(毕业设计)微型客车制动系统设计毕业论文

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1、本科生毕业设计（论文）摘 要随着我国经济的迅速发展，如何提高运输生产率已成为一个迫在眉睫的问题。但必须以保证行驶的安全为前提，汽车的制动性是一个重要的参数。因此，对汽制动系统的研究、开发是汽车工业重要的课题。如何改善汽车的制动效能、改善制动器的结构是一个重要环节。本次设计主要是对微型客车系统结构进行分析的基础上，根据对微型客车系统的要求，设计出合理的符合国家标准和行业标准的制动系统。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，设计计算确定前、后盘式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式。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

2、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：微型客车；制动；鼓式制动器；制动主缸；液压系统AbstractAs Chinese rapid economic development, how to improve transport productivity has become a pressing issue . However, it must be to ensure the safety of travelling on the premise that the brake of the ca

3、r is an important parameter Therefore, the steam brake system research and development the automotive industry is an important issue. How to improve the cars braking efficiency, improve the structure of brake is an important link.Based on the structural analysis and the design requirements of mimi p

4、assenger cars braking system, a braking system design is performed in this thesis, according to the national and professional standards.Through analyzing the main parameters of the entire vehicle, the braking system design starts from determination of the structure scheme. Calculating and determinin

5、g the main dimension and structural type of the front、rear disc brake，brake master cylinder，and therefore 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 checkin

6、g 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：mimi passenger bus；brake；drum

7、brake；master cylinder；hydraulic pressure system 目 录第1章 绪 论11. 1 汽车制动系统设计的意义11. 2 汽车制动系统设计的目的11.3 汽车制动系统设计的要求21.4 汽车制动系统的组成部件2第2章 汽车制动系统设计过程与分析42. 1制动器的类型42.2制动器形式确定42. 3制动驱动机构的结构型式与选择102.3.1简单制动系112.3.2动力制动系112. 4制动管路形式与选择122. 5液压制动主缸的设计方案142. 6制动器主要元件分析15第3章 制动系统主要参数的确定173. 1微型客车主要技术参数173.2确定重心距前后轴

8、距离及173. 3同步附着系数的的确定173. 4前、后轮制动力分配系数的确定183. 5制动器最大制动力的确定183. 6鼓式制动器主要参数的确定19第4章 制动驱动机构设计224. 1制动主缸直径d的计算224. 2制动踏板力234. 3制动踏板工作行程23第5章 评价分析245. 1制动性能评价指标245. 2制动效能245. 3制动效能的恒定性245. 4制动时汽车的方向稳定性245. 5前、后制动器制动力分配255.5.1地面对前、后车轮的法向反作用力255.5.2理想的前、后制动器制动力线265.5.3实际的前、后制动器制动力分配曲线265. 6制动减速度275. 7制动距离S28

9、5. 8驻车制动计算285. 9制动器的温升计算29结 论30参考文献31附 录133附 录245IV第1章 绪 论驾驶员能根据道路和交通情况，利用装在汽车上的一系列专门装置，迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，用于产生制动力的一系列专门装置称为制动系统。汽车制动系统的功用是使行驶中的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。因此，对汽车制动系统的研究、开发是汽车工业的一个非常重要的课题。如

10、何改善汽车的制动效能、改善制动器的结构是一个重要环节。1.1 汽车制动系统设计的意义在交通运输中，公路运输日益成为主要的交通运输形式。高速公路的快速发展使汽车运输速度加快。但是，在提高车速的同时，汽车应能够及时地制动，减速，停车。特别是在人流、车流比较大的道路上行车，安全行驶是最重要的前提条件。制动器的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。本设计通过制动器型式的确定，并进行了合理的计算及结构设计，保证制动系统工作可靠具有理论与实际意义。1.2 汽车制动系统设计的目的1）制动距离短，制动效能高。2）工作可靠。3）制动效能

11、的热稳定性及水稳定性好。摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，设置自动调整间隙机构1.3 汽车制动系统设计的要求制定出制动系统的结构方案，确定计算制动系统的主要设计参数制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。利用计算机辅助设计绘制装配图，布置图和零件图。最终进行制动力分配编程，对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。1.4 汽车制动系统的组成部件1）供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。2）控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。3）传动装置

12、包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。4）制动器产生制动摩擦力矩的部件。较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。1.5 制动系统类型1）按制动系统的功用分类 （1）行车制动系统使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。 （2）驻车制动系统使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。 （3）第二制动系统在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速 或停车的一套装置。 （4）辅助制动系统在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。2）按制动系统的制动能源分类 （1）人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。 （2）动力制动系统完全依靠

13、发动机动力转化成的气压或液压进行制动的 制动系统。 （3）伺服制动系统兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。1.6 制动系工作原理一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上又装有一般是非金属的摩擦片。制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管与装在车架上的液压制动主缸相连通。主缸中的活塞可由驾驶员通过踏板来操纵。制动系统不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面之间保持有一定的间隙，使车轮和制动鼓可以自由旋转。制动时在人力作用下，制动蹄对制动鼓作用一定的制动摩擦力矩即制动器制动力矩M，在

14、M的作用下，车轮将对地面作用一个向前的力F，地面对车轮作用一个向后的反作用力FB，FB即为地面对车轮的制动力。制动力FB 由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使整个汽车产生一定的减速度。制动力越大，则汽车减速度也越大。当开放制动踏板时，复位弹簧即将制动蹄拉回复位，摩擦力矩M和制动力FB消失，制动作用即行消失。 48第2章 汽车制动系统设计过程与分析汽车制动系统的设计是一项综合性、系统性的设计，它涉及到制动系统的整体设计和零件设计，设计要求中既体现了对整体的要求，又有对各零件各自性能的要求。对制动系整体性能，除了上面所说的以外，还有使用性能良好，故障少等要求。对零部件除了能实现各自功能外，还要求

15、它与其他组装起来的配合能力，协作能力良好，因此，在制动系统设计前，应先提出制动系统综合设计方案。 2.1制动器的类型(1)制动动器按其安装位置可分为车轮制动器和中央制动器。前者的旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接作用在两侧车轮上。后者制动力矩须经过驱动桥再分配到两侧车轮上。车轮制动器一般用于行车制动，也有兼用第二制动和驻车制动的。中央制动器用于驻车制动。其优点是制动力矩须经驱动轴方大后传到车轮。因而容易满足操纵手力小的要求。但在应急制动时往往造成传动轴超载。现在，由于车速高，对应急制动的可靠性要求更严格。在中、高级轿车及部分总重在15KN以下的货车上，多在后轮制动器上附加手动机械或驱动

16、机构，也不再设置中央制动器。(2)按照制动能量的传输方式，制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。电磁式制动器作用滞后小，易于连接，且接头可靠，但价格较高，目前只有一部分重型车及汽车列车用作车轮制动器或缓冲器。液力式的则只作缓冲器。目前广泛应用的是摩擦式制动器。(3)摩擦式制动器就其摩擦副的结构型式分为鼓式、盘式和带式三种只用作中央器。 2.2制动器形式确定2.2.1盘式制动器盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。其固定元件则有着多种结构型式，大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有24个。这些制动块及其促动装置

17、都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形，制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，这种制动器称为全盘式制动器。钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳盘式制动器。钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。 （1）盘式制动器优点1)热稳定性较好。这是因为制动盘对摩擦衬块无摩擦增力作用，还因为制动摩擦衬块的尺寸不长，其工作表面的面积仅为制动盘面积的126，故散热性较好。2)水稳定性较

18、好。因为制动衬块对盘的单位压力高，易将水挤出，同时在离心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上衬块对盘的摩擦作用，因而，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常；而鼓式制动器则需经过十余次制动方能恢复正常制动效能。3)制动稳定性好。盘式制动器的制动力矩与制动油缸的活塞推力及摩擦系数成线性关系，再加上无自行增势作用，因此在制动过程中制动力矩增加缓慢，与鼓式制动器相比，能保证高的制动稳定性。4)制动力矩与汽车前进和后退行驶无关。5)在输出同样大小的制动力矩的条件下，盘式制动器的质量和尺寸比鼓式要小。6)盘式的摩擦衬块比鼓式的摩擦衬片在磨损后更易更换，结构也较简单，维修保养容易。7)制动盘与摩擦衬块间的间隙

19、小(0.050.15mm)，这就缩短了油缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。8)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损失，这也使间隙自动调整装置的设计可以简化。9)易于构成多回路制动驱动系统，使系统有较好的可靠性和安全性，以保证汽车在任何车速下各车轮都能均匀一致地平稳制动。（2）盘式制动器不足之处：盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作

20、用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。反观鼓式制动器，由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由

21、于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用，所以只能适用于轻型车上。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。 （3）定钳盘式制动器 定钳盘式制动器，跨置在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上，它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧。制动时，制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1，从而产生制动。 这种制动器存在着以下缺点：油缸较多，使制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，这使得制动钳的尺寸过大

22、，难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。 （4）浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器，制动钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。制动时，液压油通过进油口5进入制动油缸，推动活塞4及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。与定钳盘式制动器相反，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小，而且制动液受热汽化的机会较少。此外

23、，浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下，只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。故自70年代以来，浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器。 （5）盘式制动器的特点 盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。对于钳盘式制动器而言，因为制动

24、盘外露，还有散热良好的优点。盘式制动器不足之处是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。 2.2.2鼓式制动器（1）鼓式刹车优点 自刹作用：鼓式刹车有良好的自刹作用，由于刹车蹄片外张，车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度(当然不会大到让你很容易看得出来)刹车蹄片外张力(刹车制动力)越大，则情形就越明显，因此，一般大型车辆还是使用鼓式刹车，除了成本较低外，大型车与小型车的鼓刹，差别可能祗有大型采气动辅助，而小型车采真空辅助来帮助刹车。 成本较低：鼓式刹车制造技术层次较低，也是最先用于刹车系统，因此制造成本要比碟式刹车低。 （2）鼓式刹车缺点 由于鼓式刹车蹄片密

25、封于刹车鼓内，造成刹车蹄片磨损后的碎削无法散去，影响刹车鼓与蹄片的接触面而影响刹车性能。鼓刹最大的缺点是下雨天沾了雨水后 会打滑，造成刹车失灵这才是其最可怕的 （3）领从蹄式制动器 设汽车前进时制动鼓旋转方向(这称为制动鼓正向旋转)，制动蹄1的支承点3在其前端，制动轮缸6所施加的促动力作用于其后端，因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄称为领蹄。与此相反，制动蹄2的支承点4在后端，促动力加于其前端，其张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这种属性的制动蹄称为从蹄。当汽车倒驶，即制动鼓反向旋转时，蹄1变成从蹄，而蹄2则变成领蹄。这种在制动鼓正向旋转和反向旋

26、转时，都有一个领蹄和一个从蹄的制动器即称为领从蹄式制动器。 制动时两活塞施加的促动力是相等的。因此在制动过程中对制动鼓产生一个附加的径向力。凡制动鼓所受来自二蹄的法向力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器。 （4）单向双领蹄式制动器 在制动鼓正向旋转时，两蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器。 双领蹄式制动器与领从蹄式制动器在结构上主要有两点不相同，一是双领蹄式制动器的两制动蹄各用一个单活塞式轮缸，而领从蹄式制动器的两蹄共用一个双活塞式轮缸；二是双领蹄式制动器的两套制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是中心对称的，而领从蹄式制动器中的制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是轴对称布

27、置的。 双向双领蹄式制动器 无论是前进制动还是倒车制动，两制动蹄都是领蹄的制动器称为双向双领蹄式制动器。与领从蹄式制动器相比，双向双领蹄式制动器在结构上有三个特点，一是采用两个双活塞式制动轮缸；二是两制动蹄的两端都采用浮式支承，且支点的周向位置也是浮动的；三是制动底板上的所有固定元件，如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对的，而且既按轴对称、又按中心对称布置。 （5）双从蹄式制动器 前进制动时两制动蹄均为从蹄的制动器称为双从蹄式制动器，。这种制动器与双领蹄式制动器结构很相似，二者的差异只在于固定元件与旋转元件的相对运动方向不同。虽然双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器，但其

28、效能对摩擦系数变化的敏感程度较小，即具有良好的制动效能稳定性。 双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固定元件布置都是中心对称的。如果间隙调整正确，则其制动鼓所受两蹄施加的两个法向合力能互相平衡，不会对轮毂轴承造成附加径向载荷。因此，这三种制动器都属于平衡式制动器。 （6）单向自增力式制动器 第一制动蹄1和第二制动蹄2的下端分别浮支在浮动的顶杆6的两端。 汽车前进制动时，单活塞式轮缸将促动力FS1加于第一蹄，使其上压靠到制动鼓3上。第一蹄是领蹄，并且在各力作用下处于平衡状态。顶杆6是浮动的，将与力S1大小相等、方向相反的促动力FS2施于第二蹄。故第二蹄也是领蹄。作用在第一蹄上的促动力和摩擦力通过

29、顶杆传到第二蹄上，形成第二蹄促动力FS2。对制动蹄1进行受力分析可知，FS2FS1。此外，力FS2对第二蹄支承点的力臂也大于力FS1对第一蹄支承的力臂。因此，第二蹄的制动力矩必然大于第一蹄的制动力矩。倒车制动时，第一蹄的制动效能比一般领蹄的低得多，第二蹄则因未受促动力而不起制动作用。 （7）双向自增力式制动器 其特点是制动鼓正向和反向旋转时均能借蹄鼓间的摩擦起自增力作用。它的结构不同于单向自增力式之处主要是采用双活塞式制动轮缸4，可向两蹄同时施加相等的促动力FS。制动鼓正向(如箭头所示)旋转时，前制动蹄1为第一蹄，后制动蹄3为第二蹄；制动鼓反向旋转时则情况相反。由图可见，在制动时，第一蹄只受一

30、个促动力FS而第二蹄则有两个促动力FS和S，且SFS。考虑到汽车前进制动的机会远多于倒车制动，且前进制动时制动器工作负荷也远大于倒车制动，故后蹄3的摩擦片面积做得较大。 （8）凸轮式制动器 目前，所有国产汽车及部分外国汽车的气压制动系统中，都采用凸轮促动的车轮制动器，而且大多设计成领从蹄式。 制动时，制动调整臂在制动气室6的推杆作用下，带动凸轮轴转动，使得两制动蹄压靠到制动鼓上而制动。由于凸轮轮廓的中心对称性及两蹄结构和安装的轴对称性，凸轮转动所引起的两蹄上相应点的位移必然相等。 这种由轴线固定的凸轮促动的领从蹄式制动器是一种等位移式制动器，制动鼓对制动蹄的摩擦使得领蹄端部力图离开制动凸轮，从

31、蹄端部更加靠紧凸轮。因此，尽管领蹄有助势作用，从蹄有减势作用，但对等位移式制动器而言，正是这一差别使得制动效能高的领蹄的促动力小于制动效能低的从蹄的促动力，从而使得两蹄的制动力矩相等。 （9）楔式制动器 楔式制动器中两蹄的布置可以是领从蹄式。作为制动蹄促动件的制动楔本身的促动装置可以是机械式、液压式或气压式。 两制动蹄端部的圆弧面分别浮支在柱塞3和柱塞6的外端面直槽底面上。柱塞3和6的内端面都是斜面，与支于隔架5两边槽内的滚轮4接触。制动时，轮缸活塞15在液压作用下推使制动楔13向内移动。后者又使二滚轮一面沿柱塞斜面向内滚动，一面推使二柱塞3和6在制动底板7的孔中外移一定距离，从而使制动蹄压靠

32、到制动鼓上。轮缸液压一旦撤除，这一系列零件即在制动蹄回位弹簧的作用下各自回位。导向销1和10用以防止两柱塞转动。 （10）鼓式制动器小结 以上介绍的各种鼓式制动器各有利弊。就制动效能而言，在基本结构参数和轮缸工作压力相同的条件下，自增力式制动器由于对摩擦助势作用利用得最为充分而居首位，以下依次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式。但蹄鼓之间的摩擦系数本身是一个不稳定的因素，随制动鼓和摩擦片的材料、温度和表面状况(如是否沾水、沾油，是否有烧结现象等)的不同可在很大范围内变化。自增力式制动器的效能对摩擦系数的依赖性最大，因而其效能的热稳定性最差。 在制动过程中，自增力式制动器制动力矩的增长在某些情况下显

33、得过于急速。双向自增力式制动器多用于轿车后轮，原因之一是便于兼充驻车制动器。单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮，因倒车制动时对前轮制动器效能的要求不高。双从蹄式制动器的制动效能虽然最低，但却具有最良好的效能稳定性，因而还是有少数华贵轿车为保证制动可靠性而采用。领从蹄制动器发展较早，其效能及效能稳定性均居于中游，且有结构较简单等优点，故目前仍相当广泛地用于各种汽车。综上所述我选用鼓式制动器，且前轮双领蹄式后轮选用领从蹄的鼓式制动器。前轮制动器为双领蹄式与后轮为领从蹄式制动器相配则可较容易地获得所希望的前后轮制动力的分配既前轴车轮的制动器制动力大于后轮车轮的制动器制动力，并使前后轮制动器的

34、许多零件有相同的尺寸。图2-1鼓式制动器示意图2.3制动驱动机构的结构型式与选择制动驱动机构用于将驾驶员或其它力源的力传给制动器，使之产生需要的制动转矩。制动系统工作的可靠性在很大程度上取决于制动驱动机构的结构和性能。所以首先保证制动驱动机构工作可靠性；其次是制动力的产生和撤除都应尽可能快，充分发挥汽车的制动性能；再次是制动驱动机构操纵轻便省力；最后是加在踏板上的力和踩下踏板的距离应该与制动器中产生的制动力矩有一定的比例关系。保证汽车在最理想的情况下产生制动力矩。根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可以分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式和气压-液压

35、式的区别。2.3.1简单制动系简单制动系即人力制动系，是靠驾驶员作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源，而力的传递方式又有机械式和液压式两种。机械式的靠杆系或钢丝绳传力，结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中小型汽车的驻车制动器。由于驻车制动器必须可靠的保证汽车在原地停驻并在任何情况下不致于自动滑行。实现这个功能一般都用机械锁止方式来实现，因为这种方式结构简单、经济性好，所以中级轿车的驻车制动系统几乎都采用了机械传动装置。液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短(0.1s0.3s)，工作压力大(可达10MPa12MPa)，缸径尺寸小，

36、可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即产生所谓“气阻”，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时(-25和更低时)，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性能降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车早已极少采用。2.3.2动力制动系动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车

37、制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系3种。（1）气压制动系气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高

38、；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长(0.3s0.9s)，因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低(一般为0.5MPa0.7MPa)，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。（2）气顶液式制动系气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高

39、，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t11t的中型汽车上也有所采用。（3）全液压动力制动系全液压动力制动系除了具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。（4）伺服制动系伺服制动系是在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置，使人力与动力并用。在正常情况下，其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，而在伺服系统

40、失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货车上得到了广泛的应用。综上所述，经过比较与分析，本次设计的微型客车采用液压制动。2.4制动管路形式与选择为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动架构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部洗车制动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其它完好的回路仍能可靠的工作。下图为双轴汽车的液压式制动驱动机构的双回路系统的5种分路方案图。选择分路方案时，主要是考虑其制动效能的损失程度、制动力的不对称情况和回路系统的复杂程度等。（a）

41、（b） （c） （d） （e）图22双轴汽车液压双回路系统的5种分路方案图1双腔制动主缸2双回路系统的一个回路3双回路系统的另一分路图22（a）为前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路形式，简称II型。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。图22（b）为前后制动管路曾对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路称交叉型，简称X型。图23（c）的左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回

42、路，可看成是一轴半对半个轴的分路形式，简称HI型。图24（d）的两个独立的回路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的式，简称LL型。图25（e）的两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后轴对前、后半个轴的分路形式，简称HH型。这种形式的双回路制动效能最好。HI，LL，HH型的结构均较复杂。LL型与HH型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的50%左右。HI型单用回路3，即一轴半时剩余制动力较大，但此时与LL型一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。综合各个方面的因素和比较各回路形式的优

43、缺点。选择了II型回路。2.5液压制动主缸的设计方案为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求，微型客车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰。微型客车制动主缸采用串列双腔制动主缸。如图23所示，该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的进油螺栓13和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。当踩下制动踏板时，踏板传动机构通过制动推杆

44、5推动后腔活塞10前移，到皮碗掩盖住旁通孔后，此腔油压升高。在液压和后腔弹簧力的作用下，推动前腔活塞16前移，前腔压力也随之升高。当继续踩下制动踏板时，前、后腔的液压继续提高，使前、后制动器制动。图23 制动主缸工作原理图漏油时，则踩下制动踏板时，起先只有后缸活塞10前移，而不能推动前缸活塞16，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后腔活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串撤出踏板力后，制动踏板机构、主缸前、后腔活塞和轮缸活塞在各自的回位弹簧作用下回位，管路中的制动液在压力作用下推开回油阀流回

45、主缸，于是解除制动。若与前腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞16迅速前移到活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后缸工作腔中的液压方能升高到制动所需的值。若与后腔连接的制动管路损坏联双腔制动主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。大大提高了工作的可靠性。2.6制动器主要元件分析1）制动鼓制动鼓应当有较高的刚性和较大的热容量，其温升不得超过允许的最大值。制动鼓的材料也有要求，其与摩擦材料配合，应能保证有较高的摩擦系数和工作表面磨损均匀。中吨位和重型货车及大客车的制动鼓材料多用灰铸铁。一方面由

46、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，胶板用钢板冲压成型，这样可以减少制动鼓质量。本设计采用了组合式制动鼓。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。鼓变形后的不圆柱过大容易引起制动鼓的自锁或引起踏板振动。为提高制动蹄的刚度，沿鼓口外圆边铸有周白肋条，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毂装配后进行加工，可以保证两轴线重合，并应在装配条件下进行动平衡。许用不平衡度为0.30-0.40NM,制动鼓壁厚,轿车为7-12mm，中型

47、以上货车为13-18mm，壁厚取大些有利于增加热容量.2）制动蹄轿车和轻型货车的制动蹄广泛用T形型钢辗压或用钢板焊接制成，摩擦片厚度选用36mm.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.其缺点是工艺较复杂,且不更换衬片。铆接的噪声较小。本设计才用了铆接。3）摩擦材料摩擦材料采用模压材料，它是以石棉纤维为主并与树胶粘结剂，调整摩擦性能的填充剂与噪声消除剂等混和后，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他性能。4）制动间隙调整装置为了保证制动鼓在不制动时能自由

48、转动，制动鼓与制动蹄衬片必须保持一定的间隙。但是又不能过大。因为选择将使制动踏板行程太大，以致驾驶员操作不便，同时也会推迟制动器开始起作用的时刻，一般合适的间隙范围在0.25-0.5mm之间。采用间隙自调装置时，制动器安装到车上以后，不须要人工精细调整，只需要进行一次完全制动即可。自调到合适的范围，并在行车过程中能随时补偿过量间隙。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，对后制动器采取了阶跃式自动调整装置。这样装置从结构上分析较简单，并且加工工艺简单，而且由于后蹄片为从蹄，其间隙的调整期限可以相对加长，并且对于制动力矩和制动效能因数的影响

49、甚小。5） 制动主缸为了提高汽车的行驶安全性，现代汽车的行车制动装置均采用双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，因此用与单回路制动系的单腔制动主缸已被淘汰。制动主缸由灰铸铁制造，也可以才用低碳钢冷挤成形；活塞可用灰铸铁，铝合金或中碳钢制造。主缸的作用是将驾驶员踩到制动踏板上的压力传递到四个车轮的制动器以使汽车停车。主缸将驾驶员在踏板上的机械压力转变为液压力，在车轮制动器处液压力转变为机械力。主缸利用液体不可压缩原理，将驾驶员的踏板运动传送到车轮制动器。主缸由储液罐和主缸体构成。储液罐提供处缸工作的制动液。现在的所有储液罐都是分体设计，即两个独立的活塞有两个独立的储液区域。

50、分体设计分别为前轮和后轮，或一个前轮一个后轮的液压系统供液，以防一个液压系统失效影响另一个液压系统。6） 制动轮缸 制动轮缸是液压制动系统采用的活塞式制动蹄张开机构，其机构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁HT250制成，其缸筒为通孔，需搪磨，活塞由铝合金制造，活塞外端压有钢制的开槽顶快，以支承插入槽中的制动蹄腹板的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封。第3章 制动系统主要参数的确定3.1 微型客车主要技术参数整车质量：满载：2100kg，空载：1250kg质心位置：a=1.2m b=1.3m hg=0.83m(空载)hg=0.8m（满载） 轴距：L=2.5m轮距: B=1

51、.45m 3.2 确定重心距前后轴距离及=+=2100+1250=3350Kg分别对前后轴取距 L=L L= 所以 =mm =mm3.3 同步附着系数的的确定微型客车制动制动力分配系数采用恒定值得设计方法。欲使汽车制动时的总制动力和减速度达到最大值，应使前、后轮有可能被制动同步抱死滑移，这时各轴理想制动力关系为F+F=G F/ F=（L2-G）/(L1-hg)式中：F：前轴车轮的制动器制动力 F：后轴车轮的制动器制动力G：汽车重力L1：汽车质心至前轴中心线的距离L2：汽车质心至后轴中心线的距离hg：汽车质心高度由上式可知，前后轮同时抱死时前、后轮制动器制动力是的函数，如图所示，图上的I曲线即为

52、微型客车的前后轮同时抱死的前后轮制动器制动力的分配曲线（理想的前后轮制动器制动力分配曲线）。如果汽车前后轮制动器制动力能按I曲线的要求匹配，则能保证汽车在不同的附着系数的路面制动时，前后轮同时抱死。然而，目前大多数汽车的前后制动器制动力之比为定值。常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动力分配系数，并以符号 来表示，即= F/ F当汽车在不同值的路面上制动时，可能有以下3种情况。1)当时，线在I线下方，制动时总是前轮先抱死。这是一种稳定工况，但在制动时汽车有可能丧失转向能力，附着条件没有充分利用。2)当时，线在I线上方，制动时总是后轮先抱死，因而容易发生后轴侧滑使汽

53、车失去方向稳定性。3）当=时，前、后轮同时抱死，是一种稳定的工况，但也失去转向能力。前、后制动器的制动器制动力分配系数影响到汽车制动时方向稳定性和附着条件利用程度。要确定值首先要选取同步附着系数。根据汽车知识手册查表，微型客车的同步附着系数取为0.7。3.4 前、后轮制动力分配系数的确定根据公式：=（L+hg）/L得：=（1300+0.7800）/2500=0.74式中 ：同步附着系数L：汽车重心至后轴中心线的距离L：轴距hg:汽车质心高度3.5 制动器最大制动力的确定为保证汽车有良好的制动效能和稳定性，应合理的确定前、后轮制动器制动力矩。对于选取较大的各类汽车，应从保证汽车制动时的稳定性出发

54、，来确定各轴的最大制动力矩。当时，相应的极限制动强度q，故所需的后轴和前轴的最大制动力矩为T=Z=（L1-qhg）rT=其中 q=0.75则 =560448Nmm=3.6鼓式制动器主要参数的确定1）制动鼓直径D根据制动盘的直径D为轮辋直径的70%79%，因此前轮制动盘直径D取轮辋直径的76%，后轮制动盘直径D取轮辋直径的70%。由于给定微型客车的轮胎规格为165/65R13，可知轮辋直径为1325.4=330mm所以，制动鼓直径D=3300.727=240mm2）摩擦衬片宽度b和包角 制动鼓半径 R确定后，摩擦衬片的宽b和包角便决定了衬片的摩擦面积，越大，则制动时所受单位面积的正压力和能量负荷

55、越小，从而磨损特性越好。 随汽车总重而增加，此汽车总重量=2100+1250=3350Kg=32.8KN查表得=41选取摩擦衬片包角=，此时磨损较小，制动温度较低，制动效能较高。衬片宽度b较大可以减小磨损，但过大将不易保证与制动鼓全面接触，按国产规格摩擦衬片规格选取b=38.4mm 3）摩擦衬片起始角=-=-=4）制动器中心到张开力p作用线的距离在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离e尽可能大，以提高制动，初步设计时可能暂定e=0.8R左右取e=0.8r=0.8120=965) 制动蹄支承销连线到制动器中心值aa=0.8R=96mm6）支承销中心距2c 2c=60mm（2）制

56、动器效能因数在评价不同结构型式的制动器效能时，常用一种无因数指标，称为制动器效能因数。也就是在制动鼓的作用半径上所得到的摩擦力与输入力之即k= =1）领蹄 =式中= 即2）前轮动器制动力矩的验算根据前面引用的效能因数计算公式，可得单个制动蹄所产生的制动力矩=式中 R制动鼓半径 制动蹄效能因数 P 由分泵产生的作用在蹄前部的推力=P=N3）从蹄： = = 4）后轮制动器制动力矩的验算P=第4章 制动驱动机构设计4.1制动主缸直径d的计算1）一个轮缸的工作容积式中：一个轮缸活塞的直径； ：轮缸的活塞数目； ：一个轮缸活塞在完全制动时的行程，初选2。前轮一个轮缸工作容积 后轮一个轮缸工作容积 2）所

57、有轮缸的总工作容积 3）制动主缸的工作容积4)制动主缸直径式中 ：主缸工作容积； ：主缸活塞直径； ：活塞行程， ，取18根据GB7524-87的系列尺寸，取26系列。式中：制动主缸活塞行程4.2 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； 制动踏板机构传动比；取=4； 制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取=0.850.95。根据上式得：4.3 制动踏板工作行程 式中：主缸推杆与活塞的间隙，一般取1.52mm；取2mm。 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；根据上式得： =88150mm符合设计要求。第5章 评价分

58、析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。本次所设计的中级轿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，保证了轿车所能达到的性能，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

59、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

60、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。制动跑偏的原因主要是左、右轮特别是左、右转向轮制动力不相等引起的，通过维修和调整可以减轻，以致消除跑偏现象。因此，国标GB7258-2004对制动力平衡做了具体要求:在制动力增长全过程中同时测得的左右轮制动力差的最大值，与全过程中测得的该轴左右轮最大制动力中大者之比，对前轴不应大于20%，对后轴(及其它轴)在轴制动力不小于该轴轴荷的60%时不应大于24%;当后轴(及其它轴)制动力小于该轴轴荷的60%时，在制动力增长全过程中同时测得的左右轮制动力差的最大值不应大于该轴轴荷的80%。侧滑是指车轮连带车轴的侧向滑移，这常常是由于紧急制动车轮被抱死后，侧向附着系数趋于零，使胎面丧失了抵抗侧滑的能力造成的。只要各车轮制动力稍不平衡，车辆就出现甩尾、回转，完全失去了方向操纵稳定性。一般情况下，若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑;前轴车轮比后轴车轮先抱死拖滑或前后轴车轮同时抱死，则能防止后轴侧滑，但前轴车轮抱死后将失去转向能力。因此，从保证汽车方向稳定性的角度考虑，最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前后车轮都处于滚动状态。5.5 前、后制动器制动力分配对于一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和坡度等因素，当