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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，科技越來越發(fā)達(dá)，世界也變得越來越小了，造成這個(gè)現(xiàn)象的基本原因就是交通工具的發(fā)展和普及，尤其是汽車的應(yīng)用，靈活高速的汽車給我們的生活帶來了極大便利。一方面，轎車變的越來越重、動(dòng)力越來越大；另一方面，人們?cè)絹碓綇?qiáng)調(diào)汽車駕乘的舒適性和安全性。因而，作為能保證汽車安全行駛的組成部分之一—制動(dòng)系，有必要對(duì)它的組成構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
本文系統(tǒng)詳細(xì)的介紹了汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)型式及其主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，闡述了制動(dòng)器的兩種結(jié)構(gòu)型式的選擇和各自的工作原理、制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇、制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析計(jì)算、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算。并且通過以上的比較分析，在經(jīng)濟(jì)可靠的基礎(chǔ)上選擇歸納了伊蘭特轎車制動(dòng)系主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，予以最為合理的配置。其中重點(diǎn)介紹了汽車車制動(dòng)系的主要構(gòu)件——浮鉗盤式制動(dòng)器、液壓雙回路制動(dòng)主缸的分析計(jì)算。
關(guān)鍵詞：汽車；制動(dòng)系統(tǒng)；盤式制動(dòng)器；液壓驅(qū)動(dòng)；駐車制動(dòng)
I
ABSTRACT
As the society is making great progress, scientific technology becomes more and more developed, and the world becomes smaller and smaller. The basic cause of this is the development and popularization of transportations, especially the application of automobiles, which bring great convenience to our lives. On one hand, what the car changes is heavier and heavier, motive force is greater and greater; On the other hand, people emphasize comfortableness and security that the automobile drives more and more. Therefore, as guaranteeing one of the components that the automobile goes safely--the brake system, it is necessary to carry on exhaustive designing calculation .
This text mainly introduces the structure pattern of the brake system and its designing calculation of main departments, and explains two kinds of structure patterns and choosing and one's own operation principle of the brake , main parameter of the brake system in the department and choosing, structural design and calculation of the main spare part of the brake , applying the brake urges the structure pattern of the structure to choose and design and calculate , makes the regulation device that power distributes. Through comparative analysis of the above , is it sum up Elantra apply the brake structure and parameter , department of main member to choose on the basis of the thing that economy is reliable , in order to reach and dispose best. Especially, it introduces the main member of the department of the brake system among them --Float pincers records of type brake , hydraulic pressure pairs of meeting way apply the brake analysis of master cylinder calculate with anti-lock braking system , urge slip resistance systematic theory analyse. And have checked to rubing the friction characteristic lined with slice at the end of the thesis.
Keyword: Automobile； The brake system； Disk brake；Hydraulic drive；Parking brake
II
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 3
1.1 課題背景及目的 3
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.3 課題研究方法 5
1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 5
第2章 總體設(shè)計(jì)方案 6
2.1 制動(dòng)能源的選擇 7
2.2 行車制動(dòng)系 8
2.3 制動(dòng)管路的布置及原理 8
2.3.1 制動(dòng)原理和工作過程 8
2.4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 8
2.5 本章小結(jié) 9
第3章 制動(dòng)系主要參數(shù)確定 10
3.1基本參數(shù) 10
3.2同步附著系數(shù)的確定 10
3.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定 12
3.4盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇 12
3.5.1制動(dòng)盤直徑D 13
3.5.2制動(dòng)盤厚度h 14
3.5.3摩擦襯塊外半徑R2和內(nèi)半徑R1 14
3.5.4摩擦塊工作面積A 15
3.6本章小結(jié) 16
第4章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
4.1 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算 17
4.2駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算 17
4.3 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算 18
4.4 本章小結(jié) 20
第5章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式 21
5.2 分路系統(tǒng) 21
5.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
5.3.1 制動(dòng)輪缸直徑d的確定 22
5.3.2 制動(dòng)主缸直徑d0的確定 22
5.4 制動(dòng)主缸設(shè)計(jì) 25
5.4．1主缸活塞的確定 25
5.4．2主缸殘余壓力P0 25
5.4．3主缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
5.4．4制動(dòng)力分配調(diào)節(jié)裝置的選取 27
5.5真空助力器的設(shè)計(jì)計(jì)算 27
5.6制動(dòng)踏板力 29
5.6．1制動(dòng)踏板工作行程Sp 29
5.7制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件 30
5.7.1 摩擦襯塊 30
5.7.2 支承 30
5.7.3 制動(dòng)輪缸 30
5.7.4 制動(dòng)盤 31
5.7.5 制動(dòng)鉗 31
5.7.6 制動(dòng)塊 31
5.8 本章小結(jié) 31
結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
附錄A 35
附錄B 38
第1章 緒 論
1.1 課題背景及目的
汽車制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動(dòng)系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以滿足汽車安全行駛的要求。據(jù)有關(guān)資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢?，制動(dòng)系統(tǒng)是保證行車安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動(dòng)系統(tǒng)的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。因此制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就起著決定性作用。汽車的制動(dòng)系統(tǒng)種類很多，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣液混合式。液壓制動(dòng)技術(shù)是如今最成熟、最經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)技術(shù)，并應(yīng)用在當(dāng)前絕大多數(shù)乘用車上。汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)可以分為行車制動(dòng)、輔助制動(dòng)、伺服制動(dòng)等，主要制動(dòng)部件包括制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)、真空助力器、制動(dòng)主缸、制動(dòng)軟管、比例閥、制動(dòng)器和制動(dòng)警示燈等。在制動(dòng)系統(tǒng)，真空助力器、制動(dòng)主缸和剎車制動(dòng)器是最為重要的部分。目前，汽車所用都制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較少,成本較低,便于維修、由于鼓式制動(dòng)器的絕對(duì)制動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于盤式制動(dòng)器,所以普遍用于后輪驅(qū)動(dòng)的卡車上. 鼓式制動(dòng)器根據(jù)其結(jié)構(gòu)都不同，又分為：雙向自增力蹄式制動(dòng)器、雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器、雙從蹄式制動(dòng)器。其制動(dòng)效能依次降低，最低是盤式制動(dòng)器；但制動(dòng)效能穩(wěn)定性卻是依次增高，盤式制動(dòng)器最高。
與鼓式制動(dòng)器相比，盤式制動(dòng)器具有以下突出優(yōu)點(diǎn):(l)熱穩(wěn)定性好,盤式制動(dòng)器無自增力作用，因而與有自增力的鼓式制動(dòng)器相比(尤其是領(lǐng)從蹄式)，制動(dòng)器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即制動(dòng)效能穩(wěn)定。鼓式制動(dòng)器受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與制動(dòng)蹄中部接觸，從而降低了制動(dòng)效能。而盤式制動(dòng)器中制動(dòng)盤的軸向熱膨脹極小，徑向熱膨脹根本與性能無關(guān)，故不會(huì)因此而降低制動(dòng)效能。(2)水穩(wěn)定性好，盤式制動(dòng)器中摩擦塊對(duì)制動(dòng)盤的單位壓力較高，易于將水?dāng)D出。在車輪涉水后，制動(dòng)效能變化較小，且由于離心力的作用及襯塊對(duì)制動(dòng)盤的摩擦作用，出水后只需一二次制動(dòng)，性能即可恢復(fù)。而鼓式制動(dòng)器則需多次甚至10余次制動(dòng)，性能方能恢復(fù)。(3)反應(yīng)靈敏盤式制動(dòng)器剎車片與制動(dòng)盤之間的間隙相對(duì)與鼓式制動(dòng)器來說要小;此外，鼓式制動(dòng)器制動(dòng)行程要比盤式制動(dòng)器的長(zhǎng)，制動(dòng)鼓熱膨脹也會(huì)引起制動(dòng)踏板行程損失，使得制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，而制動(dòng)盤不存在此現(xiàn)象，故反應(yīng)較之鼓式制動(dòng)器更加靈敏。(4)散熱性好盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤采用的是通風(fēng)盤結(jié)構(gòu)，再加上盤式制動(dòng)器相對(duì)開放的結(jié)構(gòu)，散熱性能良好。(5)在輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量較小。(6)制動(dòng)盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會(huì)象制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使制動(dòng)器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動(dòng)踏板行程過大。(7)容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡(jiǎn)便。除了以上制動(dòng)性能的優(yōu)勢(shì)外，盤式制動(dòng)器在使用中還有噪音低，符合環(huán)保要求;振動(dòng)小，改善了乘坐舒適性等優(yōu)點(diǎn)。由于具備穩(wěn)定可靠的制動(dòng)性能，盤式制動(dòng)器大大改善了汽車高速制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，因此取代傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器已成為現(xiàn)代制動(dòng)器發(fā)展的必然趨勢(shì)。其中盤式制動(dòng)器體積較小，提供的制動(dòng)力矩也相對(duì)較小，一般用于轎車等輕型車輛上，尤其是轎車，盤式制動(dòng)器幾乎已經(jīng)成為現(xiàn)代轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。而氣壓盤式制動(dòng)器體積相對(duì)較大，提供的制動(dòng)力矩也較大，故大量應(yīng)用于客車等中重型車輛上，發(fā)展前景非常廣闊。
前輪上，一些高級(jí)轎車前后輪均采用了盤式制動(dòng)器。在一些大客車和重型汽車上也得到了廣泛應(yīng)用。目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家轎車配置盤式制動(dòng)器的比例幾乎達(dá)到100%。在一些中重型車輛上面，2000年左右，氣壓盤式制動(dòng)器就已經(jīng)成為歐美國(guó)家城市公交車輛的標(biāo)配，載重車輛的后橋安裝率也超過了50%。目前歐美國(guó)家生產(chǎn)盤式制動(dòng)器比較著名的有Boseh，TRW，叭厄bco，Bendix和眾orr等。我國(guó)汽車工業(yè)起步較晚，故應(yīng)用盤式制動(dòng)器的時(shí)間較晚，上世紀(jì)80年代雖在一些轎車上開始應(yīng)用，但大多數(shù)是引進(jìn)國(guó)外成品或散件。近些年來，由于我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是轎車等乘用車輛通過與外國(guó)公司的合作發(fā)展非常之快，也帶動(dòng)了液壓盤式制動(dòng)器的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)液壓盤式制動(dòng)器的技術(shù)及工藝相對(duì)較為成熟，也具備了自主研發(fā)能力，規(guī)模相對(duì)較大的一些公司有武漢元豐，浙江亞太，浙江萬(wàn)安等。ADB在我國(guó)應(yīng)用則更晚，國(guó)內(nèi)最大的ADB供應(yīng)商武漢元豐刁‘成立于1998年。目前ADB形成量產(chǎn)規(guī)模的也只有武漢元豐和浙江萬(wàn)安兩家。上述幾家，公司雖然都有一定規(guī)模，但是與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家公司相比，差距仍然較大。發(fā)達(dá)國(guó)家盤式制動(dòng)器的發(fā)展目前己進(jìn)入雙盤式制動(dòng)器和機(jī)電一體化的階
汽車制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。行車制動(dòng)裝置用于使行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動(dòng)裝置用于使汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。
任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。行車制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車輪制動(dòng)器來制動(dòng)全部車輪；而駐車制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱利用車輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。利用車輪制動(dòng)器時(shí)，絕大部分駐車制動(dòng)器用來制動(dòng)倆個(gè)后輪，行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置，必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、儲(chǔ)氣筒、控制閥和制動(dòng)氣室等。
現(xiàn)代汽車由于車速的提高，對(duì)應(yīng)急制動(dòng)的可靠性要求更嚴(yán)格，因此在中、高級(jí)轎車和部分輕型商用車上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面兼得附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動(dòng)系統(tǒng)。它能有效的防止汽車在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的危險(xiǎn)，并縮短制動(dòng)距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。
1.3 課題研究方法
根據(jù)課題內(nèi)容，任務(wù)要求深入了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)緊湊型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過試驗(yàn)最終確定制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
1.4 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
（1）確定制動(dòng)系各參數(shù)，分析其制動(dòng)性能;
（2）制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）制動(dòng)系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。
第2章 總體設(shè)計(jì)方案
汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一。制動(dòng)性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動(dòng)性始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的主要任務(wù)。
制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。
制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者用來保證第三項(xiàng)功能。
設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下主要要求[2]：
（1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定；
（2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評(píng)定的。詳見QC/T239-1997；
（3）工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱；
（4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見QC/T582-1999；
（5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好；
（6）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見QC/T239-1997；
（7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞；
（8）作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間；
（9）制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲；
（10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)；
（11）應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；
（12）用壽命長(zhǎng)，制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減少制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維；
（13）磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。
防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功。
本次設(shè)計(jì)前后輪均采用盤式制動(dòng)器,液壓制動(dòng), 對(duì)角交叉式雙管路液壓制動(dòng)系統(tǒng)。盤式制動(dòng)器采用浮動(dòng)鉗盤式。
2.1 制動(dòng)能源的選擇
經(jīng)過同多種類型的車輛比較，如下制動(dòng)能源：
表2.1 制動(dòng)能源比較
供能裝置
傳能裝置
型式
制動(dòng)能源
工作介質(zhì)
型式
工作介質(zhì)
氣壓伺服制動(dòng)系
駕駛員體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力
空氣
液壓制動(dòng)系
制動(dòng)液
真空伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，伺服氣壓一般可達(dá)0.05～0.07MPa。 真空伺服制動(dòng)系多用于總質(zhì)量在1.1～1.35t以上的轎車及裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型載貨汽車上；氣壓伺服制動(dòng)系則廣泛用于裝載質(zhì)量為6～12t的中、重型貨車以及極少數(shù)高級(jí)轎車上。
液壓制動(dòng)用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間短，（0.1～0.3s）;工作壓力高（可達(dá)10～20M），因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)（或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)），而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量??；機(jī)械效率較高（液壓系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用）。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：過度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系統(tǒng)的效能降低，甚至完全失效。液壓制動(dòng)廣泛應(yīng)用在乘用車和總質(zhì)量不大的商用車上。
2.2 行車制動(dòng)系
制動(dòng)系統(tǒng)用作強(qiáng)制行使中的汽車減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。
目前，盤式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于轎車，一些高性能轎車上用于全部車輪。四輪盤式制動(dòng)的中高級(jí)轎車，采用前輪通風(fēng)盤式制動(dòng)是為了更好地散熱，至于后輪采用非通風(fēng)盤式同樣也是成本的原因。畢竟通風(fēng)盤式的制造工藝要復(fù)雜得多，價(jià)格也就相對(duì)貴了。隨著材料科學(xué)的發(fā)展及成本的降低，在轎車領(lǐng)域中，盤式制動(dòng)有逐漸取代鼓式制動(dòng)的趨向。
2.3 制動(dòng)管路的布置及原理
交叉式(X型): 前、后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬一個(gè)回路。其特點(diǎn)是管路布置較為簡(jiǎn)單，直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效，剩余的總制動(dòng)力都能總制動(dòng)力都能保持正常值的50%。這種法案適用于主銷偏移距為負(fù)值（達(dá)20mm）的汽車上。這時(shí)，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善汽車穩(wěn)定性。
2.3.1制動(dòng)原理
要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。制動(dòng)力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動(dòng)力越大，制動(dòng)減速度越大。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力矩和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。
2.4制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析
制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。目前廣泛使用的是摩擦式制動(dòng)器。
摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動(dòng)器只用作中央制動(dòng)器，本文不做介紹。
按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動(dòng)器可分為鉗盤式和全盤式兩類。鉗盤式根據(jù)制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)的不同，分固定鉗式和浮動(dòng)鉗式。對(duì)兩中類型進(jìn)行比較，浮動(dòng)鉗盤式具有如下優(yōu)點(diǎn)：
在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，家之液壓缸；冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性??；成本低。所以，本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器。
經(jīng)過對(duì)不同制動(dòng)器優(yōu)、缺點(diǎn)的比較，參考同類車型，本設(shè)計(jì)前后輪均采用鉗盤式制動(dòng)器。
2.5 本章小結(jié)
本章確定了制動(dòng)系統(tǒng)方案為行車制動(dòng)系統(tǒng)采用液壓制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，前后輪制動(dòng)器均為鉗盤式制動(dòng)器?；芈废到y(tǒng)采用對(duì)角交叉式雙管路液壓制動(dòng)系統(tǒng)。
第3章 制動(dòng)系主要參數(shù)確定
3.1基本參數(shù)
表3.1 制動(dòng)系主要參數(shù)
空載
滿載
汽車質(zhì)量
1250kg
1750kg
軸荷分配
前軸
685kg
904kg
后軸
565kg
846kg
質(zhì)心高度
hg0=570mm
hg1=530mm
軸距
2610ｍm
前制動(dòng)器
通風(fēng)盤式
后制動(dòng)器
盤式
前輪胎規(guī)格
185/65R15
后輪胎規(guī)格
185/65R15
3.2同步附著系數(shù)的確定
汽車制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任意角速度＞0的車輪，其力矩平衡方程為[2]
（3.1）
式中：—制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N?m；
―地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反，N；
―車輪有效半徑，m。
（3.2）
稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力。
一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程出現(xiàn)前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好[2]。
任何附著系數(shù)路面上前后同時(shí)抱死的條件為（=0.85）：
（3.3） （3.4）
式中：G-汽車重力；
—前制動(dòng)器制動(dòng)力，N；
—后制動(dòng)器制動(dòng)力，N；
—質(zhì)心到前軸的距離，1580mm；
—質(zhì)心到后軸的距離，1030mm。
得： =6282N =4546N
一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)來表示分配比例
前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例影響到汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定值首先就要選取同步附著系數(shù)。一般來說，我們總是希望前輪先抱死（）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦以及我國(guó)道路條件，車速不高，所以本車型取0.75左右為宜。
由
得
為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，ECE的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內(nèi)，必須滿足q。
3.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定
應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。
雙軸汽車前后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前后車輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為
通常上式的比值為轎車1.3 到1.6，貨車為0.5到0.7。因此可知前后制動(dòng)器比值符合要求
最大制動(dòng)力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力成正比。計(jì)算公式如下
（3.5）
（3.6）
式中： —該車所能遇到的最大附著系數(shù)0.9；
—車輪有效半徑為311mm；
3.4盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇
盤式制動(dòng)器工作原理
圖3-1 浮鉗盤式制動(dòng)器
浮前鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗可以相對(duì)制動(dòng)盤軸向滑動(dòng)。制動(dòng)鉗支架12固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，制動(dòng)鉗體6與支架12可沿導(dǎo)向銷13軸向滑動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板1，通過推桿2和主缸活塞3，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，活塞8在液壓力P1的作用下，將制動(dòng)塊9推向制動(dòng)盤11。與此同時(shí)，作用在制動(dòng)鉗體6上的反作用力P2推動(dòng)制動(dòng)鉗體6沿導(dǎo)向銷向13左移動(dòng)，使固定在制動(dòng)鉗體上的固定制動(dòng)塊壓10靠到制動(dòng)盤11上。于是，制動(dòng)盤兩側(cè)的摩擦塊9、10在P1和P2的作用下夾緊制動(dòng)盤11
3.5.1制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡量取大些，這樣，制動(dòng)盤的有效半徑增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。綜合考慮盤式制動(dòng)器定、浮鉗盤式制動(dòng)器的優(yōu)劣。前輪盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤我們?cè)O(shè)計(jì)成浮鉗盤式制動(dòng)器。制動(dòng)盤在工作時(shí)不僅受到制動(dòng)塊作用的很大的法向力和切向力，而且還承受比制動(dòng)鼓大的過的熱負(fù)荷，其表面最高溫度可達(dá)800℃，在高溫作用下可能翹曲，從而導(dǎo)致產(chǎn)生摩擦噪聲和刮傷。
為了使制動(dòng)盤有適當(dāng)?shù)臒崛萘亢土己玫纳嵝阅?，必須?duì)其結(jié)構(gòu)和厚度給予充分的考慮。制動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)分為實(shí)心型和通風(fēng)型兩種，通風(fēng)型可以降低溫升20%～30%。奧迪、切諾基、桑塔納200、富康（AL、AG）轎車均通風(fēng)型制動(dòng)盤，其厚度在20～25mm之間；其他引進(jìn)轎車采用厚度為10~13的實(shí)心型制動(dòng)盤。
考慮到制動(dòng)過程中前輪制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力約占總制動(dòng)力的70%以上，結(jié)合溫升對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性能的影響，前輪盤式制動(dòng)器我們?cè)O(shè)計(jì)成通風(fēng)盤。通常D=0.70～0.79Dr，本車總質(zhì)量不大于2噸，即
為輪轂直徑 本設(shè)計(jì)前后輪輪轂相同為381
因此
mm。參考初選后輪盤式制動(dòng)器
圖3-2 浮鉗盤式制動(dòng)器通風(fēng)盤簡(jiǎn)圖
3.5.2制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些，厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過小。因此，參考同類型車，前制動(dòng)盤厚度取為24mm,通風(fēng)盤式，增大散熱。
后輪為實(shí)心盤式制動(dòng)器取半徑為10mm。
3.5.3摩擦襯塊外半徑R2和內(nèi)半徑R1
參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為：，
平均半徑為
=120
有效半徑為
=121.1
滿足要求即比值不大于1.5。
后輪制動(dòng)器摩擦襯塊初選為，
符合要求
3.5.4摩擦襯塊工作面積A
在確定盤式制動(dòng)器制動(dòng)襯塊的工作面積時(shí)，根據(jù)制動(dòng)襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6～3.5kg/, A =45cm2。
所以摩擦塊尺寸參數(shù)為:
參考同類車型和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)摩擦襯塊的厚度我們?nèi)?0mm，其結(jié)構(gòu)如圖4-6所示：
圖3-3摩擦襯塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
后輪盤式制動(dòng)器摩擦襯塊尺寸參數(shù)為：
A =32cm2
3.6本章小結(jié)
本章確定了制動(dòng)器的基本參數(shù)，首先計(jì)算出制動(dòng)力分配系數(shù)及同步附著系數(shù)，然后進(jìn)一步確定制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩、摩擦片的摩擦系數(shù)，盤式制動(dòng)器主要參數(shù)包括
制動(dòng)盤直徑、制動(dòng)盤厚度、摩擦襯塊內(nèi)外半徑、摩擦塊工作面積。
第4章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算
現(xiàn)假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩計(jì)算公式為
（4.3）
式中：?jiǎn)蝹€(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩=1385.5
—摩擦系數(shù)
—單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力
R—作用半徑 （摩擦襯塊的作用半徑R==120mm）
盤式制動(dòng)器單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力為
4.2駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算
通過受力分析，可以得出汽車在上、下坡停駐時(shí)的后橋附著力分別為：
上坡
（4.4）
下坡
（4.5）
汽車停駐的最大坡度可根據(jù)后軸上的附著力與制動(dòng)力相等求得：
上坡
下坡
4.3 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算
摩擦襯片（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(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此，在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)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。
汽車的制動(dòng)過程是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)能的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器的溫度升高，此即所謂的制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，摩擦襯片（塊）的磨損越嚴(yán)重。
制動(dòng)器的能量負(fù)荷以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能連。單位為。
雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為
前輪
（4.6）
后輪
（4.7）
式中：—汽車總質(zhì)量，kg；
—汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；
、—制動(dòng)初速度和減速度，m/s；
t—制動(dòng)時(shí)間，s；
、—前后制動(dòng)襯片（塊）的摩擦面積,mm2；
—制動(dòng)力分配系數(shù)
雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為：
前輪
（4.8）后輪
（4.9）
在緊急制動(dòng)到停車的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，對(duì)于乘用車，制動(dòng)速度，
故
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1.8w/為宜，盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0, 計(jì)算時(shí)取減速度j=0.6g。
磨損特性指標(biāo)也可用襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來衡量。越大，則磨損越嚴(yán)重。
前輪
（4.10）
后輪
（4.11）
式中：—單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，N?m；
R—制動(dòng)鼓半徑（或襯塊平均半徑），mm；
A—單個(gè)制動(dòng)器的襯片（塊）摩擦面積mm2
前輪
后輪
4.4本章小結(jié)
本章對(duì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算了盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，同時(shí)計(jì)算了駐車制動(dòng)時(shí)所需的制動(dòng)力矩，然后對(duì)摩擦襯片的耐磨性進(jìn)行了計(jì)算，以確保其符合相關(guān)法規(guī)的要求。
第5章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將駕駛員或其他動(dòng)力源的制動(dòng)作用力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。
5.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類[1]。通過對(duì)各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同形式優(yōu)缺點(diǎn)的比較，本設(shè)計(jì)采用真空助力的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的制動(dòng)力。因此，在1.6L以上的乘用車到各種商用車。都廣泛采用伺服制動(dòng)。
真空伺服制動(dòng)系是利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管中節(jié)氣門后的真空度（負(fù)壓，一般可達(dá)0.05～0.07M）作動(dòng)力源。
按照助力特點(diǎn)，伺服制動(dòng)系又可分為助力式和增壓式兩種。
助力式伺服制動(dòng)系伺服氣室位于制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸之間，其控制閥直接由踏板通過推桿操縱，因此又稱為直動(dòng)式伺服制動(dòng)系。司機(jī)通過踏板直接控制伺服動(dòng)力的大小，并與之共同推動(dòng)主缸活塞，使主缸產(chǎn)生更高的液壓通向盤式制動(dòng)器的油缸和鼓式制動(dòng)器的輪缸。由真空伺服氣室、制動(dòng)主缸和控制閥組成的總成稱為真空助力器。
5.2 分路系統(tǒng)
為了提高制動(dòng)工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多個(gè)互相獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其他完好的回路進(jìn)行制動(dòng)。
雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中，II型回路的布置較為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸（或單制動(dòng)氣室）鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低。目前在各類汽車上應(yīng)用廣泛。
X型的結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效，剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的50%。并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。但是，一旦某一管路損壞造成制動(dòng)力不對(duì)稱，此時(shí)車輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車喪失穩(wěn)定性。所以，具有這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。
HI、HH、LL型結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。所以本設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)比，采用X型回路。
5.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
為了確定制動(dòng)主缸和輪缸直徑、制動(dòng)踏板上的力、踏板行程、踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比以及采用增壓或助力裝置的必要性，必須進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。
5.3.1 制動(dòng)輪缸直徑d的確定
制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路的關(guān)系為
d= （5.1）
其中：—，N；
P—制動(dòng)管路壓力，Mpa。
制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過10～12 M，對(duì)盤式制動(dòng)器可再取高些。壓力越高，輪缸直徑就越小，但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)軟管的耐壓性、強(qiáng)度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。
輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：17.5,19，22，24，25，28，30，32，35，38，40，45，50，55mm。
其中：—14432.29N；
P—制動(dòng)管路壓力取12Mpa。
得：前輪缸直徑39.14，根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為38mm;
所以取直徑為32mm
5.3.2 制動(dòng)主缸直徑d的確定
第i個(gè)輪缸的工作容積為
（5.2）
其中： —第i個(gè)輪缸活塞的直徑，mm；
n—輪缸中的活塞數(shù)目，mm；
—第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程，
前輪盤式：d = 38mm ，n=1，得
= ×1 ×382=1133.54mm3
后輪盤式：d = 25mm ,n=1, 得
= ×322×1=803.62mm3
全部輪缸的總工作容積:
V = 2（V1 + V2 ）
=3874.76mm3
所有輪缸的工作容積為，式中m為輪缸數(shù)目[2]。對(duì)于乘用車，v0=1.1v在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為
V0=1.1V
=4246.23 mm3
考慮汽車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)軟管受管路中壓力的影響而產(chǎn)生容積增量等因素，則取主缸的工作容積為制動(dòng)輪缸工作容積的1.1倍。雙回路制動(dòng)主缸第一制動(dòng)腔的工作容積和第二制動(dòng)腔的工作容積的計(jì)算公式分別為：
（5.4）
（5.5）
式中——分別為主缸第一活塞、第二活塞的有效形行程，
由公式5.4和5.5得：
（5.6）
制動(dòng)踏板的工作行程計(jì)算公式為；
（5.7）
式中 ——制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比參考同類車型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)我們?nèi) ?
——主缸活塞推桿頂端與第一活塞的軸向間隙，一般取。
、——主缸第一活塞與第二活塞的空行程，一般。
根據(jù)有關(guān)規(guī)定，制動(dòng)踏板行程為：
轎車： 應(yīng)不大于100——150 ；
貨車：應(yīng)不大于50——200 。
這里我們?nèi)?120。
由公式（5.7）得：
由公式（5——3）得：
把代入公式5.4得：
參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)我們?nèi)。?
由我們?nèi)。?
5.4 制動(dòng)主缸設(shè)計(jì)要求
在設(shè)計(jì)制動(dòng)主缸時(shí)應(yīng)該考慮要否補(bǔ)償孔和在放開制動(dòng)踏板時(shí)主缸活塞原始位置的定位以及在制動(dòng)管路中是否必須有或不準(zhǔn)有殘余壓力[9]。
在前盤式后鼓式的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)中，由于盤式制動(dòng)器制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間的間隙較小且其油缸活塞的回位僅靠橡膠密封圈的彈力而無強(qiáng)力的回位彈簧，所以盤式制動(dòng)器開始起制動(dòng)作用與制動(dòng)回路中壓力開始升高幾乎是同時(shí)發(fā)生的，因此，通往盤式制動(dòng)器的管路應(yīng)與雙腔制動(dòng)主缸裝有較弱回位彈簧的那一工作腔相接。由于同樣原因，在解除制動(dòng)時(shí)，在通往盤式制動(dòng)器的管路中不允許有殘余液壓，而通往鼓式制動(dòng)器的管路在放開制動(dòng)踏板時(shí)必須保有殘余壓力，為此在與其相通的制動(dòng)主缸工作腔的出口應(yīng)裝上止回閥。
制動(dòng)主缸由灰鑄鐵制造，也可采用低碳鋼冷擠成形；活塞可由灰鑄鐵、鋁合金或中碳鋼制造。
5.4.1 主缸活塞回位彈簧力的確定
為保證主缸能夠連續(xù)有效的工作，主缸活塞的回位彈簧應(yīng)能保證主缸活塞及時(shí)返回工作初始位置，這就要求確定適當(dāng)?shù)幕钊匚粡椈闪?，否則，若回位彈簧力較大時(shí)，活塞回位過快，制動(dòng)液易汽化，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象；若回位彈簧力較小時(shí)，活塞回位慢，汽車制動(dòng)解除遲緩。當(dāng)?shù)谝换钊幱诔跏脊ぷ鳡顟B(tài)時(shí)，其回位彈簧力一般??；當(dāng)?shù)谝换钊_(dá)到最大有效工作行程時(shí)，要求其回位彈簧的作用力。同理，第二活塞回位彈簧的作用力，一般要求；，但兩個(gè)活塞回位彈簧的作用力都不得超過222N。同時(shí)還應(yīng)該做到使第一活塞的回位時(shí)間在0.3～0.5s的最佳范圍內(nèi)?？墒?主缸的第一活塞在有效行程內(nèi)完全返回到初始工作位置所需要的時(shí)間是在1.5s內(nèi)。
5.4.2 主缸的殘余壓力
為防止汽車在非制動(dòng)狀態(tài)下空氣侵入制動(dòng)管路,而要求管路中保持足夠的高于外部大氣壓的殘余壓力.
對(duì)于盤式制動(dòng)器,由于其輪缸活塞是依靠輪缸中密封圈的較小變形力回位,所以在輪缸中不宜有殘余壓力存在,即。
5.4.3 主缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)制動(dòng)主缸直徑和主缸第一活塞的有效行程、第二活塞的有效行程確定之后，可按下列順序?qū)Ω鞑考M(jìn)行設(shè)計(jì)。
選定橡膠制動(dòng)主皮碗、皮圈（副皮碗）→第一活塞、第二活塞→活塞回位彈簧→殘留閥總成→主缸缸體→主缸活塞推桿、油管接頭、密封墊圈、彈性擋圈、護(hù)罩、貯油罐等。各部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：
1.橡膠制動(dòng)主皮碗、皮圈（副皮碗），應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)橡膠件。皮碗、皮圈的唇口直徑一般比主缸直徑大1.5mm左右。
2.主缸活塞的材料為硬鋁棒或鑄鋁。活塞的滑動(dòng)外圓柱面直徑公稱尺寸與相應(yīng)的主缸直徑的公稱尺寸相同，其精度為eT，表面粗糙度不得高于0.8μm.
3.主缸缸體通常采用灰鑄鐵HT20——40或鑄造鋁合金件缸孔尺寸精度為H9，其表面粗糙度不得高于m，剛體上排液孔的羅紋精度為6H，供液孔的螺紋精度為7H。
制動(dòng)主缸通過缸體上供液孔、溢流孔和活塞上6個(gè)Φ1.7mm過油孔的有機(jī)配合，構(gòu)成主缸的自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)液供給系統(tǒng)，以保障制動(dòng)系統(tǒng)始終充滿制動(dòng)液。對(duì)于鼓式制動(dòng)器，通過裝配在缸體排液孔部位的殘留閥總成能使制動(dòng)管路和制動(dòng)輪缸中保持一定的殘余壓力。這可使制動(dòng)踏板自由行程最小，使制動(dòng)輪缸中皮碗密封唇始終壓在輪缸孔壁上，以免空氣侵入。
對(duì)于盤式制動(dòng)器，輪缸內(nèi)不得有殘余壓力，否則制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗的摩擦襯塊將經(jīng)常處于摩擦狀態(tài)，使解除制動(dòng)的汽車還處于輕微制動(dòng)狀態(tài)。因此，與盤式制動(dòng)器配合使用的雙回路制動(dòng)主缸在缸體的排液孔部位不得裝配殘留閥。
對(duì)于串聯(lián)式雙回路制動(dòng)主缸來說，由于主缸的第二活塞是浮動(dòng)的，為保證主缸制動(dòng)性能準(zhǔn)確可靠，需要在缸體的適當(dāng)位置裝置限位螺釘，對(duì)第二活塞的工作初始位置進(jìn)行限位。
在進(jìn)行主缸缸體內(nèi)腔空深度尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證第一活塞、第二活塞在主缸腔內(nèi)通過最大有效行程使汽車達(dá)到完全制動(dòng)，為此，除了能對(duì)制動(dòng)輪缸和管路系統(tǒng)供給充足的制動(dòng)液外，還應(yīng)保證兩個(gè)活塞的回位彈簧均不得被壓死。
4.在主缸活塞上裝配厚度為0.2mm的薄彈簧缸片制的制動(dòng)主皮碗墊圈，可防止活塞返回時(shí)從Φ1.7mm的6個(gè)孔通過的制動(dòng)液將橡膠皮碗沖擊壞，大大提高橡膠主皮碗的使用壽命。
1—空心螺栓；2—進(jìn)油管接頭；3—主缸缸體；4—后缸密封圈； 5—擋圈；6—后缸活塞；7—后活塞皮碗；8—后缸彈簧； 9—出油閥；10—回油閥； 11—限位螺釘； 12—前活塞皮碗； 13—前缸彈簧
圖5-1串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸
5.4.4制動(dòng)力分配調(diào)節(jié)裝置的選取
由于慣性比例閥能使車輛獲得較佳的制動(dòng)壓力比特性，并能在多種負(fù)載工況下均可獲得較為理想的制動(dòng)平衡曲線 。
5.5 真空助力器的設(shè)計(jì)計(jì)算
如圖5-2所示：
1-推桿；2-回位彈簧；3-單向閥；4-活塞；5-膜片；6-空氣過濾器；
7-通大氣孔；8-操縱桿；9-柱塞；10-推盤；11-放氣孔；A，B-氣室
圖5-2 真空助力器結(jié)構(gòu)圖
在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，真空單向閥（3）被吸開后，加力器室左、右兩腔產(chǎn)生相等的真空度。剛踩下制動(dòng)踏板時(shí)，膜片座尚未運(yùn)動(dòng)，踏板力經(jīng)踏板本身的杠桿作用放大后，傳到操縱桿（8），使壓縮空氣閥座彈簧連同空氣閥座一起左移，推動(dòng)制動(dòng)主缸推桿（1），使制動(dòng)主缸內(nèi)的制動(dòng)液具有一定壓力流入制動(dòng)輪缸。在此過程中，閥門在彈簧的作用下隨同空氣閥座也左移，待與膜片座上的真空閥座接觸時(shí)，真空閥即關(guān)閉。這時(shí)加力氣室左、右腔隔絕。推桿（8）繼續(xù)前移，使空氣閥座離開閥門，即空氣閥開啟。于是，外界空氣即經(jīng)濾芯、控制閥和通道B充入加力氣室右腔。加力氣室左、右兩腔形成壓力差，該壓力差的作用力除小部分用以克服回位彈簧（2）的張力外，大部分經(jīng)膜片座傳到制動(dòng)主缸推桿（1）上。
在踩制動(dòng)踏板的過程中，空氣經(jīng)開啟的空氣閥不斷進(jìn)入加力氣室的右腔，膜片座不斷左移。當(dāng)制動(dòng)踏板停留在某一位置時(shí)，膜片座左移到使空氣閥關(guān)閉時(shí)為止就不再移動(dòng)。這時(shí)真空閥和空氣閥都關(guān)閉，膜片左、右氣壓處于平衡狀態(tài)。
放開制動(dòng)踏板，彈簧立即將操縱桿（8）和空氣閥座拉向右邊，使閥門離開真空閥座，于是又回到不工作時(shí)的狀態(tài)。由下列公式：
式中： ―輸入力，N；
―輸出力，N；
―助力比；
p ―真空度為66.7±1.3kPa。
參考同類型車，選取參數(shù)，計(jì)算得真空助力器的有效直徑為116mm,助力比為4，為10mm，為6.75mm。
5.6 制動(dòng)踏板力的計(jì)算
制動(dòng)踏板力為
（5.8）
式中，—踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；
—踏板機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率，可取=0.85～0.95，設(shè)計(jì)中取為0.95；
制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求：踏板力一般不應(yīng)超過500N～700N。設(shè)計(jì)時(shí)制動(dòng)踏板力可在500～700N的范圍內(nèi)選取[2]。
在設(shè)計(jì)中，取=3，=0.95，p=12M;
所以：=694.3N
5.6.1制動(dòng)踏板工作行程
=（） （5.9）
式中：—主缸中活塞與推桿的間隙一般取=1.5～2.0mm；
—主缸活塞的空行程，mm。
=（）=3（20+2+3）=75
在確定主缸容積時(shí)應(yīng)考慮到制動(dòng)器零件的彈性變形和熱變形以及用于制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)指示的制動(dòng)液體積，因此，制動(dòng)踏板的全行程（至于地面相碰的行程）應(yīng)大于正常工作行程，制動(dòng)器調(diào)整正常時(shí)的踏板工作行程約為踏板全行程的40%～60%，以便保證在制動(dòng)管路中獲得給定的壓力。
=
轎車的踏板全行程不應(yīng)超過100mm～150mm。
5.7制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件
5.7.1 摩擦襯塊
摩擦襯塊的材料應(yīng)滿足如下要求[14]：
（1）具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)；
（2）具有良好的耐磨性；
（3）要用盡可能小的壓縮率和膨脹率；
（4）制動(dòng)時(shí)不易產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境無污染；
（5）應(yīng)采用對(duì)人體無害的摩擦材料；
（6）有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，以及足夠的抗剪切能力；
（7）應(yīng)將摩擦襯塊的導(dǎo)熱率控制在一定范圍。
由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因?yàn)闆]有石棉粉塵公害，近年來得到廣泛應(yīng)用[15]。
5.7.2 支承
二自由度制動(dòng)蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵（KTH370-12）或球墨鑄鐵（QT400-18）件。青銅偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。
具有長(zhǎng)支承銷的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動(dòng)蹄腹板張開端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。
5.7.3 制動(dòng)輪缸
是液壓制動(dòng)系統(tǒng)采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體有灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需搪磨?；钊射X合金制造?；钊舛螇河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞，少數(shù)有四個(gè)等直徑活塞。
5.7.4 制動(dòng)盤
制動(dòng)盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，其結(jié)構(gòu)有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長(zhǎng)度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，有的鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度加大。
制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光滑平整。兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm，盤面擺差不應(yīng)大于0.1mm。
5.7.5制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制造，也有用合金制造的，可作成整體的，也可作成兩辦并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或