汽车盘式制动器设计

汽车盘式制动器设计

第一章绪论

1.1制动系统设计的意义

汽车是现代交通工具中用的最多最普遍也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统。它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系统中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的发展和车流密度的日益增大人们对安全性、可靠性要求越来越高为保证人身和车辆安全、必须为汽车配备十分可靠的制动系统。

通过查阅相关的资料运用专业基础理论和专业知识进行部件的设计计算和结构设计使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；同时在材料的选择上应尽量采用对人体无害的材料[1]。

1.2 制动器的发展历程

制动器分车轮制动器和中央制动器两种，后者制动传动轴或变速器输出轴。由于中央制动器在应急制动时容易造成传动轴超载，所以现在大多数重型车辆在后轮制动器上附加手动机械式驱动机构使之兼起驻车制动和应急制动时用[2]。

从耗散能量的方式分制动器有摩擦式液力式电磁式和涡流式。

迄今为止人们已经把全息照相、激光多普勒分析、有限元分析以及试验模态技术等引入到制动器的振动和噪声研究中并取得了大量的成果。全息照相技术向人们展示了制动过程中振动的真实形态;有限元及模态分析的统一使得建立与实际相符合的振动的数学模型成为了可能这些都对制动系统的设计和分析提供了便利。

在对系统进行分析、综合和预测时需要给出系统的动态特性。此时实际系统可能尚未完成或者处十经济性、安全性等因素的考虑无法通过试验进行验证往往需要借助于系统仿真来实现这一要求。所谓系统仿真是指利用计算机来运行仿真

模型模仿实际系统的运行状态及随时间变化的过程并通过对仿真运行过程的观察和统计得出被仿真系统的仿真输出参数和基本特性以此来推断和估计实际系统的真实参数和真实性能。

采用仿真方法研究汽车的各项性能时需对汽车作适当的简化然后应用简化模型进行计算分析。随着简化程度的不同必然会使计算结果与实际情况之间存在不同程度的偏差。由于汽车是一个复杂的系统，其整车、零部件以及各总成的运动模型和力学模型相当复杂对这些模型进行分析计算同时要保证一定的精度所需要的工作量是很大的在很大程度上受到了计算机处理能力的限制。

随着计算机软硬件技术的发展计算机对数据的处理能力有了突飞猛进的提

高因此使得计算机仿真技术越来越多地用于汽车的研究开发和设计制造中。近年来虚拟样机技术(Virtual Prototype Technology)得到快速的发展采用虚拟样机技术可以综合考虑制动器非线性法向载荷、粘滑作用、结构等因素分析具体情况下制动器振动的主要诱因。虚拟样机技术已成为解决工程问题的一种快速、有效的手段[3]。

1.3 国内盘式制动器的应用

随着我国汽车工业技术的发展，特别是重型汽车工业的发展，合资企业的引进国外先进技术的进入汽车上采应用盘式制动器配置才逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。

(1)在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发一般采用了混合的制动形式即前车轮盘式制动后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中由于惯性的作用前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%～80%所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本就采用了前轮盘式制动后轮鼓式制动的混合匹配方式。采用前盘后鼓式混合制动器这主要是出于成本上的考虑同时也是因为汽车在紧急制动时轴荷前移对前轮制动性能的要求比较高这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流采用液压油作传输介质以液压总泵为动力源后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分轿车(中档类如夏利、吉利、神龙富康、上海华普、捷达)、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、

江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、SUV及皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。2004年我国共产此类车计110万辆以上。但随着高速公路等级的提高乘车档次的上升特别上国家安全法规的强制实施前后轮都用盘式制动器是趋势。

(2)在大型客车方面：气压盘式制动器产品技术先进性明显可靠性总体良好具有创新性和技术标准的集成性。欧美国家自上世纪90年代初开始将盘式制动器用于大型公交车。至2000年盘式制动器（前后制动均为盘式）已经成为欧美国家城市公交车的标准配置。我国从1997年开始在大客车和载重车上推广盘式制动器及ABS防抱死系统因进口产品价格太高主要用于高端产品。2004年7月1日交通部强制在7～12米高Ⅱ型客车上“必须”配备后国产盘式制动器得以大行其道。北京公交电车公司、上海公交、武汉公交、长沙公交、深圳公交、广州公交等公司都在使用为大客车匹配的气压盘式制动器。生产厂家主要有：宇通公司2004年产20000多辆客车其中使用盘式制动器的客车已占一半多；宇通公司自制底盘部份是由二汽在EQ153前后桥基础升级更改的每年有10000多套。二汽东风车桥用EQ153前后桥改型匹配气压盘式制动器的前后桥总成约占6000套以上是宇通公司最大的气压盘式制动器桥供应商。宇通公司每年需在一汽采客车底盘3000多台一汽客底2004年供了2000多台其中带盘式制动器占一半以上。如一汽客底采用4E 前转向系统配置气压盘式制动器前桥、11吨420后桥装在6100（10米）豪华客车上；7吨盘式前桥与13吨435后桥配装在6120（12米）豪华客车上等都是宇通公司市场前景较好利润附加值很高的车型。江苏金龙客车的7-9米高Ⅱ型客车客车采用湖桥供带盘式制动器的车桥2004年在5500台左右。厦门金龙客车10-12米高Ⅱ型客车以上客车、丹东黄海客车10-12米高Ⅱ型客车、安徽凯斯鲍尔等等国内知名的大型厂家均已在批量生产带盘式制动器的高档客车。

(3)重型汽车方面：作为重型汽车行业应用型新技术气压盘式制动器的已经属成熟产品目前具有广泛应用的前景。2004年3月红岩公司率先在国内重卡行业中完成了对气压盘式制动器总成的开发。2005年元月份中国重汽卡车事业部在提升和改进卡车底盘的过程中在桥箱事业部配合下将22.5英寸气压盘式制动器成功“嫁接”到了重汽斯太尔重卡车前桥上。气压盘式制动器在重汽斯太尔卡车前桥上的成功“嫁接”解决了令整车厂及用户困扰已久的传统鼓式制动器制动啸叫、频