毕业设计福田轻型货车制动系统设计说明书

本科生毕业设计（论文） 摘 要 制动系统是汽车中最重要的系统之一。因为随着高速公路的不断发展，汽车的车速将越来越高，对制动系的工作可靠性要求日益提高,制动系工作可靠的汽车能保证行驶的安全性。由此可见，本次制动系统设计具有实际意义。 本次设计主要是对轻型货车制动系统结构进行分析的基础上，根据对轻型货车制动系统的要求，设计出合理的符合国家标准和行业标准的制动系统。 首先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 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，其次设计计算确定前、后鼓式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式等。最后利用计算机辅助设计绘制出了前、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项指标进行 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 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：轻型货车；制动；鼓式制动器；制动主缸；液压系统. Abstract Braking system is one of the most important system in the automotive . because of the continuous development with the highway. The car will become more and more high-speed, braking system on the work of the increasing reliability requirements,Brake work of a reliable car,guarantee the safety of travelling,This shows that, The braking system design of practical significance. The braking system is one of important system of active safety. Based on the structural analysis and the design requirements of intermediate car’s braking system, a braking system design is performed in this thesis, according to the national and professional standards. First through analyzing the main parameters of the entire vehicle, the braking system design starts from determination of the structure scheme. SecondlyCalculating and determining the main dimension and structural type of the front、rear drum brake，brake master cylinder ans so on，Finally use of computer-aided design drawing 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 checking 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：light truck；brake；drum brake；master cylinder；hydraulic pressure system 目 录 1第1章 绪 论 11.1 本次制动系统设计的意义 21.2 本次制动系统应达到的目标 21.3 本次制动系统设计内容 31.4 汽车制动系统的组成 31.5制动系统类型 31.6 制动系工作原理 5第2章 汽车制动系统方案确定 52.1 汽车制动器形式的选择 62.2 鼓式制动器的优点及其分类 72.3 盘式制动器的缺点 82.4 制动驱动机构的结构形式 82.4.1简单制动系 92.4.2动力制动系 92.4.3伺服制动系 102.5 制动管路的形式选择 112.6 液压制动主缸方案的设计 13第3章 制动系统主要参数的确定 133.1 轻型货车主要技术参数 3.2 同步附着系数的的确定 13 3.3 前、后轮制动力分配系数的确定 14 143.4 鼓式制动器主要参数的确定 153.5 制动器制动力矩的确定 163.6 制动器制动因数计算 173.7 鼓式制动器零部件的结构设计 21第4章液压制动驱动机构的设计计算 214.1制动轮缸直径d的确定 4.2 制动主缸直径d的计算 21 4.3 制动踏板力 22 224.4 制动踏板工作行程Sp 23第5章 制动性能分析 235.1 制动性能评价指标 235.2 制动效能 235.3 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 245.5.1 地面对前、后车轮的法向反作用力 255.5.2 理想的前、后制动器制动力分配曲线 255.5.3 实际的前、后制动器制动力分配曲线 255.6 制动距离S 265.8 汽车能够停留在极限上下坡角度计算 27第6章 总 结 28参考文献 29致谢 30附 录1 37附 录2 第1章 绪 论 汽车工业是一个综合性产业，汽车工业的生产水平，能够代表一个国家的整个工业水平，汽车工业的发展，能够带动各行各业的发展，进而促进我国工业生产的总体水品。所以重视发展汽车工业 ，有着深远的现实意义。 随着我国经济的发展，尤其我国对外贸易的不断扩大，汽车工业受到国外同行业的强烈竞争，而我国汽车工业起步比较晚，生成技术水平较低，因而改进和提高我国的汽车性能及其机构是一个迫在眉睫的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，这关系到我国汽车工业的生存与发展的大事。 汽车的行驶速度是汽车的一个重要性能参数。尽可能提高汽车的行驶速度，是提高运输生产率的主要技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 之一 ，但必须保证行驶的安全性为前提。因此在道路宽阔平坦，人流和车流又较小的情况下，汽车可以用高速度行驶，而在转向或者行驶在不平路面或两车交会时，都必须降低车速，特别是在遇到障碍物，或者碰撞行人或其他车辆危险时，更需要在尽可能短的距离内将车速降低到最低，甚至为零。如果汽车不具备这一性能，高速行驶就不可能实现。 汽车在下长坡时，在重力作用下，有不断加速到危险程度的倾向，此时应当将车速限制在一定的安全性以内 ，并保持稳定。 此外对已停驶的汽车，应使其可靠的驻留在原地不动。 上述使行驶中的汽车减速甚至行车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定，以及使已静止的汽车保持不动，这些作用叫做制动。保证这些性能的系统叫制动系统 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，如何改善汽车的制动效能，改善制动器的结构使一个重要环节。 1.1 本次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。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以便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。 制动系统的作用：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。 制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。 本设计通过合理的结构分析，制动器形式的确定，并进行了科学合理的计算及结构设计，缩短了制动距离、保证制动系统具有良好的制动效能的热稳定性以及良好的操纵稳定性，对保证制动系统工作可靠具有理论与实际意义。 1.2 本次制动系统应达到的目标 1）具有良好的制动效能； 2）工作可靠； 3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性； 4）制动能力的热稳定性良好； 5）作用滞后性应尽可能好； 6）摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命； 7）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，最好设置自动调整间隙机构。 1.3 本次制动系统设计内容 1）制动系统参数计算及制动器结构设计； 2）制动主缸计算与结构设计； 3）制动管路布置设计； 4）制动力分配计算编程。 1.4 汽车制动系统的组成 　 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部件。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——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——产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。 　　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。 　　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。同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统。 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制动踏板来操纵。 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由一定的间隙，使车轮和制动鼓可以自由转动。制动系统看图1-6 要使行驶中的汽车减速，驾驶员应踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞，使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，并通过两个轮缸活塞推动两制动蹄绕支撑销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。这样，不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓作用一个摩擦力矩，其方向与车轮行驶方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的圆周力，同时路面也对车轮作用着一个向后的反作用力，即制动力。制动力由车轮经过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，则汽车减速度越大。当放开制动踏板时，复位弹簧将制动蹄拉回复位，摩擦力矩和制动力消失，制动作用即行终止。 1-6制动系统图 第2章 汽车制动系统方案确定 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 汽车制动器形式的选择 1）制动器按其直接作用对象的不同可分为车轮制动器和中央制动器。前者的旋转元件固定装在车轮或半轴上，即制动力矩直接作用在两侧车轮上。后者的制动力矩必须经过驱动桥在分配到两侧车轮上。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，其优点式制动力矩须经过驱动轴放大后传到车轮。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、高级轿车及总重在15T以下的货车上，多在后轮制动器上附加手动机械驱动机构，也不再设置中央制动器。 2）制动器所用张开式装置的型式可分为液压轮缸、非平衡式凸轮式、平衡凸轮式、楔块式机械张开机构 3）制动系按制动能量的传输方式 制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。 本次设计的轻型货车采用的是液压式制动系统。 4）一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器。目前汽车所用的摩擦制动器就其摩擦副的结构型式可分为鼓式和盘式带式三大类。他们的区别在于前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其圆柱面为工作表面；后者的摩擦副中的旋转元件为圆盘壮制动盘，其端面为工作表面。带式之用做中央制动器。 本次设计轻型货车制动器为双鼓式液压轮缸式制动器 2.2 鼓式制动器的优点及其分类 鼓式制动器具有自刹作用：由于刹车时令蹄片外张，车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度，刹车时蹄片外张力(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，差别只有大型车采用气动辅助，而小型车采用真空辅助来帮助刹车。 鼓式制动器制造技术要求比较低，因此制造成本要比碟式刹车低。所以本次设计所采用的制动器为鼓式制动器。 鼓式制动器有内张型和外束型两种。前者的制动鼓以内圆为工作表面，应用广泛。后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面，应用较少。 鼓式制动器按蹄的类型还分为领从蹄式制动器如图a，双领蹄式如图b，双向双领蹄式如图c，双从蹄式如图d，单向自增力式如图e，双向自增力式制动器如图f。比较各种制动器的效能因数于摩擦系数可知：增力式制动器效能最高、双领蹄次之、领从蹄又次之、而双从蹄效能最低。但若就效能因数稳定性而言，名词排列正好相反，双从蹄最好，增力式最差。 双领蹄式制动器正向效能相当高，但倒车时则变成双从蹄式，效能大降。很多中级轿车的前轮制动器采用双领蹄式，这是由于这类汽车前进制动时前轴的动轴荷及附着力大于后轴，倒车制动时则相反，正与这种制动器的特点相适应。 双向双领蹄式制动器在 前进和倒退制动时效能不变，故广泛应用于中，轻型货车及部分轿车的前后轮。但用作后轮制动器时需另设中央制动器。 双领蹄式制动器荷双向双领蹄式制动器中有两个轮缸。双领蹄式制动器两蹄片各有其固定支点，并用各具有一个活塞的两个轮缸张开蹄片。双向双领蹄式制动器，两蹄片浮动。用各有两个活塞的轮缸张开双蹄片。与双领蹄式制动器比较，双向双领蹄式制动器的特点式制动鼓无论朝哪个方向转动，制动效能都不变。 增力式制动器的两蹄片之间相互连接，两蹄都式领蹄，次领蹄的轮缸张开后的作用效果很西欧啊或次领蹄的轮缸不存在张开。然而由主领蹄的自行增势作用所造成且比主领蹄张开力后大得多的支点反力F传到次领蹄的下端，成为次领蹄的张开力，采用增力式制动器后，及时制动驱动机构中不用伺服装置，也可以借很西欧啊的踏板力得到很大的制动力矩。但因其效能大不稳定且效能因数太高容易发生制动自馈，故设计时应妥善选择几何参数，把效能因数限制在一定程度，且需选用摩擦性能稳定的摩擦片。 单向增力时制动器在倒车制动时效能大为降低，之有少数轻，中型货车和轿车用作前轮制动器。 此外，双领蹄式制动器，由于其结构呈中心对称，因而领蹄对鼓作用的合力恰好相互平行，属于平衡式制动器。领从蹄与其他型式制动器均不能保证这种平衡，是非平衡式制动器。非平衡式制动器将对轮毂轴成造成附加径向载荷而且领蹄或次领蹄摩擦片表面单位压力大于从蹄磨损较严重，为使衬片寿命均衡可将从蹄式的衬片包角适当减小。 由于本次设计的是轻型货车制动器，汽车在制动时轴荷要前移原理前轮的制动力应大于后轮，如果后轮制动力大于前轮且先制动于后轮即后轮先抱死时汽车将出现制动跑偏或侧滑现象，这将极易造成严重的交通事故！所以本次设计前轮选用双增力式鼓式制动器，后轮选用领从蹄式鼓式制动器。 2.3 盘式制动器的缺点 盘式制动器的缺点： 1）效能较低。故用于汽车制动时所需制动促动管路压力较高。一般用于伺服装置 2）难以完全防止尘污和锈蚀 3）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。 盘式制动器又称为碟式制动器，这种制动器兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂,摩擦片的耗损量较大，成本贵，衬块工作面小，磨损快，使用寿命短，需要用高材质的衬块，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用，所以只能适用于轿车和一些微型车上，不适合用于货车上，因此我们选用鼓式制动器。 2.4 制动驱动机构的结构形式 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。 2.4.1简单制动系 简单制动系即人力制动系，是单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，传动比小，润滑点多，且难以保证前后轴制动力的正确比例和左右轮制动力的均衡所以在汽车的行车制动装置中已被淘汰。因为这种方式结构简单、经济性好，工作可靠等优点广泛地应用于中，小型汽车的驻车制动器中。 液压制动用于行车制动装置。制动的优点是作用滞后时间短(0.1s～0.3s)，工作压力大(可达10MPa～12MPa)，缸径尺寸小，可以安装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，而不需要制动臂等传动件。这样就减少了非黄载质量。液压制动也有器缺点。主要是过度受热后会有一部分制动液液化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动系效能降低，甚至完全失效，液压制动广泛应用在轿车，轻型货车及一部分中型货车上。 2.4.2动力制动系 动力制动即利用发动机的动力转化而成，并表现为气压或液压形式的势能作为汽车制动的全部力源，驾驶员施加于踏板或手柄上的力仅用于回路中的控制元件的操纵。从而可式踏板力较小，同时又又适当的踏板行程。 （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；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长(0.3s～0.9s)，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0.5MPa～0.7MPa)，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，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t—11t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。 2.4.3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。 按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系之分。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。 综上所述，经过比较与分析，本次设计轻型货车采用液压传动。 2.5 制动管路的形式选择 为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动管路一般都采用分立系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分属于两个或更多的相互隔绝的回路。这样，即使其中一个回路失效后，另一个回路仍然可以起作用。一般多设计成双回路。 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） （b） （c） （d） （e） 图2—2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2—2（a）为一轴对一轴II型，前轴制动器与后桥制动器各用一各回路。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使用，成本较低，目前在各类汽车特别使商用车上用的最广泛。对于这种形式，若后轮制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯制动能力。对于采用前轮驱动因而前轮制动强于后轮的乘用车，当前制动回路失效而单用后桥制动时，制动力将严重不足，并且，若后桥负荷小于前轴负荷，则踏板力过大时易使后桥车轮抱死而汽车侧滑。 图2—2（b）X型的结构也很简单，直行制动时任一回路失效，剩余的总制动力都能保持正常值的50%，但是，一旦某一管路破损造成制动力不对称，此时前轮超制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。因此这种方案适用于主销偏移距为（达20mm）的汽车上，这时，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车稳定性。 图2—3（c）一轴版对半轴HI型。两侧前制动器的半数轮缸和全部后轮制动器轮缸属一个回路，其余的前轮缸属另一回路。 图2—4（d）半轴一轮对半轴一轮LL型。两个回路分别对两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器器作用。 图2—5（e）双半轴对双半轴HH型。每个回路均只对每个前、后制动器的半数轮缸器作用。这种形式的双回路制动效能最好。 HI，LL，HH型的结构均比较复杂。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，剩余的总制动力可达到正常值的50%左右。HI型单用一轴半回路时剩余制动力较大，但此时与LL型一样，紧急制动情况下后轮极易先抱死。 综合各个方面的因素和比较各回路形式的优缺点。本次设计选择了为一轴对一轴II型 2.6 液压制动主缸方案的设计 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，也可以采用低碳钢冷挤成形；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。储液罐提供主缸工作的制动液。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。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。本次设计采用的制动主缸为串列双腔制动主缸。 如图所示，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15推动后腔活塞12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7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。 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7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漏油时，则踩下制动踏板时，起先只有后缸活塞12前移，而不能推动前缸活塞7，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。 第3章 制动系统主要参数的确定 3.1 轻型货车主要技术参数 设计参数： 整车质量：满载：5200kg，空载：2200kg 质心位置：a=2.0m b=1.6m ，重心高度： hg=0.74m(空载)hg=0.82m（满载） 轴距：L=3.6m 轮距: B=1.50m 轮胎规格：7.0—16 3.2 同步附着系数的 的确定 轿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得一般货车取 =0.65-0.7 本次轻型货车设计取取 =0.7 3.3 前、后轮制动力分配系数 的确定 根据公式：制动力分配系数 =（b+ EMBED Equation.3 hg）/L 得： =（1600+0.7 820）/3600=0.6 式中 ：同步附着系数 b ：汽车重心至后轴中心线的距离 L：轴距 hg:汽车质心高度 3.4 鼓式制动器主要参数的确定 1）制动鼓直径D 轿车D/Dr=0.64~0.74 货车D/Dr=0.70~0.83 这里选D/Dr=0.8 Dr=16×25.4=406.4mm D=0.8×406.4=325.12mm 所以，前后轮制动鼓直径D=330mm 2） 摩擦衬片宽度b和 包角θ 制动鼓半径R确定后，摩擦衬片的宽度b和包角θ便决定了衬片的摩擦面积Ap，Ap越大则制动时所受单位面积的正压力和能量负荷越小，从而磨损特性越好Ap随汽车总重而增加，给定的轻型总重量Ga=5200×9.8/1000=50.96KN查汽车设计书得Ap=150~250 (cm ) 所以选取Ap=220 cm 由Ap=Rbθ得 b=85mm 摩擦衬片起始角 = - = - = 3） 制动器中心到张开力P作用线的距离e 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，以提高制动效能。e=0.8R=130.048mm 4）制动蹄支承点位置坐标a和c a取0.8 R=130.048mm c=30mm 5）整车制动性能 同步附着系数 按公式计算 =(L -b)/hg L---轴距 Hg—重心高 --制动分配系数 =（b+ EMBED Equation.3 hg）/L 得： =（1600+0.7 820）/3600=0.6 =(3600 0.6-1600)/820=0.68 6）制动器的温升计算 制动时，由于制动鼓和摩擦片之间作用，产生了大量的热。在紧急制动时，因时间短，热量来不及散到大气中去，几乎全被制动鼓所吸收使之温度升高。 实践表明，从速度Va=30km/h紧急制动到完全停车制动鼓的温升不应超过15° 其温升按下式计算: t= G EMBED Equation.3 v EMBED Equation.3 /（ncg 108458 4.19）=6.6℃<15℃ 合格 3.5 制动器制动力矩的确定 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，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 M = （b+ hg） r M = 轮胎规格：7.0-16 r =203.2mm M = （b+ hg） r =52000/3.6（1.6+0.7×0.82) ×0.7×0.2088=4589.7Nm 一个前轮的制动力矩M /2=2294.85 Nm 后轴制动力矩M = =（1-0.604）/0.604×4589.7=3009.2 Nm 一个后轮的制动力矩 M /2=1504.6 Nm 3.6 制动器制动因数计算 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。也就是在制动鼓或制动盘的作用半径上所得到的摩擦力与输入力之比 1.后轮领从蹄效能因数 ： 1）领蹄的效能因数 Kt = =1.6/(0.8×cos2.53°/1.1cos5.83°sin16.7°-1)=1.03 制动蹄支承点位置坐标a=130.048mm =h/R=(a+e)/R=(130.048+130.048)/162.56=1. 6 制动器中心到张开力P作用线的距离e=130.048mm 制动鼓半径 R=162.56mm 摩擦衬片包角 =90° =l /R=178.91/162.56=1.10 l =(4sin /2)/ ( +sin )R=178.91mm 摩擦片摩擦系数 =0.3~0.5 取0.3 =arctan =arctan0.3=16.7° θ =90°—θ/2=90°—90°/2=45° =arctan ° 2）从蹄的效能因数 - + =16.7°-5.83°+20°=30.87° Kt = =1.6/(0.8×cos30.87°/1.1×cos5.83×sin16.7+1) =0.5 后轮总的效能因数 Kt= Kt +Kt =1.03+0.5=1.53 2.前轮双向自增力效能因数： 摩擦衬片包角θ EMBED Equation.3 =102°θ =123° 摩擦衬片起始角θ =48° θ =30° 制动蹄支承点位置坐标a=118mm 制动蹄支承点位置坐标c=132mm 制动器中心到张开力P作用线的距离e=90mm 制动鼓半径 R=162.56mm 摩擦衬片包角 =90° 摩擦片摩擦系数 =0.3~0.5 取0.3 =arctan =arctan0.3=16.7° θ =90°—θ/2=90°—90°/2=45° = /2+ -θ -θ /2=7.7° Kt = =0.92 次领蹄制动效能因数 Kt = =2.5 双增力总的效能因数Kt= Kt + Kt =3.42 3.7 鼓式制动器零部件的结构设计 1）摩擦衬片 摩擦衬片选择应满足以下条件：具有稳定的摩擦因数，有良好的耐磨性。要尽可能小的压缩率和膨胀率。制动时不易产生噪音，对环境无污染。应采用对人体无害的摩擦材料。有较高的耐挤压强度和冲击强度，和抗剪切能力。摩擦衬块的热导率应控制在一定范围内。 2）制动底板 制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置，制动底版承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度，为此本次设计选用具有凹凸起伏形状的钢板冲压成型的制动底板。 3）摩擦材料 对汽车的摩擦材料有如下要求： （1）具有高而稳定的摩擦系数，热衰退应该较为缓和，不能在温升到某一值后，摩擦系数骤然下降。 （2）耐磨性好 （3）吸水性和吸油率低 （4）有较高的耐挤压强度和冲压强度 （5）制动时不发生噪声和臭气 （6）尽量采用减少污染和对人体无害的摩擦材料 摩擦材料目前广泛采用的是模压材料，模压材料是将石棉纤维与树胶粘结剂，由无机粉粒及橡胶聚合树脂等配成的用以调态摩擦性能的填充剂，以及主要成分为石墨的噪声消除剂等混合后，在高温下保持较高的机械强度。 另一种为编织材料。其冲击强度比模压材料高4~5倍。但耐磨性差。只适用于轻、中型汽车的鼓式和带式制动器。特别是带式中央制动器。 各种摩擦材料的磨损系数的稳定性为0.3~0.5。计算制动器制动力矩时，一般取值0.3 调整摩擦性能的填充剂与噪声消除剂等混合后，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它性能。 基于石棉纤维它的优点，本次设计摩擦材料选用无石棉材料。 4）制动蹄 轿车和微型车，轻型载货汽车的制动蹄广泛采用T形钢辗压或钢板冲压焊接制成。制动蹄腹板和翼缘的厚度分别选用了6mm，衬片的厚度选用了6mm 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，其缺点在于工艺较复杂，且不易更换衬片。铆接的噪声较小。本次设计采用铆接的。 4） 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，鼓变形后的不圆柱度过大容易引起制动时的自锁或引起踏板振动。为提高制动鼓的刚度，沿鼓口外圆边铸有周向肋条，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辋装配后进行加工，可以保证两轴线重合。并应在两者装配条件下进行动平衡。需用不平衡度为0.30~0.40N.m制动鼓壁厚，轿车为7~2mm，中型以上货车为13~18mm。壁厚取大些有利于增加热容量。 制动鼓应具有高的刚性和较大的热容量，制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配，应能保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀中吨位和重型货车以及大型客车的制动鼓材料多用灰铸铁，一方面由于铸铁耐磨，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，腹板用钢板冲压成型。这样可以减少制动鼓质量。故本次设计选用由钢板冲压成型的辐板与铸铁鼓筒部分铸成一体的组合式制动鼓。 6）制动器间隙调节装置 为了保证制动鼓在不转动时能自由转动，制动鼓与制动蹄衬片必须保留一定的间隙，但是又不能过大。因为这样将使制动踏板行程过大，以致驾驶员操纵不便，同时也会推迟制动器起作用的时刻。一般合适的间隙范围在0.25～0.5mm之间；采用间隙自动调节装置时，制动器安装到车上以后，不需要人工精细调整，只需进行一次完全制动即自动调准到合适范围，并在行车过程中能随时补偿过量间隙。 （1）手动调整装置 　　① 转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销 　　凸轮固定在制动底板上，支承销固定在制动蹄上，沿某一方向转动调整凸轮时，通过支承销将制动蹄向外顶，制动器间隙将减小。 ② 转动调整螺母 　　有些制动器轮缸两端的端盖制成调整螺母，用一字螺丝刀拨动调整螺母的齿槽，使螺母转动，带螺杆的可调支座便向内或向外作轴向移动，使制动蹄上端靠近或远离制动鼓，制动间隙减小或增大。间隙调整好以后，用锁片插入调整螺母的齿槽中，固定螺母位置。 ③ 调整可调顶杆长度 　　可调顶杆由顶杆体、调整螺钉和顶杆套组成。顶杆套一端具有带齿的凸缘，套内制有螺纹，调整螺钉借螺纹旋入顶杆套内。拨动顶杆套带齿的凸缘，可使调整螺钉沿轴向移动，从而改变了可调顶杆的总长度，调整了制动器间隙。 （2）自动调整装置 　　现在很多汽车的制动器都装有制动器间隙自动调整装置，它可以保证制动器间隙始终处于最佳状态，不必经常人工检查和调整。 摩擦限位式间隙自调装置 　　用以限定不制动时制动蹄内极限位置的限位摩擦环装在轮缸活塞内，限位摩擦环是一个有切口的弹性金属环，压装入轮缸后与缸壁之间的摩擦力可达400～550N。如果制动器间隙过大，活塞向外移动靠在限位环上仍不能正常制动，活塞将在油压作用下克服制动环与缸壁间的摩擦力继续向外移动，摩擦环也被带动外移，解除制动时，制动器复位弹簧不可能带动摩擦环回位，也即活塞的回位受到限制，制动器间隙减小。 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，对后制动器采取了手动调节装置。这样装置从结构上分析较简单，并且加工工艺简单。前制动器采用自动调节。 7）制动液 制动液应能保证液压系统工作的可靠性。对于它有以下几点要求： （1）高温下不易汽化，否则将在管路中产生汽阻现象，使制动系失效。 （2）低温下有良好的流动性。 （3）对液压系统起良好的润滑作用。 （4）不会使之与经常接触的金属件腐蚀，橡胶发生膨胀，变硬或损坏。 （5）吸水性差而溶水性良好，因而选用了国内常用的50%作用的溶剂（丁醇，酒精和甘油等）配成。 8）制动主缸 制动主缸有的与贮液室铸成一体，也有二者分制而装合在一起或用油管连接的。我所设计的轻型货车采用了后者。由于制动管路的布置采用了双回路液压制动管路，因而制动主缸采用了串联双腔式制动主缸 9）制动轮缸 制动轮缸有双活塞式和单活塞式两种。由于前轮制动器采用了双向自增力式，因此轮缸采用双活塞式，后轮为领从蹄式所以也采用单活塞式制动轮缸。 第4章液压制动驱动机构的设计计算 4.1制动轮缸直径d的确定 后轮鼓式制动器制动轮缸直径： 制动力矩M EMBED Equation.3 = Kt EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 d P R M =2 M EMBED Equation.3 =3009.2Nm d=26.4mm 取28 一个轮缸工作容积 Vi= EMBED Equation.3 d EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 28 EMBED Equation.3 2 2=2461.76mm d---一个轮缸活塞的直径 n---轮缸中活塞的数目 --一个轮缸活塞在完全制动时的行程，对鼓式制动器可取2mm 后轴上所有轮缸工作容积 V= =2 2461.76=4923.52mm 前轮鼓式制动器制动轮缸直径： 制动力矩M EMBED Equation.3 = Kt EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 d P R M =2 M EMBED Equation.3 =4589.7Nm d=21.86mm 取25 一个轮缸工作容积 Vi= EMBED Equation.3 d EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 25 EMBED Equation.3 2 2=1962.5mm d---一个轮缸活塞的直径 n---轮缸中活塞的数目 --一个轮缸活塞在完全制动时的行程，对鼓式制动器可取2mm 后轴上所有轮缸工作容积 V= =2 1962.5=3925mm 4.2 制动主缸直径d 的计算 考虑到制动软管容积变形，则制动主缸应有的工作容积为V EMBED Equation.3 =1.3 V V EMBED Equation.3 =1.3 V V =1.3 8848.52=11503.076 mm V = d S d EMBED Equation.3 =11503.076 d =24.5mm d  取28 S =(0.8~1.2) d 取S = d 4.3 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，p=8MPa～12MPa。取p=10MPa ——制动踏板机构传动比；取 =6； ——制动踏板机构及制动主缸的机械效率，可取 =0.85～0.95。 根据上式得： = 24.5 EMBED Equation.3 10 1/0.85 1/4=924.4N>(500-700)N 安装助力装置 4.4 制动踏板工作行程Sp 式中： ——主缸推杆与活塞的间隙，一般取1.5～2mm；取1.5mm。 ——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；取1.5mm 根据上式得：Sp =6(24.5+1.5+1.5)=165mm＜（150-200）mm 符合设计要求。 第5章 制动性能分析 任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。 汽车的制动性是指汽车在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维持一定车速的能力。 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。制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。本次所设计的《轻型货车制动系统设计》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，保证了轻型货车所能达到的性能，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。 表征制动效能恒定性的制动器抗热衰退性，分析表明，制动器温度上升后，制动器，摩擦力矩显著下降，对温升有要求。规定，以速度30Km/h的紧急制动到完全停车的制动鼓温升不超过15°，该车满足要求。 方向稳定性是从制动跑偏、侧滑以及失去转向能力等方面考验。 制动跑偏的原因有两个 1）汽车左右车轮，特别是转向轴左右车轮制动器制动力不相等。 2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调（互相干涉） 前者是由于制动调整误差造成的，是非系统的。而后者是属于系统性误差。 侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。最危险的情况是在高速制动时后轴发生侧滑。防止后轴发生侧滑应使前后轴同时抱死或前轴先抱死后轴始终不抱死。 理论上分析如下，真正的评价是靠实验的。 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，当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况： 1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。 3）前、后轮同时抱死拖滑。 所以，前、后制动器制动力分配将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，是设计汽车制动系必须妥善处理的问题。 5.5.1 地面对前、后车轮的法向反作用力 在分析前、后制动器制动力分配比例以前，必须先了解在制动时地面作用于前、后车轮的法向反作用力。 地面对前轮法向反作用力为 地面对后轮的法向反作用力 5.5.2 理想的前、后制动器制动力分配曲线 制动时前、后车轮同时抱死，对附着条件的利用、制动时汽车的方向稳定性均较为有利。此时的前、后轮制动器制动力 和 的曲线关系，常称为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线。在任何附着系数的道路上，前、后轮同时抱死的条件是：前、后制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制动力分配等于各自的附着力，即 消去变量 ，得 由上式画成的曲线，即前、后轮同时抱死时，前、后制动器制动力的关系曲线。 5.5.3 实际的前、后制动器制动力分配曲线 综合上述，通过合理选择同步附着系数，计算制动器制动力实际分配曲线，把理想曲线和实际曲线进行比较、分析、论证。保证货车实际制动系统在制动性能达到要求，可以实现其制动系统功能。充分说明了实际制动力分配的合理性与可行性。 当I线与β线相交时，前、后轮同时抱死。 当I线在β线下方时，前轮先抱死。 当I线在β线上方时，后轮先抱死。 5.6 制动距离S 在匀减速度制动时，制动距离S : 我国交通法规定，Va=30Km/h轻型货车制动距离在7m以下，中型货车不得大于8m 公式S=1/3.6（t EMBED Equation.3 + t EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 /2）Va+ Va /254 式中，t EMBED Equation.3 :消除蹄与制动鼓间隙时间，取0.1s t EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ：制动坡长减速度上升所需时间取0.2s 故S=1/3.6（0.1+ 0.2/2）30+ 30 /254×0.7=6.6m满足要求 5.8 汽车能够停留在极限上下坡角度计算 上坡角 1)汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角 = =24.8 式中： ：车轮与轮面摩擦系数，取0.7； a：汽车质心至前轴间距离，2000 ； ：轴距， =3600 ； ：汽车质心高度，820 。 最大停驻坡高度应不小于16%～20%，故符合要求。 下坡角 2）汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角 = = =18.5 最大停驻坡高度应不小于16%～20%，故符合要求。 第6章 总 结 岁月流逝，很快大学四年即将结束了。体验感受大学是人一生中最重要的阶段，我的人生价值也得到了很大的升华。毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习再提高的过程，一方面培养我们能够独立运用所学知识与技巧，解决专业范围内有实际意义的设计制造，科研试验，生产管理等课题。另一方面培养我们综合分析问题的能力，达到一次 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术的基础训练。为我们以后工作和科学研究积累了一定的经验具有深远的意思。 本次设计的对象是轻型货车的制动系统，通过对货车制动系统的结构和形式进行分析后，对制动系统的前、后鼓式制动器、制动管路布置、制动主缸进行了设计及计算，并绘制出了前、后制动器装配图、制动主缸装配图、主动管路布置图、并通过应用MATLAB软件编写程序，绘制出实际汽车制动力分配曲线。 为了提高汽车的安全性和舒适性，设计的轻型货车制动器经过理论和实际分析采用了前、后鼓式制动器；采用II型双管路制动系统和间隙可调的制动器满足设计要求。通过计算制动器的制动力能满足汽车对制动力的需求，可以充分利用地面的附着力。为了满足环保的需要，摩擦块采用无基石棉材料，满足温升的要求。采用的驻车制动满足国家对汽车驻车坡度的要求。最后设计的汽车制动系统达到了预期的目标。 本次毕业设计从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。但在毕业设计也暴露出自己很多不足比如专业基础掌握不足，缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，对绘图软件掌握不牢固等等。 参考文献 [1]陈家瑞.汽车构造[M]. 北京：人民交通出版社,2005 [2]王望予.汽车设计 第4版 [M]. 北京：机械工业出版社,2004 [3]余志生主编.汽车理论[M].北京：清华大学出版社,2000 [4]胡亚庄.轿车与轻型商用汽车[M] .北京：北京人民交通出版社，1993 [5]李尹熙.汽车设计标准资料手册[M].天津：天津科学技术出版社，1994 [6]陈礼璠,顾剑青.现代汽车知识手册.第一版[M].上海：上海科学技术文献出版社,2002.8 [7]孙存真 .中外汽车构造图册 [M]. 长春： 吉林科学技术出版社 ，1994 [8]刘惟信主编.《汽车设计》[M].北京：清大学出版社,2001 [9]刘惟信.《汽车制动系统结构分析与设计计算》[M].清大学出版社,2004 [10]（英）朱利安.哈皮安-史密斯.《现代汽车设计概论》[M].化学工业出版社,2006 [11]周明衡.离合器、制动器选用手册.第一版[M].北京:化学工业出版社,2003.5 [12]简晓春,韶毅明,曾宏达.633x微型车制动稳定性理论分析[J].汽车工程，13，2003（2） [13]龚微寒.汽车现代设计制造.第一版[M].北京：人民交通出版社,1995.8 [14]吴宗泽.机械零件设计手册.第一版[M].北京：机械工业出版社,2004.8 [15]L.埃克霍恩,D.克林恩乔克,厄尔贾维克.汽车制动系统.第一版[M].北京：机械工业出版社,1998.8 [16]肖永清,杨忠敏.汽车制动系统的使用与维修.第一版[M].北京：中国电力出版社,2004.4 [17]刘惟信.机械可靠性设计.第一版[M].北京：清华大学出版社,2003.2 [18]齐小杰.制动系统.第一版[M].北京：化学工业出版社,2005.5 [19]黄韶炯,栾志强.汽车专业英语.第一版[M].北京：人民交通出版社,2005 [20] Rudolf Limpert. Brake Design and Safety (Second Edition)[M] . Warrendale, PA, USA: SAE, Inc.,1999 [21]A czinczel,A stegmaier,Braking systems with ABS for passenger Cars[M],BochCoLtd,1995 致谢 经过三个月的忙碌，本次毕业设计已经结束了，在此我要感谢每一个帮助过我的人。 首先，我要感谢教过我的所有老师，感谢和我共同学习、生活了四年的同学。老师不仅教给了我们文化知识，还教我们如何做人。 其次，能够圆满的完成这次毕业设计，是我们所有毕业生的心愿，这次毕业设计的收获是巨大的，必将成为大学时代美好的回忆，也会为以后的工作打下良好的基础。这除了我个人的努力外，更多的是老师和同学们给我的帮助。在此向他们表示深深的谢意。 本次设计过程中得到了许多同学的帮助和老师的细心教导。尤其是指导教师张立军老师。张老师平日里工作繁忙，但在我们做毕业设计的每个环节，从毕业实习到查阅相关资料，方案确定到草图的绘制，中期检查，后期毕业设计等整个过程中都给予了我细心的指导。除了敬佩张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，这将积极影响我今后的学习和工作。 附 录1 Hydraulic Brake Systems The braking system is the most important system in cars. If the brake system fail, the result can be disastrous. When you step on the brake pedal, you expect the vehicle to stop. The brake pedal operates a hydraulic system that is used for two reasons. First, fluid under pressure can be carried to all parts of the vehicle by small hoses or metal lines with out taking up a lot of room or causing routing problems. Second, the hydraulic fluid offers a great mechanical advantage-little foot pressure is required on the pedal, but a great deal of pressure is generated at the wheels. The brake pedal is linked to a piston in the brake master cylinder, which is filled with hydraulic brake fluid. The master cylinder consists of a cylinder containing a small piston and a fluid reservoir. Modern master cylinders are actually two separate cylinders. Such a system is called a dual circuit, because the front cylinder is connected to the front brakes and the rear cylinder to the rear brakes. (Some vehicles are connected diagonally.) The two cylinders are actually separated, allowing for emergency stopping power should one part of the system fail. The entire hydraulic system from the master cylinder to the wheels is full of hydraulic brake fluid. When the brake pedal is depressed, the pistons in the master cylinder are forced to move, exerting tremendous force on the fluid in the lines. The fluid has nowhere to go, and forces the wheel cylinder pistons (drum brakes) or caliper pistons (disc brakes) to exert pressure on the brake shoes or pads. The friction between the brake shoe and wheel drum or the brake pad and rotor (disc) slows the vehicle and eventually stops it. Also attached to the brake pedal is a switch that lights the brake lights as the pedal is depressed. The lights stay on until the brake pedal is released and returns to its normal position. Each wheel cylinder in a drum brake system contains two pistons, one at either end, which push outward in opposite directions. In disc brake systems, the wheel cylinders are part of the caliper (there can be as many as four or as few as one). Whether disc or drum type, all pistons use some type of rubber seal to prevent leakage around the piston, and a rubber dust boot seals the outer ends of the wheel cylinders against dirt and moisture. When the brake pedal is released, a spring pushes the master cylinder pistons back to their normal positions. Check valves in the master cylinder piston allow fluid to flow toward the wheel cylinders or calipers as the piston returns. Then as the brake shoe return springs pull the brake shoes back to the released position, excess fluid returns to the master cylinder through compensating ports, which have been uncovered as the pistons move back. Any fluid that has leaked from the system will also be replaced through the compensating ports. All dual circuit brake systems use a switch to activate a light, warning of brake failure. The switch is located in a valve mounted near the master cylinder. A piston in the valve receives pressure on each end from the front and rear brake circuits. When the pressures are balanced, the piston remains stationary, but when one circuit has a leak, greater pressure during the application of the brakes will force the piston to one side or the other, closing the switch and activating the warning light. The light can also be activated by the ignition switch during engine starting or by the parking brake. Front disc, rear drum brake systems also have a metering valve to prevent the front disc brakes from engaging before the rear brakes have contacted the drums. This ensures that the front brakes will not normally be used alone to stop the vehicle. A proportioning valve is also used to limit pressure to the rear brakes to prevent rear wheel lock-up during hard braking. 1. Friction materials Brake shoes and pads are constructed in a similar manner. The pad or shoe is composed of a metal backing plate and a friction lining. The lining is either bonded (glued) to the metal, or riveted. Generally, riveted linings provide superior performance, but good quality bonded linings are perfectly adequate. Friction materials will vary between manufacturers and type of pad and the material compound may be referred to as: asbestos, organic, semi-metallic, metallic. The difference between these compounds lies in the types and percentages of friction materials used, material binders and performance modifiers. Generally speaking, organic and non-metallic asbestos compound brakes are quiet, easy on rotors and provide good feel. But this comes at the expense of high temperature operation, so they may not be your best choice for heavy duty use or mountain driving. In most cases, these linings will wear somewhat faster than metallic compound pads, so you will usually replace them more often. But, when using these pads, rotors tend to last longer. Semi-metallic or metallic compound brake linings will vary in performance based on the metallic contents of the compound. Again, generally speaking, the higher the metallic content, the better the friction material will resist heat. This makes them more appropriate for heavy duty applications, but at the expense of braking performance before the pad reaches operating temperature. The first few applications on a cold morning may not give strong braking. Also, metallic and semi-metallic are more likely to squeal. In most cases, metallic compounds last longer than non-metallic pads, but they tend to cause more wear on the rotors. If you use metallic pads, expect to replace the rotors more often. When deciding what type of brake lining is right for you, keep in mind that today's modern cars have brake materials which are matched to the expected vehicle＇s performance capabilities. Changing the material from OEM specification could adversely affect brake feel or responsiveness. Before changing the brake materials, talk to your dealer or parts supplier to help decide what is most appropriate for your application. Remember that heavy use applications such as towing, stop and go driving, driving down mountain roads, and racing may require a change to a higher performance material. Some more exotic materials are also used in brake linings, among which are Kevlar and carbon compounds. These materials have the capability of extremely good performance for towing, mountain driving or racing. Wear characteristics can be similar to either the metallic or the non-metallic linings, depending on the product you buy. Most race applications tend to wear like metallic linings, while many of the street applications are more like the non-metallic. 2. Brake fluid On a disk brake, the fluid from the master cylinder is forced into a caliper where it presses against a piston. The piston, in-turn, squeezes two brake pads against the disk(rotor)which is attached to the wheel, forcing it to slow down or stop. This process is similar to a bicycle brake where two rubber pads rub against the wheel rim creating friction. With drum brakes, fluid is forced into the wheel cylinder which pushes the brake shoes out so that the friction linings are pressed against the drum which is attached to the wheel, causing the wheel to stop. In either case, the friction surfaces of the pads on a disk brake system, or the shoes on a drum brake convert the forward motion of the vehicle into heat. Heat is what causes the friction surfaces (linings) of the pads and shoes to eventually wear out and require replacement. Brake fluid is a special oil that has specific properties. It is designed to withstand cold temperatures without thickening as well as very high temperatures without boiling.(If the brake fluid should boil, it will cause you to have a spongy pedal and the car will be hard to stop). Figure shows a brake hydraulic system. The brake fluid reservoir is on top of the master cylinder. Most cars today have a transparent r reservoir so that you can see the level without opening the cover. The brake fluid level will drop slightly as the brake pads wear. This is a normal condition and no cause for concern. If the level drops noticeably over a short period of time or goes down to about two thirds full, have your brakes checked as soon as possible. Keep the reservoir covered except for the amount of time you need to fill it and never leave a cam of brake fluid uncovered. Brake fluid must maintain a very high boiling point. Exposure to air will cause the fluid to absorb moisture which will lower that boiling point. The brake fluid travels from the master cylinder to the wheels through a series of steel tubes and reinforced rubber hoses. Rubber hoses are only used in places that require flexibility, such as at the front wheels, which move up and down as well as steer. The rest of the system uses non-corrosive seamless steel tubing with special fittings at all attachment points. If a steel line requires a repair, the best procedure is to replace the compete line. If this is not practical, a line can be repaired using special splice fittings that are made for brake system repair. You must never use copper tubing to repair a brake system. They are dangerous and illegal. 制动系统 制动系统是汽车中最重要的系统。 如果制动系统失效，结果可能是损失惨重的。当你踩在制动器的踏板上，你希望把车辆停下来。制动器的踏板操纵着制动系统，其原因有二。首先，具有一定压力的制动液通过制动管路被输送到制动系统的制动主缸中，这不需占据很多空间或导致线路问题。其次，制动液提供踏板所需要的强机械压力，但是大部分压力作用在车轮上。制动踏板和制动主缸里的主缸活塞相连，主缸里充满了液压制动液。主缸由一个活塞和一个贮液罐组成。 现代主缸实际上有两个分离的气缸。这样的系统叫做双环行。因为前面的汽缸和前闸相连，后部的气缸和后闸相连（有些车辆采用对角线相连接的方法）这两个气缸是分离的，在紧急刹车情况下，这个系统的一部分将失去作用。 整个液压系统从主缸到车轮充满着液压制动流体。当踩下制动器踏板，主缸上的活塞便跟着运转，这就向管路中的液体施加了很大的压力。制动液被迫作用于气缸活塞（鼓式制动器）或卡钳活塞（盘式制动闸）从而施加压力于制动蹄片和衬垫。制动蹄片和车轮之间或制动衬垫和制动盘之间的摩擦使车辆减速，最终使它停下来。 依附于制动器踏板上的是一个开关，当踩下踏板时，制动器的灯也随之点亮。直到松开制动器踏板并且踏板回到原位置时，灯才熄灭。 在每一个鼓式制动系统的制动轮缸里，都有两个活塞。其中一个在一边的终端，这个活塞向外面的相反方向推动。在盘式制动系统中，制动轮缸是制动钳的一部分（制动轮缸多则四个，少则两个）无论盘式制动器还是鼓式制动器，所有活塞均采用某种类型的橡胶封口以防活塞周围的泄漏。制动轮缸的外终端加之橡胶防尘封口，用以防止脏物和潮湿。 当松开制动器踏板，主缸的回味弹簧推动主缸活塞回到正常位置。主缸活塞里的单向闸使液体流向制动轮缸或制动钳，活塞向回运动。然后，随着制动蹄片的返回，回位弹簧推动制动蹄片回到释放状态下的原始位置，通过补偿气孔，流体返回到主缸，补偿孔一直打开，直至活塞返回到原始位置。系统中泄漏的流体将通过补偿孔中的流体得到代替。 双环形制动系统使用一个开关来点灯，以警示制动器失效。这个开关在主缸附近的一个闸门里。闸门里的活塞受力，作用一边前后的制动环路。当压力平衡时，活塞保持静止，但是当一个环路中出现泄漏时，制动器作用过程中的强大压力迫使活塞从一边到另一边，同时开关关闭，警示灯亮起。在发动机启动或制动器停止的过程中，通过点火装置的开火也可使灯点亮。 前轮用盘式，后面用鼓式制动系统也有一个计量器阀门防止前面的盘闸门和后面的闸门连接到鼓形装置之前运作。这也确保了前闸不会单独用于停止车辆。一个比例恰当的闸门通常用来为后面的制动系统减压，以防止在艰难的刹车状态下后面的轮子不听使唤。 1． 摩擦材料 制动蹄片和衬垫以相似的方式构成。衬垫或蹄片用金属板材和摩擦衬料组成。衬料联结（粘贴）或铆接在金属上。一般来说，铆接衬料更具优越性，但是高质量的联结（粘贴）材料同样合适。 摩擦材料因规格，衬垫的类型，材料的复合情况而不同，通常分为：石棉，有机材料，非金属，金属。这些复合物的差异在于它们的类型，摩擦材料所用的百分比，材料黏合剂和调节剂的使用。 一般来说，有机材料和非金属石棉复合制动器声音较低，但这种制动器必须在高温下操纵，因此它们可能不是在运输重物或在山上驾驶的最好选择。在大多数情况下，这些衬料比金属复合衬垫运转快，因此通常情况下，还是用其它材料代替它们。但是，用这些材料时，车轮更耐用一些。 半金属或金属复合制动衬料因复合的金属不同而不同。一般来说，金属的质量越高，摩擦材料越耐热。这一优点使这种材料使用于运输重物，但前提是要在衬垫到达操纵所需温度前刹车。在寒冷的早晨，这样材料的装置不容易刹车。而且金属和本金属材料更容易发出尖声。在大多数情况下，金属复合衬垫比非金属衬垫耐久性强，但是车轮的损耗较大。如果选用金属衬垫，就要经常更换车轮子。 在决定哪种类型的制动衬料适合时，不妨考虑一下现代汽车的制动材料是与车辆的性能相匹配的。改变国家统一规格的材料反而会影响制动器的感觉或响应。在改变制动器材料之前，和零售商或部分供货商谈谈，请他们帮忙决定哪种衬料更合适。谨记有一些情况，比如拖拉，紧急刹车和快速起步，在坡道上行驶，以及赛事需要高质量的材料。在制动系统中还需要一些额外的材料，比如合成纤维和复合碳。这些材料性能好，使用于拖拉，山路行驶或比赛。磨损性能和金属或非金属衬料相似，取决于所购买的产品。很多赛事要求金属材料，街上行驶需要非金属材料。 2.制动液 制动液是一种具有特殊性能的油。它被设计成在低温下不会凝固而在高温下不会沸腾。（如果制动液沸腾，需要有一个柔软的制动踏板并使车很难停下来）。制动液系统。 制动液的装置位于主缸的顶部。目前大多数的车都有一个容易看见的装制动液的装置，为的是不用打开盖子就可以看得见制动液的油面。随着制动踏板的运动制动液就会缓慢的下降，正常情况下是这样的。如果制动液在很短的时间内下降得明显或者下降了三分之二，那么就要尽快的检查你的制动系统了。保持制动液装置充满制动液除非你需要维修它，制动液必须保持很高的沸点。位于在空气中的制动液就会吸收空气中的潮气引起制动液低于沸点。 制动液通过一系列的管路从主缸到达各车轮。橡胶软管只用在需要弹力的地方，比如应用在前轮。在车的行进中上下来回运动。系统的其它部分在所有的连接点上都应用了无腐蚀性的无缝钢管。如果钢线需要修理的话，最好的方法就是代替这条线。如果这不符合实际，那么为了制动系统可以用特殊的装置修理它。你不可以用铜管来修理制动系。它们是危险也是不正确的。 在盘式制动器中，主缸中的液体被迫压缩到活塞中。活塞作往复运动，挤压这两个制动块和连接着车轮的制动蹄。这个过程类似于自行车的刹车，自行车的两个橡胶板作用在车轮上制造摩擦。 鼓式制动器，流体是被迫进入轮缸，推动制动蹄片向外运动，使摩擦衬垫作用于连接车轮的制动鼓。使车轮停止。 无论哪一种情况，盘式制动系中的摩擦表面，还是鼓式制动器中的制动鼓都是把车轮的往复运动转变为热能。热能就是使制动衬垫和制动蹄上的摩擦消失并且代替。 附 录2 程 序 clear a=2 b=1.6 hg=0.82 G=52000 L=3.6 bt=0.7 for i=1:1000 f(i)=i/800; Fu1(i)=G*f(i)*(b+f(i)*hg)/L; Fu2(i)= G*f(i)*(a-f(i)*hg)/L; end plot(Fu1,Fu2) F2=(1-bt)/bt*Fu1; hold plot(Fu1,F2) title('轻型货车制动力分配曲线'); clear a=2 b=1.6 hg=0.74 G=22000 L=3.6 bt=0.7 for i=1:1000 f(i)=i/800; Fu1(i)=G*f(i)*(b+f(i)*hg)/L; Fu2(i)= G*f(i)*(a-f(i)*hg)/L; end plot(Fu1,Fu2) F2=(1-bt)/bt*Fu1; hold plot(Fu1,F2) title('轻型货车制动力分配曲线'); I _1274782981.unknown _1369391090.unknown _1369716794.unknown _1369719780.unknown _1369721635.unknown _1369722087.unknown _1369722626.unknown _1369723020.unknown _1369722095.unknown _1369721879.unknown _1369721573.unknown _1369717072.unknown _1369719427.unknown _1369719068.unknown _1369717048.unknown _1369392658.unknown _1369716279.unknown _1369716637.unknown _1369716631.unknown _1369392803.unknown _1369392521.unknown _1369392611.unknown _1369391380.unknown _1274784637.unknown _1369390920.unknown _1369390970.unknown _1275243613.unknown _1337692995.unknown _1274784625.unknown _1274784628.unknown _1274784608.unknown _1274783337.unknown _1244517243.unknown _1274617851.unknown _1274685233.unknown _1274697821.unknown _1274697869.unknown _1274697951.unknown _1274782786.unknown _1274782814.unknown _1274782844.unknown _1274708737.unknown _1274709247.unknown _1274707788.unknown _1274697835.unknown _1274697486.unknown _1274697803.unknown _1274697820.unknown _1274697794.unknown _1274687078.unknown _1274619108.unknown _1274685130.unknown _1274685178.unknown _1274619198.unknown _1274619728.unknown _1274619750.unknown _1274684752.unknown _1274619738.unknown _1274619227.unknown _1274619152.unknown _1274618798.unknown _1274618835.unknown _1274619097.unknown _1274618811.unknown _1274618431.unknown _1274618630.unknown _1274618658.unknown _1274618505.unknown _1274618330.unknown _1274618340.unknown _1274611973.unknown _1274617434.unknown _1274617521.unknown _1274617583.unknown _1274617783.unknown _1274617812.unknown _1274617548.unknown _1274617486.unknown _1274617504.unknown _1274615439.unknown _1274617394.unknown _1274612274.unknown _1274612559.unknown _1274612805.unknown _1274612529.unknown _1274612027.unknown _1274612117.unknown _1274612219.unknown _1274612197.unknown _1274612078.unknown _1274611997.unknown _1274535560.unknown _1274611850.unknown _1274607568.unknown _1274607580.unknown _1274607670.unknown _1274608424.unknown _1274611303.unknown _1274607643.unknown _1274607547.unknown _1274535855.unknown _1274535519.unknown _1211618496.unknown _1211699992.unknown _1211734176.unknown _1242992136.unknown _1244047694.unknown _1244106415.unknown _1244037090.unknown _1244037103.unknown _1211734483.unknown _1211734537.unknown _1211734589.unknown _1211734196.unknown _1211733281.unknown _1211733958.unknown _1211700076.unknown _1211700126.unknown _1211700296.unknown _1211700092.unknown _1211700031.unknown _1211622777.unknown _1211699844.unknown _1211623422.unknown _1211699698.unknown _1211622650.unknown _1211622726.unknown _1211622141.unknown _1211616839.unknown _1211617403.unknown _1211617724.unknown _1211618477.unknown _1211617608.unknown _1211617629.unknown _1211617525.unknown _1211617368.unknown _1211616429.unknown _1211616462.unknown _1211616211.unknown _1211616300.unknown _1211616241.unknown _1211614477.unknown _1211615881.unknown _1211440854.unknown _1211440926.unknown