某轿车盘式制动器设计与分析毕业设计论文

毕业设计论文

某轿车盘式制动器设计与分析

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

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教研室（或答辩小组）及教学系意见

[摘要]汽车主动安全系统是汽车制动系统的一个重要部分，制动传动性能直接

影响其安全的汽车。盘式制动器作为鼓式制动器的替代良好的热稳定性、外向和其他好处,但制动盘本身也有一些问题与鼓式制动器不同，盘式制动器,虽然有一定程度的改善,但还没有完全解决,如热、刹车噪声衰减。本文开始澄清和发展状况,然后制动盘的设计背景、性质和特点。知识和方法,通过构造原理和设计汽车盘式制动器和盘式制动计算深入研究。他描述了不同类型的盘式制动器、盘式制动性能分析、性能和摩擦冲突性。

[关键词]：盘式制动器设计性能分析

Disc brake and analysis of a car

[Abstract]Automobile brake system security system is the most important measures of braking system Enforcer speech affected directly. Vehivle As security instead of the drum brake and disc brake with gentle fine thermal stability of feedback and so on. But it also has some disadvantages, they won't be completely solved, such as thermal disappear and brake noise, this paper shows the development initial period in view of the disc brake, design, quality and mission in the background. Through in-depth research and design of disc brake practice mainly for structure design and selection for brake calculation cars better learn and master the structure of the disc brake principle and related knowledge and the methods. Performance and brake disc Introduce form. Based on the analysis of disc brake and behavior. Reuben lining

[Key words]:Disk performance analysis, design,

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

1 绪论 (6)

1.1 制动系的功能 (6)

1.2 车轮制动器 (7)

1.2.1车轮制动器的分类 (7)

2 制动器方案的选择 (11)

2.1方案选择的依据 (11)

2.2方案的选定 (11)

2.2.1制动器选择 (11)

2.2.2 盘式制动器的分类 (12)

2.3行车制动器的标准和法规 (13)

3制动器的设计计算 (14)

3.1 设计参数 (14)

3.2 盘式制动器的主要元件 (14)

3.2.1制动盘 (14)

3.2.2 制动钳 (15)

3.2.3制动块 (15)

3.2.4摩擦材料 (15)

3.2.5制动器间隙 (16)

4 制动器的分析 (16)

4.1 制动效能 (16)

4.1.1 同步附着系数的选取 (16)

4.1.2确定前后轴制动力矩分配系数β (18)

4.1.3制动器效能因数 (19)

4.2 制动效能的恒定性 (19)

4.2.1制动器制动力矩的计算 (19)

4.3 制动时的方向稳定性 (20)

4.3.1应急制动和驻车制动所需的制动力矩 (20)

4.3.2制动时汽车的方向稳定性的要求 (20)

4.3.3制动减速度的要求 (21)

4.3.4制动距离的要求 (21)

4.3.5对汽车性能的要求 (21)

4.3.6行车制动至少有两套独立的驱动器的管路 (22)

4.3.7防止水和污泥进入制动器工作表面 (22)

4.3.8制动系统性能要求 (22)

5 校核 (23)

5.1 比能量耗散率 (23)

5.2 比滑磨功 (24)

5.3 制动器的热容量和温升的核算 (24)

5.4 制动器的调试 (25)

5.4.1 制动盘的技术要求 (25)

6制动器主要零件的结构设计 (25)

6.1制动钳 (25)

6.2制动块 (26)

6.4制动衬快 (27)

6.5盘式制动器工作间隙的调整 (27)

致谢 (27)

参考文献 (27)

1 绪论

1.1 制动系的功能

汽车制动系统是指为了保证汽车能够在道路上安全行驶，从而提高汽车的平

均速度的系统，而在汽车上安装制动装置专门的制动机构汽车上用以使外界(主

要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，通过一系列的制动手段

确保在一定程度上达到了汽车的制动性统称为专门装置的制动系统。汽车的制动系统包括两大独立装置，汽车的制动装置和手动停车制动装置就是这两大系统。驾驶员通过脚操纵的行车制动装置称为脚制动装置。驾驶员通过手操纵的停车制动装置称为手制动装置。

驻车制动器被安全地停放在水平地面上并且没有时间限制的使汽车在斜坡上，它可以帮助驾驶者在道路坡度上更好启动。使用驻车制动器装置一般是一个机械驱动机构，以避免使用液压或气动驱动器故障。

以上功能是汽车制动系统应具备的。这些功能是通过设置在汽车上的一套专门的装置来实现的。制动控制机构和执行机构是他们的两部分组成的。通过由供能装置、操纵机构、传动机构、制动器、调节制动力装置、制动防抱装置、报警装置和压力保护装置等组成。

1.2 车轮制动器

1.2.1车轮制动器的分类

制动来驱动车辆停止运动或运动往往迫使机构产生的制动系统。车轮的制动器是行车制动的重要组成部分。目前，各种车辆用车轮制动器可分为滚筒和盘的两个主要类别。在旋转元件前者摩擦制动鼓，其工作表面是圆柱形的;旋转，这是在拼接件的前侧圆柱形制动盘。您的旋转部件固定地安装在车轮或车轴上的车轮的制动转矩的两侧作用在制动上直接每个。

1.2.2优点：盘式制动器

（1）较高的可靠性，制动器多组并联进行工作；

（2）可调性较好的制动力矩；

（3）制动时具有较高的灵敏度；

（4）体积小、质量轻；

（5）维护安装更方便；

（6）具有较强的通用性，更加便于快速实现自动化。

图1-1 鼓式制动器示意图

图1-2 盘式制动器示意图

1.3 国内外发展现状

盘式制动器和鼓式制动器是汽车制动器的不同的形式。而盘式制动器相对于鼓式制动器来说更被广泛使用。为了提高轿车的制动效能而增加了制动增力系统，使用成本相对提高，因此一些廉价低端车还在使用前盘后鼓式的模式。汽车进行制动时实际上是一个热能转换，它将汽车行驶过程中产生的动能变换为热能。高速行驶的汽车如果经常使用制动系统的制动器的话，将会因摩擦产生大量的热能，使制动器温度快速上升，如果不较快的为制动器散热降温，它的效率将大打折扣，进而影响制动器的制动性能，出现制动热衰退。在国外的早期强调摩擦特性的研究中，试图增加作为使用寿命的用户和制动性能要求的盘式制动器，在基础理论和应用研究也是加深，作为摩擦机构的分析，制动噪声的研究，本理

论来改善和优化盘式制动器的结构提供了基础，应侧重于研究和开发，除了现代汽车四轮驱动，提高了制动器的制动作用，防止灰尘和腐蚀，减轻重量，简化结构为了降低成本，电子报警与智能系统，发展的实用性与轿车使用寿命。

摩擦机理的研究：

摩擦的本质是机械运动转化成分子运动和机械能转换成相对应热能的过程中实质是热量和机械能的守恒定律。对象的实际表面，例如粗糙表面，两个粗糙表面在彼此以摩擦状态千接触考虑接触的实际区域的接触面的一小部分。该法是从表面凹凸的磨损的接触表面部加载。产生摩擦时的两个固定的相对运动，只在接触点直接通过摩擦加热。马保吉其他研究表明，摩擦的机构直接确定了摩擦热的产生机理。在制动过程中的摩擦制动盘制动垫握开始进入制动系统管路压力，从而使该板界面之间的摩擦产生。如果忽略材料易被磨损，它可以作为一个制动器制动能量被吸收所有被转化成热量。到当分析副场制动，能够提出摩擦热通量边界条件界面，一个合理的假设的表面温度的目标本研究的摩擦机构。制动过程中，主要由两部分组成，产生摩擦热：

断裂和热粘结和接触面的塑性变形是产生摩擦表面凹凸接触界面周围的物质的一部分，另一种是摩擦材料的降解在一定温度下的热所产生的热量。摩擦的第一部分，界面粘合性和摩擦断裂，塑性变形和界面的形成影响到界面第三体接触面大的塑性变形。研究表明，在地下材料的消耗比能量的接触表面消耗时，大部分的摩擦热的能量大得多，并且大多数被转换成热能。在温度树脂基复合摩擦材料的化学反应下发生分解，降解产物包括固体，液体和气体。在大气中，热分解过程是放热过程，因此成为发热摩擦制动器的一部分。因此，该摩擦制动摩擦热产生的主要边界层而不是在接触表面上，所述温度场分析应该是摩擦热作为热源的量，而不是作为具有一定厚度从在接触表面上的接触，而某些传热阻力接触界面的存在是热的界面的表面热输入表面的摩擦材料基质的热性能特性。

1.4如何获得更好的汽车制动系统：

（1）汽车通过制动系统使汽车速度能够下降到一定数值或者迫使汽车停车；（2）汽车能够在正常行驶时保持平稳的速度;

（3）汽车能够停驻原地;

制动系应满足的要求:

（4）能够达到国家规定的或国际上规定的标准;

（5）良好的行车制动效能;

（6）工作可靠;

（7）汽车的热稳定性较好的制动效能;

（8）汽车的水稳定性较好的制动效能;

（9）汽车制动时能够保持良好的操控性;

（10）脚制动和手制动的位置和制动性应满足人机工程学;

（11）制动时的滞后时间要短;

（12）汽车制动时噪声和振动应该避免;

（13）在汽车进行制动时不会与悬架、转向装置等运动干涉，也不会产生自行制动的效果;

（14）能够全天侯24小时进行制动使用;

（15）汽车制动器的使用材料在控制成本的基础上应该尽量使用环保材料，减少有害物质在大气中的排放，同时更有效的提升制动效果。

1.5 课题任务

通过调查得知现代制动器的原理、设计流程、机械制造发展的趋势，与现代制动技术的发展的现状来说，通过模仿其他车型及参数确定制动刹车形式的结构和组成。主要包括：汽车前后制动器的制动形式，前后制动器的制动力分配情况，同步附着系数，其中连接系数制动设计和制动计算参数和驱动机构的计算的影响，根据最终确定的计算和设计汽车盘式制动器设计的结果。

2 制动器方案的选择

2.1方案选择的依据

选定制动系统方案，制动系统架构参考于已有汽车，最重要的结构参数和制动性能的刹车已经初步选定。并且必须满足制动系统的制动器上，提出研究的要求必须考虑到研究课题对制动器的影响，制动系统的性能能够满足，还应考虑到客户及市场是否需求、生产发展水平是否被限制以及成本的因素是否考虑到。

2.2方案的选定

2.2.1制动器选择

汽车的制动器是用来减慢的机构或停止机器运转的装置。有时也用于调节或者限制移动机构或机器速度。它是保证机构或机器正常安全工作的重要部件。制动器类型的选择应考虑以下几点：

（1）起重机机械进行水平运行时，来能够准确泊车是通过控制动转矩的大小来实现的，多采用常开式制动器。

（2）制动器需要经常使用，有高度安全性要求的机构，必须使用双重制动器进行制动。

（3）对于制动器安装场所有要求的，如果安装制动器的场地具有较大空间时，您可以选择复杂的制动器，但安装空间有限，一般使用内带式﹑外蹄式或盘式制动器。

（4）对于运行机构的制动器来说，应该在电动机的轴端进行安装。原因是车体质量大车身惯性大，高速轴在制动时能够起到一部分缓冲作用，使制动时的冲击得到减缓。

盘式制动器和鼓式制动器中，具有如下优点的比较：

（1)热稳定性较好。制动盘的摩擦增力作用较小，拥有较小的摩擦衬块，制动面积仅占制动盘面积的7％～13％，较好的散热性。

（2)水稳定性较好。进行制动时容易将水挤出，因为制动衬块对制动盘的单位压力较高，同时通过离心力也可将水快速甩干，摩擦衬块对制动盘也起到了擦拭作

用，进水后能够快速的恢复正常使用；相比于鼓式制动器来说需要多次制动恢复正常使用。

（3制动稳定性好。制动扭矩和制动缸活塞和推力的线性关系，加上对自己的增力作用没有影响，因此，制动转矩的适度增加时减速度比鼓式制动器好

展览，他们表现出更高的制动力稳定性。

（4)汽车的前进行驶和后退行驶与制动力矩无关。

（5)盘式制动器的质量和尺寸在输出同样大小的制动力矩的条件下比鼓式要小。（6)盘式的摩擦衬块在受到磨损后更加易更换，摩擦衬块的结构也较简单，使得维修保养起来更加的容易方便。

（7)摩擦衬块与制动盘之间具有较小的间隙0.05mm到0.15mm，使操作油缸活塞的时间缩短。

（8)间隙自动调整装置的设计由于制动盘的热膨胀不会像制动鼓热膨胀那样引起制动踏板行程缩短的损失而得到简化。

（9)系统有较好的可靠性和安全性是由于多回路制动驱动系统的构成，保证了汽车车轮平稳的行驶。

(10)更换摩擦衬块由于方便地实现制动器磨损报警变得更加方便，。

盘式制动器容易受到尘污和锈蚀是它的主要缺点(不包括封闭的多片全盘式制动器)；在用驻车制动器时，驻车制动驱动机构相对来说较复杂，由于这个原因一些汽车使用前轮盘式制动系统，后轮为鼓式的制动系统；由于没有自行增势的作用，制动器的制动效能很差，中型轿车需要加力装置进行制动。

2.2.2 盘式制动器的分类

点盘式：

由于只有一小部分在制动盘的摩擦表面上，叫做点盘式。固定卡钳卡钳两种。要通过径向力和弯矩没有制动轴，显示盘式制动缸应成对布置。制动力矩大，可能更多的是制动缸的。如果必要的话，在打开空气通道的中间，以减少摩擦的温度，应采取隔热措施，以防止液压油温度的恶化。

全盘式：

这种紧凑的刹车结构，高摩擦面积。盘式制动器分为固定和浮动夹具钳型两种两个固定夹紧汽缸的内侧的两侧和制动盘的外排列形成一个较大的空间，需要在车轮。但是，对于小型车和轿车，狭小的空间内安装轮艰苦的盘式制动钳的夹紧确定，并已开发出浮动钳盘式制动器。这是盘式制动缸的仅内侧，两侧的刹车片，使它们是小的，用适当的布置在车辆中。

图2—1 浮钳盘式制动器

图2—2 定钳盘式制动器

2.3行车制动器的标准和法规

制动效能是驱动刹车开始以一定的速度或最大制动踏力制动减速和制动距离来评价两个指标，它是必不可少的制动性能的评价。下表显示了在欧洲和这两个指标的规定，美国的相关标准或规章。

表2—3制动距离和制动稳定性要求

综合国外标准和技术法规，被认为是：制动性能测试期间?减速，车子应该是5.8?7米/秒2（制动初速度v= 80公里/小时），车应该是4.4?5.5米/秒2（制动初速度表1）。相应的最大制动距离ST：汽车像ST =0.1 V + V2/150;面包车+ V2 /115，其中第一反应距离，第二个是如ST =0.15 V时，制动距离为ST部米; v单位公里/小时。

对于j的减速一般要求是不小于0.6克（5.88米/ S2），在下列条件下：轿车制动初速度50?80公里/小时，比400 N，客车（9下）踏板力轻型商用车的制动初速度50至80公里（3.5吨以内总重量）/ h时，踏板力不超过500 N，其他机动车制动初速度30?60公里/小时，踏板力不超过700 N.但事实上，踏板力值小于规则时，操控性要考虑到相比同类车辆较轻的操作性。

3制动器的设计计算

3.1 设计参数

原来的参数参照于某些小型车的设计。

整车质量：空载：1110kg

满载：1560kg

质心位置：a=L1=1.2m b=L2=1.25m

质心高度：空载：hg=0.8m

满载：hg=0.7m

轴距：L=2.450m

轮距：轮距1.44/1.43m（前/后）

最高车速：185km/h

轮毂尺寸：14

轮胎：185/65 R14

3.2 盘式制动器的主要元件

3.2.1制动盘

制动盘制动器，一个金属盘与制造并连接到车轮HT250转动缓慢制动或停止的角色扮演。当车辆制动卡钳夹住。随着圆盘转动，其使命是减轻重量和摩擦。各种各样的制动盘，他们的特点是薄壁，而在盘的中心是由砂芯形成。不同类型的盘片，有在车轮直径，板厚和两个间隙大小，节点的厚度和高度的差异而有所