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1、盘式制动器毕业设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】摘摘要要国内汽车市场迅速发展,然而随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。汽车制动系使行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。本说明书主要介绍了雅力士轿车前制动器的设计。首先介
2、绍了汽车制动系统的结构、分类，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。最终确定方案采用液压双回路前盘后鼓式制动器。关键词：制动、盘式制动器、设计参数、制动性能。ABSTRACTABSTRACT Domestic automobile market developing quickly,however,with the increase of the autopossession,bring security is more and more attention,and brake system is the important caractive safety system on
3、e.The brake is a moving car slow down or stop,make the downhill carsspeed stability and make already in place of the car they offend(including in slope)stay fixedinstitution.With the rapid development of the highway speed and the improvement of trafficdensity and increases day by day,in order to gua
4、rantee safety,car brake system reliability ofwork appear increasingly important.Also only brake performance is good,brake systemreliable car and fully play its dynamic performance this manual mainly introduces the design ofthe car brake system yaris.First this paper reviewed the automobile braking s
5、ystem structure,classification,and throughto the drum brake disc brake and the structure and the advantages and disadvantages areanalyzed.Ultimately determine the scheme adopts hydraulic double circuit with disk and drumbrake system.Key words:Key words:brake、disk brake、design parameters、braking perf
6、ormance目录目录摘要.1ABSTRACT.2第一章 绪论.5制动系统概述.5汽车制动系统的功用及其组成：.5制动系的一般工作原理.5制动系的类型.7汽车制动器设计要求.8汽车制动系统的研究现状及发展趋势.11第二章 制动器的结构型式方案分析与选择.13汽车制动器形式方案分析.13盘式制动器.13鼓式制动器.17制动驱动机构的结构型式选择.18简单制动系.18动力制动系.18伺服制动系.19制动主缸型式.20制动管路型式选择.21.1 II 型回路.22.2 X 型回路.22.3 其他类型回路.23制动系统布置型式.23第三章 制动系统主要参数及其设计计算.24参考车型制动系相关主要参数数
7、值.24同步附着系数分析.24法向力及制动力矩分配系数.25制动强度和附着系数利用率.28附着力的计算.29制动器制动力及制动力矩的计算.30前轮盘式制动器制动因数.30前轮盘式制动器参数设计计算.31制动器磨损特性热容量及温升计算.32盘式制动器磨损特性计算.32制动器的热容量和温升的核算.33盘式制动器制动力矩的校.34第四章 制动器主要零部件的结构设计.37制动盘.37制动钳.37制动块.38摩擦材料.38第五章 液压制动驱动机构的设计计算.40前轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算.40制动主缸与工作容积设计计算：.41制动踏板力与踏板行程.42制动踏板力Fp.42制动踏板工作行程 xp
8、.42第六章 制动性能分析计算.44制动性能评价指标.44制动器制动力分配曲线分析.45制动减速度的计算.47驻车制动计算.47结论.49致谢.50参考文献.51附录.52第一章第一章 绪绪论论制动系统概述制动系统概述汽车制动器是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停止的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动器性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。汽车制动系统的功用及其组成：汽车制动系统的功用及其组成：1)制动系的功用
9、：（1）使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车.（2）使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车.（3）使下坡行驶的汽车速度保持稳定。2）制动系的组成：（1）供能装置：也就是制动能源，包括供给、调节制动所需能量以及各个部件，产生制动能量的部分称为制动能源。（2）控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的部件。（3）传动装置：包括把制动能量传递到制动器的各个部件。（4）制动装置：产生阻碍车辆运动或者运动趋势的力的部件。汽车的制动装置又可分为行车、驻车、应急和辅助制动四种装置。制动系的一般工作原理制动系的一般工作原理行驶中的汽车具有一定的动能。根据物理学知识，汽车的动能Ek
10、=1/2(1+)mv2 (1-1)式中:m 为汽车的重质量；v 为汽车的行驶速度；为考虑汽车回转部件动能的系数。图 1汽车行车制动减速度实质上就是要耗散汽车的动能 Ek耗散动能最简便的方法就是通过摩擦将动能变成热能扩散到大气中去。一个简单的制动系统如图所示，用以说明系统的工作原理。他由制动器和液压传动机构组成。车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和张开机构组成。旋转部分是制动鼓，他固定在车轮轮毂上，随车轮一起旋转，它的工作面是内圆柱面。固定部分包括制动蹄和制动底板等，制动底板用螺栓与转向节凸缘（前轮）或桥壳凸缘（后轮）固定在一起。在固定不动的制动底板上，有两个支撑销，支承着两个弧形制动蹄的下端。
11、制动蹄的外圆面上装有摩擦片，上端用制动蹄回位弹簧拉紧压靠在轮缸活塞上。制动蹄可用凸轮或液压轮缸等张开机构使其张开。液压轮缸也安装在制动底板上。传动机构主要由制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸和油管等组成。装在车架上的制动主缸用油管与制动轮缸相连通。制动主缸活塞由驾驶员通过制动踏板来操纵。(1)制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄上摩擦片的外圆面之间有一定的间隙，车轮和制动鼓可以自由旋转。(2)制动时，驾驶员需踩下制动踏板，迫使制动主缸内的油液流入制动轮缸，推动两制动蹄绕支承销转动，使制动蹄摩擦片紧贴到制动鼓内圆面上。这样，制动鼓上便产生摩擦力矩 Mu阻止车轮转动。其方向与车轮旋转方向相反。制
12、动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间的附着作用，车轮即对路面作用一个向前的周缘力 F。同时，路面也会给车轮一个反作用力 FB，方向与汽车行驶方向相反。这个力就是车轮受到的制动力。各车轮上制动力的和就是汽车受到的总制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使整个汽车产生一定的减速度，甚至停车。由于车轮与地面间的附着左右，路面上产生了切向反作用力 FB。FB一方面要迫使车轮继续滚动，造成制动蹄与制动鼓间相对运动而产生摩擦，消耗汽车的动能；另一方面它又作为制动力促使整个汽车减速行驶。(3)解除制动时，放松制动踏板，在回位弹簧的作用下，制动蹄回到原位。同时蹄鼓间隙得到恢复，因而制动作用被解
13、除。制动系的类型制动系的类型制动系根据功用、能源等不同可分为以下几类：(1)按制动系统的作用制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。(2)按制动操纵能源制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统
14、和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。(3)按制动能量的传输方式制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。(4)按传能介质的传输回路方式制动系统可分为单回路制动系和双回路制动系。汽车制动器设计要求汽车制动器设计要求（1）能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和
15、用户要求。我国的强制性标准是 GB12676-1999汽车制动系结构、性能和试验方法、GB7258机动车运行安全技术条件。（2）具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻坡制动效能。行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定，它是制动性能最基本的评价指标。表 1-1 给出了欧、美、日等国的有关标准或法规对这两项指标的规定。表 1-1 欧、美、日等国的制动效能标准标准名称适用车型制动初速度v/km/h最大踏制 动 距板力/N制动减速度j/m/s2离ST/m73美联邦汽车安全标准气压制动汽车FMVSS 121美联邦汽车安全标准液压制动汽车FMVSS 105
16、75欧洲经济委员会和欧洲货车：经济共同体法规总质量329648967050700700700v2+115总质量12t40总质量12t轿车与客车：80500500座位数（包括80司机）8座位数8 和总质量5t续表 1-1v2+150v2+130瑞典制动法规总质量 3.5t总质量8060500700700800900900日 本 制 动 标 准 JASO货车和客车：691373TA 级TB 级TC 级TD 级减速度（3）工作可靠。汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置，且它们的制动驱动机构应是各自独立的。行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效
17、能不低于正常值的 30%；驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。（4）制动效能的热稳定性好。汽车的高速制动、短时间内的频繁重复制动，尤其是下长坡时的连续制动，都会引起制动器的温升过快，温度过高。特别是下长坡时的频繁制动，可使制动器摩擦副的温度达 300400，有时甚至高达 700。此时，制动摩擦副的摩擦系数会急剧减小，使制动效能迅速下降而发生热衰退现象。制动器发生热衰退后，经过散热、降温和一定次数的和缓使用使摩擦表面得到磨合，其制动效能可重新恢复，这称为热恢复。提高摩擦材料的高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘的热容量，改善其散热性或采用强制冷却装置，都是提高抗热衰退的措施。一般要求在初速
18、为最高车速的 80%时，以约的减速度重复进行 1520 次制动到初速度的 1/2 的衰退试验后，其热态制动效能应达到冷态制动效能的 80%以上。（5）制动效能的水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后，会因水的润滑作用使摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象。一般规定在出水后反复制动 515 次，即应恢复其制动效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。也应防止泥沙、污物等进入制动器工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。某些越野汽车为了防止水和泥沙侵入而采用封闭的制动器。（6）制动时的操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车都不应当失去操纵性和方向稳定性。一般要求在进行制动效能试验时，车辆的
19、任何部位不得偏出的试验道。为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；后轮抱死而侧滑甩尾，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过15%时，会发生制动时汽车跑偏。（7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便，舒适，能减少疲劳。踏板行程：对轿车应不大于 150mm；对货车应不大于 170mm，其中考虑了摩擦衬片或衬块的容许磨损量。制动手柄行程应不大于 160200mm。各国法规规定，制动的最大踏板力一般为 500N(轿车)700N(货车)。
20、设计时，紧急制动(约占制动总次数的 5%10%)踏板力的选取范围：轿车为 200300N；货车为 350550N，采用伺服制动或动力制动装置时取其小值。应急制动时的手柄拉力以不大于 400500N 为宜；驻车制动的手柄拉力应不大于 500N(轿车)700N(货车)。（8）作用滞后的时间要尽可能地短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间(制动滞后时间)和从放开踏板至完全解除制动的时间(解除制动滞后时间)。一般要求这个时间尽可能短，对于气制动车辆不得超过，对于汽车列车不得超过。（9）制动时不应产生较大的振动和噪声，制动时不应有异响。（10）与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳
21、动或汽车转向时不会引起自行制动。（11）制动系中应有音响或光信号等警报装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置，例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。（12）能全天候使用，气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时气制动管路不应出现结冰（13）制动系的机件应使用寿命长、制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求。防止制动时车轮被抱死有利于提高汽车在制动过程中的转向操纵性和方向稳定性，缩短制动距离，所以近年来防抱死制动系统（ABS）和电子制动力分配（EBD）在
22、汽车上得到了很快的发展和应用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害问题，已被淘汰，取而代之的无石棉材料。汽车制动系统的研究现状及发展趋势汽车制动系统的研究现状及发展趋势 1）制动控制系统的现状当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。
23、而 ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。目前，车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率，另一个难点是车辆速度的测量问题，它应是低成本可靠的技术，并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为目标的 ABS而言，控制精度并不是十分突出的问
24、题，并且达到高精度的控制也比较困难；因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。因此，发展鲁棒性的 ABS控制系统成为关键。现在，多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外，增益调度 PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统，是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制，与系统的模型无关，具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性，但调整控制参数比较困难，无理论而言，基本上是靠试凑的方法。然而
25、对大多数基于目标值的控制而言，控制规律有一定的规律。车轮的驱动打滑与制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时，因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑。此时，车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定，车轮切向力也减少，影响加速性能。由此看出，防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率，所以在 ABS的基础上发展了驱动防滑系统(ASR)。ABS只有在极端情况下(车轮完全抱死)才会控制制动，在部分制动时，电子制动使可控制单个制动缸压力，因此反应时间缩短，确保在任一瞬间得到正确的制动压力。近几年电子技术及计算机控制技术的飞速发展为 EBS的发展带来了机遇。德国自 20 世纪80 年代
26、以来率先发展了 ABS/ASR 系统并投入市场，在 EBS的研究与发展过程中走到了世界的前列。2）制动控制系统的发展今天，ABS/ASR 已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。经过了一百多年的发展，汽车制动系统的形式已经基本固定下来。随着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。如凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上安装了一种电-液(EH)制动系统，该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用 4 个比例阀和电力电子控制装
27、置，K-H公司的 EBM就能考虑到基本制动、ABS、牵引力控制、巡航控制制动干预等情况，而不需另外增加任何一种附加装置。EBM系统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力，从而使制动距离缩短 5%。一种完全无油液、完全的电路制动 BBW(Brake-By-Wire)的开发使传统的液压制动装置成为历史。第二章第二章 制动器的结构型式方案分析与选择制动器的结构型式方案分析与选择汽车制动器形式方案分析汽车制动器形式方案分析除了辅助制动装置时利用发动机排气或其他缓速措施对长下坡的汽车进行减缓或稳定车速外，汽车制动器几乎都是机械摩擦式的，即是利用固定元件与旋转元件工作表面间的摩擦而产生制动力矩
28、使汽车减速或停车的。按照摩擦副中旋转件的不同，可分为盘式和鼓式制动器两大类。盘式摩擦副的旋转元件是制动盘，其工作表面是圆盘的端面。鼓式摩擦副的旋转元件为制动鼓，其工作表面是圆柱面；旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器，一般用于行车制动器。旋转元件固装在传动系的传动轴上，其制动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器称为中央制动器，一般用于驻车制动器。盘式制动器盘式制动器按摩擦副中的固定摩擦元件的结构，盘式制动器分为钳盘式和全盘式制动器两大类。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中。两块
29、制动块之间有作为旋转元件的制动盘，制动盘是用螺栓固定于轮毂上。制动块的摩擦衬块与制动盘的接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅约 3050，因此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，借助于制动盘的离心力作用易于将泥水、污物等甩掉，维修也方便。但由于摩擦衬块的面积较小，单位压力很高，摩擦材料面的温度较高，故对摩擦材料的要求较高。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，结构较为复杂。钳盘式制动器
30、按制动钳的结构型式又可分为固定钳式盘式制动器和浮动钳式盘式制动器。1）固定钳式盘式制动器固定钳盘式制动器结构如下图所示，其制动钳体固定在转向节（或桥壳）上，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装一个活塞。跨置在制动盘上的制动钳体固定安装在车桥上，它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞分别位于制动盘的两侧。其结构如下图所示；制动时，制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块压向与车轮固定连接的制动盘从而产生制动。当放松制动踏板使油液压力减少时，回位弹簧则将两制动块总成及活塞推离制动盘。油路中的制动液受制制动钳体进油口活塞制动块缺点：油缸多、结构
31、复杂、制动车桥制动盘图固定钳盘式制动器固定钳盘式制动器的制动钳刚度好，除活塞和制动块外无其他滑动件。但由于需采用两个油缸并分置制动盘的两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通。这就使得制动器的径向和轴向尺寸都较大，因而在车轮中，特别是车轮轮距小的微型车的前轮中的布置比较困难；需两组高精度的液压缸和活塞，成本较高；制动产生的热经制动钳体上的油路传给制动油液，易使其由于温度过高而产生气泡，影响制动效果。紧凑型中低端轿车从结构和经济性上考虑都不适用固定钳式盘式制动器，故前轮不采纳固定钳式盘式制动器。2）浮动钳式盘式制动器浮动钳盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，一种是制动钳体
32、可作平行滑动，另一种的制动钳体可绕一支撑销摆动。但它们的制动油缸都是单侧的，且与油缸同侧的制动块总成为活动的，而另一侧的制动总成则固定在钳体上。浮动钳盘式制动器结构如下图所示，制动钳体通过导向销与车桥相连，可以相对于制动盘轴向移动。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。制动时，液压油通过进油口进入制动油缸，推动活塞及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动，直到两侧的制动块总成的受力均等为止。活塞制动钳进油口导向销车桥制动块制动盘图浮动钳盘式制动器浮动钳盘式制动器只在制动盘的一
33、侧装油缸，其结构简单，造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可将制动器近一步移近轮毂，同一组制动块可兼用于行车制动和驻车制动。由于浮动钳没有跨越制动盘的油道或油管，减少了油液受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较小，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，因此制动油液温度比固定钳式的低 3050，汽化的可能性较小。相比于固定钳式浮动钳式可将油缸和活塞等精密件减去一半，造价大为降低。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。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;
34、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
35、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（），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。结合车型及其盘式结构尺寸、造价成本、及其实用性，制动器设计前轮采用浮动钳盘式制动器。鼓式制动器鼓式制动器鼓式制动器可按其制动蹄张开时的转动方向与制
36、动鼓的旋转方向是否一致，有领蹄和从蹄之分。制动蹄张开的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。鼓式制动器按蹄的属性分为：领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双向双领蹄式制动器、单向增力式制动器、双向增力式制动器。由于本设计主要是设计前轮盘式制动器，而后轮采用的是领从蹄式制动器，所以在此主要介绍领从蹄式制动器。如图所示，若图上方的旋转方向箭头代表汽车前进是制动鼓的旋转方向（制动鼓正向旋转）。汽车倒车时制动鼓的旋转方向改变，变为反向旋转，随之领蹄与从蹄也就相互对调了。这种制动鼓正、反向旋转时总有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器，称为领从蹄制动器。图领从蹄式制动器领蹄所受
37、的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故又称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变，且结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。制动驱动机构的结构型式选择制动驱动机构的结构型式选择根据制动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动以及伺服制动三大类型。而力的传递方式又有机械式、液压式、气
38、压式和气压-液压式的区别。简单制动系简单制动系简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动塌板上或手柄上的力作为制动力源。而传力方式有、又有机械式和液压式两种。机械式的靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中、小型汽车的驻车制动装置中。液压式的简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短，工作压力大(可达 10 MPa12MPa)，缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单、紧凑，质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，即
39、产生所谓“汽阻”，使制动效能降低甚至失效；而当气温过低时(-25和更低时)，由于制动液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及当有局部损坏时，使整个系统都不能继续工作。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车和部分中型货车上。但由于其操纵较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅多用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车上已极少采用。动力制动系动力制动系动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且
40、可有适当的踏板行程。动力制动系有气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系 3种。1）气压制动系气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为 8t 以上尤其是 15t 以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长，因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低(一
41、般为，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。2）气顶液式制动系气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为 9t11t 的中型汽车上也有所采用。3）全液压动力制动系全液压动力制动系除具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和
42、防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。伺服制动系伺服制动系伺服制动系是在人力液压制动系的基础上加设一套出其他能源提供的助力装置使人力与动力可兼用，即兼用人力和发动机动力作为制功能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，而在动力伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货汽车上得到了广泛的应用。按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气
43、压伺服制动系和液压伺服制动系之分。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。制动主缸型式制动主缸型式为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求，一些轿车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰。如图所示，该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的进油螺栓和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。1)主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。2)当踩下制动踏板时，踏板
44、传动机构通过制动推杆推动后腔活塞前移，到皮碗掩盖住旁通孔后，此腔油压升高。在液压和后腔弹簧力的作用下，推动前腔活塞前移，前腔压力也随之升高。当继续踩下制动踏板时，前后腔的液压继续提高，使前后制动器制动。图 3)撤出踏板力后，制动踏板机构、主缸前、后腔活塞和轮缸活塞在各自的回位弹簧作用下回位，管路中的制动液在压力作用下推开回油阀流回主缸，于是解除制动。若与前腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞迅速前移到活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后缸工作腔中的液压方能升高到制动所需的值。若与后腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时
45、，起先只有后缸活塞前移，而不能推动前缸活塞，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后腔活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串联双腔制动主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。大大提高了工作的可靠性。其对制动液要求如下：(1)高温下不易汽化,否则将在管路中产生气阻现象,使制动系统失效(2)低温下有良好的流动性(3)不会使与之经常接触的金属件腐蚀,橡胶件发生膨胀、变硬和损坏(4)能对液压系统的运动件起良好的润滑作用(5)吸水性差而溶水性良好,即能使渗入其中的水汽
46、化形成微粒而与之均匀混合,否则将在制动液中形成水泡而大大降低汽化温度目前使用的制动液大部分是植物制动液,用 50%左右的蓖麻油和 50%左右的溶剂(酒精或甘油等)配成。由于植物制动液的汽化温度不够高，（且在 70的低温下易凝结），蓖麻油又是贵重的化工原料，植物制动液逐渐被合成制动液和矿物制动液所取代。合成制动液，汽化温度190，-35的低温流动性好，对金属无腐蚀，对橡胶无伤害，溶水性好，但成本高；矿物制动液，溶水性差，使普通橡胶膨胀。制动管路型式选择制动管路型式选择为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动机构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车的全部行车制
47、动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其他完好的回路仍能可靠地工作。如下图不同型式的制动管路。图不同形式制动管路.1 II.1 II 型回路型回路前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式，简称 II型。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。这一分路方案总后轮制动管路失效，则一旦前轮制动抱死就会失去转弯制动能力。对于前轮驱动的轿车，当前轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将明显降低并小于正常情况下的一半，另外，由于后桥负荷小于前
48、轴，则过大的踏板力会使后轮抱死而导致汽车甩尾。.2 X.2 X 型回路型回路后轮制功管路呈对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路，称交叉型，简称 X型。其特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持 50的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。因此，采用这种分路力案的汽车，其主销偏移距应取负值(至 20 mm)，这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定性。.3.3 其他类
49、型回路其他类型回路左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路型式，简称 KI型。两个独立的问路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的瑚式，简称 LL型。两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后半个轴对前、后半个轴的分路型式，简称 HH型。这种型式的双回路系统的制功效能最好。HI、LL、HH型的织构均较复杂。LL型与 HH 型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的 50左占。HL型单用回路，
50、即一轴半时剩余制动力较大，但此时与 LL型一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。综合以上各个管路的优缺点本次设计最终选择 X型管路。制动系统布置型式制动系统布置型式丰田雅力士轿车制动系统采用的是液压制动系统。汽车制动时制动踏板施加的动力是通过制动液传递。根据交通法规和制动系设计标准的要求，轿车的行车制动装置均采用双回路制动系统。雅力士轿车 X型双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，加装有真空助力装置，制动器型式采用前盘后鼓。其布置形式如下图所示：图丰田雅力士轿车制动系统布置型式示意图第三章第三章 制动系统主要参数及其设计计算制动系统主要参数及其设计计算参考车型制动系相关主要参数数值参考车型制