篇一：汽车制动系统毕业设计
综合以上优缺点最终确定本次设计采用前后盘式制动器，且均为浮钳盘式制动器。 液压式的简单制动系统通常称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短（0.1-0.3s),工作压力大（可达10MPa-12MPa),缸径尺寸小，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适用范围。
第3章 制动系统设计计算
3.1 制动系统主要参数数值
3.1.1 相关主要参数
1.汽车相关主要参数如表3.1所示。
表3.1 汽车相关主要参数
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
名称 质量 重力 质心高 轴距
质心至前轴的距离 质心至后轴的距离
前轴负荷 后轴负荷
符号 M0 G hg L a b Wf W
数值 320.000 3136.000 300.000 1600.000 848.000 752.000 1473.920 1662.080
单位 kg N mm mm mm mm N N
备注11.82 63.04 33.41 29.63 47.00 53.00
inch inch inch inch % %
2.2010年FSAE赞助轮胎相关参数如表3.2所示。
表3.2 2010年FSAE赞助轮胎相关参数
规格 标准轮辋内距 轮胎胎面宽(mm inch) 轮胎外径(mm inch) 轮胎接地面宽(mm inch)
轮胎半径(mm) 轮胎周长 轮辋内距
180/530R13
8 223 8.8 533 21.0 185 7.3 244 1626 7.5-8.5
3.1.2 同步附着系数的分析
（1）当???0时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力； （2）当???0时：制动时总是后轮先抱死，这是容易发生后轴策划而使汽车丧失方向稳定性；
（3）当???0时：制动时汽车前后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。 分析表明，汽车在同步系数为?的路面上制动（前后轮同时抱死）时，其制动减速度为du
dt
后轮即将抱死的制动强度q<?0,这表明只有在???0的路面上，地面的附着条件才可以得到充
?qg???g，即q=?0,q为制动强度。而在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或者
分利用。
根据相关资料查出赛车?0=0.7，故取?0=0.7。
3.1.3 地面对前、后轮的法向反作用力
若在不同附着系数的路面上，前、后轮同时抱死（不论是同时抱死或分别先后抱死），此时
FXb?F??G?或du/dt??g。地面作用于前、后轮的法向反作用力为
FZ1?
GLGL
(b??hg） （3-1）
FZ2?(a??hg)（3-2）
前后轮同时抱死制动时地面对前、后轮法向反作用力的变化如表3.3所示
表3.3 前后轮同时抱死地面对前、后轮法向反作用力的变化
φ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
FZ1/N FZ2/N FZ1/G FZ2/G
1474 1533 1592 1650 1709 1768 1827 1886 1944 2003 2062
1662 1603 1544 1486 1427 1368 1309 1250 1192 1133 1074
47% 49% 51% 53% 55% 56% 58% 60% 62% 64% 66%
53% 51% 49% 47% 46% 44% 42% 40% 38% 36% 34%
3.2 制动器有关计算
3.2.1 确定前后制动力矩分配系数?
根据公式：?0
得到：??
?
L??b
g （3-3）
?0hg?b
L
?
0.7?0.3?0.752
1.6
?0.60（3-4）
3.2.2 制动器制动力矩的确定
应急制动时，假定前后轮同时抱死拖滑，此时所需的前桥制动力矩为
Mμ1?
GL
(b??hg)?re
（3-5）
式中，G为赛车重力；L为轴距；a为汽车质心到前轴的距离；hg为汽车质心的高度；?为附着系数；re为轮胎有效半径。
当?=?0=0.7时，
Mμ1?
GL
(b??hg)?re?
?313N/m
31361.6
(0.752?0.7?0.3)?0.7?0.237?313N/m
即M?1max因为?=
M??M??
=
32
(3-6)
所以M?2max
?209N/m
3.2.3 盘式制动器主要参数确定 1）制动盘直径D
制动盘直径D应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70％一79％。总质量大于2t的汽车应取上限。 这里去制动盘的直径D为轮辋直径的百分之70%，即D?13?25.34?70%?231mm 2）制动盘厚度的选择
制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为10～20mm，通风式制动盘厚度取为20～50mm，采用较多的是20～30mm。在高速运动下紧急制动, 制动盘会形成热变形, 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热性能, 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘, 这样可使制动盘温度降低20 %～30 %。这里制动器采用实心制动盘设计，h?10mm厚度 。 3）摩擦衬块内半径R1和外半径R2
摩擦衬块（如图3-1所示）是指钳夹活塞推动挤压在制动盘上的摩擦材料。摩擦衬块分为摩擦材料和底板,两者直接压嵌在一起。摩擦衬块外半径只与内半径及推荐摩擦衬块外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。因为制动器直径D等于231mm,则摩擦块R2?115mm取R2/R1?1.5，所以R1?77mm。
图3-1 摩擦衬块
4）摩擦衬块工作面积
对于盘式制动器衬块工作面积A，推荐根据制动衬块单位面积占有的汽车质量在
1.6?3.5kg/cm
2
范围内选用。单个前轮摩擦块A?
320?60%?0.5?0.5
2.0
2
?24cm,则单个前
2
2
轮制动器A=48cm;单个后轮摩擦块A?
320?40%?0.5?0.5
2.0
?16cm，则单个后轮制动器
A=32cm.能够满足β的要求。 5）摩擦衬块摩擦系数f
2
选择摩擦片时不仅希望其摩擦系数要高些，更要求其热稳定性要好，受温度和压力的影响要小。不能单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求，后者对蹄式制动器是非常重要的。各种制动器用擦材料的摩擦系数的稳定值约为 0.3～0.5，少数可达0.7。一般说来，摩擦系数愈高的材料，其耐磨性愈
篇二：毕业设计-汽车制动器设计
齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）
汽车制动器设计
汽车制动器设计
摘要
制动器是制动系统的重要组成部分，本论文主要介绍了制动器设计。从盘式和鼓式制动器的结构与性能对比入手，考虑到盘式制动器制动效能更好，且尺寸和质量都相对较小，散热性能好，且所设计商务车的发动机转矩和功率较大，车速较高，整体性能较好，属于中高档车，故本设计前后轮均选用了浮盘式制动器。
基本结构选定后本论文对制动器展开了以下设计。第一制动系的参数：包括制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率以及最大制动力矩等参数的选择计算；第二制动器及其零部件：制动盘、制动钳体、摩擦衬块等制动器零部件的尺寸计算与材料选择；第三驻车制动：本设计选用了后轮驻车制动，在后轮盘式制动器上加装了驻车制动的机械结构；第四制动驱动机构：制动轮缸、制动主缸、以及踏板行程的设计计算。
关键词：制动器,盘式制动器,机械结构,制动力
Abstract
Brakes are an important part of the braking system, this paper introduces the brake design. Starting from the structure and performance comparison disc and drum brakes, disc brakes braking efficiency taking into account the better, and the size and quality are relatively small, good thermal performance, and the design of commercial vehicle engine torque and power than the large, higher speed, better overall performance, are in high-end cars, so the design front and rear wheels are made of a floating disc brakes.
The basic structure of the present paper is selected after the brake started following design. Parameters of the first brake system include: braking force distribution coefficient, synchronization adhesion coefficient, brake strength, adhesion coefficient utilization, and selecting the maximum braking torque parameters of computation; the second brake parts and components: brake disc system sizing and material selection caliper body, the friction pads and other brake parts; thirdly Parking brake: This design uses a rear parking brake, rear disc brakes installed on the parking brake mechanical structure; fourth brake drive mechanism: brake wheel cylinders, brake master cylinder, and the pedal stroke design calculations.
Keywords: brakes, disc brakes, mechanical structure, the braking force
目录
摘要…… ......................................................................................... I Abstract ........................................................................................ II
前 言 ............................................................................................ 1
第1章 盘式制动器概述 ................................................................ 7
1.1 盘式制动器结构形式简介 .................................................. 7
1.2 盘式制动器的优缺点 ......................................................... 8
1.3 盘式制动器原理及特点 ..................................................... 9
1.4 盘式制动器的主要元件 ....................................................11
1.4.1制动盘 .....................................................................11
1.4.2制动摩擦衬块 ......................................................... 12
1.5 盘式制动器操纵机构 ....................................................... 13
第2章 盘式制动器设计 .............................................................. 15
2.1 制动器设计中的分析 ....................................................... 15
2.2 制动器的基本参数 .......................................................... 16
2.2.1先确定制动力矩Mr ................................................. 16
2.2.2确定摩擦盘尺寸 ...................................................... 16
2.2.3制动器的磨损验算 .................................................. 17
2.2.4踏板操纵力 ............................................................. 18
2.2.5踏板操纵行程Sc计算 ............................................. 22
2.3 制动器操纵机构设计 ....................................................... 23
第3章 盘式制动器摩擦盘的设计 ................................................ 24
3.1 摩擦盘结构 ..................................................................... 24
3.2 摩擦材料类型 ................................................................. 25
第4章 盘式制动器压盘的设计 .................................................... 27
4.1 压盘的结构 ..................................................................... 27
4.2 压盘的球槽 ..................................................................... 28
第5章 盘式制动器弹簧 .............................................................. 29
5.1圆柱螺旋弹簧的结构形式 ................................................. 29
5.2 圆柱螺旋弹簧的制造 ....................................................... 30
5.3 圆柱螺旋弹簧参数 .......................................................... 31
第6章 盘式制动器花键设计 ..................................................... 32
6.1 花键的类型、特点和应用 ................................................ 32
6.2 花键参数的确定与强度校核 ............................................ 32
6.3 制动驱动机构的结构形式选择与设计计算 ....................... 34
6.3.1制动驱动机构的结构型式选择 ................................ 34
6.3.2制动管路的多回路系统 ........................................... 41
6.3.3液压制动驱动机构的设计计算 ................................ 42
1制动轮缸直径与工作容积 ............................................. 42
2制动主缸直径与工作容积 ............................................. 44
3制动踏板力与踏板行程 ................................................. 45
第7章 制动性能分析 .................................................................. 48
7.1.1 制动效能 ...................................................................... 48
7.2 制动效能的恒定性 .......................................................... 49
7.3 制动时汽车的方向稳定性 ................................................ 49
结 论 ......................................................................................... 51
参考文献 ..................................................................................... 52
致 谢 ......................................................................................... 54
篇三：轿车的制动系统毕业设计
1 引言
随着交通业的迅速发展，轿车越来越普及，人们对轿车的安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆的安全，研发更为安全有效的轿车制动系统更是当前的热点。
1.1 制动系统设计的意义
汽车是现代交通工具中用得最多，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制约汽车运动的一个关键装置，在车辆的安全方面扮演着至关重要的角色。它不仅是衡量汽车好坏的一个指标，重要的是它还直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务，对于开拓市场，增加汽车销量也有重要作用。随着交通业的迅速发展，轿车越来越普及，人们对轿车的安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆的安全，研发更为安全有效的轿车制动系统更是当前的热点。本次毕业设计即为轿车制动系统设计。
1.2 制动系统研究现状
当车辆制动时，车辆受到与行驶方向相反的外力，才能使汽车的速度逐渐减小至0，对制动过程车辆的受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价:1)制动效能:即制动距离与制动减速度；2)制动效能的恒定性:即抗热衰退性；
3)制动时汽车的方向稳定性；
目前汽车制动系统种类很多，形式多样，传统的制动系统结构主要有机械式、气动式、液压式、气-液混合式。其工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速直至停车的目的。对于轿车，要求制动系统制动平顺，制动距离更短，制动过程中避免因制动效能过高而导致车轮抱死的情况，以满足轿车的安全性和乘客舒适性。
目前，对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行，由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量，因此，多数有关传动系统制动系统的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上行驶，其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据，在汽车道路试验中,
如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化，则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。
1.3 本次制动系统设计要求
本次制动系统应达到的目标：
1）具有良好的制动效能
2）具有良好的制动效能的稳定性
3）制动时汽车操纵稳定性好
4）制动效能的热稳定性好
本次制动系统设计要求：
制定出制动系统的结构方案，对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。 2 制动系统方案论证分析与选择
2.1 型式确定
制动器主要有摩擦式、液力式、电池式等几种形式，现在广泛应用的是摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式、盘式和带式三种。应用最广泛的为鼓式和盘式。
鼓式制动器是最早形式汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛应用于各类汽车上。鼓式制动器分为单向双领蹄制动器、双向双领蹄制动器、领从蹄制动器、双从蹄制动器、单向增力式制动器、双向增力式制动器。单向双领蹄制动器和双向双领蹄制动器因结构都较为复杂，因此生产成本较高。领从式应用较广，在乘用车和总质量较小的商用车的后轮制动用得较多，双从制动效能最低，很少采用。单向增力式只有一个轮缸，不适合双回路机构。双向增力式制动效能稳定行较差。股选用领从式制动器。
盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两类，钳盘又分为固定钳和浮动钳，
1）钳盘式
钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。
定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相连并在制动钳体开口槽中旋转。具有以下优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现鼓式制动器到盘式制动器的改革，能很好地适应多回路制动系的要求。
浮钳盘式制动器：这种制动器具有以下优点：仅在盘得内侧具有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管，液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动盘的制动块可兼用驻车制动。
2）全盘式
在全盘制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远远没有钳盘式制动器广泛。
盘式制动器特点为（1）完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）。
（2）兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。（3）在制动驱动机构中必须装有助力器（4）因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命短，需要用高材质的衬块等缺点。
盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：
1）制动效能稳定性好；
2）制动力矩与汽车运动方向无关；
3）易于构成双回路，有较高的可靠性和安全性；
4）尺寸小、质量小、散热好；
5）制动衬块上压力均匀，衬块磨损均匀；
6）更换衬块工作简单容易。
7）衬块与制动盘间的间隙小，缩短了制动协调时间。
8）易于实现间隙自动调整。
轿车要求制动系统制动平顺，制动距离更短，满足汽车的安全性和乘员舒适性，因此选用前盘式鼓式。鼓式选择领从蹄式、盘式选择钳盘式。
2.2 制动管路的确定
为提高制动的可靠行，汽车上均采用多个制动管路。制动管路有一轴对一轴型，前轴制动器和后桥制动器各用一个回路。交叉型，前轴的一侧车轮制动器和后桥的对侧车轮制动器同属一个回路。一轴半对半轴型，两侧前制动器的半数轮缸和全部后制动器轮缸属一个回路，其于的前轮轮缸则属另一回路。半轴一轮对半轴一轮即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起作用，在任一回路失效时，前后制动力比值均与正常情况下相同，剩余总制动力可以达到正常值的一半。双半轴对双半轴型，每个回路均只对每个前后制动器的半数轮缸起作用。
综合以上各个回路的优缺点本次设计选择的制动管路是交叉型，即X型。因为它结构简单，一回路失效时仍能保持50%的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性，此时前后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动器作用的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定行。所以，值得注意的就是采用这种方案的汽车其主销偏移距应取负值，这样不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定行。
2.3 制动驱动机构的结构型式选择
根据动力源的不同，制动驱动器可分为简单制动，动力制动、伺服制动。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式、气压-液压式的区别。
（1）简单制动有机械式和液压式两种。机械式结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅适用于中小汽车的驻车制动装置中。液压式曾广泛用于轿车，轻型及以下的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，故当前仅用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车上已极少采用。
（2）动力制动有气压制动，气顶液式制动，全液压制动3种。气压制动是动力制动最常见型式，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结构简单，因此被广泛用于总质量8t以上的载货汽车，越野车和客车
上。气顶液式制动系统结构复杂，质量大，造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9~11t的中型汽车上也有所采用。全液压制动结构复杂，精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车，大型客车以及少数的重型矿用自卸汽车上。
（3）伺服制动系统分真空伺服制动系统，气压伺服制动系统，液压伺服制动。真空伺服制动是利用发动机进气管中节气门后的真空度作动力源。一般的柴油车若采用伺服制动系统时，则需要专门的真空源——由发动机驱动的真空泵和喷雾器构成。气压伺服制动是由发动机驱动的空气压缩机提供压缩空气作为动力源，伺服的气压一般0.6MPA—0.7 MPA。气压伺服制动系统的组成部分比真空伺服复杂的多。真空伺服制动用于总质量在1.1t—1.35t以上的轿车及装载质量在6t以下的轻中型载货汽车上；气压伺服制动系统则广泛用于装载质量为6t—12t的中重型载货汽车以及少数高级轿车上。液压伺服制动系统是以发动机驱动液压油泵产生的高压油液为伺服能源，且基本上均为助力式的。由于这种制动系统的工作压力很高，因此可大大地减小伺服机构尺寸，且制动反应快，但对零部件的加工精密度和密封性能要求很高。其仅用于高级轿车。
通过以上对各种制动驱动机构型式的比较分析，衡量其优缺点，及其适用的车型最后选定液压伺服制动系统为本次设计的制动驱动机构。
2.4 部件型式的确定
（1）制动主缸，制动主缸由灰铸铁制造，也可以用低碳钢冷挤成型；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止。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。分体设计分别分别为前轮和后轮，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。本设计采用双体设计的液压主缸，即双缸液压主缸。
（2）制动轮缸，后轮鼓式制动器制动轮缸是液压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，其缸体为通孔，需搪
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