所示）。
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，因此广泛应用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前后轮，但用作后轮制动器时，则需
另设中央制动用于驻车制动。
图2-3双向双领蹄式制动器4
）单向增力式制动器
单向增力式制动器如图2-4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地
板上的支承销上，由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式的制动
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，它用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。
2-4单向增力式制动器5）双向增力式制动器
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，其上端的支承销也作为中国农业大学学士论文第2章制动系统方案论证分析与选择7
两蹄共用的，则称为双向增力式制动器（如图2-5所示）。
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功
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于
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。
但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。
因此，在
轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。
但由于成本低，仍然在一些经济型车中使用，主
要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。
2-5双向增力式制动器2.1.2盘式制动器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形式不同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，制动盘与车轮相连并在制动钳体开
口槽中旋转。
具有以下优点：
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。
浮钳盘式制动器：
这种制动器具有以下优点：
仅在盘得内侧具有液压缸，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，液压缸冷却条件好，所以制动液汽
化的可能性小；
成本低；
浮动盘的制动块可兼用驻车制动。
2）全盘式中国农业大学学士论文第2章制动系统方案论证分析与选择8
在全盘制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，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，其应用远远没有钳盘式
制动器广泛。
盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：
1）制动效能稳定性好；
2）制动力矩与汽车运动方向无关；
3）易于构成双回路，有较高的可靠性和安全性；
4）尺寸小、质量小、散热好；
5）制动衬块上压力均匀，衬块磨损均匀；
6）更换衬块工作简单容易。
7）衬块与制动盘间的间隙小，缩短了制动协调时间。
8）易于实现间隙自动调整。
综合以上优缺点最终确定本次设计采用前后盘式制动器，且均为浮钳盘式制动器。
2.2
制动驱动机构的机构形式选择根据动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动及伺服制动三大类型。
而力
的传递方式又有机械式、液压式、气压式、气压-液压式的区别。
2.2.1简单制动系简单制动系即人力制动系，是靠四级作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源。
而传
力方式有机械式和液压式两种。
机械式的靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造假低廉，工作可靠，但机械效率低，因此
仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。
液压式的简单制动系统通常称为液压制动系，用于行车制动装置。
其优点是作用滞后时间
短（0.1-0.3s）,工作压力大（可达10MPa-12MPa）,缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动
蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑、质量小、造价低。
但其有限的力传
动比限制了它在汽车上的适用范围。
另
升级会员 