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1、第八章第八章制动系设计制动系设计第一节第一节概述概述第二节第二节制动器结构方案分析制动器结构方案分析第三节第三节制动器主要参数的确定制动器主要参数的确定第四节第四节制动器的设计与计算制动器的设计与计算第五节第五节制动驱动机构的设计与制动驱动机构的设计与计算计算第一节第一节 概述概述一、制动系功用二、制动系配置三、制动系设计要求1.减速停车：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；2.稳速下坡：在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速；3.可靠驻车：使汽车可靠地停在原地或坡道上。一、制动一、制动系功用系功用:行车制动装置 驻车制动装置 应急制动装置 辅助制动装置制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车
2、制动装置和驻车制动装置。前者用来保证前两项功能（减速停车和稳速下坡），后者用来保证第三项功能（可靠驻车）。二、制动系配置三、制动三、制动系设计系设计要求要求1.足足够的制动效够的制动效能能 行车制动能力行车制动能力用某一制动初速度制动时，制用某一制动初速度制动时，制动距离和减速度两项指标评定。动距离和减速度两项指标评定。驻驻坡能力坡能力汽车在良好路面上能可靠的停驻的汽车在良好路面上能可靠的停驻的最大坡度。最大坡度。2.工工作可靠作可靠 用双管路，当一套实效，另一套行车制动能力不用双管路，当一套实效，另一套行车制动能力不低于没有失效时的低于没有失效时的30%。3.用用任何速度制动，汽车不应当丧失
3、操纵性和方向稳定性。任何速度制动，汽车不应当丧失操纵性和方向稳定性。1 1）前）前轮抱死，丧失操纵性，所以要求前后轴制动器轮抱死，丧失操纵性，所以要求前后轴制动器的制动力矩有合适的比例，并应能随轴荷转移而变化。的制动力矩有合适的比例，并应能随轴荷转移而变化。2)制制动时汽车不跑偏。同一轴上左右轮制动力应相同，动时汽车不跑偏。同一轴上左右轮制动力应相同，差值最大不超过差值最大不超过15%。4.防防止水、污泥进入制动器工作表面，水与污泥使制动能止水、污泥进入制动器工作表面，水与污泥使制动能力下降，工作面磨损变大。力下降，工作面磨损变大。水水f下降下降制动能力下降，称为水衰退。经制动能力下降，称为水
4、衰退。经5-15次制次制动后应能恢复正常。动后应能恢复正常。三、制动三、制动系设计系设计要求要求5.制制动能力的热稳定性良好动能力的热稳定性良好 下长坡连续和缓制动以及频繁重复制动可使温度上升，下长坡连续和缓制动以及频繁重复制动可使温度上升，f下降、制动能力下降、称为热衰退。下降、制动能力下降、称为热衰退。热稳定性良好，即不易衰退，衰退后能迅速恢复。热稳定性良好，即不易衰退，衰退后能迅速恢复。6.操操纵轻便，并且具有良好的随动纵轻便，并且具有良好的随动性性7.产生制动与解除制动的作用滞后性尽可能短。产生制动与解除制动的作用滞后性尽可能短。8.公害小包括制动时产生的噪声小，减少石棉纤维的散发量。
5、公害小包括制动时产生的噪声小，减少石棉纤维的散发量。9.寿命长。寿命长。10.摩擦副间间隙可调，且调整工作容易进行。摩擦副间间隙可调，且调整工作容易进行。11.驱动机构有故障时，应有报警机构报警。驱动机构有故障时，应有报警机构报警。三、制动系设计要求三、制动系设计要求1.制动系至少应有两套独立的制动装置,即()和()。前者用来保证减速停车和稳速下坡,后者用来保证可靠驻车。行车制动装置A驻车制动装置B应急制动装置C辅助制动装置D提交多选题1分11第二节第二节制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析一、鼓式制动器二、盘式制动器三、带式制动器12鼓式制动器鼓式制动器盘式制动器盘式制动器摩擦式摩擦式制
6、动器的类型制动器的类型带式制动器带式制动器常用常用第二节第二节制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析制动器主要有摩擦式、液力式、电磁式等几种形式。目前汽车上广泛使用的是摩擦式制动器。制动器一部分与固定件相连，另一部分与转动件相连。实施制动时，通过二者之间的接触产生的摩擦力，阻止转动件的转动。解除制动时，两者之间脱离接触，可以自由相对运动13一、鼓式制动器一、鼓式制动器1.结构结构原理原理两制动蹄片安装于固定件，制动鼓与转动件相连。通过张开装置使制动蹄片撑开，压紧于制动鼓内表面，利用摩擦力，实现制动。领蹄：领蹄：施加的制动力产生的力矩与制动摩擦力产生的力矩方向相同。从蹄：从蹄：施加的制动力产生
7、的力矩与制动摩擦力产生的力矩方向相反。（1）不同鼓式制动器的相同点不同鼓式制动器的相同点蹄片固定于蹄片固定于车桥，车桥，利用张开装置，使蹄片撑利用张开装置，使蹄片撑开紧开紧于制动鼓于制动鼓内壁，蹄片与制动鼓的摩擦力阻止内壁，蹄片与制动鼓的摩擦力阻止制制动动轮转动轮转动。（2）不同鼓式制动器的主要区别不同鼓式制动器的主要区别蹄片固定点的数量和位置蹄片固定点的数量和位置;张开装置的形式与数量张开装置的形式与数量;制动时两块蹄片之间的相互作用。制动时两块蹄片之间的相互作用。一、鼓式制动器一、鼓式制动器 制动器效能因数制动器效能因数（3）制动器效能评价）制动器效能评价制动效能制动效能 制动效能的稳定性
8、制动效能的稳定性单位输入压力或力的作用下所输出的力或者力矩。单位输入压力或力的作用下所输出的力或者力矩。在制动鼓（制动盘）作用半径在制动鼓（制动盘）作用半径R上得到的摩擦力与输入上得到的摩擦力与输入力之比。力之比。效能因数效能因数K对摩擦因数对摩擦因数f的敏感性的敏感性 dK/df）。）。RFMK0领从蹄式领从蹄式双领蹄式双领蹄式双向双领蹄式双向双领蹄式双从蹄式双从蹄式双向增力式双向增力式单向增力式单向增力式一、鼓式制动器一、鼓式制动器1.领从蹄式领从蹄式 结构特点：结构特点：每个蹄片都有固定支点每个蹄片都有固定支点两固定支点位于同一端两固定支点位于同一端 性能特点：性能特点：制动性能和效能稳
9、定性较好制动性能和效能稳定性较好前进、倒退制动效果不变前进、倒退制动效果不变便于调整制动间隙便于调整制动间隙蹄片磨损不均匀蹄片磨损不均匀2.双领蹄式双领蹄式 结构特点：每个蹄片都有固定支点两固定支点位于不同端 性能特点：前进时，制动性能和效能稳定性好前进、倒退制动效果不一样便于调整制动间隙蹄片磨损均匀3.双向双领蹄式双向双领蹄式 结构特点：两蹄片浮动分别张开蹄片 性能特点：制动性能和效能稳定性好结构复杂，调整间隙困难适于双回路驱动机构蹄片磨损均匀4.双从蹄式双从蹄式 结构特点：每个蹄片都有固定支点两固定支点位于不同端 性能特点：制动性能和效能稳定性最好制动效能最低5.单向增力式单向增力式 结构
10、特点：两蹄片只有一个固定支点蹄片下端经推杆相连 性能特点：前进制动时，皆为领蹄，制动效果好制动效能稳定性差。蹄片磨损不均匀倒退时，制动效果差6.双向增力式双向增力式 结构特点：两蹄片有一个支点两个活塞同时张开蹄片 性能特点：制动性能好前进与倒车制动效能不变制动性能稳定性较差蹄片磨损不均匀双从蹄双从蹄领从蹄领从蹄双领双领蹄蹄双向双双向双领蹄领蹄单增力单增力双增力双增力制动效能因数制动效能因数123344前进、倒车的前进、倒车的制动效果制动效果不同不同相同相同不同不同相同相同不同不同相同相同制动效能稳定性制动效能稳定性432211两蹄片单位压力两蹄片单位压力相等相等不等不等相等相等相等相等不等不等
11、不等不等制动时轮毂受力制动时轮毂受力不受不受受受不受不受不受不受受受受受结构复杂程度结构复杂程度复杂复杂简单简单复杂复杂复杂复杂简单简单复杂复杂间隙调整间隙调整容易容易容易容易容易容易困难困难困难困难困难困难是否适用双管路是否适用双管路是是否否是是是是否否否否机械式张开装置示意图机械式张开装置示意图 机械式张开装置机械式张开装置凸轮式凸轮式机械式张开装置的类型机械式张开装置的类型楔块式楔块式非平衡凸轮式非平衡凸轮式平衡凸轮平衡凸轮2.以下四种制动器中()的制动效能因数最高.领从蹄式A双向双领蹄B双从蹄C双向增力式D提交单选题1分3.以下四种制动器中()的制动效能稳定性最高.领从蹄式A双向双领蹄
12、B双从蹄C双向增力式D提交单选题1分二、盘式制动器二、盘式制动器（一）（一）结构原理结构原理（二）结构类型（二）结构类型钳盘式钳盘式全盘式全盘式按照摩擦副中按照摩擦副中固定元件的结构固定元件的结构固定元件安装于固定件，制动盘与转动件相连。制动时，固固定元件安装于固定件，制动盘与转动件相连。制动时，固定元件压紧在制动盘上，利用摩擦力，实现制动。定元件压紧在制动盘上，利用摩擦力，实现制动。全盘式制动器中摩擦全盘式制动器中摩擦副的旋转元件与固定元件副的旋转元件与固定元件都是圆盘形，制动时，两都是圆盘形，制动时，两盘摩擦表面完全接触，作盘摩擦表面完全接触，作用原理如同摩擦式离合器。用原理如同摩擦式离合
13、器。全盘式制动器的结构原理全盘式制动器的结构原理钳盘式制动器的结构原理钳盘式制动器的结构原理钳盘式制动器固定元件是制动块，钳盘式制动器固定元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动块与制动盘接触面积的制动钳中。制动块与制动盘接触面积很小。很小。固定钳式固定钳式浮动钳式浮动钳式按照制动钳的结构按照制动钳的结构钳盘式制动器的分类钳盘式制动器的分类滑动钳式滑动钳式摆动钳式摆动钳式1.固定钳式固定钳式结构特点：结构特点：制动钳不动制动钳不动制动盘两侧有液压缸制动盘两侧有液压缸性能特点：性能特点：除活塞和制动块外无滑动件，刚度好除活塞和制动块外无滑
14、动件，刚度好制造容易，能适应不同回路驱动要求制造容易，能适应不同回路驱动要求尺寸大，布置困难，产生热量多尺寸大，布置困难，产生热量多结构特点：结构特点：制动钳可以做轴向滑动制动钳可以做轴向滑动制动盘内侧有液压缸制动盘内侧有液压缸2.滑动钳式滑动钳式结构特点：结构特点：制动钳与固定座铰接制动钳与固定座铰接制动盘内侧有液压缸制动盘内侧有液压缸3.摆动钳式摆动钳式浮动钳式制动器性能特点：浮动钳式制动器性能特点：轴向尺寸小油路便于布置成本低4.浮动钳式制动器性能特点是轴向尺寸小、油路便于布置、成本低。()正确A错误B提交单选题1分（1）热稳定性好，而鼓式制动器有机械衰退；）热稳定性好，而鼓式制动器有机
15、械衰退；（2）水稳定性好，泥水易被甩离制动盘；）水稳定性好，泥水易被甩离制动盘；（3）制动力矩与汽车运动方向无关；）制动力矩与汽车运动方向无关；（4）易构成双回路系统，可靠、安全；）易构成双回路系统，可靠、安全；（三）（三）盘式制动器性盘式制动器性能特点能特点1、优点：、优点：（5）尺寸小、质量小、散热良好；）尺寸小、质量小、散热良好；（6）压力分布均匀，衬块磨损均匀；）压力分布均匀，衬块磨损均匀；（7）更换衬块简单容易；）更换衬块简单容易；（8）制动协调时间短；）制动协调时间短；（9）易于实现间隙自动调整。）易于实现间隙自动调整。（三）（三）盘式制动器性盘式制动器性能特点能特点2.缺点：缺点
16、：（1）难于避免杂物沾到工作表面；）难于避免杂物沾到工作表面；（2）兼作驻车制动器时，驱动机构复杂；）兼作驻车制动器时，驱动机构复杂；（3）在制动驱动机构中需装助力器；）在制动驱动机构中需装助力器；（4）衬块工作面积小，磨损快，寿命低。）衬块工作面积小，磨损快，寿命低。（三）（三）盘式制动器性盘式制动器性能特点能特点 鼓受热膨胀，呈椭圆状，接触不好，制动效能下降，鼓受热膨胀，呈椭圆状，接触不好，制动效能下降，机械衰退。机械衰退。盘轴盘轴向膨胀小，无机械衰退向膨胀小，无机械衰退。i.因为块与盘之间单位压力高，将水挤出，因为块与盘之间单位压力高，将水挤出，所以浸水所以浸水后后制动效能降低得不多制动
17、效能降低得不多。ii.离心力及衬块对盘的摩擦作用，进水后经离心力及衬块对盘的摩擦作用，进水后经1-2次制动次制动可恢复正常，鼓式需经十多次制动可以恢复。可恢复正常，鼓式需经十多次制动可以恢复。衬块与制动盘之间的间隙小（衬块与制动盘之间的间隙小（0.05-0.15）mm盘式制动器与鼓式制动器比较盘式制动器与鼓式制动器比较一、鼓式制动器主要一、鼓式制动器主要参数的确定参数的确定二、盘式制动器二、盘式制动器主要主要参数的确定参数的确定第三第三节节 制动器制动器主要参数的确定主要参数的确定一、鼓式制动器主要参数确定一、鼓式制动器主要参数确定主要考虑：主要考虑：能产生足够的制动能产生足够的制动力矩；力矩
18、；便于散热。便于散热。第三第三节节 制动器制动器主要参数的确定主要参数的确定1.制动鼓内径制动鼓内径D（半径（半径R）2.摩擦衬片宽度摩擦衬片宽度b和包角和包角3.摩擦衬片起始角摩擦衬片起始角04.制动器中心到张开力制动器中心到张开力F0作用线的距离作用线的距离e5.制动蹄支承点位置坐标制动蹄支承点位置坐标a和和c一、鼓式制动器主要参数确定一、鼓式制动器主要参数确定鼓式制动器主要几何参数鼓式制动器主要几何参数1.制动鼓内径制动鼓内径D（半径（半径R）由由M=Ff R可知，可知，R大，则大，则制动力矩大制动力矩大便于散热便于散热摩擦面积大摩擦面积大制约因素制约因素轮辋内径轮辋内径制动鼓厚度制动鼓
19、厚度制动鼓刚度制动鼓刚度D 影响因素 要求 D取值 备注 制动力矩 大 RFMf 散热 大 吸热能力强，散热面积大 轮辋内径 小 要求轮辋内径与鼓的外径之间有 20mm间隙,防止烤坏气门嘴粘住内胎 增加衬片摩擦面积 大 bDAp2 减小质量 小 簧下质量 制动鼓刚度 小 D小，壁厚可以厚些，刚度大还可以保证加工精度，使用中变形小。1.制动鼓内径制动鼓内径D（半径（半径R）D/Dr乘用车0.640.74商用车0.700.832 2.摩擦衬片宽度摩擦衬片宽度b和包角和包角 b 影响因素 要求 b取 备注 增加衬片寿命 宽 减轻质量 窄 衬片与鼓接触均匀 窄 足够的刚度 窄 b宽时蹄片腹板可以用两条
20、提高刚度 制动鼓半径制动鼓半径R确定后，衬片的摩擦面积为确定后，衬片的摩擦面积为Ap=RBb。制动器制动器各蹄片总的摩擦面积越大，制动时所受单位面积的正各蹄片总的摩擦面积越大，制动时所受单位面积的正压力和能量负荷越小，从而磨损特性越好压力和能量负荷越小，从而磨损特性越好。ma大的汽大的汽车要求车要求Ap 提高，如轿车提高，如轿车：单个制动器总的衬片摩擦面积单个制动器总的衬片摩擦面积Ap pA ma pA cm2 ma 0.91.5 100200 1.52.5 200300 2 2.摩擦衬片宽度摩擦衬片宽度b和包角和包角 影响因素 要求 取 备注 增加摩擦面积 大 bDAp2 减少单位压力 大
21、增加衬片寿命 大 散热良好 小=90 100 散热好，磨损小，制动效能高。2 2.摩擦衬片宽度摩擦衬片宽度b和包角和包角单位压力单位压力在衬片上的分布规律有在衬片上的分布规律有两种观点：两种观点：1)均匀分布均匀分布2)按正弦规律分布按正弦规律分布为了使衬片磨损均匀和改善制动为了使衬片磨损均匀和改善制动效能可以将衬片相对最大压力点效能可以将衬片相对最大压力点对称布置。常见的布置方法是给对称布置。常见的布置方法是给定初始定初始角角0=90-/23.3.摩擦衬片起始角摩擦衬片起始角0在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离使距离e尽
22、可能尽可能大大，e0.8R左右左右。4.制动器中心到张开力作用线距离制动器中心到张开力作用线距离尺寸尺寸e在在保证强度的情况下，尺寸保证强度的情况下，尺寸e、a尽可能大，尽可能大，c尽可能小。尽可能小。5.制动蹄支承点坐标制动蹄支承点坐标a和和c5.试验表明,摩擦衬片包角为()度时,磨损最小,制动鼓温度最低,且制动效能最高。70 90A80 100B80 90C90 100D提交单选题1分 1.制动盘直径制动盘直径D 2 2.制动盘厚度制动盘厚度h 3.摩擦摩擦衬块外半径衬块外半径R2与内半径与内半径R1 4 4.制动衬块制动衬块面积面积A 二二、盘式制动器主要参数的确定盘式制动器主要参数的确
23、定 1.制动盘直径制动盘直径D D 影响因素 要求 D取 备注 轮辋直径 小 减少制动钳夹紧力 大 减少衬块单位压力 大 降低 p0，寿命提高 减少工作温度 大 初选初选 D=（70%-79%）Dr 二二、盘式制动器主要参数的确定盘式制动器主要参数的确定 2 2.制动盘厚度制动盘厚度h h 影响因素 要求 h取 备注 减小质量 小 降低工作温升 大 初选初选：实心制动盘：实心制动盘 取取10-20mm通风式制动盘通风式制动盘 取取20-50mm(多用多用20-30mm）二二、盘式制动器主要参数的确定盘式制动器主要参数的确定3.摩擦衬块外半径摩擦衬块外半径R2与内半径与内半径R1推推荐荐 R2/R11.5R2/R11.5时时，工作时摩擦衬块内外，工作时摩擦衬块内外侧圆周速侧圆周速度度相差较多相差较多，磨损不，磨损不均匀，接触面积减少，均匀，接触面积减少，最终将导致制动力距变化大。最终将导致制动力距变化大。二二、盘式制动器主要参数的确定盘式制动器主要参数的确定 4 4.制动衬块面积制动衬块面积A A 影响因素 要求 A取 备注 减少单位压力 大 增加散热面积 小 推荐制动衬块单位面积占有汽车质量在推荐制动衬块单位面积占有汽车质量在1.6-3.5kg/cm2 二二、盘式制动器主要参数的确定盘式制动器主要参数的确定