需要：設(shè)計(jì)制動(dòng)輪缸，輪缸活塞，制動(dòng)鉗體，鉗體支架，導(dǎo)向銷，放氣螺釘，零件圖裝配圖，都要 cad和三維，還需要制動(dòng)盤和摩擦襯塊的三維圖。（制動(dòng)盤和 摩擦襯塊已有 cad這兩天發(fā)）二.制動(dòng)系設(shè)計(jì)：2.1制動(dòng)系設(shè)計(jì)概述：2.2汽車基本參數(shù)：2.3同步附著系數(shù)的確定：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)附著條件利用最長度（mm） 3730寬度（mm） 1650高度（mm） 1530軸距（mm） 2410前輪距（mm） 1420后輪距（mm） 1430油箱容積（L） 38整備質(zhì)量（kg） 1020長*寬*高（mm） 3730*1650*1530后輪胎規(guī)格 175/60 R15（381mm）前輪胎規(guī)格 175/60 R15（381mm）軸荷分配 6:4質(zhì)心高度（空載） 590mm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）：??GFff??21gf hL?12式中：G-汽車重力；—前制動(dòng)器制動(dòng)力，N；1fF—后制動(dòng)器制動(dòng)力，N；2f—質(zhì)心到前軸的距離；1L—質(zhì)心到后軸的距離，2得： =5126N =3371N1fF2fF一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) 來表示分配比例?6.01?fF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 制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在 0.15 q 0.8，其他汽車在 0.15 q 0.3??的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在 0.15 0.8的范圍?內(nèi)，必須滿足 q 。根據(jù)上述條件取本車 =0.75。)2.0(85.10????02.4主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算：2.4.1制動(dòng)盤直徑 D：制動(dòng)盤直徑應(yīng)盡可能取得大一些，是制動(dòng)盤有效半徑增加，可以減小制動(dòng)鉗的壓緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。通常為輪輞直徑的 70%~79%，總質(zhì)量大于 2t的汽車取上限。本車屬于微型車質(zhì)量為 1020kg，所以取制動(dòng)盤直徑為輪輞直徑的 75%，則制動(dòng)盤直徑為：381*75%=285.75mm，取直徑 D為285mm2.4.2制動(dòng)盤厚度 h：制動(dòng)盤厚度對制動(dòng)盤質(zhì)量和工作室的溫升有影響，為減小質(zhì)量，制動(dòng)盤厚度不以取得過大，為減少升溫，厚度又不宜過小，制動(dòng)盤可做成實(shí)心式或通風(fēng)盤式，實(shí)心制動(dòng)盤厚度取 10~20mm，通風(fēng)盤式取 20~50mm，采用較多的是20~30mm。本車型取制動(dòng)盤厚度前輪為 25mm，后輪為 15mm。2.4.3摩擦襯塊外半徑 和內(nèi)半徑 ：2R1推薦摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑的比值不大于 1.5，若比值偏大工作時(shí)摩擦襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多磨損不均勻，接觸面積較小，導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。初取摩擦襯塊內(nèi)半徑 和外半徑 為：1R2=100， =130，m=1.3＜1.5，有效半徑為：1R2=202.6mm)(3213RfNTe???2.4.4制動(dòng)襯塊工作面積 A：根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，應(yīng)在 1.6～3.5kg/ 范圍內(nèi)選取。2cm摩擦襯塊的工作面積 A= ,取 A=50 ， 則式中 = ，檢驗(yàn)：????36021??R2c??83kg/ ＜3.5kg/ 符合要求。??.52%601????2cm2.5制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算：2.5.1前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定：根據(jù)選定的同步附著系數(shù)，結(jié)合前后輪制動(dòng)力矩的比值即：=1.52g012h?????LM式中： , 為前后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩22.5.2制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩計(jì)算：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52.1012???ghLF?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 egf rhLGT?)(2max1??maxax21ff T??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 202.6mm；ermNrhLGTegf ????458.1)(2max1 ?ff ??639.7max1ax2?2.5.3制動(dòng)器摩擦力矩的計(jì)算：假定摩擦襯塊的表面全部與制動(dòng)盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為： RFM0f2??式中 = （ ）,f 為摩擦因數(shù)取 0.35， 為單側(cè)制動(dòng)塊的制動(dòng)?/fmaxT?N0F盤的壓緊力，R 為作用半徑。對于常見的具有扇形摩擦表面的摩擦襯塊，若其徑向?qū)挾炔皇呛艽螅?R等于平均半徑或有效半徑。本車型取有效半徑 ，其eR計(jì)算公式為：=202.6mm??213eR??綜上 ，24.081?Fm?Nm0496.702?NF2.5.4應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩：應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般都將抱死滑行，故后橋制動(dòng)力為：?g1a2h??LB式中： 為汽車滿載總質(zhì)量與重力加速度乘積，gma為軸距，L為質(zhì)心到前軸距離，1為質(zhì)心高度，gh為附著系數(shù)取 0.85，?為車輪有效半徑。er此時(shí)所需后橋制動(dòng)力矩為： m63.128re??NFB汽車在上坡路上停駐時(shí)，汽車后橋的附著力為)sinco(12 ??Lhgmga??汽車在下坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為 )sic(12Fga?由此可以得出汽車能停駐的極限上坡路傾角為（當(dāng) 時(shí)） 7.0??7126arctn11 ?????ghL??同理可推導(dǎo)出汽車能停駐的極限下坡路傾角為 9arct12 ???g2.5.5摩擦襯片磨損特性計(jì)算：摩擦襯片的磨損程度受溫度，摩擦力，滑磨速度，制動(dòng)盤的材質(zhì)和加工情況，以及摩擦襯片本身材質(zhì)等多種因素影響，在理論上計(jì)算磨損特性十分困難，但實(shí)驗(yàn)表明，影響磨損最重要的因素還是摩擦襯片摩擦面上的溫度和摩擦力。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，摩擦襯片的磨損越嚴(yán)重。目前，各國研究中常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即單位時(shí)間內(nèi)摩擦襯片單位摩擦面積耗散的能量，單位為 。2mW雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為前輪211()4aetA?????后輪 2124)((tmea??jv-t1?式中： —汽車總質(zhì)量，t；am—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；1?2t—制動(dòng)時(shí)間，s；、 —前后制動(dòng)襯片（塊）的摩擦面積,mm 2；1A2—制動(dòng)力分配系數(shù)?在緊急制動(dòng)到停車或減速至停車的情況下， =0，并可認(rèn)為 =1，故2??05.4121?tAvmea? 03.4)1(2???tAvmea?據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，取減速度 j=0.6g，制動(dòng)初速度 ??s/8.27h/k01盤式制動(dòng)器比能量耗散率應(yīng)不大于 此車型合理。2/0.6W磨損特性指標(biāo)還有襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力。 越0f大，則磨損越嚴(yán)重。前輪057.10?ARMf?后輪057.202f?式中： —單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，N?m；?MR—制動(dòng)鼓半徑（或襯塊平均半徑 ），mm；RA—單個(gè)制動(dòng)器的襯片（塊）摩擦面積 mm2 綜上所述可得本車型盤式制動(dòng)器初選參數(shù)：制動(dòng)器形式 前輪：通風(fēng)盤式后輪：實(shí)心盤式制動(dòng)盤直徑 285mm制動(dòng)盤厚度 前輪：25mm后輪：15mm摩擦襯塊內(nèi)外半徑內(nèi)半徑： =1001R外半徑： =1302摩擦襯塊工作面積 A A=50 2cm應(yīng)急制動(dòng)制動(dòng)力矩 63.18?N極限上坡路傾角 7126????極限下坡路傾角 9??三.制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算：3.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述：3.2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)，及全車所有的行車制動(dòng)氣的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或更多的相互獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其它完好的回路起制動(dòng)作用。雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)常見以下五種:1. 軸對一軸型，前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一個(gè)回路。2. 交叉型，前軸的一側(cè)車輪與后橋的對側(cè)車輪制動(dòng)器同一回路。3. 一軸半對半軸型，兩側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪崗和全部后制動(dòng)器輪缸屬于一個(gè)回路，其余前輪缸屬于另一個(gè)回路。4. 半軸一輪對半軸一輪型，兩個(gè)回路分別對兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器起作用。5. 雙半軸對雙半軸型，每個(gè)回路均只對每個(gè)前后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。上述分路系統(tǒng)中，一二分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，應(yīng)用廣泛，一中分路多數(shù)用在商用車，二中分路在各類車型都有應(yīng)用，三四五分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，但效果比較穩(wěn)定，根據(jù)本車型的使用情況和相關(guān)資料，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性等方面的考慮，本車選擇的分路系統(tǒng)為交叉型分路。3.3制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算：3.3.1制動(dòng)輪缸直徑 d的確定：制動(dòng)輪缸對制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路的關(guān)d= PF?/20其中： —制動(dòng)輪缸對制動(dòng)塊施加的張開力，N；0FP—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 ，對盤式制動(dòng)器可取更高。aP壓力越高，制動(dòng)輪缸直徑就越小，但對管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭的耐壓性及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：19，22，24 ， 25，28，30 ，32，35，38，40，45， 50，55mm。?DPF?/20其中： —制動(dòng)輪缸對制動(dòng)塊施加的張開力 ；0F24.08?m?NP—制動(dòng)管路壓力取 12Mpa。輪缸直徑 20.811，根據(jù) HG2865-1997 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為?122mm; 16.991，取直徑為 19mm2D3.3.2制動(dòng)主缸直徑 的確定：0d第 i 個(gè)輪缸的工作容積為inidV????124其中： —第 i 個(gè)輪缸活塞的直徑，mm；idn—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，i?前輪盤式：d = 22mm ，n=1，得=950.332mm3indV????124后輪盤式：d = 19mm ,n=1, 得=708.822mm3ind?1224全部輪缸的總工作容積: V = 2（V 1 + V2 ）=3318.308mm 3制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為 ，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對于乘用車，可?0??取 1.1V，制動(dòng)主缸的工作容積可取為 ?0VV0=1.1V=3650.138 mm3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01V02V計(jì)算公式分別為：73.29.4112001 ????sd?408522VV式中 ——分別為主缸第一活塞、第二活塞的有效行程，一般取21s、s=（0.8 —1.2d），本車型取 s=1.1d，得：34.d1?762.13d2?制動(dòng)主缸的直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn) QC/T311-1999 中的尺寸系列，具體為14.5， 16，17，19，20.5， 22，24，26，28mm，由此取 m5.14d21?m16s2?3.3.3制動(dòng)主缸活塞回力彈簧的確定：當(dāng)?shù)谝换钊幱诔跏脊ぷ鳡顟B(tài)時(shí)，其回位彈簧力一般取 ；當(dāng)N～Pt5031?第一活塞達(dá)到最大有效工作行程時(shí)，要求其回位彈簧的作用力 。t7612同理，第二活塞回位彈簧的作用力，一般要求 ；t56021?，但兩個(gè)活塞回位彈簧的作用力都不得超過 222N。N～Pt13025?3.3.4制動(dòng)主缸殘余壓力 P：對于盤式制動(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。3.3.5制動(dòng)踏板工作行程：制動(dòng)踏板的工作行程計(jì)算公式為： ??03201???siSpP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)取 。pi 3?pi——主缸活塞推桿頂端與第一活塞的軸向間隙，取值范圍為01?1.5~2.0mm 取 。m2?、 ——主缸第一活塞與第二活塞的空行程，即主缸活塞從不工作02?3時(shí)的極限位置到其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程，本車取。m5.1021?自動(dòng)啟調(diào)整正常時(shí)的踏板工作行程 ，只應(yīng)占計(jì)及制動(dòng)襯片的容許磨損量pS在內(nèi)的踏板行程的 40%~60%。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)最大制動(dòng)踏板行程為：乘用車： 應(yīng)不大于 100——150 ；m本車最大踏板行程為 105 ，符合標(biāo)準(zhǔn)。另外，作用在制動(dòng)手柄上最大的力，乘用車不大于 400N，制動(dòng)手柄的最大行程，乘用車不大于 160mm。3.3.6制動(dòng)踏板力：踏板制動(dòng)力計(jì)算公式為： ?????????1ipd420p F式中： 為踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，本車取 3；pi為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率可取 0.82~0.86，本車取 0.85；?制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求：最大踏板力一般為 500N。設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)踏板力可在 200~300N范圍內(nèi)選取。本車制動(dòng)踏板力為：237.9 取 240N3.3.7制動(dòng)主缸結(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0d1S確定之后，可按下列順序?qū)Ω鞑考M(jìn)行設(shè)計(jì)。2S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。0d2.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.0d3.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?4.0aR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 串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸1要求：設(shè)計(jì)制動(dòng)輪缸，輪缸活塞，制動(dòng)鉗體，制動(dòng)鉗體支架，導(dǎo)向銷，放氣螺釘，需要零件圖裝配圖的CAD二維圖和三維圖，制動(dòng)盤，摩擦襯片和制動(dòng)主缸的 CAD已給，需繪制三維圖。摘 要隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，當(dāng)代人們的出行越來越多的要依靠汽車，火車，飛機(jī)，輪船等等交通工具，其中以汽車應(yīng)用的最為廣泛，汽車的方便快捷給我們的生活帶來了很大的便利，近幾年隨著世界各國開始倡導(dǎo)高效節(jié)能生活，大部分城市開始限制汽車排量，因此新能源汽車開始普及，而且隨著城市人口越來越多，空間越來越小，汽車也向著體積更小，更適合城市內(nèi)部使用的方向發(fā)展，因而對于應(yīng)用在城市內(nèi)短途的小型微型汽車來說，制動(dòng)系統(tǒng)顯得尤為重要，雖然這些車質(zhì)量速度都不高，但是由于城市路況復(fù)雜，事故的情況也時(shí)有發(fā)生，每一起事故都會給人們的健康和財(cái)產(chǎn)帶來損失，好的制動(dòng)系統(tǒng)不僅能保證行車安全，也能保證駐車，上下坡時(shí)的行駛安全，有必要對其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算以及優(yōu)化，達(dá)到理想狀態(tài)。本文以長安奔奔 EV為模型，對這類電動(dòng)小型汽車的盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及其主要構(gòu)件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，包括制動(dòng)器類型的選擇，制動(dòng)器主要原理的闡述，制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及設(shè)尺寸選擇計(jì)算，制動(dòng)器主要零件尺寸的選擇，設(shè)計(jì)計(jì)算以及相應(yīng)的尺寸優(yōu)化，得到了最佳的制動(dòng)盤尺寸以及制動(dòng)襯片尺寸，達(dá)到既能良好制動(dòng)，又能減少磨損延長使用壽命和減少噪音的目的。關(guān)鍵詞：微型汽車；盤式制動(dòng)器；盤式制動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)；制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。2ABSTRACTAlong with the development of The Times, the progress of science and technology, modern people traveling more and more rely on cars, trains, planes, ships and so on transportation, of which the most automobile application widely, convenient car brought great convenience to our life, as countries around the world began to advocate for high efficiency and energy saving life in recent years, most of the cities began to limit car emissions, so the new energy vehicles began to spread, and as more and more urban population, space more and more small, car is toward smaller, more suitable for use within the city the direction of development, thus for short in the city of small miniature cars, Brake system is particularly important, although these car speed quality is not high, but due to the complexity of urban traffic, accidents also happen from time to tome, the situation of every accident brings to people's health and property loss, good braking system can not only ensure driving safety, also can guarantee in car, on the hill of road safety, it is necessary to carry out its design calculation and optimization, to achieve the ideal state.Based on changan rushing EV model, for this type of electric small car disc brake structure and its major component has carried on the design and calculation, including the selection of type of brake, brake principle, main brake structure design of the driving mechanism and a size selection calculation, the choice of main brake parts size, design calculation and the corresponding size optimization, the optimal scale of the brake disc and the brake lining, to achieve both good braking, and to reduce wear to extend the service life and reduce noise.Key words: micro car; Disc brakes; Disc brake optimization design; Brake drive mechanism design.3目錄第一章 緒論 51.1選題的目的和意義： 51.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 51.3設(shè)計(jì)方案步驟： 61.4設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 6第二章 總體設(shè)計(jì)： 62.1設(shè)計(jì)要求： 62.2制動(dòng)原理概述： 62.3制動(dòng)器類型選擇： 72.4制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇： 7第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)及校核： 83.1制動(dòng)系設(shè)計(jì)概述： 83.2汽車基本參數(shù)： 93.3同步附著系數(shù)的確定： 103.4主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算： 103.4.1制動(dòng)盤直徑 D： .103.4.2制動(dòng)盤厚度 h： .103.4.4制動(dòng)襯塊工作面積 A及其校核： 113.5制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算： 113.5.1前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定： 113.5.2制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩計(jì)算： 113.5.3制動(dòng)器摩擦力矩的計(jì)算： 123.5.4應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩： 123.5.5摩擦襯片磨損特性計(jì)算及校核： 134第四章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及校核： 154.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述： 154.2分路系統(tǒng)： 154.3制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算及校核： 164.3.1制動(dòng)輪缸直徑 d的確定： 16V = 2（V1 + V2 ）=3318.308mm3 .174.3.3制動(dòng)主缸活塞回力彈簧的確定及校核： 174.3.4制動(dòng)主缸殘余壓力 P： .174.3.5制動(dòng)踏板工作行程及校核： 174.3.6制動(dòng)踏板力計(jì)算及校核： 184.3.7制動(dòng)主缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 184.4制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)原件： 19第五章 制動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)： 205.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述： .205.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法步驟： .20(1) 根據(jù)公式建立目標(biāo)函數(shù) .20(2) 根據(jù)要求引入約束 .21(3) 設(shè)計(jì)算法程序 .21(4) 得出約束結(jié)果 .215.3 目標(biāo)函數(shù)的建立： .21(1) 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩： .21(2) 制動(dòng)器表面升溫： .215.4 約束： .21(1) 為防止汽車打滑制動(dòng)力矩應(yīng)不大于車輪與地面的附著力矩： .21(2) 一次緊急制動(dòng)后制動(dòng)盤的溫度不得超過 260度： .215(3) 油缸內(nèi)壓力不得超過最大值 12MPA： 21(4) 比能量耗散率約束： .21(5) 結(jié)構(gòu)約束： .215.5 優(yōu)化結(jié)果： .215.6 本章總結(jié)： .216第一章 緒論1.1選題的目的和意義：近幾年世界各國都開始倡導(dǎo)綠色環(huán)保節(jié)能減排，我國更是多次強(qiáng)調(diào)環(huán)保在當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)不能不解決的問題，所以新能源汽車在這樣的大時(shí)代潮流下越來越普及，使用的人也越來越多，而且新能源汽車中又以電動(dòng)汽車為佼佼者，電動(dòng)汽車以其優(yōu)越的性能和零排放引領(lǐng)著新能源汽車的發(fā)展，隨著城市的擴(kuò)大和人口的增長，人們開始考慮到汽車的體積大小，各種適合城市以及短途使用的微型汽車小型汽車開始出現(xiàn)，其價(jià)格合適，維護(hù)便宜，因此成為了大多數(shù)白領(lǐng)的選擇，而城市路況復(fù)雜，事故多發(fā)，所以汽車的制動(dòng)性能尤為重要，我選擇這個(gè)題目的在于對于現(xiàn)有的各種微型汽車的盤式制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)并且優(yōu)化，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高制動(dòng)性能，更好的保障人們生命財(cái)產(chǎn)安全，減小事故發(fā)生率。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：目前，對于汽車盤式制動(dòng)器的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算已經(jīng)成熟，對于不同的車型，可以利用其車速，重量以及輪胎的尺寸進(jìn)行制動(dòng)系的尺寸設(shè)計(jì)和選型，這方面已經(jīng)有成熟的試驗(yàn)臺和設(shè)計(jì)軟件，只要將汽車的基本信息輸入進(jìn)軟件，軟件就可以自動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇相應(yīng)的零件，給出尺寸結(jié)果。所以目前對于汽車盤式制動(dòng)器的研究主要就在于制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文設(shè)計(jì)的是盤式制動(dòng)器，對于盤式制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)方法，其中主要以制動(dòng)性能優(yōu)化和制動(dòng)噪聲優(yōu)化為主，另外還有使用可靠性優(yōu)化和穩(wěn)定性優(yōu)化等方法，在優(yōu)化方法中，主要的方法是建立多目標(biāo)函數(shù)模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)變量，約束，對其進(jìn)行求解。在對制動(dòng)器制動(dòng)性能的優(yōu)化中，以遺傳算法為主流，一般將目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)為最大制動(dòng)力矩以及制動(dòng)升溫最低，這樣不但能保證有足夠的制動(dòng)力矩還保證足夠長的使用壽命另外還能有降低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，其主要步驟為：首先確定制動(dòng)器制動(dòng)力矩和制動(dòng)升溫的數(shù)學(xué)表達(dá)式，之后根據(jù)相應(yīng)的尺寸，技術(shù)要求設(shè)計(jì)約7束，包括性能條件約束（防抱死約束，一次制動(dòng)后的最高溫升約束，油缸內(nèi)壓力約束，比能量耗散率約束等）和結(jié)構(gòu)約束（包括制動(dòng)盤尺寸與輪輞尺寸的合適程度，摩擦片與輪轂不應(yīng)相互干擾等），之后建立目標(biāo)函數(shù)模型，因?yàn)槠湟粋€(gè)求最大值一個(gè)求最小值，所以將兩個(gè)函數(shù)相除，取其商的最小值便可獲得最佳結(jié)果，設(shè)計(jì)變量包括：制動(dòng)盤直徑，制動(dòng)盤厚度，輪缸直徑，輪缸液壓，摩擦片內(nèi)外半徑以及摩擦片圓心角七個(gè)變量，給予其初始種群以及交叉率，變異概率，種群尺度，以及算法迭代數(shù)，應(yīng)用 MATLAB得出最佳尺寸，資料查證可以使性能提升%左右。對于制動(dòng)噪聲的優(yōu)化設(shè)計(jì)則更為熱門，因?yàn)槌鞘新范诬囁倨毡椴桓撸瑐鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法大部分可以滿組制動(dòng)性能需求，但是城市中的制動(dòng)噪聲需要控制在極低的水平，所以很多研究開始轉(zhuǎn)向降低制動(dòng)噪聲方向，其主要方法仍然是多目標(biāo)函數(shù)模型，不過其方法更加科學(xué)，主要分為以下幾種：另外還有一種新型方法叫做“不確定研究方法”因?yàn)槠囆旭偟臅r(shí)候，不同的路段的附著系數(shù)不同，粗糙度更加不一樣，所以有人提出了一種用隨機(jī)性來進(jìn)行優(yōu)化的方法，其主要為：此外，還有一種制動(dòng)器穩(wěn)定性優(yōu)化，這里的穩(wěn)定性并不是制動(dòng)穩(wěn)定性，而是制動(dòng)器性能的穩(wěn)定性，為的是保證其每次制動(dòng)的制動(dòng)性能都比較完美，并且提高使用壽命，因?yàn)檫@個(gè)優(yōu)化方法是根據(jù)汽車每次制動(dòng)時(shí)摩擦襯片的磨損程度來研究經(jīng)過多少次制動(dòng)其制動(dòng)性能會受到影響，什么時(shí)候會失效，對這一點(diǎn)來進(jìn)行優(yōu)化，其主要方法為：1.3設(shè)計(jì)方案步驟：1. 根據(jù)題目要求，找到汽車的相關(guān)參數(shù)尺寸。2. 根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》以及相關(guān)論文進(jìn)行汽車盤式制動(dòng)器基本尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括制動(dòng)盤，摩擦襯片等的尺寸計(jì)算，3. 制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，如制動(dòng)主缸制動(dòng)輪缸的選型以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4. 對初步設(shè)計(jì)好的零件尺寸進(jìn)行優(yōu)化，選擇基于遺傳算法的制動(dòng)性能優(yōu)化。5. 根據(jù)優(yōu)化好的尺寸繪制圖紙，包括二維圖三維圖裝配圖。1.4設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：基于長安奔奔 EV設(shè)計(jì)一款微型汽車盤式制動(dòng)器，使其制動(dòng)力矩達(dá)到200N/M,有良好的制動(dòng)性能，駐車制動(dòng)性能，上下坡性能，繪制圖紙。8第 2章 總體設(shè)計(jì)：2.1設(shè)計(jì)要求：制動(dòng)系的作用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度減速行駛至停車；在上下坡行駛時(shí)，使汽車保持一定的穩(wěn)定車速；使汽車可靠地駐車在平地或上下坡道路上。制動(dòng)系應(yīng)至少有兩套獨(dú)立的在固定裝置，行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。有些汽車還應(yīng)設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)，輔助制動(dòng)和自動(dòng)制動(dòng)裝置。其中，應(yīng)急制動(dòng)裝置利用機(jī)械力源，在某些采用動(dòng)力制動(dòng)或伺服制動(dòng)的車上，一旦發(fā)生制動(dòng)裝置故障，可以用應(yīng)急制動(dòng)裝置進(jìn)行制動(dòng)；輔助制動(dòng)可以讓汽車在長下坡使，持續(xù)的減速或保持穩(wěn)定車速；自動(dòng)制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)當(dāng)掛車與牽引車諒解分制動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，使掛車自動(dòng)制動(dòng)。任何一套制動(dòng)裝置應(yīng)由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。2.2制動(dòng)原理概述：汽車制動(dòng)器分為盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器兩種，鼓式制動(dòng)器式利用制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)式制動(dòng)蹄將制動(dòng)襯片押金在制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)，產(chǎn)生制動(dòng)力使汽車制動(dòng)，鼓式制動(dòng)器按照制動(dòng)蹄運(yùn)動(dòng)方向分為內(nèi)張式外束式兩種，按照促動(dòng)裝置分為輪缸式和凸輪式兩種，按照制動(dòng)蹄受力不同可分為：領(lǐng)從蹄式，雙領(lǐng)蹄式，雙從蹄式，自曾力式等，鼓式制動(dòng)器優(yōu)缺點(diǎn)：造價(jià)便宜，屬于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且便于與駐車制動(dòng)組合，其與駐車制動(dòng)結(jié)合成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，與汽車上的液壓系統(tǒng)完全分離，有良好的駐車制動(dòng)性能，但鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都比較差，制動(dòng)力穩(wěn)定性同樣不好，在不同路面上其制動(dòng)性能差異很大，不易掌控，而且由于散熱性差，在制動(dòng)過程中溫升很大，制動(dòng)塊和輪轂在高溫作用下容易變形，久而久之會產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，并且鼓式制動(dòng)器在開始使用之后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙。因?yàn)楣氖街苿?dòng)器有很多缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在轎車已經(jīng)采用更好的盤式制動(dòng)器，因?yàn)檗I車在制動(dòng)時(shí)前輪負(fù)荷較大，后輪負(fù)荷較小，因此制動(dòng)主要依靠前輪制動(dòng)器而后輪僅僅起到輔助作用，所以部分汽車采用前盤后鼓的制動(dòng)器配置以節(jié)約成本，也有很多汽車采用前盤后盤式制動(dòng)器配置以提高安全性。盤式制動(dòng)器，制動(dòng)盤與車輪一同旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將摩擦襯片從兩側(cè)夾緊制動(dòng)盤而產(chǎn)生制動(dòng)力，盤式制動(dòng)器分為鉗盤式和全盤式兩種，鉗盤式制動(dòng)器又分為定鉗盤式和浮鉗盤式兩種。9與鼓式制動(dòng)器相比盤式制動(dòng)器優(yōu)缺點(diǎn)：制動(dòng)盤表面為平面且兩面?zhèn)鳠幔菀桌鋮s，不易發(fā)生變形，制動(dòng)效能穩(wěn)定，長時(shí)間使用后因高溫式制動(dòng)盤膨脹將增強(qiáng)制動(dòng)作用，易于構(gòu)成雙回路系統(tǒng)，有較高的可靠性和安全性。熱穩(wěn)定性好，因?yàn)橹苿?dòng)盤的軸向膨脹極小，徑向膨脹與性能無關(guān)，所以無機(jī)械衰退問題，前輪用盤式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)不易跑偏；水穩(wěn)定性好：因?yàn)橹苿?dòng)襯片對制動(dòng)盤的單位壓力高，易將水?dāng)D出，制動(dòng)盤隨車輪旋轉(zhuǎn)也易將水甩出，所以出水后只需一兩次制動(dòng)便能恢復(fù)正常；盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，維修方便，容易實(shí)現(xiàn)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)，但其缺點(diǎn)在于摩擦襯片直接作用在制動(dòng)盤上，無自動(dòng)摩擦增力作用，制動(dòng)效能總體不高，所以其制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置需要較高液壓，還需增設(shè)動(dòng)力輔助裝置，而且摩擦襯塊需要較高的材質(zhì)以降低磨損速度，且其駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)也比較復(fù)雜，所以制作成本較高。2.3制動(dòng)器類型選擇：目前大部分車型使用前盤后鼓式的制動(dòng)器配置方式，本文將對前輪盤式制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，轎車上的盤式制動(dòng)器為鉗盤式，鉗盤式制動(dòng)器分為定鉗盤式和浮鉗盤式。定鉗盤式制動(dòng)器：如圖，制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤兩側(cè)均有液壓缸，制動(dòng)時(shí)僅兩側(cè)液壓缸中的活塞推動(dòng)摩擦襯片向盤面移動(dòng)。其優(yōu)缺點(diǎn)在于：除活塞和制動(dòng)襯片外無其他活動(dòng)部件，剛度得到保證，結(jié)構(gòu)簡單，可以適應(yīng)不同的回路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但其至少有兩個(gè)液壓缸分置于制動(dòng)盤兩側(cè)，因此必須快約制動(dòng)盤內(nèi)部油道或外部油道來聯(lián)通，使得制動(dòng)器頸項(xiàng)和軸向尺寸增大，增加了布置難度，同時(shí)增加了受熱，易使制動(dòng)液汽化，在駐車制動(dòng)方面，必須在主制動(dòng)鉗上附加一套輔助制動(dòng)鉗用來駐車制動(dòng)，或采用盤鼓結(jié)合的制動(dòng)器，成本高。浮鉗盤式制動(dòng)器：又分為滑動(dòng)鉗式和擺動(dòng)鉗式，滑動(dòng)鉗式如圖一所示，制動(dòng)鉗可以相對于制動(dòng)盤沿導(dǎo)向銷做軸向運(yùn)動(dòng)，在制動(dòng)盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，當(dāng)駕駛員踩下腳踏板時(shí)，活塞受到液壓缸的力 F帶動(dòng)摩擦襯片壓緊制動(dòng)盤，制動(dòng)盤給制動(dòng)鉗一個(gè)反方向的力，制動(dòng)鉗帶動(dòng)另一端固定的摩擦襯塊壓緊制動(dòng)盤實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。擺動(dòng)鉗式如圖二所示，同樣是單側(cè)液壓缸結(jié)構(gòu)，制動(dòng)鉗與固定于車軸上的支座鉸接，鉗體式在于制動(dòng)盤垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)，顯然摩擦襯塊不可能全面而均勻的磨損，所以摩擦襯塊會制作成楔形。浮鉗盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)有：僅在制動(dòng)盤內(nèi)側(cè)有液壓缸，軸向尺寸小，制動(dòng)器可以貼近輪轂，沒有跨越制動(dòng)盤的油道，10且液壓缸冷卻條件好，制動(dòng)鉗還可兼顧駐車制動(dòng)，成本低。綜上所述，本文采用滑動(dòng)鉗式制動(dòng)器。2.4制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇：根據(jù)制動(dòng)力來源的不同，可分為簡單制動(dòng)，動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類，簡單制動(dòng)靠駕駛員施加的踏板力或手柄力為動(dòng)力源，也成人力制動(dòng)，其中，又分為機(jī)械式和液壓式兩種，機(jī)械式效率低傳動(dòng)比小，潤滑點(diǎn)多，難以保證前后輪制動(dòng)的正確比例和左右制動(dòng)力的均衡，故不采用，液壓式制動(dòng)的作用時(shí)間段，工作壓力高，輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，可直接作為壓緊機(jī)構(gòu)，不需要制動(dòng)臂的女歡動(dòng)裝置，但其過熱后制動(dòng)液汽化，形成氣泡影響液壓傳輸，所以多應(yīng)用在轎車或小型商務(wù)車上。動(dòng)力制動(dòng)即利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化成制動(dòng)力，是為氣壓或液壓行駛的勢能作為汽車制動(dòng)力來源，踏板力或手柄力僅用于回路中控制元件的操作，因此可減小踏板力。氣壓制動(dòng)是應(yīng)用最多的東李海東之一，其操作輕便，工作可靠，不易出事故，維修保養(yǎng)方便，此外其氣源除供制動(dòng)外還有其他用處，但其必須配備空氣壓縮機(jī)，儲氣筒，制動(dòng)閥等裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重，成本高，制動(dòng)時(shí)間長，管路工作壓力低，所以用在 8t以上的商用車上較多。全液壓動(dòng)力制動(dòng)，用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源，其除了有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還有制動(dòng)力強(qiáng)，易于加裝制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，即使制動(dòng)液汽化也沒有影響，但是其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求高，所以應(yīng)用不廣泛。私服制動(dòng)的制動(dòng)能暈是人力和發(fā)動(dòng)機(jī)并用。其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，還可以全靠人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，易產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力，因此從排量 1.6L以上的乘用車到商用車，廣泛采用伺服制動(dòng)，按伺服動(dòng)力源不同，私服制動(dòng)有真空，空氣，液壓三種私服制動(dòng)方式。本文選用液壓私服制動(dòng)系統(tǒng)。第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)及校核：3.1制動(dòng)系設(shè)計(jì)概述：設(shè)計(jì)制動(dòng)器使應(yīng)滿足以下要求：1.具有足夠的制動(dòng)效能：制動(dòng)效能應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn) QC/T239-19972.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，可以做11到單獨(dú)控制，每一套管路單獨(dú)作用使應(yīng)保證汽車的制動(dòng)能力不低于正常制動(dòng)的百分之三十，行車和駐車制動(dòng)可以應(yīng)用同一制動(dòng)器，但各自的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)相互獨(dú)立，行車制動(dòng)為腳踏板操作，其他制動(dòng)應(yīng)為手動(dòng)操作。3.在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性，應(yīng)參照標(biāo)準(zhǔn) QC/T239-1997。4.防止水和泥進(jìn)入制動(dòng)器的工作表面。5.制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好，參照標(biāo)準(zhǔn) QC/T582-1999。6.操縱方便，并具有良好的隨動(dòng)性。7.制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系產(chǎn)生的噪音盡可能小，同事力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維。8.作用滯后性盡可能好，作用滯后性是指反應(yīng)時(shí)間，以制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定的制動(dòng)效能所需時(shí)間來評價(jià)。9.摩擦襯片應(yīng)具有足夠的使用壽命。10.摩擦副磨損后，應(yīng)由能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整容易。11.當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞式，汽車制動(dòng)系應(yīng)由音響或光信號等報(bào)警功能。防止制動(dòng)時(shí)車輪抱死的防抱死系統(tǒng) ABS已經(jīng)普及，此外含有石棉材質(zhì)的摩擦材料已經(jīng)被淘汰，取而代之的是各種新型材料，不但有良好的摩擦性能而且具有很長的壽命。3.2汽車基本參數(shù)：長度（mm） 3730寬度（mm） 1650高度（mm） 1530軸距（mm） 2410前輪距（mm） 1420后輪距（mm） 1430油箱容積（L） 3812整備質(zhì)量（kg） 1020長*寬*高（mm） 3730*1650*1530后輪胎規(guī)格 175/60 R15（381mm）前輪胎規(guī)格 175/60 R15（381mm）軸荷分配 6:4質(zhì)心高度（空載） 590mm133.3同步附著系數(shù)的確定：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)和坡度等原因影響，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程中前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用率最好 [2]。附著系數(shù) 路面上前后同時(shí)抱死的條件為（ =0.85）：??GFff??21gf hL??12式中：G-汽車重力；—前制動(dòng)器制動(dòng)力，N；1fF—后制動(dòng)器制動(dòng)力，N；2f—質(zhì)心到前軸的距離；1L—質(zhì)心到后軸的距離，2得： =5126N =3371N1fF2fF用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) 來表示分配比例?6.01?fF為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和足夠的附著系數(shù)利用率，ECE 制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在 0.15 q 0.8，其他汽車在 0.15 q 0.3的??范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在 0.15 0.8的范圍內(nèi)，?必須滿足 q 。根據(jù)上述條件取本車 =0.75。)2.0(85.10????03.4主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算：143.4.1制動(dòng)盤直徑 D：制動(dòng)盤直徑應(yīng)盡可能取得大一些，是制動(dòng)盤有效半徑增加，可以減小制動(dòng)鉗的壓緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。通常為輪輞直徑的 70%~79%，總質(zhì)量大于 2t的汽車取上限。本車屬于微型車質(zhì)量為 1020kg，取制動(dòng)盤直徑為輪輞直徑的 75%，則制動(dòng)盤直徑為：381*75%=285.75mm，取直徑 D為 285mm3.4.2制動(dòng)盤厚度 h：制動(dòng)盤厚度對制動(dòng)盤質(zhì)量和工作室的溫升有影響，為減小質(zhì)量，制動(dòng)盤厚度不以取得過大，為減少升溫，厚度又不宜過小，制動(dòng)盤可做成實(shí)心式或通風(fēng)盤式，實(shí)心制動(dòng)盤厚度取 10~20mm，通風(fēng)盤式取 20~50mm，采用較多的是20~30mm。本文為設(shè)計(jì)前輪盤式制動(dòng)器，取制動(dòng)盤厚度為 25mm。3.4.3摩擦襯塊外半徑 和內(nèi)半徑 ：2R1推薦摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑的比值不大于 1.5，若比值偏大工作時(shí)摩擦襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多磨損不均勻，接觸面積較小，導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。初取摩擦襯塊內(nèi)半徑 和外半徑 為：12R=100， =130，m=1.3＜ 1.5，有效半徑為：1R2=202.6mm)(3213RfNTe???3.4.4制動(dòng)襯塊工作面積 A及其校核：根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，應(yīng)在 1.6～3.5kg/ 范圍內(nèi)選取。2cm摩擦襯塊的工作面積 A= ,取 A=50 ， 則式中 = ，校核：?????36021??R2c??83kg/ ＜3.5kg/ 符合要求。??.52%601????2cm3.5制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算：3.5.1前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定：根據(jù)選定的同步附著系數(shù)，結(jié)合前后輪制動(dòng)力矩的比值即：15=1.52g012h?????LM式中： , 為前后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩12為汽車質(zhì)心至前軸和后橋的距離21L，為汽車質(zhì)心高度。gh3.5.2制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩計(jì)算：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52.1012???ghLF?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 egf rhLGT?)(2max1??maxax21ff T??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 202.6mm；er mNrhLGTegf ????458.1)(2max1 ?16mNTff ???639.71max1max2?3.5.3制動(dòng)器摩擦力矩的計(jì)算：假定摩擦襯塊的表面全部與制動(dòng)盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為： RFM0f2??式中 = （ ）,f 為摩擦因數(shù)取 0.35， 為單側(cè)制動(dòng)塊的制動(dòng)?/fmaxT?N0F盤的壓緊力，R 為作用半徑。對于常見的具有扇形摩擦表面的摩擦襯塊，取 R等于平均半徑或有效半徑。本車型取有效半徑 ，其計(jì)算公式為：eR=202.6mm??213eR??綜上 ，24.081?Fm?Nm0496.702?NF3.5.4應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩：應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般都將抱死滑行，故后橋制動(dòng)力為：?g1a2hm??LFB式中： 為汽車滿載總質(zhì)量與重力加速度乘積，gma為軸距，L為質(zhì)心到前軸距離，1為質(zhì)心高度，gh為附著系數(shù)取 0.85，?為車輪有效半徑。er17此時(shí)所需后橋制動(dòng)力矩為： m63.128re??NFB汽車在上坡路上停駐時(shí)，汽車后橋的附著力為)sinco(12 ??Lhgmga??汽車在下坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為 )sinco(12 ??LhgFga??由此可以得出汽車能停駐的極限上坡路傾角為（當(dāng) 時(shí)） 7.0??7126arctn11 ?????ghL??同理可推導(dǎo)出汽車能停駐的極限下坡路傾角為 921arctn2 ?????ghL??3.5.5摩擦襯片磨損特性計(jì)算及校核：摩擦襯片的磨損程度受溫度，摩擦力，滑磨速度，制動(dòng)盤的材質(zhì)和加工情況，以及摩擦襯片本身材質(zhì)等多種因素影響，在理論上計(jì)算磨損特性十分困難，但實(shí)驗(yàn)表明，影響磨損最重要的因素還是摩擦襯片摩擦面上的溫度和摩擦力。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，摩擦襯片的磨損越嚴(yán)重。目前，各國研究中常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即單位時(shí)間內(nèi)摩擦襯片單位摩擦面積耗散的能量，單位為 。2mW雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為前輪18211()4ametA?????后輪 2124)((tAea?????jv-t21式中： —汽車總質(zhì)量，t；am—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；1?2t—制動(dòng)時(shí)間，s；、 —前后制動(dòng)襯片（塊）的摩擦面積,mm 2；1A2—制動(dòng)力分配系數(shù)?在緊急制動(dòng)到停車或減速至停車的情況下， =0，并可認(rèn)為 =1，故2??05.4121?tAvmea? 03.4)1(22???tAvmea?據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，取減速度 j=0.6g，制動(dòng)初速度 ??s/8.7h/k01盤式制動(dòng)器比能量耗散率應(yīng)不大于 此車型合理。2/0.6mW磨損特性指標(biāo)還有襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力。 越0f大，則磨損越嚴(yán)重。19前輪057.10?ARMf?后輪057.202?ARf?式中： —單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，N?m；?MR—制動(dòng)鼓半徑（或襯塊平均半徑 ），mm；RA—單個(gè)制動(dòng)器的襯片（塊）摩擦面積 mm2 綜上所述可得本車型盤式制動(dòng)器初選參數(shù)：制動(dòng)器形式 通風(fēng)盤式制動(dòng)盤直徑 285mm制動(dòng)盤厚度 25mm摩擦襯塊內(nèi)外半徑內(nèi)半徑： =1001R外半徑： =1302摩擦襯塊工作面積 A A=50cm應(yīng)急制動(dòng)制動(dòng)力矩 63.128?N極限上坡路傾角 7????極限下坡路傾角 921??第四章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及校核：4.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述：20根據(jù)已選擇的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸，配有真空助力器，限壓閥，ABS 防抱死系統(tǒng)，應(yīng)對主缸和輪缸進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)以及選型，其余與主缸輪缸配套即可。4.2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)，及全車所有的行車制動(dòng)氣的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或更多的相互獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其它完好的回路起制動(dòng)作用。雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)常見以下五種:1. 軸對一軸型，前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一個(gè)回路。2. 交叉型，前軸的一側(cè)車輪與后橋的對側(cè)車輪制動(dòng)器同一回路。3. 一軸半對半軸型，兩側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪崗和全部后制動(dòng)器輪缸屬于一個(gè)回路，其余前輪缸屬于另一個(gè)回路。4. 半軸一輪對半軸一輪型，兩個(gè)回路分別對兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器起作用。5. 雙半軸對雙半軸型，每個(gè)回路均只對每個(gè)前后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。上述分路系統(tǒng)中，一二分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，應(yīng)用廣泛，一中分路多數(shù)用在商用車，二中分路在各類車型都有應(yīng)用，三四五分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，但效果比較穩(wěn)定，根據(jù)本車型的使用情況和相關(guān)資料，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性等方面的考慮，本車選擇的分路系統(tǒng)為交叉型分路。4.3制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算及校核：4.3.1制動(dòng)輪缸直徑 d的確定：制動(dòng)輪缸對制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路的關(guān)d= PF?/20其中： —制動(dòng)輪缸對制動(dòng)塊施加的張開力，N；0F21P—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 ，對盤式制動(dòng)器可取更高。aP壓力越高，制動(dòng)輪缸直徑就越小，但對管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭的耐壓性及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：19，22，24 ， 25，28，30 ，32，35，38，40，45， 50，55mm。?DPF?/20其中： —制動(dòng)輪缸對制動(dòng)塊施加的張開力 ；0F24.08?m?NP—制動(dòng)管路壓力取 12Mpa。輪缸直徑 20.811，根據(jù) HG2865-1997 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為?1D22mm; 16.991，取直徑為 19mm24.3.2制動(dòng)主缸直徑 的確定：0d第 i 個(gè)輪缸的工作容積為inidV????124其中： —第 i 個(gè)輪缸活塞的直徑，mm；idn—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，i?前輪盤式：d = 22mm ，n=1，得=950.332mm3indV????12422后輪盤式：d = 19mm ,n=1, 得=708.822mm3indV????1224全部輪缸的總工作容積: V = 2（V 1 + V2 ）=3318.308mm 3制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為 ，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對于乘用車，可?0??取 1.1V，制動(dòng)主缸的工作容積可取為 ?0VV0=1.1V=3650.138 mm3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01V02V計(jì)算公式分別為：73.29.4112001 ????sdV?408.5.22002?V式中 ——分別為主缸第一活塞、第二活塞的有效行程，一般取21s、s=（0.8 —1.2d），本車型取 s=1.1d，得：34.d1?762.13d2?制動(dòng)主缸的直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn) QC/T311-1999 中的尺寸系列，具體為14.5， 16，17，19，20.5， 22，24，26，28mm，由此取 m5.14d21?m16s2?4.3.3制動(dòng)主缸活塞回力彈簧的確定及校核：當(dāng)?shù)谝换钊幱诔跏脊ぷ鳡顟B(tài)時(shí)，其回位彈簧力一般取 ；當(dāng)N～Pt5031?第一活塞達(dá)到最大有效工作行程時(shí)，要求其回位彈簧的作用力 。t761223同理，第二活塞回位彈簧的作用力，一般要求 ；N～Pt65021?，但兩個(gè)活塞回位彈簧的作用力都不得超過 222N，綜上此車型N～Pt13025?彈簧合理。4.3.4制動(dòng)主缸殘余壓力 P：對于盤式制動(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。4.3.5制動(dòng)踏板工作行程及校核：制動(dòng)踏板的工作行程計(jì)算公式為： ??03201???siSpP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)取 。pi 3?pi——主缸活塞推桿頂端與第一活塞的軸向間隙，取值范圍為01?1.5~2.0mm 取 。m2?、 ——主缸第一活塞與第二活塞的空行程，即主缸活塞從不工作02?3時(shí)的極限位置到其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程，本車取。5.1021?自動(dòng)啟調(diào)整正常時(shí)的踏板工作行程 ，只應(yīng)占計(jì)及制動(dòng)襯片的容許磨損量pS在內(nèi)的踏板行程的 40%~60%。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)最大制動(dòng)踏板行程為：乘用車： 應(yīng)不大于 100——150 ；m校核：本車最大踏板行程為 105 ，符合標(biāo)準(zhǔn)。另外，作用在制動(dòng)手柄上最大的力，乘用車不大于 400N，制動(dòng)手柄的最大行程，乘用車不大于 160mm。244.3.6制動(dòng)踏板力計(jì)算及校核：踏板制動(dòng)力計(jì)算公式為： ?????????1ipd420p F式中： 為踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，本車取 3；pi為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率可取 0.82~0.86，本車取 0.85；?校核：制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求：最大踏板力一般為 500N。設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)踏板力可在 200~300N范圍內(nèi)選取。本車制動(dòng)踏板力為：237.9 取 240N，符合標(biāo)準(zhǔn)。4.3.7制動(dòng)主缸結(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0d1S確定之后，可按下列順序?qū)Ω鞑考M(jìn)行設(shè)計(jì)。2S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→主缸缸體→主缸活塞推桿、油管接頭、密封墊圈等。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。0d2.主缸活塞的材料為硬鋁棒或鑄鋁?；钊幕瑒?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.0d3.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?4.0aR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，25對于串聯(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 串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸4.4制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)原件：制動(dòng)盤，摩擦襯片，制動(dòng)鉗體，制動(dòng)鉗體支架，導(dǎo)向銷，制動(dòng)輪缸，制動(dòng)輪缸活塞，制動(dòng)主缸。制動(dòng)盤：一般由珠光體灰鑄鐵制成，選用平板型制動(dòng)盤，為了改善冷卻條件，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，要與摩擦襯片相配合，通常要求制動(dòng)盤26的磨損不大于摩擦襯塊的百分之十。摩擦襯片：摩擦襯片應(yīng)具有一定的摩擦因數(shù)，在溫度壓力等條件發(fā)生變化時(shí)，摩擦因數(shù)的變化要??；應(yīng)具有良好的摩擦性能；要有金坑你曉得壓縮率和膨脹率，壓縮變形會影響主缸的排量和踏板行程，降低制動(dòng)靈敏度，熱膨脹率過則可能會長生咬死現(xiàn)象；制動(dòng)時(shí)噪聲要小，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，導(dǎo)熱率應(yīng)控制在一定范圍，要求摩擦襯塊在 300 度加熱板上作用 30 分鐘使背板的溫度不超過 190 度。制動(dòng)鉗體：制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵 KTH370-12 或球墨鑄鐵 QT400-18 制造，也可用合金制造，可做整體型，也可做兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口，可以不拆下制動(dòng)鉗檢查或更換摩擦襯塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度?？梢栽阢Q體加工時(shí)制作出制動(dòng)油缸，也可以將單獨(dú)制造的油缸嵌入鉗體。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背板?；钊夯钊梢杂设T鋁合金或鋼制造，也可以用非金屬材料。為了提高耐磨性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動(dòng)鉗由鋁合金制造時(shí)，應(yīng)減少傳給制動(dòng)液的熱量，因此，可以減小活塞與制動(dòng)背塊的接觸面積，也可以采用非金屬活塞。制動(dòng)輪缸：輪缸的缸體用灰鑄鐵 HT250 制成。其缸筒為通孔，需搪磨。第 5章 制動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)：5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述：通過初步設(shè)計(jì)的制動(dòng)器已基本可以保證安全性與制動(dòng)效能，但是城市道路復(fù)雜，人流量車流量極大，所帶來的問題也更多，制動(dòng)時(shí)的安全性仍然是第一位，但考慮安全性的同時(shí)，制動(dòng)時(shí)的舒適性和制動(dòng)噪聲同樣值得關(guān)注，優(yōu)化的目的在于進(jìn)一步提高安全性的同時(shí)盡量減小制動(dòng)噪聲和制動(dòng)升溫，來提高制動(dòng)器的使用壽命和舒適度，優(yōu)化利用目前比較主流的基于遺傳算法的優(yōu)化方式，使用MATLAB軟件，最大制動(dòng)力矩和最低制動(dòng)升溫當(dāng)做目標(biāo)函數(shù)，引入適當(dāng)約束，通過兩目標(biāo)函數(shù)的商值確定最佳優(yōu)化尺寸，需要優(yōu)化的尺寸有：D-制動(dòng)盤直徑；a-制動(dòng)盤厚度；d-輪缸直徑；p-輪崗液壓；R1-摩擦襯片內(nèi)半徑；R2-摩擦襯片外半徑； -摩擦襯片圓心角。MATLAB 優(yōu)化程序見附錄 1。?5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法步驟：27(1)根據(jù)公式建立目標(biāo)函數(shù)(2)根據(jù)要求引入約束(3)設(shè)計(jì)算法程序(4)得出約束結(jié)果5.3 目標(biāo)函數(shù)的建立：(1)盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩：根據(jù)制動(dòng)盤與摩擦襯片幾何關(guān)系由微積分可以得出 ????稱 為 制 動(dòng) 器 的 有 效 半 徑記則 ；為 摩 擦 襯 片 外 半 徑；為 摩 擦 襯 片 內(nèi) 半 徑 ；為 輪 缸 液 壓；為 輪 缸 直 徑式 中 213e 2132r1 2121rp4d mmpadq,q32RTRMPRRT?????????????(2)制動(dòng)器表面升溫：一次緊急制動(dòng)后汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，假設(shè)汽車在平地上行駛，此時(shí)機(jī)械能即為動(dòng)能，根據(jù)能量守恒定律有： ??。為 道 路 下 坡 角；為 制 動(dòng) 距 離 為 制 動(dòng) 后 車 速；為 制 動(dòng) 前 車 速；為 整 車 重 量式 中 radmm/svm/svsin-vg2 2121?SNGSE??E的一部分消耗在滾動(dòng)阻力和空氣阻力上，其余部分轉(zhuǎn)化為熱能，其所占比例 z可以表示為：Z=1-ja/j,ja 為汽車阻力引起的減速度。在制動(dòng)時(shí)，熱能會及時(shí)散出可從理論上認(rèn)為熱能由制動(dòng)器吸收，而對于非金屬摩擦襯片，可以認(rèn)為熱能由制動(dòng)盤吸收，因此制動(dòng)升溫為：28為 制 動(dòng) 盤 厚 度 。為 制 動(dòng) 盤 直 徑 ；為 制 動(dòng) 盤 密 度 ，式 中 為 制 動(dòng) 盤 比 熱 容 。為 制 動(dòng) 盤 質(zhì) 量 ； 為 熱 功 當(dāng) 量 ；量 占 全 部 熱 量 的 比 例 ；為 單 個(gè) 制 動(dòng) 器 所 分 配 熱式 a4amj10d2dd9-dDCAJZET??????5.4 約束：(1)為防止汽車打滑制動(dòng)力矩應(yīng)不大于車輪與地面的附著力矩：(2)一次緊急制動(dòng)后制動(dòng)盤的溫度不得超過 260度：(3)油缸內(nèi)壓力不得超過最大值 12MPA：(4)比能量耗散率約束：(5)結(jié)構(gòu)約束：制動(dòng)盤尺寸應(yīng)配合輪輞及設(shè)計(jì)尺寸：摩擦襯片內(nèi)半徑應(yīng)大于輪轂：摩擦襯片外半徑不超過制動(dòng)盤摩擦襯片應(yīng)符合設(shè)計(jì)尺寸比例：油缸與輪轂不發(fā)生干涉：5.5 優(yōu)化結(jié)果：尺寸參數(shù) 摩擦襯片內(nèi)半徑 摩擦襯片外半徑 輪缸直徑 制動(dòng)盤厚度 制動(dòng)盤直徑 輪缸液壓 摩擦襯片圓心角 制動(dòng)力矩優(yōu)化前 100 130 22 25 285 1 1.38優(yōu)化后 119.4847 151.85194423.95658 29.9587 299.77682.884274 1.51366678取 120 取 151 取 22 取 30 取 300 取 2.88 取 1.51295.6 本章總結(jié)：通過優(yōu)化我們可以看出優(yōu)化前與優(yōu)化后汽車的制動(dòng)力矩上升了，并且制動(dòng)升溫有一定的降低，而很多尺寸保持不變，達(dá)到了優(yōu)化的目的，結(jié)果有效可用。