轿车后轮鼓式制动器设计
毕业设计（论文）
设计(论文)题目：轿车后轮鼓式制动器设计
学生姓名：指导教师：
二级学院：专业：车辆工程
班级： M11车辆工程学号：
提交日期：年月日答辩日期：年月日
目录
摘要.......................................................... I II Abstract ........................................................ I V 1 绪论.. (1)
1.1 课题的研究目的及意义 (1)
1.2 目前的发展现状及趋势 (1)
1.3 本课题的主要内容及目的 (2)
2 鼓式制动器的工作原理与结构分析 (3)
2.1汽车制动系统的介绍 (3)
2.2 鼓式制动器基本工作原理 (3)
2.3 鼓式制动器的机构形式 (5)
2.3.1 领从蹄式制动器 (5)
2.3.2 双领蹄式制动器 (7)
2.3.3 双向双领蹄式制动器 (8)
2.3.4 单向自增力式制动器 (8)
2.3.5 双向自增力式制动器 (9)
2.4 各类型鼓式制动器特点的比较与选用 (10)
3 制动系主要参数的选择和设计计算 (12)
3.1 同步附着系数 (12)
3.2 制动强度和附着系数利用率 (13)
3.3 制动器最大的制动力矩 (15)
3.4 制动器的结构参数与摩擦系数 (16)
3.4.1 制动鼓直径D (16)
3.4.2 制动蹄摩擦片宽度b、制动蹄摩擦片的包角β和单个制动器摩擦
面积
A (16)
∑
3.4.3 摩擦衬片起始角
β (17)
3.4.4 张开力P的作用线至制动器中心的距离a (17)
3.4.5 制动蹄支销中心的坐标位置k与c (18)
3.4.6 摩擦片摩擦系数 (18)
3.5 制动器的设计计算 (18)
3.5.1 制动蹄片上的制动力矩 (18)
3.5.2 摩擦衬片的磨损特性计算 (21)
3.5.3 制动器的热容量和温升的核算 (22)
4 制动器主要零件的结构设计 (24)
4.1 主要零件的选择 (24)
4.1.1 制动鼓 (24)
4.1.2 制动蹄 (24)
4.1.3 制动底板 (25)
4.1.4 制动蹄支承 (25)
4.1.5 制动轮缸 (25)
4.1.6 摩擦材料 (25)
4.1.7 制动摩擦衬片 (26)
4.1.8 制动器间隙 (27)
4.2 结构的校核和计算 (28)
4.2.1制动蹄支承销剪切应力计算 (28)
4.2.2 轮缸直径与工作容积 (29)
4.2.3制动轮缸活塞宽度与缸筒的壁厚 (30)
5 总结 (31)
参考文献 (32)
致谢 (33)
轿车后轮鼓式制动器设计
摘要
随着汽车速度的不断变快和人们对汽车安全性要求的提高，汽车制动系统显得越来越重要。而鼓式制动器作为目前在经济型轿车中使用的最多的一种摩擦制动器，却还存在着许多问题。因此改进它机构中存在的问题，使其能够稳定、高效运行的研究对整个汽车行业的发展来说意义重大。
本课题的研究是以实际产品为基础，并结合理论设计的要求，对一辆经济型轿车的后轮鼓式制动器进行结构形式的选择、主要参数的计算、零件的选择设计和结构的校核计算等。在设计计算过程中通过查阅大量资料并联系实际情况不断进行修改、优化，力求使所设计的制动器与目标车辆更加的相匹配。
关键词：鼓式制动器；结构形式；选择设计；校核计算；优化
学士学位论文Abstract
Car rear drum brake design
Abstract
As the vehicle speed becomes faster and people constantly improve vehicle safety requirements, brake systems become increasingly important. The drum brake as a friction brake is currently the most used in the economy car, and still there are many problems. Therefore improving its organization problems that it can stable and efficient operation of research on the development of the automotive industry is of great significance.
Research on this subject is based on the actual product, and theoretical design requirements for an economy car rear drum brake structure selection, checking choose design and calculation of the main parameters of the structure, part of calculation. In the design calculation process by access to large amounts of information and links to the actual situation constantly changes, optimization, and strive to make the brake with the target vehicle designed more matches.
Keywords：drum brake; Structure; Select Design; Checking calculation; Optimization
1 绪论
1.1 课题的研究目的及意义
我们知道汽车在确保安全行驶的条件下，为了提高运输效率，应当尽量以高速行驶，但也需要慢下来，停下来，而制动系统就是确保汽车安全行驶过程中最为重要的一套系统。现在随着道路交通状况的日益复杂和车流量的增加，我们在正常驾车行驶过程中用到制动系统的次数越来越多，这就要求我们的制动系统必须拥有更高的性能和更长的使用寿命。设想如果在需要制动的时候制动系统不能可靠，快速的反应将汽车减速停止，那么将会对乘员的生命安全和财产带来极大的损害。
如今的汽车大多数都装配了两套制动装置，它们可划分为主要用于汽车的减速与停车的行车制动装置和主要用于驻车后防止汽车滑溜的驻车制动装置。但是由于交通事故往往都发生在汽车行驶过程中，所以行车制动装置就显得格外的重要。经过将近一个多世纪的发展，汽车的行车制动系统已经越来越完善，形成各种各样的适应于不同环境的制动装置。现在大多数汽车使用行车制动器主要分为盘式制动器和鼓式制动器两大类，其原理都是使用固定的元件去摩擦旋转元件的工作表面从而产生比较大制动力矩使旋转元件停止转动。但在实际路况的使用过程中，这类摩擦制动器存在的问题还是比较多的，比如：受到路面条件和天气情况的影响较大，摩擦受热后制动效能下降比较快，在汽车涉水后存在严重的水衰退问题等等，并且鼓式制动器存在的问题相比盘式来说更加的严重和复杂。但考虑到鼓式制动器在绝大多数经济型轿车后轮中仍被广泛使用，因此改进它机构中存在的问题，使其能够稳定、高效运行的研究对整个汽车行业的发展来说意义重大。
1.2 目前的发展现状及趋势
在汽车作为一个工业产品登上历史舞台的时候，关于汽车车辆制动系统的研究就未曾停止。近年来，伴随车辆数量的井喷式增长和不断加速的车轮，对制动系统的研究发展更是进入了一个高潮期。制动器作为制动系统中的核心部件，对它的研究已经呈现一种白热化的状态。现阶段摩擦式制动器是一种被广泛运用的制动器类型，按摩擦副旋转元件的种类可分为鼓式和盘式。在盘式中，滑动钳盘是目前应用最广泛的一种。从可靠性和安全性上看，盘式制动器的热和水稳定性以及抗衰减性比鼓式制动器好很多，因而被广泛应用。但盘式制动器的缺点也比较明显，它的效能低，对尘污和锈蚀的防护力较差，并且需要加装比较繁复的手驱动机构才能驻车制动，考虑到这些问题许多车的制动系统采用前盘后鼓的形式。而对于安装有再生制动能力电机的电动汽车和混合动力车，它引入了一种新形式的制动器能在回收制动能量时制动。作为一种全新的制动器类型，必然会对传统的制动器产生深刻的影响。电制动系统制动器并不是一个独立的新型制动器，它是在传统制动器技术的基础上演变而来的，最好的例证是它也分为盘式和鼓式两类。但鼓式电制动却在很大程度上克服了传统鼓式衰退性快等缺点，在加之其结构和制造工艺等相对盘式更简单，所
以仍有极大的发展空间。受到信息电子技术发展的影响，车辆也由传统意义上的纯机械装置向着模块化，集成化，电子化，车供能源的高压化的发现发展，制动系统当然也不能例外。在博世、西门子、特维斯这些巨头汽车零部件厂商的积极推广带领下，电制动系统必将是未来的主流，制动系统性能也将发生跨越式的发展。
1.3 本课题的主要内容及目的
本课题的任务是通过各种途径查阅资料并联系实际情况，根据该车型的特点运用大学所学到的车辆工程专业的理论知识，对某款汽车的后轮鼓式制动器进行结构的选择，然后对具体的零部件进行详细的设计和计算，其内容主要涵盖以下方面：汽车制动必需力的大小及其前后的分配比例；摩擦片的构造参数并计算使用寿命；根据摩擦片寿命及轮胎尺寸所要求的空间大小来决定制动器的形式、结构和参数；制动器的零件设计并衡量其部件用料、强度大小、使用寿命和装配工艺是否合符要求。为了满足越来越严格的环保标准，因此在满足车辆制动效能及安全要求的基础上尽量选择达到国家环保要求的材料。
在大学四年的学习中我们掌握很多的专业知识和技巧，因此在这次毕业设计中，我们能够很好的将所学习的知识进行回忆和整合，所以这次毕业设计的目的在于：
1.将所学的知识进行整合和深化。
2.进一步提高自己的阅读文献和分析资料的能力。
3.巩固自己的CAD绘图技巧。
4.学会汽车中一些零部件的设计、计算和校核方法，为从事这方面工作做好准备。
5.培养作为一个工程师所需的严谨的精神。
2 鼓式制动器的工作原理与结构分析
2.1汽车制动系统的介绍
汽车制动系不仅在汽车的行驶过程中起作用，体现在它能够让驾驶员在行驶过程中随心所欲的控制汽车的减速和使汽车停止，和使汽车在下坡时保持在一个稳定的速度上，而且它的驻车制动机构还能够让汽车在停止的状况保持长时间的禁止。汽车制动系统与汽车的稳定驾驶和停车息息相关。只有制动系统在任何环境路况下都能处在一个良好的工作状况时，汽车的动力性才能够完全的被开发。
制动系统主要包括制动器和制动操纵系统，制动动作的产生装置即制动器，制动操纵系统是除制动器外其它一系列装置的总和。那种能够产生阻碍汽车的运动或运动趋向力的机构，我们称之为制动器，其中也包括辅助制动系统中的缓冲设备。制动力矩是利用不同的机械零件工作面之间的摩擦作用产生的制动器，被称为摩擦制动器，可以将它分为鼓式制动器和盘式制动器两个类型。制动操纵系统的作用是产生制动动作，控制制动效果并通过一系列的配合作用最终把能量传到制动器的各个部件，包括功能设备，控制设备，传动设备和制动力调节设备，报警设备，压力保护设备等。大概构成见图2.1
图2.1汽车制动系统的基本部件
1-液压助力制动器；2-主缸和防抱死装置；3-前盘式制动器； 4-制动踏板
5-驻车制动杆；6-防抱死计算机；7-后盘式制动器
2.2 鼓式制动器基本工作原理
在一百年前的汽车上我们就可以见到鼓式制动器的身影，但是因为它的可靠性以及强制动力即使应用在现代的汽车上仍十分出色，所以在许多车型上仍可以见到鼓式刹车的身影。鼓式刹车的原理是利用制动蹄与制动鼓之间摩擦来使汽车减速停止，通过液压装置使
用液压力的作用将位于制动鼓内的刹车片往外推从而压在旋转着的制动鼓上。
鼓式刹车的刹车鼓内面就是刹车装置产生刹车力矩的位置，所以它占用的空间在产生同等制动的前提下要比盘式制动器小很多。在一些载重型的货车上，轮圈的空间非常的有限，因此体积较小但能产生较大制动力的鼓刹变成了这类车型的一个比较常见的选择。
图2.2 鼓式构造整体图 图2.3鼓式构造分解图
简单来分析一下鼓刹的模型，就是利用禁止的物体去阻碍运动的物体，这样便会产生摩擦力而是运动的物体降低速度乃至停止的一个装置。
脚踩刹车踏板，刹车踏板便会推动活塞运动，接而压缩油路中的刹车油，通过液压作用进而会使得每个车轮中的刹车分泵的活塞往外运动推动制动蹄，制动蹄便会对制动鼓施加压力产生摩擦力矩。在力矩的作用下，制动鼓的转速降低而达到了刹车的效果。当中零部件的具体运动情况如下所述：
如图2.4所示汽车制动时，当制动踏板1被驾驶者踩下的瞬间，推杆2压动主缸活塞3，由于受到压迫，主缸中的油液便经油管5淌进制动轮缸6从而促使活塞7顶动两制动蹄10，让其绕支承销张起，这样摩擦片9便被紧压在了制动鼓的内表面上。因为压力的原因制动蹄产生了一个与车轮旋转方向相反摩擦力矩μM ，轮胎与路面间的附着作用使得车轮对路面作用一个向前的周缘力μF ，同时路面也对车轮作用一个向后的地面制动力B F 。当制动力经过车桥和悬架传给了车架和车身时，汽车产生了一定的减速度，从而使汽车减速甚至停车。汽车的减速度随着地面制动力的增大而增大，同时制动距离变短。所以很明显，地面制动力除了和摩擦力矩μM 有关外，还受到轮胎与地面间的附着条件影响。
当制动结束后，随着驾驶员的收腿制动踏板上的力也随之消失，制动蹄在回位弹簧13的作用下将回复到先前的位置，与此同时活塞也是如此。
图2.4 基本结构图图2.5 制动蹄
2.3 鼓式制动器的机构形式
鼓式制动器主要有外束型和内张型两种，但外束型现在已经极少使用，所以这里我们不做讨论。内张型鼓式制动器中，固定元件为带摩擦片的制动蹄。根据促动装置类型的不同可划分为：轮缸式制动器、凸轮式制动器和楔式制动器。而凸轮式制动器都用于气动传动中，大客车，货车等经常使用，不符合本课题的要求，所以我们选择轮缸式制动器。
不同类型的鼓式制动器中，在处在平衡状况时制动蹄施加给制动鼓的径向力是不同的，以此为依据可将鼓式制动器分为领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双向双领蹄式制动器、双从蹄式制动器、单向自增力式制动器、双向自增力式制动器，下面分别对它们进行详细介绍。
2.3.1 领从蹄式制动器
领从蹄式制动器的结构如图2.6所示。
图2.6 领从蹄式制动器结构示意图
制动鼓直接安装轮毂上并跟随车轮一起做圆周运动。制动底板作为制动器的基体，上
面装着一些零件。其上部安装的是制动轮缸，制动蹄的端部与轮缸活塞凹槽配合安装固定。而下部则通过圆孔套在偏心支承轴上面。制动底板上有螺栓孔，通过螺栓与后桥壳的凸缘铰接在一起。
如图2.7所示的这种制动器叫做领从蹄式制动器。我们设汽车前进时制动鼓的旋转方向如箭头所示，可见制动蹄1的支承点3在在箭头的方向上，因此在制动时制动轮缸7的活塞会将制动蹄的后端推开，这样制动蹄的旋向便与制动鼓的旋向是一致的，具有这种属性的制动蹄称为领蹄。与领蹄对称的另一侧的制动蹄，它的支承点在箭头方向的后端，活塞施加的力作用在前端，所以其旋向与制动鼓的旋向相反，这种属性的制动蹄称为从蹄。当车辆挂上倒车档时，制动鼓变为反方向的转动，这时制动蹄1与制动蹄2的张开方向与先前相反即：蹄1为从蹄，2为领蹄。所以在制动鼓的正反转动中始终会存在一个从蹄和领蹄，这种类型的制动器就被称作领从蹄式制动器。
图2.7 领从蹄式制动器示意图
1-领蹄；2-从蹄；3、4-支点；5-回位弹簧；6-制动鼓；7-制动轮缸
领从蹄式制动器受力情况如图2.7所示。在制动过程中两边的制动蹄所收到的轮缸对它的张力的大小是同等的，都是1s F ，两制动蹄在力1s F 的推动下绕着支承点向外偏转从而压在制动鼓上，同时由牛顿定律可知，制动鼓也会对两制动蹄施加法向反力1N F 、2N F 和相应的切向反力1T F 、2T F 。由力矩方向的判定原则可知，1T F 、2T F 对前制动蹄作用的力矩方向是相同的，所以在1T F 的作用下，将导致前制动蹄对制动鼓的压紧力增大，即1N F 变得更大。“助势”作用便是这样产生的，前面的制动蹄起到增大压紧的作用被称作助势蹄，相反的，2T F 的作用则趋向于使制动蹄与制动鼓分离，让2N F 变小，这种制动蹄制起到“减势”作用，被称作减势蹄。由于在制动过程中两制动蹄对制动鼓的作用是相反的，因此就导致了助势蹄的制动力矩大概是减势蹄的2至2.5倍。
如图2.8，为一汽奥迪100型桥车的后轮制动器。制动蹄9的上下支承面根据工作需要被制成弧面，下端通过支承板31与制动底板相连，支承板31用平头销固定。轮缸活塞
的促动力会由支承座17传递给制动蹄的上端。此种支撑结构可以使制动蹄沿支承面有一定的浮动量。驻车制动杠杆26上端与后制动蹄27用平头销24连接。其上部卡在驻车制动推杆11右端的切槽里起到中间支点的作用，并用一根拉绳连接其下端。推杆内弹簧12左右端分别有勾与推杆11的右弯舌和后制动蹄27的腹板相连接，推杆外弹簧25的结构与内弹簧相同，但它分别与前制动蹄15的腹板和推杆11的右弯舌相连接。
在进行驻车制动时需要经过一系列杆之间的运动与配合才能完成。先手动将制动杆拉到制动位置，这时候驻车制动杆下端受到拉力便会绕着其上端的固定点转动。前制动蹄15由于受到制动推杆11的右移影响，便会向制动鼓偏转。但制动蹄压倒制动鼓后，推杆11便停止运动。而制动杠杆26的中间支点就成为了新支点继续使其1转动。后制动蹄27被制动杠杆27推动压向制动鼓，完成驻车制动。
图2.8 一汽奥迪100型轿车后轮制动器
1-限位弹簧座；2-限位弹簧；3-限位销钉；4-制动底板；5-摩擦片；6-调节齿板拉簧；7-密封堵塞；8、14-铆钉；9-制动蹄腹板；10-调节齿板；11-驻车制动推杆；12-驻车制动推杆内弹簧；13-调节支承板；15-前制动蹄；16-密封罩；17-支承座；18-轮缸壳体；19-活塞回位弹簧；20-放气螺钉；21支承杆；22-皮圈；23-活塞；24-平头销；25-驻车制动推杆外弹簧；26-驻车制动推杆；27-后制动蹄；28-制动回位弹簧；29-限位板；30-平头销；31-支承板
2.3.2 双领蹄式制动器
为了进一步增强制动效果，可以将鼓中的两个制动蹄各用一个单向活塞的制动轮缸控制并且这两个制动轮缸是关于制动底板的中心对称布置的。这样的制动器便称作双领蹄式制动器。这种制动蹄中，前后制动蹄、轮缸和调整凸轮等零件都是关于制动底板中心对称的。为保证两轮缸的驱动油压相等，将两轮缸用一根油管相连。在前进制动时，俩个制动蹄便都成为了助势蹄，制动蹄片的磨损也近似于相等。但倒车时两蹄均为减势蹄，制动效
能大幅下降。
图2.9 双领蹄式制动器结构示意图
2.3.3 双向双领蹄式制动器
在汽车向前和后退的过程中，如果两蹄都起到助势作用，这种类型的制动器被称作双向双领蹄式制动器。结构见图 2.10.车辆前进时，两个制动轮缸两端的活塞在压力的作用下都会张开。制动蹄的上下两端都会被压住，这时两个制动蹄将分别压住制动鼓。因为两蹄与制动鼓之间存在摩擦力，所以两蹄都开始倾向于制动鼓转动的方向转动。这将导致两轮缸活塞中各一对称端的活塞被压回，直至与轮缸端面完全靠合成为刚性接触，这时两蹄的工作状态便等同于双领蹄制动器中的两蹄的情况。倒车时也是如是。
图2.10 双向双领蹄制动器示意图
1-制动蹄；2-制动轮缸；3-制动鼓；4-回位弹簧
2.3.4 单向自增力式制动器
单向自增力式制动器如图2.12所示，在制动底板上端有一支承销，并支承着第二制动蹄。在车辆前进刹车时，单活塞的轮缸便会推压第一制动蹄，使其与制动鼓内表面摩擦。在摩擦力的作用下，第一制动蹄便会转动一小角度，因为两制动蹄的下端被一根顶杆连接
在一起，因此这个小角度的转动便会促使顶杆推动第二制动蹄也与制动鼓相贴合。在这一过程中，可以看见两制动蹄均起到了助势的作用。但与前面的制动器不同的是，通过顶杆传递给第二制动蹄的推力Q要远远大于轮缸活塞施加在第一制动蹄上的推力P。因此，第二制动蹄产生的制动力矩要比第一制动蹄的制动力矩达到2至3倍。
图2.11所示的是罗马尼亚生产布切奇113N型汽车前轮用单向增力式制动器结构图，其顶杆长度是可以调节的，用于调整制动器的间隙。
图2.11 罗马尼亚布切奇113N型汽车的前轮制动器图2.12 单向自增力式制动器示意图
1-第一制动蹄；2-制动蹄回位弹簧；3-夹板； 1-第一制动蹄；2-回位弹簧；
4-支承销；5-制动鼓；6-第二制动蹄；7-可调顶杆体 3-支承销；4-制动鼓；5-制动轮缸
8-拉紧弹簧；9-调整弹簧；10-顶杆套；11-制动轮缸 6-第二制动蹄；7-顶杆；8-拉紧弹簧
2.3.5 双向自增力式制动器
在图2.13与图2.12的比较中可以发现，单向自增力式与双向自增力式的主要区别就在制动轮缸。在双向自增力式中制动轮缸为双活塞制动轮缸，并且两制动蹄合用制动底板上端的支承销。因此，对于双向自增力式制动器，它的制动效能不会因为车辆前进或后退而有所不同。但在前进或后退时，它的第一制动蹄则分别由前蹄和后蹄担当。在制动推力方面，同样的顶杆传给第二制动蹄的推力Q要远大于制动轮缸作用于第一制动蹄的，但是第二蹄与压紧销间的压紧力只受制动轮缸推力的影响。
图2.13 双向自增力式制动器示意图
1-前制动蹄；2-前制动蹄回位弹簧；3-支承销；4-后制动蹄回位弹簧；5-后制动蹄
6-顶杆；7-轮缸；8-拉紧弹簧
2.4 各类型鼓式制动器特点的比较与选用
1.领从蹄式制动器在车辆向前或向后行驶过程中制动时性能不变，且其机械构成简单，成本较为低廉，在经稍许改造后便可安装驻车制动机构。其制动效能和稳定性在同类制动器中处于中等水平，所以在中、重型载货汽车的前后轮制动器和轿车的后轮制动器中仍有广泛的运用基础。
2.双领蹄式制动器的优点是在正向制动时拥有很高的制动效能，但其缺点也很明显，即在倒车制动时由于双从蹄的缘故，制动效能下降很多。所以这种结构常见于中级轿车的前轮制动器，并且由于拥有两个成中心对称的轮缸的缘故，很难安装驻车制动。
3.双向双领蹄式制动器在车辆前进和倒车时能保持制动效能不变，因此在中、轻型载货汽车和部分轿车的后轮制动器中被广泛使用。在驻车制动中需要例外安装专门的中央制动器。
4.单向自增力式制动器拥有极佳的正向制动效能，但倒车制动性确实所有鼓式制动器中最差的。所以仅在少数车辆上面作为前轮制动器。
5.双向自增力式制动器作为驻车制动器时，其正反向制动效能都非常理想。所以经常在大型高速轿车上被用作行车制动与驻车制动的公用制动器。
综合比较以上这几种制动器，增力式制动器的效能最高，双领蹄次之，领从蹄式第三，还有一种双从蹄式效能最低，应极少使用，故未介绍。而单从稳定性来看，排名与效能刚好相反，领从蹄式最佳，增力式最差。我们本次课题设计的是一款家庭经济型用车后轮的鼓式制动器，从综合性能，技术成熟度和成本等因素方面考虑，我们选用领从蹄式制动器。
因为领从蹄式制动器制动效能，效能稳定性等因素在所有类型的鼓式制动器中居于中流水
平，符合家庭经济型用车对性能的要求，而且它结构简单，成本较低，维修方便，附装驻车制动机构时比较方便。
3 制动系主要参数的选择和设计计算
该款经济型轿车的主要整车参数如下：
表3.1 整车参数
3.1 同步附着系数
当车辆的前后制动器的制动力比值为固定值时，只有行驶在附着系数?等于同步附着系数0?的路面上时才会发生前后车轮一起抱死的状况。对于不同?值的道路，有一下三种情形：
（1）当0??<时：β线处在I 曲线下方，汽车制动时前轮先抱死，失去转向能力，这是一种稳定工况。
（2）当0??>时：β线处在I 曲线上方，汽车在制动时总是后轮先抱死，这时容易导致后轮发生侧滑使汽车失去方向的稳定。
（3）当0??=时：汽车在制动时前后轮会同时抱死，同时汽车失去转向能力，这也是一种稳定工况。
汽车的最高减速度不能单纯的考虑能使汽车最快停止的最高减速度，必须保证在该减速度下汽车能保持正常的行驶，具体条件就是汽车的前后轮之一快要发生抱死但尚未有四轮中的随便哪个抱死的临界情况。假设汽车在路面的同步附着系数等于0?的路面上进行制动并使车辆的前后轮能够一起抱死，则这时的自动减速度为0/?==qg d d t u ，0?=q ，其中q 为制动强度。在汽车行驶在其它附着系数的路面时，若出现前后轮中的任何一个快要抱死的情况，这时q 必然小于?。只有在0??=时，附着系数利用率ε才能达到百分之百，ε是一个用来衡量路面附着系数利用情况的量，可定义为：
??εq G F B ==
（3.1）
式中：B F —汽车总的地面制动力；
G —汽车所受重力；
q ——汽车制动强度。
当0??=时，0?=q ，1=ε，利用率最高。
在20世纪中叶的时候由于道路路面条件的苛刻，而且车辆也保持着有限的速度，所以即使自制动过程中车辆发生车轮抱死的情况，也不会产生严重的后果，因此对于把0?值设置的较低并没有引起太大的关注。在进入本世纪后由于日益完善的道路条件和汽车技术的突飞猛进，导致汽车的速度相比于上世纪直线上升，所以汽车后轮抱死侧滑和前轮抱死失去转向能力造成的事故越来越严重。因此一般轿车和货车的0?设定均有一定的提高，根据国内外的相关资料记载，在满载情况下轿车取6.00≥?；货车取5.00≥?为宜。
我国GB12676—1999附录A 《制动力在车轴（桥）之间的分配及挂车之间制动协调性要求》3.2.13A 中等效联合国欧洲经济委员会的制动法规规定：在任意负载下，制动强度在0.15至0.3时，若各轴的附着利用曲线位于公式08.0±=q ?确定的与理想附着系数利用直线平行的两条直线之间，则认为满足2.13A 条件要求；对于制动强度3.0≥q ，若后轴附着利用曲线能满足公式)38.0(74.03.0-+≥?q ，则认为满足2.13A 的要求，参考见图3.1。
图3.1除1M 、1N 外的其他类别车辆的制动强度与附着系数要求
参考其它同类型的车，本次设计取7.00=?。
3.2 制动强度和附着系数利用率
已选定7.00=?，同时已知汽车轴距2600=L mm ，满载时汽车质心距前轴中心的距离13501=L mm ，满载时汽车质心距后轴中心的距离12502=L mm ，满载时汽车质心高度850=g h mm ，根据公式 L h L g
02?β+= （3.2）
求得：制动力分配系数709.0=β
又根据公式： q h L L
G Gq F F g B B )(021?ββ+=== （3.3） q h L L G Gq F F g B B )()1()1(012?ββ-=
-=-= （3.4） 式中：q —制动强度；
1B F —前轴车轮的地面制动力；
2B F —后轴车轮的地面制动力。
当0??=时，21?F F B =，故?G F B =，?=q ；1=ε。
所以78.0=q ，596.0)38.0(74.03.00=-+>?q ，符合要求。
当0??<时，11?F F B =，求得：
?
??????85.0845.12205085.0)7.0(25.125.18.91800)(022-=?-+???=-+=g B h L GL F ????ε85.0845.125.185.0)7.0(25.125.1)(022-=?-+=-+=
g h L L ?
??????85.0845.125.185.0)7.0(25.125.1)(022-=?-+=-+=g h L L q 这时我们分别取?=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7
可得 表3.2 数值表
符合要求。
当0??>时，22?F F B =，求得：
?
???ε85.0966.1781.185.0)7.0(35.135.1)(011-=?-+=-+=g h L L ?
?????85.0945.135.185.0945.135.1)(011-=-=-+=g h L L
q
?
??????85.0945.12381485.0)7.0(35.135.18.91800)(011-=?-+???=-+=
g B h L GL F 取?=0.8 可得： 表3.3 数值表
符合要求。 3.3 制动器最大的制动力矩
当汽车获得最大的制动力，则汽车的附着质量必定被完全利用，这时的制动力必与地面对车轮的法向力1Z ，2Z 是成正比关系的。同时为了使制动器的制动效能在一个稳定可靠的范围内波动，必须合理的分配前后轮的制动力矩。
双轴汽车前、后车轮附着力同时被充分利用或前、后轮同时抱死的制动力之比为：
g
g f f h L h L Z Z F F 01022121
??-+== （3.5） 式中：21L L ，—汽车质心离前、后轴的距离；
0?—同步附着系数；
g h —汽车质心高度。
车轮制动力矩的大小影响着制动器所能产生的制动力矩，即
e f f r F T 11=
e f f r F T 22=
（3.6） 式中：1f F —前轴制动器的制动力，?11Z F f =；
2f F —后轴制动器的制动力，?22Z F f =；
1Z —作用于前轴车轮上的地面法向反力；
2Z —作用于后轴车轮上的地面法向反力；
e r —车轮的有效半径。
对于0?值较大的汽车，应该在优先保证汽车制动稳定性，再在这个的基础上合理确定每个轴的最大制动力矩。
当0??>时，? e g f r qh L L G T ?)(1max 2-= （3.7） m a x 2m a x 11f f T T ββ -= （3.8） 制动系统匹配设计计算 根据AA车型整车开发计划，AA车型制动系统在参考BB轿车底盘制造平台的基础上进行逆向开发设计，管路重新设计。本计算是以选配C发动机为基础。 AA车型的行车制动系统采用液压制动系统。前、后制动器分别为前通风盘式制动器和实心盘式制动器，制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线(X型)布置，采用ABS。驻车制动系统为机械式手动后盘式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构。因AA车型与参考样车BB的整车参数接近，制动系统采用了BB样车制动系统，因此，计算的目的在于校核前/后制动力、最大制动距离、制动踏板力、驻车制动手柄力及驻坡极限倾角。 设计要符合GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》；GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》和GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，驻车制动停驻角度为20％（12），驻车制动操纵手柄力≤400N。 制动系统设计的输入条件 整车基本参数见表1，零部件主要参数见表2。 表1 整车基本参数 表2 零部件主要参数制动系统设计计算 1.地面对前、后车轮的法向反作用力 地面对前、后车轮的法向反作用力如图1所示。 图1 制动工况受力简图由图1，对后轮接地点取力矩得: 式中：FZ1（N）：地面对前轮的法向反作用力；G（N）：汽车重力；b（m）：汽车质心至后轴中心线的水平距离；m（kg）：汽车质量；hg（m）：汽车质心高度；L（m）：轴距；（m/s2）：汽车减速度。 对前轮接地点取力矩，得： 式中：FZ2（N）：地面对后轮的法向反作用力；a（m）：汽车质心至前轴中心线的距离。 2.理想前后制动力分配 在附着系数为ψ的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于汽车的地面附着力；并且前、后轮制动器制动力Fm1、Fm2分别等于各自的附着力，即： 汽车盘式制动器设计 摘要：本文主要是介绍盘式制动器的分类以及各种盘式制动器的优缺点，对所选车型制动器的选用方案进行了选择，针对盘式制动器做了主要的设计计算，同时分析了汽车在各种附着系数道路上的制动过程，对前后制动力分配系数和同步附着系数、利用附着系数、制动效率等做了计算。在满足制动法规要求及设计原则要求的前提下，提高了汽车的制动性能。 关键词：盘式制动器；制动力分配系数；同步附着系数；利用附着系数；制动效率 Automobile disc brake design Abstract：This paper is mainly the disc brake of the classification and various kinds of disc brake of the advantages and disadvantages are introduced, the selection scheme of the chosen vehicle brake was selected and for disc brake do the main design calculation and analysis of the car in a variety of attachment coefficient road on the braking process of, of braking force distribution coefficient and the synchronous adhesion coefficient, utilization coefficient of adhesion, braking efficiency calculated. Under the premise of meeting the requirements of the braking regulation requirement and design principle and improve the braking performance of automobile. Key words: Disc brake,Braking force distribution,coefficient,Synchronization coefficient,Synchronous adhesion coefficient,The use of adhesion coefficient,Braking efficiency 轻型货车鼓式制动器设计 制动系统在汽车中有着极为重要的作用，如果失效将会造成灾严重的后果。制动系统的主要部件就是制动器，在现代汽车上仍然广泛使用的是具有较高制动效能的蹄—鼓式制动器。 鼓式制动也叫块式制动，现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动鼓位于制动轮内侧，刹车时制动块向外张开，摩擦制动鼓的内侧，达到刹车的目的。本设计就摩擦式鼓式制动器进行了相关的设计和计算。在设计过程中，以实际产品为基础，根据我国工厂目前进行制动器新产品开发的一般程序，并结合理论设计的要求进行设计。首先根据给定车型的整车参数和技术要求，确定制动器的结构形式、驱动形式及制动器主要参数，然后计算制动器的制动力矩、制动效能因数、制动减速度、制动温升等，并在此基础上进行制动器主要零部件的结构设计，如制动鼓、制动蹄、制动底板等。最后，完成装配图和零件图的绘制。 1.1选题背景与意义 随着汽车性能的提高，对汽车安全性能的要求也越来越高。制动器是汽车制动系统中最重要的安全部件，对汽车的安全性有着重要的作用，因此对制动器的设计进行分析研究有着重要的意义。鼓式制动器作为现代汽车广泛使用的具有较高制动效能的制动器，尽管对其的设计研究取得了一定的成绩，但是对传统鼓式制动器的设计仍然有着不可替代的基础性和研发性作用，也可以为后续设计提供理论参考。这样，在以后的设计研究当中，不仅可以延续鼓式制动器的优点，还能在此基础上设计出制动性能更好的制动器，满足汽车的安全性和乘员舒适性，提高汽车的整体性能。 1.2研究现状 长期以来，为了充分发挥鼓式制动器的重要优势，旨在克服其主要缺点的研究工作和技术改进一直在进行中，尤其是对鼓式制动器工作过程和性能计算分析方法的研究受到高度重视。这些研究工作的重点在于制动器结构和实际使用因素等对制动器的效能及其稳定性等的影响，取得了一些重要的研究成果，得到了一些比较可行、有效的改进措施，制动器的性能也有了一定程度的提高。 如以某汽车前轮鼓式双领蹄式制动器的制动蹄为研究对象，进行了受力分析并建立了力学模型，使用Pro／E建立了CAD模型，运用ANSYS进行了有限元 目录 绪论 (3) 一、设计任务书 (3) 二、盘式制动器结构形式简介 ................... 错误！未定义书签。 2.1、盘式制动器的分类...................... 错误！未定义书签。 2.2、盘式制动器的优缺点.................... 错误！未定义书签。 2.3、该车制动器结构的最终选择.............. 错误！未定义书签。 三、制动器的参数和设计 ....................... 错误！未定义书签。 3.1、制动盘直径 ........................... 错误！未定义书签。 3.2、制动盘厚度 ........................... 错误！未定义书签。 3.3、摩擦衬块的内半径和外半径.............. 错误！未定义书签。 3.4、摩擦衬块面积 ......................... 错误！未定义书签。 3.5、制动轮缸压强 ......................... 错误！未定义书签。 3.6、摩擦力的计算和摩擦系数的验算.......... 错误！未定义书签。 3.7、制动力矩的计算和验算.................. 错误！未定义书签。 3.8、驻车制动计算 ......................... 错误！未定义书签。 四、制动器的主要零部件的结构设计 ............. 错误！未定义书签。 4.1、制动盘 ............................... 错误！未定义书签。 4.2、制动钳 ............................... 错误！未定义书签。 4.3、制动块 ............................... 错误！未定义书签。 4.4、摩擦材料 ............................. 错误！未定义书签。 制动器设计说明书 摘要 制动器可以分两大类，工业制动器和汽车制动器，汽车制动器又分为行车制动器（脚刹）和驻车制动器。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在前进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防止前滑）。 使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。 臂架式盘式制动器是一种新型的主要适用于起重运输机械的制动装置。本论文着重介绍了其特点、关键零部件的选择或设计计算方法、主要性能参数及一些台架试验结果。除此之外还着重介绍了制动臂、松闸器等关键部件的设计参数及注意事项，同时细节方面对于制动器的静力矩也做了详细的计算设计。 Abstract Brakes can be divided into two categories, industrial brakes and automotive bra kes, automotive brake is divided into brake (foot brake) and the parking brake. In the driving process, generally used brake (foot brake), to facilitate the p rocess of deceleration in the forward stop, not just the car to remain intact. If the traffic Zhidongshiling when using the parking brake. When the car comple tely stopped, it has to use the parking brake (hand brake), to prevent the vehi cle front and rear slip slide. After stopping the general addition to the parki ng brake, the uphill hanging in a stall to stall (after the slide to prevent), downhill to hang in the reverse gear (to prevent forward slip.) Mechanical moving parts to stop or slow down the resistance of the moment must be applied as the brake torque. Braking torque is the design, selection based o n the brake, the size of the pattern and work by the mechanical requirements of the decision. Friction material used on brake (brake parts) directly affects t he performance of the braking process, and the main factors affecting the perfo rmance of the working temperature and the temperature rise speed. Friction mate rial should have high and stable friction coefficient and good wear resistance. Metallic and nonmetallic friction materials sub-categories. The former are com monly used cast iron, steel, bronze, and powder metallurgy friction materials, which have leather, rubber, wood and asbestos. Disc brake arm frame is a new major for the braking device handling equipment. This paper focuses on its characteristics, key components of the selection or d esign methods, the main performance parameters and some bench test results. Hig hlights in addition to the brake arm, loose brake components, etc. The key desi gn parameters and considerations, while the details of the static torque for th e brake has also done a detailed calculation of design. 河北工业大学 毕业设计说明书 作者：张南学号： 100287系：机械工程 专业：车辆工程 题目：鼓式制动器的建模与仿真 指导者：刘茜副教授 评阅者： 2014年 06 月 08 日 毕业设计说明书中文摘要 目录 1．绪论 (1) 制动系统的原理 (1) 鼓式制动器的介绍 (1) 鼓式制动器优缺点 (3) 2．鼓式制动器零件建模及装配 (4) 零件建模 (4) 制动器的装配 (13) 3. 虚拟样机模型的建立及性能仿真分析 (15) 制动器各部件间约束关系的建立 (15) 几何体间约束的关系与选择 (17) ADAMS\View的运动仿真 (25) ADAMS\View仿真结果 (27) 结论 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35) 1.绪论 制动系统原理 制动系统是行车安全中非常重要的一部分，制动系统主要表现为通过踩下制动踏板，制动系统将力进行一系列传递从而最终表现为车辆的行车速度降低直至停车。制动系统原理图如下图。制动系统由制动踏板、助力泵、总泵活塞、制动鼓、液压管道、驻车制动等组成。踩下制动踏板将力传递到制动系统，助力泵将踏板上的力进行放大并传递到制动总泵中推动总泵活塞运动，将力传递到制动器的制动鼓，产生摩擦力矩从而使车轮速度降低直至停车。 图制动系统的原理图 1.1鼓式制动器的介绍 鼓式制动器应用在车辆上面已经有很长时间的历史，由于它的可靠性稳定以及大制动力均衡，使得鼓式制动器至今仍被装置在许多车型上 (多用于后轮)。鼓式制动器是通过液压装置将制动蹄向外推，使制动蹄摩擦片与随着车轮转动的制动鼓发生摩擦产生制动力矩从而使车辆实现制动的效果。鼓式制动器的制动鼓内侧与摩擦片接触的位置就是制动装置产生制动力矩的位置。在获得相同制动力矩的情况下，鼓式制动器的制动鼓直径较盘式制动器的制动鼓要小得多。因此需要较大制动力的德众大型 学年设计 汽车设计及制造论文题目客车后轮制动器设计 学生姓名王松 专业车辆工程 班级车辆工程10-2班 指导教师贾冬开 摘要 汽车的制动系，是汽车行驶安全的保障。许多制动法规对制动系的设计提出了详细而具体的要求，这是我们设计的出发点。 从制动系的功用及设计要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证。在对各种形式的制动器优缺点进行了比较后，选择了气压凸轮驱动鼓式制动器。尽管制动效能不算太高，但有着有较高的制动效能稳定性。随后，对鼓式制动器具体结构的设计过程进行了详尽的阐述。在设计中，选择了简气压凸轮驱动机构和双管路系统，选用了间隙手动调节装置。 在设计计算部分，通过初选同步附着系数，得到制动力分配系数。然后选择制动器结构参数，计算制动效能因素。用电算程序计算在不同制动气压下的制动距离。最后验算了设计参数选择的合理性。 1 目录 摘要 (1) 第一章设计要求 (1) 1.1制动器的功用及设计要求 (1) 1.2制动器的分类 (2) 1.3混和动力客车总体布置 (2) 1.4设计任务简介 (4) 第二章方案设计 (5) 2.1 制动器的结构形式及选择 (5) 2.2 制动器主要零件的结构形式 (7) 第三章制动器的计算 (9) 3.1 鼓式制动器的设计计算及主要结构参数的确定 (9) 3.2 制动器主要零件的结构形式 (10) 3.3 制动器的设计计算 (12) 3.4制动器性能参数的验算 (18) 第四章参考文献 (24) 2 第一章设计要求 1.1制动器的功用及设计要求 制动系是汽车的一个重要组成部分。它直接影响汽车的行驶安全性。随着高速公路迅速的发展和车流密度的日益增大，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引人注目的任务，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。 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）行车制动至少有两套独立的驱动制动器的管路。 （3）用任何速度制动，汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性。 （4）防止水和污泥进入制动器工作表面。 （5）要求制动能力的热稳定性好。 （6）操纵轻便。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、挂车之间各轴制动器作用的时间，尤其是主、挂车之间制动开始时间的调节。 （10）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使基本功能遭到破坏时，汽车制动系应装有音响或光信号等警报装置。 制动器设计的一般原则（即：为使汽车性能更好的符合使用要求，设计制动器时应全面考虑如下几个问题）： （1）制动器效能。制动器在单位输入压力和力的作用下输出的力或力矩称为制动器效能。应尽可能提高制动器效能。 （2）制动器效能的稳定性。制动器效能的稳定性要取决于其效能因数K对摩擦系数f的敏感性（dk/df）。摩擦系数是一个不稳定的因素，影响摩擦系数的因素除摩擦副的材料外，主要是摩擦副表面温度和水湿程度，其中经常起作用的是温度，因而制动器的热稳定性更为重要。要求制动器的热稳定性好，除了应当选则器效能对ｆ的敏感性较低的制动器型式外，还要求摩擦材料有良好的抗热衰退性能和恢复性，并且应使制动鼓有足够的热容量和散热能力。 （3）制动系间隙调整的简便性。制动系间隙调整使汽车保养作业中较频繁的项目之一，故选择调整装置的结构形式和安装位置必须保证操作简便，当然需采用自动调整装置。 三、课程设计过程 (一)设计制动器的要求: 1、具有良好的制动效能—其评价指标有:制动距离、制动减速度、制动力和制动时间。 2、操纵轻便—即操纵制动系统所需的力不应过大。对于人力液压制动系最大踏板力不大于（５00Ｎ)（轿车）和７00N （货车)，踏板行程货车不大于150ｍm ，轿车不大于120mm 。 ３、制动稳定性好—即制动时,前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力矩基本相等，汽车不跑偏、不甩尾;磨损后间隙应能调整! 4、制动平顺性好—制动力矩能迅速而平稳的增加,也能迅速而彻底的解除。 5、散热性好—即连续制动好，摩擦片的抗“热衰退”能力要高（指摩擦片抵抗因高温分解变质引起的摩擦系数降低）；水湿后恢复能力快。 ６、对挂车的制动系,还要求挂车的制动作用略早于主车;挂车自行脱钩时能自动进行应急制动。 (二）制动器设计的计算过程: 设计条件:车重2ｔ,重量分配60%、４0％，轮胎型17５／75R1４，时速7０k ｍ/h ，最大刹车距离１1m 。 １． 汽车所需制动力矩的计算 根据已知条件，汽车所需制动力矩: M=G/ｇ·ｊ·r k （N ·ｍ) 206 .321j ）（v S ?= (ｍ/s 2) 式中：ｒk — 轮胎最大半径 (ｍ)； S — 实际制动距离 (m); v ０ — 制动初速度 (km ／h ）。 2 17018211 3.6j ??=?= ???? （m/s 2） m=G/ｇ＝2000kg 查表可知,r k 取0.300m 。 Ｍ＝Ｇ/ｇ·j ·ｒk =２000·18·0.3０0=10８00（Ｎ·m) 前轮子上的制动器所需提供的制动力矩: M ’=Ｍ／2?60%=3２4０(Ｎ·m) 为确保安全起见,取安全系数为1.２０,则M ’’=1.20Ｍ’=3888(Ｎ·ｍ) 2． 制动器主要参数的确定 (1)制动盘的直径D 制动盘直径D 希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，就可以降低制动钳的夹紧力,降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径D 受轮辋直径的限制。通常，制动盘的直径Ｄ选择为轮辋直径的70%～79%，而总质量大于２t 的汽车应取其上限。 轮辋名义直径1４in=３55.6mm 根据布置尺寸需要,制动盘的直径D 取２76m ｍ。 验证，276／３５5．6=77.6%,符合要求。 制动盘材料选用珠光体灰铸铁,其结构形状为礼帽型。制动盘在工作时不仅承受着制动块 浅析鼓式制动器制动性能优化 摘要随着汽车行业的快速发展，对其制动性能提出了较高的要求，而鼓式制动器属于柔性多体系统，在汽车领域得到了广泛的应用。然而，鼓式制动器在制动过程中，各个零件的受力情况和运动规律比较复杂，导致其性能无法得到有效的发挥。本文将借助刚柔耦合模型来对鼓式制动器进行仿真制动模拟，这样不仅可以获得相对比较准确的动力学分析结果，而且还可以优化鼓式制动器制动性能，提高鼓式制动器研发效率，更好地推动鼓式制动器在汽车领域的发展。 关键词鼓式制动器；制动性能；优化 1 鼓式制动器概述 鼓式制动器又被称之为块式制动器，其一般是通过制动块在制动轮上压紧以达到刹车的效果。实际上，鼓式制动器主流是内张式，在制动轮内侧分布有制动块（刹车蹄），在刹车过程中制动块向外张开，并对制动轮的内侧进行摩擦，从而实现刹车目的。 在鼓式制动器制动过程中，所存在的优点是：鼓式制动器符合传统设计，而且造价便宜。在制动过程中，四轮轿车由于惯性的影响，致使前轮制动力要比后轮大，而且在前轮的负荷占据了汽车总负荷的70%-80%，在该过程中后轮起辅助制动作用。对于重型车来说，车速一般比较低，与盘式制动器相比，刹车蹄的耐用程度高，因此至今大多数的重型车还在采用四轮鼓式的设计。 2 鼓式制动器制动性能优化 本文根据“试验设计一样本点获取一优化数学模型构建一优化算法的选择一优化设计一优化结果验证”的流程来对鼓式制动器制动性能优化进行研究[1]。首先根据鼓式制动器的实际情况来构建性能优化的数学模型，优化算法选择了多岛遗传算法，以制动力矩最大为目标对滚轮中心坐标A、内盖板宽度的一半、滚轮中心坐标P、滚轮半径、摩擦片起始角、摩擦片包角等六个参数进行优化，根据优化所得结果来构建汽车鼓式制动器刚柔耦合模型与仿真平台，实施动力学仿真验证，所得到目标函数优化前后及设计变量的变化情况如表1所示。 通过对表1中的数据进行分析可以发现，在整个性能优化实验中，只有滚轮中心坐标位置所发生的变化比较小，其余变量所出现的变化均比较大，反映出设计变量的改变情况对制动力矩所产生的影响，从中获得最佳搭配的参数，以更好地提高鼓式制动器制动性能。从本次研究结果中可以发现，在保持凸轮促动力固定不变的情况下，制动力矩提高了25.60%，但是优化后制动器的质量却降低了，从而反映出制动力矩的提升主要是结构优化的结果，通过对结构进行有效的优化能够使整个制动器的受力情况变得更加科学、更加合理，从而有效提高其制动力矩。 目录 第1章概述 (1) 1.1 鼓式制动器的简介 (1) 1.2鼓式制动器的组成固件 (1) 1.3鼓式制动器的工作原理 (1) 1.4鼓式制动器的产品特性 (2) 1.5设计基本要求和整车性能参数 (2) 第2章鼓式制动器的设计计算 (2) 2.1车辆前后轮制动力的分析 (2) 2.2前、后轮制动力分配系数β的确定 (5) 2.3制动器最大制动力矩 (6) 第3章制动器结构设计与计算 (6) 3.1制动鼓壁厚的确定 (6) 3.2制动鼓式厚度N (6) 3.3动蹄摩擦衬片的包角β和宽度b (7) 3.4P的作用线至制动器中心的距离α (7) 3.5制动蹄支销中心的坐标位置是k与c (8) 3.6摩擦片摩擦系数f (8) 第4章制动器主要零部件的结构设计 (8) 4.1制动鼓 (8) 4.2制动蹄 (8) 4.3制动底板 (9) 4.4制动蹄的支承 (9) 4.5制动轮缸 (9) 4.6制动器间隙 (9) 第5章校核 (10) 5.1制动器的热量和温升的核算 (10) 5.2制动器的摩擦衬片校核 (11) 5.3驻车制动计算 (11) 第1章概述 1.1鼓式制动器的简介 鼓式制动器也叫块式制动器，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。近三十年中，鼓式制动器在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。 1.2 鼓式制动器的组成固件 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄。制动时制动蹄鼓式制动器在促动装置作用下向外旋转，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。 凡对蹄端加力使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。 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。 鼓式制动器比较复杂的地方在于，许多鼓式制动器都是自作用的。当制动蹄与鼓发生接触时，会出现某种楔入动作，其效果是借助更大的制动力将制动蹄压入鼓中。楔入动作提供的额外制动力，可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用的更小的活塞。但是，由于存在楔入动作，在松开制动器时，必须使制动蹄脱离鼓。这就是需要一些弹簧的原因。弹簧有助于将制动蹄固定到位，并在调节臂驱动之后使它返回。 1.3 鼓式制动器的工作原理 在轿车制动鼓上，一般只有一个轮缸，在制动时轮缸受到来自总泵液力后，轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端，作用力相等。但由于车轮是旋转的，制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称，造成自行增力或自行减力的作用。因此，业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄，自行减力的一侧制动蹄称为从蹄，领蹄的摩擦力矩是从蹄的2～2.5倍，两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。 为了保持良好的制动效率，制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦衬片磨损，制动蹄与制动鼓之间的间隙增大，需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整，用塞尺调整间隙。现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式，摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时，制动蹄推出量超过一定范围时，调整间隙机构会将调整杆（棘爪）拉到与调整齿下一个齿接合的位置，从而增加连杆的长度， 中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机电工程学院 专业：车辆工程 题目：夏利汽车盘式制动器方案设计 综合成绩： 指导教师：职称: 年月日 目录 一、夏利汽车主要性能参数---------------------4 二、制动器的形式-----------------------------5 三、盘式制动器主要参数的确定-----------------7 四、盘式制动器制动力矩的设计计算-------------9 五、盘式制动器制器的校核计算----------------10 1.前轮制动器制动力矩的校核计算 2.摩擦衬片的磨损特性计算 六、经过计算最终确定后轮制动器的参数--------13 七、设计小结--------------------------------13 八、设计参考资料----------------------------13 轿车前轮制动器设计说明书前言汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。本次课程设计根据任务要求只对夏利汽车盘式制动器方案设计。 一、汽车主要性能参数 主要尺寸和参数： （1）、轴距：L=2405mm （2）、总质量：M=900kg （3）、质心高度：0.65m （4）、车轮半径：165mm （5）、轮辋内径：120mm （6）、附着系数：0.8 （7）、制动力分配比：后制动力/总制动力=0.19 （8）、前轴负荷率：60%；即质心到前后轴距离分别为 （9）、轮胎参数：165/70R13； 轮胎有效半径为： 轮胎有效半径=轮辋半径+（名义断面宽度×高宽比） 所以轮胎有效半径 （10）、制动性能要求：初速度为50KM/h时，制动距离为15m。则满足制动性能要求的制动减速度由：计算最大减速度，其中； S=15m；；。经计算得 最大减速度 二、制动器形式的选择 错误！未找到引用源。盘式制动器设计说明书 一汽车制动系概述 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已经停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其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，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力，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，统称为制动力。这样的一系列专门装置即成为制动系。 1 制动系的功用：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或--=-坡道上。 2 制动系的组成 任何制动系都具有以下四个基本组成部分： （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，产生制动能量的部位称为制动能源。 （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。 （3）传动装置——包括将制动能量传输到制动器的各个部件。 （4）制动器——产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。 较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。 3 制动系的类型 （1）按制动系的功用分类 1）行车制动系——使行使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——是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。 3）第二制动系——在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系是汽车必须具备的。 4）辅助制动系——在汽车长下坡时用以稳定车速的一套装置。 （2）按制动系的制动能源分类 1）人力制动系——以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动系。 2）动力制动系——完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 3）伺服制动系——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。 按照制动能量的传输方式，制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动系，可称为组合式制动系。 4 设计制动系时应满足如下主要要求： 1）具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两相指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠的停驻 摘要 客车是城市常用的运输工具，因此客车的发展极快，然而随着客车增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是影响汽车安全的重要系统之一，同时制动器作为制动系统的核心部分，从而对汽车制动器的结构分析与设计计算也就显得非常重要了。 本次设计说明书中首先介绍了制动系统的发展，组成和意义，并通过制动系统方案的分析确定本次设计所采用的方案-后轮鼓式制动器促动装置为凸轮。其次又通过给定的技术参数对制动器的主要参数进行选择以及对制动器进行设计计算，主要设计过程有同步附着系数的分析，确定前后轴制动力矩的分配系数，制动器制动力矩和制动器各结构参数的确定以及制动张开力和制动效能因数的计算。而后又对制动器的主要零部件的结构进行设计并且对一些部件进行强度校核。最后通过以上计算利用Auto CAD绘制图形完成本次设计。 关键词：客车;制动系统;鼓式制动器; 制动器参数; 结构 ABSTRACT Passenger car is a common mode in city transport , so it has a very fast development . However , with the passenger car increasing , security catches more and more attentions of people . The brake system is one of the influence of the security system , at the same time the brakes is the core of the brake system . Thus it is important for the analysis and design calculations on the structure of the brake . The design specifications first introduced in the brake system development, form and meaning , and by the analysis of the brake system , determining the design of programme - with motivation in the brake drum device is cam . Followed by a given technical parameters for the brake the main arguments to choose and the brake for design calculations . Main showcases process of analysis have attracted . Determine the motive force and the system of distribution of power, the brake system and the brake the structure of the rectangle parameter to determine and brake tension and efficiency factor calculation . Then design on the main parts of the brake and check the strength of structure on some components .Last finish the design through Auto CAD . Keywords:Passenger Car；Brake System；Drum Brakes；Brake Parameters；Structure 汽车构造课程设计说明书 设计名称：汽车制动器设计 设计时间 2009年10-12月 系别机电工程系 专业汽车服务工程 班级 12班 姓名 *** 指导教师 *** 2009 年 10 月12 目录 一、设计任务书 (1) 二、制动方案的拟定 (2) 三、各种形式制动器现状比较 (4) 四、整个传动系统运动和动力参数的选择与计算 (5) 五、传动零件的设计计算 (12) 六、总体布局 (13) 七、总结 (17) 八、参考资料 (17) 一、设计任务书 题目： 已知条件：（1）假设地面的附着系数足够大； （2）车重2.2t （3）前后重量分配：40%，60% （4）蹄、盘正压力的分布状态可由自行假设 （5）轮胎型号195/80R14 （6）制动初速度100km/h （7）最大急刹车距离为18m （8）工作环境：设定为高温状态 （9）制动摩擦系数取值范围：0.25≤f≤0.55 （10制动器具体结构可参考汽车实验室相关制动器结构，也自行设计。 前后轮重量分配示意图 二、制动方案的拟定 汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。 汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置;牵引汽车应有自动制动装置。 任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮，而驻车制动则多采用手制动杆操纵，且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置必须具有独立的制动驱动机构。行车制动装置的驱动机构，分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸和制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、贮气筒、控制阀和制动气室等。 过去，大多数汽车的驻车制动和应急制动都使用中央制动器，其优点是制动位于主减速器之前的变速器第二轴或传动轴的制动力矩较小，容易满足操纵手力小的要求。但在用作应急制动时，往往使传动轴超载。现代汽车由于车速提高，对应急制动的可靠性要求更严，因此，在中、高级轿车和部分总质量在1.5t以下的载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。 汽车制动系设计的程序 盘式制动器设计说明书 一汽车制动系概述 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已经停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其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，但这外力的大小是随机的，不可控制的。因此，汽车上必须设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车上某些部分施加一定的力，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，统称为制动力。这样的一系列专门装置即成为制动系。 1 制动系的功用：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或--=-坡道上。 2 制动系的组成 任何制动系都具有以下四个基本组成部分： （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，产生制动能量的部位称为制动能源。 （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。 （3）传动装置——包括将制动能量传输到制动器的各个部件。 （4）制动器——产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。 较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。 3 制动系的类型 （1）按制动系的功用分类 1）行车制动系——使行使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——是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。 3）第二制动系——在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系是汽车必须具备的。 4）辅助制动系——在汽车长下坡时用以稳定车速的一套装置。 （2）按制动系的制动能源分类 1）人力制动系——以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动系。 2）动力制动系——完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 3）伺服制动系——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。 按照制动能量的传输方式，制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动系，可称为组合式制动系。 4 设计制动系时应满足如下主要要求： 1）具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两相指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠的停驻的最大坡度来评定的。详见GB/T7258-2004 一《车辆工程专业课程设计》设计任务书 一．设计任务：商用汽车制动系统设计 二．基本参数： P285 三．设计内容 主要进行制动器系统设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机功率？，汽车轴距，车轮滚动半径，汽车空(满)载时的总质量、轴荷分布、质心位置)，选择制动器的基本结构及驱动机构布置方案，设计出一套完整的制动系统，设计过程中要进行必要的计算。 3．制动系统结构设计和主要技术参数的确定 （1）制动器主要参数确定 （2）制动器设计计算 （3）制动器主要结构元件设计 （4）制动驱动机构的设计计算 4．绘制制动器装配图及主要零部件的零件图 四．设计要求 1．制动器总成（前或后）的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为3周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算 1.0周 ３．绘图 1.0周 ４．编写说明书、答辩0.5周 六、主要参考文献 1．成大先机械设计手册（第三版） 2．汽车工程手册机械工业出版社 3．陈家瑞汽车构造（下册）人民交通出版社 4．王望予汽车设计机械工业出版社 5．余志生汽车理论机械工业出版社 6．王丰元汽车设计课程设计指导书中国电力出版社 七．注意事项 （1）为保证设计进度及质量，设计方案的确定、设计计算的结果等必须取得指导教师的认可，尤其在绘制总布置图前，设计方案应由指导教师审阅。图面要清晰干净；尺寸标注正确。 （2）编写设计说明书时，必须条理清楚，语言通达，图表、公式及其标注要清晰明确，对重点部分，应有分析论证，要能反应出学生独立工作和解决问题的能力。 （3）独立完成图纸的设计和设计说明书的编写，若发现抄袭或雷同按不及格处理。制动系统匹配设计计算分解
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