4 制动器的设计计算
4.1.3制动盘厚度h
制动盘厚h对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小，制动盘的厚度不宜取得很打；为了降低温度，制动盘的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。一般实心制动盘厚度可取为10—20mm，通风制动盘厚度可取20—50mm，采用较多的是20mm—30mm.
选取前实心制动盘厚度为h1=16mm：后实心制动盘厚度为h2=12mm。
4.2摩擦衬块主要参数的确定 4.2.1摩擦衬块内半径R1和外半径R2
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，工作时衬块的外圆与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减小，最终导致制动力矩变化较大。
取前制动器摩擦衬块外半径R2f=120mm，内半径R1f=80m； 后制动器摩擦衬块外半径R2r=114mm，内半径R1r=76mm。 对于常见的扇形摩擦衬块，如果其径向尺寸不大，取R为平均半径Rm或有效半径Re已足够精确。如图4—2所示：
前制动器摩擦衬块平均半径：
Rmf?R1f?R2f2=100mm；
后制动器摩擦衬块平均半径：
Rmr?R1r?R2r2=95mm
22
乘用车盘式制动器设计
4.2.2摩擦衬块有效半径
盘式制动器的计算用简图如图4—3所示，今假设衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为：
Tf?2fNR （4—1） 式中 f——摩擦系数；
N——单侧制动块对制动盘的压紧力(见图4—3)，N； R——作用半径，mm。
根据图4—2，在任一单元面积只RdRd?上的摩擦力对制动盘中心的力矩为
fpRdRd?2，式中p为衬块与制动盘之间的单位面积上的压力，则单侧制动块作
用于制动盘上的制动力矩为：
Tf2??????R2R1fpRdRd??223fp(R2?R1)? （4—2）
33单侧衬块给予制动盘的总摩擦力为：
fN??????R2R1fpRdRd??fp(R2?R1)?22 （4—3）
f—摩擦系数 f=0.36
?—摩擦衬块扇行弧度角一半 ?=?/6
得有效半径为：
2R?R14R1R2R1?R2Re???2?[1?]()2222fN3R2?R13(R1?R2)2Tf33 （4—4）
令
R1R2?m，则有：
43m(1?m)m(1?m)22前制动器制动衬块有效半径：Ref?[1?43]Rmf=101.3mm
后制动器制动衬块有效半径：Rer?[1?
]Rmr?96mm
23
4 制动器的设计计算
4.2.3 摩擦衬块的面积和磨损特性计算
摩擦衬块的磨损，与摩擦副的材质、表面加工情况、温度、压力以及相对滑磨速度等多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。但试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。 汽车的制动过程是将其机械能(动能、势能)的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了耗散汽车全部动力的任务。此时由于在短时间内热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高。此即 所谓制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则衬片衬块的磨损愈严重。
表4—2制动器摩擦衬块摩擦面积
汽车类别 汽车总质量 ma/t 轿车 0.9—1.5 1.5—2.5 客车与货车 1.0—1.5 1.5—2.5 2.5—3.5 3.5—7.0 7.0—12.0 12.0—17.0 单个制动器总的衬块摩擦面积 ?A/cm100—200 200—300 120—200 150—250 250—400 300—650 550—1000 600—1200 2 制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。比能量耗散率又称为单位功负荷或能量负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，其单位为W／mm2。双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为：
e1?1?ma(v1?v2)22t?A12222? （4—5）
e2?1?ma(v1?v2)22t?A224
(1??) （4—6）
乘用车盘式制动器设计
t?v1?v2j=
27.80.6*9.8=4.73（s） （4—7）
式中 ?——汽车回转质量换算系数；
ma——汽车总质量，ma=1190Kg；
v1，v2——汽车紧急制动初速度与终速度，m／s；计算时轿车取
v1?100km/h(27.8m/s)，v2=0；
j——制动减速度，m／s2，计算时取j=0.6g； t——制动时间，s；
?A1,?A2——单个前、后制动器总的衬块摩擦面积，cm
?——制动力分配系数，?=0.69。
2；
推荐根据制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在1.6Kg/cm2—3.5Kg/cm2，则： 单个前制动器总的衬块摩擦面积:
L1maL*4*3.5?
?A1?
L1maL*4*1.6
单个后制动器总的衬块摩擦面积：
L2maL*4*3.5??A2?L2maL*4*1.6
得到：44 cm2
最后取?A1=130( cm2)；?A2?110( cm2) 。
在紧急制动到v2?0时，并可近似地认为??1， 将所有参数代入公式4—5和4—6得到： e1?1mav1222t?A11mav12?=
1190*27.8*27.8*0.692*2*4.73*130*100?2.6(w/mm2)
e2?22t?A2(1??)=
1190*27.8*27.8*0.312*2*4.73*110*100=1.4(w/mm2)
轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0W／mm2。比能量耗散率过高，不
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4 制动器的设计计算
仅会加速制动衬块的磨损，而且可能引起制动盘的龟裂。设计符合要求。 4.2.4摩擦衬块参数设计核算
根据前面3.3所求汽车最大制动器制动力矩所得，汽车所遇路面最大附着系数为??0.8, 且此时所需后轴最大制动力矩Tf轴Tf?2max?GL(L1?qhg)?re=753Nm；前
?1??1maxTf2max=1676Nm ；对以上参数的设计做核算。
??0.8,前轮实际制动力矩=4*
Tf12??????R2R1fpRdRd??223fp(R2f?R1f)?
33 后轮实际制动力矩=4*式中：f—摩擦系数 ， f=0.36；
Tf22??????R2R1fpRdRd??223fp(R2r?R1r)?
33?—摩擦衬块扇行弧度角一半， ?=?/6；
P1—前制动器衬块与制动盘之间的单位面积压力，P1=3N/mm2； P2—后制动器衬块与制动盘之间的单位面积压力，P2= 2N/mm2； 前制动器摩擦衬块外半径R2f=120mm，内半径R1f=80mm； 后制动器摩擦衬块外半径R2r=114mm，内半径R1r=76mm。
求得：
前轮实际制动力矩=4*
Tf12?R2?4????R1fp1RdRd??4*223fp1(R2f?R1f)?
33=1823Nm >Tf1max?1676Nm
后轮实际制动力矩=4*
Tf22?4?????R2R1fp2RdRd??4*223fp2(R2r?R1r)?
33=1004Nm>Tf2max?753Nm
故设计符合要求。
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