盤式制動器本科畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ................................. 45 致 謝 ................................................................. 46 參考文獻 .............................................................. 47 附錄 A 外文翻譯 ........................................................ 48 附錄 B 制動器 裝配圖及 三維建模 .......................................... 57 附錄 C MATELAB 編制制動力分配曲線 ...................................... 63 沈陽理工大學學士學位論文 1 1 緒論 制動系統 的基本概念 ： 使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩定，以及使已停駛的汽車保持不動 ， 這些作用統稱為制動；汽車上裝設的一系列專門裝置，以便駕駛員能根據道路和交通等情況，借以使外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，對汽車進行一定程度的制動，這種可控制的對汽車進行制動的外力稱為制動力；這樣的一系列專門裝置即稱為制動系。 這種用以使行 駛中的汽車減速甚至停車的制動系稱為行車制動系；用以使已停駛的汽車駐留原地不動的裝置，稱為駐車制動系。這兩個制動系是每輛汽車必須具備的。 圖 汽車制動系組成 1制動助力器； 2制動燈開關； 3駐車制動與行車制動警示燈； 4駐車制動接觸裝置； 5后輪制動器； 6制動燈； 7駐車制動踏板； 8制動踏板； 9制動主缸； 10制動鉗； 11發動機進氣管； 12低壓管； 13制動盤 沈陽理工大學學士學位論文 2 任何制動系都具有以下四個基本組成部分 （如圖 ） ： 供能裝置 ： 包括供給、調節制動所需能量以及改 善傳能介質狀態的各種部件。 控制裝置 ： 包括產生制動動作和控制制動效果的各種部件。 傳動裝置 ： 包括將制動能量傳輸到制動器的各個部件 制動器 ： 產生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力（制動力）的部件，其中包括輔助制動系中的緩速裝置。 按制動能源來分類，行車制動系可分為，以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系稱為人力制動系；完全靠由發動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的則是動力制動系，其制動源可以是發動機驅動的空氣壓縮機或油泵；兼用人力和發動機動力進行制動的制動系稱為伺服制動系。 駐車制動系 可以是人力式或動力式 。 專門用于掛車的還有慣性制動系和重力制動系。按照制動能量的傳輸方式，制動系可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。同時采用兩種以上傳能方式的制動系可稱為組合式制動系。 制動系統是評價汽車安全性的一個重要因素，也是汽車的重要組成部分之一。當今汽車行業已經非常發達，人類對汽車的性能要求也越來越高。一款安全、輕便、環保、經濟的制動系統可以大大提高汽車的性能。這也是汽車設計人員不斷追求的目標。 制動系統 研究現狀： 目前 ，車輛主要還是采用盤式和鼓式制動器的組合形式。雖然盤式制動器的使用經濟 性現在有所提高，但是與鼓式制動器比起來還是貴得多。當然，氣壓盤式制動器的性能更優越，內襯的使用壽命更長，維修間隔和保養技術也進一步提升。 摩擦材料現在更大程度的向有機材料類型轉變，這對盤式制動器的發展來說是一個契機，可以使得氣壓盤式制動器在更高的溫度下運行，而鼓式制動器材料是不能承受這樣的溫度的。鼓式制動器的發展已經達到了最高限度。 因此，汽車制動器未來的發展重點是浮鉗式盤式制動器。尤其在前輪安裝的通風盤式制動器又是發展重點。另外，作為需要在增大制動力的一種制動產品，雙盤式制動器在商用車應用的氣壓式 雙盤式制動器將是未來發展的方向。在后輪盤式制動器中，帶駐車制動器功能的盤中鼓式制動器將是未來發展的一種趨勢。隨著 BBW 技術的發展，盤式電動制動器是未來發展的重點方向。 在材料選擇方面： 80 年代之前，國內外都主要采用有石棉樹脂型摩擦材料用于汽車制動，但因石棉摩擦產生有毒粉塵吸入人體后對肺產生影響，以及產生環境污染，同時沈陽理工大學學士學位論文 3 在高速、高溫下，石棉材料的強度、摩擦系數、耐磨性能等均下降，因此，汽車制動 系無石棉化 已 是一種必然的發展趨勢。國外從 70年 代 就開始禁止采用石棉用做制動材料，我國在 1999 年修改的 GB126761999 法規也明確規定 “20xx 年 10月 1 日之后，制動襯片應不含石棉 ” 。目前國際上第三代摩擦材料 誕生 —— 無石棉有機物 NAO 片。主要使用玻璃纖維、芳香族聚酰纖維或其它纖維（碳、陶瓷等）作為加固材料。其主要優點是：無論在低溫或高溫都保持良好的制動效果，減少磨損，降低噪音，延長剎車盤的使用壽命，代表目前摩擦材料的發展方向。 目前國內多以半金屬纖維增強復合摩擦材料應用最為普遍。但一些企業和地方根據本身的特點，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工業大學所承擔的科研項目 “ 替代石棉制品汽車制動摩擦片的研制 ” 中，采用 當地的海泡石纖維來研制摩擦材料取得初步成功；西安交大與廣東省東方劍麻集團有限公司聯合研制采用劍麻作為增強纖維也初步取得成功，據報道該制動器的摩擦系數、磨損率、硬度、沖擊韌性等各項性能均達到國家標準、具有摩擦系數平穩、熱恢復性能好、剎車噪音小、使用壽命長、低成本等優點。另外，國內 還 有人研究采用水鎂石做摩擦材料。不同的纖維有不同的優缺點，因此研制一種比較符合各種要求的摩擦材料也就成為人們的追求。但不管如何，未來汽車制動摩擦材料必須是環?；?安全化 、輕量化以及低成本的原則。 另外，現代汽車制動控制技術正朝著電子 制動控制方向發展。全電制動控制因其巨大的優越性，將取代傳統的以液壓為主的傳統制動控制系統。同時，隨著其他汽車電子技術特別是超大規模集成電路的發展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統將與其他汽車電子系統如汽車電子懸架系統、汽車主動式方向擺動穩定系統、電子導航系統、無人駕駛系統等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統，各種控制單元集中在一個 ECU 中，并將逐漸代替常規的控制系統，實現車輛控制的智能化。但是，汽車制動控制技術的發展受整個汽車工業發展的制約。有一個 巨大的汽車現有及潛在的市場的吸引，各種先進的電子技術、生物技術、信息技術以及各種智能技術才不斷應用到汽車制動控制系統中來。同時需要各種國際及國內的相關法規的健全，這樣裝備新的制動技術的汽車就會真正應用到汽車的批量生產中。 課題主要內容： 題目簡介：后輪驅動；總長 4300mm； 總寬 1790mm； 軸距 2576mm； 前輪距 1460mm；后輪距 1473mm；整備質量 1598kg； 發動機排量 ，最大功率 85kw/5500r/min，最大沈陽理工大學學士學位論文 4 轉矩 158 N m /4000r/min，壓縮比 :1；五檔手動 變速器，推薦 傳動比： 1i =，2i =， 3i =， 4i =， 5i =， Ri =；推薦主減速比： ； 最高車速：200km/h。 根據所給商務車的技術參數及性能參數，并綜合考慮制動器的設計要求，如下： 1）具有足夠的制動效能。 2）工作可靠。 3）在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱性和方向穩定性。 4）防止水和污泥進入制動器工作表面。 5）制動能力的熱穩定性良好。 6）操縱輕便，并具有良好的隨動性。 7）制動時，制動系產生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發出對人體有還的石棉纖維等物質，以減少公害。 8）作用滯后性應盡可能好。 9）摩擦襯片應有足夠的使用壽命。 10）摩擦副磨損后，應有能消除因磨損而產生間隙的機構，且調整間隙工作容易，最好設置自動調整間隙機構。 11）當制動驅動裝置的任何元件發生故障并是使基本功能遭到破壞時，汽車制 動系應有音響或光信號等報警提示。 結合以上參數及要求，適當考慮經濟因素，設計一款合適的汽車制動器并通過繪圖軟件將該制動器布置圖繪出。 課題研究方案： 1）制動器的結構方案分析及選擇。分析該商務車制動器的設計要求，通過比較、計算以及查閱相關資料，選出適合的結構方案。 2）制動系的主要參數及其選擇。選擇制動力、制動力分配系數、制動強度、最大制動力矩等。 3）制動器的設計和計算。根據所選方案與參數，分析計算制動器的制動因數、摩擦襯 塊 的磨損特性，核算制動器熱容量和溫升等 4）制動器主要零部件的結構設 計與計算 5）制動驅動機構的結構形式選擇與設計計算 6）綜合上述設計與計算，用繪圖軟件繪制該制動器的零部件圖及總布置圖 沈陽理工大學學士學位論文 5 2 制動 器 的結構形式選擇 鼓式制動器 結構形式簡介 鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當盤式制動器還沒有出現前，它已經廣泛用干各類汽車上。鼓式制動器又分為內張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結構型式。內張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均 固定在輪鼓上。制動時，利用制動鼓的圓柱內表面與制動蹄摩擦路片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內圓弧面作為一對摩擦表面，產生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器，但現代汽車已很少采用。所以內張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內張型鼓式結構。鼓式制動器按蹄的類型 分為： 圖 鼓式制動器簡圖 （ a）領從蹄式（用凸輪張開）；（ b）領從蹄式（用制動輪缸張開）；（ c）雙領蹄式（非雙向，平衡式）；（ d）雙向雙領蹄式；（ e）單向增力式；（ f）雙向增力式 沈陽理工大學學士學位論文 6 （ 1） 領從蹄式制動器 如圖 （ a） (b)所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進時制動鼓的旋轉方向 (制動鼓正向旋轉 )，則蹄 1 為領蹄，蹄 2 為從蹄。汽車倒車時制動鼓的旋轉方向變為反向旋轉，則相應地使領蹄與從蹄也就相互對調了。這種當制動鼓正、反方向旋轉時總具有一個領蹄和一個從蹄的內張型鼓 式制動器稱為領從蹄式制動器。領蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有 “ 增勢 ” 作用，故又稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有 “ 減勢 ” 作用，故又稱為減勢蹄。 “ 增勢 ” 作用使領蹄所受的法向反力增大，而 “ 減勢 ” 作用使從蹄所受的法向反力減 小。 領從蹄式制動器的效能及穩定性均處于 中等水平，但由于其在汽車前進與倒車時的制動性能不變，且結構簡單 造價較低，也便于附裝駐車制動機構，故這種結構仍廣泛用于中、 重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。 （ 2） 雙領蹄式制動器 若在汽車前進時兩制動蹄均為領蹄的制動器，則稱為雙領蹄式制動器。顯然，當汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變為從蹄故它又可稱為單向雙領蹄式制動器。如圖(c)所示，兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動器。 雙領蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時則變為雙從蹄式，使制動效能大降。這種結構常用于中級轎車的前輪制動 器，這是因為這類汽車前進制動時，前軸的動軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時則相反。 （ 3） 雙向雙領蹄式制動器 如圖 （ d） 當制動鼓正向和反向旋轉時，兩制動助均為領蹄的制動器則稱為雙向雙領蹄式制動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領蹄式制動器在汽車前進及倒車時的制動性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動器時，則需另設中央制動器用于駐車制動。 （ 4） 單向增力式制動器 如圖 （ e） 單向增力式制動器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動蹄支承在其上端制動底板上的支承銷上 。由于制動時兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非平衡式制動器。單向增力式制動器在汽車前進制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，但在倒車制動時，其制動效能卻是最低的。因此，它僅用于少數輕、沈陽理工大學學士學位論文 7 中型貨車和轎車上作為前輪制動器。 （ 5） 雙向增力式制動器 如圖 （ f） 將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動器。對雙向增力式制動器來說，不論汽車前進制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。 雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多，而且常 常將其作為行車制動與駐車制動共用的制動器，但行車制動是由液壓經制動輪缸產生制動蹄的張開力進行制