武汉理工大学毕业论文（设计）
目 录
摘 要 .................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................ II 1 绪论 ................................................................................................................................. 1
1.1 制动器的作用 .............................................................................................................................. 1 1.2 制动器的种类 .............................................................................................................................. 2 1.3 制动器的组成 .............................................................................................................................. 2 1.4 对制动器的要求 .......................................................................................................................... 4 1.5 制动器的新发展 .......................................................................................................................... 5
2 制动器的结构形式及选择 ............................................................................................. 5
2.1 制动器的种类 .............................................................................................................................. 5 2.2 盘式制动器的结构型式及选择 .................................................................................................. 7
3 汽车整车基本参数计算 ................................................................................................. 9 4 制动系的主要参数及其选择 ....................................................................................... 10
4.1 制动力与制动力分配系数 ........................................................................................................ 10 4.2 同步附着系数 ............................................................................................................................ 10 4.3 制动强度和附着系数利用率 ..................................................................................................... 11 4.4 制动器最大制动力矩 ................................................................................................................. 11 4.5 制动器因数 ................................................................................................................................ 12
5 盘式制动器的设计 ....................................................................................................... 12
5.1 盘式制动器的结构参数与摩擦系数的确定 ............................................................................ 12 5.2 制动衬块的设计计算 ................................................................................................................ 13 5.3 摩擦衬块磨损特性的计算 ........................................................................................................ 14 5.4 制动器主要零件的结构设计 .................................................................................................... 15
6 制动驱动机构的结构型式选择与设计计算 ............................................................... 16
6.1 制动驱动机构的结构型式选择 ................................................................................................ 16 6.2制动管路的选择 ......................................................................................................................... 16 6.3 液压制动驱动机构的设计计算 ................................................................................................ 17
7 盘式制动器的优化设计 ............................................................................................... 19
7.1 优化设计概述 ............................................................................................................................ 19 7.2 解决优化设计问题的一般步骤及几何解释 ............................................................................ 19 7.3 常用优化方法 ............................................................................................................................ 20 7.4 制动系参数的优化 .................................................................................................................... 20
8 结论 ............................................................................................................................... 22 致 谢 ................................................................................................................................. 23 参考文献 ........................................................................................................................... 24 附 录 ................................................................................................................................. 25
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摘要
汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全性有着重要影响。为之，许多制动法规对制动系提出了许多详细而具体的要求。满足制动性能的要求，是我们设计的主要目标。
从制动器的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证。对各种形式的制动器的优缺点进行了比较后，选择了盘式制动器的形式。随后，对盘式制动器的具体结构的设计过程进行了详尽的阐述。
选择了真空伺服制动驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置。
在设计计算部分，确定盘式制动器主要参数，计算了制动系的主要参数和制动效能的校核，设计计算盘式制动器相关零件以及驱动机构。 关键词:制动器 制动盘 制动钳 制动效能
I
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Abstract
Automobile brake system is the car an important active safety system. Its performance quality has important influence on the safety of car driving. Many braking regulations about brake system put forward a lot of detailed and specific requirement. Meet the requirements of brake performance, is the main target of our design.
Firstly, I demonstrate the project on the base of the function of the brake, And analysis their strong point and shortcomings .I choose the form of front-disked. Subsequently, the specific structure of the disc brake design was elaborated in detail.
Chose the vacuum servo brake drive mechanism and double pipe system, selected clearance automatic adjusting device.
In the calculate part .I chosen several structural parameters, calculated the main parameters of the braking system and the disc brake parts and drive mechanism. Key words ：disc brakes brake disc brake caliper Braking efficiency
II
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1 绪论
1.1 目的及意义（含国内外的研究现状分析）
了解了制动系的相应法规和标准，为以后设计提供了依据。 从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。
普遍应用的液压制动现在已经是非常成熟的技术，随着人们对制动性能要求的提高，防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功能逐渐融人到制动系统当中。
对于制动器，国内外都试着从下面四点着手进行设计与开发：(1)、按轻质设计原则开发新产品如制动钳、制动鼓等，降低产品重量；(2)、开发双制式后轮制动、复合式手刹和新式低成本鼓式制动器；(3)、开发新型制动蹄和制动盘，以减少噪声和增加舒适性；(4)、为全电子制动系统开发电机驱动的车轮制动器。在这种指导思想下，出现了一些全新的制动器结构形式，如磁粉制动器、湿式多盘制动器、电力液压制动臂型盘式制动器、湿式盘式弹簧制动器、车轮制动器等。对于关键磁性介质——磁粉，选用了抗氧化性强、耐磨、耐高温、流动性好的军工磁粉；磁毂组件选用了超级电工纯铁DT4，保证了空转力矩小、重复控制精度高的性能要求；在热容量和散热等方面，采用了双侧带散热风扇，设计了散热风道等，使得该技术有着极好的应用前景。而作为未来发展趋势的车轮制动器，其轮边电机不仅是车轮的驱动动力，还可以成为车轮制动器。这种制动器可以把高速行驶中的动能转变为电能，回收到蓄电池中，这样的制动器功能不但可以作缓速器长时间制动，还可以完成紧急制动，而且它的可控制性比任何一种制动器都好。
汽车盘式制动器在国内的应用情况：盘式制动器在汽车中的应用，由于受车轮轮毂的外形尺寸的限制，在小型车上大量使用的是液压盘式制动器，重型车使用的是气压盘式制动器。随着我国汽车工业技术的发展，特别是轿车工业的发展，汽车上采用盘式制动器配置将逐步形成规模（目前国内盘式制动器主要生产企业有亚太机电、重庆红宇、万向钱潮、浙江万安等），特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥着很大的作用。
汽车盘式制动器在国外发展状况：长期以来独霸重卡汽车制动器领域的鼓式制动器，自从1996年戴-克装有Schmitz公司制造的盘式制动器的奔驰重卡(Actros)货车问世以来，受到了严重的挑战，已面临被淘汰的危险。为了降低自重和经营成本，盘式制动器不仅用于主车的前、后桥上，而且也装配于挂车车桥。2000年，国外装配盘式制功器的车桥已占到了所有车桥总成的一半以上。盘式制动器经过这几年的不断开发和改进，发展非常迅猛。各大公司除在原有轿车用液压盘式制动器有较大的发展外，更注重在中、重汽车领域开发气压盘式制动器。世界著名的威伯科(Wabco)制动器制造公司开发出了19.5”盘式制动器PAN 19-1；博世(Bosch)公司制造出了16”、17.5”、19.5”、22.5”盘式制动器系列产品；柯乐尔（Konrr）公司研制出了19.5”、22.5”盘式制动器，还开发出了一种有齿的盘式制动器。它是通过另一个有齿的装置与轮毂连接，这种带齿的制动盘2001年初已批量
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生产，装在新开发的CF系列汽车上；德国BPW还与Konrr公司合作,研制出新的19.5”、22.5”盘式制动器，该盘式制动器重量减轻8~10kg。电子技术进入了车桥总成后，在装有盘式制动器的车桥上，为了防止货车因盘式制动器磨损引发制动失灵，德国BPW公司还开发了一种电子报警系统。它收集摩轮胎气压、擦片磨损、制动温度等一些参数，然后传送给驾驶员或运输公司，可监视制动摩擦片的磨损情况。一旦发现制动摩擦片需要送维修站处理时，它可立即告知，并以黄、红报警灯显示制动摩擦片损坏程度。
汽车盘式制动器发展的趋势：对于汽车每一个总成及部件，我们都想尽最大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化、系列化。作为有着非常好的发展趋势的盘式制动器，我们更要尽最大可能地去贯彻三化。欧、美、日等发达国家已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。我国的轿车、微型车已广泛应用液压盘式制动器，但现生产厂家产品不多、配套市场较窄，国内目前真正形成规模化生产企业的不多。但在近年年，盘式制动器在国内得到快速的推广和应用，开发应用盘式制动器是现代汽车的发展趋势之一。1.2 制动器的种类
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，牵引汽车还应有自动制动装置。
行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。
驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上．它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。
应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可利用其机械力源(如强力压缩弹簧)实现汽车制动。应急制动装置不必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备的。因为普通的手力驻车制动器也可以起到应急制动的作用。
辅动装置用在山区行驶的汽车上，利用发动机排气制动或电涡流制动等的辅助制动装置，可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速，并减轻或解除行车制动器的负荷。通常，在总质量大于5t的客车上和总质量大于12t的载货汽车上装备这种辅助制动-减速装置。
自动制动装置用于当挂车与牵引汽车连接的制动管路渗漏或断开时，能使挂车自动制动。
1.3 制动器的组成
制动器的组成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(如图1-1所示)。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(但也有用脚踏板操纵的，见图1-1)，且利用专设的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。利用车轮制动器时，绝大部分驻车制动器用来制动两个后轮，有些前轮驱动的车辆装有前轮驻车制动器。中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器的第二轴或传动轴。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，而且每车必备。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、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、储气罐、控制阀和制动器室。
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