汽車設(shè)計課程設(shè)計—盤式制動器

1、<p>　　轎車前輪制動器設(shè)計說明書前言</p><p>　　汽車制動系是用以強制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地(包括在斜坡上)駐留不動的機構(gòu)。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性能良好、制動系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。本次課程設(shè)計根據(jù)任務(wù)要求只進行轎車前輪

2、制動器的設(shè)計，后輪部分由同組同學鐘恩偉完成。</p><p><b>　　轎車主要性能參數(shù)</b></p><p><b>　　主要尺寸和參數(shù)：</b></p><p>　　（1）、軸距：L=3.05m</p><p>　　（2）、總質(zhì)量：M=2200kg</p><p>　

3、?。?）、質(zhì)心高度：1.0m</p><p>　?。?）、前軸負荷率：35%；即質(zhì)心到前后軸距離分別為</p><p>　?。?）、輪胎參數(shù)：225/60R16；即輪胎的名義斷面寬度為225mm，高寬比為60%，輪輞直徑為16英寸（406.4mm）則輪胎有效半徑為：</p><p>　　輪胎有效半徑=輪輞半徑+（名義斷面寬度×高寬比）</p>

4、<p><b>　　所以輪胎有效半徑</b></p><p>　?。?）、制動性能要求：初速度為50KM/h時，制動距離為15m。則滿足制動性能要求的制動減速度由：計算最大減速度，其中； S=15m；；。經(jīng)計算得</p><p><b>　　最大減速度</b></p><p><b>　　制動器形式的

5、選擇</b></p><p>　　摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀又可分為鼓式和盤式兩大類。因為盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是一個垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動塊。當制動盤被兩側(cè)的制動塊夾緊時，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦力矩。盤式制動器常用作轎車的車輪制動器。而且轎車質(zhì)量較小，制動力矩較小，這里選擇盤式制動器為前輪制動器。</p>

6、<p>　　盤式制動器按摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)，分為鉗盤式和全盤式制動器兩大類。一般轎車上大多數(shù)采用鉗盤式制動器，這里也選用鉗盤式制動器。</p><p>　　鉗盤式制動器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動鉗體中。兩塊制動塊之間有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動盤，制動盤是用螺栓固定于輪轂上。制動塊的摩擦襯塊與制動盤的接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅約30&

7、#176;～50°，因此這種盤式制動器又稱為點盤式制動器。其結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量小，散熱性較好，借助于制動盤的離心力作用易于將泥水、污物等甩掉，維修也方便。</p><p>　　鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為以下幾種：</p><p>　　(1)固定鉗式盤式制動器 (2)滑動鉗式盤式制動器 </p><p>　?。?）擺動鉗式盤式制動器&l

8、t;/p><p>　　因為滑動鉗式盤式制動器只在制動盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動器進一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動?；瑒鱼Q由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好，另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動液溫度比用固定鉗時低30℃～50℃，氣化的可能性較小。所以這里

9、所設(shè)計的制動器形式選用：滑動鉗式盤式制動器</p><p>　　三, 盤式制動器主要參數(shù)的確定</p><p><b>　　制動盤直徑D</b></p><p>　　制動盤直徑D希望盡可能大，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑D受輪輞直徑的限制。通常，制動盤的直徑D選擇為輪輞直

10、徑的70%~79%，而總質(zhì)量大于2t的汽車應(yīng)取其上限。</p><p>　　該乘用車的輪輞直徑為16英寸（406.4mm），且總質(zhì)量：M=2200kg</p><p>　　所以制動盤直徑取D=320mm。</p><p><b>　　2.制動盤的厚度h</b></p><p>　　制動盤厚度h直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時

11、的溫升。為使質(zhì)量不至于太大，制動盤厚度應(yīng)取得適當小些；為了降低制動工作時的溫升，制動盤厚度又不能過小。制動盤可以制成 實心的，而為了通風散熱，又可以在制動盤工作面之間鑄出通風孔道。</p><p>　　這里選用通風式制動盤，制動盤厚度取h=25mm。</p><p>　　3.摩擦襯塊內(nèi)半徑和外半徑</p><p>　　推薦摩擦襯塊的外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1.5。

12、若此值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，其磨損就會不均勻，接觸面積將減小，最終會導(dǎo)致制動力矩變化大。</p><p>　　這里取外半徑；內(nèi)半徑</p><p>　　4.制動襯塊工作面積A</p><p>　　推薦根據(jù)制動摩擦襯塊單位面積的汽車質(zhì)量1.6Kg/~3.5Kg/范圍內(nèi)選取。乘用車的總質(zhì)量：M=2200kg，前輪的載重為：，</p>

13、;<p>　　則，故取A=100。</p><p>　　5.制動驅(qū)動機構(gòu)的對制動盤的壓緊力N</p><p>　　采用液壓驅(qū)動的活塞式機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。其制動壓力由以下關(guān)系確定。制動缸對制動盤施加的壓緊力N與輪缸直徑d、制動管路壓強P的關(guān)系為，根據(jù)制動管路壓強一般在10MPa~20Mpa內(nèi)選取P=15Mpa，根據(jù)國標HG2865——1977標準，選擇制

14、動缸直徑=45mm，則制動盤的壓緊力N=23800N。</p><p>　　6. 摩擦片摩擦系數(shù)f</p><p>　　選擇摩擦片時不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。本盤式制動器采用粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分(占質(zhì)量的60％～80％)，加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，適用于高

15、性能轎車。該摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5。在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，使計算結(jié)果接近實際可?。篺=0.3。</p><p>　　四,盤式制動器制動力矩的設(shè)計計算</p><p>　　盤式制動器的計算用簡圖如圖所示，今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為</p><p>　　對于常見的扇形摩

16、擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，制動盤上的制動力矩計算。</p><p>　　R=0.5(R1+R2)=140mm</p><p>　　Tf=2Fnr=2*0.3*23800*0.14=1999.2N·m</p><p>　　故所設(shè)計的前軸制動器制動力矩為2Tf=2*1999.2=3998.4 N·m</p><p>　　五,

17、盤式制動器制器的校核計算</p><p>　　1.前輪制動器制動力矩的校核計算</p><p>　?。?）、確定同步附著系數(shù)</p><p>　　隨著道路條件的改善和汽車速度的提高，由于制動時后輪先抱死引起汽車甩尾甚至掉頭所造成的車禍日益增多。值宜取大些。根據(jù)設(shè)計經(jīng)念，取</p><p>　?。?）、制動力分配系數(shù)的確定</p>

18、<p>　　此乘用車根據(jù)確定的同步附著系數(shù)得到的制動力分配系數(shù)為：</p><p>　　式中為前制動器制動力；為后制動器制動力。同步附著系數(shù)；質(zhì)心高度1.0m；軸距L=3.05m；后軸到質(zhì)心的距離b=1.0675m計算得</p><p>　?。?）、前制動力矩的確定</p><p>　　為了保證汽車有良好的制動效能，能合理地確定前、后輪制動器的制動力矩。

19、先計算出前、后制動力矩的比值，即</p><p>　　根據(jù)汽車滿載在瀝青、混泥土路面上緊急制動到前輪抱死拖滑，計算出前輪制動器的力矩</p><p>　　其中為車輪有效半徑，=0.338m</p><p>　　所以后輪制動器的力矩為</p><p>　　則每個前輪制動器的制動力矩為</p><p>　　所設(shè)計的前輪盤式

20、制動器能產(chǎn)生的制動力矩為</p><p>　　故所設(shè)計的盤式制動器能滿足要求。</p><p>　　經(jīng)同組同學計算后輪制動力矩也符合要求。</p><p>　　2. 摩擦襯片(襯塊)的磨損特性計算</p><p>　　摩擦襯片(襯塊)的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能

21、是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。</p><p>　　汽車的制動過程是將其機械能(動能、勢能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大，則襯片(襯塊)的磨損愈嚴重。</p><p

22、>　　制動器的能量負荷常以其比能量耗散率作為評價指標。比能量耗散率又稱為單位功負荷或能量負荷，它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量，其單位為, 這里根據(jù)緊急制動到停車情況計算所涉及轎車的單個前輪制動器的比能量耗散率</p><p><b>　??；</b></p><p>　　其中；50km/h=13.89m/s；；；M=2200Kg；A=100 ；，計算得：

23、t=2.1s；</p><p>　　根據(jù)有關(guān)文獻，在制動時轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6。因此所設(shè)計的制動器的比能量耗散率合理。</p><p>　　六, 經(jīng)過計算最終確定前輪制動器的參數(shù)如下</p><p>　　、前輪制動器采用液壓驅(qū)動滑動鉗式盤式制動器</p><p>　　②、制動盤直徑D=320mm</p>&l

24、t;p>　?、?、制動盤厚度取h=25mm。</p><p>　?、堋⒛Σ烈r片外半徑；內(nèi)半徑</p><p>　　、制動襯塊工作面積A=100</p><p><b>　　七,設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　汽車設(shè)計是我們的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過一學期的學習和掌握，對汽車設(shè)計有了一定的了解。通過這次設(shè)計了解到了理論上

25、和實際上的差異。</p><p>　　設(shè)計計算時必須仔細認真，多方面查閱資料。確定參數(shù)時必須根據(jù)實際情況來定，不一定要與理論吻合的非常好。這次課程設(shè)計歷時兩周，一周用于設(shè)計計算，一周用于軟件制圖。設(shè)計成果為一份設(shè)計說明書和一張裝配圖。</p><p><b>　　八,設(shè)計參考資料</b></p><p>　　[1] 王望予.汽車設(shè)計.第四版&l