毕业设计（论文）-货车领从蹄式鼓式制动器及液压制动系统设计.docx

货车领从蹄式鼓式制动器及液压制动系统设计摘要制动系至少有两套制动装置即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置是用作强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下坡时保持适当的稳定车速。驻车制动装置是用作是汽车停在原地或坡道上。制动性能是车辆最重要的性能之一，车辆制动系统性能的好坏直接影响到车辆行驶的安全性。因此，有必要对车辆制动系统进行详细的研究。本设计对鼓式制动器的结构形式进行综合的分析，对六种形式的优缺点作了比较,根据对各种制动器方案对比分析，本设计采用了领从蹄式制动器。其主要优点是：制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒退时的制动性能不变,且结构简单，造价较低，也便于附装驻车驱动机构；易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。本次设计中，行车制动系采用人力液压式制动；驻车制动的驱动机构为手动驻车;串联双腔制动主缸，双回路结构。前后制动器都采用领从蹄式鼓式制动器。设计中根据总体参数和制动器的结构与参数，通过理论推导和计算，对该车制动时的制动力和制动力矩等做了细致的分析。关键词：制动系统，制动器，行车制动系，应急制动常用符号表3尸一制动器因数七一汽车承受的总地面制动力F,一汽车制动器制动力一轮胎与地面间的附着力/一制动器摩擦副的摩擦系数G,一汽车重力g重力加速度%一汽车质心高度，一制动减速度L一汽车轴距加“一汽车总重量N制动蹄摩擦片与鼓之间的法向力P一制动蹄的张开力4一车轮有效半径，一制动器对车轮的制动力矩丫一汽车行驶速度Z地面对车轮的法向力夕一汽车制动器制动力分配系数夕一轮胎与地面间的附着系数化一同步附着系数33第一章概述1第二章 制动系的结构形式及其选择3§ 2. 1制动器结构形式简介3§2.2制动器的结构形式选择4§ 2. 3制动驱动机构的结构型式选择8§2.4液压式制动驱动机构双回路系统方案选择10第三章制动系的主要参数及其选择11§ 3. 1与设计相关的整车参数的确定11§ 3. 2制动力及其分配系数11§ 3. 3同步附着系数14§ 3. 4最大制动力矩1620§3.5制动器的结构参数与摩擦系数17第四章 制动器的设计计算§4. 1制动器因数的计算20§ 4. 2张开力计算22§4.3摩擦衬片的磨损特性计算22§ 4. 4驻车制动计算24§ 4. 5汽车制动性能计算25第五章液压制动驱动机构的设计计算27§5. 1制动轮缸直径与工作容积的确定27§ 5. 2制动主缸直径与工作容积确定28§5.3制动踏板力F与踏板行程的设计计算282931303031§ 5. 4真空助力器§ 5. 5制动力分配的调节装置第六章制动器主要零部件的结构设计与强度计算§6.2制动器主要零件强度计算§6. 1制动器主要零部件的结构设计结论参考文献34致谢第一章概述制动系是用于使行驶中的汽车以适当的减速度降速行驶直至停车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停止的汽车在原地或斜坡上驻留不动的机构。汽车的制动系统可以分为4种制动系统，即行车制动系统、应急制动系统和驻车制动系统，另外还有辅助制动系统。汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置和辅助制动装置；牵引汽车还应有自动制动装置。行车制动装置用于强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停住在一定位置甚至在斜坡上，同时它也有助于汽车在坡路上起步。为防止其产生故障，驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动。汽车制动系应满足如下要求：一、符合有关要求和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。二、具有足够的制动效能。包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动能力是用一定的制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标来评定；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠停驻的最大坡度来评定。三、工作可靠。汽车制动至少应有两套独立的制动装置，且其驱动机构应各自独立，行车制动装置驱动机构应采用双回路系统，当其中一回路失效时，另一回路仍能可靠工作。四、制动效能的热、水稳定性好。五、制动时的操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车都不应当失去操纵性和方向稳定性。为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。六、制动踏板的位置和行程符合人一一机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便，舒适，能减少疲劳。踏板行程不大于170nm，其中考虑了摩擦衬片或衬块的容许磨损量。各国法规规定，制动的最大踏板力一般为700No设计时，紧急制动（约占制动总次数的5%- 10%）踏板力的选取范围为350- 550N采用伺服制动或动力制动应取小值。七、作用滞后的时间要尽可能的短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平的时间（制动滞后时间）和从开放踏板至完全解除制动的时间（解除制动滞后时间）。八、制动时不应产生振动和噪声。九、与悬架转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。十、制动系中应有音响或光信号等报警装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置；一旦主，挂之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。十一、能全天候使用，气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时制动管路不应出现结冰。十二、制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。随着电子技术飞速发展，汽车防抱死系统（ABS）在技术上已经成熟，开始在汽车上普及。近年来还出现了集ABS和其他扩展功能于一体的电子控制制动系统（EBS）和电子助力制动系统（BAS）。另外，车距报警及防追尾碰撞系统也已在部分轿车上开始使用。第二章制动系的结构型式及选择§2.1 制动器结构形式简介除山区行驶的汽车辅助制动装置利用发动机排气制动或电涡流制动等缓速措施外，汽车制动器几乎均为机械摩擦式。汽车制动器按其在汽车上的位置分车轮制动器和中央制动器。前者是安装在车轮处，后者则安装在传动系某轴上，例如变速器第二轴的后端或传动轴的前端。摩擦式制动器按其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器又分为内张式鼓式制动器和外束型鼓式制动器。内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，后者安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的凸缘上或变速器壳或与其相固定的支架上；其旋转摩擦元件为制动鼓，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带；其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面和制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称带式制动器。在汽车制动器中带式制动器曾仅用于某些汽车的中央制动器，现在汽车已很少使用。由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在汽车上已很少使用。故通常所说的鼓式制动器即是内张型鼓式结构。盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用于各种汽车的中央制动器。车轮制动器主要用于行车制动，有的也可兼作驻车制动之用。鼓式制动器和盘式制动器的结构形式有多种，其主要结构形式如图2-1所示。§2.2 制动器的结构形式选择和鼓式制动器相比：一、盘式制动器制动效能较低，用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高;图27 制动器的结构形式二、兼用于驻车制动时、需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂，因而在后轮上的应用受到限制；三、除封闭的多片全盘式制动器外，其他盘式制动器难于完全防止油污和锈蚀；四、为获得较大制动力矩采用多片全盘式制动器时，其制动盘冷却条件差，温升较大；五、衬块工作面积小，磨损快，温升高，使用寿命低，需用高材质的摩擦材料，本次设计的目标车型为轻型载货汽车，从商品的经济性角度出发，不宜选择成本较高的盘式制动器。综合考虑以上因素，本次设计行车制动采用鼓式制动器。鼓式制动器的制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的旋转方向是否一致分为领蹄和从蹄两种。制动蹄张开时的转动方向和制动鼓旋转方向一致的制动蹄称为领蹄，反之则称为从蹄。鼓式制动器按蹄的类型分为：图2-2鼓式制动器简图（a）领从蹄式；（b ）双领蹄式；（c ）双向双领蹄式；（d）单向增力式；（e）双向增力式§1.1.1 1领从蹄式制动器如图2-2 (a)示，图上旋向箭头代表汽车前进时制动鼓旋向，则蹄1为领蹄，蹄2为从蹄。汽车倒车时制动鼓旋向变为反向，则相应地使领蹄与从蹄相互对调了。这种当制动鼓正反方向旋转总有一领蹄和一从蹄的鼓式制动器称领从蹄式制动器。对两蹄张开力相等的领从蹄式制动器，制动时领蹄由于摩擦力矩的，增势，作用，使其进一步压紧制动鼓而使其所受法向力加大；从蹄由于摩擦力矩的“减势”作用而使其所受法向力减小，从而导致领蹄磨损较严重。为使两摩擦片寿命均衡可适当减小从蹄摩擦衬片包角。由于两蹄法向力不等，其差值要由车轮轮毂轴承承受。这种两蹄法向力不能相互平衡的制动器称非平衡式制动器。领从蹄式制动器的效能和稳定性处于中等水平，汽车前进、倒退行驶时制动性能不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；调整蹄片与制动鼓之间的间隙工作容易，故而广泛应用于轻、中、重型货车前后轮制动器及轿车后轮制动器。§1.1.2 双领蹄式制动器汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器称双领蹄制动器。但倒车时两蹄又均变成从蹄，故又称其为单向双领蹄制动器。如图2-2(b)示，两制动蹄各用一单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄、制动轮缸等机件在制动底板上以中心对称布置，属平衡式制动器。双领蹄式制动器有较高的正向制动效能，但倒车时制动效能大降。采用前双领蹄式制动器与后领从蹄式制动器相匹配，可较容易的获得所希望的前、后轮制动力分配，并使前、后轮制动器的许多零件有相同的尺寸。由于其难于附加驻车制动驱动机构，故不用作后轮制动器。§1.1.3 双向双领蹄式制动器汽车前进、倒退时其两蹄均为领蹄，且两蹄两端均为浮式支撑。如图 2 - 2 ( c ) zj o双向双领蹄式制动器有较高的制动效能，制动性能稳定，故广泛应用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、后轮制动器。其结构较复杂，且需另设中央制动器用于驻车制动。§1.1.4 单向增力式制动器单向增力式制动器的两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆相互连接成一体，制动器仅有一个轮缸用