盘式制动器的设计.doc

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制动系设计

（盘式制动器）

目　录 

第一章绪论  1

§1.1制动系统的简介  1

§1.2制动系统的一般工作原理  2

§1.3制动系统的分类  4  

 §1.3.1按制动系统的作用分类  4

§1.3.2按制动系统的操纵能源分类  4

§1.3.3按制动能量的传输方式分类  5

§1.4制动系统的重要性  5  

第二章制动器的类型及选择  6

§2.1盘式制动器  6

§2.1.1固定钳式盘式制动器  8

§2.1.2浮动钳式盘式制动器  8

第三章制动系的主要相关参数及其选择  11

§3.1制动时汽车的方向稳定性  11

§3.2制动力与制动力分配系数的相关计算  12

§3.3制动强度和附着系数利用率的计算  14

§3.4制动器的最大制动力矩的确定  15

§3.5制动器因数的选择  16

§3.6应急制动和驻车制动所需的制动力矩  17

 §3.6.1应急制动的制动力矩  17

 §3.6.2驻车制动的制动力矩  17

第4章盘式制动器的主要参数  19

§4.1盘式制动器的结构图  19

§4.2盘式制动器主要参数的确定  19

§4.3制动盘与衬块之间的间隙自动调整  21

§4.4盘式制动器制动力矩的计算  22

§4.5摩擦衬块的磨损特性的校核  25

第五章制动器驱动机构的结构型式选择及设计计算  28

§5.1制动缸液压传动装置的工作原理  28

§5.2液压伺服制动系的类型及选择  29

§5.3制动管路的分路系统  31

§5.4选择液压制动的优点和缺点  32

§5.5液压制动驱动机构的设计计算  33

 §5.5.1制动轮缸直径及工作容积的确定  33

 §5.5.2制动主缸的形式及选择  34

§5.5.3制动主缸直径和工作容积的确定  34

 §5.5.4制动踏板力的确定  35

 §5.5.5制动踏板行程的确定  36

参考文献  38

第1章绪论

汽车制动系是用于行驶中的汽车减速或停车，是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。

汽车的制动系统至少要有两套独立的制动装置，即行车制动器和驻车制动器；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。

对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的力。

作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力都能对汽车起制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。

因此在汽车上必须有一种专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等的情况，使外界（主要是路面）对汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。

这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，相应的一系列装置称为制动系统。

§1.1制动系统的简介

制动系统是由制动器和制动驱动机构组成的。

制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件。

其中也包括辅助制动系统中的缓速系统。

制动驱动机构包括功能供给装置、控制装置、传动装置、制动力调节及报警装置、压力保护装置等附加装置。

功能装置供给、调节制动所需能量并改善传能介质状态。

其中，产生制动能量的部分称为制动能源。

人的肌体亦可为制动能源。

制动系统的简单示意图如下：

图1-1制动系统简单示意图

§1.2制动系统的一般工作原理

制动系统的一般工作原理是，利用与车身（或车架）相连的非旋转元件和与车轮（或传动轴）相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。

简单的刹车路线如下所示：

图1-2刹车系统原理

可用如图1-3所示的一种简单的液压制动系统示意图来说明制动系统的工作原理。

图1-3 制动系统工作原理示意图 

1.制动踏板2.推杆3.主缸活塞4.制动主缸5.油管6.制动轮缸7.轮缸活塞8.制动鼓9.摩擦片10.制动蹄11.制动底板12.支承销13.制动蹄回位弹簧

一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。

在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支撑着两个弧形制动蹄的下端。

制动蹄的外圆面上装有摩擦片。

制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管5与装在车架上的液压制动主缸相连通。

主缸中的活塞3可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。

要使行驶中的汽车减速，驾驶员踏下制动踏板1，通过推杆2推动主缸活塞3，使制动主缸4内的油压升高，推动液压油通过油管5使得制动轮缸6中的油压升高，推动制动轮缸活塞7在油压的作用下将制动蹄10压向制动鼓，靠制动蹄10上的摩擦片9与制动鼓8产生摩擦力矩，这样就使不旋转的制动蹄对旋转的制动鼓产生一个反向的制动力矩，制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间由附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力,同时路面对车轮有一个向后的反作用力，即制动力。

制动力由车轮经车桥和悬架传给车身，产生一个减速度。

制动力越大，则汽车的减速度越大，制动时间和距离越短。

当放开制动踏板时，制动蹄回位弹簧13即将制动蹄拉回原位，摩擦力矩和制动力消失，制动作用即行消失。

显然，阻碍汽车运动的制动力不仅取决于制动力矩,还取决于轮胎和路面间的附着条件。

如果完全丧失附着，则这种制动系统不可能产生制动汽车的效果。

§1.3制动系统的分类

§1.3.1按制动系统的作用分类

制动系统可分为驻车制动系统、行车制动系统、辅助制动系统及应急制动系统等。

用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；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制动系统称为应急制动系统；

图1—4汽车制动系的基本部件

在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停时的制动系统称为辅助制动系统。

上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。

§1.3.2按制动系统的操纵能源分类

制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。

以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠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系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。

§1.3.3按制动能量的传输方式分类

制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。

同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。

§1.4制动系统的重要性

汽车作为陆地上的现代重要交通工具，有许多保证其使用性能的大部件，即所谓“总成”组成，制动系就是其中一个重要的总成。

它既可以使行驶中的汽车减速，又可以保证停车后的汽车驻留原地不动。

由此可见汽车制动系对于汽车行驶的安全性和停车的可靠性起着重要的保证作用。

当今，随着高速公路网的不断扩展、汽车车速的提高以及车流密度的增大，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。

因为只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。

由此可见，对汽车制动系的结构分析与设计计算也就显得非常重要了。

第2章制动器的类型及选择

汽车制动器几乎均为利用旋转元件与固定元件两工作面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。

即摩擦式的。

但用于山区行驶的汽车上的辅助制动装置，则是利用发动机排气制动或电涡流制动等缓速措施，对下坡的汽车进行减缓或稳定车速的。

汽车制动器按其在汽车上的位置分为中央制动器和车轮制动器。

前者是安装在传动系的某个轴上，例如装在变速器或分动器的第二轴的后端或传动轴的前端，并用手操纵杆进行操纵，故又称为手制动；后者安装在车轮处，并采用脚踩制动踏板进行操作，故又称为脚制动。

摩擦式制动器按其旋转元件的不同又可分为鼓式制动器和盘式制动器。

盘式制动器和鼓式制动器的结构如下：

图2-1盘式制动器和鼓式制动器

  本次设计车型为中档轿车，全部车轮选择盘式制动器，下面对其进行介绍和计算。

§2.1盘式制动器

按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式两类。

盘式制动器的结构如右图所示：

图2-2盘式制动器安装结构

钳盘式制动器（图2—3）的固定摩擦元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。

制动衬块与制动盘接触面很小，

在盘上所占的中心角一般仅，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。

a）固定钳式   b）滑动钳式   c）摆动钳式

图2-3盘式制动器的分类

全盘式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，作用原理如同离合器，故又称离合器式制动器。

全盘式中用得较多的是多片全盘式制动器。

多片全盘式制动器既可用作车轮制动器，也可用作缓行器。

钳盘式制动器按制动钳的结构不同，可以分为固定钳式盘式制动器和浮动钳式盘式制动器。

而浮动钳盘式制动器分为滑动钳式和摆动钳式。

§2.1.1固定钳式盘式制动器

如图2-3a所示，制动钳固定不动，制动盘两侧均有液压缸。

制动时仅两侧液压缸中的制动块向盘面移动。

这种形式也称为对置活塞式或浮动活塞式。

§2.1.2浮动钳式盘式制动器

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，一种是制动钳体可以作平行滑动，另一种的制动钳体可绕一支撑销摆动。

故有滑动钳式盘式制动器和摆动钳式盘式制动器之分，如图2-4所示。

图2-4浮动钳式盘式制动器工作原理

（a）滑动钳式盘式制动器   （b）摆动钳式盘式制动器

1—制动盘；2—制动钳体；3—制动块总成；

4—带磨损警报装置的制动块总成；5—活塞；6—制动钳支架；7—导向销

（1）滑动钳式盘式制动器如图2-3b所示，制动钳可以相对于制动盘做轴向滑动，其中只在制动盘的内侧置有液压缸，外侧的制动块固装在钳体上。

制动时活塞在液压作用下使活动制动块压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧，直到两制动块受力均等为止。

（2）摆动钳式盘式制动器如图2-3c所示，它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定于车轴上的支座铰接。

为实现制动，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。

显然，制动块不可能全面均匀地磨损。

为此，有必要将衬块预先做成楔形（摩擦面对背面的倾斜角为6°左右）。

在使用过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀（一般为1mm左右）后即应更换。

固定钳式的优点有：

除活塞和制动块以外无其它滑动件，易于保证钳的刚度；结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多；容易实现从鼓式到盘式的改型；很能适应不同回路驱动系统的要求（可采用三液压缸或四液压缸结构）。

固定钳式的缺点有：

至少有两个液压缸分置于制动盘两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通，这一方面使制动器的径向和轴向尺寸增大，增加了在汽车上的布置难度，另一方面增加了受热机会，使制动液温度过高而汽化；固定钳式制动器要兼作驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳，或是采用的盘鼓结合式制动器。

辅助制动钳结构比较简单、摩擦衬块面积小。

盘鼓结合式制动器中，鼓式制动器直径尺寸较小，常采用双向增力式鼓式制动器。

与辅助制动钳式比较，它能产生可靠的驻车制动力矩。

浮动钳式制动器的优点有：

仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能更进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管，加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化可能性小；成本低；浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。

制动钳的安装位置可以在车轴