轻型载货汽车制动器设计本科学位论文.doc

《轻型载货汽车制动器设计本科学位论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轻型载货汽车制动器设计本科学位论文.doc（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、本科学生毕业设计轻型载货汽车制动器设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Light Bills Automobile Brake Candidate： Specialty： Class： Supervisor： Title： Heilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要从汽车诞生时起，车辆制动器在车辆的安全方面就起着决定性

2、作用。目前，汽车所用制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器的主要优点是在高速刹车时能迅速制动，散热效果优于鼓式刹车,制动效能的恒定性好。鼓式制动器的主要优点是刹车蹄片磨损较少,成本较低,便于维修、由于鼓式制动器的绝对制动力远远高于盘式制动器,所以普遍用于后轮驱动的卡车上，故本次轻型载货汽车采用前盘后鼓式制动器。本设计前轴采用浮动钳盘式制动器，后轴采用制动器为领从蹄式鼓式制动器。设计的主要内容包括：制动器的研究现状及意义、制动器方案的选择与分析、盘式制动器结构的设计、鼓式制动器结构的设计。关键词：轻型载货汽车，盘式制动器，鼓式制动器，制动蹄，设计ABSTRACTThe bra

3、ke has played a significant role in vehicular security since the car was born. In current, most of the brake is frictional, which concludes disc brake and drum brake. The chief advantages of disc brake are that it can apply the brake quickly in high-speed trig, that it has a better cooling function

4、than drum trig, and that the application of the brake can have a long affection. While the chief advantages of drum brake are that trig hoof can have less abrasion and cost, and that it can be easily mended .As the drum brake has a higher drag force than disc brake, it use in rear wheel drive truck

5、widely, due to these factions, We use before the disc brakes followed by the drum brake in this light shipment car.The front axle of this design use before the floating disc brakes, and the rear axle use brought from the hoof type drum brake.The first chapter of the design instruction chiefly introd

6、uces the current state and the purport of brake, the second chapter tells the choice and the analysis of the brake project mostly, the following chapter describes the calculation and check of the disc brake structural design, and the last chapter introduces the calculation and check of the drum brak

7、e structural design.Keywords: Light bills car,Disc brake ,drum brakes, Brake shoes, design.II黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 制动器的目的意义11.2 制动器的研究现状11.3 制动器的研究内容及方法31.4 本章小结4第2章 制动器方案论证分析与选择52.1 制动器结构方案的确定52.1.1鼓式制动器结构方案的确定52.1.2盘式制动器结构方案的确定82.2制动器主要参数及其选择92.2.1制动器设计相关主要技术参数92.2.2同步附着系数102.2.

8、3前后轴制动力矩分配系数b102.2.4制动器最大制动力矩112.3 本章小结11第3章 盘式制动器结构设计123.1 盘式制动器的主要参数确定123.1.1 制动盘直径D123.1.2 制动盘厚度h123.1.3 摩擦衬片内半径R1与外半径R2123.1.4 摩擦衬片工作面积A123.2 盘式制动器的主要零部件设计123.2.1 制动盘123.2.2 制动钳133.2.3 制动块133.2.4 摩擦材料143.2.5 制动轮缸143.2.6制动器间隙的调整方法153.3 盘式制动器强度校核153.3.1摩擦衬片的磨损特性的计算153.3.2 盘式制动器最大制动力矩的计算163.3.3 盘式制

9、动器最大制动力矩的计算183.4 本章小结20第4章 鼓式制动器结构设计214.1 鼓式制动器的主要参数确定214.1.1 鼓式制动器的结构参数与摩擦系数214.2 鼓式制动器的主要零部件设计224.2.1 制动鼓224.2.2 制动蹄224.2.3 制动底板224.2.4 制动蹄的支承234.2.5 制动蹄片上的制动力矩与张开力234.2.6 制动器因数与制动蹄因数的分析计算274.2.7 驻车制动计算304.2.8 制动轮缸的选择314.3 鼓式制动器强度校核324.3.1紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算324.3.2制动蹄支承销剪切应力计算324.3.3 回位弹簧强度校核334.4 本章小结

10、34结 论35参考文献36致 谢37附录A 38附录B 40黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1 制动器的目的意义 汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,而制动器是直接制约制动系统的机构，它是制约汽车运动的装置。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,交通事故也不断增加。人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。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，制动器故障引起的事故为总数的45%。可见，制动器是保证行车安全

11、的极为重要的一个机构。此外，制动器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。本次设计是通过查阅相关资料，掌握制动器设计的基本步骤和要求，及制动器总成的相关设计方法，运用汽车设计和汽车构造的基础知识，学习和利用CAD绘图软件对金杯牌SY1030BY2S型轻型载货汽车的制动器进行设计使其具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。1.2 制动器的研究现状在汽车技术飞速发展的今天，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

12、动系统工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。汽车制动系是用于使行驶中的汽车减速或停车，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。作为制动系重要组成部分之一的制动器的发展对汽车的安全性，可靠性有着极大的意义。对于国外汽车制动器的选择原则，在欧洲，越来越多的货车采用4轮盘式制动系统，并大有取代以往的鼓式制动器之势。鼓式制动器虽然常规制动效果好，但如果多次连续制动或下长坡制动，就会引起制动器温度迅速升高，对制动的有效性和制动器本身带来的安全性有较大的影响。而盘式制动器则有效地克服了鼓式制动器的弊端，并且

13、具有良好的热稳定性和水稳定性，能够防止汽车跑偏，并确保汽车稳定的制动效果，从而规避了制动风险。可以说4轮盘式制动器是货车行业制动系统的发展方向。由于他们对价格不敏感，他们主要追求性能加上汽车技术比较发达，目前已经基本上形成“前盘后盘”的形式。而在国内我国制动器发展前景广阔，据统计，预计2009年汽车产量将达到1273.7万辆，2010、2011年将持续保持增长，预计增长率在19%至20%之间。2009年中国将成为世界第一汽车生产大国，同时中国汽车消费量占全球总消费量比例已达12%，在2015年左右国内汽车销售也有望超过美国，成为第一大汽车消费市场。到2020年，中国本土汽车产量将达到2000万

14、辆左右，其中两成产品将进入国际市场。目前乘用车主要采用前盘后鼓式和全盘式制动器，20%的乘用车采用前盘后鼓式制动器，全鼓式制动器已在乘用车领域淘汰；商用车主要采用全鼓式制动器，只有高档客车和有特殊需求的车辆才采用前盘后鼓式制动器和全盘式制动器。随着对汽车制动性能的提高，越来越多的先进电子制动技术得到采用。从中国汽车工业协会统计的情况来看，2008年汽车鼓式制动器总成需求规模达到2046万台，其中乘用车鼓式制动器总成市场377万台，商用车鼓式制动器总成市场1669万台，预计2013年乘用车鼓式制动器总成市场928万台，商用车鼓式制动器总成市场2937万台。目前主要生产企业有亚太机电、重庆红宇、万

15、向钱潮、浙江万安等企业。亚太机电一直是我国鼓式制动器产量最大的企业。制动器作为制动系中直接作用制约汽车运动的一个关健装置，它是将汽车的动能以摩擦方式转化为热能并加以吸收的机构，不仅要按产生足够的制动力的条件，还要按能量容量和磨损寿命足够的条件来确定制动器4。为确保制动稳定性可靠，热稳定性好，寿命长，造价低，现今的制动器产品无论从性能、结构方面，还是生产制造方式和操纵控制方面，都在发生着诸多的变化。它们大大地优化了制动器各方面的性能，从某种程度上看,这些变化也反映了汽车制动器的发展方向。制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式。盘式制动器和鼓式制动器分别用于前轮和后轮。是汽车上最重要的安全件

16、。目前汽车制动器基本都是摩擦制动器按照摩擦副中旋转元件的不同分为鼓式制动器和盘式制动器两大类。鼓式制动器又有领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式 、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式制动器等结构型式。盘式制动器有固定钳式，浮动钳式，浮动钳式包括滑动钳式和摆动钳盘式两种型式。滑动钳式是目前使用广泛的一种盘式制动器 。由于盘式制动器热和水稳定性以及抗衰减性能较鼓式制动器好，可靠 性和安全性也好，而得到广泛应但是盘式制动器效能低，无法完全防止尘污和锈蚀，兼做驻车制动时需要较为复杂的手驱动机构，因而在后轮上的应用受到限制，很多车是采用前盘后鼓的制动系统组成。电动汽车和混合动力汽车上具有再生制动能力的电机

17、，在回收制动能量时起制动作用，它引入了新型的制动器。作为一种新的制动型式，势必引起制动型式的变革。电制动系统制动器是基于传统的制动器，也分为盘式电制动器和鼓式电制动器，鼓式电制动器由于制动热衰退性等缺点，将来汽车上会以盘式电制动器为主。盘式制动器相比鼓式制动器，盘式制动器的优势已经得到广泛认可。鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而盘式制动器在液力助力下制动力大，舒适性更强，性能稳定，在各种路面都有较鼓式制动器更好的制动表现，尤其在长下坡等需要长时间制动的路段。虽然盘式制动器性能优于鼓式制动器，但是自刹作用，鼓式刹车有良好的自刹作用，由于刹车来令片外张，车轮旋转

18、连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度(当然不会大到让你很容易看得出来)刹车来令片外张力(刹车制动力)越大，则情形就越明显，因此，一般大型车辆还是使用鼓式刹车，除了成本较低外，大型车与小型车的鼓刹，差别可能祗有大型采气动辅助，而小型车采真空辅助来帮助刹车。成本较低：鼓式刹车制造技术层次较低，也是最先用于刹车系统，因此制造成本要比碟式刹车低。同时由于技术和成本原因想要普及前盘后盘的形式还需一个长期过程。目前国内只有中高档城际大客车普遍使用盘式制动器，鼓式制动器造价便宜，而且符合传统设计，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%，前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此生产厂家为

19、了节省成本，大多数轻型货车采用前盘后鼓的形式选择制动器类型。1.3 制动器的研究内容和方法 制动器主要有摩擦式、液力式、电磁式等几种形式，目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式、盘式和带式三种。带式只用作中央制动器；鼓式制动器分为领从蹄式制动器、单向双领从蹄式、双向双领从蹄式、双从蹄式、单向增力式、双向增力式。盘式制动器分为钳盘式、全盘式。本设计采用前盘后鼓式制动器，前盘采用浮动钳盘式制动器，后鼓采用领从蹄式制动器。根据课题内容，任务要求深入了解汽车制动器的构造及工作原理；并收集相关轻型载货汽车制动器设计资料；参考现有研究成果，并进行深入的学习和分析，借鉴经

20、验；同时学习有关汽车零部件设计准则；充分学习和利用画图软件，并再次学习机械制图，画出符合标准的设计图纸，通过自己的研究分析；发挥自己的设计能力最终确定制动器的设计方案。1.4 本章小结 本章介绍了制动器的目的、意义及研究现状，并阐述了制动器主要的研究内容及方法。第2章 制动器方案论证分析与选择2.1 制动器结构方案的确定 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。2.1.1鼓式制动器结构方案的确定 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，它已经广泛用干各类汽

21、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型式。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路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，并利用制动鼓的外因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

22、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2-1图所示，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

23、“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、双领蹄式制动器 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2.2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

24、此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动 时，前轴的动轴荷及 附着力大于后轴，而倒车时则相反。 3、双向双领蹄式制动器 如图2.3当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能不变，因此广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、后车轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动器用于驻车制动。 4、单向增力式制动器 单向增力式制动器如2.4图所示两蹄

25、下端以顶杆 相连接，第二制动蹄支承在其上端制动底板上的支承销上。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。5、双向增力式制动器 将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器如图2.5。对双向增力式制 动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。 双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动

26、共用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。 但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在轿车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。本次设计最终采用的是领从蹄式制动器。 将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向

27、增力式制动器如图2.5。对双向增力式制 动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。 但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在轿车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用

28、，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。本次设计最终采用的是领从蹄式制动器。 图2.1领从蹄式制动器 图2.2双领蹄式制动器 图2.3双向双领蹄式制动器 图2.4单向增力式制动器 图2.5双向增力式制动器2.1.2盘式制动器结构方案的确定盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。1、钳盘式 钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。 定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相联并在制动钳体开口槽中旋转。具有下列优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现从鼓式

29、制动器到盘式制动器的改革；能很好地适应多回路制动系的要求。浮动盘式制动器：这种制动器具有以下优点：仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。浮钳盘式制动器按结构分可分旋转部分（制动盘）、固定部分（制动钳总成）、促动装置（制动轮缸）和摩擦部分（制动块总成）。所以浮钳盘式制动器的结构设计主要是包括制动器总成、制动钳总成和制动块总成三个部分。2、全盘式 在全盘式制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆形盘，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于

30、这种制动器散热条件较差，其应用远没有浮钳盘式制动器广泛。 通过对盘式、鼓式制动器的分析比较可以得出盘式制动器与鼓式制动器比较有如下均一些突出优点。 制动稳定性好，的效能因素与摩擦系数关系的K-p曲线变化平衡，所以对摩擦系数的要求可以放宽，因而对制动时摩擦面间为温度、水的影响敏感度就低。所以在汽车高速行驶时均能保证制动的稳定性和可靠性。 盘式制动器制动时，汽车减速度与制动管路压力是线性关系，而鼓式制动器却是非线性关系。 输出力矩平衡，而鼓式则平衡性差。 制动盘的通风冷却较好，带通风孔的制动盘的散热效果尤佳，故热稳定性好，制动时所需踏板力也较小。车速对踏板力的影响较小。 但盘式制动器制动效能低，兼

31、做驻车制动时需加装辅助制动装置因而在后轮上应用受到限制。a b ca固定钳式；b浮动钳式；c摆动钳式图2.6 钳盘式制动器示意图1制动盘； 2制动钳体； 3，4制动块总成；5活塞； 6支架； 7导向销图2.7 浮钳盘式制动器工作原理示意图 综合以上优缺点最终确定金杯牌SY1030BY2S型轻型载货汽车采用前盘后鼓式，并采用浮钳盘式和领从蹄式制动器。2.2 制动器主要参数及其选择2.2.1制动器设计相关主要技术参数表2.1 制动器设计相关主要技术参数整车质量空载m=1820kg满载m=3005kg质心高度空载hg=0.23m满载hg=0.22m轴距L=3.34m最高车速Vmax=95km/h车轮

32、工作半径357mm369mm轮胎6.50-167.00-16同步附着系数0.6轴荷1315/16902.2.2同步附着系数 1、当时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力；2、当时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性；3、当时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。分析表明，汽车在同步附着系数为的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为，即，为制动强度。而在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度这表明只有在的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。根据相关资料查出轻型载货汽车同步附着系

33、数0.5取0.6。2.2.3前后轴制动力矩分配系数b根据所给定的同步附着系数 由公式 （2.1）满载时 2.2.4制动器最大制动力矩由轮胎与路面附着系数所决定的后轴最大附着力矩。由公式： （2.2） （2.3）式中 该车所能遇到的最大附着系数=0.8； 制动强度； 车轮有效半径； 后轴最大制动力矩； 汽车满载质量；汽车轴距。其中2.3 本章小结 本章介绍了制动器结构方案的确定及盘式、鼓式制动器的主要分类，制动器主要参数及选择，制动力矩分配系数、同步附着系数及制动器最大制动力矩。第3章 盘式制动器结构设计3.1 盘式制动器的主要参数确定3.1.1 制动盘直径D 制动盘直径D希望尽量大些，这时制动

34、盘的有效半径就得以增大，就可以降低制动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径D受轮辋直径的限制。通常，制动盘的直径D选择为轮辋直径的70%79%，而总质量大于2t的汽车应取其上限。本设计的盘式制动器是轻型载货汽车盘式制动器设计。因轮辋直径为16英寸，换算后为406.4mm,则D取406.40.79=321mm。3.1.2 制动盘厚度h 制动盘厚度直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取得适当小些；为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，又可在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。通常，实心制动盘厚度可取为

35、10mm20mm；具有通风孔道的制动盘的两工作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为20mm50mm，但多采用20mm30mm。2）令 则有： （3.23）因，故。当,，。但当m过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦表面在不同半径处的滑磨速度相差太大，磨损将不均匀，因而单位压力分布将不均匀，则上述计算方法失效。根据摩擦衬块的外半径与内半径的比值不大于1.5，则取，可得作用半径。盘式制动器的计算用简图如图3.3所示：图3.3 盘式制动器的计算用简图今假设衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为： (3.24)式中：f 摩擦系数；N 单侧制动块对制动盘的压紧力(见

36、图3.3)；R 作用半径。取f =0.3，由，可得，。3.4 本章小结 本章主要是盘式制动器主要参数的确定及设计盘式制动器的主要原件：1制动钳、2制动块、3摩擦材料、4制动轮缸、5制动器间隙调整方法，对摩擦衬片的磨损特性、盘式制动器最大制动力矩、制动力矩进行分析计算。通过对盘式制动器的设计计算，使我掌握了盘式制动器的主要原件的计算过程以及分析方法。第4章 鼓式制动器结构设计4.1 鼓式制动器的主要参数确定4.1.1 鼓式制动器的结构参数与摩擦系数1、制动鼓直径D轮胎规格为7.00-16 Dr=2.5416=406.4mm根据商用车D/Dr=0.700.83之间，故取0.8D=Dr0.8=325

37、.12mm2、制动蹄摩擦衬片的包角和宽度b摩擦衬片的包角在范围内选取。取表4.1 衬片摩擦面积与汽车及汽车质量关系表汽车类型汽车总质量（t）单个制动器总的衬片摩擦面积轿 车0.91.51002001.52.5200300客车与货车1.01.51202001.52.51502502.53.52504003.57.03006507.012.0550100012.017.06001500根据单个制动器总的衬片摩擦面积取250-400初选A=300其中为弧度。R=D/2=325.12/2=162.56mm3、摩擦衬片初始角的选取根据 4、张开力P作用线至制动器中心的距离a根据 a=0.8R得 a=0.

38、8162.56=130.048mm取130mm制动蹄支撑销中心的坐标位置k与c根据 c=0.8R得 c=0.8162.56=130.048mm取130mm 选择摩擦片时，不仅希望其摩擦系数要高些，而且还要求其热稳定行好，受温度和压力的影响小。不宜单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求。在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取f=0.3可使计算结果接近实际值。另外，在选择摩擦材料时，应尽量采用减少污染和对人体无害的材料。所以选择摩擦系数f=0.3。4.2 鼓式制动器的主要零部件设计4.2.1 制动鼓 制动鼓应具有非常好的刚性和大的

39、热容量，制动时温升不应超过极限值。制动鼓材料应与摩擦衬片相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。制动鼓相对于轮毂的对中是圆柱表面的配合来定位，并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面，以保证两者的轴线重合。两者装配后还需进行动平衡。其许用不平衡度对轿车为15Ncm20 Ncm；对货车和客车为30Ncm40 Ncm。制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有利于增大其热容量，但试验表明，壁厚由11 mm增至20 mm时，摩擦表面的平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为7mm12mm；中、重型载货汽车为13mm18mm。制动鼓在闭口一侧外缘可开小孔，用于

40、检查制动器间隙。本次设计采用的材料是灰铸铁HT200。4.2.2 制动蹄 制动蹄腹板和翼缘的厚度，轿车的约为3mm5mm；货车和客车的约为5mm8mm。摩擦衬片的厚度，轿车多为4.5mm5mm；货车和客车多为8mm以上。衬片可铆接或粘贴在制动蹄上，粘贴的允许其磨损厚度较大，使用寿命增长，但不易更换衬片；铆接的噪声较小。本次制动蹄采用的材料为KTH370-12。4.2.3 制动底板 制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置。制功底板承受着制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板均只有凹凸起伏的形状。重型汽车则采用可联铸铁K

41、TH37012的制动底板。刚度不足会使制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。本次设计采用可联铸铁KTH37012。4.2.4 制动蹄的支承 二自由度制动筛的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了使具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动鼓的工作表面同轴心，应使支承位置可调。例如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁(KTH37012)或球墨铸铁(QT40018)件。青铜偏心轮可保持制动蹄腹板上的支承孔的完好性并防止这些零件的腐蚀磨损。长支承销的支承能可靠地保持制动蹄的正确安装位置，避免侧向偏摆。有时在制动底板上附加一压紧装置，使制动

42、蹄中部靠向制动底板，而在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开槽供制动蹄腹板张开端插入，以保持制动蹄的正确位置。4.2.5 制动蹄片上的制动力矩与张开力 计算鼓式制动器，必须查明蹄压紧到制动鼓上的力与产生制动力矩之间的关系。为计算有一个自由度的蹄片上的力矩，在摩擦衬片表面取一横向微元面积，。它位于a角内，面积为bRda ，其中b 为摩擦衬片宽度，单元面积bRda R为制动鼓半径。制动鼓作用在微元面积上的法向力为 （4.1）而摩擦力fdN产生的制动力矩为 （4.2）从到区段积分上式得到 （4.3） 法向压力均匀分布时，有 （4.4）由（4.3）、（4.4）可求出不均匀系数 （4.5）由（4.3）、（4.4）给出的是由压力计算制动力矩的方法，在实际计算中也可以采用由张开力P计算制动力矩的方法，且更为方便图4.1 计算制动力矩简图 图4.2计算张开力简图增式蹄产生的制动力矩可表达如下： （4.6）式中： -摩擦系数