完整版中型客车气压制动系统改进设计说明书毕业设计论文文档格式.docx
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第1章绪论1
1.1汽车制动系统设计的意义1
1.2汽车制动系统设计的目的1
1.3汽车制动系统设计的要求2
1.4汽车制动系统的组成2
1.6制动系工作原理3
第2章汽车制动系统设计方案分析5
2.1盘式制动器的应用5
2.2盘式制动器的优点5
2.3盘式制动器结构形式6
2.3.1固定钳式盘式制动器6
2.3.2浮动钳盘式制动器7
2.4鼓式制动器的分类与特点8
2.4.1轮缸式制动器的总类与特点8
2.4.2凸轮式制动器特点8
2.5制动驱动机构的结构型式与选择8
2.5.1简单制动系9
2.5.2动力制动系9
2.5.3伺服制动系10
2.6液压分路系统的形式与选择11
第3章制动系统主要参数的确定13
3.1中型客车主要技术参数13
3.2同步附着系数的的确定13
3.3前、后轮制动力分配系数的确定14
3.4盘式制动器主要参数的确定14
3.5制动器最大制动力的确定15
3.6盘式制动器制动因数计算15
3.7鼓式制动器的设计计算16
3.8鼓式制动效能因素计算17
3.9制动器的温升计算17
3.10盘式制动器主要零部件的结构设计17
3.11鼓式制动器主要零部件的结构设计19
第4章气压制动系统结构设计与分析20
4.1气压制动系统结构20
4.1.1气压制动回路20
4.1.2供能装置21
4.1.3控制装置22
4.1.4．制动气室24
4.2气压驱动机构的设计与计算26
4.2.1制动气室设计26
4.2.2贮气筒27
4.2.3空气压缩机的选择27
第5章制动性能评价分析28
5.1制动性能评价指标28
5.2制动效能28
5.3制动效能的恒定性29
5.4制动时汽车的方向稳定性29
5.5前、后制动器制动力分配30
5.5.1地面对前、后车轮的法向反作用力30
5.5.2理想的前、后制动器制动力分配曲线30
5.5.3实际的前、后制动器制动力分配曲线31
第6章总论32
参考文献33
致谢34
附录135
附录243
第1章绪论
汽车制动系是指在汽车上设置的一套制动装置的总称。
其功用是：
使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行减速、停车或驻车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。
汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。
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，停车可靠，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。
也只有制动性能良好，制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。
汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。
行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下段坡时保持适当的稳定车速。
驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停住在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。
1.1汽车制动系统设计的意义
制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生跑偏、侧滑及汽车失去转向能力等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行使的重要保障。
由于中型客车的乘坐量较大，高速公路车速的不断提高，适用的路况也很复杂，使用的制动性频繁，所以对汽车的制动性能要求更加严格，再加上频繁的使用制动器会使制动器磨损严重。
因此这次中型客车气压制动系统改进设计对提高汽车制动性能有这重要的实际与理论意义。
1.2汽车制动系统设计的目的
（1）通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定中型客车制动系统的设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。
（2）达到综合运用所学知识分析汽车基本性能和部件设计的训练，为今后实际工作打下基础。
1.3汽车制动系统设计的要求
为了保证汽车在安全的条件下发挥其高速行驶的能力，制动系统必须满足下列要求:
（1）具有良好的制动性能：
包括良好的制动性能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性三方面。
其制动效能的评价指标有：
制动距离、制动减速度、制动力和制动时间；
制动效能的恒定性包括抗“热衰退”和抗“水衰退”能力；
制动时的方向稳定性是指制动时保持原有行驶方向的能力，即不“跑偏”、不“甩尾”。
（2）操作轻便：
即操纵制动系统所需的力不应过大。
（3）制动平顺性好：
制动力矩能迅速而平稳的增加，也能迅速而彻底的解除。
1.4汽车制动系统的组成
任何制动系统都具有以下4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。
（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统中的缓速装置。
1.5制动系统类型
1）按制动系统的功用分类：
（1）行车制动系统——使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。
（2）驻车制动系统——使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。
（3）第二制动系统——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一套装置。
（4）辅助制动系统——在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。
2）按制动系统的制动能源分类：
（1）人力制动系统——以驾驶员的肌体作为惟一的制动能源的制动系统。
（2）动力制动系统——安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统。
（3）伺服制动系统——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。
按照制动能量的传输方式，制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式。
1.6制动系工作原理
本设计采用前盘后鼓式、间隙可调式的制动器，由于我设计的制动器为气压制动系统，因此我采用凸轮促动的车轮制动器，并且设计成领从蹄式。
1-1所示前轮制动器
以东风EQ1090E型汽车的凸轮式前轮制动器为例。
制动蹄是可锻铸铁的，不制动时由复位弹簧将其拉靠到制动凸轮轴的凸轮上。
制动凸轮轴通过支座固定在制动底板上，其尾部花键轴插入制动调整臂的花键中。
凸轮制动器制动调节臂的内部为蜗轮蜗杆传动，蜗轮通过花键与凸轮轴相连。
正常制动时，制动调整臂体带动蜗杆绕蜗轮轴线转动，蜗杆由带动涡轮转动，从而使凸轮旋转，张开制动蹄起制动作用。
制动调整臂除了具有传力作用外，还可以调整制动器的间隙。
当需要调整制动器间隙时，制动调整臂体（也是蜗轮蜗杆传动的壳体）固定不动，转动蜗杆，蜗杆带动蜗轮旋转，从而改变了凸轮的原始角位置，达到了调整目的。
为了防止蜗杆轴自行转动改变制动器间隙，下图a）所示采用的是类似变速器锁定机构的锁止球锁定;
b）采用的是锁止套锁定。
下图1-2所示为凸轮式制动器的制动调整臂.
在制动调整臂体和两侧的盖所包围的空腔内装有调整蜗轮和调整蜗杆。
单线的调整蜗杆，借助花键套装在蜗杆上，调整蜗轮以内花键与制动凸轮轴的外花键相连接。
转动蜗杆，即可在制动调整臂与制动气室推杆的相对位置不变的情况下，通过蜗轮使制动凸轮轴转过一定角度，从而改变制动凸轮的原始角位置。
在a）图中，蜗杆轴一端的轴颈上，沿周向右6个均布的凹坑。
当蜗杆每转到有一个凹坑对准位于制动调整臂体内的锁止球时，锁止球便在弹簧作用下嵌入凹坑，使蜗杆轴角位置保持不变。
在b）图中蜗杆轴与制动调整臂的相对位置是靠锁止套和锁止螺钉来固定的。
将具有六角孔的锁止套按入制动调整臂体的孔中，即可转动调整蜗杆。
蜗杆每转16周，放开锁止套，弹簧5即将锁止套推回与蜗杆六角头结合的左极限位置。
后一种锁止装置更为可靠。
第2章汽车制动系统设计方案分析
汽车制动系统的设计是一项综合性、系统性的设计，它涉及到制动系统的整体设计和零件设计，设计要求中既体现了对整体的要求，又有对各零件各自性能的要求。
对制动系整体性能，除了上面所说的以外，还有使用性能良好，故障少等要求。
对零部件除了能实现各自功能外，还要求它与其他组装起来的配合能力，协作能力良好，因此，在制动系统设计前，应先提出制动系统综合设计方案。
盘式制动器的应用
盘式制动器尤其是浮动钳式盘式制动器已十分广泛地用于中型客车的前轮。
与鼓式后轮制动器配合，也可使后轮制动器较容易地附加驻车制动的驱动机构，兼作驻车制动制动器之用。
盘式制动器的优点
1）热稳定性好。
原因是一般我自行增力作用，衬块抹茶表面压力分布较鼓式中的衬片更为均匀。
此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其中能与蹄的中部接触，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，从而缩短了制动协调时间。
9）易于实现间隙自动调整。
盘式制动器结构形式
按摩擦副中固定元件的结构，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式两大类。
钳盘式制动器是由旋转元件（制动盘）和固定元件（制动钳）组成。
制动盘是摩擦副中的旋转件，它是以端面工作的金属圆盘。
制动钳是由装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中的促动装置组成。
制动块是由工作面积不大的摩擦块和金属背板组成。
每个制动器中一般有2-4个制动块。
全盘式制动器的旋转件也是以端面工作的金属圆盘（制动盘），其固定元件是呈圆盘形的金属背板和摩擦片。
工作时制动盘和摩擦片间的摩擦面全部接触。
其工作原理犹如摩擦离合器，故亦称为离合器式制动器。
全盘式制动器用的较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。
但这种制动器的散热性能较差，结构较复杂。
一般只用于重型汽车。
在这次设计中采用钳盘式制动器，因此我主要介绍一下钳盘式制动器。
按制动钳的结构型式，钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮动钳盘式两种。
固定钳式盘式制动器
固定钳式盘式制动器如图2—1a）所示，其制动钳体固定在转向节上，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。
当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。
当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧则将两制动块总成及活塞推离制动盘。
这种结构型式称为浮动活塞式固定钳式盘式制动器。
固定钳盘式制动器在汽车上的应用较浮动钳式的要早，其制动钳的刚度好，除活塞和制动块外无其他滑动件。
但由于需采用两个油缸并分置于制动盘的两侧，使结构尺寸较大，布置也较困难；
需两组高精度的液压缸和活塞，成本较高；
制动产生的热经制动钳体上的油路传到制动油液，易使其由于温度过高而产生气泡，影响制动效果。
另外，由于两侧制动块均靠活塞推动，很难兼用于由机械操纵的驻车制动，必须另加装一套驻车制动用的辅助制动钳，或是采用盘鼓结合式后轮制动器，其中作为驻车用的鼓式制动器由于直径较小，只能是双向增力式的。
这种“盘中鼓”的结构很紧凑，但双向增力式制动器的调整不方便。
图2—1钳盘式制动器示意图
a）固定钳盘式制动器；
b）滑动钳盘式制动器；
c）摆动钳盘式制动器
浮动钳盘式制动器
浮动钳盘式制动器的制动钳体是浮动的。
其浮动方式分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器两种，如图2—1b）和c）所示。
它们的制动油缸都是单侧的，且与油缸同侧的制动块总成为活动的，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，活塞推动该侧活动的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于其上的制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动块总成的受力均等为止。
对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在于与制动盘垂直的平面内摆动。
这就要求制动摩擦衬片为楔形的，摩擦表面对其背面的倾斜角为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1mm）后即应更换。
当浮动钳式盘式制动器兼用作行车制动器和驻车制动器时，可不必加设驻车制动用的制动钳，而只需在行车制动钳的液压油缸附近加装一些用于推动液压油缸活塞的驻车制动用的机械传动件即可。
浮动钳盘式制动器只在制动盘的一侧装油缸，其结构简单，造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可将制动器进一步移近轮毂，同一组制动块可兼用于行车制动和驻车制动。
由于浮动钳没有跨越制动盘的油道和油管，减少了油液的受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较少，使冷却条件较好。
另外，单侧油缸的活塞比两侧油缸的活塞要长，也增大了油缸的散热面积，因此制动油液温度比固定钳式的低30℃～50℃，汽化的可能性较小。
但由于制动钳体为浮动的，必须设法减少滑动处或摆动中心处的摩擦，磨损和噪声。
因此设计的中型客车采用浮动钳盘式制动器。
鼓式制动器的分类与特点
轮缸式制动器的总类与特点
1）领从蹄式制动器
特点：
1）正向旋转时，是领从体制动器。
2）领蹄具有助势，从蹄具有减势。
3）因轮缸活塞直径相等，是等促动力式制动器
4）轴线对称布置，制动鼓所受法向反力不等，是非平衡式制动器。
2）双领蹄式和双向双领蹄式制动器
双领蹄式特点：
1）因活塞直径和轮缸压力相同，是等促动力式制动器
2）中心对称布置，是平衡式制动器
3）正向是双领蹄制动器倒车时是双从蹄
双向双领蹄特点：
1）因活塞直径和轮缸压力相同，是等促动力制动器
2）即中心对称，又轴对称，是平衡式制动器
3）前进时，两蹄均为领蹄，倒车时，两蹄仍为领蹄
3）双从蹄式制动器
3）正向是双从蹄制动器，倒车时为双领蹄
4）单向和双向自增力式制动器
单向自增力式制动器的特点：
1）不等促动力式制动器
2）双向双领蹄，但效能不同
3）单向自增力，非平衡式制动器
双向自增力式制动器的特点：
1）等促动力式制动器
2）非平衡式制动器
3）双向双领蹄式制动器
凸轮式制动器特点
1）是领从蹄式制动器
2）是等位移式制动器
3）是非平衡式制动器
制动驱动机构的结构型式与选择
制动驱动机构用于将驾驶员或其它力源的力传给制动器，使之产生需要的制动转矩。
制动系统工作的可靠性在很大程度上取决于制动驱动机构的结构和性能。
所以首先保证制动驱动机构工作可靠性；
其次是制动力的产生和撤除都应尽可能快，充分发挥汽车的制动性能；
再次是制动驱动机构操纵轻便省力；
最后是加在踏板上的力和踩下踏板的距离应该与制动器中产生的制动力矩有一定的比例关系。
保证汽车在最理想的情况下产生制动力矩。
根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可以分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。
而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式和气压-液压式的区别。
简单制动系
简单制动系即人力制动系，是靠驾驶员作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源，而力的传递方式又有机械式和液压式两种。
机械式的靠杆系或钢丝绳传力，结构简单，造价低廉，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器。
由于驻车制动器必须可靠的保证汽车在原地停驻并在任何情况下不致于自动滑行。
实现这个功能一般都用机械锁止方式来实现，因为这种方式结构简单、经济性好，所以中级轿车的驻车制动系统几乎都采用了机械传动装置。
液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。
其优点是作用滞后时间短（0.1s～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使用范围。
另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即产生所谓“气阻”，使制动效能降低甚至失效；
而当气温过低时（-25℃和更低时），由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性能降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。
液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型货车和部分中型货车上。
但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车早已极少采用。
动力制动系
动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。
在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。
动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系3种。
（1）气压制动系
气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。
但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；
管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长（0.3s～0.9s），因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件——继动阀（即加速阀）以及快放阀；
管路工作压力较低（一般为0.5MPa～0.7MPa），因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；
另外，制动气室排气时也有较大噪声。
（2）气顶液式制动系
气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。
它兼有液压制动和气压制动的主要优点。
由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。
显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t—11t的中型汽车上也有所采用。
（3）全液压动力制动系
全液压动力制动系除了具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。
但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。
伺服制动系
伺服制动系是在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服制动而形成的，即兼用人体和发动机作为制动能源的制动系统。
在正常的情况下，制动能量大部分由动力伺服系统供给，而在动力伺服系统失效时，还可全靠驾驶
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