汽车制动系设计本科学位论文.docx

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汽车制动系设计本科学位论文

摘要

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。

本说明书主要介绍了捷达轿车制动系统的设计。

首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。

最终确定方案采用液压双回路前盘后鼓式制动器。

除此之外，它还介绍了前后制动器、制动主缸的设计计算，主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过程。

关键字：

制动；鼓式制动器；盘式制动器；液压

Abstract

WiththerapiddevelopmentofExpresswayandincreasethespeedandtrafficdensityincreasingdaybyday,inordertoguaranteethetrafficsafety,parking,automotivebrakingsystemworkingreliabilitybecomesmoreandmoreimportant.Thispapermainlyintroducesthedesignofbrakingsystemofthejettatypeofcar.Fistofall,brakingsystem’sdevelopment,structureandcategoryareshown,andaccordingtothestructures,virtuesandweaknessofdrumbrakeanddiscbrake,analysisisdone.Atlast,theplanadoptinghydroidtwo-backwaybrakewithfrontdiscandreardrum.Besides,thispaperalsointroducesthedesigningprocessoffrontbrakeandrearbrake,brakingcylinder,parameter’schoiceofmaincomponentsbrakingandchannelsettings.

Keywords:

braking;brakedrum;brakedisc;hydroidpressure

第1章绪论

1.1制动系统绪论

汽车制动系功用是使汽车以适当的减速度降速行驶至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。

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。

也只有制动性良好、制动系工作可靠性的汽车，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。

重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车还应有自动制动装置。

行车制动装置用于使行驶的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。

其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作的可靠。

驻车制动装置用于汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在斜坡上起步。

驻车制动装置应采用机械式驱动结构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。

应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可利用其机械力源（如强力压缩弹簧）实现汽车制动。

应急制动装置不必是独立的制动系统，他可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。

应急制动装置也不是每车必备的，因为普通的手力驻车制动器也可以起到应急制动的作用。

辅助制动装置用在山区行驶的汽车上，利用发动机排气制动或电涡流制动等的辅助制动装置，可使汽车下坡长时间而持续地减低或保持稳定车速，并减轻或解除行车制动器的负荷。

通常，在总质量5t的客车上和总质量大于12t的载货汽车上装备这种辅助制动-减速装置。

任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。

制动器有鼓式与盘式之分。

行车制动是用脚踩制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮；而驻车制动则多采用手制动操纵，且利用专设的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。

利用车轮制动器时，绝大部分驻车制动器用来制动两个后轮。

行车制动和驻车制动这两套装置，必须具有独立的制动驱动机构，而且每车必备。

行车制动分液压和气压两种型式。

用液压传递操纵力时还应有制动主缸、制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有压缩机、气路管路、储气筒、控制阀和制动气室等。

以前，大多数汽车的驻车制动和应急制动都采用中央制动器，其优点是制动位于主减速器之前的变速器的第二轴或传动轴，所需的制动力矩较小，容易适应手操纵力小的特点。

但在用作应急制动时，则往往会是传动轴超载。

现代汽车由于车速的提高，对应急制动的可靠性要求更严格，因此，在中、高级轿车和部分总质量在l5t以下的载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。

重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设独立的由气压控制而以强力弹簧作为制动力源的应急兼驻车制动驱动机构，也不再设置中央制动器。

但也有一些重型汽车除了采用上述措施外，还保留了由气压驱动的中央制动器，以便提高制动系的可靠性。

1.2汽车制动系应满足如下要求：

1应能适应有关标准和法规的规定

各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象所在国家和地区的法规和用户要求。

2具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能

行车制动效能是由在一定的制动初速度下及最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定的。

驻坡制动效能是以汽车在良好的路面上能可靠而无时间限制地停驻的最大坡度（%）来衡量的，一般应大于25%。

3工作可靠

为此，汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动系统，且它们的制动驱动机构应是各自独立的，而行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的30%；驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。

4制动效能的热稳定性好

汽车的高速制动、短时间的频繁重复制动，尤其是下长坡时的连续制动，均会引起制动器的温升过快，温度过高。

特别是下长坡时的频繁制动，可使制动器摩擦副的温度升高达到300℃~400℃，有时甚至温度高达700℃。

此时，制动摩擦副的摩擦系数会急剧减小，使制动效能迅速下降而发生所谓的热衰退现象。

制动器发生热衰退后，经过散热、降温和一定次数的和缓使用，使摩擦表面得到磨合，其制动效能可重新恢复，这称为热恢复。

提高摩擦材料的高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘的热容量，改善其散热性或采用强制冷却装置，都是抗热衰退的措施。

5制动效能的水稳定性好

制动器摩擦表面浸水后，会因为水的润滑作用而使摩擦副的摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象。

一般规定在水后反复制动5～15次，即应恢复其制动效能。

良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。

另外也应防止泥沙、污物等进入制动器摩擦副工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。

某些越野汽车为了防止水和泥沙进人而采用封闭制动器的措施。

6制动时的汽车操纵稳定性好

即以任何速度制动，汽车均不应失去操纵性和方向稳定性。

为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。

否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；后轮抱死而侧滑甩尾，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过15%时，会发生制动时汽车跑偏。

7制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学要求

即操作方便性好，操纵轻便、舒适能减少疲劳。

踏板行程：

对货车应不大于170mm，其中考虑了摩擦衬片的容许磨损量。

制动手柄行程应不大于160mm～200mm。

各国法规规定，货车制动的最大踏板力一般为500N（轿车）---700N（货车）。

8作用滞后的时间要尽可能短

包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间（制动滞后时间）和从放开踏板至完全解除制动的时间（解除制动滞后时问）。

9制动时不应产生震动和噪声

10与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。

11制动报警装置制动系中应有音响或光信号等警报装置，以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置，例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。

12能全天候使用气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时，气制动管路不应出现结冰现象。

13制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保的要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害人体的石棉纤维。

对汽车制动器的性能要求可详见JB3935—85及JB4200-86标准。

第2章制动系统方案论证分析与选择

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，即利用旋转元件与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其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。

2.2鼓式制动器

鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用于各类汽车上。

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形式。

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袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。

车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。

制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦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面作为一对摩擦表面，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，但现代汽车已很少采用。

所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，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（a）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，则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。

这种当制动鼓正、反方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式制动器。

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，也便于附装驻车制动机构，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。

2、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，则称为双领蹄式制动器。

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单向双领蹄式制动器。

如图2-1（b）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，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡