3.浮钳盘式制动器结构分析
3.1.盘式制动器的结构型式及选择
制动器是用来吸收汽车的动能，使之转变为热能散失到大气中，迫使汽车车速迅速降低，直至停车的机构，是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。制动器一般是利用摩擦效应将动能转化为热能，因此来讲，制动器的散热性能对制动系统是十分重要的。如果制动系统长期处十一种高温的状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动效能下降。车速越高，制动时产生的热能越大，对制动性能的要求也就越高。因此随着车速的提高，现代轿车除了采用散热性能较好的铝合金车圈来降温以外，一般都采用散热性能优越的盘式制动器。
盘式制动器又叫做碟式制动器，一般是由液压控制，主要的部件有制动盘、制动钳、固定器，制动轮缸等组成。按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式两类。
全盘式制动器的固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触。其工作原理如摩擦离合器，故又称为离合器式制动器。用得较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。但这种制动器的散热性能较差，故多为油冷式，结构较复杂。
钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为固定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器。 定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿着制动盘轴线方向移动，因此必须在制动盘的两侧都安装制动块的促动装置，以便于将两侧的制动块分别压向制动盘.。定钳盘式制动器在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式。
定钳盘式制动器的缺点就是：
1）、制动盘的两侧各有液压缸，使制动钳的结构复杂。
2）、液压缸分装于制动盘的两侧，制动液必须跨越制动盘的钳内油道或者外部的油管。
3）、热负荷较大，液压缸和跨越制动盘的钳内制动管路或者是外部油管内的制动液容易气化。
4）、若想兼用于驻车制动装置，则必须要添加一个机械促动的驻车制动钳。 由于上述的种种原因，定钳盘式制动装置已经很难适应现代轿车的发展趋势，也逐渐的在70年代以后让位于浮钳盘式制动器。
浮钳盘式制动器只在制动盘的一侧装油缸，结构简单，造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可以将制动器进一步移近轮毂，同一组制动块可兼用于行车和驻车制动，在兼行车和驻车制动的情况下不需要加设驻车制动钳，只需要在行车制动钳液压缸的附近加装一些用
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于推动液压缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。浮动钳由于没有跨越制动盘的油道或油管，减少了受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较少使冷却条件较好，另外，单侧油缸的活塞比两侧油缸的活塞要长，也增大了油缸的散热面积，因此制动液温度比用固定钳时低30℃～50℃，气化的可能性较小。但由于制动钳体是浮动的，必须设法减少滑动处或摆动中心处的摩擦、磨损和噪声。
因此本设计采用浮钳盘式制动器， 3.2.浮钳盘式制动器的结构、工作原理和特点
浮钳盘式制动器的固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块的制动块，后者装在以螺栓固定于转向节或桥壳上的制动钳体内，其结构如图3.1所示。制动钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。两块制动块之间装有作为旋转元件的制动盘，制动盘是以螺栓固定在轮毂上。由于制动块的摩擦衬块与制动盘的接触面积很小，在制动盘上所占的中心角一般仅约为30°～50°，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。其结构较简单，质量小，散热性较好，但因摩擦衬块的面积较小，制动时其单位压力很高，摩擦面的温度较高，因此，对摩擦材料的要求也较高。
图3-1 浮钳盘式制动器结构简图
Fig.3-1 floats the pliers disc brake diagram of mechanism
浮钳盘式制动器除了上述特点外，与鼓式制动器相比，还具有盘式制动器共同的优缺点。
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1)热稳定性好，由于制动盘暴露在外，散热快，所以基本无热衰退现象，连续多次使用制动力矩变化小;一般无自行増力作用，衬块摩擦表现压力分布较鼓式中的衬片更为均匀，此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄的中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退，制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题，因此，前轮采用盘式制动器。汽车制动时不易跑偏。
2)水稳定性好，制动盘对盘的单位压力高，易将水挤出，并且由于衬块对盘的擦拭作用和旋转离心甩水作用，使得比蹄式制动器排水容易得多，浸水后制动效率降低不多;出水后只需经一，二次制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。
3)制动力矩比较平稳，与车辆运动方向无关，而且由于没有如蹄式制动器的增力作用，因此摩擦系数变化对制动效率没有多大影响。
4)制动衬块上压力分布均匀，磨损均匀，比蹄式制动器使用寿命长，维修方便。 5)衬块与制动盘之间的间隙小（0.05-0.15mm），从而缩短了制动协调时间。
此外由于钳盘式制动器在轮毅外，所以更换衬块比较方便，本身结构上具有自动调整衬块和盘之间间隙的功能，不需要经常调整间隙。
当然，钳盘式制动器也有以下缺点：
1)摩擦面积小，单位压力高，造成工作温度高，因此要求摩擦材料能耐高压和高温。 2)暴露在外难以防止尘土、沙粒，易磨损和锈蚀。 3)没有增力作用.制动效率系数低。
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4.浮钳盘式制动器设计计算
4.1.浮钳盘式制动器主要结构参数的确定
4.1.1.制动盘直径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受轮毅直径的限制通常，制动盘的直径D选择为轮毅直径的70%~90%，总质量大于2t的车辆应取其上限。通常，制造商在保持有效的制动性能的情况下，尽可能将零件做的小些，轻些。轮辋直径为14英寸，又因为M=2000kg，取其上限。
在本设计中：D?72%Dr?72%?14?25.4?256.032,取D=256mm。
4.1.2.制动盘厚度h
制动盘厚度h直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取得适当小些;为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，可以在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。通风的制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片。这种结构使制动盘铸件显著的增加了冷却面积。车轮转动时，盘内扇形叶片的选择了空气循环，有效的冷却制动。通常，实心制动盘厚度为l0mm~ 20mm，具有通风孔道的制动盘厚度取为20mm~ 50mm，但多采用20mm~30mm。
在本设计中选用通风式制动盘，h取20mm。
图4-1制动盘的二维图及三维图
Fig.4-1 brake disc's two dimensional plot and graphic model
4.1.3.摩擦衬块外半径R2与内半径R1
推荐摩擦衬块外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。若比值偏大，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，最终将导致制动力矩变化大。
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在本设计中取外半径R2=104mm，
R2?1.3,则内半径R1=80mm。 R14.1.4.摩擦衬块工作面积A
摩擦衬块单位面积占有的车辆质量在1.6kg/cm2～3.5kg/cm2范围内选取。汽车空载质量为1550kg，前轮空载时地载荷为852.5kg，所以852.5/(3.5*4)cm2
在本设计中取衬块的夹角?为50°。摩擦衬块的工作面积A：
502A??(R2?R12)?2??2?7603.5mm2A取76㎝2。
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图4.2摩擦衬块的二维图及三维图
Fig.4.2 friction filler block two dimensional plot and graphic model
4.2.浮钳盘式制动器主要部件结构的确定
4.2.1.制动盘
盘式制动器的制动盘有两个主要部分：轮毂和制动表面。轮毂是安装车轮的部位，内装有轴承。制动表面是制动盘两侧的加工表面。它被加工得很仔细，为制动摩擦块提供摩擦接触面。整个制动盘一般由铸铁铸成。铸铁能提供优良的摩擦面。制动盘装车轮的一侧称为外侧，另一侧朝向车轮中心，称为内侧。
按轮毂结构分类，制动盘有两种常用型式。带毂的制动盘有个整体式毂。在这种结构中，轮毂与制动盘的其余部分铸成单体件。
另一种型式轮毂与盘侧制成两个独立件。轮毂用轴承装到车轴上。车论凸耳螺栓通过轮
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