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图 4.2 钳盘式制动器的作用半径计算用图
采用常见的扇形摩擦衬块，其径向尺寸不大，取R平均半径Rm或有效半径Re已足够精确。如图 4.2所示，平均半径为 Rm?R1?R2110?154??132mm （4.8） 22式中：R1，R2——扇形摩擦衬块的内半径和外半径。（R1?110mm；R2?154mm）
根据图 5-7，在任一单元面积RdRd?上的摩擦力对制动盘中心的力矩为
2fqRdRd?，式中q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
?R2T123???fqR2dRd??fq(R2?R13)? ??R123单侧衬块给予制动盘的总摩擦力为
fN??得有效半径为
????R2R12fqRdRd??fq(R2?R12)?
3?R134R1R2R1?R22R2Re???2?[1?]() 222fN3R2?R132(R1?R2)Tf令
R14m]Rm=133mm ?m，则有：Re?[1?3(1?m)2R2m1R1?，故Re?Rm。当R1?R2，m?1，Re?Rm。 ?1，2(1?m)4R2 因m? 16
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但当m过小，即扇形的径向宽度过大时，陈快摩擦表面在不同半径处的滑磨速度相差太大，磨损将不均匀，因而单位压力分布将不均匀，则上述计算方法失效。本次设计取有效半径为133mm。
4.4驻车制动计算
汽车在上坡路上停驻时的受力简图如图4.3所示。由该图可得出汽车上坡停驻的后周车轮的附着力为：
Z2??mag?(L1cos??hgsin?) L同样可求出汽车下坡停驻时的后轴车轮的附着力为：
mg??Z2??a(L1cos??hgsin?)
L
图 4.3 汽车在上坡路上停驻时的受力简图
根据后轴车轮附着力与制动力相等的条件可求得汽车在上坡路和下坡路上停驻时的坡度极限倾角?，??，即由
mag?(L1cos??hgsin?)?magsin? L 17
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求得汽车在上坡时可能停驻的极限上坡路倾角为：
??arctan?L1 （4.9）
L??hg在本设计中： ??arctan?L10.7?1396?arctan?25.17?
L??hg2576?0.7?710汽车在下坡时可能停驻的极限下坡路倾角为：
?'?arctan?L1 (4.10)
L??hg在本设计中： ???arctan?L10.7?1396?arctan?17.64?
L??hg2576?0.7?710一般要求各类汽车的最大驻坡度不小于16%?20%（9.1??11.3?），满足要求。
5制动器主要零部件的结构设计
5.1 制动盘
制动盘一般用珠光体铸铁制成，或用添加Ni,Cr等的合金铸铁制成。其结构形状有平板形和礼貌形。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，钳盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层盘，这样可大大地增加散热面积，降低温升约20%-30%，但盘的整体厚度较厚。
制动盘的工作表面应光洁平整，制造时应严格控制表面的跳动量，两侧表面的平行度（厚度差）及制动盘的不平衡量。参考表5.1
表5.1 一些轿车制动盘的表面跳动量、两侧表面的平行度及不平衡量 车型 奥迪、红旗 云雀 奥拓 表面跳动量/mm 两侧表面的不平行度/mm 静不平衡量/N.cm ?0.03 ?0.05 ?0.01 ?0.03 ? ?0.5 ?1.5 ?1.0 根据有关文献规定：制动盘两侧表面不平行度不应大于0.008mm,盘的表面摆差不应大于0.1mm；制动盘表面粗糙度不应大于0.06mm。
本次设计采用的材料为合金铸铁，结构形状为礼帽形，前通风盘，后实心盘。
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图5.1 礼帽形制动盘
5.2制动钳
制动钳由可锻铸铁KTH370-12或球墨铸铁QT400-18制造，也有用轻合金制造的。例如用铝合金压铸。可做成整体的，也可做成两半并由螺栓连接。其外缘留有开口，以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度和刚度。在钳体中加工出制动油缸。为了减少传给制动液的热量，将活塞的开口端顶靠制动块的背板。活塞由铸铝合金制造，为了提高耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。为了解决因制动钳体由铝合金制造而减少传给制动液的热量的问题，减小了活塞与制动块背板的接触面积。
制动钳在汽车上的安装位置可在车轴的前方或后方。制动钳位于车轴前可避免轮胎甩出来的泥，水进入制动钳，位于车轴后则可减小制动时轮毂轴承的合成载荷。
因此本次设计采用可锻铸铁，整体式、镀铬处理，前制动钳位于车轴后，后制动钳位于车轴前。
5.3制动块
制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌或铆接或粘接在一起。衬块多为扇形，也有矩形，正方形或圆形的。活塞应能压住尽量多的制动块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板由钢板制成。为了避免制动时产生的热量传给制动钳
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而引起制动液汽化和减小制动噪声，可在摩擦衬块与背板之间或在背板后粘（或喷涂）一层隔热减震垫（胶）。由于单位压力大和工作温度高等原因，摩擦衬块的磨损较快，因此其厚度较大。许多盘式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置，以便及时更换摩擦衬片。本次设计取衬块厚度14mm，有隔热减震垫，有报警装置。
5.4摩擦材料
制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用少污染和对人体无害的摩擦材料。
以往车轮制动器采用广泛应用的模压材料，它是以石棉纤维为主并与树脂粘结剂、调整摩擦性能的填充剂(由无机粉粒及橡胶、聚合树脂等配成)与噪声消除剂(主要成分为石墨)等混合后，在高温下模压成型的。模压材料的挠性较差，故应按衬片或衬块规格模压，其优点是可以选用各种不同的聚合树脂配料，使衬片或衬块具有不同的摩擦性能和其他性能。
表5.2 摩擦材料性能对比
材料 性能 制法 硬度 密度 承受负荷 摩擦系数 摩擦系数稳定性 常温下的耐磨性 高温下的耐磨性 机械强度 热传导率 抗振鸣 抗颤振 编制物 软 小 轻 中-高 差 良 差 中-高 低-中 优 - 有 机 类 石棉模压 硬 小 中 低-高 良 良 良 低-中 低 良 中-良 半金属模压 硬 中 中-重 低-高 良 良 良 低-中 中 中-良 中 金属烧结 极硬 大 中-重 低-中 良-优 中 良-优 高 高 差 - 金属陶瓷烧结 极硬 大 重 低-高 优 中 优 高 高 差 - 无 机 类 20