markdown

乘用车制动系统设计

制动器的分类以及选择

盘式

鼓式制动器的优点：设计简单，成本很低，制动力大，耐久性高。鼓式制动器器缺点：设计简单，成本很低，制动力大，耐久性高。

鼓式

三种制动系统结构方案：一.前后轮均鼓式制动器；二.前轮盘式后轮鼓式；三.前后均盘式制动器。我们考虑到制动的安全稳定性和现在乘用车制动器的发展趋势，我们选择第三种方案前后均盘式制动器，其中因为我们制动时，由于惯性的原因，导致制动时大部分力都是前轮来承担，所以相较于后轮，我们前轮采用散热性很好的通风盘，后轮就采用普通盘并安装驻车制动器。而对于盘式制动器结构形式选择的话，最终选择浮钳盘式制动器。

制动系统结构确定方案

（1）结构简单，尺寸小重量轻，使用维修方便；缺点：难以防止灰尘和锈蚀（除全盘式制动器）；制动力小，需要加装动力动力伺服装置，兼作驻车制动器时，所需附加的驻车制动驱动机构较复杂，因此，有的汽车采用前轮为盘式后轮为鼓式的制动系统。

二乘用车制动系统的主要参数与选择

乘用车参数以及主要参数确定

车辆整体参数确定

车辆整体参数确定:1.汽车的质量参数:整车质量m,=1500kg，满载m_a=2000g;s 2.汽车轴荷分配F:空载:前轴 52%，后轴 48%; 满载: 前轴50%,后轴 50%; 3.最高时速:240Km/h; 4.质心高度: hg=950mm(空载) hg'=850mm(满载); 5.轴距 L=2800mm: 空载:前轴a1: 1450mm，后轴b1: 1350mm;满载:前轴 a2: 1400mm，后轴 b2:1400mm; 6.轮距:L=1.8m; 7.轮胎参数：205/65R16

摩擦衬块内半径和外半径:内外半径为：R_1=150mm,R_2=110mm

衬块工作面积:前、后制动器衬块的摩擦面积为A1=80cm^2 A2=75cm^2

汽车制动力与制动力分配系数

确定汽车制动力

制动力分配系数β=0.753。

确定制动力分配系数

Fμ1=8862N, Fμ2=2898N

汽车同步附着系数

分为空载与满载

同步附着系数空载时为0.798，同步附着系数满载时为0.833

制动强度和附着系数

这里填写页面内的列表标题

这里填写列表标题下的正文说明

乘用车制动器最大制动力矩

最大制动力指的是车辆在附注的系数完全利用条件下获取的，此时制动力与地面作用与车辆的法线成正比

Tf1max=3.101×〖10〗^6 N，Tf2max=1.017×〖10〗^6N

乘用车制动器因数

乘用车制动器因数是指制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输人力之比

制动器因数为BF=0.8。

四：乘用车制动系统主要零件的结构设计

盘式制动器制动力矩计算

前轴制动器制动力矩为3135N*m

后轴制动器制动力矩为1129N*m

摩擦衬块的磨损特性计算

理论上计算摩擦衬块的磨损特性是很困难的，但是根据试验，可以确定，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响损的重要因素，

比滑磨功：L_f=1234.71J/〖cm〗^2

比能量耗散率e1=5.25W/mm^2

e2=1.87W/mm^2

制动器的热容量和温升的核算

(m_d c_d+m_h c_h )t=9.555×〖10〗^4 J≥L=6.9555×〖10〗^4 J

这里填写列表标题下的正文说明

驻车制动计算

上坡停驻时的极限坡度角，下坡停驻时的极限坡度角

按照要求驻车制动系满载车轮必须满足能停在18％（10.2°）坡道上，空载时则要保证在20％(11.3°)坡道上。其附着系数不小于0.7时，车轮不动，保持5分钟。所以得出结论该设计方案驻车制动设计符合。

制动盘设计

本次设计采用的钳式制动器结构，首先来确定制动盘的直径D,一般制动盘直径就取车轮轮辋直径（本设计取轮胎参数为205/65R16）的百分之70—79（这里取79），然后厚度的话，有两种，一种是实心的，一种是通风盘，实行的制动盘一般厚度在10-20mm，而通风盘，由于提高了散热面积，所以一般厚度的话就在20-50mm，一般采用20-30mm。

所以本次制动盘，前后轮直径都采用D=79%∙16∙25.4=321.056 mm，取D=320mm，前轮采用通风盘其厚度为25mm，后轮采用实心的厚度为15m 制动盘的表面加工很重要，按照要求，其平面度允许的差值为0.012mm，表面的粗糙度为0.7- 1.3μm,端面跳动量不得大于0.03mm，其材料一般为珠光体灰铸铁，其牌号还不能低于HT250。

这里填写列表标题下的正文说明

制动钳设计

制动钳设计时要保证强度、刚度，另外就要保证重量和成本。本次设计是采浮动钳式制动器结构，所以其密封加工要求高，环槽的锥面一般为4°~7°.槽深加工必须严格保证，若环槽偏深，密封圈过盈不足，使用中容易出现渗油现象;若环槽偏浅，使用中容易出现制动块的拖滞把劲现象[5]。浮动钳式制动器采用的材料主流的有铝合金压铸、铸铁等但是现代车辆都采用强度较高的球墨铸件，因为成本低，耐磨性好。对于安装的位置，一般前后轮都可以选择安装其车轴的前后，但是大部分车辆都是前轮制动器安装到车轴后，后轮制动器安装到车轴前。

本设计制钳采用球墨铸件制造，安装位置选择前轮制动器安装到车轴后，后轮制动器安装到车轴前。

这里填写列表标题下的正文说明

制动快

制动块（图4-6所示）又称刹车片，其结构由钢板、隔热层和摩擦块组成，其中摩擦块又是由摩擦材料和粘合剂组成的，在车辆制动时，制动块就会与制动盘进行摩擦，从而达到制动减速的目的，所以就会制动快就是一个消耗品，当磨损到了警报刻度时，就会提示要进行更换，这里我们就选择厚度15mm（带报警装置）。

这里填写列表标题下的正文说明

摩擦材料

制动系得摩擦材料要满足得条件就是稳定性好，抗水、热衰退性好，耐磨，制动时不产生噪声和气味。

这里填写列表标题下的正文说明

目前常用得摩擦材料主要有石棉树脂（国家法规已限制使用）型摩擦材料、无石棉树脂型摩擦材料、金属纤维增强摩擦材料、半金属纤维增强摩擦材料和混杂纤维增强摩擦材料等[13]，现代盘式制动器车辆普通采用就是半金属纤维增强摩擦材料的，其优点为：耐热性好，导热系数大，满足高速，重负载制动时得工况。所以本次设计就采用半金属纤维增强摩擦材料。

调整间隙方法

制动器一般都是有工作间隙，是保证制动盘能自由的转动，其间隙一般保证在0.1-0.3mm，但是由于汽车在制动过程中，可能因为摩擦产生磨损和变形，从而导致间隙变大，所以制动都是要配有调整间隙的机构，盘式制动器调整机构大部分都已经实现自动化了，使用的是一次调准式间隙自调装置。所以对于本次设计而言，就选择一次调准式间隙自调装置方案为本次设计的调整间隙机构。

这里填写列表标题下的正文说明

四，乘用车制动驱动机构结构型式选择及设计计算

制动驱动机构的结构形式选择

五种分路方案

根据方案来选着我们需要的回路系统，首先考虑复杂程度以及使用情况而言，H1,LL,HH型的不考虑选着，在汽车运用范围内不多，所以就纠结选着II还是X 型的，其中II型一般用于发动机后置的汽车，如依维柯、标致等，X 型一般用于发动机前置的汽车，如奥迪100，大众桑塔纳等车型，但是为了保证制动稳定和制动容错性而言，最终还是选择常用的X型回路系统。

制动管路的多回路系统

这里填写页面内的列表标题

这里填写列表标题下的正文说明

液压制动驱动机构的设计计算

轮缸的直径与工作的容积

前轴轮缸d_w1为40mm，后轴轮缸d_w2为24mm。全部工作容积：V=8.54ml。

主缸直径与工作容积

工作容积为：V_m=9.39ml；d_m为26mm，s_m为20.5mm

制动踏板

制动踏板的工作行程xp=94mm<100mm- 150mm

制动主缸

根据法规的要求，现代汽车行车制动装置均需要采用双回路制动系统。其大部分汽车的制动主缸都为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰[5]。其结构由缸体、密封圈、活塞、回位弹簧、以及进油口和出油口组成。其工作原理为：踩下踏板的时候，通过杠杆原理从而推动活塞向前移动，此时液压油就会被压缩从而产生压力，与此同时，活塞后的液压油就会通过出油口进入管路，从而产生制动力矩，使车轮制动，当松开踏板时，回位弹簧就会工作，将活塞回退到初始状态。车辆就退出制动状态

五，乘用车ABS制动防抱死系统设计分析

ABS部件结构，功能和组成

三大部分：转速传感器，电子控制器，液压执行机构

车轮转速传感器：现代车辆都是采用电磁感应式轮速传感器，安装其车轮，结构由磁极、线圈、永久磁铁和齿圈构成，

电子控制器（ECU）：ECU，是abs系统中的控制中枢，其作用可以理解为将接受的轮速信号转换成电压信号，就可以计算出车辆的速度，在与设定好的速度进行比较，来分析出车辆行驶是否正常，来给出判断结果，最后将工作信号给控制执行机构，现代车辆大部分的电子控制器和ABS泵是组装在一起的。

压力调节器：其功用就是来执行ECU发出的控制信号（来控制制动压力的大、小）在ABS系统中为执行器，一般分为循环式，可变容积式制动压力调节。

六制动性能分析

制动性的评价指标

制动性的评价指标有三方面

当考虑以下因素后，制动时可能会发生以下情况（制动力足够时）： 1)汽车前轮先抱死拖滑，在后轮抱死拖滑[3]。 2)汽车后轮先抱死拖滑，在前轮抱死拖滑[3]。 3)前、后轮同时抱死拖滑[3]。我们得出以下结论: 情况1是稳定工况，但失去转向，所以没有充分利用附着条件；情况2是不稳定工况，后轴会出现侧滑，自然附着条件利用率就非常低；情况3相对于前两者而言，其附着条件利用情况较好，既可以避免后侧滑，而且出现失去转向时也是发生在制动强度最大的时候。所以，前、后制动器制动力分配的比例，将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，是设计汽车制动系统时必须考虑的问题[3]。