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河北科技師范學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）說明書 題 目： 汽車液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計 學(xué) 生 姓 名： 張海燕 指 導(dǎo) 教 師： 鄭立新 系 別： 機械電子系 專業(yè) 、班級： 機械設(shè)計制造及自動化0204班 完 成 時 間： 2006年6月3日 河北科技師范學(xué)院教務(wù)處制 制動系統(tǒng) http://www.vibig.net/ 在您的汽車里，制動系統(tǒng)是最重要的系統(tǒng)。如果您的制動器失靈，那么后果是災(zāi)難性的。制動器實際上是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，可以將汽車的動能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)你踩下制動器，你便擁有一個比起動你的汽車是強十倍的制動力。制動系統(tǒng)對每個制動件施加的達數(shù)以萬計磅的壓力。在現(xiàn)代的汽車制動系統(tǒng)中，制動主缸由發(fā)動機供給能量。所有更新型的汽車都有雙回路制動系統(tǒng)，和每個輪的從動制動系統(tǒng)。那樣的情況下，如果一個系統(tǒng)失敗，另一個將會提供合理充足的制動力，像這樣的安全，可靠的制動系統(tǒng)，使得現(xiàn)代汽車制動系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，但是比早期的制動系統(tǒng)更加安全了。 制動系統(tǒng)由以下基本元件組成：位于保護罩下的制動主缸，他直接與制動踏板相連，將腳踏力轉(zhuǎn)化為液體壓力。將制動主缸和位于每個車輪的輪缸連接到一起的剛性油桿和制動軟管，和經(jīng)過特殊處理用以這種特殊環(huán)境下的制動油液。制動液和制動鉗，它們由輪缸直接拉緊制動鼓和制動盤從而產(chǎn)生阻力，以降低車速。 今年來，制動器在設(shè)計上有了很大的變化。盤式制動器，近些年來多用與前輪制動，正在快速地替代了用于汽車后輪的鼓式制動器。這大體由于它的更為簡單的設(shè)計、更輕的重量和更好的制動性能。盤式制動器相對于鼓式最大的優(yōu)點是能更有效的防止制動效能衰退。效能衰退是一種長期在剎車引起的高溫等惡劣環(huán)境下工作而引起的臨時狀況，它通常發(fā)生在當(dāng)制動鉗和制動蹄由于高溫、高壓等環(huán)境下應(yīng)用而變的光滑。相對于鼓式制動器，盤式可以更好得實現(xiàn)空氣冷卻，而鼓式不能進行不斷的冷卻，因為不斷地冷卻會導(dǎo)致浸水過多。而盤式浸水后會很快恢復(fù)正常，因此也可以進行多次水冷。 “助力器”應(yīng)用在動力制動系統(tǒng)，用發(fā)動機的能量來對制動主缸施加壓力?！胺辣老到y(tǒng)”，最初應(yīng)用在航空制動系統(tǒng)，是用計算機控制著閥體來對每個制動輪缸增減壓力。如果有一輪抱死，汽車將失去轉(zhuǎn)向能力。有了ABS防抱死系統(tǒng)，不論制動踏板的力有多大，每個輪都不會抱死，這樣將會防止滑動（提高駕駛員在緊急剎車時的操縱穩(wěn)定性）。 同這些先進的系統(tǒng)原理一樣的是，在那些馬拉車和兒童車的年代，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為熱能這個基本過程。為了使馬車停止，駕車者應(yīng)拉動摩擦車輪的拉桿。但是今天，由于電動機車蓄能制動器的發(fā)展，回收這種浪費的能量的新方式正在被開發(fā)。在這類電力車中，當(dāng)踩下制動器，機車將進入到“發(fā)電模式”，并將汽車的動能以化學(xué)能的方式存儲在電池組內(nèi)，等到綠燈亮了都可以再次使用。 盤式制動器 盤式制動器就是用夾緊力使轉(zhuǎn)動盤和安裝在懸架上的制動鉗內(nèi)的墊片壓向轉(zhuǎn)動盤，從而使車速減低。盤式制動器的制動原理同自行車剎車的原理相似，夾緊制動鉗，使墊片夾緊車輪，從而使自行車減速。盤式制動器提供更高的剎車性能、更加簡單的設(shè)計、更輕的重量和較鼓式制動器性能更好的抗水性能。 盤式制動器，跟汽車的其他創(chuàng)新一樣，最初是為了跑車開發(fā)的，但是現(xiàn)在成了每輛汽車的標準零件。大多數(shù)汽車上，前輪為盤式制動，后輪是鼓式制動。鼓式制動用兩個半圓形的制動蹄壓在制動鼓的內(nèi)圓面上制動。更老式的汽車通常四個輪全為鼓式制動，而現(xiàn)代的許多汽車都是盤式制動。 由于盤式制動器較鼓式制動器排水教容易，因此在較濕的情況下可以很好的工作，但著并不是說水對它沒有影響，確切說有影響。如果汽車駛過一水坑，然后你去使用制動器，在幾秒鐘內(nèi)，你的制動器將不能工作。盤式制動器可以更好的進行氣流冷卻，這將增加它們的有效時間。一些高性能的盤式制動器的轉(zhuǎn)向盤鉆有小孔或開槽，這樣可以防止墊片老化（由于高溫而變硬化）。早在70年代，盤式制動器已作為汽車上的標準零件。 制動鼓 制動鼓是一個很重的平頭柱體，他被夾在輪緣和輪轂之間，鼓的內(nèi)表面裝有制動蹄襯片，一旦開始制動，制動蹄承受促動力壓緊制動鼓的內(nèi)圓面而減緩車輪的旋轉(zhuǎn)。制動鼓外表面通常覆蓋著散熱片，以更好的冷卻。但它們的內(nèi)部卻得不到冷卻，因為一旦水進入通風(fēng)管道的冷卻孔，會使制動性能大大的下降。 在大多數(shù)老式的汽車上都可以見到制動鼓，但是它們正在被后輪盤式制動器快速的替代。在70年代前期，大多數(shù)汽車采用四個輪全是鼓式制動這種典型的裝備， 制動鉗 制動鉗象C鉗子一樣將摩擦塊壓緊轉(zhuǎn)動盤，它跨立于轉(zhuǎn)向盤上，并包含輔助缸或者說是制動輪缸的活塞。制動鉗被安裝在 各個輪的懸架上，制動鉗通常安裝在車軸上，將車輪的扭轉(zhuǎn)力矩傳給汽車底盤。 制動油管將制動鉗連到有制動主缸控制的制動拉桿上。各個制動鉗上都裝有放氣閥，將油液中的氣泡從系統(tǒng)中排除。 滑動鉗盤式制動器是最為普遍的類型，在制動時它的制動鉗可以做輕微的軸向滑動，這是由于制動塊的移動（跟制動鉗相關(guān)）。一些制動鉗包含兩個或四個獨立的活塞。這些制動鉗必須恰當(dāng)固定，如，鉗體不可以做軸向滑動，而有每個轉(zhuǎn)向盤上的活塞軸向運動，這種也叫做“雙式或雙活塞式制動鉗”，在許多高性能的汽車上得到廣泛應(yīng)用。 制動輪缸 制動輪缸，也叫“輔助”輪缸，在其內(nèi)有一可滑動活塞，將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能。在缸內(nèi)，作用于活塞上的液體壓力使制動蹄或制動片壓向制動鼓或制動盤的表面。每個車輪都有一個輪缸（一些系統(tǒng)甚至有多個），鼓式制動器輪缸一般有金屬殼體、活塞復(fù)位彈簧、兩個活塞、兩個橡膠圈或密封墊，和兩個用來防止灰塵和水進入的橡膠墊組成。這種類型的輪缸安裝有推桿，通過橡膠墊從活塞的外端伸出，固定并壓住制動蹄。在盤式制動器中，制動輪缸安裝在制動鉗內(nèi)。所有的輪缸都裝有放氣閥，以便及時清除系統(tǒng)中的氣泡。 當(dāng)踏下制動踏板，拉動主缸活塞壓著各輪的制動回路和輔缸中的制動液。油液帶動輪缸的活塞運動，推使制動蹄和制動片壓向制動盤或制動鼓。當(dāng)放開制動力，鼓式制動器中的復(fù)位彈簧將活塞拉回復(fù)位。盤式制動器中，制動鉗的活塞密封臺圈可使活塞慢慢回位，同時，還可以清潔表面以降低摩擦阻力。 駐車制動 駐車制動（有時也叫做緊急制動）是一個活動纜繩來控制制動器從而使機車制動。駐車制動激活后輪制動器。通常由一纜繩鏈接（機械式）代替液壓來控制制動蹄或制動片壓向制動盤或制動鼓制動。通過操縱桿或壓桿按鈕來放開制動蹄。大多數(shù)駐車制動系統(tǒng)是自動調(diào)節(jié)裝置。有一調(diào)節(jié)器來彌補制動蹄的磨損。在許多汽車上，在制動蹄磨損或新?lián)Q的情況下，駐車制動可以進行重新調(diào)整。在汽車行駛中，通常通過重復(fù)使用駐車制動系統(tǒng)來進行調(diào)整。 當(dāng)您架車上山時，駐車系統(tǒng)是非常有用的：如若您駕駛一輛手動轉(zhuǎn)向的汽車，且行駛至停到一個斜面上，您可能會意識到，您沒有足夠的腳來同時控制離合器、制動器、和油門。換句話說，當(dāng)你重新啟動時，汽車很可能會輕輕得向后倒退，如果這時正好有車在您的后面行駛，那么將會出問題了。在這種情況下，駐車制動將很有用：停車時使用駐車制動。當(dāng)你再次起動時，放開離合器同時踩下油門，然后松開駐車制動。這樣你就不必將左腳不停得從制動器到離合器，你的右腳從離合器到油門了。只需稍加練習(xí)，你就可以輕松得做到了。此外，如果您在山坡上某人的后方行駛，記住，要給對方留出向后倒退的空間，尤其是對卡車。有些車可能沒有駐車制動的放松裝置，只能在汽車行駛后或倒車時自動松開。記住，定期檢查并將您的駐車制動保持在良好的狀態(tài)是一個很好的辦法，它可能在你的主制動系統(tǒng)失靈時挽救你的性命！ 前言 1 1 汽車最小制動力的確定 2 2 前后制動器的制動力分配比例。 3 3 各輪缸輸入力的確定 5 3.1前輪盤式制動器的輸入力的確定 5 3.2后輪鼓式制動器輪缸輸入力的計算 6 4. 制動輪缸直徑d的確定 8 4.1對于前輪輪缸直徑 8 5. 制動主缸直徑的設(shè)計計算 8 6. 前輪輪缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算 9 6.1工作壓力P 9 6.2單位時間內(nèi)油液通過缸筒有效截面體積的流量； 9 6.3缸筒的設(shè)計 10 6.3.1缸筒內(nèi)徑 11 6.3.2 缸筒壁厚 11 6.3.3 缸蓋厚度的確定 12 6.3.4 工作行程的確定 12 6.3.5最小導(dǎo)向長度的確定 13 6.3.6 活塞寬度的確定 13 6.3.7 缸體長度的確定 13 6.4 活塞的設(shè)計 13 6.4.1 結(jié)構(gòu)形式 13 6.4.2 活塞與活塞桿的連接 13 6.4.3 活塞材料 13 6.5 密封圈 14 6.6 活塞桿 14 6.6.1 活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動 14 6.6.2 活塞桿的計算 14 6.7 活塞桿的導(dǎo)向套、密封、防塵 14 6.7.1導(dǎo)向套長度的確定 14 6.7.2 加工要求 15 6.8 油口 15 6.9 密封件、防塵圈的選用 15 7 . 后輪輪缸的設(shè)計計算 16 7.1后輪工作壓力P 16 7.2缸筒的設(shè)計 17 7.2.1缸筒內(nèi)徑 17 7.2.2 缸筒壁厚 17 7.2.3 缸筒壁厚演算 17 7.2.4 缸體底部厚度 17 7.2.5 缸體頭部法蘭厚度 17 7.2.6 液壓缸工作行程的確定 17 7.2.7 最下導(dǎo)向長度 18 7.2.8 缸體長度的確定 18 7.3 活塞的設(shè)計 18 7.4 活塞桿的設(shè)計 18 7.5 活塞桿的導(dǎo)向套、密封、防塵 18 7.6 排氣閥 18 7.7 油口 18 7.8 密封件，防塵圈 19 8 制動主缸的設(shè)計計算 20 8.1 主缸主要供油量的計算 20 8.2 第一段長度的確定 20 8.3 缸筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 21 8.3.1　缸筒壁厚的確定 21 8.3.2缸筒連接方式 21 8.4 第一缸活塞直徑的確定 21 8.5 第二缸的設(shè)計 22 8.6 導(dǎo)向套、密封 22 8.7 油口的選擇 22 8.8 選取彈簧 23 9.系統(tǒng)液壓閥的選擇 23 10. 管道尺寸 23 11.結(jié)束語 24 12致謝 24 參考文獻： 24 26 桑塔納汽車制動驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 張海燕 （河北科技師范學(xué)院 機械電子系 機械設(shè)計制造及其自動化） 摘要：使行駛中的汽車減速至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動。汽車的制動性直接關(guān)系到交通安全，重大交通事故往往與制動距離太長、緊急制動側(cè)滑有關(guān)，改善制動性能始終是汽車設(shè)計和制造部門的首要任務(wù) 對汽車起到制動作用的是作用在汽車上，其方向與汽車行駛方向相反的外力。但這些外力的大小都是隨機的、不可控的。故汽車上必須裝設(shè)有一系列專門裝置，以使駕駛員能根據(jù)道路和交通情況，借以使外界在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，對汽車進行一定程度的強制制動。本文主要是對行車制動的設(shè)計，且對行車制動采取液壓制動。因為它作用滯后時間較短，工作壓力高，因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動器內(nèi)部，直接作為制動蹄張開機構(gòu)，而不需要制動臂等傳動件，使之結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小且機械效率高。本文中主要針對桑塔納轎車進行設(shè)計。通過汽車對制動力要求入手來計算出輪缸輸入力、主缸輸入力和踏板力的需求，從而確定出系統(tǒng)各部分尺寸參數(shù)。在設(shè)計中對制動管路采取交叉型控制，直行制動時，任意回路實效，總制動力都能保持正常值的50%，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低、易于實現(xiàn)。經(jīng)設(shè)計計算，該結(jié)構(gòu)能使汽車在行駛時短距離內(nèi)停車且維持行駛方向的穩(wěn)定性，改善了制動性能。 關(guān)鍵詞：制動性；制動驅(qū)動機構(gòu)；制動性能設(shè)計 前言 設(shè)計制動驅(qū)動機構(gòu)應(yīng)滿足如下主要要求[1]： （1）具有足夠的制動效能。 （2）工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器管路，當(dāng)其中一套管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時的30%。 （3）在任何速度制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和 方向穩(wěn)定性。 （4）操縱輕便，并具有良好的隨動性。 （5）制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲應(yīng)盡可能小。 （6）作用滯后性應(yīng)進可能好。作用滯后性即制動反應(yīng)時間。以踏板開始動作至達到給定的制動效能所需的時間來評價。 人力液壓制動系的基本組成有前輪制動器，制動主缸，及后輪制動器組成。基本原理如下，作為制動能源的駕駛員所施加的控制力，通過作為控制裝置的制動踏板機構(gòu)傳到容積式液壓傳動裝置的主要部件——制動主缸。制動主缸屬于單向作用活塞式油泵，其作用是將自踏板機構(gòu)輸入的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能。液壓能通過油管輸入前、后輪制動器和制動輪缸。制動輪缸屬于單向作用活塞式油缸，其作用是將輸入的液壓能再轉(zhuǎn)換成機械能，促使制動能再轉(zhuǎn)換成機械能，促使制動器進入工作狀態(tài)。下面選桑塔納轎車車型來對液壓驅(qū)動機構(gòu)進行設(shè)計。[2] 1 汽車最小制動力的確定 表1-1為桑塔納轎車的基本參數(shù)。 發(fā)動機型號 YP型(1．6升) JV型(1．8升) 總長X總寬X總高 4545X1695X1400 4545X1695X1400 離地間隙(毫米) 145(空車) 127(重車) 插距(毫米) 2550 2550 前輪距(毫米) 1400 1414 后輪距(毫米) 1408 1422 最小轉(zhuǎn)彎半徑(米) 5．5 5．5 2．轎車基本重量表1-2轎車的基本重量(千克) 發(fā)動機型號 YP型(1．6升) JV型(1．8升) 總重 1440 1460 自重 955 985 載重 485 475 查得整車整備質(zhì)量m=1040kg 滿載總質(zhì)量m=1460 kg 由GB7258-1997《機動車運行安全技術(shù)條件》對汽車的制動力要求如下[3] 車輛類型 制動力總合與整車重量百分比 軸制動力與軸荷百分比 空載 滿載 前軸 后軸 汽、列車 60 50 60 —— 得出最小制動力應(yīng)為=50%146010 N=7300N =60%104010 N=6240N 取=7300N為制動器給機車的制動力總和。 2 前后制動器的制動力分配比例。 前后輪制動器制動力的分配將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件的利用程度，是設(shè)計汽車制動系必須妥善處理的問題。 汽車制動時前、后輪同時抱死對附著條件利用、制動時汽車的方向穩(wěn)定性較為有利。此時前后制動器、滿足關(guān)系[4]： 、——前、后輪制動力 G——汽車重力 、——前、后輪的法向反作用力 ——路面附著系數(shù) =0.7 而對于行車制動時地面作用于前、后輪的法向反作用力 令為制動強度。 式中 L——軸距 b——質(zhì)心距后軸的距離 a——質(zhì)心距前軸的距離 ——汽車的最大加速度 如圖2-1為桑塔納轎車的整車基本參數(shù) [3] 序號 項 目 技術(shù)參數(shù) 普通型 2000型 1 管路系統(tǒng)型式 雙管路對角分布 2 前輪盤式制動器 制動盤厚度 制動盤直徑 12 20 239 256 3 后輪鼓式制動器 制動鼓尺寸(內(nèi)徑X蹄寬)／mmXmm 80x30 200X40 4 駐車制動坡度 30％ 5 制動力分配比(后韌動力／總制動力) 22％ 19％ 6 制動效率V 85％(空載) 65％(滿載) 91％(空載) 68％(滿載) 理想的前、后輪制動器制動力為=5913N =1387N 3 各輪缸輸入力的確定 輪缸輸入力與制動器的效能因數(shù)有關(guān)，制動器效能因數(shù)，就是指制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩。即在制動鼓或制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比。[5] 即 BF= （3-1） 式中 ——制動力摩擦力矩 R——制動鼓或盤的作用半徑 P ——輪缸輸入力 3.1前輪盤式制動器的輸入力的確定 對于前輪盤式制動，設(shè)兩側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力均為P，則制動盤在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2fP，次處f為盤與制動塊的摩擦系數(shù)，于是鉗盤式制動器制動因數(shù)： BF= （3-2） 對于桑塔納轎車前輪為鉗盤式 BF=2nf n——旋轉(zhuǎn)制動盤數(shù)目 f——摩擦系數(shù) 在理想條件下，計算結(jié)果取f=0.3接近實際。 這里n=1,f=0.3 代入計算得 BF=2x1x0.3=0.6 有（3-1）式；BF== 即 P===N=9855N （3-3） 即前輪輪缸輸入力最小為9855N 3.2后輪鼓式制動器輪缸輸入力的計算 對于后輪鼓式制動，采用雙領(lǐng)蹄式制動，選用雙液壓缸雙領(lǐng)蹄制動。 設(shè)作用與兩蹄張開力，制動鼓內(nèi)圓柱面半徑制動鼓工作半徑為R 則 B 當(dāng)時，則有 蹄與鼓間的作用力的分布其合力大小，方向及作用點需要精確地分析計算如下圖 設(shè)張開力P作用下制動蹄摩擦襯片與鼓之間的作用合力N如圖3-1所示 作用與襯片上B點這一法向力引起了作用于制動蹄襯片上的摩擦力為Nf，f為摩擦系數(shù)，a、b、c、R、為結(jié)構(gòu)尺寸。對A去矩得： Ph+Nfc-Nb=0 由上式得：領(lǐng)蹄的受力 （3-4） 當(dāng)逆轉(zhuǎn)時，領(lǐng)蹄變?yōu)閰蔡?，這時的受力情況 Nf方向相反，得制動器因數(shù) （3-5） 式中 f為摩擦系數(shù)，P為輸入力，其余為結(jié)構(gòu)尺寸。 F在初步設(shè)計時取0.3使結(jié)果更接近實際。[1] 由表查的桑塔納的制動系結(jié)構(gòu)參數(shù)得；R=200mm h=2x0.8R=320mm b=0.8R=160mm c=0.9R=180mm 計算得 =0.44 P==946N 即前、后輪輪缸的輸入力大小為=9855N ， =946N 4. 制動輪缸直徑d的確定 制動輪缸對制動蹄塊施加的張開力與輪缸直徑d和制動管路壓力的關(guān)系為； （4-1） 取管路壓力為10MPa 4.1對于前輪輪缸直徑 為==mm 35.4mm 輪缸直徑d應(yīng)在標準規(guī)定的尺寸系列中選?。℉G2865-1997），具體為19mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm。 選取直徑d=40mm 4.2 后輪輪缸直徑的確定 取后輪輪缸直徑為=19mm 5. 制動主缸直徑的設(shè)計計算 第i個輪缸的工作容積為 （5-1） 式中，為第i個輪缸活塞的直徑；n為輪缸中活塞的數(shù)目；為第I個輪缸活塞在完全控制時的行程，初步設(shè)計時，對于鼓式制動器可取2.02.5mm[6]。 對于盤式制動輪缸 ===3768 對于鼓式制動輪缸 = 所有輪缸總工作容積為=2=13204 制動主缸應(yīng)有的工作容積為，式中，為制動軟管的變形容積。在初步設(shè)計中，制動主缸的工作容積可取為：對于乘用車=1.1V 則； =1.113204=14524.4 主缸活塞直徑和活塞工作行程為 = （5-2） 一般=（0.81.2） ，此處取= 即 ==mm=26.449mm 主缸直徑應(yīng)符合QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列[1]、[7]，具體為19mm、22mm、26mm、28mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm。 此處選取=28mm 6. 前輪輪缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算 參數(shù) 內(nèi)徑D=40mm 理論推力值 F=9855 N 6.1工作壓力P （6-1） 6.2單位時間內(nèi)油液通過缸筒有效截面體積的流量； L/min （6-2） 式中 V——液壓缸活塞一次行程中所消耗油液的體積 t——液壓缸活塞一次行程所需時間 其中 V=vAtL v——活塞桿運動速度 A——活塞桿截面面積 關(guān)于活塞桿的速度確定如下； 根據(jù)《汽車安全技術(shù)條件》中規(guī)定；汽車單車制動協(xié)調(diào)時間應(yīng)不大于0.6s。制動協(xié)調(diào)時間為踏板開始動作到到達標準規(guī)定的充分發(fā)出的平均減速度的75%時所用時間。 下圖是駕駛員在接受了緊急制動信號后，制動踏板力、汽車制動減速度與制動時間的關(guān)系曲線 [2] 圖6-1 汽車制動曲線 =+為制動器作用時間即 由——踩下制動踏板到制動間隙消除的時間 ——制動力增長過程所需時間 設(shè)消除間隙所用時間0.2s，則制動器作用時間0.4s,取為0.4s，則 v= mm/s s——為活塞桿行程 v= mm/s=7.5mm/s Q=vA =7.5 60=0.5652 L/min 6.3缸筒的設(shè)計 對缸筒的材料選擇有如下要求：[8] 一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途、和毛坯的來源等可選用以下各種材料：[6]25、35、45等；25GrMo35CrMo,38CrMoAl;ZG200-400,ZG230-450, 1Gr18Ni19,ZL105等； 缸筒毛坯，普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，國內(nèi)市場上已有內(nèi)孔經(jīng)研磨或內(nèi)孔槽加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管。 對于工作溫度低于-50的液壓缸缸筒，必須用45，35號鋼且要調(diào)質(zhì)處理。[9] 根據(jù)《液壓工程手冊》選取，缸筒的材料為鑄鐵。 6.3.1 缸筒內(nèi)徑 當(dāng)液壓缸的理論作用力F（包括推力及拉力）和供油壓力P為已知時，則無活塞桿側(cè)的內(nèi)徑為： D= 取D=40mm （6-3） 6.3.2 缸筒壁厚 （6-4） 其中 為缸筒的最高工作壓力， D——缸筒內(nèi)徑 ——材料的許用壓力 則，=3.33mm 取=4mm D+2=40+24 mm=48 mm 查《機械設(shè)計手冊》，取為 =50mm 缸筒壁厚的演算 液壓缸的工作壓力應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全： （6-5） 式中，——為缸筒材料的屈服強度 鑄鐵為180MPa 代入數(shù)據(jù) =22.68 MPa 系統(tǒng)的壓力最高為12 MPa 所以缸筒外徑符合要求 為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍： （6-6） 其中 MPa MPa =40.1 MPa =14.04 MPa 系統(tǒng)壓力經(jīng)驗證 符合要求 此外，缸筒的徑向變形應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，經(jīng)驗證符合要求。 為了確保液壓缸的安全使用，缸筒的爆破壓力應(yīng)大于耐壓實驗壓力[10]。經(jīng)驗證，符合要求。 6.3.3 缸蓋厚度的確定 汽車前輪缸蓋設(shè)為有孔式，則有公式 當(dāng)缸筒底部為拱形時，應(yīng)按下式進行計算： m （6-7） 式中，為缸筒外徑 = m =4.1 mm 取缸蓋厚度為5 mm 6.3.4 工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際最大行程來確定，對于前輪盤式，制動盤與制動塊之間的間隙為0.010.15mm，加上制動片的極限偏差和活塞與制動塊之間距離的2倍，取活塞的工作大致為3mm。 6.3.5最小導(dǎo)向長度的確定 （6-8） L——液壓缸的最大工作行程 代入數(shù)據(jù)計算得：H21.5mm 6.3.6 活塞寬度的確定 B=（0.61.0）D 取為 B=30mm 可根據(jù)中隔圈再次確定B，缸蓋的滑動支承面的長度，由液壓缸內(nèi)徑D確定D<80mm，取=（0.61.0）D 取為 =30mm 6.3.7 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞行程和活塞寬度只和。缸體外形還應(yīng)考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。 =43mm 6.4 活塞的設(shè)計 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此它與缸的配合應(yīng)適當(dāng)即不能過緊，也不能間隙過大，過大會引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達不到設(shè)計的性能要求。 6.4.1 結(jié)構(gòu)形式 采用整體式 6.4.2 活塞與活塞桿的連接 整體活塞在活塞圓周上開溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡單。 6.4.3 活塞材料 選用高強度鑄鐵HT200-300 活塞尺寸及加工公差 活塞外徑的配合一般采用f9,外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面和軸線的垂直度公差不大于0.04/100mm，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半[11]。 6.5 密封圈 根據(jù)系統(tǒng)的工作特點，選用高低唇型密封圈。 6.6 活塞桿 活塞桿的桿頭應(yīng)連接摩擦塊推動制動盤制動所以桿頭連接形式應(yīng)為螺孔頭式。 6.6.1 活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動 一般采用H8/h7或H8/f7配合，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于0.01mm，是為了保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，以避免活塞與缸筒、活塞桿與導(dǎo)向套的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm。 6.6.2 活塞桿的計算 因前盤輪缸無速比要求，按《液壓設(shè)計手冊》要求，根據(jù)： d=（1/3～1/5）D D---為缸筒直徑 圓整查表得活塞桿直徑：d=14mm 活塞桿螺紋尺寸查（GB/T2350-1980）得螺紋直徑與螺距 M101.25 L為短型 L=14mm 內(nèi)螺紋 活塞桿的強度校核 =7.8 符合要求 6.7 活塞桿的導(dǎo)向套、密封、防塵 選用端蓋式 金屬導(dǎo)向套一般采用摩擦系數(shù)小，耐磨性好的青銅材料制作。而端蓋式直接導(dǎo)向型導(dǎo)向套材料用灰鑄鐵。 6.7.1導(dǎo)向套長度的確定 導(dǎo)向套的主要尺寸是支承長度，通常按活塞桿直徑、導(dǎo)向套的形式、導(dǎo)向套材料的承壓能力。通常有兩段導(dǎo)向段，每段寬度一般為d/3，長度 b=2/3d 其中d為活塞桿直徑。 即 b=2/314=9.5mm 6.7.2 加工要求[12] 導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔德配合多為 H8/f7,內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合選為H9/f9,外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于直徑公差的一半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證有良好的潤滑。 6.8 油口 由于汽車制動系統(tǒng)的構(gòu)造，油口應(yīng)布置在端蓋上，且屬于薄壁孔（l/d0.5） ,通過口的流量為 = （6-9） 式中C——流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時，C=0.60.62 接頭處大孔與小孔之比小于7時，C=0.70.8 A——油孔的截面積 ——液壓油的密度 ——油孔前、后腔的壓力 ——油孔前后壓力差 由上式得； （6-10） 其中Q=0.5652 L/ min C取為0.7 而查得桑塔納2000液壓油密度為 =1.125g/ 代入數(shù)據(jù)得d8.015 mm 查液壓油口連接螺紋（GB/T2878-1993） 取為 油口 M101 6.9 密封件、防塵圈的選用 選為O型密封圈 2型特康防塵圈 以上是汽車前盤制動輪缸的尺寸和結(jié)構(gòu)的設(shè)計，現(xiàn)將數(shù)據(jù)整理如下； 表6-9 設(shè)計數(shù)據(jù)整理 液壓缸結(jié)構(gòu) 單作用單活塞缸 缸體長度 43mm 液壓缸內(nèi)徑 40mm 液壓缸壁厚 5mm 缸底厚度 5mm 頭部法蘭厚 10mm 活塞桿直徑 14mm 活塞行程 3mm 導(dǎo)向長度 9.5mm 裝配尺寸如下表 活塞 材料灰鑄鐵 HT200/300 外徑對內(nèi)孔的同軸度公差 0.02mm 端面軸線垂直度公差 0.04/100 mm 外表面圓度和圓柱度0.01 mm 外徑配合 f9 活塞桿 材料為碳鋼 桿頭連接為螺孔頭式 H8/h7配合 軸頸與外圓同軸度公差0.01mm 軸肩端面與活塞桿軸線垂直度公差為0.04mm 粗糙度為 0.2um 螺紋 M101.25 L=14mm 內(nèi)螺紋 導(dǎo)向套 材料為青銅 外圓與端蓋內(nèi)孔配合H8/f7 外圓與內(nèi)孔同軸度 0.03mm 圓度與圓柱度0.01mm 油口 連接螺紋 M101 密封圈 O型 2型特康防塵圈 7 . 后輪輪缸的設(shè)計計算 對于后輪鼓式制動采用雙領(lǐng)蹄式制動，即為雙缸單活塞制動 現(xiàn)對四個輪缸進行設(shè)計計算 7.1后輪工作壓力P P=F/A=4F/==3.34mpa （7-1） 7.2缸筒的設(shè)計 選材料為鑄鐵 7.2.1缸筒內(nèi)徑 D=19mm 7.2.2 缸筒壁厚 ==3.44mm （7-2） 取4mm，則外徑=27mm 7.2.3 缸筒壁厚演算 （7-3） 代入數(shù)據(jù)演算,符合要求 7.2.4 缸體底部厚度 （7-4） 式中---計算厚度外直徑 P---最大工作壓力 計算得3.65，取=5mm 7.2.5 缸體頭部法蘭厚度 （7-5） 式中：F---法蘭在缸筒最大內(nèi)壓下所承受的最大軸向壓力 ---法蘭外圓半徑 初步設(shè)計取法蘭外圓半徑為32mm，b=11mm 代入數(shù)據(jù)計算得 h=4.91mm 取h=6mm 7.2.6 液壓缸工作行程的確定 工作行程長度由執(zhí)行機構(gòu)實際工作行程決定，且參照《液壓工程手冊》選取標準值得S=30mm 7.2.7 最下導(dǎo)向長度 最小導(dǎo)向長度的確定=12mm （7-6） 7.2.8 缸體長度的確定 L=S+B+L+=64mm （7-7） 7.3 活塞的設(shè)計 B=（）d= 15mm 結(jié)構(gòu)形式為組合式，加工公差同前盤式 活塞桿的校核 =3.4 符合要求 7.4 活塞桿的設(shè)計 裝配公差和結(jié)構(gòu)形式同前盤式 活塞桿的計算 因后輪輪缸無速比要求，回位靠彈簧。根據(jù) 圓整后查表得活塞桿直徑 d=10mm 7.5 活塞桿的導(dǎo)向套、密封、防塵 選用端蓋式導(dǎo)向，導(dǎo)向套的長度確定， =7mm [12] 活塞桿的加工要求同上。 7.6 排氣閥 排氣閥要求同上 7.7 油口 油口的設(shè)計要求同上， = （7-8） 式中各參數(shù)意義同上，則 （7-9） 代入數(shù)據(jù)得 d=8.25mm 查取標準值，得油口為 M101 7.8 密封件，防塵圈 選擇結(jié)果同上。 現(xiàn)將后輪輪缸各尺寸參數(shù)整理如下； 表7-8后輪輪缸的尺寸參數(shù)數(shù)據(jù)整理 液壓缸結(jié)構(gòu) 單作用單活塞缸 缸體長度 64mm 液壓缸內(nèi)徑 19mm 缸筒壁厚 5mm 缸底厚度 4 mm 頭部法蘭厚 5mm 活塞桿外徑 10mm 活塞桿行程 5mm 導(dǎo)向套寬 7mm 最小導(dǎo)向長 12mm 裝配尺寸如下表 活塞 材料灰鑄鐵 HT200/300 外徑對內(nèi)孔的同軸度公差 0.02mm 端面軸線垂直度公差 0.04/100 mm 外表面圓度和圓柱度0.01 mm 外徑配合 f9 活塞桿 材料為碳鋼 桿頭連接為螺孔頭式 H8/h7配合 軸頸與外圓同軸度公差0.01mm 軸肩端面與活塞桿軸線垂直度公差為0.04mm 粗糙度為 0.2um 螺紋 M101.25 L=14mm 內(nèi)螺紋 導(dǎo)向套 材料為青銅 外圓與端蓋內(nèi)孔配合H8/f7 外圓與內(nèi)孔同軸度 0.03mm 圓度與圓柱度0.01mm 油口 連接螺紋 M101 密封圈 O型 2型特康防塵圈 流量Q的計算 Q=vAxL/min=5/0.4 L/min=0.0270275 L/min 8 制動主缸的設(shè)計計算 8.1 主缸主要供油量的計算 Q=2Q+4Q =2x0.5652+4x0.27025 L/min =2.2115 L/min 8.2 第一段長度的確定 主缸結(jié)構(gòu)見裝配圖，第一段長度為第一缸活塞的工作行程。 S （8-1） 式中；d——主缸直徑 Q——制動過程中所需的液體總流量 S0.4= mm=12mm 取得S=４０ ｍｍ 第二段長度的確定 第二段長度為第二缸活塞的工作行程?？紤]到彈簧的作用，第二缸作用要比第一缸遲，為了保證兩缸能同時工作，第二段缸的活塞行程要小于第一缸的活塞行程。 綜合考慮彈簧的預(yù)緊力，以及需保證第二缸在第一缸出現(xiàn)故障時能保證汽車的制動力，也就是應(yīng)能提供整車需要的制動油液。因此 8.3 缸筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 8.3.1　缸筒壁厚的確定 　　　 （8-2） 式中各符號意義同前，代入數(shù)據(jù)得 ＝5.06ｍｍ 取＝6mm 8.3.2缸筒連接方式 缸筒選擇法蘭連接，結(jié)構(gòu)較簡單，易加工，易裝卸。 法蘭厚度ｈ （8-3） 式中各參數(shù)意義同上，其中由法蘭盤的承載壓力選擇周布四個螺栓固定，查得螺栓的直徑為標準值M124，代入數(shù)據(jù)計算得， h=9 mm 8.4 第一缸活塞直徑的確定 I．選用整體式活塞，活塞采用高強度鑄鐵 HT200-300[11]， 活塞寬度B=（0.61.0）d 取為15mm II． 由實際條件確定，第一缸的最大行程S為45mm III． 因為第一腔活塞桿直接與踏板機構(gòu)連接，為了減輕重量，取活塞桿為空心桿，對于空心桿 d= m （8-4） 式中F——液壓缸的推力 ——材料的許用應(yīng)力 ——活塞桿的空心直徑 代入數(shù)據(jù)計算得d=19mm 缸工作時軸線擺動，因此選用光桿耳環(huán)式外端，活塞桿材料為碳鋼。 活塞桿的加工要求同上。 此外，此缸無速比要求，回位力靠彈簧力。 8.5 第二缸的設(shè)計 同上確定活塞寬B=20mm 活塞桿長度l=50mm 活塞為實心d=12mm 8.6 導(dǎo)向套、密封 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿腔側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)有防塵圈，以防止活塞后退時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。[6]、[13] 選用端蓋式密封，適用于低壓、低速、小行程的液壓缸。 導(dǎo)向套長度的確定同上 b=2/3d=2/3x19mm13mm 最小導(dǎo)向長度 HS/20+D/215.5mm 加工要求同上 8.7 油口的選擇 = （8-5） 各參數(shù)意義同上。 對于出油口，在制動時需要一定的開啟壓力，設(shè)為0.1Mpa。 制動液為合成制動液，密度為1.125g/cm （8-6） A= m/s 計算得 d6.492 mm 查液壓油口螺紋連接螺紋（GB/T-1993）取出油口為 M81 對于進油口開啟壓力 較小 代入數(shù)據(jù)取為 M121.5 8.8 選取彈簧 因為活塞回位需要彈簧力，所以要有固定安裝的彈簧。 選用等節(jié)距圓形截面彈簧[14] 因為第一缸內(nèi)部開啟壓力為0.5Mpa，則彈簧的最大承載壓力為 F=PA=0.5=265N ,彈簧的行程=45mm 依據(jù)彈簧的承載能力和行程及液壓缸的內(nèi)徑，查得彈簧的中徑D=18mm H=71mm 直徑d=2mm 9.系統(tǒng)液壓閥的選擇 本系統(tǒng)前、后輪管道壓力不同，但是油液由液壓制動主缸供給。因此，系統(tǒng)管路中應(yīng)有比例閥，進、出油口為單向閥。 表9-1系統(tǒng)液壓閥數(shù)據(jù)整理 序號 元件名稱 方案一 方案二 通過流量 1 插裝直通單向閥 CIT-04-05-1 9.5L/min 2 電磁液壓比例閥 BYF型 20L/min 10. 管道尺寸 管路在液壓系統(tǒng)中主要用來把各種元件及裝置連接起來，對管路的基本要求是要有足夠的強度，能承受系統(tǒng)的最高沖擊壓力和工作壓力。[7]管路與各元件及裝置的各連接處要密封可靠、不泄漏、絕對不能松動。管路的安裝要固定堅實，布局合理，排列整齊，方便維修和更新元件。 本系統(tǒng)主油路流量Q=1.106L/min 壓油管的允許流速為 v=12.5mm/s 綜合諸因素現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d=6mm 進油口參照進油口螺紋連接尺寸[15]，選為d=5mm。到此，整個系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)完成，經(jīng)校核符合要求。 11.結(jié)束語 汽車的制動性能評價指標有：制動效能、制動效能的穩(wěn)定性、制動時汽車方向的穩(wěn)定性[2]。液壓制動保證了制動時的高效能，且選擇x型回路保證了制動系統(tǒng)的工作可靠性。但是，一旦某一管路損壞，造成制動力不對稱，前輪將朝制動力大的邊繞主銷轉(zhuǎn)動，使汽車喪失穩(wěn)定性，但對于主銷偏移距為負值的車仍適用。 總之，此設(shè)計方案可以通過優(yōu)化手段保證汽車的制動性能。 12致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計過程中,得到了任課老師們的大力支持。畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師鄭立新在整個設(shè)計過程中不辭辛苦,毫無保留,給我們提供了大量的設(shè)計數(shù)據(jù)和參考資料,為我的設(shè)計提供了思路與方法。并對這次設(shè)計提出了很多很好建議和意見,這些對我做好此次設(shè)計、改進我的設(shè)計思路、提高設(shè)計水平作用很大,讓我受益匪淺。鄭老師多次到實驗室親自指導(dǎo)，給我們作詳盡的解答,耐心細致，循循善誘。還幫助我們進行市場分析、可行性分析，開闊了我們的視野、增長了我們的見識,讓我們學(xué)到了許多實踐中很重要的知識。充分盡到了指導(dǎo)教師的責(zé)任和義務(wù)，在此我向鄭老師表示衷心的感謝！另外，在設(shè)計的整個過程中,馬淑英，陳立東等老師給我提供了很多參觀、測繪的便利。同時也得到了農(nóng)機教研室所有老師以及同學(xué)們有價值的建議,在此一并向這些老師們表示衷心的感謝！ 參考文獻： [1] 王望予、張建文、史文庫等 汽車設(shè)計[M]-4版.-北京：機械工程出版社，2004.8 [2] 余志生、趙六奇、夏群生等 汽車理論[M]-3版.-北京：機械工業(yè)出版社，2000.10 [3] 張大成、戴波南等 [M] 上海桑塔納2000系列轎車維修手冊 –北京:北京理工大學(xué)出版社 2001.12 [4] 趙英勛、劉明等 汽車檢測與診斷技術(shù)[M] -北京：機械工業(yè)出版社.2003.1 [5] 劉長榮、肖念新等 工程力學(xué) [M] –北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社 2002 [6] 鄭玉才、劉長榮等 機械設(shè)計基礎(chǔ) [M] –北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社 2002 [7] 成大先、李長順、姜勇等 機械設(shè)計手冊 –北京：化學(xué)工學(xué)出版社，2004.1 [8] 佟玲等 液壓傳動 [M] –北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社 95.2 [9] 雷天覺、楊爾莊等 [M] 新編液壓工程手冊 -北京：北京理工大學(xué)出版社 98.2 [10] 卜炎等 機械傳動裝置設(shè)計手冊 [M] -北京：機械工程出版社98.12 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The brake force to the automobile is the function on the automobile, that it is external force with the direction opposite with the travel direction. but these external force size all is stochastic, not controllable. Therefore on the automobile must install the settings that has a series of installs specially, enables the pilot to act according to the path and the transportation situation, in order to make the outside (mainly is wheel) exerts certain strength at automobile certain parts, carries on certain degree to the automobile to force to apply the brake. This article is the design mainly about applying the brake to the driving. and applies the brake to the driving to adopt hydraulic brake. Because it affects the lag time to be short, the working pressure is high, thus the wheel cylinder size is small, may install in the brake, directly opens the organization as the brake shoe, but does not need the stop arm and so on to pass on the moving parts. And make the structure simple, the quality small also the mechanical efficiency is high. In this article mainly aims at the Santana passenger vehicle to carry on the design. Through the request of the braking force to calculates the wheel cylinder input strength, the master cylinder input strength and the footboard strength demand, thus determines the system various part of size parameters. We adopt the type of chiasma control when the design to the brake line. when one line failed in the direct traveling , the random return route actual effect, the total braking force all can maintain 50% of the normal value. And also the structure is simple, the cost is low, and easy to realize. After the design calculation, this structure can stop the automobile in the short distance and keep the maintenance travel direction stability, improved the braking quality. Key words: brake , braking quality, design