【商用车制动系统设计14000字（论文）】.docx

某商用车制动系统的设计目录1引言12制动系统总体方案设计22.1 制动系统总体设计要求22.2 制动器结构形式选择22.3 制动驱动机构的结构形式选择42.3.1 简单制动系42.3.2 动力制动系52.3.3 伺服制动系52.4 制动管路布置结构形式的选择62.4.1 型回路62.4.2 X型回路62.4.3 其他类型回路73制动器参数选择及其设计计算83.1 轻型商用车主要参数数值83.2 制动系统的主要参数及其选择83.2.1 同步附着系数外的选择83.2.2 制动强度的确定93.2.3 制动器最大制动力矩103.3 制动器制动效能因数H3.4 制动器的结构参数与摩擦系数123.4.1 后轮鼓式制动器的结构参数与摩擦系数的选取123.4.2 前轮盘式制动器的结构参数与摩擦系数的选取153.5 制动器设计计算163.5.1 制动器效能因数计算163.5.2 制动蹄上的制动力矩163.5.3 摩擦衬块的磨损特性计算223.6 驻车制动计算243.7 制动减速度J263.8 制动距离S263.9 制动器主要的零部件材料选择264带制驱动机构的设计1t"294.1 鼓式制动器制动轮缸直径与工作容积的设计计算294.2 盘式制动器制动轮缸直径与工作容积设计计算304.3 制动主缸与工作容积设计计算314.3.1 制动主缸应有的工作容积314.3.2 制动主缸活塞宽度与缸筒的壁厚324.3.3 制动主缸行程的计算324.4 制动轮缸活塞宽度与缸筒的壁厚334.4.1 鼓式制动器轮缸活塞宽度与缸筒壁厚334.4.2 盘式制动器轮缸活塞宽度与缸筒壁厚334.5 制动踏板力与踏板行程344.5.1 制动踏板力8344.5.2 制动踏板工作行程XP354.6 真空助力器354.7 制动液的选择与使用364.8 制动力分配的调节装置37I匕39401引言商用车是一个国家最重要的交通运输工具之一，其安全性能越来越受到人们重视,所以对商用车制动系统的研究至关重要。市场上商用车制动器都使用摩擦式制动器。摩擦式制动器因外形结构的不同被分为鼓式和盘式。盘式制动器的钳盘可以是浮动的，也可以被固定，浮动又可以是滑动的，还可以是摆动的，目前被汽车公司广泛使用的的是滑动钳盘式制动器。鼓式制动器根据制动蹄结构和数量不同可以分为多种结构形式，例如领从蹄式、双领蹄式、双从蹄式等。盘式制动器被广泛使用，是因为它水稳定性和热稳定性以及易保养性都比鼓式制动器好，安全性也比较高，但它的缺点在于它制动效能低，容易被锈蚀且不能有效的隔离尘土、污垢，驻车制动器也需要一个复杂的手动操作机制，因此对后轮的作用可能有限。结合盘式和鼓式制动器的优点，轻型商用车使用由前轮的盘式制动器和后轮的鼓式制动器组成的制动系统。其次，目前整个汽车行业也在不断优化制动管路布置和制动力分配装置，探索制动管路原理图真正在车辆上实现工程化，提高其设计效率和制动效能。2制动系统总体方案设计本章先确定制动系统总体设计要求，然后对制动器结构、制动驱动机构、制动管路布置三方面展开分析研究，最后确定其结构形式选取。2.1制动系统总体设计要求汽车整体制动系统要满足以下要求：(1)制动效能，即制动距离和制动减速度。根据GB12676-2014商用车辆和挂车制动系统技术要求和试验方法要求，空载时，总质量不超过4.5，的汽车初速度是50QMz时，制动距离不超过2所，其他汽车初速度30的力时，不超过12机；商用车制动减速度应在4-7.5%2。(2)制动效能的稳定性，即抗衰退性能。摩擦衬块磨损特性中比能量耗散率和比滑磨功都要符合要求GB12676-2014商用车辆和挂车制动系统技术要求和试验方法要求；(3)制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生偏移、侧滑、以及失去转向能力的性能需要满足GB7258-2017机动车运行安全技术条件要求。(4)制动器结构选型需考虑在满足制动性能的同时，选择适用于本设计的制动器，并对其可行性分析。(5)主要零件设计需要考虑其材料(尽量选择无害、无污染材料)、强度、耐久性及装配性等，同时还要考虑其经济性和适用性。(6)制动操纵系统的制动系操纵部件(阀类、助力器、制动缸等)的选型和设计和计算需满足GB/T23482018流体传动系统及元件、缸径及活塞杆直径等国家标准。(7)制动管路布置需考虑零部件优先布置原则，管路走向平稳顺畅，不能打折，不能和周边干涉，要充分考虑整车各系统，各部件关系。2.2制动器结构形式选择车轮制动器是汽车行驶和驻车的非常重要的装置。现有三种主要类型的制动器：液压、摩擦和电磁。液力和电磁制动器都作缓速器，电磁式也也可以用在重型商用车上做驻车制动器。摩擦式制动器现在被广泛使用。根据摩擦副的不同结构,摩擦式制动器主要是鼓式、盘式两种类型，也还有带式，但带式仅用于中央制动器；鼓式和盘式制动器是汽车企业主要生产的制动器，也是目前市场流行的制动器。鼓式通常用于商用车，因为它们便宜，设计简单。鼓式制动器被分为外束型和内张型。中央制动器都是以外束型鼓式制动器为主要结构部件，其主要是以摩擦片制动带为固定摩擦元件，制动带刚度并不高，因此又被称为带式制动器。而车轮制动器则是以内张型鼓式制动器为主要结构部件。其主要是以一对带有摩擦蹄片的制动蹄为固定摩擦元件，因此，也可称蹄式制动器。盘式制动器较鼓式制动器具有以下优点：(1)具有良好的防水性能和抗水性能；(2)具有良好的耐热性；(3)紧急制动时，制动效果优越；(4)车辆的状况条件改变，对制动扭矩没有影响；(5)摩擦衬块结构比较简单，维修也更容易；(6)间隙自调装置可以被简化设计安装；(7)可以形成前、后制动器独立的制动驱动系统。(8)在相同制动扭矩的输出下，盘式制动器的重量和尺寸较小；本设计为轻型载货商用车，成本不宜太高，结构也应尽量简单，还需要保证其制动效果，所以确定采用前盘后鼓式制动器。制动原理如图所示。图2-1前盘后鼓制动原理图鼓式制动器中有一幅制动蹄，两制动蹄转动方向不同，为了便于区分两制动蹄,一个称为从蹄，其转动方向与制动鼓的旋转方向相反；一个称为领蹄，其转动方向与制动鼓的旋转方向相同。领从蹄式制动器的制动性能并不算太好，也不算太差。它的优点在于结构简单，成本也非常低，其次还可以增加驻车制动辅助装置，两蹄的之间的间隙也容易调节,方便检查与维修。多用于轻型商用车以及小型轿车的后轮制动器。本设计是轻型的商用车，质量和体积都较小，因此采用结构简单，成本也低的领从蹄式鼓式制动器。如图所示。图2-2制动原理及制动蹄受力简图盘式制动器分为两种，一种全盘，一种钳盘。全盘制动器顾名思义里面元件都是圆盘形状，即固定摩擦元件和旋转元件都是圆盘形状，在制动时两个都是圆盘使接触面积更大。但其元件间紧密贴合。结构也相对复杂，所以制动时散热很差，需要采用油冷式。钳盘式制动器的制动钳的结构形式有两种，一种为固定式，一种为浮动式。浮动式制动器布置简单，只需要在制动盘一侧面装置一个油缸，造价非常低、尺寸小结构且布局也简单、甚至制动器可以更加接近轮毂，一组制动块在行车和驻车都能发挥作用。根据以上分析,结合本设计为轻型的商用车,前轮制动器采用浮动钳盘式制动器。2.3 制动驱动机构的结构形式选择根据制动力源，制动驱动机构分为简单、动力以及伺服三种。2.3.1 简单制动系简单制动系是由人体用手或脚直接作用于操纵机构的简易制动系统，通过非常简易的液压制动系产生制动力。它的优缺点都显而易见，优点在于结构小，制造简单，容易布置，成本也就低。缺点是操作比较笨重，不满足现代人们轻便的需求，其次所产生的制动力也不满足现代汽车的要求。温度过高，液压管道会产生“汽阻”现象(即管道液体受热产生气泡)，会严重影响制动效能甚至失效。温度小于-25C时，制动液粘度增加，会导致整个制动系统不能工作。因此，在现代生活中，简单制动系几乎已经被汽车所淘汰，在微型轿车上也极少采用简单制动系。232动力制动系动力制动系是在简单制动系基础上增加一个动力制动系统以此获得更加省力的、方便的制动系统，增加的动力系统目前主要通过三种方式实现：气压、气顶液、以及全液压。(1)气压式制动系气压式制动系在动力制动系上的采用最为普遍，因为它所产生的制动力可以非常大，能够有效满足现代承载能力大的列车、公交车、重型货车、牵引车等。缺点也是比较明显的，它需要装备一些辅助装置(如空气压缩机等)，且需要产生的制动力越大，他的结构也就越大、越复杂，甚至有时还需要增加二级元件，这样的质量就会更大，导致成本高，体积大，从而成本也就越高。结构过大且复杂在制动时也容易产生较大的噪声。(2)气顶液式制动系气顶液式制动器顾名思义是以气压式制动系辅助液式制动系所组成的制动驱动机构，即气压式制动系作为液压式制动系的动力起点从而使液压式制动系运行产生制动力的制动驱动结构,它综合了两者的有点。显然它的结构比气压式制动系更为复杂,成本也越高，只用于气压式制动系满足不了制动力的重型货车。(3)全液压式制动系全液压式制动系即制动力通过液压传递方式实现，它操纵轻松，方便，响应时间也比较快。不仅不需要额外的辅助装置，也可以与汽车其他装置共用一个储油罐，制动力也大。但其结构比气压式和气顶液式更加复杂，因为它需要严格的密封系统，所以对加工精度要求非常高，成本也就越高。目前就只有高级轿车、大型客车上有少数采用O233伺服制动系伺服制动系是在简单制动系上在加装一个独立的动力制动驱动机构，它与动力制动系的有差异，动力制动系是以简单制动系为动力起点，但伺服制动系是独立的动力制动驱动机构，也就是当伺服动力系完全失效时还可以采用简单制动系迸行制动，从而保证制动系统的安全性。根据动力源不同，分为真空、气压、液压三种制动系。气压伺服和液压伺服的结构都比真空伺服复杂的多，制动力也大得多，所以气压伺服和液压伺服都用于中、重型货车、以及少数轿车。真空伺服主要用于6t以下的轻型轿车和商用车。本设计为轻型商用车，满载质量少于6t,所以采用真空式伺服制动系统。2.4 制动管路布置结构形式的选择汽车制动驱动机构需要有额外更好的安全保障，以保证汽车制动系统的性能要求,制动驱动机构需要两套或两套以上独立的系统，被称为双回路系统。双回路中一回路是气压回路，一回路是液压回路，且彼此独立，分成两独立的回路的目的是使汽车制动具有双重保证，一路失效，另一路仍继续工作，以此保证行车安全。各型回路原理图如图所示。II型回路X型回路H1型回路11型回路HH型回路图23液压分路各型回路原理图2.4. H1型回路I1型回路是一根轴对另一轴的分路型式。前轮和后轮的制动管路不是一体，而是各自独立的回路系统。它优点在于布置简单，成本低。在大多数汽车上都有使用，使用最多的还是货车。它的缺点也比较明显，后轮制动管路失去作用时，前轮失去转弯能力，发生打滑，当前轮驱动的汽车前轮制动管路存在完全失效时，制动效能会变成原来的一半，容易使后轮抱死而导致汽车甩尾。2.4.2 X型回路X型回路，即汽车前后轴两侧轮胎制动器的制动回路成X型连接，且对角连接的回路都是独立的回路，又称为交叉型回路。它的优点在于结构简单，无论何种情况都能保持一半的制动效能且同步附着系数和制动力分配系数不会改变,确保制动与整车负荷的平衡。它的缺点在于制动力不对称，汽车比较容易失去方向稳定性，所以，X型回路的汽车需要在主销偏移距上至少不低于20毫米的负值。以此来保证汽车的方向稳定性