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摘要
隨著汽車走進(jìn)千家萬(wàn)戶越來(lái)越常見(jiàn)，汽車的行駛安全性也走入大眾的眼簾，制動(dòng)系統(tǒng)是指使得汽車行駛速度得到強(qiáng)制性降低的一系列的專門裝置，它可以使行駛中的汽車減速甚至停車、使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定、使已停駛的汽車保持不動(dòng),因此研究開(kāi)發(fā)出可靠的制動(dòng)器和制動(dòng)系統(tǒng)，是保障汽車的行駛過(guò)程中制動(dòng)的安全性重要途徑。
本論文對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史，結(jié)構(gòu)，零部件組成進(jìn)行介紹，然后對(duì)鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。完成轎車后輪鼓式制動(dòng)器，制動(dòng)主缸設(shè)計(jì)和計(jì)算，以及主要部分的參數(shù)選擇，對(duì)設(shè)計(jì)出的制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。用CAD完成零件圖和裝配圖。
關(guān)鍵字： 轎車，鼓式制動(dòng)器，領(lǐng)從蹄式，制動(dòng)鼓
I
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Abstract
As the car into the tens of thousands of households is becoming more common, the driving safety of the automobile also came into the public eye, braking system is more and more pay attention to its importance emerge, the research and development of a reliable brake and brake system, safeguard the automobile in the running process of the system of security is an urgent need to address the problem. Also with the development of automobile market, increasingly fierce competition.
This thesis of automobile braking system development history, structure, components are briefly introduced, then the advantages and disadvantages of the structure of drum brake for resolution. Also completed car rear drum brakes, brake master cylinder design and calculation, and the main part of the parameter selection, using CAD to complete part drawings and assembly drawings.
Key words: car；brake system；Drum brake.；CAD parts assembly drawing
目 錄
摘要 III
Abstract Ⅳ
1.緒論 1
1.1制動(dòng)系統(tǒng)的意義 1
1.2鼓式制動(dòng)器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 1
1.3本次設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo) 2
1.4研究過(guò)程 2
2. 鼓式制動(dòng)器的總體設(shè)計(jì)和分析 3
2.1鼓式制動(dòng)器的分類 3
2.2鼓式制動(dòng)器整體方案設(shè)計(jì) 4
2.3領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器 5
3. 主要零部件的設(shè)計(jì) 10
3.1制動(dòng)鼓 10
3.2制動(dòng)蹄 10
3.3制動(dòng)底板 11
3.4液壓制動(dòng)主缸 12
3.5摩擦材料 12
4. 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.1制動(dòng)系統(tǒng)所選的參數(shù) 14
4.2制動(dòng)器的相關(guān)計(jì)算 20
4.3制動(dòng)因數(shù)的計(jì)算 16
5. 制動(dòng)性能的分析 18
5.1性能分析的標(biāo)準(zhǔn) 18
5.2制動(dòng)效能的分析 18
5.3方向穩(wěn)點(diǎn)性的分析 18
5.4制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離的計(jì)算 18
5.5摩擦襯片的磨損計(jì)算 19
VI
6. 總結(jié) 21
參考文獻(xiàn) 22
7致謝 23
VII
IV
1 緒論
1緒 論
1.1制動(dòng)系統(tǒng)的意義
概述
伴隨著社會(huì)日星月異的高速發(fā)展，生活水平的顯著提高，轎車成了人們出行不可缺少的代步工具，帶來(lái)的就是對(duì)轎車性能要求的顯著提高，最顯著的就是速度方面的要求，一輛汽車的速度可以全方面得反應(yīng)出汽車的性能，而隨之帶來(lái)的就是對(duì)汽車安全性的高要求，制動(dòng)系統(tǒng)的地位也越來(lái)越高，而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)的重中之重，當(dāng)前汽車的制動(dòng)器主要分為兩種類型，鼓式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器。同時(shí)鼓式制動(dòng)器歷史悠久，技術(shù)發(fā)展的比較成熟，在整個(gè)系統(tǒng)中扮演著最重要的角色，起到至關(guān)重要的重要，是汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保障行駛安全的關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)，制動(dòng)器設(shè)計(jì)的越合理性能越高的話，安全方面的保障越高。隨著公路的高度覆蓋，轎車的抬頭可見(jiàn)，而隨之帶來(lái)的就是對(duì)汽車安全性的高要求，制動(dòng)系統(tǒng)的地位也越來(lái)越高。為了更好地的完成本次設(shè)計(jì)，以某一經(jīng)濟(jì)型轎車為代表對(duì)轎車的后輪鼓式制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.2鼓式制動(dòng)器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
因?yàn)槠囋谛旭傔^(guò)程中可能需要經(jīng)常性的完成一些制動(dòng)操作,所以制動(dòng)系統(tǒng)性能的好與壞將完全關(guān)系到交通的運(yùn)行狀況和人自身的安全,所以汽車的制動(dòng)性能是車輛最關(guān)鍵的功能之一,改良完善和加強(qiáng)汽車的制動(dòng)性能一直以來(lái)都是汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要研究對(duì)象和使命。汽車開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，汽車的車輪收到了來(lái)自地面和制動(dòng)器給它的一個(gè)力的作用，這個(gè)力的方向與汽車的速度方向相反，所以汽車的速度慢慢減小一直到0，也因此對(duì)于這整個(gè)過(guò)程中受力情況的分析是必要的，有了受力分析才可以實(shí)現(xiàn)模擬試驗(yàn)的完成，而汽車試驗(yàn)是設(shè)計(jì)分析汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本方法和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，但是考慮到復(fù)雜的過(guò)程和現(xiàn)實(shí)的可操作性的限制，所以一般在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中只能通過(guò)建立簡(jiǎn)化的模型進(jìn)行分析。
經(jīng)過(guò)翻閱一些有關(guān)的書籍和資料，充分結(jié)合專業(yè)課學(xué)到的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出轎車后輪鼓式制動(dòng)器的方案，同時(shí)完成各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使其達(dá)到如下要求：擁有足夠的制動(dòng)力用來(lái)保障汽車行駛過(guò)程中和停車制動(dòng)的安全性；整個(gè)系統(tǒng)的可靠性靠選用x型的雙回路來(lái)保證；選擇材料的時(shí)候要選一些無(wú)污染，對(duì)人體健康無(wú)害的新型材料；并且采用真空助力器達(dá)到操作簡(jiǎn)便的要求。
20世紀(jì)末期的時(shí)候，是鼓式制動(dòng)器高速發(fā)展的時(shí)期，那時(shí)候的設(shè)計(jì)方案，主要分為兩種方法來(lái)提高制動(dòng)因數(shù)，一種是通過(guò)機(jī)械的方法，另一種是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩種的代表分別是一九九七年的“電控自增力”，一個(gè)是一九九九年的“四蹄八片”。這兩種方式一定程度上改善了制動(dòng)性能，但是也存在一些問(wèn)題，例如，加工過(guò)程的繁瑣，材料成本，換修的不便等。
21世紀(jì)初，一種新型蹄型的問(wèn)世，這些問(wèn)題得到解決，它就是“多自由度聯(lián)動(dòng)蹄”。它滿足制動(dòng)效果的同時(shí)，使摩擦片的受力變得平均，從而使穩(wěn)點(diǎn)性提高和摩擦片的使用周期變長(zhǎng)，并且可以根據(jù)自己的需要，對(duì)想要達(dá)到的制動(dòng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，最近研究人員還在原有的鼓式制動(dòng)器的基礎(chǔ)上和一些新型材料相結(jié)合，進(jìn)行創(chuàng)新研究，譬如用磁粉作為介質(zhì)，但是這種新型的鼓式制動(dòng)器要想投入使用還需要更多地一些開(kāi)發(fā)研究。
目前，關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)地設(shè)計(jì)研究采用實(shí)驗(yàn)地方法來(lái)進(jìn)行。一般主要是通過(guò)道路測(cè)試和臺(tái)架試驗(yàn)來(lái)完成，又由于在進(jìn)行汽車道路試驗(yàn)時(shí)，車輛的扭矩?cái)?shù)據(jù)是很難測(cè)量，所以我們可以通過(guò)試驗(yàn)間接性的來(lái)測(cè)量數(shù)據(jù)。車輛行駛的時(shí)候，車輪與地面接觸會(huì)產(chǎn)生力的作用，這個(gè)力影響汽車的運(yùn)動(dòng)，是汽車速度發(fā)生變化的來(lái)源，所以在道路試驗(yàn)過(guò)程，如何簡(jiǎn)單便捷的測(cè)量計(jì)算出車輪扭矩成了關(guān)鍵，如果有了這些數(shù)據(jù)我們就可以對(duì)汽車的制動(dòng)性能的進(jìn)行評(píng)價(jià)同時(shí)要想對(duì)汽車制動(dòng)做出進(jìn)一步的改善和設(shè)計(jì)，這些各方面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是不能少掉。
1.3本次設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)
（1）擁有良好的制動(dòng)效能
（2）保障制動(dòng)效能的穩(wěn)定性
（3）制動(dòng)過(guò)程中良好的汽車操縱穩(wěn)定性
（4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好
1.4研究過(guò)程
根據(jù)鼓式制動(dòng)器的特性，選用某一經(jīng)濟(jì)型轎車的參數(shù)進(jìn)行研究；對(duì)總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)整體和各個(gè)組成部件進(jìn)行研究。
在調(diào)研實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定轎車后輪鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，完成計(jì)算地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力、制動(dòng)力矩等；完成制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，和制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸的選型；進(jìn)行主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算。利用AutoCAD設(shè)計(jì)繪制出符合要求的各個(gè)零件圖及裝配圖。
2
第二章 鼓式制動(dòng)器總體設(shè)計(jì)和分析
2. 鼓式制動(dòng)器總體設(shè)計(jì)和分析
2.1鼓式制動(dòng)器的分類
制動(dòng)器可以按照下圖所示進(jìn)行分類：
圖2-1制動(dòng)器的分類
由于它們的結(jié)構(gòu)和受力不同，最后得到的制動(dòng)效能也不一樣。本次課題研究的鼓式制動(dòng)器，因?yàn)樘愕膶傩圆煌?，各種類型的結(jié)構(gòu)不同，主要可以分為下圖所示的六種結(jié)構(gòu)方式:
3
圖2-2 結(jié)構(gòu)示意圖
（a） 圖和（b）圖均為領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器，它們的區(qū)別之處在于它們張開(kāi)的方式不同，圖(a)通過(guò)凸輪的作用在制動(dòng)時(shí)張開(kāi)蹄，而圖（b）則是通過(guò)制動(dòng)輪缸的施加作用力。（c）圖和（d）圖都是雙領(lǐng)蹄式鼓式制動(dòng)器，它們的主要區(qū)別在于結(jié)構(gòu)。前一個(gè)為非雙向后一個(gè)為雙向。圖（e）和圖（f）可以明顯的看出它們的增力一個(gè)是單向一個(gè)是雙向。因?yàn)橹苿?dòng)蹄固定的地方不一樣，受到作用力的地方也不一樣，因此不同種類的鼓式制動(dòng)器制動(dòng)效果也不同。
2.2鼓式制動(dòng)器整體方案設(shè)計(jì)
2.2.1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成
汽車制動(dòng)系統(tǒng)由四個(gè)部分構(gòu)成：供能部分、控制部分、傳動(dòng)部分和制動(dòng)器。
2.2.2 制動(dòng)系統(tǒng)起到的效果
制動(dòng)系是汽車上用以使外界（主要是路面）在汽車的某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置。 制動(dòng)系的作用是使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速，甚至停車，或使已停駛的汽車在各種道路條件下穩(wěn)定駐車，當(dāng)然也包括使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。 對(duì)汽車起制動(dòng)作用的只能是作用在汽車上，且方向與汽車行駛方向相反的外力。這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可控制的，所以汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置，以實(shí)現(xiàn)上述功能。
2.2.3 一般制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)
制動(dòng)器從結(jié)構(gòu)上大體分為鼓式制動(dòng)和盤式制動(dòng)兩種
鼓式制動(dòng)器的組成包括：制動(dòng)底板、銷軸、拉簧、壓桿、帶杠桿裝置的制動(dòng)蹄 、支架、止擋板、鉚釘、檢測(cè)孔、壓簧、夾緊銷、彈簧座、帶斜楔支承的制動(dòng)蹄、制動(dòng)桿丶摩擦片斜楔支承、楔形塊、制動(dòng)輪缸等。
2.2.4 鼓式制動(dòng)器整體方案分析
鼓式制動(dòng)器主要是由旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，固定結(jié)構(gòu)，張開(kāi)結(jié)構(gòu)，定位調(diào)整裝置組成。其中旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)是指制動(dòng)鼓，固定原件是指制動(dòng)蹄，張開(kāi)結(jié)構(gòu)是指制動(dòng)輪缸，定位調(diào)整裝置包括調(diào)整凸輪，偏心支撐銷。
在汽車鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)中，制動(dòng)鼓通過(guò)一些螺栓結(jié)構(gòu)連接在車輪上面，汽車制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)蹄受到一些促動(dòng)結(jié)構(gòu)作用力，向外旋轉(zhuǎn)打開(kāi)和制動(dòng)鼓發(fā)生接觸，蹄外表面的摩擦材料制成的摩擦片被壓到制動(dòng)鼓內(nèi)部的圓柱表面上發(fā)生摩擦，對(duì)制動(dòng)鼓產(chǎn)生摩擦力矩。所有對(duì)蹄端施加作用力使蹄產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的裝置，包括制動(dòng)輪缸、楔丶凸輪。
輪缸式制動(dòng)器用液壓制動(dòng)輪缸作為制動(dòng)蹄的促動(dòng)結(jié)構(gòu)，凸輪式制動(dòng)器以凸輪來(lái)作為促動(dòng)結(jié)構(gòu)，楔式制動(dòng)器則以楔作為促動(dòng)結(jié)構(gòu)。
2.3領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器
這種制動(dòng)器的特別之處在于它的兩個(gè)制動(dòng)蹄各自擁有一個(gè)獨(dú)自支點(diǎn)，一個(gè)被稱為領(lǐng)蹄，另一個(gè)被稱作從蹄，（如圖2-2所示的（a）(b)，其中左邊受N1作用的蹄為領(lǐng)蹄，右邊受N2作用的蹄為從蹄）。它們的區(qū)別在于領(lǐng)蹄在受到輪缸的促動(dòng)力作用下制動(dòng)蹄向外張開(kāi)的旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的方向相同，而從蹄的方向與之完全相反。本次研究的轎車后輪鼓式制動(dòng)器大多數(shù)時(shí)候只設(shè)計(jì)一個(gè)輪缸，在工作過(guò)程中它被總泵液力作用，左右兩個(gè)制動(dòng)蹄受到來(lái)自兩端活塞大小相同的輪缸促動(dòng)力（因此也被叫做促動(dòng)力制動(dòng)器）。汽車行駛時(shí)候車輪旋轉(zhuǎn)，它在左右兩側(cè)產(chǎn)生的壓力不同，在摩擦力的作用下，領(lǐng)蹄所受到正壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)從蹄正壓力，起到自行增力或者自行減力的作用，
所以領(lǐng)蹄的制動(dòng)效果要強(qiáng)于從蹄。但是由于摩擦力矩不同，領(lǐng)蹄和從蹄的摩擦襯片的損壞的程度也是大不相同。領(lǐng)蹄磨損較嚴(yán)重，我們可以適當(dāng)?shù)臏p小從蹄的包角，從而使磨損的程度更加的均勻。
一般鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)，為了更高的工作效率，要在制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄之間留有一個(gè)最佳縫隙值。隨著使用時(shí)間的積累，摩擦襯片逐漸磨損，間隙也會(huì)逐漸變大，因此需要有一種可以調(diào)節(jié)的方法.最初的時(shí)候是通過(guò)人工使用塞尺來(lái)調(diào)整其中的間隙?，F(xiàn)在的汽車鼓式制動(dòng)器的話都是采用的自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)摩擦片產(chǎn)生磨損時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓之間的間隙。
其中間隙變大超過(guò)限定的間隙值的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)整的機(jī)構(gòu)會(huì)讓棘爪下拉調(diào)整齒輪與下一個(gè)齒輪嚙合的位置，以此來(lái)加長(zhǎng)連桿的長(zhǎng)度，讓制動(dòng)蹄的位置產(chǎn)生變化，讓間隙恢復(fù)正常。
同時(shí)，制動(dòng)鼓受到兩個(gè)制動(dòng)蹄的法向反力不同，所有也被稱作非平衡式的制動(dòng)器。
領(lǐng)從蹄式的制動(dòng)器常用對(duì)蹄端施加作用力使蹄產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的裝置，包括凸輪（見(jiàn)圖2-2（a）丶2-3、2-4)、楔(見(jiàn)圖2-5、2-6)、曲柄(見(jiàn)圖2-12)和制動(dòng)輪缸具有兩個(gè)丶四個(gè)等直徑活塞的車輪制動(dòng)器制動(dòng)輪缸式的(見(jiàn)圖2-2(b)、2-7、2-8)。制動(dòng)輪缸式和前面幾種的區(qū)別在于它在兩個(gè)蹄上施加的作用力相等，并且它是通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)的，而前面的則是通過(guò)氣壓。
我們?cè)谠瓉?lái)設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)的前提下，對(duì)其中一些布置進(jìn)行優(yōu)化，讓新的制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于制動(dòng)力的分配更為合理,對(duì)一些零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，讓后輪的鼓式制動(dòng)器比原有的制動(dòng)器擁有更大的直徑用來(lái)完成直徑自調(diào)，同時(shí)增加了直徑的還有制動(dòng)總泵和制動(dòng)分泵，并且采用了帶串聯(lián)式制動(dòng)總泵的真空原理的制動(dòng)助力器。這些布置和設(shè)計(jì)構(gòu)使其成了性能更加優(yōu)越的制動(dòng)系統(tǒng)。
圖2-3 S凸輪制動(dòng)器
圖2-4 S凸輪式車輪制動(dòng)器
圖2-5楔塊式張開(kāi)裝置的車輪制動(dòng)器
圖2-6楔塊式張開(kāi)裝置及其受力簡(jiǎn)圖
圖2-7 制動(dòng)輪缸具有兩個(gè)個(gè)等直徑活塞的車輪制動(dòng)器
圖2-8制動(dòng)輪缸具有四個(gè)等直徑活塞的車輪制動(dòng)器
由于領(lǐng)從蹄式的鼓式制動(dòng)器制動(dòng)效果良好，制造成本較低，有良好的性價(jià)比，在經(jīng)濟(jì)型小汽車的后輪，和載貨型的大卡車前后輪得到廣泛應(yīng)用。
9
第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)
3. 主要零部件的設(shè)計(jì)
3.1制動(dòng)鼓
制動(dòng)鼓的選材要特別注意以下幾個(gè)方面的要求，第一方面是剛度要求，制動(dòng)鼓要有良好的抵抗彈性形變的能力，第二個(gè)是要有足夠的熱容量，制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)鼓的溫度會(huì)瞬間急劇升高，不能讓它高過(guò)一個(gè)極限值，第三，制動(dòng)鼓的材料選擇時(shí)要考慮摩擦片的材料的影響，兩種材料應(yīng)該相互配對(duì)，從而保證較高的摩擦系數(shù)，讓磨損表面更加的平滑。
制動(dòng)鼓與圓柱表面相匹配，與車輪輪轂相對(duì)定位，并對(duì)制動(dòng)鼓的工作面進(jìn)行處理，以保證兩者的軸線。之后，大會(huì)還需進(jìn)入行動(dòng)的平衡。允許不平衡的車扭矩是15N每厘米到20N每厘米。為了滿足容熱量的要求，我們可以盡可能的增加壁的厚度來(lái)獲得高的熱容量，我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，我們把壁的厚度從11毫米增加到20毫米的過(guò)程中，摩擦產(chǎn)生的最高溫度較為平穩(wěn)，所以平時(shí)轎車的制動(dòng)鼓壁的厚度在7毫米到12毫米之間，在封閉側(cè)邊的制動(dòng)鼓可以開(kāi)孔進(jìn)行制動(dòng)間隙檢查。本設(shè)計(jì)中選取厚度為10毫米，使用的材料為。
圖3-1 制動(dòng)鼓零件圖
3.2制動(dòng)蹄
不同車型的制動(dòng)蹄腹板到翼緣板的厚度不一樣，小型汽車的大概3到5毫米，貨車的大約5到8毫米。摩擦襯片的厚度，汽車在4.5到 5毫米；貨物車輛超過(guò)8毫米。
在工藝加工過(guò)程中，摩擦襯片可以通過(guò)兩種方式與制動(dòng)蹄連接，一是鉚接，二是粘接。連接之后，再加其外表面，直到達(dá)到我們需要的粗糙度及尺寸。這兩種方式各有優(yōu)缺，如果采用粘接方式，我們可以設(shè)計(jì)預(yù)留出較大的磨損厚道，使用過(guò)程中可以用到只剩下1到1.5毫米的厚度，但是摩擦片要換的時(shí)候，就比較繁瑣，需要整個(gè)制動(dòng)器一起換掉；鉚接摩擦片更換方便，并且更換過(guò)程中噪聲小，本次選用的摩擦襯片為4.8毫米，材料為。
圖3-2 制動(dòng)蹄
3.3制動(dòng)底板
制動(dòng)底板是制動(dòng)底板總成中的關(guān)鍵件，是汽車制動(dòng)器中固定制動(dòng)蹄總成與制動(dòng)鼓裝配的支撐零件，制動(dòng)底板設(shè)計(jì)應(yīng)該保障安裝的合理性，使得各個(gè)位置的準(zhǔn)確安裝。并且，由于底板在踩踏過(guò)程中，會(huì)受到制動(dòng)器的反作用力，所以它需要滿足一定的剛度要求。為了這個(gè)目的，剎車底板的鋼板沖壓過(guò)程中只采用是凹形和凸形的。如果達(dá)不到剛度要求的話，制動(dòng)效果會(huì)大打折扣，制動(dòng)力會(huì)變小，制動(dòng)的距離會(huì)大大增加，安全性變低，摩擦片的損壞也不平均。這次設(shè)計(jì)時(shí)候選擇剛度較大的45號(hào)鋼。
3.4液壓制動(dòng)主缸
為了滿足轎車行駛過(guò)程中安全性的要求，本次設(shè)計(jì)我們選用“x”型雙回路制動(dòng)系統(tǒng)，為了滿足這個(gè)要求，制動(dòng)主缸的選擇時(shí)不能再使用單腔控制主缸，因?yàn)橐粋€(gè)單腔制動(dòng)主缸已經(jīng)不能滿足我們的需求，因此我們使用串列的方式將兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)起來(lái)形成兩個(gè)腔的制動(dòng)主缸。被我們稱作串列雙腔制動(dòng)主缸。
油槽內(nèi)的油進(jìn)入每個(gè)兩個(gè)腔的螺栓和相應(yīng)的旁通孔，補(bǔ)償孔進(jìn)入主缸腔前后。泄壓過(guò)程中，油壓通過(guò)出油閥和泄油管路傳遞到制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，前后制動(dòng)器各自傳遞。
當(dāng)主缸不工作時(shí)，活塞頭和前兩個(gè)工作腔的皮革碗正好位于各自的通孔和補(bǔ)充通孔之間。
在汽車行駛過(guò)程中，我們踩下制動(dòng)踏板制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始工作，首先踏板的傳動(dòng)會(huì)帶動(dòng)后腔的活塞向前移動(dòng)，皮碗遮蓋住通孔，這時(shí)候壓力升高，在液壓和腔作用下彈簧力，推動(dòng)前面活塞向前，前面腔室壓力增大。這樣一來(lái)只要踩下踏板，在繼續(xù)制動(dòng)踏板時(shí)，前、后腔的液壓壓力繼續(xù)增大，前后制動(dòng)的前、后制動(dòng)同時(shí)工作，達(dá)到制動(dòng)的效果。
當(dāng)我們松開(kāi)制動(dòng)踏板后，制動(dòng)力消失，由各個(gè)機(jī)構(gòu)上面的回位彈簧的工作下各自回位，各條支管的液體也在一定壓力作用回到起點(diǎn)即制動(dòng)主缸，制動(dòng)力消失，汽車平穩(wěn)行駛。
如果制動(dòng)管與前腔損壞的機(jī)油泄漏，制動(dòng)踏板被踩下，只有后內(nèi)腔才能產(chǎn)生壓力，在前腔中無(wú)壓力。此時(shí)的壓力差下的前端空腔活塞快速移動(dòng)到前端的活塞到頂部的主缸。此后，氣缸工作腔的液壓側(cè)可以提高到制動(dòng)的期望值。如果在與制動(dòng)管路和損壞油相連接后，踩在制動(dòng)踏板上，首先，只在氣缸向前后，但不能帶動(dòng)氣缸內(nèi)的活塞，因?yàn)楹蟾浊徊荒芙⒁簤?。但在活塞腔在直接頂上前接觸氣缸活塞、氣缸活塞前、氣缸工作腔前要建立必要的液壓制動(dòng)。
由上面的分析可以看出，我們采用的這種串列式雙腔制動(dòng)，大大提高了工作的可靠性。在一個(gè)主缸失去制動(dòng)效果時(shí)，汽車仍能制動(dòng)只是制動(dòng)效果變差，制動(dòng)力減小，相同制動(dòng)效果所需要的距離也變長(zhǎng)。
3.5摩擦材料
摩擦材料是一種高分子復(fù)合材料，它是由增強(qiáng)纖維，無(wú)石棉環(huán)保配方生產(chǎn)，產(chǎn)品具有耐高溫，耐磨損，低噪音，摩擦系數(shù)高，環(huán)保等特點(diǎn)。它具有的耐熱性，耐磨性，摩擦系數(shù)高等特性成為它列入選擇我們汽車摩擦片考慮范圍的基礎(chǔ)，制動(dòng)鼓等摩擦材料的，同時(shí)它具有超高的機(jī)械強(qiáng)度。
而我們制動(dòng)所需要的摩擦材料應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)要求：
1.穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，在溫度大幅變化的情況下，系數(shù)保持沒(méi)有大幅變化。
2.優(yōu)越的耐磨性能
3.抗熱衰退性好(熱衰退是指一般的金屬剎車疊片在劇烈工作下會(huì)摩擦變熱燒紅直至完全沒(méi)有制動(dòng)效果，需要冷卻下來(lái)才能恢復(fù)?！爸苿?dòng)抗熱衰退性”就是指怎么劇烈剎車都能正常工作
4.材料的選擇上盡量選擇一些對(duì)人體健康無(wú)害的材料。
5.其他性能要求：不易發(fā)生彎曲變形，摩擦?xí)r候不發(fā)出較大的聲音和一些氣味。
現(xiàn)在優(yōu)越的復(fù)合摩擦材料制作的摩擦片能滿足性能要求。本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料，在表面使用石墨混合物來(lái)減少噪音，同時(shí)讓其具有優(yōu)越的摩擦性能和其他性能。
24
第四章 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4. 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1制動(dòng)系統(tǒng)所選的參數(shù)
4.1.1 相關(guān)主要技術(shù)參數(shù)
整車質(zhì)量： 空載：
滿載：
質(zhì)心位置： 質(zhì)心距前軸的距離
質(zhì)心距后軸的距離
質(zhì)心高度： 空載：
滿載：
軸 距：
輪 距: 前輪距： 后輪距：
理論最高車速：
車輪工作半徑：
輪 胎：
同步附著系數(shù)：
4.1.2 同步附著系數(shù)的分析
試驗(yàn)表明，理想情況下轎車在附著系數(shù)道路上行駛，發(fā)生制動(dòng)的時(shí)候如果前輪和后輪一起發(fā)生抱死的情況，那么減速度大小為，就是時(shí)，就是制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他情況下發(fā)生制動(dòng)的時(shí)候，只有當(dāng)時(shí)，才能將地面的附著力最大化的運(yùn)用。查閱資料得到轎車的，我們?nèi) ?
4.2制動(dòng)器的相關(guān)計(jì)算
4.2.1 根據(jù)公式計(jì)算得到制動(dòng)力矩的分配系數(shù)
根據(jù)公式： /
將4.1中數(shù)據(jù)代入公式可以得到：
4.2.2算出前后軸的制動(dòng)力矩
根據(jù)前面附著系數(shù)我們可以根據(jù)公式得到最大的制動(dòng)力矩：
其中：-取最大附著系數(shù)；
—制動(dòng)強(qiáng)度；
—車輪有效半徑；
—后軸最大制動(dòng)力矩；
—汽車滿載質(zhì)量；
—汽車軸距；
制動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算：
==0.67
則
所以前軸的最大制動(dòng)力矩為2242NM
求得每個(gè)前輪的力矩：
根據(jù)公式可得后軸的：
求得每個(gè)后輪的力矩：
4.2.3 后輪制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取
（1） 制動(dòng)鼓壁厚的選擇
制動(dòng)鼓與圓柱表面相匹配，與車輪輪轂相對(duì)定位，并對(duì)制動(dòng)鼓的工作面進(jìn)行處理，以保證兩者的軸線。之后，大會(huì)還需進(jìn)入行動(dòng)的平衡。允許不平衡的車扭矩是15N每厘米到20N每厘米。為了滿足容熱量的要求，我們可以盡可能的增加壁的厚度來(lái)獲得高的熱容量。
輪胎的參數(shù)：
查閱資料得此次輪輞的直接選
輪輞直徑/in
制動(dòng)鼓內(nèi)徑/mm
轎車
由上表可以看出這次應(yīng)該選取的內(nèi)徑為：
又因?yàn)檗I車的和比值的選取范圍一般為
又
結(jié)合實(shí)際情況本次選取
我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，我們把壁的厚度從11毫米增加到20毫米的過(guò)程中，摩擦產(chǎn)生的最高溫度較為平穩(wěn)，平時(shí)轎車的制動(dòng)鼓壁的厚度在7毫米到12毫米之間，所以本次選取為10mm。
(2） 摩擦襯片起始角的選擇
一般來(lái)說(shuō)我們會(huì)將襯片安裝在制動(dòng)蹄外邊的中心位置，并且使得
求得本次起始角
（3）張開(kāi)力P的作用線到制動(dòng)器中心的距離
為了提高性能，我們要盡可能的增大的值，但是為了保證制動(dòng)鼓內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理布置，我們此次設(shè)計(jì)在
計(jì)算得出
（4）制動(dòng)蹄支撐銷中心的坐標(biāo)位置k與c
制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸是應(yīng)盡可能地小，以使尺寸盡可能地大，本次設(shè)計(jì)。則。
(5) 摩擦片摩擦系數(shù)
選取摩擦片的時(shí)候，要求具有耐高溫，耐磨損，低噪音，摩擦系數(shù)高，環(huán)保等特點(diǎn)。它除了具有耐熱性，耐磨性，摩擦系數(shù)高等特性之外，也要滿足在溫度變化工程中摩擦系數(shù)不能變化太大即穩(wěn)定性，同時(shí)當(dāng)摩擦系數(shù)偏離正常變化值得時(shí)候制動(dòng)器要能及時(shí)感應(yīng)出來(lái)。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在理想的試驗(yàn)條件下，如果取的時(shí)候，可以讓結(jié)果和實(shí)際值接近。所以我們選取。
4.3制動(dòng)因數(shù)的計(jì)算
(1) 領(lǐng)蹄的因數(shù)：
通過(guò)：
將
可算出：
(2) 從蹄的因數(shù)：
通過(guò)：
算出： =0.48
計(jì)算得出制動(dòng)因數(shù)的大小，與制動(dòng)力矩有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)制動(dòng)因數(shù)越大，制動(dòng)力矩越大。
第五章 制動(dòng)性能的分析
5. 制動(dòng)性能的分析
5.1性能分析的標(biāo)準(zhǔn)
（1）制動(dòng)效能
（2）制動(dòng)的抗熱衰退性能；
（3）制動(dòng)時(shí)汽車行駛方向控制的穩(wěn)定性；
5.2制動(dòng)效能的分析
制動(dòng)效能的好壞可以從兩個(gè)方面反映出來(lái)，在標(biāo)準(zhǔn)的路面情況下，汽車在達(dá)到一定速度時(shí)開(kāi)始制動(dòng)，一是在速度到0的時(shí)候，制動(dòng)開(kāi)始處到停止處的制動(dòng)距離，這段距離越小，制動(dòng)效能越好；二是制動(dòng)過(guò)程中的減速度，減速度越大，效能越好。制動(dòng)效能可以直接反映出制動(dòng)性能，是一個(gè)最基礎(chǔ)的判斷指標(biāo)。
5.3方向穩(wěn)點(diǎn)性的分析
在汽車行駛時(shí)采取制動(dòng)后是否能夠按照預(yù)定的路徑行駛的能力我們稱之為“汽車的方向穩(wěn)定性”。如果在制動(dòng)過(guò)程中駕駛員失去轎車轉(zhuǎn)向的控制車從而發(fā)生側(cè)滑亦或者是跑偏、不能夠轉(zhuǎn)向之類的問(wèn)題，則汽車將偏離原來(lái)的路徑。汽車穩(wěn)定性受到影響時(shí)，一般會(huì)發(fā)生三種情況：1.制動(dòng)跑偏2.側(cè)滑3.喪失轉(zhuǎn)向能力，我們駕駛的車輛將會(huì)失去控制，極易發(fā)生事故。所以我們常常是將車輛在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程當(dāng)中是否能夠如期按照預(yù)定路徑行駛的能力來(lái)去評(píng)價(jià)一輛車的法向穩(wěn)定性，并且即使是在測(cè)試時(shí)，對(duì)于制動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)的減速度基本都將實(shí)驗(yàn)時(shí)通道的寬度作了一定的要求。制動(dòng)跑偏的一般由兩種因素引起，第一是兩邊的制動(dòng)器所受到的制動(dòng)力不一樣，其次是轉(zhuǎn)向系拉桿的設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致懸架越拉桿不契合。
側(cè)滑可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通后果，發(fā)生意外的危險(xiǎn)系數(shù)極高，一切的理論的分析還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和分析。
5.4制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離的計(jì)算
5.4.1 制動(dòng)減速度
制動(dòng)效果的好與壞，可以從兩個(gè)反面來(lái)反映，一個(gè)是制動(dòng)過(guò)程中最大的減速度。另一個(gè)是制動(dòng)距離的好壞。
我們假設(shè)轎車在理想的路面上行駛這時(shí)候，制動(dòng)力完全由制動(dòng)器提供，=。
式中
車輪的工作半徑
總質(zhì)量
代入公式中可得：
一般來(lái)說(shuō)減速度要控制在,滿足要求。
5.4.2 制動(dòng)距離
在減速度一定的情況下，制動(dòng)距離：
其中：：蹄與制動(dòng)鼓之間的間隙消除時(shí)間，取
：制動(dòng)力增加的時(shí)長(zhǎng)，取
求得：
轎車的最大制動(dòng)距離為：
取
因?yàn)?：，所以符合要求。
5.5摩擦襯片的磨損計(jì)算
一般來(lái)說(shuō)不同材質(zhì)的摩擦襯片的在相同條件下的磨損程度會(huì)不一樣，而相同材質(zhì)下的摩擦片磨損的程度，則是跟加工的好壞，受到壓力等多種情況有關(guān)。汽車制動(dòng)的過(guò)程實(shí)際上是一種能量的轉(zhuǎn)換，把汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能并且消散的過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程中溫度急劇的升高摩擦產(chǎn)生的熱量來(lái)不及全部發(fā)散出去，導(dǎo)致制動(dòng)器的溫度隨之升高。制動(dòng)過(guò)程越劇烈，磨損也會(huì)越嚴(yán)重。
（1）求出單獨(dú)一個(gè)前后輪的“ 比能量耗散率”
式中：：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)，；
：總質(zhì)量；
，：汽車制動(dòng)初速度與終速度，/；計(jì)算時(shí)轎車取27.8/；
：制動(dòng)時(shí)間，；按下式計(jì)算
：減速度，，
，：分別是指前后襯片的有效摩擦面積
查閱資料得到分別可取，
：由前面4.2.1計(jì)算得到
則
一般我們會(huì)要求前輪盤式的不大于，所以滿足要求。
一般我們會(huì)要求后輪鼓式制動(dòng)器的不大于，所以滿足要求。
(2) 比滑磨功
磨損和熱的性能指標(biāo)可用襯片在制動(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功，即比滑磨功來(lái)衡量：
式中：：1525 kg
：
=
:
[]：查閱資料可知一般轎車的許用比滑磨功在/～/
所以滿足要求。
第六章 總結(jié)
6. 總結(jié)
在本次論文設(shè)計(jì)中，我通過(guò)查閱各種相關(guān)的資料，對(duì)轎車鼓式制動(dòng)器進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的后輪鼓式制動(dòng)器進(jìn)行了計(jì)算設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)用的制動(dòng)器。
首先制定出制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，本設(shè)計(jì)確定采用前盤、后鼓式制動(dòng)器。其次計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)(確定同步附著系數(shù)，制動(dòng)力分配系數(shù)，制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩，效能因數(shù)等)，制動(dòng)器主要參數(shù)設(shè)計(jì)和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算。
再次利用Auto CAD 繪制了后輪鼓式制動(dòng)器零件圖以及裝配圖。并且對(duì)設(shè)計(jì)出的制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。通過(guò)本次設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果表明設(shè)計(jì)出的制動(dòng)系統(tǒng)是合理的、符合標(biāo)準(zhǔn)的。其滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作可靠等要求。
但是由于經(jīng)驗(yàn)的不足和能力的欠缺設(shè)計(jì)方案中仍然存在不足和需要改進(jìn)的地方，例如設(shè)計(jì)的合理性方面可能不是很好，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的不是很緊湊，這樣容易導(dǎo)致穩(wěn)定性不好，設(shè)計(jì)完成后也沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)，所以這次設(shè)計(jì)還有許多需要完善的地方。
參考文獻(xiàn)
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致謝
7致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文作為我們?cè)诖髮W(xué)的最后一項(xiàng)任務(wù)，可以說(shuō)是最后一學(xué)年的最重要的任務(wù)，也是理論聯(lián)系實(shí)踐的重要步驟，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我們也即將迎來(lái)畢業(yè)，能夠完美的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是每個(gè)即將要畢業(yè)的學(xué)生的心愿，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成對(duì)我來(lái)說(shuō)意義非凡，我要感謝我的導(dǎo)師和同學(xué)的幫助，沒(méi)有他們無(wú)私奉獻(xiàn)，我想我的論文不可能完成的這么順利，我要對(duì)他們付出的勞動(dòng)和汗水說(shuō)一聲謝謝，其次我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，我們相互的交流和探討，也成為我解決困難的途徑，在這里我再一次表達(dá)我的謝意。
最后，也向辛苦審核的本文老師們，表示由衷的感謝！