《微型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《微型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（28頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

目錄 目 錄 摘 要 1 1緒論 1 1.1本課題的研究背景和意義 1 1.2制動(dòng)系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3本課題研究的主要內(nèi)容和手段 1 2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)介紹 2 2.1汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成及應(yīng)用 2 2.3制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹 2 2.3本章小節(jié) 2 3 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 3.1制動(dòng)器初始參數(shù)和設(shè)計(jì)要求 3 3.2本章小結(jié) 5 4盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 6 4.1制動(dòng)盤直徑 D 6 4.2制動(dòng)盤厚度 h 7 4.3摩擦襯塊參數(shù)的確定 8 4.4盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算 10 4.5駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算 7 4.6制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算 8 4.7本章小結(jié) 10 5.液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 5.1制動(dòng)輪缸直徑d的確定 11 5.2制動(dòng)主缸直徑d的確定 11 5.3制動(dòng)踏板力和制動(dòng)踏板工作行程 12 5.4制動(dòng)管路的布置及原理? 13 5.5制動(dòng)器的其他主要結(jié)構(gòu)元件的選取? 14 5.6本章小結(jié) 15 6系統(tǒng)三維圖及零件二維圖的繪制 16 6.1CAD軟件簡介 16 6.2主要零件二維圖繪制 16 6.3CATIA軟件簡介 18 6.4制動(dòng)系統(tǒng)三維圖的繪制 18 結(jié) 論 20 參考文獻(xiàn) 21 致 謝 22 II 摘要 微型汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著交通運(yùn)輸技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車已經(jīng)成為人們生活中的必需品，但與之伴隨的就是交通事故的不斷發(fā)生，所以汽車的制動(dòng)性能也就成為了汽車安全性的重要標(biāo)準(zhǔn)，所以本文從汽車制動(dòng)系統(tǒng)方面的角度出發(fā)就微型汽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)出一套制動(dòng)系統(tǒng)。主要包括確定前后輪制動(dòng)器的類型；分析并計(jì)算出汽車制動(dòng)器同步附著系數(shù)及前后輪制動(dòng)力分配系數(shù)、盤式制動(dòng)器制動(dòng)盤的直徑、厚度及其最大制動(dòng)力矩，并計(jì)算出摩擦襯塊的主要參數(shù)；分析確定制動(dòng)系驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓系統(tǒng)并；計(jì)算出制動(dòng)主缸輪缸直徑及確定制動(dòng)管路形式的選擇；完成制動(dòng)系統(tǒng)液壓管路和操縱部分的設(shè)計(jì)，最后繪制出主要零件的三維裝配圖，并用CATIC軟件進(jìn)行了三維建模。 關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng)；盤式制動(dòng)器；微型汽車 III Abstract Miniature car brake system design Abstract With the continuous advancement of transportation technology, automobiles have become a necessity in people's lives. However, with the continual occurrence of traffic accidents, Therefore, the braking performance of the car has become an important standard for the safety of the car. Therefore, based on the perspective of the car braking system, this article studies the braking system of the car and designs a braking system. It mainly includes determining the front and rear wheel brakes as floating-clamp type disc brakes; analyzing and calculating the synchronous adhesion coefficient of the car brake and the front and rear braking force distribution coefficient, the disc brake disc diameter, thickness and the maximum braking torque, and Calculate the main parameters of the friction pad; Analyze and determine the brake system uses hydraulic system and drive; Calculate the master cylinder wheel cylinder diameter and determine the choice of brake pipe form;the design of the hydraulic piping and the manoeuvring part of the brake system, and the 3D modeling and 2D map of the final brake. Draw. Key words: Braking System; Disc Brake; Mini Car IV 第1章 緒論 1 緒 論 1.1 本課題的研究背景和意義 自汽車問世以來，汽車制動(dòng)在車輛的安全方面就起著非常重要的作用。其作用可以分為三個(gè)方面：一是使正在行駛的汽車減速或者停車；二是使停止不動(dòng)的汽車保持在原地不動(dòng)或者在斜坡上不下滑；三是使在長坡上往下行駛的汽車保持穩(wěn)定的速度[2]。 最原始的時(shí)候，汽車重量比較小，速度也不快，當(dāng)時(shí)的汽車制動(dòng)是人通過操縱機(jī)械裝置來向制動(dòng)器施加力，從而進(jìn)行制動(dòng)。后來由于汽車質(zhì)量不斷變大，機(jī)械制動(dòng)以及后來出現(xiàn)的助力裝置已經(jīng)不能滿足其要求，而汽車液壓制動(dòng)的出現(xiàn)有效的解決這一問題。再后來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)在20世紀(jì)80年代后期得到了廣泛應(yīng)用和推廣。 目前在交通方面，道路交通正日益成為主要交通工具。公路的快速發(fā)展加快了汽車運(yùn)輸?shù)乃俣?。但在加速時(shí)，能夠及時(shí)制動(dòng)，減速并停車是汽車安全行駛更重要的基本要求。 汽車制動(dòng)性能會(huì)越來越好，這是一種趨勢(shì)，本篇課題就汽車制動(dòng)入手，設(shè)計(jì)一套可行且符合國家標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)系統(tǒng)，這是有意義的。 1.2 制動(dòng)系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 今天，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。它能夠在制動(dòng)過程中防止車輪胎抱死，是汽車能夠保持良好的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性。 然而，由于汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不是特別迅速，所以制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展也收到其限制，各種先進(jìn)的技術(shù)如電子技術(shù)、信息技術(shù)、智能技術(shù)等由于汽車市場需求被應(yīng)用于汽車制動(dòng)系統(tǒng)中。但如果想要高性能的制動(dòng)系統(tǒng)能夠大批量生產(chǎn)還需要各國家相關(guān)法律的支持。 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容和手段 本次設(shè)計(jì)是針對(duì)一款微型轎車，通過分析確定出汽車選用的制動(dòng)器類型和相關(guān)制動(dòng)器參數(shù)，并完成制動(dòng)系統(tǒng)液壓管路和操縱部分的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果保證有足夠的制動(dòng)力，工作可靠，滿足相關(guān)法規(guī)要求。 主要內(nèi)容有： 1. 分析計(jì)算出制動(dòng)器的一些必備參數(shù)，如同步附著系數(shù)、制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩等。 2. 通過計(jì)算分析確定盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器的各個(gè)參數(shù)，例如動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄等零件的設(shè)計(jì)及部分零件的計(jì)算校核。 3.完成制動(dòng)主缸、輪缸和液壓管路的設(shè)計(jì)。 通過查閱資料并結(jié)合自己所學(xué)課程及三維建模軟件的運(yùn)用，在老師同學(xué)的幫助下，完成本次課題的工作。 2 第2章 汽車制動(dòng)系統(tǒng)介紹 2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)介紹 2.1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成及應(yīng)用 汽車制動(dòng)系統(tǒng)主要由行車制動(dòng)系統(tǒng)，駐車制動(dòng)系統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng)組成[4]。行車制動(dòng)系統(tǒng)的作用是在最短時(shí)間和距離內(nèi)減速或停止正在行駛的車輛，駐車制動(dòng)系統(tǒng)的作用是使汽車能夠停放在各種道路上，輔助制動(dòng)系統(tǒng)主要運(yùn)用在山區(qū)和某些特殊車輛。是用于穩(wěn)定下車時(shí)的速度，提高駕駛安全性，降低制動(dòng)系統(tǒng)性能和制動(dòng)器磨損。 2.2 制動(dòng)器類型介紹及各自的優(yōu)缺點(diǎn) 目前絕大部分制動(dòng)都可以分為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器兩類，鼓式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)蹄片磨損小，成本低，維護(hù)簡單。 根據(jù)其構(gòu)造，制動(dòng)器分為雙向自激式制動(dòng)器，雙引導(dǎo)蹄制動(dòng)器，前制動(dòng)蹄式制動(dòng)器和雙制動(dòng)器[6]。制動(dòng)性能會(huì)降低，盤式制動(dòng)器最低，但制動(dòng)過程中其穩(wěn)定性會(huì)逐漸變大，盤式制動(dòng)器最好。 盤式制動(dòng)器相對(duì)于鼓式制動(dòng)器，其系統(tǒng)零部件要多，但其制動(dòng)力要遠(yuǎn)高于鼓式制動(dòng)器，且它能夠適應(yīng)各種路況，且因?yàn)榭諝馐侵苯油ㄟ^制動(dòng)器的，所以其散熱效果也比鼓式制動(dòng)器要好，除了這些，在制動(dòng)時(shí)其噪聲要小，車身震動(dòng)幅度也小，轉(zhuǎn)向時(shí)更加穩(wěn)定，間接提高了乘坐的舒適性。但是，對(duì)于鼓式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器的缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)其他零部件如制動(dòng)鉗的需求也很高，成本也會(huì)相對(duì)較高。 目前由于盤式制動(dòng)器更加穩(wěn)定可靠的制動(dòng)性能，盤式制動(dòng)器被廣泛應(yīng)用于輕型車輛上，幾乎已經(jīng)成為現(xiàn)代轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。 2.3 制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹 根據(jù)制汽車動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可以分為三種制動(dòng)：簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)[7]。 簡單制動(dòng)系是通過控制手柄或者踏桿，人力通過機(jī)械轉(zhuǎn)化，使得汽車停止當(dāng)中又可以又分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸，但因?yàn)槠鋫鲃?dòng)比小所以機(jī)械效率低，一般用以保持汽車停止不動(dòng)的狀態(tài)。液壓式相比于機(jī)械式質(zhì)量要大，機(jī)械效率要高，所以被廣泛應(yīng)用于轎車和輕型貨車中。 動(dòng)力制動(dòng)系的工作過程是，發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力，對(duì)制動(dòng)器中的空氣或者液體有力的作用，從而進(jìn)行制動(dòng)。這就將人作用在制動(dòng)踏板或手柄上的力作用在制動(dòng)系統(tǒng)中一些制動(dòng)元件上，從而有效的減小了踏板力和踏板行程。 動(dòng)力制動(dòng)系中又分為氣壓制動(dòng)系、氣頂液式制動(dòng)系和全液壓動(dòng)力制動(dòng)系[12]： 1.氣壓制動(dòng)系的優(yōu)點(diǎn)有操作起來比較方便、制動(dòng)效果穩(wěn)定可靠、不易損壞保養(yǎng)起來方便等優(yōu)點(diǎn)，也是動(dòng)力制動(dòng)系中最常見的一種形式，目前汽車列車都有廣泛應(yīng)用。 2.氣頂液式制動(dòng)系的制動(dòng)主要是以氣壓的收縮釋放為制動(dòng)力源，它結(jié)合了氣壓液壓兩種制動(dòng)的主要有點(diǎn)，但由于本身機(jī)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高等缺點(diǎn)，多數(shù)應(yīng)用于重型汽車上。 3.全液壓動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)具有普通液壓制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，由于空氣直接通過，所以空氣組力小且其所具備的制動(dòng)力大，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部件精度要求高，所以系統(tǒng)的密封性一定要好，并未得到廣泛應(yīng)用。目前主要被應(yīng)用在大型卡車或者各別性能高的汽車。 伺服制動(dòng)系結(jié)合了人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，兼為汽車的制動(dòng)力源。動(dòng)力伺服會(huì)提供汽車需要的主要制動(dòng)力，但如果當(dāng)動(dòng)力制動(dòng)出現(xiàn)狀況時(shí)，又會(huì)有人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)來提供必須的制動(dòng)力，主要被廣泛應(yīng)用于質(zhì)量較大的車型例如卡車和大型客車。 2.4 本章小結(jié) 本章主要通過制動(dòng)器及制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類具體介紹了汽車制動(dòng)系統(tǒng)，并說明了各部分的目前運(yùn)用狀況。 4 第3章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 制動(dòng)器初始參數(shù)和設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)通過查閱資料掌握制動(dòng)器設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，運(yùn)用汽車設(shè)計(jì)和汽車構(gòu)造的基本知識(shí)和制動(dòng)器總成的設(shè)計(jì)方法，針對(duì)某型轎車設(shè)計(jì)一套制系統(tǒng)，分析確定汽車選用的制動(dòng)器類型和相關(guān)制動(dòng)器參數(shù)，并完成制動(dòng)系統(tǒng)液壓管路和操縱部分的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果保證有足夠的制動(dòng)力，工作可靠，滿足相關(guān)法規(guī)要求。 該轎車主要參數(shù)：外形尺寸4617*1716*1480mm，前輪距1480mm，后輪距1480mm，軸距2615mm，單個(gè)制動(dòng)器襯片摩擦面積200Ap/cm，最高車速195km/h，功率80kw，車重1240kg，額定載質(zhì)量1740kg，空載情況下軸荷分配前軸680kg后軸560kg、質(zhì)心高度570mm，滿載情況下軸荷分配前軸902kg后軸838kg、質(zhì)心高度530mm，前后輪胎規(guī)格185/65R15。 綜合上述轎車初始參數(shù)并結(jié)合本次課題選擇的車型，經(jīng)過分析比較，本次設(shè)計(jì)前后輪制動(dòng)器均采用浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器，制動(dòng)系驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓制動(dòng)。 3.1.1 同步附著系數(shù)及前后輪制動(dòng)力分配系數(shù)的確定 汽車同步附著系數(shù)是當(dāng)車輛前后輪同時(shí)抱死時(shí)，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車在這種情況下的附著系數(shù)即為同步附著系數(shù)[14]。這里我們用來表示，前后輪制動(dòng)力分配系數(shù)是汽車前后制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力之比，一般用β來表示。 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 （3-1） 式中： —汽車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器對(duì)汽車車輪產(chǎn)生的制動(dòng)力 ―汽車行駛時(shí)，地面和車輪胎之間的摩擦力，也可以看做地面對(duì)其的制動(dòng)力 —車輪的有效半徑 在不考慮到路況和其他各種因素的情況下，我們當(dāng)汽車出現(xiàn)抱死狀態(tài)時(shí)，汽車對(duì)地面的附著力最大，同步附著系數(shù)也是最大。 （3-2） （3-3） 式中： —前制動(dòng)器制動(dòng)力 —后制動(dòng)器制動(dòng)力 —汽車自身重力 —質(zhì)心到前軸的距離， —質(zhì)心到后軸的距離， —汽車質(zhì)心高度 已知 =1550mm，=1065mm，=17052，=530mm 代入公式（3-2）（3-3） 得出： 制動(dòng)器上制動(dòng)力的分配比例一般用β來表示 由公式 （3-4） 得出β= 0.59 再由公式 （3-5） 式中：L-汽車軸距 已知 L=2615mm β= 0.59 帶入公式（3-5） 得出： 3.1.2 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩的確定 已知，當(dāng)汽車前制動(dòng)器制動(dòng)力比上汽車后制動(dòng)器制動(dòng)力，所得出的結(jié)果在1.3到1.6之間時(shí)，汽車的穩(wěn)定性是比較好的，這里我們考慮汽車前后完全抱死的情況，此時(shí)前后輪的附著力是最大的，即附著力和制動(dòng)力是相等的，則前后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值的公式為： （3-6） 式中： —汽車前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力 已知=1065mm =1065mm =530mm,代入式（3-6）得出前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力之比為1.44。 通過查閱資料得知，通常轎車前后制動(dòng)輪制動(dòng)力的比值為1.3 到 1.6，因此符合要求。 為了計(jì)算汽車的最大制動(dòng)力，我們研究汽車完全抱死的情況，通過受力分析，此時(shí)地面對(duì)車輪的摩擦力和最大制動(dòng)力成反比，計(jì)算公式如下 (3-7) 式中： 、—汽車前、后輪最大制動(dòng)力矩 —汽車前后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值 —車輪的有效半徑 已知 =311mm代入公式（3-1）（3-7） 得出： 3.2 本章小結(jié) 通過對(duì)汽車初始數(shù)據(jù)的選取，在研究汽車抱死的情況下，根據(jù)力矩的平衡方程及相關(guān)公式計(jì)算出汽車制動(dòng)器的同步附著系數(shù)和前后輪制動(dòng)力分配系數(shù)，并由此的出制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩。 7 第4章 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 4 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 4.1 制動(dòng)盤直徑 D 參考同類車型，我們選取由珠光體灰鑄鐵制成的禮帽型制動(dòng)盤，其結(jié)構(gòu)參數(shù)為兩側(cè)不平行度為0.006，盤面擺動(dòng)差度為0.08mm。這種禮帽型制動(dòng)盤中間有直向通風(fēng)的風(fēng)槽，優(yōu)點(diǎn)是其散熱性較好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但其厚度會(huì)相對(duì)較大。 考慮到制動(dòng)過程中溫度對(duì)制動(dòng)性能的影響，分析比較盤式制動(dòng)器定、浮鉗盤式制動(dòng)器的優(yōu)劣，我們前輪盤式制動(dòng)器確定采用浮鉗盤式制動(dòng)器。通常D=0.70～0.79。當(dāng)制動(dòng)盤直徑增大時(shí)，其有效半徑增大，制動(dòng)鉗的夾緊力會(huì)變小，摩擦襯塊的單位壓力和溫度也會(huì)降低。所以制動(dòng)盤直徑要盡量取大點(diǎn)，我以我們這里取 （4-1） 式中； -前輪盤式制動(dòng)器制動(dòng)盤直徑 已知= 381mm 代入公式（4-1） 得出=280mm 參考初選后輪盤式制動(dòng)器=280mm 4.2 制動(dòng)盤厚度 h 在選擇制動(dòng)盤是要注意考慮其厚度，如果厚度過小，制動(dòng)盤在制動(dòng)過程中的溫度會(huì)超出其承受限度，從而減少壽命；如果厚度過大，制動(dòng)盤本身質(zhì)量就會(huì)增大，不便于裝卸。因此我們參考同類型車，選取厚度為24mm的通風(fēng)式制動(dòng)盤。 后輪制動(dòng)器取。 參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為： ， 則其平均值為 根據(jù)有效半徑的公式 (4-2) 將前面得到的、的數(shù)值代入式（4-2），得出有效半徑為121.1mm 由公式 (4-3) 已知 代入公式（4-3） 得出 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定m應(yīng)不大于 1.5，符合要求。 因前后輪制動(dòng)器形式一樣，所以取后輪摩擦襯塊的內(nèi)外半徑為： 得出符合要求 4.3 摩擦襯塊參數(shù)的確定 摩擦襯塊是一種由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料[13]，且具有摩擦因數(shù)穩(wěn)定、耐磨性好、無污染、壓縮膨脹率小、有較高的耐熱性和耐磨性等特點(diǎn)，這里我們選取以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑，石墨等混合而成的一種摩擦襯塊。 參考同類車型，我們選取摩擦襯塊的工作面積 根據(jù)公式 （4-4） 已知 代入公式（4-4） 得出 所以摩擦塊尺寸參數(shù)為： 根據(jù)國標(biāo)摩擦襯塊的尺寸參數(shù)，厚度，結(jié)構(gòu)圖如下： 圖1摩擦襯塊結(jié)構(gòu)簡圖 后輪盤式制動(dòng)器摩擦襯塊尺寸參數(shù)為： 4.4 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算 在計(jì)算盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩時(shí)，我們假定摩擦襯塊和制動(dòng)盤接觸良好，制動(dòng)盤對(duì)其的壓力能均勻分布，則力矩計(jì)算公式為 （4-1） 式中： —盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 —摩擦襯塊與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù) —制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的作用力（壓力） R—作用半徑 由公式（4-1）得出盤式制動(dòng)器單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力的公式為 （4-2） 式中： —汽車前輪制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓力 —汽車后輪制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓力 已知=1385.5 =2.5 =1.8 代入公式（4-2） 得出 4.5 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 （4-3） 下坡 （4-4） 式中： —汽車在上坡停駐時(shí)坡面與水平地面的夾角 —汽車在下坡停駐時(shí)坡面與水平地面的夾角 已知=1550mm L=2615mm =530mm且后軸上的附著力與制動(dòng)力相等，把相關(guān)的已知參數(shù)代入式（4-3）和式（4-4）得出 4.6 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算 在汽車制動(dòng)過程中，一定會(huì)有一部分損失的機(jī)械能以熱能的形式消散，當(dāng)汽車緊急制動(dòng)即抱死狀況下，汽車動(dòng)能可以看作全部由制動(dòng)器來承擔(dān)，此時(shí)，溫度短時(shí)間內(nèi)不會(huì)降低，我們稱此時(shí)制動(dòng)器上所負(fù)荷的能量消散的速率為比能量耗散率。單位為，比能量耗散率越大，摩擦襯表面的溫度越高，磨損更大。我們?cè)谟?jì)算制動(dòng)襯塊的耐磨性時(shí)可以依據(jù)其為指標(biāo)。 摩擦襯塊的磨損與溫度、壓力、工況等很多方面相關(guān)，但要準(zhǔn)確計(jì)算出其磨損性能是困難的，因此我們可以通過比能量耗散率間接得出。 前后輪比能量耗散率的公式如下 前輪 （4-5） 后輪 （4-6） 式中： —滿載情況下汽車的質(zhì)量 —汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù) —制動(dòng)過程開始時(shí)的速度 —制動(dòng)減速度 —整個(gè)制動(dòng)過程所需的時(shí)間 —前后制動(dòng)襯片與制動(dòng)盤的接觸面積 —前后輪制動(dòng)力分配系數(shù) 已知：在緊急制動(dòng)到停車的情況下， ，并可認(rèn)為制動(dòng)初速度，代入公式（4-5）（4-6）得出 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0 得知、<6.0符合要求 摩擦襯塊上單位面積內(nèi)收到的制動(dòng)力，我們稱為比摩擦力，一般用來表示。比摩擦力和其磨損成正比關(guān)系即比摩擦力越大，則磨損越嚴(yán)重。單個(gè)車輪制動(dòng)器的比摩擦力為 （4-7） 式中： —單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 —制動(dòng)鼓半徑 —單個(gè)制動(dòng)襯塊相對(duì)制動(dòng)盤的接觸面積 已知=1385.5 =200Ap/cm得出 前輪、后輪的半徑分別為140mm和100mm,分別代入公式（4-7）得出 前輪比摩擦力 后輪比摩擦力=0.032 在時(shí)，盤式制動(dòng)器的比摩擦力以不大于為宜。與之相應(yīng)的襯片與制動(dòng)鼓之間的平均單位壓力=1.37～1.60（設(shè)摩擦因素=0.3～0.35）。 故符合要求。 4.7 本章小結(jié) 本章主要分析計(jì)算了所設(shè)計(jì)制動(dòng)器的一些重要參數(shù)，包括前后制動(dòng)器制動(dòng)盤的直徑和厚度和摩擦襯塊的尺寸參數(shù)等，且結(jié)果都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 12 第5章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 制動(dòng)輪缸直徑 d 的確定 參考同類車型，制動(dòng)輪缸我們采用液壓制動(dòng)中活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝。輪缸選取由灰鑄鐵HT250制成的缸體，活塞由鋁合金制造。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 （5-1） 式中： —制動(dòng)過程中，輪缸對(duì)制動(dòng)塊的作用力 —制動(dòng)管路對(duì)輪缸的壓力 查閱資料制動(dòng)制動(dòng)管路壓力一般不超過10～12。取，代入公式（5-1）得出=42.88mm，同理=36.49mm。參考國家規(guī)定的輪缸標(biāo)準(zhǔn)直徑的尺寸取=40mm =35mm。 5.2 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） 式中： —輪缸活塞的直徑 —活塞數(shù)目的總和 —第 i 個(gè)輪缸在制動(dòng)完成時(shí)，活塞所走過的行程的總和 前輪盤式：d=40mm n=1 得出=1256 后輪盤式：d=35mm n=1 得出=961.63 全部輪缸的總工作容積： （5-3） 得出V=4435.26所有輪鋼的工作容積 （5-4） 對(duì)于乘用車，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為 =4878.79 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[3]。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： （5-5） （5-6） 式中： —主缸第一活塞有效行程 —主缸第二活塞有效行程 由式（5-5）和（5-6）可得 制動(dòng)踏板的工作行程計(jì)算公式為： （5-7） 式中： —制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)踏板的傳動(dòng)比 —主缸活塞推桿頂端與第一活塞的軸向間隙 —主缸第一活塞與第二活塞的空行程 根據(jù)有關(guān)規(guī)定，轎車制動(dòng)踏板行程范圍為100-150mm，取=120mm，則 =36mm 再結(jié)合公式 （5-8） 已知 帶入公式（5-7）（5-8） 得出 又由公式 （5-9） 得出=13.1mm。 主缸的直徑應(yīng)符合QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列。 所以?。簃m，， 5.3 制動(dòng)踏板力和制動(dòng)踏板工作行程 制動(dòng)踏板力的公式如下： （5-10） 式中： —制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)踏板的傳動(dòng)比 —制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)踏板的機(jī)械效率 已知：=3 P=12 代入公式(5-10) 得出=694.3N 根據(jù)國家要求，制動(dòng)踏板力一般在之間，符合要求。 制動(dòng)踏板工作行程 （5-11） 式中： —主缸中活塞與推桿的間隙 —主缸活塞的空行程 已知代入式（5-11） 得出=75mm 為了保證制制動(dòng)管路能夠給予制動(dòng)器足夠的壓力，在計(jì)算踏板行程時(shí)，一般選取踏板工作行程的，且因?yàn)樵谥苿?dòng)過程中，系統(tǒng)零件會(huì)受外力或溫度的影響發(fā)生形變，并需要考慮到系統(tǒng)信號(hào)指示的制動(dòng)液體積，制動(dòng)踏板相對(duì)于地面的總行程應(yīng)該要大于正常工作行程，所以我們這里取踏板全行程的60%即 （5-12） 已知=75mm，代入（5-12）得出 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，轎車的踏板全行程應(yīng)該在之間，故符合要求。 5.4 制動(dòng)管路的布置及原理 目前大部分汽車都是采取雙回路系統(tǒng)，雙回路系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)其中一個(gè)系統(tǒng)回路出現(xiàn)故障不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，另一個(gè)獨(dú)立的回路在氣壓或者液壓的作用下任然能夠完成制動(dòng)工作。所以其相對(duì)于單回路制動(dòng)管路要更加穩(wěn)定可靠，制動(dòng)性能更佳。 這里我們就液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)其中5種不同的路線圖做出介紹，選擇分路方案時(shí)，主要是考慮其制動(dòng)效能的損失程度、制動(dòng)力的不對(duì)稱情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。 如圖2（a）所示，前后制動(dòng)回路分別構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的回路，稱為類型II，即將一個(gè)軸分成一個(gè)軸的模式。其特點(diǎn)是管道布局最為簡單，因此成本也比較低。該分流裝置適用于所有類型的車輛，但是它在卡車中被廣泛使用。 圖2（b）也是兩個(gè)獨(dú)立的回路，其中前輪和后輪的制動(dòng)管對(duì)角連接。 圖2（c）的獨(dú)立輪廓是左前輪和右前輪中的制動(dòng)器形成半輪缸和所有后輪制動(dòng)缸，可以把兩個(gè)前輪制動(dòng)器的另一半看作是軸。這種軸向分流形狀為一半的稱為HI型。 （a） （b） （c） （d） （e） 圖2雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的5種分路方案圖 1—雙腔制動(dòng)主缸2—雙回路系統(tǒng)的一個(gè)回路3—雙回路系統(tǒng)的另一分路 在圖2（d）兩個(gè)獨(dú)立的電路由與半輪和前輪制動(dòng)器的兩側(cè)后輪制動(dòng)器，即E軸的下半部分和前后輪，另一個(gè)半軸和其它車輪缸稱為LL型回路。 在圖2（e）中的兩個(gè)獨(dú)立電路由前制動(dòng)器的一半和后制動(dòng)缸構(gòu)成，前軸的前部和后半軸的形式我們稱之為HH型，這種形式的雙回路制動(dòng)性能更加穩(wěn)定。 HI，LL，HH的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。如果LL或HH類型在任何循環(huán)中都不起作用，前后制動(dòng)力的比例將與正常情況下相同，則剩余的總制動(dòng)力可達(dá)到正常值的約50％。類型3的一次性HI電路，即軸的一半，其余制動(dòng)力較大，但此時(shí)與LL型一樣，后輪在緊急制動(dòng)時(shí)可輕松鎖定。 結(jié)合所選參考車型，考慮到各回路制動(dòng)效能穩(wěn)定行的情況下，我們選取II型雙回路。 5.5 制動(dòng)器的其他主要結(jié)構(gòu)元件的選取? 1支承? 參考同類車型，我們采用2個(gè)自由度的制動(dòng)蹄。具有2個(gè)自由度的制動(dòng)蹄具有更簡單的結(jié)構(gòu)，并且制動(dòng)蹄可以相根據(jù)制動(dòng)鼓的位置確定本身位置。為了使制動(dòng)蹄的 工作表面具有與制動(dòng)鼓的工作表面同心 的支承銷的一個(gè)自由度，是為了保證支承能夠自由調(diào)整位置。 2制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗一種固定在制動(dòng)盤上的鑄鐵物，其作用是當(dāng)汽車剎車時(shí)，制動(dòng)鉗夾住制動(dòng)盤完成制動(dòng)工作。一般來說制動(dòng)鉗是由可鍛 鐵KTH370-12或球 墨鑄鐵QT400-18制造，也有用合金制造的，對(duì)比同類型車型，這里選取鋁合金壓鑄。 3制動(dòng)塊? 制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接嵌壓在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形。其性能主要取決于他的摩擦因數(shù)和耐高溫性，但其中摩擦因數(shù)不是越高越好，他需要根據(jù)實(shí)際的車型來選擇合適的制動(dòng)塊，目前許多盤式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯片[8]。這里我們參考同類車型，選取摩擦襯片厚度為10.8mm，摩擦襯片包角為，斜角為的無槽結(jié)構(gòu)摩擦襯片。 5.6 本章小結(jié)? 本章主要分析計(jì)算了液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要參數(shù)，包括制動(dòng)輪缸主缸的直徑d的計(jì)算、制動(dòng)踏板力和踏板行程的計(jì)算以及制動(dòng)管路回路形式的選擇。最后對(duì)制動(dòng)器其他主要結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行了選取，包括支承、制動(dòng)鉗和制動(dòng)塊。 17 第6章 系統(tǒng)三維圖及零件二維圖的繪制 6 系統(tǒng)三維圖及零件二維圖的繪制 6.1 CAD軟件簡介 簡單來說，CAD就是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的一種軟件。我們可以在電腦上用CAD來對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行改畫，設(shè)計(jì)出的二維圖能夠便于我們對(duì)實(shí)物的理解，整個(gè)繪制過程也有效地縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了我們的工作效率，能夠讓我們更加專注與設(shè)計(jì)本身的質(zhì)量。 6.2 主要零件二維圖繪制 下面就是本課題制動(dòng)系統(tǒng)中一些主要零件圖二維圖的截圖： 后輪制動(dòng)器 前輪制動(dòng)器 制動(dòng)盤 制動(dòng)主缸 6.3 CATIA軟件簡介 CATIA式一款集合了CAD、CAE、CAM三種技術(shù)的模具制造軟件，可以說CATIA已經(jīng)與我們的生活息息相關(guān)，當(dāng)我們想設(shè)計(jì)一件物品時(shí)，完全可以優(yōu)先考慮使用CATIA來進(jìn)行建模，通過研究模型的結(jié)構(gòu)特征，然后進(jìn)行尺寸的修改，得出我們想要的正確模型，大大節(jié)省了人力物力其應(yīng)用了參數(shù)化特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以對(duì)模具進(jìn)行電腦上的三位分析和設(shè)計(jì)，能夠有效的提升產(chǎn)品生產(chǎn)速率，也被廣泛地應(yīng)用于航天技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、電子電器技術(shù)等行業(yè)。 在使用CATIA建模時(shí)，我們優(yōu)先選取特征較少的平面進(jìn)行建模。比如，我們可以先畫兩個(gè)簡單的圓面或者矩形面，然后再畫需要的引導(dǎo)線，使我們畫出的簡單平面之間形成過渡曲面。 我們可以利用模型的對(duì)稱性,使用平移、旋轉(zhuǎn)、鏡像幾何形狀等方法加工模型,這樣可以大大提高我們建模的效率。 建模的技巧有很多，需要我們平時(shí)的積累，反復(fù)使用軟件，遇到不懂的及時(shí)與他人交流，如此才能更快的熟悉CATIA。 6.4 制動(dòng)系統(tǒng)三維圖的繪制 下面是我利用CATIA軟件對(duì)整個(gè)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的三維建模的截圖，如下： 21 第7章 結(jié)論 7 結(jié) 論 綜合以上各章節(jié)，我們了解了整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)具體的工作是怎樣運(yùn)轉(zhuǎn)的，知道了它的工作原理和作用，并熟悉掌握了二維三維軟件的使用過程。 經(jīng)過計(jì)算，確定所選汽車的同步附著系數(shù)、制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩等參數(shù)，并結(jié)合參考資料，確定制動(dòng)器的類型，并進(jìn)行一系列分析計(jì)算，確定采用液壓制動(dòng)并設(shè)計(jì)出整個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在計(jì)算后也對(duì)系統(tǒng)及主要零部件的參數(shù)進(jìn)行了校核，確定符合要求即本次課題是可行的。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我能夠積極努力的去解決問題，獨(dú)立地去完成每一項(xiàng)任務(wù)直至最后整個(gè)課題的完成，這整個(gè)過程不僅加深了我對(duì)汽車尤其是汽車制動(dòng)這一塊的理解，也鍛煉了我的心態(tài)，更加培養(yǎng)了我獨(dú)立、細(xì)心的做事態(tài)度 我相信這是一次人生的寶貴經(jīng)驗(yàn)，我會(huì)記住這次經(jīng)歷，以便在以后的工作過程中警惕自己，相信自己也會(huì)變得更加優(yōu)秀！ 22 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 李柏華.汽車防抱死系統(tǒng)（ABS）建模與模糊PID控制研究[D].華南理工大學(xué)，2012 [2] 李平,肖湘平.汽車制動(dòng)系統(tǒng)性能影響因素的分析[D].工業(yè)技術(shù)，2017 [3] 劉韓光.汽車制動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷[D].工業(yè)技術(shù)，2017 [4] 李義順.汽車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)FRACAS研究[D].上海交通大學(xué)，2013 [5] 王安民.電子技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的運(yùn)用[M].機(jī)械自動(dòng)化，2013 [6] 劉成.汽車制動(dòng)系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].工業(yè)技術(shù)，2015 [7] 國杰.鼓式制動(dòng)器的參數(shù)化設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析[D].武漢理工大學(xué),2014. [8] 張海軍.汽車制動(dòng)器性能分析與改進(jìn)[D].湖南大學(xué),2009. [9] 喬湘鶴,蘇亮.鼓式制動(dòng)器故障問題及分析[D].汽車零部件,2016. [10] 馮剛.基于仿真技術(shù)的制動(dòng)器效能研究[D].制造業(yè)信息化,2008. [11] 許自濤.鼓式制動(dòng)器應(yīng)力分析與試驗(yàn)測試[D].燕山大學(xué),2011. [12] 唐平.轎車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].西華大學(xué),2012. [13] 趙雨旸,王春良,杜宏磊.汽車鼓式制動(dòng)器制動(dòng)蹄的模態(tài)分析[D].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2011. [14] 劉長亮.鼓式制動(dòng)器動(dòng)力學(xué)分析及制動(dòng)性能優(yōu)化[J]. 吉林大學(xué),20011. [15] 萬鑫.鼓式制動(dòng)器不穩(wěn)定性分析及優(yōu)化[J].重慶理工大學(xué),2017. [16] 王懷吉.汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[J]. 實(shí)用科技,2016. 23 致謝 致 謝 本次設(shè)計(jì)中，我從一個(gè)對(duì)課題內(nèi)容一知半解的學(xué)習(xí)狀態(tài)到最后成功完成課題所有任務(wù)，這當(dāng)中少不了老師和同學(xué)們的幫助，當(dāng)我遇到難題時(shí)，孟老師能夠積極的幫助我，并耐心的幫我解答，幫我一起尋找解決的途徑；在我想要放棄時(shí)，孟老師會(huì)鼓勵(lì)我，讓我不要放棄；在我能夠獨(dú)立出色的完成課題上的工作時(shí)，孟老師會(huì)和我一起開心，我要衷心的對(duì)孟老師說聲感謝。 在此我也要向所有幫助過我的同學(xué)和老師說聲感謝，衷心祝愿老師們身體健康，心想事成！祝愿同學(xué)們前程似錦，工作順利！ 24