汽车制动系统的结构设计

课题名称：汽车制动系统的结构设计与计算

第一章：制动器结构型式即选择

一、汽车已知参数：

汽车轴距(mm):3800 车轮滚动半径（mm ）:407.5 汽车空载时的总质量（kg ）:3330 汽车满载时的总质量（kg ）6330

空载时，前轴负荷G=mg=12348.24N 后轴负荷为38624.52N 满载时，前轴负荷G=mg=9963.53N 后轴负荷为43157.62N 空载时质心高度为750mm 满载时为930mm

质心距离前轴距离空载时为2.36m 满载时为2.62m

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质心距离后轴距离满载时为1.44m 满载时为1.18m

二、鼓式制动器工作原理

鼓式制动器的工作原理与盘式制动器的工作原理基本相同：制动蹄压住旋转表面。这个表面被称作鼓。

许多车的后车轮上装有鼓式制动器，而前车轮上装有盘式制动器。鼓式制动器具有的元件比盘式制动器的多，而且维修难度更大，但是鼓式制动器的制造成本低，并且易于与紧急制动系统结合。

我们将了解鼓式制动器的工作原理、检查紧急制动器的安装情况并找出鼓式制动器所需的维修类别。

我们将鼓式制动器进行分解，并分别说明各个元件的作用。

图1 鼓式制动器的各个元件

与盘式制动器一样，鼓式制动器也带有两个制动蹄和一个活塞。但是鼓式制动器还带有一个调节器机构、一个紧急制动机构和大量弹簧。

图2仅显示了提供制动力的元件。

图2. 运行中的鼓式制动器

当您踩下制动踏板时，活塞会推动制动蹄靠紧鼓。这一点很容易理解，但是为什么需要这些弹簧呢？

这就是鼓式制动器比较复杂的地方。许多鼓式制动器都是自作用的。图5中显示，当制动蹄与鼓发生接触时，会出现某种楔入动作，其效果是借助更大的制动力将制动蹄压入鼓中。

楔入动作提供的额外制动力，可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用的更小的活塞。但是，由于存在楔入动作，在松开制动器时，必须使制动蹄脱离鼓。这就是需要一些弹簧的原因。其他弹簧有助于将制动蹄固定到位，并在调节臂驱动之后使它返回。

为了让鼓式制动器正常工作，制动蹄必须与鼓靠近，但又不能接触鼓。如果制动蹄与鼓相隔太远（例如，由于制动蹄已磨损），那么活塞需要更多的制动液才能完成这段距离的行程，并且当您使用制动器时，制动踏板会下沉得更靠近地板。这就是大多数鼓式制动器都带有一个自动调节器的原因。

当衬块磨损时，制动蹄和鼓之间将产生更多的空间。汽车在倒车过程中停止时，会推动制动蹄，使它与鼓靠紧。当间隙变得足够大时，调节杆会摇动足够的幅度，使调节器齿轮前进一个齿。调节器上带有像螺栓一样的螺纹，因此它可以在转动时松开一点，并延伸以填充间隙。每当制动蹄磨损一点时，调节器就会再前进一点，因

此它总是使制动蹄与鼓保持靠近。

一些汽车的调节器在使用紧急制动器时会启动。如果紧急制动器有很长一段时间没有使用了，则调节器可能无法再进行调整。因此，如果您的汽车装有这类调节器，一周应至少使用紧急制动器一次。

汽车上的紧急制动器必须使用主制动系统之外的动力源来启动。鼓式制动器的设计允许简单的线缆启动机构。

鼓式制动器最常见的维修是更换制动蹄。一些鼓式制动器的背面提供了一个检查孔，可以通过这个孔查看制动蹄上还剩下多少材料。当摩擦材料已磨损到铆钉只剩下0.8毫米长时，应更换制动蹄。如果摩擦材料是与后底板粘合在一起的（不是用铆钉），则当剩余的摩擦材料仅为1.6毫米厚时，应更换制动蹄。

图3. 制动蹄

与盘式制动器中的情况相同，制动鼓中有时会磨损出很深的划痕。如果磨损完的制动蹄使用时间太长，将摩擦材料固定在后部的铆钉会把鼓磨出凹槽。出现严重划痕的鼓有时可以通过重新打磨来修复。盘式制动器具有最小允许厚度，而鼓式制动器具有最大允许直径。由于接触面位于鼓内，因此当您从鼓式制动器中去除材料时，直径会变大。

图4. 制动鼓

第二章：制动系的主要参数及其选择

一、制动力及制动力分配系数分析

二、汽车前后车轮同时抱死时的制动力和分配系数

1、制动力（满载）

假设汽车的同步附着系数为0ϕ=0.8.

在前后车轮均被抱死时，q=0ϕ=0.8,这时前后轴车轮的制动器制动力1f F 、2f F 即是理想最大制动力，此时B F 、f F 和F ϕ相等，所以有：（B F 为汽车总的地面制动力，f F 为汽车总的制动器制动力，F ϕ车轮与路面总的附着力）

L=3.8M L1=2.62M L2=1.18M Hg=0.93M

11200()B f g G

F F F L h L

1ϕ===+ϕϕ=24891.2N

22100()B f g G

F F F L h L

ϕ2===-ϕϕ=24786.628N

2、制动力分配系数与同步附着系数 假设汽车的同步附着系数为0ϕ=0.8. 则制动力分配系数0g h b L

ϕ+β=

=0.5

3、制动强度和附着系数利用率

取该车所能遇到的最大附着系数为max ϕ=1，从保证汽车制动时的稳定性出发来确定各轴的最大制动力矩。ϕ=1时，后轴先抱死，当后轴刚要抱死时，可推出得：

110()B g

GL F L h ϕ=

+ϕ-ϕ=66.8039KN

110()g

L q L h ϕ

=

+ϕ-ϕ=0.9342

110()g L L h ε=

+ϕ-ϕ= 1.87

1.87(10.8)*0.886

+-=0.9342

4、最大制动力矩

对于选取较大0ϕ值的汽车，这类车辆经常行驶在良好道路上，车速较高，后轮制动抱

死失去稳定而出现甩尾的危险性较前一类汽车大得多。因此应从保证汽车制动时的稳定性出