汽车制动器设计说明书

绪论 (2)

1.鼓式制动器 (3)

1.1鼓式制动器原理 (3)

1.2鼓式制动器分类 (4)

1.3制动驱动机构的结构形式选择 (6)

1.3.1简单制动系 (6)

1.3.2动力制动系 (6)

1.3.3伺服制动系 (7)

2.制动系统设计计算 (11)

2.1制动系统主要参数数值 (11)

2.1.1相关主要技术参数 (12)

2.1.2同步附着系数分析 (13)

2.2制动器有关计算 (13)

2.2.1确定前后轴制动力矩分配系数β (14)

2.2.2制动器制动力矩的确定 (15)

2.2.3后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取 (15)

2.3制动气制动效能因数的计算 (16)

2.4制动器主要零部件的结构设计 (16)

3.制动性能分析 (17)

3.1制动性能评价指标 (17)

3.2制动效能 (18)

3.3制动效能恒定性 (18)

3.4制动时汽车的方向稳定性 (18)

3.5制动减速度j (18)

3.6制动距离s (19)

3.7摩擦衬片的磨损特性计算 (19)

3.8驻车制动计算 (20)

4.总结 (22)

5.参考文献 (23)

绪论

汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车保持稳定以及使已停驶的汽车在原地驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。

汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车应有自动制动装置。

行车制动装置用作强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定速度。其驱动机构常采用双回路或多回路机构，以保证其工作可靠。

驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制的停住在一定位置甚至斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压式的，以免其产生故障。

任何一套制动装置均有制动器和驱动机构两部分组成。制动器有鼓式制动器和盘式制动器之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动气来制动全部车轮，而驻车制动则采用手制动杆操纵，且具有专门的中央制动器或利用那个车轮制动气进行制动。中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置必须是独立的制动驱动机构，而且每车必备。行车制动装置的驱动机构，分为液压和气压两种形式。用液压传递操纵力时还应有制动主港和制动轮缸以及管路；用气压传动时还应有空气压缩机、气路管道，贮气筒、控制阀和制动气室等。

重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设独立的有气压控制而以强力弹簧作为动力源的应急兼驻车制动驱动机构，也不再设置中央制动器。但也有一些重型汽车撤了采用上诉措施外，还保留了有气压驱动的中央制动器，以便提高制动系的可靠性。

1.鼓式制动器

1.1鼓式制动器原理

图1

如图所示，图中“1”为制动器的张开装置，“2”为制动器的领制动蹄，“3”为制动器的从制动蹄，“4”和“5”为制动器的摩擦片，“6”和“7”为制动器的复位弹簧，“8”和“9”为制动器的制动蹄支撑销。

当汽车需要制动的时候，张开装置“1”里面的分泵活塞顶块支出，从而使两制动蹄“2”、“3”围绕支撑销“8”、“9”转动，继而摩擦片“4”、“5”摩擦制动鼓，从而达到制动的效果。汽车制动后，复位弹簧“6”、“7”使两制动蹄恢复到初始位置。

1.2鼓式制动器分类

鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用干各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外因柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。鼓式制动器按蹄的类型分为：

1.2.1领从蹄式制动器

如图所示，若图上方的旋向箭头代表汽车

前进时制动鼓的旋转方向(制动鼓正向旋转)，

则蹄1为领蹄，蹄2为从蹄。汽车倒车时制动

鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄

与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反

方向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内

张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所

受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。

领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。

1.2.2.双领蹄式制动器

若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制

动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽

车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从

蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。如图

2—5(c)所示，两制动蹄各用一个单活塞制动

轮缸推动，两套制动蹄、制动轮缸等机件在

制动底板上是以制动底板中心作对称布置

的，因此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相

互平衡，故属于平衡式制动器。

双领蹄式制动器有高的正向制动效能，但倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类汽车前进制动时，前轴的动轴荷及附着力大于后轴，而倒车时

则相反。

1.2.3双向双领蹄式制动器

当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助

均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动

器。它也属于平衡式制动器。由于双向双领

蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能

不变，因此广泛用于中、轻型载货汽车和部

分轿车的前、后车轮，但用作后轮制动器时，则需另设中央制动器用于驻车制动。

1.2.4单向增力式制动器

单向增力式制动器如图所示两蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端制动底板上的支承销上。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒车制动时，

其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数

轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。

1.2.5双向增力式制动器

将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器。对双向增力式制动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。

双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多，而且常常将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器，但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动，而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。双向增力式制动器也广泛用作汽车的中央制动器，因为驻车制动要求制动器正向、反向的制动效能都很高，而且驻车制动若不用于应急制动时也不会产生高温，故其热衰退问题并不突出。

但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在轿车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。本次设计最终采用的是领从蹄式制动器。

1.3制动驱动机构的结构形式选择

1.3.1简单制动系

简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动塌板上或手柄上的力作为制动力原。而传力方式有、又有机械式和液压式两种。

机械式的靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。

液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短(o．1s—o．3s)，工作压力大(可达10 MPa—12MPa)，缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即产生所谓“汽阻”，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时(-25℃和更低时)，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车亡已极少采用。

1.3.2动力制动系

动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。

动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系3种。

气压制动系

气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长(o．3s—o．9s)，因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件——继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低(一般为o．5MPa—o．7MPa)，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。

气顶液式制动系

气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t—11t的中型汽车上也有所采用。

全液压动力制动系

全液压动力制动系除具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。

1.3.3伺服制动系

伺服制动系是在人力液压制动系的基础上加设一套出其他能源提供的助力装置．使人力与动力可兼用，即兼用人力和发动机动力作为制功能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要出动力伺服系统产生，而在动力伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货汽车上得到了广泛的应用。

按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系之分。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。

液压分路系统的形式的选择

为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动机构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部行车制动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其他完好的回路仍能可靠地工作。

II型回路

前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式，简称II 型。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。这一分路方案总后轮制动管路失效，则一旦前轮制动抱死就会失去转弯