(完整版)福田轻型货车制动系统设计说明书毕业设计论文

摘要

制动系统是汽车中最重要的系统之一。因为随着高速公路的不断发展，汽车的车速将越来越高，对制动系的工作可靠性要求日益提高,制动系工作可靠的汽车能保证行驶的安全性。由此可见，本次制动系统设计具有实际意义。

本次设计主要是对轻型货车制动系统结构进行分析的基础上，根据对轻型货车制动系统的要求，设计出合理的符合国家标准和行业标准的制动系统。

首先制动系统设计是根据整车主要参数和相关车型，制定出制动系统的结构方案，其次设计计算确定前、后鼓式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式等。最后利用计算机辅助设计绘制出了前、后制动器装配图、制动主缸装配图、制动管路布置图。最终对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。另外在设计的同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等因素。结果表明设计出的制动系统是合理的、

符合国家标准的。

关键词：轻型货车；制动；鼓式制动器；制动主缸；液压系统.

Abstract

Braking system is one of the most important system in the automotive . because of the continuous development with the the work of the increasing reliability requirements,Brake work of a reliable car,guarantee the safety of travelling,This shows that, The braking system design of practical significance.

The braking system is one of important system of active safety. Based on the structural analysis and the design requirements of intermediate car’s braking system, a braking system design is performed in this thesis, according to the national and professional standards.

First through analyzing the main parameters of the entire vehicle, the braking system design starts from determination of the structure scheme. SecondlyCalculating and determining the main dimension and structural type of the front、rear drum brake，brake master cylinder ans so on，Finally use of computer-aided design drawing draw the engineering drawings of the front and rear brakes, the master brake cylinder, the diagram of the brake pipelines. Furthermore, each target of the designed system is analyzed for

checking whether it meets the requirements. some factors are considered in this thesis, such as simple structure, low costs, and environmental protection, etc. The result shows that the design is reasonable and accurate, comparing with the related national standards.

Key words：light truck；brake；drum brake；master cylinder；2) (+sin)R=178.91mm

摩擦片摩擦系数=0.3~0.5 取0.3

=arctan=arctan0.3=16.7°

θ=90°—θ2=90°—90°2=45°

=arctan°

2）从蹄的效能因数

-+=16.7°-5.83°+20°=30.87°

Kt= =1.6(0.8×cos30.87°1.1×cos5.83×sin16.7+1)

=0.5

后轮总的效能因数 Kt= Kt +Kt=1.03+0.5=1.53

2.前轮双向自增力效能因数：

摩擦衬片包角θ=102°θ=123°

摩擦衬片起始角θ=48°θ=30°

制动蹄支承点位置坐标a=118mm

制动蹄支承点位置坐标c=132mm

制动器中心到张开力P 作用线的距离e=90mm

制动鼓半径 R=162.56mm

摩擦衬片包角 =90°

摩擦片摩擦系数=0.3~0.5 取0.3

=arctan=arctan0.3=16.7°

θ=90°—θ2=90°—90°2=45°

=2+-θ-θ2=7.7°

Kt= =0.92

次领蹄制动效能因数

Kt= )1sin cos ''/'cos '/(''-γβλξe k p =2.5

双增力总的效能因数Kt= Kt+ Kt=3.42

3.7 鼓式制动器零部件的结构设计

1）摩擦衬片

摩擦衬片选择应满足以下条件：具有稳定的摩擦因数，有良好的耐磨性。要尽可能小的压缩率和膨胀率。制动时不易产生噪音，对环境无污染。应采用对人体无害的摩擦材料。有较高的耐挤压强度和冲击强度，和抗剪切能力。摩擦衬块的热导率应控制在一定范围内。

2）制动底板

制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件

相互间的正确位置，制动底版承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度，为此本次设计选用具有凹凸起伏形状的钢板冲压成型的制动底板。

3）摩擦材料

对汽车的摩擦材料有如下要求：

（1）具有高而稳定的摩擦系数，热衰退应该较为缓和，不能在温升到某一值后，摩擦系数骤然下降。

（2）耐磨性好

（3）吸水性和吸油率低

（4）有较高的耐挤压强度和冲压强度

（5）制动时不发生噪声和臭气

（6）尽量采用减少污染和对人体无害的摩擦材料

摩擦材料目前广泛采用的是模压材料，模压材料是将石棉纤维与树胶粘结剂，由无机粉粒及橡胶聚合树脂等配成的用以调态摩擦性能的填充剂，以及主要成分为石墨的噪声消除剂等混合后，在高温下保持较高的机械强度。

另一种为编织材料。其冲击强度比模压材料高4~5倍。但耐磨性差。只适用于轻、中型汽车的鼓式和带式制动器。特别是带式中央制动器。

各种摩擦材料的磨损系数的稳定性为0.3~0.5。计算制动器制动力矩时，一般取值0.3

调整摩擦性能的填充剂与噪声消除剂等混合后，在高温下模压成

型的。模压材料的挠性较差故应安衬片或衬块规格模压，其优点是可以选用各种不同的聚合树脂配料，使衬片或衬块具有不同的摩擦性能和其它性能。

基于石棉纤维它的优点，本次设计摩擦材料选用无石棉材料。

4）制动蹄

轿车和微型车，轻型载货汽车的制动蹄广泛采用T形钢辗压或钢板冲压焊接制成。制动蹄腹板和翼缘的厚度分别选用了6mm，衬片的厚度选用了6mm

制动蹄和摩擦片可以铆接，也可以粘接。粘接的优点在于衬片更换前允许磨损的厚度较大，其缺点在于工艺较复杂，且不易更换衬片。铆接的噪声较小。本次设计采用铆接的。

2）制动鼓

制动鼓在工作载荷下将变形，使蹄鼓间单位压力不均匀，且带来了少许踏板行程损失，鼓变形后的不圆柱度过大容易引起制动时的自锁或引起踏板振动。为提高制动鼓的刚度，沿鼓口外圆边铸有周向肋条，也有铸成若干轴向肋条的。加肋条还可以提高散热性能。制动鼓的内工作面应在制动鼓与轮辋装配后进行加工，可以保证两轴线重合。并应在两者装配条件下进行动平衡。需用不平衡度为0.30~0.40N.m制动鼓壁厚，轿车为7~2mm，中型以上货车为13~18mm。壁厚取大些有利于增加热容量。

制动鼓应具有高的刚性和较大的热容量，制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配，应能保证具有高的

摩擦系数并使工作表面磨损均匀中吨位和重型货车以及大型客车的制动鼓材料多用灰铸铁，一方面由于铸铁耐磨，易于加工，另一方面单位体积的热容量大。另外，也有用合金铸铁的。不少轻型货车和轿车的制动鼓是组合式的。其圆柱部分用铸铁铸造，腹板用钢板冲压成型。这样可以减少制动鼓质量。故本次设计选用由钢板冲压成型的辐板与铸铁鼓筒部分铸成一体的组合式制动鼓。

6）制动器间隙调节装置

为了保证制动鼓在不转动时能自由转动，制动鼓与制动蹄衬片必须保留一定的间隙，但是又不能过大。因为这样将使制动踏板行程过大，以致驾驶员操纵不便，同时也会推迟制动器起作用的时刻。一般合适的间隙范围在0.25～0.5mm之间；采用间隙自动调节装置时，制动器安装到车上以后，不需要人工精细调整，只需进行一次完全制动即自动调准到合适范围，并在行车过程中能随时补偿过量间隙。

（1）手动调整装置

①转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销

凸轮固定在制动底板上，支承销固定在制动蹄上，沿某一方向转动调整凸轮时，通过支承销将制动蹄向外顶，制动器间隙将减小。

②转动调整螺母

有些制动器轮缸两端的端盖制成调整螺母，用一字螺丝刀拨动调整螺母的齿槽，使螺母转动，带螺杆的可调支座便向内或向外作轴向移动，使制动蹄上端靠近或远离制动鼓，制动间隙减小或增大。间隙调整好以后，用锁片插入调整螺母的齿槽中，固定螺母位置。

③调整可调顶杆长度

可调顶杆由顶杆体、调整螺钉和顶杆套组成。顶杆套一端具有带齿的凸缘，套内制有螺纹，调整螺钉借螺纹旋入顶杆套内。拨动顶杆套带齿的凸缘，可使调整螺钉沿轴向移动，从而改变了可调顶杆的总长度，调整了制动器间隙。

（2）自动调整装置

现在很多汽车的制动器都装有制动器间隙自动调整装置，它可以保证制动器间隙始终处于最佳状态，不必经常人工检查和调整。

摩擦限位式间隙自调装置

用以限定不制动时制动蹄内极限位置的限位摩擦环装在轮缸活塞内，限位摩擦环是一个有切口的弹性金属环，压装入轮缸后与缸壁之间的摩擦力可达400～550N。如果制动器间隙过大，活塞向外移动靠在限位环上仍不能正常制动，活塞将在油压作用下克服制动环与缸壁间的摩擦力继续向外移动，摩擦环也被带动外移，解除制动时，制动器复位弹簧不可能带动摩擦环回位，也即活塞的回位受到限制，制动器间隙减小。

制动器的过量间隙一部分由于衬片或衬块磨损所致，另一部分是由于制动器元件变形所致。本次设计过程中，对后制动器采取了手动调节装置。这样装置从结构上分析较简单，并且加工工艺简单。前制动器采用自动调节。

7）制动液

制动液应能保证液压系统工作的可靠性。对于它有以下几点要求：

（1）高温下不易汽化，否则将在管路中产生汽阻现象，使制动系失效。

（2）低温下有良好的流动性。

（3）对液压系统起良好的润滑作用。

（4）不会使之与经常接触的金属件腐蚀，橡胶发生膨胀，变硬或损坏。

（5）吸水性差而溶水性良好，因而选用了国内常用的50%作用的溶剂（丁醇，酒精和甘油等）配成。

8）制动主缸

制动主缸有的与贮液室铸成一体，也有二者分制而装合在一起或用油管连接的。我所设计的轻型货车采用了后者。由于制动管路的布置采用了双回路液压制动管路，因而制动主缸采用了串联双腔式制动主缸9）制动轮缸

制动轮缸有双活塞式和单活塞式两种。由于前轮制动器采用了双向自增力式，因此轮缸采用双活塞式，后轮为领从蹄式所以也采用单活塞式制动轮缸。

第4章液压制动驱动机构的设计计算

4.1制动轮缸直径d的确定

后轮鼓式制动器制动轮缸直径：

制动力矩M= KtdPR

M=2 M=3009.2Nm

d=26.4mm 取28

一个轮缸工作容积

Vi=d=2822=2461.76mm

d---一个轮缸活塞的直径

n---轮缸中活塞的数目

--一个轮缸活塞在完全制动时的行程，对鼓式制动器可取2mm

后轴上所有轮缸工作容积

V==22461.76=4923.52mm

前轮鼓式制动器制动轮缸直径：

制动力矩M= KtdPR

M=2 M=4589.7Nm

d=21.86mm 取25

一个轮缸工作容积

Vi= d=2522=1962.5mm

d---一个轮缸活塞的直径

n---轮缸中活塞的数目

--一个轮缸活塞在完全制动时的行程，对鼓式制动器可取2mm

后轴上所有轮缸工作容积

V==21962.5=3925mm

4.2 制动主缸直径d的计算

考虑到制动软管容积变形，则制动主缸应有的工作容积为V=1.3 V

V=1.3 V V=1.38848.52=11503.076 mm

V=dS d=11503.076 d=24.5mm d 取28

S=(0.8~1.2) d 取S= d

4.3 制动踏板力

根据公式：

式中：——制动主缸活塞直径；

P——制动管路的液压，p=8MPa～12MPa。取p=10MPa

——制动踏板机构传动比；取=6；

——制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取=0.85～0.95。根据上式得：

安装助力装置

4.4 制动踏板工作行程Sp

式中：——主缸推杆与活塞的间隙，一般取1.5～2mm；取1.5mm。

——主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的极限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所经过的行程；取1.5mm

第5章制动性能分析

任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。

汽车的制动性是指汽车在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维持一定车速的能力。

5.1 制动性能评价指标

汽车制动性能主要由以下三个方面来评价：

1）制动效能，即制动距离和制动减速度；

2）制动效能的稳定性，即抗衰退性能；

3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以

及失去转向能力的性能。

5.2 制动效能

制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。本次所设计的《轻型货车制动系统设计》在经过前述的参数选择和设计计算后，经过汽车标准手册的验证，保证了轻型货车所能达到的性能，计算结果符合要求。

5.3 制动效能的恒定性

制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。

本次设计的制动器是用珠光体灰铸铁制成制动盘，无石棉作为摩擦材料，正常制动时，摩擦副的温度在200℃左右。

5.4 制动时汽车的方向稳定性

制动时汽车的方向稳定性，常用制动时汽车给定路径行驶的能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力。则汽车将偏离原来的路径。

制动过程中汽车维持直线行驶，或按预定弯道行驶的能力称为方向稳定性。影响方向稳定性的包括制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力三种情况。制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，汽车将偏离给定的行驶路径。因此，常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价汽车制动时的方向稳定性，对制动距离和制动减速度两指标测试时都要求了其试验通道的宽度。

表征制动效能恒定性的制动器抗热衰退性，分析表明，制动器温度上升后，制动器，摩擦力矩显著下降，对温升有要求。规定，以速度30Km and Safety (Second Edition)[M] . Warrendale, PA, USA: SAE, Inc.,1999

[21]A czinczel,A stegmaier,Braking systems with ABS for passenger

Cars[M],BochCoLtd,1995

致谢

经过三个月的忙碌，本次毕业设计已经结束了，在此我要感谢每一个帮助过我的人。

首先，我要感谢教过我的所有老师，感谢和我共同学习、生活了四年的同学。老师不仅教给了我们文化知识，还教我们如何做人。

其次，能够圆满的完成这次毕业设计，是我们所有毕业生的心愿，这次毕业设计的收获是巨大的，必将成为大学时代美好的回忆，也会为以后的工作打下良好的基础。这除了我个人的努力外，更多的是老师和同学们给我的帮助。在此向他们表示深深的谢意。

本次设计过程中得到了许多同学的帮助和老师的细心教导。尤其是指导教师张立军老师。张老师平日里工作繁忙，但在我们做毕业设计的每个环节，从毕业实习到查阅相关资料，方案确定到草图的绘制，中期检查，后期毕业设计等整个过程中都给予了我细心的指导。除了敬佩张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，这将积极影响我今后的学习和工作。

附录1

Hydraulic Brake Systems The braking system is the most important system in cars. If the brake system fail, the result can be disastrous.

When you step on the brake pedal, you expect the vehicle to stop.

The brake pedal operates a be carried to all parts of the vehicle by small the pedal, but a great deal of pressure is generated at the wheels. The brake pedal is linked to a piston in the brake master cylinder, which is filled with and a fluid reservoir.

Modern master cylinders are actually two separate cylinders. Such a system is called a dual circuit, because the front cylinder is connected to the front brakes and the rear cylinder to the rear brakes. (Some vehicles are connected diagonally.) The two cylinders are actually separated, allowing for emergency stopping power should one part of the system fail.

The entire the brake pedal is depressed, the pistons in the master cylinder are forced to move, exerting tremendous force on the fluid in the lines. The fluid the brake shoes or pads. The friction between the brake shoe and wheel drum or the brake pad and rotor (disc) slows the vehicle and eventually stops it.

Also attached to the brake pedal is a switch that lights the brake lights as the pedal is depressed. The lights stay on until the brake pedal is released and returns to its normal position.

Each wheel cylinder in a drum brake system contains two pistons, one at either end, which push outward in opposite directions. In disc brake systems, the wheel cylinders are part of the caliper (there can be as many as four or as few as one). Whether disc or drum type, all

pistons use some type of rubber seal to prevent leakage around the piston, and a rubber dust boot seals the outer ends of the wheel cylinders against dirt and moisture.

When the brake pedal is released, a spring pushes the master cylinder pistons back to their normal positions. Check valves in the master cylinder piston allow fluid to flow toward the wheel cylinders or calipers as the piston returns. Then as the brake shoe return springs pull the brake shoes back to the released position, excess fluid returns to the master cylinder through compensating ports, which uncovered as the pistons move back. Any fluid that a valve mounted near the master cylinder. A piston in the valve receives pressure on each end from the front and rear brake circuits. When the pressures are balanced, the piston remains stationary, but when one circuit of the brakes will force the piston to one side or the other, closing the switch and activating the warning light. The light can also be activated by the ignition switch during engine starting or by the parking brake.

Front disc, rear drum brake systems also materials

Brake shoes and pads are constructed in a similar manner. The pad or shoe is composed of a metal backing plate and a friction lining. The lining is either bonded (glued) to the metal, or riveted. Generally,

riveted linings provide superior performance, but good quality bonded linings are perfectly adequate.

Friction materials will vary between manufacturers and type of pad and the material compound may be referred to as: asbestos, organic, semi-metallic, metallic. The difference between these compounds lies in the types and percentages of friction materials used, material binders and performance modifiers.

Generally speaking, organic and non-metallic asbestos compound brakes are quiet, easy on rotors and provide good feel. But this comes at the expense of , so they may not be your best choice for driving. In most cases, these linings will wear somewhat faster than metallic compound pads, so you will usually replace them more often. But, when using these pads, rotors tend to last longer.

Semi-metallic or metallic compound brake linings will vary in performance based on the metallic contents of the compound. Again, generally speaking, the material will resist a cold morning may not give strong braking. Also, metallic and semi-metallic are more likely to squeal. In most cases, metallic compounds last longer than non-metallic pads, but they tend to cause more wear on the rotors. If you use metallic pads, expect to replace the rotors more often.

When deciding what type of brake lining is right for you, keep in mind that today's modern cars could adversely affect brake feel or

responsiveness. Before changing the brake materials, talk to your dealer or parts supplier to . Remember that mountain roads, and racing may require a change to a brake linings, among which are Kevlar and carbon compounds. These materials driving or racing. Wear characteristics can be similar to either the metallic or the non-metallic linings, depending on the product you buy. Most race applications tend to wear like metallic linings, while many of the street applications are more like the non-metallic.

2. Brake fluid

On a disk brake, the fluid from the master cylinder is forced into a caliper where it presses against a piston. The piston, in-turn, squeezes two brake pads against the disk(rotor)which is attached to the wheel, forcing it to slow down or stop. This process is similar to a bicycle brake where two rubber pads rub against the wheel rim creating friction.

With drum brakes, fluid is forced into the wheel cylinder which pushes the brake shoes out so that the friction linings are pressed against the drum which is attached to the wheel, causing the wheel to stop.

In either case, the friction surfaces of the pads on a disk brake system, or the shoes on a drum brake convert the forward motion of the vehicle into surfaces (linings) of the pads and shoes to eventually