1、目 录1 引言 .31.1 制动器设计的意义 .31.2 制动器的功用及设计要求 .32 制动器的选择 .42.1 制动器的种类 .42.2 鼓式和盘式制动器的比较 .42.3 鼓式制动器的选择 .52.3.1 鼓式制动器 .52.3.2 鼓式制动器的结构 .63 制动器主要参数的选择 .73.1 捷达王 GTX 1.6MT 轿车的整车性能参数 .73.2 制动器主要参数的选择 .83.2.1 制动鼓内经 D.83.2.2 制动鼓厚度 n.83.2.3 摩擦衬片宽度 b 和包角 .83.2.4 摩擦片起始角 0.93.2.5 制动器中心到蹄片张开力 P 作用线的距离 e。 .93.2.6 制动
2、蹄支承点位置坐标 a 和 c。 .94 前后轮的受力分析 .104.1 制动力计算 .104.2 制动效能因数计算 .134.2.1 浮动蹄效能因数计算。 .134.2.2 自增力式制动蹄效能因数计算。 .134.3 制动器制动力矩的计算 .145 总结 .15参考文献 .16轿车后轮制动器的设计1 引 言1.1 制动器设计的意义现代交通工具中用得最多的，最普遍的，最方便的交通工具就是汽车，汽车制动系是汽车底盘上一个重要的系统，它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着高速公路的发展和车流量
3、的密度日益增大，出现了频繁的交通事故。因此，保证行车安全已成为现今汽车设计中一项十分重要的任务，所以对汽车制动性能及制动系结构的要求有逐步提高的趋势。1.2 制动器的功用及设计要求对制动系的主要要求有:（1）足够的制动能力，制动能力包括行车制动能力和驻车制动能力。（2）行车制动至少包括两套独立的制动管路。（3）用任何车速制动，汽车都不应该丧失转向能力和方向稳定性。（4）防止水和污泥进入制动器的工作表面。（5）要求制动器的热稳定性好。（6）操作轻便。要求制动踏板和手柄的位置和行程，以及踏板力和手柄力能为一般体形和体力的驾驶员所适应。（7）作用滞后性包括产生制动和解除制动的时间应尽可能短。（8）一
4、旦牵引车和挂车（半挂车）之间的连接制动管路损坏，牵引车应有防止压缩空气进一步漏失的装置。（9）为了提高汽车列车的制动稳定性，除了保证列车各轴有正确的制动力分配外，还应注意主车挂车之间各轴制动器作用的时间，尤其是主车和挂车之间制动开始时间的调节。2 制动器的选择2.1 制动器的种类（1）鼓式制动器1）液压式：领从蹄式，单向双领蹄，双向双领蹄，单向增力蹄，双向增力蹄，双从蹄。2）凸轮领从蹄，单楔领从蹄,双楔双领蹄。（2）盘式制动器1）液压式：固定钳，滑动钳，摆动钳。2）气压式2.2 鼓式和盘式制动器的比较盘式制动器的制动效能没有鼓式制动器大，但盘式制动器的稳定性好，反应时间短且不会因为热膨胀而增加
5、制动间隙。盘式制动器已普遍做轿车的前制动器，做后制动器的也不少。鼓式制动器的稳定性和散热性较差，在不同路面上的制动力变化很大，不易掌控。此外由于散热性比较差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮毂在高温影响下较易发生制动衰退和振抖现象，引起制动效率的下降，但是鼓式制动器造价便宜，而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%-80%，前轮制动力要比后轮大，后轮制动器辅助作用，由于鼓式制动器成本比较低，仍然在一些经济型轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。轿车生产厂家为了节省成本，较多的采用了鼓式制动器。据此，本次轿车后轮制动器的
6、设计选用鼓式制动器。 2.3 鼓式制动器的选择汽车制动几乎都是机械摩擦式，即利用旋转元件与固定元件两工作表面间的摩擦产生制动力矩使汽车减速或者停车。为了更好的实现制动，现代轿车大多采用前盘后鼓的设计方案。2.3.1 鼓式制动器鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛应用于各种汽车上。现代的鼓式制动器分为以下几类：（1）领从蹄式制动器领从蹄式制动器的制动效能以及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，而且结构简单，造价低，也方便附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛应用于中重型载货汽车的前后制动器以及轿车的后轮制动器。（2）双领蹄式制动器双领蹄式
7、制动器有高的正向制动效能，但是倒车时则变为双从蹄式，使制动效能大降。这种结构常用于中级轿车的前轮制动器，这是因为这类轿车前进制动时，前轴的动载荷与附着力大于后轴而倒车时则相反。（3）双向双领蹄式制动器当制动鼓正向和反向旋转时，两制动肋均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器。双向双领蹄式制动器在汽车前进和倒车时制动性能不变，因此被广泛用于中轻型载货汽车和部分轿车的前后车轮，但用作后轮制动器时，需要另设中央制动器用于驻车制动。（4）单向增力式制动器由于制动时两制动蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一种非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高，且高于前述的各种制动器，但在倒
8、车制动时，其制动效能却是最低的。因此，它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。2.3.2 鼓式制动器的结构制动器的组成有以下几个部分：（1）旋转部分：制动鼓 （2）固定部分：制动底板 制动蹄（3）张开机构：轮缸 （4）定位调整：调整凸轮 偏心支承销制动蹄在促动装置的作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。凡对制动蹄端加力并使制动蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔等。以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。3 制动器主要
9、参数的选择3.1 捷达王 GTX 1.6MT 轿车的整车性能参数车 型 ： 捷达王 GTX 1.6MT驱 动 形 式 ： FF4X2最 高 车 速 ： U max=190km/h最 大 爬 坡 度： i max =35%汽 车 总 质量： m a=1480kg外 形 尺 寸 ： 总长 La X 总宽 Ba X 总高 Hg =4428 *1660*1420mm空 气 阻 力 系 数 ： C D =0.34轴 距 ： L=2471mm前 / 后 轮 距 ： a=1492mm/b=1422mm最 小 转 弯 直 径 ： 11m变 速 器 ： 两轴式，手动 5 挡各 档 传 动 比： i1=3.455
10、, i2=1.944, i3=1.370, i4=1.032, i5=0.850, iR=3.167制动距离 （30km/h): 5.6m最 大 扭 矩 ： 150Nm/4000r/min最 大 功 率 ： 74kw/5800r/min轮 胎 型 号 ： 185/60R143.2 制动器主要参数的选择3.2.1 制动鼓内经 D当输入力 P 一定时，制动鼓的直径愈大，则制动力矩亦愈大，散热性能亦愈好。但直径 D 的尺寸受到轮辋内径的限制，而且 D 的增大也使制动鼓的质量增大，使汽车的非悬挂质量增大，而不利于汽车的行驶平顺性。在满足制动力矩的前提下，选择较小的制动鼓内经，从而增加制动鼓和轮辋之间的
11、间隙，有利于散热。另外，制动鼓直径 D 与轮辋直径 Dr之比的一般范围为：轿车 DD r=0.640.74货车 DD r=0.700.83捷达轿车轮辋为 14in，得到 Dr=1425.4=355.6mm结合实际情况与参考资料选取 D/Dr=0.65,因此得到制动鼓的内经 D=230mm,故制动鼓的内径为 115mm。3.2.2 制动鼓厚度 n在保证制动力矩及制动鼓与轮辋之间间隙的前提下，可以适当加厚制动鼓，从而增大鼓的热容量，减少制动时的温升。此外，厚度的增加刚性就好，有利于制动力矩的稳定。制动鼓壁厚的选取主要是从刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有助于增大热容量，但试验表明，壁厚从 11mm
12、 增至 20mm，摩擦表面平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为 712mm，中、重型货车为1318mm。由于本设计的对象是轿车，所以选取制动为 10mm。3.2.3 摩擦衬片宽度 b 和包角 衬片宽度较大可以减少磨损，但是过大将不易保证制动鼓全面接触。减少衬片包角将有利于散热，但是单位压力过高会加速磨损。通常是根据在紧急制动时使其单位压力不超过 2.5MPa 的条件来选择衬片宽度 b 的。设计时应尽量按摩擦片的产品规格选择 b 值。另外，根据国外统计资料可知，单个鼓式车轮制动器总的衬片摩擦面积随汽车总质量的增大而增大，而单个摩擦衬片的摩擦面积 A又决定于制动鼓半径 R、衬片宽度
13、 b 及包角 ,即A=R*b*式中 以弧度为单位，当 A，R， 确定后，由上式也可初选衬片宽 b 的尺寸。制动器各蹄摩擦衬片总摩擦面积愈大，则制动时产生的单位面积正压力愈小，从而磨损亦愈小。摩擦衬片的包角 可在 =90120范围内选取，试验表明，摩擦衬片包角 =90100时，磨损最小，制动鼓温度也最低，且制动效能最高。再减小 虽有利于散热，但由于单位压力过高将加速磨损。一般也不宜大于120，因过大不仅不利于散热，而且易使制动作用不平顺，甚至可能发生自锁。本次设计摩擦衬片的包角 取 110。查阅相关资料，轿车质量在 0.9t-1.5t 范围内，摩擦片的面积 A 在 100-200cm2范围内，取
14、摩擦面的面积 A=200cm2。由公式可得 b 取 45mm。3.2.4 摩擦片起始角 0一般将摩擦片布置在制动蹄中央， 0=900- /2。有时为了适应单位压力的分布情况，将摩擦片相对于最大压力点对称布置，以改善摩擦均匀性。则取=350。3.2.5 制动器中心到蹄片张开力 P 作用线的距离 e。在保证制动轮缸或凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离 e 尽可能地大，以提高其制动效能。初步设计时可暂定 e=0.8R 左右。则 e=92mm.3.2.6 制动蹄支承点位置坐标 a 和 c。在保证两蹄支承端毛面不致互相干涉的条件下，尽可能加大 a，减少 c。初步设计可暂定 a=0.8R 左右。则 a=92mm。
