盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系設(shè)計(jì)

盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系設(shè)計(jì),制動(dòng)器,制動(dòng),設(shè)計(jì) 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院 全日制普通本科生畢業(yè)論文 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系設(shè)計(jì) DESIGN OF THE BRAKING SYSTEM OF DISK BRAKES 學(xué)生姓名：馮 詩(shī) 雨 學(xué) 號(hào)：200841930204 年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)：08級(jí)汽車(chē)服務(wù)工程（2）班 指導(dǎo)老師及職稱(chēng)：李軍政 講師 學(xué) 部：理工學(xué)部 湖南·長(zhǎng)沙 提交日期：2012年5月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………1 1 前言 ……………………………………………………………………………………2 2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 ……………………………………………………………4 2.1 盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 ………………………………………………4 2.1.1 固定鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 …………………………………………………4 2.1.2 浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器 ………………………………………………………5 2.2 制動(dòng)盤(pán)的分類(lèi)及選擇 …………………………………………………………5 2.3 奧迪A8型轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理………………………………6 3 制動(dòng)器的只要參數(shù)及選擇 ……………………………………………………………7 3.1 制動(dòng)力與制動(dòng)力的分配選擇 …………………………………………………7 3.2 同步附著系數(shù)…………………………………………………………………12 3.3 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率…………………………………………………13 3.4 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩…………………………………………………………14 3.5 利用附著系數(shù)與制動(dòng)效率……………………………………………………15 3.6 制動(dòng)器因數(shù)……………………………………………………………………17 3.7 盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)及摩擦系數(shù)的確定……………………………………18 4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………19 4.1 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算……………………………………………………19 4.2 制動(dòng)器的熱容量和升溫的核算………………………………………………21 4.3 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算……………………………………………………22 5 制動(dòng)器只要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………24 5.1 制動(dòng)盤(pán)…………………………………………………………………………23 5.2 制動(dòng)鉗…………………………………………………………………………23 5.3 制動(dòng)塊…………………………………………………………………………24 5.4 襯塊警報(bào)裝置設(shè)計(jì)……………………………………………………………25 5.5 摩擦材料………………………………………………………………………25 5.6 制動(dòng)器間隙……………………………………………………………………25 5.7 固定摩擦片鉚釘?shù)募羟袘?yīng)力計(jì)算……………………………………………25 6 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………26 6.1 伺服制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇…………………………………………………26 6.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng)………………………………………………………26 7 結(jié)論……………………………………………………………………………………28 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………28 致謝 ………………………………………………………………………………………29 附錄…………………………………………………………………………………………29 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系設(shè)計(jì) 摘 要：汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)直接影響著汽車(chē)行駛的安全性和停車(chē)的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車(chē)速的提高以及車(chē)流密度的日益正大，為了保證行車(chē)安全、停車(chē)可靠，汽車(chē)制動(dòng)系的可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車(chē)，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。 盤(pán)式制動(dòng)器又稱(chēng)為碟式制動(dòng)器，這種制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便，特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，在冬季和惡劣路況下行車(chē)，盤(pán)式制動(dòng)比鼓式制動(dòng)更容易在較短的時(shí)間內(nèi)令車(chē)停下。本設(shè)計(jì)內(nèi)容包括汽車(chē)制動(dòng)器的功能與設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)方案的分析，制動(dòng)力的分配，制動(dòng)器主要零件的選擇及主要參數(shù)的選取，制動(dòng)器各種參數(shù)的計(jì)算，主要零件的裝配尺寸鏈的分析計(jì)算。在設(shè)計(jì)中也涉及到同步系數(shù)的選取、制動(dòng)器效能因素的選取、制動(dòng)力矩的計(jì)算，以及制動(dòng)器主要元件選取，最后對(duì)設(shè)計(jì)的制動(dòng)器進(jìn)行校核計(jì)算。由制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則，綜合考慮制動(dòng)效能、制動(dòng)效能穩(wěn)定性、制動(dòng)間隙調(diào)整簡(jiǎn)便性、制動(dòng)器的尺寸和質(zhì)量及噪聲等諸多因素設(shè)計(jì)本產(chǎn)品 關(guān)鍵詞：盤(pán)式制動(dòng)器；制動(dòng)系統(tǒng)；同步系數(shù) Design of the braking system of disk brakes Author: Fengshiyu Tutor: LiJunzheng (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract：Automotive vehicle brake system directly affects the driving safety and parking reliability. With the rapid development of highway and the increased speed limit as well as the increasing traffic density, in order to ensure driving and parking safety, the reliability of automotive brake systems has become increasingly important. Only excellent reliable car braking system can fully play its role of adjusting the car’s dynamic performance. Disc brake, also known as dish brakes, it brakes and ventilates fast and is also light weight. Its simple structure, easy clearance adjustment, outstanding performance at high temperature with heavy load, better working stability enables it to stop the car quicker than traditional drum brakes at winter and bad road conditions. The function and design requirement of the vehicle brake system, analysis of the construction scheme, distribution of braking torque, selection of the main components as well as the main coefficient calculation of the system, are all concluded in this paper. Based on the primary principle of brake designing, taking the efficiency, stability, and easy clearance adjustment as well as the size, quality and noise making into consideration, this paper covers many aspects while designing. Key words：disc brake, brake system, synchronization coefficient 1 前言 現(xiàn)在，盤(pán)式制動(dòng)器在汽車(chē)上已經(jīng)越來(lái)越多的被采用，特別是在轎車(chē)上被廣泛使用。由此引起盤(pán)式制動(dòng)器市場(chǎng)的增加，鼓式制動(dòng)器的被代替。鑒于此本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)研究來(lái)使自己增加知識(shí)，并嘗試獨(dú)立完成生產(chǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程。由于本人能力有限，設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤與不妥之處在所難免，懇請(qǐng)各位導(dǎo)師批評(píng)指正。 制動(dòng)系的功用是強(qiáng)制行駛中的汽車(chē)減速或停車(chē)、使下坡行駛的汽車(chē)車(chē)速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車(chē)在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車(chē)速的提高以及車(chē)流密集度的日益增大，為了保證行車(chē)安全，汽車(chē)制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。 制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置。 任何一套制動(dòng)裝置都由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。 目前廣泛使用的是摩擦式制動(dòng)器，摩擦式制動(dòng)器就其摩擦副的結(jié)構(gòu)形式可分為鼓式、盤(pán)式和帶式三種。其中盤(pán)式應(yīng)用較為廣泛。盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦力產(chǎn)生于同汽車(chē)固定部位相連的部件與一個(gè)或幾個(gè)制動(dòng)盤(pán)兩端之間。其中摩擦材料僅能覆蓋制動(dòng)盤(pán)工作表面的一小部分的盤(pán)式制動(dòng)器稱(chēng)為鉗盤(pán)式制動(dòng)器；摩擦材料覆蓋制動(dòng)盤(pán)全部工作表面的盤(pán)式制動(dòng)稱(chēng)為全盤(pán)式制動(dòng)器。 與鼓式制動(dòng)器相比，盤(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)如下： 1.熱穩(wěn)定性好。 2.水穩(wěn)定性好。 3.制動(dòng)穩(wěn)定性好 4.制動(dòng)力矩與汽車(chē)前進(jìn)和后退等行駛狀態(tài)無(wú)關(guān)。 5.在輸出同樣大小的制動(dòng)力矩條件下，盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量比鼓式的要小。 6.盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦襯塊比鼓式制動(dòng)器的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，維修、保養(yǎng)容易。 7.制動(dòng)盤(pán)與摩擦襯塊間的間隙?。?.05mm~0.15mm），因此縮短可油缸活塞的操作時(shí)間，并使制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比有增大的可能。 8.制動(dòng)盤(pán)的熱膨脹不會(huì)像制動(dòng)鼓熱膨脹那樣引起制動(dòng)踏板行程損失，這也使得間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化。 9.易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性與安全性，以保證汽在任何車(chē)速下各車(chē)輪都能均勻一致地平穩(wěn)制動(dòng)。 10.能方便地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器磨損報(bào)警，以便能及時(shí)地更換摩擦襯塊。 11.盤(pán)式制動(dòng)器又分為通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器與實(shí)心盤(pán)式制動(dòng)器。通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器由于為了通風(fēng)散熱，在制動(dòng)盤(pán)的兩個(gè)工作面之間鑄造出通風(fēng)孔道使散熱能力更強(qiáng)，不容易產(chǎn)生熱衰退，多用于馬力較大的汽車(chē)。而實(shí)心盤(pán)式制動(dòng)器用于馬力相對(duì)較小的車(chē)型，散熱能力相對(duì)較差。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)踩剎車(chē)，通風(fēng)盤(pán)式可以迅速把摩擦產(chǎn)生的熱散掉，使剎車(chē)性能不至于因?yàn)闇囟壬叨儾?，從而保證了行車(chē)安全。但是由于盤(pán)片重量增加，可能油耗、維修成本等也相應(yīng)增加，而實(shí)心盤(pán)則不能長(zhǎng)時(shí)間踩剎車(chē)，但是使用成本、維修成本相對(duì)低些。 同時(shí)當(dāng)汽車(chē)前后同時(shí)采用盤(pán)式制動(dòng)器時(shí)汽車(chē)的穩(wěn)定性更好，由于成本的原因現(xiàn)階段僅在中高檔汽車(chē)中應(yīng)用，但其在汽車(chē)中的普及已經(jīng)成為必然趨勢(shì)?！?】 生產(chǎn)現(xiàn)狀 鼓式制動(dòng)器 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)乘用車(chē)中剎車(chē)制動(dòng)器用鼓式制動(dòng)器約占20%左右，并且鼓式制動(dòng)器目前已經(jīng)退出前輪制動(dòng)。目前鼓式制動(dòng)器只有在商用車(chē)上還占有絕大的比例，采用的是氣壓鼓式制動(dòng)系統(tǒng)。 盤(pán)式制動(dòng)器 2000年以來(lái)，我國(guó)盤(pán)式制動(dòng)器市場(chǎng)需求增長(zhǎng)速度發(fā)展非?？臁闹袊?guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的情況來(lái)看，2000年我國(guó)盤(pán)式制動(dòng)器的產(chǎn)量只有57.58萬(wàn)套，到2004年迅速增長(zhǎng)到468.72萬(wàn)套，增長(zhǎng)7倍多，年平均增長(zhǎng)率高達(dá)68.9%，2007年增長(zhǎng)至1000萬(wàn)套左右。過(guò)去5年里，我國(guó)盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)用的增長(zhǎng)非常迅速。 進(jìn)出口情況 2000年以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)制動(dòng)器產(chǎn)品進(jìn)出口規(guī)模增長(zhǎng)迅速。2005年與2000年相比，出口金額從26700萬(wàn)美元增長(zhǎng)到106544.35萬(wàn)美元，增長(zhǎng)了3倍。 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括汽車(chē)制動(dòng)器的功能與設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)方案的分析，制動(dòng)力的分配，制動(dòng)器主要零件的選擇及主要參數(shù)的選取，制動(dòng)器各種參數(shù)的計(jì)算，主要零件的裝配尺寸鏈的分析計(jì)算。 制動(dòng)器的發(fā)展過(guò)程 自2009年以來(lái)，國(guó)內(nèi)乘用車(chē)制動(dòng)器技術(shù)應(yīng)用發(fā)生了較大變化。以往配裝在中高端車(chē)型上技術(shù)吧 制動(dòng)安全技術(shù)上得到了全面升級(jí)。這充分體現(xiàn)了盤(pán)式制動(dòng)器相比鼓式制動(dòng)器的有點(diǎn)還是很明顯的。另外，盤(pán)式制動(dòng)器可以方便地與ABS系統(tǒng)配合，避免剎車(chē)暴死現(xiàn)象發(fā)生。所以前后盤(pán)式制動(dòng)器轎車(chē)目前銷(xiāo)量前景呈直線上升趨勢(shì)。 2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 2.1 盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 按摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)來(lái)分，盤(pán)式制動(dòng)器分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)是制動(dòng)器兩大類(lèi)。 鉗盤(pán)式制動(dòng)器摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動(dòng)塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動(dòng)鉗體內(nèi)，如圖1所示。兩塊制動(dòng)塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動(dòng)盤(pán)，制動(dòng)盤(pán)式以螺栓固定在輪轂上。制動(dòng)塊的摩擦襯塊與制動(dòng)盤(pán)的接觸面積很小，在盤(pán)上所占的中心角一般僅約為30°～50°，故這種盤(pán)式制動(dòng)器又稱(chēng)為點(diǎn)盤(pán)式制動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，散熱性較好，且借助于制動(dòng)盤(pán)的離心力作用易將泥水、污物等甩掉，維修方便。但因摩擦襯塊的面積較小，制動(dòng)時(shí)其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，因此，對(duì)摩擦材料的要求也較高。 全盤(pán)式制動(dòng)器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件居委圓盤(pán)形，制動(dòng)時(shí)各盤(pán)摩擦表面全部接觸。器工作原理猶如離合器，故亦稱(chēng)為離合器式制動(dòng)器。用的較多的是多片全盤(pán)式制動(dòng)器，以便獲得較大的制動(dòng)力。但這種制動(dòng)器的散熱性能較差，為此，多采用油冷式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)形式，鉗盤(pán)式制動(dòng)器又分為固定鉗式和浮動(dòng)鉗式兩種。 1-輪轂凸緣;2-制動(dòng)盤(pán);3-復(fù)位彈簧;4-輪輻;5-鉗體 6-導(dǎo)向支承銷(xiāo);7-制動(dòng)塊;8-活塞;9-調(diào)整墊片;10-轉(zhuǎn)向節(jié) 圖1 固定鉗盤(pán)式制動(dòng)器 Fig.1 The fixed disk brake system 2.1.1 固定鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 固定鉗式盤(pán)式制動(dòng)器如圖1所示，其制動(dòng)鉗體固定在轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼）上，在制動(dòng)前提上有兩個(gè)液壓油缸，其中各裝有一個(gè)活塞。當(dāng)壓力有也進(jìn)入兩個(gè)油缸活塞外腔時(shí)，推動(dòng)兩個(gè)活塞向內(nèi)將位于制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的制動(dòng)塊總成壓緊到制動(dòng)盤(pán)上，從而將車(chē)輪制動(dòng)。當(dāng)放松制動(dòng)踏板使油液壓力減小時(shí)，回位彈簧則將兩制動(dòng)塊總成及活塞推離制動(dòng)盤(pán)。這種結(jié)構(gòu)型式又稱(chēng)為對(duì)置活塞式或浮動(dòng)活塞式固定鉗式盤(pán)式制動(dòng)器。 2.1.2 浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的。其浮動(dòng)方式有兩種，如圖2（a）所示，一種是制動(dòng)鉗體可作平行滑動(dòng)，另一種的制動(dòng)鉗體可繞一支承銷(xiāo)擺動(dòng)。故有滑動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器和擺動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器之分。但它們的制動(dòng)油缸都是單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總成為活動(dòng)的，而另一側(cè)的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。制動(dòng)時(shí)在油液壓力作用下，活塞推動(dòng)該側(cè)活動(dòng)的制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤(pán)的另一側(cè)，直到兩側(cè)的制動(dòng)塊總成的受力均等為止。對(duì)擺動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤(pán)垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。這就要求制動(dòng)摩擦襯塊為楔形的，摩擦表面對(duì)其背面的傾斜角為6°左右，如圖2（b）所示。在使用過(guò)程中，摩擦襯塊最賤磨損到各處殘存厚度均勻（一般約為1mm）后即應(yīng)更換?！?】 （a）滑動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 （b）擺動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 1-制動(dòng)盤(pán)；2-制動(dòng)鉗體；3-制動(dòng)塊總成；4-帶磨損警報(bào)裝置的制動(dòng)塊總成：5-活塞；6-制動(dòng)鉗支架 ；7-導(dǎo)向銷(xiāo) 圖.2浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器工作原理圖 Fig 2 Working principle of the floating disk brake system 2.2 制動(dòng)盤(pán)的分類(lèi)及選擇 制動(dòng)盤(pán)分為實(shí)心盤(pán)式和通風(fēng)盤(pán)式。 實(shí)心盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)尺寸較小，而且盤(pán)上沒(méi)有通風(fēng)孔，長(zhǎng)時(shí)間剎車(chē)容易產(chǎn)生熱衰減，而且過(guò)水后容易產(chǎn)生短暫的剎車(chē)不靈現(xiàn)象。相對(duì)來(lái)說(shuō)造價(jià)更便宜，但剎車(chē)能力比鼓式剎車(chē)強(qiáng)很多。 通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)尺寸較大，且盤(pán)上有規(guī)則布置的通風(fēng)孔，長(zhǎng)距離剎車(chē)熱衰減較少，剎車(chē)靈敏，但造價(jià)較貴，工藝較復(fù)雜 本設(shè)計(jì)中采用的是前通風(fēng)盤(pán)后實(shí)心盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。 2.3 奧迪A8型轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理 奧迪A8型轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器采用單杠浮動(dòng)鉗式結(jié)構(gòu)，制動(dòng)器由制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)鉗、導(dǎo)向銷(xiāo)、制動(dòng)塊液壓缸組成。 圖3 某轎車(chē)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖 Fig.3 Configuration of the clamp disk brake of a certain vehicle 當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)在油液壓力作用下，活塞推動(dòng)該側(cè)活動(dòng)的制動(dòng)塊總成壓靠到制動(dòng)盤(pán)，而反作用力則推動(dòng)鉗體連同固定在其上的制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤(pán)的另一側(cè)直到兩側(cè)的制動(dòng)塊總成的壓力平均為止完成抱死?！?】 3 制動(dòng)器的主要參數(shù)及其選擇 3.1 制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì)車(chē)輪的滾動(dòng)阻力距和汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任一角速度的車(chē)輪，其力矩平衡方程為 （1） 式中：—制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N.m; —地面作用于車(chē)輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，其方向與汽車(chē)行駛方向相反，N; —車(chē)輪有效半徑，m。 （2） 與地面制動(dòng)力的方向相反，當(dāng)車(chē)輪角速度時(shí)，大小亦相等，且僅由制動(dòng)器參數(shù)所決定。即取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車(chē)輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓與氣壓成正比。當(dāng)加大踏板力以加大時(shí)，和均隨之增大。但地面制動(dòng)力受附著條件的限制，其值不可能大于附著力，即 （3） 或 （4） 式中：—車(chē)輪與地面間的附著系數(shù)； —地面與車(chē)輪的法向反力。 圖4制動(dòng)力、地面制動(dòng)力與踏板力的關(guān)系 Fig.4 Relation of the braking force 、surface braking force and brake paddle force 圖5 制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)受力圖 Fig.5 Forces acting on the vehicle when braking 圖5所示為汽車(chē)在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況。圖中忽略了空氣阻力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)汽車(chē)的慣性力偶矩以及汽車(chē)的滾動(dòng)阻力偶距。另外，在以下的分析中還忽略了制動(dòng)時(shí)車(chē)輪邊滾邊滑動(dòng)的情況，且附著系數(shù)只取一個(gè)定值?！?】 根據(jù)圖給出的汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)受力情況，并對(duì)后軸車(chē)輪的接地點(diǎn)取力矩，的平衡式為 對(duì)前軸車(chē)輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為 式中：—汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車(chē)輪的法向反力，N； —汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車(chē)輪的法向反力，N； —汽車(chē)軸距，mm； —汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離，mm； —汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離，mm； —汽車(chē)質(zhì)心高度，mm； —汽車(chē)所受重力，N； —汽車(chē)質(zhì)量，kg； —汽車(chē)制動(dòng)減速度，m/s。 根據(jù)上述汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)受力分析，考慮到汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移及，式中為重力加速度（m/s），則可求得汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前、后軸車(chē)輪的法向反力，分別為 （5） 令，稱(chēng)為制動(dòng)強(qiáng)度，則汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)汽車(chē)前、后軸車(chē)輪的法向反力，又可表達(dá)為 （6） 若在附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)，前、后輪均抱死（同時(shí)抱死或先后抱死均可），此時(shí)汽車(chē)總的地面制動(dòng)力等于汽車(chē)前、后軸車(chē)輪的總的附著力 ,亦等于作用于質(zhì)心的制動(dòng)慣性力（如圖），即有 或 代入式（5），則得水平地面作用域前、后軸車(chē)輪的法向反作用力的另一種形式： （7） 汽車(chē)總的地面制動(dòng)力為 （8） 式中：—制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱(chēng)比減速度或比制動(dòng)力： —前后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力。 由式（4）式（6）及式（8）可求出前、后軸車(chē)輪的附著力為 （9） 當(dāng)汽車(chē)的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車(chē)前、后軸的軸荷分配，以及前、后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有3種，即 （1） 前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑： （2） 后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑： （3） 前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 在上述3種情況中，顯然是第（3）種情況的附著條件利用得最好?！?】 由式（8），式（9）求得在任何附著系數(shù)的路面上，前、后車(chē)輪同時(shí)抱死即前、后軸車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用的條件為 （10） 式中;—前軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，； —后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，； —前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力； —后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力； —地面對(duì)前、后軸車(chē)輪的法向反力； —汽車(chē)重力； —汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸的距離； —汽車(chē)質(zhì)心高度。 由式（10）中消去得 （11） 式中：—汽車(chē)的軸距。 將上式繪成以為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)I曲線，如圖6所示。如果汽車(chē)前、后輪制動(dòng)力能按I曲線的規(guī)律分配，則可保證汽車(chē)在任一附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，均可使前、后車(chē)輪同時(shí)抱死。然而，目前大多數(shù)兩軸汽車(chē)尤其是貨車(chē)的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比值為一定值，并以前制動(dòng)器制動(dòng)力制動(dòng)力與汽車(chē)的制動(dòng)器制動(dòng)力之比來(lái)表明分配的比例，稱(chēng)為汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，即 （12） 圖6 某載貨汽車(chē)的曲線與曲線 Fig.6 curve and curve of a lorry 綜上所述求得：制動(dòng)時(shí)地面對(duì)前、后軸車(chē)輪的法向反力： N N 汽車(chē)總的地面制動(dòng)力： N 前、后軸的附著力： N 制動(dòng)強(qiáng)度： 汽車(chē)重力： N 前、后軸車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力： N N 前、后軸單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力計(jì)算： 制動(dòng)力分配系數(shù)： 3.2 同步附著系數(shù) 由式（12）可得 （13） 式（13）在圖3-3中為一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為的直線，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為的汽車(chē)的實(shí)際前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱(chēng)線。圖中線與I曲線交于B點(diǎn),可求出B點(diǎn)處的附著系數(shù)，則稱(chēng)線與I線交點(diǎn)處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù)。 輪胎與地面的附著系數(shù)取得： 附著系數(shù)利用率： （14） 式中：—汽車(chē)總的地面制動(dòng)力 —汽車(chē)所受重力 —制動(dòng)強(qiáng)度 得出： 即當(dāng)時(shí)，，，利用率最高。 3.3 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率 前面的式（8），（14）已分別給出了制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率的定義式，下面再討論一下當(dāng)，和時(shí)的和。 根據(jù)所選定的同步附著系數(shù)，可由式（10）和式（13）求得 （15） （16） 式中：—汽車(chē)軸距， 進(jìn)而求得： （17） （18） 當(dāng)時(shí)，可能得到的最大總之動(dòng)力取決于前輪剛剛首選抱死的條件，即。由式（8），式（9），式（14）和式（17）得 （19） （20） （21） 當(dāng)時(shí)，可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首選抱死的條件，即。由式（8），式（9），式（14）和式（18）得 （22） （23） （24） 對(duì)于值恒定的汽車(chē)，為使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過(guò)低，其值總是選得小于可能遇到的最大附著系數(shù)。因此在的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死 3.4 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 為保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。 最大制動(dòng)力式在汽車(chē)附著質(zhì)量被完全利用得條件下獲得的，這是制動(dòng)力與地面作用于車(chē)輪的法向反力成正比。由式（10）可知，雙軸汽車(chē)前、后車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為 式中：—汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸的距離； —同步附著系數(shù)； —汽車(chē)質(zhì)心高度。 通常，上式的比值：轎車(chē)約為1.3～1.6本設(shè)計(jì)中制動(dòng)力之比為1.5。制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車(chē)輪的計(jì)算力矩所制約，即 式中：—前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，； —后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， —作用于前軸車(chē)輪上的地面法向反力； —作用于后軸車(chē)輪上的地面法向反力； —車(chē)輪有效半徑。 對(duì)于常遇的道路條件較差、車(chē)速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)值的汽車(chē)，為了保證在的良好路面上（）能夠制動(dòng)到后軸車(chē)輪和前軸車(chē)輪先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度），前、后軸的車(chē)輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩為 （25） （26） 對(duì)于選取較大值的各類(lèi)汽車(chē)，則應(yīng)從保證汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 （27） （28） 式中：—該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù)； —制動(dòng)強(qiáng)度，由式（3-23）確定； —車(chē)輪有效半徑。 一個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為按上列公式計(jì)算所得結(jié)果的半值。 綜上所述得： N.m N.m 3.5 利用附著系數(shù)與制動(dòng)效率 制動(dòng)力分配的合理性通常用利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線（見(jiàn)圖7）予以評(píng)定。 利用附著系數(shù)就是在某一制動(dòng)強(qiáng)度下，不發(fā)生任何車(chē)輪抱死所要求的最小路面附著系數(shù)。圖7是與圖6的前、后制動(dòng)力分配曲線相對(duì)應(yīng)的同一型號(hào)汽車(chē)的利用附著系數(shù)曲線。其最理想的情況是利用附著系數(shù)等于制動(dòng)強(qiáng)度這一關(guān)系，即圖 7中的45°線（）。 圖7 某貨車(chē)的利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線 Fig.7 Relation curve of the attach coefficient and brake intensity of a lorry 汽車(chē)前輪剛要抱死或前、后輪剛要同時(shí)抱死時(shí)產(chǎn)生的減速度為，則 而由式（6），有 可得前軸車(chē)輪的利用附著系數(shù)為 （29） 同樣，如下可求出后軸車(chē)輪的利用附著系數(shù)。 而由式（6），有 故后軸車(chē)輪的利用附著系數(shù)為 （30） 得出：前、后軸車(chē)輪的利用附著系數(shù)為 制動(dòng)效率為車(chē)輪不抱死的最大制動(dòng)減速度與車(chē)輪和地面間摩擦因素之比值。亦即車(chē)輪將要抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度與被利用得附著系數(shù)之比，即制動(dòng)效率可表示為 由式（29）和式（30）即可求出汽車(chē)前軸車(chē)輪和后軸車(chē)輪的制動(dòng)效率。 汽車(chē)前軸車(chē)輪的制動(dòng)效率為 （31） 汽車(chē)后軸車(chē)輪的制動(dòng)效率為 （32） 得出汽車(chē)前、后軸車(chē)輪的制動(dòng)效率為(同步附著系數(shù)時(shí)，制動(dòng)強(qiáng)度) 3.6 制動(dòng)器因數(shù) 制動(dòng)器因數(shù)可以用下式表述： （33） 式中：—制動(dòng)器摩擦副工作表面間的摩擦力； —制動(dòng)器摩擦副工作表面間的法向力，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器，； —制動(dòng)器摩擦副工作表面間的摩擦系數(shù)； —盤(pán)式制動(dòng)器襯塊上的作用力。 制動(dòng)器因數(shù)在制動(dòng)盤(pán)的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 （34） 式中：—制動(dòng)器的摩擦力矩； —制動(dòng)盤(pán)的作用半徑； —輸入力，一般取加于兩制動(dòng)塊的壓緊力的平均值為輸入力。 對(duì)于鉗盤(pán)式制動(dòng)器，設(shè)兩側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力均為，則制動(dòng)盤(pán)在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為，此處為盤(pán)與制動(dòng)塊間的摩擦系數(shù)，于是鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 （35） 式中：—摩擦系數(shù)。（取） 得出制動(dòng)器因數(shù)為： 3.7 盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)與摩擦系數(shù)的確定 1.制動(dòng)盤(pán)直徑 制動(dòng)盤(pán)直徑希望盡量答謝，這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得以增大，就可以降低制動(dòng)鉗的壓緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤(pán)直徑選擇為輪輞直徑的70％～79％，而總質(zhì)量大于2t的汽車(chē)應(yīng)取其上限。 本設(shè)計(jì)中前通風(fēng)盤(pán)直徑mm，后普通實(shí)心盤(pán)直徑mm。 2.制動(dòng)盤(pán)的厚度 制動(dòng)盤(pán)厚度直接影響著制動(dòng)盤(pán)質(zhì)量金額工作室的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤(pán)厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些；為了降低制動(dòng)工作時(shí)的溫升，制動(dòng)盤(pán)厚度又不宜過(guò)小。制動(dòng)盤(pán)可以制成實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動(dòng)盤(pán)的兩工作表面之間住處通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動(dòng)盤(pán)厚度可取為10～20mm；具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤(pán)的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤(pán)的厚度可取為20～50mm，但多采用20～30mm。 本設(shè)計(jì)中前通風(fēng)盤(pán)厚度為30mm，后實(shí)心盤(pán)厚度為16mm。【10】 3.摩擦襯塊內(nèi)半徑外半徑的比值 比值不能不大于1.5。若此比值偏大，工作室摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會(huì)不均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。初選外徑略小于制動(dòng)盤(pán)直徑（323mm,280mm）即初選摩擦襯塊外徑 mmmm，摩擦襯塊內(nèi)徑初選mmmm。 合格，合格。 4.摩擦襯塊工作面積 根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積占有的汽車(chē)質(zhì)量在～kg/cm范圍內(nèi)選取。 （初選） 由 kg/cm 則： cm cm 計(jì)算出的面積為摩擦片最小面積，初選摩擦面積為 cm cm 4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算 試驗(yàn)表明，摩擦表面餓的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等式影響磨損的重要因素。 制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱(chēng)為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為W/mm。 雙軸汽車(chē)的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 （36） 式中：—汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； —汽車(chē)總質(zhì)量； —汽車(chē)初速度與終速度，m/s；計(jì)算時(shí)轎車(chē)取km/h(27.8m/s) —制動(dòng)時(shí)間，s；按下式計(jì)算 —制動(dòng)減速度，m/s，計(jì)算時(shí)?。? —前、后制動(dòng)器襯塊的摩擦面積； —制動(dòng)力分配系數(shù) 在緊急制動(dòng)到時(shí)，并可近似地認(rèn)為，則有 （37） 合適 合適 轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 W/mm。比能量耗散率過(guò)高，不僅會(huì)加快制動(dòng)摩擦襯塊的磨損，而且可能引起制動(dòng)盤(pán)的龜裂。 磨損特性指標(biāo)也可用襯塊的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來(lái)計(jì)算。 單個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的比摩擦力為 （38） 式中：—單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 —制動(dòng)盤(pán)有效半徑 —單個(gè)制動(dòng)器襯塊摩擦面積 磨損和熱的性能指標(biāo)也可用襯塊在制動(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)初速度至停車(chē)所完成的單位襯塊面積的滑磨功，即比滑磨功來(lái)衡量： （39） 式中：—汽車(chē)總質(zhì)量，kg； —汽車(chē)最高車(chē)速，m/s； —車(chē)輪制動(dòng)器各制動(dòng)襯塊的總摩擦面積，cm； —許用比滑磨功，對(duì)轎車(chē)取～J/cm。 4.2 制動(dòng)器熱容量和溫升的核算 要核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足下列條件： （40） 式中： —各制動(dòng)盤(pán)的總質(zhì)量；kg —與各制動(dòng)盤(pán)相連的受熱金屬件（如輪轂、制動(dòng)鉗體等）的質(zhì)量；kg —制動(dòng)盤(pán)材料的比熱容，對(duì)鑄鐵J/(kg.K)，對(duì)鋁合金 J/(kg.K)； —制動(dòng)盤(pán)的溫升（一次由km/h到完全停車(chē)的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過(guò)15℃）； —滿載汽車(chē)制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，由于制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后軸制動(dòng)力的分配比率分配給前、后制動(dòng)器，即 （41） 式中：—滿載汽車(chē)總質(zhì)量；kg —汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的初速度，可取m/s； —汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。 J 而208800J≥139200J制動(dòng)器的熱容量與溫升符合要求?！?3】 4.3 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算 盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖8所示，若襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤(pán)接觸良好且各處的單位壓力分布均勻，則盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 （42） 式中：—摩擦系數(shù)： —單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力，見(jiàn)圖4-1； —作用半徑。 對(duì)于常見(jiàn)的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，則取為平均半徑或有效半徑已足夠精確。如圖9所示，平均半徑為 mm mm 式中：，—扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑，進(jìn)圖4-2 圖8盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖 Fig.8 Calculation sketch of the disk brake 圖9盤(pán)式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算用圖 Fig.9 Working radius of the disk brake 根據(jù)圖4-2，在任一單位面積上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤(pán)中心的力矩為，式中為襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤(pán)上的制動(dòng)力矩為 得到：N.m N.m 單側(cè)襯塊給予制動(dòng)盤(pán)的總摩擦力為 得到;N N 得有效半徑為 得：mm mm 令，則有 因，， 故 所以此方法成立。 5 制動(dòng)器主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1 制動(dòng)盤(pán) 制動(dòng)盤(pán)一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加Cr，Ni等的合金鑄鐵制成。其結(jié)構(gòu)形狀有平板形（用于全盤(pán)式制動(dòng)器）和禮貌形（用于鉗盤(pán)式制動(dòng)器）兩種。后一種的圓柱部分長(zhǎng)度取決于布置尺寸?！?】 制動(dòng)盤(pán)在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤(pán)，這樣可大大地增加散熱面積，降低溫升約為20％～30％，但盤(pán)的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車(chē)制動(dòng)盤(pán)，其厚度約在10～20mm。 本設(shè)計(jì)中制動(dòng)盤(pán)的裝上整車(chē)后，上緊幅板螺栓后，每個(gè)螺栓的擰緊力矩為51N.m盤(pán)兩摩擦表面的擺動(dòng)量不大于0.10。制動(dòng)盤(pán)的材料為QT600-3、GB1348。 5.2 制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制造，也可用輕合金制造的，例如鋁合金壓鑄。可做成整體的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開(kāi)口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體上加工出制動(dòng)油缸，也有將單獨(dú)制造的油缸裝嵌入鉗體中的。鉗盤(pán)式制動(dòng)器油缸直徑比鼓式制動(dòng)器的輪缸大得多。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，多將杯形活塞的開(kāi)口端頂靠制動(dòng)塊的背板。有的將活塞開(kāi)口端部切成階梯狀，形成兩個(gè)相對(duì)且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊设T鋁合金制造。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍烙處理。當(dāng)制動(dòng)鉗體由鋁合金制造時(shí)，減少傳給制動(dòng)液的熱量則成為必須解決的問(wèn)題。為此，應(yīng)減小活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積，有時(shí)也可采用非金屬活塞?！?】 制動(dòng)鉗在汽車(chē)上的安裝位置可在車(chē)軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車(chē)軸前可避免輪胎甩出來(lái)的泥、水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車(chē)軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。 本設(shè)計(jì)中制動(dòng)鉗為整體式的，鉗體由球墨鑄鐵制造，活塞為鋁合金制。且制動(dòng)鉗位于車(chē)軸前方。 5.3 制動(dòng)塊 制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘結(jié)在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長(zhǎng)圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，一面襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。為了避免職稱(chēng)是產(chǎn)生的熱量傳給制動(dòng)鉗而引起制動(dòng)液氣化和減小制動(dòng)噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴漆）一層隔熱減振墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本轎車(chē)和輕型汽車(chē)摩擦襯塊的厚度在7.5mm～16mm之間。許多盤(pán)式制動(dòng)器裝有摩擦襯塊磨損達(dá)到極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便能及時(shí)更換摩擦襯塊。 本設(shè)計(jì)中摩擦襯塊和背板為鉚接在一起的，制動(dòng)塊為扇形的，摩擦襯塊的厚度為14mm 5.4 襯塊警報(bào)裝置設(shè)計(jì) 1-制動(dòng)盤(pán);2-摩擦襯塊;3-制動(dòng)塊背板;4-鉚釘;5-警告片;6-警告燈;7-觸點(diǎn) 圖10 盤(pán)式制動(dòng)器的報(bào)警裝置 Fig.10 Warning system of the disk brake system 此次設(shè)計(jì)的襯塊報(bào)警裝置采用單觸點(diǎn)式報(bào)警系統(tǒng)摩擦片最大磨損厚度為7mm，當(dāng)摩擦片大于7mm時(shí)，制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)塊背板上的警告片相摩擦，這樣就使得連接于制動(dòng)塊觸點(diǎn)上的警告燈亮起。從而起到了報(bào)警的作用?！?6】 5.5 摩擦材料 制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。奧迪A8轎車(chē)選取以是棉纖維為主并與樹(shù)脂粘結(jié)劑，調(diào)整摩擦性能的填充物（由無(wú)機(jī)粉末及橡膠，聚合樹(shù)脂等配成為石磨）等混合而成。 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取0.3～0.35。選用摩擦材料時(shí)應(yīng)注意，一般說(shuō)來(lái)，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。 5.6 制動(dòng)器間隙 鉗盤(pán)式制動(dòng)器不僅制動(dòng)間隙?。▎蝹?cè)0.05mm～0.15mm），而且制動(dòng)盤(pán)受熱膨脹后對(duì)軸向間隙幾乎沒(méi)有影響，所以一般都采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。本設(shè)計(jì)中制動(dòng)間隙為0.15mm。 5.7 緊固摩擦片鉚釘?shù)募羟袘?yīng)力驗(yàn)算 如果已知鉚釘?shù)臄?shù)目n，鉚釘?shù)闹睆絛及材料，即可驗(yàn)算其剪切應(yīng)力： 式中：—鉚釘材料的許用剪切應(yīng)力。 參照GB/T17880.5-1999 (43) 6 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 伺服制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇 伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套由其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力可兼用，即兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為制動(dòng)能源的制動(dòng)系 按伺服系統(tǒng)能源的不同，又由真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系之分。其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能）、氣壓能和液壓能。【19】 根據(jù)所選車(chē)型本設(shè)計(jì)采用真空伺服制動(dòng)系。 真空伺服制動(dòng)系是利用發(fā)動(dòng)機(jī)近期觀眾節(jié)氣門(mén)后的真空度（負(fù)壓，一般可達(dá)0.05MPa～0.07MPa）作動(dòng)力源。 如圖11所示采用了做前輪制動(dòng)油缸與右后制動(dòng)輪缸為一液壓回路、右前輪制動(dòng)油缸與左后輪制動(dòng)油缸為另一液壓回路的布置，即為對(duì)角線布置的雙回路液壓制動(dòng)系統(tǒng)。串列雙腔制動(dòng)主缸4的前腔通往左前輪盤(pán)式制動(dòng)器的油缸10，并經(jīng)感載比例閥9，通下右后輪盤(pán)式制動(dòng)器的油缸13；制動(dòng)主缸4的后腔通往右前輪盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)油缸11，并經(jīng)感載比例閥9通向左后輪盤(pán)式制動(dòng)器的油缸12。真空伺服氣室3與控制閥2組合的真空助力器在工作室產(chǎn)生的推力，也同踏板力一樣直接作用在制動(dòng)主缸4的活塞推桿上。感載比例閥9屬于制動(dòng)力節(jié)裝置。 6.2制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車(chē)安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說(shuō)應(yīng)將汽車(chē)的全部行車(chē)制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的回路，以便當(dāng)一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，其他完好的回路仍能可靠地工作。 如圖12雙軸汽車(chē)的液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)的5種分路方案圖。選擇回路方案時(shí)，主要是考慮其制動(dòng)效能的損失程度、制動(dòng)力的不對(duì)稱(chēng)情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度。 1-制動(dòng)踏板；2-控制閥；3-真空伺服器室；4-制動(dòng)主缸；5-儲(chǔ)液罐；6-制動(dòng)信號(hào)燈液壓開(kāi)關(guān)7-真空供能管路；8-真空單向閥；9-感載比例閥；10,11-前盤(pán)式制動(dòng)動(dòng)油缸； 12,13-后盤(pán)式制動(dòng)油缸 圖11真空助力式伺服制動(dòng)系回路圖 Fig.11 Diagram for circuit of the vacuum servo booster system 1-雙腔制動(dòng)主缸；2-雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分路；3-雙回路系統(tǒng)的另一分路 圖12 雙軸汽車(chē)液壓雙回路系統(tǒng)的5種分路方案 Fig.12 five schemes for the double hydraulic circuit of the dual axle vehicle 參考本設(shè)計(jì)中參考的車(chē)型選擇（b）為前后輪制動(dòng)管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車(chē)輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車(chē)輪制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路，稱(chēng)交叉型，簡(jiǎn)稱(chēng)X型。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，一回路失效時(shí)仍能保持50％的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒(méi)有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車(chē)負(fù)荷的適應(yīng)性。此時(shí)前、后各有一側(cè)車(chē)輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)器作用車(chē)輪的一側(cè)主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，式汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路法案的汽車(chē)，其主銷(xiāo)偏移距應(yīng)取負(fù)值（至20mm），這樣，不平衡的制動(dòng)力式車(chē)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車(chē)的放下穩(wěn)定性。 7 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的奧迪盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系，由于盤(pán)式制動(dòng)器它的熱熱穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性好，所以在當(dāng)前與不久的將來(lái)將會(huì)有很好市場(chǎng)發(fā)展前景，相對(duì)現(xiàn)在比較廣泛使用的鼓式制動(dòng)器，盤(pán)式制動(dòng)器不論是在制動(dòng)距離還是在制動(dòng)穩(wěn)定性方面都有很大的優(yōu)勢(shì)，從而大大的提高的汽車(chē)的安全性，降低了事故的發(fā)生，從而更好的保護(hù)人的生命和財(cái)產(chǎn)安全。 在本次設(shè)計(jì)中借鑒參考了一些國(guó)內(nèi)外的盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)理念。由于本人能力有限和時(shí)間的倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中存在一些不足和需要改進(jìn)的地方。 此次設(shè)計(jì)的盤(pán)式制動(dòng)器還有待解決的問(wèn)題： 第一：機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不夠緊湊，制動(dòng)器穩(wěn)定性稍差。 第二：由于條件有限設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)奧迪盤(pán)制動(dòng)器沒(méi)有進(jìn)行更為細(xì)致的了解。 第三:盤(pán)式制動(dòng)器成本問(wèn)題,僅限于一些中高檔次轎車(chē)，所以在實(shí)際應(yīng)用中有待發(fā)展。 此次設(shè)計(jì)的奧迪盤(pán)式制動(dòng)器可以更好的提高奧迪駕駛者的安全性。減少由于制動(dòng)器失效車(chē)輪抱死拖滑所帶來(lái)的不穩(wěn)定因素，更好地滿足安全駕駛的需要。隨著制動(dòng)器設(shè)計(jì)的完善和研究成本的降低，盤(pán)式制動(dòng)器在不久的將來(lái)必將應(yīng)用到每一個(gè)車(chē)輛上。該制動(dòng)器在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用與其所能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將會(huì)是相當(dāng)可觀的。 參考文獻(xiàn) [1] .郭新華 汽車(chē)構(gòu)造（第2版）.北京：高等教育出版社，2008 [2] .李涵武 趙雨旸編. 鄭德林審.汽車(chē)電器與電子技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006 [3] .王望予 汽車(chē)設(shè)計(jì)（第4版）.