沈阳理工大学学士学位论文
第三章：制动器主要参数及其选择
盘式制动器设计的一般流程为：根据设计要求，所给数据，依据国家标准确定出整车总布置参数。在有关的整车总布置参数及制动器结构型式确定之后，根据已给参数并参考已有的同等级汽车的同类型制动器，初选制动器的主要参数，并据以进行制动器结构的初步设计；然后进行制动力矩和磨损性能的验算，并与所要求的数据比较，直到达到设计要求。
之后再根据各项演算和比较的结果，对初选的参数进行必要的修改，直到基本性能参数能满足使用要求为止；最后进行详细的结构设计和分析。
在这里先给出该商务车的整车参数： 1.尺寸参数：
长度：4300mm； 宽度：1790mm； 高度：1582mm 轴距：2576mm ； 前轮距：1460mm ； 后轮距：1473 质心高度：空载 690mm ； 满载
710m
质心到前轴的距离：空载1240 ； 满载1396 质心到后轴的距离：空载1336 ； 满载1280 2.质量参数：
整车整备质量：1598kg ； 总质量：2145kg ；
前轴载荷：空载828kg 满载1015kg 后轴载荷：空载770kg 满载1130kg 3.性能参数
发动机排量：2.5L； 最大功率：85kw/5500r/min 最大转矩：158 N?m /4000r/min 压缩比：8.7:1；
五档手动变速器：i1=3.6，i2=2.123，i3=1.458，i4=1.070，i5=0.857，iR=3. 推荐主减速比：4.111；
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最高车速：200km/h。 轮胎有效半径：365mm
3.1制动力与制动力分配系数
汽车制动时，如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则任一角速度?＞0的车轮，其力矩平衡方程为
Tf?FBre?0 (3.1)
式中：Tf——制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转
方向相反，N·m ；
FB——地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称为地面
制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N ；
re——车轮有效半径，m 。
假设当时速v0?80Km/h?22.2m/s，至汽车停止时速度vt?0。刹车距离s?16。由vt2?v02?2as，FB?ma
得 ` a?15.4m/s2,FB?33033N 由前后轮分配可知：(假设??0.69)
1369?%N?前轮的其中一个轮 FB1?3303?21331?%N?后轮的其中一个轮 FB1?3303?211N396 5N1 20因此，由公式（3.1）求得 Tf1?4159.；Tf2?1868.8N?m N5?m令 Ff?Tfre (3.2)
并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，又称为制动周缘力。Ff与地面制动力FB的方向相反，当车轮角速度?＞0时，大小也相等。Ff取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压成正比。当加大踏板力以加大Tf，Ff和FB均随之增大。但地面制动力FB受着附着条件的限制，其值不可能大于附着力F?，即
FB≤F??Z? (3.3)
FBmax?F??Z? (3.4)
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式中：?——轮胎与地面间的附着系数；
Z——地面对车轮的法向反力。
当制动器制动力Ff和地面制动力FB达到附着力F?值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩Tf即表现为静摩擦力矩，而Ff?Tf/re即成为与FB相平衡以
图 3.1 制动力与踏板力FP的关系
图3.2 制动时的汽车受力图
阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到?=0以后，地面制动力FB达到附着力F?值后就不再增大，而制动器制动力Ff由于踏板力FP的增大使摩擦力矩Tf增大而继续上升（图3.1）。
根据汽车制动时的整车受力分析（图3.2），并考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前、后轴车轮的法向反力Z1,Z2为
Z1?Z2?hgduG(L2?)Lgdt
hduG(L1?g)Lgdt (3.5)
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式中：G——汽车所受重力； L——汽车轴距；
L1——汽车质心离前轴距离；
L2——汽车质心离后轴距离；
hg——汽车质心高度；
g——重力加速度；
du ——汽车制动减速度。
dt算得 Z1?14501N;Z2?6520N 汽车总的地面制动力为
FB?FB1?FB2?Gdu?Gq (3.6) gdt式中：q（q?du）——制动强度，亦称比减速度或比制动力； gdtFB1,FB2——前后轴车轮的地面制动力。 由式（3.5）、式（3.6）求得前、后轴车轮附着力
F?1?(GhgL2G?FB)??(L2?qhg)? LLLF?2hgL1G?(G?FB)??(L1?qhg)? （3-7）
LLL在此取附着系数??0.7，因此求得F?1?10151N F?2?4564N
上式表明：汽车在附着系数?为任意确定值的路面上制动时，各轴附着力即极限制动力并非为常数，而是制动强度q或总制动力FB的函数。当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，前、后车轮制动器制动力的分配、道路附着系数和坡度情况等，制动过程可能出现的情况有三种，即
(1)前轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑； (2)后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑； (3)前、后轮同时抱死拖滑。
第（3）种情况的附着条件利用得最好。由式(3.6)、式(3.7)得在任何附着系数?的路面上，前、后车轮同时抱死即前、后轴车轮附着力同时被充分利用的条件是：
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Ff1?Ff2?FB1?FB2??G
Ff1/Ff2?FB1/FB2?(L2??hg)/(L1??hg) (3.8)
式中：Ff1——前轴车轮的制动器制动力，Ff1?FB1??Z1；
Ff2——后轴车轮的制动器制动力，Ff2?FB2??Z2； FB1——前轴车轮的地面制动力；
FB2——后轴车轮的地面制动力；
Z1，Z2——地面对前、后轴车轮的法向反力； G——汽车重力；
L1，L2——汽车质心离前、后轴距离；
hg——汽车质心高度。
由式(3.8)知前、后车轮同时抱死时，前、后轮制动器的制动力Ff1，Ff2是?的函数。式(3.8)中消去?，得
1?GFf2??2??hg?GL2L?Ff1?(?2Ff1)? (3.9)
Ghg??224hgL式中：L——汽车的轴距。
图 3.3 某汽车的I曲线和?曲线
将上式绘成以Ff1，Ff2为坐标的曲线，即为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线，如图 3. 3所示。如果汽车前、后制动器的制动力Ff1，Ff2能按I曲线的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数?的路面上制动时，都能使前、后车轮同时抱死。目前大多数两轴汽车的前、后制动器制动力之比值为一定值，并以前制动Ff1与汽车总制动力Ff之比表明分配的比例，称为汽车制动器制动力分配系数?：
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