重型汽车制动器设计.docx

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重型汽车制动器设计

摘要

据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。

可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。

此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。

制动系既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。

由此可见，汽车制动系对于汽车行驶的安全性，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。

本文通过对常用的鼓式制动器的工作原理分析，根据车型特点，车载受力等因数，完成了鼓式制动器总体设计与核验。

关键词：

制动系统，运输经济效益，鼓式制动器

Abstract

Accordingtotheinformationonthevehicleitselfasaresultofproblemscausedbytrafficaccidents,thebrakesystemfailurecausedtheaccidentaccountingforthetotalnumberof45%.Sobrakingsystemisanextremelyimportantsystemtoensuretrafficsafety.Inaddition,thebrakingsystemhasadirectimpactonthequalityoftheaveragevehiclespeedandvehicletransportationefficiency,thatis,animportantfactorensuringcost-effectivetransport.Itnotonlycanslowdownamovingvehicle,butalsotoensurethatthecarcanbefixedinsituafterparking.Thisshowsthatthevehiclebrakingsystemplaysanimportantroleintrafficsafety,thereliabilityofparking,andtransporteconomicefficiency.

Thisarticlethroughtothecommonlyuseddrumbrakes,accordingtotheworkingprincipleanalysismodelscharacteristics,suchascarstress,completingthefactorofdrumbrakeoveralldesignandnuclearcheck.

Keywords:

Brakingsystems,Transportationeconomicbenefit,Drumbrake

第1章绪论

1.1本课题的目的和意义

车辆的制动性能是车辆主动安全性能中最重要的性能之一。

汽车的制动性能是由汽车的制动系统决定的，它主要是给安全行驶提供保证，其中其制动器性能的优劣将直接影响汽车整车性能的优劣，直接关系到驾乘人员的生命财产安全，重大交通事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑和失去转向能力等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车安全行驶的重要保障。

汽车的制动过程是很复杂的，它与汽车总布置和制动系各参数选择有关。

汽车制动系统主要由供能装置、传能装置、控制装置和制动器组成，制动器的实际性能是整个制动系中最复杂和最不稳定的因素，因此制动器的设计在整车设计中显得非常重。

1.2汽车制动系在国内外的研究状况及发展趋势

随着汽车安全性的日益提高，汽车制动系统也历经了数次变迁和改进。

从最初的皮革摩擦制动，到后来的鼓式、盘式制动器，再到机械式ABS制动系统，紧接着伴随电子技术的发展又出现了模拟电子ABS制动系统、数字式电控ABS制动系统，等等。

近10年来，西方发达国家又兴起了对汽车线控系统的研究，线控制动系统应运而生，并开展了对电控机械制动系统的研究。

简单来说，电控机械制动系统就是把原来液压或者压缩空气驱动的部分改为电动机驱动，借以提高响应速度，增加制动效能,同时大大简化了结构，降低了装配和维护的难度。

由于人们对制动性能要求的不断提高，传统的液压或者空气制动系统在加入大量电子控制系统（如ABS、TCS、ESP）后，结构和管路布置越来越复杂，加大了液压（空气）回路泄漏的隐患，同时装配和维修的难度也随之提高；因此，结构相对简单、功能集成可靠的电控机械制动系统越来越受到青睐。

可以预见，EMB将最终取代1传统的液压（空气）制动器，成为未来汽车制动系统的发展方向。

1.3鼓式制动器技术研究进展和现状

长期以来，为了充分发挥蹄－鼓式制动器的重要优势，旨在克服其主要缺点的研究工作和技术改进一直在进行中，尤其是对蹄－鼓式制动器工作过程和性能计算分析方法的研究受到高度重视。

这些研究工作的重点在于制动器结构和实际使用因素等对制动器的效能及其稳定性等的影响，取得了一些重要的研究成果，得到了一些比较可行、有效的改进措施，制动器的性能也有了一定程度的提高。

1997年，提出了一种“电控自增力鼓式制动器”设计方案，该制动器是通过机械的方法来实现鼓式制动器的自增力，制动效能因数的变化范围为2～6。

应用一套电控机械装置调整领蹄的支承点来提高制动器的制动效能数，以补偿由于摩擦材料的热衰退而引起的摩擦系数降低。

该制动器达到相同的制动力矩所要求的输入力是盘式制动器1/7。

该系统的控制装置允许每个制动器单独工作，从而提高了行车的安全性，另外对驾驶和操纵舒适性也有所提高，但仍然存在一些问题，诸如系统复杂、高能耗、高成本、维护困难等。

1999年提出一种四蹄八片（块）式制动器，通过对结构参数合理匹配设计，制动效能因数有一定地提高，同时制动效能_因数对摩擦系数的敏感性也可以有适当地改善，这就在一定程度上改善了制动效能的稳定性。

2000年，提出一种具有多自由度联动蹄的新型蹄－鼓式制动器，该型式的制动器使得制动效能因数及其稳定性得到显著提高；摩擦副间压力分布趋于均匀，可保证摩擦副间接触状态的稳定，并延长摩擦片使用寿命；性能参数可设计性强，可根据对制动效能的需要，较灵活地进行制动器设计。

另外，近年来则出现了一些全新的制动器结构形式，如磁粉制动器、湿式多盘制动器、电力液压制动臂型盘式制动器、湿式盘式弹簧制动器等。

对于关键磁性介质——磁粉，选用了抗氧化性强、耐磨、耐高温、流动性好的军工磁粉；磁毂组件选用了超级电工纯铁DT4，保证了空转力矩小、重复控制精度高的性能要求；在热容量和散热等方面，采用了双侧带散热风扇，设计了散热风道等，使得该技术有着极好的应用前景。

尽管对蹄－鼓式制动器的设计研究取得了一定的成绩，但是对传统蹄－鼓式制动器的设计仍然有着不可替代的基础性和研发性作用，也可为后续设计提供理论参考。

1.4研究重点

根据设计车型的特点，进行参数选择；确定制动器的结构方案；完成制动器的总体和主要零部件的设计。

第2章汽车总体参数的选择及计算

2.1汽车形式的确定

汽车的分类按照GB/T3730.1—2001将汽车分为乘用车和商用车。

不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式、以及布置形式上有区别。

2.1.1轴数

汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。

影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎负荷能力以及汽车的结构等。

包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。

总质量在19t~26t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车宜采用四轴或四轴以上的形式。

由于本设计的汽车是重型，其总质量大于19t，所以采用三轴布置方案。

2.1.2驱动形式

由于本设计的汽车总质量大于19t，所以采用6×4的驱动形式。

2.1.3布置形式

货车可以按照驾驶室与发动机相对位置不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。

货车又可按发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。

平头式货车的发动机位于驾驶室内，其主要优点是：

汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能好；不需要发动机罩和翼子板，汽车整备质量减小，驾驶员视野得到明显改善，采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车货箱与整车的俯视面积之比比较高。

平头式货车得到广泛的应用。

所以本设计采用平头式的布置形式，并且采用发动机前置后桥驱动。

2.2汽车质量参数的确定

汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。

本设计中给出装载质量t。

2.2.1质量系数

质量系数是指汽车装载质量与整车整备质量的比值，即＝。

该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，值越大，说明该汽车的设计水平和工艺水平越先进。

参考同类型的汽车的质量系数值（表2-1）后，综合选定本设计中的质量系数值

表2-1不同类型汽车的质量系数

汽车类型

货车

轻型

0．80-1．10

中型

1．20-1．35

重型

1．30-1．70

由此可以确定整车整备质量，t。

2.2.2汽车总质量

汽车总质量是指装备齐全，并按照规定装满客，货时的整车质量。

商用货车的总质量由整备质量、装载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即

Kg

式中，为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。

代入数据，n=2，t，t可得到总质量。

2.2.3载荷分配

汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。

轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。

从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的负荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性，为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小，因此，可以得出作为很重要的轴荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这就要求设计时应根据对整车的性能要求，使用条件等，合理地选择轴荷分配。

表2-2各类汽车的轴荷分配

车型

满载

空载

前轴

后轴

前轴

后轴

乘

用

车

发动机前置前轮驱动

发动机前置后轮驱动

发动机后置后轮驱动

47%~60%

45%~50%

40%~46%

40%~53%

50%~55%

54%~60%

56%~66%

51%~56%

38%~50%

34%~44%

44%~49%

50%~62%

商

用

货

车

后轮单胎

后轮双胎，长、短头式

后轮双胎，平头式

后轮双胎

32%~40%

25%~27%

30%~35%

19%~25%

60%~68%

73%~75%

65%~70%

75%~81%

50%~59%

44%~49%

48%~54%

31%~37%

41%~50%

51%~56%

46%~52%

63%~69%

本设计选择后轮双胎，平头式的数据进行计算。

2.3汽车主要数据的确定

2.3.1质心高度

汽车的质心高度参考同类型重型货车可以选择空载时的质心高度为=1420mm，满载时的质心高度取为=1530mm。

2.3.2轴距

轴距L对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向